CN113770861A - 磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供磨削装置，其以低廉的价格构成。一边从对被加工物(14)进行磨削加工的磨削装置(1)所具有的空气喷嘴(7)喷射空气而使磨削磨轮(36)以低速(例如10rpm)旋转，一边使用前端检测单元(5)对区段磨具(360)进行检测，并且使用计数器(60)对区段磨具(360)的数量等进行计数。然后，将计数器(60)所计数的计数值与预先存储于判断部(61)的区段磨具(360)的数量进行比较，从而判断区段磨具(360)是否发生脱落。该磨削装置(1)不需要具有用于使磨削磨轮(36)低速旋转的电动机等，因此能够以低廉的价格构成磨削装置(1)。

Description

磨削装置

技术领域

本发明涉及磨削装置。

背景技术

如专利文献1所公开的那样，对被加工物进行磨削的磨削装置中所安装的磨削磨轮具有：基台；以及多个区段磨具，它们在基台上隔开间隙地排列成环状。

在被加工物的磨削加工时，使磨削磨轮旋转，并且使保持着被加工物的卡盘工作台旋转，使区段磨具从被加工物的外周朝向中心进入。

在区段磨具从被加工物的外周进入时，有时由于区段磨具受到的冲击等而导致区段磨具从基台脱落。

当磨削磨轮上存在区段磨具发生了脱落的部分时，存在会在被磨削面上形成未被磨削的部分的圆弧的纹样而在该纹样的部分产生厚度差的问题。

因此，如专利文献2所公开的那样，已有对区段磨具的脱落进行检测的发明。

专利文献1：日本特开2003-089065号公报

专利文献2：日本特开2017-127936号公报

但是，为了能够检测区段磨具的脱落，需要使磨削磨轮以10rpm左右的低速旋转。为了使磨削磨轮以低速旋转，需要设置检测旋转轴的旋转角度的编码器、一边反馈由编码器检测的旋转角度一边使磨削磨轮旋转的伺服电动机、以及使伺服电动机以规定的旋转角度旋转的控制部，这导致价格昂贵。

因此，在磨削装置中存在如下课题：不必设置昂贵的电动机单元，使磨削磨轮低速旋转来检测区段磨具的脱落。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供磨削装置，以低廉价格构成磨削装置。

本发明是一种磨削装置，其具有：保持单元，其在保持面上对被加工物进行保持；磨削单元，其具有能够旋转的磨削磨轮，该磨削磨轮在基台上以设置有间隙的状态呈环状配置有多个区段磨具，该磨削单元使用该区段磨具对该保持单元所保持的被加工物进行磨削；磨削进给单元，其使该磨削单元在与该保持面垂直的方向上移动；以及前端检测单元，其对该区段磨具的前端进行检测，其中，该磨削装置具有：空气喷嘴，其向定位于能够由该前端检测单元对该区段磨具的前端进行检测的位置的该磨削磨轮喷射空气，使该磨削磨轮以该前端检测单元能够检测的速度进行旋转；计数器，其对该磨削磨轮的旋转中的该区段磨具的数量或该间隙的数量进行计数；以及判断部，其通过该计数器的值对该区段磨具的脱落进行判断。

优选上述磨削装置所具有的该前端检测单元具有：投光部，其投射测量光；受光部，其以能够使该区段磨具进入该受光部与该投光部之间的方式与该投光部对置配置并接受从该投光部投射的该测量光；以及检测部，其根据因该区段磨具进入该投光部与该受光部之间而导致的该受光部的受光量的变化来检测该区段磨具或该间隙。

优选上述的磨削装置所具有的该空气喷嘴具有：投光部空气喷射部，其向该投光部喷射空气；以及受光部空气喷射部，其向该受光部喷射空气。

根据本发明，不必具有使磨削磨轮以低速旋转的特殊的电动机等，能够通过吹送空气来实现磨削磨轮的低速旋转。因此，能够构成能够检测区段磨具的脱落的廉价的磨削装置，经济性好。

