WO2002070196A1 - Procede et appareil d'usinage de face de joint d'une piece - Google Patents

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WO2002070196A1
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grinding tool
tool
work
joint surface
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Inventor
Takahiro Tozawa
Original Assignee
Makino Milling Machine Co., Ltd.
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/02Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor involving a reciprocatingly-moved work-table
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B21/12Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces involving a contact wheel or roller pressing the belt against the work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B51/00Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
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    • Y10T29/53Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53313Means to interrelatedly feed plural work parts from plural sources without manual intervention
    • Y10T29/53383Means to interrelatedly feed plural work parts from plural sources without manual intervention and means to fasten work parts together

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for processing a joint surface of a work having a joint surface. Background technique
  • the joint surface is usually finished by grinding using a plane grinder or a rotary grinder.
  • a grinding tool such as a grindstone
  • the above-mentioned joint surface is inevitably grinded. Fine streaks of the order of m, called cutter marks or grind marks, are formed along the moving direction of the grains.
  • a high airtightness is required for a joint surface between a lid and a main container.
  • a sealing member such as a rubber seal or a gasket to prevent leakage.
  • an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for processing a bonded surface, which can eliminate leakage caused by streaks caused by abrasive grains and can provide a bonded surface with high airtightness.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned object, and performs grinding using a grinding tool such that the direction of fine streaks caused by the abrasive grains substantially matches the direction along the contour shape or the outer peripheral shape of the joining surface. It is characterized by.
  • a method for processing a joining surface of a work comprising: a grinding tool having a rotation axis substantially parallel to the joining surface, and rotating around the rotation axis.
  • a step of grinding the joint surface of the work is provided.
  • a method for processing a joint surface of a work comprising: a grinding tool having a rotation axis substantially parallel to the joint surface, and rotating around the rotation axis. Preparing, pressing the grinding tool against the joint surface of the work to be machined, and providing relative feed between the grinding tool and the work in a direction substantially along the contour shape of the joint surface; The direction of the axis of rotation of the grinding tool is Controlling the direction of the grinding tool or the work so as to be substantially perpendicular to the direction of the relative feed, thereby grinding the work surface of the work. A method is provided for doing so.
  • a spindle on which a processing tool is detachably attached in a device for processing a joint surface of a workpiece, a spindle on which a processing tool is detachably attached; a table on which the workpiece is attached; and a spindle.
  • a rotating feed mechanism to be performed a rotating axis substantially parallel to the joining surface, a grinding tool attached to the main spindle as a processing tool, and rotating around the rotating axis, and the grinding tool being the joining surface.
  • a numerical control device for controlling the linear feed mechanism and the rotary feed mechanism so as to form grinding streaks in a direction substantially along the contour of the workpiece. Location is provided.
  • a spindle to which a processing tool is detachably attached in an apparatus for processing a joint surface of a work, a spindle to which a processing tool is detachably attached, a table to which the work is attached, the spindle and the table A linear feed mechanism that makes relative movement in the three orthogonal directions of X, ⁇ , and ⁇ ⁇ , and a rotation that makes the main shaft or the table move in the C-axis direction, which is a rotational movement about the ⁇ axis.
  • a feed mechanism a grinding tool having a rotation axis substantially parallel to the joining surface, being mounted on the main spindle as a processing tool, and rotating around the rotation axis, the grinding tool and the work Between the joint surface of the grinding tool and the X-axis in a direction substantially along the contour of the joint surface, and the relative feed of the ⁇ axis, and the direction of the rotation axis of the grinding tool is the relative feed.
  • a numerical controller for performing the feed control of the C-axis so as to be substantially at a right angle.
  • the grinding tool is a grinding wheel or a belt grinding tool, and the grinding tool is a pressurized fluid flowing through an axis of the spindle. It is more preferable to have a fluid pressure motor for rotating the grinding wheel or the grinding belt by utilizing the motor.
  • the grinding marks formed by the grinding tool are formed substantially along the contour of the joint surface, for example, the grinding marks that connect the inside and the outside of the container are not formed. Therefore, a highly airtight joint surface is provided.
  • a relative feed is provided between the grinding tool and the joining surface of the workpiece along the contour of the joining surface, and the direction of the rotation axis of the grinding tool substantially parallel to the joining surface is relative to the relative feeding direction of the grinding tool.
  • a fluid pressure motor is used as a driving device that rotationally drives a grinding wheel or a grinding belt attached to the spindle
  • a pressurized fluid such as compressed air supplied to the spindle axis can be used as a power source. This eliminates the need for external power supply and eliminates the need for manual installation. As a result, the use of an automatic tool changer becomes possible.
  • grinding is a general term for processing using abrasive grains. Not only processing using a tool having abrasive grains such as a grindstone, but also using a liquid containing abrasive grains, etc. Polishing shall be included.
  • ⁇ “Joint surface” means a mating surface that requires sealing.
  • rotating grinding tool includes tools such as a belt grinding tool in which a grinding belt moves along a circular, elliptical or elliptical trajectory.
  • Axial direction means the direction perpendicular to the plane of the circle, ellipse or oval formed by the trajectory of the grinding belt or the trajectory of the abrasive grains.
