JP6536806B2 - 板ガラス加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、板ガラスの端面を加工具で加工する板ガラス加工装置、及びこの板ガラス加工装置によって加工されてなるガラス基板に関する。

近年、液晶ディスプレイ等の製造効率の向上や大型化の要請に応じるべく、これに使用される板ガラスのサイズは大型化する傾向にある。板ガラスのサイズを大きくすれば、一枚の板ガラスから取れるガラス基板の枚数が多くなるため、大型液晶ディスプレイに対応したガラス基板を効率良く製作することが可能になる。また、時間当たりの処理数量を増やし製造コストを下げるために、板ガラスの搬送速度（加工速度）の高速化が検討されている。

板ガラスの端面に傷が有ると、その傷から割れ等が発生するため、これを防止するために板ガラスの端面に対して研削・研磨加工が施される。板ガラスの端面加工装置には、加工具の押圧力を一定に維持する定圧式と呼ばれるものと、加工具を固定して加工を行う固定式のものとがある。上流工程で切断された板ガラスが有する形状に対して、固定式端面加工装置を使用して板ガラスの端面が均一になるように加工するには、板ガラスの研削・研磨代を大きめに設定しなければならないため、加工時間が長くなり、板ガラスの搬送速度（加工速度）を更に上げることが困難である。

一方、定圧式で板ガラスの端面を加工する技術として、特許文献１には、加工具を支持する回動（回転）可能なアーム部材と、このアーム部材を介して加工具から板ガラスの端面に作用する押圧力を発生する押圧力発生要素と、板ガラスの端面から加工具に対して作用する衝撃力を緩衝する緩衝要素とを備えた板ガラス加工装置が開示されている。この板ガラス加工装置は、板ガラスの端面から加工具に対して作用する衝撃力を緩衝要素により緩衝することで、板ガラスを高速搬送しつつ板ガラスの端面に倣うように研削・研磨を行うことができる。

国際公開ＷＯ２０１３／１８７４００号

定圧式の加工具は、研削開始時において大きくバウンドし得る。以下、この加工開始時における加工具のバウンド現象について説明する。

図１２は、加工開始時における加工具の挙動を示すものである。この図１２に示すように、加工対象たる板ガラスＡは、送り方向Ｃに沿って搬送される。また、板ガラスＡは、加工が開始される端部（以下「始端部」という）Ａ１から、加工が終了する端部（以下「終端部」という）Ａ２までの全範囲で、その端面が加工具Ｂにより加工されるものである。この場合において、加工具Ｂは、板ガラスＡの始端部Ａ１に接触した後、板ガラスＡの端面に接触した状態を維持できずにバウンドし、さらにはこのバウンドが繰り返されるという現象が確認されている。

以上のような加工開始時における加工具のバウンドは、板ガラスの端面における微小な起伏による影響と比べて格段に大きなものとなる。このため、従来の板ガラス加工装置における緩衝要素では、加工開始時に生じる加工具のバウンドを防止することができなかった。したがって、板ガラスの始端部付近の端面に未加工部分が残存してしまうという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、板ガラスの端面を加工する場合において、加工開始時における加工具のバウンドを防止しつつ、加工中には目標加工量を精度高く維持することが可能な板ガラスの加工装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、端面の未加工部分をなくし、品質を向上させたガラス基板を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、板ガラスの端面を加工具で加工する板ガラス加工装置であって、前記加工具を回転可能に支持するアーム部材と、前記加工具が前記板ガラスの端面を押圧する力を前記アーム部材に生じさせるサーボ機構とを備えるものである。

かかる構成によれば、加工具が板ガラスの端面を押圧する力（押圧力）をサーボ機構によりアーム部材に付与できる。サーボ機構は、そのフィードバック制御により、アーム部材に発生させる押圧力を監視し、調整することができる。加工開始時において、加工具は、板ガラスの端部に接触すると、その衝撃により板ガラスから離れようとする。アーム部材は、加工具を回転可能に支持しているため、加工具が板ガラスから離れようとすると、アーム部材もこの加工具と共に移動しようとする。サーボ機構は、このときのアーム部材の動きを検出し、アーム部材の移動を抑制し、加工具が板ガラスから離れないように、押圧力を調整できる。これにより、板ガラス加工装置は、加工開始時における加工具のバウンドを防止しつつ、加工中には目標加工量を精度高く維持できる。したがって、加工開始時に板ガラスに未加工部分が残存することを防止し、板ガラスを高速で、しかも精度良く加工することが可能になる。

また、板ガラス加工装置は、前記アーム部材を回動可能に支持する支持軸部材をさらに備え、前記サーボ機構は、回動軸を有するととともに、前記アーム部材を前記支持軸部材のまわりに回動可能に駆動するサーボモータと、前記サーボモータの前記回動軸と前記アーム部材とを連結するリンク機構と、加工開始時において前記加工具が前記板ガラスに接触したときに、前記サーボモータの前記回動軸の速度及びトルクのフィードバック制御を行う制御部とを備える。

