JP4314189B2 - 研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、砥石をワークの被研磨面に当接させて被研磨面と平行な面内で移動させることで、被研磨面を研磨する研磨装置に関する。

砥石をワークの被研磨面に当接させて被研磨面と平行な面内で移動させることで、被研磨面を研磨する研磨装置が、従来より種々提案されている。
例えば、特許文献１には、被加工材（ワーク）の径と比べて小さな径の砥石を用いて、平板上の被加工材の表面を平坦に加工する平面研磨装置が記載されている。この平面研磨装置は、平板上の被加工材を保持するターンテーブルと、このターンテーブルに対向してその上方に配置され、被加工材と比べて小さな径の砥石を保持する研磨ヘッドとを備える。そして、ターンテーブルを回転させて被加工材を回転させるとともに、回転させた砥石を被加工材の表面に押し付けた状態で被加工材の表面に対して平行な面内で移動させる（特許文献１ 第４図参照）ことにより、被加工材の表面を平坦に加工する。

また、研磨を施すワークの種類によっては、研磨の最終仕上げにおいて、作業者が砥石を手に持ってワークの被研磨面を研磨する手作業が必要となる場合もある。特に傷付きやすくデリケートな被研磨面を有するワークを研磨する場合には、従来の研磨装置を用いるよりも、被研磨面の仕上がりの繊細な調整を自在に行える手作業が好適な場合がある。
特開２００２−１８７０６２号公報

しかしながら、砥石を用いた手作業による研磨においては、作業者の熟練度等によってワークの被研磨面の平坦度がばらついてしまうという課題がある。
他方、従来の研磨装置においては、砥石の研磨面と、ワークが載置されるターンテーブル（ワーク配置部）との平行度を高精度に保つことが困難であり、したがって、研磨面の平坦度を高精度に形成することが困難であるという課題がある。

また、従来の研磨装置では、ワークや砥石を回転させて研磨を行うため、手作業の研磨に比較して、ワークの被研磨面に部分的かつ繊細な研磨を施して調整を行うことが難しいという課題もある。

本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、手作業によるワークの被研磨面の平坦度のばらつきを抑えられるとともに、従来の研磨装置よりも平坦度を高精度に仕上げることが可能であり、また、手作業に近い繊細な調整を行うことが可能な研磨装置を提供することにある。

本発明に係る研磨装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、研磨対象のワークを配置するワーク配置部と、前記ワークの被研磨面に当接して被研磨面を研磨するための研磨面が形成された砥石と、前記砥石の側面、または、砥石に取り付けられたアタッチメントの砥石の側面と平行な面に、先端が当接して、前記ワークの被研磨面と平行な面内での砥石の位置を位置決めする複数のピンを有する砥石保持部と、前記砥石の研磨面を前記ワークの被研磨面に当接させた状態で、前記砥石保持部およびワークの少なくとも一方を被研磨面と平行な面内で移動させることで、砥石の研磨面によりワークの被研磨面を研磨する研磨駆動手段とを備えることを特徴とする。
これによれば、砥石または砥石に取り付けられたアタッチメントの側面をピンの先端で点接触により支持することで、砥石がワークの被研磨面の傾斜に正確にならって傾斜するから、被研磨面の平坦度が自動的に繊細に調節されて、被研磨面の平坦度を高精度に仕上げることが可能となる。

さらに、前記ピンは、ユーザーの操作により、前記砥石の側面、または、砥石に取り付けられたアタッチメントの砥石の側面と平行な面に対して、接離動可能に設けられていることを特徴とする。
さらに、前記ピンは、回転されることで、前記砥石の側面、または、砥石に取り付けられたアタッチメントの砥石の側面と平行な面に対して接離動するためのねじ部を有することを特徴とする。
これによれば、ユーザーが、ピンによる砥石の支持力、および、ピン先端と砥石または砥石に取り付けられたアタッチメントの側面との間の遊び量を自在かつ繊細に調節できる。

また、前記砥石を前記ワークの被研磨面に向かって所定圧力で押圧可能な砥石押圧手段を備えることを特徴とする。
これによれば、砥石の研磨面をワークの被研磨面に対して好適に押し付けて密着させた状態で、研磨を行うことができる。

さらに、前記砥石押圧手段は、前記砥石の研磨面の反対面の複数箇所を、前記ワークの被研磨面に向かって押圧することを特徴とする。
これによれば、砥石押圧手段が砥石の複数箇所を押圧するから、砥石の研磨面に均等な荷重を掛けることができる。

