TWM546882U

TWM546882U - 研削研磨複合加工裝置及研磨裝置

Info

Publication number: TWM546882U
Application number: TW106200340U
Authority: TW
Inventors: Takashi Miyamoto; Hiuma Iwase
Original assignee: Nakamura-Tome Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2017-08-11
Also published as: CN206455519U; KR102637724B1; JP6851068B2; KR20170084704A; JP2017124484A

Description

研削研磨複合加工裝置及研磨裝置

本創作係關於一種能夠連續地進行研削加工及其之後的研磨加工的複合加工裝置。並且，關於一種利用帶研磨的研磨裝置。

在使用於各種裝置的各種基板等領域內，在將外形藉由研削加工成形之後，進一步實施研磨加工成鏡面狀。在此，研削加工為利用高速旋轉的磨石削磨工件的表面、外形等而進行成形的方法，根據表面的平滑度進行粗研削、中研削、精研削等。研磨加工是指使用細小的研磨顆粒將表面研磨成鏡面狀。作為研磨方法，習知都是採用在研磨液中分散遊離研磨顆粒的方法、利用被稱為蝕刻的化學反應進行的表面加工，然而，近年來，從環境保護、淨化作業性的觀點出發，並且基於因素材而不能進行蝕刻加工等理由，使用將細小的研磨顆粒塗佈及固定化於帶狀的薄膜的研磨帶(也被稱為拋光帶、拋光片等。)來進行研磨。

至今為止，該等加工裝置作為研削裝置、研磨裝置成為分別獨立的加工裝置，因此，需要排列複數種該等裝置或者在其加工機之間設置工件搬送裝置，各裝置的設置標準繁複，成本上也高價。因此，本新型創作人等對研削手段和利用帶的研磨手段的定位容易、冷卻劑循環系統等附帶設備的共通化進行了研究，結果完成了本創作。

另外，在習知之利用研磨帶的研磨裝置中，例如專利文獻1所示，在一對帶盤之間架設研磨帶，並且具有用以將該研磨帶壓接於旋轉的被加工物的壓接機構。就如此之壓接機構而言，彈性體的彈性的調整、選定非常難。例如，如圖13所示，基板的經研削的研削面的成形形狀需要根據用途成形為各種各樣的角度，比較複雜，因此，為了配合其形狀對壓接機構進行移動控制，不僅需要包含複雜的回轉單元和多個軸的控制機構，而且在與被研磨面之間容易產生間隙從而研磨困難。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-45957號公報

本創作的目的在於提供一種研削研磨複合加工裝置，能夠藉由一台加工裝置進行工件的研削加工及研磨加工，同時，研磨機構簡單並且研磨品質優異。並且，本創作的目的在於提供一種研磨效率及品質優異的研磨裝置。

本創作的研削研磨複合加工裝置的特徵在於，上述研削研磨複合加工裝置具備：用於研削加工工件的研削台、用於研磨加工工件的研磨台和從上述研削台向研磨台的工件搬送手段，上述研磨台具有帶研磨手段，上述帶研磨手段使用研磨帶。如此，由於將研削加工機和研磨加工機複合化為一台，因此工件的定位容易並且能夠實現附帶設備的共通化，所以成為低成本的裝置。在此，研削台和研磨台具有工件的旋轉保持手段。另外，由於成為帶研磨手段，因此，與習知的使用遊離研磨顆粒的裝置比較，環境保護性優異。

在本創作中，亦可為，上述帶研磨手段具有一對支撐輥與回轉手段，上述一對支撐輥掛繞有研磨帶，上述回轉手段用於以使掛繞於上述一對支撐輥的研磨帶沿著工件的被研磨面的方式使上述一對支撐輥回轉。這樣，由於在一對支撐輥之間架設並張設有研磨帶，因此，藉由對工件和一對支撐輥的回轉手段之間進行接近及離開控制，能夠使研磨帶沿著複雜形狀的被研磨面進行仿照的方式回轉。此時，藉由以使張設、掛繞於一對支撐輥的研磨帶和工件的接觸位置成為例如一對支撐輥之間的中央部等規定的位置的方式一邊進行控制一邊使其回轉，易於確保均勻的接觸壓。另外，如果使研磨帶和工件的接觸位置從旋轉的一對支撐輥之間的中央部偏移的話，則壓接於工件的帶面的研磨顆粒由於該研磨帶的回轉而沿著工件的接觸面移動，因此，具有研磨量的調整功能。易於進行研磨帶的進給速度的快慢和暫時停止等控制，並且，也易於進行為了向研磨部供給水等冷卻潤滑液而對與工件的接觸部進行暫時性的離開控制。在本創作中，就研磨帶的進給而言，無論與工件的旋轉同步、非同步，都能夠發揮作用。

