JP2002079464A - 研削方法及び研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーク加工時において砥石及びワークが熱に
起因して撓むのを抑制し、高精度加工を実行することが
可能な研削方法及び研削盤を提供すること。 【解決手段】 ワークＷと対向する面に砥石２６を設け
た回転駆動される砥石台２２内にチャンバー２５を設け
るとともに、ワークＷと対向する面にチャンバー２５に
通じる穴２７を複数設ける。チャンバー２１内に冷却用
液体２３を供給して、この冷却用液体２３を穴２７から
噴出させ、ワークＷの被研削面に直接、冷却用液体２３
を供給して、ワークＷの被研削面を砥石２６によって研
削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被研削面に砥石を
摺動させて被加工物を研削する研削方法及び研削盤に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１２においては従来の平面研削盤の一
例を示す。また、図１３は、図１２の平面研削盤におけ
る砥石台７１の構造と、砥石台７１に対するノズル７２
の配置とを示す平面図で、図１４は図１３のｇ−ｇ線に
沿う縦断面図である。

【０００３】図１２に示すように、コラム６１はベッド
６２上に立設されている。ガイドレール６３はコラム６
１の前面において上下方向に敷設されている。スライド
プレート６４は前記ガイドレール６３に係合されてお
り、コラム６１に支持された昇降用モータ６５の駆動に
よって昇降可能である。主軸ヘッド６６はスライドプレ
ート６４に固定されている。主軸６７は主軸ヘッド６６
に保持され、ワーク回転用モータ６８の駆動によって回
転可能である。ワークＷは主軸６７の下端に設けられた
ワークチャック６９を介して固定されている。ベッド６
２上に設けられたテーブル７０の上方には、砥石台７１
が設けられ、この砥石台７１の上面には、図１２及び図
１３に示すように、細長く線状をした複数の砥石７３が
等間隔で放射状に並べられて、砥石台７１から僅かに上
方に突出して設けられている。

【０００４】更に砥石台７１の上方には、その砥石台７
１の表面に向けて、例えばクーラントなどの冷却用液体
７４を供給するノズル７２が設けられている。このノズ
ル７２は、砥石台７１の上面と平行にして、その砥石台
７１の半径を横切り、ベッド６２側に固定して配置され
ている。ノズル７２の周面には、砥石台７１に向かって
冷却用液体７４を噴出させる噴出口７２ａが点在して複
数設けられている。

【０００５】そして、この平面研削盤では、ノズル７２
から砥石台７１に向けて冷却用液体７４を噴出させてい
る状態で、砥石台７１を回転させるとともに、ワークＷ
を回転させつつ主軸ヘッド６６を下降させる。この下降
でワークＷの被研削面が回転しているテーブル７０の砥
石台７１に押し付けられ、研削処理がなされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ノズル７２
から供給される冷却用液体７４は、砥石台７１に対して
噴出される。従って、砥石台７１とワークＷとの間に冷
却用液体を充分に供給できず、その冷却効果は期待でき
なかった。このため、ワークＷが熱で撓み、被研削面を
正確に加工することができず、ワークＷに精度が要求さ
れる場合に不適当であった。

【０００７】本発明は上記従来技術に存在する問題点に
着目してなされたものであって、その目的は、ワーク加
工時において熱に起因したワークに対する撓み等を抑制
し、高精度の研削を行い得る研削方法及び研削盤を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、回転駆動される砥石台内
にチャンバーを設けるとともに、ワークの被研削面と対
向する面に、このチャンバーに通じる複数の穴と、砥石
とを設け、チャンバー内に供給された冷却用液体を、穴
からワークの被研削面に向けて供給して、被研削面を冷
却させながら、砥石とワークとを押し付けて研削加工す
るようにしたものである。

【０００９】従って、この請求項１の発明においては、
ワークの被研削面に冷却用液体を供給させているので、
冷却用液体で、直接被研削面に冷却又は潤滑することが
でき、効率良く冷却又は潤滑させながら、ワークの研削
加工が行える。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
研削方法において、前記穴の大きさを砥石台の外周側へ
行くに従って小さく形成し、各穴における前記冷却用液
体の噴出量を略均一化するようにしたものである。

