JP2002254278A - 接合面の加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研削砥粒による条痕に起因する漏れを解消
し、気密性の高い接合面を提供する。 【解決手段】 ワーク３１の接合面１５の加工を行う際
に、接合面１５とほぼ平行な回転軸線３３、３５まわり
に回転する研削工具１１を加工すべきワーク３１の接合
面１５に押し当て、研削工具１１とワーク３１との間で
接合面１５の輪郭形状にほぼ沿った方向の相対送りを与
えると共に、研削工具１１の回転軸線３３、３５の方向
が相対送りの方向に対してほぼ直角になるように研削工
具１１又はワーク３１の向きを制御し、ワーク３１の接
合面１５を研削加工するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接合面を有したワ
ークの接合面の加工方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２つの部材を接合させる際、金属などか
らなる部材の面同士で又はゴムシールやガスケットをそ
の間に介在させて密着させることを要する場合が存在す
る。このような場合には、通常、平面研削盤やロータリ
研削盤を用いて接合面を研削加工で仕上げていた。

【０００３】しかしながら、砥石などの研削工具を用い
ることで、上記接合面には必然的に研削砥粒の移動方向
に沿ってカッターマークや砥面マークと呼称されるμｍ
オーダの細かい条痕が形成されてしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体や液
晶の製造装置で使用されるチャンバと呼ばれる真空容器
などでは、蓋と本体容器との接合面に対して高い気密性
が要求されている。このような高い気密性を要求される
接合面には、漏出を防ぐためにゴムシールやガスケット
などのシール部材によりシールが施されることが一般的
である。

【０００５】ところが、従来の研削加工で仕上げた接合
面では、シール部材を用いても上記の細かい条痕に起因
して漏れが発生することが判明した。上記のような研削
砥粒による条痕は通常μｍオーダであるので、条痕をシ
ールによって完全に埋めることは困難である。このた
め、容器の内側から外側へと連通するような条痕が存在
すると、この条痕により漏れが発生していたのである。

【０００６】すなわち、細かい条痕のうち容器の内部と
外部とを連通させるような方向に延びる条痕が存在する
と、研削砥粒による条痕は非常に細かくシール部材等で
は完全に塞がれ得ないことから、条痕を伝って漏れが発
生していたのである。よって、本発明の目的は、上記従
来技術に存する問題を解決するために、研削砥粒による
条痕に起因する漏れを解消し、気密性の高い接合面を提
供することができる接合面の加工方法及び装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
み、研削砥粒による細かい条痕の方向が接合面の輪郭形
状又は外周形状に沿った方向とほぼ一致するように、研
削工具を用いて研削を行うようにしたことを特徴とす
る。すなわち、本発明は、接合面を有したワークの接合
面の加工方法において、前記接合面とほぼ平行な回転軸
線まわりに回転する研削工具を加工すべきワークの接合
面に押し当て、前記研削工具と前記ワークとの間で前記
接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向の相対送りを与える
と共に、前記研削工具の回転軸線の方向が前記相対送り
の方向に対してほぼ直角になるように前記研削工具又は
前記ワークの向きを制御し、前記ワークの接合面を研削
加工するようにした接合面の加工方法を提供する。

【０００８】また、本発明は、接合面を有したワークの
接合面を加工する装置において、加工工具が脱着可能に
取り付けられる主軸と、前記ワークが取り付けられるテ
ーブルと、前記主軸と前記テーブルとの間でＸ、Ｙ、Ｚ
の直交３軸方向の相対移動を行わせる直線送り軸と、前
記主軸又は前記テーブルに前記Ｚ軸まわりの回転運動で
あるＣ軸方向の移動を行わせる回転送り軸と、前記主軸
に加工工具として取り付けられ、前記接合面とほぼ平行
な回転軸線まわりに回転する研削工具と、前記研削工具
と前記ワークの接合面との間にＺ軸方向の切り込みと、
前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向のＸ、Ｙ軸に関
する相対送りを与えると共に、前記研削工具の回転軸線
の方向が前記相対送りに対してほぼ直角になるように前
記Ｃ軸の送り制御を行う数値制御装置と、を具備するよ
うにした接合面の加工装置を提供する。