附图说明

图1是示出磨削装置的整体的立体图。

图2是第1磨削磨轮的底面图。

图3是示出从投光部投射的光通过间隙的状态的主视图。

图4是示出磨削磨轮断续地遮挡来自投光部的测量光时的电压的变化的图表。

标号说明

1：磨削装置；10：基座；11：柱；14：被加工物；140：上表面；2：保持单元；20：吸引部；200：保持面；21：框体；210：框体的上表面；27：折皱；28：罩；3：磨削单元；30：主轴；31：壳体；32：电动机；33：安装座；35：旋转轴；36：磨削磨轮；360：区段磨具；361：基台；362：下表面；363：间隙；364：区段长度；365：内侧面；366：外侧面；4：磨削进给单元；40：滚珠丝杠；41：导轨；42：Z轴电动机；43：升降板；44：保持座；45：旋转轴；5：前端检测单元；50：投光部；51：受光部；52：投受光线；53：基台；54：投受光元件；540：凹部；55：检测部；60：计数器；61：判断部；7：空气喷嘴；70：投光部空气喷射部；71：受光部空气喷射部；72：空气源；80：区段阈值；81：间隙阈值；82：第1受光电压；83：第2受光电压。

具体实施方式

1磨削装置的结构

图1所示的磨削装置1是使用磨削单元3对被加工物14进行磨削加工的磨削装置。以下，对磨削装置1的结构进行说明。

如图1所示，磨削装置1具有：基座10，其在Y轴方向上延伸设置；以及柱11，其竖立设置在基座10上的+Y方向侧。

在柱11的-Y方向侧的侧面上配设有支承磨削单元3的磨削进给单元4。磨削单元3具有：主轴30，其具有Z轴方向的旋转轴35；壳体31，其将主轴30支承为能够旋转；电动机32，其以旋转轴35为轴对主轴30进行旋转驱动；安装座33，其与主轴30的下端连接；以及磨削磨轮36，其安装于安装座33的下表面上。磨削磨轮36能够相对于安装座33进行装卸，也能够在安装座33上安装其他种类的磨削磨轮来代替磨削磨轮36。

磨削磨轮36具有基台361和呈环状排列在基台361的下表面上的具有大致长方体形状的多个区段磨具360。

如图2所示，相邻的2个区段磨具360隔开间隙363而配设，所有的区段磨具360作为整体排列成环状。各区段磨具360具有作为圆周方向的长度的区段长度364。区段磨具360的下表面362成为对被加工物14进行磨削的磨削面。

使用图1所示的电动机32，使主轴30以旋转轴35为轴进行旋转，由此，与主轴30连接的安装座33和安装于安装座33的磨削磨轮36以通过基台361的中心的Z轴方向的旋转轴35为轴进行旋转。

磨削进给单元4具有：滚珠丝杠40，其具有Z轴方向的旋转轴45；一对导轨41，它们与滚珠丝杠40平行地配设；Z轴电动机42，其与滚珠丝杠40的上端连结，使滚珠丝杠40以旋转轴45为轴进行转动；升降板43，其内部的螺母与滚珠丝杠40螺合，升降板43的侧部与导轨41滑动接触；以及保持座44，其与升降板43连结，对主轴30进行保持。

通过使用Z轴电动机42驱动滚珠丝杠40，当滚珠丝杠40以旋转轴45为轴旋转时，升降板43一边被导轨41引导一边在Z轴方向上升降移动，与此相伴，保持于保持座44的磨削单元3在与保持面200垂直的方向(Z轴方向)上移动。

在基座10上配设有保持单元2。保持单元2具有圆板状的吸引部20和支承吸引部20的环状的框体21。吸引部20是具有多个细孔的多孔部件，吸引部20的上表面成为对被加工物14进行吸引保持的保持面200。框体21的上表面210与保持面200形成为同一平面。

