JP2004098198A - ワーク保持装置及び両頭研削装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、光学部品のガラスや半導体シリコンウエハのような薄型ワークの両面を処理する加工装置に好適なワーク保持装置及び両頭研削装置に関し、ローラの交換頻度を低減し、ワーク保持装置のメンテナンス及び、ワークの厚み加工精度の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】ローラを有するワーク保持装置において、ローラ５０と、クランプ部溝付きローラ３０と、駆動用溝付きローラ６０とに設けられた溝部で、ワーク８０の外周部を一対の面接触で挟持することにより、ワーク８０をローラの回転軸方向と、前記ローラの回転軸に直交する方向に対しての振動及び移動を制御して、研削加工を行う。
【選択図】 図５
【解決手段】ローラを有するワーク保持装置において、ローラ５０と、クランプ部溝付きローラ３０と、駆動用溝付きローラ６０とに設けられた溝部で、ワーク８０の外周部を一対の面接触で挟持することにより、ワーク８０をローラの回転軸方向と、前記ローラの回転軸に直交する方向に対しての振動及び移動を制御して、研削加工を行う。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク保持装置及び両頭研削装置に係り、特に光学部品のガラスや半導体シリコンウエハのような薄型ワークの両面を処理する加工装置に好適なワーク保持装置及び両頭研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、両頭研削砥石を有する研削装置へワークを挿入する技術として、ワークより薄いキャリアでワークを固定して研削装置の両頭研削砥石間に保持挿入する方式が知られている。しかしながら、これらのワーク保持挿入方式においては、ワークの厚みが１ｍｍ未満のワークに対して、ワークを固定するためのキャリアの厚みは、さらに薄くせねばならず、薄すぎて剛性が不足してキャリアとして機能せず、また、そのような薄いキャリアを製造することも困難であった。
【０００３】
かかる、厚みが１ｍｍ未満のワークの保持において、キャリアを必要としないワーク保持装置として、例えば、特開平１１−１０４９７号公報に図１に示す構造の両頭研削装置が開示されている。
【０００４】
図１は、同公報に開示された従来技術のワーク保持装置９の構造の平面図であり、図２はその正面図を示したものである。各図に示すように、ワーク保持装置９は、ワーク保持器フレーム３、静圧パッド４、ローラ５ａ〜５ｃ、及びモータ６等により構成されている。
【０００５】
ワーク保持器フレーム３は、ワーク２を研削処理するカップ型砥石１に対して進退可能な構成とされている。このワーク保持器フレーム３は、図１に示されるように平面視した状態でコ字状の形状を有しており、その内側に一対の静圧パッド４が設けられている。ワーク２は、この一対の静圧パッド４の間に装着される。そして、ワーク２は、各静圧パッド４がワーク２に向け印加する流体圧により、カップ型砥石１の回転軸方向（図１に矢印Ｙ１，Ｙ２で示す方向）に対し保持がされる。
【０００６】
また、ワーク保持器フレーム３は、３個のローラ５ａ〜５ｃが設けられている。このローラ５ａ〜５ｃは、外周３箇所においてワーク２と接触するよう構成されている。従って、３個のローラ５ａ〜５ｃ（各ローラを総称する場合にはローラ５という）により、ワーク２はその面方向に対する保持が行なわれている。
【０００７】
また、３個のローラ５ａ〜５ｃの内、少なくとも一つのローラ（本例では、ローラ５ｂ）は、モータ６に接続されている。よって、ローラ５ｂはモータ６を駆動源として回動し、よってこのローラ５ｂと接触しているワーク２も、ローラ５ｂの回動により回動する。このように、ローラ５ｂによりワーク２が回動することにより、カップ型砥石１が図２にハッチングで示す研削領域を有する場合であっても、ワーク２の前面に対して研削処理を行なうことができる。
【０００８】
図３は、従来において、ローラ５がワーク２に接している部分を拡大して示す図である。同図に示すように従来では、ローラ５として外周部に溝などの加工がされていない、単に円筒形状のものが使用されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１及び図２に示すような従来のワーク保持機構の場合、ワーク２の回転軸と、ローラ５ａ〜５ｃの回転軸を高い精度で平行に保つ必要がある。以下、図４を参照し、これについて説明する。
【００１０】
図４は、ローラ５ａの回転軸５３とワーク２の回転軸２１は平行であるが、ローラ５ｂの回転軸５４と前記二つの回転軸２１、５３とが非平行である場合を示している。尚、ワーク２は静圧パッド４により、図中矢印Ｙ１，Ｙ２に対する保持が行なわれ、ワーク２は図示していない対向する二つの砥石により研削される。
【００１１】
図４に示すように、ローラ５ｂの回転軸５４が、前記二つの回転軸２１、５３と平行でない場合には、ローラ５ｂと接触しているワーク２の外周部において、ワーク２は回転によって回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に移動して曲げられる（曲げられた様子を図４に実線で示す）。そして、ワーク２に作用している曲げ力がローラ５ｂとの摩擦力以上になると、ワーク２は弾性復元力によりスリップして図中矢印Ａ方向へ移動し、図中破線で示す元の位置に戻るという振動を繰り返す。
【００１２】
このような現象は、ある程度までは回転軸方向Ｙ１，Ｙ２を支持する静圧パッド４（図１参照）によって制御することができるが、完全に制御することは困難である。また、これらの回転軸２１，５３，５４を正確に平行になるように製作するのは容易ではなく、製作費用も高価になるという問題点がある。また、上記の振動が発生した場合には、研削中のカップ型砥石１に作用する研削圧力の変動が起こり、研削後のワーク２の厚みの精度が悪くなるという問題が発生する。
【００１３】
さらに、一般的にはローラ５は、ワーク２に傷が付くのを防ぐために、ワーク２よりも柔らかい材質で製作される。そのため、ワーク２とロール５との摩擦によるローラ５の磨耗が、回転駆動力の低下等の不具合を引き起こし、ローラ５を消耗品として頻繁に交換しなければならないという問題点があった。
【００１４】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ローラの交換頻度を低減し、ワーク保持装置のメンテナンス及び、ワークの厚み加工精度に優れた、ワーク保持装置及び両頭研削装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を、請求項１記載の発明は、ローラを用いてワークを保持するワーク保持装置において、前記ローラに前記ワークの位置規制を行なう溝部を形成すると共に、前記ローラの回転軸方向に対する位置調整を行う位置調整機構を設けたことを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００１６】
上記発明によれば、前記ワークを前記ローラの前記溝部において保持することができるため、前記回転軸方向に組み立て誤差等により前記ローラがずれていた場合でも、前記位置調整機構により確実に前記ワークを保持することが可能となる。
【００１７】
また、前記ワーク自身の振動を抑制できるため、前記ワーク加工精度が向上する。さらに、前記ローラは前記回転軸方向に移動可能なため、加工に最適な位置でワークを保持することができるため、前記ワーク加工精度が向上する。
【００１８】
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載のワーク保持装置において、前記溝部は前記ワークの外周部と係合することにより、前記ローラの回転軸方向への移動と、該回転軸方向に直交するする方向への移動とを規制する構成とされていることを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００１９】
上記発明によれば、前記回転軸方向と該回転軸方向に直交する方向の２方向に関して、一つの前記ローラで前記ワークの移動が規制できる。そのため、装置構成が簡単にできる。
【００２０】
