JP2615125B2 - 倣研削盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スクリーン上に投影した被加工物の投影像
に倣って、被加工物と回転する研削砥石とを相対的に移
動させて、被加工物を研削する倣研削盤に関する。

［従来の技術］ 近時、リードフレーム等の電子部品の小型化、高精度
化に伴って、該電子部品形成要の±１μｍ以下の寸法精
度を持ったパンチ、ダイ等の超精密金型部品の加工に対
する要請が高まっている。

この電子部品形成用の超精密金型部品を加工する場合
は、従来、上記倣研削盤を20℃±１℃の恒温状態に保っ
た室内に置いて、該倣研削盤を用いて上記超精密金型部
品を研削加工している。

この倣研削盤は、超精密金型部品などの被加工物をス
クリーン上に投影するための光源を、通常、倣研削盤本
体内部に一体に備えている。

ところで、上記光源は、通常300Wの大型ランプ等であ
って、高熱を発して、その周辺の倣研削盤本体を20℃を
大幅に上回る状態に加熱する。そして、この光源が発す
る熱で倣研削盤本体が歪んで倣研削盤の加工精度が低下
する。

そのため、従来の倣研削盤においては、上記光源の周
辺に、該光源空冷用の冷却ファンを備えてある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記冷却ファンのみでは、光源が発す
る熱で、倣研削盤本体に歪みが生ずるのを的確に防止で
きなかった。

なお、従来より、上記光源が発する熱で倣研削盤本体
に歪みが生ずるのを防ぐために、倣研削盤本体外部に別
個に上記光源を備えた倣研削盤もある。

しかしながら、この場合も同様に、上記高熱を発する
光源が倣研削盤本体近くに位置しているため、上記光源
が発する熱で倣研削盤本体に歪みが生ずるのを的確に防
止できなかった。

そのため、従来の倣研削盤を用いて被加工物を±１μ
ｍ以下の加工精度で研削するためには、作業者の熟練に
頼るしかなく、NC制御加工によりこの加工精度を達成す
ることは極めて困難であった。

また、上述従来の倣研削盤においては、上記光源に直
接に研削砥石で研削した被加工物の研削粉等が降り懸か
るのを防ぐために、上記光源の上方を光透過ガラス等の
光透過体で覆ってある。

そのため、上記従来の倣研削盤においては、その使用
中に、上記光透過体表面に被加工物の研削粉等が降り懸
かって該光透過体表面に付着し、該付着した研削粉等で
上記光透過体を通過する光の一部が妨害されて、該光透
過体を通過する光源からの光によりスクリーン上に投影
する被加工物の投影像の一部が不鮮明となったり狂った
りした。そして、上記投影像に倣って研削加工する被加
工物の加工形状や加工寸法に狂いが生じたりした。

本発明は、かかる問題点を解消するためになされたも
ので、その目的は、スクリーン上に被加工物の投影像を
投影させるための光源が発する熱で倣研削盤本体が歪む
のを的確に防止できるとともに、光源の上方を覆う光透
過体表面に研削粉等が降り懸かって付着するのを的確に
防止できる倣研削盤を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の倣研削盤は、第
１図および第２図にその構成例を示したように、光源１
が発する光により被加工物２をスクリーン３上に投影
し、このスクリーン３上に投影した被加工物２の投影像
に倣って被加工物２と回転する研削砥石４を相対的に移
動させながら、被加工物２を研削する倣研削盤におい
て、上記光源１近くの倣研削盤本体５の内外に亙って冷
却液６を循環させて該倣研削盤本体５を冷却する冷却機
構７を備えるとともに、上記光源１の上方を覆う光透過
体８表面に上記冷却機構７により循環させる冷却液６の
少なくとも一部を振り掛けて該光透過体８表面を洗浄す
る洗浄機構９を備えたことを特徴とする。

また、本発明の倣研削盤においては、第３図にその構
成例を示したように、研削砥石４の主軸10を支持する軸
受部材11の内外に亙って冷却機構７により循環させる冷
却液６の少なくとも一部を循環させて上記軸受部材11と
その内側の上記主軸10を冷却する補助冷却機構12を備え
ることが好適である。

［作用］ 本発明の倣研削盤において、冷却機構７を用いて、倣
研削盤本体５の内外に亙って循環させる冷却液６で光源
１近くの倣研削盤本体５を冷却し続けることにより、倣
研削盤の使用中に、光源１が発する熱で倣研削盤本体５
が加熱されて、該本体５に歪みが生ずることを防止でき
る。

