TWI831958B - 玻璃物品之製造方法及製造系統 - Google Patents

Abstract

本發明之玻璃物品之製造方法於較與自曲面形狀之玻璃素板切出之玻璃物品之主表面之外周形狀對應的切斷預定線更內側之位置，將上述玻璃素板固定於固定工具，藉由第1多關節機器人使固定後之玻璃素板及固定工具相對於切割裝置進行相對移動，形成由沿玻璃素板之厚度方向進入之龜裂沿著切斷預定線相連而成之龜裂線，藉由第1多關節機器人或受第1多關節機器人交接固定後之形成有龜裂線之玻璃素板及固定工具的第2多關節機器人，使固定後之形成有龜裂線之玻璃素板及固定工具相對於彎折裝置進行相對移動，將玻璃素板沿著龜裂線分離為物品區域及邊材區域，且對經分離之物品區域之端面進行倒角。

Description

玻璃物品之製造方法及製造系統

本發明係關於一種玻璃物品之製造方法及製造系統。

關於建築用玻璃或液晶基板等，將成為素板之平玻璃板一面於加工台上移動一面利用固定之加工工具進行切割或倒角，或者固定平玻璃板並移動加工工具進行切割或倒角而使其成為玻璃物品。

關於汽車用前窗玻璃等曲面形狀玻璃物品，於切割成為素板之平玻璃板並進行倒角後，進而進行加熱使其成形為曲面狀，而使其成為玻璃物品。

關於該等平玻璃板之切割或倒角，揭示有玻璃板之固定或移動較容易且加工速度快之各種方法。

另一方面，為提高加工精度，理想為可對於成形加工為曲面後之曲面形狀玻璃素板進行切割加工等而製造玻璃物品。然而，關於如平玻璃板般將玻璃板固定於高硬度之加工台而進行加工之方法，於為曲面形狀玻璃素板之情形，自裝置設計、準備時間、多品種對應性等觀點而言存在課題。因此，作為曲面形狀玻璃素板之加工方法，例如於專利文獻1中揭示有如下方法：使用以切割或倒角之加工工具保持於具有多自由度之產業用機器人，使機器人移動該加工工具而加工曲面形狀玻璃素板。

作為利用其他產業用機器人之加工方法，存在專利文獻2及專利文獻3。於專利文獻2中，揭示有考慮加工反作用力而高精度進行使用機器人之加工。於專利文獻3中揭示有如下方法：機器人保持工件於加工機器之間移動，機器人於保持有工件之狀態下被固定於加工機器進行加工。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2018/092520號 [專利文獻2]日本專利特開2016-215359號公報 [專利文獻3]日本專利特開2018-144126號公報

[發明所欲解決之問題]

然而，作為利用產業用機器人之曲面形狀玻璃素板之加工方法，自增多加工方法之選項之觀點考慮，亦期望專利文獻1以外之方法。又，專利文獻2、3之方法未必設想曲面狀之工件，未設想連續地進行切割及倒角之情形，因此未必能實現所期待之加工精度或加工速度。

本發明之目的在於提供一種玻璃物品之製造方法及製造系統，其可兼具曲面形狀玻璃素板之加工精度及加工速度之提高。 [解決問題之技術手段]

[1]本發明之實施形態之一觀點之玻璃物品之製造方法，於較與自曲面形狀之玻璃素板切出之玻璃物品之主表面之外周形狀對應的切斷預定線更內側之位置，將上述玻璃素板固定於固定工具，藉由第1多關節機器人使上述固定後之上述玻璃素板及上述固定工具相對於切割裝置進行相對移動，形成由沿上述玻璃素板之厚度方向進入之龜裂沿著上述切斷預定線相連而成之龜裂線，藉由上述第1多關節機器人或自第1多關節機器人交接了上述固定後之形成有上述龜裂線之玻璃素板及上述固定工具的第2多關節機器人，使上述固定後之形成有上述龜裂線之上述玻璃素板及上述固定工具相對於彎折裝置進行相對移動，將上述玻璃素板沿著上述龜裂線分離為物品區域與邊材區域，對上述分離之物品區域之端面進行倒角。 [2]如上述[1]之方法，其藉由上述第1多關節機器人、上述第2多關節機器人、及自上述第1多關節機器人或上述第2多關節機器人交接了上述固定後之上述物品區域及上述固定工具的第3多關節機器人中之任一者，使上述固定後之上述物品區域及上述固定工具相對於倒角裝置進行相對移動，沿著上述端面之外周方向進行上述倒角。 [3]如上述[2]之方法，其中自上述第1多關節機器人向上述第2多關節機器人之上述固定工具之交接、及自上述第2多關節機器人向上述第3多關節機器人之上述固定工具之交接，係經由交接台進行。 [4]如上述[1]至[3]中任一項之方法，其中於分離上述物品區域及上述邊材區域後，測定固定於上述固定工具之上述物品區域之分離後形狀，參照上述分離後形狀及上述物品區域之目標形狀之差量，對形成上述龜裂線時之上述第1多關節機器人之軌道至少進行1次減少上述差量之修正。 [5]如上述[1]至[4]中任一項之方法，其中上述龜裂線係藉由上述切割裝置所輸出之雷射光，沿著上述切斷預定線形成於上述玻璃素板之內部的內部孔隙列。 [6]如上述[5]之方法，其中上述內部孔隙列之形成係以脈衝寬度為100 ps以下且具有透過上述玻璃素板之波長的脈衝雷射光進行。 [7]如上述[1]至[6]中任一項之方法，其中上述物品區域與上述邊材區域之分離係使上述龜裂線產生熱應力而進行。 [8]如上述[1]至[7]中任一項之方法，其中上述龜裂線之形成、藉由上述分離而進行之上述端面之形成、及上述端面之倒角中之任一者以上，係以設於上述固定工具之對準標記作為基準位置對上述固定工具進行位置控制。

