JPH1094961A - 研削盤の砥石着脱機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 砥石軸を支承する軸受を損傷することなく、
容易に砥石交換を行うことができる研削盤の砥石着脱機
構を提供する。 【解決手段】 砥石７の砥石軸６は軸受機構４，５によ
ってラジアル軸受４ａ，５ａを介して回転自在に支承さ
れている。砥石駆動モータ１４の回転出力は、軸受機構
１０によってラジアル軸受１０ａを介して回転自在に支
承された中空の補助スピンドル１１から、フレキシブル
カップリングを介して砥石軸６に伝達される。砥石軸６
に支持された砥石７を交換する際には、補助スピンドル
１１の中空部分１１ｂに挿通可能且つ中空部分１１ｂ内
径と略等しい外径に成形されたモーメント支持軸１３
を、中空部分１１ｂに挿通し、この状態でモーメント支
持軸１３の一端面に突設された雄ねじ１３ａを砥石軸６
の一端面に穿設された雌ねじ６ａと螺合させ、砥石軸６
をモーメント支持軸１３によってその一端部で強固に支
持する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研削盤の砥石着脱機
構に関し、特にシリコン等の脆性材料をナノメータ精度
で研削できる超精密研削盤に好適な研削盤の砥石着脱機
構に関する。

【０００２】

【従来の技術】円環状の砥石を回転駆動し、その外周面
でワーク（研削対象物）を研削加工する研削盤であっ
て、シリコン等の脆性材料をナノメータ精度で研削でき
る超精密研削盤においては、砥石軸を支承するための軸
受として、超精密回転、高速回転、発生熱の影響、スピ
ンドル製作上の技術的難易度などを比較考量してころが
り軸受よりも静圧軸受を採用するのが一般的である。

【０００３】静圧軸受の場合でも油圧を使用する場合と
空気圧を使う場合がある。油圧を使う場合の方が大きな
剛性が得られるが、高速回転に伴う発生熱の影響対策が
必要であり、更に油圧の脈動対策も必要である。エア圧
を使う場合には、油圧使用のケースよりも小さくなる軸
受剛性の向上対策が必要となる。

【０００４】しかし、ころがり軸受に比較して超精密回
転及び高速回転を得やすい静圧軸受を採用し、静圧軸受
の中でも高剛性化のための問題を有する静圧空気軸受使
用の場合には軸受の剛性向上のための構造上の設計に工
夫をこらす傾向となっている。上述したような超精密研
削盤においては、静圧軸受を使用した砥石軸の砥石支持
位置の両側で支承する両持ち支承方法を採用するのが好
ましい。

【０００５】また、従来研削盤の砥石の交換方法として
は、例えば重切削可能なセンタレス研削盤においては、
ハウジングに保持された砥石軸の両持軸受を取り外し、
砥石を支持したままの砥石軸を軸受と一体にして取り外
す方法が行われている。しかしながら、このような砥石
交換方法は、上述したような超精密研削加工を行うため
に静圧軸受を介して砥石軸が両持ち支承される構造の研
削盤への適用は難しい。

【０００６】このような砥石軸を支承するための軸受と
して静圧軸受を採用した場合の問題点を克服するため
に、研削盤の砥石着脱機構として、砥石を支持する砥石
軸を中央部分で分割・結合可能に構成し、砥石を交換す
る際には、砥石軸を上記中央部分で分割し、砥石を砥石
軸から取り外し、分割された砥石軸の少なくとも一方を
軸方向にずらし、それにより生じた２つの砥石軸のすき
間から、上記砥石軸から取り外された砥石を抜き取るよ
うにした研削盤の砥石着脱機構が提案されている（１９
９２年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集，第
５５７頁〜第５５８頁，特に図２参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記静
圧空気軸受や静圧油軸受を使用した砥石軸を中央部分で
分割・結合可能に構成した研削盤の砥石着脱機構におい
ては、砥石軸をその中央部分で分割・結合可能に構成し
たために砥石軸全体の剛性が低下すると共に、分割され
た砥石軸を再結合する際にその芯出し作業を行う必要が
あった。

