JP6018459B2

JP6018459B2 - 研削装置

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Publication number: JP6018459B2
Application number: JP2012179247A
Authority: JP
Inventors: 木村　謙; 謙木村
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-08-13
Also published as: JP2014037013A

Description

本発明は、研削砥石が被加工物にかける研削荷重を制御しながら、被加工物を研削する研削装置に関する。

回転する研削砥石が保持テーブルに保持された板状ワークに接触して研削が行われる研削装置は、研削砥石を備えた研削手段が研削ベースによって昇降可能に支持されて構成されている。研削装置には、研削ベースによって研削手段が片持ち状態で支持されるタイプのものと、剛性を向上させる目的で、保持テーブルをまたぐような門型の研削ベースによって研削手段が支持されるタイプのものとがある（例えば、下記の特許文献１を参照）。

いずれの研削装置においても、研削時の研削荷重を測定するために、荷重検出器を研削手段側または保持テーブル側に取り付け、研削手段によって板状ワークを押圧する際に生じる研削荷重を測定し、研削手段の研削送り速度を制御している（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特開２０１２−０８１５５６号公報特開２００８−０４９４４５号公報

しかしながら、研削手段が片持ちで支持されている研削装置においては、研削手段が板状ワークに対して研削荷重をかけると、保持手段からの反力により、研削荷重がかかる方向と反対方向に研削手段が浮き上がって研削ベースが傾いてしまい、研削荷重の制御が困難になり、板状ワークの加工精度に悪影響を及ぼすという問題がある。

また、門型の研削ベースによって研削手段が支持される研削装置においては、研削手段よりも門型の研削ベースの幅が広くなるため、研削装置が大型化してしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、研削装置を大型化させることなく、研削荷重を制御できるようにすることに解決すべき課題がある。

本発明は、板状ワークを保持する少なくとも２つの保持手段を備え、板状ワークに研削を施す研削装置であって、該保持手段は、板状ワークを保持する第１の保持手段と、板状ワークを保持する第２の保持手段とを備え、該第１の保持手段と該第２の保持手段との間を仕切る研削ベースと、該研削ベースの一方の面に配設され該第１の保持手段が保持する板状ワークを研削する第１の研削手段と、該研削ベースの他方の面に配設され該第２の保持手段が保持する板状ワークを研削する第２の研削手段と、該第１の研削手段を該第１の保持手段に対して接近および離反させる第１の研削送り手段と、該第２の研削手段を該第２の保持手段に対して接近および離反させる第２の研削送り手段と、により少なくとも構成され、該第１の研削送り手段による研削荷重を検出する第１の荷重検出器と、該第２の研削送り手段による研削荷重を検出する第２の荷重検出器とを備え、該第１の荷重検出器と該第２の荷重検出器とが検出する研削荷重を基に、該第１の研削送り手段および該第２の研削送り手段を制御する制御部を備え、該第１の研削送り手段と該第２の研削送り手段とによって生じる研削荷重を該研削ベースが受け、該研削ベースに傾きが生じないように該制御部が制御して板状ワークを研削させる。

また、上記の研削装置が、前記第１の保持手段と前記第２の保持手段とを含み、偶数個からなる複数の該保持手段を均等な間隔で配設させて回転するターンテーブルを備える場合は、研削ベースの下面には、該ターンテーブルに配設された複数の該保持手段を通過させる通過エリアを備えており、該ターンテーブルの回転によって、該ターンテーブルに配設された複数の該保持手段が該第１の研削手段と該第２の研削手段との各々の研削位置にそれぞれ１つずつ位置づけられ、該第１の研削送り手段と該第２の研削送り手段とによって生じる研削荷重を該研削ベースが受けることによって、該研削ベースに傾きが生じないように前記制御部が制御して研削することが望ましい。

本発明は、板状ワークを保持する第１の保持手段と第２の保持手段との間を仕切る研削ベースを備え、研削ベースの一方の面には第１の研削手段が第１の研削送り手段を介して配設され、研削ベースの他方の面には第２の研削手段が第２の研削送り手段を介して配設されているため、第１の研削手段と第２の研削手段とが背中合わせの状態となり、研削装置の構成をコンパクトにすることが可能となる。