[9]本發明之實施形態之一觀點之玻璃物品之製造系統具備：固定工具，其於較與自曲面形狀玻璃素板切出之玻璃物品之主表面之外周形狀對應的切斷預定線更內側之位置固定上述玻璃素板，而與上述玻璃素板一體化；1個以上多關節機器人，其等能夠移動上述一體化後之上述玻璃素板及上述固定工具；切割裝置，其根據由上述1個以上多關節機器人中之任一者進行之上述一體化後之上述玻璃素板及上述固定工具的相對移動，形成由沿上述玻璃素板厚度方向進入之龜裂沿著上述切斷預定線相連而成之龜裂線；彎折裝置，其根據由上述1個以上多關節機器人中之任一者進行之上述一體化後之形成有上述龜裂線之上述玻璃素板及上述固定工具的相對移動，將形成有上述龜裂線之上述玻璃素板沿著上述龜裂線分離為物品區域及邊材區域；及倒角裝置，其對上述物品區域之端面進行倒角。 [10]如上述[9]之系統，其中上述倒角裝置係根據利用上述1個以上多關節機器人中之任一者所進行之上述一體化後之上述物品區域及上述固定工具的相對移動，對上述端面進行倒角。 [11]如上述[9]或[10]之系統，其中上述固定工具包含：固定部，其具有作為上述玻璃物品之目標之曲面形狀；吸附部，其於上述固定部吸附上述玻璃素板；及接頭部，其可裝卸地連接於上述1個以上多關節機器人。 [12]如上述[9]至[11]中任一項之系統，其進一步具備測定裝置，該測定裝置將上述玻璃素板固定於上述固定工具，測定上述物品區域之分離後形狀。 [13]如上述[9]至[12]中任一項之系統，其中上述1個以上多關節機器人中之任一組能夠將上述固定工具自一多關節機器人交接至另一多關節機器人。 [14]如上述[13]之系統，其進一步具備可裝卸上述固定工具之交接台，該交接台自上述一多關節機器人接收上述固定工具且將其交接至上述另一多關節機器人。 [15]如上述[14]之系統，上述交接台包含測定固定於上述固定工具之上述物品區域之分離後形狀的測定部。 [16]如上述[9]至[15]中任一項之系統，其中上述切割裝置包含脈衝寬度為100 ps以下且產生透過上述玻璃素板之波長的脈衝雷射振盪器。 [17]如上述[9]至[16]中任一項之系統，其中上述彎折裝置包含對上述玻璃素板施加熱之CO₂ 雷射振盪器。 [發明之效果]

根據本發明，可提供一種玻璃物品之製造方法及製造系統，其可兼具曲面形狀玻璃素板之加工精度及加工速度之提高。

以下，參照隨附圖式對實施形態進行說明。為使說明容易理解，於各圖式中對於相同構成要素儘可能賦予相同符號，省略重複說明。

[第1實施形態] 參照圖1～圖11對第1實施形態進行說明。首先參照圖1～圖4對第1實施形態之玻璃物品製造系統1之構成進行說明。於圖1中，玻璃物品製造系統1之各裝置之配置模式性地示於俯視圖上。

玻璃物品製造系統1將玻璃素板G加工為任意形狀。玻璃素板G係具有任意曲率之曲面形狀。玻璃物品製造系統1藉由沿著玻璃素板G上之切斷預定線L(參照圖5)實施切割加工、彎折加工、倒角加工，將玻璃素板G加工為任意形狀。再者，所謂切斷預定線L係指對應於自曲面形狀玻璃素板G切出之玻璃物品之主表面之外周形狀之線。

如圖1所示，玻璃物品製造系統1具備雷射裝置2、倒角裝置3、形狀測定裝置4(測定裝置)、機器人5(第1多關節機器人)、控制裝置6、裝載台7。雷射裝置2、倒角裝置3、形狀測定裝置4、機器人5、裝載台7配置於系統之特定區塊R。尤其於第1實施形態中，於大致矩形狀之特定區塊R之中央配置有機器人5，於矩形狀之四邊配置有雷射裝置2、倒角裝置3、形狀測定裝置4、裝載台7。

又，於玻璃物品製造系統1中，曲面形狀玻璃素板G藉由固定工具10而固定。一體地固定之玻璃素板G及固定工具10藉由機器人5依次移動至裝載台7、雷射裝置2、倒角裝置3、形狀測定裝置4而進行加工。再者，關於玻璃素板G與固定工具10之固定方法，參照圖5～圖8於下文敍述。

機器人5將一體地固定之玻璃素板G與固定工具10移動至各裝置。機器人5係5自由度以上之多關節機器人，利用控制裝置6控制各關節之角度，藉此可使手尖軌道為任意三維軌跡。機器人5將固定工具10連結固定於手尖之圖10A所示之末端效應器51，藉此能夠使玻璃素板G於與固定工具10一體化之狀態下移動。

裝載台7係進行固定工具10之向機器人5之連結、玻璃素板G之向固定工具10之固定、加工後之玻璃之自固定工具之切離等的空間。作業人員或與機器人5不同之其他機器人將玻璃素板G或固定工具10搬入至裝載台7，搬出加工後之玻璃或固定工具10。

圖2之雷射裝置2係藉由向玻璃素板G照射雷射而進行玻璃之切割加工及彎折加工的裝置。以下將雷射裝置2記為「切折裝置2C」。切折裝置2C例如具有：切割用雷射振盪器21(脈衝雷射振盪器)，其產生切割加工用之光絲；及彎折用雷射振盪器22(CO₂ 雷射振盪器)，其發出彎折加工用之CO₂ 雷射。切割用雷射振盪器21及彎折用雷射振盪器22以藉由鏡面傳輸而分別自不同位置向裝置外輸出雷射地設置於切折裝置2C內。切折裝置2C之切割用雷射振盪器21與彎折用雷射振盪器22之切換控制或輸出控制係由控制裝置6進行。