また、洗浄機構９を用いて、上記冷却機構７により循
環させる冷却液６の少なくとも一部を光源１の上方を覆
う光透過体８表面に振り掛け続けることにより、倣研削
盤の使用中に、光透過体８表面に落下付着する研削粉等
を上記光透過体８表面からその外部に洗浄除去し続ける
ことができる。

さらに、研削砥石の主軸10と軸受部材11を冷却する補
助冷却機構12を備えたものにあっては、該機構12を用い
て軸受部材11の内外に亙って循環させる冷却液６で軸受
部材11とその内側の主軸10を冷却し続けることにより、
倣研削盤の使用中に、上記回転する主軸10や軸受部材11
が該主軸10と軸受部材11との間に生ずる摩擦熱で歪んで
その中心位置が狂ったりその寸法精度が低下したりする
ことを防止できる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面に従い説明する。

第１図および第２図は本発明の倣研削盤の好適な実施
例を示し、第１図は該倣研削盤の概略を示す一部破断正
面図、第２図は該倣研削盤の冷却機構と洗浄機構部分の
拡大構造説明図である。以下、上記図中の実施例を説明
する。

第１図において、100は、倣研削盤本体５と、該本体
の右側上方に延出した腕部101内側面に沿ってNC制御モ
ータ102により上下、即ちＹ軸方向に移動するＹ方向テ
ーブル103と、該テーブル上に沿ってNC制御モータ（図
示せず。）により前後方向、即ちＸ軸方向に往復移動す
るＸ方向テーブル104と、上記倣研削盤本体５の左側上
面に沿ってNC制御モータ105により左右、即ちＺ軸方向
に往復移動させることの可能なＺ方向テーブル106と、
該テーブル上方に延出した腕部107内側面に沿って駆動
モータ（図示せず。）により上下、即ちＹ軸方向に往復
移動する砥石支持体108と、該支持体内側に支持させた
高速回転する研削砥石４と、上記各NC制御モータ102,10
5等を所定のNCデータに従って作動制御するNC制御ユニ
ット109等からなる、従来周知の倣研削盤である。

この倣研削盤本体５には、第２図に示したように、そ
の内部空間110に、光源用の300W等の大型ランプ1aを備
えてある。また、上記ランプ1a近傍の倣研削盤本体の内
部空間110に、上記ランプ1a空冷用の冷却ファン111を一
対備えてある。

また、上記ランプ1a直上に位置する倣研削盤本体５の
一部に透孔112を穿設して、該透孔内部に複数の凸凹レ
ンズ113を嵌着してある。

さらに、上記倣研削盤本体の透孔112上面を、その外
側から平板上の光透過ガラス8aからなる多層構造の光透
過体８で覆ってある。

また、上記倣研削盤本体の透孔112直上の倣研削盤上
部に、リレーレンズを持った筒体114を備えてある。ま
たそれとともに、該筒体114内と連通させて、倣研削盤
上部に、被加工物２の投影像を投影するスクリーン３を
備えてある。

以上は従来周知の倣研削盤の構造と同様であるが、本
発明の倣研削盤においては、以下に示したように、上記
光源１近くの倣研削盤本体５の内外に亙って冷却液６を
循環させて該倣研削盤本体５を冷却する冷却機構７を備
えてあるとともに、上記光源１の上方を覆う光透過体８
表面に上記冷却機構７により循環させる冷却液６の一部
を振り掛けて該光透過体８表面を洗浄する洗浄機構９を
備えてある。

即ち、第２図に示したように、倣研削盤本体５に設け
た透孔112周囲の倣研削盤本体５上面をえぐり取って、
該本体５上面に所定深さの冷却液貯留槽200を備えてあ
る。

また、倣研削盤本体５脇部に、冷却液貯溜タンク201
と、該タンク内に貯溜した冷却液６を所定の恒温状態に
冷却する恒温冷却ポンプ202とを備えてある。

そして、上記冷却液貯溜タンク201と恒温冷却ポンプ2
02とに亙って、冷却液貯溜タンク201内に貯溜した冷却
液６を恒温冷却ポンプ202内へと吸い込んで再び冷却液
貯蓄溜タンク201内へと戻す冷却液吸い込みパイプ203a
と冷却液戻しパイプ203bをと配設してある。

また、上記冷却液貯溜タンク201と倣研削盤本体の透
孔112上面を覆う光透過体８の近くとに亙って、その中
途部に冷却液循環ポンプ204と精密濾過器205を介在させ
て、冷却液送りパイプ206を配設してある。

そして、上記光透過体８近くに配設した冷却液送りパ
イプ206先端に、冷却液６を上記光透過体８表面に向け
て噴射させるノズル207を上記パイプ206先端内と連通さ
せて備えてある。

