JP2021185005A - 面取り加工装置 - Google Patents
面取り加工装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021185005A JP2021185005A JP2020090228A JP2020090228A JP2021185005A JP 2021185005 A JP2021185005 A JP 2021185005A JP 2020090228 A JP2020090228 A JP 2020090228A JP 2020090228 A JP2020090228 A JP 2020090228A JP 2021185005 A JP2021185005 A JP 2021185005A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamfering
- grindstone
- workpiece
- outer peripheral
- peripheral portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 116
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 103
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 94
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 4
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
【課題】熟練の作業者でなくとも被加工物の適切な面取り加工を実現できる面取り加工装置を提供する。【解決手段】円盤状の被加工物11の外周部11cを面取り加工する際に用いられる面取り加工装置2であって、被加工物より小径の保持面40aを有するテーブル40と、凹部を側面32aに有する円筒状の面取り砥石32が装着される面取り加工用スピンドル28を含む面取り加工ユニット24と、面取り加工位置と、面取り砥石退避位置と、の間でテーブルと面取り加工ユニットとを相対的に移動させる移動機構4と、被加工物の外周部と面取り砥石の側面とを含む領域を撮像できるように構成されたカメラと、被加工物の外周部と面取り砥石の側面とを含む領域をカメラで撮像して得られる画像から、被加工物の外周部の位置と面取り砥石の側面の位置とを検出し、面取り加工位置でのテーブルと面取り加工ユニットとの位置の関係を算出する算出部と、を含む。【選択図】図1
Description
本発明は、円盤状の被加工物の外周部を面取り加工する際に用いられる面取り加工装置に関する。
各種の電子機器に組み込まれるデバイスチップの生産には、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハが使用される。このウェーハは、円柱状のインゴットをワイヤーソー等でスライスして円盤状のアズスライスウェーハを形成し、その表裏面の平坦度をラッピング処理によって高めた後に、外周部に残る角を面取り加工によって落とすことで得られる。
上述したウェーハに代表される円盤状の被加工物の面取り加工は、通常、この被加工物を保持するテーブルと、側面に面取り加工用の凹部(溝)が形成された円筒状の砥石(面取り砥石)と、を含む面取り加工装置を用いて行われる(例えば、特許文献1参照)。被加工物を保持したテーブルと砥石とを回転させて、この砥石の凹部を被加工物の外周部に接触させることで、被加工物を面取り加工できる。
ところで、被加工物の中心とテーブルの中心(回転の中心)とのずれが大きい状態で被加工物が面取り加工されると、加工後の被加工物の真円度が低くなる。また、面取り加工に使用される砥石は徐々に摩耗するので、所望の直径の被加工物を得るには、砥石の摩耗の程度に応じて被加工物に対する砥石の位置を調整しなくてはならない。これらの理由から、被加工物の面取り加工には、熟練の作業者が必要とされていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熟練の作業者でなくとも被加工物の適切な面取り加工を実現できる面取り加工装置を提供することである。