  • FIG. 1 is a partial perspective view of an embodiment of a processing apparatus for performing a method of processing a joint surface according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of an example of a container having a joint surface requiring airtightness
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of the container shown in FIG. 2 taken along lines A-A and B-B.
  • Figure 4 is an enlarged view of the joint surface
  • FIG. 5 is a schematic overall view of the processing apparatus shown in FIG. 1,
  • Fig. 6 is an enlarged sectional view of the tool attached to the tip of the spindle of the machining device shown in Fig. 1,
  • FIG. 7 is a side view of the tool shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 2 there is shown an example of a vacuum vessel required for manufacturing semiconductors and liquid crystals.
  • the vacuum container 13 is divided into a lid portion 13a and a main body portion 13b, and has opposing joint surfaces 15a and 15b.
  • cover part 1 The joint surfaces 15a and 15b of 3a and the main body 13b are combined and fastened using a fastener such as a port (not shown).
  • a plurality of through holes 17 are provided along the outer peripheral portion of the lid portion 13a, and the main body portion 13b also corresponds to the through holes 17.
  • a plurality of screw holes 19 are provided at the position, and the cover portion 13a is formed by passing a port through the through hole 17 of the cover portion 13a and engaging with the screw hole 19 of the body portion 13b.
  • the main body 13b is shown in the vacuum vessel shown in FIG.
  • the joining surfaces 15a and 15b are usually subjected to a grinding process in which grinding is performed by rotating a grinding tool provided with grinding abrasive grains in order to improve airtightness.
  • fine streaks having a size of ⁇ order as shown by arrows 21 and 23 in FIG. 4 are formed on the joining surfaces 15a and 15b. I will. Such streaks include those that allow the inside and outside of the vacuum vessel to communicate.
  • a rubber seal such as an O-ring or a gasket is generally interposed between the lid portion 13a and the main body portion 13b in order to ensure airtightness.
  • a groove 25 is provided along the contour of the joining surface 15a of the lid portion 13a, that is, along the outer periphery.
  • a seal member 27 such as an O-ring is arranged in the groove 25.
  • Such a groove 25 is formed by, for example, a hale process using a full-size hale byte as described in JP-A-60-155310.
  • the joining surface 15b of the facing main body portion 13b is formed as a flat plane as shown in FIG. 3B.
  • the streaks 21 and 23 formed on the joining surface 15b of the main body 13b where the sealing member 27 such as a ring abuts are of the size of ⁇ order.
  • the applicant of the present invention believes that the above-described leakage is caused by the fact that fine streaks on the joining surface by the abrasive grains of the grinding tool 11 are not formed in the direction along the contour shape of the joining surface, that is, the outer peripheral shape. I found out. Therefore, in the method for processing a joint surface according to the present invention, the joint surface 15a, 15 of a workpiece such as a vacuum vessel 13 has a streak due to abrasive grains like a streak indicated by an arrow 29 in FIG. Grinding is performed so that it is formed almost along the contour shape of b.
  • the abrasive grains when the rotating grinding tool 11 is pressed against the joining surface 15 (15a, 15b) of the workpiece 31 (for example, the vacuum vessel 13) to be machined, the abrasive grains At the very least, use a grinding device that does not perform circular motion on the joint surface 15 (15a, 15b) but moves in only one roughly linear direction. Thereby, the streaks due to the abrasive grains of the grinding tool 11 are necessarily substantially linear and aligned in one direction.
  • a relative feed is provided between the grinding tool 11 of the grinding device and the workpiece 31 in a direction substantially along the contour of the joining surface 15, and the rotation axes 33, 3 of the grinding tool 11 are provided. Control is performed so that the direction of 5 is almost perpendicular to the direction of relative feed.
  • the direction of the velocity vector of the abrasive grains of the grinding tool 11 is always the relative feed between the grinding tool 11 and the workpiece 31. Only the striations 29 that substantially coincide with the direction of the relative movement are formed on the joint surface 15 of the peak 31. In other words, only the streaks 29 substantially formed along the contour of the joining surface 15 of the workpiece 31 are formed. You.
  • a machine tool 37 as shown in FIG. 5 is used.
  • the machine tool 37 shown in FIG. 5 includes a column 39, a spindle head 41 supported on an upper portion of the column 39, and a machining tool rotatably supported on the spindle head 41.
  • Main spindle 43 mounted detachably, table 45 provided below column 39 to which work 31 is mounted, and linear feed mechanism for performing relative movement between main spindle 43 and table 45 ,
  • a rotary feed mechanism 47 that causes the spindle 43 to move in the C-axis direction, a grinding tool 11 that is attached to the spindle as a processing tool, and a number that controls the operation of the linear feed mechanism and the rotary feed mechanism 47.
  • a value controller 49 a value controller 49.
  • the movement in the C-axis direction means a rotational movement around the Z-axis. That is, in FIG. 5, the main shaft 43 rotates in the C-axis direction.
  • the processing tools are simplified for simplicity.
  • the linear feed mechanism is provided below the table 45, and allows the X-axis feed mechanism 51 and the X-axis feed mechanism 51 to perform relative movement in the X and Y-axis directions orthogonal to each other in the horizontal plane between the spindle 43 and the table 45.
