JP2013104721A

JP2013104721A - 研削装置

Info

Publication number: JP2013104721A
Application number: JP2011247416A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Higaki; 岳彦檜垣
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-30

Abstract

【課題】被加工物と接触する測定子先端部に研削屑が付着することを防止するとともに、測定子先端部が研削屑に接触することで発生する接触磨耗を低減する。
【解決手段】厚み測定器の測定子３０の先端中央に形成された空間３１０には第１の球体３３が収納され、第１の球体３３の外周側には第１の球体３３より小径の第２の球体３４が複数配設され、第２の球体３４により覆われていることで第１の球体３３が回転可能なベアリング構造になっており、ベアリング構造内に第１の球体３３と第２の球体３４とに水が供給されて潤滑剤の役目となる水の層３８を形成し異物浸入を防ぐことができる。そして、測定子先端部に研削屑が付着することを防止でき、測定子先端部が研削屑に接触することで発生する磨耗及び被加工物を傷つけることを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物の厚みを測定する厚み測定器を備える研削装置に関する。

被加工物を研削する研削装置においては、被加工物を精度よく所定の厚みに研削するために、被加工物の厚みを測定する厚み測定器を備えている。被加工物の研削中は、厚み測定器に備えた測定子を被加工物に接触させて被加工物の厚みを測定している。

しかし、被加工物の研削中に厚みを測定する場合には、測定子を回転中の被加工物に接触させる必要があるため、測定子と被加工物との接触部分には、研削屑や研削砥石から脱落した砥粒が付着する場合があり、測定子の先端部を磨耗させ被加工物に傷をつけるという問題があった。

そこで、このような傷の発生を防止するために、本願出願人は、被加工物の研削中における被加工物の厚み測定において、測定子と被加工物との接触部分に水を供給して研削屑や砥粒等の異物の付着を抑制する研削装置を提案している（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２００５−２４６４９１号公報

しかしながら、研削中は、被加工物を保持するチャックテーブルと研削砥石とが同一方向に回転するため、測定子先端部に一旦異物が付着すると、被加工物と測定子先端部との間に異物が挟まったままの状態で、被加工物の研削が終了するまでチャックテーブル及び研削砥石の回転が継続される。したがって、測定子先端部が磨耗し、さらには被加工物を傷つけてしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、被加工物と接触する測定子先端部に異物が付着することを防止するとともに、測定子先端部に異物が付着することで発生する測定子の磨耗及び被加工物が傷つくことを防止することに課題を有している。

本発明は、被加工物を保持して回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削加工する研削砥石を含む研削手段と、被加工物の厚みを測定する厚み測定器と、を少なくとも備える研削装置に関するもので、厚み測定器は、測定子の先端が被加工物に接触し測定子が上下に移動する移動量で被加工物の厚みを検出するように構成され、測定子の先端中央に形成された空間には第１の球体が収納され、空間内における第１の球体の外周側には第１の球体より小径の第２の球体が複数配設され、第２の球体により覆われていることで第１の球体が回転可能なベアリング構造となっており、ベアリング構造においては、第１の球体と第２の球体との間に水が供給されて水の層を形成し、測定子の先端の露出した第１の球体に向けて水の層から水を放出する。

本発明では、測定子の先端中央に形成された空間に第１の球体が収納され、第１の球体の外周側には第１の球体より小径の第２の球体が複数配設され、第１の球体が第２の球体により覆われて回転可能なベアリング構造になっているため、第１の球体が自由回転することによって、測定子先端部に異物が付着したままになるのを防止することができ、測定子先端部に異物が付着することによって発生する磨耗を低減することができる。

さらに、本発明では、測定子先端部が回転することにより測定子先端部に異物が付着するのを防止することができるため、被加工物が傷つくのを防止することができる。また、ベアリング構造においては、第１の球体と第２の球体との間に水が供給されて潤滑剤の役目となる水の層を形成し、測定子の先端から水を放出することで、ベアリングとしての機能を維持するとともに、ベアリング構造に異物が浸入するのを防ぐことができる。

厚み測定器を搭載した研削装置の斜視図である。厚み測定器の測定子の詳細な構造を示す断面図である。

図１に示す研削装置１は、被加工物の厚みを測定する厚み測定器３を備えた研削装置であり、Ｙ軸方向に延びる長方形形状の装置ベース１ａと、装置ベース１ａの上面後部側に立設されＺ軸方向に延びる支持台１ｂとから構成されている。

