JP3186571B2 - 人工水晶の両面研削用支持装置、研削装置および研削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工水晶の両面研
削用支持装置、研削装置および研削方法に関し、さらに
詳細には、人工水晶の基準面となる平行な一対の表面に
研削加工を施すための研削技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】人工水晶は、時計、オーディオ機器、パ
ーソナルコンピュータ、無線通信機器等に使用される水
晶デバイスの主要部品である振動素子として用いられて
いる。この人工水晶は、図１１に示すように、棒状また
は板状の種結晶ａ，ｂを使用して水熱合成法によって育
成されてなるもので、板状の種結晶ａを使用して育成し
たＺ板水晶（図１１(a))と、棒状の種結晶ｂを使用して
育成したＹ棒水晶（図１１(b))とに大別される。

【０００３】水晶振動子の素板として用いられる水晶板
（水晶片）は、例えばＺ板水晶から、目的・用途に適合
するような方位、形状および寸法に切り出されてなるも
のである。この水晶板の具体的な製造工程は、まず、種
結晶ａを用いて育成されたままの人工水晶（アズグロー
ン人工水晶）を、両頭平面研削盤等の研削装置によりそ
の基準面となる平行な一対の表面つまり両Ｚ₁,Ｚ₂ 面に
研削加工を施して、ランバード人工水晶とする。続い
て、このランバード人工水晶を、バンドソーやワイヤソ
ー等の切断機により、目的のカットアングルに合わせて
切断して水晶板とする。最後に、この切断された水晶板
を、研磨機等の加工機を経て所定の厚みにする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記製造工
程におけるアズグローン人工水晶の研削加工は、加工す
べき人工水晶Ｗをそのまま両頭平面研削盤の砥石車間へ
通し送りさせながら、その両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面に研削加工を
施す、スルーフィード研削により行われるのが一般的で
ある。

【０００５】このスルーフィード研削においては、アズ
グローン人工水晶Ｗを、そのままの状態、つまり、図１
２の右側において、アズグローン人工水晶Ｗの厚さＨの
中心位置Ｏ（種結晶ａ位置とは必ずしも一致せず）が装
置の研削基準面上に位置する状態で、両頭平面研削盤の
キャリアポケットに収納支持する。そして、このキャリ
アポケットに収納支持されたアズグローン人工水晶Ｗ
を、両砥石車間に通し送りさせながら、両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面
にそれぞれ同じ取代ｔ，ｔ分だけ研削加工を施す。

【０００６】しかしながら、このような研削方法では、
種結晶ａに対する高い振分け精度を確保することができ
ず、つまり、種結晶ａから研削加工後の両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面
までの振分け距離の寸法差を小さくすることができず、
製品の歩留りが悪いという問題があった。

【０００７】すなわち、図１２の右側に示すように、育
成されたままのアズグローン人工水晶Ｗにおいて、研削
加工すべき両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面は、板状の種結晶ａの上下両
側にあるほぼ平行な一対の表面である。種結晶ａから両
Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面までの距離、つまりＺ軸方向寸法L₁′，
L₂′は必ずしも等しくなく、その寸法差（L₁′−L₂′）
は最大で３ｍｍ程度ある。

【０００８】したがって、上記のように、アズグローン
人工水晶Ｗをそのままの状態で上記キャリアポケットに
収納支持して、両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面に研削加工を施すと、こ
れら両面が同じ取代ｔ，ｔだけ研削されることになる。
よって、研削加工後の両Ｚ₁，Ｚ₂ 面の種結晶ａに対す
る振分け寸法、つまり種結晶ａから両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面まで
の距離（Ｚ軸方向寸法）L₁″，L₂″も、アズグローン人
工水晶Ｗのそれに対応したままであり、この結果、研削
加工後のランバード人工水晶の仕上げ寸法には、上記の
育成時の振分け寸法差（L₁′−L₂′＝L₁″−L₂″）がそ
のまま残ってしまう。

【０００９】そして、このように高い振分け精度が確保
されていないランバード人工水晶から、切断機により目
的のカットアングルに合わせて切断して水晶板を製作し
ようとすると、この切断工程は、種結晶ａを挟んでその
両側に同じ工程数の切断を施すことになることから、結
果として、一方側には振分け寸法差（L₁″−L₂″）に対
応した分だけ無駄な材料が残ってしまうこととなる。こ
れがため、製品の歩留りの低下を招くとともに、余分な
加工工程が増えることにもなり、これがそのまま製品価
格の高騰を招いていた。

【００１０】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、高い振分
け精度を確保して、製品歩留りの良好なランバード人工
水晶を製作することができる両面研削技術を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の人工水晶の両面研削用支持装置は、人工水
晶を支持して、研削装置のキャリア手段のキャリアポケ
ットに取り外し可能に保持される研削用治具を備えてな
り、この研削用治具は、前記研削装置のキャリアポケッ
トに支持固定される治具本体と、この治具本体に設けら
れ、人工水晶の対向する両側端縁部をクランプする一対
のクランプ部材と、これらクランプ部材をクランプ状態
に固定するクランプ固定部とを備え、前記一対のクラン
プ部材は、人工水晶に施すべき研削加工の研削基準面に
対して平行にかつ相互に平行に配された支持軸に、それ
ぞれ揺動可能に支持されるとともに、前記人工水晶の両
側端縁部を係合支持するクランプ部をそれぞれ備え、前
記クランプ部材の揺動調整により、前記クランプ部に係
合支持された人工水晶の種結晶位置が、前記研削基準面
上に位置決めされるように構成されていることを特徴と
する。