在保持单元2的保持面200上连接有未图示的吸引源。例如，在被加工物14载置于保持面200的状态下，通过使该吸引源进行动作，能够将被加工物14吸引保持于保持面200上。

另外，在保持单元2中配设有未图示的旋转机构。通过使用该旋转机构，能够使保持单元2旋转。

在保持单元2的周围配设有罩28，罩28以能够伸缩的方式与折皱27连结。

当保持单元2在Y轴方向上移动时，罩28与保持单元2一体地在Y轴方向上移动，折皱27伸缩。

在保持单元2的+Y方向侧配设有前端检测单元5。前端检测单元5例如固定于罩28，能够与保持单元2一起沿±Y方向移动。前端检测单元5具有基台53和配设于基台53上的投受光元件54。投受光元件54具有投射测量光的投光部50和接受从投光部50投射的测量光的受光部51。受光部51与投光部50对置配置。在投光部50与受光部51之间形成有在X轴方向上贯通的凹部540。区段磨具360能够进入凹部540。

另外，前端检测单元5具有对区段磨具360或间隙363进行检测的检测部55。检测部55具有如下功能：将因区段磨具360进入投光部50与受光部51之间而发生变化的受光部51的受光量换算为电压值并测量，根据该电压的变化来检测区段磨具360或间隙363。

如图2和图3所示，磨削装置1具有空气喷嘴7，空气喷嘴7向定位于能够由前端检测单元5对区段磨具360的前端进行检测的位置的磨削磨轮36喷射空气。空气喷嘴7具有向投光部50吹送空气的投光部空气喷射部70和向受光部51喷射空气的受光部空气喷射部71。投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71与空气源72连接。

如图2所示，投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71配设成：从各自喷出的空气的方向与该空气所接触的位置处的区段磨具360的旋转轨迹的切线方向既不平行也不垂直。另外，在空气与区段磨具360接触的位置，从投光部空气喷射部70喷出的空气的方向与区段磨具360的旋转轨迹的切线方向所成的角度和从受光部空气喷射部71喷出的空气的方向与区段磨具360的旋转轨迹的切线方向所成的角度大致相等。另外，如图3所示，投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71配设成从各自喷出的空气的方向与区段磨具360的下表面362既不平行也不垂直。

另外，图示的例子中的空气喷嘴7与前端检测单元5成为一体，但也可以设为两者分体的结构。

在将磨削磨轮36定位于能够由前端检测单元5对区段磨具360的前端进行检测的位置的状态下，从空气喷嘴7的投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71朝向磨削磨轮36的内侧面365和外侧面366以及下表面362喷射空气，由此能够使磨削磨轮36旋转。另外，在空气喷嘴7中，通过调节从空气源72提供的空气的流量，能够调节磨削磨轮36的旋转速度。

另外，空气喷嘴7具有如下的功能：从空气喷嘴7的投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71喷射空气，从而将附着在投光部50与受光部51之间的水滴等去除。即，在图示的例子中，投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71兼具有使磨削磨轮36旋转的功能和去除水滴等的功能。另外，也可以除投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71以外设置其他喷嘴，通过不同的喷嘴来实现使磨轮36旋转的功能和去除水滴等的功能。

在前端检测单元5上连接有在磨削磨轮36的旋转中对区段磨具360的数量或间隙363的数量进行计数的计数器60。另外，在计数器60上连接有根据计数器60的值来判断区段磨具360的脱落的判断部61。

计数器60具有每当检测部55检测到区段磨具360时对区段磨具360的数量进行递增计数的功能。另外，计数器60具有每当检测部55检测到间隙363时对间隙的数量进行计数的功能。例如，在磨削磨轮36以能够由前端检测单元5对区段磨具360和间隙363进行检测的速度即10rpm旋转时，当检测部55检测到区段磨具360时，计数器60的计数值上升。计数器60例如能够对在磨削磨轮36旋转一周的期间内检测部55所检测的区段磨具360的数量进行计数。

