JP2015009309A

JP2015009309A - 研削加工装置

Info

Publication number: JP2015009309A
Application number: JP2013135699A
Authority: JP
Inventors: 昌孝竹下; Masataka Takeshita
Original assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-01-19
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP6202906B2

Abstract

【課題】板状ワークに対して外形研削から穴加工や凹部加工等の多種多様な研削加工ができ、コンパクトで生産性の高い研削加工装置を提供する。【解決手段】板状ワークＷを保持して回転するワークテーブル１１と、当該板状ワークＷを研削する砥石２１，３１とを備え、ワークテーブル１１はＣ軸回転制御され、砥石２１，３１はＸ軸方向移動制御され、Ｃ軸回転制御手段が板状ワークＷの大きさに応じてダイレクトドライブ制御又は減速制御される。【選択図】図１

Description

本発明は板状ワークの研削装置に関し、特にモバイル電子機器の表示部に用いられるガラス基板等の硬質脆性材の研削加工に適する。

メディアプレーヤ、タブレット端末、スマートフォン等と称される各種携帯デバイスにはガラス基板等の表示パネルが用いられている。
このガラス基板等の板状ワークは外形研削加工のみならず表示部の形状に合せて、穴加工や凹部加工等の内形研削加工も必要になっている。
また、ガラス基板の大きさも大小多様である。
これら外形研削加工、内形研削加工等、複数の加工をそれぞれ研削加工装置で行うとすれば複数台の研削加工装置が必要となり、設備の大型化、コストアップが問題となる。
特許文献１には記録媒体として用いるディスクの内外周加工を行う研削装置において２組の加工ユニットを１台の機械に設けることで設置スペースの省スペース化を図ったものを開示する。
しかし、外形形状が大小異なる板状ワークの研削加工にはそのまま適用できるものではない。

特開２００５−２７１１０５号公報

本発明は、板状ワークに対して外形研削から穴加工や凹部加工等の多種多様な研削加工ができ、コンパクトで生産性の高い研削加工装置の提供を目的とする。

本発明に係る研削加工装置は、板状ワークを保持して回転するワークテーブルと、当該板状ワークを研削する砥石とを備え、ワークテーブルはＣ軸回転制御され、砥石はＸ軸方向移動制御され、Ｃ軸回転制御手段が板状ワークの大きさに応じてダイレクトドライブ制御又は減速制御されていることを特徴とする。
本発明においては、ワークテーブル上に板状ワークを保持させ、ワーク軸の回転角に応じて、回転する砥石をワークに近接離隔制御することで、研削加工を行う極座標系の加工制御を採用したことにより、Ｃ軸回転制御されたワークテーブルとＸ軸方向移動制御された回転砥石とで構成されたコンパクトな装置になる。
このような極座標系の制御方法を採用した場合に回転砥石を微小移動させながら、加工点に所定の力で押圧しなければならないので、板状ワークの大きさ、研削加工点のＣ軸中心からの距離により、この板状ワークを保持するのに必要なトルクに差が生じる。
そこで、本発明はスマートフォン用のガラス基板、それよりも相対的に外形が大きいタブレット端末用のガラス基板等の板状ワークの大きさに応じて、ワークテーブルを回転角度制御するモーターにダイレクトドライブ制御させたり、その間に減速機を介したりしたものである。
ダイレクトドライブモータは、低い回転速度と高いトルクが得られるものの、板状ワークが大きくなると砥石に押圧され、精度高くワークを保持できない場合があり、その場合に減速機を介するように仕様のシリーズ化を図ったものである。
減速手段には、ギヤ，プーリー，カムフロアー等、手段に制限はない。

本発明において、砥石は板状ワークの外形を研削するための外形砥石と、板状ワークに穴加工又は／及び凹部加工をするための内形砥石とを有し、外形砥石と内形砥石とが個々に昇降制御されるとともに全体がＸ軸方向移動制御されていてもよい。
このようにすると、外形砥石，内形砥石及びその他の砥石をそれぞれ個別にＸ軸方向移動制御することなく全体としてＸ軸方向移動制御したので、部品点数が少なく、制御系の構造も単純化されるのでコンパクトで安価な加工装置となる。

本発明において、さらに板状ワークをワークテーブルに受け渡しするための受け渡しハンドを有し、受け渡しハンドは昇降制御されるとともに砥石とともに全体としてＸ軸方向移動制御されていてもよい。
また、ワークテーブルと砥石とからなる加工ステーションが前後方向に一対備えられていてもよい。
このようにすると、さらにコンパクトな加工装置となる。