於本實施形態中，如圖2所示，切割用雷射振盪器21所輸出之短脈衝雷射及彎折用雷射振盪器22所輸出之CO₂ 雷射之輸出位置、輸出方向分別固定，機器人5使一體地固定之玻璃素板G及固定工具10相對於雷射照射位置相對性地適當移動，藉此進行加工。例如以切割用雷射振盪器21之短脈衝雷射沿著玻璃素板G之切斷預定線L照射之方式，機器人5使玻璃素板G移動，藉此沿著切斷預定線L於玻璃素板G之內部形成內部孔隙列。又，以彎折用雷射振盪器22之CO₂ 雷射沿著玻璃素板G之內部孔隙列照射之方式，機器人5使玻璃素板G移動，藉此於內部孔隙列之周邊產生熱應力，將玻璃素板G分離為中央側之製品部分之物品區域及外緣側之邊材區域。

再者，切折裝置2C可替換為切割功能與彎折功能分開之切割裝置與彎折裝置。於此情形時，於切割裝置設置切割用雷射振盪器21，於彎折裝置設置彎折用雷射振盪器22。

圖3之倒角裝置3係進行已完成切割彎折加工之玻璃素板G之加工部分之倒角之裝置。倒角裝置3例如具備倒角磨石31。倒角磨石31繞特定旋轉軸旋轉。機器人5使一體地固定之玻璃素板G及固定工具10相對於倒角磨石31之位置相對性地適當移動，且改變與磨石31之玻璃端面之接觸部分，藉此進行端面之倒角加工。

倒角裝置3之倒角磨石31之驅動控制係由控制裝置6進行。倒角磨石31例如可為如圖3所示之構成，即，旋轉軸為水平方向且自磨石31之下方或上方壓抵玻璃端面；亦可為旋轉軸為垂直方向且自磨石31之側方壓抵玻璃端面之構成。又，利用倒角裝置3所進行之倒角亦可僅將玻璃端面之轉角部利用砂帶、帶件、及金剛石、金屬、樹脂、及橡膠等磨石進行研磨。根據該構成，倒角裝置3之構造亦變簡單，研磨區域變小，因此加工之時間亦變短。

圖4之形狀測定裝置4係根據需要來計測已完成切割加工及彎折加工之玻璃素板G之物品區域之加工形狀的裝置。於本實施形態中，形狀測定裝置4具備三維計測器41、單軸致動器42、交接台9。三維計測器41計測物體之三維形狀。交接台9係自機器人5之圖10A所示之末端效應器51接收一體地固定之玻璃素板G及固定工具10，並且進行固定之台座。單軸致動器42係可使交接台9向一方向移動之裝置。

於形狀測定裝置4中，機器人5將玻璃素板G及固定工具10移至交接台9，於交接台9固定玻璃素板G及固定工具10之狀態下，單軸致動器42將交接台9移動至三維計測器41，三維計測器41測定玻璃素板G之形狀。其後，單軸致動器42使交接台9返回至與機器人5之交接位置，機器人5自交接台9接收玻璃素板G及固定工具10。

形狀測定裝置4之三維計測器41、單軸致動器42、交接台9之控制藉由控制裝置6進行。再者，形狀測定裝置4亦可將三維計測器41以外之裝置用於計測，例如自利用複數個相機拍攝玻璃素板所得之複數個攝像資料算出三維形狀等。

控制裝置6進行玻璃物品製造系統1之各要素之控制。控制裝置6只要能夠與雷射裝置2、倒角裝置3、形狀測定裝置4、機器人5通信，則設置位置並無特別限定，可如圖1般配置於特定區塊R之外，亦可配置於特定區塊R之內部。

控制裝置6物理上可作為包含CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、作為主記憶裝置之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)及ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、作為資料收發裝置之通信模組、輔助記憶裝置等之電腦裝置或電路基板而構成。上述控制裝置6之各功能藉由如下方式實現：使特定電腦軟體讀入至CPU、RAM等硬體上，藉此於CPU之控制下使通信模組等動作，並且進行RAM或輔助記憶裝置中之資料之讀取及寫入。

其後，參照圖5～圖8對固定工具10之構成進行說明。

於圖5中，x軸、y軸、z軸相互垂直。x軸及y軸為圖中之水平方向，z軸為圖中之鉛直方向。固定工具10自z軸方向之負側連結固定於機器人5之圖10A之末端效應器51，自z軸方向之正或負側實施玻璃之切割加工或彎折加工。圖6係沿著與x軸平行之剖面線A-A，僅對樹脂塊12、孔S、吸附墊16進行剖面觀察之部分剖視圖。

如圖5、圖6所示，固定工具10具備基部11、樹脂塊12、頂接銷13、及吸附墊16。

基部11於該z軸方向之正側設有樹脂塊12，於z軸方向之負側設有機器人用接頭18及台用接頭19。

樹脂塊12係於將玻璃素板G固定於固定工具10時支撐玻璃素板G之部分，於z軸方向之正側具有玻璃接觸面14。玻璃接觸面14以配合自玻璃素板G最終所製造之玻璃物品之曲率之形狀形成。再者，於圖5之例中，以玻璃素板G之凸狀接觸面能夠密接之方式，玻璃接觸面14以凹狀形成，但根據玻璃素板G之形狀，亦可為凸形狀等其他形狀。

樹脂塊12之自z軸之正側方向所觀察的形狀為能夠配置於玻璃素板G之主表面上之切斷預定線L之內側的形狀，較佳為切斷預定線L之內側、且殘留切割加工或彎折加工用之餘裕部分並且儘可能接近切斷預定線L之形狀。

頂接銷13設於基部11之z軸方向，且設於樹脂塊12之外周側。頂接銷13能夠於z軸方向進退，於z軸方向前進之狀態下，設於玻璃素板G之外緣端部所接觸之位置。頂接銷13為了將玻璃素板G之相對於固定工具10之相對位置規定為特定位置，而至少設置3個。

吸附墊16收容於開口於樹脂塊12之玻璃接觸面14之孔S，設置為能夠於z軸方向進退。吸附墊16之z軸方向之正側之前端部分形成為吸盤狀，於其中央部設有真空吸引用之吸引通路20。