かかる構成によれば、アーム部材が支持軸部材に回動可能に支持されることにより、サーボ機構は、このアーム部材を支持軸部材まわりに回動させることで、加工具の板ガラスに対する押圧力を調整できる。すなわち、加工開始時に、加工具が板ガラスから離れようとすると、これに応じてアーム部材が支持軸部材のまわりに回動する。このアーム部材の回動は、リンク機構を通じてサーボモータの回動軸に伝達される。アーム部材の回動に応じてサーボモータの回動軸が回動すると、サーボ機構の制御部は、この回動軸の速度、トルクの変化を検出し、その変化に応じた速度またはトルクのフィードバック制御を実行する。これにより、アーム部材を介して、加工具の板ガラスに対する押圧力が調整され、加工具の加工開始時におけるバウンドが防止され、加工中には目標加工量を精度高く維持できるようになる。

また、前記サーボ機構は、前記加工具による加工を終了するときに前記サーボモータの前記回動軸の位置のフィードバック制御を行う制御部をさらに備え得る。

特に加工終了時において、加工具は、板ガラスの終端部から離れることになるが、制御部は、加工具がこの終端部を過度に加工しないように、アーム部材の位置を制御する。すなわち、この制御部は、サーボモータの回動軸の位置をフィードバック制御することで、リンク機構を介してアーム部材の位置を制御できる。したがって、制御部は、アーム部材の位置を制御することにより、加工具が板ガラスの終端部を過度に加工しないように、この加工具の位置を制御できる。

本発明に係る板ガラス加工装置に使用される前記加工具は、前記板ガラスの前記端面を研削する砥石であり得る。

また、本発明は、一端部から他端部までの長さが２００ｍｍを超える一辺を含むガラス基板であって、前記一辺は、前記一端部から１００ｍｍまでの範囲において、角取り部と、前記角取り部と連なる加工開始跡とを含み、前記一辺の前記一端部から１００ｍｍを超える前記一辺の範囲において、任意に選択される１００ｍｍの領域における前記一辺の端面の最大高さうねりＷｚが６０μｍを超え１０００μｍ未満となるものである。

本発明に係る板ガラス加工装置によって板ガラスの各辺における端面の加工を行うことにより、加工された端面に、加工開始跡が残存するガラス基板が製造される。さらに、板ガラス加工装置による加工前又は加工後に、別工程にてガラス板の角取りが行われる。その結果、ガラス基板は、一辺の一端部に、角取り部と加工開始跡とが連なって形成されたものとなる。なお、本明細書では、板ガラス加工装置によって加工されるとともに角取りが施された板ガラスを、「ガラス基板」と呼ぶ。

板ガラス加工装置の加工によって、加工開始跡は、このガラス基板の一辺における一端部から１００ｍｍまでの範囲に形成される。また、本発明に係るガラス基板は、その一辺の一端部から１００ｍｍを超える一辺の範囲において、すなわち、加工開始跡が含まれない範囲において、任意に選択される１００ｍｍの領域におけるこの一辺の端面の最大高さうねりＷｚを、６０μｍを越え１０００μｍ未満としたものである。ここで、ガラス基板の端面の最大高さうねりＷｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１ ２０１３を準用して得られる。

このように、板ガラス加工装置によって加工されてなるガラス基板は、板ガラス加工装置による加工により、未加工部分を含まず、その端面強度が高く、従来よりも品質が向上したものとなる。

また、本発明は、一端部から他端部までの長さが２００ｍｍを超える一辺を含むガラス基板であって、前記一辺の前記一端部は、角取り部と、前記角取り部と連なるとともに始端及び終端を有する加工開始跡と、前記加工開始跡の前記終端と連なるとともにうねり曲線によって表される山部とを含み、前記山部は、前記加工開始跡に連なる頂部と、山部の終端となる基部とを含み、かつ、前記一辺の前記一端部から１００ｍｍまでの前記一辺の範囲において一つのみ形成され、前記山部の前記基部と前記加工開始跡の前記始端との間の厚みが１０００μｍ以下となるものである。

本発明に係る板ガラス加工装置によって板ガラスの一辺の加工を行うと、加工された端面に、加工開始跡とこの加工開始跡に連なる山部とが残存し、別工程によって角取り部が形成されたガラス基板が製造される。山部は、ガラス基板の一端部の端面をうねり曲線としたときの山部として特定され得る。本発明に係るガラス基板は、その一辺の一端部から１００ｍｍまでの範囲に、この山部が一つのみ形成されるものであり、しかも、この山部の基部と加工開始跡の始端との間の厚みを１０００μｍ以下とするものである。これにより、板ガラスと加工具とのオフセット量が大きい場合であったとしても、この部分のうねりを可及的に小さくできる。したがって、本発明に係るガラス基板は、未加工部分を含まず、その端面強度が高く、従来よりも品質が向上したものとなる。