作為使研磨帶沿著工件的被研磨形狀而進行仿照的方法，亦可為，帶研磨手段具有包含掛繞有研磨帶的第一輥及第二輥的一對支撐輥、和移動控制手段，上述移動控制手段用於以使掛繞於上述一對支撐輥的研磨帶沿著工件的研削面而仿照的方式使上述第一輥和第二輥朝向工件前進及後退方向相對移動。由此，能夠進行與使繞掛在一對支撐輥間的研磨帶回轉同樣的移動控制。在此，在使一對支撐輥朝向工件相對移動的情況下，亦可為，以在利用伺服馬達的回轉機構上組合連桿機構，並在一對連桿上分別設置支撐輥。另外，第一輥及第二輥也能夠使研磨帶的進給速度變化或者停止，並且能夠藉由使第一輥、第二輥同步化或者非同步進行控制。

在本創作中，亦可為，一對支撐輥具有傾斜限制手段，上述傾斜限制手段用於使研磨帶的研磨面以相對於工件的被研磨面向左右方向傾斜地抵接的方式傾斜。在此，所謂的向左右方向傾斜是指，在例如將旋轉保持的工件水平地配置的情況下，相對於研磨帶的上下垂直方向的張設向右或者向左地傾斜。由此，能夠使研磨帶易於進入在工件上形成的缺口部，或者使與工件的被研磨面接觸的面積增大，而提高研磨效率，也易於進行研磨時的冷卻潤滑液的供給。在本創作中，亦可為，具有後援手段，上述後援手段將掛繞於一對支撐輥的研磨帶從該研磨帶的背面側朝向工件按壓。如此，能夠對應於工件的被研磨部的形狀而從背面側後援研磨帶。如上所述，本創作由於帶研磨手段本身具有特徵，因此，亦可作為使用如此之研磨機構的單獨的研磨裝置。

在本創作的研削研磨複合加工裝置中，由於將研削台和研磨台與工件的搬送手段一起一體化，因此，能夠藉由一台裝置進行該等複數個加工。作為研磨手段，由於使繞掛有研磨帶的一對支撐輥旋轉，或者使該一對支撐輥的第一輥及第二輥相對於工件分別前進、後退移動控制，因此，能夠以仿照研磨工件的被研磨面的形狀的方式進行研磨，因此，不需要習知之接觸零件等，具有簡單的結構並且研磨的均勻性優異。

1‧‧‧工件(基板)

1a、1b‧‧‧C倒角部(研削面)

1c‧‧‧端面

1d‧‧‧缺口部

2‧‧‧研磨帶

10‧‧‧研削台

11‧‧‧旋轉台(旋轉保持手段)

11a‧‧‧驅動部

12‧‧‧磨石

13‧‧‧磨石軸

20‧‧‧研磨台

21‧‧‧轉盤

21a‧‧‧驅動部

22‧‧‧旋轉臂

23、123、223‧‧‧第一支撐輥

24、124、224‧‧‧第二支撐輥

25‧‧‧進給輥

25a‧‧‧張緊輥

26‧‧‧帶盤

27‧‧‧牽拉輥

28‧‧‧帶盤

29‧‧‧基部

30‧‧‧搬送系統

31a‧‧‧第一X導軌

31b‧‧‧第二X導軌

32a‧‧‧第一Y導軌

32b‧‧‧第二Y導軌

33a‧‧‧第一手部

33b‧‧‧第二手部

34‧‧‧原材料堆料場(第一堆料場)

35‧‧‧第二堆料場

36‧‧‧第三堆料場

37‧‧‧完成品堆料場(第四堆料場)