機器人用接頭18係用以將固定工具10與機器人5之圖10A之末端效應器51連結之要素。於機器人用接頭18延伸有吸附墊16之吸引通路20，於固定工具10與機器人5連結時，經由機器人用接頭18使設於機器人5側之真空源與吸引通路20連通，藉此可實施經由吸引通路20之真空吸引。

台用接頭19係用以將固定工具10與交接台9連結之要素。於台用接頭19亦延伸有吸附墊16之吸引通路20，於固定工具10與台9連結時，經由台用接頭19使設於交接台9側之真空源與吸引通路20連通，藉此可實施經由吸引通路20之真空吸引。再者，經由吸引通路20之真空吸引之控制藉由控制裝置6進行。

圖7、圖8放大觀察圖6之部分剖視圖中除基部11、機器人用接頭18、台用接頭19以外之部分。

如圖7所示，於固定順序之第1階段，頂接銷13 向z軸方向之正側伸長，從而玻璃素板G之外緣端部能夠頂接於頂接銷13。又，吸附墊16亦向z軸方向之正側移動，自孔S突出。於該狀態下，玻璃素板G藉由頂接銷13定位，並且於吸附墊16之前端之吸盤部與玻璃素板G接觸之狀態下，吸附墊16被自吸引通路20真空吸引而吸附於玻璃素板G。

如圖8所示，於固定順序之第2階段，頂接銷13 向z軸方向之負側下降而自玻璃素板G脫離，並且吸附墊16維持著真空吸引向z軸方向之負側移動而收容至孔S。藉此，玻璃素板G被壓抵於樹脂塊12之玻璃接觸面14而與玻璃接觸面14之形狀相仿。即，玻璃素板G於與玻璃製品之形狀相仿之狀態下固定於固定工具10。

頂接銷13、吸附墊16之z軸方向之移動例如藉由設置於基部11之內部之未圖示之致動器之驅動而實現。致動器例如為氣壓致動器，例如與真空吸引相同，能夠藉由經由機器人用接頭18自機器人5側供給壓縮空氣而驅動。致動器之動作藉由控制裝置6控制。

固定工具10中，樹脂塊12之玻璃接觸面14對應於「具有作為自曲面形狀玻璃素板G切出之玻璃物品之目標的曲面形狀之固定部」。吸附墊16及吸引通路20對應於「於固定部吸附玻璃素板G之吸附部」。機器人用接頭18對應於「可裝卸地連接於1個以上多關節機器人之接頭部」。

繼而，參照圖9～圖10G，對第1實施形態之玻璃物品製造系統1之玻璃物品之製造方法進行說明。

於圖9之步驟S01中，固定工具10安裝於機器人5之圖10A之末端效應器51。

於步驟S02中，藉由機器人5而將固定工具10移動至裝載台7，玻璃素板G固定於固定工具10。此時，固定工具10於較玻璃素板G之主表面之切斷預定線L更內側之位置固定玻璃素板G。藉此，玻璃素板G與固定工具10成為一體化之狀態。

於步驟S03中，藉由機器人5而將一體化之玻璃素板G與固定工具10移動至切折裝置2C。

於步驟S04中，藉由切折裝置2C進行玻璃素板G之切割加工。如參照圖2所說明般，切折裝置2C自切割用雷射振盪器21輸出短脈衝雷射，以短脈衝雷射沿著玻璃素板G之切斷預定線L照射之方式，機器人5使玻璃素板G移動，藉此沿著切斷預定線L於玻璃素板G之內部形成內部孔隙列。

於步驟S05中，繼而藉由切折裝置2C進行玻璃素板G之彎折加工。如參照圖2所說明般，切折裝置2C自彎折用雷射振盪器22輸出CO₂ 雷射，以CO₂ 雷射沿著玻璃素板G之內部孔隙列進行照射之方式，機器人5使玻璃素板G移動，藉此於內部孔隙列之周邊產生熱應力，藉此玻璃素板G分離為中央側之物品區域與外緣側之邊材區域。於以後之處理中，邊材區域被除去，於僅玻璃素板G之中央側之物品區域固定於固定工具10之狀態下進行搬送。

於步驟S06中，藉由控制裝置6，判定於前一加工處理中之利用形狀測定裝置4所進行之玻璃素板G之物品區域之形狀測定時，與目標形狀之形狀偏差是否在容許範圍內。於形狀偏差不在容許範圍內時(步驟S06之否 (No))，判斷目標形狀與測定形狀之間之形狀偏差尚較大，需要步驟S07以後之機器人5之軌道修正，進入步驟S07。另一方面，於形狀偏差為容許範圍內時(步驟S06之是(Yes))，判斷無需步驟S07以後之機器人5之軌道修正，進入步驟S12。再者，該步驟S06及下述步驟S07～S11於確定了機器人5之相對於目標形狀之適當軌道的情形時則不需要。

於步驟S07中，藉由機器人5，一體化之玻璃素板G及固定工具10移動至形狀測定裝置4且交接至形狀測定裝置4之交接台9。

於此參照圖10A～圖10G，對在機器人5與交接台9之間之一體化之玻璃素板G與固定工具10之交接順序進行說明。

如圖10A所示，於第1階段，機器人5經由末端效應器51之接頭52與固定工具10之機器人用接頭18連結。此時，固定工具10藉由機器人5側之真空源維持真空吸附玻璃素板G之狀態。下文將圖1之機器人5與交接台9之位置稱作原始位置。

如交接圖10B所示，於第2階段，交接台9藉由單軸致動器42之驅動而移動至交接位置，該交接位置為於與機器人5之間進行玻璃素板G及固定工具10之交接之位置。

如圖10C所示，於第3階段，機器人5將末端效應器51向交接位置移動，藉此玻璃素板G及固定工具10向交接位置移動。於移動結束後，停止藉由機器人5側之真空源真空吸附玻璃素板G，玻璃素板G成為僅載置於固定工具10之樹脂塊12之上而未固定之狀態。

