JP2015030055A

JP2015030055A - 研削装置

Info

Publication number: JP2015030055A
Application number: JP2013160416A
Authority: JP
Inventors: 貴彦津野; Takahiko Tsuno
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-02-16

Abstract

【課題】的確なタイミングで最適な研削水量の研削水を研削手段に供給できるようにすることを目的とする。
【解決手段】研削装置１は、板状ワークＷの上面Ｗａ及び研削ホイール２５に研削水を供給する研削水供給手段５０と、研削水供給手段５０に連通される研削水供給源５４と、研削水供給源５４から研削水供給手段５０に供給される研削水量を調整する流量調整弁５５と、少なくとも流量調整弁５５を制御する制御手段６０とを備えているため、板状ワークＷの研削時に電流値検出手段４０がモータ２３にかかる負荷電流値を検出したら、該負荷電流値に応じて研削水を増加するように制御手段６０が流量調整弁５５を制御することができる。これにより、板状ワークＷの研削時において的確なタイミングで最適な研削水量の研削水を板状ワークＷの上面Ｗａ及び研削ホイール２５に供給することができ、省水効果を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物に研削水を供給しながら研削を行う研削装置に関する。

被加工物を研削する研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、研削砥石を備える研削手段と、被加工物に研削水を供給する研削水供給手段と、を少なくとも備えており、研削水供給手段によって被加工物の上面に研削水を供給しながら研削砥石で被加工物の上面を押圧しながら研削している（例えば、下記の特許文献１を参照）。このように、研削中の被加工物に研削水を供給することにより、研削屑が除去され研削砥石に目詰まりが発生するのを防ぐことができ、研削中の被加工物に供給する研削水の研削水量を多くするほど目詰まりの発生をより効果的に防止することができる。

また、研削中の被加工物に研削水を供給することによって、研削によって生じる摩擦熱による加工温度の上昇を抑えることができるため、研削砥石に目つぶれが発生したり、ボンド剤がやわらかくなることにより研削砥石の砥粒が異常脱落したりすることを防ぐことができる。さらに、研削中の被加工物に供給する研削水の研削水量を多くするほど、目つぶれや砥粒の異常脱落をより効果的に防止することできる。

研削装置において難研削材を研削する場合には、研削を重ねていくことにより研削負荷が増大していくため、徐々に研削水量を増加させる必要があるが、研削砥石のドレスを行った直後などは、比較的研削水量を少なくても問題がない。

特開２０００−００６０１８号公報

しかしながら、上記したような研削装置においては、研削負荷が増大したときを想定してあらかじめ研削水量を多く設定して被加工物の研削を行っているため、コストがかさむとともに、環境負荷が大きいという問題がある。また、被加工物に対する研削負荷が増大したときや研削砥石に目詰まりが生じたときに、必要な流量の研削水を的確なタイミングで被加工物及び研削手段に供給したいという要望もある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、被加工物の研削中に的確なタイミングで最適な研削水量の研削水を被加工物及び研削手段に供給できるように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、被加工物を保持する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する研削ホイールが装着されるスピンドル及び該スピンドルを回転駆動させるモータを有する研削手段と、該モータの負荷電流値を検出する電流値検出手段と、を有する研削装置であって、被加工物研削面及び該研削ホイールに研削水を供給する研削水供給手段と、該研削水供給手段に連通される研削水供給源と、該研削水供給源から該研削水供給手段に供給される研削水量を調整する流量調整弁と、少なくとも該流量調整弁を制御する制御手段と、を備え、該制御手段は、該電流値検出手段が検出した負荷電流値の上昇に応じて該研削水供給手段に供給する研削水量を増加するように該流量調整弁を制御すること、を特徴とする。

上記制御手段は、所定電流値以上においては負荷電流値の上昇に比例させて上記研削水供給手段に供給する研削水量を増加させる比例制御を行うこともできる。

本発明にかかる研削装置は、電流値検出手段が検出した負荷電流値の上昇に応じて研削水供給手段に供給する研削水の研削水量が増加するように流量調整弁を制御する制御手段を備えているため、被加工物の研削時において的確なタイミングで最適な研削水量の研削水を被加工物研削面及び研削ホイールに供給することができ、省水効果を得ることができ経済的であるとともに、環境負荷を低減することができる。

さらに、上記制御手段は、所定電流値以上においては負荷電流値の上昇に比例して研削水供給手段に供給する研削水の研削水量が増加するように比例制御を行うことができるため、難研削材などにより形成される被加工物を研削する場合においても、より最適な研削水量の研削水を被加工物研削面及び研削ホイールに供給することができる。

