KR20150140561A - 판재의 둘레가장자리 가공장치 및 곡면판의 둘레가장자리 가공방법 - Google Patents

Abstract

유리판 그 외 판재의 둘레가장자리를 가공하는 장치에 관하여, 판재가 회전 2차 곡선면 등의 곡면판인 경우라도, 평면판과 마찬가지로 높은 정밀도로 둘레가장자리 가공을 행할 수 있는 장치 및 상기 장치를 이용하는 곡면판의 둘레가장자리 가공방법을 얻는다.
광축 방향의 위치도 계측할 수 있는 3D 카메라나 판재의 상면과 측면을 촬영하는 2D 카메라 등의 센서로 테이블에 반입된 판재 모서리부의 위치 결정 마크의 판독이나 외형 계측을 행함으로써, 판재 모서리부의 X, Y, Z방향의 어긋남 양을 판독 내지 연산하여 판재의 반입 오차를 보정 한다. 둘레가장자리 가공장치는, 테이블의 회전과 센서의 이동에 의해 판재의 적어도 2개의 모서리부의 위치를 계측하는 센서와, 숫돌의 상대 위치, 상대 높이 및 테이블 회전각의 지령값을 보정하는 보정 수단을 구비한다.

Description

판재의 둘레가장자리 가공장치 및 곡면판의 둘레가장자리 가공방법{APPARATUS FOR MACHINING CIRCUMFERENCE OF PLATE AND METHOD FOR MACHINING CIRCUMFERENCE OF CURVED PLATE}

이 발명은, 판재의 둘레가장자리를 가공하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 부분 구면(球面)과 같이 판 면이 모든 방향으로 굴곡하고 있는 유리판 그 외의 경질 취성판(이하, 「곡면판」이라고 한다.)의 둘레가장자리를 가공하는데 특히 적합한 상기 장치 및 방법에 관한 것이다.

판재의 둘레가장자리 가공장치에는, 판재에 대한 숫돌의 상대 위치를 직교하는 2 방향으로 이동하여 가공을 행하는 직각 좌표계(특허 문헌 1 참조)의 장치와, 판재를 유지하는 테이블의 회전각과 당해 회전의 반경 방향으로 이동하는 숫돌의 위치를 관련지어 제어하여 가공을 행하는 극좌표계(특허 문헌 2 참조)의 장치가 있다. 직각 좌표계의 장치는, 텔레비전 수상기의 디스플레이용 유리판과 같이, 비교적 대형이고 사각형인 판재의 가공에 적합하다. 한편, 극좌표계의 장치는, 휴대 단말의 디스플레이용 유리판과 같은, 비교적 소형 판재의 가공에 적합하다. 극좌표계의 장치는, 직각 좌표계의 장치에 비해 가공 형상의 자유도가 큰 것 및 장치를 소형으로 할 수 있다고 하는 특징이 있다.

판재의 둘레가장자리 가공을 정확하게 행하기 위해서는, 그 전제로서 판재를 가공장치 테이블 상에 정확하게 위치 결정하여 고정할 필요가 있다. 그러나, 판재의 둘레가장자리 전체를 가공하는 장치에서는, 테이블에 판재의 둘레가장자리의 위치나 방향을 결정하는 가이드를 설치할 수 없고, 판 면을 진공 흡착하든지 상하로 끼워 지지하여 고정해야 한다. 그 때문에, 테이블 상에 반입된 판재의 중심 위치나 방향으로 반입 오차가 발생한다.

직각 좌표계의 장치에서는, 판재의 소정의 2개소에 위치 결정 마크를 마련해 두고, 테이블 상에 반입된 판재의 위치 결정 마크를 가공장치에 설치한 2개의 카메라로 판독하여, 유리판 측변의 위치와 기울기를 검출한다. 그리고, 유리판의 폭 방향 양측에 배치한 좌우 숫돌을 검출한 측변의 위치에 맞추어, 테이블을 연직축 주위로 회전하여 기울기를 수정한다고 하는 동작으로, 반입 오차를 수정한다.

한편, 극좌표계의 장치에 대하여 본원 출원인이 특허 문헌 2에서 제안한 장치는, 연직축 주위로 회전하는 테이블과, 이 테이블에 접근 및 떨어져 있는 방향으로 이동하여 판재의 둘레가장자리를 가공하는 숫돌과, 판재 모서리부의 화상을 취득하는 1개의 카메라를 구비한다. 그리고, 테이블 상에 판재가 반입되면, 카메라로 판재의 제 1 모서리부와 180도 반대측의 제 2 모서리부의 화상을 취득하고, 그들 모서리부가 있어야 할 위치로부터의 편차를 검출하며, 그들의 편차로부터, 테이블 중심에 대한 판재 중심의 위치 오차 및 각도 오차를 연산하고, 그 연산 결과에 기초하여, 제어기로부터의 숫돌의 위치 및 테이블 회전각의 지령값을 보정 한다고 하는 것이다.

