JP4132652B2 - 砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置および砥石の洗浄方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置および砥石の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえばワイヤソーにより切断された硬脆材料からなるウェーハ状のワークを研削する装置として、ワークを上下方向から挟む一対の回転砥石を有する両頭平面研削装置がある。この両頭平面研削装置は、両回転砥石間の加工位置に対してワークを進退可能とするワーク搬送装置を備えている。ワーク搬送装置によって加工位置に搬送されたワークは、両回転砥石に挟まれた状態で回転する。また、両回転砥石は、それぞれの回転砥石を回転させる２つの回転用モータによって回転させられる。これらの回転する両回転砥石とワークの摩擦によって、ワークの両面を同時に研削するというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の両頭平面研削装置においては、複数のワークを繰り返して研削していると、ワークの切粉などの異物が回転砥石の研削面に付着する。回転砥石の研削面に異物が付着すると、回転砥石の研削面が次第に目詰まりを起こして切れ味が悪化する。その結果、研削能率および研削精度が低下するという問題があった。
【０００４】
また、ワークの研削に伴い、両回転砥石に生じる目詰まりの度合いによって、両回転砥石間の切れ味に差異が生じ始める。この差異が大きくなると、ワークの研削精度が著しく低下して、ワークに反り等が生じるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止するとともに、ワークを挟んで研削する両回転砥石間の切れ味の差異を無くして、研削精度の低下に伴うワークの反り等を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明の請求項１に係る発明は、一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するようにした両頭平面研削装置において、前記両回転砥石に対して、高圧洗浄液を吹き付けるノズルと、前記両回転砥石をそれぞれ回転させるための２つの回転用モータと、前記２つの回転用モータの研削加工時のそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段と、前記電力検出手段により検出された前記２つの回転用モータの消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、その差に応じて前記両回転砥石間で洗浄力に差をつけるように、前記ノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う制御手段と、前記ノズルに設けられた、一方の回転砥石に高圧洗浄液を噴出する第１噴出口と、他方の回転砥石に高圧洗浄液を噴出する第２噴出口と、前記第１噴出口および第２噴出口に供給される洗浄液の量をそれぞれ調整する電磁バルブ６５および電磁バルブ６６と、を備え、前記制御手段は、前記ワークの研削加工が終了した後に、前記消費電力が小さい方の回転砥石には前記消費電力が大きい方の回転砥石よりも多くの洗浄液を噴出するように前記電磁バルブ６５および電磁バルブ６６の開度を制御して前記洗浄力に差をつけて前記回転砥石を洗浄し、前記消費電力の差が小さくなるにしたがい前記洗浄力の差を縮めるように前記電磁バルブ６５および電磁バルブ６６の開度を制御すること、を特徴とする砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【０００７】
請求項１に係る発明では、両回転砥石に対して高圧洗浄水を吹き付けるノズルが設けられている。このため、両回転砥石の研削面に付着したワークの切粉などの異物を同時に除去することができる。したがって、両回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
この種の両頭研削装置では、２つの回転砥石のそれぞれが同じ力でワークを挟み込んで、同じようにワークを研削していく必要がある。ところが、回転砥石に目詰まりなどが生じると、目詰まりを生じている方の回転砥石の研削力が目詰まりを生じていない方の回転砥石の研削力よりも劣ってしまう。その結果、両回転砥石の研削力のバランスが崩れ、ワークに反りが生じてしまう場合がある。この点、請求項３に係る発明では、２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段が設けられており、この電力検出手段によって２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出している。そして、消費電力がほぼ同じである場合には両回転砥石はバランスよく研削しているが、一方が他方より消費電力が小さくなって消費電力に差が生じた場合には、消費電力が小さい方の回転砥石に目詰まりが多く生じている。そこで、消費電力の差に応じて両回転砥石間で洗浄力に差をつけるようにノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う。たとえば、消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の量をたとえば増加させる。このようにノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを消費電力の差に応じて調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側へのノズルの洗浄を強力に行うことができるので、両回転砥石の研削力に差を生じることなく、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記高圧洗浄液が、炭酸水、電解液、凝集剤含有液、または気泡混入液であることを特徴とする請求項１に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明では、高圧洗浄液として炭酸水、電解液、凝集剤含有液、または気泡混入液を用いている。高圧洗浄液としては、水、純水などでもその洗浄効果を得ることができるが、さらに高い洗浄効果を得るために、これらの炭酸水などを使用することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記両回転砥石をそれぞれ回転させるための２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する検出手段を備え、
前記電力検出手段により検出された前記２つの回転用モータの消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、その差に応じて前記両回転砥石間で洗浄力に差をつけるように、前記ノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【００１１】
この種の両頭研削装置では、２つの回転砥石のそれぞれが同じ力でワークを挟み込んで、同じようにワークを研削していく必要がある。ところが、回転砥石に目詰まりなどが生じると、目詰まりを生じている方の回転砥石の研削力が目詰まりを生じていない方の回転砥石の研削力よりも劣ってしまう。その結果、両回転砥石の研削力のバランスが崩れ、ワークに反りが生じてしまう場合がある。この点、請求項３に係る発明では、２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段が設けられており、この電力検出手段によって２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出している。そして、消費電力がほぼ同じである場合には両回転砥石はバランスよく研削しているが、一方が他方より消費電力が小さくなって消費電力に差が生じた場合には、消費電力が小さい方の回転砥石に目詰まりが多く生じている。そこで、消費電力の差に応じて両回転砥石間で洗浄力に差をつけるようにノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う。たとえば、消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の量をたとえば増加させる。このようにノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを消費電力の差に応じて調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側へのノズルの洗浄を強力に行うことができるので、両回転砥石の研削力に差を生じることなく、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記両回転砥石に挟まれて研削されるワークを前記回転砥石間の加工位置に対して進退可能とするワーク搬送手段が設けられ、前記高圧洗浄水を噴出するノズルは、前記ワーク搬送手段に取り付けられており、前記ワークを支持する前記ワーク搬送手段が前記両回転砥石間の加工位置から退出したときに、前記両回転砥石に対して、前記ノズルからの高圧洗浄液が噴出されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【００１３】
高圧洗浄液を回転砥石に吹き付ける際、ノズルが固定式であると、研削によって発生した切粉などでノズルが汚れることが懸念される。また、加工位置からノズルを退避させるためのノズル搬送手段を設けることも考えられるが、これでは両頭研削装置全体が大型化してしまうとともに、装置構成が複雑化されることが懸念される。