また、第１の研削送り手段による研削荷重を検出する第１の荷重検出器と、第２の研削送り手段による研削荷重を検出する第２の荷重検出器と、第１の荷重検出器及び第２の荷重検出器の荷重値をもとに第１の研削送り手段及び第２の研削送り手段を制御する制御部と、を備えているため、研削ベースの両面側に研削荷重をバランスよくかけて研削荷重の釣り合いを調節することができ、板状ワークの研削中に研削ベースに傾きが生じるのを防ぐことができる。

さらに、本発明では、偶数個の複数の保持手段が均等な間隔で配設されたターンテーブルを備えており、このターンテーブルをまたぐように研削ベースが立設され、研削ベースの一方の面に第１の研削手段が第１の研削送り手段を介して配設され、研削ベースの他方の面に第２の研削手段が第２の研削送り手段を介して配設されているため、板状ワークの研削中に研削ベースの両面側に研削荷重をバランスよくかけて研削荷重の釣り合いをとることができ、研削ベースに傾きが生じるのを防ぐことができる。

研削装置の第１例の構成を示す斜視図である。研削装置の第２例の構成を示す斜視図である。

図１に示す研削装置１０は、研削荷重を検出しながら板状ワークに加工を施す研削装置の第１例である。まず、研削装置１０の構成を説明する。研削装置１０は、装置ベース１を有し、装置ベース１の上面に回転可能なターンテーブル２を備えている。

ターンテーブル２の上面には、偶数個の保持手段が均等な間隔で配設されている。具体的には、被加工物である板状ワークＷを保持する保持面５を有する保持手段４ａ，保持手段４ｂ，保持手段４ｃ及び保持手段４ｄを備えている。

図１に示すように、装置ベース１の上面には、ターンテーブル２をまたぐようにして門型の研削ベース３が立設されている。研削ベース３の下部は凹状に形成されており、研削ベース３の下方には、ターンテーブル２に配設された保持手段４ａ，保持手段４ｂ，保持手段４ｃ及び保持手段４ｄを通過させるための通過エリア３０が形成されている。ターンテーブル２が回転すると、板状ワークＷの研削が行われる研削領域となる第１の研削位置Ｐ１及び第２の研削位置Ｐ２に、保持手段４ａ，保持手段４ｂ，保持手段４ｃ及び保持手段４ｄのうちの２つを位置させることができる。

研削ベース３の一方の面である第１の面３ａには、板状ワークＷに研削を施す第１の研削手段１１ａが第１の研削送り手段１３ａを介して配設されている。第１の研削手段１１ａは、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル１１０と、スピンドル１１０を回転可能に支持するスピンドルハウジング１１１と、スピンドル１１０を駆動するモータ１１２と、スピンドル１１０の下端に取り外し可能に装着された研削ホイール１１３とを備えている。研削ホイール１１３の下部には、研削砥石が環状に固着されている。さらに、図示していないが、スピンドル１１０とスピンドル１１０の外周を囲うスピンドルハウジング１１１との間には、エアーが流れる流路となるギャップが形成されている。板状ワークＷの研削時には、外部のエアー供給源から該ギャップにエアーを供給することでスピンドル１１０を回転可能に支持している。そして、モータ１１２の駆動により、スピンドル１１０を所定の回転速度で回転させることができる。

研削ベース３の一方の面である第１の面３ａには、第１の研削手段１１ａを保持手段４ａ，保持手段４ｂ，保持手段４ｃ及び保持手段４ｄのいずれかに接近および離反させる第１の研削送り手段１３ａが配設されている。第１の研削送り手段１３ａは、Ｚ軸方向にのびるボールネジ１３０と、ボールネジ１３０の一端に接続されたモータ１３１と、ボールネジ１３０を研削ベース３の第１の面３ａに固定するための固定部１３２と、ボールネジ１３０と平行にのびる一対のガイドレール１３３と、一対のガイドレール１３３に摺接するとともに内部のナットがボールネジ１３０に螺合しボールネジ１３０の回動にともない昇降移動する移動基板１３４と、を備えている。

図１に示すように、研削ベース３の他方の面となる第２の面３ｂにも、上記した第１の研削手段１１ａの構成と同様の第２の研削手段１２ａが、第１の研削送り手段１３ａと同様の構成となっている第２の研削送り手段１４ａを介して配設されている。