근래, 커버 유리, 반사경, 액정 패널 등의 유리 기판에 있어서, 판 면을 활 모양으로 굴곡시키는 만곡화가 진행되고 있다. 즉, 영상을 입체적으로 보이게 하는 것이나 화상의 투영 표면(스크린에 상당하는 표면)의 만곡에 따른 반사면을 얻기 위해서, 판 면을 부분 원통면과 같은 활 모양으로 굴곡한 유리 기판을 사용한다고 하는 것이다.

일본 공개특허공보 2003－340697호 일본 공개특허공보 2013－035089호

이러한 만곡 형상의 판재에 있어서도, 둘레가장자리의 치핑이나 깨진 부분을 제거하기 위해서, 둘레가장자리의 연삭 가공이 필요하다. 만곡한 둘레가장자리의 가공에 있어서는, 숫돌을 판 면과 대략 평행한 2차원 평면(X－Y평면)에서 상대 이동시킴과 함께, 이 2차원 평면과 직교하는 높이 방향(Z방향)으로도 상대 이동시킬 필요가 있다.

또, 만곡 형상의 판재의 경우는, 테이블 상으로의 판재의 반입 오차에 의해 판재가 테이블면으로부터 부상하여 Z방향으로도 어긋나거나, 판재와 테이블면과의 사이에 빈틈이 생겨, 판재를 테이블 상에 흡착할 수 없다고 하는 것이 발생한다. 이러한 경우에는, 판재의 둘레가장자리 Z방향의 위치를 연산으로 구할 수 없어, Z방향 판재의 어긋남을 보정할 수 없기 때문에, 정밀도가 좋은 둘레가장자리 가공을 할 수 없다.

또, 특허 문헌 2에서 제안한 종래 기술에서는, 판재를 테이블 상에 반입했을 때에, 판재의 중심이 테이블 중심으로부터 어긋나 버린 경우, 판재 모서리부의 위치를 검출하는 카메라의 초점이 맞지 않아 판재의 테두리를 정확하게 검출할 수 없게 되는 문제도 생긴다. 즉, 만곡 형상의 판재나 곡면판의 둘레가장자리 가공에 있어서는, 판재를 테이블에 반입했을 때의 반입 오차에 의해, 판재를 테이블에 흡착할 수 없어 판재가 부상해버려, 판재 모서리부의 위치가 바뀌어 정확한 계측을 할 수 없다든지, 계측값이 불규칙하게 되어, 정확한 보정 값을 구할 수 없어, 정밀도가 높은 가공이 불가능하게 된다고 하는 문제가 있다.

이 발명은, 이러한 문제를 해결하고, 만곡 형상의 판재나 그것을 더 발전시킨 부분 구면, 부분 회전 타원면 그 외의 회전 2차 곡선면 등의 판 면을 구비한 곡면판인 경우라도, 판 면이 평평한 평면판과 마찬가지로 높은 정밀도로 둘레가장자리 가공을 행할 수 있는 가공장치 및 가공방법을 얻는 것을 과제로 하고 있다.

이 발명은, 가공 기계의 테이블에 반입된 판재의 모서리부를 3차원 방향으로 계측하여 위치 결정 마크의 판독이나 외형 계측을 행함으로써, 반입된 판재 모서리부의 X, Y, Z방향의 편의량(偏倚量)을 판독 내지 연산하여 판재의 반입 오차에 기인하는 판재의 둘레가장자리의 위치 및 높이를 보정하는 둘레가장자리 가공장치를 제공하는 것이다.

이 발명의 둘레가장자리 가공장치는, 판재(w)를 수평으로 유지하는 테이블(12)과, 테이블(12)에 대한 상대 이동에 의해 판재(w)의 둘레가장자리를 가공하는 숫돌(3, 3d, 3e)과, 제어기(6)와, 상기 제어기로부터의 지령값에 기초하여 테이블(12)에 대한 숫돌(3, 3d, 3e)의 상대 위치 및 상대 높이를 제어하는 횡 이송대(21, 21d, 21e) 및 종 이송대(25, 25d, 25e)와, 판재(w)의 모서리부(A, B, C)의 테이블면(판재가 놓이는 면)(13) 상에서의 위치와 테이블면(13)으로부터의 높이를 계측하는 센서(5)(5a~5e)를 구비하고, 제어기(6)는, 센서(5)가 취득한 적어도 2개소 판재의 모서리부(A, B)의 위치 및 높이와 제어기(6)에 등록된 판재(w)의 면 형상의 식(형상식(形狀式))에 의해, 테이블(12)에 대한 숫돌(3, 3d, 3e)의 상대 위치 및 상대 높이의 지령값을 보정하는 보정 수단을 구비하고 있다고 하는 것이다.