研削装置の構成を示す斜視図である。チャックテーブル、研削手段及び研削水供給手段の構成を示す断面図である。研削水を板状ワーク上面及び研削ホイールに供給しつつ、板状ワークを研削する状態を示す断面図である。モータの負荷電流値と研削水量との関係を示すグラフである。

図１に示す研削装置１は、Ｙ軸方向にのびる装置ベース２を有しており、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には、被加工物である板状ワークを保持する保持面１１を有し自転可能なチャックテーブル１０が少なくとも３つ配設されている。研削装置１は、チャックテーブル１０に対し板状ワークの着脱が行われる着脱領域Ｐ１と、板状ワークを研削する研削領域Ｐ２とを有している。ターンテーブル３が回転すると、複数のチャックテーブル１０が公転し、それぞれのチャックテーブル１０を着脱領域Ｐ１と研削領域Ｐ２との間で移動させることができる。

装置ベース２のＹ軸方向前部には、研削前の板状ワークを収容するカセット４ａと、研削後の板状ワークを収容するカセット４ｂとを備えている。また、カセット４ａ及びカセット４ｂに対面する位置には、カセット４ａからの被加工物の搬出を行うとともにカセット４ｂへの被加工物の搬入を行う搬送手段５が配設されている。搬送手段５の可動範囲には、被加工物を仮置きするための仮置き手段６と、研削後の板状ワークに付着した加工屑を洗浄する洗浄手段９が配設されている。

仮置き手段６の近傍には、仮置き手段６に仮置きされた研削前の板状ワークを着脱領域Ｐ１に位置するチャックテーブル１０に搬送する第１の搬送手段７ａが配設されている。また、洗浄手段９の近傍には、着脱領域Ｐ１に位置するチャックテーブル１０に保持された研削後の板状ワークを洗浄手段９に搬送する第２の搬送手段７ｂが配設されている。

装置ベース２のＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向にのびるコラム８ａが立設されている。コラム８ａの前方には、研削送り手段３０ａを介して研削手段２０ａが配設されている。また、コラム８ａに隣接してコラム８ｂが立設されており、コラム８ｂの前方には、研削送り手段３０ｂを介して研削手段２０ｂが配設されている。

研削手段２０ａは、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１を囲繞するハウジング２２と、スピンドル２１の一端に接続されたモータ２３と、スピンドル２１の下端にマウント２４を介して装着された研削ホイール２５と、研削ホイール２５の下部に環状に固着された粗研削用の研削砥石２６ａと、を備えている。モータ２３に駆動されてスピンドル２１が回転することにより、研削ホイール２５を所定の回転速度で回転させることができる。なお、研削手段２０ｂは、研削砥石が仕上げ研削用の研削砥石２６ｂとなっている点以外は研削手段２０ａと同様の構成となっているため、同様に構成されている部位には研削手段２０ａと共通の符号を付し、その説明は省略する。

研削送り手段３０ａは、Ｚ軸方向にのびるボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行にのびるガイドレール３３と、一方の面がハウジング２２に連結された移動板３４と、を備えている。移動板３４の他方の面に一対のガイドレール３１が摺接するとともに中央部に形成されたナットにボールネジ３１が螺合している。そして、モータ３２によってボールネジ３１を駆動することにより、移動板３４とともにハウジング２２を昇降させ、研削ホイール２５を所定の研削送り速度で昇降させることができる。なお、研削送り手段３０ｂも研削送り手段３０ａと同様の構成となっているため、同様に構成されている部位には研削送り手段３０ａと共通の符号を付し、その説明は省略する。

研削装置１は、モータ２３にかかる負荷電流値を検出する電流値検出手段４０を備えている。電流値検出手段４０は、研削ホイール２５によって板状ワークを研削する際に発生する研削負荷に応じて変化する負荷電流値を検出することができる。

研削装置１は、被加工物研削面である板状ワークの上面及び研削ホイール２５にむけて研削水を供給する図２に示す研削水供給手段５０と、研削水供給手段５０に連通する研削水供給源５４と、研削水供給源５４と研削水供給手段５０との間に配設され研削水供給源５４から研削水供給手段５０に供給する研削水の研削水量をモータ２３の負荷電流値に応じて調整する流量調整弁５５とを備えている。

図２に示す研削水供給手段５０は、スピンドル２１の内部を軸心方向に貫通して形成された第１の流路５１と、マウント２４及び研削ホイール２５の内部を貫通して形成されるとともに第１の流路５１と連通する第２の流路５２とを有している。研削ホイール２５の下部には、第２の流路５２と連通する研削水供給口５３が開口して形成されている。