また、本発明は、一端部から他端部までの長さが２００ｍｍを超える一辺を含むガラス基板であって、前記一辺は、前記一端部から１００ｍｍまでの範囲において、角取り部と、前記角取り部と連なるとともに、うねり曲線における谷状に構成される加工開始跡とを含み、前記加工開始跡の谷深さが１００μｍ以下となるものである。

本発明に係る板ガラス加工装置によって板ガラスの各辺における端面の加工を行うことにより、加工された端面に、加工開始跡が残存するガラス基板が製造される。さらに、板ガラス加工装置による加工前又は加工後に、別工程にてガラス板の角取りが行われる。その結果、ガラス基板は、一辺の一端部に、角取り部と加工開始跡とが連なって形成されたものとなる。

本発明に係る板ガラス加工装置を使用すれば、この加工開始跡をうねり曲線における谷状に形成できる。この加工開始跡の谷深さを１００μｍ以下とすることにより、ガラス基板は、未加工部分を含まず、その端面強度が高く、従来よりも品質が向上したものとなる。

本発明によれば、板ガラスの端面を加工する場合において、加工開始時における加工具のバウンドを防止しつつ、加工中には目標加工量を精度高く維持することができる。また、ガラス基板は、端面の未加工部分が残存せず、端面強度が高くなり、品質が向上したものになる。

板ガラス加工装置の一実施形態を示す上面模式図である。 板ガラス加工装置の一部の上面模式図である。 サーボモータのブロック図である。 制御装置のブロック図である。 板ガラスの切断方法を示す平面図である。 板ガラスを加工する方法を説明するための図である。 加工開始時における加工具の挙動を示す上面模式図である。 ガラス基板の一例を示す平面図である。 図８に示すガラス基板の端面におけるうねり曲線を示す。 ガラス基板の他の例を示す平面図である。 図１０に示すガラス基板の端面におけるうねり曲線を示す。 従来の加工具の加工開始時における挙動を示す上面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図１１は、本発明に係る板ガラス加工装置及びガラス基板並びにその製造方法に係る一実施形態を示す。

板ガラス加工装置１の加工対象となる板ガラスＡは、矩形の板形状を有している。板ガラスＡの板厚は例えば０．０５ｍｍ〜１０ｍｍである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本発明は、矩形以外の形状（例えば多角形や円形等）を有する板ガラスＡの加工や、板厚が０．０５ｍｍ〜１０ｍｍ以外である板ガラスＡの加工にも適用され得る。

板ガラスＡの端面は、加工具Ｂによって加工される。板ガラスＡの端面加工は、板ガラスＡの端面の面取り加工（研削処理）であり得る。また、加工具Ｂによる板ガラスＡの端面加工は、面取り加工後の端面の凹凸を均一にする研磨処理でもあり得る。加工具Ｂは、例えば回転駆動される砥石であり、この砥石が回転しながら板ガラスＡの端面を研削加工又は研磨加工するものである。研削加工用の加工具Ｂとしては、例えば高剛性砥石であるダイヤモンド砥粒を電着ボンドで固めた、いわゆる電着砥石や、砥粒を金属質結合剤で固めた、いわゆるメタル砥石が好適に使用され得る。研削加工用の加工具Ｂは、研磨加工用の加工具Ｂと比較して研削能の高いものが使用されるため、研磨加工用の加工具Ｂの押圧力の約三分の一の押圧力で板ガラスＡの端面を研削することができる。

板ガラスＡは加工具Ｂに対して相対的に移動する。例えば、送り方向Ｃに沿って移動する板ガラスＡに対して、加工具Ｂが固定された状態で加工を行う。また、固定された板ガラスＡに対して、加工具Ｂが送り方向Ｃに沿って移動しながら加工を行い得る。

図１に示すように、板ガラス加工装置１は、加工具Ｂを回転駆動する駆動装置２と、加工具Ｂを回転可能に支持するアーム部材３と、このアーム部材３を支持する支持軸部材４と、加工具Ｂから板ガラスＡの端面に対して作用する押圧力を発生させるサーボ機構５と、アーム部材３を係止するストッパ６と、駆動装置２、サーボ機構５、及びストッパ６を制御する制御装置７とを主に備える。

駆動装置２は、加工具Ｂとしての砥石を回転させる電動モータである。この電動モータは、アーム部材３に支持されている。電動モータには、同期モータ、インダクションモータ、又はサーボモータ等が使用され得るが、これに限定されるものではない。駆動装置２は、制御装置７に接続されており、その始動・停止、回転速度等が制御され得る。

アーム部材３は、支持軸部材４によって回動可能に支持されている。アーム部材３はその一方の端部にて駆動装置２を支持しており、この駆動装置２を介して加工具Ｂを支持している。アーム部材３の他方の端部は、サーボ機構５に連結されている。アーム部材３の回動により、加工具Ｂは、板ガラスＡの端面に対して押し当てる方向（図２（ａ）に示すＫ１方向：押し当て方向）に移動し、又は板ガラスＡの端面に対して逃げる方向（図２（ｂ）に示すＫ２方向：逃げ方向）に移動する。