장치의 설치 면적의 점이나 기계 구조가 간단하여 높은 가공 정밀도를 실현하기 쉬운 점에서 말하면, 극좌표계의 둘레가장자리 가공장치로 하는 것이 바람직하다. 또, 카메라(5)로 3개소 이상의 모서리부의 높이를 계측하면, 테이블면(13)으로부터의 판재(w)의 부상이나 기울기에 기인하는 오차도 보정 할 수 있으므로, 보다 고정밀도의 가공이 가능하다.

테이블(12)은, 테이블면(13)을 가공하는 판재의 면 형상에 맞추어 평면 또는 곡면으로 가공한 전용의 것을 이용한다. 센서(5)는, 테이블(12)에 판재(w)가 반입되어 고정된 후, 판재의 대각방향의 제 1 모서리부(A)와 제 2 모서리부(B)의 위치와 높이를 계측한다. 이 계측값으로부터, 판재의 반입 오차를 연산할 수 있다. 또한 판재의 제 3 모서리부(C)의 높이를 계측하면, 형상식을 이용하여 판재의 둘레가장자리를 가공할 때의 숫돌 높이의 보정 값을 연산할 수 있다. 제어기(6)는, 가공 프로그램의 지령값이 연산된 보정 값으로 보정하여, 판재의 가공중에 있어서의 테이블(12)의 회전각과 숫돌(3, 3d, 3e)의 상대 위치 및 상대 높이를 제어한다.

판재의 형상식은 CAD 데이터로부터 취득할 수 있다. 또, 높이 방향의 숫돌 위치의 제어는, 숫돌을 높이 방향으로 이동시키는 승강 장치를 설치하고, 판재의 CAD 데이터를 판독한 제어기로 이 승강 장치를 제어함으로써 가능하다.

판 면이 정확한 부분 구면의 판재이면, 반입 위치에 오차가 있어도, 판재는 테이블면(13)에 밀착한 상태로 유지되고, 판재가 테이블면으로부터 부상하거나 높이 방향으로 기울어져 유지되지 않는다. 이 경우는, 판재의 둘레가장자리의 위치(테이블 중심으로부터의 거리)를 알 수 있으면, 판재의 형상식으로부터 둘레가장자리의 높이(테이블면과의 상대 높이)를 연산할 수 있으므로, 반입 오차를 알 수 있으면, 숫돌 높이의 보정을 행할 수 있다. 이와 같이, 테이블면으로부터의 판재의 부상이나 기울어짐이 없는 판재나 그 부상이나 기울기를 무시할 수 있는 판재의 경우에는, 2개소의 모서리부를 계측하여 숫돌 높이의 지령값을 보정 할 수 있다.

바람직한 센서는, 광축을 테이블의 축심(b)과 평행하게 하여 설치한, 광축 방향의 피사체까지의 거리도 계측 가능한 3D(3차원) 카메라(5a, 5d, 5e)나, 판재의 판 면과 측면을 촬영하도록 설치한 1세트의 2D(2차원) 카메라(5b, 5c)이다. 판 면을 부분 구면으로 간주할 수 있는 곡면판의 가공이면, 광축을 테이블의 축심(b)과 평행하게 하여 설치한 1개의 2D 카메라(5b)로 할 수도 있다.

곡면판(w)의 둘레가장자리의 모따기 가공은, 도 6에 나타내는, 축심(a) 상에 중심을 가지는 2개의 구 형상의 숫돌면(3a, 3b)을 대향 배치한 숫돌, 보다 바람직하게는, 2개의 구 형상의 숫돌면(3a, 3b)의 내경단(內徑端)에 연접하는 원통 숫돌면(3c)을 구비한 숫돌(3)을 이용하여 행하는 것이 좋다. 구 형상 숫돌면(3a, 3b)은, 구대(球帶), 회전 타원대(楕圓帶) 등의 면을 포함하고, 중심이 숫돌의 축심 상에 있는 구 내지 구와 동등한 면이다.

평면판의 모따기에서는, 판 면과 숫돌의 축심(a)과의 직교 상태가 유지된다. 이것에 대하여 곡면판의 모따기 가공에 있어서는, 숫돌의 축심(a)과 직교하는 면에 대하여 판재의 둘레가장자리가 경사진 상태로 모따기 가공이 행해지게 된다. 상기와 같은 숫돌을 이용함으로써, 판재의 둘레가장자리가 기울어졌을 때에도, 모따기 폭이 변동하는 것을 방지할 수 있다.

통상, 둘레가장자리 가공장치의 테이블(12)은, 얹어 놓여진 판재를 부압에 의해 흡착하여 고정하는 구조의 것이 이용되고 있다. 곡면판을 가공하는 경우에는, 상면을 상기 곡면판의 판 면 형상에 맞춘 테이블을 이용하지만, 곡면판의 판 면에는 형상 오차가 있고, 또 반입 오차에 의해 테이블면과 판재가 밀착하지 않아 고정이 불충분하게 되어, 가공중에 테이블 상에서 판재가 어긋나는 경우도 생길 수 있다. 그러한 우려가 있을 때는, 클램프 실린더(41) 등을 마련하여 판재를 고정하는 것이 좋다.