また、請求項３記載の発明では、請求項１または２記載のワーク保持装置において、前記溝部は鋭角に交わる一対の傾斜面を有し、該一対の傾斜面が前記ワークの外周部に面接触するよう構成したことを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００２１】
上記発明によれば、前記溝部と前記ワークとの接触面積が増加するため、ローラの回転をワークに確実に伝達することができる。また、前記溝の磨耗量が減少するため、交換頻度を従来よりも減らすことができる。
【００２２】
また、請求項４記載の発明では、請求項１または２記載のワーク保持装置において、前記溝部は鋭角に交わる一対の傾斜面を有し、該一対の傾斜面が前記ワークの外周部を挟持するよう構成したことを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００２３】
上記発明によれば、該一対の傾斜面により、前記ワークの外周部が挟持されることにより、前記ローラの回転軸方向への移動と、該回転軸方向に直交する方向への移動とを規制することが可能となり、各方向への移動を別部材で規制する構成に比べ、装置構成の簡単化を図ることができる。
【００２４】
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のワーク保持装置において、前記溝部は、断面Ｖ字形状または断面台形状とされていることを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００２５】
上記発明によれば、前記溝部の形状を断面Ｖ字形状または断面台形状とすることにより、前記溝部により、前記ワークを２つの面で面接触し、保持することができる。
【００２６】
さらに、前記ワークが前記ローラにずれて搬送された場合でも、前記溝部の範囲内のずれであれば、前記溝部により前記ワークを面接触で保持することができる。
【００２７】
また、請求項６記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のワーク保持装置と、前記ワーク保持装置に保持されたワークに対し、その両面から研削処理を行なう一対の環状研磨材とを具備することを特徴とする両頭研削装置により、解決する。
【００２８】
上記発明によれば、前記ワーク保持装置を前記両頭研削装置に適用することにより、前記ワークの加工精度が向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。なお、以下の説明においては、ワーク保持装置を両頭研削装置に適用した場合を例に挙げて説明するものとする。
【００３０】
図５及び図６は、本発明の一実施例である両頭研削装置の概略を示しており、また図７及び図８は本発明の一実施例であるワーク保持装置４１を示している。
【００３１】
尚、図５は両頭研削開始前の両頭研削装置の概略を示しており、図６は両頭研削中の両頭研削装置の概略を示している。また、図７は両頭研削開始前（ワーク装着脱時）のワーク保持装置を示しており、図８は両頭研削中のワーク保持装置を示している。
【００３２】
まず、図５及び図６を参照し、両頭研削装置について説明する。図５及び図６に示されるように、両頭研削装置は、大略すると研削加工装置１１ａ，１１ｂとワーク保持装置４１とにより構成されている。
【００３３】
研削加工装置１１ａ，１１ｂは、ワーク８０の研削位置を挟んで同一構成のものが対向するよう２台配設されている。このようにワーク８０の研削位置を挟んで配設される研削加工装置１１ａ，１１ｂは同一構成であるため、図５と図６に関しては、図中上部に位置する研削加工装置には符号ａを添記し、図中下部に位置する研削加工装置には符号ｂを添記して説明する。
【００３４】
研削加工装置１１ａ，１１ｂは、カップ型砥石１０ａ，１０ｂ、研削主軸１８０ａ，１８０ｂ、駆動装置１７０ａ，１７０ｂ、及び移動装置１７５ａ，１７５ｂを有する。カップ型砥石１０ａ，１０ｂは環状研磨材となるものであり、カップ状の先端部（ワーク８０と対峙する部分）に研磨材を固着した構成とされている。このカップ型砥石１０ａ，１０ｂは二つでペアとなり、カップ状の開放側の端面（研磨材が固着された面）に平坦な研削動作面１２０が形成されている。
【００３５】
上記構成とされたカップ型砥石１０ａ，１０ｂは、研削主軸１８０ａ，１８０ｂの一方の端部に一体的に配設されている。また、研削主軸１８０ａ，１８０ｂの他方の端部には、駆動装置１７０ａ，１７０ｂが配設されている。この駆動装置１７０ａ，１７０ｂは研削主軸１８０ａ，１８０ｂを回転駆動するものである。
【００３６】
その結果、カップ型砥石１０ａ，１０ｂは研削主軸１８０ａ，１８０ｂを介して駆動装置１７０ａ，１７０ｂにより回転される。
【００３７】
また、駆動装置１７０ａ，１７０ｂは、移動装置１７５ａ，１７５ｂにより移動される構成となっている。この移動装置１７５ａ，１７５ｂは、駆動装置１７０ａ，１７０ｂを研削主軸１８０ａ，１８０ｂの回転軸方向（図中、矢印で示す方向）に移動させるものである。よって、移動装置１７５ａ，１７５ｂが駆動装置１７０ａ，１７０ｂを前記研削位置から離間させるよう移動させることにより、図５に示されるように、カップ型砥石１０ａ，１０ｂは離間した状態となる。逆に、移動装置１７５ａ，１７５ｂが駆動装置１７０ａ，１７０ｂを図５に示す位置から前記研削位置に向け近接するよう移動させることにより、図６に示されるようにカップ型砥石１０ａ，１０ｂはワーク８０を挟持した状態となる。
【００３８】
次に、主に図７及び図８を参照し、ワーク保持装置４１について説明する。ワーク保持装置４１は、大略するとワーク保持器フレーム４０、クランプアーム２０、駆動モータ９０、及び複数（本実施例では３個）の溝付きローラ３０，５０，６０等により構成されている。
【００３９】
ワーク保持器フレーム４０は、クランプアーム２０、駆動モータ９０、駆動ベルト７０、駆動用溝付きローラ６０が配設されている。ワーク保持器フレーム４０の図中上方の端部には、クランプアーム２０がアーム開閉用回転軸１００を中心とし、図中矢印Ｂ１，Ｂ２方向に揺動可能な状態で配設されている。
【００４０】
このクランプアーム２０のアーム開閉用回転軸１００との接続位置に対する反対側には、クランプ部溝付きローラ３０が配設されている。図７に示す両頭研削開始前の状態では、クランプアーム２０は図中Ｂ１方向へ移動しており、クランプ部溝付きローラ３０はワーク８０の装着位置から大きく離間している。このため、ワーク保持器フレーム４０に対するワーク８０の装着脱を容易に行なうことができる。
【００４１】
尚、クランプアーム２０が図中Ｂ２方向へ移動することにより、クランプ部溝付きローラ３０はワーク８０に接触し、ワーク８０はクランプ部溝付きローラ３０及び他のローラ５０，６０により回転可能に保持される。
【００４２】
一方、ワーク保持器フレーム４０の図中下方の端部には、ワーク保持器旋回アクチュエータ１１０が設けられている。ワーク保持器フレーム４０は、このワーク保持器旋回アクチュエータ１１０により、図７に矢印Ｃ１，Ｃ２で示す方向に回動可能な構成とされている。
【００４３】
また、ワーク保持器フレーム４０は、上記したクランプ部溝付きローラ３０に加え、溝付きローラ５０及び駆動用溝付きローラ６０を設けている。クランプ部溝付きローラ３０は、前記したアーム開閉用回転軸１００の配設位置より若干上方位置に配設されている。このクランプ部溝付きローラ３０は、ワーク保持器フレーム４０に対し単に回転可能に取り付けられている。
【００４４】
また、駆動用溝付きローラ６０は、ワーク保持器フレーム４０の図中右方向に延出した部分に配設されている。この駆動用溝付きローラ６０は、ワーク保持器フレーム４０に配設された駆動モータ９０に駆動ベルト７０を介して接続された構成となっている。即ち、駆動用溝付きローラ６０は、駆動ベルト７０を介して駆動モータ９０により回動付勢される構成となっている。
【００４５】
ワーク８０をワーク保持装置４１に装着するには、次の手順で行なう。このワーク８０のワーク保持装置４１への装着は、図７に示す状態、即ちワーク保持器フレーム４０がワーク保持器旋回アクチュエータ１１０により矢印Ｃ１方向に回動されている状態で行なう。
【００４６】
先ず、ワーク保持装置４１のクランプアーム２０を図中矢印Ｂ１方向に回動させ、クランプ部溝付きローラ３０をワーク８０の装着位置から大きく離間させる。この状態において、溝付きローラ５０と駆動用溝付きローラ６０との上部にワーク８０を載置する。この時、ワーク８０が各溝付きローラ５０，６０に形成されている溝部１６１（これについては後述する）と係合するよう装着する。
