JP5592718B2 - 研削装置及び研削方法並びに薄板状部材の製造方法 - Google Patents
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Description
薄板状の被加工物を載置するテーブルと、
外周に被加工物の端面を研削可能な研削面を有し、回転可能に構成される砥石と、
この研削面で被加工物の端面を研削するよう砥石及び被加工物を相対的に移動する移動手段と、
砥石の周囲に略等角度間隔に配設され、研削面に液体を微粒子化して噴射する複数の噴射ノズルと、
上記被加工物に接触する砥石の研削加工位置を基準として、砥石の回転方向後方に液体が噴射されるよう上記複数の噴射ノズルの噴射を制御する制御手段と
を備えている。
噴射ノズルによって液体を砥石に噴射しつつ、薄板状の被加工物の端面を砥石によって研削する研削方法であって、
上記砥石を被加工物の平面と略垂直な回転軸を中心に回転しつつ、上記砥石を噴射ノズルと共に被加工物に対して相対的に移動して、被加工物の端面を研削する研削工程と、
上記研削工程を行う際に、上記被加工物に接触する砥石の研削加工位置を基準とし、砥石の回転軸との相対位置が変更される際に、砥石の研削加工位置よりも回転方向後方に液体を微粒子化して噴射する液体噴射工程と
を有する研削方法である。
なお、ベーススレーム1内には、電子制御ユニット15(制御手段)が設置され、研削加工を行う各種ユニットの制御を行うようにしている。また、詳細には記載しないが、この電子制御ユニット15内には加工情報等を記憶する記憶手段を備えている。さらに、図示しないものの、この電子制御ユニット15に対して作業者Hが情報を入力するための制御盤も設けている。
また、二流体ノズル112から噴射した研削液は、先に到達した研削液の液体粒が砥石61の生む遠心力にて排出される時に生じる液体飛沫との干渉が少なく、効率よく順次砥石61の研削面に到達し、砥石61の研削面及び研削屑の双方に衝突を繰り返す。この衝突は、砥石61の研削面の砥粒間の空間に存在する気体に対して、一般的な液体供給形態の場合(全面から気体を覆い隠す状態となるような液体の供給形態の場合)と異なる作用を示す。すなわち、個々の空間の気体塊に対して、液体粒が個々に作用することにより、その砥粒間の空間から気体を押し出すように作用して、空間に停滞する気体を液体に置き換える効果を生じる。そして、この砥粒間に到達した研削液は、その周辺との表面張力によりその空間に留まることになる。このため、砥粒間に研削液が安定的にかつ適量保持されることとなり、このように研削液を保持した空間が砥石61の回転に伴い研削加工位置に達することにより、空間の研削液が安定的かつ効果的に供給されることになる。
さらに、この研削液が冷却機能を有するものであれば、研削加工位置における砥粒の冷却状態を安定化させると共に、研削加工位置の周囲からの研削熱の除去に大きく作用し、結果として、砥粒の過熱を防止して、その磨滅を減少させる効果がある。さらに、このような冷却効果に従い、研削屑の加熱を減少して、砥粒や砥粒間の空間への研削屑の溶着現象の防止効果が図られるとともに、その加工状態が熱的に安定する。このため、熱的に脆弱、過敏な材料を加工する際において、その加工品質の安定が実現する。
また、研削液が潤滑機能等を有する場合、砥石61、砥粒及び砥粒間の空間に、研削液が十分に供給されることにより、非付着性作用及び潤滑作用が働き、研削屑の付着低減効果や砥粒の加熱防止効果が得られる。
さらに、当該研削装置によれば、液体粒の断続的な衝突、衝撃力による洗浄効果を発揮することができる。これは、上述の効果によって軽減された砥粒間へ付着した研削屑に対する更なる掃き出し効果である。上述のように軽減されるとは言え、継続して生成され滞留・付着が生じる砥粒間の空間及び砥粒面の研削屑に対して、直接的に液体粒が衝突することによって、研削屑は衝撃を受けて、固着している部位から剥離され、研削液と共に効果的に掃き出される。また上述した潤滑機能を有する研削液の効果により付着物の固着状態が軽減されていることも含めて、相乗的に研削屑の付着に対しての効果が生じる。
このため、薄板ガラス(W)自体に「基準となるマーク(印)」等を形成しなくても、加工ステージ30に設けた基準ピン71,71によって「機械原点C」を求め、薄板ガラス(W)のズレ量(X、Y、θ)を把握することができ、この把握したズレ量によって、マーク(印)等のない薄板ガラス(W)であっても正確に研削加工することができる。
このため薄板ガラス(W)の削り込み量Δwを各ワーク毎で変化させることになり、より正確な形状及び寸法に、薄板ガラス(W)を加工することができる。
よって、各ワーク毎で変化する薄板ガラスの削り込み量Δwを、より正確に掴んで研削作業を行うことになるため、複数の薄板ガラスを精度よく加工することができる。
これにより、薄板ガラス(W)の外形Waの重心位置Pと薄板ガラスの穴部Wb形状の重心位置Qとを算出することで、穴部のある薄板ガラスであっても、確実にモデルWmに即した形状で、研削することができる。
よって、穴部Wbがある複雑な形状の薄板ガラス(W)であっても、正確に研削経路を演算でき、精度良く研削することができる。
これにより、少なくとも2つの基準ピン71,71を結んだ線L上に形成される機械原点Cを、薄板ガラス(W)の重心位置Pに近い位置に形成することができる。
このため、より正確に薄板ガラス(W)のズレ量を演算することができる。すなわち、機械原点Cが薄板ガラス(W)の重心位置Pに近い事で、ズレ量の際の誤差を少なくできるため、正確なズレ量を演算することができるのである。