さらに、前記砥石押圧手段は、複数のエアシリンダにより前記砥石を押圧することを特徴とする。
これによれば、それぞれのエアシリンダが被研磨面の傾斜を吸収して、砥石をワークの被研磨面の傾斜に好適に追随させることができるとともに、砥石の研磨面に均等な荷重を掛けることができる。

また、研磨時に、前記ワークの被研磨面から前記砥石の研磨面がはみ出す際には、前記砥石押圧手段による押圧力を、研磨面の全面が被研磨面に接しているときの押圧力に対して、研磨面の全面積に対するはみ出す面積の割合だけ減じるよう制御を行う押圧力制御手段を備えることを特徴とする。
これによれば、砥石がワークからはみ出す際に、砥石とワークとの接触面積が小さくなることでワークと砥石との間に過大な圧力が掛かることを、防ぐことができる。

また、前記砥石保持部を前記ワークの被研磨面に対して垂直方向に移動させる垂直駆動手段と、前記砥石の前記砥石保持部からの離脱を防ぐための、砥石保持部に対する砥石の前記ワークの被研磨面に対する垂直方向への移動を、所定位置で規制する砥石係止部と、研磨時に、前記垂直駆動手段を駆動して、前記砥石の研磨面が前記ワークの被研磨面に接した状態からさらに前記砥石保持部を被研磨面に近づけるよう制御を行うことで、砥石を前記砥石係止部による移動の規制を受けない位置に設定する距離制御手段とを備えることを備えることを特徴とする。
これによれば、研磨時に、砥石の垂直方向の移動が所定範囲でフリーとなるから、砥石がワークの被研磨面の傾斜に追随する。

また、前記砥石の磨耗量を測定する砥石磨耗量測定手段を備え、前記距離制御手段は、研磨時に、前記砥石磨耗量測定手段で測定された磨耗量の分だけ、前記砥石保持部と前記ワークの被研磨面との距離を近づける制御を行うことを特徴とする。
これによれば、研磨時における砥石保持部と砥石との位置関係を一定に保つことができ、砥石の遊び量や砥石押圧手段からの押圧力を一定に保つことができる。

さらに、前記砥石磨耗量測定手段は、前記ワーク配置部に対して固定された位置に設けられ、前記砥石の研磨面を当接可能な当接部材と、前記砥石の研磨面に垂直な方向の、前記砥石保持部に対する砥石の相対的な位置を検出する砥石位置検出手段と、前記垂直駆動手段を駆動制御して、前記砥石の研磨面が前記当接部材に当接するとともに、前記砥石保持部が当接部材に対して所定距離となるよう位置合わせする位置合わせ手段と、研磨前および研磨後に、前記位置合わせ手段により前記砥石保持部を位置合わせした状態で、砥石位置検出手段により砥石保持部と前記砥石との前記相対的な位置を検出し、研磨前の砥石の位置と研磨後の砥石の位置との差分を取ることで、砥石の磨耗量を測定する差分算出手段とから成ることを特徴とする。
これによれば、簡単な構成で砥石の磨耗量を検出することができる。

また、前記研磨駆動手段は、前記砥石保持部および前記ワークの少なくとも一方を、前記被研磨面と平行な面の所定範囲内の任意の軌道上を移動制御可能に設けられていることを特徴とする。
さらに、前記研磨駆動手段は、前記砥石保持部および前記ワークの少なくとも一方を、前記被研磨面と平行な面内における第一方向と、該平行な面内における、第一方向に垂直な第二方向とのそれぞれに独立して移動制御可能なＸ−Ｙ軸駆動ロボットからなることを特徴とする。
これによれば、砥石を、ワークの被研磨面上の任意の軌道上を自在に移動させることができるから、ワークの被研磨面に、部分的かつ繊細な研磨を施したり、手作業に近い繊細な調整を施すことが可能となる。

本発明に係る研磨装置によれば、手作業によるワークの被研磨面の平坦度のばらつきを抑えられるとともに、従来の研磨装置よりも平坦度を高精度に仕上げることが可能であり、また、手作業に近い繊細な調整を行うことが可能となる。

