JP2000263436A - ワ−クに対する砥石の切り込み開始点位置決め方法および研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非接触方法による砥石の切り込み開始点自
動検出機構の提供 【解決手段】 水平方向に移動可能なテ−ブルの上に
位置するワ−クの表面に液体を供給してワ−ク表面に液
体の薄膜を形成し、該液体の薄膜の表面にカラ−識別セ
ンサの光源から光を照射しつつ、かつ、その反射光を光
ファイバ−に集光して光の色成分を認識してその値Ｅを
ＣＰＵの演算部に送信しつつ、ワ−ク表面に対し垂直方
向に設けられた昇降可能な回転砥石をワ−ク表面に下降
させ、回転する砥石がワ−クに近づくにつれてワ−ク表
面に形成された液体の薄膜に空気が巻き込まれて細かい
気泡を液体の薄膜内部に生じさせ、前記光の色成分の値
Ｅが予めＣＰＵの記憶部に気泡を内部に生じた液体の薄
膜の光の色成分の値Ｅｏとなったときの砥石のワ−クに
対する位置を砥石の切り込み開始点とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削装置における
ワ−クに対する砥石の切り込み開始点を、砥石をワ−ク
に接することなく決める方法および該方法を実施する研
削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動モ−タ−にて回転させた円盤状の砥
石車をワ−ク（被加工物）の上方から所望の切り込み量
の研削を行なう平面研削装置は、その切り込み開始点を
決めるために作業者が砥石とワ−ク間の隙間の距離を
見ながら手動パルス発生器を回転しながらまたはジョグ
ボタンを押しながら砥石をワ−クに接近させ、つい
で、作業者が砥石とワ−ク間の隙間の距離を見ながらハ
ンドルを回転しながらまたはジョグボタンを押しながら
前記工程の砥石の下降速度よりは遅い速度で砥石をワ−
クに接近させ、わずかな火花が飛んだ位置または切削
水の変化した状態の位置を切り込み開始点と認識して行
なっている。

【０００３】この作業は、ＮＣ機の場合は、１度この作
業をしてワ−クに対する砥石の切り込み開始点位置を決
定すると、後は自動で行なうことができる。しかしなが
ら、この開始点の認識作業は作業者の勘と経験に基づい
て行なわざるを得ず、ワ−クの加工形状や材質によって
条件が変わるため、熟練工の技が要求され、習熟には長
期間を要する。

【０００４】また、この作業は、ワ−クに砥石をおそる
おそる接近させ、砥石とワ−クの距離が遠いところを開
始点として微細切り込みを開始すると加工に長時間要す
る。逆に、砥石を思い切り速いスピ−ドで近ずけると砥
石がワ−クに激しく衝突して砥石車が破損したり、ワ−
クに研削では除去できないダメ−ジを与えたりする。そ
れゆえ、この砥石切り込み開始点の決定作業は作業者が
一番嫌う作業であった。

【０００５】この砥石切り込み開始点決定を機械化作業
することが提案された。例えば、実開昭６３−１１０３
７１号公報はテ−ブル上に取り付けられたワ−クの上面
と、回転する砥石の加工面との距離を非接触で計測する
距離センサを砥石の安全保護カバ−に敷設した平面研削
装置を、特開平２−１９８７６８号公報はテ−ブル上の
マグネットテ−ブル近傍に空気吐出部を設け、該空気吐
出部の空気出口からエアマイクロメ−タ−の空気を吐出
させ、この吐出空気に砥石の検査工面を近ずけ、エアマ
イクロメ−タ−における供給空気圧の変化により空気吐
出部に対する砥石の研削面の位置を検出するようにした
砥石切り込み開始点非接触検出方法が開示されている。
しかしながら、これらの砥石切り込み開始点非接触検出
方法は、砥石の研削面とワ−クの被研削面との間隔を直
接検出するものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非接触方法
であって、砥石の研削面とワ−クの被研削面との間隔を
直接検出できる砥石切り込み開始点決定方法の提供およ
び該非接触検出方法を実施できる研削装置の提供を目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、水平方向に移
動可能なテ−ブルの上に位置するワ−クの表面に液体を
供給してワ−ク表面に液体の薄膜を形成し、該液体の薄
膜の表面にカラ−識別センサの光源から光を照射しつ
つ、かつ、その反射光を光ファイバ−に集光して光の色
成分を認識してその値ＥをＣＰＵの演算部に送信しつ
つ、ワ−ク表面に対し垂直方向に設けられた昇降可能な
回転砥石をワ−ク表面に下降させ、回転する砥石がワ−
クに近づくにつれてワ−ク表面に形成された液体の薄膜
に空気が巻き込まれて細かい気泡を液体の薄膜内部に生
じさせ、前記光の色成分の値Ｅが予めＣＰＵの記憶部に
気泡を内部に生じた液体（研削液）の薄膜の光の色成分
の値Ｅｏとなったときの砥石のワ−クに対する位置を砥
石の切り込み開始点とする方法を提供するものである。