如圖10D所示，於第4階段，機器人5使末端效應器51自交接位置下降，藉此固定工具10之台用接頭19與交接台9之接頭91連結。

如圖10E所示，於第5階段，機器人5使末端效應器51進一步下降，藉此末端效應器51之接頭52自固定工具10之機器人用接頭18分離。將圖10E所示之機器人5之位置稱為退避位置。

如圖10F所示，於第6階段，交接台9使用台側之真空源，經由接頭91及台用接頭19開始玻璃素板G之真空吸附。

如圖10G所示，於第7階段，機器人5返回至原始位置，並且交接台9一面維持固定工具10與玻璃素板G之真空吸附狀態，一面藉由單軸致動器42之驅動向原始位置返回。

藉由以圖10A～圖10G之順序進行交接，利用機器人5側之真空源所進行之真空吸附、及利用交接台9側之真空源所進行之真空吸附可無衝突地順利進行真空源之切換。

返回至圖9，於步驟S08中，藉由形狀測定裝置4之三維計測器41，測定作為玻璃素板G之物品區域之外形形狀之分離後形狀。所測定之形狀被輸出至控制裝置6。

於步驟S09中，藉由控制裝置6，計算於步驟S08中所測定之形狀與特定目標形狀之偏差量。

於步驟S10中，為修正於步驟S09中所算出之測定形狀與目標形狀之偏差量，藉由控制裝置6修正機器人5之軌道。例如控制裝置6參照所測定之玻璃素板G之分離後形狀與物品區域之目標形狀之差量，對利用切割加工形成內部孔隙列時、或利用彎折加工照射CO₂ 雷射時之機器人5之末端效應器51之軌道，進行減少差量之修正。又，此時控制裝置6記憶修正前之測定形狀與目標形狀之偏差量，於下一加工時之步驟S06中參照該記憶資訊。

於步驟S11中，藉由機器人5而將玻璃素板G自固定工具10卸除。於本步驟中被卸除之玻璃素板G之製品部分於步驟S06中被判定為未達到理想加工精度，因此不實施倒角加工而廢棄。若步驟S11結束，則返回至步驟S01。

於步驟S12中，由於步驟S06中被判定為形狀偏差在容許範圍內，因此藉由機器人5而將一體化之玻璃素板G與固定工具10移動至倒角裝置3。

於步驟S13中，藉由倒角裝置3進行自玻璃素板G分離之物品區域之端面之倒角加工。如參照圖3所說明般，機器人5使一體地固定之玻璃素板G與固定工具10相對於倒角裝置3之倒角磨石31之位置相對性地移動，且改變倒角磨石31與玻璃素板G之物品區域之端面之接觸部分，而沿著於步驟S05中分離之物品區域之端面之外周方向進行倒角。

於步驟S14中，藉由機器人5將固定工具10移動至裝載台7，將玻璃素板G之物品區域自固定工具10卸除。被卸除之玻璃素板G之物品區域自裝載台7藉由作業人員或機器人移動以用於後續步驟。若步驟S14之處理完成，則結束本控制流程。

根據第1實施形態，於藉由切折裝置2C進行之切割加工、彎折加工、及藉由倒角裝置3進行之倒角加工之一連串加工步驟之間，單一固定工具10可維持固定玻璃素板G之狀態。即，於不同加工裝置間之移動、或以加工裝置進行加工時，無需將固定工具10自玻璃素板G卸除。因此，不會產生因固定工具10之反覆裝卸所導致之玻璃固定位置之誤差之累積，故即使以不同裝置進行各步驟，亦不會降低加工精度，可提高曲面玻璃之加工精度。

本實施形態中，機器人5經由固定工具10保持玻璃素板G，使玻璃素板G相對於加工裝置相對移動而進行加工，因此，相較於先前將玻璃素板固定於平面上而進行之加工，工件向三維方向之移動自由度較高，能夠進行更複雜的三維形狀之加工，又亦可提高加工速度。因此，根據第1實施形態之玻璃物品製造系統1及使用其之製造方法，可兼顧曲面形狀玻璃素板之加工精度與加工速度之提高。

於本實施形態中，於在彎折步驟將玻璃素板G分離為物品區域與邊材區域後，形狀測定裝置4測定固定於固定工具10之玻璃素板G之物品區域之分離後形狀，控制裝置6參照所測定之分離後形狀與物品區域之目標形狀之差量，對利用切割步驟形成內部孔隙列時之機器人5之軌道進行減少差量之修正。藉由該構成，可使機器人5之手尖軌道更近似於切斷預定線L，可使加工精度進一步提高。

再者，玻璃素板G之物品區域之切割後形狀之測定，亦可於利用倒角步驟將玻璃素板G之物品區域之端面進行倒角後實施。

於本實施形態中，於步驟S06之判定中無上次測定資料之情形時，例如，於利用本系統首次進行基於目標形狀之加工時，強制性地實施步驟S07以後之處理，較佳為至少進行1次機器人5之軌道修正。藉此，可確實地實施機器人5之軌道修正，實現加工精度之進一步提高。

於本實施形態中，於切割加工時，藉由切折裝置2C之切割用雷射振盪器21所輸出之短脈衝雷射，沿著切斷預定線L於玻璃素板G之內部形成內部孔隙列。又，內部孔隙列之形成較佳為以脈衝寬度為100 ps以下，且具有透過玻璃素板G之波長之脈衝雷射光進行。於玻璃切割器等之切割加工中，與玻璃物品形狀之加工誤差較利用脈衝雷射光進行切割時更大，難以利用機器人5控制玻璃切割器等之齒之方向。與此相對，可使切折裝置2C之構造較為簡單，可縮短切割加工之所需時間，可提高生產節拍從而提高生產性。

於本實施形態中，於彎折加工中，玻璃素板G之物品區域與邊材區域之分離，係藉由切折裝置2C之彎折用雷射振盪器22所輸出之CO₂ 雷射，於內部孔隙列之周邊產生熱應力而進行。藉此，可使切折裝置2C之構造較為簡單，亦可縮短彎折加工之所需時間，實現生產節拍、生產性之進一步提高。