さらに、上記倣研削盤本体上面の冷却液貯溜槽200と
冷却液貯溜タンク201とに亙って、冷却液貯溜槽200に一
旦貯溜した冷却液６を冷却液貯溜タンク201内に戻す冷
却液吐き出しパイプ208を配設してある。

また加えて、上記冷却液貯溜タンク201上面に、上記
冷却液吐き出しパイプ208と既述の冷却液戻しパイプ203
b先端から吐き出される冷却液６中に混入している被加
工物２の研削粉等を濾過して除去するペーパーフィルタ
209を張設してある。

第１図および第２図に示した倣研削盤は、以上のよう
に構成してある。

次に、その使用例を説明する。

従来周知の倣研削盤と同様にして、NC制御ユニット10
9にインプットしたNCデータに従ってNC制御モータ102,1
05等を作動させ、Ｘ方向テーブル104上に搭載した被加
工物２の内側端面を、高速回転する研削砥石４を備えた
砥石支持体108をＺ方向テーブル106上方の腕部107内側
面に沿って上下方向に往復移動させて、上記回転する研
削砥石４で研削する。

そして、上記回転する研削砥石４で被加工物２を研削
加工中に、冷却機構７の冷却液循環ポンプ204および恒
温冷却ポンプ202を作動させて、上記冷却ポンプ202内を
循環させて所定の恒温状態に冷却した冷却液貯溜タンク
201内の冷却液６を、冷却液送りパイプ206内および該パ
イプ中途部の精密濾過器205内を通してその内部に含有
される塵埃を除去しながら、冷却液送りパイプ206先端
のノズル207からその先方の倣研削盤本体の透孔112上面
を覆う光透過体８表面へと噴出させる。そして、このノ
ズル207から噴射させた冷却液６を上記光透過体８表面
に振り掛けて該冷却液６で光透過体８表面を洗浄した
後、この光透過体８表面に振り掛けた冷却液６を上記透
孔112周囲の倣研削盤本体上面の冷却液貯溜槽200内へと
落下流入させる。そして、上記冷却液貯溜槽200に一旦
貯溜した冷却液６を、重力作用により順次冷却液吐き出
しパイプ208内を通して冷却液貯溜タンク201内へと、該
タンク表面を覆うペーパーフィルタ209を通してその内
部に含有される研削粉等を除去しながら、再び戻すよう
にする。

すると、上記冷却液貯溜タンク201内から倣研削盤本
体の冷却液貯溜槽200内へと流入させて一旦貯溜させた
後、冷却液貯溜タンク201内へと再び戻す所定の恒温状
態に冷却保持された冷却液６により、上記倣研削盤本体
５が該冷却液６と同じ20℃±１℃等の所定の恒温状態に
冷却保持し続けられて、倣研削盤本体内空間110に備え
た大型ランプ1aが発する熱で上記倣研削盤本体５に歪み
が生ずることがない。

また、上記大型ランプ1aの上方を覆う光透過体８表面
に振り掛ける冷却液６で該光透過体８表面が洗浄し続け
られて、上記光透過体８表面に被加工物２の研削粉等が
落下しても、該光透過体８表面に研削粉等が付着し続け
ることがない。

なお、上述実施例において、場合によっては、冷却液
貯溜タンク201内から冷却液送りパイプ206内を通して倣
研削盤本体上面の冷却液貯溜槽200内へと流入させる冷
却液６の一部のみを、上記冷却液送りパイプ206内と連
通するノズル207から透孔112上面を覆う光透過体８表面
に振り掛けるとともに、その他の冷却液６を上記冷却液
貯溜タンク201内から冷却液送りパイプ206内を通して直
接に上記冷却液貯溜槽200内へと流入させるようにして
も良い。

また、場合によっては、第１図に破線で示したよう
に、透孔112上面を覆う光透過体８表面に向けて冷却液
６を噴射させるノズル207を、高速回転する研削砥石４
近くに配設して、上記冷却液貯溜タンク201内から冷却
液送りパイプ206内を通して冷却液貯溜タンク201内へと
流入させる冷却液６の一部またはその全部を、上記高速
回転する研削砥石４近くのノズル207から噴射させて、
該冷却液６を上記回転する研削砥石４で研削中の被加工
物２等に研削液の代わりに振り掛けた後、その下方の透
孔112上面を覆う光透過体８表面に振り掛けて、倣研削
盤本体上面の冷却液貯溜槽200内へと流入させるように
して、上記冷却液６を研削液と兼用させても良い。なお
ここで、冷却液６を研削液に兼用させた場合は、上記冷
却液６に被加工物２表面に振り掛けても被加工物２が腐
食する虞れのない防錆剤を混入させる等した冷却液を用
いる必要がある。