図１に示す研削装置１には、流量調整弁５５を少なくとも制御する制御手段６０を備えている。制御手段６０は、ＣＰＵ及びメモリを少なくとも有し電流値検出手段４０と流量調整弁５５とに接続されている。制御手段６０は、電流値検出手段４０が検出した負荷電流値の上昇に応じて研削水供給手段５０に供給する研削水の研削水量を増やすように流量調整弁５５を制御することが可能となっている。

なお、研削装置１では、仕上げ研削手段である研削手段２０ｂ側に電流値検出手段４０、研削水供給源５４、流量調整弁５５及び制御手段６０が配設された構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、粗研削手段である研削手段２０ａ側にも電流値検出手段４０、研削水供給源５４、流量調整弁５５及び制御手段６０を配設するようにしてもよい。

次に、板状ワークに研削水を供給しながら所望の厚みに研削する研削装置１の動作例について説明する。図２に示す板状ワークＷは、被加工物の一例であって、例えば難研削材である。板状ワークＷは、研削手段２０ａ及び研削手段２０ｂによって研削される研削面が上面Ｗａとなっている。

図１に示す搬送手段５によって、カセット４ａから研削前の板状ワークＷを取り出し、仮置き手段６に搬送する。仮置き手段６において板状ワークＷの位置合わせをした後、第１の搬送手段７ａは、着脱領域Ｐ１で待機するチャックテーブル１０の保持面１１に板状ワークＷを載置する。チャックテーブル１０は、図２に示す保持面１１で板状ワークＷを吸引保持する。

次いで、ターンテーブル３が回転することにより、板状ワークＷを吸引保持したチャックテーブル１０が公転し、研削領域Ｐ２にある研削手段２０ａ、研削手段２０ｂの下方にチャックテーブル１０を順次移動させ、板状ワークＷに対して粗研削と仕上げ研削とを行う。以下では、研削手段２０ｂによる仕上げ研削の動作例について説明する。

粗研削済みの板状ワークＷを保持したチャックテーブル１０が研削手段２０ｂの下方に移動してきた後、チャックテーブル１０が図２に示す矢印Ａ方向に回転するとともに、研削送り手段３０ｂが、チャックテーブル１０に保持された板状ワークＷに接近する方向に研削ホイール２５を下降させる。図３に示すように、研削手段２０ｂは、スピンドル２１を回転させ、研削ホイール２５を例えば矢印Ｂ方向に回転させる。次いで、研削ホイール２５とともに回転する研削砥石２６ｂで板状ワークＷの上面Ｗａを押圧しながら所望の厚みに至るまで仕上げ研削を行う。

板状ワークＷの研削中は、摩擦熱によって発生する研削砥石２６ｂの目詰まりや研削砥石２６ｂの砥粒が脱落することを防止するために、研削ホイール２５を冷却する。具体的には、流量調整弁５５を調節し、研削水供給源５４から所定の研削水量の研削水５６を第１の流路５１及び第２の流路５２に流入させる。このとき、研削水５６が第２の流路５２を通過することにより研削ホイール２５を冷却する。さらに、研削水供給口５３から研削水５６が流出することによって板状ワークＷの上面Ｗａ及び研削砥石２６ｂに研削水５６が供給される。

研削砥石２６ｂによって板状ワークＷを継続的に研削すると、板状ワークＷにかかる研削負荷が増大し、図１に示したモータ２３の負荷電流値が大きくなる。そのため、電流値検出手段４０によって負荷電流値を検出し、検出した負荷電流値を制御手段６０に送る。制御手段６０は、負荷電流値の上昇に対応させて、研削水量を増やすための流量調整弁５５の制御を行う。なお、制御手段６０には、例えば、研削水の研削水量を増やす判断基準値となる所定電流値をあらかじめ設定しておくことが望ましい。所定電流値は、研削ホイール２５に対する冷却効果等を考慮し、板状ワークＷの種類や研削条件毎に応じて適宜設定する。

電流値検出手段４０が検出した負荷電流値が所定電流値に達している場合には、制御手段６０は、研削水の研削水量を増やすように流量調整弁５５を制御する。例えば、図４に示すように、図３に示した研削砥石２６ｂによって板状ワークＷにかかる研削負荷が増大していっても、負荷電流値が所定電流値に達するまでは、研削水供給手段５０に供給する単位時間当たりの研削水量が一定（例えば、２ｍｌ）となるように制御手段６０が流量調整弁５５を制御する。一方、負荷電流値が所定電流値を超えた場合は、負荷電流値の増加に比例して単位時間当たりの研削水量を増加させる比例制御を行う。図４の例に示した比例制御では、負荷電流値の１［Ａ］の上昇に対して研削水量を１［ｍｌ］増加させるように、制御手段６０が流量調整弁５５を制御している。なお、負荷電流値の上昇に対する研削水量の増加の割合は、図４の例には限定されない。