  • a Z-axis feed mechanism 5 provided at the upper part of the column 39 and the Y-axis feed mechanism 53 for performing relative movement between the main shaft 43 and the table 45 in the Z-axis direction orthogonal to the X and Y axes. 5 and from Each operation is independently controlled by the numerical controller 49.
  • the spindle 43 or the table 45 may be configured to perform all three axes movements of the X, Y and ⁇ axes.
  • the rotary feed mechanism 47 only needs to be able to move at least within a range of ⁇ 180 degrees, and must be configured to provide high-speed continuous rotation to the spindle 43 as in a normal machine tool. There is no.
  • Numerical control unit 49 is provided between the grinding tool 11 and the joining surface 15 of the workpiece 31 by cutting along the ⁇ -axis direction and moving in the X and ⁇ directions substantially along the contour of the joining surface 15. Give the feed. Further, the numerical controller 49 controls the operation of the main shaft 43 in the C-axis direction by the rotary feed mechanism 47 so that the direction of the rotary axes 33, 35 of the grinding tool 11 with respect to the relative feed direction. So that they are almost perpendicular.
  • FIGS. 6 and 7 show details of the working tool, that is, the grinding tool 11 shown in FIG. Referring to FIGS. 6 and 7, the grinding tool 11 is attached to the spindle 43 via a tool holder 57.
  • the tool holder 57 has a tapered shank 59 at one end thereof for coupling with the main shaft 43, and is connected to a tapered hole 63 of the main shaft 43 via a transmission key 61.
  • a bracket 65 is provided at the other end of the tool holder 57.
  • the bracket 65 is provided with a concave portion 67 having a flat bottom surface in the center portion, and the concave portion 67 is opened by removing the wall at the lower end of the drawing. ing.
  • On the bottom surface of the concave portion 67 two elongated elongated oval holes 69 extending vertically in the drawing are formed vertically separated from each other. Also, from the open end, tap further to the lower side, that is, to the peak 31 side.
  • the bulge 71 extends.
  • the surface of the bracket portion 65 located on the opposite side to the concave portion 67 is also flat, and the air motor 73 serving as a driving device of the grinding tool 11 is attached thereto.
  • the air motor 73 has a flange 74, and after the mounting port 75 is passed through the flange 74 and the through hole 69 of the bracket portion 65, the mounting port 75 is connected to the nut 77.
  • the air motor 73 is fastened to the bracket part 65 of the tool holder 57 by engaging with the bracket. Therefore, it is possible to adjust the mounting position of the air motor 73 in the bracket portion 65 in the direction along the through-hole 69.
  • a drive pulley 79 is disposed in the recess 67 at a position corresponding to the air motor 73. Needless to say, the diameter of the drive pulley 79 is smaller than the horizontal width of the recess 67.
  • the drive pulley 79 is connected via a coupling 81 to an air motor 73 disposed on the opposite side with the bracket portion 65 interposed therebetween, and a driving force is applied by the air motor 73. It has become.
  • the drive pulley 79 is supported by the bracket 65 so that its rotation axis 33 is parallel to the workpiece 31.
  • a driven pulley 83 is rotatably mounted on the bracket portion 65 via a bearing or the like, separated from the drive pulley 79 on a side away from the main shaft 43. .
  • the driven pulley 83 is arranged such that its rotation axis 35 is parallel to the rotation axis 33 of the drive pulley 79.
  • a grinding belt 85 is looped between the two burries 79 and 83. Therefore, the grinding belt 85 is rotationally driven by the air motor 73 via the drive bulge 79, and revolves around the drive bulge 79 and the driven pulley 83.
  • the airmo As described above, the position of the rotor 73 or the drive pulley 79 can be adjusted vertically with respect to the fixed driven pulley 83 by the through-holes 69, so that the tension of the grinding belt 85 can be adjusted.
  • the grinding belt 85 can be easily replaced. It goes without saying that the drive pulley 79 may be fixed and the vertical position of the driven pulley 83 may be adjustable.
  • the rotation axis of the grinding belt 85 refers to the rotation axes 33, 35 of the drive pulley 79 and the driven buries 83. And In other words, it refers to the direction perpendicular to the direction in which the abrasive grains on the grinding belt 85 move.
  • an air passage 87 extending from the end on the taper shank 59 side to the bracket 65 in the longitudinal direction of the tool holder 57 is provided.
  • Numeral 7 is bent in the radial direction in the vicinity of the bracket 65 to open on the side surface of the tool holder 57.
  • the air passage 87 is further connected to an air motor 73 via a hose 89.
  • the joining surface 1 of the work 3 1 (for example, the vacuum vessel 13) to be processed with the rotating grinding tool 11 as used in the above-described machining method is used.
  • a grinding device is realized that does not perform circular motion on at least the bonding surface 15 but at least moves along only one substantially linear direction.
  • a device having a similar function can be realized by using a substantially cylindrical grinding wheel having a rotation axis extending in the horizontal direction or parallel to the joining surface 15 of the workpiece 31 as a grinding tool.