【０００８】予め、ワ−クに対する砥石の切り込み開始
点距離におけるカラ−識別センサによる微細な気泡を含
む液体（研削液）薄膜のカラ−値Ｅｏ（デジタル数値）
を測定し、これをＣＰＵの記憶部ＲＯＭに入力しておけ
ば、以降の砥石の切り込み開始点はカラ−識別センサが
識別した液体薄膜のデジタル値ＥがＥｏとなったときと
自動的に決められる。

【０００９】本発明はまた、ワ−クを載せる水平方向に
移動可能なテ−ブル、前記テ−ブルの表面に対し垂直方
向に設けられた昇降可能な回転砥石、前記砥石と一緒に
昇降可能であり、かつ、前記テ−ブル上に載せられたワ
−クの表面に液体を供給するノズル、ワ−クの表面に供
給された液体の薄膜の表面に光源から光を照射し、か
つ、その反射光を光ファイバ−に集光して光の色成分を
認識するカラ−識別センサ、カラ−識別センサから送信
されてきた色成分値Ｅと予め記憶部に入力されている色
成分値Ｅｏとを比較する演算部、および砥石の昇降を停
止する指令を発信する制御部を有する研削装置を提供す
るものである。前記砥石切り込み開始点の非接触検出方
法を実施できる平面研削装置を提供する。

【００１０】本発明はさらに、前記平面研削装置は、カ
ラ−識別センサより送信されてきた光の色成分値がＥ＝
Ｅｏとなった際のワ−クに対する砥石の位置を砥石切り
込み開始点位置と記憶する記憶部と、砥石の切り込み開
始点位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスウィッチと、該スウィッチ
がＯｎのときは砥石ジョグボタンまたは手動パルス発生
器の機能が無効となるので砥石の昇降が不可能となり、
該スウィッチがＯｆｆのときは砥石ジョグボタンまたは
手動パルス発生器の機能が有効であり砥石の昇降が可能
となり砥石によるワ−クの切り込みが行なわれる砥石上
下切り込み手動パルス発生器またはボタンスウィッチを
具備することを特徴とする。

【００１１】砥石の切り込み開始点位置検出Ｏｎ−Ｏｆ
ｆスウィッチがＯｎのときは砥石ジョグボタンまたは手
動パルス発生器の機能が無効となるので、作業者が引続
き手動パルス発生器を回転させたり、または砥石ジョグ
ボタンを押しても砥石車は停止したまま、またはハンド
ルは空回転となり、切り込みは行なわれない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を更に
詳細に説明する。図１は、ワ−クと砥石車と砥石切り込
み開始点検出機構との関係を示す一部を切り欠いた正面
図、図２は平面研削装置の斜視図、図３は平面研削装置
の一部を切り欠いた側面図、図４はカラ−識別センサの
斜視図、図５はカラ−識別センサのアンプ制御部のブロ
ック図、図６はアンプの制御部の詳細を示すブロック
図、図７はカラ−識別センサの入出力回路の接続図、図
８はカラ−識別センサの出力回路図、図９はカラ−識別
センサの入力回路図である。