【００１４】
一方、従来の両頭研削装置には、ワークを加工位置に搬入し、または加工位置から退避させるワーク搬送手段が設けられている。そこで、請求項３に係る発明では、ノズルを加工位置から退避させるために、ワークを加工位置から退避させるために用いているワーク搬送手段を利用するものである。このように、既存のワーク搬送手段を用いることにより、ノズルを加工位置から退避させることができる。したがって、装置の大型化や複雑化を招くことなく、ノズルから両回転砥石に対して高圧洗浄液を吹き付けることができるようになる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するにあたり、前記ワークの研削が終了した後、前記両回転砥石に対して、ノズルから高圧洗浄液を吹き付けて、前記両回転砥石を同時に高圧洗浄する砥石の洗浄方法であって、前記両回転砥石が２つの回転用モータによってそれぞれ回転させられており、研削加工時に測定される前記２つのモータが消費する消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、前記消費電力が小さい方の回転砥石には前記消費電力が大きい方の回転砥石よりも多くの洗浄液を噴出して洗浄力に差をつけて前記回転砥石を洗浄し、前記消費電力の差が小さくなるにしたがい前記洗浄力の差を縮めていくことを特徴とする砥石の洗浄方法である。
【００１６】
請求項４に係る発明では、請求項１と同様に、両回転砥石に対して高圧洗浄水を吹き付けるノズルが設けられている。このため、両回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
【００１８】
さらに、請求項４に係る発明では、請求項１に係る発明と同様に、２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段が設けられており、この電力検出手段によって２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出している。そして、一方が他方より消費電力が小さくなって消費電力に差が生じた場合には、消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が高い方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の量をたとえば増加させる。このようにノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを消費電力の差に応じて調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側へのノズルの洗浄を強力に行うことができるので、両回転砥石の研削力に差が生じることなく、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図1は、本発明に係る両頭平面研削装置の正面図、図２は、下部回転砥石付近の拡大正面図、図３は、上部回転砥石付近の拡大側面図である。
図１に示すように、本発明に係る両頭平面研削装置１は、下部フレーム１１を備え、この下部フレーム１１の上には上部フレーム１２が固定されている。下部フレーム１１には下部砥石回転昇降機構１３が設けられており、上部フレーム１２には、上部砥石回転昇降機構１４が設けられている。下部砥石回転昇降機構１３には、下部回転砥石１５が設けられており、上部砥石回転昇降機構１４には、上部回転砥石１６が設けられている。また、下部回転砥石１５の上面および上部回転砥石１６の下面は、それぞれ本発明の研削面となる研削作用面であり、図２に示す研削対象となるウェーハ状のワークＷと接触する面である。これらの下部回転砥石１５の上面である砥石部１５Ａの研削作用面および上部回転砥石１６の下面である砥石部１６Ａの研削作用面は互いに平行になるように対向配置されている。
【００２０】
さらに、下部フレーム１１には、ワークを支持するワーク搬送駆動機構１７が設けられている。ワーク搬送駆動機構１７では、ワークＷが支持された状態で、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６の間に挿入配置される。そして、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６が回転することにより、砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面によってワークＷの両面が研削されるようになっている。
【００２１】
また、図２に示すように、下部砥石回転昇降機構１３の側部には、昇降用モータ２１が配設されている。昇降用モータ２１は、ウォームとウォームホイールによって構成される回転伝達機構２２と接続されている。この回転伝達機構２２には、ボールネジ２３が接続され、回転伝達機構２２が回転することによって、ボールネジ２３が回転する。さらに、ボールネジ２３には、ボールナット２４がねじ込まれており、このボールナット２４は、下部軸支筒２５に固定されている。したがって、昇降用モータ２１を作動させると、回転伝達機構２２を介してボールネジ２３が回転し、ボールナット２４の上下動に伴って下部軸支筒２５が上下動する構成となっている。なお、この下部軸支筒２５の上下動距離はわずかである。
【００２２】
この下部軸支筒２５内には、下部砥石軸２６が回転可能となるように、下部軸支筒２５と同心状に配設されている。また、下部砥石軸２６の先端（上端）部には、砥石ホルダ２７が下部砥石軸２６と一体的に取り付けられている。この砥石ホルダ２７の上面に下部回転砥石１５が装着される。さらに、下部軸支筒２５内には、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８が設けられている。回転用モータ２８のステータは下部軸支筒２５に嵌め込まれて固定され、回転用モータ２８のロータは下部砥石軸２６嵌め込まれて固定されている。そして、研削加工時には、回転用モータ２８の回転により下部砥石軸２６を介して下部回転砥石１５が高速回転するようになっている。
【００２３】
また、図３に示すように、上部砥石回転昇降機構１４の側部には、昇降用モータ３１が配設されている。昇降用モータ３１は、ボールネジ３２と接続されており、昇降用モータ３１が作動することによって、ボールネジ３２が回転する。このボールネジ３２には、ボールナット３３がねじ込まれている。このボールナット３３は、ブラケット３４に嵌め込まれて固定されているとともに、ブラケット３４は、上部軸支筒３５に固定されている。したがって、昇降用モータ３１を作動することにより、ボールネジ３２が回転して、ボールナット３３が上下動し、ボールナット３３の上下動に伴ってブラケット３４および上部軸支筒３５が上下動する構成となっている。なお、この上部軸支筒３５の上下動距離もわずかである。
【００２４】
さらに、上部軸支筒３５内には、上部砥石軸３６が回転可能となるように上部軸支筒３５と同心状に配設されている。また、上部砥石軸３６の先端（下端）部には、砥石ホルダ３７が上部砥石軸３６と一体的に取り付けられている。この砥石ホルダ３７の下面に上部回転砥石１６が装着される。さらに、上部軸支筒３５内には、上部砥石軸３６を回転させる回転用モータ３８が設けられている。回転用モータ３８のステータは上部軸支筒３５に嵌め込まれて固定され、回転用モータ３８のロータは上部砥石軸３６に嵌め込まれて固定されている。そして、研削加工時には、回転用モータ３８の回転により、上部砥石軸３６を介して上部回転砥石１６が高速回転するようになっている。
【００２５】
また、図４に示すように、ワーク搬送駆動機構１７は、支持台４１を有している。この支持台４１は、下部フレーム１１の上において、下部回転砥石１５と上部回転砥石１６の間に配設されている。また、下部フレーム１１の上面には、スライドテーブル４２が設けられている。このスライドテーブル４２は、支持台４１上における回転砥石１５，１６の上下動方向に直交する水平方向に敷設されたガイドレール４３，４３に沿って摺動可能とされている。したがって、スライドテーブル４２がガイドレール４３，４３上を摺動することによって、スライドテーブル４２が下部回転砥石１５と上部回転砥石１６の間の研削加工位置（以下「加工位置」という）Ｐ１に対して進退するようになっている。
【００２６】
さらに、支持台４１には、スライドテーブル４２を移動させるためのスライドテーブル移動用モータ４４が設けられている。スライドテーブル移動用モータ４４は、ボールネジ４５に接続されており、このボールネジ４５には、ボールナット４６がねじ込まれている。このボールナット４６は、スライドテーブル４２に固定して設けられている。したがって、スライドテーブル移動用モータ４４を作動させることにより、ボールネジ４５が回転してボールナット４６およびこのボールナット４６が固定されたスライドテーブル４２を移動させることができるようになっている。
【００２７】