Description

明 細 書 ワークの接合面を加工するための方法及び装置 技術分野
本発明は、 接合面を有したワークの接合面を加工するための方法 及び装置に関する。 背景技
2つの部材を接合させる際、 金属などからなる部材の面同士で又 はゴムシールやガスケッ トを 2つの部材の間に介在させて密着させ ることを要する場合が存在する。 このような場合には、 通常、 平面 研削盤やロータリ研削盤を用いて接合面を研削加工で仕上げていた しかしながら、 砥石などの研削工具を用いることで、 上記接合面 には必然的に研削砥粒の移動方向に沿ってカッターマークや砥面マ ーク と呼称される mオーダの細かい条痕が形成されてしまう。
ところで、 半導体や液晶の製造装置で使用されるチャンパと呼ば れる真空容器などでは、 蓋と本体容器との接合面に対して高い気密 性が要求されている。 このような高い気密性を要求される接合面に は、 漏出を防ぐためにゴムシールやガスケッ トなどのシール部材に よ りシールが施されることが一般的である。
ところが、 従来の研削加工で仕上げた接合面では、 シール部材を 用いても上記の細かい条痕に起因して漏れが発生することが判明し た。 上記のよ うな研削砥粒による条痕は通常 μ mオーダであるので 、 条痕をシールによって完全に埋めることは困難である。 このため 、 容器の内側から外側へと連通するような条痕が存在すると、 この 条痕によ り漏れが発生していたのである。
すなわち、 細かい条痕のうち容器の内部と外部とを連通させるよ うな方向に延びる条痕が存在すると、 研削砥粒による条痕は非常に 細かく、 シール部材等では完全に塞がれ得ないことから、 条痕を伝 つて漏れが発生していたのである。 発明の開示
よって、 本発明の目的は、 研削砥粒による条痕に起因する漏れを 解消し、 気密性の高い接合面を提供することができる接合面の加工 方法及び装置を提供することにある。
本発明は、 上記目的に鑑み、 研削砥粒による細かい条痕の方向が 接合面の輪郭形状又は外周形状に沿った方向とほぼ一致するように 、 研削工具を用いて研削を行う ようにしたことを特徴とする。
すなわち、 本発明の第 1 の態様によれば、 ワークの接合面を加工 するための方法であって、 前記接合面とほぼ平行な回転軸線を有し 、 該回転軸線まわりに回転する研削工具を準備するステップと、 前 記研削工具を加工すべきワークの接合面に押し当てるステップと、 前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向に研削条痕を形成するよ う に、 前記研削工具によ り前記ワークの接合面を研削加工するステツ プとを含むよ うにしたワークの接合面を加工するための方法が提供 される。
また、 本発明の第 2の態様によれば、 ワークの接合面を加工する ための方法であって、 前記接合面とほぼ平行な回転軸線を有し、 該 回転軸線まわりに回転する研削工具を用意するステップと、 前記研 削工具を加工すべきワークの接合面に押し当てるステップと、 前記 研削工具と前記ワーク との間で前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った 方向の相対送り を与えると共に、 前記研削工具の回転軸線の方向が 前記相対送りの方向に対してほぼ直角となるように前記研削工具又 は前記ワークの向きを制御することにより、 ワークの接合面を研削 加工するステップとを含むよ うにしたワークの接合面を加工するた めの方法が提供される。
さ らに、 本発明の第 3の態様によれば、 ワークの接合面を加工す るための装置において、 加工工具が脱着可能に取り付けられる主軸 と、 前記ワークが取り付けられるテーブルと、 前記主軸と前記テー ブルとの間で X、 Y、 Ζの直交 3軸方向の相対移動を行わせる直線 送り機構と、 前記主軸又は前記テーブルに前記 Ζ軸まわりの回転運 動である C軸方向の移動を行わせる回転送り機構と、 前記接合面と ほぼ平行な回転軸線を有しており、 前記主軸に加工工具として取り 付けられ、 前記回転軸線周りに回転する研削工具と、 前記研削工具 が前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向に研削条痕を形成するよ うに、 前記直線送り機構及び前記回転送り機構を制御する数値制御 装置とを具備するようにしたワークの接合面を加工するための装置 が提供される。
また、 本発明の第 4の態様によれば、 ワークの接合面を加工する ための装置において、 加工工具が脱着可能に取り付けられる主軸と 、 前記ワークが取り付けられるテーブルと、 前記主軸と前記テープ ルとの間で X、 Υ、 Ζの直交 3軸方向の相対移動を行わせる直線送 り機構と、 前記主軸又は前記テーブルに前記 Ζ軸まわりの回転運動 である C軸方向の移動を行わせる回転送り機構と、 前記接合面とほ ぼ平行な回転軸線を有しており、 前記主軸に加工工具と して取り付 けられ、 前記回転軸線周りに回転する研削工具と、 前記研削工具と 前記ワークの接合面との間に Ζ軸方向の切り込みと、 前記接合面の 輪郭形状にほぼ沿った方向の X、 Υ軸に関する相対送りを与える と 共に、 前記研削工具の回転軸線の方向が前記相対送りの方向に対し てほぼ直角になるように前記 C軸の送り制御を行う数値制御装置と を具備するよ うにしたワークの接合面を加工するための装置が提供 される。