【００１２】また、本発明の人工水晶の研削装置は、対
向して設けられた一対の砥石車の砥石面間に、人工水晶
を保持するキャリア手段が挿入および通過可能とされて
なる研削装置であって、前記キャリア手段は、前記両面
研削用支持装置の前記研削用治具を取り外し可能に保持
するキャリアポケットを少なくとも一つ備え、このキャ
リアポケットは、前記研削用治具の治具本体を、前記ク
ランプ部に係合支持された人工水晶の研削すべき両側部
分が前記キャリア手段の両面から突出する姿勢で支持固
定する支持構造を備え、この支持構造に前記治具本体が
支持固定された状態で、前記人工水晶の研削基準面が、
装置の研削基準面に一致するように構成されていること
を特徴とする。

【００１３】さらに、本発明の人工水晶の研削方法は、
前記研削装置によるものであって、前記両砥石車のイン
フィード加工が、高速送り工程、中速送り工程、粗研削
送り工程および仕上研削送り工程の連続する切込み送り
工程を備えてなり、前記中速送り工程における切込み送
り速度から粗研削送り工程への切込み送り速度への速度
切換えは、前記砥石車が前記キャリア円盤上の人工水晶
に接触した時を検出するワークセンサからの検出信号に
よって行うことを特徴とする。

【００１４】本発明においては、調整用治具を用いた外
段取り作業により、研削装置のキャリア手段、例えばキ
ャリア円盤に装着すべき研削用治具に、工作物である人
工水晶を予めセットする。

【００１５】この場合、まず、研削用治具の一対のクラ
ンプ部材に人工水晶の対向する両側端縁部を係合支持
（仮クランプ）させた状態で、この研削用治具を調整用
治具の支持本体に仮支持させる。この仮支持状態におい
て、クランプ部材を適宜揺動させながら、人工水晶の種
結晶位置を、人工水晶に施すべき研削加工の研削基準面
上に位置決めした後、クランプ固定部によりクランプ部
材をクランプ状態に固定する。

【００１６】人工水晶をセットさせた研削用治具は、そ
の治具本体を研削装置のキャリア円盤のキャリアポケッ
トに支持固定して保持させる。この状態において、クラ
ンプ部に係合支持された人工水晶の研削基準面は、研削
装置の研削基準面に一致することになる。

【００１７】そして、このように種結晶位置が研削基準
面上に位置決めされた人工水晶に対して、キャリア円盤
のオシレート動作と両砥石車の切込み送り動作により、
オシレートインフィード加工を施す。この結果、研削加
工後の人工水晶つまりランバード人工水晶においては、
種結晶からの振分け寸法の寸法差が小さく、またはなく
て、高い振分け精度が確保される。

【００１８】また、前記両砥石車のインフィード加工に
おいて、中速送り工程における切込み送り速度から粗研
削送り工程への切込み送り速度への速度切換えを、前記
砥石車が前記キャリア円盤上の人工水晶に接触した時を
検出するワークセンサからの検出信号によって行うこと
により、効率的な切込み送りが実現する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２０】本発明に係る人工水晶の研削装置を図１お
よび図２に示し、この研削装置は、具体的には、工作物
としての人工水晶（本実施形態においてはＺ板水晶）Ｗ
の上下両面、つまり両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面（図１２参照）をオ
シレートインフィード方式で同時研削する立軸両頭平面
研削盤であって、上下一対の砥石車１，２、キャリア手
段としてのキャリア円盤３および制御装置４を主要部と
して構成されるとともに、上記キャリア円盤３のキャリ
アポケット５には、図３および図４に示す両面研削用支
持装置６の研削用治具７が取外し可能に保持される構造
とされている。９ａはベッド、９ｂはコラム、および９
ｃはウィングベースをそれぞれ示している。

【００２１】砥石車１，２はいわゆるカップ型砥石車で
あって、その砥石面１ａ，２ａがそれぞれ平坦な環状研
削面とされるとともに、相互に対向して平行するように
配置されている。これら両砥石車１，２を回転駆動する
周辺機器は従来周知の構造である。両砥石車１，２の主
軸１０，１１は、同軸の鉛直線上にそれぞれ回転可能に
軸支されるとともに、図示しないが、伝達ベルト機構や
歯車機構等の動力伝達機構を介して、駆動源である主軸
モータにそれぞれ連結されている。また、これら砥石車
１，２およびその駆動機構は、上下方向へ移動可能とさ
れる。

【００２２】そして、これら両砥石車１，２はそれぞ
れ、上記主軸モータおよび昇降装置の駆動により、互い
に独立して回転駆動と昇降動作が可能でかつ切込み位置
制御が可能な構成とされ、キャリア円盤３上の人工水晶
Ｗに対して、それぞれ上下方向から切込み動作（インフ
ィード加工）される。

【００２３】これに関連して、砥石車１，２には、その
砥石面１ａ，２ａが上記人工水晶Ｗに接触した瞬間を検
出するワークセンサ１２，１３をそれぞれ設けられてい
る。これらワークセンサ１２，１３としては、上記砥石
面１ａ，２ａと人工水晶Ｗの接触時における、接触時期
を検出するＡＥセンサ、主軸１０，１１のトルク上昇を
検出するトルクセンサ、または主軸１０，１１の振動を
検出する振動センサなど、設置環境等の諸条件を考慮し
て適宜選択使用される。

