JP5846846B2 - 省水仕様の研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、研削水を供給しながら被加工物を研削する研削装置に関する。

研削装置は、板状ワークの研削仕上げ厚みの精度を維持するために、研削加工動作開始後は常時、研削加工に必要な流量の研削水を供給している。また、板状ワークの研削加工動作前においても、板状ワークの研削精度を維持するために、研削加工時のおよそ半分の流量の研削水を流す研削準備動作（ウォーミングアップ）が行なわれる。

そこで、研削水の節約のため、研削に使用した研削水を濾過して再利用する方法がある（下記の特許文献１を参照）。また、研削に使用されなかった研削水を回収して再利用する方法がある（下記の特許文献２を参照）。

特開２００２−１８７０６６号公報 特開２００３−３２６４５８号公報

しかしながら、研削手段を複数備える研削装置においては、研削時間などの研削加工条件が研削手段ごとにそれぞれ異なることがある。そのため、研削が終了した研削手段と、研削が継続している研削手段とが存在し、研削が終了した研削手段にも研削加工中と同量の研削水が供給されている。このように、研削が終了した研削手段にも研削水を供給し続けることは極めて不経済である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、研削手段に対して供給される研削水の使用量の削減を図ることに課題を有している。

本発明にかかる研削装置は、板状ワークを保持する回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルを複数配設した回動可能なターンテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状ワークを研削する回転可能な研削ホイールを装着し昇降可能な複数の研削手段と、該研削手段で研削する際に研削水を供給する研削水供給手段と、を少なくとも備える研削装置において、該研削手段は、該チャックテーブル上方の所定の高さ位置で待機する待機状態と、該待機状態から下方向に動作して該チャックテーブルに保持された板状ワークに研削ホイールを当接させるまでの研削準備状態と、板状ワークを指定の厚みまで研削する研削状態と、該研削状態から上方向に動作して該待機状態に移動するまでの待機復帰状態と、に状態が分けられており、該研削水供給手段は該待機状態及び該研削準備状態において研削水を供給しない。

上記研削水供給手段では、前記待機復帰状態において研削水を供給しないことが望ましい。

本発明では、複数の研削手段と研削水供給手段とを備えており、複数の研削手段の状態が、チャックテーブル上方で待機する待機状態と、待機状態から板状ワークに研削ホイールを当接するまでの研削準備状態と、板状ワークを研削する研削状態と、研削が終了して待機状態に移動するまでの待機復帰状態とに分けられており、研削水供給手段は、研削手段が少なくとも待機状態及び研削準備状態のときに研削水を供給しないため、研削水の使用量を削減することができる。また、待機復帰状態において研削水を供給しないようにすることもできるため、研削水の使用量をさらに削減することができる。

省水仕様の研削装置を模式的に示す斜視図である。 第１の研削手段及び第２の研削手段の構成を示す断面図である。 研削手段の動作状態の概略を示す説明図である。 第１の研削手段の研削状態と第２の研削手段の待機状態とを示す断面図である。 第１の研削手段の待機状態と第２の研削手段の研削状態とを示す断面図である。

図１に示す研削装置１０は、研削水の使用量を削減できる省水仕様の研削装置の一例を示している。研削装置１０は、長方体形状の装置ベース２０と、装置ベース２０の前面部２０Ａに取り付けられた載置台２１と、装置ベース２０後部上面に立設した支持台２００とを備えている。研削装置１０には、被加工物を吸引保持するチャックテーブル１と、チャックテーブル１を複数支持するターンテーブル６と、被加工物に対し粗研削を施す第１の研削手段３０と、粗研削がなされた被加工物に対し仕上げ研削を施す第２の研削手段４０と、第１の研削手段３０及び第２の研削手段４０を昇降可能にする研削送り手段５０とを備えている。