【０００９】上記加工装置において、前記研削工具がベ
ルト研削工具であることが好ましく、前記研削工具が、
前記主軸軸心に流通する加圧流体を利用して砥石車又は
研削ベルトを回転駆動させる流体圧モータを有している
ことがさらに好ましい。研削工具とワークの接合面との
間で接合面の輪郭形状に沿って相対送りを与え、接合面
とほぼ平行な研削工具の回転軸線の方向が研削工具の相
対送り方向に対してほぼ直角となるように研削工具をワ
ーク接合面に対して相対移動させることにより、研削工
具（詳細には、その砥粒）による条痕は常に接合面の輪
郭形状すなわち外周形状に沿って形成される。したがっ
て、例えば、容器の内部と外部とを連通させるような条
痕は形成されず、気密性の高い接合面が提供される。

【００１０】主軸に取り付けられた砥石車又は研削ベル
トを回転駆動させる駆動装置として流体圧モータを用い
れば、主軸軸心に供給される圧縮空気などの加圧流体を
動力源として利用することができるので、外部から別途
動力を供給する必要がなくなり、人手を介した取り付け
を行う必要がなくなる。その結果、自動工具交換装置の
利用が可能となる。

【００１１】なお、本願における「研削」とは、砥粒を
利用した加工を総称するものであり、砥石など砥粒を備
えた工具を用いた加工のみならず、砥粒を含んだ液体な
どを用いた研磨を含むものとする。また、「接合面」と
は、シール性を必要とする合わせ面を意味するものとす
る。さらに、「回転する研削工具」には、ベルト研削工
具のように研削ベルトが円、楕円又は長円形状の軌道に
沿って移動するような工具を含むものとし、かかるベル
ト研削工具の「回転軸線の方向」とは研削ベルトの軌道
又は砥粒の軌跡がなす円、楕円又は長円形の平面に対し
て垂直な方向を意味するものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る接合面の加工方法及び装置の実施態様を説明する。図
１は本発明による接合面の加工方法を実施するための加
工装置の一実施態様の部分斜視図、図２は気密性を要す
る接合面を有する容器の一例の斜視図、図３は図２に示
されている容器の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿った断面
図、図４は接合面の拡大図、図５は図１に示されている
加工装置の概略全体図、図６は図１に示されている加工
装置の主軸先端に取り付けられた工具の拡大断面図、図
７は図６に示されている工具の側面図である。

【００１３】図２は半導体や液晶の製造で必要とされる
真空容器の一例を示している。かかるワークすなわち真
空容器１３は、蓋部分１３ａと本体部分１３ｂとに分割
されており、対向する接合面１５ａ、１５ｂを有してい
る。使用する際には、蓋部分１３ａ及び本体部分１３ｂ
のそれぞれの接合面１５ａ、１５ｂを合わせ、ボルト
（不図示）などの締結具を用いて締結して使用する。図
２に示されている真空容器では、蓋部分１３ａの外周部
分に沿って複数の貫通孔１７が設けられていると共に、
本体部分１３ｂにも貫通孔１７に対応する位置に複数の
ネジ孔１９が設けられており、蓋部分１３ａの貫通孔１
７にボルトを通して本体部分１３ｂのネジ孔１９に係合
させることにより蓋部分１３ａと本体部分１３ｂとを締
結させるようにしている。

【００１４】かかる接合面１５ａ、１５ｂは、通常、気
密性を高めるために、研削砥粒を備えた研削工具を回転
させて研削を行う研削加工を施される。しかしながら、
研削加工では、接合面１５ａ、１５ｂに、図４において
矢印２１、２３によって示されているようなμｍオーダ
のサイズの細かい条痕が形成されてしまう。このような
条痕には真空容器の内部と外部とを連通させるものが含
まれている。

【００１５】そこで、蓋部分１３ａと本体部分１３ｂと
の間には気密性を確保するために、Ｏリングなどのゴム
シール又はガスケットを介在させることが一般的であ
る。図２に示されている真空容器１３では、図３（Ａ）
に示されているように、蓋部分１３ａの接合面１５ａの
輪郭形状すなわち外周に沿って溝２５が設けられてお
り、その溝２５にＯリングなどのシール部材２７が配置
されている。このような溝２５は、例えば、特開昭６０
−１５５３１０号公報に記載されているような総形ヘー
ルバイトを用いたヘール加工により形成される。一方、
対面する本体部分１３ｂの接合面１５ｂは図３（Ｂ）に
示されているように平坦な平面として形成されている。
蓋部分１３ａの溝２５に配置されたシール部材２７が、
この平面（接合面１５ｂ）に当接してボルトによる締結
力で変形して、真空容器１３の内部と外部との間を遮断
する。

