TWM452037U - 硬質脆性板的周緣加工裝置 - Google Patents

Description

硬質脆性板的周緣加工裝置

本創作涉及用於電視、筆記本電腦、手機等的顯示面板中的玻璃基板或其他的硬質脆性板的周緣加工裝置，特別是涉及具有修正單元的所述裝置，所述修正單元修正被搬入到加工裝置的工作臺上的工件的偏移(位置和角度的誤差)。

為了正確地進行工件的周緣的加工，作為其前提條件，有必要將工件正確地定位在工作臺上進行固定。但是，在對平板狀的工件的整個周緣進行加工的裝置中，不能夠設置用於決定周緣的位置或方向的導向件等，不得不通過對平板表面進行吸附或上下夾持來固定，因此很難使工件的中心與工作臺的中心正確地一致，或者很難將工件的方向設定為預定的方向。因此，被搬入到工作臺上的工件的中心位置或方向會產生誤差。

當工件像手機用的面板那樣比較小時，在把持工件周緣並將工件搬入到工作臺、或者搬入到加工裝置之前，將工件暫時放置在以周緣為基準來定位工件的中心的定心臺上，再將其搬入到加工裝置，由此能夠使偏移處於在實際應用中不產生問題的範圍內(例如，使偏移量處於周緣加工時的加工餘量的範圍內)。但是，在工件較大時，工件搬入時的工件與工作臺之間的偏移量也變大，因此有必要修正偏移量再進行加工。

圖10是示意地示出大型的矩形玻璃基板的周緣加工裝置的圖，所述周緣加工裝置是一邊使固定在工作臺12上的玻璃基板w沿圖中Y方向移動、一邊利用配置在工作臺12的兩側的磨具3、3進行工件的Y方向的兩側邊e、e的加工的裝置。在這種周緣加工裝置中，通過設在裝置上的2台照相機5、5來讀取工件的角部或者設在角部附近的標記m1、m2，從而求出與Y方向正交的X方向的偏移，然後在加工工件之前使工作臺12沿Y方向移動，利用一個照相機5讀取工件的Y方向的相反側的角或者標記m3，根據兩者的X方向的位置的差與工作臺的Y方向的移動量，求出工件的角度偏移(傾斜度)。然後，通過工作臺12圍繞豎直軸的轉動而修正檢測出的工件的角度偏移，通過修正控制器給予的工具3的X方向的位置指令並設定工具的位置而修正X方向的偏移。而且，在加工另一對兩側邊e、e時，將工作臺轉動90度，利用2個照相機5、5讀取標記m1、m3(或者該部分的角)，由此檢測出工件的Y方向的偏移。

在將被搬入到工作臺上的工件(加工前的工件一般是矩形)加工成包含圓弧或凹部的自由形狀的周緣加工裝置中，以往，以與利用加工中心實現的工件加工相同的方法進行加工，所述加工中心設置有使工具(一般為旋轉磨具)在正交的2個方向(X-Y方向)上進給的進給台，依據被加工的周緣形狀使工具在二維平面上移動。對此，本申請的申請人提出了如下的裝置：該裝置對旋轉角θ和工具3的移動進行關聯控制，由此如圖3所示對工件w進行自由形狀的周緣加工(以下稱為“仿形方式”)，所述旋轉角θ是 固定有工件w的工作臺圍繞豎直軸P旋轉的旋轉角，所述工具3的移動是工具3在圖中X方向上相對於工作臺中心P接近和離開的移動。仿形方式的周緣加工裝置具有以下特點：與以往的加工中心方式的周緣加工裝置相比能夠大幅度地減少裝置的設置面積。

專利文件1：日本特開2011-116118號公報

如上所述，存在這樣的趨勢：加工工件越大型，將工件搬入加工裝置時的偏移量就越大，因此，即使在仿形方式的周緣加工裝置中，在進行A4或B5等大小的中型以上的基板的加工中，檢測搬入到工作臺上的工件(通常為矩形)的中心位置的偏移和方向的偏移(角度的偏移)也是不可或缺的。在這種情況下，如果要利用如圖10所示的方法檢測工件的中心和方向的偏移，則必須有兩台照相機，而且不得不使工作臺或照相機移動與工件的邊長相當的距離，工件越大型，該移動距離就越長，因此裝置的動作面積變大，妨礙了裝置的小型化。