以下、本発明に係る研磨装置を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、ベース部１上に設置された、本実施の形態に係る研磨装置Ａの構成を示す説明図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が側面図である。
研磨装置Ａの基本構成を説明する。研磨装置Ａは、研磨対象のワークを配置可能なワーク配置部としてのワーク固定ベース２と、ワーク固定ベース２上に配置された前記ワークの被研磨面に当接して被研磨面を研磨するための研磨面４ａが形成された砥石４と、砥石４を保持する砥石保持部６と、砥石保持部６を前記ワークの被研磨面と平行な面内で移動させる研磨駆動手段としてのＸ軸駆動用ロボット８ａおよびＹ軸駆動用ロボット８ｂ（Ｘ−Ｙ軸駆動ロボット）と、砥石保持部６を前記ワークの被研磨面に対して垂直方向に移動させる、Ｚ軸駆動モータ１０ａおよびＺ軸駆動部１０ｂからなる垂直駆動手段１０と、Ｘ軸駆動用ロボット８ａ、Ｙ軸駆動用ロボット８ｂおよび垂直駆動手段１０の駆動を制御する、図示しないコンピュータ等から成る制御部とを備える。

ワーク配置部としてのワーク固定ベース２は、ベース部１上に設けられ、上面が平面状に形成され、その上面上にワークを配置可能に設けられている。なお、図１（ｂ），（ｃ）においては、ワーク固定ベース２は断面図で示している。ワークは、その被研磨面が上面となるよう、ワーク固定ベース２上に配置される。
また、研磨装置Ａは、ワーク固定ベース２上に配置されたワークを固定する図示しない固定手段を有する。この固定手段は、例えば、ワークの側面を挟持する機構により実現できる。

Ｘ−Ｙ軸駆動ロボット（研磨駆動手段）の一部を構成するＹ軸駆動用ロボット８ｂは、ベース部１に対して固定されて設けられ、前記制御部に制御されて、Ｘ軸駆動用ロボット８ａ（後述）に連結されたＸ−Ｙ連結ブラケット８ｃを、ワーク固定ベース２上のワークの被研磨面と平行な第一方向（Ｙ方向。図１（ａ）においては上下方向、図１（ｂ）においては奥行き方向、図１（ｃ）においては左右方向）に往復移動させることができる。なお、図１（ｃ）においては、Ｙ軸駆動用ロボット８ｂを破線にて示し、透視した状態で表している。

Ｘ−Ｙ軸駆動ロボット（研磨駆動手段）の一部を構成するＸ軸駆動用ロボット８ａは、Ｘ−Ｙ連結ブラケット８ｃを介してＹ軸駆動用ロボット８ｂに連繋され、Ｙ軸駆動用ロボット８ｂの駆動により、前記第一方向に移動可能に設けられる。図１（ａ）に示すように、Ｘ軸駆動用ロボット８ａは、一端がＸ−Ｙ連結ブラケット８ｃを介してＹ軸駆動用ロボット８ｂに連繋され、他端が前記第一方向に平行なレール８ｄに案内されて、前記第一方向に移動される。

Ｘ軸駆動用ロボット８ａには垂直駆動手段１０が連繋され、Ｘ軸駆動用ロボット８ａは、前記制御部に制御されて、垂直駆動手段１０を、ワークの被研磨面と平行でかつ前記第一方向に垂直な第二方向（Ｘ方向。図１（ａ），（ｂ）においては左右方向、図１（ｃ）においては奥行き方向）に往復移動させることができる。

垂直駆動手段１０は、Ｚ軸駆動モータ１０ａおよびＺ軸駆動部１０ｂからなり、Ｚ軸駆動モータ１０ａが前記制御部に制御されて駆動されることで、砥石保持部６と連繋されたＺ軸駆動部１０ｂが、前記ワークの被研磨面に対して垂直方向（Ｚ方向。図１（ａ）においては奥行き方向、図１（ｂ），（ｃ）においては上下方向）に往復移動される。これにより、垂直駆動手段１０は、砥石保持部６を前記ワークの被研磨面に対して垂直方向に移動させる。

このように、研磨装置Ａは、Ｙ軸駆動用ロボット８ｂにＸ軸駆動用ロボット８ａが連繋され、さらにＸ軸駆動用ロボット８ａに垂直駆動手段１０が連繋され、さらに垂直駆動手段１０のＺ軸駆動部１０ｂに砥石保持部６が連繋されている。したがって、砥石保持部６に保持された砥石４は、垂直駆動手段１０によってワークの被研磨面に対して接離動制御可能に設けられるとともに、Ｘ軸駆動用ロボット８ａおよびＹ軸駆動用ロボット８ｂにより被研磨面と平行な面の所定範囲内の任意の軌道上を移動制御可能に設けられている。
そして、研磨装置Ａは、前記制御部により、垂直駆動手段１０を駆動制御して砥石４の研磨面４ａをワークの被研磨面に当接させた状態で、Ｘ軸駆動用ロボット８ａおよびＹ軸駆動用ロボット８ｂを駆動制御して砥石４を被研磨面と平行な面内で移動させることで、砥石４の研磨面４ａで被研磨面を研磨することができる。