이 발명에 의해, 판 면이 평면인 평면판 및 판 면이 곡면인 곡면판의 양쪽을 정밀도 좋게 가공할 수 있는 둘레가장자리 가공장치를 얻을 수 있다.

평면판의 가공만이 가능한 종래 장치의 2차원 센서를 3차원 방향의 계측이 가능한 3차원 센서로 치환하고, 테이블의 축심(b)과 평행한 방향의 숫돌의 위치 제어 수단을 제어기에 부가함으로써, 이 발명의 둘레가장자리 가공장치를 염가로 제공할 수 있다. 특히 3차원 센서로서 2개의 2D 카메라를 이용한 이 발명의 장치는, 보다 염가로 제공할 수 있다.

또한, 판재를 3차원 방향으로 계측함으로써, 판재의 전체 형상을 파악할 수 있기 때문에, 판재의 CAD 데이터와의 비교나, 다수의 판재에 대한 계측값을 통계 처리함으로써, 판재 형상의 정밀도나 판재마다의 편차도 계측할 수 있다. 예를 들면 계측 데이터를 이용하여, 테이블의 상면 형상을 실제의 판재에 정확하게 합치시키는 것도 가능하다.

도 1은, 실시예의 둘레가장자리 가공장치의 모식적인 입면도이다.
도 2는, 도 1의 장치에 있어서의 판재와 숫돌과 카메라의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 3은, 테이블의 모식적인 사시도이다.
도 4는, 카메라의 화상(畵像)의 예를 나타내는 도이다.
도 5는, 판재의 높이 방향의 편의(偏倚)를 과장하여 나타낸 판재의 대각방향의 단면도이다.
도 6은, 제 2 실시예의 요부의 입면도이다.
도 7은, 제 3 실시예의 요부의 사시도이다.

이하, 이 발명의 실시예를 나타내는 도면을 참조하여, 이 발명을 구체적으로 설명한다. 극좌표계의 둘레가장자리 가공장치의 예를 나타내는 도 1~3에 있어서, 주축(1)은, 연직 방향의 중공 축이고, 베어링(11)으로 도시하지 않은 장치 프레임에 회전 가능하게 축 지지 되어 있다. 주축(1)의 상단에는 테이블(12)이 장착되어 있다. 판재의 유지 면인 테이블면(13)은, 가공하는 유리판(w)의 면 형상에 맞춘 곡면으로 되어있다. 테이블(12) 상에 반입된 유리판(w)은, 주축의 중공 구멍을 통하여 공급되는 부압에 의해, 테이블면(13)에 진공 흡착되어 유지된다. 주축(1)의 하단에는, 주축 모터(서보모터)(15)가 연결되어 있다. 주축 모터(15)는, 서보 앰프(61)를 통하여 제어기(6)에 접속되고, 제어기(6)의 지령에 의하여 주축(1)의 회전각이 제어되고 있다.

테이블(12)은, 주축(1)의 상단에 탈착 가능하다. 테이블면(13)은, 판재가 평면판이면 평면이고, 곡면판이면 판 면의 중심부분의 곡율에 맞춘 곡면의 것을 제작하여 이용한다. 곡면판용 테이블(12)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주체(主體)(12a)는 금속이나 경도가 높은 합성수지제로 하고, 부압에 의한 흡착구멍(14)을 형성한 테이블면(13)은, 예를 들면 우레탄, 경질 PVC 등의 탄성이 있는 합성 수지를 0.5~1㎜ 정도의 두께로 적층(12b)한 구조로 하는 것이 바람직하다. 곡면판은, 판 면의 형상 정밀도에 오차를 포함하고 있을 가능성이 있으므로, 테이블면(13)에 탄성을 가지게 함으로써, 그 오차가 흡수되어, 부압에 의한 테이블 상에의 판재의 흡착 고정을 확실히 행할 수 있기 때문이다.

또, 곡면판의 판 면의 형상 정밀도의 편차에 의해, 테이블(12)에의 판재의 흡착 고정이 충분히 행해지지 않는 경우가 있는 경우도 고려하여, 도면에 나타내는 실시예의 장치에서는, 테이블(12)의 상방에 클램퍼(4)를 설치하여 곡면판(w)을 테이블(12)과 클램퍼(4)로 사이에 끼워 고정할 수도 있게 되어 있다. 클램퍼(4)는, 클램프 실린더(41)로 승강하는 승강대(42)에 주축(1)과 동축으로 회전 가능하게 지지되고, 또 주축(1)과 동기(同期) 회전시키는 회전 연결 장치(43, 44, 45)가 설치되어 있다.

여기서 43은, 도시하지 않은 장치 프레임에 주축과 평행하게 축 지지된 전달 축이며, 44는, 주축 회전을 전달 축(43)에 전달하는 톱니바퀴쌍, 45는, 전달 축(43)의 회전을 클램퍼 축(46)에 전달하는 톱니바퀴쌍이다. 톱니바퀴쌍(45)의 전달 축 측의 톱니바퀴(45a)는, 클램퍼(4)가 승강해도 맞물림이 어긋나지 않게 축 방향으로 긴 톱니바퀴로 되어 있다.