在將工件搬入加工裝置之前先利用定心台進行工件的定心再將工件搬入的方法中，工件越大型，定心台的面積就越大，因此也不能避免裝置變大，而且工件的搬入花費時間從而生產率低下。

本創作是為解決隨著加工工件的大型化產生的上述問題而完成的，其課題在於提供一種小型、裝置結構簡單且零件數量也少的周緣加工裝置，該周緣加工裝置通過檢測並修正搬入到工作臺上的工件的偏移量，能夠正確地進行 工件的加工。

本創作的第一方面提供一種硬質脆性板的周緣加工裝置，所述硬質脆性板的周緣加工裝置具有：回轉工作臺，所述回轉工作臺水平地保持板狀的工件並圍繞豎直軸旋轉；工具，所述工具用於加工所述工件的周緣；進給裝置，所述進給裝置基於來自控制器的指令值來控制所述工具的位置；一個照相機，所述照相機用於拍攝工件的角部的圖像；圖像取得單元和圖像解析單元；以及工具位置修正單元，圖像取得單元將所述照相機設定在對預先確定的工件的角部進行拍攝的位置，在工件被搬入到回轉工作臺時利用所述照相機取得第1圖像，接著將回轉工作臺轉動180度，利用所述照相機取得第2圖像，圖像解析單元對於第1圖像及第2圖像檢測出所拍攝的工件的角部的位置與該角部本來應在的位置之間的偏差，由這些檢測值計算出工作臺上的工件的位置偏移和角度偏移，工具位置修正單元基於檢測出的位置偏移和角度偏移來修正給予所述進給裝置的指令值。

本創作的第二方面提供一種硬質脆性板的周緣加工裝置，所述硬質脆性板的周緣加工裝置具有：回轉工作臺，所述回轉工作臺水平地保持板狀的工件並圍繞豎直軸旋轉；回轉驅動裝置，所述回轉驅動裝置基於來自控制器的指令值來控制所述回轉工作臺的旋轉及旋轉角；工具，所述工具用於加工所述工件的周緣；進給裝置，所述進給裝置基於來自所述控制器的指令值，對所述工具在相對於所述豎直軸接近和離開的方向的移動和位置進行控制；一個 照相機，所述照相機用於拍攝工件的角部的圖像；圖像取得單元和圖像解析單元；以及工具位置修正單元，圖像取得單元將所述照相機設定在對預先確定的工件的角部進行拍攝的位置，在工件被搬入到回轉工作臺時利用所述照相機取得第1圖像，接著將回轉工作臺轉動180度，利用所述照相機取得第2圖像，圖像解析單元對於第1圖像及第2圖像檢測出所拍攝的工件的角部的位置與該角部本來應在的位置之間的偏差，由這些檢測值計算出工作臺上的工件的位置偏移和角度偏移，工具位置修正單元基於檢測出的位置偏移和角度偏移來修正給予所述進給裝置及回轉驅動裝置的指令值。

本創作的第三方面為第二方面所述的硬質脆性板的周緣加工裝置，其中，對通過負壓而吸附固定了玻璃基板的工作臺的繞豎直軸旋轉的旋轉角、和相對於所述工作臺的旋轉中心接近和離開的旋轉磨具的在一維方向的移動進行關聯控制，由此對所述玻璃基板進行自由形狀的周緣加工。

本創作的第四方面為第三方面所述的硬質脆性板的周緣加工裝置，其中，所述工作臺是具有一定平面尺寸的工作臺，該平面尺寸使得A4至B5大小的玻璃基板以其全部周邊都超出了所述工作臺的邊緣的狀態被保持。

本創作的周緣加工裝置具有：工作臺12，其水平地保持顯示面板等板狀的工件w並圍繞豎直軸旋轉；工具3，其用於加工工件w的周緣；控制器4；進給裝置23，其基於來自所述控制器4的指令值來控制工具3的位置；以及一個照相機5，其用於取得工件w的角部A、B的圖像，控制 器4具有：利用照相機5的圖像取得單元和圖像解析單元；工具位置的修正單元；以及工作臺旋轉角的修正單元。