また、スライドテーブル４２には、図５にも示すように、円環状の回転板４７が配設されている。この回転板４７の周囲には、等間隔に離間して配置された３個のガイドローラ４８，４８，４８がスライドテーブル４２に回転可能に支持されている。回転板４７は、これらのガイドローラ４８，４８，４８に倣って回転自在とされている。この回転板４７は、円環状の肉厚の外周枠４９を有しており、この外周枠４９内には、ワーク支持板５０が装着されている。さらに、外周枠４９の下部外周には、ギア５１が形成されている。ワーク支持板５０は、ワークＷよりも薄く形成され、外周枠４９の下面にその重力で撓んで変形しないように、図示しないテンション機構を介して水平に張設されている。また、回転板４７の中心には、ワークＷを着脱自在にセットするためのセット孔５０ａが形成されている。このセット孔５０ａは、ワークＷが遊嵌する直径を有している。さらに、スライドテーブル４２上における回転板４７の側方には、回転板回転用モータ５２が配設されている。回転板回転用モータ５２のモータ軸には、回転板４７のギア５１にかみ合わされるギア５３が設けられている。そして、回転板回転用モータ５２が回転することにより、ギア５３，５１を介して回転板４７が回転する。外周枠４９の内径は、回転板４７に対してオフセットして降下してくる上部回転砥石１６がワーク支持板５０へ接近し得る直径を有するものである。
【００２８】
支持台４１には一対の取付プレート５４が並設され、スライドテーブル４２の移動方向に延長されている。両取付プレート５４，５４上には、複数のエアパッド５５，５５…がほぼ一列に並んで配設されている。エアパッド５５は取付プレート５４上に取り付けられた円板状部材を備え、その円板状部材の中心にはエア噴射孔５６が形成されている。エアパッド５５のエア噴射孔５６には図示しないエアノズルが接続され、やはり図示しないエアコンプレッサ等のエア供給源が接続されている。
【００２９】
そして、スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に移動配置されるとともに、ワーク支持板５０のセット孔５０ａ内にワークＷが位置決めセットされた状態で、エア供給源より供給されるエアが、エアパッド５５のエア噴出部材からエア噴出孔を介してワークＷの下面に噴出される。これにより、ワークＷがセット孔５０ａ内において浮上した状態に保持される。
【００３０】
続いて、スライドテーブル４２がスライドテーブル移動用モータ４４によりワークＷのローディング位置Ｐ２から加工位置Ｐ１に移動されて、ワークＷが浮上状態のまま加工位置Ｐ１に搬送されるようになっている。
【００３１】
ワーク支持板５０のセット孔５０ａには、内側に向けて突出するワーク駆動部５０ｂが形成されている。このワーク駆動部５０ｂは、インゴットから切断された未研削のワークＷの結晶方位の基準となるノッチやオリフラ（オリエンテーションフラット）などの切欠き部に係合する形状とされている。ワークＷの切欠き部の形状は、本実施形態のようなＶ溝状のノッチまたはワーク外周の円弧を切るオリフラを縁とした形状であり、ワーク駆動部５０ｂは、ワークの切欠き部をほぼ補完する形状としてもよい。
【００３２】
また、セット孔５０ａは、本実施形態では円形としているが、円形に限らず、ワークＷの位置が定まる形状であればよい。たとえば、ワークＷの外周を等配した少なくとも３箇所において、ワークＷの外周に接するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、スライドテーブル４２の端部には、図４および図５に示すように、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａ研削作用面および上部回転砥石１６の砥石部１６Ａの研削作用面に高圧洗浄液を吹き付ける本発明の洗浄装置となるノズル６０が配設されている。このノズル６０は、洗浄液タンクＴにポンプＰを介して接続されている。ノズル６０には、図６に示すように、第１噴出口６１および第２噴出口６２を備えており、第１噴出口６１は斜め下方を向いており、第２噴出口６２は斜め上方を向いている。また、第１噴出口６１には第１連通管６３が接続され、第２噴出口６２には第２連通管６４が接続されている。そして、ポンプを駆動することによって洗浄液タンクＴからの洗浄液が連通管６３，６４を介して噴出口６１，６２に対して供給されるようになっている。さらに、第１連通管６３とポンプＰとの間には第１電磁バルブ６５が介在され、第２連通管６４とポンプＰとの間には電磁バルブ６６が介在されている。この電磁バルブ６５，６６の開度によって、連通管６３，６４に供給される洗浄液の量を調整することができるようになっている。そして、洗浄液の量が多くなるほど、噴出口６１，６２から噴出される洗浄液の圧力が高くなり、回転砥石１５，１６における砥石部１５Ａ，１６Ａの洗浄効果が大きくなるようにされている。
【００３４】
また、図４に示す加工位置Ｐ１での研削作業が終了した後、スライドテーブル４２は研削加工部から退いてローディング位置Ｐ２に移動する。ここで、スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に到達したときに、第１噴出口６１から噴出される高圧洗浄液が下部回転砥石１５における砥石部１５Ａの研削作用面に吹き付けられる。また、このときに第２噴出口６２から噴出される高圧洗浄液は上部回転砥石１６における砥石部１６Ａの研削作用面に吹き付けられるようになっている。ここで用いられる高圧洗浄液としては、ワークＷの研削時に発生する切粉を凝集する作用を有する凝集剤を添加された溶液を用いるのが好適であり、このほか炭酸水や電解水を用いることなども好適である。もちろん、純水や水道水を用いてもよい。
【００３５】
他方、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８および上部回転砥石１６を回転させる回転用モータ３８には、それぞれ消費電力計６７，６８が設けられている。そして、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６による研削加工時における回転用モータ２８，３８の消費電力を測定している。測定された消費電力は、制御装置６９に出力されている。制御装置６９は、電磁バルブ６５，６６に電気的に接続されており、制御装置６９からの開閉信号によって電磁バルブ６５，６６の開度が調整されるようになっている。
【００３６】
制御装置６９においては、消費電力計６７，６８から出力される消費電力信号に基づいて、回転用モータ２８，３８の両者の消費電力を比較している。そして、消費電力が同じであれば、電磁バルブ６５，６６の開度が同じになる開閉信号を電磁バルブ６５，６６に出力する。また、回転用モータ２８，３８の両者の消費電力が異なり差が生じた場合、たとえば下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８の消費電力が上部回転砥石１６を回転させる回転用モータ３８の消費電力よりも小さかったとする。この場合には、下部回転砥石１５における砥石部１５Ａの方が、上部回転砥石１６における砥石部１６Ａよりも目詰まりが激しくなっている。このため、消費電力の差に応じて両回転砥石１５，１６間で洗浄力に差をつけるように洗浄液を噴出する制御を行う。たとえば、第１噴出口６１から噴出される洗浄液の噴出圧力が、第２噴出口６２から噴出される洗浄液の噴出圧力より強くなるように、第１電磁バルブ６５の開度を第２電磁バルブ６６の開度より大きくする。こうして、目詰まりが激しい下部回転砥石１５に対し洗浄力をより高めることにより、下部回転砥石１５における砥石部１５Ａの目詰まりをより多く除去する。そして、消費電力の差が小さくなるにしたがい、第１電磁バルブ６５の開度を徐々に小さくして洗浄力の差を縮めていき、消費電力の差がなくなるようにする。また、反対側の上部回転砥石１６に対する洗浄力を弱めたり、下部回転砥石に対する洗浄力は強める一方で、上部回転砥石１６に対する洗浄力は弱めるなどして、消費電力の差に応じて両回転砥石１５，１６間で、相対的な変化を得るような制御を行わせてもよい。
【００３７】
次に、本発明の作用・動作について説明する。
まず、ローディング位置Ｐ２に退いた状態のスライドテーブル４２におけるワーク支持板５０にワークをセットして、スライドテーブル移動用モータ４４を作動させて、ローディング位置Ｐ２から加工位置Ｐ１にスライドテーブル４２を進入させる。こうして、図７（ａ）に示すように、スライドテーブル４２が加工位置Ｐ１に進入されたら、図１に示す下部砥石回転昇降機構１３を駆動して下部回転砥石１５を上昇させるとともに上部砥石回転昇降機構１４によって上部回転砥石１６を下降させる。こうして、加工位置Ｐ１におけるワークＷを下部回転砥石１５および上部回転砥石１６で挟み込む。ワークＷを下部回転砥石１５および上部回転砥石１６で挟み込んだら、図２および図３に示す回転用モータ２８，３８によって下部回転砥石１５および上部回転砥石１６を回転させる。それと同時に、図４に示す回転板回転用モータ５２によってワーク支持板５０を介してワークＷを回転させる。このように、下部回転砥石１５、上部回転砥石１６、およびワークＷを回転させながらワークＷを研削加工する。
【００３８】
研削加工が済んだら、各モータ２８，３８，５２を止めて、下部回転砥石１５、上部回転砥石１６、およびワーク支持板５０に支持されたワークＷの回転を停止させる。続いて、図７（ｂ）に示すように、下部回転砥石１５を下降させるとともに、上部回転砥石１６を上昇させて、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６をワークＷから離れさせる。下部回転砥石１５および上部回転砥石１６がワークＷから離れたら、図４に示すスライドテーブル移動用モータ４４を作動させて、スライドテーブル４２を移動させ、加工位置Ｐ１からローディング位置Ｐ２に退避させる。
【００３９】
