JP2008093778A - 板材の側辺加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板材の側辺に沿って工具を相対移動させることにより当該側辺を加工する装置に関し、板材を固定するテーブルを交換することなく、面積や縦横比の異なる板材の総てに精度の高い加工を行うことができる板材の側辺加工装置を提供する。
【解決手段】側辺加工装置のテーブルに保持された板材１の側辺部１ａを、その加工辺１ｂを加工する工具３の近傍で、板材１の送り方向に移動自在かつ面直角方向に移動不能に保持する側辺ホルダ５を、工具３を支持している工具台に装着して設ける。側辺ホルダは、工具３に近接して配置され、加工される板材の側辺部表裏面に遊隙を介して対向する一対の案内面と、その前後のローラ対２２とを備えている。前記案内面は、板材浮上用圧力流体の流出孔を備えている。側辺ホルダ５は、テーブル２に対して相対移動し、工具３に対しては相対移動しない。
【選択図】 図１

Description

この発明は、板材（板状をした加工対象物）の側辺を加工する装置に関し、板材としてガラス板やセラミックス板などの硬質脆性板の側辺を面取り加工するのに特に適した上記装置に関するものである。

板材の側辺の加工を行うとき、例えば回転砥石でガラス板やセラミック板の側辺の面取加工（鋭利な角に丸みを付けたり細い斜面にする加工）を行うときは、加工する側辺を張り出した状態で板材をテーブルに固定し、工具を加工する側辺の位置に進出させ、次いで工具又はテーブルを加工する側辺と平行に移動させることにより行われる。加工する板材の側辺をテーブルから張り出した状態とするのは、テーブルと工具との干渉を避けるためである。

この板材の側辺の張出し量が大きすぎると、側辺部の自重で板材が撓んだり、工具から受ける加工反力で板材が振動して加工ができなくなったりする。そこで、テーブルからの板材の側辺の張り出し量は、テーブルと工具との干渉を避けるのに必要な最小限の寸法にする。

一方、加工する板材には種々の寸法のものがあり、縦横比も様々である。寸法や縦横比の異なる板材を同一の装置で加工するときは、板材の寸法や縦横比が変わる毎に、その板材に適合した寸法のテーブルを製作して、テーブルの交換を行わなければならない。

しかし、寸法や縦横比の異なる板材毎にテーブルを製作するのは、コストがかかり、テーブルの交換作業も面倒である。そこで本願の出願人は、下記特許文献１でテーブル寸法を自在に変えることができる硬質脆性板の側辺加工装置を提案している。

しかし、特許文献１で提案した装置は、テーブル構造が複雑になるため、装置コストが高くなり、また、板材の縦横比の相違には対応できないという問題があり、十分な解決手段とはなっていなかった。

そこで更に本願の出願人は、下記特許文献２において、テーブルに固定された板材の側辺部を、その側辺を加工する工具の近傍で保持する、側辺ホルダを設けた側辺加工装置を提案した。この側辺ホルダは、板材の面と平行な方向に移動自在かつ板材の面と直角の方向に移動不能に、板材の側辺部を保持する。側辺ホルダは、工具を支持している工具台に装着して設ける。従って、側辺ホルダは、板材を固定したテーブルに対して相対移動し、工具に対しては相対移動しない。

特許文献２で提案した側辺ホルダは、テーブルから張出した板材の側辺部の表裏面に遊隙を持って対向する上下の案内面を備えており、当該案内面は、板材をこの案内面から浮上させるための、流体の流出孔を備えている。テーブルから張出した板材の側辺部は、この流出孔から流出する水の圧力により上下方向に保持される。

特許文献２で提案した側辺加工装置は、加工する板材の寸法よりかなり小さい寸法のテーブルを備えている。加工しようとする板材の側辺は、テーブルから大きく張出すこととなる。しかしその張出し端は、工具の近傍において側辺ホルダによって保持され、板材の加工位置（工具が板材に接触する位置）が下方に撓んだり振動したりすることがない。従って、テーブルを交換することなく、面積や縦横比の異なる多種多様な板材に精度の高い側辺加工を行うことができる。
特開２００４‐７４３０３号公報 特開２００６‐２６７６４号公報