支持軸部材４は、その一端部がアーム部材３の中途部を支持している。サーボ機構５によってアーム部材３が回動駆動されると、この支持軸部材４まわりのモーメントが発生する。

サーボ機構５は、アーム部材３の一端部に偶力を与えることにより、加工具Ｂから板ガラスＡの端面に対して作用する押圧力を発生させる。図３に示すように、サーボ機構５は、サーボモータ８と、このサーボモータ８とアーム部材３とを連結するリンク機構９と、サーボモータ８の制御を実行する制御部１０（サーボアンプ、ドライバ）とを含む。サーボ機構５は、制御部１０によりサーボモータ８のフィードバック制御を実行する。

図１及び図３に示すように、サーボモータ８は、回動軸１１と、この回動軸１１の速度及び位置を検出可能な検出器１２とを備える。検出器１２は、ロータリエンコーダ等により構成される。検出器１２は、回動軸１１（回動子）の速度及び位置（回動角度）を検出できる。検出器１２は、制御部１０に接続されており、検出した値をこの制御部１０に送信する。

制御部１０は、検出器１２及び制御装置７に接続されており、検出器１２からの信号を、制御装置７に送信し得る。制御部１０は、検出器１２及び電力変換部１４からの信号を受信して、サーボモータ８の回動軸１１の速度、トルク、位置を監視する。図３に示すように、制御部１０は、速度トルク・位置制御部１３と、電力変換部１４とを備える。

速度トルク・位置制御部１３は、サーボモータ８の回動軸１１の速度及びトルクを一定に維持するための制御を実行する。すなわち、速度トルク・位置制御部１３では、検出器１２及び電力変換部１４によって検出されるサーボモータ８の回動軸１１に係る速度及びトルクを一定に維持するための目標値（参照値）が設定されており、この目標値を維持するためのフィードバック制御（以下「速度トルク制御モード」という）が実行される。なお、本実施形態における速度の目標値は０に設定されている。

この速度トルク制御モードは、回動軸１１の速度制御とトルク制御との割合を変化させながら複合的に実行されるものである。また、速度トルク制御モードには、制御開始時に回動軸１１の速度制御（以下「速度制御モード」という）を実行し、その後、回動軸１１のトルク制御（以下「トルク制御モード」という）を実行する制御モードも含まれる。なお、速度トルク・位置制御部１３では、回動軸１１の速度を一定に維持する速度制御モードのみを実行でき、または回動軸１１のトルクを一定に維持するトルク制御モードのみを実行できる。

また、速度トルク・位置制御部１３では、サーボモータ８の回動軸１１の位置（回動角度）を一定に維持するための制御も実行できる。すなわち、速度トルク・位置制御部１３では、検出器１２によって検出される回動軸１１の位置（回動角度）の値を一定に維持するための目標値（参照値）を設定し、この目標値を維持するようにフィードバック制御（以下「位置制御モード」という）を実行できる。

電力変換部１４は、速度トルク・位置制御部１３から入力された速度、トルク、位置に係る値を、サーボモータ８を駆動するための信号に変換する。

リンク機構９は、第一リンク部材１５と、第二リンク部材１６とを備える。第一リンク部材１５は、その一端部がサーボモータ８の回動軸１１に固定され、その他端部が第一ジョイント１７を介して第二リンク部材１６に回動自在に連結されている。第二リンク部材１６は、その一端部が第一リンク部材１５に連結され、その他端部が第二ジョイント１８を介してアーム部材３の端部に回動自在に連結されている。板ガラス加工装置１は、このリンク機構９により、サーボモータ８の回動軸１１の回動力をアーム部材３にモーメントとして作用せしめ、これにより加工具Ｂに、板ガラスＡに対する押圧力を発生させる。

ストッパ６は、アーム部材３を係止する係止位置と、アーム部材３と接触しないように離れた位置で待機する待機位置とに位置変更可能に構成される。ストッパ６は、図示しないアクチュエータの駆動により、アーム部材３に対して接近・離反可能に構成される。ストッパ６を駆動するアクチュエータには、エアシリンダ等のシリンダ装置が使用され得るが、これに限定されず、電動モータを用いたもの、ソレノイドその他の各種のものが使用され得る。

制御装置７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、モニタ、入出力インターフェース等の各種ハードウェアを実装するコンピュータ（例えばＰＣ）を含む。図４に示すように、制御装置７は、各種の演算を実行する演算処理部１９と、板ガラスＡの加工に必要なデータや各種プログラムを記憶する記憶部２０と、駆動装置２の制御を実行する駆動装置制御部２１と、サーボ機構５の制御を実行するサーボ機構制御部２２と、ストッパ制御部２３とを備える。これらの各要素はバスにより相互に接続されている。

演算処理部１９は、記憶部２０に記憶される各種データ及び各種プログラムの演算処理により、駆動装置２、サーボ機構５、及びストッパ６の制御に必要なプログラムを実行する。また、演算処理部１９は、加工具Ｂの種別や回転速度、板ガラスＡの送り速度、加工具Ｂの板ガラスＡに対する加工代Ｄ等から、アーム部材３による加工具Ｂの押圧力を演算により求め、この押圧力を発生させるための目標値に係る信号を、サーボ機構５の制御部１０に送信する。