よって、より精度の高い研削加工を行うことができる。
これにより、基準ピン71の被撮影ポイント(先端部71a)が、薄板ガラス(W)の高さ方向の位置と略一致するため、カメラ23のピントを確実に両者に合わせることができる。
よって、確実に、基準ピン71と薄板ガラス(W)とを同時に撮影することができ、薄板ガラス(W)のズレ量をより正確に演算することができる。
例えば、切削加工位置よりも砥石の回転方向前方側に位置する噴射ノズル112も研削液を噴射するよう制御することが可能であり、これにより、上記回転方向前方側の噴射ノズル112によって、砥石61の研削面に付着する研削屑を除去することができる。
この場合において、切削加工位置よりも回転方向の前方側の噴射ノズル112と後方側の噴射ノズル112とは、異なる研削液を用いる(例えば、冷却機能を有する研削液を後方側の噴射ノズルから噴射して、洗浄機能を有する研削液を前方側の噴射ノズルから噴射する)ことも可能である。但し、砥石の径が小さい場合には、二種の研削液の互いの干渉により機能を損なう場合が存在するため、砥石の径が大きい場合にのみ上述の二種の研削液の使用を採用することが好ましい。
このように超音波重畳式ノズルを用いることにより、ノズルから対象物(砥石の切削面及びワーク)への噴射水流を超音波伝達媒体として、その研削液が伝播する超音波振動加速度による強い振動作用力を、砥石の研削面の付着物及び砥粒間空間の空気層に与えることができる。このため、超音波重畳式ノズルによれば、付着物及び砥粒間空間の空気層を振動させ、振動によりその周囲との接触点に効果的に研削液を浸透させることによるクサビ効果で、掃き出し、置換効果が得られるという利点を有する。(しかるに、ノズル直近に超音波振動子が不可欠であると共に、ノズルからの水流は対象物との間で途切れないことが不可欠となるため、装置の設置方法(超音波振動子の収容容積、対象物との距離等)や運用には制約が生じるという欠点、及び超音波発振装置含めての装置費用負担が増えるという欠点がある。)
W…ワーク(薄板ガラス、被加工物)
Wi…未加工のワーク
Wo…加工済のワーク
Wm…ワークモデル
15…電子制御ユニット(制御手段)
23…カメラ
30…加工ステージ
31…研削スピンドル
33…加工テーブル(テーブル)
61,161…加工部(砥石)
71…基準ピン
100…砥石軸受け部材
110…噴射ノズルユニット
112(112a〜112d)…噴射ノズル
C…機械原点
P…ワーク外形の重心位置
Q…穴部形状の重心位置
Claims (10)
- 薄板状の被加工物を載置するテーブルと、
外周に被加工物の端面を研削可能な研削面を有し、回転可能に構成される砥石と、
この研削面で被加工物の端面を研削するよう砥石及び被加工物を相対的に移動する移動手段と、
砥石の周囲に略等角度間隔に配設され、研削面に液体を微粒子化して噴射する複数の噴射ノズルと、
上記被加工物に接触する砥石の研削加工位置を基準として、砥石の回転方向後方に液体が噴射されるよう、上記研削加工位置よりも砥石の回転方向後方に位置する噴射ノズルによる噴射を行うべく制御する制御手段と
を備える研削装置。 - 上記噴射ノズルが、液体と気体とを混合して噴射する二流体ノズルである請求項1に記載の研削装置。
- 上記噴射ノズルの噴射中心軸が砥石の外周の接線方向に沿うよう設けられている請求項1又は請求項2に記載の研削装置。
- 上記噴射ノズルの噴射中心軸が砥石の回転軸に略交差するよう設けられている請求項1又は請求項2に記載の研削装置。
- 上記制御手段が、研削作業時において上記研削加工位置と砥石の回転軸との相対位置が変更される際に、噴射する噴射ノズルを切り替えるよう制御する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の研削装置。
- 上記砥石の回転軸が回転可能に軸支される砥石軸受け部材と、この砥石軸受け部材に対して固定されるノズルフレームとをさらに備え、
上記複数の噴射ノズルがノズルフレームに取り付けられている請求項5に記載の研削装置。 - 上記制御手段が、同時に噴射する噴射ノズルが二つ以内となるよう制御する請求項5又は請求項6に記載の研削装置。
- 上記制御手段が、砥石が被加工物に対して一方向に相対的に移動している際に一の噴射ノズルから液体を噴射し、この噴射の後に砥石が被加工物に対して上記一方向と交差する他の方向に相対的に移動する際に他の噴射ノズルから液体を噴射し、上記一方向の相対移動から上記他の方向の相対移動に切り替わる間において上記一の噴射ノズル及び他の噴射ノズルの双方から液体を噴射するよう制御する請求項5、請求項6又は請求項7に記載の研削装置。
- 噴射ノズルによって液体を砥石に噴射しつつ、薄板状の被加工物の端面を砥石によって研削する研削方法であって、
上記砥石を被加工物の平面と略垂直な回転軸を中心に回転しつつ、上記砥石を噴射ノズルと共に被加工物に対して相対的に移動して、被加工物の端面を研削する研削工程と、
上記研削工程を行う際に、上記被加工物に接触する砥石の研削加工位置を基準とし、砥石の回転軸との相対位置が変更される際に、上記研削加工位置よりも砥石の回転方向後方に位置する噴射ノズルによる噴射を行い、上記研削加工位置よりも回転方向後方に液体を微粒子化して噴射する液体噴射工程と
を有する研削方法。 - 請求項9に記載の研削方法により端面を研削する工程を備える薄板状部材の製造方法。
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