図１に示すように、第１の研削手段１１ａには、板状ワークＷの研削時に生じる研削荷重を検出する第１の荷重検出器６が取り付けられている。第１の荷重検出器６は、板状ワークＷの研削中において、スピンドル１１０とスピンドルハウジング１１１との間のギャップに供給されるエアー圧力の変化を検出することができる。例えば、第１の研削送り手段１３ａによって、第１の研削手段１１ａが板状ワークＷに接近する方向に下降し、研削ホイール１１３に固着された研削砥石が板状ワークＷを押圧しながら研削すると、ギャップ内のエアーが収縮して、研削開始前の無負荷のときに比してエアー圧力が上昇する。このようなエアー圧力の変化を第１の荷重検出器６が荷重値として検出し、検出した荷重値を制御部８に送ることができる。

また、第２の研削手段１２ａにも板状ワークＷの研削時に生じる研削荷重を検出する第２の荷重検出器７が取り付けられており、第１の荷重検出器６と同様の構成となっている。なお、第１の荷重検出器６及び第２の荷重検出器７の取り付け箇所としては、第１の保持手段４及び第２の保持手段５の下端に取り付けるようにしてもよい。

図１に示す制御部８は、ＣＰＵ及びメモリを少なくとも備え、モータ１３１及びモータ１４１に接続されており、第１の研削手段１１ａ及び第２の研削手段１２ａの研削送り速度をそれぞれ制御することができる。

装置ベース１のＹ軸方向手前側には、研削前の板状ワークＷを収容するカセット９ａ及び研削後の板状ワークＷを収容するカセット９ｂが配設されている。

以下では、研削装置１０の動作例について説明する。図１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１に示す研削装置１０は、ターンテーブル２を、例えば矢印Ａ方向に回転させるとともに、研削前の板状ワークＷをカセット９ａから取り出して保持手段４ａ，保持手段４ｂ，保持手段４ｃ及び保持手段４ｄのそれぞれに板状ワークＷを１枚ずつ保持する。

そして、保持手段４ａを第１の研削手段１１ａの直下にある第１の研削位置Ｐ１に移動させ、保持手段４ｃを第２の研削手段１２ａの直下にある第２の研削位置Ｐ２に移動させる。

第１の研削送り手段１３ａは、第１の研削手段１１ａを保持手段４ａに接近する方向に研削送りする。第１の研削手段１１ａは、研削ホイール１１０を回転させつつ、保持手段４ａに保持された板状ワークＷを研削砥石で押圧しながら研削する。このとき、第1の研削手段１１ａには、保持手段４ａからの反力が作用するため、研削ベース３は第２の面３ｂ側に傾きやすくなる。そして、第１の荷重検出器６は、荷重値を検出して制御部８に送る。

一方、研削装置１０では、第１の研削手段１１ａによる研削荷重によって研削ベース３が片側に傾くことを防ぐため、第２の研削手段１２ａによる研削も並行して行う。第２の研削送り手段１４ａは、第２の研削手段１１ａを保持手段４ｃに接近する方向に研削送りし、第２の研削手段１２ａは、保持手段４ｃに保持された板状ワークＷを研削砥石で押圧しながら研削する。このとき、第２の研削手段１２ａには、保持手段４ｃからの反力作用するため、研削ベース３は第１の面３ａ側に傾きやすい状態となる。そして、第２の荷重検出器７は、板状ワークＷの研削時における荷重値を検出し、制御部８に送る。

このように研削ベース３の両面側で研削加工を実施することで、第１の面３ａ及び第２の面３ｂが受ける研削荷重の釣り合いをとって研削ベース３が傾くことを防止することができる。

制御部８は、第１の荷重検出器６から送られてきた荷重値と第２の荷重検出器７から送られてきた荷重値とを比較し、両荷重値のバランスがとれていないときは、少なくとも一方の研削手段の研削送り速度を調整し、両荷重値が近づくように制御を行う。このようにして両荷重値のバランスをとることにより、研削ベース３を傾斜させることなく研削を行うことができ、研削ベース３を薄型化することが可能となり、装置を小型化することが可能となる。

以上のようにして研削が行われ、第１の研削手段１１ａおよび第２の研削手段１２ａにより板状ワークＷが所定の厚みに研削された後、加工済みの板状ワークＷは、カセット９ｂに収容される。