本発明の一態様によれば、第1の面と該第1の面とは反対側の第2の面とを有する円盤状の被加工物の外周部を面取り加工する際に用いられる面取り加工装置であって、該被加工物より小径の保持面を有し、該保持面を回転させる回転駆動源に連結されたテーブルと、該被加工物の該外周部に接触させる凹部を側面に有する円筒状の面取り砥石が装着される面取り加工用スピンドルを含む面取り加工ユニットと、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該凹部とが接触する面取り加工位置と、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該凹部とが離れる面取り砥石退避位置と、の間で該テーブルと該面取り加工ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、該テーブルに保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該側面とを含む領域を撮像できるように構成されたカメラと、該テーブルに保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該側面とを含む該領域を該カメラで撮像して得られる画像から、該被加工物の該外周部の位置と該面取り砥石の該側面の位置とを検出し、該面取り加工位置での該テーブルと該面取り加工ユニットとの位置の関係を算出する算出部と、を含む面取り加工装置が提供される。
本発明の一態様において、該カメラは、該移動機構による該テーブルと該面取り加工ユニットとの相対的な移動の方向に対して垂直で、該テーブルの保持面に対して平行な方向から該テーブルに保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該側面とを含む該領域を撮像できるように構成されていることが好ましい。
また、本発明の一態様において、該算出部は、該画像に写る該テーブルの所定の部位を基準に、該被加工物の該外周部の位置と該面取り砥石の該側面の位置とを検出することができる。
また、本発明の一態様において、該面取り砥石の該凹部に対応する形状の凸部を側面に有する円筒状の整形砥石が装着される整形砥石用スピンドルを含み該面取り加工ユニットに対して該テーブルとは反対側に配置されたツルアーを更に含み、該移動機構は、該整形砥石の該凸部と該面取り砥石の該凹部とが接触する整形位置と、該整形砥石の該凸部と該面取り砥石の該凹部とが離れる整形砥石退避位置と、の間で該面取り加工ユニットと該ツルアーとを相対的に移動させ、該カメラは、該整形砥石の該側面と該面取り砥石の該側面とを含む領域を撮像できるように構成されており、該算出部は、該整形砥石の該側面と該面取り砥石の該側面とを含む該領域を該カメラで撮像して得られる画像から、該整形砥石の該側面の位置と該面取り砥石の該側面の位置とを検出し、該整形位置での該ツルアーと該面取り加工ユニットとの位置の関係を算出することがある。
また、本発明の一態様において、該被加工物の該外周部に接触させる側面を有する円筒状の研磨パッドが装着される研磨加工用スピンドルを含み該テーブルに対して該面取り加工ユニットとは反対側に配置された研磨加工ユニットを更に含み、該移動機構は、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とが接触する研磨加工位置と、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とが離れる研磨パッド退避位置と、の間で該テーブルと該研磨加工ユニットとを相対的に移動させ、該カメラは、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とを含む領域を撮像できるように構成されており、該算出部は、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とを含む該領域を該カメラで撮像して得られる画像から、該被加工物の該外周部の位置と該研磨パッドの該側面の位置とを検出し、該研磨加工位置での該テーブルと該研磨加工ユニットとの位置の関係を算出することがある。
本発明の一態様にかかる面取り加工装置は、テーブルに保持された被加工物の外周部と面取り砥石の側面とを含む領域を撮像できるように構成されたカメラと、この領域をカメラで撮像して得られる画像から、被加工物の外周部の位置と面取り砥石の側面の位置とを検出し、面取り加工位置でのテーブルと面取り加工ユニットとの位置の関係を算出する算出部と、を含んでいる。
そのため、検出された被加工物の外周部の位置を用いて、被加工物がテーブルに対してずれているか否かを容易に確認できる。また、検出された面取り砥石の側面の位置から算出される面取り加工位置でのテーブルと面取り加工ユニットとの位置の関係を用いて、面取り砥石の摩耗を考慮に入れた状態で被加工物を面取り加工できる。