【００４７】
続いて、クランプアーム２０を図中矢印Ｂ２方向に揺動させ、クランプ部溝付きローラ３０をワーク８０の上部に当接させる。この際、クランプ部溝付きローラ３０に形成されている溝部１６１（これについては後述する）が、ワーク８０と係合するようにする。
【００４８】
また、上記したように、駆動用溝付きローラ６０は、駆動ベルト７０を介して駆動モータ９０により回動付勢される構成となっている。よって、上記のように３個の各溝付きローラ３０，５０，６０によりワーク８０が保持された状態で、駆動用溝付きローラ６０が回動することにより、ワーク８０は回転運動を行う。
【００４９】
次に、ワーク保持装置４１の動作について図５〜図８を用いて説明する。
【００５０】
図７に示したように、クランプアーム２０が開放された状態のワーク保持器フレーム４０の内部へワーク８０を、カセットからワーク搬送装置により（共に図示せず）、駆動用溝付きローラ６０と、溝付きローラ５０の溝の内部に面接触するような位置に搬送する。
【００５１】
次に、クランプアーム２０が閉じて、ワーク８０は、駆動用溝付きローラ６０と、溝付きローラ５０と、クランプ部溝付きローラ３０とにより挟持され、図示していない前記ワーク搬送装置は退避する。
【００５２】
次に、ワーク保持器フレーム４０は、ワーク保持器旋回アクチュエータ１１０を支点にして、図８に示すような研削加工開始位置まで旋回する。また、前記旋回により、ワーク８０は対向して配置された二つのカップ型砥石１０ａ，１０ｂの間に挿入される。
【００５３】
次に、駆動モータ９０を回転させて、駆動ベルト７０により前記回転を駆動用溝付きローラ６０に伝えて、駆動用溝付きローラ６０を回転させる。これにより、各溝付きローラと、ワーク８０との間に発生する摩擦により、ワーク８０は回転する。
【００５４】
次に、図５に示した位置から図６に示すような位置まで、対向配置した二つのカップ型砥石１０ａ，１０ｂをそれぞれワーク８０が存在する方向へインフィードする。そして、研削動作面１２０をワーク８０に接触させて、ワーク８０の両面を同時に研削する。
【００５５】
研削が終了すると、二つのカップ型砥石１０ａ，１０ｂはそれぞれ、ワーク８０から離れる方向へアウトフィードする。次に、ワーク保持機フレーム４０は、図７に示した位置まで旋回し、ワーク搬送装置がワーク８０を保持後、クランプアーム２０が開放される。その後、前記ワーク搬送装置がワーク８０を、図示していないカセットに収納する。
【００５６】
ここで、各溝付きローラ３０，５０，６０にそれぞれ形成された溝部１６１、及び各溝付きローラ３０，５０，６０の位置調整を行なう位置調整機構について説明する。
【００５７】
尚、各溝付きローラ３０，５０，６０にそれぞれ形成された溝部１６１、及び各溝付きローラ３０，５０，６０に設けられた位置調整機構は同一構成とされているため、以下の説明では、溝付きローラ５０に形成された溝部１６１及び位置調整機構についてのみ説明し、他の溝付きローラ３０，６０に形成された溝部１６１及び位置調整機構の説明は省略するものとする。
【００５８】
まず、溝付きローラ５０に形成された溝部１６１の説明に先立ち、溝付きローラ５０に保持されるワーク８０の外周部の構造について説明する。
【００５９】
図９は、ワークの外周部の断面形状を示した図である。同図に示すように、ワーク８０の外周近傍には、一対のテーパー面８１が形成されている。このテーパー面８１は規格化されたものであり、全てのワーク８０に予め形成されているものである。
【００６０】
次に、溝付きローラ５０に形成された溝部１６１について説明する。
図１０は、溝付きローラによりワークの外周部が挟持された状態を示す図である。溝付きローラ５０の溝部１６１は、鋭角に交わる一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂを有した構造となっている。また、先に述べたように、ワーク８０の外周部には一対のテーパー面８１が存在する。
【００６１】
溝付きローラ５０の溝部１６１に設けられた、前記鋭角に交わる一対の傾斜面１６１ａ、１６１ｂは、ワーク８０の一対のテーパー面８１と面接触するように形成されている。そのため、ワーク８０は、溝付きローラ５０の溝部１６１に設けられた一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂと、ワーク８０の一対のテーパー面８１とが面接触することにより挟持される。
【００６２】
このように各溝付きローラ３０，５０，６０に設けられた溝部１６１内により、ワーク８０の外周部が上記の面接触により狭持されるため、各溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２方向に対するワーク８０の移動は規制される。また、回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に直交する方向であるＸ１，Ｘ２方向に関しても、ワーク８０は、複数の溝付きローラ３０，５０，６０の溝部１６１により、矢印Ｘ１，Ｘ２方向からしっかりと挟み込まれて保持されているため移動が規制される。
【００６３】
そのため、ワーク８０は、溝付きローラ３０，５０，６０に形成された溝部１６１により、回転軸方向Ｙ１，Ｙ２と、この回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に直交する方向であるＸ１，Ｘ２方向の、２方向に関しての移動が規制される。これにより、従来必要とされた回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の移動を規制する静圧パッド等が不要となるため、装置構成を単純化できる。
【００６４】
また、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２と、ワーク８０の回転軸とが、正確に一致していない場合においても、溝部１６１内において、一対の面接触でワーク８０は挟持されるため、ワーク８０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の振動を抑制でき、ワーク８０の好適な加工が可能である。
【００６５】
更に、ワーク８０は一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂが面接触することにより挟持されるため、ワーク８０と溝付きローラ３０，５０，６０との接触面積が増加し、ワーク８０の駆動力が増加する。また、前記面接触により溝付きローラ３０，５０，６０の磨耗量が減少するため、溝付きローラ３０，５０，６０の交換頻度を従来よりも減らすことができる。
【００６６】
図１１〜１２は、溝付きローラに形成される溝部の変形例を示した図である。溝部１６１の形状としては、例えば、図１０に示したようなＶ型溝１６２でも良いし、図１１に示したような台形型溝１６３でも良い。なお、溝付きローラに形成される溝部の形状は、図９に示したワーク８０のテーパー部８１が、溝部１６１に形成された一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂにおいて面接触で挟持されるような形状であれば、どのような形状でも良い。
【００６７】
次に、溝付きローラ３０，５０，６０を回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に移動させる位置調整機構について説明をする。
【００６８】
位置調整機構は、大略するとスライドユニット１４０とワーク保持フレーム１５０とにより構成されている。
【００６９】
図１３〜図１５は、溝付きローラの位置調整機構示す図である。図１３は、ワーク保持器フレーム１５０からスライドユニット１４０を取り外した状態を示している。また、図１４はワーク保持器フレーム１５０にスライドユニット１４０を取り付けた状態を示しており、図１５はスライドユニット１４０をＹ１，Ｙ２方向へ移動させた状態を示している。
【００７０】
なお、位置調整機構２１０は全ての溝付きローラ３０，５０，６０に設けられているが、全て同一構成であるため、溝付きローラ５０に設けられている位置調整機構についてのみ説明する。
【００７１】