図２に、前記制御部がＸ軸駆動用ロボット８ａおよびＹ軸駆動用ロボット８ｂを駆動制御して実現可能な、ワークの被研磨面Ｗｐ上の砥石４の移動軌跡の例を示す。
図２（ａ）は、円形の被研磨面Ｗｐに対し、小円ａの軌跡を描きながら、全体として大円ｂの軌道上を移動させる例を示している。図２（ｂ）は、小さな楕円ｃの軌跡を描きながら、全体として大きな楕円ｄの軌道上を移動させる例を示している。
図２（ｃ）は、矩形の被研磨面Ｗｐに対し、小さな往復移動ｅをさせながら、全体としてジグザグな軌道ｆ上を移動させる例を示している。
図２（ｄ）は、円形の被研磨面Ｗｐに対し、螺旋状の軌道ｇ上を移動させる例を示している。

このように、本実施の形態に係る研磨装置Ａは、Ｘ−Ｙ軸駆動ロボット（Ｘ軸駆動用ロボット８ａおよびＹ軸駆動用ロボット８ｂ）によって、研磨を行う砥石４の移動軌道を作り出すから、軌道を自在に構成することができる。なお、砥石４の移動軌道は、図２（ａ）〜（ｄ）に示した例に限定されるものではなく、前記制御部内の処理を変えることにより、被研磨面と平行な面の所定範囲内の任意の軌道上を移動するよう構成することができる。

次に、砥石保持部６の詳細な構成につき、図３〜図５を用いて説明する。
図３に示すように、砥石保持部６は、上下面のそれぞれが開口された直方体状の砥石保持部本体６ａと、砥石４の砥石保持部６（砥石保持部本体６ａ）からの離脱を防ぐための、砥石保持部６に対する砥石４の前記ワークの被研磨面方向への移動を、所定位置で規制する砥石係止部１２をなす第二係止部１２ｂと、第二係止部１２ｂの内側面から砥石４の方向に向かって伸び、先端が砥石４に取り付けられた第二アタッチメント２０（後述）の側面に、受けピン２４，２４・・を介して当接して、前記ワークの被研磨面と平行な面内での砥石４の位置を位置決めする複数のピン１６，１６・・と、砥石４を前記ワークの被研磨面に向かって所定圧力で押圧可能な砥石押圧手段としての複数のエアシリンダ１４，１４・・とを有する。

砥石４は、直方体形に形成され、その下面が、ワーク固定ベース２上に配置されたワーク上面の被研磨面に当接して被研磨面を研磨するための研磨面４ａに形成される。砥石４の研磨面４ａの反対面である上面には、その上面を覆う板状の第一アタッチメント１８が、接着またはビス留め等の接合手段により取り付けられている。さらに、第一アタッチメント１８には、第一アタッチメント１８の上面および側面を覆うよう設けられた第二アタッチメント２０が、ビス２２により取り付けられている。

さらに、第二アタッチメント２０の上面には、その上面縁部から側方に突出するよう設けられた第一係止部１２ａが取り付けられている。
また、砥石保持部本体６ａの下部には、その下部の開口縁部に沿って砥石保持部本体６ａの内方に突出する第二係止部１２ｂが設けられている。
第一および第二係止部１２ａ，１２ｂにより、前記砥石係止部１２が構成される。すなわち、砥石保持部本体６ａに固定された第二係止部１２ｂに、砥石４に対して固定された第一係止部１２ａが引っ掛かることにより、砥石保持部６に対する砥石４の前記ワークの被研磨面方向への移動が、所定位置で規制され、砥石４の砥石保持部６（砥石保持部本体６ａ）からの離脱が防がれる。

ピン１６，１６・・は、第二係止部１２ｂを水平方向に貫通して第二係止部１２ｂに螺合するねじ部を有するビスにより形成される。各ピン１６，１６・・の先端は、砥石４に向かって伸び、砥石４に取り付けられた第二アタッチメント２０の側面（アタッチメント１８の側面を覆う部分で、砥石４の側面と平行な面）に、第二アタッチメント２０の側面に嵌入された受けピン２４，２４・・を介して当接して、砥石４を水平方向から支持する。ピン１６，１６・・は、図５に示すように、砥石４の両長手側面に２個ずつ、両短手側面に１個ずつ、ぞれぞれ配設される。もちろん、本発明のピンの配置はこれに限定されるものではない。
なお、ピン１６，１６・・は、アタッチメントを介することなく、砥石４の側面に直接当接するよう設けてもよい。