記憶部２０は、板ガラスＡの寸法や送り速度に係るデータ、加工具Ｂの種別や回転速度に係るデータ、サーボ機構５から取得したデータ等を記憶する。その他、記憶部２０は、駆動装置２、サーボ機構５及びストッパ６を制御するための各種プログラムを記憶している。

駆動装置制御部２１は、演算処理部１９と協働して、駆動装置２に制御信号を送信する。これにより、駆動装置制御部２１は、駆動装置２における電動モータの始動・停止、回転速度の変更等の制御を実行する。サーボ機構制御部２２は、演算処理部１９と協働して、サーボ機構５の制御部１０にフィードバック制御に必要な信号を送信する。また、サーボ機構制御部２２は、制御部１０から受信したデータを演算処理部１９に入力する。ストッパ制御部２３は、演算処理部１９と協働して、ストッパ６に制御信号を送信し、その進退を制御する。

以下、ガラス基板の製造方法、特に、上記構成の板ガラス加工装置１を使用して板ガラスＡを加工する方法について説明する。

まず、公知のフロート法、ロールアウト法、スロットダウンドロー法、リドロー法等の成形法により大型の板ガラスＥを成形する。その後、この板ガラスＥを所定寸法に切断することによって、板ガラス加工装置１の加工対象となる板ガラスＡを得る。この板ガラスＥの切断は、例えばスクライブ切断によって行われる。

以下、このスクライブ切断について図５を参照しながら説明する。図５に示すように、大型の板ガラスＥの切断予定線ＣＬに沿ってスクライブホイールＨを走行させる。これにより、板ガラスＥには、切断予定線ＣＬに沿って所定深さを有するスクライブ線が刻設される。その後、このスクライブ線の周辺に曲げモーメントを作用させ、板ガラスＥをこのスクライブ線に沿って折割る。この折割りによって複数の板ガラスＡを得る。その後、板ガラスＡには、板ガラス加工装置１による研削・研磨加工が施される。本発明に係る板ガラス加工装置１によれば、板ガラスＡの端面形状に倣うような加工が可能となり、高い切断精度は求められず、切断精度に関しては、例えば、後述する最大高さうねりＷｚが６０μｍを超え１０００μｍ未満となるように設定され得る。

次に、板ガラス加工装置１は、板ガラスＡにおける各辺の端面に対して研削加工（面取り加工）を行う。図６（ａ）〜（ｅ）は、板ガラス加工装置１による板ガラスＡの研削加工の工程を示す。図６（ａ）は、加工開始直前における板ガラス加工装置１の状態を示す。 図６（ａ）に示すように、加工開始前の状態では、制御装置７の制御により、ストッパ６が係止位置にあり、アーム部材３の一部に接触してこれを係止しており、速度トルク・位置制御部１３の制御モードは、速度トルク制御モードに切り替えられている。

また、制御装置７は、サーボ機構５のサーボモータ８を駆動して、アーム部材３に反時計回りのモーメントを付与している。すなわち、サーボ機構５は、図２（ａ）に示すように、回動軸１１を反時計回りの方向に回動させ、この力を、リンク機構９を介してアーム部材３に作用させる。これにより、アーム部材３には、支持軸部材４まわりのモーメントが反時計回りの方向（押し当て方向Ｋ１)に生じる。アーム部材３は、このモーメントを介して加工具Ｂに板ガラスＡに対する押圧力を発生させている。また、制御装置７は、駆動装置２を駆動して加工具Ｂを回転させている。

図６（ｂ）は、加工具Ｂが板ガラスＡに接触するときの板ガラス加工装置１の状態を示す。また、図７は、加工具Ｂが、板ガラスＡに接触した後、所定の距離（以下「初期加工距離」という）Ｌを相対的に移動するまでの間の挙動を示す。なお、この図７では、加工具Ｂの挙動を明確に表示するために、板ガラスＡの端面を平坦面（平面視直線状）として示している。本実施形態において初期加工距離Ｌは、１００ｍｍ以下に設定され得る。なお、加工具Ｂの加工代Ｄ（図７参照）は、０．０３ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下に設定され得る。

図６（ｂ）に示すように、ストッパ６はアーム部材３から離れた退避位置にあり、アーム部材３を係止していない。また、図６（ｂ）及び図７に示すように、加工具Ｂは、板ガラスＡの始端部Ａ１との衝突することで、板ガラスＡから離れようとする。そうすると、加工具Ｂに作用する力がアーム部材３に時計回りの方向のモーメントを生じさせる（図２（ｂ）参照）。このモーメントは、リンク機構９を介してサーボモータ８の回動軸１１に伝達される。これによって回動軸１１が時計回りの方向に回動すると（図２（ｂ）参照）、サーボモータ８の検出器１２と電力変換部１４とにより、速度、位置、トルクに関する信号を、速度トルク・位置制御部１３に入力し、この信号に基づいて速度トルク制御モードが実行される。