近年の液晶表示素子の微細化や表示パネルの大面積化により、面取り加工するガラス基盤の面積も大きくなり、また従来より高い精度の加工が要求されるようになってきた。上記特許文献２で提案した装置では、近年のガラス基板の大面積化に十分対応できず、特に大きな面積のガラス板の加工が困難であることが判明した。また、特許文献２で提案した装置では、大面積の板材に対する加工精度が充分でないことが判明した。

この発明は、このような新たな問題点の認識に基づいて、これらの問題点を解決することにより、大面積の硬質脆性板の側辺加工をより高精度で行うことができる側辺加工装置を得ることを課題としている。

この出願の請求項１の発明は、板材１を固定するテーブル２と、その側方両側に配置された工具台１０と、この工具台に装着された側辺加工用の工具３とを備え、工具台１０をテーブル２に対して当該テーブルに固定された板材１の加工しようとする側辺に平行な方向に相対移動させることにより、板材１の側辺を加工する側辺加工装置において、テーブル２の側辺から張出した板材の側辺部１ａを、その表裏面に向けて流出する流体圧で表裏方向に保持する側辺ホルダ５を備え、かつ、この側辺ホルダ５の工具台１０の移動方向前後に、当該移動方向と直交する方向の軸回りに自由回転可能に軸支されて板材１の側辺部１ａを表裏方向に挟持するローラ対２２を備えていることを特徴とする板材の側辺加工装置を提供することにより、上記課題を解決したものである。

この出願の請求項２の発明は、上記手段を備えた側辺加工装置において、側辺ホルダ５が、工具３に近接してテーブル２側に配置され、当該工具３で加工される板材１の側辺部表裏面に遊隙を持って対向する一対の案内面６ａ、６ｂを備え、当該案内面は、前記遊隙を保持するための浮上用圧力流体の流出孔７を備えており、ローラ対２２の上下のローラ２２ａ、２２ｂは、それぞれが板材１の表裏面に向けてばね２４で付勢して設けられていることを特徴とするものである。

またこの出願の請求項３の発明は、上記手段を備えた側辺加工装置において、工具３が、工具台１０の前記相対移動方向と平行な軸回りに回転する上下の回転工具３ａ、３ｂを備え、前記ローラ対２２が、案内面６ａ、６ｂの中心より工具３に近接した位置に配置されていることを特徴とするものである。

板材１の側辺加工は、テーブル２と工具３とを、加工しようとする側辺１ｂと平行に相対移動させることによって行われる。この発明の側辺加工装置の側辺ホルダ５及びローラ対２２は、テーブル２に対して相対移動し、工具３に対しては相対移動しない。

側辺ホルダ５は、板材１の表裏面（通常は上下面）に遊隙をもって対向する一対の案内面６ａ、６ｂを備え、上記遊隙に形成される流体層を介して板材の側辺部１ａを挟持する。この案内面は、多孔質材料で形成するか、または孔あき板で形成され、前記流体層は当該多孔質材料ないし孔あき板の孔から流出する流体によって形成される。

上下の案内面６ａ、６ｂは、板材１の表裏面に近接して位置する。前記流体層が薄ければ薄いほど、板材の側辺部１ａは、上下の案内面６ａ、６ｂによってより高い剛性で保持される。上下の案内面６ａ、６ｂの間隔を板材１の厚さに応じて調整可能にすることにより、厚さの異なる板材に対する強力な保持が可能になる。なお、保持剛性を高くできることから、流体としては気体より液体を使用するのが有利である。

側辺ホルダ５は、板材の側辺１ｂが工具３と接触する位置（加工位置）で、下方に撓んだ板材の側辺１ａを持上げて、正確な位置に保持する。しかし、テーブル２の側辺からの板材の側辺１ａの張出量が大きくなると、撓みも大きくなり、案内面６ａ、６ｂの流体圧のみでは、板材側辺を加工位置に正確に保持することが困難になる。側辺ホルダ５の前後に配置したローラ対２２は、下方に撓んでいる板材の側辺部を持上げて、側辺ホルダ５によって加工位置が正確に位置決めされるのを補助する。これにより、テーブル２から大きく張出した板材１の側辺を、精度良く加工することができる。

