JP2013126699A - 研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削送り手段の研削送り速度を可変とするだけでなく、他の要素も制御することにより、板状ワークに対して所望の研削を施す。
【解決手段】板状ワークＷを保持面１１ｂ上に保持したチャックテーブル１１を回転させるとともに、研削ホイール５を回転させつつチャックテーブル１１の保持面１１ｂに対して垂直な方向に研削送りする板状ワークの研削方法であって、研削ホイール５の研削面をチャックテーブル１１の保持面１１ｂに保持された板状ワークＷに接触させて研削加工を行う際に、研削ホイール５を回転駆動する電力モータ７に供給する電力の負荷電流値に基づいて研削ホイール５の回転数またはチャックテーブル１１の回転数を制御することにより、研削効率の改善および板状ワークＷの加工面の状態の改善を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状ワークを研削する方法に関する。

円形の板状ワークの製造工程においては、板状ワークを所定の厚みに研削するために、研削装置によって板状ワークの上面を研削している。研削装置には、板状ワークを保持し回転可能なチャックテーブルと、板状ワークに研削を施すスピンドルユニットと、スピンドルユニットを鉛直方向に研削送りする研削送り手段とを備え、スピンドルユニットは、回転可能な研削ホイールと、研削ホイールを回転させる電力モータとを備え、研削送り手段には、研削送りのための動力を与えるモータを備え、モータには、研削送り動作を制御する制御手段が接続されている。

このような研削装置においては、装置の故障やオペレータの誤操作などに起因してスピンドルユニットの下降動作が制御不能となり、研削ホイールが回転しながら板状ワークに向けて下降し続けてしまうことがある。そして、研削ホイールが板状ワークの上面を過度に押圧してしまい板状ワークを損傷させたり、板状ワークを保持するチャックテーブル自体を破損させたりする場合がある。このような事態を防止するために、研削送り手段を構成するモータに負荷電流値検出手段を接続し、モータの負荷電流値を常時監視して、負荷電流値検出手段が検出した負荷電流値に基づいてスピンドルユニットの研削送り速度を制御していた（例えば、下記の特許文献１及び２を参照）。

特開平０６−０５３１９５号公報 特開２０１１−０３６９６２号公報

しかしながら、研削対象となる板状ワークの材質が硬質材料であるか軟質材料であるかによって、研削送り速度の制御だけでは研削効率が低くなるという問題があり、そのほかにも、研削後の板状ワークの上面が所望の加工面に仕上がらないという問題や、板状ワーク自体が損傷し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、研削送り手段の研削送り速度を可変とするだけでなく、他の要素も制御することにより、板状ワークに対して所望の研削を施すことに発明の解決すべき課題を有する。

本発明は、板状ワークを保持面上に保持したチャックテーブルを回転させるとともに、研削ホイールを回転させつつ該チャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に板状ワークに向けて研削送りする板状ワークの研削方法であって、該研削ホイールの研削面をチャックテーブルの保持面に保持された板状ワークに接触させて研削加工を行う際に、該研削ホイールを回転駆動する電力モータに供給する電力の負荷電流値に基づいて該研削ホイールの回転数または該チャックテーブルの回転数を制御する。

本発明では、研削ホイールの研削面をチャックテーブルの保持面に保持された板状ワークに接触させて研削加工を行う際に、研削ホイールを回転駆動する電力モータに供給する電力の負荷電流値に基づいて研削ホイールの回転数またはチャックテーブルの回転数を制御するため、板状ワークの研削効率の改善および板状ワークの加工面の状態の改善が可能となる。

板状ワークの研削方法を示す断面図である。

図１に示すスピンドルユニット１及びチャックテーブル１１は、本実施形態の研削方法に用いられるスピンドルユニット及びチャックテーブルの一例である。

図１に示すスピンドルユニット１は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル２と、スピンドル２の下方に取り付けられスピンドル２の外径よりも大径のスラストプレート３と、スピンドル２の下端にマウンタ４を介して装着された研削ホイール５と、スピンドル２の外周を囲むようにしてスピンドル２を支持するスピンドルハウジング６と、スピンドルハウジング６の内部でかつスピンドル２の上方に配設されスピンドル２を回転させる電力モータ７とを備えている。研削ホイール５の下部には、複数の砥石５０が固着されている。そして、スピンドルユニット１は、電力モータ７の駆動により研削ホイール５を例えば矢印Ａ方向に所定の回転速度で回転させることができる。

チャックテーブル１１は、板状ワークＷを吸引保持する多孔質部材１１ａを有している。多孔質部材１１ａの表面は保持面１１ｂとなっており、不図示の吸引源から伝達される吸引力により板状ワークＷの下面Ｗｂを保持面１１ｂに吸引保持することができる。チャックテーブル１１の下端には、回転軸となる回転基台１１ｃが接続されている。回転基台１１ｃには、チャックテーブル１１を回転させるモータ１１ｄが配設されており、チャックテーブル１１は、矢印Ａ方向に所定の回転速度で回転することができる。

電力モータ７は、電源８に接続されるとともに、負荷電流値検出手段９に接続されている。負荷電流値検出手段９は、チャックテーブル１１及び研削ホイール５の回転数を制御する回転数制御手段１０に接続されている。そして、負荷電流値検出手段９は、電源８から電力モータ７に供給される負荷電流を検出して、回転制御手段１０に負荷電流値を送ることができる。

回転数制御手段１０は、チャックテーブル１１を回転させるモータ１１ｄ及び電力モータ７に接続されており、負荷電流値検出手段９が検知した負荷電流値に基づき、モータ１１ｄまたは電力モータ７に制御信号を送信して研削ホイール５の回転数またはチャックテーブル１１の回転数を制御することができる。

