JP2021183359A

JP2021183359A - 研削装置

Info

Publication number: JP2021183359A
Application number: JP2020088666A
Authority: JP
Inventors: 聡山中; Satoshi Yamanaka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-05-21
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2021-12-02
Also published as: KR20210144569A; TW202144125A; CN113714894A

Abstract

【課題】研削ホイールの種類を判断する。【解決手段】回転手段３２を用いて第１研削砥石３６０を所定の速度で回転させながら、第１研削砥石３６０を下降させてセンサ５の投光部５０と受光部５１との間に侵入させる。これにより、投光部５０から投光された光が研削砥石３６０によって遮光されている状態と、投光部５０から投光された光が研削砥石３６０によって遮光されていない状態とが繰り返される。受光部５０が光を受光しなかった時間を測定して、予め記憶されている遮光時間と判断手段６において照らし合わせることにより、マウント３３に装着されている研削ホイールが第１研削ホイール３６０であると判断される。【選択図】図４

Description

本発明は、研削装置に関する。

研削装置は、特許文献１に示すように、研削砥石が基台に環状に配置された研削ホイールを、スピンドルの先端に連結されたマウントに装着して、該スピンドルを回転させることによって研削砥石を回転させながら、回転中の研削砥石をチャックテーブルの保持面に保持された被加工物に接触させて被加工物を研削している。

ここで、研削装置には、例えば、粗研削ホイールが装着された粗研削手段と、仕上げ研削ホイールが装着された仕上げ研削手段とを備える二軸研削装置がある。

特開２０１７−１２７９３６号公報

上記の二軸研削装置においては、粗研削ホイールと仕上げ研削ホイールとをつけ間違えてしまうことがあり、例えば、仕上げ研削手段に粗研削ホイールを装着したり、粗研削手段に仕上げ研削ホイールを装着したりして被加工物を研削加工すると、被加工物や研削砥石が破損する原因となる。
また、一つの研削手段を備える一軸研削装置による被加工物の研削加工においては、被加工物の種類に応じて適切な研削ホイールを選択して使用している。そのため、研削ホイールを交換する際に、つけ間違えるおそれがあるという問題がある。
したがって、研削装置には、研削ホイールのつけ間違いを防止するという課題がある。

本発明は、保持面に被加工物を保持するチャックテーブルと、複数の研削砥石が環状に配置された研削ホイールをスピンドルの先端に装着し該保持面に保持された被加工物を研削する研削手段と、該スピンドルを所定の回転速度で回転させる回転手段とを備える研削装置であって、光を投光する投光部と、該投光部が投光した該光を受光する受光部とを備えたセンサと、該センサの該投光部と該受光部との間に所定の回転速度で回転する該研削砥石を進入させ該研削砥石によって該光を遮光可能とした状態において、該受光部が該光を受光した時間、該受光部が該光を受光した回数、該受光部が該光を受光しない時間、該受光部が該光を受光しなかった回数、のうちの少なくとも１つを用いて該研削ホイールの種類を判断する判断手段と、を備える研削装置である。
上記の該研削ホイールは、環状に配置された該研削砥石の円周方向の長さ、該研削砥石の数、該環状に配置された隣同士となる該研削砥石と該研削砥石との間の隙間の長さ、該隙間の数によって異なる種類で形成されることが望ましい。

複数の研削砥石が環状に配置された研削ホイールについては、センサの投光部と受光部との間に所定の回転速度で回転する研削砥石を進入させ研削砥石によって光を遮光可能とした状態とすると、判断手段が、受光部が光を受光した時間、受光部が光を受光した回数、受光部が光を受光しない時間、受光部が光を受光しなかった回数、のうちの少なくとも１つを用いて、研削ホイールの種類を判断するため、研削ホイールをつけ間違えるのを防止できる。

研削装置の全体を表す斜視図である。第１研削ホイールの平面図である。第２研削ホイールの平面図である。研削砥石がセンサの投光部から投光された光を遮光している様子を側方から見た断面図である。第１研削ホイールが投光部からの光を断続的に遮光する際の電圧の変化を表すグラフ図である。第２研削ホイールが投光部からの光を断続的に遮光する際の電圧の変化を表すグラフ図である。

１研削装置の構成
図１に示す研削装置１は、被加工物１４を研削加工する研削装置である。以下、研削装置１の構成について説明する。

研削装置１は、図１に示すように、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。

コラム１１の−Ｙ方向側の側面には、研削手段３を支持する研削送り手段４が配設されている。研削手段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としての回転手段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とを備えている。図１においては、マウント３３の下面に装着された第１研削ホイール３６が装着されている。第１研削ホイール３６はマウント３３に対して着脱可能であり、マウント３３には、第１研削ホイール３６に代えて他の種類の研削ホイールを取り付けることもできる。