ローディング位置Ｐ２では、図示しないロボットアームなどにより、研削加工されたワークＷをワーク支持板５０から取り出す作業が行われる。その一方で、スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に到達したら、図６に示すポンプＰを作動させて、洗浄液タンクＴに収納されている高圧洗浄液がノズル６０の連通管６３，６４に供給される。そして、図７（ｃ）に示すように、ノズル６０の連通管６３，６４に供給された高圧洗浄液は、ノズル６０に形成されている噴出口６１，６２から噴出される。スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に到達しているときには、第１噴出口６１から噴出される高圧洗浄液は、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａの研削作用面に吹き付けられ、第２噴出口６２から噴出される高圧洗浄液は、上部回転砥石１６の砥石部１６Ａにおける研削作用面に吹き付けられる。ここで、各回転砥石１５，１６をゆっくりと回転させることにより、研削作用面１５Ａ，１６Ａの全面に高圧洗浄液が吹き付けられる。こうして回転砥石１５，１６における砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面に吹き付けられた高圧洗浄液によって、砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面に付着したワークＷの切粉や研削加工時に使用した研削液が洗浄されて除去される。こうして、砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面が洗浄されるので、回転砥石の目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
【００４０】
ところで、下部回転砥石１５と上部回転砥石１６との間で、砥石部１５Ａ，１６Ａの目詰まりの度合いが異なり、下部回転砥石１５と上部回転砥石１６の間で切れ味に差異があると、ワークＷに反りが生じるなどの不具合が生じる。そこで、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８および上部回転砥石１６を回転させるための回転用モータ３８におけるそれぞれの消費電力を、図６に示す消費電力計６７，６８で測定している。いま、たとえば下部回転砥石１５の砥石部１５Ａの面状態が上部回転砥石１６における砥石部１６Ａの研削作用面よりも目詰まりが激しく、研削能力が低下しているとする。この場合には、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８の消費電力が、上部回転砥石１６を回転させる回転用モータ３８の消費電力よりも低下している。制御装置６９においては、回転用モータ２８，３８の消費電力の差に基づいて、高圧洗浄液の噴出圧力の増減を決定する。ここでは、たとえば目詰まりが大きい側の下部回転砥石１５の砥石部１５Ａに対して噴出する高圧洗浄水の噴出圧力を、消費電力の差異に応じて高めるように設定する。設定された噴出圧力は、電磁バルブ６５，６６に出力される。電磁バルブ６５，６６では、これらの噴出圧力に見合った量の高圧洗浄液がノズル６０の各噴出口６１，６２に送出されるように、その開度が調整される。そして、ノズル６０の各噴出口６１，６２から、回転砥石１５，１６における砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面に高圧洗浄液を吹き付けて洗浄する。このとき、下部回転砥石１５における砥石部１５Ａに対して、上部回転砥石１６における砥石部１６Ａよりも強い噴出圧力の高圧洗浄液が噴出され洗浄力が高められる。こうして、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａを上部回転砥石１６の砥石部１６Ａよりも強力に洗浄することにより、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａの目詰まりがよりよく解消され、回転砥石１５，１６間の研削力のバランスが回復する。こうして、ワークＷの反りなどを解消することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。たとえば、回転砥石１５，１６は上下に向かい合うように配設しているが、前後または左右に向かい合うように配設することもできる。また、前記実施形態ではノズル６０をスライドテーブル４２に取り付ける態様としたが、別途ノズル移動手段を設けて、回転砥石１５，１６による研削が終了した後にノズル移動手段でノズルを加工位置Ｐ１に移動させてくる態様とすることもできる。また、ノズルを図示しないドレッサーのアームに取り付けてドレッサーの移動と併用して回転砥石１５，１６の洗浄時、回転砥石１５，１６に対向する位置に移動させるような構造としてもよい。さらには、回転用モータ２８，３８の消費電力の差に基づいてノズル６０から噴出される高圧洗浄液の噴出圧力を調整しているが、ノズル６０からの洗浄液の噴出時間を調整してもよいし、さらに、ノズルの向きの変化を加えてもよい。また、回転砥石１５，１６の目詰まり度を計測する計測手段を設け、その計測手段で計測された回転砥石１５，１６のそれぞれの目詰まり度に応じて、高圧洗浄液の噴出圧力あるいは噴出時間等を調整してもよい。
また、消費電力に基づいてノズル６０から噴出される高圧洗浄液の噴出圧力と調整するにあたり、回転砥石１５，１６に目詰まりが生じていないときの消費電力をあらかじめ測定しておく。そして、消費電力計６７，６８で計測された消費電力があらかじめ測定された消費電力よりも少なくなっている場合には、ノズル６０から噴出される高圧洗浄液の噴出圧力を高めるように調整してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明のうちの請求項１に係る発明によれば、回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止するとともに、上下回転砥石間の切れ味の差異を無くして、研削精度の低下に伴うワークの反り等を防止することができる。
また、回転砥石を回転させるモータの消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側への洗浄を強力に行うことができるので、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【００４３】
請求項２に係る発明によれば、高圧洗浄液として炭酸水、電解液、凝集剤含有液、または気泡混入液を用いることにより、水、純水などを高圧洗浄液として使用する場合よりもさらに高い洗浄効果を得ることができる。
【００４５】
請求項３に係る発明によれば、既存のワーク搬送手段を用いることにより、ノズルを加工位置から退避させることができるので、装置の大型化や複雑化を招くことなく、ノズルから回転砥石に対して高圧洗浄液を吹き付けることができるようになる。
【００４６】
請求項４に係る発明によれば、回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
【００４７】
さらに、請求項４に係る発明によれば、回転砥石を回転させるモータの消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを調整することにより、研削能力が低下したノズルの洗浄を強力に行うことができるので、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る両頭平面研削装置の正面図である。
【図２】下部回転砥石付近の拡大正面図である。
【図３】上部回転砥石付近の拡大側面図である。
【図４】ワーク搬送駆動機構付近の拡大平面図である。
【図５】ワーク搬送駆動機構の斜視図である。
【図６】ノズルの拡大正面図である。
【図７】ワークの研削から砥石の洗浄までの工程を側面から見た工程図である。
【符号の説明】
１ 両頭平面研削装置
１１ 下部フレーム
１２ 上部フレーム
１３ 下部砥石回転昇降機構
１４ 上部砥石回転昇降機構
１５ 下部回転砥石
１５Ａ 砥石部
１６ 上部回転砥石
１６Ａ 砥石部
１７ ワーク搬送駆動機構
２７ 砥石ホルダ
２８ 回転用モータ
３７ 砥石ホルダ
３８ 回転用モータ
４１ 支持台
４２ スライドテーブル
４４ スライドテーブル移動用モータ
４７ 回転板
５０ ワーク支持板
５２ 回転板回転用モータ
６０ ノズル
６１ 第１噴出口
６２ 第２噴出口
６３ 第１連通管
６４ 第２連通管
６５ 第１電磁バルブ
６６ 第２電磁バルブ
６７，６８ 消費電力計
６９ 制御装置
Ｐ ポンプ
Ｐ１ 加工位置
Ｐ２ ローディング位置
Ｗ ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置および砥石の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえばワイヤソーにより切断された硬脆材料からなるウェーハ状のワークを研削する装置として、ワークを上下方向から挟む一対の回転砥石を有する両頭平面研削装置がある。この両頭平面研削装置は、両回転砥石間の加工位置に対してワークを進退可能とするワーク搬送装置を備えている。ワーク搬送装置によって加工位置に搬送されたワークは、両回転砥石に挟まれた状態で回転する。また、両回転砥石は、それぞれの回転砥石を回転させる２つの回転用モータによって回転させられる。これらの回転する両回転砥石とワークの摩擦によって、ワークの両面を同時に研削するというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の両頭平面研削装置においては、複数のワークを繰り返して研削していると、ワークの切粉などの異物が回転砥石の研削面に付着する。回転砥石の研削面に異物が付着すると、回転砥石の研削面が次第に目詰まりを起こして切れ味が悪化する。その結果、研削能率および研削精度が低下するという問題があった。
【０００４】