【００１３】図１、図２および図３において、１は平面
研削装置、２はワ−ク、３は砥石、４は水平方向（Ｘ軸
方向）に往復移動可能なテ−ブル、５は作業台部、６は
電磁チャック、７は前後方向（Ｚ軸方向）に往復移動可
能なサドル、８は操作盤、８ａは砥石の切り込み開始点
位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスウィッチ、８ｂは砥石上下切り
込み手動パルス発生器ボタン、９はコラム、１０は砥石
ヘッド、１１は砥石軸、１２は砥石３を垂直方向（Ｙ軸
方向）に移動する昇降機構、１３はモ−タ−、１４は螺
合体、１５はネジ軸、１６は軸受、１７は安全保護カバ
−、１８はＣＰＵ、３０は研削液供給ノズル、３００は
カラ−識別センサである。

【００１４】円盤状の砥石３は、昇降装置１２の下降に
よりワ−ク２の表面から約２ｍｍくらいの位置に接近さ
れる。テ−ブル４上の電磁チャック６に固定されたワ−
ク２の表面に研削液を供給するノズル３０は安全保護カ
バ−１７の外側または内側に備えられ、砥石の下降とと
もにワ−クに近ずき、砥石の上昇とともにワ−クより遠
ざかる構造となっている。ノズル３０の研削液供給角度
は砥石３の研削面３ａに研削液が届くよう設計される。

【００１５】ノズル３０より供給された研削液はワ−ク
２上に薄膜を形成し、ワ−クと砥石間距離が約２ｍｍの
ところまでは色彩に変化はないが、回転する砥石３がワ
−ク２に接近するにつれて薄膜内に細かい気泡を含み始
め、さらに砥石がワ−クに接近するにつれて砥石幅と略
同じ幅の細かい気泡を含んだ白色の帯状の研削液流を形
成し、この気泡の量は砥石がワ−クに接近するほど多く
なる。

【００１６】カラ−識別センサ３００は、光を照射（投
光）し、反射した光を光ファイバ−に集光して光の色成
分を検出するもので、登録した基準色にどれだけ近いか
を一致度として０〜９９９で表示するデジタルカラ−識
別センサであって、かつ、予めカラ−が識別されるワ−
ク上の研削液薄膜の色成分を基準色としてデジタル値で
カラ−識別センサに認識させ、この色成分が認識される
ときはＯｎの状態にＬＥＤ（赤）表示し、この色成分が
認識されないときはｏｆｆの状態にＬＥＤ（緑）表示で
きるものである。また、ＳＥＴボタンで感度設定後、薄
膜の色むらや汚れを許容したいときもデジタル値を見な
がら調整できるものである。

【００１７】かかるデジタルカラ−識別センサ３００と
しては、キ−エンス（株）よりデジタルカラ−判別セン
サＣＺ−４１、ＣＺ−４０（特開平６−２４１９０４
号）、およびアンプ３０１としてＣＺ−Ｖ１が販売され
ている。これに更に赤、青、緑の受光量を各々１２ｂｉ
ｔでデ−タ化するＡ／Ｄコンバ−タＦＳ０１（商品名）
を内蔵させれば色成分の感度ばかりでなく、光量をも合
わせてデジタル表示可能となる。このセンサの応答時間
は３００μｓ／１ｍｓで、出力切替は記録（登録）色と
同色成分時は出力Ｏｎ、登録色と異色時は出力Ｏｆｆの
モ−ド、または登録色と同色時は出力Ｏｆｆ、登録色と
異色時は出力Ｏｎのモ−ドに切り替えることができる。

【００１８】図４にカラ−識別センサ３００の一例を示
す。カラ−識別センサは認識部であるアンプ３０１と光
をウエハ面に投光し、この反射光を集光する光ファイバ
ユニッド３１３と色成分を記録する記録部と、基準色の
色成分のデ−タを記録するＯＫデ−タ記録部、演算部、
および制御部を備える。アンプ３０１はＳＥＴボタン３
０２、ＬＥＤデジタル数値表示モニタ３０３、出力表示
灯３０４、ＭＯＤＥ切換スイッチ３０５、出力切換スイ
ッチ３０６、設定値調整キ−３０７、光ファイバ−３０
８、レンズ３０９緑センサ３１０、青センサ３１１、赤
センサ３１２、光ファイバ３１３ａ，３１３ｂが接続さ
れるコネクタ３１４ａ，３１４ｂ、シ−ケンス等の外部
機器が接続されるケ−ブル３１５を備える。