【０００８】また、中央部分で分割して軸長を短くして
も、夫々の砥石軸は、その自重や取り外し未了の砥石の
重量により傾いて、上述した静圧軸受の軸受案内面を損
傷する危険性があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、砥石軸を支承する静圧軸受の軸受案
内面を損傷することなく、容易に砥石交換を行うことが
できる研削盤の砥石着脱機構を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、砥石を回転駆動可能に支持
する砥石軸と、該砥石軸を砥石支持位置の両側部分で夫
々回転自在に支承する支承手段と、前記砥石軸の一端に
その一端が接続されその他端がモータに接続され該モー
タの回転出力を前記砥石軸に伝達する中空の補助スピン
ドルと、該補助スピンドルの中空部分に挿通可能且つ該
補助スピンドルの中空部分内径と略等しい外径に成形さ
れ、該補助スピンドルの中空部分に挿通された状態でそ
の一端が前記砥石軸の一端に支持可能に結合されるモー
メント支持軸とを備えた研削盤の砥石着脱機構であっ
て、前記砥石軸に支持された砥石を交換する際に前記砥
石軸を前記補助スピンドルの中空部分に挿通された前記
モーメント支持軸によって支持することを特徴とする。

【００１１】また、請求項１記載の研削盤の砥石着脱機
構において、前記支承手段は静圧軸受から成るのがよ
い。また、前記補助スピンドルの一端はフレキシブルカ
ップリングを介して前記砥石軸と接続されるのがよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態を説明する。

【００１３】図１は、本発明の一つの実施の形態に係る
研削盤の砥石着脱機構の平面図である。

【００１４】同図に示すように、研削盤１は、ベッド２
と、該ベッド２上に互いに平行に取り付けられた２本の
スライドレール２ａと、該スライドレール２ａ上にガイ
ド３ａ（図２参照）を介してスライド可能に載置された
切り込みテーブル３と、該切り込みテーブル３上に固定
された第１および第２の軸受機構４，５と、第１および
第２の該軸受機構４，５に回転自在に支承された砥石軸
６とを備える。

【００１５】第１の軸受機構４は砥石軸６を径方向に支
承するラジアル軸受４ａと、砥石軸６を軸方向に支承す
るスラスト軸受４ｂとから構成されている。ラジアル軸
受４ａとスラスト軸受４ｂは軸受機構４内で一体的に組
合わされても、それぞれ独立していてもよい。

【００１６】第２の軸受機構５は砥石軸６を径方向に支
承するラジアル軸受５ａと、該ラジアル軸受５ａを切り
込みテーブル３上に固定する着脱可能なハウジング５ｂ
とから構成されている。

【００１７】砥石軸６のほぼ中央には、砥石取り付けフ
ランジ６ａと、大径のボス部６ｂと、小径のボス部６ｃ
と砥石７が備えられており、第１の軸受機構４のスラス
ト軸受４ｂと係合するスラスト軸受板６ｄも一体に形成
され、砥石軸６の補助スピンドル装置側端面には補助ス
ピンドル取付用の雌ねじ６ｅが穿設されている。

【００１８】第１および第２の軸受機構４，５のラジア
ル軸受４ａ，５ａ及びスラスト軸受４ｂは、特にシリコ
ン等の脆性材料をナノメータ精度で研削できる超精密研
削加工に適する静圧軸受から構成されている。

【００１９】円環状の砥石７は、その内径が砥石軸６の
大径のボス部６ｂの外径と略等しく形成されており、大
径のボス部６ｂにその内径が外嵌された状態で、砥石軸
６の砥石取り付けフランジ６ａと環状の砥石固定フラン
ジ８との間に挟持されることにより、砥石軸６に固定さ
れる。砥石固定フランジ８は砥石固定ボルト８ａ（図２
参照）によって砥石軸６の大径のボス部６ｂに固定され
ている。

【００２０】また、切り込みテーブル３上には、第３の
軸受機構１０が配設されている。第３の軸受機構１０は
砥石軸６と略同一軸上に配される中空の補助スピンドル
１１を回転自在に支承するための軸受機構であり、転が
り軸受から成るラジアル軸受１０ａ（図２参照）と、ラ
ジアル軸受１０ａを切り込みテーブル３に固定するため
のハウジング１０ｂとから構成されている。

【００２１】補助スピンドル１１は、その一端部にプー
リ１１ａが取付られ、その他端部が砥石軸６に接続され
ている中空のフレキシブルカップリング１２に接続さ
れ、円柱状の中空部分１１ｂが形成されている。該補助
スピンドル１１の中空部分１１ｂおよびフレキシブルカ
ップリング１２の中空部分には、該中空部分１１ｂ内径
と略等しい外径を有するモーメント支持軸１３が挿通さ
れる。