41‧‧‧驅動盤

41a‧‧‧軸連結

41b、41c‧‧‧軸部

42‧‧‧從動盤

42b、42c‧‧‧軸部

43‧‧‧第一連桿

43a、44a‧‧‧支撐輥

43b、44b‧‧‧輔助輥

44‧‧‧第二連桿

50‧‧‧後援輥

51‧‧‧彈性體

52‧‧‧後援彈性手段

100‧‧‧研削研磨複合加工裝置

223a‧‧‧張緊輥

O‧‧‧回轉中心

圖1顯示本創作的研削研磨複合加工裝置的構成例。

圖2(a)顯示設置於研削台的研削手段的例子。圖2(b)、圖2(c)顯示藉由研削加工而成形的基板的端面形狀例。

圖3(a)至圖3(c)顯示設置於研磨台的一對支撐輥的旋轉手段的動作的例子。

圖4顯示使旋轉機構(旋轉手段)從工件後退的狀態。

圖5(a)至圖5(c)顯示使旋轉手段的動作對應於圖3(a)至圖3(c)而放大的放大圖。

圖6(a)至圖6(c)顯示一對支撐輥的移動控制的例子。

圖7(a)顯示使研磨帶的接觸部位從中心偏移的例子，圖7(b)顯示利用張緊輥進行按壓的例子。

圖8(a)顯示將研磨帶相對於工件在上下方向上配置的例子，圖8(b)顯示使研磨帶在左右方向上傾斜的例子。

圖9(a)和圖9(b)顯示對工件的缺口部進行研磨的例子，圖9(a)顯示使研磨帶傾斜地動作的例子，圖9(b)顯示後援的例子。

圖10(a)和圖10(b)顯示將旋轉機構和連桿機構進行組合的例子。

圖11顯示具有後援輥的例子。

圖12(a)顯示方形基板的研削例，圖12(b)顯示外形形狀例。

圖13顯示習知的帶研磨的例子。

圖1中顯示本創作的研削研磨複合加工裝置(以下，稱為本裝置)100的構成例。本裝置100具有用於對工件進行研削加工的研削台10、用於對工件進行研磨加工的研磨台20、用於從研削台10向研磨台20搬送工件的搬送系統30。本實施例的搬送系統30具有對工件進行操縱的例如具備吸附墊等的第一手部33a、第二手部33b，第一手部33a在圖1中具有在上下方向上進行移動控制的第一X導軌31a和在左右方向上進行移動控制的第一Y導軌32a。第二手部33b也同樣地被第二X導軌31b和第二Y導軌32b在X-Y方向上移動控制。基板等工件被從外部供給至原材料堆料場(第一堆料場)34，藉由第一手部33a將工件搬送至研削台10，並且在研削加工之後搬送至第二堆料場35。第二堆料場35的工件被第一手部33a或者第二手部33b操縱，並且被轉移至第三堆料場36。第二手部33b從第三堆料場36取回研削完成的工件，在研磨台20上進行研磨，將其搬送至研磨加工後的完成品堆料場(第四堆料場)37，並且搬出至下一步驟。本實施例為藉由X-Y導軌進行工件搬送的例子，但是，在本創作中，對於搬送系統沒有限制，例如也可以使用機械手。如此，藉由將研削台和研磨台複合化，不僅工件的搬送及定位變得容易，也能夠實現研削、研磨時使用的冷卻系統的共通化。

圖2(a)至圖2(c)顯示研削台10所具備的研削手段的例子。研削手段具有旋轉保持工件1的旋轉台11和研削工件的磨石12。旋轉台11具有吸引孔等工件1的保持手段，並且被驅動部11a旋轉控制。磨石12藉由磨石軸13與驅動系統連結，並且被高速旋轉控制。另外，控制磨石12相對於工件的前進/後退、上下方向及傾斜。另外，藉由更換或者具備複數個磨石，能夠進行粗研削、中研削、精研削等轉換。圖2(b)、圖2(c)中顯示工件(基板)1的端面的倒角研削的例子。根據基板的用途、品質要求等，除了如圖2(b)所示相對於端面1c的C倒角部1a、1b為相同程度之外，也存在如圖2(c)所示，C倒角部的大小在1a和1b不同的情況。另外，也存在於工件1的端部形成V形缺口等缺口部的情況。如果使用本創作的研磨手段的話，則也能夠進行研削成形為此種複雜形狀的部分的研磨。