【００１９】また、アンプ本体は、図５、図６に示す制
御部３１６を有している。制御部（ＣＰＵ）は、ＯＫデ
−タ（Ｅ）記憶部のＲＯＭ、デ−タ書き換えのラッチ回
路部のＲＡＭから構成されるマイクロコンピュ−タであ
る。アンプにはＩ／Ｏポ−ト３１７を介してケ−ブル３
１５が接続されている。ケ−ブルにはシ−ケンサ等の外
部機器３１８が接続される。さらに制御部３１６にはＡ
／Ｄコンバ−タ３１９および増幅器（ＡＭＰ）３２０を
介して赤色検出用のＲセンサ３１２、緑色検出用のＧセ
ンサ３１１、青色検出用のＢセンサ３１０とが接続さ
れ、これらは図３に示すように一列に並置され、コネク
タ３１４ａに配置されている。オネクタ３１４ｂの延長
部にはハロゲンランプ３２１が設けられ、ドライバ３２
２により店頭駆動されるようになっている。

【００２０】前記アンプ３０１に接続される光ファイバ
−ユニット３１３は、被検出物（研削液薄膜）ｗに光を
照射し、その反射光を取り込むための検出端部３２３を
有しており、光ファイバ３１３ａ，３１３ｂに接続され
ている。光ファイバ３１３ｂは投光用であり、コネクタ
３１４ｂ内に配置されたハロゲンランプ３２１からの光
が導かれる。光ファイバ３１３ａは入光用である。図７
に入出力回路の接続図を、図８に出力回路を、図９に入
力回路を示す。

【００２１】砥石切り込み開始点検出：図１、図４に示
すように、安全保護カバ−１７の側面に固定された検出
端部３２３を介してカラ−識別センサ３００からワ−ク
２上の研削液薄膜ｗ表面に投光すると、研削液薄膜から
反射した光は検出端部３２３からコネクタを介してセン
サ３１０，３１１，３１２に入光し、色が０〜９９９の
間の値にデジタル表示される。本発明の砥石切り込み開
始点検出方法において、一例として砥石切り込み開始点
をワ−ク表面より約０．０２ｍｍの位置とする方法を次
に記載する。

【００２２】最初に操作盤８上の砥石の切り込み開始
点位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスウィッチ８ａをＯｆｆとし、
ワ−ク表面にノズルより研削液を噴射（１５〜２５リッ
トル／分）しながらワ−ク表面に連続した薄膜を形成さ
せつつ、ハンドル（１回転の送り ５ｍｍ）を回転して
砥石をワ−ク表面から２ｍｍ上くらいの距離にすばやく
移動させる。ついで、手動で砥石をワ−ク表面より
０．０２ｍｍ位の距離まで下降させ、気泡を含んだ研削
液の薄膜のカラ−識別センサが読み取ったカラ−値Ｅｏ
をＣＰＵのＲＯＭに記憶させる。

【００２３】このＥｏの値は、砥石径、砥石の回転速
度、砥石幅、研削液量、研削液供給量に依存する。Ｅｏ
値は、研削液薄膜の気泡分散の状態により若干のバラツ
キがあるときは、センサで読み取る面積を広くし、デジ
タル値をある範囲の値を持ってＯＫデ−タ回路（ＲＯ
Ｍ）に記憶（入力）する。例えば、３ｍｍ角の面積で３
回検出を行なってＥｏ値が５５０，５６０、５５８のと
きはＥｏ値を５５０〜５６０と入力する。ついで、砥
石をワ−ク面より後退（上昇）させ、再び操作盤８上の
砥石の切り込み開始点位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスウィッチ
８ａをＯｆｆとし、砥石を下降させる。カラ−識別セン
サ３００が読み取った研削液薄膜の色成分のデジタル値
（Ｅ）をカウンタ−で読み取り、ラッチ回路（ＲＡＭ）
に送信し、前述のＲＯＭに入力された色成分のデ−タ値
Ｅｏと、順次ＲＡＭに送信されてくる色成分のデ−タＥ
の値を比較し、色成分の値Ｅが記憶したＥｏの値に一致
もしくは記憶したＥｏの範囲の数値に達したとき、砥石
の切り込み開始点としてシ−ケンサ３１８より研削装置
１の操作盤８上の砥石の切り込み開始点位置検出Ｏｎ−
Ｏｆｆスウィッチ８ａに伝え、スウィッチ８ａの色を緑
から赤に変化させて作業者に開始点に到達したことを報
せるとともに、スイッチ８ａをＯｎに切り替える。