21은, 주축(1)의 상방에 위치하는 횡 이송대이다. 횡 이송대(21)는, 장치 프레임에 설치된 수평 방향의 횡 가이드(도시되어 있지 않음)로 이동 가능하게 안내되고, 횡 이송 모터(서보모터)(23)로 회전 구동되는 횡 이송 나사(24)에 나사결합되어 있다. 횡 이송 모터(23)는, 서보 앰프(62)를 통하여 제어기(6)에 접속되어 있고, 횡 이송대(21)의 이동 위치가 제어기(6)에 의하여 제어되고 있다.

25는 종 이송대이다. 종 이송대(25)는, 횡 이송대(21)에 고정한 연직 방향, 즉 주축(1)과 평행한 방향의 종 가이드(도시되어 있지 않음)로 이동 가능하게 장착되고, 종 이송 모터(서보모터)(26)로 회전 구동되는 종 이송 나사(27)에 나사결합되어 있다. 종 이송 모터(26)는, 서보 앰프(63)를 통하여 제어기(6)에 접속되어 있고, 종 이송대(21)의 이동 위치가 제어기(6)에 의하여 제어되고 있다.

3은 둘레가장자리 가공용 숫돌이다. 숫돌(3)은, 종 이송대(25)에 베어링(34)으로 축 지지된 연직 방향의, 따라서 주축(1)과 평행한 방향의 숫돌 축(31)의 하단에 장착되어 있다. 숫돌 축(31)의 상단은, 톱니부착 벨트(32)에 의해 숫돌 모터(33)에 연결되어 있다.

숫돌(3)은, 원통 숫돌면(3c)과, 상기 숫돌 면을 사이에 두고 대향하는 2개의 구 형상 숫돌면(3a, 3b)을 구비하고 있다.

구 형상 숫돌면(3a, 3b)은, 숫돌의 축심(a)과 직교하는 평면과의 교선이 숫돌의 축심(a)을 중심으로 하는 진원(眞圓)의 볼록 곡면이다. 구 형상 숫돌면(3a, 3b)의 내경단, 즉 원통 숫돌면(3c)과 연접하는 위치에 있어서의 구 형상 숫돌면(3a, 3b)의 모선(母線)과 원통 숫돌면(3c)의 모선(축심과 평행한 선)이 이루는 각은, 105도~135도이다.

5는 3D 카메라(스테레오 카메라)이다. 3D 카메라(5a)는, 광축을 주축(1)과 평행한 하향으로 하고, 횡 이송대(21)의 정위치(도면의 예에서는, 숫돌의 축심(a)과 테이블의 축심(b)을 포함하는 평면(s) 상의 정위치)에 설치되어 있다. 테이블의 축심(b), 숫돌의 축심(a) 및 3D 카메라(5a)의 광축은, 횡 이송대(21)의 이동 방향과 평행한 동일 연직면(s) 상에 위치하고 있다.

평면판을 가공할 때는, 종 이송대(25)를 소정 높이로 유지하고, 횡 이송대(21)의 이동 위치와 주축(1)의 회전각을 관련지어 동기 제어하여 둘레가장자리 가공을 행한다. 곡면판을 가공할 때는, 횡 이송대(21)의 이동 위치와 주축(1)의 회전각을 관련지어 동기 제어함과 함께, 종 이송대(25)의 높이와 주축(1)의 회전각을 관련지어 동기 제어하여 둘레가장자리 가공을 행한다. 종 이송대(25)의 높이는, 숫돌(3)의 원통 숫돌면(3c)의 축 방향의 중심이 실제로 가공하고 있는 판재 둘레가장자리의 판 두께 중심이 되는 높이이다.

다음으로, 상기의 둘레가장자리 가공장치로 곡면판(w)의 둘레가장자리의 모따기 가공을 행하는 방법을 설명한다. 우선 사전 작업으로서, 둘레가장자리 가공기 주축(1)의 상단에 가공하려고 하는 곡면판용으로 준비된 테이블(12)을 장착하고, 숫돌 축(31)의 하단에 상술한 구조의 숫돌(3)을 장착한다.

테이블(12)에 곡면판(w)이 반입되어 고정되면, 도 2에 나타내는 바와 같이, CAD 데이터로부터 구한 판재의 대각 치수(L)의 1/2만큼 테이블 중심(O)으로부터 떨어진 위치에 3D 카메라(5a)가 오도록 횡 이송대(21)를 이동하고, 또 그 대각선의 X축에 대한 각도(α)만큼 테이블(12)을 회전하여, 제 1 모서리부(A)가 3D 카메라(5a)의 촬영 영역에 들어가도록 한다. 그리고, 3D 카메라(5a)로 제 1 모서리부(A)의 화상을 취득한다.