圖3(a)~圖3(c)至圖5(a)~圖5(c)中顯示研磨台20所具備的研磨手段的第一實施例。轉盤21被驅動部21a旋轉控制，在轉盤上吸附保持工件1。研磨手段具有相對於該工件1被接近及離開控制的基部29和與之連結的回轉臂22。就回轉臂22而言，僅示意性地表示主要部分，從基部29利用省略了圖示的支撐構件等安裝伺服馬達等驅動部，圍繞回轉中心O被回轉控制。在回轉臂22的兩端部具有包含第一支撐輥23和第二支撐輥24的一對支撐輥。研磨帶2藉由進給輥25從帶盤26送出，架設於該一對支撐輥23、24，經由牽拉輥27返回至帶盤28側。此時，藉由進給輥25和牽拉輥27的調整，以向研磨帶2施加規定的張力的方式張設。對應於圖3(a)至圖3(c)，在圖5(a)至圖5(c)中顯示放大圖。由此，藉由以研磨帶2仿照研削面的方式使回轉臂22回轉，能夠對應於基板的端面的研削形狀進行研磨。回轉速度藉由伺服馬達控制，能夠根據端面的形狀或者部位調整研磨時間。研磨帶為將10μm以下的微粒子與聚酯/聚氨酯樹脂等混合，並且塗佈於帶基材上而得到的固定研磨顆粒研磨材料。作為研磨顆粒，提出有白色氧化鋁(White alumina)、綠色金剛砂(Green carborundum)、金剛石等各種材料，根據基板(工件)的材質選定。較佳為，研磨帶2張設在一對支撐輥之間，在圖3(a)至圖3(c)中，當回轉臂22回轉時，均勻的接觸壓施加於工件1。因此，也可以使工件1的端面的上下中央部對應於回轉中心O的位置。另外，也可以如圖7(a)和圖7(b)所示，使研磨帶2的與工件1接觸的位置向回轉中心的更上部側或者更下部側偏移。如此，在研磨帶2的回轉中，帶面的研磨顆粒一邊沿著工件1的接觸面移動一邊進行研磨，研磨量增加。

如此，由於張設研磨帶2，因此，易於進行研磨帶2的進給速度的調整和暫時停止等。另外，如圖4所示，也易於暫時從工件1後退。

圖6(a)至圖6(c)中顯示研磨手段的第二實施例，也可以在不使用回轉臂的情況下，分別獨立地對第一支撐輥123和第二支撐輥124進行前進及後退控制。在該情況下，如圖6(a)所示，調整施加於第一支撐輥123和第二支撐輥124之間的研磨帶2的張力的同時，在圖6(a)中，使第一支撐輥123與第二支撐輥124相比相對地前進，對上側的研削面1a進行研磨，之後，連續地如圖6(b)、圖6(c)所示，一邊使第一支撐輥123後退一邊使第二支撐輥124前進，從而能夠以依次仿照基板的端面的方式進行研磨。在圖7(b)中，藉由固定第一支撐輥223和第二支撐輥224，並且使張緊輥223a前進、後退移動，也能夠與第一支撐輥、第二支撐輥的相對移動同樣地進行相對移動。另外，如圖10(a)和圖10(b)所示，顯示藉由驅動盤41和從動盤42保持一對第一連桿43和第二連桿44的例子。使第一連桿43的後部側和第二連桿44的後部側分別與被回轉控制的驅動盤41相對向而由軸部41b、41c軸接，使第一連桿43及第二連桿44的中途藉由與從動盤42相對向的軸部42b、42c軸接。在一對連桿的前端側安裝有一對支撐輥43a、44a。驅動盤41與伺服馬達軸連結41a，藉由伺服馬達的回轉控制，一對支撐輥43a、44a相互地前進、後退移動。研磨帶2藉由一對連桿之前的一對支撐輥43a、44a及輔助輥43b、44b及張緊輥25a張設。在本實施例中，藉由組合旋轉機構和連桿機構，能夠延長驅動零件和工件之間的距離，並且能夠避免工件旋轉時與驅動零件的干涉。

在本創作中，也可以設置傾斜控制手段，如圖8(a)和圖8(b)所示，在使研磨帶2從圖8(a)到圖8(b)的傾斜的狀態下旋轉。如圖8(b)所示，如果使研磨帶傾斜的話，則接觸面積增大，研磨效率提升。另外，如圖9(a)和圖9(b)所示，如果使研磨帶2傾斜地回轉的話，則研磨帶2容易以彎曲的方式進入在工件1上形成的V缺口等缺口部1d的內部。

在本創作中，雖然藉由一對支撐輥之間的張設力調整研磨帶的接觸壓，但是，也可以使用例如注入了空氣的袋體等彈力材料從研磨帶的背面側後援。另外，如圖9(b)所示，如果在自如地旋轉的後援(backup)輥50的外周部安裝彈性體51，並從研磨帶2的背面朝向工件進行按壓(後援)的話，則工件1的缺口部1d的研磨也變得容易。圖11中顯示能夠藉由彈簧等後援彈性手段52調整後援輥50的支撐力的例子。

成為本創作的對象的工件形狀不僅為圓形，也能夠藉由對圖12(a)和圖12(b)中顯示的方形基板等各種形狀的工件進行極座標控制來應對。