在工件w被搬入到工作臺12時，圖像取得單元通過照相機5取得該工件的第1角部A的圖像(a)，接著，將工作臺12轉動180度，通過同一照相機5取得第2角部B的圖像(b)。圖像解析單元對於取得的兩張圖像分別檢測出工件w的第1角部A以及第2角部B相對於應在位置在二維平面上的偏差δ xa、δ ya、δ xb、δ yb，控制器4根據這些偏差計算出工件w的中心Q相對於工作臺的中心P的位置偏移△x、△y以及角度偏移△θ。

對於在角部設有標記Ma、Mb的工件，通過這些標記Ma、Mb相對於應在位置Mo的偏差來檢測出照相機的圖像上的第1角部A和第2角部B的位置偏差δ x、δ y(直角坐標系的情況)或δ r、δ θ(極坐標系的情況)。對於未設置這樣的標記的工件，通過hough變換等方法檢測出工件的角的兩側的邊界線a1、a2、b1、b2，從而檢測出其交點Ca、Cb相對於應在位置Co的偏差。另外，對於在角部設有大的圓角的工件，利用對於圓弧進行hough變換等方法，求出工件的角的圓弧的中心Oa、Ob，從而檢測出該中心Oa、Ob相對於應在位置Oo的偏差。

工作臺旋轉角的修正單元基於取得的角度偏移△θ，修正工作臺12的旋轉角的指令值。另外，工具位置修正單元基於工件w的位置偏移△x、△y或者△r、△θ，修正用於實現加工程式中指定的加工形狀的工具位置的指令值。

本創作特別適用於加工A4或B5等大小的中型的液晶 面板的周緣的加工裝置。對於中型的液晶面板來說，在通過如圖10所示的以往的方式來檢測工作臺12上的工件w的偏移時，工件的尺寸過小，另外，在不修正各個工件w向工作臺12上的搬入誤差就進行加工時，工件尺寸過大，從而因搬入誤差而產生的加工不合格品增多。

根據本創作，利用一個照相機且只需通過使工作臺旋轉180度的動作，就能檢測出搬入到工作臺上的每一個工件的位置偏移和角度偏移雙方，能夠基於該檢測值對於每一個工件分別修正從控制器輸出的指令值並進行加工。而且，無需為了工件的位置檢測而移動工作臺或者照相機，因此不會使裝置的設置面積和動作區域增大。

另外在本創作中，能夠利用一個照相機檢測工件的位置及角度的偏移，因此裝置結構簡單，能夠提供價格便宜的裝置。特別是在以仿形方式加工中型以上的顯示面板的周緣的周緣加工裝置中，通過採用本創作，具有以下效果：能夠得到一種周緣加工裝置，其節省空間且能夠迅速檢測出每一個工件的搬入誤差，能夠高效地進行加工，設置面積和動作面積小，結構簡單且零件數量也少。

以下，參照附圖對本創作的周緣加工裝置的實施方式進行說明。圖1是周緣加工裝置的示意側視圖，圖2是示出設備配置的俯視圖。

圖中，工件軸1是豎直方向的空心軸，且通過軸承11以能夠自由旋轉的方式被軸支承於機架。在工件軸1的上端固定有工作臺12，所述工作臺的上表面是水平的工件保 持面13。經由工件軸1的空心孔向工件保持面13提供負壓，對於載置於工件保持面13的工件w，由於下表面被真空吸引因而被固定於工作臺12。在工件軸1的下端連接有主軸電機(伺服電機)15。主軸電機15經由伺服放大器41與控制器4連接，根據控制器4的指令控制工件軸1的旋轉角。

在工件軸1的上方設有橫向進給台21。橫向進給台21以能夠自由移動的方式由設在未圖示的機架上的水平方向的橫向導向件引導，並且橫向進給台21與由橫向進給電機(伺服電機)23旋轉驅動的橫向進給絲槓24螺紋配合。橫向進給電機23經由伺服放大器42與控制器4連接，橫向進給台21的移動位置由控制器4控制。

在橫向進給台21設有縱向進給台25。縱向進給台25以能夠自由移動的方式安裝於豎直方向、即與工件軸1平行的方向的縱向導向件(未圖示)，該縱向導向件固定於橫向進給台21，並且縱向進給台25與由縱向進給電機26旋轉驅動的縱向進給絲槓27螺紋配合。