装置ベース１ａの上面には、蛇腹状のカバー２２が敷かれており、該カバー２２の上に移動基台２１が配設され、移動基台２１はＹ軸方向を水平移動できるようになっている。

図１に示す研削装置１には、被加工物を保持し回転可能なチャックテーブル２と、被加工物の厚みを測定する厚み測定器３と、チャックテーブル２に保持された被加工物を研削加工する研削手段６と、研削手段６を昇降させる研削送り手段７と、を備えている。

チャックテーブル２は、円盤形状に形成され、被加工物を保持するための保持面２０を有し、回転可能な構成としている。チャックテーブル２は、移動基台２１の上面において回転自在に支持されている。そして、移動基台２１が蛇腹状のカバー２２をＹ軸方向に水平移動するのに伴い、チャックテーブル２をＹ軸方向に水平移動させることができる。

装置ベース１ａの上面後部には、研削手段６が支持台１ｂにおいて研削送り手段７を介して支持されている。研削手段６には、Ｚ軸方向に軸心を有するスピンドルシャフト６０と、スピンドルシャフト６０の端部に接続されたモータ６１と、スピンドルシャフト６０の下端に連結された研削ホイール６２と、研削ホイール６２の下部に固着された複数の研削砥石６３とを備えている。研削手段６は、モータ６１の駆動により、研削ホイール６２が所定の回転速度で回転可能な構成としている。

研削送り手段７には、支持台１ｂの側部においてＺ軸方向に配設されたボールスクリュー７０と、ボールスクリュー７０と平行に配設された一対のガイドレール７１と、ボールスクリュー７０の端部に接続されたモータ７２と、ガイドレール７１に摺動可能に係合するとともに内部に備えたナットがボールスクリュー７０に螺合する昇降基板７３とを備えている。そして、モータ７２の駆動によってボールスクリュー７０が回動することにより、昇降基板７３がガイドレール７１にガイドされてＺ軸方向を自在に移動し、併せて研削手段６をＺ軸方向に昇降させることができる。

チャックテーブル２の近傍であって、移動基台２１の上面には、被加工物の厚みを測定する厚み測定器３が配設されている。厚み測定器３には、被加工物と接触して被加工物の厚みを測定する測定子３０を備えている。

厚み測定子３０は、ハウジング３１を備え、ハウジング３１の先端中央のほぼ球状にくり貫かれて形成された空間３１０に第１の球体３３が収納されている。第１の球体３３は、セラミックスなどの磨耗しにくい硬質材料から形成されている。

図２に示すように、空間３１０は、その内径が第１の球体３３の外径よりも大きく形成されており、ハウジング３１における第１の球体３３の外周面３３ａと対面する面である内面３１ａと、第１の球体３３の外周面３３ａとの間に、余剰領域３２が形成されている。余剰領域３２には、第１の球体３３よりも小径の第２の球体３４が、第１の球体３３の外周面３３ａを覆うようにして複数配設されている。第２の球体３４は、空間３１０における内面３１ａと第１の球体３３の外周面３３ａとの間を転動しながら第１の球体３３を回転可能に支持する。このように、測定子３０の先端中央は、第１の球体が第２の球体によって回転可能に支持されたベアリング構造となっている。なお、第２の球体３４についても、第１の球体３３と同様にセラミックスなどの磨耗しにくい硬質材料から形成されている。

厚み測定器３では、第１の球体３３が回転し、被加工物と接触する部分である測定子先端部３５が被加工物に接触して測定子３０が上下に移動する移動量によって被加工物の厚みを測定する。被加工物の厚みを測定するためには、まず、被加工物の厚み測定の基準面となる図１に示したチャックテーブル２の保持面２０に、第１の球体３３の測定子先端部３５を接触させて保持面２０の高さ位置を検出する。そして、チャックテーブル２に被加工物を載置し、第１の球体３３の測定子先端部３５を被加工物の上面に接触させて被加工物の上面の高さ位置を検出し、被加工物の上面の高さからチャックテーブル２の高さを差し引くことにより、被加工物の厚みを算出する。

ハウジング３１の中央には、水供給源５から水供給バルブ４を介して第１の球体３３と第２の球体３４との間へ向けて水を供給するための流路３６が形成されている。流路３６は、余剰領域３２に連通し、測定子先端部３５の近傍に位置する放水口３７まで連通している。水供給源５から供給される水が余剰領域３２に流入すると、第１の球体３３と第２の球体３４との間に水の層３８が形成される。そして、水の層３８を形成する水は、放水口３７から流出する。

以下、上記のように構成される被加工物の厚み測定器３を搭載した研削装置１の動作例について説明する。なお、図２に示すワークＷは、研削処理の対象となる被加工物の一例である。