第１研削ホイール３６は、第１ホイール基台３６１と、第１ホイール基台３６１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第１研削砥石３６０とを備えている。

図２に示すように、隣り合う２つの第１研削砥石３６０は、第１隙間長さ３６３を空けて配設されており、すべての第１研削砥石３６０は、全体として環状に配列されている。各第１研削砥石３６０は、その円周方向の長さとしての第１セグメント長さ３６４を有している。第１研削砥石３６０の下面３６２は被加工物１４を研削する研削面となっている。研削砥石においては、第１セグメント長さ３６４の値、第１隙間長さ３６３の値を変えることにより、研削品質の最適化を図ることができるため、これらの値が異なる複数種類の研削ホイールが用意されている。

図１に示した回転手段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り、スピンドル３０に接続されているマウント３３及びマウント３３に装着されている第１研削ホイール３６が、第１ホイール基台３６１の中心を通るＺ軸方向の回転軸３５を軸にして回転することとなる。

研削送り手段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Ｚ軸モータ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。
Ｚ軸モータ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、昇降板４３がガイドレール４１に案内されながらＺ軸方向に昇降移動し、これに伴って、ホルダ４４に保持されている研削手段３が、保持面２００に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動する構成となっている。

ベース１０の上には、チャックテーブル２が配設されている。チャックテーブル２は、円板状の吸引部２０と吸引部２０を支持する環状の枠体２１とを備えている。吸引部２０は、多数の細孔を有するポーラス部材であり、吸引部２０の上面は被加工物１４が吸引保持される保持面２００となっている。枠体２１の上面２１０は、保持面２００に面一に形成されている。

チャックテーブル２の保持面２００には、図示しない吸引源が接続されている。例えば、保持面２００に被加工物１４が載置された状態で、該吸引源を作動させることにより、保持面２００に被加工物１４を吸引保持することができる。

また、チャックテーブル２には、図示しない回転機構が配設されている。該回転機構を用いることにより、チャックテーブル２を回転させることができる。

チャックテーブル２の周囲にはカバー２８が配設されており、カバー２８は蛇腹２７に伸縮可能に連結されている。
チャックテーブル２がＹ軸方向に移動すると、カバー２８がチャックテーブル２と一体的にＹ軸方向に移動して、蛇腹２７が伸縮することとなる。

ベース１０の上におけるチャックテーブル２の＋Ｙ方向側には、センサ５が配設されている。センサ５は、基台５３と基台５３の上に配設された投受光素子５４と備えている。投受光素子５４は、Ｘ軸方向に貫通する凹部を備えた部材であり、光を投光する投光部５０と、投光部５０から投光された光を受光する受光部５１とを備えている。

投光部５０から投光された光が受光部５１に受光されているときには電圧が検知され、投光部５０から投光された光が受光部５１に受光されていないときには電圧が検知されないものとする。

センサ５には、判断手段６が接続されている。判断手段６は、受光部５１が光を受光した時間、受光部５１が光を受光した回数、受光部５１が光を受光しない時間、受光部５１が光を受光しなかった回数のうちの少なくとも一つによって研削ホイールの種類を判断する機能を有している。
例えば、図２に示した第１セグメント長さ３６４に対応し受光部５１が光を受光しない時間である第１遮光時間が、あらかじめ判断手段６に記憶されている。

２研削装置の動作
（研削加工）
上記の研削装置１を用いて被加工物１４を研削加工する際の研削装置１の動作について説明する。
研削装置１を用いて被加工物１４を研削加工する際には、まず、図１に示した被加工物１４をチャックテーブル２の保持面２００に載置する。そして、チャックテーブル２に接続されている図示しない吸引源を作動させて、生み出された吸引力を保持面２００に伝達する。これにより、被加工物１４が保持面２００に吸引保持される。

被加工物１４が保持面２００に吸引保持されている状態で、図示しないＹ軸移動手段等を用いてチャックテーブル２を＋Ｙ方向に移動させて、研削手段３の下方に位置付ける。
次いで、図示しない回転機構を用いてチャックテーブル２を回転させて、保持面２００に保持されている被加工物１４を回転させるとともに、回転手段３２を用いて回転軸３５を軸にして第１研削砥石３６０を回転させる。