【００２４】キャリア円盤３は、人工水晶Ｗ，Ｗ，…を
保持して、これを割出し動作およびオシレート動作させ
るもので、キャリア軸１５の上端に水平状に取付け固定
されている。キャリア円盤３を回転駆動する周辺機器
は、従来周知の構造である。キャリア円盤３のキャリア
軸１５は、図１に示すように、上記両砥石車１，２の主
軸１０，１１と同様、鉛直軸線上に回転可能に軸支され
るとともに、図示しないが、伝達ベルト機構等の動力伝
達機構を介して、回転駆動源に連係されてなる。この回
転駆動源としては、例えばサーボモータが使用され、こ
のサーボモータの回転駆動により、キャリア円盤３がキ
ャリア軸１５を中心として送り方向（図２の矢符参照）
へインデックス回転（割出し動作）されるとともに、上
記両砥石車１，２間の研削加工位置Ｐにおいて所定角度
範囲内で正逆方向（図２の矢符参照）へオシレート回転
（オシレート動作）される。

【００２５】上記キャリア円盤３は、上記両砥石車１，
２の砥石面１ａ，２ａ間に挿入および通過可能とされて
なるとともに、図２に示すように、上記研削用治具７を
取り外し可能に保持するキャリアポケット５が、円周方
向へ等間隔をもって複数箇所（図示のものにおいては３
箇所）に配設されてなる。

【００２６】このキャリアポケット５は、キャリア円盤
３を上下に貫通する貫通穴の形態とされて、ここに収納
保持される人工水晶Ｗの上下部分つまり研削すべき両側
部分が、キャリア円盤３の上下両面３ａ，３ｂから突出
するように構成されている。なお、キャリアポケット５
の具体的構造については、上記研削用治具７との関連で
後述する。

【００２７】そして、上記キャリア円盤３は、上記サー
ボモータの駆動により、キャリア円盤３が上記送り方向
へインデックス回転されて、各キャリアポケット５に保
持された人工水晶Ｗが研削加工位置Ｐとワーク交換位置
Ｑ₁ ，Ｑ₂ との間で割り出されるとともに、研削加工位
置Ｐにおいては、キャリア円盤３の所定角度範囲内の正
逆方向へのオシレート回転により、キャリアポケット５
の人工水晶Ｗがオシレート動作される。このオシレート
動作による研削加工を行うことで、砥石車１，２の小型
化さらには装置全体の小型化が図られている。

【００２８】これに関連して、図示しないが、キャリア
円盤３には、そのインデックス位置を検出するインデッ
クスセンサと、キャリア円盤３のオシレート回転範囲を
検出するためのオシレートセンサが設けられている。こ
れらセンサとしては、従来周知の位置センサが設置環境
等の諸条件を考慮して適宜選択使用される。

【００２９】制御装置４は、上下一対の砥石車１，２、
キャリア円盤３等を相互に連動して自動制御するもの
で、具体的には、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよびＩ／Ｏ
ポート等からなるマイクロコンピュータで構成されてい
る。この制御装置４は、上記各装置の駆動部やワークセ
ンサ１２，１３等の各センサなどに電気的に接続されて
おり、これらを介して、後述する自動研削工程を順次連
続して実行する。

【００３０】研削用支持装置６は、図３および図４に示
すように、人工水晶Ｗを支持する研削用治具７と、この
研削用治具７における人工水晶Ｗの支持状態を段取り調
整する調整用治具８とを備えてなる。

【００３１】研削用治具７は、治具本体２０、一対のク
ランプ部材２１，２１、一対の位置決め基準部２２，２
２およびクランプ固定部２３，２３を備えてなる。

【００３２】治具本体２０は、上記キャリア円盤３のキ
ャリアポケット５に支持固定されるもので、図３に示す
ような平面形状と、図４に示すような高さまたは厚さ寸
法を有する枠体形状とされ、上記キャリアポケット５に
一体的に支持可能な形状寸法を有する。

【００３３】具体的には図９に示すように、治具本体２
０は、上記キャリアポケット５に上側から嵌合可能な平
面形状を有するとともに（図９(a) 参照）、その両側端
部に設けられた係止肩部２６，２６が、キャリアポケッ
ト５の支持段部５ａ，５ａに橋絡状に係止する構造とさ
れている（図９(b) 参照）。これら係止肩部２６，２６
は、固定部材２７、２８により支持段部５ａに挟持状に
支持された状態で、締付ねじ２９により取外し可能に固
定される。この場合、一方の固定部材２７は、二つの締
付ねじ２９，２９によりキャリアポケット５の支持段部
５ａに固定的に取り付けられている。よって、治具本体
２０のキャリアポケット５に対する着脱作業は、他方の
固定部材２８の締付ねじ２９を取り外して行う。

【００３４】なお、上記係止肩部２６と固定部材２７，
２８の係合面は、図示のごとく互いに逆向きの勾配を持
った傾斜面とされて、固定部材２７，２８による強い保
持力が得られる構造とされている。

【００３５】また、この治具本体２０は、図９(b) に示
すように、キャリアポケット５に支持固定された状態に
おいて、その上下両面２０ａ，２０ｂが、キャリアポケ
ット５さらにはキャリア円盤３の上下両面３ａ，３ｂと
面一となるような高さまたは厚さ寸法に設定されてい
る。

【００３６】図９(a) において、５ｂ，５ｂは幅方向規
定部を示しており、これら幅方向規定部５ｂ，５ｂが治
具本体２０の一側面２０ｃに当接係止して、治具本体２
０の幅方向位置を規定する。

【００３７】上記治具本体２０の内側には、人工水晶Ｗ
を収容するワーク収容空間３０とされて、この収容空間
３０内の長手方向両側部分に、上記一対のクランプ部材
２１，２１が設けられている。これらクランプ部材２
１，２１は、人工水晶Ｗの対向する両側端縁部Ｗａ，Ｗ
ｂをクランプするもので、支持軸３１，３２を介してそ
れぞれ揺動可能に設けられている。これら両支持軸３
１，３２は、治具本体２０の上下両面２０ａ，２０ｂに
対して平行に、つまり、後述する人工水晶Ｗに施すべき
研削加工の研削基準面Ｚ₀ に対して平行に、かつ相互に
平行となるように配されている。