また、ワークの研削に伴い、両回転砥石に生じる目詰まりの度合いによって、両回転砥石間の切れ味に差異が生じ始める。この差異が大きくなると、ワークの研削精度が著しく低下して、ワークに反り等が生じるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止するとともに、ワークを挟んで研削する両回転砥石間の切れ味の差異を無くして、研削精度の低下に伴うワークの反り等を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明の請求項１に係る発明は、一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するようにした両頭平面研削装置において、前記両回転砥石に対して、高圧洗浄液を吹き付けるノズルと、前記両回転砥石をそれぞれ回転させるための２つの回転用モータと、前記２つの回転用モータの研削加工時のそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段と、前記電力検出手段により検出された前記２つの回転用モータの消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、その差に応じて前記両回転砥石間で洗浄力に差をつけるように、前記ノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う制御手段と、前記ノズルに設けられた、一方の回転砥石に高圧洗浄液を噴出する第１噴出口と、他方の回転砥石に高圧洗浄液を噴出する第２噴出口と、前記第１噴出口および第２噴出口に供給される洗浄液の量をそれぞれ調整する電磁バルブ６５および電磁バルブ６６と、を備え、前記制御手段は、前記ワークの研削加工が終了した後に、前記消費電力が小さい方の回転砥石には前記消費電力が大きい方の回転砥石よりも多くの洗浄液を噴出するように前記電磁バルブ６５および電磁バルブ６６の開度を制御して前記洗浄力に差をつけて前記回転砥石を洗浄し、前記消費電力の差が小さくなるにしたがい前記洗浄力の差を縮めるように前記電磁バルブ６５および電磁バルブ６６の開度を制御すること、を特徴とする砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【０００７】
請求項１に係る発明では、両回転砥石に対して高圧洗浄水を吹き付けるノズルが設けられている。このため、両回転砥石の研削面に付着したワークの切粉などの異物を同時に除去することができる。したがって、両回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
この種の両頭研削装置では、２つの回転砥石のそれぞれが同じ力でワークを挟み込んで、同じようにワークを研削していく必要がある。ところが、回転砥石に目詰まりなどが生じると、目詰まりを生じている方の回転砥石の研削力が目詰まりを生じていない方の回転砥石の研削力よりも劣ってしまう。その結果、両回転砥石の研削力のバランスが崩れ、ワークに反りが生じてしまう場合がある。この点、請求項３に係る発明では、２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段が設けられており、この電力検出手段によって２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出している。そして、消費電力がほぼ同じである場合には両回転砥石はバランスよく研削しているが、一方が他方より消費電力が小さくなって消費電力に差が生じた場合には、消費電力が小さい方の回転砥石に目詰まりが多く生じている。そこで、消費電力の差に応じて両回転砥石間で洗浄力に差をつけるようにノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う。たとえば、消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の量をたとえば増加させる。このようにノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを消費電力の差に応じて調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側へのノズルの洗浄を強力に行うことができるので、両回転砥石の研削力に差を生じることなく、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記高圧洗浄液が、炭酸水、電解液、凝集剤含有液、または気泡混入液であることを特徴とする請求項１に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明では、高圧洗浄液として炭酸水、電解液、凝集剤含有液、または気泡混入液を用いている。高圧洗浄液としては、水、純水などでもその洗浄効果を得ることができるが、さらに高い洗浄効果を得るために、これらの炭酸水などを使用することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記両回転砥石をそれぞれ回転させるための２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する検出手段を備え、
前記電力検出手段により検出された前記２つの回転用モータの消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、その差に応じて前記両回転砥石間で洗浄力に差をつけるように、前記ノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【００１１】
この種の両頭研削装置では、２つの回転砥石のそれぞれが同じ力でワークを挟み込んで、同じようにワークを研削していく必要がある。ところが、回転砥石に目詰まりなどが生じると、目詰まりを生じている方の回転砥石の研削力が目詰まりを生じていない方の回転砥石の研削力よりも劣ってしまう。その結果、両回転砥石の研削力のバランスが崩れ、ワークに反りが生じてしまう場合がある。この点、請求項３に係る発明では、２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段が設けられており、この電力検出手段によって２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出している。そして、消費電力がほぼ同じである場合には両回転砥石はバランスよく研削しているが、一方が他方より消費電力が小さくなって消費電力に差が生じた場合には、消費電力が小さい方の回転砥石に目詰まりが多く生じている。そこで、消費電力の差に応じて両回転砥石間で洗浄力に差をつけるようにノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う。たとえば、消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の量をたとえば増加させる。このようにノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを消費電力の差に応じて調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側へのノズルの洗浄を強力に行うことができるので、両回転砥石の研削力に差を生じることなく、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記両回転砥石に挟まれて研削されるワークを前記回転砥石間の加工位置に対して進退可能とするワーク搬送手段が設けられ、前記高圧洗浄水を噴出するノズルは、前記ワーク搬送手段に取り付けられており、前記ワークを支持する前記ワーク搬送手段が前記両回転砥石間の加工位置から退出したときに、前記両回転砥石に対して、前記ノズルからの高圧洗浄液が噴出されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置である。
【００１３】
高圧洗浄液を回転砥石に吹き付ける際、ノズルが固定式であると、研削によって発生した切粉などでノズルが汚れることが懸念される。また、加工位置からノズルを退避させるためのノズル搬送手段を設けることも考えられるが、これでは両頭研削装置全体が大型化してしまうとともに、装置構成が複雑化されることが懸念される。
【００１４】
一方、従来の両頭研削装置には、ワークを加工位置に搬入し、または加工位置から退避させるワーク搬送手段が設けられている。そこで、請求項３に係る発明では、ノズルを加工位置から退避させるために、ワークを加工位置から退避させるために用いているワーク搬送手段を利用するものである。このように、既存のワーク搬送手段を用いることにより、ノズルを加工位置から退避させることができる。したがって、装置の大型化や複雑化を招くことなく、ノズルから両回転砥石に対して高圧洗浄液を吹き付けることができるようになる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するにあたり、前記ワークの研削が終了した後、前記両回転砥石に対して、ノズルから高圧洗浄液を吹き付けて、前記両回転砥石を同時に高圧洗浄する砥石の洗浄方法であって、前記両回転砥石が２つの回転用モータによってそれぞれ回転させられており、研削加工時に測定される前記２つのモータが消費する消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、前記消費電力が小さい方の回転砥石には前記消費電力が大きい方の回転砥石よりも多くの洗浄液を噴出して洗浄力に差をつけて前記回転砥石を洗浄し、前記消費電力の差が小さくなるにしたがい前記洗浄力の差を縮めていくことを特徴とする砥石の洗浄方法である。
【００１６】