また、 上記の第 3、 第 4の様態の加工装置において、 前記研削ェ 具が砥石車又はベルト研削工具であることが好ましく、 前記研削ェ 具が、 前記主軸の軸心に流通する加圧流体を利用して砥石車又は研 削ベルトを回転駆動させる流体圧モータを有していることがさ らに 好ましい。
研削工具 (詳細には、 その砥粒) による研削条痕が接合面の輪郭 形状にほぼ沿って形成されれば、 例えば、 容器の内部と外部とを連 通させるような研削条痕は形成されないので、 気密性の高い接合面 が提供される。
また、 研削工具とワークの接合面との間で接合面の輪郭形状に沿 つて相対送り を与え、 接合面とほぼ平行な研削工具の回転軸線の方 向が研削工具の相対送り方向に対してほぼ直角となるように研削ェ 具をワーク接合面に対して相対移動させることによ り、 研削工具 ( 詳細には、 その砥粒) による条痕は常に接合面の輪郭形状すなわち 外周形状に沿って形成される。
主軸に取り付けられた砥石車又は研削ベルトを回転駆動させる駆 動装置と して流体圧モータを用いれば、 主軸軸心に供給される圧縮 空気などの加圧流体を動力源と して利用するこ とができるので、 外 部から別途動力を供給する必要がなくなり、 人手を介した取り付け を行う必要がなくなる。 その結果、 自動工具交換装置の利用が可能 となる。
なお、 本願における 「研削」 とは、 砥粒を利用した加工を総称す るものであり、 砥石など砥粒を備えた工具を用いた加工のみならず 、 砥粒を含んだ液体などを用いた研磨を含むものとする。 また、 Γ 接合面」 とは、 シール性を必要とする合わせ面を意味するものとす る。 さらに、 「回転する研削工具」 には、 ベルト研削工具のように 研削ベルトが円、 楕円又は長円形状の軌道に沿って移動するような 工具を含むものと し、 かかるベルト研削工具の 「回転軸線の方向」 とは研削ベルトの軌道又は砥粒の軌跡がなす円、 楕円又は長円形の 平面に対して垂直な方向を意味するものとする。 図面の簡単な説明
本発明の上述の目的及び他の目的、 特徴、 利点を以下、 添付図面 を参照して、 本発明の実施形態に基づいてよ り詳細に説明する。 添 付図面において、
図 1 は本発明による接合面の加工方法を実施するための加工装置 の一実施態様の部分斜視図、
図 2は気密性を要する接合面を有する容器の一例の斜視図、 図 3 A及び図 3 Bは図 2に示されている容器の線 A— A及び線 B 一 Bに沿った断面図、
図 4は接合面の拡大図、
図 5は図 1に示されている加工装置の概略全体図、
図 6は図 1に示されている加工装置の主軸先端に取り付けられた 工具の拡大断面図、
図 7は図 6に示されている工具の側面図である。 発明を実施するための最良の形態
最初に、 図 2を参照する と、 半導体や液晶の製造で必要とされる 真空容器の一例が示されている。 かかるワークすなわち真空容器 1 3は、 蓋部分 1 3 a と本体部分 1 3 b とに分割されており、 対向す る接合面 1 5 a、 1 5 bを有している。 使用する際には、 蓋部分 1 3 a及び本体部分 1 3 bのそれぞれの接合面 1 5 a、 1 5 bを合わ せ、 ポルト (不図示) などの締結具を用いて締結して使用する。 図 2に示されている真空容器では、 蓋部分 1 3 aの外周部分に沿って 複数の貫通孔 1 7が設けられていると共に、 本体部分 1 3 bにも貫 通孔 1 7に対応する位置に複数のネジ孔 1 9が設けられており、 蓋 部分 1 3 aの貫通孔 1 7にポルトを通して本体部分 1 3 bのネジ孔 1 9に係合させることによ り蓋部分 1 3 a と本体部分 1 3 b とを締 結させるようにしている。
かかる接合面 1 5 a、 1 5 bは、 通常、 気密性を高めるために、 研削砥粒を備えた研削工具を回転させて研削を行う研削加工を施さ れる。 しかしながら、 研削加工を行う と、 接合面 1 5 a、 1 5 bに 、 図 4において矢印 2 1、 2 3によって示されているような μ πιォ ーダのサイズの細かい条痕が形成されてしま う。 このような条痕に は真空容器の内部と外部とを連通させるものが含まれている。