さらに、上述実施例の倣研削盤においては、被加工物
２を直接に研削する高速回転する研削砥石４の主軸10と
該軸を支持する軸受部材11との間に発生する摩擦熱で、
上記研削砥石４の主軸10の中心位置がずれたり該主軸10
や軸受部材11が歪んだりし、それが原因で上記倣研削盤
を用いて研削する被加工物２の研削精度が大幅に低下す
ることがある。以下、この摩擦熱による研削砥石４の主
軸10の中心位置のずれや該主軸10等の歪みを防ぐ防止手
段を備えた本発明の倣研削盤の好適な実施例を説明す
る。

第３図は該倣研削盤の高速回転する研削砥石の主軸と
該軸を支持する軸受部材周辺の拡大正面断面図を示す。
その他は、第１図および第２図に示した既述実施例の倣
研削盤と同様であり、その図面およびその説明を省略す
る。

図において、10は、円盤状をした研削砥石４をその端
部に取着した主軸である。 また、11は、上記主軸10を
ベアリング13を介して回転自在に支持する軸受部材であ
る。

この軸受部材11は、その内部にベアリング13を介して
上記主軸10を抜き差し可能に嵌挿させた軸受部材本体11
aと、該本体11aを貫通させた状態で砥石支持体108上に
支持する軸受部材支持体11bとから構成してある。

そして、上記軸受部材支持体11b内側をえぐり取っ
て、該軸受部材支持体11b内側に、上記軸受部材本体11a
周囲を囲むように冷却液６を循環させる冷却液循環路14
を備えてある。

また、上記軸受部材支持体11b側壁に、該支持体内側
の冷却液循環路14内に連通する冷却液送入口15aと冷却
液吐き出し口15bとを備えてある。

そして、上記冷却液送入口15aに、既述実施例の冷却
液送りパイプ206の一部に分岐させて備えたサブ冷却液
送りパイプ（図示せず。）の先端を上記冷却液送入口15
a内と連通させて連結してある。

またそれとともに、上記冷却液吐き出し口15bと既述
実施例の倣研削盤本体表面の冷却液貯溜槽200とに亙っ
て、上記軸受部材支持体11b内側の冷却液循環路14内を
循環させた冷却液６を上記冷却液貯溜槽200内へと流入
させるサブ冷却液戻しパイプ（図示せず。）を配設して
ある。

第３図に示した倣研削盤は、以上のように構成してあ
る。

次に、その使用例を説明する。

倣研削盤の使用中に、冷却液循環ポンプ204を作動さ
せて冷却液送りパイプ206内を通して倣研削盤本体上面
の冷却液貯溜槽200内へと流入させる冷却液６の一部
を、上記冷却液送りパイプ206の一部に分岐させて備え
たサブ冷却液送りパイプ内を通して研削砥石４の主軸10
を支持する軸受部材本体11aを貫通させた軸受部材支持
体11b内側の冷却液循環路14内へと流入させて、該冷却
液循環路14内を循環させた後、該冷却液６を冷却液吐き
出し口15bおよびサブ冷却液戻しパイプ内を通して再び
倣研削盤本体上面の冷却液貯溜槽200内へと戻すように
する。

すると、上記軸受部材本体11aを貫通させた軸受部材
支持体11b内側の冷却液循環路14内を循環させる冷却液
６で該冷却液循環路14内側の軸受部材本体11aを該本体
で支持する研削砥石４の主軸10とともに冷却液６と同じ
20℃±１℃等の所定の恒温状態に保持することができ
る。そのため、上記主軸10と軸受部材本体11aとの間に
生ずる摩擦熱により上記主軸10や軸受部材本体11aが加
熱されて、上記主軸10の中心位置がずれたり、上記主軸
10や軸受部材本体11a等が歪んだりすることがない。

なお、上述補助冷却機構12を備えた倣研削盤におい
て、サブ冷却液戻しパイプ先端に光透過体８表面に冷却
液６を振り掛けるノズル207を備えるとともに、冷却液
送りパイプ206先端を直接に冷却液循環路14内に連通す
る冷却液送入口15aに連結し、冷却液送りパイプ206内を
通して送る冷却液６の全部を、軸受部材支持体11b内側
の冷却液循環路14内を循環させた後、サブ冷却液戻しパ
イプ先端のノズル207からその先方へと噴射させて光透
過体８表面に振り掛けてその周囲の倣研削盤本体上面の
冷却液貯溜層200内へと流入させるようにしても良い。