【００２２】モーメント支持軸１３はその一端面に雄ね
じ１３ａが突設されており、砥石７の交換時に、補助ス
ピンドル１１の中空部分１１ｂに挿通された状態で、雄
ねじ１３ａを砥石軸６の雌ねじ６ｅと螺合させることに
より砥石軸６と結合され、静圧軸受４の作動油圧または
空気圧の除去後も砥石軸６の姿勢をもとの状態のまま保
つことができる。

【００２３】尚、モーメント支持軸１３自体は砥石交換
時以外であっても、雄ねじ１３ａを砥石軸６の雌ねじ６
ｅと螺合させない状態で、補助スピンドル１１の中空部
分１１ｂに挿通させておいてもよいし、取外してもよ
い。

【００２４】また、切り込みテーブル３上には、砥石７
を回転駆動するための回転出力を発生する砥石駆動モー
タ１４が固定されており、その出力軸１４ａにはプーリ
１４ｂが取り付けられている。出力軸１４ａに取り付け
られたプーリ１４ｂおよび補助スピンドル１１のプーリ
１１ａの両方には砥石駆動ベルト１５が架けられてお
り、該砥石駆動ベルト１５を介して砥石駆動用モータ１
４の回転出力が補助スピンドル１１に伝達される。

【００２５】また、ベッド２上には切込み駆動モータ１
６が固定されており、該駆動モータ１６によって送りね
じ１６ａを回転駆動することにより切り込みテーブル３
がスライドレール２ａに沿ってスライドされる。

【００２６】また、ベッド２上にはトラバーステーブル
２１が配され、該トラバーステーブル２１上には例えば
円筒状のシリコン単結晶部材から成るワーク２４をその
軸心両端部で夫々支持する主軸２２および芯押し台２３
が配されている。

【００２７】次に、図１と共に、図２および図３を参照
して、研削盤１の動作を説明する。

【００２８】図２は、図１のＡ−Ａ線による部分断面図
である。図３は、図１の側面図である。

【００２９】砥石駆動用モータ１４が発生した回転出力
は、砥石駆動ベルト１５等を介して補助スピンドル１１
に伝達される。この伝達された回転出力は、フレキシブ
ルカップリング１２を介して砥石軸６に伝達され、砥石
軸６によって砥石７が回転駆動される。このように、砥
石駆動用モータ１４と接続された補助スピンドル１１が
フレキシブルカップリング１２を介して砥石軸６と接続
されているので、砥石駆動用モータ１４及び駆動用補助
スピンドル１２の回転に伴う振動が砥石軸６に伝導する
のを遮断できる。

【００３０】砥石７のワーク２４への切り込み深さは、
切込み駆動モータ１６によって送りネジ１６ａを回転駆
動し、切り込みテーブル３を砥石軸６軸心と垂直方向に
スライドさせることにより調節される。

【００３１】ワーク２４の研削加工面の変更は、該ワー
ク２４を主軸２２および芯押し台２３を介して支持して
いるトラバーステーブル２１を砥石軸６の軸心と平行方
向に移動することにより行われる。

【００３２】次に、図１〜図３を参照して、研削盤１の
砥石の交換手順を説明する。

【００３３】砥石交換を行う際には、モーメント支持軸
１３を補助スピンドル１１の中空部分１１ｂに挿通した
状態で、モーメント支持軸１３の雄ねじ１３ａを砥石軸
６の雌ねじ６ｅと螺合させる。これにより、モーメント
支持軸１３はその一端部が砥石軸６に結合される。

【００３４】また、モーメント支持軸１３は補助スピン
ドル１１の中空部分１１ｂの内周面とすき間小にて該中
空部分１１ｂに嵌合され、補助スピンドル１１はころが
り軸受から成るラジアル軸受１０ａを介して第３の軸受
機構１０によって補助スピンドル１１と一体に支承され
ているので、砥石軸６は支持する静圧軸受の油圧もしく
は空気圧の供給を断ってもモーメント支持軸１３を介し
て補助スピンドル１１によって現在の姿勢のまま支持す
ることができる。

【００３５】次に、第２の軸受機構５のハウジング５ｂ
をラジアル軸受５ａおよび切り込みテーブル３から取り
外し、砥石７を砥石軸６から抜き取ることができるよう
にする。

【００３６】次に、砥石固定ボルト８ａを取り外し、砥
石固定フランジ８を砥石軸６から抜き取ると共に、砥石
７を砥石軸６の大径のボス部６ｂから取り外し、砥石軸
６の軸受機構５の方向より抜き取る。