於本實施形態中，如圖5所示，於固定工具10設有對準標記17A、17B。對準標記17A、17B之位置可為固定工具之任一處，可為固定工具10之側面，亦可為載置玻璃素板G之面之任一處。切割加工中之內部孔隙列之形成、彎折加工中之由玻璃素板G之分離所致之端面之形成、倒角加工中之玻璃素板G之物品區域之端面之倒角，較佳為以該對準標記17A、17B作為基準位置進行固定工具10之位置控制。

如圖11所示，例如，切折裝置2C具備相機23，控制裝置6可基於相機23所拍攝之對準標記17A、17B之圖像資訊，以對準標記17A、17B之位置作為基準決定切割加工之加工開始點。對準標記17A、17B只要能夠於加工複數個玻璃素板G時使各玻璃之向固定工具10之固定位置均勻，則加工開始點亦可均勻。藉此，可進一步提高切割加工之加工精度。於彎折加工及倒角加工之情形亦同樣地，可利用對準標記17A、17B進一步提高加工精度。

又，可使切割加工、彎折加工、倒角加工之加工開始點之自對準標記17A、17B之相對位置共通化，因此亦可抑制步驟間之加工精度之差異。再者，可於切割加工、彎折加工、倒角加工中之至少一部分，使用利用對準標記17A、17B決定加工開始點之方法。

[第2實施形態] 參照圖12對第2實施形態進行說明。

第2實施形態之玻璃物品製造系統1A於具備2台機器人5A、5B之方面與第1實施形態不同。機器人5A(第1多關節機器人)及機器人5B(第2多關節機器人)與第1實施形態之機器人5相同，為5自由度以上之多關節機器人。

於系統之特定區塊R之中央配置有交接台9，於其圖式左側配置有機器人5A、載台7A、切折裝置2C，於圖式右側配置有機器人5B、卸載台7B、倒角裝置3。交接台9係用以於機器人5A與機器人5B之間進行一體化之玻璃素板G與固定工具10之交接之要素，例如為與圖4所示之形狀測定裝置4內之交接台9相同之構成。交接台9可經由接頭91裝卸一體化之玻璃素板G及固定工具10。又，交接台9亦可具備與第1實施形態之形狀測定裝置4相同之測定部，該測定部具有測定玻璃素板G之物品區域之分離後形狀之功能。

機器人5A自載台7A接收玻璃素板G，於切折裝置2C進行切割加工及彎折加工後，將一體化之玻璃素板G及固定工具10交接至交接台9。機器人5B經由交接台9自機器人5A接收一體化之玻璃素板G及固定工具10，於利用倒角裝置3進行倒角加工後，於卸載台7B將加工完畢之玻璃素板G之物品區域自固定工具10卸除。

機器人5A於機器人5B進行加工之期間，可自載台7A接收新玻璃素板G，與機器人5B並行進行新玻璃素板G之切割彎折加工。如此，藉由設為於切割彎折加工之後，於第1機器人5A與第2機器人5B之間交接玻璃素板G及固定工具10之構成，能夠利用各機器人並行進行加工步驟，因此可進一步提高曲面玻璃之加工速度。

即便於在複數個機器人間交接玻璃素板G時，亦維持玻璃素板G與固定工具10之固定狀態，因此可與第1實施形態同樣地提高加工精度。

於第2實施形態中，為了機器人間之玻璃素板G及固定工具10之交接，必然經由交接台9，因此若設為於交接台9進行形狀測定之構成，則可於一連串加工步驟中執行形狀測定之任務。藉此，可防止為了形狀測定而自一連串步驟脫離並移動至其他裝置等步驟數增加，因此可提高加工速度。

[第3實施形態] 參照圖13對第3實施形態進行說明。

第3實施形態之玻璃物品製造系統1B於具備3台機器人5A、5B、5C之方面與第1、第2實施形態不同。機器人5C(第3多關節機器人)與第1實施形態之機器人5相同，為5自由度以上之多關節機器人。

系統之特定區塊R分割為三部分，於各者分別配置有機器人5A、5B、5C。於各區域間配置有交接台9A、9B，且至少一者具備形狀計測功能。較佳為彎折加工後之交接台9B具有形狀測定功能。

機器人5A自載台7A接收玻璃素板G，於切割裝置2A進行切割加工後，將一體化之玻璃素板G及固定工具10交接至交接台9A。機器人5B經由交接台9A自機器人5B接收一體化之玻璃素板G及固定工具10，於利用彎折裝置2B進行彎折加工後，將一體化之玻璃素板G及固定工具10交接至交接台9B。機器人5C經由交接台9B自機器人5C接收一體化之玻璃素板G及固定工具10，於利用倒角裝置3進行倒角加工後，於卸載台7B將加工完畢之玻璃素板G之物品區域自固定工具10卸除。

於第3實施形態中，可並行進行利用機器人5A所進行之切割加工、利用機器人5B所進行之彎折加工、利用機器人5C所進行之倒角加工，因此可較第1、第2實施形態更進一步提高曲面形狀玻璃素板之加工速度。

[第4實施形態] 參照圖14對第4實施形態進行說明。

第4實施形態之玻璃物品製造系統1C於具備4台機器人5A、5B1、5B2、5C之方面與第1～第3實施形態不同。機器人5B1、5B2(第2多關節機器人)與第1實施形態之機器人5相同，為5自由度以上之多關節機器人。

系統之特定區塊R與第3實施形態相同地分割為三部分，於各者進行切割步驟、彎折步驟、倒角步驟。於各區域間配置有交接台9A、9B，且至少一者具備形狀計測功能。

又，於第4實施形態中，於彎折步驟設有2個彎折裝置2B1、2B2，且配置有對應於各裝置之2個機器人5B1、5B2。

機器人5A自載台7A接收玻璃素板G，於利用切割裝置2A進行切割加工後，將一體化之玻璃素板G及固定工具10交接至交接台9A。

機器人5B1自交接台9A接收一體化之玻璃素板G及固定工具10，於彎折裝置2B1進行彎折加工後，將一體化之玻璃素板G及固定工具10交接至交接台9B。同樣地，機器人5B2自交接台9A接收一體化之玻璃素板G及固定工具10，於利用彎折裝置2B2進行彎折加工後，將一體化之玻璃素板G及固定工具10交接至交接台9B。

