JP2021016913A

JP2021016913A - 加工装置

Info

Publication number: JP2021016913A
Application number: JP2019133617A
Authority: JP
Inventors: 聡山中; Satoshi Yamanaka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-02-15

Abstract

【課題】保持手段のポーラス部材の保持面の吸引力が低下しないようにする。【解決手段】吸引バルブ７２が閉じていて、かつ、流体供給バルブ７５が開いている状態において、制御部５を用いてソレノイドバルブ６の開閉制御を行うことによって、テーブル基台２２の下面２２ｂから枠体２１の底面２１ａにかけて貫通形成されている第１流路８０とソレノイドバルブ６とを連通させた後、流体供給手段７３を用いて第１流路８０に流体を供給する。これにより、第１流路８０を通じて第１噴射口８１から保持面２０ａの第１エリアＡ１に流体が噴出して、ポーラス部材２０の内部に侵入している研削屑等を流水洗浄する。【選択図】図５

Description

本発明は、被加工物を吸引保持する保持手段を有する加工装置に関する。

研削水を供給しながら研削砥石を用いて被加工物を研削する加工装置は、ポーラス部材の上面が被加工物を吸引保持する保持面となっており、保持面を吸引源に連通させ被加工物を吸引保持している。研削加工中には、保持面と被加工物の下面との隙間から研削水や細かな研削屑等が吸引されて、ポーラス部材の内部に侵入する。そのため、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、保持面を洗浄する発明がある。

前記従来の発明では、ポーラス部材の内部に侵入してしまった研削屑を、ポーラス部材内から完全には排出する事ができない。そのため、研削加工をする度にポーラス部材内に研削屑が侵入してポーラス部材内に溜まっていき、吸引源により生み出された吸引力が研削屑に遮られて、保持面に十分に伝達されなくなっていくため、研削加工の時間の経過と共に保持面の吸引力が低下してしまう。

特開２００３−０５９８８１号公報特開２０１５−０５４３５９号公報

保持面の吸引力が低下すると、研削加工中に研削砥石が接触する摩擦力の方が、保持面が被加工物を吸引保持する吸引力よりも大きくなり、研削加工中に保持面から被加工物が離間し被加工物が破損してしまう。
したがって、保持面に被加工物を吸引保持して被加工物を加工する加工装置においては、保持面の吸引力が低下しないようにするという解決すべき課題がある。

本発明は、被加工物を吸引保持する保持手段と、該保持手段に吸引保持された被加工物を加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、該保持手段は、保持面を上面に有するポーラス部材と、該保持面を露出させ該ポーラス部材の側面と下面とを封止し該保持面を吸引源に連通可能な枠体と、を備え、該保持面と該吸引源との連通を止め該保持面を流体供給源と連通させた状態で、該保持面の第１エリアから流体を噴出させる第１噴出機構と、該保持面の少なくとも該第１エリア以外から流体を噴出させる第２噴出機構と、該第１噴出機構による流体の噴出と該第２噴出機構による流体の噴出とを交互に実施する制御部と、を備える加工装置である。
上記の加工装置に備えるポーラス部材は、該第１エリアと該第２エリアとの少なくとも２つのエリアを仕切る仕切りを備えていることが望ましい。

本加工装置では、第１流路と第２流路とのいずれかを選んで流体の供給を行うため、例えば第１流路と第２流路との両方に対して流体を供給するよりも、大きな流勢を有する流体を保持面まで伝達することができ、ポーラス部材内に侵入した研削屑を除去して、保持面の吸引力の低下を防止できる。

加工装置全体を表す斜視図である。ポーラス部材を表す斜視図である。枠体を表す斜視図である。保持手段を表す斜視図である。仕切りによって仕切られているポーラス部材の保持面の第１エリアに、第１噴出機構を用いて流体を噴出する様子を表す断面図である。第１噴出機構を用いて第２エリアに流体を噴出する様子を表す断面図である。仕切りを備えていないポーラス部材を備えた保持手段を示す断面図である。正方形、円形、及び円の直径を為す直線を有する仕切りによって仕切られているポーラス部材を備える保持手段を上からみた上面図である。