したがって、 蓋部分 1 3 a と本体部分 1 3 b との間には気密性を 確保するために、 Oリ ングなどのゴムシール又はガスケッ トを介在 させることが一般的である。 図 2に示されている真空容器 1 3では 、 図 3 Aに示されているように、 蓋部分 1 3 aの接合面 1 5 aの輪 郭形状すなわち外周に沿って溝 2 5が設けられており、 その溝 2 5 に Oリ ングなどのシール部材 2 7が配置されている。 このような溝 2 5は、 例えば、 特開昭 6 0— 1 5 5 3 1 0号公報に記載されてい るような総形ヘールバイ トを用いたヘール加工によ り形成される。 一方、 対面する本体部分 1 3 bの接合面 1 5 bは図 3 Bに示されて いるように平坦な平面として形成されている。 蓋部分 1 3 aの溝 2 5に配置されたシール部材 2 7力 この平面 (接合面 1 5 b ) に当 接してボルトによる締結力で変形して、 真空容器 1 3の内部と外部 との間を遮断する。 ,しかしながら、 Οリ ングなどのシール部材 2 7が当接する本体部 分 1 3 bの接合面 1 5 bに形成された条痕 2 1、 2 3は、 μ πιォー ダのサイズであるため、 シール部材 2 7の変形によって完全に閉塞 させることが困難であり、 真空容器 1 3の内部と外部とが連通して しまい僅かに漏れが発生してしまう。
本出願人は、 上記の漏れは、 研削工具 1 1の研削砥粒による接合 面上の細かい条痕が接合面の輪郭形状すなわち外周形状に沿った方 向に形成されていないことが根本の原因であることを突きとめた。 そこで、 本発明による接合面の加工方法では、 砥粒による条痕が図 4の矢印 2 9によって示されている条痕のよ うに真空容器 1 3など のワークの接合面 1 5 a、 1 5 bの輪郭形状にほぼ沿って形成され るよ うに研削加工を行うよ うにする。
詳細には、 回転する研削工具 1 1 を加工すべきワーク 3 1 (例え ば、 真空容器 1 3 ) の接合面 1 5 ( 1 5 a、 1 5 b ) に押し当てた ときに、 砥粒が少なく とも接合面 1 5 ( 1 5 a , 1 5 b ) 上では円 運動を行わず概略直線的な 1方向のみに沿った運動を行うよ うな研 削装置を用いる。 これによ り、 研削工具 1 1 の砥粒による条痕は必 ず概略直線的で 1方向に揃ったものとなる。
さ らに、 かかる研削装置の研削工具 1 1 とワーク 3 1 との間で接 合面 1 5の輪郭形状にほぼ沿った方向の相対送り を与え、 研削工具 1 1 の回転軸線 3 3、 3 5の方向が相対送りの方向に対してほぼ直 角となるように制御する。 これによ り、 研削工具 1 1 とワーク 3 1 との接触部分においては、 研削工具 1 1の砥粒の速度ベク トルの方 向が常に研削工具 1 1 とワーク 3 1 との間の相対送りの方向と一致 するようになり、 相対移動の方向とほぼ一致する条痕 2 9のみがヮ ーク 3 1 の接合面 1 5に形成される。 すなわち、 ワーク 3 1 の接合 面 1 5の輪郭形状にほぼ沿った条痕 2 9のみが形成されるよ うにな る。
この結果、 接合面 1 5を横断して延び、 ワーク 3 1 によって隔て られる 2つの空間を連通させるような条痕.2 1、 2 3は形成されな くなり、 接合面 1 5の気密性は格段に向上する。 したがって、 シー ル部材 2 7を用いず、 ワーク 3 1 の接合面 1 5同士を直接接触させ てもシール性を確保することが可能となる。
次に、 図 5〜図 7を参照して、 本発明の接合面の加工方法を実施 するための装置の実施態様を説明する。
ワーク 3 1 と研削工具 1 1 との間で接合面の輪郭形状に沿った相 対移動を与えるために、 図 5に示されているような工作機械 3 7が 使用される。 図 5に示されている工作機械 3 7は、 コラム 3 9 と、 コラム 3 9の上部に支持されている主軸頭 4 1 と、 主軸頭 4 1 に回 転可能に支持されている加工工具が脱着可能に取り付けられる主軸 4 3 と、 コラム 3 9の下部に設けられており ワーク 3 1が取り付け られるテーブル 4 5 と、 主軸 4 3 とテーブル 4 5 との間で相対移動 を行わせる直線送り機構と、 主軸 4 3に C軸方向の移動を行わせる 回転送り機構 4 7 と、 主軸に加工工具として取り付けられる研削ェ 具 1 1 と、 直線送り機構及び回転送り機構 4 7の作動を制御する数 値制御装置 4 9 とを備えている。 ここで、 C軸方向の移動とは Z軸 まわりの回転運動を意味する。 すなわち、 図 5においては、 主軸 4 3が C軸方向に回転することになる。 図 5においては、 簡単化のた めに加工工具を簡略化して示してある。
直線送り機構は、 テーブル 4 5の下部に設けられ、 主軸 4 3 とテ 一ブル 4 5 との間に水平面内で直交する X、 Y軸方向の相対移動を 行わせる X軸送り機構 5 1及び Y軸送り機構 5 3 と、 コラム 3 9の 上部に設けられ、 主軸 4 3 とテーブル 4 5 との間に上記 X及び Y軸 に直交する Z軸方向の相対移動を行わせる Z軸送り機構 5 5 とから なり、 それぞれの作動が数値制御装置 4 9によって独立に制御され て.いる。 もちろん、 主軸 4 3又はテーブル 4 5が X、 Y、 Ζ軸の直 ¾ 3軸の移動を全て行う ように構成されていてもよい。
回転送り機構 4 7は少なく とも ± 1 8 0度の範囲で運動が可能に なっていればよく、 通常の工作機械のように主軸 4 3に高速の連続 回転を与えるように構成されている必要はない。