機器人5C自交接台9B接收一體化之玻璃素板G及固定工具10，於利用倒角裝置3進行倒角加工後，於卸載台7B將加工完畢之玻璃素板G之物品區域自固定工具10卸除。

於第4實施形態中，於所需時間較長之步驟(於圖14之例中為彎折步驟)配置複數個機器人及加工裝置，藉此可抑制步驟間之所需時間之差。藉此，可降低各機器人5A～5C之不同步驟之等待狀態之產生，能夠實施更有效率之加工，可較第1～第3實施形態進一步提高曲面形狀玻璃素板之加工速度。又，如此於各步驟間進行玻璃素板G及固定工具10之交接，適當變更各步驟之機器人或加工裝置之數量，藉此能夠根據節拍平衡而進行靈活之步驟設計。

如上所述，能夠對應於自第1實施形態至第4實施形態之複數個形態，進而機器人或切折裝置之配置之靈活性較高之原因之一在於，使玻璃素板G及固定工具10一體化。

以上，一面參照具體例一面對本實施形態進行說明。然而，本發明並非限定於該等具體例。業者對該等具體例加入適當設計變更而得者只要具備本發明之特徵，則包含於本發明之範圍內。上述各具體例所具備之各要素及其配置、條件、形狀等並非限定於所例示者，可進行適當變更。上述各具體例所具備之各要素只要未產生技術性矛盾，則可適當改變組合。

上述實施形態中，例示經由交接台9於機器人間進行一體化之玻璃素板G及固定工具10之交接之構成，但只要可維持玻璃素板G與固定工具10之固定狀態即可，亦可使用交接台9以外之交接機構。

於上述實施形態中，於切割步驟中，例示藉由雷射光之照射而形成內部孔隙列之方法，但只要可進行形成沿玻璃素板G之厚度方向進入之龜裂沿著切斷預定線L相連而成之龜裂線的切割加工即可，例如亦可使用藉由玻璃切割器設置切槽等其他加工方法。

於上述實施形態中，於彎折步驟中，例示藉由CO₂ 雷射之照射產生熱應力而分離物品區域之方法，亦可使用例如對玻璃素板之一部分施加壓力之彎折加工、利用冷卻之彎折加工、及該等之組合等。

於上述實施形態中，例示於切割步驟、彎折步驟、或倒角步驟之間配置交接台9，於機器人間交接玻璃素板G及固定工具10之構成，但亦可將交接與步驟加以組合。例如，可於將一體化之玻璃素板G及固定工具10固定於交接台9之狀態下，使用彎折裝置2B進行彎折步驟。

於上述實施形態中，例示切割步驟、彎折步驟、倒角步驟之各裝置固定，藉由使固定於機器人5之末端效應器51之玻璃素板G移動而進行加工之構成，只要可相對於加工裝置使玻璃素板G相對移動即可，亦可為除機器人5之移動以外，加工裝置側亦移動之構成。藉此，可加快加工點之移動速度，縮短加工時間。

亦可為於在機器人5與交接台9之間交接固定工具10及玻璃素板G時，根據機器人5之姿勢(關節角度等)或末端效應器51之位置，控制固定工具10與機器人5之連接或非連接、或固定工具10之向玻璃素板G之吸附壓力之維持或解除的構成。

於上述實施形態中，例示固定工具10不具備真空源，於連結目的地之機器人5或交接台9側設置真空源之構成，但固定工具10亦可為具備真空源之構成。

本國際申請案主張基於2019年4月15日所申請之日本專利申請案2019-077170號之優先權，將2019-077170號之所有內容引用於本國際申請案。

1:玻璃物品製造系統 1A:玻璃物品製造系統 1B:玻璃物品製造系統 1C:玻璃物品製造系統 2:雷射裝置(切折裝置、切割裝置、彎折裝置) 2A:切割裝置 2B:彎折裝置 2C:切折裝置 3:倒角裝置 4:形狀測定裝置(測定裝置) 5,5A:機器人(第1多關節機器人) 5B,5B1,5B2:機器人(第2多關節機器人) 5C:機器人(第3多關節機器人) 6:控制裝置 7:裝載台 7A:載台 7B:卸載台 9,9A,9B:交接台 10:固定工具 11:基部 12:樹脂塊 13:頂接銷 14:玻璃接觸面(固定部) 16:吸附墊(吸附部) 17A,17B:對準標記 18:機器人用接頭(接頭部) 19:台用接頭 20:吸引通路(吸附部) 21:切割用雷射振盪器(脈衝雷射振盪器) 22:彎折用雷射振盪器(CO₂雷射振盪器) 23:相機 31:磨石 41:三維計測器 42:單軸致動器 51:末端效應器 52:接頭 91:接頭 G:玻璃素板 L:切斷預定線 R:特定區塊 S:孔 S01～S14:步驟

圖1係示出第1實施形態之玻璃物品製造系統之整體構成之圖。 圖2係模式性地示出切折裝置之構成之一例之圖。 圖3係模式性地示出倒角裝置之構成之一例之圖。 圖4係模式性地示出形狀測定裝置之構成之一例之圖。 圖5係示出固定工具之大致構成之一例之立體圖。 圖6係固定工具之圖5中之A-A剖視圖。 圖7係示出玻璃素板之向固定工具之固定順序之第1階段之圖。 圖8係示出玻璃素板之向固定工具之固定順序之第2階段之圖。 圖9係第1實施形態之玻璃物品製造順序之流程圖。 圖10A係示出一體化之玻璃素板及固定工具之交接順序之第1階段之圖。 圖10B係示出一體化之玻璃素板及固定工具之交接順序之第2階段之圖。 圖10C係示出一體化之玻璃素板及固定工具之交接順序之第3階段之圖。 圖10D係示出一體化之玻璃素板及固定工具之交接順序之第4階段之圖。 圖10E係示出一體化之玻璃素板及固定工具之交接順序之第5階段之圖。 圖10F係示出一體化之玻璃素板及固定工具之交接順序之第6階段之圖。 圖10G係示出一體化之玻璃素板及固定工具之交接順序之第7階段之圖。 圖11係示出切割加工中之對準標記之利用方法之一例之圖。 圖12係示出第2實施形態之玻璃物品製造系統之整體構成之圖。 圖13係示出第3實施形態之玻璃物品製造系統之整體構成之圖。 圖14係示出第4實施形態之玻璃物品製造系統之整體構成之圖。