另外，能够在判断部61中预先存储区段磨具360的数量。通过对由计数器60计数得到的磨削磨轮36的每旋转一周的区段磨具360的数量与存储于判断部61的区段磨具360的数量进行比较，能够判断区段磨具360是否脱落。

2磨削装置的动作

(磨削加工)

对使用上述磨削装置1对被加工物14进行磨削加工时的磨削装置1的动作进行说明。

在使用磨削装置1对被加工物14进行磨削加工时，首先，将图1所示的被加工物14载置于保持单元2的保持面200上。然后，使与保持单元2连接的未图示的吸引源进行动作，将所产生的吸引力传递到保持面200。由此，被加工物14被吸引保持于保持面200上。

在被加工物14被吸引保持于保持面200上的状态下，使用未图示的Y轴移动单元等使保持单元2向+Y方向移动而定位在磨削单元3的下方。

接着，使用未图示的旋转机构使保持单元2旋转，使保持于保持面200上的被加工物14旋转，并且使用电动机32使区段磨具360以旋转轴35为轴旋转。

在被加工物14以旋转轴25为轴进行旋转且区段磨具360以旋转轴35为轴进行旋转的状态下，使用磨削进给单元4使磨削单元3向-Z方向下降。通过使区段磨具360向-Z方向下降，区段磨具360的下表面362与被加工物14的上表面140接触。

在下表面362与被加工物14的上表面140接触的状态下，进一步使区段磨具360向-Z方向下降，由此对被加工物14进行磨削。

在被加工物14的磨削加工结束后，使用磨削进给单元4使磨削单元3向+Z方向移动而使区段磨具360从被加工物14的上表面140离开，之后将被加工物14从保持单元2的保持面200搬出。

(区段磨具的脱落的判断)

在磨削装置1中，在被加工物14的磨削加工之前等时机判断区段磨具360是否脱落。以下，对判断区段磨具360是否脱落时的磨削装置1的动作进行说明。

在判断区段磨具360是否脱落时，使图1所示的前端检测单元5进行动作，从投光部50朝向受光部51投射测量光，并且使前端检测单元5移动以便使区段磨具360的旋转轨迹位于凹部540的上方。

然后，使用磨削进给单元4使磨削磨轮36向-Z方向下降适当的距离。于是，区段磨具360进入投受光元件54的凹部540，将区段磨具360的下表面362定位于比利用直线连结投光部50与受光部51而得的投受光线52(参照图2)的高度位置靠下的位置。

接着，例如，使图2所示的空气源72进行动作，向投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71提供空气。由此，从投光部空气喷射部70和受光部空气喷射部71朝向磨削磨轮36的两个侧面365、366和下表面362喷射规定的流量的空气，磨削磨轮36受到空气的推力而旋转。磨削磨轮36的旋转速度例如设为10rpm。

也就是说，空气喷射部71配置于区段磨具360的下方，朝向斜上方喷射空气，因此能够使磨削磨轮36沿着空气的喷射方向旋转。

在此，当磨削磨轮36在区段磨具360的下表面362被定位于比利用直线连结投光部50与受光部51而得的投受光线52的高度位置靠下的位置的状态下旋转时，投受光线52上重叠区段磨具360而被遮光的状态和投受光线52上不重叠区段磨具360而未遮光的状态交替地重复。

在图4中示出了测量出当从投光部50投射的测量光被旋转的区段磨具360遮光的状态和未遮光的状态重复时检测部55所检测的电压的变化的图表。

在检测部55中预先设定有区段阈值80和间隙阈值81。例如，在所测量的受光电压比间隙阈值81大时，认为从投光部50投射的测量光未被遮挡而检测为间隙363。另外，在所测量的受光电压比区段阈值80小时，认为从投光部50投射的测量光被区段磨具360遮挡而检测为区段磨具360。