【００１１】回転駆動している砥石台のチャンバー内に
冷却用液体を供給すると、冷却用液体は遠心力で外周側
に移動し、砥石台の中心側よりも外周側の圧力が高くな
る。請求項２の発明においては、砥石台の外周側へ行く
に従って穴の大きさを小さく形成したので、各穴におけ
る前記冷却用液体の噴出量を略均一化でき、各穴から被
研削面に冷却用液体が均一に噴出させられながらワーク
の加工がなされる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、ベッド上に固定
されたコラムと、コラムに移動可能に支持され、ワーク
の被研削面に対向する面に砥石を設けた砥石台及びワー
クの一方を支持するためのヘッドと、砥石台及びワーク
の他方を支持するためのテーブルとを有した研削盤にお
いて、前記砥石台に、チャンバーを設けるとともに、こ
のチャンバーに通じる穴をワークの被研削面と対向する
面に複数設け、前記穴より噴出させる冷却用液体を前記
チャンバーに供給する冷却用液体供給手段を設けたもの
である。

【００１３】従って、請求項３の発明においては、冷却
用液体供給手段からチャンバー及び穴を介して、ワーク
の被研削面に、冷却用液体を直接供給することができ
る。そのため、効率よく冷却又は潤滑しながら、ワーク
の加工が行え、高精度の研削を行うことができる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の研削盤において、前記砥石台が円形状であり、前記チ
ャンバーが、回転中心に形成された円状の共通チャンバ
ー部と共通チャンバー部の外周から連続して砥石台の外
周に向かって放射状に設けられている管状チャンバーと
で形成されるとともに、前記穴が前記管状チャンバー部
毎に前記管状チャンバーに沿って点在して複数形成され
ており、前記冷却用液体を前記共通チャンバー部内に供
給するものである。

【００１５】従って、請求項４の発明においては、チャ
ンバー内の一部を、共通チャンバーから放射状に延びる
管状チャンバーで区切っているので、供給された冷却用
液体はチャンバー全体には散らばらず、各管状チャンバ
ー内にだけ広がることになる。このため、少量の冷却用
液体が供給されただけでも、各管状チャンバーの内部の
圧力を高くすることができ、各穴から平均的に冷却用液
体を供給することができる。従って、被研削面が全体的
に冷却されるので、どの部分においても高精度にワーク
を研削することができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の研削盤において、前記ワークの被研削面に対向する砥
石台の面に、砥石が放射状に複数設けられており、この
砥石同士の間で放射線状に前記穴が並設されているもの
である。従って、ワークの被研削面が研削される直前及
び直後に、冷却用流体がその被研削面に均一に供給され
る。そのため、効率よくワークの被研削面を冷却するこ
とができる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項３〜５の
何れかに記載の研削盤において、前記冷却用液体を供給
するノズルの噴出口を、前記管状チャンバーの入口方向
に向けて配置したものである。従って、ノズルの噴出口
を管状チャンバーの入口方向に向けて配置したので、ノ
ズルからチャンバーに冷却用液体がスムーズに供給され
る。また、砥石台が回転されると、管状のチャンバーが
順番にノズルの噴出口の前に移動し、そのノズルの噴出
口と対向したノズルから各管状チャンバーに向かって冷
却用液体が積極的に流れ込む。これにより冷却用液体の
流れが定まり、管状チャンバーへの冷却用液体が安定す
るとともに、各管状チャンバーに流れ込む冷却用液体の
量が確保できる。そのため、ワークの被研削面に冷却用
液体を確実に供給することができ、より確実に被研削面
を冷却又は潤滑することができる。従って、効率よく高
精度にワークを研削することができる。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項３〜６の
何れかに記載の研削盤において、前記穴の大きさを、前
記砥石台の外周側へ行くに従って小さく形成したもので
ある。回転駆動しているテーブルのチャンバー内に冷却
用液体を供給すると、冷却用液体は遠心力で外周側に移
動し、砥石台の中心側よりも外周側の圧力が大きく、穴
の大きさを同じにした場合では噴出量も多くなる。従っ
て、請求項６の発明においては、穴の大きさを砥石台の
外周側へ行くに従って小さく形成して、各穴における冷
却用液体の噴出量を略均一化するようにしている。その
ため、各穴から冷却用液体を被研削面に均一に噴出して
ワークの研削加工が行え、より高精度にワークを研削す
ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１及
び第２実施形態について説明する。 （第１実施形態）図３は本実施形態の平面研削盤を示す
側面図であり、直方体形状をなすベッド１１は工場等の
床面に設置されている。ベッド１１の上面には、テーブ
ル２１を挟んで左右の位置に同じく直方体形状をなすコ
ラム１２が立設されている。各コラム１２には、ガイド
レール１３、スライドプレート１４、昇降用モータ１
５、主軸ヘッド１６、主軸１７、回転用モータ１８、チ
ャック１９がそれぞれ配設されている。また、各主軸ヘ
ッド１６との間はリンク材２０で連結されている。