また、図４に示した比例制御のほかに、負荷電流値の所定電流値を段階的に複数設定しておき、負荷電流値がそれぞれの所定電流値に達する毎に、制御手段６０によって段階的に研削水量を増加させるように、流量調整弁５５を制御するようにしてもよい。

このようにして、モータ２３の負荷電流値の増加にともない、図３に示す第１の流路５１及び第２の流路５２に流れ込む研削水量が増加し、研削水供給口５３から流量の増加した研削水５６が板状ワークＷの上面Ｗａ及び研削砥石２６ｂに供給されるため、研削砥石２６ｂに発生している摩擦熱を除去することができる。、

こうして摩擦熱を適正に除去しながら仕上げ研削を行い、板状ワークＷが所望の厚みに仕上げ研削された時点で、研削手段２０ｂを上昇させて仕上げ研削を終了する。仕上げ研削終了後、ターンテーブル３が回転し、仕上げ研削後の板状ワークＷを保持したチャックテーブル１０を研削領域Ｐ２から着脱領域Ｐ１に移動させる。次いで、第２の搬送手段７ｂによってチャックテーブル１０から洗浄手段９へ板状ワークＷを搬送し、洗浄手段９によって板状ワークＷを洗浄後、搬送手段５により洗浄後の板状ワークＷをカセット４ｂに収容する。

なお、図１に示す研削装置１では、研削手段２０ｂによる板状ワークＷの研削中だけでなく、研削手段２０ｂのアイドリング中においても、研削領域Ｐ２付近に研削水が飛散する程度の研削水量の研削水を研削水供給手段５０に供給する。研削手段２０ｂのアイドリング中は、研削時よりも少ない研削水量となるように制御手段６０によって流量調整弁５５を制御することが望ましい。

以上のとおり、研削装置１は、電流値検出手段４０が検出した負荷電流値の上昇に応じて研削水供給手段５０に供給する研削水量を増加するように流量調整弁５５を制御する制御手段６０を備えているため、板状ワークＷの研削時において的確なタイミングで最適な研削水量の研削水を板状ワークＷの上面Ｗａ及び研削ホイール２５に供給することができ省水効果を得られて経済的であるとともに、環境負荷を低減することができる。

また、制御手段６０は、電流値検出手段４０が検出した負荷電流値が所定電流値以上においては、負荷電流値の上昇に比例して研削水供給手段５０に供給する研削水量を増加させるように流量調整弁５５の比例制御を行うことができるため、難研削材などにより形成される板状ワークを研削する場合においても、より最適な研削水量の研削水を板状ワーク上面及び研削ホイールに供給することができる。

１：研削装置２：装置ベース３：ターンテーブル４ａ，４ｂ：カセット
５：搬送手段６：仮置き手段７ａ：第１の搬送手段７ｂ：第２の搬送手段
８ａ，８ｂ：コラム９：洗浄手段１０：チャックテーブル１１：保持面
１２：回転軸
２０ａ，２０ｂ：研削手段２１：スピンドル２２：ハウジング２３：モータ
２４：マウント２５：研削ホイール２６ａ，２６ｂ：研削砥石
３０ａ，３０ｂ：研削送り手段３１：ボールネジ３２：モータ３３：ガイドレール３４：移動板
４０：電流値検出手段５０：研削水供給手段５１：第１の流路５２：第２の流路
５３：供給口５４：研削水供給源５５：流量調整弁５６：研削水６０：制御手段

Claims

被加工物を保持する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する研削ホイールが装着されるスピンドル及び該スピンドルを回転駆動させるモータを有する研削手段と、該モータの負荷電流値を検出する電流値検出手段と、を有する研削装置であって、
被加工物研削面及び該研削ホイールに研削水を供給する研削水供給手段と、
該研削水供給手段に連通する研削水供給源と、
該研削水供給源から該研削水供給手段に供給される研削水量を調整する流量調整弁と、
少なくとも該流量調整弁を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、該電流値検出手段が検出した負荷電流値の上昇に応じて該研削水供給手段に供給する研削水量が増加するように該流量調整弁を制御すること、を特徴とする研削装置。
前記制御手段は、所定電流値以上においては前記負荷電流値の上昇に比例して前記研削水供給手段に供給する研削水量を増加させる比例制御を行うこと、を特徴とする請求項１記載の研削装置。