ワーク８０を加工する際には、ワーク８０とカップ型砥石１０ａ，１０ｂとの水平位置出しが重要である。これにより、加工精度は大きく変わる。そのため、前記水平位置出しを行うためには、溝付きローラ３０，５０，６０が回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に移動できることが必要である。
【００７２】
図１３〜図１５に示した、スライドユニット１４０は、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の移動を可能にするためのユニットであり、溝付きローラ３０，５０，６０はスライドユニット１４０に設けられたベアリング２４０を介してスライドユニット１４０に対して回転可能に支持されている。
このスライドユニット１４０を設けることにより、前記水平位置出しや、両頭研削装置立ち上げ時のカップ型砥石１０ａ，１０ｂとワーク８０の平行位置出し作業を容易に行うことができる。
【００７３】
図１３に示すように、位置調整機構２１０はワーク保持器フレーム１５０とスライドユニット１４０とからなる。
【００７４】
同図に示すようにワーク保持器フレーム１５０には、その内周所定範囲にスライドユニット１４０を取り付ける為の雌ネジ部２３０が形設されている。また、ワーク保持器フレーム１５０には位置決めネジ１３０が取り付けられている。この位置決めネジ１３０はＸ１，Ｘ２方向に移動可能であり、この位置決めネジ１３０を緩めることでスライドユニット１４０を取り外すことができる。同図に示した位置決めネジ１３０は緩められた状態を示している。ワーク８０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２方向への位置調整後には、位置決めネジ１３０を締めてスライドユニット１４０を固定する。
【００７５】
スライドユニット１４０には、ワーク８０を回転自在に支持するための溝付きローラ５０が配設されている。
【００７６】
また、スライドユニット１４０の外周所定範囲には、雄ネジ部２２０が形設されている。この雄ネジ部２２０が、ワーク保持器フレーム１５０の雌ネジ部２３０と螺合されることにより、ワーク８０を回転軸方向Ｙ１，Ｙ２方向への位置調整が可能となる。先に述べた、各溝付きローラ３０，５０，６０は、それぞれ、図１３に示した機構を有している。
【００７７】
次に、溝付きローラ５０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２への位置調整手順を説明する。
【００７８】
始めに、ワーク８０を保持した状態において、位置調整したい溝付きローラ５０の位置決めネジ１３０を緩めて、図１４に示した状態から図１３に示したようなスライドユニット１４０と保持機フレーム１５０とが移動可能な状態にする。
次に、スライドユニット１４０を回して移動させて、ワーク８０の位置を目で確認しながら調整する。スライドユニット１４０の位置調整後、図１５に示すように、緩めていた位置決めネジ１３０を締めて、スライドユニット１４０と、保持機フレーム１５０とを固定する。
【００７９】
なお、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２への位置調整は、全ての溝付きローラ３０，５０，６０を移動させて位置調整を行っても良い。また、任意の一つのローラ（例えば、ローラ５０）の位置を固定しておいて、残りの溝付きローラ３０，６０を移動させて位置調整を行っても良い。また、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の位置調整機構は、例えば、図示していない、バネ機構や、シリンダー等を利用した液体（油圧式など）や気体などを用いた圧力制御機構を設けて行ってもよい。
【００８０】
このような溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２への位置調整機構を設けることにより、両頭研削装置の立ち上げ時のカップ型砥石１０ａ，１０ｂと、ワーク８０との、平行位置出し作業が容易に実施できる。
【００８１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークを保持するための溝部を有したローラにおいて、ワークの外周部を回転自在に一対の面接触で挟持する。そのため、ローラの回転軸方向と、回転軸方向に直交する方向に対してのワークの移動を抑制することができ、研削後のワークの厚みの制御性が向上する。
【００８３】
そのため、ローラの回転軸と、ワークの回転軸とが、正確に一致していない場合においても、溝部によりワークは、一対の面接触で挟持されているため、ワークの振動を抑制した状態での加工が実現でき、好適なワークの加工ができる。また、静圧パッドを必要としない。
【００８４】
ローラの溝部において面接触でワークが挟持されるため、ワークとローラとの接触面積が増加し、ワークの駆動力が増加して、ローラの磨耗量が減少するため、ローラの交換頻度を従来よりも減らすことができる。
【００８５】
さらに、ローラへのワークの搬送がずれた場合でも、搬送のずれ量が溝部の範囲内であれば、溝部に面接触で挟持でき、問題なく研削でき、ワークの搬送によるトラブルを防ぐことが可能である。
【００８６】
また、ローラは、ローラの回転軸方向に位置調整可能な構造となっているため、両頭研削装置立ち上げ時の砥石と、ワークの平行位置出し作業や、ワークと前記ローラとの平行位置出し作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のワーク保持装置の構造の平面図である。
【図２】従来技術のワーク保持装置の構造の正面図である。
【図３】従来技術のローラにワークが接している部分を拡大した図である。
【図４】従来技術のワークの回転軸とローラの回転軸が平行でない時にワークを研削している状態を示した図である。
【図５】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の平面図（その１）である。
【図６】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の平面図（その２）である。
【図７】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の側面図（その１）である。
【図８】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の側面図（その２）である。
【図９】ワークの外周部の断面形状を示した図である。
【図１０】溝付きローラによりワークの外周部が挟持された状態を示す図である。
【図１１】Ｖ型溝付きローラの溝部の形状を示した図である。
【図１２】台形型溝付きローラの溝部の形状を示した図である。
【図１３】溝付きローラの位置調整機構示す図（その１）である。
【図１４】溝付きローラの位置調整機構示す図（その２）である。
【図１５】溝付きローラの位置調整機構示す図（その３）である。
【符号の説明】
１、１０ カップ型砥石
２、８０ ワーク
３、４０、１５０ ワーク保持器フレーム
４ 静圧パッド
５、５ａ、５ｂ、５ｃ ローラ
６ モータ
７、１２０研削動作面
９ ワーク保持装置
１１ 研削加工装置
２０ クランプアーム
２１ ワークの回転軸
３０ クランプ部溝付きローラ
４１ ワーク保持装置
５０ 溝付きローラ
５３、５４ 回転軸
６０ 駆動用溝付きローラ
７０ 駆動用ベルト
８１ テーパー面
９０ 駆動モータ
１００ アーム開閉用回転軸
１１０ ワーク保持器旋回アクチュエータ
１３０ 位置決めネジ
１４０ スライドユニット
１６０ 接触領域
１６１ 溝部
１６１ａ、１６１ｂ 傾斜面
１６２ Ｖ型溝
１６３ 台形型溝
１７０ 駆動装置
１７５ 移動装置
１８０ 研削主軸
２００ フレーム
２１０ 位置調整機構
２２０ 雄ネジ部
２３０ 雌ネジ部
２４０ ベアリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク保持装置及び両頭研削装置に係り、特に光学部品のガラスや半導体シリコンウエハのような薄型ワークの両面を処理する加工装置に好適なワーク保持装置及び両頭研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、両頭研削砥石を有する研削装置へワークを挿入する技術として、ワークより薄いキャリアでワークを固定して研削装置の両頭研削砥石間に保持挿入する方式が知られている。しかしながら、これらのワーク保持挿入方式においては、ワークの厚みが１ｍｍ未満のワークに対して、ワークを固定するためのキャリアの厚みは、さらに薄くせねばならず、薄すぎて剛性が不足してキャリアとして機能せず、また、そのような薄いキャリアを製造することも困難であった。