磨具軸31軸支承於縱向進給台25，磨具3安裝在所述磨具軸的下端。磨具軸31以與工件軸1平行的方式被豎直方向的軸承32軸支承。磨具軸31的上端經由齒形帶33與磨具驅動電機34連接。

工件軸1的軸心及磨具軸31的軸心位於與橫向進給台21的移動方向平行的同一豎直面s上。圖3是示意地示出根據仿形方式進行的工件w的外周加工的圖，利用控制器4對橫向進給台21的移動量x和工件軸1的旋轉角θ進行關 聯控制，由此進行所希望的平面形狀的周緣加工。另外，雖然未圖示，但在對工件進行貫通孔或內徑加工的裝置中，在縱向進給台25設有能夠相對於磨具3進行相對升降的小徑的磨具，從而進行貫通孔或內徑的加工。

在橫向進給台21安裝有用於取得工作臺12上的工件的角部A、B的圖像的照相機5。在圖1、2的例子中，照相機5經由移動台51安裝於橫向進給台21，所述移動台51相對於橫向進給台21沿Y方向(圖1的紙面垂直方向)移動和定位。移動台51與由移動電機52驅動的進給絲槓53螺紋配合，移動電機52經由伺服放大器43與控制器4連接。

由於知道被搬入的工件的大小或附加在其上的標記的位置，所以能夠通過計算求出被搬入到工作臺12上的工件w的角或標記的應在位置。通過控制器4控制橫向進給電機23和移動電機52，由此能夠正確地將照相機5取得的圖像的原點定位在工件w的角部A、B的應在檢測位置Mo、Co、Oo。另外，照相機5具有例如20mm×25mm左右的拍攝區域，固定在工作臺12上的工件的偏移量與所述照相機的拍攝區域相比非常小。因此，在偏移狀態下固定在工作臺上的工件的角部A、B進入所述照相機的拍攝區域內。

圖4是示出照相機取得的圖像的例子的圖，是根據圖像上的工件的邊界線的交點來檢測工件的角部時的圖。工件w被固定在工作臺12上後，利用在該工件的應在角部位置定位了原點Co的照相機5取得工件的第1角部A的圖像。取得的圖像例如圖4的(a)所示。

接著，在固定照相機5的位置的狀態下將工作臺12旋轉180度，取得工件w的第2角部B的圖像。該圖像例如圖4的(b)所示。通過對圖像(a)、(b)各自的正交的兩條線段a1、a2、b1、b2上的任意兩點進行hough變換的方法等，能夠取得線段a1、a2、b1、b2及其交點Ca、Cb在圖像上的座標。而且，根據交點Ca、Cb相對於原點Co(將工件正確地放置在工作臺上時的交點Ca、Cb的位置)在X方向和Y方向的座標(偏移)δ xa、δ ya、δ xb、δ yb，能夠檢測出工作臺12的中心P和工件W的中心Q在圖像上的X方向及Y方向的偏移量。

圖像上的偏移量與實際的偏移量的比能夠通過例如利用NC裝置對使橫向進給台21移動1mm時的圖像上的點Ca或Cb的移動量進行檢測來設定。因此，根據這4個偏移量的檢測值δ xa、δ ya、δ xb、δ yb，利用由幾何學的原理推導的算式，能夠求出工作臺12上的工件w的位置偏移量△x、△y和角度偏移量△θ。

圖4是根據角部A、B的兩直線的交點Ca、Cb來檢測各角部的相對於應在位置Co的偏差的例子，不過，例如在工件的角部附有標記M時，只要檢測該標記的圖像Ma、Mb與這些標記的本來應在位置Mo之間的偏差即可(圖5)，另外，在工件的角部具有較大的圓角時，根據對圓弧進行hough變換等求出的該圓弧的算式來求出其中心Oa、Ob，並檢測該中心Oa、Ob相對於應在位置Oo的偏差(圖6)，通過同樣的順序，能夠計算出搬入到工作臺12上的各個工件w的位置偏差和角度偏差。

在以上的例子中，使工作臺12位於原點角度並且使照相機5沿X方向及Y方向移動，由此，使照相機移動至根據工件的大小而變化的角部的位置，並取得該角部的圖像，但是也可以將照相機固定在橫向進給台21的固定位置，來取得大小不同的工件的角部的圖像。