ピン１６の先端部は、球面状または先鋭状に形成され、第二アタッチメント２０の側面に嵌入された受けピン２４の頭部に、点接触する。
また、ピン１６，１６・・は、前記ねじ部の作用により、ユーザーにより回転されることで第二アタッチメント２０の側面に対して接離動する。これにより、ユーザーが、ピン１６，１６・・による砥石４の水平方向の支持力、および、ピン１６先端と第二アタッチメント２０の側面（受けピン２４の頭部）との間の遊び量を自在かつ繊細に調節できる。

エアシリンダ１４，１４・・は、エア供給ホース１４ｂから供給される空気圧によってロッド１４ａが突出入するよう駆動可能な、既知の一般的なエアシリンダを採用できる。エアシリンダ１４，１４・・は、砥石保持部本体６ａ内に水平に設けられた第一支持板２６に固定されて設けられる。エアシリンダ１４，１４・・は、それぞれロッド１４ａが第一支持板２６に形成された複数の貫通孔２６ａを貫通するよう配設され、エアシリンダ本体の、ロッドが突出する側の端部が第一支持板２６に固定される。エアシリンダ１４のエア供給ホース１４ｂは砥石保持部本体６ａの上部の開口部から外部に引き出され、図示しないエア供給装置に連結される。

エアシリンダ１４のロッド１４ａは、公知のいわゆるフローティングジョイント２８を介してシャフト３０に連繋される。シャフト３０は、一端がそのフローティングジョイント２８に連繋され、他端は、第二アタッチメント２０の上面に嵌入された受けピン３２の頭部に向かうよう設けられる。なお、シャフト３０の前記他端と受けピン３２とは、接合されておらず、シャフト３０は、受けピン３２に対して接離動可能に設けられている（なお、図３中、シャフト３０の前記他端部の破線箇所３０ａは、シャフト３０が受けピン３２の頭部に当接した状態を示している）。

砥石保持部本体６ａ内には、第一支持板２６の下方に、水平（第一支持板２６と平行）に設けられた第二支持板３４が設けられる。第二支持板３４には、各エアシリンダ１４，１４・・に対応する位置に貫通孔３４ａ，３４ａ・・が形成される。各貫通孔３４ａ，３４ａ・・には、シャフト３０を砥石４に接離動する方向（鉛直方向）にガイドする、筒状のガイド部材３６，３６・・が嵌入されている。ガイド部材３６は、その軸線が第二支持板３４の板面に垂直（すなわち鉛直）となるよう、配設される。ガイド部材３６の外周面には、一部だけ他の外周面よりも大径に形成され、ガイド部材３６の貫通孔３４ａに対する抜け止めとして作用するストッパ部３６ａが形成される。
複数のエアシリンダ１４，１４・・に連繋されたシャフト３０，３０・・は、この筒状のガイド部材３６に嵌入されて配設される。

本実施の形態においては、エアシリンダ１４、および、エアシリンダ１４に連繋されたフローティングジョイント２８とシャフト３０とガイド部材３６とは、図５に示すように、砥石４の長手方向に沿って６本配設され、さらにそれが短手方向に２列に配設されて、合計１２組設けられている。

前記制御部は、前記エア供給装置にも連繋され、エアシリンダ１４に対する供給エアの圧力を制御可能に設けられる。

制御部は、研磨時には、前記Ｘ−Ｙ軸駆動ロボットおよび垂直駆動手段１０を制御して、砥石４の研磨面４ａをワーク固定ベース２上のワークの被研磨面に接させ、その状態からさらに砥石保持部６を被研磨面に近づけるよう制御を行うことで、砥石４を砥石係止部１２による移動の規制を受けない位置（第一係止部１２ａと第二係止部１２ｂとが離間した状態）に設定する（距離制御手段）。

そして、制御部は、前記エア供給装置からエアシリンダ１４への供給エアの圧力を制御して、エアシリンダ１４のロッド１４ａ、フローティングジョイント２８、シャフト３０、受けピン３２、第一アタッチメント１８、および第二アタッチメント２０を介して、砥石４を、前記ワークに対して押圧させることができる。
このとき、制御部は、各エアシリンダ１４，１４・・に供給するエアの圧力を、互いに均等となるよう制御して、砥石４の研磨面４ａとワークの被研磨面との間に掛かる圧力が一定となるよう制御する（押圧力制御手段）。
制御部は、この状態で、前記Ｘ−Ｙ軸駆動ロボットにより砥石４を図２（ａ）〜（ｄ）に示した軌道等で移動させて、ワークの研磨を行う。