数値制御装置 4 9は、 研削工具 1 1 とワーク 3 1 の接合面 1 5 と の間に Ζ軸方向の切り込みと接合面 1 5の輪郭形状にほぼ沿った方 向の X、 Υ軸に関する相対送りを与える。 さらに、 数値制御装置 4 9は回転送り機構 4 7による主軸 4 3の C軸方向の作動を制御して 、 研削工具 1 1 の回転軸線 3 3、 3 5の方向がこの相対送りの方向 に対してほぼ直角となるようにする。
このような制御を行う ことによ り、 周知の工作機械を用いて本発 明による接合面の加工方法の特徴であるワーク 3 1 の接合面 1 5の 輪郭形状にほぼ沿った条痕 2 9のみを形成させ得るようになる。
図 6及び図 7は、 図 5に示されている加工工具すなわち研削工具 1 1の詳細を示している。 図 6及び図 7を参照すると、 研削工具 1 1は工具ホルダ 5 7を介して主軸 4 3に取り付けられている。
工具ホルダ 5 7は、 その一方の端部に主軸 4 3 と結合させるため のテーパシヤンク 5 9を備えており、 伝動キー 6 1 を介して主軸 4 3のテーパ穴 6 3 と結合されている。 工具ホルダ 5 7の他方の端部 にはブラケッ ト部 6 5が設けられている。 ブラケッ ト部 6 5には中 央部分に底面が平坦になっている凹部 6 7が設けられており、 この 凹部 6 7は図面の下側の端部の壁が除去されて開放した状態になつ ている。 凹部 6 7の底面には図面上の上下方向に長い細長い楕円形 状の 2つの貫通長孔 6 9が上下方向に離間して形成されている。 ま た、 開放している端部からはさらに下側すなわちヮーク 3 1側へタ ブ状部分 7 1が延びている。
凹部 6 7 とは反対側に位置するブラケッ ト部 6 5の面もまた平坦 になっており、 ここに研削工具 1 1 の駆動装置であるエアモータ 7 3が取り付けられる。 エアモータ 7 3は、 フランジ 7 4を備えてお り、 このフランジ 7 4及びブラケッ ト部 6 5の貫通長孔 6 9に取付 ポルト 7 5を貫通させた後、 取付ポルト 7 5をナツ ト 7 7 と係合さ せることによって、 エアモータ 7 3 を工具ホルダ 5 7のブラケッ ト 部 6 5に締結している。 したがって、 この貫通長孔 6 9に沿った方 向に、 ブラケッ ト部 6 5におけるエアモータ 7 3の取付位置を調節 することが可能である。
凹部 6 7内にはエアモータ 7 3 と対応する位置に ドライブプーリ 7 9が配置されている。 ドライブプーリ 7 9の直径が凹部 6 7の水 平方向の幅よ り も小さくなつていることはいうまでもない。 この ド ライブプーリ 7 9はブラケッ ト部分 6 5をはさんで反対側に配置さ れているエアモータ 7 3にカツプリ ング 8 1 を介して結合されてお り、 エアモータ 7 3によって駆動力を付与されるよ うになつている 。 ドライブプーリ 7 9は、 その回転軸線 3 3がワーク 3 1に対して 平行となるようにブラケッ ト部 6 5に支持されている。 ブラケッ ト 部 6 5には、 さ らに、 この ドライブプーリ 7 9に対して主軸 4 3か ら離れる側に離間して従動プーリ 8 3がベアリ ングなどを介して回 転可能に取り付けられている。 従動プーリ 8 3は、 その回転軸線 3 5が ドライブプーリ 7 9の回転軸線 3 3 と平行となるよ うに配置さ れている。
上記 2つのブーリ 7 9 、 8 3の間には研削ベルト 8 5がループ状 に掛けられている。 したがって、 研削ベルト 8 5は、 ドライブブー リ 7 9を介してエアモータ 7 3によ り回転駆動され、 ドライブブー リ 7 9及び従動プーリ 8 3を経て周回運動している。 なお、 エアモ ータ 7 3又はドライブプーリ 7 9の位置は、 上述したように、 貫通 長孔 6 9により固定の従動プーリ 8 3に対して上下方向に調整可能 になっているので、 研削ベルト 8 5の張力を調整することが可能で あり、 研削ベルト 8 5の交換も容易になっている。 ドライブプーリ 7 9を固定にして従動プーリ 8 3の上下方向位置を調整可能にして もよいことはもちろんである。
本願において、 研削工具 1 1 としてこのよ うな研削ベルト 8 5を 使用する場合、 研削ベルト 8 5の回転軸線とは、 ドライブプーリ 7 9及び従動ブーリ 8 3の回転軸線 3 3 、 3 5 を指すものとする。 す なわち、 研削ベルト 8 5上の砥粒が移動する方向に対して垂直な方 向を指すものとする。
工具ホルダ 5 7の中心部には工具ホルダ 5 7の長手方向にテーパ シャンク 5 9側の端部からブラケッ ト部 6 5へ向かって延びている エア通路 8 7が設けられており、 エア通路 8 7はブラケッ ト部 6 5 の近傍で半径方向に曲がって工具ホルダ 5 7の側面に開口している 。 エア通路 8 7はさらにホース 8 9を介してエアモータ 7 3に接続 されている。 このような工具ホルダ 5 7の構造及びエアモータ 7 3 の使用によ り、 主軸 4 3の中心部を通って供給される圧縮エアを利 用して研削工具 1 1 を駆動することができるようになる。 このこと は、 かかる研削工具 1 1 の交換に対して自動工具交換装置を適用す ることを可能とさせる利点を有する。
