JP5939935B2

JP5939935B2 - 研削装置

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Publication number: JP5939935B2
Application number: JP2012179761A
Authority: JP
Inventors: 暢行高田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: JP2014037022A

Description

本発明は、板状ワークに研削荷重をかけながら板状ワークを所定の厚みに研削する研削装置に関する。

板状ワークを研削する研削装置は、板状ワークを回転可能に保持する保持テーブルと、板状ワークを研削する研削砥石を備える研削手段と、該研削手段を保持テーブルに接近及び保持テーブルから離反する方向に移動させる研削送り手段と、を少なくとも備えている。そして、研削送り手段によって研削手段を研削送りしつつ、研削砥石が保持テーブルに保持された板状ワークを押圧しながら所定の厚みに研削する。

さらに、研削装置には、保持テーブルに保持された板状ワークの上面の高さを測定する第１のゲージと保持テーブルの上面の高さを測定する第２のゲージとを備え、第１のゲージの測定値から第２のゲージの測定値を引いた差を算出し、この差を板状ワークの厚みとして研削装置に認識させているものがある（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２０００−００６０１８号公報

しかし、板状ワークに研削荷重を加えながら研削しているため、保持テーブルは、研削荷重を受けて沈み込む。この沈み込みによって、第１のゲージ及び第２のゲージは、同じ方向に同じだけ変化するため、研削される板状ワークの厚みの認識結果に影響を及ぼすことはないものの、この２つのケージの測定結果のみでは、研削荷重がどの程度加えられているかまでは認識することができない。

また、荷重検出手段を別に配設し、保持テーブルにかかる研削荷重を認識したとしても、研削荷重による保持テーブルの沈み込み量までは認識することができない。そのため、保持テーブルが保持する板状ワークのサイズが変更された時などは、かかる変更の前後で、研削装置が認識する研削荷重が同じでも、保持テーブルの沈み込み量は必ずしも同じとはならないため、板状ワークの加工精度に影響を及ぼしている。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、研削荷重による保持テーブルの沈み込み量を認識し、板状ワークの加工精度を向上させることに発明の解決すべき課題を有している。

本発明は、板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削加工する研削手段と、該研削手段に装着され研削砥石を備えた研削ホイールと、該研削手段を該保持テーブルに接近または離反させる研削送り方向に進退させ板状ワークに研削荷重を加える研削送り手段と、該保持テーブルの上面高さを接触式にて測定するゲージと、該ゲージの値によって該研削送り手段の研削送りを制御する制御手段と、から少なくとも構成される研削装置において、該制御手段は、該保持テーブルが研削荷重を受けていないときの該ゲージの値を記憶する第１の記憶部と、該研削送り手段によって該保持テーブルが研削荷重を受けているときの該ゲージの値を記憶する第２の記憶部と、研削荷重を受けていないときと研削荷重を受けているときとの間での該保持テーブルの高さの変化量の許容値を指定する指定部と、を含み、該第１の記憶部の値から該第２の記憶部の値までの変化量が、該指定部で指定された変化量の許容値になるよう該研削送り手段を制御する。

本発明は、研削装置において、保持テーブルの上面高さを接触式にて測定するゲージと、該ゲージの値によって研削送り手段の研削送りを制御する制御手段と、を備えており、制御手段には、該保持テーブルが該研削荷重を受けていないときの該ゲージの値を記憶する第１の記憶部と、研削送り手段によって該保持テーブルが研削荷重を受けているときの該ゲージの値を記憶する第２の記憶部と、研削荷重を受けていないときと研削荷重を受けているときとの間での保持テーブルの変化量の許容値を指定する指定部と、を含んでいるため、板状ワークの研削中に研削手段による研削荷重によって保持テーブルが沈み込んでも、研削荷重をうける保持テーブルの高さの変化を該ゲージで測定することが可能となっており、制御手段は、指定部に予め指定された変化量の許容値と一致するように研削送り手段を制御することにより、研削手段によって板状ワークの厚みを高精度に所定の厚みに研削することが可能となる。

研削装置の構成を示す斜視図である。保持テーブルの沈み込み量を測定するゲージ及び制御部の構成を示す断面図である。保持テーブルの沈み込み量を測定する状態を示す断面図である。