よって、本発明の一態様にかかる面取り加工装置によれば、熟練の作業者でなくとも被加工物の適切な面取り加工を実現できる。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる面取り加工装置2の構造を示す正面図であり、図2は、面取り加工装置の構造を示す平面図である。なお、図1及び図2では、一部の構成要素が省略され、また、図2では、一部の構成要素が機能ブロックで表現されている。更に、以下の説明で用いられるX軸方向(第1水平方向)、Y軸方向(第2水平方向)、及びZ軸方向(鉛直方向)は、互いに垂直である。
図1に示すように、面取り加工装置2は、ボールねじ式の第1移動機構4を備える。この第1移動機構4は、例えば、支持構造(不図示)の側面に固定されX軸方向に対して概ね平行な一対のガイドレール6を含む。ガイドレール6には、水平移動プレート8がX軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
水平移動プレート8の裏面側(ガイドレール6側)には、ボールねじを構成するナット(不図示)が設けられている。このナットには、ガイドレール6に対して概ね平行なねじ軸10が回転できる態様で連結(螺合)されている。ねじ軸10の一端部には、パルスモータ12が接続されている。そのため、パルスモータ12でねじ軸10を回転させれば、水平移動プレート8は、ガイドレール6に沿ってX軸方向に移動する。
つまり、ガイドレール6、水平移動プレート8のナット、ねじ軸10、及びパルスモータ12によって、水平移動機構が実現されている。なお、ガイドレール6の傍には、位置センサ(不図示)が設けられており、この位置センサによって、水平移動プレート8のX軸方向の位置が検出される。
水平移動プレート8の表面(ガイドレール6とは反対側の面)には、Z軸方向に対して概ね平行な一対のガイドレール14が固定されている。ガイドレール14には、鉛直移動プレート16がZ軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。鉛直移動プレート16の裏面側(ガイドレール14側)には、ボールねじを構成するナット(不図示)が設けられている。
このナットには、ガイドレール14に対して概ね平行なねじ軸18が回転できる態様で連結(螺合)されている。ねじ軸18の一端部には、パルスモータ20が接続されている。そのため、パルスモータ20でねじ軸18を回転させれば、鉛直移動プレート16は、ガイドレール14に沿ってZ軸方向に移動する。
つまり、ガイドレール14、鉛直移動プレート16のナット、ねじ軸18、及びパルスモータ20によって、鉛直移動機構が実現されている。なお、ガイドレール14の傍には、位置センサ(不図示)が設けられており、この位置センサによって、鉛直移動プレート16のZ軸方向の位置が検出される。
鉛直移動プレート16の表面(ガイドレール14とは反対側の面)には、固定具22が設けられている。この固定具22には、被加工物11を面取り加工するための面取り加工ユニット24が支持されている。被加工物11は、例えば、円形の第1の面11aと、第1の面11aとは反対側の円形の第2の面11bと、を有する円盤状に形成される。
この被加工物11の外周部11cが、面取り加工装置2によって面取り加工される。被加工物11は、代表的には、シリコン等の半導体材料でなるウェーハである。ただし、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる板を被加工物11として面取り加工することもできる。
面取り加工ユニット24は、固定具22に固定されたスピンドルハウジング26を備えている。スピンドルハウジング26には、Z軸方向に対して概ね平行な軸心28aを持つスピンドル(面取り加工用スピンドル)28が回転できる態様で収容されている。スピンドル28の先端部(下端部)は、スピンドルハウジング26の下端面から外部に露出している。このスピンドル28の先端部には、マウンタ30が固定される。一方で、スピンドル28の基端側(上端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
マウンタ30は、例えば、先端側(下端側)の外周面にねじ溝が形成された円柱状のボス部と、ボス部の基端側(上端側)に接続された円盤状のフランジ部とを含む。このマウンタ30には、円筒状の面取り砥石32が装着される。面取り砥石32の中央部には、孔が設けられており、面取り砥石32は、この孔にマウンタ30のボス部が挿入されることによって、マウンタ30に装着される。
面取り砥石32がマウンタ30に装着された状態で、マウンタ30のボス部の先端側には、ボス部を挿入できるねじ孔が中央部に形成された固定用のプレート34が締め込まれる。これにより、面取り砥石32は、マウンタ30と、プレート34とによって挟持される。すなわち、面取り砥石32は、マウンタ30等を介して、スピンドル28の先端部に装着される。