【００２０】さらに詳述すると、ガイドレール１３はコ
ラム１２の前面において各々が上下方向に平行配置され
て一対敷設されている。スライドプレート１４はガイド
レール１３に係合されており、コラム１２に支持された
昇降用モータ１５の駆動によって昇降可能である。主軸
ヘッド１６はスライドプレート１４に固定されている。
主軸１７は主軸ヘッド１６に保持され、回転用モータ１
８の駆動によって回転可能である。ワークＷは、主軸１
７の下端に設けられたチャック１９により固定されてい
る。

【００２１】ベッド１１上に設けられたテーブル２１の
上方には、回転可能に砥石台２２が設けられている。砥
石台２２の上方には、砥石台２２の表面に向けて冷却用
液体２３を供給する冷却用液体供給手段であるノズル２
４が砥石台２２の略中心に位置して設けられている。

【００２２】図１は、図３の平面研削盤における砥石台
２２の構造及び砥石台２２に対するノズル２４の配置を
示す平面図で、図２は図１のａ−ａ線に沿う縦断面図で
ある。さらに、図４乃至図６には砥石台２２を単品で示
している。図４は砥石台２２の外観斜視図、図５は図４
のｂ−ｂ線縦断面図、図６は図４のｃ−ｃ線縦断面図で
ある。砥石台２２は、円板状に形成されており、その上
部には、共通チャンバー部２５ａと内部チャンバー部２
５ｂとを一体にしたチャンバー２５が形成されている。
共通チャンバー部２５ａは上面に開口２５ｃを有して扁
平な円柱状に形成されている。内部チャンバー部２５ｂ
は、砥石台２２内を外周直前の位置までくり抜き、砥石
台２２の裏面側に空洞の小部屋、すなわちチャンバーを
設けた状態にして、共通チャンバー部２５ａから連続し
て広がるようにして環状に形成されている。また、砥石
台２２の上面には、線状をした複数の砥石２６が、等間
隔で放射状に並べられているとともに、僅かに上方に突
出して設けられている。砥石台２２の上面、すなわち各
砥石２６で区画された上面には、砥石２６に沿った状態
にして複数（本実施の形態では４つ）の穴２７が形成さ
れている。各穴２７の大きさは、回転中心側が大きく、
外周側へ進に従って徐々に小さくなるようにして形成さ
れている。

【００２３】ノズル２４は、内部に冷却用の２３が通さ
れ、その冷却用液体２３を噴出口２４ａから噴出する。
ノズル２４は、砥石台２２の上方から共通チャンバー部
２５ａ内に差し込まれ、その噴出口２４ａを内部チャン
バー部２５ｂの入口方向（外周）に向けて配設されてい
る。

