JP2015213995A

JP2015213995A - 研削装置

Info

Publication number: JP2015213995A
Application number: JP2014098427A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムガドマイケル; William Gadd Michael
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-12-03

Abstract

【課題】研削装置において、研削砥石の研削面と被加工物とが接触する加工点に効果的に研削液を供給できるようにする
【解決手段】保持手段１０に保持された被加工物Ｗと研削砥石２７とに研削液を供給しながら研削を行う研削装置において、研削砥石２７が固着されるホイール基台２６に、研削液供給手段４０に接続される供給口２６２と、自由端２６０において研削砥石２７の内側で研削砥石２７に隣接し研削液２８を吐出する吐出口２６３とを形成し、ホイール基台２６の内部に、一端が吐出口２６３に連通し他端が供給口２６２に接続された研削液供給路２６４を形成する。吐出口２６３から吐出された研削液が、研削ホイール２５の回転に伴って遠心力で研削砥石２７の側面に導かれ、研削砥石２７の側面を伝って滴下するとともに加工領域へと供給される。
【選択図】図２

Description

本発明は、研削砥石を被加工物に接触させて研削を行う研削装置に関する。

研削砥石を用いて被加工物の研削を行う研削装置では、ホイール基台に研削砥石が固着されて構成される研削ホイールを備えており、研削砥石と被加工物とが接触する加工点に対して研削液を供給している。研削液は、研削により生じる研削屑を除去することや、加工点を冷却して発熱を防止することにより面焼けが発生したり被加工物が粗く研削仕上げされたりするのを防止することを目的として使用されている。

研削液は、研削砥石が固着されたホイール基台の内部に形成された研削液供給路や研削ホイールの外側に配設されたノズルから研削砥石に向けて研削液を噴出することにより加工点に供給されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平０７−０３６３０７号公報実開平０７−０３１２６８号公報

しかし、研削中の研削砥石の周囲には回転による空気の層が形成されており、研削液が研削砥石に到達しにくい上、研削砥石に衝突した研削液は、飛散するために、被加工物と研削砥石の研削面とが当接している加工点には効率よく供給されないという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、研削装置において、研削砥石の研削面と被加工物とが接触する加工点に効果的に研削液を供給できるようにすることを目的とする。

本発明は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を研削する研削砥石を有した研削手段と、該保持手段で保持された被加工物と該研削砥石とに研削液を供給する研削液供給手段と、を備えた研削装置であって、該研削手段は、スピンドルと、該スピンドルの先端に装着されたマウントと、該マウントに装着される装着面と該装着面の背面の自由端とを有したホイール基台と該ホイール基台の該自由端に配設された研削砥石とを含む研削ホイールと、を有し、該ホイール基台には、該研削液供給手段に接続される供給口と、該自由端において該研削砥石の内側で該研削砥石に隣接し研削液を吐出する吐出口と、が形成されるとともに、該ホイール基台の内部には、一端が該吐出口に連通し他端が該供給口に接続された研削液供給路が形成されることを特徴とする。

前記供給口が前記ホイール基台の内周側面に形成され、前記研削液供給手段が被加工物を研削している前記研削ホイールの該ホイール基台の内周側に配設されていてもよいし、前記供給口が前記ホイール基台の前記装着面に形成され、前記マウントに該ホイール基台の該供給口に接続されるマウント側吐出口と該研削液供給手段に接続されるマウント側供給口とが形成され、前記研削液供給手段が前記研削手段の外側に配設され、該マウントを介して研削液が該該ホイール基台に供給される構成としてもよい。

本発明の研削装置は、ホイール基台の自由端において研削砥石より内側で研削砥石に隣接する吐出口から研削液を吐出する。そして、吐出口から吐出された研削液は、研削ホイールの回転に伴って遠心力で研削砥石の側面に導かれ、研削砥石の側面を伝って滴下するとともに加工領域へと供給される。よって、研削砥石周囲の空気の層によって研削液の到達が阻まれることがない。また、研削砥石の側面を伝って研削液が滴下することにより、研削砥石の側壁に研削液が衝突して飛散するおそれも低減される。よって従来に比べて研削液の使用量を抑えるとともに、効果的に加工領域に研削液を供給することができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。研削手段及び研削液供給手段の例を示す断面図である。研削手段及び研削液供給手段の別の例を示す断面図である。

