JP2013212561A

JP2013212561A - 研削装置

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Publication number: JP2013212561A
Application number: JP2012084440A
Authority: JP
Inventors: Makoto Masunaga; 真増永
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2032-04-03
Also published as: JP5964637B2

Abstract

【課題】板状ワークが難研削材料により形成されている場合であっても、精度よく所定の厚みに研削することを目的とする。
【解決手段】研削装置１には、板状ワークＷにクリープフィード研削を施す第１の研削手段２０と、粗研削が施された板状ワークＷにインフィード研削を施す第２の研削手段３０と、インフィード研削時に板状ワークの厚みを測定する厚み測定部６とを備えているため、第１の研削手段２０による研削時には、板状ワークの研削除去量を多くすることができ、第２の研削手段３０による研削時には、厚み測定部６によって板状ワークＷの厚みを監視しつつ、板状ワークＷに仕上げ研削をすることができる。したがって、板状ワークＷが難研削材料により形成されている場合であっても、板状ワークＷを精度良く、かつ、従来よりも効率よく板状ワークを所定の厚みに研削することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の研削手段によって板状ワークを研削して所定の厚みに研削する研削装置に関する。

円形の板状ワークを研削する研削装置においては、チャックテーブルの上面の中心部を頂点として傘状に形成されたチャックテーブルに板状ワークを保持させるとともにチャックテーブルを自転させ、板状ワークの円半径部分に研削砥石を接触させて研削するインフィード研削を行っている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

また、板状ワークを研削する他の例としては、板状ワークが保持された保持テーブルを回転させずに、研削砥石と保持テーブルとの相対移動によって、研削砥石を板状ワークの側面から接触させて研削するクリープフィード研削がある。

特開２００９−９０３８９号公報

上記したインフィード研削では、ある一時点における板状ワークと研削砥石との接触面が板状ワークの半径部分に限られる。そのため、板状ワークの研削中における板状ワークと研削砥石との単位時間当たりの接触面積を広げるために、板状ワークを保持するチャックテーブルの回転数を高めている。

しかし、例えば、ＳｉＣ，サファイアなどの難研削材料により形成された板状ワークにインフィード研削を施す場合において、チャックテーブルの回転数を高くすると、研削砥石が目つぶれを起こしてしまい、十分な研削力を確保することができないという現象が起きている。

一方、上記したクリープフィード研削では、板状ワークを研削除去する量が多いことから、インフィード研削に比べて速く板状ワークを薄くすることができる。しかしながら、クリープフィード研削のみでは、板状ワークの厚みのばらつきを監視しながら板状ワークの厚みの調整をすることが困難となっている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、板状ワークが難研削材料により形成されている場合であっても、精度よく所定の厚みに研削することに発明の解決すべき課題を有している。

本発明は、板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削する研削砥石が装着された研削手段と、該保持テーブルが配設され該研削手段の下方に該保持テーブルを位置づけるターンテーブルと、該研削手段を該保持テーブルに接近および離間させる研削送り手段と、該板状ワークの厚みを測定する厚み測定部と、を少なくとも備える研削装置であって、該研削手段は、該研削送り手段によって板状ワークの所定の切込み深さに位置づけられた第１の研削砥石を板状ワークの側面から接触させる第１の研削手段と、該保持テーブルに保持された板状ワークの上方から研削送り手段による研削送りによって、第２の研削砥石を板状ワークに接近させ研削する第２の研削手段と、を備え、該研削送り手段による該研削送りによって、該第１の研削砥石が切り込むべき所定の切込み深さの位置に位置づけられた該第１の研削砥石に向かって該保持テーブルに保持された板状ワークを相対的に進入させ該第１の研削砥石に該板状ワークを側面から研削させ、該第１の研削手段による研削の後、該ターンテーブルによって該保持テーブルを該第２の研削手段の下方に位置づけ、該保持テーブルが保持する板状ワークの厚みを該厚み測定部で測定しながら、回転する該保持テーブルの上方より該第２の研削手段を下降させ該第２の研削砥石を該板状ワークの上面に接触させて所定の厚みに研削する。

本発明は、板状ワークにクリープフィード研削を施す第１の研削手段と、クリープフィード研削が施された板状ワークにインフィード研削を施す第２の研削手段と、インフィード研削時に板状ワークの厚みを測定する板状ワークの厚み測定部とを備えているため、第１の研削手段による研削時には、板状ワークの研削除去量を多くすることができ、第２の研削手段による研削時には、厚み測定部によって板状ワークの厚みの監視を行いつつ、板状ワークに仕上げ研削をすることができる。したがって、被研削物である板状ワークが難研削材料により形成されている場合であっても、板状ワークＷを精度良く、かつ、従来よりも効率よく板状ワークを所定の厚みに研削することが可能となる。