카메라(5a)로 취득한 도 4에 나타내는 화상으로부터 모서리에 인접하는 2개 직선의 교점(Ca), 혹은 모서리의 원호 중심(Qa)을 구하고, 이들의 점이 있어야 할 위치(Co 또는 Qo)로부터의 X, Y방향의 위치 편차(Δxa, Δya)를 구한다.

다음으로 테이블(12)을 180도 회동시키면, 판재의 제 2 모서리부(B)가 3D 카메라(5a)의 촬영 영역으로 오기 때문에, 마찬가지로 하여 제 2 모서리부(B)의 화상을 취득하여, 모서리부(B)의 위치 편차를 구한다. 그리고 모서리부(A) 및 모서리부(B)의 위치 편차로부터, 테이블 중심과 판재 중심과의 X, Y방향의 위치 편차(Δx, Δy) 및 테이블(12)의 기준 방향으로부터의 판재의 각도 편차(Δθ)를 연산한다.

또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기의 대각 위치에 있는 2개의 모서리부(A, B)의 높이와 형상식으로부터 연산되는 상기 모서리부의 높이(판재가 바른 위치에 놓여졌을 때의 높이)와의 차이(Δha,Δhb)로부터, 판재의 중심(P) 높이의 편차(Δhp)와, 상기 대각방향 판재의 기울기φ=Asin(Δha－Δhb)/L를 형상식을 이용하여 연산할 수 있다. 대각 위치에 있는 2개의 모서리부의 계측만으로는, 그 대각선과 직교하는 방향의 판재의 기울기를 검출할 수 없기 때문에, 테이블(12)을 회동하여 다른 1개의 모서리부(C)의 높이를 3D 카메라(5a)로 계측한다. X 및 Y방향 판재의 기울기는, 2개의 대각방향 기울기의 계측값으로부터 연산할 수 있다. 또한 테이블을 180도 회동하고, 나머지 하나의 모서리부(D)의 높이를 계측함으로써, 개개의 판재의 오차도 가미한 판재의 둘레가장자리의 높이를 보다 정확하게 계측할 수 있다.

이와 같이 하여 테이블(12) 상에 고정된 판재의 오차나 자세를 검출하면, 그들의 검출 값과 곡면판의 형상식으로부터, 판재의 둘레가장자리의 위치 및 높이를 정확하게 구할 수 있으므로, 연산된 Δθ의 값에 의해, 테이블의 회전각을 보정하고, 테이블 중심(O)과 판재 중심(P)의 편차(Δx, Δy)에 기초하여, 테이블의 회전각에 대한 횡 이송대(21)의 위치를 보정하며, 판재 중심(P)의 높이(Δhp)와 X 및 Y방향의 판재의 기울기(φx, φy) 및 형상식으로부터, 테이블(12)의 회전각에 대한 종 이송대(25)의 위치를 보정하여 둘레가장자리 가공을 행한다.

즉, 곡면판(w)의 평면 형상에 따라 주축(1)의 회전과 횡 이송 모터(23)의 회전을 제어기(6)로 동기 제어함과 함께, 연삭하는 부분의 테이블(12) 상에 있어서의 곡면판 둘레가장자리의 높이 변화에 따라 주축(1)의 회전각과 종 이송 모터(26)의 회전을 제어기(6)로 동기 제어하면서 주축(1)을 1회전 시킴으로써, 곡면판(w)의 둘레가장자리 상하의 모서리를 동시 가공한다.

이 모따기 면의 연삭 시에, 대향하는 구 형상 숫돌면(3a, 3b) 사이에 설치된 원통 숫돌면(3c)으로 곡면판 둘레가장자리의 단면을 마무리 연삭 할 수 있다.

상술한 판재의 편의량(Δx, Δy, Δθ, Δhp), 및 X, Y방향의 판재의 기울기 검출은, 판재(w)가 테이블(12)에 반입될 때마다 행해지고, 판재마다 얻어진 보정 값을 이용하여 판재의 가공이 행해진다. 이상의 순서에 의해, 판재의 반입 오차에 영향을 받지 않는 곡면판의 정확한 둘레가장자리 가공을 행할 수 있다.

이상은 센서로서 3D 카메라를 이용한 예이지만, 판 면을 부분 구면으로 간주할 수 있는 곡면판을 가공하는 장치이면, 모서리부의 높이 검출을 행하지 않고, 즉 광축을 주축(1)과 평행하게 한 2D 카메라로 판재 모서리부의 검출을 행하여, 숫돌 높이 방향의 보정을 행할 수 있다.