図１に示す研削装置１は、被加工物を研削加工する研削装置の一例であり、Ｙ軸方向にのびる装置ベース２を有している。装置ベース２の上面２ａには、研削前の被加工物を収容するカセット４ａ及び研削後の被加工物を収容するカセット４ｂが配設されている。カセット４ａとカセット４ｂとの間には、研削前の被加工物をカセット４ａから搬出するとともに研削後の被加工物をカセット４ｂへ搬入する搬送手段５が配設されている。搬送手段５の可動領域には、被加工物が仮置きされる仮置き手段６と、研削後の被加工物を洗浄する洗浄手段７とが配設されている。

装置ベース２には、被加工物を保持し回転可能な保持テーブル１０が配設されている。保持テーブル１０の周囲は、保持テーブルカバー１１によってカバーされており、Ｙ軸方向にのびる蛇腹９の伸縮にともなって保持テーブルカバー１１とともに保持テーブル１０がＹ軸方向に往復移動可能となっている。仮置き手段６の近傍には、研削前の被加工物を仮置き手段６から保持テーブル１０に搬送する第１の搬送手段８ａが配設されている。また、第１の搬送手段８ａに隣接して研削後の被加工物を保持テーブル１０から洗浄手段７に搬送する第２の搬送手段８ｂ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３が立設されており、コラム３の側方において昇降手段３０を介して被加工物に対して研削を行う研削手段２０が配設されている。研削手段２０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル２１（図２において図示する）と、スピンドル２１を回転可能に囲繞するスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２を支持する支持部２９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の下端に装着されたマウント２４と、マウント２４に装着された研削ホイール２５とを備えている。研削手段２０は、モータ２３による駆動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。

昇降手段３０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と平行にのびる一対のガイドレール３３と、一方の面がスピンドルハウジング２２を支持する支持部２７に連結された昇降板３４とを備えている。昇降板３４の他方の面には一対のガイドレール３３が摺接し、昇降板３４の中央部に形成されたナットにはボールネジ３１が螺合している。そして、モータ３２によって駆動されてボールネジ３１が回動すると、一対のガイドレール３３に沿って昇降板３２をＺ軸方向に昇降させて研削手段２０をＺ軸方向に昇降させることができる。

研削手段２０の外側（図２の例ではマウント２４の上部）には、研削液供給手段４０が連結されている。研削液供給手段４０は、パイプ４１及びバルブ４２を介して研削液供給源４３に接続されている。

図２に示すように、研削ホイール２５は、ホイール基台２６と、ホイール基台２６の自由端２６０に所定の間隔を有して環状に配設された研削砥石２７とを備えている。ホイール基台２６は、上面がマウント２４に装着される装着面２６１であり、装着面２６１の背面側の面が自由端２６０となっている。

ホイール基台２６には、研削液供給手段４０に接続される供給口２６２と、自由端２６０において研削砥石２７の内側でかつ研削砥石２７に隣接する位置に配設され研削液を吐出する吐出口２６３と、が形成されている。また、ホイール基台２６の内部には、一端が吐出口２６３に連通し他端が供給口２６２に接続された研削液供給路２６４が形成されている。供給口２６２は、ホイール基台２６の装着面２６１に形成されている。

マウント２４の内部には、上下方向に貫通するマウント側供給路２４０が形成されている。マウント側供給路２４０の下端は、ホイール基台２６の供給口２６２に接続されるマウント側吐出口２４１であり、マウント側供給路２４０の上端は、研削液供給手段４０に接続されるマウント側供給口２４２である。