【００３８】上記クランプ部材２１は、図３および図４
に示すように、治具本体２０よりも若干肉厚の小さい矩
形板状のもので、その内側先端部３５が、人工水晶Ｗの
両側端縁部Ｗａ，Ｗｂを係合支持するクランプ部とされ
ている。このクランプ部３５はクランプ部材２１の幅方
向全長にわたって形成された溝形状とされ、具体的には
図５に示すように、人工水晶Ｗの両側端縁部Ｗａ，Ｗｂ
に対応したＶ字溝形状とされている。このクランプ部３
５には、一対の鋼線材３５ａ，３５ａが、ロウ付等の固
定手段を用いて、互いに平行にかつ対向状に配されてお
り、これにより、クランプ部３５は、人工水晶Ｗの両側
端縁部Ｗａ，Ｗｂを常時線接触状態で係合支持する支持
構造を備える。

【００３９】また、一方のクランプ部材２１の外側の治
具本体２０の部位には、このクランプ部材２１を弾発的
に付勢する付勢部２４が設けられている。この付勢部２
４は、棒状の付勢部材２４ａと付勢スプリング２４ｂと
からなり、これにより、上記付勢部材２４ａの先端が、
上記クランプ部材２１の後端面２１ａを常時弾発的に付
勢している。

【００４０】さらに、これらクランプ部材２１，２１に
対応した治具本体２０の部位には、図４(a) に示すよう
に、上記位置決め基準部２２，２２とクランプ固定部２
３、２３とがそれぞれ設けられている。

【００４１】上記位置決め基準部２２，２２は、人工水
晶Ｗの種結晶ａ位置の両端部分を目視にて一致させるた
めのもので、図４(a) に示すように、治具本体２０の一
側部分に設けられている。

【００４２】具体的には、これら位置決め基準部２２，
２２は、図６に示すような長穴状の覗き窓の形態とさ
れ、治具本体２０の上下両面２０ａ，２０ｂの中心軸線
Ｚ₀ 上において、クランプ部材２１，２１のクランプ部
３５，３５の部位を目視することができる位置に対向し
て配置されている。そして、上記中心軸線Ｚ₀ を含む面
が、前述した人工水晶Ｗに施すべき研削加工の研削基準
面とされている。また、この研削基準面Ｚ₀ は、上記キ
ャリアポケット５に治具本体２０が支持固定された状態
において、研削装置の研削基準面に一致するように設定
されている。

【００４３】したがって、後述するように、上記両クラ
ンプ部材２１，２１を揺動させて、そのクランプ部３
５，３５の位置を調整し、そのクランプ部３５，３５に
係合支持された人工水晶Ｗの種結晶ａの両端部を目視し
ながら、図６に示すように、上記位置決め基準部２２，
２２内に収めて一致させることにより、上記種結晶ａ位
置が上記研削基準面Ｚ₀ 上に位置決めされることとな
る。

【００４４】クランプ固定部２３は、上記クランプ部材
２１をクランプ状態に固定するもので、図４(a) に示す
ように、治具本体２０の一側部分において上記位置決め
基準部２２に隣接して設けられている。具体的には、こ
のクランプ固定部２３は、図７に示すように、治具本体
２０のねじ穴４０に螺合された締付ねじの形態とされ、
その先端部には半球状の係止部材４１が揺動可能に取り
付けられている。したがって、クランプ固定部２３を締
付けることにより、上記係止部材４１の係止平面４１ａ
がクランプ部材２１の側面２１ａに密着状に圧接係止さ
れて、クランプ部材２１は治具本体２０に対して固定さ
れることとなる。

【００４５】また、上記位置決め基準部２２，２２とク
ランプ固定部２３、２３が設けられた治具本体２０の反
対側の部位には、図３に示すように、人工水晶Ｗの幅方
向位置を規定する幅方向規定部４５、４５がそれぞれ設
けられている。この幅方向規定部４５は、治具本体２０
のねじ穴に螺合された二つの調整ねじ４５ａ，４５ａか
らなる、ダブルねじ構造とされている。これら調整ねじ
４５ａ，４５ａを螺進退調整することにより、人工水晶
Ｗの幅方向端縁部Ｗｃを当接支持する位置が設定され
る。

【００４６】調整用治具８は、上記研削用治具７に対し
て、人工水晶Ｗを外段取り作業により予めセットするた
めのもので、支持本体５０、クランプ補助部５１および
クランプ調整部５２を備えてなる。

【００４７】支持本体５０は上記研削用治具７を仮支持
するもので、図３に示すように、外段取り用の台上面１
００に起立状に載置される支持台５５を備えるスタンド
の形態とされている。また、この支持本体５０は、研削
用治具７の治具本体２０を、キャリア円盤３のキャリア
ポケット５に支持固定される状態と垂直な姿勢で仮支持
する支持構造を備える。

【００４８】具体的には、図３および図４に示すよう
に、支持本体５０は、キャリアポケット５の支持段部５
ａ，５ａと同じ形状寸法の支持段部５０ａ，５０ａを備
え、これら支持段部５０ａ，５０ａに、上記研削用治具
７の治具本体２０の係止肩部２６，２６が橋絡状に係止
される。これら係止肩部２６，２６は、固定部材５６、
５６により支持段部５０ａ，５０ａに挟持状に支持され
た状態で、締付ねじ５７により取外し可能に固定され
る。