請求項４に係る発明では、請求項１と同様に、両回転砥石に対して高圧洗浄水を吹き付けるノズルが設けられている。このため、両回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
【００１８】
さらに、請求項４に係る発明では、請求項１に係る発明と同様に、２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段が設けられており、この電力検出手段によって２つの回転用モータのそれぞれの消費電力を検出している。そして、一方が他方より消費電力が小さくなって消費電力に差が生じた場合には、消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が高い方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の量をたとえば増加させる。このようにノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを消費電力の差に応じて調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側へのノズルの洗浄を強力に行うことができるので、両回転砥石の研削力に差が生じることなく、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図1は、本発明に係る両頭平面研削装置の正面図、図２は、下部回転砥石付近の拡大正面図、図３は、上部回転砥石付近の拡大側面図である。
図１に示すように、本発明に係る両頭平面研削装置１は、下部フレーム１１を備え、この下部フレーム１１の上には上部フレーム１２が固定されている。下部フレーム１１には下部砥石回転昇降機構１３が設けられており、上部フレーム１２には、上部砥石回転昇降機構１４が設けられている。下部砥石回転昇降機構１３には、下部回転砥石１５が設けられており、上部砥石回転昇降機構１４には、上部回転砥石１６が設けられている。また、下部回転砥石１５の上面および上部回転砥石１６の下面は、それぞれ本発明の研削面となる研削作用面であり、図２に示す研削対象となるウェーハ状のワークＷと接触する面である。これらの下部回転砥石１５の上面である砥石部１５Ａの研削作用面および上部回転砥石１６の下面である砥石部１６Ａの研削作用面は互いに平行になるように対向配置されている。
【００２０】
さらに、下部フレーム１１には、ワークを支持するワーク搬送駆動機構１７が設けられている。ワーク搬送駆動機構１７では、ワークＷが支持された状態で、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６の間に挿入配置される。そして、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６が回転することにより、砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面によってワークＷの両面が研削されるようになっている。
【００２１】
また、図２に示すように、下部砥石回転昇降機構１３の側部には、昇降用モータ２１が配設されている。昇降用モータ２１は、ウォームとウォームホイールによって構成される回転伝達機構２２と接続されている。この回転伝達機構２２には、ボールネジ２３が接続され、回転伝達機構２２が回転することによって、ボールネジ２３が回転する。さらに、ボールネジ２３には、ボールナット２４がねじ込まれており、このボールナット２４は、下部軸支筒２５に固定されている。したがって、昇降用モータ２１を作動させると、回転伝達機構２２を介してボールネジ２３が回転し、ボールナット２４の上下動に伴って下部軸支筒２５が上下動する構成となっている。なお、この下部軸支筒２５の上下動距離はわずかである。
【００２２】
この下部軸支筒２５内には、下部砥石軸２６が回転可能となるように、下部軸支筒２５と同心状に配設されている。また、下部砥石軸２６の先端（上端）部には、砥石ホルダ２７が下部砥石軸２６と一体的に取り付けられている。この砥石ホルダ２７の上面に下部回転砥石１５が装着される。さらに、下部軸支筒２５内には、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８が設けられている。回転用モータ２８のステータは下部軸支筒２５に嵌め込まれて固定され、回転用モータ２８のロータは下部砥石軸２６嵌め込まれて固定されている。そして、研削加工時には、回転用モータ２８の回転により下部砥石軸２６を介して下部回転砥石１５が高速回転するようになっている。
【００２３】
また、図３に示すように、上部砥石回転昇降機構１４の側部には、昇降用モータ３１が配設されている。昇降用モータ３１は、ボールネジ３２と接続されており、昇降用モータ３１が作動することによって、ボールネジ３２が回転する。このボールネジ３２には、ボールナット３３がねじ込まれている。このボールナット３３は、ブラケット３４に嵌め込まれて固定されているとともに、ブラケット３４は、上部軸支筒３５に固定されている。したがって、昇降用モータ３１を作動することにより、ボールネジ３２が回転して、ボールナット３３が上下動し、ボールナット３３の上下動に伴ってブラケット３４および上部軸支筒３５が上下動する構成となっている。なお、この上部軸支筒３５の上下動距離もわずかである。
【００２４】
さらに、上部軸支筒３５内には、上部砥石軸３６が回転可能となるように上部軸支筒３５と同心状に配設されている。また、上部砥石軸３６の先端（下端）部には、砥石ホルダ３７が上部砥石軸３６と一体的に取り付けられている。この砥石ホルダ３７の下面に上部回転砥石１６が装着される。さらに、上部軸支筒３５内には、上部砥石軸３６を回転させる回転用モータ３８が設けられている。回転用モータ３８のステータは上部軸支筒３５に嵌め込まれて固定され、回転用モータ３８のロータは上部砥石軸３６に嵌め込まれて固定されている。そして、研削加工時には、回転用モータ３８の回転により、上部砥石軸３６を介して上部回転砥石１６が高速回転するようになっている。
【００２５】
また、図４に示すように、ワーク搬送駆動機構１７は、支持台４１を有している。この支持台４１は、下部フレーム１１の上において、下部回転砥石１５と上部回転砥石１６の間に配設されている。また、下部フレーム１１の上面には、スライドテーブル４２が設けられている。このスライドテーブル４２は、支持台４１上における回転砥石１５，１６の上下動方向に直交する水平方向に敷設されたガイドレール４３，４３に沿って摺動可能とされている。したがって、スライドテーブル４２がガイドレール４３，４３上を摺動することによって、スライドテーブル４２が下部回転砥石１５と上部回転砥石１６の間の研削加工位置（以下「加工位置」という）Ｐ１に対して進退するようになっている。
【００２６】
さらに、支持台４１には、スライドテーブル４２を移動させるためのスライドテーブル移動用モータ４４が設けられている。スライドテーブル移動用モータ４４は、ボールネジ４５に接続されており、このボールネジ４５には、ボールナット４６がねじ込まれている。このボールナット４６は、スライドテーブル４２に固定して設けられている。したがって、スライドテーブル移動用モータ４４を作動させることにより、ボールネジ４５が回転してボールナット４６およびこのボールナット４６が固定されたスライドテーブル４２を移動させることができるようになっている。
【００２７】
また、スライドテーブル４２には、図５にも示すように、円環状の回転板４７が配設されている。この回転板４７の周囲には、等間隔に離間して配置された３個のガイドローラ４８，４８，４８がスライドテーブル４２に回転可能に支持されている。回転板４７は、これらのガイドローラ４８，４８，４８に倣って回転自在とされている。この回転板４７は、円環状の肉厚の外周枠４９を有しており、この外周枠４９内には、ワーク支持板５０が装着されている。さらに、外周枠４９の下部外周には、ギア５１が形成されている。ワーク支持板５０は、ワークＷよりも薄く形成され、外周枠４９の下面にその重力で撓んで変形しないように、図示しないテンション機構を介して水平に張設されている。また、回転板４７の中心には、ワークＷを着脱自在にセットするためのセット孔５０ａが形成されている。このセット孔５０ａは、ワークＷが遊嵌する直径を有している。さらに、スライドテーブル４２上における回転板４７の側方には、回転板回転用モータ５２が配設されている。回転板回転用モータ５２のモータ軸には、回転板４７のギア５１にかみ合わされるギア５３が設けられている。そして、回転板回転用モータ５２が回転することにより、ギア５３，５１を介して回転板４７が回転する。外周枠４９の内径は、回転板４７に対してオフセットして降下してくる上部回転砥石１６がワーク支持板５０へ接近し得る直径を有するものである。
【００２８】
支持台４１には一対の取付プレート５４が並設され、スライドテーブル４２の移動方向に延長されている。両取付プレート５４，５４上には、複数のエアパッド５５，５５…がほぼ一列に並んで配設されている。エアパッド５５は取付プレート５４上に取り付けられた円板状部材を備え、その円板状部材の中心にはエア噴射孔５６が形成されている。エアパッド５５のエア噴射孔５６には図示しないエアノズルが接続され、やはり図示しないエアコンプレッサ等のエア供給源が接続されている。
【００２９】
そして、スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に移動配置されるとともに、ワーク支持板５０のセット孔５０ａ内にワークＷが位置決めセットされた状態で、エア供給源より供給されるエアが、エアパッド５５のエア噴出部材からエア噴出孔を介してワークＷの下面に噴出される。これにより、ワークＷがセット孔５０ａ内において浮上した状態に保持される。