次に、図１に示した研削装置１の動作例について説明する。図２に示す被加工物Ｗは、特に材質等が限定されるものではなく、研削砥石２７によって研削される面が上面Ｗａとなっている。研削前の被加工物Ｗは、カセット４ａに複数収容されている。

まず、搬送手段５は、カセット４ａから研削前の被加工物Ｗを取り出し、仮置き手段６に搬送する。仮置き手段６によって被加工物Ｗの位置合わせをした後、第１の搬送手段８ａは、保持テーブル１０に被加工物Ｗを搬送する。その後、保持テーブル１０において被加工物Ｗを吸引保持するとともに、蛇腹９の伸縮をともない保持テーブルカバー１１がＹ軸方向に移動し、保持テーブル１０を研削手段２０の下方に移動させる。そして、図２に示すように、保持テーブル１０を例えば矢印Ｂ方向に回転させる。

図２に示すように、研削ホイール２５を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、図１で示した昇降手段３０によって研削ホイール２５を保持テーブル１０に保持された被加工物Ｗに向けて下降させる。このようにして、回転しながら下降する研削砥石２６が、被加工物Ｗの上面Ｗａを押圧しながら研削する。研削中は、研削砥石２７が常に被加工物Ｗの中心を通る。研削砥石２７の回転軌跡の直径は、被加工物Ｗの直径と同等以上である。図２では明示していないが、保持テーブル１０において被加工物Ｗを保持する保持面１００は、中心を頂点とする勾配の緩やかな円錐面（例えば直径φ２００ｍｍで頂点と横断面底面との高低差が２０μｍ）に形成されており、保持面１００と研削砥石２７の研削面とが加工領域において平行となるようにスピンドル２１の軸心が保持テーブル１０の回転軸に対して相対的に傾斜しているため、被加工物Ｗの上方に位置する研削砥石２７のうち、その半分が被加工物Ｗの上面Ｗａに作用して研削が行われる。

被加工物Ｗの研削中は、バルブ４２を開き、研削液供給源４３からパイプ４１を介して研削液供給手段４０に研削液を送出する。研削液供給手段４０は、研削液供給手段４０は、マウント側供給口２４２、マウント側供給路２４０、マウント側吐出口２４１、供給口２６２、研削液供給路２６４を介して吐出口２６３から研削液２８を下方に吐出する。

吐出口２６３から吐出された研削液２８は、研削ホイール２５の回転によって遠心力で研削砥石２７の側面に導かれ、研削砥石２７の側面を伝って滴下するとともに加工領域（研削砥石２７が被加工物Ｗの上面Ｗａに作用する位置）へと供給される。よって、回転により生じる研削砥石２７の周囲の空気の層によって研削液２８が研削砥石２７に到達するのを阻まれることがない。また、研削砥石２７の側面を伝って研削液が滴下することにより、研削砥石２７の側壁に研削液２８が衝突して飛散するおそれも低減されるため、従来に比べて使用する研削液量を大幅に削減することが可能となり、従来に比べて研削液２８の使用量を抑えるとともに効果的に加工領域に研削液を供給することができる。

図２に示した研削手段２０に代えて、図３に示す研削手段２０Ａを用いることもできる。図３に示す研削手段２０Ａは、マウント２４Ａ及び研削ホイール２５Ａの構成が、図２に示した研削手段２０とは異なり、その他については研削手段２０と同様に構成される。以下では、研削手段２０Ａにおいて研削手段２０と同様に構成される部位については研削手段２０と共通の符号を付し、その説明は省略することとする。

研削ホイール２５Ａは、ホイール基台２６Ａと、ホイール基台２６Ａの自由端２６０Ａに所定の間隔を有して環状に配設された研削砥石２７とを備えている。ホイール基台２６Ａの上面である装着面２６１ａは、マウント２４Ａに装着される。装着面２６１Ａの背面側の面が自由端２６０Ａとなっている。