なお、図３に示すように、砥石保持部６の側面には、タンク４０内からポンプ４２を介して汲み上げた研磨液をワークの被研磨面に対して供給するためのホース３８が取り付けられる。

上記構成によれば、砥石４の研磨面の反対面の複数箇所を、複数（１２本）のエアシリンダにより均等に押圧するから、砥石４の研磨面４ａとワークの被研磨面との間に掛かる圧力がどの部分でも均一となって、ワークを高精度に平坦に研磨することができる。
また、ピン１６は、先端の点接触により砥石４の水平方向の移動を規制しているから、砥石４の水平方向の遊びは所定範囲で規制しつつ、砥石４の上下方向および傾斜方向の移動は強く規制しないため、砥石４は、ワークの被研磨面の傾斜に追随して好適に傾斜することができる。

また、砥石４が被研磨面の傾斜に追随して傾斜した場合に、エアシリンダ１４のロッド１４ａの突出量が、エアシリンダ１４ごとにわずか異なるようになるが、制御部は前記エア供給装置により各エアシリンダ１４に供給される供給エアの圧力が均等になるよう制御するから、各エアシリンダ１４による押圧力は均等に保たれる。
さらに、エアシリンダ１４のロッド１４ａと砥石４との間は、フローティングジョイント２８により連繋されるとともに、シャフト３０の前記他端部は砥石４に対して固定されずにフリーに設けられており、砥石４が砥石保持部６に対して傾斜した際に砥石４に無理な力が掛かることがないから、砥石４の研磨面の被研磨面への追随が妨げられることなく、かつ研磨面は被研磨面に均等に押圧される。

前記制御部の前記押圧力制御手段は、研磨時に、ワークの被研磨面から砥石４の研磨面４ａがはみ出す際には、エアシリンダ１４，１４・・による押圧力を、研磨面４ａの全面が被研磨面に接しているときの押圧力に対して、研磨面４ａの全面積に対するはみ出す面積の割合だけ減じるよう制御を行う。
この制御は、例えば、研磨面４ａのはみ出す部分の上方に位置するエアシリンダ１４の押圧を停止して（押圧力を０にして）、その他のエアシリンダ１４ははみ出していないときと同様の押圧力を掛け続けるよう制御を行って実現しても良いし、あるいは、全てのエアシリンダ１４，１４・・の押圧力を、研磨面４ａの全面積に対するはみ出す面積の割合だけ減じる制御を行うことで実現してもよい。

次に、砥石４の磨耗量を測定する砥石磨耗量測定手段について説明する。
砥石磨耗量測定手段は、ワーク固定ベース２に対して固定された位置に設けられ、砥石４の研磨面４ａを当接可能な当接部材１３（図１参照）と、砥石４の研磨面４ａに垂直な方向の、砥石保持部６に対する砥石４の相対的な位置を検出する砥石位置検出手段としての距離センサ４４と、前記制御部により実現される、位置合わせ手段および差分算出手段とから成る。

当接部材１３は、図１に示すように、ワーク固定ベース２上の、ワークを配置する部分の脇に配設される。当接部材１３は、前記Ｘ−Ｙ駆動ロボットによる砥石４の移動範囲内に配設される。当接部材１３の上面は、砥石４の研磨面と平行な平面状に形成される。

砥石位置検出手段としての距離センサ４４は、図３および図４に示すように、砥石保持部本体６ａの内側面に固定されて設けられる。距離センサ４４は、砥石保持部本体６ａに固定された第一係止部１２ａの上方から第一係止部１２ａの上面に向かって照射光を照射して、第一係止部１２ａの上面との距離を計測可能な光電センサである。

前記制御部が前記Ｘ−Ｙ駆動ロボットおよび垂直駆動手段１０を制御することにより実現される前記位置合わせ手段は、新しい砥石４が取り付けられた際（研磨前と呼ぶ）に、垂直駆動手段１０を駆動制御して、砥石４の研磨面４ａが当接部材１３に当接するとともに、砥石保持部６が当接部材１３に対して所定距離ｈとなるよう位置合わせする（図６（ａ）参照）。
前記差分算出手段は、この位置合わせがなされた状態で、距離センサ４４により、距離センサ４４と第一係止部１２ａの上面との間の距離ｉ（図６（ａ）参照）を検出し、前記制御部内のハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶手段に記憶する。