図２に示す研削装置２０は、研削荷重を検出しながら板状ワークに加工を施す研削装置の第２例である。研削装置２０は、Ｙ軸方向にのびる装置ベース２１を有している。装置ベース２１の上面には、板状ワークを保持する第１の保持手段２３と、第２の保持手段２４とが配設されている。装置ベース２１の上面中央部には、第１の保持手段２３と第２の保持手段２４との間を仕切る研削ベース２２が立設されている。研削装置２０においては、第１の保持手段２３が配設された位置が板状ワークＷの第１の研削位置Ｐ１となり、第２の保持手段２４が配設された位置が板状ワークＷの第２の研削位置Ｐ２となる。

研削ベース２２の一方の面である第１の面２２ａには、板状ワークＷを研削する第１の研削手段１１ｂが第１の研削送り手段１３ｂを介して配設されている。また、研削ベース２２の他方の面である第２の面２２ｂには、板状ワークＷを研削する第２の研削手段１２ｂが第２の研削送り手段１４ｂを介して配設されている。なお、第１の研削手段１１ｂ及び第２の研削手段１２ｂは、図１に示した第１の研削手段１１ａ及び第２の研削手段１２ａと同様の構成となっており、第１の研削送り手段１３ｂ及び第２の研削送り手段１４ｂは、図１に示した第１の研削送り手段１３ａ及び第２の研削送り手段１４ａと同様の構成となっているため、図１と同様に構成される部位には図１と共通の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。

図２に示すように、第１の研削手段１１ｂには、板状ワークＷの研削時に生じる研削荷重を検出する第１の荷重検出器２５が取り付けられている。第１の荷重検出器２５は、板状ワークＷの研削中において、スピンドル１１０とスピンドルハウジング１１１との間のギャップに供給されるエアー圧力の変化を荷重値として検出することができ、検出した荷重値を制御部２７に送る。また、第２の研削手段１２ａにも板状ワークＷを押圧した際に生じる研削荷重を検出する第２の荷重検出器２６が取り付けられており、第１の荷重検出器２５と同様の構成となっている。なお、第１の荷重検出器２５及び第２の荷重検出器２６の取り付け箇所としては、第１の保持手段２３及び第２の保持手段２４の下端に取り付けるようにしてもよい。

図２に示す制御部２７は、ＣＰＵ及びメモリを少なくとも備え、モータ１３１及びモータ１４１に接続されており、第１の研削手段１１ｂ及び第２の研削手段１２ｂの研削送り速度をそれぞれ制御することができる。

以下では、研削装置２０の動作例について説明する。図２に示す研削装置２０では、研削前の板状ワークＷを第１の保持手段２３及び第２の保持手段２４のそれぞれにおいて保持する。

第１の研削送り手段１３ｂは、第１の研削手段１１ｂを第１の保持手段２３に接近する方向に研削送りする。第１の研削手段１１ｂは、研削ホイール１１０を回転させつつ、第１の保持手段２３に保持された板状ワークＷを研削砥石で押圧しながら研削する。このとき、第１の研削手段１１ｂには第１の保持手段２３からの反力が作用するため、研削ベース２２は第２の面２２ｂ側に傾きやすくなる。そして、第１の荷重検出器２５は、板状ワークＷの研削時におけるギャップ内のエアー圧力変化を荷重値として検出し、制御部２７に送る。

一方、研削装置１０では、第１の研削手段１１ｂによる研削荷重によって研削ベース２２が片側に傾くことを防ぐため、第２の研削手段１２ｂによる研削も並行して行う。第２の研削手段１４ｂは、第２の研削手段１２ｂを保持手段２４に接近する方向に研削送りし、第２の研削手段１２ｂは、第２の保持手段２４に保持された板状ワークＷを研削砥石で押圧しながら研削する。このとき、第２の研削手段１２ｂには第１の保持手段２３からの反力が作用し、研削ベース２２は第１の面２２ａ側に傾きやすい状態となる。そして、第２の荷重検出器２６は、板状ワークＷの研削時におけるギャップ内のエアー圧力変化を荷重値として検出し、制御部２７に送る。

このように、研削ベース２２の両面側で板状ワークＷの研削加工を実施することで、第１の面２２ａ及び第２の面２２ｂがうける研削荷重の釣り合いをとって研削ベース２２が傾くことを防止することができる。