本発明においては、受け渡しハンドに板状ワークを受け渡しするためのローディング装置を有してもよく、ワークテーブルは、板状ワークの吸引保持手段を有し、吸引保持手段は板状ワークの大きさにより取替可能になっていてもよい。

本発明に係る研削加工装置においては、板状ワークの大きさに応じたワークテーブルのＣ軸回転制御手段を採用したことにより、多種多様な板状ワークに対応でき、複数の砥石やワークの受け渡しハンドを設けた場合にそれらを全体としてＸ軸方向移動制御したので、部品点数の削減が可能になり、コンパクトな装置となる。

（ａ）は研削加工装置の構造を模式的に示し、（ｂ）はワークテーブルと回転砥石の要部図である。外形砥石と内形砥石の動きを模式的に示す。（ａ）は外形砥石が下降し、（ｂ）は外形研削している状態を示す。（ｃ）は内形砥石が下降し、内形研削をしている状態を示す。（ａ）は板状ワークの外形研削を示し、（ｂ）は内形研削を示す。（ａ）〜（ｄ）は板状ワークの受け渡しの流れを示す。（ａ）は外形砥石，内形砥石，受け渡しハンド及びワークテーブルの位置関係を示し、（ｂ）は平面図を示す。（ｃ）は外形砥石軸，内形砥石軸の昇降部断面図を示す。

本発明に係る研削加工装置１０の構造例を以下図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。

図１に研削加工装置１０の要部構成図を示し、操作盤，制御部及びカバー部材等は表示を省略してある。
本発明にては、研削加工装置の左右方向をＸ軸方向、上下方向をＺ軸方向と定義する。
本実施例では、図１（ａ）に示すようにワークテーブル１１，Ｘ軸スライダー１２，Ｚ軸スライダー１３及びワークを搬送するローディングシステムからなる加工ステーションを前後方向に一対の２ステーションにした例となっている。

Ｘ軸方向移動制御されたＸ軸スライダー１２には、要部拡大図を図１（ｂ）に示すように外形砥石軸２２により回転制御された外形砥石２１、内形砥石軸３２により回転制御された内形砥石３１、及びワークテーブル１１に板状ワークＷを受け渡しするための受け渡しハンド４１が取り付けられている。
これにより、外形砥石２１，内形砥石３１及び受け渡しハンド４１が一体としてＸ軸方向移動制御されている。
なお、受け渡しハンド４１は、必要に応じて設ければよい。
従って、個々にＸ軸方向移動制御する構造に比較して、部品点数が少なく、コンパクトな設計になっている。
外形砥石軸２２は、当該軸側に設けた従動プーリー２３ｂとベルト駆動モータ２３側に設けた駆動プーリー２３ａとがベルト２４にて回転伝達されている。
この外形砥石軸２２とベルト駆動モータ２３による駆動系は、一体としてＺ軸スライダー１３に取り付けられている。
これにより、Ｚ軸スライダー１３により外形砥石２１が昇降制御されている。
外形砥石２１は、図３（ａ）に示すように主に板状ワークＷの外周部外形を研削するためのものである。
板状ワークＷは、Ｃ軸回転制御されたテーブル回転軸１１ａの上部に設けたワークテーブル１１に保持されている。
板状ワークＷは、図３（ａ）に示すように回転角度θがＣ軸制御されながら回転し、これに対して外形砥石２１が板状ワークＷの外形線ａに沿いながらＸ軸方向に微小移動する。
このように外形砥石２１がＣ軸中心に対して、極座標系にて位置制御されながら板状ワークＷの側面を押圧することで外形研削される。
従って、板状ワークを保持したワークテーブルには、外形砥石２１による押圧力が負荷され、その大きさは板状ワークＷの大きさに左右される。
そこで、本発明はテーブル回転軸をＣ軸回転制御するモーターに対して、直接的に連結したダイレクトドライブ制御と、減速機を介して減速制御する方法を板状ワークの大きさに合わせて選択使用可能にしたものである。

内形砥石３１は、駆動モータ３３により内形砥石軸３２を介して回転制御されている。
また、内形砥石３１は、駆動モータ３３とともに内形砥石昇降機３４により、Ｚ軸方向の移動制御が行われている。
内形砥石３１は、図３（ｂ）に示すように板状ワークＷの表面又は裏面の一部を削り取るように凹部加工したり、丸穴，長穴等の穴加工するのに主に用いられる。
この場合も外形研削と同様に板状ワークＷの内形線ｂが得られるように、Ｃ軸回転制御された板状ワークＷに極座標系を用いて内形砥石３１がＸ軸方向移動制御されている。