クリープフィード研削とインフィード研削とを行うことができる研削装置の構成を示す平面図である。第１の研削手段の構成を示す断面図である。第１の研削手段の動作例を示す断面図である。第２の研削手段の構成を示す断面図である。第２の研削手段の動作例を示す断面図である。

図１に示す研削装置１は、複数の研削工程により被加工物である板状ワークＷを所定の厚みに研削する研削装置である。以下に、研削装置１の構成を説明する。

図１に示すように、研削装置１は、装置ベース２を有し、装置ベース２の上面中央には回転可能なターンテーブル３が配設されている。ターンテーブル３の上面には、板状ワークＷを保持し回転可能な保持テーブル４が複数配設されている。そして、ターンテーブル３は、例えば、矢印Ａ方向に回転させて複数の保持テーブル４を公転させることにより、保持テーブル４に対する板状ワークＷの着脱が行われる着脱領域Ｐ１と，板状ワークの研削が行われる研削領域Ｐ２，研削領域Ｐ３及び研削領域Ｐ４とにそれぞれ保持テーブル４を位置づけすることができる。

保持テーブル４は、図２に示すように、板状ワークＷを吸引保持する保持部４００を備えている。保持部４００には、その中心部分を頂点として外周方向を下方に傾斜させた傾斜面４００ａが形成されている。保持部４００は、支持部４０１によって支持され、支持部４０１には、保持部４００を不図示の吸引源に連通させる吸引孔４０２が形成されている。

図１に示すように、研削装置１における装置ベース２のＹ１方向側には、研削前の板状ワークＷを収容するための収容カセット７ａと、研削後の板状ワークＷを回収するための回収カセット７ｂとが配設されている。

収容カセット７ａ及び回収カセット７ｂの近傍には、板状ワークＷを収容カセット７ａから搬出及び回収カセット７ｂへ搬入する搬送ロボット８が配設されている。搬送ロボット８は、板状ワークＷを保持するロボットハンド８ａを備え、装置ベース２に配設されたガイドレール１３の側部において支持されており、例えばＸ１及びＸ２方向に往復移動することができる。搬送ロボット８の可動範囲には、仮置きテーブル９及び洗浄ユニット１０が配設されている。仮置きテーブル９では、研削前の板状ワークＷの位置調整を行うことができる。また、洗浄ユニット１０では、研削後の板状ワークＷの上面に付着した加工屑を洗浄することができる。

仮置きテーブル９から板状ワークＷの着脱領域Ｐ１に位置する保持テーブル４にかけてガイドレール１４が延設されており、ガイドレール１４の側部において研削前の板状ワークＷを搬送する搬送ユニット１１が配設されている。搬送ユニット１１は、ガイドレール１４にガイドされ、例えばＹ１方向及びＹ２方向に水平移動することが可能となっており、仮置きテーブル９から着脱領域Ｐ１に位置する保持テーブル４へ板状ワークＷを搬送することができる。

また、着脱領域Ｐ１の近傍からは、洗浄ユニット１０に近接する位置にかけてガイドレール１５が延設されており、研削後の板状ワークＷをガイドレール１５に沿って搬送する搬送ユニット１２が配設されている。搬送ユニット１２は、ガイドレール１５にガイドされ、例えばＹ１方向及びＹ２方向に水平移動することが可能となっており、着脱領域Ｐ１に位置する保持テーブル４から洗浄ユニット１０へ板状ワークＷを搬送することができる。

図１に示す研削領域Ｐ２には、板状ワークＷにクリープフィード研削による粗研削を施す第１の研削手段２０が、装置ベース２に配設されたコラム５ａの側部に研削送り手段５０を介して配設されている。第１の研削手段２０は、図２に示すように、鉛直方向の軸心Ｓ１を有するスピンドル２１と、ハウジング２２と、スピンドル２１の下端に連結された研削ホイール２３と、研削ホイール２３の下部に環状に装着された研削砥石２４と、を備えている。研削送り手段５０は、コラム５ａの側部を上下左右に移動することが可能となっており、研削砥石２４を保持テーブル４に接近および離間させることができる。また、図２に示す第１の研削手段２０は、軸心Ｓ１周りを回転することができる。

研削領域Ｐ３には、粗研削が施された板状ワークＷにインフィード研削による仕上げ研削を施す第２の研削手段３０が、装置ベース２に配設されたコラム５ｂの側部に研削送り手段５１を介して配設されている。また、研削領域Ｐ４にもインフィード研削による仕上げ研削を施す第３の研削手段４０が、コラム５ｃの側部に研削送り手段５２を介して配設されている。