制御部２７は、第１の荷重検出器２５から送られてきた荷重値と第２の荷重検出器２６から送られてきた荷重値とを比較し、両荷重値のバランスがとれていないときは、少なくとも一方の研削手段の研削送り速度を調整し、両荷重値が近づくように制御を行う。このようにして両荷重値のバランスをとることにより、研削ベース２２を傾斜させることなく研削を行うことができ、研削ベース２２を薄型化することが可能となり、装置を小型化することが可能となる。

以上のように、図１及び図２に示した研削装置１０及び研削装置２０では、研削ベース３及び研削ベース２２の両面側に研削荷重をバランスよくかけて研削荷重の釣り合いを調節することができるため、板状ワークＷの研削中に研削ベース３及び研削ベース２２に傾きが生じることを防ぐことができる。また、研削ベース３及び研削ベース２２の両面にそれぞれ研削手段を配設しているため、装置構成をコンパクトにすることができる。

１：装置ベース
２：ターンテーブル
３：研削ベース３ａ：第１の面３ｂ：第２の面３０：通過エリア
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：保持手段
５：保持面
６：第１の荷重検出器
７：第２の荷重検出器
８：制御部
９ａ，９ｂ：カセット
１０：研削装置
１１ａ，１１ｂ：第１の研削手段
１１０：スピンドル１１１：スピンドルハウジング１１２：モータ
１１３：研削ホイール
１２ａ，１２ｂ：第２の研削手段
１２０：スピンドル１２１：スピンドルハウジング１２２：モータ
１２３：研削ホイール
１３ａ，１３ｂ：第１の研削送り手段
１３０：ボールネジ１３１：モータ１３２：固定部１３３：ガイドレール
１３４：移動基板
１４ａ，１４ｂ：第２の研削送り手段
１４０：ボールネジ１４１：モータ１４２：固定部１４３：ガイドレール
１４４：移動基板
２０：研削装置
２１：装置ベース
２２：研削ベース２２ａ：第１の面２２ｂ：第２の面
２３：第１の保持手段２３ａ：保持面
２４：第２の保持手段２４ａ：保持面
２５：第１の荷重検出器
２６：第２の荷重検出器
２７：制御部
Ｐ１：第１の研削位置Ｐ２：第２の研削位置
Ｗ：板状ワーク

Claims

板状ワークを保持する少なくとも２つの保持手段を備え、板状ワークに研削を施す研削装置であって、
該保持手段は、板状ワークを保持する第１の保持手段と、板状ワークを保持する第２の保持手段とを備え、
該第１の保持手段と該第２の保持手段との間を仕切る研削ベースと、
該研削ベースの一方の面に配設され該第１の保持手段が保持する板状ワークを研削する第１の研削手段と、
該研削ベースの他方の面に配設され該第２の保持手段が保持する板状ワークを研削する第２の研削手段と、
該第１の研削手段を該第１の保持手段に対して接近および離反させる第１の研削送り手段と、
該第２の研削手段を該第２の保持手段に対して接近および離反させる第２の研削送り手段と、により少なくとも構成され、
該第１の研削送り手段による研削荷重を検出する第１の荷重検出器と、該第２の研削送り手段による研削荷重を検出する第２の荷重検出器とを備え、
該第１の荷重検出器と該第２の荷重検出器とが検出する研削荷重を基に、該第１の研削送り手段および該第２の研削送り手段を制御する制御部を備え、
該第１の研削送り手段と該第２の研削送り手段とによって生じる研削荷重を該研削ベースが受け、該研削ベースに傾きが生じないように該制御部が制御して板状ワークを研削させる研削装置。
前記第１の保持手段と前記第２の保持手段とを含み、偶数個からなる複数の該保持手段が均等な間隔で配設されて回転するターンテーブルを備え、
前記研削ベースの下方には、該ターンテーブルに配設された複数の該保持手段を通過させる通過エリアを備え、
該ターンテーブルの回転によって、該ターンテーブルに配設された複数の該保持手段が該第１の研削手段と該第２の研削手段との各々の研削位置にそれぞれ１つずつ位置づけられ、
該第１の研削送り手段と該第２の研削送り手段とによって生じる研削荷重を該研削ベースが受けることによって、該研削ベースに傾きが生じないように前記制御部が制御して研削する請求項１記載の研削装置。