速度トルク制御モードでは、速度（位置）の変化に応じて、速度制御とトルク制御の比率が変更される。比率の切り換え具合は、ゲイン設定により変更可能である。また、速度トルク制御モードでは、速度（位置）の変化が激しい加工開始時の場合には、速度制御比率が大きくなり、板ガラスＡに近づく方向（押し当て方向Ｋ１）に、アーム部材３に支持軸部材４まわりのモーメントを生じさせる（図２（ａ）参照）。アーム部材３は、このモーメントにより、加工具Ｂが板ガラスＡからは離れようとすることを抑制する力（押圧力）を生じさせる。これにより、加工具Ｂは、板ガラスＡとの接触を維持したままで研削を続行できる。すなわち、加工開始時の加工具Ｂのバウンドが防止される。

速度トルク制御モードでは、速度（位置）の変化が小さくなったことで、トルク制御比率が大きくなり、設定トルクに従ったトルクを発生するようになる。もちろん、トルク制御モードに切り換えて研削加工を行ってもよい。

サーボ機構５の制御部１０は、図６（ｄ）に示すように加工具Ｂが板ガラスＡの終端部Ａ２に近づくと、位置制御モードへと制御モードを切り替える。制御装置７は、この切り替えに必要なトリガ信号を制御部１０に送信する。これにより、板ガラス加工装置１は、図６（ｄ）に示すように、板ガラスＡにおける一辺の中途部から、図６（ｅ）に示すように、板ガラスＡの終端部Ａ２までの範囲で、位置制御モードによる研削加工を行う。

位置制御モードでは、検出器１２によって検出されるサーボモータ８の回動軸１１に係る位置（角度）を一定に維持するための目標値（参照値）が設定され、この目標値を維持するためのフィードバック制御が実行される。位置制御モードは、加工具Ｂが板ガラスＡの終端部Ａ２を通過するまでの間、継続して実行される。したがって、この加工具Ｂは、板ガラスＡの終端部Ａ２に到達し、この終端部Ａ２から離れようとする場合であっても、この終端部Ａ２を過度に削り取ることがない。

上記のような板ガラスＡの端面に対する研削処理が行われた後、板ガラスＡにおける各辺の端面に対して研磨処理が施される。この研磨処理は、研磨用の加工具Ｂ（砥石）を備える板ガラス加工装置１によって行われる。研磨処理が終了すると、板ガラスＡのコーナ部に対して角取り処理が施される。この角取り処理は、板ガラス加工装置１による研削処理の前に行われてもよい。

板ガラスＡに上記のような加工を施すことにより、所定寸法を有するガラス基板Ｇが製造される。本発明に係る板ガラス加工装置１によれば、板ガラスＡの端面における研削量、研磨量を一定に保つことができるため、板ガラスＡに対する負担が小さいものとなる。加えて、板ガラスＡの端面に倣うように加工されるため、切断後の板ガラスＡの端面形状が、そのまま残存することとなる。言い換えれば、上述の板ガラスＡの切断精度がそのまま残存することとなる。

図８及び図９は、本実施形態に係る板ガラス加工装置１によって加工されてなるガラス基板Ｇの一例を示す。図８では、矩形のガラス基板Ｇにおける四辺のうち、任意の二辺として第一辺２４及び第二辺２５を示す。第一辺２４には、その一端部から他端部（図示せず）にかけて研削・研磨加工が施されており、図８は、この第一辺２４の一端部を示すものである。なお、第一辺２４における一端部は、板ガラス加工装置１によって加工される板ガラスＡの始端部Ａ１に相当する。

この例では、ガラス基板Ｇは、第一辺２４の全長（一端部から他端部までの長さ）が約１５００ｍｍとされるが、これに限定されるものではない。第一辺２４における一端部は、角取り処理によって形成される角取り部２６と、この角取り部２６に連なる加工開始跡２７と、この加工開始跡２７に連なる山部２８とを含む。

角取り部２６は、ガラス基板Ｇの第一辺２４と第二辺２５との間の一部を切除（研削・研磨）することにより、平面視直線状に形成される。角取り部２６は、第二辺２５に繋がる第一端部２６ａと、加工開始跡２７に繋がる第二端部２６ｂとを有する。角取り部２８の長さ(第一端部２６ａから第二端部２６ｂまでの距離)は、約２ｍｍとされるが、これに限定されるものではない。

加工開始跡２７は、板ガラス加工装置１における研削加工開始時に、加工具Ｂが板ガラスＡの始端部Ａ１に接触したときに形成されたものであり、研磨加工後もその輪郭をガラス基板Ｇに残存させる。図８に示すように、加工開始跡２７は、始端２７ａと終端２７ｂを有し、平面視において曲線状に形成される。加工開始跡２７の始端２７ａは、角取り部２６の第二端部２６ｂと一致している。加工開始跡２７の終端２７ｂは、山部２８と連なっている。加工開始跡２７及び山部２８は、第一辺２４の一端部から１００ｍｍまでの範囲で、この第一辺２４の一端部における端面に形成される。