１加工装置の構成
図１に示す加工装置１は、保持面２０ａに保持された被加工物Ｗを、研削砥石３４０を用いて加工する加工装置である。ただし、加工装置１は、研削加工を行う加工装置に限定されず、例えば、研磨パッドを用いて被加工物Ｗの研磨加工を行う研磨装置等であってもよい。以下、加工装置１の構成について説明する。

図１に示すように、加工装置１は、Ｙ軸方向に延設されたベース１０と、ベース１０の上における＋Ｙ方向側に立設されたコラム１１とを備えている。
ベース１０の上には、円板状の回転可能なテーブルである保持手段２が配設されている。保持手段２は、被加工物Ｗが保持される保持面２０ａを上面に有するポーラス部材２０と、ポーラス部材２０をその保持面２０ａが露出された状態で下方及び側方から支持する枠体２１とを備えている。

保持手段２の周囲にはカバー１２が配設されており、カバー１２には蛇腹１３がＹ軸方向に伸縮自在に連結されている。例えば、図示しない水平移動手段等により駆動されて保持手段２がＹ軸方向に移動すると、これに伴ってカバー１２が保持手段２と一体的にＹ軸方向に移動して、蛇腹１３が伸縮することとなる。

コラム１１の−Ｙ方向側の側面には、加工手段３を支持する加工送り手段４が配設されている。加工手段３は、Ｚ軸方向の回転軸３５を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転駆動するモータ３２と、スピンドル３０の下端に接続された円環状のマウント３３と、マウント３３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール３４とを備える。研削ホイール３４は、ホイール基台３４１と、ホイール基台３４１の下面に環状に配列された略直方体形状を有する複数の研削砥石３４０とを備えており、研削砥石３４０の下面は被加工物Ｗを研削する研削面３４０ａとなっている。

加工送り手段４は、Ｚ軸方向の回転軸４５を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に対して平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の上端に連結され回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回動させるモータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合し側部がガイドレール４１に摺接する昇降板４３と、昇降板４３に連結されスピンドル３０を保持するホルダ４４とを備えている。
モータ４２を用いてボールネジ４０を駆動することにより、ボールネジ４０が回転軸４５を軸にして回転すると、これに伴って、昇降板４３がガイドレール４１に案内されてＺ軸方向に昇降移動するとともにホルダ４４に保持されている加工手段３がＺ軸方向に移動することとなる。

保持面２０ａは、図２に示すように、円形状の第１エリアＡ１と第１エリアＡ１に隣接する環状の第２エリアＡ２とを有しており、また、ポーラス部材２０は、第１エリアＡ１と第２エリアＡ２とを仕切る環状の仕切りＢ１を備えている。

図３に示すように、枠体２１は、ポーラス部材２０を収容するための凹部２１１を備えている。凹部２１１の上面２１ａには、環状の溝９２が形成されている。図４に示すように、凹部２１１にポーラス部材２０を収容すると、保持面２０ａと枠体２１の上面とが面一となる。また、図５に示すように、溝９２は、第２エリアＡ２の下方に位置する。

図５に示すように、枠体２１は、ポーラス部材２０の側面２０ｃと下面２０ｂとを封止した状態でポーラス部材２０を支持する。また、枠体２１は、テーブル基台２２に支持されている。図５に示すように、仕切りＢ１は、例えば、ポーラス部材２０の保持面２０ａから下面２０ｂにかけて高さ方向に貫通形成されている。仕切りＢ１は、例えば、第１エリアＡ１と第２エリアＡ２とのいずれか一方の領域に供給された流体が、他方の領域に流出するのを防止する機能等を有している。枠体２１の外周縁には、複数の第１ネジ穴２１０が形成されており、テーブル基台２２の外周縁には、第１ネジ穴２１０と同じ径の第２ネジ穴２２０が形成されている。第１ネジ穴２１０と第２ネジ穴２２０との位置が一致している状態で、第１ネジ穴２１０及び第２ネジ穴２２０の大きさに対応する径を有するネジ２３が、第１ネジ穴２１０及び第２ネジ穴２２０に螺合することによって、枠体２１がテーブル基台２２に固定されている。