【００２４】次に、上記構成の平面研削盤の動作につい
て説明する。例えば、シリコンウェーハ等の薄板状をな
すワークＷは、チャック１９によって主軸ヘッド１６に
固定保持される。この状態で回転用モータ１８によりワ
ークＷを回転させつつ、昇降用モータ１５の駆動によっ
て主軸ヘッド１６を砥石台２２に向かって下降させる。
このとき、砥石台２２は回転用モータ２８によって駆動
されており、主軸ヘッド１６と共に下降されたワークＷ
はその被研削面を以て砥石台２２に押し付けられる。従
って、被研削面が砥石２６によって研削処理される。

【００２５】一方、砥石台２２側では、砥石台２２が回
転用モータ２８によって回転されている状態でノズル２
４の先端の噴出口２４ａから冷却用液体２３が噴出され
ている。この噴出された冷却用液体２３は砥石台２２の
回転による遠心力を伴って内部チャンバー部２５ｂ内を
外周側に移動する。そして、内部チャンバー部２５ｂ内
に更に冷却用液体２３が供給されるため、内部チャンバ
ー部２５ｂの内圧が高まる。この高くなった圧力によ
り、穴２７から上方、すなわちワークＷと対向する方向
に噴出する。そして、ワークＷが主軸ヘッド１６と共に
下降されて砥石台２２に接近すると、回転している砥石
台２２の穴２７から噴出している冷却用液体２３がワー
クＷの被研削面に直接供給される。従って、その冷却用
液体２３がワークＷの被研削面を冷却しながら、被研削
面が砥石２６によって研削処理される。

【００２６】上記構成の本実施の形態においては、次の
ような効果を奏する。 （１）ワークＷと対向する砥石台２２の上面に設けた穴
２７から冷却用液体２３をワークＷの被研削面自体に直
接噴出して冷却しながら、ワークＷの加工がなされるの
で、冷却が確実に行える。これによりワーク加工時にお
いて砥石２６とワークＷとの間に生じる熱に起因したワ
ークＷの撓みを抑制し、高精度加工を実行することがで
きる。

【００２７】（２）砥石台２２の穴２７の大きさを、回
転時に遠心力を大きく受けて内圧が高められる砥石台２
２の外周に行くに従って小さく形成しており、各穴２７
における冷却用液体２３の噴出量を略均一化している。
従って、各穴２７から冷却用液体２３が被研削面にむら
なく均一に噴出される。その結果、ワークＷを精度良く
加工できる。

【００２８】（３）ノズル２４の噴出口２４ａをチャン
バー２５の入口に向けて、ノズル２４を配置したので、
冷却用液体２３がチャンバー２５にスムーズに供給され
る。 （４）主軸ヘッド１６を複数配置させたので、各主軸ヘ
ッド１６に保持されたワークＷを同時に加工することが
できる。すなわち、１つの研削盤で複数のワークＷを同
時に加工することができるので生産性が向上する。

【００２９】（第２実施形態）図７乃至図８においては
第２実施形態を示す。本実施形態における平面研削盤の
構成は、図３に示した平面研削盤における２２のチャン
バー２５の構造を変更したものであり、他の構成は上記
第１実施の形態と同一なので、同じ部材には同じ符号を
付して重複した説明は省略する。図９乃至図１１は本実
施の形態における砥石台２２を単品で示している。な
お、図９は２２の外観斜視図、図１０は図９のｅ−ｅ線
縦断面図、図１１は図９のｆ−ｆ線縦断面図である。そ
の砥石台２２のチャンバー２５は、その内部が共通チャ
ンバー部２５ａの外周部分から砥石台２２の外周側に向
かって放射状に延びる状態にして砥石台２２に一体的に
形成されている隔壁２９によって複数に分割されてい
る。この隔壁２９により区画された管状チャンバー２５
ｄは、一端（外周側）が閉じられ、他端側が共通チャン
バー部２５ａ内に開口して、細長く管状を成している。