【００３０】
続いて、スライドテーブル４２がスライドテーブル移動用モータ４４によりワークＷのローディング位置Ｐ２から加工位置Ｐ１に移動されて、ワークＷが浮上状態のまま加工位置Ｐ１に搬送されるようになっている。
【００３１】
ワーク支持板５０のセット孔５０ａには、内側に向けて突出するワーク駆動部５０ｂが形成されている。このワーク駆動部５０ｂは、インゴットから切断された未研削のワークＷの結晶方位の基準となるノッチやオリフラ（オリエンテーションフラット）などの切欠き部に係合する形状とされている。ワークＷの切欠き部の形状は、本実施形態のようなＶ溝状のノッチまたはワーク外周の円弧を切るオリフラを縁とした形状であり、ワーク駆動部５０ｂは、ワークの切欠き部をほぼ補完する形状としてもよい。
【００３２】
また、セット孔５０ａは、本実施形態では円形としているが、円形に限らず、ワークＷの位置が定まる形状であればよい。たとえば、ワークＷの外周を等配した少なくとも３箇所において、ワークＷの外周に接するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、スライドテーブル４２の端部には、図４および図５に示すように、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａ研削作用面および上部回転砥石１６の砥石部１６Ａの研削作用面に高圧洗浄液を吹き付ける本発明の洗浄装置となるノズル６０が配設されている。このノズル６０は、洗浄液タンクＴにポンプＰを介して接続されている。ノズル６０には、図６に示すように、第１噴出口６１および第２噴出口６２を備えており、第１噴出口６１は斜め下方を向いており、第２噴出口６２は斜め上方を向いている。また、第１噴出口６１には第１連通管６３が接続され、第２噴出口６２には第２連通管６４が接続されている。そして、ポンプを駆動することによって洗浄液タンクＴからの洗浄液が連通管６３，６４を介して噴出口６１，６２に対して供給されるようになっている。さらに、第１連通管６３とポンプＰとの間には第１電磁バルブ６５が介在され、第２連通管６４とポンプＰとの間には電磁バルブ６６が介在されている。この電磁バルブ６５，６６の開度によって、連通管６３，６４に供給される洗浄液の量を調整することができるようになっている。そして、洗浄液の量が多くなるほど、噴出口６１，６２から噴出される洗浄液の圧力が高くなり、回転砥石１５，１６における砥石部１５Ａ，１６Ａの洗浄効果が大きくなるようにされている。
【００３４】
また、図４に示す加工位置Ｐ１での研削作業が終了した後、スライドテーブル４２は研削加工部から退いてローディング位置Ｐ２に移動する。ここで、スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に到達したときに、第１噴出口６１から噴出される高圧洗浄液が下部回転砥石１５における砥石部１５Ａの研削作用面に吹き付けられる。また、このときに第２噴出口６２から噴出される高圧洗浄液は上部回転砥石１６における砥石部１６Ａの研削作用面に吹き付けられるようになっている。ここで用いられる高圧洗浄液としては、ワークＷの研削時に発生する切粉を凝集する作用を有する凝集剤を添加された溶液を用いるのが好適であり、このほか炭酸水や電解水を用いることなども好適である。もちろん、純水や水道水を用いてもよい。
【００３５】
他方、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８および上部回転砥石１６を回転させる回転用モータ３８には、それぞれ消費電力計６７，６８が設けられている。そして、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６による研削加工時における回転用モータ２８，３８の消費電力を測定している。測定された消費電力は、制御装置６９に出力されている。制御装置６９は、電磁バルブ６５，６６に電気的に接続されており、制御装置６９からの開閉信号によって電磁バルブ６５，６６の開度が調整されるようになっている。
【００３６】
制御装置６９においては、消費電力計６７，６８から出力される消費電力信号に基づいて、回転用モータ２８，３８の両者の消費電力を比較している。そして、消費電力が同じであれば、電磁バルブ６５，６６の開度が同じになる開閉信号を電磁バルブ６５，６６に出力する。また、回転用モータ２８，３８の両者の消費電力が異なり差が生じた場合、たとえば下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８の消費電力が上部回転砥石１６を回転させる回転用モータ３８の消費電力よりも小さかったとする。この場合には、下部回転砥石１５における砥石部１５Ａの方が、上部回転砥石１６における砥石部１６Ａよりも目詰まりが激しくなっている。このため、消費電力の差に応じて両回転砥石１５，１６間で洗浄力に差をつけるように洗浄液を噴出する制御を行う。たとえば、第１噴出口６１から噴出される洗浄液の噴出圧力が、第２噴出口６２から噴出される洗浄液の噴出圧力より強くなるように、第１電磁バルブ６５の開度を第２電磁バルブ６６の開度より大きくする。こうして、目詰まりが激しい下部回転砥石１５に対し洗浄力をより高めることにより、下部回転砥石１５における砥石部１５Ａの目詰まりをより多く除去する。そして、消費電力の差が小さくなるにしたがい、第１電磁バルブ６５の開度を徐々に小さくして洗浄力の差を縮めていき、消費電力の差がなくなるようにする。また、反対側の上部回転砥石１６に対する洗浄力を弱めたり、下部回転砥石に対する洗浄力は強める一方で、上部回転砥石１６に対する洗浄力は弱めるなどして、消費電力の差に応じて両回転砥石１５，１６間で、相対的な変化を得るような制御を行わせてもよい。
【００３７】
次に、本発明の作用・動作について説明する。
まず、ローディング位置Ｐ２に退いた状態のスライドテーブル４２におけるワーク支持板５０にワークをセットして、スライドテーブル移動用モータ４４を作動させて、ローディング位置Ｐ２から加工位置Ｐ１にスライドテーブル４２を進入させる。こうして、図７（ａ）に示すように、スライドテーブル４２が加工位置Ｐ１に進入されたら、図１に示す下部砥石回転昇降機構１３を駆動して下部回転砥石１５を上昇させるとともに上部砥石回転昇降機構１４によって上部回転砥石１６を下降させる。こうして、加工位置Ｐ１におけるワークＷを下部回転砥石１５および上部回転砥石１６で挟み込む。ワークＷを下部回転砥石１５および上部回転砥石１６で挟み込んだら、図２および図３に示す回転用モータ２８，３８によって下部回転砥石１５および上部回転砥石１６を回転させる。それと同時に、図４に示す回転板回転用モータ５２によってワーク支持板５０を介してワークＷを回転させる。このように、下部回転砥石１５、上部回転砥石１６、およびワークＷを回転させながらワークＷを研削加工する。
【００３８】
研削加工が済んだら、各モータ２８，３８，５２を止めて、下部回転砥石１５、上部回転砥石１６、およびワーク支持板５０に支持されたワークＷの回転を停止させる。続いて、図７（ｂ）に示すように、下部回転砥石１５を下降させるとともに、上部回転砥石１６を上昇させて、下部回転砥石１５および上部回転砥石１６をワークＷから離れさせる。下部回転砥石１５および上部回転砥石１６がワークＷから離れたら、図４に示すスライドテーブル移動用モータ４４を作動させて、スライドテーブル４２を移動させ、加工位置Ｐ１からローディング位置Ｐ２に退避させる。
【００３９】
ローディング位置Ｐ２では、図示しないロボットアームなどにより、研削加工されたワークＷをワーク支持板５０から取り出す作業が行われる。その一方で、スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に到達したら、図６に示すポンプＰを作動させて、洗浄液タンクＴに収納されている高圧洗浄液がノズル６０の連通管６３，６４に供給される。そして、図７（ｃ）に示すように、ノズル６０の連通管６３，６４に供給された高圧洗浄液は、ノズル６０に形成されている噴出口６１，６２から噴出される。スライドテーブル４２がローディング位置Ｐ２に到達しているときには、第１噴出口６１から噴出される高圧洗浄液は、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａの研削作用面に吹き付けられ、第２噴出口６２から噴出される高圧洗浄液は、上部回転砥石１６の砥石部１６Ａにおける研削作用面に吹き付けられる。ここで、各回転砥石１５，１６をゆっくりと回転させることにより、研削作用面１５Ａ，１６Ａの全面に高圧洗浄液が吹き付けられる。こうして回転砥石１５，１６における砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面に吹き付けられた高圧洗浄液によって、砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面に付着したワークＷの切粉や研削加工時に使用した研削液が洗浄されて除去される。こうして、砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面が洗浄されるので、回転砥石の目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
【００４０】