加工装置１には、保持面２０ａの第１エリアＡ１から流体を噴出させる第１噴出機構８が備えられている。第１噴出機構８は第１流路８０及び第１噴射口８１を有している。第１流路８０は、枠体２１及びテーブル基台２２の内部の略中央において、テーブル基台２２の下面２２ｂから枠体２１に形成された凹部２１１の上面２１ａにかけて、枠体２１及びテーブル基台２２の高さ方向に貫通形成されており、第１流路８０の上端には第１噴射口８１が配設されている。第１噴射口８１は、上面２１ａにおける保持面２０ａの第１エリアＡ１の下方に位置付けられている。

また、加工装置１には、少なくとも第１エリアＡ１以外の領域、例えば第２エリアＡ２から流体を噴出させる第２噴出機構９が備えられている。第２噴出機構９は、第２流路９０及び第２噴射口９１を有している。第２流路９０は、枠体２１及びテーブル基台２２の内部における、第１流路８０から枠体２１及びテーブル基台２２の径方向外周側に離間された位置に、第１流路８０と同様に、テーブル基台２２の下面２２ｂから枠体２１の凹部２１１の上面２１ａにかけて、枠体２１及びテーブル基台２２の高さ方向に貫通形成されている。第２流路９０の上端には第２噴射口９１が配設されており、第２噴射口９１の配設位置は、溝９２が形成されている位置でもある。

加工装置１には、吸引源７０及び流体供給源７３が備えられている。流体供給源７３はエア源７３０と水源７３１とを有している。吸引源７０は吸引路７１を通じてソレノイドバルブ６に接続されており、同様に、流体供給源７３は流体供給路７４を通じてソレノイドバルブ６に接続されている。
吸引路７１には、吸引バルブ７２が配設されており、吸引バルブ７２の開閉制御を行うことによって、吸引源７０とソレノイドバルブ６とが連通している状態と連通していない状態とを切り替えることができる。
また、流体供給路７４には、流体供給バルブ７５が配設されており、流体供給バルブ７５の開閉制御を行うことによって、同様に、流体供給源７３とソレノイドバルブ６とが連通している状態と連通していない状態とを切り替えることができる。

ソレノイドバルブ６は、例えば、いわゆる３位置プレッシャセンタタイプの電磁弁であり、ソレノイドバルブ６には、ソレノイドバルブ６の制御を行う機能を有する制御部５が電気的に接続されている。制御部５を用いてソレノイドバルブ６を制御することによって、例えば、ソレノイドバルブ６が、第１流路８０のみに接続されている状態、第２流路９０のみに接続されている状態、及び第１流路８０と第２流路９０との両方に接続されている状態等に切り替えることができる。図５においては、ソレノイドバルブ６は第１流路８０のみに接続されている。
制御部５を用いてソレノイドバルブ６を制御しつつ、吸引バルブ７２や流体供給バルブ７５の開閉制御を行うことによって、例えば、保持面２０ａを吸引源７０との連通を止めて流体供給源７３と連通することが可能である。

例えば、図５に示すように、制御部５を用いてソレノイドバルブ６を制御してソレノイドバルブ６が第１流路８０のみに接続している状態にするとともに、吸引バルブ７２を閉じて流体供給バルブ７５を開く。この状態で、エア源７３０及び水源７３１を作動させて、流体を供給することにより、第１流路８０を通じて第１噴射口８１から第１エリアＡ１に流体を噴射させることができる。一方、例えば、ソレノイドバルブ６が第２流路９０のみに接続している状態において、流体を供給することによって、第２流路９０を通じて第２噴射口９１から第２エリアＡ２に流体を噴射させることができる。
ソレノイドバルブ６と吸引バルブ７２との間には圧力計７６が配設されており、圧力計７６により吸引路７１の内部の圧力が測定されている。