ホイール基台２６Ａには、ホイール基台２６Ａの内周側に配設される研削液供給手段４０Ａに接続される供給口２６２Ａと、自由端２６０Ａにおいて研削砥石２７の内側で研削砥石２７に隣接し研削液を吐出する吐出口２６３Ａとが形成されている。また、ホイール基台２６Ａの内部には、一端が吐出口２６３Ａに連通し他端が供給口２６２Ａに接続された研削液供給路２６４Ａが形成されている。供給口２６２Ａは、研削液供給手段４０Ａの配設位置に対面する位置、すなわちホイール基台２６の内周面に形成されている。

このように構成される研削手段２０Ａにおいても、吐出口２６３Ａから吐出された研削液２８Ａは、研削ホイール２５Ａの回転によって遠心力で研削砥石２７の側面に導かれ、研削砥石２７の側面を伝って滴下するとともに加工領域（研削砥石２７が被加工物Ｗの上面Ｗａに作用する位置）へと供給される。よって、回転により生じる研削砥石２７の周囲の空気の層によって研削液２８Ａが研削砥石２７に到達するのを阻まれることがない。また、研削砥石２７の側面を伝って研削液が滴下することにより、研削砥石２７の側壁に研削液が衝突して飛散するおそれも低減されるため、従来に比べて使用する研削液量を大幅に削減することが可能となるとともに、効果的に加工領域に研削液を供給することができる。

さらに、供給口２６２Ａがホイール基台２６の内周面に形成され、研削液供給手段４０Ａがホイール基台２６Ａの内周側に配設されているため、装置が大型化するのを抑止することができる。また、研削液を流すための流路をマウント２４Ａに設ける必要がなく、マウント２４Ａの構造を簡略化することができる。

１：研削装置２：装置ベース２ａ：上面３：コラム
４ａ，４ｂ：カセット５：搬送手段６：仮置き手段７：洗浄手段
８ａ：第１の搬送手段８ｂ：第２の搬送手段９：蛇腹
１０：保持テーブル１１：保持テーブルカバー
２０：研削手段２１：スピンドル２２：ハウジング２３：モータ
２４，２４Ａ：マウント
２４０：マウント側供給路２４１：マウント側吐出口２４２：マウント側供給口
２５，２５Ａ：研削ホイール
２６，２６Ａ：ホイール基台
２６０，２６０Ａ：自由端２６１，２６１Ａ：装着面２６２，２６２Ａ：供給口
２６３，２６３Ａ：吐出口２６４，２６４Ａ：研削液供給路
２７：研削砥石２８，２８Ａ：研削液２９：支持部
３０：昇降手段３１：ボールネジ３２：モータ３３：ガイドレール
３４：昇降板
４０：研削液供給手段４１：パイプ４２：バルブ４３：研削液供給源

Claims

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を研削する研削砥石を有した研削手段と、該保持手段で保持された被加工物と該研削砥石とに研削液を供給する研削液供給手段と、を備えた研削装置であって、
該研削手段は、スピンドルと、該スピンドルの先端に装着されたマウントと、該マウントに装着される装着面と該装着面の背面の自由端とを有したホイール基台と該ホイール基台の該自由端に配設された研削砥石とを含む研削ホイールと、を有し、
該ホイール基台には、該研削液供給手段に接続される供給口と、該自由端において該研削砥石の内側で該研削砥石に隣接し研削液を吐出する吐出口と、が形成されるとともに、
該ホイール基台の内部には、一端が該吐出口に連通し他端が該供給口に接続された研削液供給路が形成されることを特徴とする、研削装置。
前記供給口は、前記ホイール基台の内周側面に形成され、
前記研削液供給手段は、被加工物を研削している前記研削ホイールの該ホイール基台の内周側に配設される、請求項１に記載の研削装置。
前記供給口は、前記ホイール基台の前記装着面に形成され、
前記マウントには、該ホイール基台の該供給口に接続されるマウント側吐出口と、該研削液供給手段に接続されるマウント側供給口と、が形成され、
前記研削液供給手段は前記研削手段の外側に配設され、該マウントを介して研削液が該該ホイール基台に供給される、請求項１に記載の研削装置。