山部２８は、加工開始時のバウンドが抑制されているため一つのみであって、板ガラス加工装置１による研削加工の際において、加工開始跡２７が形成された後に形成されたものであり、研磨加工後もその輪郭をガラス基板Ｇに残存させる。山部２８は、加工開始跡２７と連なる頂部２８ａと、この山部２８の終端となる基部２８ｂとを有する。山部２８の頂部２８ａは、加工開始跡２７の終端２７ｂと一致する。山部２８の基部２８ｂは、第一辺２４をうねり曲線Ｗで表したときに、このうねり曲線Ｗのための平均線ＡＬと一致する。この山部２８は、第一辺２４の一端部（角取り部２６の第一端部２６ａ）から１００ｍｍまでの一辺の範囲において一つのみ形成される。また、加工開始跡２７を除く山部２８の高さ、すなわち、山部２８の基部２８ｂから頂部２８ａまでの高さｈは、５０μｍを超え１０００μｍ以下とされることが望ましい。

ガラス基板Ｇの端面におけるうねり曲線Ｗ及び粗さ曲線は、ＪＩＳ Ｂ０６０１ ２０１３を準用して表され、例えば株式会社東京精密製の表面粗さ・輪郭形状統合測定機「ＳＵＲＦＣＯＭ」（登録商標）を使用して取得される。図９は、第一辺２４の一端部における端面のうねり曲線Ｗの一例を示す。

この例において、第一辺２４の一端部（角取り部２６の第一端部２６ａ）から１００ｍｍを超える一辺の範囲では、任意に選択される１００ｍｍの領域（基準長さ）における第一辺２４の端面の最大高さうねりＷｚが６０μｍを超え１０００μｍ未満とされることが好ましい。最大高さうねりＷｚが６０μｍ以下であると、ガラス基板Ｇのコストが増加するおそれがあり、１０００μｍ以上であると、後工程でガラス基板Ｇのアライメントが困難となるおそれがある。また、図９に示すように、山部２８及び加工開始跡２７をうねり曲線Ｗで表したとき、山部２８の基部２８ｂと加工開始跡２７の始端２７ａとの間の高さ方向における距離（以下「厚み」という）Ｔ１は、１００μｍ以上１０００μｍ以下とされることが好ましい。

図１０及び図１１は、ガラス基板Ｇの他の例を示す。この例に係るガラス基板Ｇでは、加工開始跡２７の形状が図８及び図９の例と異なる。本例では、角取り部２６に連なる加工開始跡２７は、うねり曲線Ｗで表したときに谷状に構成され、山部２８は形成されず、加工具Ｂのバウンドも生じていない。すなわち、図１１に示すように、加工開始跡２７の始端２７ａは、うねり曲線Ｗのための平均線ＡＬよりも低い位置に表され、加工開始跡２７の終端２７ｂはこの平均線ＡＬと一致する。加工開始跡２７の始端２７ａから終端２７ｂまでの谷深さ（又は厚み）Ｔ２は、１００μｍ以下であることが望ましい。

以上説明した本実施形態に係る板ガラス加工装置１によれば、加工具Ｂが板ガラスＡの端面を押圧する力（押圧力）をサーボ機構５によりアーム部材３に付与できる。サーボ機構５は、そのフィードバック制御により、アーム部材３を介して加工具Ｂの押圧力を監視し、調整することができる。加工開始時において、加工具Ｂは、板ガラスＡの始端部Ａ１に接触すると、その衝撃により板ガラスＡから離れようとする。アーム部材３は、加工具Ｂを回転可能に支持しているため、加工具Ｂが板ガラスＡから離れようとすると、アーム部材３もこの加工具Ｂと共に移動しようとする。サーボ機構５は、このときのアーム部材３の動きを、リンク機構９を経由して、サーボモータ８における回動軸１１の速度及びトルクの変化として検出する。サーボ機構５は、回動軸１１のフィードバック制御を実行することで、アーム部材３の移動（回動）を抑制し、加工具Ｂが板ガラスＡから離れないように、その押圧力を調整する。これにより、板ガラス加工装置１は、加工開始時における加工具Ｂのバウンドを防止できる。したがって、加工開始時に板ガラスＡに未加工部分が残存することが防止され、板ガラスＡを高速かつ精度良く加工することが可能になる。

また、加工終了時において、加工具Ｂは、板ガラスＡの終端部Ａ２から離れることになるが、サーボモータ８の制御部１０は、加工具Ｂがこの終端部Ａ２を過度に加工しないように、アーム部材３の位置を制御する。すなわち、この制御部１０は、サーボモータ８の回動軸１１の位置をフィードバック制御することで、リンク機構９を介してアーム部材３の位置を制御できる。したがって、制御部１０は、アーム部材３の位置を制御することにより、加工具Ｂが板ガラスＡの終端部Ａ２を過度に加工しないように、この加工具Ｂの位置を制御できる。