スピンドルハウジング６の側部には、スピンドルユニット１を昇降移動させる研削送り手段１２が配設されている。研削送り手段１２は、鉛直方向に延び回動可能な雄ネジロッド１２ａと、雄ネジロッド１２ａの上端に接続されたモータ１２ｂと、雄ネジロッド１２ａの下端において雄ネジロッド１２ａを回動可能に支持する軸受部１２ｃと、スピンドルハウジング６の側部に取り付けられスピンドルユニット１を昇降させる移動基台１２ｄとを備えている。移動基台１２ｄの一方の面には、不図示のナット構造を有し雄ネジロッド１２ａを貫通させるプレート１２ｅが連結されており、当該ナット構造に雄ネジロッド１２ａが螺合している。そして、モータ１２ｂが駆動すると、雄ネジロッド１２ａが回動するとともに移動基台１２ｄを上下方向に移動させ、スピンドルユニット１も矢印Ｂ１及びＢ２方向に移動させることができる。

以下においては、図１に示すスピンドルユニット１及びチャックテーブル１１を用いた板状ワークＷの研削方法について説明する。なお、板状ワークＷは、例えば、サファイアやセラミックスなど硬質材料の板状ワークや樹脂系など軟質材料の板状ワークのいずれでもよい。

チャックテーブル１１の保持面１１ｂに板状ワークＷが保持された後、チャックテーブル１１を矢印Ａ方向に回転させるとともに、チャックテーブル１１をスピンドルユニット１の下方に位置づける。

チャックテーブル１１をスピンドルユニット１の下方に位置づけた後、電源８から供給される電力により電力モータ７を駆動し、スピンドル２を回転させるとともに研削ホイール５を矢印Ａ方向に回転させる。

この回転とともに、研削送り手段１２を作動させる。研削送り手段１２は、モータ１２ｂの駆動により雄ネジロッド１２ａを回動させる。雄ネジロッド１２ａの回動により移動基台１２ｃとともにスピンドルユニット１を矢印Ｂ２方向に研削送りする。そして、回転中の研削ホイール５の砥石５０を板状ワークＷの上面Ｗａに接触させて研削する。

板状ワークＷを研削中、負荷電流値検出手段９は、電力モータ７の負荷電流値を常に検出して回転数制御手段１０に送る。なお、回転数制御手段１０において、予め研削ホイール５またはチャックテーブル１１の回転数を下げるべきとの判断の基準となる負荷電流のしきい値と、研削ホイール５またはチャックテーブル１１の回転数を上げるタイミングとなる負荷電流のしきい値とを設定しておく。

例えば、板状ワークＷが硬質材料である場合は、砥石５０が板状ワークＷの上面Ｗａに接触したときに砥石５０にかかる研削抵抗が大きくなり、電力モータ７の負荷電流値が急上昇する。そのため、回転数制御手段１０は、負荷電流値検出手段９から送られてくる負荷電流値が研削ホイール５またはチャックテーブル１１の回転数を下げるべきとの判断の基準となるしきい値に達した時点で、研削ホイール５の電力モータ７またはチャックテーブル１１のモータ１１ｄに回転数を下げる制御信号を送る。このようにして、研削ホイール５またはチャックテーブル１１の回転数を下げつつ、砥石５０により板状ワークＷを研削することが可能となるため、スピンドルユニット１は、板状ワークの上面Ｗａを所望の加工面に仕上げることができる。

一方で、板状ワークＷが軟質材料である場合は、砥石５０にかかる研削抵抗が小さく、電力モータ７の負荷電流値は急上昇することはない。そのため、回転数制御手段１０は、負荷電流値検出手段９から送られてくる負荷電流値が研削ホイール５またはチャックテーブル１１の回転数を上げるべきとの判断の基準となるしきい値に達した時点で研削ホイール５の電力モータ７またはチャックテーブル１１のモータ１１ｄに回転数を上げる制御信号を送る。このようにして、研削ホイール５またはチャックテーブル１１の回転数を上げつつ、砥石５０により板状ワークＷを研削することが可能となるため、スピンドルユニット１は、板状ワークＷの研削効率を改善することが可能となり、板状ワークＷの上面Ｗａを所望の加工面に仕上げることができる。

以上のようにして、研削ホイール５またはチャックテーブル１１の回転数を制御しながら板状ワークＷの上面Ｗａが所望の加工面に仕上がるまで研削を施す。そして、板状ワークＷの上面Ｗａが所望の厚みに研削された時点で、研削送り手段１２によりスピンドルユニット１を矢印Ｂ１方向に上昇させて板状ワークＷの研削を終了する。

１：スピンドルユニット
２：スピンドル
３：スラストプレート
４：マウンタ
５：研削ホイール ５０：砥石
６：スピンドルハウジング
７：電力モータ
８：電源
９：負荷電流値検出手段
１０：回転数制御手段
１１：チャックテーブル １１ａ：多孔質部材 １１ｂ：保持面 １１ｃ：回転基台 １１ｄ：モータ
１２：研削送り手段 １２ａ：ネジロッド １２ｂ：モータ １２ｃ：軸受部 １２ｄ：移動基台 １２ｅ：プレート
Ｗ：板状ワーク Ｗａ：上面 Ｗｂ：下面

Claims (1)

1. 板状ワークを保持面上に保持したチャックテーブルを回転させるとともに、研削ホイールを回転させつつ該チャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に板状ワークに向けて研削送りする板状ワークの研削方法であって、
   該研削ホイールの研削面を該チャックテーブルの保持面に保持された板状ワークに接触させて研削加工を行う際に、該研削ホイールを回転駆動する電力モータに供給する電力の負荷電流値に基づいて該研削ホイールの回転数または該チャックテーブルの回転数を制御することを特徴とする板状ワークの研削方法。

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