【００３７】このとき、上述したとおり、砥石軸６は補
助スピンドル１１の中空部分１１ｂの内周面とすき間小
にて嵌合されたモーメント支持軸１３によってその一端
部で強固に支持されているので、砥石７の砥石軸６から
の取り外し作業の際に砥石軸の径方向にかかる力や砥石
７の重量および自重により砥石軸６が傾いて、砥石軸６
と係合されたままの静圧軸受から成る第１の軸受機構４
のラジアル軸受４ａの軸受案内面と接触して、該ラジア
ル軸受４ａの軸受案内面を損傷するのが防止できる。

【００３８】また、第２の軸受機構５のラジアル軸受５
ａは砥石交換作業中も砥石軸６に係合させたままとする
が、これは、ラジアル軸受５ａを砥石軸６から取り外す
ときに、砥石軸６がラジアル軸受５ａの軸受案内面と接
触して損傷してしまうのを避けると共に、砥石軸６から
取り外したラジアル軸受５ａの軸受案内面にゴミ等が付
着するのを避けるためである。

【００３９】以上詳述したように、本実施の形態の研削
盤の砥石着脱機構によれば、砥石交換時には、補助スピ
ンドル１１の中空部分１１ｂの内周面とすき間小にて嵌
合されたモーメント支持軸１３によって砥石軸６をその
一端部で現在の姿勢のまま支持し、この状態で砥石７の
交換作業を行うことができるので、砥石７の交換作業中
にも砥石軸６を支承したままの静圧軸受から成るラジア
ル軸受４ａの軸受案内面を砥石軸６との接触により損傷
することがなく、また、砥石軸６を中央部分で分割・結
合可能に構成することなく単一の部材で形成することが
できるので、砥石軸６の剛性低下を招くこともない。砥
石交換後、第１及び第２の軸受機構４，５に支承される
砥石軸６の芯出し作業も容易である。

【００４０】更にまた、砥石駆動モータ１４が発生した
回転出力は、砥石駆動ベルト１５等を介して補助スピン
ドル１１に伝達され、更にフレキシブルカップリング１
２を介して砥石軸６に伝達されるので、砥石駆動系の振
動の砥石軸６への伝導を遮断できると共に、補助スピン
ドル１１を支承するころがり軸受から成るラジアル軸受
１０ａの精度を問題とすることなく、砥石軸６の高精度
の回転を達成できる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の研削
盤の砥石着脱機構によれば、砥石軸に回転駆動可能に支
持された砥石を交換する際に、モータの回転出力を砥石
軸に伝達するための補助スピンドルの中空部分に、該中
空部分に挿通可能且つ該中空部分内径と略等しい外径に
成形されたモーメント支持軸を挿通し、該補助スピンド
ルの中空部分に挿通された状態のモーメント支持軸の一
端部を砥石軸の一端部に支持可能に結合し、砥石軸を補
助スピンドルの中空部分に挿通されたモーメント支持軸
によって支持するので、砥石軸を支承する支承手段を損
傷することなく、容易に砥石交換を行うことができる。

【００４２】また、支承手段を静圧軸受、その中でも静
圧空気軸受とすれば、シリコン等の脆性材料をナノメー
タ精度で研削できる超精密研削盤に好適である。

【００４３】また、補助スピンドルの一端部と砥石軸の
一端部とをフレキシブルカップリングを介して接続する
ようにすれば、駆動系の振動の砥石軸への伝導を遮断で
きるので、砥石軸の高精度の回転を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る研削盤の砥石
着脱機構を有する研削盤の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線による一部断面図である。

【図３】図１の側面図である。

【符号の説明】

１ 研削盤 ４ 第１の軸受機構 ５ 第２の軸受機構 ６ 砥石軸 ７ 砥石 １１ 補助スピンドル １２ カップリング １３ モーメント支持軸 １４ 砥石駆動モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石を回転駆動可能に支持する砥石軸
   と、該砥石軸を砥石支持位置の両側部分で夫々回転自在
   に支承する支承手段と、一端が前記砥石軸の一端に接続
   され他端がモータに接続され該モータの回転出力を前記
   砥石軸に伝達する中空の補助スピンドルと、該補助スピ
   ンドルの中空部分に挿通可能であり且つ該補助スピンド
   ルの中空部分内径と略等しい外径に成形され、該補助ス
   ピンドルの中空部分に挿通された状態でその一端が前記
   砥石軸の一端に結合されるモーメント支持軸とを備えた
   研削盤の砥石着脱機構であって、前記砥石軸に支持され
   た砥石を交換する際に前記砥石軸を前記補助スピンドル
   の中空部分に挿通された前記モーメント支持軸によって
   支持することを特徴とする研削盤の砥石着脱機構。