ローラ対２２の上下のローラ２２ａ、２２ｂをばね２４で板材１に向けて付勢して設けることにより、撓んだ板材の側辺部１ａを案内面６ａ、６ｂの間に円滑に導くことができる。また、ローラ対２２による板材１の挟持位置を、側辺ホルダの案内面６ａ、６ｂによる保持位置より工具３に近い側とすることにより、ローラ２２ａ、２２ｂの挟持部が板材１の側辺に近い位置となるので、撓んだ板材側辺部を持上げる作用を大きくできるとともに、板材に形成した導電パターンなどにローラ２２ａ、２２ｂが接触するのを避けることができる。

この発明の側辺加工装置では、テーブル２から張出した板材の側辺部１ａを、側辺ホルダ５で保持し、更にその前後をローラ対２２で挟持した状態で加工を行う。テーブル２は工具３に対して加工する側辺１ｂと平行に相対移動するが、側辺ホルダ５及びローラ対２２は、常時工具３の近傍において、板材の側辺部１ａを面直角方向に移動不能に保持しており、従って板材１の加工位置が垂れ下がったり、加工反力によって振動したりすることなく、工具３による精度の高い加工が可能になる。

側辺ホルダ５及びローラ対２２は、工具３を支持している工具台１０に装着されているので、板材１の寸法や縦横比が変わっても、板材の加工部現に加工される部分が工具３との相対位置変動を生ずることなく保持される。すなわち、板材寸法が大きくなって工具台１０をテーブル２から離隔させたときには、側辺ホルダ５もテーブル１から離隔して、現に加工される加工辺１ｂの直近で板材１を保持する。また、板材の側辺長さが長大であっても、テーブル２の相対移動に伴って、板材側辺部１ａは、前側のローラ対２２の間、側辺ホルダの上下の案内面６ａ、６ｂの間及び後側のローラ対２２の間を通過して行き、これらの挟持作用により、現に加工される加工辺１ｂ近傍は常に正確な位置に保持される。

この発明の側辺加工装置では、板材の寸法や縦横比が変わったときに、テーブル２の寸法を変更する必要がなく、同一寸法のテーブルで寸法の異なる板材の側辺を正確に加工することができるという効果がある。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１は、工具として面取り用の回転砥石を備えたこの発明の側辺加工装置の一例を示す模式的な斜視図で、矩形板状の板材１の対向側辺を同時加工している状態を示す図である。図において、１は加工しようとする板材、２は板材１を真空吸着等により固定しているテーブル、３は側辺加工用の砥石ユニット、５は側辺ホルダである。砥石ユニット３は、図に想像線で示した門形フレーム３５に装着してテーブル２の両側に配置されている。板材１の側辺加工を行うときは、テーブル２が門形フレーム３５に対して図のＹ方向に相対移動する。両側の砥石ユニット３は、門形フレーム３５に上下方向Ｚ及び幅方向Ｘに位置調整可能に装着された砥石台１０（図３参照）を備えており、加工する板材１の厚さ及び幅寸法に応じた位置に砥石ユニット３が位置決めされる。

テーブル２は板材１の中央部下面を支持しており、板材の側辺部１ａは、テーブル２の外側に張出している。砥石ユニット３は、図５に示すように、テーブル２に対する砥石ユニット３の相対移動方向と平行な上下の砥石軸２０ａ、２０ｂに固定されて回転する上下それぞれ３枚の砥石車３ａ、３ｂを備えた面取加工用の砥石ユニットである。砥石軸２０ａ、２０ｂは、砥石台１０に軸支されており、当該砥石台には、砥石軸２０ａ、２０ｂを回転駆動する砥石モータが搭載されている。図３、４に示した砥石台１０は、砥石ユニット３を囲む形状をしており、砥石カバーを兼ねている。上下の砥石車３ａ、３ｂは、一方が互いに他方の砥石車の間に入り込むように、軸方向にずらして設けられている。上下の砥石車の回転方向は、図３に矢印Ａで示されている。

側辺ホルダ５は、砥石ユニット３の直近で、板材の側辺部１ａを流体層を介して上下方向に挟持する２枚の案内板５ａ、５ｂを備えている。側辺ホルダ５の前後には、ローラ対２２が配置されている。前後のローラ対２２は、ばね２４の力で板材の側辺部１ａを上下に挟持する上下のローラ２２ａ、２２ｂをそれぞれ備えている。