즉, 판 면을 부분 구면으로 간주할 수 있는 판재에서는, 반입 오차로 판재의 중심(P)과 테이블 중심(O)이 어긋나도 판재가 테이블에서 부상하지 않고, 또, 판재의 기울기는, 테이블 중심(O)과 판재 중심(P)의 어긋남량(Δx, Δy)과 형상식을 이용하여 구할 수 있다. 즉 판재의 부분 구면의 곡율을 r로 하면, X축 방향의 판재 기울기는, θ=AsinΔx/r, Y방향의 기울기는, φ=AsinΔy/r로 연산할 수 있다. 따라서, 면의 형상을 부분 구면으로 간주할 수 있는 판재에 대해서는, 카메라로 계측한 2차원 방향의 어긋남과 판재의 형상식에 의하여 숫돌 높이 방향의 위치를 제어함으로써 곡면판의 정확한 둘레가장자리 가공이 가능하다.

그러나, 판재의 곡율이 클 때는, 판재의 중심(P)과 테이블 중심(O)의 어긋남에 의한 모서리부 높이의 변동이 크기 때문에, 2D 카메라에서는 초점 심도의 관계로 높이를 정확하게 계측할 수 없으므로, 그러한 경우에는, 3D 카메라를 이용하는 것이 좋다.

또, 판재 모서리부의 위치와 높이는, 연직 방향과 수평 방향의 2개의 2차원 카메라로 계측할 수도 있다. 즉 도 6에 나타내는 바와 같이, 주축 축선과 평행한 연직 방향의 2D 카메라(5b)와, 이것에 직교하는 수평 방향의 2D 카메라(5c)를 종 이송대(25)에 장착하고, 카메라(5c)가 취득한 판재 단면(端面)의 화상에 의하여, 판재의 모서리부(A, B, C)의 높이를 계측하는 것이다. 이 경우, 판재 단면에 동축 조명을 가함으로써, 카메라(5c) 화상에 단면이 희게 비쳐, 단면 높이를 정확하게 계측할 수 있다.

또한, 판재 모서리부의 높이를 계측하는 센서로서는, 레이저 측장기, TOF(타임 오브 플라이)로 불리는 적외광을 이용한 측장기, 근접 센서를 이용하여 계측을 행하는 것도 가능하다. 이들의 센서는, 2차원 카메라와 병용하든지, 혹은 X, Y, Z, 3 방향으로 판재 모서리부의 위치와 높이를 계측하도록 설치한다. 모서리부가 금속 코팅된 유리판이면, 근접 센서로서 정전 용량 센서 등도 이용할 수 있다.

이상은 극좌표계의 둘레가장자리 가공장치의 예이지만, 직각 좌표계의 장치에서도 동일한 방법으로 곡면판(w)의 모따기 가공을 행할 수 있다.

도 7은 직각 좌표계의 둘레가장자리 가공장치의 위치 결정 마크 M(Ma, Mb, Mc) 검출용의 2개의 카메라를 3D 카메라(5d, 5e)로 한 이 발명의 둘레가장자리 가공장치를 모식적으로 나타낸 사시도이다. 판재(w)를 고정하는 테이블(12)은, 도면에 C로 나타내는 연직 축 주위로 선회 가능한 동시에 도면의 Y방향으로 이송 이동 가능하고, 그 선회 모터 및 이송 모터에는 서보모터가 이용되며, 제어기에 의해 선회각과 이동 위치가 제어되고 있다.

테이블(12)의 이송 직각 방향(도면의 X방향) 양측에는, X방향으로 개별로 이동 가능한 횡 이송대(21d, 21e)가 배치되고, 각각의 횡 이송대(21d, 21e)에 종 이송대(25d, 25e)가 설치되며, 각 종 이송대(25d, 25e)에 축 지지한 연직 방향의 숫돌 축(31d, 31e)의 하단에 도 1에서 설명한 것과 동일한 구조의 숫돌(3d, 3e)이 장착되어 있다. 횡 이송대(21d, 21e) 및 종 이송대(25d, 25e)의 이송 모터로는 서보모터가 이용되고, 제어기에 의해 각각의 이동 위치가 개별로 제어되고 있다.

판재(w)에는, 대각 위치에 있는 모서리부(A, B)와 다른 1개의 모서리부(C)에, 반입 오차 검출용 마크(Ma, Mb, Mc)가 부착되어 있고, 이들 마크를 판독하는 3D 카메라(5d, 5e)가 각각의 측의 횡 이송대(21d, 21e)의 정위치에 장착되어 있다.

테이블(12)은, 그 상면이 가공하려고 하는 판재(w)의 곡면과 동일한 곡면의, 판재(w)보다 종횡 치수가 조금 짧은 크기로, 반입된 판재(w)는, 둘레가장자리가 테이블(12)로부터 비어져 나온 상태로 유지된다. 판재(w)가 테이블(12)에 고정되면, 마크(Ma, Mc)가 카메라(5d, 5e)의 촬영 영역으로 들어오는 위치까지 테이블(12)을 Y방향으로 이동시켜, 마크(Ma, Mc)의 화상을 취득함과 함께 상기 화상까지의 Z방향의 거리를 계측한다. 다음으로, 마크(Mb)가 카메라(5e)의 촬영 영역으로 들어오는 위치까지 테이블(12)을 Y방향으로 이동시켜, 마크(Mb)의 화상을 취득함과 함께 상기 화상까지의 Z방향의 거리를 계측한다.