【００４９】なお、固定部材５６の係合面も、前述の固
定部材２７、２８と同様、図示のごとく上記係止肩部２
６の係合面と逆向きの勾配を持った傾斜面とされて、固
定部材５６による強い保持力が得られる。

【００５０】また、支持台５５の上面５５ａは、上記治
具本体２０の一側面２０ｃに当接係止して、治具本体２
０の幅方向位置を規定する規定面として作用する。

【００５１】クランプ補助部５１は、研削用治具７にお
ける人工水晶Ｗの支持状態を外段取で調整する際の、ク
ランプ状態を弾発的に補助するためのもので、具体的構
造が図８に示されている。

【００５２】このクランプ補助部５１は、押圧用ボルト
６０、ナット体６１および弾発スプリング６２を主要部
として備え、これらが上記支持本体５０の側部に取付固
定されたハウジング６３内に装着されてなる。すなわ
ち、上記ナット体６１がハウジング６３の内面に沿って
その軸線方向へ摺動可能とされるとともに、このナット
体６１に上記押圧用ボルト６０が螺合され、また、上記
ナット体６１は弾発スプリング６２により常時矢符方向
へ弾発付勢されている。上記押圧用ボルト６０は、その
先端部６０ａが挿通穴６４を介して上記支持本体５０の
支持段部５０ａ内側へ臨み、一方、その基端頭部６０ｂ
が上記ハウジング６３の外部に臨んで回転操作部とされ
ている。

【００５３】そして、上記支持本体５０に研削用治具７
が仮支持された状態において、上記押圧用ボルト６０
が、研削用治具７の付勢部２４の付勢部材２４ａと同軸
状に配置されるとともに、その先端部６０ａが上記付勢
部材２４ａの後端面に弾発的に当接可能とされている。
したがって、上記押圧用ボルト６０を螺進退操作するこ
とにより、上記付勢部材２４との相乗効果により、クラ
ンプ部材２１はその揺動方向に対して所望の押圧力をも
って弾発的に付勢支持される。この場合、上記押圧力の
大きさは、弾発スプリング６２の持つ弾発力により設定
されており、取り扱うべき人工水晶Ｗの形状寸法等に応
じて予め設定されている。

【００５４】クランプ調整部５２は、上記クランプ部材
２１の揺動方向位置を調整するためのもので、上記支持
本体５０に研削用治具７が仮支持された状態において、
各クランプ部材２１に対応した位置に設けられている。

【００５５】このクランプ調整部５２は、支持本体５０
に埋設されたナット体７０に、調整ボルト７１が螺合さ
れるとともに、緩止め用ナット７２が設けられたダブル
ナット構造とされている。調整ボルト７１は、その先端
部７１ａが上記クランプ部材２１に当接可能とされると
ともに、その基端頭部７１ｂが回転操作部とされてい
る。

【００５６】そして、上記調整ボルト７１，７１をそれ
ぞれ適宜回転操作して螺進退させることにより、クラン
プ部材２１，２１がクランプ補助部５１による付勢弾発
力に抗して揺動されて調整され、前述した人工水晶Ｗの
種結晶ａ位置が研削基準面Ｚ₀ 上に位置決めされる。

【００５７】次に、以上のように構成された研削用支持
装置６による人工水晶Ｗのセッティング作業について説
明する。このセッティング作業は、研削装置のキャリア
円盤３にセットする前に行われるいわゆる外段取り作業
として行われるものである。

【００５８】 研削装置のキャリア円盤３に装着すべ
き研削用治具７に、人工水晶Ｗを予めセットする。この
場合、まず、一対のクランプ部材２１，２１を若干揺動
させて、そのクランプ部３５，３５間を一旦開き、これ
らクランプ部３５，３５に人工水晶Ｗの両側端縁部Ｗ
ａ，Ｗｂをそれぞれ挿入係止させた後、クランプ部材２
１，２１を元の状態に揺動復帰させる。この状態で、人
工水晶Ｗは、付勢部２４による弾発力をもって、クラン
プ部材２１，２１に仮クランプされる。

【００５９】 人工水晶Ｗがセットされた研削用治具
７を、前述した要領で調整用治具８に仮支持させる。こ
の場合、調整用治具８は、図３に示すように、外段取り
用の台上面１００に起立状に載置固定されている。した
がって、研削用治具７が調整用治具８に仮支持された状
態において、図４(a) に示すように、研削用治具７の位
置決め基準部２２，２２が上方に向いた状態で位置する
とともに、調整用治具８のクランプ調整部５２が側方へ
突出した状態で位置する。

【００６０】 作業者は、この仮支持された状態の研
削用治具７に対して、上記位置決め基準部２２，２２を
上方から目視にて覗きながら、上記クランプ調整部５２
を両手で操作して、クランプ部材２１，２１を適宜揺動
調整し、前述した要領で、人工水晶Ｗの種結晶ａの位置
を、研削基準面Ｚ₀ 上に位置決めして、その支持状態を
段取り調整する。

【００６１】具体的には、前述のごとく、人工水晶Ｗの
種結晶ａの両端部を目視しながら、これらを図６に示す
ように、上記位置決め基準部２２，２２内に収めるよう
にする。

【００６２】 人工水晶Ｗの支持状態を段取り調整し
たら、クランプ固定部２３，２３を締付操作して、クラ
ンプ部材２１，２１を、このクランプ状態のままで治具
本体２０に固定する。

【００６３】 このようにして人工水晶Ｗを研削用治
具７に正確にセットしたら、上記と逆の要領で、この
研削用治具７を調整用治具８から取り外し、研削用支持
装置６による人工水晶Ｗのセッティング作業を終了す
る。