面取り砥石32は、例えば、ダイヤモンド等の砥粒を金属や樹脂等の結合材で固めて所定の高さ(厚さ)の円筒状に形成され、その側面32aには、径方向で内側に窪んだ凹部(溝)が形成されている。面取り砥石32に含ませる砥粒の大きさ(粒径)に特段の制限はないが、例えば、♯2000前後の小さめの砥粒を含ませると良い。加工の効率等を考慮すると、面取り砥石32の高さは、被加工物11の厚さ以上に設定されることが望ましい。ただし、面取り砥石32の高さは、被加工物11の厚さ未満に設定されても良い。
面取り砥石32の凹部は、周方向で側面32aの全体に形成されている。また、この凹部の形状は、面取り加工を経て得られる被加工物11の外周部11d(図5等参照)の形状に対応している。そのため、面取り砥石32を回転させて、側面32aの凹部を被加工物11の外周部11cに接触させれば、被加工物11の外周部11cを面取り砥石32で研磨(研削)加工して、凹部に対応する凸状に整形された外周部11dを実現できる。
水平移動プレート8の移動方向(すなわち、X軸方向)に沿って面取り加工ユニット24の一方側の位置には、被加工物11を保持できるように構成された円盤状のテーブル40が配置されている。テーブル40は、Z軸方向に対して概ね平行(つまり、スピンドル28の軸心28aに対して概ね平行)な軸心42aを持つスピンドル42の先端部(上端部)に固定されている。
スピンドル42の基端側(下端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。つまり、テーブル40は、スピンドル42を介して回転駆動源に連結されており、この回転駆動源の動力によって、スピンドル42の軸心42aの周りに回転する。テーブル40の上面は、被加工物11を保持する保持面40aとなる。
そのため、保持面40aも、回転駆動源の動力によって、スピンドル42の軸心42aの周りに回転する。保持面40aは、テーブル40の内部に設けられた吸引路(不図示)等を介してエジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。また、保持面40aは、水平移動プレート8の移動方向に対して概ね平行に、且つ被加工物11よりも小径に形成されている。
保持面40aに被加工物11を載せて、この保持面40aに吸引源の負圧を作用させれば、被加工物11はテーブル40によって保持される。なお、本実施形態では、被加工物11の上面(図1では第1の面11a)側に被加工物11よりも小径の押さえプレート44を載せることで、被加工物11のより確実な保持を実現している。
上述のように、保持面40a(テーブル40)及び押さえプレート44は、被加工物11よりも小径に形成されている。そのため、被加工物11がテーブル40(保持面40a)によって適切に保持されると、被加工物11の外周部11cは、径方向でテーブル40及び押さえプレート44の外側にはみ出す。これにより、テーブル40に保持された被加工物11の外周部11cに対して、面取り砥石32等を接触させることができる。
面取り加工ユニット24に対してテーブル40とは反対側の位置には、面取り砥石32用の第1ツルアー(第1ツルーイング工具)50が配置されている。この第1ツルアー50は、Z軸方向に対して概ね平行(つまり、スピンドル28の軸心28aに対して概ね平行)な軸心52aを持つスピンドル(第1整形砥石用スピンドル)52を含む。スピンドル52の先端部(上端部)には、マウンタ54が固定されている。一方で、スピンドル52の基端側(下端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
マウンタ54は、例えば、先端側(上端側)の外周面にねじ溝が形成された円柱状のボス部と、ボス部の基端側(下端側)に接続された円盤状のフランジ部とを含む。このマウンタ54には、円筒状の整形砥石(第1整形砥石)56が装着される。具体的には、整形砥石56の中央部には、孔が設けられており、整形砥石56は、この孔にマウンタ54のボス部が挿入されることによって、マウンタ54に装着される。
整形砥石56がマウンタ54に装着された状態で、マウンタ54が備えるボス部の先端側には、ボス部を挿入できるねじ孔が中央部に形成された固定用のプレート58が締め込まれる。これにより、整形砥石56は、マウンタ54と、プレート58とによって挟持される。すなわち、整形砥石56は、マウンタ54等を介して、スピンドル52の先端部に固定される。