【００２４】ついで、切り込み速度（砥石の加工速
度）の設定を切り替え、砥石の切り込み開始点位置検出
Ｏｎ−Ｏｆｆスウィッチ８ａをＯｆｆとし、ハンドルを
回転させてワ−クの切り込みを開始するか、砥石ジョグ
ボタン８ｂを押してワ−クの切り込みを開始する。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、非接触で砥石の切り込み開始
点を設定できるので、作業が容易であり、砥石車の破損
する機会が減少した。

【図面の簡単な説明】

【図１】 平面研削装置の一部を切欠いた正面図であ
る。

【図２】 平面研削装置の斜視図である。

【図３】 平面研削装置の一部を切欠いた側面図であ
る。

【図４】 カラ−識別センサの斜視図である。

【図５】 カラ−識別センサのアンプの制御部のブロ
ック図である。

【図６】 アンプの制御部の詳細を示すブロック図で
ある。

【図７】 カラ−識別センサの出入力回路の接続図で
ある。

【図８】 カラ−識別センサの出力回路図である。

【図９】 カラ−識別センサの入力回路図である。

【符号の説明】

１ 平面研削装置 ２ ワ−ク ３ 砥石 ３１ 研削液供給ノズル ３００ カラ−識別センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向に移動可能なテ−ブルの上に位
   置するワ−クの表面に液体を供給してワ−ク表面に液体
   の薄膜を形成し、該液体の薄膜の表面にカラ−識別セン
   サの光源から光を照射しつつ、かつ、その反射光を光フ
   ァイバ−に集光して光の色成分を認識してその値ＥをＣ
   ＰＵの演算部に送信しつつ、ワ−ク表面に対し垂直方向
   に設けられた昇降可能な回転砥石をワ−ク表面に下降さ
   せ、回転する砥石がワ−クに近づくにつれてワ−ク表面
   に形成された液体の薄膜に空気が巻き込まれて細かい気
   泡を液体の薄膜内部に生じさせ、前記光の色成分の値Ｅ
   が予めＣＰＵの記憶部に気泡を内部に生じた液体の薄膜
   の光の色成分の値Ｅｏとなったときの砥石のワ−クに対
   する位置を砥石の切り込み開始点とする方法。
2. 【請求項２】 ワ−クを載せる水平方向に移動可能なテ
   −ブル、前記テ−ブルの表面に対し垂直方向に設けられ
   た昇降可能な回転砥石、前記砥石と一緒に昇降可能であ
   り、かつ、前記テ−ブル上に載せられたワ−クの表面に
   液体を供給するノズル、ワ−クの表面に供給された液体
   の薄膜の表面に光源から光を照射し、かつ、その反射光
   を光ファイバ−に集光して光の色成分を認識するカラ−
   識別センサ、カラ−識別センサから送信されてきた色成
   分値Ｅと予め記憶部に入力されている色成分値Ｅｏとを
   比較する演算部、および砥石の昇降を停止する指令を発
   信する制御部を有する研削装置。
3. 【請求項３】 前記研削装置は、カラ−識別センサより
   送信されてきた光の色成分値がＥ＝Ｅｏとなった際のワ
   −クに対する砥石の位置を砥石切り込み開始点位置と記
   憶する記憶部と、砥石の切り込み開始点位置検出Ｏｎ−
   Ｏｆｆスウィッチと、該スウィッチがＯｎのときは砥石
   ジョグボタンまたは手動パルス発生器の機能が無効にな
   るので砥石の昇降が不可能となり、該スウィッチがＯｆ
   ｆのときは砥石ジョグボタンまたは手動パルス発生器の
   機能が有効であり砥石の昇降が可能となり砥石によるワ
   −クの切り込みが行なわれる砥石上下切り込み手動パル
   ス発生器またはボタンスウィッチを具備することを特徴
   とする、請求項２に記載の研削装置。