被加工物１４が回転軸２５を軸にして回転しており、かつ、第１研削砥石３６０が回転軸３５を軸にして回転している状態で、研削送り手段４を用いて研削手段３を−Ｚ方向に下降させる。第１研削砥石３６０を−Ｚ方向に下降させることにより、第１研削砥石３６０の下面３６２が被加工物１４の上面１４０に接触する。
下面３６２が被加工物１４の上面１４０に接触している状態で、さらに第１研削砥石３６０を−Ｚ方向に下降させていくことによって被加工物１４が研削される。
被加工物１４の研削加工が終了したら、研削送り手段４を用いて研削手段３を＋Ｚ方向に移動させて研削砥石３４０を被加工物１４の上面１４０から離間させた後、被加工物１４をチャックテーブル２の保持面２００から搬出する。

（研削ホイールの種類の判断）
研削装置１においては、被加工物１４の研削加工を行う前に、センサ５を用いてマウント３３に装着されている研削ホイールの種類を判断する。以下、研削ホイールの種類を判断する際の研削装置１の動作について説明する。
本実施形態では、マウント３３に装着されている研削ホイールが図２に示した第１研削ホイール３６であるか、図３に示す第２研削ホイール３７であるかを判断する。

図３には、第２研削ホイール３７の平面図が示されている。第２研削ホイール３７は、環状の第２ホイール基台３７１と、第２ホイール基台３７１の下面に第２隙間長さ３７３を空けて環状に配列された複数の第２研削砥石３７０とを備えている。第２研削砥石３７０は、第１研削砥石３６０と同様に略直方体形状を有しており、その円周方向の長さは、第１セグメント長さ３６４よりも短い長さである第２セグメント長さ３７４となっている。
第２研削ホイール３７は、環状に配置された各研削砥石の円周方向の長さ、研削砥石の数、環状に配置された隣同士となる研削砥石と研削砥石との間の隙間の長さ、該隙間の数において、第１研削ホイール３６と異なっている。
すなわち、第１セグメント長さ３６４と第２セグメント長さ３７４とは異なっている。また、第１隙間長さ３６３と第２隙間長さ３７３とは異なっている。さらには、第１研削ホイール３６に備える第１研削砥石３６０の数と、第２研削ホイール３７に備える第２研削砥石３７０の数とは異なっている。加えて、隣り合う第１研削砥石３６０同士の隙間の数と、隣り合う第２研削砥石３７０同士の隙間の数とは異なっている。

研削ホイールの種類を判断する際には、まず、図１に示したセンサ５を作動させて、投受光素子５４の投光部５０から受光部５１に向けて光を投光する。

次に、回転手段３２を用いて、例えば、マウント３３に装着されている第１研削ホイール３６を所定の速度で回転させる。ここで、所定の速度は、例えば１０ｒｐｍとする。

そして、研削送り手段４を用いて第１研削ホイール３６を−Ｚ方向に適宜の距離だけ下降させる。
すると、図４に示すように、第１研削砥石３６０が投受光素子５４の凹部５４０に進入して、第１研削砥石３６０の下面３６２が投光部５０と受光部５１とを直線で結んだ投受光ライン５２の高さ位置よりも下に位置づけられる。

このとき、第１研削砥石３６０が回転しているため、投受光ライン５２に第１研削砥石３６０が重なって遮光されている状態と、投受光ライン５２に第１研削砥石３６０が重なっておらず遮光されていない状態とが交互に繰り返される。

図５には、回転する第１研削砥石３６０によって投光部５０から投光された光が遮光されている状態と遮光されていない状態とが繰り返されたときにセンサ５に検知される電圧の変化が測定されたグラフが示されている。
図５においては、第１研削ホイール３６が所定の回転速度で回転した場合における、投光部５０から投光された光が第１研削砥石３６０により遮光される時間である第１遮光時間３６５と、投光部５０から投光された光が第１研削砥石３６０により遮光されずに受光部５１に受光される時間である第１受光時間３６６とが示されている。第１遮光時間３６５においては電圧の値が０Ｖとなっている。また、第１受光時間３６６においては電圧の値は０Ｖでない値（例えば５Ｖ）となっている。

ここで、図１に示した判断手段６には、第１遮光時間３６５が予め記憶されている。記憶された第１遮光時間３６５と、測定された遮光時間とが一致すれば、判断手段６により、マウント３３に装着されている研削ホイールが第１研削ホイール３６であると判断される。

一方、例えば、マウント３３に第１研削ホイール３６の代わりに第２研削ホイール３７が装着されている場合を考える。図３に示した第２研削砥石３７０の下面３７２が、図４に示した投受光ライン５２の高さ位置よりも下に位置づけられた状態で、第２研削砥石３７０が回転することにより遮光状態と非遮光状態とが繰り返される。図６には、投光された光が第２研削ホイール３７によって断続的に遮光される際に、センサ５に検知される電圧の変化を表すグラフが示されている。