当从投光部50投射的测量光被旋转的区段磨具360遮光的状态和未遮光的状态重复时，如图4所示，例如交替地测量第1受光电压82和第2受光电压83这2个值。

在所测量的受光电压为第1受光电压82时，由于第1受光电压82比区段阈值80小，因此检测部55检测为区段磨具360。另外，在所测量的受光电压为第2受光电压83时，由于第2受光电压83比间隙阈值81大，因此检测部55检测为间隙363。

因此，通过检测部55交替地检测区段磨具360和间隙363。

在磨削磨轮36开始旋转的同时，开始利用计数器60对区段磨具360的数量进行计数。于是，每当检测部55检测到区段磨具360时，计数器60的计数值上升。并且，在通过计数器60对在磨削磨轮36旋转一周的期间检测部55所检测的区段磨具360的数量进行了计数之后，停止计数器60的动作，并且停止从空气喷嘴7喷射空气，使磨削磨轮36的旋转动作停止。

然后，通过判断部61对在磨削磨轮36旋转一周的期间由计数器60计数得到的计数值与预先存储于判断部61的区段磨具360的数量进行比较。

此时，在磨削磨轮36旋转一周的期间计数器60所计数的计数值与预先存储于判断部61的区段磨具360的数量一致时，判断为区段磨具360未脱落。另一方面，在磨削磨轮36旋转一周的期间由计数器60计数得到的计数值比预先存储于判断部61的区段磨具360的数量少的情况下，判断为区段磨具360发生脱落。

此外，也能够取代如上述那样对区段磨具360的数量进行比较来判断区段磨具360的脱落的方式，对间隙363的数量进行比较来判断区段磨具360的脱落。

具体而言，预先使判断部61存储磨削磨轮36所具有的间隙363的数量，将区段磨具360定位于适当的高度位置而使区段磨具360进入凹部540。然后，一边从投光部50投射测量光，一边从空气喷嘴7的投光部空气喷射部70喷射空气而使磨削磨轮36旋转，每当检测部55检测到间隙363时，利用计数器60对间隙363的数量进行计数。对在磨削磨轮36旋转一周的期间检测部55所检测的间隙363的数量进行计数，对存储于判断部61的间隙363的数量与计数得到的间隙363的数量进行比较，由此能够判断区段磨具360是否脱落。

在磨削装置1中，在对区段磨具360的脱落进行判定时，使用空气喷嘴7吹送空气而使磨削磨轮36以10rpm左右的低速旋转，因此不需要用于使磨削磨轮36以低速旋转的电动机或控制旋转的控制部，经济性好。

Claims (3)

1.一种磨削装置，其具有：

保持单元，其在保持面上对被加工物进行保持；

磨削单元，其具有能够旋转的磨削磨轮，该磨削磨轮在基台上以设置有间隙的状态呈环状配置有多个区段磨具，该磨削单元使用该区段磨具对该保持单元所保持的被加工物进行磨削；

磨削进给单元，其使该磨削单元在与该保持面垂直的方向上移动；以及

前端检测单元，其对该区段磨具的前端进行检测，

其中，

该磨削装置具有：

空气喷嘴，其向定位于能够由该前端检测单元对该区段磨具的前端进行检测的位置的该磨削磨轮喷射空气，使该磨削磨轮以该前端检测单元能够检测的速度进行旋转；

计数器，其对该磨削磨轮的旋转中的该区段磨具的数量或该间隙的数量进行计数；以及

判断部，其通过该计数器的值对该区段磨具的脱落进行判断。

2.根据权利要求1所述的磨削装置，其中，

该前端检测单元具有：

投光部，其投射测量光；

受光部，其以能够使该区段磨具进入该受光部与该投光部之间的方式与该投光部对置配置并接受从该投光部投射的该测量光；以及

检测部，其根据因该区段磨具进入该投光部与该受光部之间而导致的该受光部的受光量的变化来检测该区段磨具或该间隙。

3.根据权利要求2所述的磨削装置，其中，

该空气喷嘴具有：

投光部空气喷射部，其向该投光部喷射空气；以及

受光部空气喷射部，其向该受光部喷射空气。

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