上下の案内板５ａ、５ｂの対向面は、板材の側辺部１ａの上下面を案内する案内面６ａ、６ｂとなっている。図２は、下方の案内板５ｂの斜視図で、その案内面６ｂには、多数の流出孔７が分布しており、これらの流出孔に圧力流体（一般的には水）を供給するパイプ８が接続されている。案内面６ａ、６ｂの前後縁は、進入してくる板材の端部を円滑に導くための斜面ないし円弧面２５が設けられており、この部分にも流出孔７が設けられている。案内板５ｂの外側縁（砥石ユニット側の辺）５ｃの中央部には、下方の３枚の砥石車３ｂとの干渉を避けるための３個の切欠９が設けられている。上側の案内板５ａは、下側の案内板５ｂの上下を逆にした構造である。

図３に示すように、上下の案内板５ａ、５ｂは、直線ガイド１５とスライド１６によって砥石台１０に上下方向移動自在に案内されている。また、上下の案内板５ａ、５ｂは、ボールねじ１３ａ、１３ｂに螺合するボールナット１４ａ、１４ｂに連結されている。サーボモータ１２ａ、１２ｂ及びボールねじ１３ａ、１３ｂと直線ガイド１５は、砥石台１０に装着されている。サーボモータ１２ａ、１２ｂでボールねじ１３ａ、１３ｂを回転駆動することにより、上下の案内面６ａ、６ｂの高さと間隔を調整することができる。

図４に示すように、ローラ対２２の上下のローラ２２ａ、２２ｂは、砥石ユニット３に対する板材１の相対送り方向と直交する水平方向のローラ軸回りにそれぞれ軸支されて自由回転可能である。ローラ軸の基端２７は、Ｌ形板３０に固定されている。Ｌ形板３０は、砥石台１０の側面に固定ボルト２８で固定したブラケット２９に上下方向に滑り移動自在である。Ｌ形板３０とブラケット２９との間には、圧縮コイルばね２４が介装されて、上下のローラを互いに当接する方向に付勢している。ブラケット２９を砥石台１０に固定している固定ボルト２８は、上下方向に細長いボルト通し孔３２に挿通されている。固定ボルト２８を緩めてブラケット２９を上下させることにより、各ローラ２２ａ、２２ｂの高さを調整することができる。ローラ２２２ａ、２２ｂは、案内面６ａ、６ｂの中心より外側（砥石車に近い側）で板材の側辺部１ａを挟持している。

テーブル２に固定された板材の側辺部１ａが、下方に撓んだ状態で砥石ユニット３に向けて移動してくると、まずその先端が下側のローラ２２ｂの周面に当接して持上げられて、前側のローラ対２２に挟持され、次いで上下の案内面６ａ、６ｂの間に導かれる。ローラ対２２の上下のローラの間に挿入された板材１の側辺部１ａは、ばね２４の付勢力により上下方向に挟持される。すなわち、案内板５ａ、５ｂの前後で垂れ下がろうとする板材の側辺部の重量が、この前後のローラ対２２で指示されて、案内面６ａ、６ｂの負荷が軽減され、案内面６ａ、６ｂによる板材側辺のより正確な位置決めが実現される。

板材１の加工に先立って、砥石ユニット３の上下の砥石３ａ、３ｂの外周が板材の側辺１ｂの上下のエッジに接するように位置設定する。側辺ホルダ５は、その外側縁５ｃを上下の砥石３ａ、３ｂの外周に接近させ、かつ上下の案内面６ａ、６ｂの間隔を板材１の板厚より僅かに広い間隔となるように位置設定する。板材１の板厚か大幅に変更になるなど、必要があれば、固定ボルト２８を緩めてブラケット２９を上下させることにより、上下のローラ２２ａ、２２ｂの高さを調整する。砥石ユニット３及び側辺ホルダ５の設定高さは、それらの上下の砥石３ａ、３ｂ及び上下の案内面６ａ、６ｂの高さ中心がテーブル２上における板材１の板厚中心と一致する高さである。