圖7和圖8是示出該例子的圖，圖中，照相機5固定地設置在橫向進給台21的固定位置(在圖例中，為包括磨具軸31的軸心與工件軸1的軸心的平面s上的位置)。在該結構的情況下，在工件w被搬入到工作臺12的狀態下，工件的角部未進入照相機5的拍攝區域。因此，在將工件固定在工作臺12上後，移動橫向進給台21以使照相機5到達距離工作臺的中心P一定尺寸的位置，該尺寸為預先得知的工件的對角線尺寸L的1/2，並且使工作臺12旋轉一定角度，該角度為所述對角線相對於X軸的角度α，從而第1角部A進入照相機5的拍攝區域。然後，通過照相機5取得第1角部A的圖像，接著將工作臺12轉動180度，從而工件的第2角部B進入照相機5的拍攝區域，由此取得第2角部B的圖像。

根據在此取得的圖像，與圖4的情況相同地求出交點或角的圓弧中心，從而求出這些點偏離應在位置的偏差(工件傾斜α的狀態下的)δ xa、δ ya、δ xb、δ yb。根據這些值和工作臺的角度α，能夠求出工作臺12與工件w的位置偏差及角度偏差△x、△y、△θ。

在每次將工件w搬入工作臺12時進行對上述工件的偏移量△x、△y、△θ的檢測，利用對應於每一個工件而得 到的修正值來進行工件的加工。圖9是示出其檢測順序的圖。

如圖所示，當工件w被搬入到工作臺12上後，通過進給台21及移動台51的移動(圖2的結構的情況)或者進給台21的移動和工作臺12的旋轉(圖7的情況)，將照相機5移動到計測點，取得第1角部A的圖像。接著將工件軸1旋轉180度，取得第2角部B的圖像。然後，在步驟71中，根據取得的兩張圖像，計算出給予工具的進給裝置23及工件軸的回轉驅動裝置15的指令值的修正值。然後，在步驟72中，判斷計算結果、即指令值的修正量是否處於預先在控制器中錄入的規定範圍內，如果在規定範圍內，則將修正值錄入控制器並結束，移動到接下來的工序即工件的加工工序。

如果步驟72的計算結果從規定範圍脫離，則進一步在步驟73中調查是否符合在控制器中預先設定的測量的重試條件、例如關於重試的次數和計算結果的範圍等的重試條件，如果符合則再次進行從第1角部的圖像取得開始的檢測程式。該情況下，能夠在由於例如工件的周緣有缺口而使第一次的計算結果脫離了規定範圍等時候，通過該測量的重試而得到正確的修正值。在測量的重試條件、例如重試次數超過設定的重試次數，或者重試時的計算結果仍然脫離規定範圍的情況下，使基於圖像處理的修正處理的失敗標記接通(ON)並結束檢測程式。該情況下，通常不進行接下來的工序的加工，而是將被搬入的工件在未加工的情況下從裝置中排出。

1‧‧‧工件軸

11‧‧‧軸承

12‧‧‧工作臺

13‧‧‧工件保持面

15‧‧‧主軸電機

21‧‧‧橫向進給台

23‧‧‧進給裝置(橫向進給電機)