【００６４】しかして、以上のようにして研削用治具７
に対するセッティング作業を終了した人工水晶Ｗは、前
述した要領で、研削装置のキャリア円盤３のキャリアポ
ケット５，５，５に研削用治具７を支持固定（セット）
するだけで、人工水晶Ｗの研削基準面Ｚ₀ が、そのまま
研削装置の研削基準面に一致することになる。

【００６５】次に、上記研削装置における各人工水晶Ｗ
の両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面の同時研削について説明する（図１お
よび図２参照）。この同時研削は、制御装置４に予め設
定された自動研削工程に従って順次連続して実行され
る。

【００６６】ｉ）キャリア円盤３が停止している状態に
おいて、ワーク交換用ロボットまたは手作業により、ワ
ーク交換位置Ｑ₁ ，Ｑ₂ にあるキャリアポケット５，５
に対して、人工水晶Ｗをセットされた研削用治具７の交
換が行われる。以下、一つの人工水晶Ｗに注目して説明
する。

【００６７】ii）この交換作業が完了すると、キャリア
円盤３が所定角度だけ回転して、ワーク交換位置Ｑ₂ の
キャリアポケット５に保持された人工水晶Ｗは、研削加
工位置Ｐまで割り出される。

【００６８】iii) 人工水晶Ｗの研削加工位置Ｐへの割
出し動作が完了すると、キャリア円盤３によるオシレー
ト動作と砥石車１，２によるインフィード加工との共働
作用により、上記人工水晶Ｗに対する研削加工がオシレ
ートインフィード方式で行われる。

【００６９】すなわち、人工水晶Ｗが研削加工位置Ｐへ
割り出されると、キャリア円盤３が、この研削加工位置
Ｐを中心として正逆方向へオシレート回転するととも
に、砥石車１，２が回転しながら切込み送りして、砥石
車１，２の砥石車面１ａ，２ａは、人工水晶Ｗの被研削
面である両Ｚ₁ ，Ｚ₂ 面に対して所定の切込み送り速度
をもってインフィード加工を行う。この場合のインフィ
ード加工は、図１０に示すとおりである。

【００７０】つまり、このインフィード加工は、高速送
り工程Ａ→中速送り工程Ｂ→粗研削送り工程Ｃ→仕上研
削送り工程Ｄ→急速後退Ｅの順序で連続して行われる。

【００７１】また、上記中速送り工程Ｂにおける切込み
送り速度から、粗研削送り工程Ｃへの切込み送り速度へ
の速度切換えは、上記砥石車１，２がキャリア円盤３上
の人工水晶Ｗに接触した時を検出するワークセンサ１
２，１３からの検出信号によって行う。この場合、両砥
石車１，２のインフィード加工は互いに同期して行わ
れ、適用されるワークセンサ１２，１３からの検出信号
は、両ワークセンサ１２，１３のいずれか早い方であ
る。

【００７２】なお、上記仕上研削送り工程Ｄにおいて
は、所定量（取代分）の切込みが完了すると、砥石車
１，２の切込み送りが停止して、一定時間のスパークア
ウトを行う。

【００７３】iv) 人工水晶Ｗの研削加工が完了すると、
キャリア円盤３が所定角度回転して、人工水晶Ｗは研削
加工位置Ｐからワーク交換位置Ｑ₁ まで割り出される。
これと同時に、次の人工水晶Ｗがワーク交換位置Ｑ₂ か
ら研削加工位置Ｐまで割り出されて、iii)の工程による
研削加工が行われる。

【００７４】ｖ) この人工水晶Ｗの研削加工が完了する
と、キャリア円盤３が再び所定角度回転して、研削加工
位置Ｐの人工水晶Ｗがワーク交換位置Ｑ₁ まで割り出さ
れるとともに、ワーク交換位置Ｑ₁ の人工水晶Ｗがワー
ク交換位置Ｑ₂ まで割り出される。

【００７５】vi) 以後ｉ）〜ｖ）の工程サイクルが繰り
返される。

【００７６】つまり、この同時研削サイクルにおいて
は、キャリア円盤３の割出し動作とオシレート動作から
なる一連の送り動作を、キャリア円盤３上のすべてのキ
ャリアポケット５，５，５に保持された人工水晶Ｗ，
Ｗ，Ｗのインフィード加工が一通り完了するまで順次繰
り返して行った後、これらキャリアポケット５，５に対
する人工水晶Ｗの交換動作を一括して行うように構成さ
れている。これにより装置全体としての加工能率の向上
が図られている。

【００７７】しかして、このように種結晶ａの位置が研
削基準面Ｚ₀ 上に位置決めされた人工水晶Ｗに対して、
キャリア円盤３のオシレート動作と両砥石車１，２の切
込み送り動作により、オシレートインフィード加工を施
すことにより、研削加工後の人工水晶つまりランバード
人工水晶Ｗにあっては、図１２において、種結晶ａから
の振分け寸法の寸法差（Ｌ₁ −Ｌ₂ ）は研削加工前の寸
法差（L₁′−L₂′）に比較してはるかに小さく、高い振
分け精度（仕上厚さ寸法に対する振分け寸法差（Ｌ₁ −
Ｌ₂ ）の割合）が確保される。

【００７８】また、上記両砥石車１，２のインフィード
加工において、中速送り工程Ｂにおける切込み送り速度
から粗研削送り工程Ｃへの切込み送り速度への速度切換
えを、砥石車１，２がキャリア円盤３上の人工水晶Ｗに
接触した時を検出するワークセンサ１２，１３からの検
出信号によって行うことにより、効率的な切込み送りが
実現する。