装置ベース２０の上面中央には、回動可能な円盤形状のターンテーブル６が配設されている。ターンテーブル６の上面には、被加工物を保持するチャックテーブル１が複数配設されている。ターンテーブル６が回動することにより、ターンテーブル６上に配設されたチャックテーブル１を公転させ、チャックテーブル１を被加工物を着脱する領域である着脱領域Ｐ１、研削領域Ｐ２及び研削領域Ｐ３の間で周回させることができる。

チャックテーブル１は、被加工物を吸引保持する保持面２と、基台３とから構成され、図２に示すように、基台３の下端に連結されている回転軸５の回転により、中心軸８の周りを自転可能な構成としている。

図１に示すように、研削領域Ｐ２の上方の位置では、支持台２００の側面に研削送り手段５０を介して第１の研削手段３０が支持されている。第１の研削手段３０には、回転可能なスピンドル３１と、スピンドル３１を回転可能に支持するスピンドルハウジング３２と、スピンドル３１の下端に取り付けられた研削ホイール３３と、研削ホイール３３の下部に固着された粗研削用砥石３４とを備えている。

第１の研削手段３０の近傍では、支持台２００の側面に研削送り手段５０を介して第２の研削手段４０が支持されている。第２の研削手段４０には、回転可能なスピンドル４１と、スピンドル４１を回転可能に支持するスピンドルハウジング４２と、スピンドル４１の下端に取り付けられた研削ホイール４３と、研削ホイール４３の下部に固着された仕上げ研削用砥石４４とを備えている。

装置ベース２０の後部上面には、第１の研削手段３０及び第２の研削手段４０を昇降可能に支持する研削送り手段５０がそれぞれ配設されている。それぞれの研削送り手段５０は、鉛直方向に延びるボールスクリュー５１と、ボールスクリュー５１の一端に接続されたパルスモータ５２と、ボールスクリュー５１と平行に配設された一対のガイドレール５３と、研削ホイール３３，４３の高さ位置を制御するための昇降板５４とを備えている。

図１に示すように、第１の研削手段３０及び第２の研削手段４０には、研削加工中に研削水を供給する研削水供給手段７が接続されている。研削水供給手段７から供給される研削水としては、例えば炭酸水を使用する。

図２に示すように、第１の研削手段３０のスピンドルハウジング３２の中央部分には、スピンドル３１の中央を貫通して鉛直方向に延びる流水路３５が形成されている。流水路３５は、研削ホイール３３の内部に形成された連通路３６に連通しており、研削ホイール３３の下面に形成された供給口３７まで連通している。そして、研削水供給手段７から供給される研削水が流水路３５及び連通路３６を介して供給口３７から流出し、チャックテーブル１に保持された板状ワーク４に供給されるようになっている。

第２の研削手段４０においても、第１の研削手段３０と同様の構成としている。すなわち、第２の研削手段４０のスピンドルハウジング４２の中央部分には、スピンドル４１の中央を貫通して鉛直方向に延びる流水路４５が形成されている。流水路４５は、研削ホイール４３の内部に形成された連通路４６に連通しており、研削ホイール４３の下面に形成された供給口４７まで連通している。そして、研削水供給手段７から供給される研削水が流水路４５及び連通路４６を介して供給口４７から流出し、チャックテーブル１に保持された板状ワーク４に供給されるようになっている。

図３に示すように、実施形態に係る第１の研削手段３０の動作状態は、研削装置１０の加工動作開始後において複数の状態に分けられている。

第１の研削手段３０の動作状態は、チャックテーブル１の上方で所定の高さ位置となる研削手段高さＰ４で待機する時間帯を待機状態Ａとし、この待機状態Ａから図１に示す研削送り手段５０を作動させ第１の研削手段３０を下降させてチャックテーブル１に保持された被加工物に研削ホイール３３を当接させるまでの時間帯を研削準備状態Ｂとし、被加工物を所定の厚みまで研削する時間帯を研削状態Ｃとし、研削終了後に研削送り手段５０を作動させ第１の研削手段３０を上昇させて待機状態Ａに移動するまでの時間帯を待機復帰状態Ｄとして、４つの動作状態に分けられている。