整形砥石56は、例えば、ダイヤモンド等の砥粒を金属や樹脂等の結合材で固めて所定の高さ(厚さ)の円筒状に形成され、その側面56aには、径方向で外側に膨らんだ凸部が形成されている。ただし、この整形砥石56は、面取り砥石32を適切に整形できる材質で形成されていれば良い。また、整形砥石56の高さは、面取り砥石32の側面32aに形成される凹部の幅(面取り砥石32の高さ方向に沿った長さ)以上に設定されることが望ましい。
整形砥石56の凸部は、周方向で側面56aの全体に形成されている。また、この凸部の形状は、面取り砥石32の側面32aに形成された凹部の形状に対応している。すなわち、整形砥石56の凸部の形状は、面取り加工を経て得られる被加工物11の外周部11dの形状に対応する。
この整形砥石56を回転させて、側面56aの凸部を面取り砥石32の側面32aに接触させることで、面取り砥石32の側面32aの凹部を適切な形状に整形できる(ツルーイング)。なお、この整形砥石56は、テーブル40の保持面40aよりも低い位置(下方)に配置されることが望ましい。これにより、テーブル40の保持面40aが整形砥石56よりも低い位置(下方)に配置される場合等と比べて、ツルーイングの際に発生する屑がテーブル40の保持面40aに付着し難くなる。
X軸方向に沿って第1移動機構4のテーブル40側の位置には、第2移動機構64が配置されている。第2移動機構64の構造は、第1移動機構4と類似している。すなわち、第2移動機構64は、例えば、支持構造(不図示)の側面に固定されX軸方向に対して概ね平行な一対のガイドレール66を含む。ガイドレール66には、水平移動プレート68がX軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
水平移動プレート68の裏面側(ガイドレール66側)には、ボールねじを構成するナット(不図示)が設けられている。このナットには、ガイドレール66に対して概ね平行なねじ軸70が回転できる態様で連結(螺合)されている。ねじ軸70の一端部には、パルスモータ72が接続されている。そのため、パルスモータ72でねじ軸70を回転させれば、水平移動プレート68は、ガイドレール66に沿ってX軸方向に移動する。
つまり、ガイドレール66、水平移動プレート68のナット、ねじ軸70、及びパルスモータ72によって、水平移動機構が実現されている。なお、ガイドレール66の傍には、位置センサ(不図示)が設けられており、この位置センサによって、水平移動プレート68のX軸方向の位置が検出される。
水平移動プレート68の表面(ガイドレール66とは反対側の面)には、Z軸方向に対して概ね平行な一対のガイドレール74が固定されている。ガイドレール74には、鉛直移動プレート76がZ軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。鉛直移動プレート76の裏面側(ガイドレール74側)には、ボールねじを構成するナット(不図示)が設けられている。
このナットには、ガイドレール74に対して概ね平行なねじ軸78が回転できる態様で連結(螺合)されている。ねじ軸78の一端部には、パルスモータ80が接続されている。そのため、パルスモータ80でねじ軸78を回転させれば、鉛直移動プレート76は、ガイドレール74に沿ってZ軸方向に移動する。
つまり、ガイドレール74、鉛直移動プレート76のナット、ねじ軸78、及びパルスモータ80によって、鉛直移動機構が実現されている。なお、ガイドレール74の傍には、位置センサ(不図示)が設けられており、この位置センサによって、鉛直移動プレート76のZ軸方向の位置が検出される。
鉛直移動プレート76の表面(ガイドレール74とは反対側の面)には、固定具82が設けられている。この固定具82には、被加工物11の外周部11dを研磨加工するための研磨加工ユニット84が支持されている。つまり、テーブル40に対して面取り加工ユニット24とは反対側の位置には、研磨加工ユニット84が配置されている。研磨加工ユニット84は、固定具82に固定されたスピンドルハウジング86を備えている。
スピンドルハウジング86には、Z軸方向に対して概ね平行な軸心88aを持つスピンドル(研磨加工用スピンドル)88が回転できる態様で収容されている。スピンドル88の先端部(下端部)は、スピンドルハウジング86の下端面から外部に露出している。このスピンドル88の先端部には、マウンタ90が固定される。一方で、スピンドル88の基端側(上端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
マウンタ90は、例えば、先端側(下端側)の外周面にねじ溝が形成された円柱状のボス部と、ボス部の基端側(上端側)に接続された円盤状のフランジ部とを含む。このマウンタ90には、円筒状の研磨パッド92が装着される。研磨パッド92の中央部には、孔が設けられており、研磨パッド92は、この孔にマウンタ90のボス部が挿入されることによって、マウンタ90に装着される。