【０００３】
かかる、厚みが１ｍｍ未満のワークの保持において、キャリアを必要としないワーク保持装置として、例えば、特開平１１−１０４９７号公報に図１に示す構造の両頭研削装置が開示されている。
【０００４】
図１は、同公報に開示された従来技術のワーク保持装置９の構造の平面図であり、図２はその正面図を示したものである。各図に示すように、ワーク保持装置９は、ワーク保持器フレーム３、静圧パッド４、ローラ５ａ〜５ｃ、及びモータ６等により構成されている。
【０００５】
ワーク保持器フレーム３は、ワーク２を研削処理するカップ型砥石１に対して進退可能な構成とされている。このワーク保持器フレーム３は、図１に示されるように平面視した状態でコ字状の形状を有しており、その内側に一対の静圧パッド４が設けられている。ワーク２は、この一対の静圧パッド４の間に装着される。そして、ワーク２は、各静圧パッド４がワーク２に向け印加する流体圧により、カップ型砥石１の回転軸方向（図１に矢印Ｙ１，Ｙ２で示す方向）に対し保持がされる。
【０００６】
また、ワーク保持器フレーム３は、３個のローラ５ａ〜５ｃが設けられている。このローラ５ａ〜５ｃは、外周３箇所においてワーク２と接触するよう構成されている。従って、３個のローラ５ａ〜５ｃ（各ローラを総称する場合にはローラ５という）により、ワーク２はその面方向に対する保持が行なわれている。
【０００７】
また、３個のローラ５ａ〜５ｃの内、少なくとも一つのローラ（本例では、ローラ５ｂ）は、モータ６に接続されている。よって、ローラ５ｂはモータ６を駆動源として回動し、よってこのローラ５ｂと接触しているワーク２も、ローラ５ｂの回動により回動する。このように、ローラ５ｂによりワーク２が回動することにより、カップ型砥石１が図２にハッチングで示す研削領域を有する場合であっても、ワーク２の前面に対して研削処理を行なうことができる。
【０００８】
図３は、従来において、ローラ５がワーク２に接している部分を拡大して示す図である。同図に示すように従来では、ローラ５として外周部に溝などの加工がされていない、単に円筒形状のものが使用されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１及び図２に示すような従来のワーク保持機構の場合、ワーク２の回転軸と、ローラ５ａ〜５ｃの回転軸を高い精度で平行に保つ必要がある。以下、図４を参照し、これについて説明する。
【００１０】
図４は、ローラ５ａの回転軸５３とワーク２の回転軸２１は平行であるが、ローラ５ｂの回転軸５４と前記二つの回転軸２１、５３とが非平行である場合を示している。尚、ワーク２は静圧パッド４により、図中矢印Ｙ１，Ｙ２に対する保持が行なわれ、ワーク２は図示していない対向する二つの砥石により研削される。
【００１１】
図４に示すように、ローラ５ｂの回転軸５４が、前記二つの回転軸２１、５３と平行でない場合には、ローラ５ｂと接触しているワーク２の外周部において、ワーク２は回転によって回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に移動して曲げられる（曲げられた様子を図４に実線で示す）。そして、ワーク２に作用している曲げ力がローラ５ｂとの摩擦力以上になると、ワーク２は弾性復元力によりスリップして図中矢印Ａ方向へ移動し、図中破線で示す元の位置に戻るという振動を繰り返す。
【００１２】
このような現象は、ある程度までは回転軸方向Ｙ１，Ｙ２を支持する静圧パッド４（図１参照）によって制御することができるが、完全に制御することは困難である。また、これらの回転軸２１，５３，５４を正確に平行になるように製作するのは容易ではなく、製作費用も高価になるという問題点がある。また、上記の振動が発生した場合には、研削中のカップ型砥石１に作用する研削圧力の変動が起こり、研削後のワーク２の厚みの精度が悪くなるという問題が発生する。
【００１３】
さらに、一般的にはローラ５は、ワーク２に傷が付くのを防ぐために、ワーク２よりも柔らかい材質で製作される。そのため、ワーク２とロール５との摩擦によるローラ５の磨耗が、回転駆動力の低下等の不具合を引き起こし、ローラ５を消耗品として頻繁に交換しなければならないという問題点があった。
【００１４】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ローラの交換頻度を低減し、ワーク保持装置のメンテナンス及び、ワークの厚み加工精度に優れた、ワーク保持装置及び両頭研削装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を、請求項１記載の発明は、ローラを用いてワークを保持するワーク保持装置において、前記ローラに前記ワークの位置規制を行なう溝部を形成すると共に、前記ローラの回転軸方向に対する位置調整を行う位置調整機構を設けたことを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００１６】
上記発明によれば、前記ワークを前記ローラの前記溝部において保持することができるため、前記回転軸方向に組み立て誤差等により前記ローラがずれていた場合でも、前記位置調整機構により確実に前記ワークを保持することが可能となる。
【００１７】
また、前記ワーク自身の振動を抑制できるため、前記ワーク加工精度が向上する。さらに、前記ローラは前記回転軸方向に移動可能なため、加工に最適な位置でワークを保持することができるため、前記ワーク加工精度が向上する。
【００１８】
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載のワーク保持装置において、前記溝部は前記ワークの外周部と係合することにより、前記ローラの回転軸方向への移動と、該回転軸方向に直交するする方向への移動とを規制する構成とされていることを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００１９】
上記発明によれば、前記回転軸方向と該回転軸方向に直交する方向の２方向に関して、一つの前記ローラで前記ワークの移動が規制できる。そのため、装置構成が簡単にできる。
【００２０】
また、請求項３記載の発明では、請求項１または２記載のワーク保持装置において、前記溝部は鋭角に交わる一対の傾斜面を有し、該一対の傾斜面が前記ワークの外周部に面接触するよう構成したことを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００２１】
上記発明によれば、前記溝部と前記ワークとの接触面積が増加するため、ローラの回転をワークに確実に伝達することができる。また、前記溝の磨耗量が減少するため、交換頻度を従来よりも減らすことができる。
【００２２】
また、請求項４記載の発明では、請求項１または２記載のワーク保持装置において、前記溝部は鋭角に交わる一対の傾斜面を有し、該一対の傾斜面が前記ワークの外周部を挟持するよう構成したことを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００２３】
上記発明によれば、該一対の傾斜面により、前記ワークの外周部が挟持されることにより、前記ローラの回転軸方向への移動と、該回転軸方向に直交する方向への移動とを規制することが可能となり、各方向への移動を別部材で規制する構成に比べ、装置構成の簡単化を図ることができる。
【００２４】
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のワーク保持装置において、前記溝部は、断面Ｖ字形状または断面台形状とされていることを特徴とするワーク保持装置により、解決する。
【００２５】
上記発明によれば、前記溝部の形状を断面Ｖ字形状または断面台形状とすることにより、前記溝部により、前記ワークを２つの面で面接触し、保持することができる。
【００２６】
さらに、前記ワークが前記ローラにずれて搬送された場合でも、前記溝部の範囲内のずれであれば、前記溝部により前記ワークを面接触で保持することができる。