外形研削及び内形研削の方法例を図２にて説明する。
板状ワークＷがワークテーブル１１に保持され、外形研削する際には図２（ａ），（ｂ）に示すようにＺ軸スライダー１３により外形砥石２１が下降し、板状ワークＷのＣ軸回転角θに合せてＸ軸スライダー１２によりＸ軸方向に微小移動制御される。
また、内形研削を行う際には、図２（ｃ）に示すように外形砥石２１が上昇し、内形砥石３１を下降させることで行う。

次に板状ワークＷのローディングシステムについて説明する。
図１に示すように架台１の上に、研削前のワーク及び研削後のワークを収納するワークカセット１７ａ，１７ｂを有する。
板状ワークＷを搬送する搬送ハンド１４が、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動制御されたローダ１５に取り付けられていて、ローダ１５はガイドレール１６に沿ってＸ軸方向に移動制御されている。
この搬送ハンド１４，ローダ１５，ガイドレール１６も前後に２つ一対として設けられている。
搬送ハンド１４にてワークカセットから取り出した板状ワークＷは、一旦プレセンタリング１８の位置に仮置きし、板状ワークの位置合せをした後に受け渡しハンド４１に引き渡される。
一方、研削加工が完了した板状ワークＷは、受け渡しハンド４１を介して搬送ハンド１４が受け取り、乾燥ユニット１９にて乾燥させ、ワークカセットに収納される。
受け渡しハンド４１は、図１（ｂ）に示すようにハンド昇降機４２にて昇降制御され、Ｘ軸スライダー１２によりＸ軸方向移動制御されている。
本実施例では、受け渡しハンド４１及び搬送ハンド１４のワーク保持手段として、吸引保持手段４１ａ，１４ａ，１４ｂを用いた例になっている。
図４（ａ）に示すように搬送ハンド１４にて搬送されてきた加工前の板状ワークＷ_２は、受け渡しハンド４１に引き渡し、次にそのまま図４（ｂ）に示すように研削加工が完了した板状ワークＷ_１を下側の吸引手段１４ｂにて引き取る。
受け渡しハンド４１に引き渡された加工前の板状ワークＷ_２は、図４（ｄ）に示すようにワークテーブル１１側に搬送される。
外形砥石２１，内形砥石３１，受け渡しハンド４１は、ともにＸ軸スライダー１２に取り付けられ、ワークテーブル１１との位置関係を図５に示す。
（ａ）は側面視，（ｂ）は平面視で、（ｃ）に昇降部の断面図を参考に示す。
ワークテーブル１１には、ワークの保持手段として吸引保持手段１１ｂが設けられており、板状ワークの大きさによりテーブル上面の広さが異なる他のワークテーブル１１１と互換可能になっている。
また、図１（ａ）に示すように、架台の左側前部に砥石を自動交換するためのＡＴＣ２が設けられている。

１架台
２ＡＴＣ
１０研削加工装置
１１ワークテーブル
１１ａテーブル回転軸
１２Ｘ軸スライダー
１３Ｚ軸スライダー
１４搬送ハンド
１５ローダー
１６ガイドレール
１７ａワークカセット
１８プレセンタリング
１９乾燥ユニット
２１外形砥石
２２外形砥石軸
２３ベルト駆動モータ
２４ベルト
３１内形砥石
３２内形砥石軸
３３駆動モータ
３４内形砥石昇降機
４１受け渡しハンド
４２ハンド昇降機

Claims

板状ワークを保持して回転するワークテーブルと、当該板状ワークを研削する砥石とを備え、
ワークテーブルはＣ軸回転制御され、
砥石はＸ軸方向移動制御され、
Ｃ軸回転制御手段が板状ワークの大きさに応じてダイレクトドライブ制御又は減速制御されていることを特徴とする研削加工装置。
前記砥石は板状ワークの外形を研削するための外形砥石と、板状ワークに穴加工又は／及び凹部加工をするための内形砥石とを有し、
外形砥石と内形砥石とが個々に昇降制御されるとともに全体がＸ軸方向移動制御されていることを特徴とする請求項１記載の研削加工装置。
さらに板状ワークをワークテーブルに受け渡しするための受け渡しハンドを有し、
受け渡しハンドは昇降制御されるとともに砥石とともに全体としてＸ軸方向移動制御されていることを特徴とする請求項２記載の研削加工装置。
前記ワークテーブルと砥石とからなる加工ステーションが前後方向に一対備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研削加工装置。
前記受け渡しハンドに板状ワークを受け渡しするためのローディング装置を有することを特徴とする請求項３記載の研削加工装置。
前記ワークテーブルは、板状ワークの吸引保持手段を有し、吸引保持手段は板状ワークの大きさにより取替可能になっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の研削加工装置。