２加工装置の動作
（研削加工）
上記の加工装置１を用いて被加工物Ｗを研削加工する際の加工装置１の動作について説明する。
まず、図１に示す保持手段２の保持面２０ａの上に被加工物Ｗを載置するとともに、制御部５を用いてソレノイドバルブ６を電気的に制御して、第１流路８０と第２流路９０とがそれぞれソレノイドバルブ６に連通している状態にする。そして、吸引バルブ７２を開き、吸引源７０と保持面２０ａとを連通させる。このとき、流体供給バルブ７５は閉じておく。
この状態で、吸引源７０を作動させると、吸引源７０により生み出された吸引力が第１流路８０及び第２流路９０を通じて図５に示した第１噴射口８１及び第２噴射口９１からポーラス部材２０に伝達されていき、ポーラス部材２０の細孔を通じて保持面２０ａに伝達される。こうして、保持面２０ａに被加工物Ｗが吸引保持される。

保持面２０ａに被加工物Ｗが吸引保持されている保持手段２を、図示しない水平移動手段等を用いて、図１に示す加工手段３の下方に位置付ける。さらに、図示しない回転手段等を用いて保持手段２を回転させることにより、保持面２０ａに吸引保持されている被加工物Ｗを回転させる。そして、加工手段３のモータ３２を用いて、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転させることによって、スピンドル３０の下端に接続されている円環状のマウント３３及びマウント３３に連結されている研削砥石３４０を同じく回転軸３５を軸にして回転させる。
研削砥石３４０が回転している状態で、図１に示した加工送り手段４のモータ４２を用いてボールネジ４０を駆動して、回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回転させると、昇降板４３及び昇降板４３にホルダ４４を介して支持されている研削砥石３４０が−Ｚ方向に降下していき、図２に示すように、研削砥石３４０の研削面３４０ａが保持面２０ａに吸引保持された被加工物Ｗに当接する。研削面３４０ａが被加工物Ｗに当接している状態で、さらに、研削砥石３４０を被加工物Ｗに向かって押し下げていくことにより被加工物Ｗを研削加工することができる。

（ポーラス部材の洗浄）
加工装置１においては、例えば複数の被加工物Ｗを連続して研削加工することにより、ポーラス部材２０の内部に研削屑等が侵入して保持面２０ａが詰まっていき、保持面２０ａに作用する吸引力が低下してしまう。
そこで、流体供給源７３から保持面２０ａに流体を供給することによってポーラス部材２０を洗浄する。以下、ポーラス部材２０の洗浄を行う際の加工装置１の動作について説明する。

まず、制御部５を用いてソレノイドバルブ６を制御して、図５に示すように、第１流路８０とソレノイドバルブ６とが連通している状態にする。そして、吸引バルブ７２を閉じて、流体供給バルブ７５を開くことによって、保持面２０ａと吸引源７０とが連通している状態を止めて、保持面２０ａが流体供給源７３と連通している状態にする。

次に、エア源７３０及び水源７３１を作動させて、水とエアとが混合した流体を供給する。供給された流体は、第１流路８０を通って第１噴射口８１からポーラス部材２０へと進入して、保持面２０ａの第１エリアＡ１から噴出する。これにより、第１エリアＡ１に詰まっている研削屑を洗い流す。

次に、制御部５を用いてソレノイドバルブ６を制御して、図６に示すように、第２流路９０とソレノイドバルブ６とを連通させる。そして、同様に、エア源７３０及び水源７３１を作動させて、流体を供給する。供給された流体は、第２流路９０を通じて第２噴射口９１からポーラス部材２０へと進入して、保持面２０ａの第２エリアＡ２から噴出する。これにより、例えば、第２エリアＡ２に詰まっている研削屑を洗い流す。

図２-図６に示す保持手段２においては、第１エリアＡ１と第２エリアＡ２とが仕切りＢ１によって仕切られており、例えば、第１噴出機構８を用いて第１エリアＡ１に流体を噴出させた際に、ポーラス部材２０の内部において、第２エリアＡ２へと流体が流れ出るのが防止されている。また、例えば、第２噴出機構９を用いて第２エリアＡ２に流体を噴出させた際に、ポーラス部材２０の内部において、第１エリアＡ１へと流体が流れ出るのが防止されている。