【００７９】しかも、この切込み送り速度の速度切換え
を、各砥石車１，２についてのワークセンサ１２，１３
のいずれか早い方の検出信号によって行うようにすれ
ば、人工水晶Ｗのセット時の振分け精度が完全でない場
合でも、研削加工によりこの振分け精度をさらに向上さ
せることができる。

【００８０】なお、上述した実施形態はあくまでも本発
明の好適な実施態様を説明するためのものであって、本
発明はこれに限定して解釈されるべきでなく、本発明の
要旨の範囲内で種々設計変更可能である。例えば、以下
に列挙するような改変が可能である。

【００８１】(1) 図示の実施形態においては、キャリア
円盤３に３つのキャリアポケット５が配設されている
が、人工水晶Ｗの配置数や各割出し位置は、取り扱う人
工水晶Ｗの形状寸法、あるいはキャリア円盤３や砥石車
１，２の形状寸法・性能等に応じて適宜設計可能であ
る。

【００８２】(2) キャリア円盤３のような回転するキャ
リア手段に代えて、揺動可能な構造も採用可能である。

【００８３】(3) これらキャリアポケット５，５，５に
対する人工水晶Ｗの交換作業も、図示の実施形態におい
ては、研削加工位置Ｐに位置するキャリアポケット５以
外のキャリアポケット５，５に対して同時に一括して行
う構成とされているが、これらの方法も目的に応じて適
宜変更可能である。

【００８４】(4) 図示の実施形態においては、人工水晶
としてＺ板水晶Ｗを研削する場合について説明している
が、棒状の種結晶ｂを使用して育成したＹ棒水晶（図１
１(b)参照）についても、もちろん研削可能である。

【００８５】(5) 研削盤は図示の実施形態のような立軸
両頭平面研削盤のほか、横軸両頭平面研削盤であっても
よい。

【００８６】(6) 図示の実施形態のインフィード加工に
おいては、両砥石車１，２のインフィード加工は互いに
同期して行われ、中速送り工程Ｂにおける切込み送り速
度から、粗研削送り工程Ｃへの切込み送り速度への速度
切換えが、ワークセンサ１２，１３のいずれか早い方の
検出信号によって行われる構成とされているが、もちろ
ん、両砥石車１，２のインフィード加工は互いに独立し
て行うようにしても良く、この場合の上記切込み送り速
度の速度切換えは、各砥石車１，２のワークセンサ１
２，１３からの検出信号によって行われる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
調整用治具を用いた外段取り作業により、研削装置のキ
ャリア手段に装着すべき研削用治具に、工作物である人
工水晶を予めセットしてから、この研削用治具を、研削
装置のキャリアポケットに支持固定して保持させること
で、人工水晶の研削基準面が研削装置の研削基準面に一
致するように位置決めされるから、この人工水晶の基準
面となる平行な一対の表面に対して、一対の砥石車によ
ってインフィード加工を施すことにより、研削加工後の
ランバード人工水晶においては、種結晶からの振分け寸
法の寸法差が小さくて、高い振分け精度を確保すること
ができる。

【００８８】この結果、このランバード人工水晶から、
切断機により水晶板等を製作する場合、無駄な材料が生
じる可能性は従来に比較してはるかに低く、製品の歩留
りが向上して、製品価格の低減化を実現することが可能
となる。

【００８９】また、上記インフィード加工は、高速送り
工程、中速送り工程、粗研削送り工程および仕上研削送
り工程の連続する切込み送り工程を備えてなり、上記中
速送り工程における切込み送り速度から粗研削送り工程
への切込み送り速度への速度切換えを、上記両砥石車が
上記キャリア手段上の人工水晶に接触した時を検出する
ワークセンサからの検出信号によって行うようにするこ
とにより、効率的な切込み送りが実現し、研削サイクル
タイムの短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である人工水晶の研削装置
の概略構成を示す正面図である。

【図２】同研削装置の一部を仮想線で示す平面図であ
る。

【図３】同研削装置に用いる両面研削用支持装置を外段
取り状態で示す正面図である。

【図４】同じく同両面研削用支持装置の外段取り状態を
示す図であって、図４(a) は平面図、図４(b) は図３に
おけるIV-IV 線に沿った平面断面図である。

【図５】同両面研削用支持装置の研削用治具におけるク
ランプ部材のクランプ部の構造を、人工水晶との関係で
示す拡大正面図である。

【図６】同両面研削用支持装置の研削用治具における位
置決め基準部を、人工水晶との関係で示す拡大平面図で
ある。

【図７】同両面研削用支持装置の研削用治具におけるク
ランプ固定部を一部断面で示す拡大正面図である。

【図８】同両面研削用支持装置の調整用治具におけるク
ランプ補助部を拡大して示す正面断面図である。

【図９】同両面研削用支持装置の研削用治具を研削装置
におけるキャリア円盤のキャリアポケットに支持固定し
た状態を示す図で、図９(a) は平面図、図９(b) は図９
(a) におけるIX-IX 線に沿った断面図である。

【図１０】同研削装置におけるインフィード加工サイク
ルを示す線図である。

【図１１】同研削装置の研削対象である人工水晶を示
し、図１１(a) はＺ板水晶の平面図、正面図およびＡ−
Ａ断面図、図１１(b) はＹ棒水晶の平面図、正面図およ
びＢ−Ｂ断面図である。