図１に示す研削装置１は、Ｙ軸方向にのびる装置ベース１００を有し、その上面１０１に被加工物を収容、仮置き、搬送、研削及び洗浄する各種の装置がそれぞれ配設されている。

図１に示すように、研削装置１は、被加工物を保持し回転可能な保持手段１０と、被加工物に研削を施す研削手段２０と、研削手段２０を保持テーブル１０に接近または離反させる研削送り方向（Ｚ軸方向）に進退させ板状ワークに研削荷重を加える研削送り手段３０と、被加工物の上面高さを接触式にて測定する第１のゲージ４０と、保持テーブル１０の上面高さを接触式にて測定する第２のゲージ４１と、該第２のゲージ４１が測定した値によって研削送り手段３０による研削送りを制御する制御手段４２と、を備えている。

装置ベース１００の上面１０１には、Ｙ軸方向に移動可能な移動基台９が配設されており、移動基台９は、被加工物を保持して回転可能な保持テーブル１０を支持している。移動基台９が蛇腹１０２の伸縮をともなってＹ軸方向に移動することにより、保持テーブル１０に対する被加工物の着脱が行われる領域である着脱領域Ｐ１と被加工物の研削が行われる領域である研削領域Ｐ２との間で保持テーブル１０を移動させることができる。

図２に示すように、保持テーブル１０は、多孔質部材により形成される保持部１１を有し、保持部１１の表面側が被加工物を載置する保持面１２となっている。保持部１１は、吸引源１５に接続され、被加工物を下方から吸引保持することが可能となっている。また、保持テーブル１０は、保持テーブル１０の傾きを調整する調整軸１３と保持テーブル１０を固定して支持するための固定軸１４とにより支持されており、調整軸１３の調整によって保持テーブル１０の傾きを調整することができる。

図１に示すように、装置ベース１００の上面１０１の後部側は、コラム１０３が立設されている。コラム１０３の側部においては、被加工物に研削を施す研削手段２０が研削送り手段３０によって昇降可能に支持されている。研削手段２０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１の外周を囲繞し支持するスピンドルハウジング２２と、スピンドル２１の上端に取り付けられたモータ２３と、スピンドル２１の下端にマウント２４を介して装着された研削ホイール２５と、研削ホイール２５の下部において環状に固着された研削砥石２６とを備えている。そして、研削手段２０は、モータ２３の駆動によって研削ホイール２５を所定の回転速度で回転させることができる。

研削送り手段３０は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行にのびる一対のガイドレール３３と、内部に備えたナットがボールネジ３１に螺合するとともに側部がガイドレール３３に摺接する昇降板３４と、を備えている。研削送り手段３０は、モータ３２によって駆動されてボールネジ３１が回動すると、一対のガイドレール３３に沿って昇降板３４をＺ軸方向に移動させることにより、昇降板３４に連結された研削手段２０を昇降させ、保持テーブル１０に保持された被加工物に対し研削荷重をかけることができる。

図１に示すように、研削領域Ｐ２には、被加工物の上面の高さを接触式にて測定する第１のゲージ４０と、保持テーブル１０の保持面１２の高さを接触式にて測定する第２のゲージ４１とが配設されている。研削送り手段３０による研削加重が保持テーブル１０にかかると保持テーブル１０が沈み込むため、第２のゲージ４１では、この沈下した状態の保持テーブル１０の保持面１２に接触して、保持テーブル１０の高さを測定することができる。

図２に示すように、研削送り手段３０を制御する制御手段４２が、研削送り手段３０、第１のゲージ４０及び第２のゲージ４１に接続されている。制御手段４２は、保持テーブル１０が研削荷重を受けていないときの第２のゲージ４１が測定した値を記憶する第１の記憶部４２１と、研削送り手段３０による研削荷重を保持テーブル１０が受けているときの第２のゲージ４１の値を記憶する第２の記憶部４２２と、保持テーブル１０が研削荷重を受けていないときと研削荷重を受けているときとの間における保持テーブル１０が沈み込む変化量の許容値をあらかじめ指定する指定部４２３と、を有している。