【００２７】
また、請求項６記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のワーク保持装置と、前記ワーク保持装置に保持されたワークに対し、その両面から研削処理を行なう一対の環状研磨材とを具備することを特徴とする両頭研削装置により、解決する。
【００２８】
上記発明によれば、前記ワーク保持装置を前記両頭研削装置に適用することにより、前記ワークの加工精度が向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。なお、以下の説明においては、ワーク保持装置を両頭研削装置に適用した場合を例に挙げて説明するものとする。
【００３０】
図５及び図６は、本発明の一実施例である両頭研削装置の概略を示しており、また図７及び図８は本発明の一実施例であるワーク保持装置４１を示している。
【００３１】
尚、図５は両頭研削開始前の両頭研削装置の概略を示しており、図６は両頭研削中の両頭研削装置の概略を示している。また、図７は両頭研削開始前（ワーク装着脱時）のワーク保持装置を示しており、図８は両頭研削中のワーク保持装置を示している。
【００３２】
まず、図５及び図６を参照し、両頭研削装置について説明する。図５及び図６に示されるように、両頭研削装置は、大略すると研削加工装置１１ａ，１１ｂとワーク保持装置４１とにより構成されている。
【００３３】
研削加工装置１１ａ，１１ｂは、ワーク８０の研削位置を挟んで同一構成のものが対向するよう２台配設されている。このようにワーク８０の研削位置を挟んで配設される研削加工装置１１ａ，１１ｂは同一構成であるため、図５と図６に関しては、図中上部に位置する研削加工装置には符号ａを添記し、図中下部に位置する研削加工装置には符号ｂを添記して説明する。
【００３４】
研削加工装置１１ａ，１１ｂは、カップ型砥石１０ａ，１０ｂ、研削主軸１８０ａ，１８０ｂ、駆動装置１７０ａ，１７０ｂ、及び移動装置１７５ａ，１７５ｂを有する。カップ型砥石１０ａ，１０ｂは環状研磨材となるものであり、カップ状の先端部（ワーク８０と対峙する部分）に研磨材を固着した構成とされている。このカップ型砥石１０ａ，１０ｂは二つでペアとなり、カップ状の開放側の端面（研磨材が固着された面）に平坦な研削動作面１２０が形成されている。
【００３５】
上記構成とされたカップ型砥石１０ａ，１０ｂは、研削主軸１８０ａ，１８０ｂの一方の端部に一体的に配設されている。また、研削主軸１８０ａ，１８０ｂの他方の端部には、駆動装置１７０ａ，１７０ｂが配設されている。この駆動装置１７０ａ，１７０ｂは研削主軸１８０ａ，１８０ｂを回転駆動するものである。
【００３６】
その結果、カップ型砥石１０ａ，１０ｂは研削主軸１８０ａ，１８０ｂを介して駆動装置１７０ａ，１７０ｂにより回転される。
【００３７】
また、駆動装置１７０ａ，１７０ｂは、移動装置１７５ａ，１７５ｂにより移動される構成となっている。この移動装置１７５ａ，１７５ｂは、駆動装置１７０ａ，１７０ｂを研削主軸１８０ａ，１８０ｂの回転軸方向（図中、矢印で示す方向）に移動させるものである。よって、移動装置１７５ａ，１７５ｂが駆動装置１７０ａ，１７０ｂを前記研削位置から離間させるよう移動させることにより、図５に示されるように、カップ型砥石１０ａ，１０ｂは離間した状態となる。逆に、移動装置１７５ａ，１７５ｂが駆動装置１７０ａ，１７０ｂを図５に示す位置から前記研削位置に向け近接するよう移動させることにより、図６に示されるようにカップ型砥石１０ａ，１０ｂはワーク８０を挟持した状態となる。
【００３８】
次に、主に図７及び図８を参照し、ワーク保持装置４１について説明する。ワーク保持装置４１は、大略するとワーク保持器フレーム４０、クランプアーム２０、駆動モータ９０、及び複数（本実施例では３個）の溝付きローラ３０，５０，６０等により構成されている。
【００３９】
ワーク保持器フレーム４０は、クランプアーム２０、駆動モータ９０、駆動ベルト７０、駆動用溝付きローラ６０が配設されている。ワーク保持器フレーム４０の図中上方の端部には、クランプアーム２０がアーム開閉用回転軸１００を中心とし、図中矢印Ｂ１，Ｂ２方向に揺動可能な状態で配設されている。
【００４０】
このクランプアーム２０のアーム開閉用回転軸１００との接続位置に対する反対側には、クランプ部溝付きローラ３０が配設されている。図７に示す両頭研削開始前の状態では、クランプアーム２０は図中Ｂ１方向へ移動しており、クランプ部溝付きローラ３０はワーク８０の装着位置から大きく離間している。このため、ワーク保持器フレーム４０に対するワーク８０の装着脱を容易に行なうことができる。
【００４１】
尚、クランプアーム２０が図中Ｂ２方向へ移動することにより、クランプ部溝付きローラ３０はワーク８０に接触し、ワーク８０はクランプ部溝付きローラ３０及び他のローラ５０，６０により回転可能に保持される。
【００４２】
一方、ワーク保持器フレーム４０の図中下方の端部には、ワーク保持器旋回アクチュエータ１１０が設けられている。ワーク保持器フレーム４０は、このワーク保持器旋回アクチュエータ１１０により、図７に矢印Ｃ１，Ｃ２で示す方向に回動可能な構成とされている。
【００４３】
また、ワーク保持器フレーム４０は、上記したクランプ部溝付きローラ３０に加え、溝付きローラ５０及び駆動用溝付きローラ６０を設けている。クランプ部溝付きローラ３０は、前記したアーム開閉用回転軸１００の配設位置より若干上方位置に配設されている。このクランプ部溝付きローラ３０は、ワーク保持器フレーム４０に対し単に回転可能に取り付けられている。
【００４４】
また、駆動用溝付きローラ６０は、ワーク保持器フレーム４０の図中右方向に延出した部分に配設されている。この駆動用溝付きローラ６０は、ワーク保持器フレーム４０に配設された駆動モータ９０に駆動ベルト７０を介して接続された構成となっている。即ち、駆動用溝付きローラ６０は、駆動ベルト７０を介して駆動モータ９０により回動付勢される構成となっている。
【００４５】
ワーク８０をワーク保持装置４１に装着するには、次の手順で行なう。このワーク８０のワーク保持装置４１への装着は、図７に示す状態、即ちワーク保持器フレーム４０がワーク保持器旋回アクチュエータ１１０により矢印Ｃ１方向に回動されている状態で行なう。
【００４６】
先ず、ワーク保持装置４１のクランプアーム２０を図中矢印Ｂ１方向に回動させ、クランプ部溝付きローラ３０をワーク８０の装着位置から大きく離間させる。この状態において、溝付きローラ５０と駆動用溝付きローラ６０との上部にワーク８０を載置する。この時、ワーク８０が各溝付きローラ５０，６０に形成されている溝部１６１（これについては後述する）と係合するよう装着する。
【００４７】
続いて、クランプアーム２０を図中矢印Ｂ２方向に揺動させ、クランプ部溝付きローラ３０をワーク８０の上部に当接させる。この際、クランプ部溝付きローラ３０に形成されている溝部１６１（これについては後述する）が、ワーク８０と係合するようにする。
【００４８】
また、上記したように、駆動用溝付きローラ６０は、駆動ベルト７０を介して駆動モータ９０により回動付勢される構成となっている。よって、上記のように３個の各溝付きローラ３０，５０，６０によりワーク８０が保持された状態で、駆動用溝付きローラ６０が回動することにより、ワーク８０は回転運動を行う。
【００４９】
次に、ワーク保持装置４１の動作について図５〜図８を用いて説明する。
【００５０】
図７に示したように、クランプアーム２０が開放された状態のワーク保持器フレーム４０の内部へワーク８０を、カセットからワーク搬送装置により（共に図示せず）、駆動用溝付きローラ６０と、溝付きローラ５０の溝の内部に面接触するような位置に搬送する。
【００５１】
次に、クランプアーム２０が閉じて、ワーク８０は、駆動用溝付きローラ６０と、溝付きローラ５０と、クランプ部溝付きローラ３０とにより挟持され、図示していない前記ワーク搬送装置は退避する。
【００５２】
次に、ワーク保持器フレーム４０は、ワーク保持器旋回アクチュエータ１１０を支点にして、図８に示すような研削加工開始位置まで旋回する。また、前記旋回により、ワーク８０は対向して配置された二つのカップ型砥石１０ａ，１０ｂの間に挿入される。
【００５３】
次に、駆動モータ９０を回転させて、駆動ベルト７０により前記回転を駆動用溝付きローラ６０に伝えて、駆動用溝付きローラ６０を回転させる。これにより、各溝付きローラと、ワーク８０との間に発生する摩擦により、ワーク８０は回転する。