砥石ユニット３による板材１の側辺加工は、テーブル２を砥石ユニット３に対して加工する加工辺１ｂの方向に相対移動させることによって行われる。このとき、砥石ユニット３と側辺ホルダ５及びローラ対２２相互の位置関係は変化しない。側辺ホルダの案内面６ａ、６ｂと板材１の表裏面との間には、これらの案内面の流出孔７から流出する流体によって流体膜が形成されており、テーブル２の移動に伴って板材の側辺部１ａは、この流体膜に挟持された状態で上下の案内面６ａ、６ｂの間を通過して行く。

案内面６ａ、６ｂと板材１の表面との間隙を狭く設定することにより、その間に形成される流体膜の圧力を高くすることが可能で、この高い流体圧（特に液圧）で上下面を挟持することにより、板材の側辺部１ａの高い保持剛性と保持精度とを実現することができる。すなわち、加工する板材１の幅寸法Ｂ（図１）が変わったとき、新たな板材幅に対応する位置に砥石台１０を移動させれば、砥石ユニット３、側辺ホルダ５及びローラ対２２は、常に加工される位置で板材の側辺部１ａを高剛性かつ高精度で保持することとなり、テーブル２の大きさを変えることなく、幅寸法Ｂの異なる板材の側辺加工を行うことが可能になる。

案内板５ａ、５ｂの前後で板材の側辺部１ａを挟持しているローラ対２２の下方のローラ２２ｂは、板材１が加工位置に進入してくるとき、自重で撓んでいる当該板材の側辺部１ａを持上げ、次いで上方のローラ２２ａとの間で板材１を挟持して案内面６ａ、６ｂの間に導くように作用する。ばね２４は、ローラ２２ａ、２２ｂに挟持力を付与すると共に、板材１の先端が衝突したときにその衝突力を吸収する作用をしている。また、案内面６ａ、６ｂの前後で下方に垂れ下がろうとする板材１がローラ対２２で案内されることから、案内面６ａ、６ｂによる板材側辺の高さ精度を高くすることができると共に、案内面６ａ、６ｂの面積も小さくできる。

この発明の側辺加工装置で板材の対向側辺を同時加工する状態を示す模式的な斜視図 側辺ホルダの下案内板の斜視図 側辺ホルダと砥石ユニットを示す断面図 ローラ対と砥石ユニットを示す正面図 側辺の面取り砥石の一例を示す模式的な斜視図

符号の説明

１ 板材
１ａ 側辺部
２ テーブル
３ 砥石ユニット
3a,3b 砥石車
５ 側辺ホルダ
6a,6b 案内面
７ 流出孔
10 砥石台
22 ローラ対
22a,22b ローラ
24 ばね

Claims (3)

1. 板材(1)を固定するテーブル(2)と、その側方両側に配置された工具台(10)と、この工具台に装着された側辺加工用の工具(3)とを備え、工具台(10)をテーブル(2)に対して当該テーブルに固定された板材(1)の加工しようとする側辺に平行な方向に相対移動させることにより、前記板材の側辺を加工する側辺加工装置において、
   前記テーブルの側辺から張出した板材の側辺部(1a)を、その表裏面に向けて流出する流体圧で表裏方向に保持する側辺ホルダ(5)を備え、かつ、この側辺ホルダの前記工具台の移動方向前後に、当該移動方向と直交する方向の軸回りに自由回転可能に軸支されて前記板材の側辺部を表裏方向に挟持するローラ対(22)を備えていることを特徴とする、板材の側辺加工装置。
2. 前記側辺ホルダ(5)は、前記工具(3)に近接してテーブル(2)側に配置され、当該工具で加工される板材(1)の側辺部表裏面に遊隙を持って対向する一対の案内面(6a,6b)を備え、当該案内面は、前記遊隙を保持するための浮上用圧力流体の流出孔(7)を備えており、前記ローラ対の上下のローラ(22a,22b)は、それぞれが前記板材の表裏面に向けてばね(24)で付勢して設けられていることを特徴とする、請求項１記載の側辺加工装置。
3. 前記工具(3)が、前記工具台(10)の前記相対移動方向と平行な軸回りに回転する上下の回転工具(3a,3b)を備え、前記ローラ対(22)が、前記案内面(6a,6b)の中心より前記工具に近接した位置に配置されている、請求項２記載の側辺加工装置。

Images