図１に示すように、装置ベース１００の端部には、ステージ１０４ａ及びステージ１０４ｂが形成されている。ステージ１０４ａには、加工前の被加工物を収容するカセット２が載置され、ステージ１０４ｂには、加工後の被加工物を収容するカセット３が載置されている。カセット２及びカセット３の近傍には、加工前の被加工物をカセット３から搬出するとともに加工後の被加工物をカセット３へ搬入する搬送手段４が配設されている。

搬送手段４の可動領域には、被加工物が仮置きされる仮置き手段５と、加工後の被加工物を洗浄する洗浄手段８とが配設されている。仮置き手段５の近傍には、仮置き手段５に仮置きされた被加工物を保持テーブル１０に搬送する第１の搬送アーム６が配設されている。また、洗浄手段８の近傍には、加工後の被加工物が保持された保持テーブル１０から洗浄手段８に搬送する第２の搬送アーム７が配設されている。

以下では、第２のゲージ４１を用いて研削荷重による保持テーブル１０の高さの変化を測定しつつ、研削手段２０によって板状ワークＷを研削する動作について説明する。なお、図２に示す板状ワークＷは、研削対象となる被加工物である。

図２に示すように、保持テーブル１０の保持面１２と研削砥石２６の研削面とが平行になるように、調整軸１３を調整しておく。また、図２に示す指定部４２３には、研削荷重によって保持テーブル１０が沈んだときの変化量の許容値（しきい値）ｔ１をあらかじめ指定しておく。ここで、変化量とは、研削手段２０による研削荷重が保持テーブル１０にかかる前の保持面１２の高さと、研削手段２０による研削荷重が保持テーブル１０にかかった後の保持面１２の高さとの差を意味する。

まず、図１に示す搬送手段４は、カセット２から加工前の板状ワークＷを取り出して、仮置き手段５に搬送する。板状ワークＷの位置合わせがなされた後、第１の搬送アーム６は、板状ワークＷを着脱領域Ｐ１で待機する保持テーブル１０に搬送する。次いで、移動基台９をＹ軸方向に移動させるとともに、保持テーブル１０を研削手段２０の下方に移動させる。

保持テーブル１０が研削領域Ｐ１に移動したら、研削ホイール２５を所定の回転速度で、例えば、図２に示す矢印Ａ方向に回転させる。これとともに、モータ３２がボールネジ３１を回動させ研削手段２０をＺ軸方向に下降させる。そして、図２に示すように、保持テーブル１０に保持された板状ワークＷに研削砥石２６が接触するまで接近させる。なお、板状ワークＷの研削中は、板状ワークＷの厚みを監視するために、第１のゲージ４０で板状ワークＷの上面高さを測定し、第２のゲージ４１で保持テーブル１０の保持面１２の高さを測定する。そして、第１のゲージ４０の測定値と第２のゲージ４１の測定値との差を求めて板状ワークＷの厚みを検出する。

ここで、研削手段２０による研削荷重が保持テーブル１０にかかる前に、図３（ａ）に示すように、保持テーブル１０の高さを測定しておく。具体的には、第２のゲージ４１は、保持テーブル１０の保持面１２に接触して保持テーブル１０の高さを測定する。そして、第２のゲージ４１によって測定された保持面１２の高さ位置は、第１の値Ｈ１として第１の記憶部４２１に記憶される。

次に、図２に示した研削送り手段３０が研削手段２０を所定の送り速度で下降させ、研削砥石２６で板状ワークＷを押圧しながら研削する。板状ワークＷの研削中は、第２のゲージ４１で保持テーブル１０の保持面１２の高さを測定する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、保持テーブル１０は、研削手段２０による研削荷重を受けると沈下して、保持テーブル１０の半径方向において傾きが発生する。そのため、第２のゲージ４１を用いて保持テーブル１０の高さ位置を測定する。

図３（ｂ）に示すように、第２のゲージ４１は、一方側が下方に傾いている保持テーブル１０の保持面１２に接触して、保持テーブル１０の保持面１２の高さを測定する。この測定した高さは、第２の値Ｈ２として第２の記憶部４２２に逐一記憶される。