【００１６】しかしながら、Ｏリングなどのシール部材
２７が当接する本体部分１３ｂの接合面１５ｂに形成さ
れた条痕２１、２３は、μｍオーダのサイズであるた
め、シール部材２７の変形によって完全に閉塞させるこ
とが困難であり、真空容器１３の内部と外部とが連通し
てしまい僅かに漏れが発生してしまう。本出願人は、上
記の漏れは、研削工具１１の研削砥粒による接合面上の
細かい条痕が接合面の輪郭形状すなわち外周形状に沿っ
た方向に形成されていないことが根本の原因であること
を突きとめた。本発明による接合面の加工方法では、砥
粒による条痕が図４の矢印２９によって示されている条
痕のように真空容器１３などのワークの接合面１５ａ、
１５ｂの輪郭形状にほぼ沿って形成されるように研削加
工を行うようにする。

【００１７】詳細には、回転する研削工具１１を加工す
べきワーク３１（例えば、真空容器１３）の接合面１５
ａ、１５ｂに押し当てたときに、砥粒が少なくとも接合
面１５ａ、１５ｂ上では円運動を行わず概略直線的な１
方向のみに沿った運動を行うような研削装置を用いる。
これにより、研削工具１１の砥粒による条痕は必ず概略
直線的で１方向に揃ったものとなる。

【００１８】さらに、かかる研削装置の研削工具１１と
ワーク３１との間で接合面１５の輪郭形状にほぼ沿った
方向の相対送りを与え、研削工具１１の回転軸線３３、
３５の方向が相対送りの方向に対してほぼ直角となるよ
うに制御する。これにより、研削工具１１とワーク３１
との接触部分においては、研削工具１１の砥粒の速度ベ
クトルの方向が常に研削工具１１とワーク３１との間の
相対送りの方向と一致するようになり、相対移動の方向
とほぼ一致する条痕２９のみがワーク３１の接合面１５
に形成される。すなわち、ワーク３１の接合面１５の輪
郭形状にほぼ沿った条痕２９のみが形成されるようにな
る。

【００１９】この結果、接合面１５を横断して延び、ワ
ーク３１によって隔てられる２つの空間を連通させるよ
うな条痕２１、２３は形成されなくなり、接合面１５の
気密性は格段に向上する。したがって、シール部材２７
を用いず、ワーク３１の接合面１５同士を直接接触させ
てもシール性を確保することが可能となる。次に、図５
〜図７を参照して、本発明の接合面の加工方法を実施す
るための装置の実施態様を説明する。

【００２０】ワーク３１と研削工具１１との間で接合面
の輪郭形状に沿った相対移動を与えるために、図５に示
されているような工作機械３７が使用される。図５に示
されている工作機械３７は、コラム３９と、コラム３９
の上部に支持されている主軸頭４１と、主軸頭４１に回
転可能に支持されている加工工具が脱着可能に取り付け
られる主軸４３と、コラム３９の下部に設けられており
ワーク３１が取り付けられるテーブル４５と、主軸４３
とテーブル４５との間で相対移動を行わせる直線送り機
構と、主軸４３にＣ軸方向の移動を行わせる回転送り機
構と、主軸に加工工具として取り付けられる研削工具１
１と、直線送り機構及び回転送り機構４７の作動を制御
する数値制御装置４９とを備えている。ここで、Ｃ軸方
向の移動とはＺ軸まわりの回転運動を意味する。すなわ
ち、図５においては、主軸４３がＣ軸方向に回転するこ
とになる。図５においては、簡単化のために加工工具を
簡略化して示してある。

【００２１】直線送り機構は、テーブル４５の下部に設
けられ、主軸４３とテーブル４５との間に水平面内で直
交するＸ、Ｙ軸方向の相対移動を行わせるＸ軸送り機構
５１及びＹ軸送り機構５３と、コラム３９の上部に設け
られ、主軸４３とテーブル４５との間に上記Ｘ及びＹ軸
に直交するＺ軸方向の相対移動を行わせるＺ軸送り機構
５５とからなり、それぞれの作動が数値制御装置４９に
よって独立に制御されている。もちろん、主軸４３又は
テーブル４５がＸ、Ｙ、Ｚ軸の直交３軸の移動を全て行
うように構成されていてもよい。