【００３０】砥石台２２の上面には、放射線状に配置さ
れた砥石２６同士の間で、放射線状に並んだ穴２７が複
数（本実施の形態では４つ）形成されている。それぞれ
に並んだ穴２７は、それに対応する各管状チャンバー２
５ｄに連通している。本実施の形態における穴２７も回
転中心側が大きく、外周側へ進に従って徐々に小さくな
るようにして形成されている。

【００３１】ノズル２４は、図７に示しているように、
砥石台２２の上方から共通チャンバー部２５ａ内に差し
込まれ、その先端の噴出口２４ａを管状チャンバー２５
ｄの入口（開口）方向に向けて配設されている。

【００３２】このようにして形成されている本実施の形
態における砥石台２２及びノズル２４を設けた平面研削
盤では、次のように作用する。砥石台２２が回転用モー
タ２８によって回転されている状態でノズル２４の先端
の噴出口から冷却用液体２３が管状チャンバー２５ｄの
入口方向に向けて噴出される。この噴出された冷却用液
体２３は入口から管状チャンバー２５ｄ内に入り、さら
に２２の回転による遠心力を伴って外周側に移動する。
更に、管状チャンバー２５ｄ内に冷却用液体２３が供給
されることにより、管状チャンバー２５ｄの内圧が高ま
り、この高まった内圧により穴２７から上方、すなわち
ワークＷと対向する方向に冷却用液体２３が噴き出す。
そして、ワークＷが主軸ヘッド１６と共に下降されて砥
石台２２に接近すると、回転している砥石台２２の穴２
７から噴出している冷却用液体２３がワークＷの被研削
面に直接供給される。従って、本実施の形態においても
上記第１の実施形態と同様に、その冷却用液体２３がワ
ークＷの被研削面の冷却を行いながら、ワークＷの被研
削面が加工される。

【００３３】本実施の形態においては、上記第１の実施
形態と同様な効果を得ることができる他に、次のような
効果も奏する。 （１）本実施の形態では、チャンバー２５を、共通チャ
ンバー部２５ａから放射状に延びる管状チャンバー２５
ｄで区切っているので、チャンバー２５の内部全体には
分散せずに、各管状チャンバー２５ｄ内にだけ広がる。
このため、少ない冷却用液体で各管状チャンバー２５ｄ
の内部圧力を高めることができ、各穴２７からより安定
してより均一に冷却用液体をワークＷの被研削面に供給
することができる。

【００３４】（２）本実施の形態では、ノズル２４の噴
出口２４ａを管状チャンバー２５ｄの入口方向に向けて
配置した。そのため、砥石台２２が回転されると、管状
チャンバー２５ｄが順番にノズル２４の噴出口の前に移
動し、そのノズル２４から噴出される冷却用液体２３が
積極的に管状チャンバー２５ｄに供給される。従って、
管状チャンバー２５ｄが即座に高圧になり、冷却用液体
２３が穴２７からワークＷの被研削面に確実に供給され
る。

【００３５】（３）本実施の形態では、ワークの被研削
面に対向する砥石台２２に放射状に設けられた砥石２６
同士の間で放射線状に穴２７を並設させた。そのため、
ワークＷの被研削面が研削される直前及び直後に、冷却
用流体がその被研削面に均一に供給されるので、効率よ
くワークの被研削面を冷却することができる。

【００３６】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で
以下の態様でも実施できる。 ・上記実施形態においてワークＷは主軸ヘッド１６側に
保持されていたが、ワークＷがテーブル２１側に固定さ
れ、主軸ヘッド１６側に砥石台２２が固定される構成と
して、研削を行うようにしても良い。

【００３７】・主軸ヘッド１６を２つ設けて２つのワー
クＷを同時に加工する研削盤に具体がされていたが、１
つの主軸ヘッド１６だけを設けて１つだけ順番に研削す
る構成にしても良い。逆に、３つ以上設けた構成にして
も良い。