また、板ガラス加工装置１によって板ガラスＡの各辺における端面の研削加工を行うことにより、加工された端面に、加工開始跡２７が残存するガラス基板Ｇが製造される。さらに、板ガラス加工装置１による加工前又は加工後に、別工程にてガラス板の角取りが行われ、その結果、ガラス基板Ｇは、一辺（例えば第一辺２４）の一端部に、角取り部２６と、この角取り部２６に連なる加工開始跡２７とが形成されたものとなる。本発明に係るガラス基板Ｇは、その一辺の一端部から１００ｍｍを超える一辺の範囲において、すなわち、加工開始跡２７が含まれない範囲において、任意に選択される１００ｍｍの領域におけるこの一辺の端面の最大高さうねりＷｚを、６０μｍを超え１０００μｍ未満としたものである。

このように、板ガラス加工装置１によって加工されてなるガラス基板Ｇは、板ガラス加工装置１による加工により、未加工部分を含まず、その端面強度が高く、従来よりも品質が向上したものとなる。

また、ガラス基板Ｇは、その一辺の一端部から１００ｍｍまでの範囲に、山部２８が一つのみ形成されるものであり、しかも、この山部２８の基部２８ｂと加工開始跡２７の始端２７ａとの間の厚みＴ１を１０００μｍ以下とするものである。このように、ガラス基板Ｇは、加工開始跡２７が残存する一端部のうねりを可及的に小さくすることができ、この端部の品位が向上したものとなる。

また、板ガラス加工装置１を使用して板ガラスＡの加工を行うことで、ガラス基板Ｇの他の例では、第一辺２４の一端部に、加工開始跡２７を谷状に形成できる。この加工開始跡２７における谷深さＴ２を１００μｍ以下としている。このように、ガラス基板Ｇは、加工開始跡２７が残存する一端部のうねりを可及的に小さくしたものである。したがって、板ガラス加工装置１によって加工されてなるガラス基板Ｇは、未加工部分を含まず、その端面強度が高く、従来よりも品質が向上したものとなる。

本実施形態に係る定圧式の板ガラス加工装置１によって板ガラスＡを加工することにより、固定式のものを使用して加工を行う場合と比較して、板ガラスＡの損傷を防止し、加工速度を向上させることができる。したがって、タクトアップによってガラス基板Ｇの製造コストを可及的に低減できる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、加工具Ｂとして砥石が例示され、加工具Ｂは板ガラスＡの端面に対して研削・研磨加工を行ったが、本発明はこれに限定されない。板ガラスＡの端面を加工し得る限りは砥石以外の加工具Ｂをも適用することができる。

上記の実施形態では、サーボ機構５は、回動軸１１を回動駆動するサーボモータ８を含むものであったが、これに限定されず、リニアサーボモータやボールねじ機構により構成されてもよい。

１ 板ガラス加工装置
３ アーム部材
４ 支持軸部材
５ サーボ機構
８ サーボモータ
９ リンク機構
１０ 制御部
２６ 角取り部
２７ 加工開始跡
２７ａ 加工開始跡の始端
２７ｂ 加工開始跡の終端
２８ 山部
Ａ 板ガラス
Ｂ 加工具
Ｇ ガラス基板

Claims (7)

1. 板ガラスの端面を加工具で加工する板ガラス加工装置であって、
   前記加工具を回転可能に支持するアーム部材と、前記アーム部材を回動可能に支持する支持軸部材と、前記加工具が前記板ガラスの端面を押圧する力を前記アーム部材に生じさせるサーボ機構とを備え、
   前記サーボ機構は、回動軸を有するととともに、前記アーム部材を前記支持軸部材のまわりに回動可能に駆動するサーボモータと、加工開始時において前記加工具が前記板ガラスに接触したときに、前記サーボモータの前記回動軸の速度及びトルクのフィードバック制御を行う制御部とを備える板ガラス加工装置。
2. 前記サーボ機構は、前記サーボモータの前記回動軸と前記アーム部材とを連結するリンク機構を備える請求項１に記載の板ガラス加工装置。
3. 前記サーボ機構は、前記加工具による加工を終了するときに前記サーボモータの前記回動軸の位置のフィードバック制御を行う制御部をさらに備える請求項１又は２に記載の板ガラス加工装置。
4. 前記制御部は、前記板ガラスの加工の実行中に、前記サーボモータの前記回動軸の速度制御とトルク制御との割合を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の板ガラス加工装置。
5. 前記制御部は、前記板ガラスの加工開始時に速度制御比率を相対的に大きくし、その後トルク制御比率を相対的に大きくすることを特徴とする請求項４に記載の板ガラス加工装置。
6. 前記アーム部材を係止するストッパを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の板ガラス加工装置。
7. 前記板ガラスは、矩形の板形状であり、
   前記加工具は、前記板ガラスの前記端面を研削する砥石である請求項１から６のいずれか１項に記載の板ガラス加工装置。

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