24‧‧‧橫向進給絲槓

25‧‧‧縱向進給台

3‧‧‧磨具

3‧‧‧磨具

31‧‧‧磨具軸

32‧‧‧軸承

33‧‧‧齒形帶

34‧‧‧磨具驅動電機

4‧‧‧控制器

41‧‧‧伺服放大器

42‧‧‧伺服放大器

43‧‧‧伺服放大器

5‧‧‧照相機

51‧‧‧移動台

52‧‧‧移動電機

53‧‧‧進給絲槓

A、B‧‧‧工件的角部

a1、a2、b1、b2‧‧‧工件的邊界線

Mo、Co、Oo‧‧‧檢測位置

Ca、Cb‧‧‧邊界線的交點

Ma、Mb‧‧‧定位標記

Oa、Ob‧‧‧角的圓弧中心

P‧‧‧工作臺的中心

Q‧‧‧工件的中心

w‧‧‧工件

圖1是周緣加工裝置的示意側視圖。

圖2是示出圖1中的裝置的主要設備配置的俯視圖。

圖3是示出仿形方式的加工的說明圖。

圖4的(a)、(b)是示意地示出圖2的配置例中的照相機的圖像的圖。

圖5的(a)、(b)是在角部附有標記的工件的與圖4的(a)、(b)相同的圖。

圖6的(a)、(b)是角為圓弧的工件的與圖4的(a)、(b)相同的圖。

圖7是示出設備配置的第二示例的俯視圖。

圖8是示意地示出圖7的配置例中的照相機的圖像的圖。

圖9是示出工件位置的檢測順序的流程圖。

圖10是示出大型工件的周緣加工裝置中的以往的工件偏移檢測的示意立體圖。

a1、a2、b1、b2‧‧‧工件的邊界線

Ca、Cb‧‧‧邊界線的交點

Co‧‧‧檢測位置

Claims (4)

1. 一種硬質脆性板的周緣加工裝置，其特徵在於，其具有：回轉工作臺，所述回轉工作臺水平地保持板狀的工件並圍繞豎直軸旋轉；進給台及進給裝置，所述進給台在縱橫方向上以能夠自由移動的方式設置，所述進給裝置沿縱橫方向進給該進給台；工具，所述工具安裝於所述進給台用於加工所述工件的周緣；一個照相機，所述照相機安裝於所述進給台用於拍攝工件的角部的圖像；控制器，所述控制器用於控制所述進給台的位置；圖像取得單元，所述圖像取得單元利用所述進給裝置將所述照相機設定在對預先確定的工件的角部進行拍攝的位置，在工件被搬入到回轉工作臺時利用所述照相機取得第1圖像，接著將回轉工作臺轉動180度，利用所述照相機取得第2圖像；圖像解析單元，所述圖像解析單元對於所述第1圖像及第2圖像檢測出所拍攝的工件的角部的位置與該角部本來應在的位置之間的偏差，由這些偏差的檢測值計算出工作臺上的工件的位置偏移和角度偏移；以及工具位置修正單元，所述工具位置修正單元基於由所述計算檢測出的位置偏移和角度偏移來修正所述控制器給予所述進給裝置的指令值。
2. 一種硬質脆性板的周緣加工裝置，其特徵在於，其具有：回轉工作臺及回轉驅動裝置，所述回轉工作臺水平地保持板狀的工件並圍繞豎直軸旋轉，所述回轉驅動裝置對該工作台進行回轉驅動；進給台及進給裝置，所述進給台在相對於所述豎直軸接進和離開的方向上以能自由移動的方式設置，所述進給裝置沿該接近和離開的方向進給該進給台；工具，所述工具安裝於所述進給台用於加工所述工件的周緣；一個照相機，所述照相機安裝於所述進給台用於拍攝工件的角部的圖像；控制器，所述控制器用於控制所述進給台的位置及所述工作臺的旋轉角；圖像取得單元，所述圖像取得單元利用所述進給裝置將所述照相機設定在對預先確定的工件的角部進行拍攝的位置，在工件被搬入到回轉工作臺時利用所述照相機取得第1圖像，接著將回轉工作臺轉動180度，利用所述照相機取得第2圖像；圖像解析單元，所述圖像解析單元對於所述第1圖像及第2圖像檢測出所拍攝的工件的角部的位置與該角部本來應在的位置之間的偏差，由這些偏差的檢測值計算出工作臺上的工件的位置偏移和角度偏移；以及工具位置修正單元，所述工具位置修正單元基於由所述計算檢測出的位置偏移和角度偏移來修正所述控制器給 予所述進給裝置的指令值。
3. 如請求項2所述之硬質脆性板的周緣加工裝置，其中對通過負壓而吸附固定了玻璃基板的工作臺的繞豎直軸旋轉的旋轉角、和相對於所述工作臺的旋轉中心接近和離開的旋轉磨具的在一維方向的移動進行關聯控制，由此對所述玻璃基板進行自由形狀的周緣加工。
4. 如請求項3所述的硬質脆性板的周緣加工裝置，其中所述工作臺是具有一定平面尺寸的工作臺，該平面尺寸使得A4至B5大小的玻璃基板以其全部周邊都超出了所述工作臺的邊緣的狀態被保持。