第２の研削手段３０は、図４に示すように、鉛直方向の軸心Ｓ２を有するスピンドル３１と、ハウジング３２と、スピンドル３１の下端に連結された研削ホイール３３と、研削ホイール３３の下部に環状に装着された研削砥石３４と、を備えている。第２の研削手段３０においては、図示していないがスピンドル３１の軸心Ｓ２を所定角度傾ける角度調整手段が接続されており、インフィード研削時に軸心Ｓ２を所定角度傾けて、研削砥石３４の下面と保持テーブル４の保持部４００の傾斜面４００ａとが平行な位置関係になるように位置調整がなされる。図１に示した研削送り手段５１は、第２の研削手段３０を昇降させることが可能となっており、研削砥石３４を板状ワークＷに接近および離間させることができる。なお、第３の研削手段４０についても、第２の研削手段３０と同様の構成となっている。

図１に戻って説明すると、研削領域Ｐ３には、板状ワークＷの仕上げ研削中における板状ワークＷの厚みを測定するための厚み測定部６が配設されている。厚み測定部６は、板状ワークＷの上面高さ位置を測定するハイトゲージ６ａと、保持テーブル４の上面高さ位置を測定するハイトゲージ６ｂと、により構成されている。なお、研削領域Ｐ４にも、上記同様の厚み測定部６が配設されている。

研削装置１には、上記の各種装置の制御を行うための制御手段１６を備え、上記の各種装置にそれぞれ接続されている。制御手段１６には、ＣＰＵ及びメモリを備えている。制御手段１６は、例えば、予め板状ワークＷの仕上がり厚みをメモリに記憶させることができる。また、厚み測定部６によって測定された板状ワークＷの厚みをメモリに記憶させることができる。また、図４に示す第２の研削手段３０の軸心Ｓ２の傾き角度を設定し、当該メモリに記憶させることができる。

以下に、上記の如く構成される研削装置１の動作例について説明する。
なお、板状ワークＷにクリープフィード研削による粗研削を実施する前には、板状ワークＷを所定の厚みにするために、図２に示す研削砥石２４が切り込むべき切込み深さの位置Ｈを予め制御手段１６に設定しておく。また、板状ワークＷにインフィード研削による仕上げ研削を実施する前には、予め板状ワークＷの仕上がり厚みを制御手段１６に設定しておく。

図１に示す搬送ロボット８が稼働し、ロボットハンド８ａにより収容カセット７ａから研削前の板状ワークＷを１枚取り出す。その後、搬送ロボット８は、仮置きテーブル９にロボットハンド８ａが届く範囲までＸ２方向に移動し、仮置きテーブル９に板状ワークＷを載置する。搬送ユニット１１は、仮置きテーブル９に仮置きされた板状ワークＷを保持し、着脱領域Ｐ１に位置する保持テーブル４に板状ワークＷを搬送する。保持テーブル４に板状ワークＷが吸引保持されたら、ターンテーブル４を矢印Ａ方向に回転させ保持テーブル４を研削領域Ｐ２に移動させ、研削送り手段５０を作動させる。

次いで、図２に示す第１の研削手段２０をＺ１方向に下降させ、予め設定してある切込み深さの位置Ｈに研削砥石２４の下面を位置づける。図３に示す第１の研削手段２０は、スピンドル２１を矢印Ａ方向に回転させて研削砥石２４を回転させ、図１に示した研削送り手段５０によって研削砥石２４を矢印Ｘ２方向に水平移動させる。そして、回転する研削砥石２４に向かって相対的に移動してくる保持テーブル４に保持された板状ワークＷを側方から粗研削してクリープフィード研削をしていく。なお、粗研削中は、制御手段１６が保持テーブル４を回転させないように制御する。

板状ワークＷの粗研削が完了した後、粗研削が施された板状ワークＷに仕上げ研削を施すために、図１に示すターンテーブル４を矢印Ａ方向に回転させ保持テーブル４を研削領域Ｐ３に移動させ、第２の研削手段３０の下方に位置づける。

図４に示す第２の研削手段３０を構成するスピンドル３１の軸心Ｓ２は、不図示の角度調整手段によって所定角度傾けられ、研削砥石３４の下面と保持テーブル４の保持部４００の傾斜面４００ａとが平行な位置関係になるように位置調整がなされる。図１に示した研削送り手段５１を作動させ、図５に示すように、第２の研削手段３０を板状ワークＷの上方からＺ１方向に下降させる。そして、研削砥石３４を傾斜面４００ａ上に吸引保持された板状ワークＷの半径部分に接触させ、板状ワークＷに仕上げ研削を施す。この際、板状ワークＷの全面に研削砥石３４接触させて研削するために、保持テーブル４についても矢印Ａ方向に回転させてインフィード研削を行う。