研削水供給手段７は、第１の研削手段３０が待機状態Ａ、研削準備状態Ｂ及び待機復帰状態Ｄとなっているときには、研削水を供給しない。一方で、第１の研削手段３０が研削状態Ｃとなっているときには、研削水を供給する。第２の研削手段４０の動作状態についても第１の研削手段３０の動作状態と同様としており、待機状態Ａと、研削準備状態Ｂと、研削状態Ｃと、待機復帰状態Ｄとに分けられている。なお、第１の研削手段３０、第２の研削手段４０のいずれにおいても、待機状態Ａにおいてのみ研削水を供給せず、研削準備状態Ｂ、研削状態Ｃ及び待機復帰状態Ｄでは研削水を供給するようにしてもよい。また、待機状態Ａ及び研削準備状態Ｂ、待機復帰状態Ｄのいずれかで研削水を供給せず、それ以外の状態で研削水を供給するようにしてもよい。

図１に示す研削装置１０の説明に戻ると、装置ベース２０の前面部２０Ａに取り付けられた２つの載置台２１には、それぞれ被加工物を供給及び回収するための供給カセット２２Ａ，回収カセット２２Ｂが載置されている。供給カセット２２Ａ及び回収カセット２２Ｂの近傍には、供給カセット２２Ａからの被加工物の搬出及び回収カセット２２Ｂへの被加工物の搬入を行う搬送ロボット２３が配設されている。

搬送ロボット２３の可動範囲には、加工前の被加工物を仮置きする仮置き手段２４及び加工後の被加工物に付着した研削屑を洗浄する洗浄手段２７が配設されている。

仮置き手段２４の近傍には、仮置き手段２４に仮置きされた研削加工前の被加工物を着脱領域Ｐ１に位置するチャックテーブル１に搬送する第１の搬送手段２５が配設されている。また、洗浄手段２７の近傍には、チャックテーブル１に保持された研削加工後の被加工物を洗浄手段２７に移動する第２の搬送手段２６が配設されている。

以下においては、研削装置１０の動作例について図１乃至図５を参照しながら説明する。
なお、図２、４及び５に示す板状ワーク４は被加工物の一例である。

研削装置１０では、研削加工動作前において、板状ワーク４の研削精度を維持するために研削加工時のおよそ半分の流量の研削水をチャックテーブル１に流すウォーミングアップが行なわれる。ウォーミングアップでは、研削水供給手段７を作動させチャックテーブル１の保持面２に研削水を流す。

ウォーミングアップが行なわれた後、研削装置１０は研削加工動作を開始する。
図１に示す搬送ロボット２３により供給カセット２２Ａに収容された板状ワーク４が１枚取り出され、仮置き手段２４に仮置きされる。仮置き手段２４に仮置きされた板状ワーク４は、研削位置の中心位置合わせがなされる。その後、板状ワーク４は第１の搬送手段２５によって着脱領域Ｐ１に位置するチャックテーブル１の保持面２に搬送される。

チャックテーブル１の保持面２に板状ワーク４が搬送されたら、ターンテーブル６が回動するとともに、図２に示すように、チャックテーブル１は中心軸８の周りを自転開始する。このとき、第１の研削手段３０及び第２の研削手段４０は、チャックテーブル１の上方の研削手段高さＰ４で待機状態Ａとなっている。そして、研削水供給手段７は、待機状態Ａとなっている第１の研削手段３０及び第２の研削手段４０に対して研削水を供給しない。したがって、研削水の使用量を低減することができる。

図１に示すチャックテーブル１が研削領域Ｐ２に移動したら、第１の研削手段３０は待機状態Ａから研削準備状態Ｂに移行する。具体的には、研削送り手段５０が作動して昇降板５４が下降し、併せて第１の研削手段３０も研削ホイール３３を回転させながらチャックテーブル１に向けて下降して研削ホイール３３がチャックテーブル１に保持された板状ワーク４に接近する。このとき、研削水供給手段７は、研削準備状態Ｂとなっている第１の研削手段３０に対して研削水を供給しない。したがって、研削水の使用量を低減することができる。