第４図（ａ），（ｂ）は、それぞれ上述実施例の倣研
削盤を実際に用いて被加工物２表面に12mmピッチ毎に細
溝を研削加工した場合の隣合う細溝の左内側面間の単一
ピッチ誤差と、被加工部２表面に横方向に10mmピッチ、
縦方向に2mmピッチで段差部を形成した場合の右端段差
部の左内側面と底内側面に対する各段差部の左内側面と
底内側面の累積ピッチ誤差を示してある。

この第４図（ａ），（ｂ）に示した実験結果によれ
ば、上述実施例の倣研削盤を用いて被加工物２を研削す
れば、該被加工物２を±１μｍ以下の加工精度で研削で
きることが判る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の倣研削盤においては、
冷却機構を備えて、高熱を発する光源近くの倣研削盤本
体を冷却液により所定の恒温状態に冷却保持し続けるよ
うにしたため、上記光源が発する熱で該光源近くの倣研
削盤本体が歪むことがない。

そのため、本発明の倣研削盤を用いてダイ、パンチ等
の超精密金型部品などの研削加工を行えば、熟練を要さ
ずに、NC制御ユニットにインプットさたデータ等に基づ
いて、NC制御加工により、超精密金型部品などを±１μ
ｍ以下の高精度に的確に研削加工することができる。

また、洗浄機構を備えて、光源の上方を覆う光透過体
表面を冷却液で洗浄し続けるようにしたため、上記光透
過体表面に被加工物の研削粉等が付着して、該光透過体
を通過する上記光源からの光の一部が上記研削粉等によ
り妨害され、上記光源を用いてスクリーン上に投影する
被加工物の投影像の一部が不鮮明となったり狂ったりす
ることがない。

そのため、上記光源を用いてスクリーン上に研削加工
する被加工物の投影像を常に鮮明に精度良く投影させ、
該投影させたスクリーン上の投影像に倣って被加工物を
研削加工することにより、被加工物を常に的確に誤りな
く高精度で研削することができる。

さらに、補助冷却機構を備えたものにあっては、研削
砥石を嵌着した主軸と該軸を支持する軸受部材とを上記
補助冷却機構により冷却し続けることにより、倣研削盤
の使用中に、上記主軸と軸受部材との間に生ずる摩擦熱
で、主軸の中心位置が狂ったり該主軸や軸受部材が歪ん
だりするのを的確に防いで、該主軸の中心位置の狂いや
該主軸や軸受部材の歪みによる被加工物の研削精度の低
下を防止できる。

また加えて、本発明の倣研削盤においては、冷却機構
や補助冷却機構を備えて、稼働時に歪みを生じやすい光
源近くの倣研削盤本体や研削砥石を支持する主軸や軸受
部材を室温と同じ20℃±１℃等に冷却保持し続けるよう
にしたため、倣研削盤の稼働を一旦停止させた後、倣研
削盤を再び始動させる際に、その全体を稼働時と同じ温
度状態に高めるための暖気運転の時間を大幅に短縮でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の倣研削盤の概略を示す一部破断正面
図、第２図は第１図の倣研削盤の冷却機構と洗浄機構を
備えた光透過体周辺の拡大正面断面図、第３図は本発明
のもう一つの倣研削盤の研削砥石の主軸と軸受部材周辺
の拡大正面断面図、第４図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本
発明の倣研削盤を用いて被加工物を研削した場合の実験
結果を示す。 １……光源、２……被加工物、３……スクリーン、４…
…研削砥石、５……倣研削盤本体、６……冷却液、７…
…冷却機構、８……光透過体、９……洗浄機構、10……
主軸、11……軸受部材、12……補助冷却機構。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源が発する光により被加工物をスクリー
   ン上に投影し、このスクリーン上に投影した被加工物の
   投影像に倣って被加工物と回転する研削砥石とを相対的
   に移動させながら、被加工物を研削する倣研削盤におい
   て、上記光源近くの倣研削盤本体の内外に亙って冷却液
   を循環させて該倣研削盤本体を冷却する冷却機構を備え
   るとともに、上記光源の上方を覆う光透過体表面に上記
   冷却機構により循環させる冷却液の少なくとも一部を振
   り掛けて該光透過体表面を洗浄する洗浄機構を備えたこ
   とを特徴とする倣研削盤。
2. 【請求項２】研削砥石の主軸を支持する軸受部材の内外
   に亙って冷却機構により循環させる冷却液の少なくとも
   一部を循環させて上記軸受部材とその内側の上記主軸を
   冷却する補助冷却機構を備えた特許請求の範囲第１項記
   載の倣研削盤。