投光部５０から投光された光が第２研削砥石３７０により遮光される時間を第２遮光時間３７５とし、投光部５０から投光された光が第２研削砥石３７０により遮光されずに受光部５１に受光される時間を第２受光時間３７６とする。
図１に示した判断手段６には、例えば、第２研削ホイール３７が所定の回転速度で回転した場合における、第２研削砥石３７０の第２セグメント長さ３７４に対応した第２遮光時間３７５が予め記憶されている。記憶された第２遮光時間３７５と、測定された遮光時間とが一致すれば、判断手段６により、マウント３３に装着されている研削ホイールが第２研削ホイール３７であると判断される。

また、研削装置１においては、例えば、受光部５１が光を受光しない時間だけでなく、受光部５１が光を受光する時間によって研削ホイールの種類を判断することもできる。
例えば、第１受光時間３６６及び第２受光時間３７６を予め判断手段６に記憶させておき、測定された受光時間に基づいて、マウント３３に装着されている研削ホイールが第１研削ホイール３６であるか第２研削ホイール３７であるかを判断することができる。

さらには、例えば、研削ホイール３６、３７が一回転する間に受光部５１が光を受光する回数、すなわち隣り合う研削砥石間の隙間の数をそれぞれ判断手段６に記憶させておき、実際に研削ホイールが一回転する間に受光部５１が光を受光する回数を測定することによって、研削ホイール３６、３７のどちらがマウント３３に装着されているかを判断することができる。

加えて、例えば、研削ホイール３６、３７が一回転する間に受光部５１が光を受光しない回数、すなわち研削砥石の数をそれぞれ判断手段６に記憶させておき、実際に研削ホイールが一回転する間に受光部５１が光を受光しなかった回数を測定することによって研削ホイール３６、３７のどちらがマウント３３に装着されているかを判断することができる。

以上のように、受光部５１が光を受光した時間、受光部５１が光を受光した回数、受光部５１が光を受光しない時間、受光部５１が光を受光しなかった回数、のうちの少なくとも１つを用いて研削ホイールの種類を判断することによって、研削ホイールのつけ間違いを防止することができ、間違った研削ホイールを使用することによる被加工物や研削砥石の破損等を未然に防ぐことができる。

なお、本実施形態では、マウント３３に装着された研削ホイールが第１研削ホイール３６か第２研削ホイール３７かを判断することとしたが、研削ホイールが３種類以上ある場合においても、同様の手法による判断を行うことができる。

１：研削装置１０：ベース１１：コラム１４：被加工物１４０：上面
２：チャックテーブル２０：吸引部２００：保持面
２１：枠体２１０：枠体の上面２７：蛇腹２８：カバー
３：研削手段３０：スピンドル３１：ハウジング３２：回転手段
３３：マウント３５：回転軸３６：第１研削ホイール３６０：第１研削砥石
３６１：第１ホイール基台３６２：下面３６３：第１隙間
３６４：第１セグメント長さ３６５：第１遮光時間３６６：第１受光時間
３７：第２研削ホイール３７０：第２研削砥石
３７２：下面３７３：第２隙間３７４：第２セグメント長さ
３７５：第２遮光時間３７６：第２受光時間
４：研削送り手段４０：ボールネジ４１：ガイドレール
４２：Ｚ軸モータ４３：昇降板４４：ホルダ４５：回転軸
５：センサ５０：投光部５１：受光部５２：投受光ライン５３：基台
５４：投受光素子６：判断手段

Claims

保持面に被加工物を保持するチャックテーブルと、複数の研削砥石が環状に配置された研削ホイールをスピンドルの先端に装着し該保持面に保持された被加工物を研削する研削手段と、該スピンドルを所定の回転速度で回転させる回転手段とを備える研削装置であって、
光を投光する投光部と、該投光部が投光した該光を受光する受光部とを備えたセンサと、
該センサの該投光部と該受光部との間に所定の回転速度で回転する該研削砥石を進入させ該研削砥石によって該光を遮光可能とした状態において、該受光部が該光を受光した時間、該受光部が該光を受光した回数、該受光部が該光を受光しない時間、該受光部が該光を受光しなかった回数、のうちの少なくとも１つを用いて該研削ホイールの種類を判断する判断手段と、を備える研削装置。
該研削ホイールは、環状に配置された該研削砥石の円周方向の長さ、該研削砥石の数、該環状に配置された隣同士となる該研削砥石と該研削砥石との間の隙間の長さ、該隙間の数によって異なる種類で形成される請求項１記載の研削装置。