【００３８】・チャック１９は、エアー吸着によりワー
クＷを着脱可能に保持する構成としたり、磁力によって
ワークＷを吸着する電磁チャックに具体化しても良い。
また、チャック１９をクランプ金具とし、ワークＷをク
ランプ保持するように構成しても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上、詳細したように、請求項１、２の
発明によれば、ワークの研削面に冷却用液体を直接供給
することができるので、効率よく冷却又は潤滑しなが
ら、ワークを精度良く加工することができる。

【００４０】請求項３〜７の発明によれば、効率よく冷
却又は潤滑しながら、ワークを精度良く加工することが
できる研削盤が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の平面研削盤の要部平面図。

【図２】 図１のａ−ａ線縦断面図。

【図３】 第１実施形態の平面研削盤を示す側面図。

【図４】 第１実施形態の平面研削盤における砥石台単
品の斜視図。

【図５】 図４のｂ−ｂ線縦断面図。

【図６】 図４のｃ−ｃ線断面図。

【図７】 第２施形態の平面研削盤の要部平面図。

【図８】 図７のｄ−ｄ線縦断面図。

【図９】 第２実施形態の平面研削盤における砥石台単
品の斜視図。

【図１０】 図９のｅ−ｅ線縦断面図。

【図１１】 図９のｆ−ｆ線断面図。

【図１２】 従来の平面研削盤を示す側面図。

【図１３】 従来の平面研削盤における砥石台単品の平
面図。

【図１４】 図１３のｇ−ｇ線縦断面図。

【符号の説明】

Ｗ…ワーク、１１…ベッド、１２…コラム、２１…テー
ブル、２２…砥石台、２３…冷却用液体、２４…ノズ
ル、２４ａ…噴出口、２５…チャンバー、２５ａ…共通
チャンバー部、２５ｄ…管状チャンバー、２６…砥石、
２７…穴。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される砥石台内にチャンバーを
   設けるとともに、ワークの被研削面と対向する面に、こ
   のチャンバーに通じる複数の穴と、砥石とを設け、 チャンバー内に供給された冷却用液体を、穴からワーク
   の被研削面に向けて供給して、被研削面を冷却させなが
   ら、砥石とワークとを押し付けて研削加工するようにし
   たことを特徴とする研削方法。
2. 【請求項２】 前記穴の大きさを砥石台の外周側へ行く
   に従って小さく形成し、各穴における前記冷却用液体の
   噴出量を略均一化するようにした請求項１に記載の研削
   方法。
3. 【請求項３】 ベッド上に固定されたコラムに昇降可能
   に支持され、ワークを支持するためのヘッドと、上面に
   砥石を設けた砥石台とを有した研削盤において、 前記砥石台に、チャンバーを設けるとともに、このチャ
   ンバーに通じる穴をワークの被研削面と対向する面に複
   数設け、 前記穴より噴出させる冷却用液体を前記チャンバーに供
   給する冷却用液体供給手段を設けたことを特徴とする研
   削盤。
4. 【請求項４】 前記砥石台が円形状であり、 前記チャンバーが、回転中心に形成された円状の共通チ
   ャンバー部と共通チャンバー部の外周から連続して砥石
   台の外周に向かって放射状に設けられている管状チャン
   バーとで形成されるとともに、 前記穴が前記管状チャンバー部毎に前記管状チャンバー
   に沿って点在して複数形成されており、前記冷却用液体
   を前記共通チャンバー部内に供給する請求項３に記載の
   研削盤。
5. 【請求項５】 前記ワークの被研削面に対向する砥石台
   の面に、砥石が放射状に複数設けられており、この砥石
   同士の間で放射線状に前記穴が並設されている請求項４
   に記載の研削盤。
6. 【請求項６】 前記冷却用液体を供給するノズルの噴出
   口を、前記管状チャンバーの入口方向に向けて配置した
   請求項３〜５の何れかに記載の研削盤。
7. 【請求項７】 前記穴の大きさを、前記砥石台の外周側
   へ行くに従って小さく形成した請求項３〜６の何れかに
   記載の研削盤。