【００５４】
次に、図５に示した位置から図６に示すような位置まで、対向配置した二つのカップ型砥石１０ａ，１０ｂをそれぞれワーク８０が存在する方向へインフィードする。そして、研削動作面１２０をワーク８０に接触させて、ワーク８０の両面を同時に研削する。
【００５５】
研削が終了すると、二つのカップ型砥石１０ａ，１０ｂはそれぞれ、ワーク８０から離れる方向へアウトフィードする。次に、ワーク保持機フレーム４０は、図７に示した位置まで旋回し、ワーク搬送装置がワーク８０を保持後、クランプアーム２０が開放される。その後、前記ワーク搬送装置がワーク８０を、図示していないカセットに収納する。
【００５６】
ここで、各溝付きローラ３０，５０，６０にそれぞれ形成された溝部１６１、及び各溝付きローラ３０，５０，６０の位置調整を行なう位置調整機構について説明する。
【００５７】
尚、各溝付きローラ３０，５０，６０にそれぞれ形成された溝部１６１、及び各溝付きローラ３０，５０，６０に設けられた位置調整機構は同一構成とされているため、以下の説明では、溝付きローラ５０に形成された溝部１６１及び位置調整機構についてのみ説明し、他の溝付きローラ３０，６０に形成された溝部１６１及び位置調整機構の説明は省略するものとする。
【００５８】
まず、溝付きローラ５０に形成された溝部１６１の説明に先立ち、溝付きローラ５０に保持されるワーク８０の外周部の構造について説明する。
【００５９】
図９は、ワークの外周部の断面形状を示した図である。同図に示すように、ワーク８０の外周近傍には、一対のテーパー面８１が形成されている。このテーパー面８１は規格化されたものであり、全てのワーク８０に予め形成されているものである。
【００６０】
次に、溝付きローラ５０に形成された溝部１６１について説明する。
図１０は、溝付きローラによりワークの外周部が挟持された状態を示す図である。溝付きローラ５０の溝部１６１は、鋭角に交わる一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂを有した構造となっている。また、先に述べたように、ワーク８０の外周部には一対のテーパー面８１が存在する。
【００６１】
溝付きローラ５０の溝部１６１に設けられた、前記鋭角に交わる一対の傾斜面１６１ａ、１６１ｂは、ワーク８０の一対のテーパー面８１と面接触するように形成されている。そのため、ワーク８０は、溝付きローラ５０の溝部１６１に設けられた一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂと、ワーク８０の一対のテーパー面８１とが面接触することにより挟持される。
【００６２】
このように各溝付きローラ３０，５０，６０に設けられた溝部１６１内により、ワーク８０の外周部が上記の面接触により狭持されるため、各溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２方向に対するワーク８０の移動は規制される。また、回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に直交する方向であるＸ１，Ｘ２方向に関しても、ワーク８０は、複数の溝付きローラ３０，５０，６０の溝部１６１により、矢印Ｘ１，Ｘ２方向からしっかりと挟み込まれて保持されているため移動が規制される。
【００６３】
そのため、ワーク８０は、溝付きローラ３０，５０，６０に形成された溝部１６１により、回転軸方向Ｙ１，Ｙ２と、この回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に直交する方向であるＸ１，Ｘ２方向の、２方向に関しての移動が規制される。これにより、従来必要とされた回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の移動を規制する静圧パッド等が不要となるため、装置構成を単純化できる。
【００６４】
また、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２と、ワーク８０の回転軸とが、正確に一致していない場合においても、溝部１６１内において、一対の面接触でワーク８０は挟持されるため、ワーク８０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の振動を抑制でき、ワーク８０の好適な加工が可能である。
【００６５】
更に、ワーク８０は一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂが面接触することにより挟持されるため、ワーク８０と溝付きローラ３０，５０，６０との接触面積が増加し、ワーク８０の駆動力が増加する。また、前記面接触により溝付きローラ３０，５０，６０の磨耗量が減少するため、溝付きローラ３０，５０，６０の交換頻度を従来よりも減らすことができる。
【００６６】
図１１〜１２は、溝付きローラに形成される溝部の変形例を示した図である。溝部１６１の形状としては、例えば、図１０に示したようなＶ型溝１６２でも良いし、図１１に示したような台形型溝１６３でも良い。なお、溝付きローラに形成される溝部の形状は、図９に示したワーク８０のテーパー部８１が、溝部１６１に形成された一対の傾斜面１６１ａ， １６１ｂにおいて面接触で挟持されるような形状であれば、どのような形状でも良い。
【００６７】
次に、溝付きローラ３０，５０，６０を回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に移動させる位置調整機構について説明をする。
【００６８】
位置調整機構は、大略するとスライドユニット１４０とワーク保持フレーム１５０とにより構成されている。
【００６９】
図１３〜図１５は、溝付きローラの位置調整機構示す図である。図１３は、ワーク保持器フレーム１５０からスライドユニット１４０を取り外した状態を示している。また、図１４はワーク保持器フレーム１５０にスライドユニット１４０を取り付けた状態を示しており、図１５はスライドユニット１４０をＹ１，Ｙ２方向へ移動させた状態を示している。
【００７０】
なお、位置調整機構２１０は全ての溝付きローラ３０，５０，６０に設けられているが、全て同一構成であるため、溝付きローラ５０に設けられている位置調整機構についてのみ説明する。
【００７１】
ワーク８０を加工する際には、ワーク８０とカップ型砥石１０ａ，１０ｂとの水平位置出しが重要である。これにより、加工精度は大きく変わる。そのため、前記水平位置出しを行うためには、溝付きローラ３０，５０，６０が回転軸方向Ｙ１，Ｙ２に移動できることが必要である。
【００７２】
図１３〜図１５に示した、スライドユニット１４０は、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の移動を可能にするためのユニットであり、溝付きローラ３０，５０，６０はスライドユニット１４０に設けられたベアリング２４０を介してスライドユニット１４０に対して回転可能に支持されている。
このスライドユニット１４０を設けることにより、前記水平位置出しや、両頭研削装置立ち上げ時のカップ型砥石１０ａ，１０ｂとワーク８０の平行位置出し作業を容易に行うことができる。
【００７３】
図１３に示すように、位置調整機構２１０はワーク保持器フレーム１５０とスライドユニット１４０とからなる。
【００７４】
同図に示すようにワーク保持器フレーム１５０には、その内周所定範囲にスライドユニット１４０を取り付ける為の雌ネジ部２３０が形設されている。また、ワーク保持器フレーム１５０には位置決めネジ１３０が取り付けられている。この位置決めネジ１３０はＸ１，Ｘ２方向に移動可能であり、この位置決めネジ１３０を緩めることでスライドユニット１４０を取り外すことができる。同図に示した位置決めネジ１３０は緩められた状態を示している。ワーク８０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２方向への位置調整後には、位置決めネジ１３０を締めてスライドユニット１４０を固定する。
【００７５】
スライドユニット１４０には、ワーク８０を回転自在に支持するための溝付きローラ５０が配設されている。
【００７６】