砥石磨耗量測定手段は、ワークの研磨を行った後にも、図６（ｂ）に示すように、前記位置合わせ手段により砥石４の研磨面４ａが当接部材１３に当接するとともに、砥石保持部６が当接部材１３に対して前記所定距離ｈとなるよう位置合わせする。そして、前記差分算出手段は、この位置合わせがなされた状態で、同様に、距離センサ４４により、距離センサ４４と第一係止部１２ａの上面との間の距離ｊを検出する。
このとき、前記距離ｈに比較して、ワークの研磨によって砥石４が磨耗した分だけ、距離センサ４４と第一係止部１２ａの上面との間の距離は長くなる（図６（ｂ）参照）。
前記差分算出手段は、前記記憶手段に記憶した研磨前の前記距離ｉと研磨後の前記距離ｊとの差分（ｊ−ｉ）を、砥石４の磨耗量として算出する。

前記距離制御手段は、この磨耗量の検出を行った後の次回の研磨時には、新しい砥石４が取り付けられた際の研磨時に比較して、前記磨耗量（ｊ−ｉ）の分だけ、砥石保持部６とワークの被研磨面との距離を近づける制御を行う。
これにより、研磨時における、砥石保持部６およびエアシリンダ１４と、砥石４の上面との位置関係を一定に保つことができる。すなわち、砥石保持部６に対する砥石４の遊び量や、エアシリンダ１４のロッドの突出量を一定に保つことができ、常に均等な条件で研磨を行うことができる。

次に、砥石洗浄手段について説明する。研磨時にワークや砥石４が削られて発生した研磨カスにより、砥石４の研磨面４ａが汚れる。本実施の形態に係る研磨装置Ａは、この汚れを洗浄する砥石洗浄手段を備える。
図１に示すように、ワーク固定ベース２の、ワークを配置する部分の脇に、洗浄槽４６が設けられる。
図７は、洗浄槽４６を用いて砥石４の研磨面４ａを洗浄している状態を示す説明図である。前記制御部は、砥石４を洗浄する際には、前記Ｘ−Ｙ駆動ロボットおよび垂直駆動手段１０を制御することにより砥石４の研磨面４ａが洗浄槽４６内に張られた水の中に入るように砥石を位置制御する。そして、その状態で前記Ｘ−Ｙ駆動ロボットおよび垂直駆動手段１０の少なくとも一方を制御して、砥石４を水中で細かく往復移動させるなどして振動させ、研磨面４ａに付着した研磨カス等を洗浄する。

さらに、洗浄槽４６内の水中に空気泡を発生させる気泡発生手段を設けると、より洗浄が好適に行える。気泡発生手段は、例えば、洗浄槽４６内の下部に、上面に複数の細かい開口部５２ａが形成された空気室５２を形成し、洗浄槽４６の下部からその空気室５２内に所定圧力の空気を供給することにより、開口部５２ａから水中に空気泡を発生させるよう構成することができる。空気室５２への空気の供給は、エア供給装置５０から供給される空気を圧力レギュレータ５１により所定圧力に調節し、ホースおよび流量調節可能なスロットルバルブ５４を介して行うことができる。
また、洗浄槽４６内の水中に蓄積される研磨カスを水と共に排出する排出部５６を、空気室５２の下部に設けるとよい。

また、研磨液供給用のホース３８と同様に、洗浄水の供給用のホース（図示せず）を砥石保持部６の側面に設ける等して、洗浄槽内に水を自動供給できるよう構成すればなお好適である。

本発明に係る研磨装置の構成を示す説明図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が側面図である。 本発明に係る研磨装置の制御部がＸ−Ｙ駆動ロボットを駆動制御して実現可能な、ワークの被研磨面上の砥石の移動軌跡の例を示す説明図である。 砥石保持部の説明図である。 砥石保持部の説明図である。 砥石保持部の説明図である。 砥石磨耗量測定手段の説明図である。 砥石洗浄手段の説明図である。

符号の説明

Ａ 研磨装置
１ ベース部
２ ワーク固定ベース（ワーク配置部）
４ 砥石
４ａ 研磨面
６ 砥石保持部
６ａ 砥石保持部本体
８ａ Ｘ軸駆動用ロボット（研磨駆動手段）
８ｂ Ｙ軸駆動用ロボット（研磨駆動手段）
１０ 垂直駆動手段
１２ 砥石係止部
１３ 当接部材
１４ エアシリンダ（砥石押圧手段）
１６ ピン
１８ 第一アタッチメント
２０ 第二アタッチメント
３０ シャフト
３６ ガイド部材
３８ ホース
４４ 距離センサ（砥石位置検出手段）
４６ 洗浄槽