図１に示す厚み測定器３は、ワークＷがチャックテーブル２に保持される前に、厚み測定器３の測定子３０をチャックテーブル２の保持面２０に接触させ、ワークＷの高さ位置を算出するための基準面となるチャックテーブル２の保持面２０の高さ位置を測定する。

厚み測定器３がチャックテーブル２の保持面２０の高さ位置を測定した後、ワークＷをチャックテーブル２に載置する。チャックテーブル２は、ワークＷを保持面２０に吸引保持して回転を開始する。

そして、図１に示す移動基台２１が蛇腹状のカバー２２をＹ軸方向に水平移動し、チャックテーブル２を研削手段６の下方に移動させる。そして、チャックテーブル２が研削手段６の下方に位置づけられると、研削手段６が作動してチャックテーブル２に保持されたワークＷの研削を開始する。

厚み測定器３は、図２に示す測定子先端部３５を回転中のワークＷの上面Ｗａに当接させる。そして、研削中は、上面Ｗａの高さ位置とチャックテーブル２の保持面２０の高さ位置との差からワークＷの厚みを求める。

ワークＷの厚み測定中は、水供給源５から余剰領域３２へ水を流入させる。この水は、第１の球体３３と第２の球体３４との間に流れ込み、ベアリング構造としての機能を維持するための潤滑剤の役目となる水の層３８を形成する。水の層を形成する水は、空間３１０の下端に形成された放水口３７から放出される。

ワークＷの研削中には研削屑が発生し、また、研削砥石６３からは砥粒が脱落する。そして、研削屑や砥粒といった異物は、ワークＷの回転によって、測定子先端部３５とワークＷの上面Ｗａとの接触部分にも移動しうる。

しかし、測定子３０の先端中央はベアリング構造となっており、第１の球体３３が回転可能であるため、当該回転により異物が除去され、異物が測定子先端部３５に付着して滞留することはない。

また、放水口３７から水が流出するため、測定子先端部３５の回転によって空間３１０の内部に研削屑や脱落した砥粒が引き込まれることもない。したがって、研削屑や砥粒等の異物が測定子３０のベアリング構造内にごみが浸入するのを阻止することができる。

研削手段６は、厚み測定器３によるワークＷの厚み測定に基づき、ワークＷが所定の厚みに達すると、ワークＷの研削を終了する。

このように、厚み測定器３では、測定子先端部３５が回転することにより、研削中に発生する研削屑や研削砥石から脱落した砥粒が測定子先端部３５とワークＷとの間に挟まることを防止することができ、測定子先端部３５が研削屑に接触することによって測定子先端部が磨耗したり、被加工物が傷ついたりするのを防止することができる。また、測定子３０の先端のベアリング構造内部に異物が浸入するのを防止することもできる。

本実施形態で示した研削装置１では、厚み測定器３の測定子３０を１本のみ搭載した例を示しているが、この装置構成に限定されるものではない。例えば、測定子を２本搭載してもよい。このような装置構成では、一方の測定子は被加工物の基準面となるチャックテーブルの高さ位置を測定し、他方の測定子が被加工物の上面の高さ位置を測定する。

１：研削装置１ａ：装置ベース１ｂ：支持台
２：チャックテーブル：２０：保持面２１：移動基台２２：カバー
３：厚み測定器３０：測定子３１：ハウジング３１ａ：内面３２：余剰領域
３３：第１の球体３３ａ：外周面３４：第２の球体３５：測定子先端部
３６：流路３７：放水口３８：水の層
４：水供給バルブ
５：水供給源
６：研削手段６０：スピンドルシャフト６１：モータ：６２：研削ホイール
６３：研削砥石
７：研削送り手段７０：ボールスクリュー７１：ガイドレール７２：モータ
７３：昇降基台
Ｗ：ワークＷａ：上面

Claims

被加工物を保持して回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削加工する研削砥石を含む研削手段と、被加工物の厚みを測定する厚み測定器と、を少なくとも備える研削装置において、
該厚み測定器は、測定子の先端が被加工物に接触し該測定子が上下に移動する移動量で該被加工物の厚みを検出するように構成され、
該測定子の先端中央に形成された空間には第１の球体が収納され、
該空間内における該第１の球体の外周側には該第１の球体より小径の第２の球体が複数配設され、該第２の球体により覆われていることで該第１の球体が回転可能なベアリング構造となっており、
該ベアリング構造においては、該第１の球体と該第２の球体との間に水が供給されて水の層を形成し、該測定子の先端の露出した第１の球体に向けて該水の層から水を放出する研削装置。