【００２２】回転送り機構４７は少なくとも±１８０度
の範囲で運動が可能になっていればよく、通常の工作機
械のように主軸４３に高速の連続回転を与えるように構
成されている必要はない。数値制御装置４９は、研削工
具１１とワーク３１の接合面１５との間にＺ軸方向の切
り込みと接合面１５の輪郭形状にほぼ沿った方向のＸ、
Ｙ軸に関する相対送りを与える。さらに、数値制御装置
４９は回転送り機構４７による主軸４３のＣ軸方向の作
動を制御して、研削工具１１の回転軸線３３、３５の方
向がこの相対送りの方向に対してほぼ直角となるように
する。

【００２３】このような制御を行うことにより、周知の
工作機械を用いて本発明による接合面の加工方法の特徴
であるワーク３１の接合面１５の輪郭形状にほぼ沿った
条痕２９のみを形成させ得るようになる。図６及び図７
は、図５に示されている加工工具すなわち研削工具１１
の詳細を示している。図６及び図７を参照すると、研削
工具１１は工具ホルダ５７を介して主軸４３に取り付け
られている。

【００２４】工具ホルダ５７は、その一方の端部に主軸
４３と結合させるためのテーパシャンク５９を備えてお
り、伝動キー６１を介して主軸４３のテーパ穴６３と結
合されている。工具ホルダ５７の他方の端部にはブラケ
ット部６５が設けられている。ブラケット部６５には中
央部分に底面が平坦になっている凹部６７が設けられて
おり、この凹部６７は図面の下側の端部の壁が除去され
て開放した状態になっている。凹部６７の底面には図面
上の上下方向に長い細長い楕円形状の２つの貫通長孔６
９が上下方向に離間して形成されている。また、開放し
ている端部からはさらに下側すなわちワーク３１側へタ
ブ状部分７１が延びている。

【００２５】凹部６７とは反対側に位置するブラケット
部６５の面もまた平坦になっており、ここに研削工具１
１の駆動装置であるエアモータ７３が取り付けられる。
エアモータ７３は、フランジ７４を備えており、このフ
ランジ７４及びブラケット部６５の貫通長孔６９に取付
ボルト７５を貫通させた後、取付ボルト７５をナット７
７と係合させることによって、エアモータ７３を工具ホ
ルダ５７のブラケット部６５に締結している。したがっ
て、この貫通長孔６９に沿った方向に、ブラケット部６
５におけるエアモータ７３の取付位置を調節することが
可能である。

【００２６】凹部６７内にはエアモータ７３と対応する
位置にドライブプーリ７９が配置されている。ドライブ
プーリ７９の直径が凹部６７の水平方向の幅よりも小さ
くなっていることはいうまでもない。このドライブプー
リ７９はブラケット部分６５をはさんで反対側に配置さ
れているエアモータ７３にカップリング８１を介して結
合されており、エアモータ７３によって駆動力を付与さ
れるようになっている。ドライブプーリ７９は、その回
転軸線３３がワーク３１に対して平行となるようにブラ
ケット部６５に支持されている。ブラケット部６５に
は、さらに、このドライブプーリ７９に対して主軸４３
から離れる側に離間して従動プーリ８３がベアリングな
どを介して回転可能に取り付けられている。従動プーリ
８３は、その回転軸線３５がドライブプーリ７９の回転
軸線３３と平行となるように配置されている。

【００２７】上記２つのプーリ７９、８３の間には研削
ベルト８５がループ状に掛けられている。したがって、
研削ベルト８５は、ドライブプーリ７９を介してエアモ
ータ７３により回転駆動され、ドライブプーリ７９及び
従動プーリ８３を経て周回運動している。なお、エアモ
ータ７３又はドライブプーリ７９の位置は、上述したよ
うに、貫通長孔６９により固定の従動プーリ８３に対し
て上下方向に調整可能になっているので、研削ベルト８
５の張力を調整することが可能であり、研削ベルト８５
の交換も容易になっている。ドライブプーリ７９を固定
にして従動プーリ８３の上下方向位置を調整可能にして
もよいことはもちろんである。