図４に示すように、第１の研削手段３０が下降して研削ホイール３３がチャックテーブル１に保持された板状ワーク４に当接すると、第１の研削手段３０は研削準備状態Ｂから研削状態Ｃに移行する。研削状態Ｃでは、研削水供給手段７が作動し、研削水の供給を開始する。研削水供給手段７は、スピンドルハウジング３２の内部の流水路３５に研削水を流入させる。そして、研削水は、研削ホイール３３の内部の連通路３６に流れ込み、供給口３７から流出する。

第１の研削手段３０は、研削水供給手段７からの研削水の供給を受けながら、研削ホイール３３の下部に固着された粗研削用砥石３４によって板状ワーク４を所定の厚みまで粗研削する。このとき、第２の研削手段４０は、図４に示すようにチャックテーブル１の上方の研削手段高さＰ４で待機状態Ａとなっている。そして、研削水供給手段７は、待機状態Ａとなっている第２の研削手段４０に対して研削水を供給しない。したがって、研削水の使用量を低減することができる。

板状ワーク４を所定の厚みまで粗研削した後、第１の研削手段３０は研削状態Ｃから待機復帰状態Ｄに移行する。具体的には、図１に示す研削送り手段５０が作動して昇降板５４が上昇し、併せて第１の研削手段３０も板状ワーク４に当接した位置から研削手段高さＰ４まで上昇する。研削水供給手段７は、このような待機復帰状態Ｄでは研削水を供給しない。したがって、研削水の使用量を低減することができる。そして、第１の研削手段３０は、後続するチャックテーブル１が研削領域Ｐ２に送られてくるまで待機状態Ａとなる。当該待機状態Ａにおいても、研削水供給手段７からの研削水の供給はなされないため、研削水の使用量を低減することができる。

粗研削が施された板状ワーク４には、仕上げ研削が施される。図１に示すターンテーブル６が回動し、チャックテーブル１を研削領域Ｐ３に移動させる。これと同時に、次の研削対象の板状ワーク４が研削領域Ｐ２に移動する。粗研削された板状ワーク４が研削領域Ｐ３に移動したら、第２の研削手段４０は待機状態Ａから研削準備状態Ｂに移行する。研削送り手段５０が作動して昇降板５４が下降し、併せて第２の研削手段４０も研削ホイール４３を回転させながらチャックテーブル１に向けて下降して研削ホイール４３がチャックテーブル１に保持された板状ワーク４に接近する。このとき、研削水供給手段７は、研削準備状態Ｂとなっている第２の研削手段４０に対して研削水を供給しない。したがって、研削水の使用量を低減することができる。

図５に示すように、第２の研削手段４０が下降して研削ホイール４３がチャックテーブル１に保持された板状ワーク４に当接すると、第２の研削手段４０は研削準備状態Ｂから研削状態Ｃに移行する。研削状態Ｃでは、研削水供給手段７が作動し、研削水の供給を開始する。研削水供給手段７は、スピンドルハウジング４２の内部の流水路４５に研削水を流入させる。そして、研削水は、研削ホイール４３の内部の連通路４６に流れ込み、供給口４７から流出する。

第２の研削手段４０は、研削水供給手段７からの研削水の供給を受けながら、研削ホイール４３の下部に固着された仕上げ研削用砥石４４により板状ワーク４を所定の厚みまで仕上げ研削する。これと同時に、研削領域Ｐ２に移動してきた次の研削対象となる板状ワーク４に対しても、第１の研削手段３０は研削水供給手段７からの研削水の供給を受けながら粗研削する。