S01~S14:步驟

Claims (16)

1. 一種玻璃物品之製造方法，於較與自曲面形狀之玻璃素板切出之玻璃物品之主表面之外周形狀對應的切斷預定線更內側之位置，將上述玻璃素板固定於固定工具，藉由第1多關節機器人使上述固定後之上述玻璃素板及上述固定工具相對於切割裝置進行相對移動，形成由沿上述玻璃素板之厚度方向進入之龜裂沿著上述切斷預定線相連而成之龜裂線，藉由上述第1多關節機器人、或自第1多關節機器人交接了上述固定後之形成有上述龜裂線之玻璃素板及上述固定工具的第2多關節機器人，使上述固定後之形成有上述龜裂線之上述玻璃素板及上述固定工具相對於彎折裝置相對移動，將上述玻璃素板沿著上述龜裂線分離為物品區域及邊材區域，對上述分離之物品區域之端面進行倒角，上述固定工具包含：固定部，其具有作為上述玻璃物品之目標之曲面形狀；吸附部，其於上述固定部吸附上述玻璃素板；及接頭部，其用以將上述固定工具可裝卸地連接於上述第1多關節機器人、上述第2多關節機器人、及上述第3多關節機器人，上述固定工具藉由上述接頭部之裝卸而於上述第1多關節機器人、上述第2多關節機器人、及上述第3多關節機器人間交接。
2. 如請求項1之方法，其中藉由上述第1多關節機器人、上述第2多關節機器人、及自上述第1多關節機器人或上述第2多關節機器人交接了上述固 定後之上述物品區域及上述固定工具的上述第3多關節機器人中之任一者，使上述固定後之上述物品區域及上述固定工具相對於倒角裝置進行相對移動，沿著上述端面之外周方向進行上述倒角。
3. 如請求項2之方法，其中自上述第1多關節機器人向上述第2多關節機器人之上述固定工具之交接、及自上述第2多關節機器人向上述第3多關節機器人之上述固定工具之交接，係經由交接台進行。
4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中於分離上述物品區域與上述邊材區域後，測定固定於上述固定工具之上述物品區域之分離後形狀，參照上述分離後形狀與上述物品區域之目標形狀之差量，對形成上述龜裂線時之上述第1多關節機器人之軌道至少進行1次減少上述差量之修正。
5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中上述龜裂線係藉由上述切割裝置所輸出之雷射光而沿著上述切斷預定線形成於上述玻璃素板之內部的內部孔隙列。
6. 如請求項5之方法，其中上述內部孔隙列之形成係以脈衝寬度為100ps以下且具有透過上述玻璃素板之波長的脈衝雷射光進行。
7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中上述物品區域與上述邊材區域之分離係使上述龜裂線產生熱應力而進行。
8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中上述龜裂線之形成、藉由上述分離而進行之上述端面之形成、及上述端面之倒角中之任一者以上，係以設於上述固定工具之對準標記作為基準位置對上述固定工具進行位置控制。
9. 一種玻璃物品之製造系統，其具備：固定工具，其於較與自曲面形狀玻璃素板切出之玻璃物品之主表面之外周形狀對應的切斷預定線更內側之位置固定上述玻璃素板，而與上述玻璃素板一體化；1個以上之多關節機器人，其等能夠移動上述一體化後之上述玻璃素板及上述固定工具；切割裝置，其根據由上述1個以上多關節機器人中之任一者進行之上述一體化後之上述玻璃素板及上述固定工具的相對移動，形成由沿上述玻璃素板之厚度方向進入之龜裂沿著上述切斷預定線相連而成之龜裂線；彎折裝置，其根據由上述1個以上多關節機器人中之任一者進行之上述一體化後之形成有上述龜裂線之玻璃素板及上述固定工具的相對移動，將形成有上述龜裂線之上述玻璃素板沿著上述龜裂線分離為物品區域與邊材區域；及倒角裝置，其對上述物品區域之端面進行倒角，上述固定工具包含：固定部，其具有作為上述玻璃物品之目標之曲面形狀；吸附部，其於上述固定部吸附上述玻璃素板；及接頭部，其用以可裝卸地連接於上述1個以上多關節機器人，上述固定工具藉由上述接頭部之裝卸而於上述1個以上多關節機器人 間交接。
10. 如請求項9之系統，其中上述倒角裝置根據利用上述1個以上多關節機器人中之任一者所進行之上述一體化後之上述物品區域及上述固定工具的相對移動，對上述端面進行倒角。
11. 如請求項9或10中任一項之系統，其進一步具備測定裝置，該測定裝置將上述玻璃素板固定於上述固定工具，測定上述物品區域之分離後形狀。
12. 如請求項9或10中任一項之系統，其中上述1個以上多關節機器人之任一組，能夠將上述固定工具自一多關節機器人交接至另一多關節機器人。
13. 如請求項12之系統，其進一步具備能夠裝卸上述固定工具之交接台，該交接台自上述一多關節機器人接收上述固定工具且將其交接至上述另一多關節機器人。
14. 如請求項13之系統，其中上述交接台包含測定固定於上述固定工具之上述物品區域之分離後形狀的測定部。
15. 如請求項9或10中之任一項之系統，其中上述切割裝置包含脈衝寬度為100ps以下且產生透過上述玻璃素板之波長的脈衝雷射振盪器。
16. 如請求項9或10中之任一項之系統，其中上述彎折裝置包含對上述玻璃素板施加熱之CO₂雷射振盪器。