【００２８】本願において、研削工具１１としてこのよ
うな研削ベルト８５を使用する場合、研削ベルト８５の
回転軸線とは、ドライブプーリ７９及び従動プーリ８３
の回転軸線３３、３５を指すものとする。すなわち、研
削ベルト８５上の砥粒が移動する方向に対して垂直な方
向を指すものとする。工具ホルダ５７の中心部には工具
ホルダ５７の長手方向にテーパシャンク５９側の端部か
らブラケット部６５へ向かって延びているエア通路８７
が設けられており、エア通路８７はブラケット部６５の
近傍で半径方向に曲がって工具ホルダ５７の側面に開口
している。エア通路８７はさらにホース８９を介してエ
アモータ７３に接続されている。このような工具ホルダ
５７の構造及びエアモータ７３の使用により、主軸４３
の中心部を通って供給される圧縮エアを利用して研削工
具１１を駆動することができるようになる。このこと
は、かかる研削工具１１の交換に対して自動工具交換装
置を適用することを可能とさせる利点を有する。

【００２９】エアモータ７３に代えて他の種類の流体圧
モータを使用し、圧縮エアに代えて他の種類の加圧流体
を使用しても同様の利点が達成される。上述したような
研削工具１１を用いることにより、上述した加工方法で
使用するような、回転する研削工具１１を加工すべきワ
ーク３１（例えば、真空容器１３）の接合面１５に押し
当てたときに、砥粒が少なくとも接合面１５上では円運
動を行わず概略直線的な１方向のみに沿った運動を行う
ような研削装置が実現される。水平方向又はワーク３１
の接合面１５に対して平行に延びる回転軸線を有する概
略円筒形状の砥石車を研削工具として使用しても同様の
機能を有する装置が実現され得る。

【００３０】

【発明の効果】本発明の接合面の加工方法及び装置によ
れば、接合面の研削加工の結果形成される砥粒による条
痕が接合面の輪郭形状に沿った方向とほぼ一致して形成
されるため、真空容器の蓋部分と本体部分などの気密性
を要する接合面を接合したときのシール性が向上され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による接合面の加工方法を実施するため
の加工装置の一実施態様の部分斜視図である。

【図２】気密性を要する接合面を有する容器の一例の斜
視図である。

【図３】図２に示されている容器の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−
Ｂに沿った断面図である。

【図４】接合面の拡大図である。

【図５】図１に示されている加工装置の概略全体図であ
る。

【図６】図１に示されている加工装置の主軸先端に取り
付けられた工具の拡大断面図である。

【図７】図６に示されている工具の側面図である。

【符号の説明】

１１…研削工具 １３…真空容器 １５、１５ａ、１５ｂ…接合面 ３１…ワーク ３３…回転軸線 ３５…回転軸線 ３７…工作機械 ４３…主軸 ４５…テーブル ４７…回転送り機構 ４９…数値制御装置 ５１…Ｘ軸送り機構 ５３…Ｙ軸送り機構 ５５…Ｚ軸送り機構 ７３…エアモータ ８５…研削ベルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接合面を有したワークの接合面の加工方
   法において、 前記接合面とほぼ平行な回転軸線まわりに回転する研削
   工具を加工すべきワークの接合面に押し当て、 前記研削工具と前記ワークとの間で前記接合面の輪郭形
   状にほぼ沿った方向の相対送りを与えると共に、 前記研削工具の回転軸線の方向が前記相対送りの方向に
   対してほぼ直角になるように前記研削工具又は前記ワー
   クの向きを制御し、 前記ワークの接合面を研削加工することを特徴とした接
   合面の加工方法。
2. 【請求項２】 接合面を有したワークの接合面を加工す
   る装置において、 加工工具が脱着可能に取り付けられる主軸と、 前記ワークが取り付けられるテーブルと、 前記主軸と前記テーブルとの間でＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸
   方向の相対移動を行わせる直線送り機構と、 前記主軸又は前記テーブルに前記Ｚ軸まわりの回転運動
   であるＣ軸方向の移動を行わせる回転送り機構と、 前記主軸に加工工具として取り付けられ、前記接合面と
   ほぼ平行な回転軸線まわりに回転する研削工具と、 前記研削工具と前記ワークの接合面との間にＺ軸方向の
   切り込みと、前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向の
   Ｘ、Ｙ軸に関する相対送りを与えると共に、前記研削工
   具の回転軸線の方向が前記相対送りの方向に対してほぼ
   直角になるように前記Ｃ軸の送り制御を行う数値制御装
   置と、 を具備することを特徴とした接合面の加工装置。
3. 【請求項３】 前記研削工具がベルト研削工具である請
   求項２に記載の接合面の加工装置。
4. 【請求項４】 前記研削工具が、前記主軸軸心に流通す
   る加圧流体を利用して砥石車又は研削ベルトを回転駆動
   させる流体圧モータを有している請求項２又は３に記載
   の接合面の加工装置。