【図１２】同Ｚ板水晶を拡大して示す正面図である。

【符号の説明】

Ｐ 研削加工位置 Ｑ ワーク交換位置 Ｚ₀ 研削基準面 Ｗ 人工水晶 ａ 人工水晶の種結晶 Ｗａ，Ｗｂ 人工水晶の両側端縁部 １，２ 砥石車 ３ キャリア円盤（キャリア手段） ４ 制御装置 ５ キャリアポケット ６ 研削用支持装置 ７ 研削用治具 ８ 調整用治具 １２，１３ ワークセンサ ２０ 研削用治具の治具本体 ２１ 研削用治具のクランプ部材 ２２ 研削用治具の位置決め基準部 ２３ 研削用治具のクランプ固定部 ２４ 研削用治具の付勢部 ３１，３２ 支持軸 ３５ クランプ部材のクランプ部 ４５ 研削用治具の幅方向規定部 ５０ 調整用治具の支持本体 ５１ 調整用治具のクランプ補助部 ５２ 調整用治具のクランプ調整部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 7/17 B24B 1/00 B24B 41/06

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人工水晶を支持して、研削装置のキャリ
   ア手段のキャリアポケットに取り外し可能に保持される
   研削用治具を備えてなり、 この 研削用治具は、前記研削装置のキャリアポケットに
   支持固定される治具本体と、この治具本体に設けられ、
   人工水晶の対向する両側端縁部をクランプする一対のク
   ランプ部材と、これらクランプ部材をクランプ状態に固
   定するクランプ固定部とを備え、 前記一対のクランプ部材は、人工水晶に施すべき研削加
   工の研削基準面に対して平行にかつ相互に平行に配され
   た支持軸に、それぞれ揺動可能に支持されるとともに、
   前記人工水晶の両側端縁部を係合支持するクランプ部を
   それぞれ備え、 前記クランプ部材の揺動調整により、前記クランプ部に
   係合支持された人工水晶の種結晶位置が、前記研削基準
   面上に位置決めされるように構成されていることを特徴
   とする人工水晶の両面研削用支持装置。
2. 【請求項２】 前記クランプ部は、前記人工水晶の両側
   端縁部を常時線接触状態で係合支持する支持構造を備え
   ることを特徴とする請求項１に記載の人工水晶の両面研
   削用支持装置。
3. 【請求項３】 前記治具本体には、前記人工水晶の種結
   晶位置の両端部分を目視にて一致させるための位置決め
   基準部が設けられるとともに、この位置決め基準部は前
   記研削基準面上に配置されてなり、 前記クランプ部材の揺動調整により、前記クランプ部に
   係合支持された人工水晶の種結晶位置の両端部分が、前
   記位置決め基準部に位置決めされるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の人工水晶
   の両面研削用支持装置。
4. 【請求項４】 前記研削用治具における人工水晶の支持
   状態を段取り調整する調整用治具を備え、 この 調整用治具は、前記研削用治具の治具本体を、前記
   位置決め基準部が上方に向いた状態で位置する姿勢で仮
   支持する支持構造を有する支持本体を備えてなることを
   特徴とする請求項３に記載の人工水晶の両面研削用支持
   装置。
5. 【請求項５】 前記調整用治具は、前記支持本体により
   前記研削用治具の治具本体を仮支持した状態において、
   前記クランプ部材をその揺動方向に弾発的に付勢支持す
   るクランプ補助部と、前記クランプ部材の揺動方向位置
   を調整する前記クランプ調整部とを備えることを特徴と
   する請求項４に記載の人工水晶の両面研削用支持装置。
6. 【請求項６】 対向して設けられた一対の砥石車の砥石
   面間に、人工水晶を保持するキャリア手段が挿入および
   通過可能とされてなる研削装置であって、 前記キャリア手段は、請求項１ないし３のいずれか一つ
   に記載の両面研削用支持装置の前記研削用治具を取り外
   し可能に保持するキャリアポケットを少なくとも一つ備
   え、 このキャリアポケットは、前記研削用治具の治具本体
   を、前記クランプ部に係合支持された人工水晶の研削す
   べき両側部分が前記キャリア手段の両面から突出する姿
   勢で支持固定する支持構造を備え、 この支持構造に前記治具本体が支持固定された状態で、
   前記人工水晶の研削基準面が、装置の研削基準面に一致
   するように構成されていることを特徴とする人工水晶の
   研削装置。
7. 【請求項７】 前記キャリア手段は、前記キャリアポケ
   ットに保持された人工水晶を前記両砥石車間の研削加工
   位置に割出し動作するとともに、この研削加工位置にお
   いてオシレート動作するように構成され、 前記両砥石車は、切込み位置制御が可能な構成とされる
   とともに、前記オシレート動作されるキャリア手段上の
   人工水晶に対してインフィード加工するように駆動制御
   されることを特徴とする請求項６に記載の人工水晶の研
   削装置。
8. 【請求項８】 請求項６または７に記載の人工水晶の研
   削装置において、 前記両砥石車のインフィード加工は、高速送り工程、中
   速送り工程、粗研削送り工程および仕上研削送り工程の
   連続する切込み送り工程を備えてなり、 前記中速送り工程における切込み送り速度から粗研削送
   り工程への切込み送り速度への速度切換えは、前記砥石
   車が前記キャリア円盤上の人工水晶に接触した時を検出
   するワークセンサからの検出信号によって行うことを特
   徴とする人工水晶の研削方法。
9. 【請求項９】 前記キャリア手段の割出し動作とオシレ
   ート動作からなる一連の送り動作を、キャリア手段上の
   複数のキャリアポケットに保持された人工水晶のインフ
   ィード加工が完了するまで順次繰り返して行った後、こ
   れらキャリアポケットに対する人工水晶の交換動作を一
   括して行うことを特徴とする請求項８に記載の人工水晶
   の研削方法。