エアモータ 7 3に代えて他の種類の流体圧モータを使用し、 圧縮 エアに代えて他の種類の加圧流体を使用しても同様の利点が達成さ れる。
上述したような研削工具 1 1 を用いることによ り、 上述した加工 方法で使用するような、 回転する研削工具 1 1 を加工すべきワーク 3 1 (例えば、 真空容器 1 3 ) の接合面 1 5に押し当てたときに、 砥粒が少なく とも接合面 1 5上では円運動を行わず概略直線的な 1 方向のみに沿った運動を行う ような研削装置が実現される。 水平方 向又はワーク 3 1の接合面 1 5に対して平行に延びる回転軸線を有 する概略円筒形状の砥石車を研削工具と して使用しても同様の機能 を有する装置が実現され得る。
本発明の接合面の加工方法及び装置によれば、 接合面の研削加工 の結果形成される砥粒による条痕が接合面の輪郭形状に沿った方向 とほぼ一致して形成されるため、 真空容器の蓋部分と本体部分など の気密性を要する接合面.を接合したときの気密性が向上される。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ワークの接合面を加工するための方法であって、
前記接合面とほぼ平行な回転軸線を有し、 該回転軸線まわりに回 転する研削工具を準備するステツプと、
前記研削工具を加工すべきワークの接合面に押し当てるステップ と、
前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向に研削条痕を形成するよ うに、 前記研削工具によ り前記ワークの接合面を研削加工するステ ップとを含むことを特徴と したワークの接合面を加工するための方 法。
2 . ワークの接合面を加工するための方法であって、
前記接合面とほぼ平行な回転軸線を有し、 該回転軸線まわりに回 転する研削工具を用意するステツプと、
前記研削工具を加工すべきワークの接合面に押し当てるステップ と、
前記研削工具と前記ワークとの間で前記接合面の輪郭形状にほぼ 沿った方向の相対送り を与えると共に、 前記研削工具の回転軸線の 方向が前記相対送りの方向に対してほぼ直角となるよ うに前記研削 工具又は前記ワークの向きを制御するこ とによ り、 ワークの接合面 を研削加工するステップとを含むことを特徴と したワークの接合面 を加工するための方法。
3 . ワークの接合面を加工するための装置において、
加工工具が脱着可能に取り付けられる主軸と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、
前記主軸と前記テーブルとの間で X、 Y、 Ζの直交 3軸方向の相 対移動を行わせる直線送り機構と、 前記主軸又は前記テーブルに前記 Z軸まわりの回転運動である C 軸方向の移動を行わせる回転送り機構と、
前記接合面とほぼ平行な回転軸線を有しており、 前記主軸に加工 工具として取り付けられ、 前記回転軸線周りに回転する研削工具と 前記研削工具が前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向に研削条 痕を形成するよ うに、 前記直線送り機構及び前記回転送り機構を制 御する数値制御装置と、
を具備するこ とを特徴と したワークの接合面を加工するための装 置。
4 . 前記研削工具が砥石車又はベルト研削工具である、 請求項 3 に記載のワークの接合面を加工するための装置。
5 . 前記研削工具が、 前記主軸の軸心に流通する加圧流体を利用 して砥石車又は研削ベルトを回転駆動させる流体圧モータを有して いる、 請求項 3に記載のワークの接合面を加工するための装置。
6 . ワークの接合面を加工するための装置において、
加工工具が脱着可能に取り付けられる主軸と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、
前記主軸と前記テーブルとの間で X、 Y、 Ζの直交 3軸方向の相 対移動を行わせる直線送り機構と、
前記主軸又は前記テーブルに前記 Ζ軸まわりの回転運動である C 軸方向の移動を行わせる回転送り機構と、
前記接合面とほぼ平行な回転軸線を有しており、 前記主軸に加工 工具として取り付けられ、 前記回転軸線周りに回転する研削工具と 前記研削工具と前記ワークの接合面との間に Ζ軸方向の切り込み と、 前記接合面の輪郭形状にほぼ沿った方向の X、 Υ軸に関する相 対送り を与えると共に、 前記研削工具の回転軸線の方向が前記相対 送りの方向に対してほぼ直角になるよ うに前記 C軸の送り制御を行 う数値制御装置と、
を具備することを特徴と したワークの接合面を加工するための装 置。
7 . 前記研削工具が砥石車又はベルト研削工具である、 請求項 6 に記載のワークの接合面を加工するための装置。
8 . 前記研削工具が、 前記主軸の軸心に流通する加圧流体を利用 して砥石車又は研削ベルトを回転駆動させる流体圧モータを有して いる、 請求項 6に記載のワークの接合面を加工するための装置。
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