Claims (12)

1. 研磨対象のワークを配置するワーク配置部と、
   前記ワークの被研磨面に当接して被研磨面を研磨するための研磨面が形成された砥石と、
   前記砥石の側面、または、砥石に取り付けられたアタッチメントの砥石の側面と平行な面に、先端が当接して、前記ワークの被研磨面と平行な面内での砥石の位置を位置決めする複数のピンを有する砥石保持部と、
   前記砥石の研磨面を前記ワークの被研磨面に当接させた状態で、前記砥石保持部およびワークの少なくとも一方を被研磨面と平行な面内で移動させることで、砥石の研磨面によりワークの被研磨面を研磨する研磨駆動手段とを備えることを特徴とする研磨装置。
2. 前記ピンは、ユーザーの操作により、前記砥石の側面、または、砥石に取り付けられたアタッチメントの砥石の側面と平行な面に対して、接離動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
3. 前記ピンは、回転されることで、前記砥石の側面、または、砥石に取り付けられたアタッチメントの砥石の側面と平行な面に対して接離動するためのねじ部を有することを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
4. 前記砥石を前記ワークの被研磨面に向かって所定圧力で押圧可能な砥石押圧手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の研磨装置。
5. 前記砥石押圧手段は、前記砥石の研磨面の反対面の複数箇所を、前記ワークの被研磨面に向かって押圧することを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
6. 前記砥石押圧手段は、複数のエアシリンダにより前記砥石を押圧することを特徴とする請求項５記載の研磨装置。
7. 研磨時に、前記ワークの被研磨面から前記砥石の研磨面がはみ出す際には、前記砥石押圧手段による押圧力を、研磨面の全面が被研磨面に接しているときの押圧力に対して、研磨面の全面積に対するはみ出す面積の割合だけ減じるよう制御を行う押圧力制御手段を備えることを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか一項記載の研磨装置。
8. 前記砥石保持部を前記ワークの被研磨面に対して垂直方向に移動させる垂直駆動手段と、
   前記砥石の前記砥石保持部からの離脱を防ぐための、砥石保持部に対する砥石の前記ワークの被研磨面に対する垂直方向への移動を、所定位置で規制する砥石係止部と、
   研磨時に、前記垂直駆動手段を駆動して、前記砥石の研磨面が前記ワークの被研磨面に接した状態からさらに前記砥石保持部を被研磨面に近づけるよう制御を行うことで、砥石を前記砥石係止部による移動の規制を受けない位置に設定する距離制御手段とを備えることを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項記載の研磨装置。
9. 前記砥石の磨耗量を測定する砥石磨耗量測定手段を備え、
   前記距離制御手段は、研磨時に、前記砥石磨耗量測定手段で測定された磨耗量の分だけ、前記砥石保持部と前記ワークの被研磨面との距離を近づける制御を行うことを特徴とする請求項８記載の研磨装置。
10. 前記砥石磨耗量測定手段は、
    前記ワーク配置部に対して固定された位置に設けられ、前記砥石の研磨面を当接可能な当接部材と、
    前記砥石の研磨面に垂直な方向の、前記砥石保持部に対する砥石の相対的な位置を検出する砥石位置検出手段と、
    前記垂直駆動手段を駆動制御して、前記砥石の研磨面が前記当接部材に当接するとともに、前記砥石保持部が当接部材に対して所定距離となるよう位置合わせする位置合わせ手段と、
    研磨前および研磨後に、前記位置合わせ手段により前記砥石保持部を位置合わせした状態で、砥石位置検出手段により砥石保持部と前記砥石との前記相対的な位置を検出し、研磨前の砥石の位置と研磨後の砥石の位置との差分を取ることで、砥石の磨耗量を測定する差分算出手段とから成ることを特徴とする請求項９記載の研磨装置。
11. 前記研磨駆動手段は、前記砥石保持部および前記ワークの少なくとも一方を、前記被研磨面と平行な面の所定範囲内の任意の軌道上を移動制御可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか一項記載の研磨装置。
12. 前記研磨駆動手段は、前記砥石保持部および前記ワークの少なくとも一方を、前記被研磨面と平行な面内における第一方向と、該平行な面内における、第一方向に垂直な第二方向とのそれぞれに独立して移動制御可能なＸ−Ｙ軸駆動ロボットからなることを特徴とする請求項１１記載の研磨装置。

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