また、スライドユニット１４０の外周所定範囲には、雄ネジ部２２０が形設されている。この雄ネジ部２２０が、ワーク保持器フレーム１５０の雌ネジ部２３０と螺合されることにより、ワーク８０を回転軸方向Ｙ１，Ｙ２方向への位置調整が可能となる。先に述べた、各溝付きローラ３０，５０，６０は、それぞれ、図１３に示した機構を有している。
【００７７】
次に、溝付きローラ５０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２への位置調整手順を説明する。
【００７８】
始めに、ワーク８０を保持した状態において、位置調整したい溝付きローラ５０の位置決めネジ１３０を緩めて、図１４に示した状態から図１３に示したようなスライドユニット１４０と保持機フレーム１５０とが移動可能な状態にする。
次に、スライドユニット１４０を回して移動させて、ワーク８０の位置を目で確認しながら調整する。スライドユニット１４０の位置調整後、図１５に示すように、緩めていた位置決めネジ１３０を締めて、スライドユニット１４０と、保持機フレーム１５０とを固定する。
【００７９】
なお、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２への位置調整は、全ての溝付きローラ３０，５０，６０を移動させて位置調整を行っても良い。また、任意の一つのローラ（例えば、ローラ５０）の位置を固定しておいて、残りの溝付きローラ３０，６０を移動させて位置調整を行っても良い。また、溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２の位置調整機構は、例えば、図示していない、バネ機構や、シリンダー等を利用した液体（油圧式など）や気体などを用いた圧力制御機構を設けて行ってもよい。
【００８０】
このような溝付きローラ３０，５０，６０の回転軸方向Ｙ１，Ｙ２への位置調整機構を設けることにより、両頭研削装置の立ち上げ時のカップ型砥石１０ａ，１０ｂと、ワーク８０との、平行位置出し作業が容易に実施できる。
【００８１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークを保持するための溝部を有したローラにおいて、ワークの外周部を回転自在に一対の面接触で挟持する。そのため、ローラの回転軸方向と、回転軸方向に直交する方向に対してのワークの移動を抑制することができ、研削後のワークの厚みの制御性が向上する。
【００８３】
そのため、ローラの回転軸と、ワークの回転軸とが、正確に一致していない場合においても、溝部によりワークは、一対の面接触で挟持されているため、ワークの振動を抑制した状態での加工が実現でき、好適なワークの加工ができる。また、静圧パッドを必要としない。
【００８４】
ローラの溝部において面接触でワークが挟持されるため、ワークとローラとの接触面積が増加し、ワークの駆動力が増加して、ローラの磨耗量が減少するため、ローラの交換頻度を従来よりも減らすことができる。
【００８５】
さらに、ローラへのワークの搬送がずれた場合でも、搬送のずれ量が溝部の範囲内であれば、溝部に面接触で挟持でき、問題なく研削でき、ワークの搬送によるトラブルを防ぐことが可能である。
【００８６】
また、ローラは、ローラの回転軸方向に位置調整可能な構造となっているため、両頭研削装置立ち上げ時の砥石と、ワークの平行位置出し作業や、ワークと前記ローラとの平行位置出し作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のワーク保持装置の構造の平面図である。
【図２】従来技術のワーク保持装置の構造の正面図である。
【図３】従来技術のローラにワークが接している部分を拡大した図である。
【図４】従来技術のワークの回転軸とローラの回転軸が平行でない時にワークを研削している状態を示した図である。
【図５】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の平面図（その１）である。
【図６】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の平面図（その２）である。
【図７】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の側面図（その１）である。
【図８】本発明の実施形態によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用したときの概略の側面図（その２）である。
【図９】ワークの外周部の断面形状を示した図である。
【図１０】溝付きローラによりワークの外周部が挟持された状態を示す図である。
【図１１】Ｖ型溝付きローラの溝部の形状を示した図である。
【図１２】台形型溝付きローラの溝部の形状を示した図である。
【図１３】溝付きローラの位置調整機構示す図（その１）である。
【図１４】溝付きローラの位置調整機構示す図（その２）である。
【図１５】溝付きローラの位置調整機構示す図（その３）である。
【符号の説明】
１、１０ カップ型砥石
２、８０ ワーク
３、４０、１５０ ワーク保持器フレーム
４ 静圧パッド
５、５ａ、５ｂ、５ｃ ローラ
６ モータ
７、１２０研削動作面
９ ワーク保持装置
１１ 研削加工装置
２０ クランプアーム
２１ ワークの回転軸
３０ クランプ部溝付きローラ
４１ ワーク保持装置
５０ 溝付きローラ
５３、５４ 回転軸
６０ 駆動用溝付きローラ
７０ 駆動用ベルト
８１ テーパー面
９０ 駆動モータ
１００ アーム開閉用回転軸
１１０ ワーク保持器旋回アクチュエータ
１３０ 位置決めネジ
１４０ スライドユニット
１６０ 接触領域
１６１ 溝部
１６１ａ、１６１ｂ 傾斜面
１６２ Ｖ型溝
１６３ 台形型溝
１７０ 駆動装置
１７５ 移動装置
１８０ 研削主軸
２００ フレーム
２１０ 位置調整機構
２２０ 雄ネジ部
２３０ 雌ネジ部
２４０ ベアリング
Claims (6)
- ローラを用いてワークを保持するワーク保持装置において、
前記ローラに前記ワークの位置規制を行なう溝部を形成すると共に、
前記ローラの回転軸方向に対する位置調整を行う位置調整機構を設けたことを特徴とするワーク保持装置。 - 請求項１記載のワーク保持装置において、
前記溝部は前記ワークの外周部と係合することにより、前記ローラの回転軸方向への移動と、該回転軸方向に直交するする方向への移動とを規制する構成とされていることを特徴とするワーク保持装置。 - 請求項１または２記載のワーク保持装置において、
前記溝部は鋭角に交わる一対の傾斜面を有し、該一対の傾斜面が前記ワークの外周部に面接触するよう構成したことを特徴とするワーク保持装置。 - 請求項１または２記載のワーク保持装置において、
前記溝部は鋭角に交わる一対の傾斜面を有し、該一対の傾斜面が前記ワークの外周部を挟持するよう構成したことを特徴とするワーク保持装置。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のワーク保持装置において、
前記溝部は、断面Ｖ字形状または断面台形状とされていることを特徴とするワーク保持装置。 - 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のワーク保持装置と、前記ワーク保持装置に保持されたワークに対し、その両面から研削処理を行なう一対の環状研磨材とを具備することを特徴とする両頭研削装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002261843A JP2004098198A (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | ワーク保持装置及び両頭研削装置 |
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| JP2004098198A true JP2004098198A (ja) | 2004-04-02 |
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2002
- 2002-09-06 JP JP2002261843A patent/JP2004098198A/ja active Pending
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