制御部５を用いてソレノイドバルブ６を制御して、ソレノイドバルブ６が第１流路８０に連通している状態と、第２流路９０に連通している状態と、を適宜切り替えることにより、第１噴出機構８による第１エリアＡ１への流体の噴出と、第２噴出機構９による第２エリアＡ２への流体の噴出とをそれぞれ、別個のタイミングで交互に実施することができる。
第１流路８０と第２流路９０とのいずれかの流路を通じて流体の供給を行うため、第１流路８０と第２流路９０との両方に対して流体を供給するときよりも、流体が通過する面積が小さくなる。従って、より大きな流勢を有する流体を保持面２０ａに伝達することができるようになり、ポーラス部材２０の内部に侵入した研削屑を除去して、保持面２０ａの吸引力の低下を防止できる。
また、より大きな流勢を得るために、流体を噴出させる前に、流路を吸引源に連通させ流路内を負圧にした後、流体を供給させてもよい。

なお、図７に示すように、第１エリアＡ１と第２エリアＡ２とを仕切る仕切りが形成されていなくてもよい。この場合においても、第１噴射口８１及び第２噴射口８２から噴射された流体は、ポーラス部材２０の内部において上昇しながら水平方向に広がっていく。第１エリアＡ１と第２エリアＡ２とを仕切る仕切りがないため、第１噴射口８１から噴射された流体の一部は保持面２０ａの第２エリアＡ２側からも噴出し、第２噴射口９１から噴射された流体の一部は保持面２０ａの第１エリアＡ１側からも噴出するが、第１噴射口８１から噴射された流体の大半は保持面２０ａの第１エリアＡ１から噴出し、第２噴射口９１から噴射された流体の大半は保持面２０ａの第２エリアＡ２から噴出する。

図８に示す保持手段２の別の例においては、保持面２０ａは、正方形Ｓと、正方形Ｓに内接する円Ｃと、円Ｃの直径に対応する直線Ｄとを有する仕切りＢ２を備えており、仕切りＢ２によって、保持面２０ａはＡ３〜Ａ１２の１０個の領域に分けられている。例えば、領域Ａ３〜Ａ１２の各々の下方に図示しない複数の流体噴出機構を配設して、領域Ａ３〜Ａ１２の各々に対して流体を個別に供給することにより、保持面２０ａに対して局所的に流体を供給することが可能となっている。

１：加工装置２：保持手段２０：ポーラス部材
２０ａ：保持面２０ｂ：下面２０ｃ：側面２１：枠体
２１１：凹部２１ａ：凹部底面
２１０：第１ネジ穴２２：基台２２ｂ：基台の下面２２０：第２ネジ穴
２３：ネジ
３：加工手段３０：スピンドル３１：ハウジング３２：モータ３３：マウント
３４：研削ホイール３４０：研削砥石３４０ａ：研削面３４１：ホイール基台
３５：回転軸
４：加工送り手段４０：ボールネジ４１：ガイドレール４２：モータ
４３：昇降板４４：ホルダ４５：回転軸
５：制御部６：ソレノイドバルブ７０：吸引源７１：吸引路７２：吸引バルブ
７３；流体供給源７３０：エア源７３１：水源７４：流体供給路
７５：流体供給バルブ７６：圧力計
８：第１噴出機構８０：第１流路８１：第１噴射口
９：第２噴出機構９０：第２流路９１：第２噴射口９２：溝
Ｗ：被加工物Ｗａ：被加工物の上面Ａ１：第１エリアＡ２：第２エリア
Ａ３〜１２：保持面上に分けられた領域Ｂ１：仕切りＢ２：仕切り
Ｓ：正方形Ｃ：円Ｄ：直線

Claims

被加工物を吸引保持する保持手段と、該保持手段に吸引保持された被加工物を加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、
該保持手段は、保持面を上面に有するポーラス部材と、該保持面を露出させ該ポーラス部材の側面と下面とを封止し該保持面を吸引源に連通可能な枠体と、を備え、
該保持面と該吸引源との連通を止め該保持面を流体供給源と連通させた状態で、該保持面の第１エリアから流体を噴出させる第１噴出機構と、
該保持面の少なくとも該第１エリア以外から流体を噴出させる第２噴出機構と、
該第１噴出機構による流体の噴出と該第２噴出機構による流体の噴出とを交互に実施する制御部と、
を備える加工装置。
該ポーラス部材は、該第１エリアと、該第１エリアに隣接する第２エリアとの、少なくとも２つのエリアを仕切る仕切りを備える請求項１記載の加工装置。