이상의 조작으로, 테이블(12) 상에 반입된 곡면판(w)의 대각 위치에 있는 모서리부(A, B)의 위치와 높이 및 다른 1개의 모서리부(C)의 높이를 계측할 수 있기 때문에, 반입 오차를 연산하여 각도의 반입 오차분만큼 테이블(12)을 회동하여 고정하고, X방향 위치의 반입 오차분만큼 횡 이송대(21d, 21e) X방향의 기준 위치를 보정 한다. 그리고, 횡 이송대(21d, 21e) 및 종 이송대(25d, 25e)의 위치를, 연산된 보정 값으로 보정하면서, 테이블(12)의 Y방향의 이송량과 숫돌(3d, 3e)의 X방향 및 Z방향의 이동량을 관련지어 제어함으로써, 대향하는 옆테두리(d, e)의 모따기 가공을 행한다.

다음으로, 테이블(12)을 90도 회동하여, 같은 순서로 다른 쪽의 대향 측변( f, g)의 모따기 가공을 행한다.

1. 주축
3, 3d, 3e. 숫돌
5(5a~5e). 카메라
6. 제어기
12. 테이블
13. 테이블면
21, 21d, 21e. 횡 이송대
25, 25d, 25e. 종 이송대
A, B, C　판재의 모서리부
a. 숫돌의 축심
b. 테이블의 축심
w. 곡면판(판재)

Claims (6)

1. 판 형상의 판재를 수평으로 유지하는 테이블과, 상기 테이블에 대한 상대 이동에 의해 상기 판재의 둘레가장자리를 가공하는 숫돌과, 제어기와, 상기 제어기로부터의 지령값에 기초하여 상기 테이블에 대한 숫돌의 상대 위치 및 상대 높이를 제어하는 이송장치와, 상기 판재 모서리부의 위치와 높이를 계측하는 센서를 구비하고, 상기 제어기는, 상기 센서가 취득한 적어도 2개소의 판재 모서리부의 위치 및 높이와 상기 제어기에 등록된 상기 판재의 형상식에 의해, 판재 가공중의 상기 숫돌의 상대 위치 및 상대 높이의 지령값을 보정하는 보정 수단을 구비하고 있는, 판재의 둘레가장자리 가공장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 숫돌의 상대 위치가, 상기 테이블의 연직축 주위의 회전과, 상기 연직 축에 접근 및 떨어져 있는 방향의 숫돌의 이동에 의해 설정되고, 상기 보정 수단은, 상기 센서가 취득한 적어도 2개소의 판재 모서리부의 위치 및 적어도 3개소의 판재 모서리부의 높이와 상기 제어기에 등록된 판재의 형상식에 의해, 상기 숫돌의 이동 위치 및 높이와 상기 테이블의 회전각의 지령값을 보정하는, 판재의 둘레가장자리 가공장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 센서가, 상기 판재의 판 면과 직교하는 방향으로부터 상기 모서리부를 촬영하는 3D 카메라인, 판재의 둘레가장자리 가공장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 센서가, 상기 연직축과 평행한 방향으로부터 상기 모서리부를 촬영하는 2D 카메라와, 상기 연직축과 직교하는 방향으로부터 상기 모서리부를 촬영하는 2D 카메라의 2개의 카메라인, 판재의 둘레가장자리 가공장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   판재를 부압에 의해 흡착하여 고정하는 상기 테이블과, 상기 테이블의 상방에 상기 테이블과 동축으로 회전하고 또한 승강 동작에 의해 상기 테이블과의 사이에서 상기 판재를 끼워 지지하는 클램퍼를 구비하고 있는, 판재의 둘레가장자리 가공장치.
6. 판 면의 모든 방향에 대하여 판 면이 굴곡하고 있는 곡면판의 둘레가장자리를 가공하는 방법으로서, 판재가 놓여지는 면을 가공하려고 하는 곡면판 중앙부의 판 면에 밀착하는 곡면으로 한 상기 테이블과, 상기 숫돌로서, 축심 상에 중심을 가지는 2개의 구 형상의 숫돌면을 대향 배치한 숫돌을 장착한 청구항 1, 2, 3, 4 또는 5에 기재된 판재의 둘레가장자리 가공장치를 이용하고, 판재가 상기 테이블에 고정된 후, 상기 센서로 판재의 상기 모서리부의 위치와 높이를 계측하며, 계측한 위치로부터 연산한 판재의 반입 오차와, 계측한 판재의 상기 모서리부의 높이와, 제어기에 등록된 판재의 형상식으로부터 연산한 보정 값으로 상기 숫돌 높이의 지령값을 보정하면서 가공하는 것을 특징으로 하는, 곡면판의 둘레가장자리 가공방법.

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