板状ワーク４を所定の厚みまで仕上げ研削した後、第２の研削手段４０は、研削状態Ｃから待機復帰状態Ｄに移行する。具体的には、研削送り手段５０が作動することにより昇降板５４が上昇し、併せて第１の研削手段３０も板状ワーク４に当接した位置から研削手段高さＰ４まで上昇する。このような待機復帰状態Ｄでは、研削水供給手段７から第２の研削手段４０に対して研削水の供給はなされない。そして、第２の研削手段４０は、後続するチャックテーブル１が研削領域Ｐ３に送られてくるまで待機状態Ａとなる。当該待機状態Ａにおいても、研削水供給手段７からの研削水の供給はなされない。したがって、研削水の使用量を低減することができる。なお、第１の研削手段３０による研削時間と第２の研削手段４０による研削時間とが異なる場合は、第１の研削手段３０または第２の研削手段４０のいずれか一方が待機状態Ａの時間が長くなり、他方は短くなることとなる。

上記のようにして、１枚の板状ワーク４に対して全ての研削加工を施したら、図１に示すターンテーブル６を回動させてチャックテーブル１を着脱領域Ｐ１に移動させる。

板状ワーク４には、研削屑が付着しているため洗浄する必要がある。したがって、第２の搬送手段２６は着脱領域Ｐ１に位置するチャックテーブル１から板状ワーク４を洗浄手段２７に搬送する。

洗浄手段２７により板状ワーク４の洗浄が行なわれた後、搬送ロボット２３が洗浄手段２７にある板状ワーク４を回収し、回収カセット２２Ｂに搬送する。こうして、研削装置１０による１枚の板状ワーク４に対する一連の研削処理が終了する。

研削装置１０では、装置の実際の運転前に、各研削手段から研削水を流出させて研削準備動作（ウォーミングアップ）を行う。したがって、待機状態、研削準備状態、待機復帰状態において研削水の流出を止めても、研削条件が大きく変化することはなく、板状ワークの研削仕上げ厚み精度を維持することができる。

１：チャックテーブル
２：保持面
３：基台
４：板状ワーク
５：回転軸
６：ターンテーブル
７：研削水供給手段
８：中心軸
１０：研削装置
２０：装置ベース ２０Ａ：前面部 ２００：支持台
２１：載置台
２２Ａ：供給カセット ２２Ｂ：回収カセット
２３：搬送ロボット
２４：仮置き手段
２５：第１の搬送手段
２６：第２の搬送手段
２７：洗浄手段
３０：第１の研削手段 ３１：スピンドル ３２：スピンドルハウジング
３３：研削ホイール ３４：粗研削用砥石 ３５：流水路 ３６：連通路 ３７：供給口
４０：第２の研削手段 ４１：スピンドル ４２：スピンドルハウジング
４３：研削ホイール ４４：仕上げ研削用砥石 ４５：流水路 ４６：連通路
４７：供給口
５０：研削送り手段 ５１：ボールスクリュー ５２：パルスモータ
５３：ガイドレール ５４：昇降板
Ｐ１：着脱領域 Ｐ２：研削領域 Ｐ３：研削領域 Ｐ４：研削手段高さ
Ａ：待機状態 Ｂ：研削準備状態 Ｃ：研削状態 Ｄ：待機復帰状態

Claims (2)

1. 板状ワークを保持する回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルを複数配設した回動可能なターンテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状ワークを研削する回転可能な研削ホイールを装着し昇降可能な複数の研削手段と、該研削手段で研削する際に研削水を供給する研削水供給手段と、を少なくとも備える研削装置において、
   該研削手段は、該チャックテーブル上方の所定の高さ位置で待機する待機状態と、
   該待機状態から下方向に動作して該チャックテーブルに保持された板状ワークに研削ホイールを当接させるまでの研削準備状態と、
   板状ワークを指定の厚みまで研削する研削状態と、
   該研削状態から上方向に動作して該待機状態に移動するまでの待機復帰状態と、
   に状態が分けられており、
   該研削水供給手段は、該待機状態及び該研削準備状態において研削水を供給しない研削装置。
2. 前記研削水供給手段は前記待機復帰状態において研削水を供給しない、請求項１記載の研削装置。

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