制御手段４２は、第１の記憶部４２１に記憶された第１の値Ｈ１と、第２の記憶部４２２に記憶された第２の値Ｈ２との差を保持テーブル１０の高さの変化量として算出する。この算出した変化量が、指定部４２３に指定された変化量のしきい値ｔ１を超えるかどうかを判断する。そして、変化量がしきい値ｔ１よりも大きくなっているときは、保持テーブル１０にかける研削荷重を少なくする必要があるため、制御手段４２は、図２に示す研削送り手段３０の研削送り速度を減速するように制御する。

一方で、変化量がしきい値ｔ１よりも小さくなっているときは、保持テーブル１０にかける研削荷重を増やすために研削送り手段３０の研削送り速度を加速するように制御する。このようにして、制御部４２は、第１の記憶部４２１に記憶された第１の値Ｈ１と、第２の記憶部４２２に記憶された第２の値Ｈ２との差が指定部４２３に指定された変化量のしきい値ｔ１と一致するように研削送り手段３０の研削送りを制御する。

板状ワークＷが所定の厚みに研削されたら、研削送り手段３０によって研削手段２０を上昇させ研削を終了する。そして、保持テーブル１０が、図１に示した着脱領域Ｐ１に移動し、第２の搬送アーム７が研削後の板状ワークを洗浄手段８に搬送する。そして、洗浄手段８によって洗浄された板状ワークは、搬送手段４によってカセット１０４ｂに収容される。

以上のように、研削装置１においては、板状ワークＷの研削中に、研削手段２０による研削荷重によって保持テーブル１０が沈み込んでも、第２のゲージ４１が保持テーブル１０の保持面１２の高さを測定し、その変化量が予め指定部４２３に指定された所定のしきい値ｔ１となるように、制御部４２によって研削送り手段３０の研削送りを制御することができる。したがって、板状ワークＷを高精度に所定の厚みに研削することができる。

なお、上記実施形態では、被加工物の研削前に保持テーブル１０の保持面１２と研削砥石２６の研削面とを平行にしておき、その時の保持テーブル１０の高さ位置を基準として、研削により傾きが生じた保持テーブル１０の高さ位置の変化量を算出することとしたが、研削荷重によって保持テーブル１０が沈み込むことを想定し、研削前に沈み込む方向と反対の方向に保持テーブル１０を傾けておいてから研削を行うようにしてもよい。この場合も、第２のゲージ４１を用いて研削前と研削後との間における保持テーブル１０の高さの変化量を求め、その変化量が所定のしきい値と一致するように研削送りの制御を行う。

１：研削装置１００：装置ベース１０１：上面１０２：蛇腹
１０３：コラム１０４ａ，１０４ｂ：ステージ
２、３：カセット
４：搬送手段
５：仮置き手段
６：第１の搬送アーム
７：第２の搬送アーム
８：洗浄手段
９：移動基台
１０：保持テーブル１１：保持部１２：保持面１３：調整軸１４：固定軸
１５：吸引源
２０：研削手段
２１：スピンドル２２：スピンドルハウジング２３：モータ２４：マウント
２５：研削ホイール２６：研削砥石
３０：研削送り手段３１：ボールネジ３２：モータ３３：ガイドレール
３４：昇降板
４０：第１のゲージ
４１：第２のゲージ
４２：制御手段４２１：第１の記憶部４２２：第２の記憶部４２３：指定部
Ｗ：板状ワークＷａ：上面Ｗｂ：下面

Claims

板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削加工する研削手段と、該研削手段に装着され研削砥石を備えた研削ホイールと、該研削手段を該保持テーブルに接近または離反させる研削送り方向に進退させ板状ワークに研削荷重を加える研削送り手段と、該保持テーブルの上面高さを接触式にて測定するゲージと、該ゲージの値によって該研削送り手段による研削送りを制御する制御手段と、から少なくとも構成される研削装置において、
該制御手段は、該保持テーブルが研削荷重を受けていないときの該ゲージの値を記憶する第１の記憶部と、
該研削送り手段によって該保持テーブルが研削荷重を受けているときの該ゲージの値を記憶する第２の記憶部と、
研削荷重を受けていないときと研削荷重を受けているときとの間での該保持テーブルの高さの変化量の許容値を指定する指定部と、を含み、
該第１の記憶部の値から該第２の記憶部の値までの変化量が、該指定部で指定された変化量の許容値になるよう該研削送り手段を制御する研削装置。