また、図５に示すように、板状ワークＷの仕上げ研削中は、厚み測定部６によって、板状ワークＷの厚みを常に測定する。すなわち、ハイトゲージ６ａを板状ワークＷの上面に当接させ、ハイトゲージ６ｂを保持テーブル４の傾斜面４００ａに当接させる。インフィード研削では、板状ワークＷの上面のうち研削砥石３４に接触していない部分にハイトゲージ６ａを接触させて研削中の板状ワークＷの高さ位置を測定することができるため、この板状ワークＷの高さ位置の値から保持テーブル４の傾斜面４００ａの高さ位置の値を差し引くことにより、板状ワークＷの厚みが算出される。この算出された値を図１に示した制御手段１６に送信し、予め設定されている板状ワークＷの仕上がり厚みと一致しているか否かが判断され、板状ワークＷが仕上がり厚みまで研削されたと判断された場合には、第２の研削手段３０による仕上げ研削を終了する。一方、板状ワークＷが仕上がり厚みまで研削されていないと判断された場合には、板状ワークＷは、仕上がり厚みに達するまで第２の研削手段３０によって研削される。

板状ワークＷに全ての研削が施され所定の厚みに仕上がった後、ターンテーブル３が矢印Ａ方向に回転し、保持テーブル４を着脱領域Ｐ１に移動させる。そして、研削済みの板状ワークＷは、搬送ユニット１２によって保持テーブル４から洗浄ユニット１０へ搬送される。

洗浄ユニット１０に搬送された板状ワークＷには、洗浄処理及び乾燥処理が施される。その後、板状ワークＷは、搬送ロボット８のロボットハンド８ａによって、洗浄ユニット１０から取り出され、回収カセット７ｂに収容される。

なお、研削対象となる板状ワークＷを形成する難研削材料としては、例えば、サファイア，シリコンカーバイト（ＳｉＣ）等がある。

実施形態に示した研削装置１には、板状ワークＷにクリープフィード研削による粗研削を施す第１の研削手段２０と、粗研削が施された板状ワークＷにインフィード研削による仕上げ研削を施す第２の研削手段３０および第３の研削手段４０と、インフィード研削時に板状ワークの厚みを測定する板状ワークＷの厚み測定部６とを備えているため、第１の研削手段２０による粗研削時には、板状ワークＷの研削除去量を多くすることができ、第２の研削手段３０および第３の研削手段４０による仕上げ研削時には、厚み測定部６によって板状ワークＷの厚みの監視を行いながら仕上げ研削をすることができる。したがって、被研削物である板状ワークＷが難研削材料により形成されている場合であっても、板状ワークＷを精度良く、かつ、従来よりも効率よく研削することが可能となる。

１：研削装置２：装置ベース３：ターンテーブル
４：保持テーブル４００：保持部４００ａ：傾斜面４０１：吸引孔
４０２：支持部５ａ，５ｂ，５ｃ：コラム
６：厚み測定部６ａ，６ｂ：ハイトゲージ
７ａ：収容カセット７ｂ：回収カセット
８：搬送ロボット８ａ：ロボットハンド
９：仮置きテーブル１０：洗浄ユニット１１，１２：搬送ユニット
１３，１４，１５：ガイドレール１６：制御手段
２０：第１の研削手段
２１：スピンドル２２：ハウジング２３：研削ホイール２４：研削砥石
３０：第２の研削手段
３１：スピンドル３２：ハウジング３３：研削ホイール３４：研削砥石
４０：第３の研削手段
４１：スピンドル４２：ハウジング４３：研削ホイール４４：研削砥石
５０，５１，５２：研削送り手段

Claims

板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削する研削砥石が装着された研削手段と、該保持テーブルが配設され該研削手段の下方に該保持テーブルを位置づけるターンテーブルと、該研削手段を該保持テーブルに接近および離間させる研削送り手段と、該板状ワークの厚みを測定する厚み測定部と、を少なくとも備える研削装置であって、
該研削手段は、該研削送り手段によって板状ワークの所定の切込み深さに位置づけられた第１の研削砥石を板状ワークの側面から接触させる第１の研削手段と、
該保持テーブルに保持された板状ワークの上方から該研削送り手段による研削送りによって、第２の研削砥石を板状ワークに接近させ研削する第２の研削手段と、を備え、
該研削送り手段による研削送りによって、該第１の研削砥石が切り込むべき所定の切込み深さに位置づけられた該第１の研削砥石に向かって該保持テーブルに保持された板状ワークを相対的に移動させ該第１の研削砥石に該板状ワークを側面から研削させ、
該第１の研削手段による研削の後、該ターンテーブルによって該保持テーブルを該第２の研削手段の下方に位置づけ、該保持テーブルが保持する板状ワークの厚みを該厚み測定部で測定しながら、回転する該保持テーブルの上方より該第２の研削手段を下降させ該第２の研削砥石を該板状ワークの上面に接触させて所定の厚みに研削する研削装置。