ところで、下部回転砥石１５と上部回転砥石１６との間で、砥石部１５Ａ，１６Ａの目詰まりの度合いが異なり、下部回転砥石１５と上部回転砥石１６の間で切れ味に差異があると、ワークＷに反りが生じるなどの不具合が生じる。そこで、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８および上部回転砥石１６を回転させるための回転用モータ３８におけるそれぞれの消費電力を、図６に示す消費電力計６７，６８で測定している。いま、たとえば下部回転砥石１５の砥石部１５Ａの面状態が上部回転砥石１６における砥石部１６Ａの研削作用面よりも目詰まりが激しく、研削能力が低下しているとする。この場合には、下部回転砥石１５を回転させる回転用モータ２８の消費電力が、上部回転砥石１６を回転させる回転用モータ３８の消費電力よりも低下している。制御装置６９においては、回転用モータ２８，３８の消費電力の差に基づいて、高圧洗浄液の噴出圧力の増減を決定する。ここでは、たとえば目詰まりが大きい側の下部回転砥石１５の砥石部１５Ａに対して噴出する高圧洗浄水の噴出圧力を、消費電力の差異に応じて高めるように設定する。設定された噴出圧力は、電磁バルブ６５，６６に出力される。電磁バルブ６５，６６では、これらの噴出圧力に見合った量の高圧洗浄液がノズル６０の各噴出口６１，６２に送出されるように、その開度が調整される。そして、ノズル６０の各噴出口６１，６２から、回転砥石１５，１６における砥石部１５Ａ，１６Ａの研削作用面に高圧洗浄液を吹き付けて洗浄する。このとき、下部回転砥石１５における砥石部１５Ａに対して、上部回転砥石１６における砥石部１６Ａよりも強い噴出圧力の高圧洗浄液が噴出され洗浄力が高められる。こうして、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａを上部回転砥石１６の砥石部１６Ａよりも強力に洗浄することにより、下部回転砥石１５の砥石部１５Ａの目詰まりがよりよく解消され、回転砥石１５，１６間の研削力のバランスが回復する。こうして、ワークＷの反りなどを解消することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。たとえば、回転砥石１５，１６は上下に向かい合うように配設しているが、前後または左右に向かい合うように配設することもできる。また、前記実施形態ではノズル６０をスライドテーブル４２に取り付ける態様としたが、別途ノズル移動手段を設けて、回転砥石１５，１６による研削が終了した後にノズル移動手段でノズルを加工位置Ｐ１に移動させてくる態様とすることもできる。また、ノズルを図示しないドレッサーのアームに取り付けてドレッサーの移動と併用して回転砥石１５，１６の洗浄時、回転砥石１５，１６に対向する位置に移動させるような構造としてもよい。さらには、回転用モータ２８，３８の消費電力の差に基づいてノズル６０から噴出される高圧洗浄液の噴出圧力を調整しているが、ノズル６０からの洗浄液の噴出時間を調整してもよいし、さらに、ノズルの向きの変化を加えてもよい。また、回転砥石１５，１６の目詰まり度を計測する計測手段を設け、その計測手段で計測された回転砥石１５，１６のそれぞれの目詰まり度に応じて、高圧洗浄液の噴出圧力あるいは噴出時間等を調整してもよい。
また、消費電力に基づいてノズル６０から噴出される高圧洗浄液の噴出圧力と調整するにあたり、回転砥石１５，１６に目詰まりが生じていないときの消費電力をあらかじめ測定しておく。そして、消費電力計６７，６８で計測された消費電力があらかじめ測定された消費電力よりも少なくなっている場合には、ノズル６０から噴出される高圧洗浄液の噴出圧力を高めるように調整してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明のうちの請求項１に係る発明によれば、回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止するとともに、上下回転砥石間の切れ味の差異を無くして、研削精度の低下に伴うワークの反り等を防止することができる。
また、回転砥石を回転させるモータの消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを調整することにより、研削能力が低下した回転砥石側への洗浄を強力に行うことができるので、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【００４３】
請求項２に係る発明によれば、高圧洗浄液として炭酸水、電解液、凝集剤含有液、または気泡混入液を用いることにより、水、純水などを高圧洗浄液として使用する場合よりもさらに高い洗浄効果を得ることができる。
【００４５】
請求項３に係る発明によれば、既存のワーク搬送手段を用いることにより、ノズルを加工位置から退避させることができるので、装置の大型化や複雑化を招くことなく、ノズルから回転砥石に対して高圧洗浄液を吹き付けることができるようになる。
【００４６】
請求項４に係る発明によれば、回転砥石に生じる目詰まりなどに起因する回転砥石の切れ味の悪化を防いで、研削能率および研削精度の低下を防止することができる。
【００４７】
さらに、請求項４に係る発明によれば、回転砥石を回転させるモータの消費電力が小さい方の回転砥石に対して、消費電力が大きい方の回転砥石よりも高い洗浄能力となるように、ノズルから噴出される高圧洗浄液の噴出圧力などを調整することにより、研削能力が低下したノズルの洗浄を強力に行うことができるので、ワークの両面をバランスよく研削できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る両頭平面研削装置の正面図である。
【図２】下部回転砥石付近の拡大正面図である。
【図３】上部回転砥石付近の拡大側面図である。
【図４】ワーク搬送駆動機構付近の拡大平面図である。
【図５】ワーク搬送駆動機構の斜視図である。
【図６】ノズルの拡大正面図である。
【図７】ワークの研削から砥石の洗浄までの工程を側面から見た工程図である。
【符号の説明】
１ 両頭平面研削装置
１１ 下部フレーム
１２ 上部フレーム
１３ 下部砥石回転昇降機構
１４ 上部砥石回転昇降機構
１５ 下部回転砥石
１５Ａ 砥石部
１６ 上部回転砥石
１６Ａ 砥石部
１７ ワーク搬送駆動機構
２７ 砥石ホルダ
２８ 回転用モータ
３７ 砥石ホルダ
３８ 回転用モータ
４１ 支持台
４２ スライドテーブル
４４ スライドテーブル移動用モータ
４７ 回転板
５０ ワーク支持板
５２ 回転板回転用モータ
６０ ノズル
６１ 第１噴出口
６２ 第２噴出口
６３ 第１連通管
６４ 第２連通管
６５ 第１電磁バルブ
６６ 第２電磁バルブ
６７，６８ 消費電力計
６９ 制御装置
Ｐ ポンプ
Ｐ１ 加工位置
Ｐ２ ローディング位置
Ｗ ワーク
Claims (4)
- 一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するようにした両頭平面研削装置において、
前記両回転砥石に対して、高圧洗浄液を吹き付けるノズルと、
前記両回転砥石をそれぞれ回転させるための２つの回転用モータと、
前記２つの回転用モータの研削加工時のそれぞれの消費電力を検出する電力検出手段と、
前記電力検出手段により検出された前記２つの回転用モータの消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、その差に応じて前記両回転砥石間で洗浄力に差をつけるように、前記ノズルから高圧洗浄液を噴出する制御を行う制御手段と、
前記ノズルに設けられた、一方の回転砥石に高圧洗浄液を噴出する第１噴出口と、他方の回転砥石に高圧洗浄液を噴出する第２噴出口と、
前記第１噴出口および第２噴出口に供給される洗浄液の量をそれぞれ調整する電磁バルブ６５および電磁バルブ６６と、を備え、
前記制御手段は、前記ワークの研削加工が終了した後に、前記消費電力が小さい方の回転砥石には前記消費電力が大きい方の回転砥石よりも多くの洗浄液を噴出するように前記電磁バルブ６５および電磁バルブ６６の開度を制御して前記洗浄力に差をつけて前記回転砥石を洗浄し、前記消費電力の差が小さくなるにしたがい前記洗浄力の差を縮めるように前記電磁バルブ６５および電磁バルブ６６の開度を制御すること、
を特徴とする砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置。 - 前記高圧洗浄液が、炭酸水、電解液、凝集剤含有液、または気泡混入液であることを特徴とする請求項１に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置。
- 前記両回転砥石に挟まれて研削されるワークを前記回転砥石間の加工位置に対して進退可能とするワーク搬送手段が設けられ、
前記高圧洗浄水を噴出するノズルは、前記ワーク搬送手段に取り付けられており、
前記ワークを支持する前記ワーク搬送手段が前記両回転砥石間の加工位置から退出したときに、前記両回転砥石に対して、前記ノズルからの高圧洗浄液が噴出されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砥石の洗浄装置を備える両頭平面研削装置。 - 一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するにあたり、前記ワークの研削が終了した後、前記両回転砥石に対して、ノズルから高圧洗浄液を吹き付けて、前記両回転砥石を同時に高圧洗浄する砥石の洗浄方法であって、
前記両回転砥石が２つの回転用モータによってそれぞれ回転させられており、研削加工時に測定される前記２つのモータが消費する消費電力を比較し、消費電力に差が生じた場合に、前記消費電力が小さい方の回転砥石には前記消費電力が大きい方の回転砥石よりも多くの洗浄液を噴出して洗浄力に差をつけて前記回転砥石を洗浄し、前記消費電力の差が小さくなるにしたがい前記洗浄力の差を縮めていくことを特徴とする砥石の洗浄方法。
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