研磨パッド92がマウンタ90に装着された状態で、マウンタ90のボス部の先端側には、ボス部を挿入できるねじ孔が中央部に形成された固定用のプレート94が締め込まれる。これにより、研磨パッド92は、マウンタ90と、プレート94とによって挟持される。すなわち、研磨パッド92は、マウンタ90等を介して、スピンドル88の先端部に装着される。
研磨パッド92は、例えば、砥粒を含有しない不織布等の材料を用いて所定の高さ(厚み)の円筒状に形成されており、その側面92aには、径方向で内側に窪んだ凹部(溝)が形成されている。なお、加工の効率等を考慮すると、研磨パッド92の高さは、被加工物11の厚さ以上に設定されることが望ましい。ただし、研磨パッド92の高さは、被加工物11の厚さ未満に設定されても良い。
研磨パッド92の凹部は、周方向で側面92aの全体に形成されている。また、この凹部の形状は、研磨加工を経て得られる被加工物11の外周部の形状(面取り加工を経て得られる被加工物11の外周部11dの形状と同等の形状)に対応している。そのため、研磨パッド92を回転させて、側面92aの凹部を被加工物11の外周部11dに接触させることで、被加工物11の外周部11dを研磨パッド92で研磨加工して、例えば、この外周部11dを鏡面にすることができる。
研磨加工ユニット84に対してテーブル40とは反対側の位置には、研磨パッド92用の第2ツルアー(第2ツルーイング工具)100が配置されている。この第2ツルアー100は、Z軸方向に対して概ね平行(つまり、スピンドル88の軸心88aに対して概ね平行)な軸心102aを持つスピンドル(第2整形砥石用スピンドル)102を含む。スピンドル102の先端部(上端部)には、マウンタ104が固定されている。一方で、スピンドル102の基端側(下端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
マウンタ104は、例えば、先端側(上端側)の外周面にねじ溝が形成された円柱状のボス部と、ボス部の基端側(下端側)に接続された円盤状のフランジ部とを含む。このマウンタ104には、円筒状の整形砥石(第2整形砥石)106が装着される。具体的には、整形砥石106の中央部には、孔が設けられており、整形砥石106は、この孔にマウンタ104のボス部が挿入されることによって、マウンタ104に装着される。
整形砥石106がマウンタ104に装着された状態で、マウンタ104が備えるボス部の先端側には、ボス部を挿入できるねじ孔が中央部に形成された固定用のプレート108が締め込まれる。これにより、整形砥石106は、マウンタ104と、プレート108とによって挟持される。すなわち、整形砥石106は、マウンタ104等を介して、スピンドル102の先端部に固定される。
整形砥石106は、例えば、ダイヤモンド等の砥粒を金属や樹脂等の結合材で固めて所定の高さ(厚さ)の円筒状に形成され、その側面106aには、径方向で外側に膨らんだ凸部が形成されている。ただし、この整形砥石106は、研磨パッド92を適切に整形できる材質で形成されていれば良い。また、整形砥石106の高さは、研磨パッド92の側面92aに形成される凹部の幅(研磨パッド92の高さ方向に沿った長さ)以上に設定されることが望ましい。
整形砥石106の凸部は、周方向で側面106aの全体に形成されている。また、この凸部の形状は、研磨パッド92の側面92aに形成された凹部の形状に対応している。すなわち、整形砥石106の凸部の形状は、研磨加工を経て得られる被加工物11の外周部の形状(面取り加工を経て得られる被加工物11の外周部11dの形状と同等の形状)に対応する。
この整形砥石106を回転させて、側面106aの凸部を研磨パッド92の側面92aに接触させることで、研磨パッド92の側面92aの凹部を適切な形状に整形できる(ツルーイング)。なお、この整形砥石106は、テーブル40の保持面40aよりも低い位置(下方)に配置されることが望ましい。これにより、テーブル40の保持面40aが整形砥石106よりも低い位置(下方)に配置される場合等と比べて、ツルーイングの際に発生する屑がテーブル40の保持面40aに付着し難くなる。
図2に示すように、面取り砥石32、被加工物11(テーブル40)、整形砥石56、研磨パッド92、及び整形砥石106に対してY軸方向に離れた位置には、例えば、ボールねじ式のカメラ移動機構110が配置されている。カメラ移動機構110は、例えば、支持構造(不図示)の側面に固定されX軸方向に対して概ね平行なガイドレール112を含む。ガイドレール112には、カメラ(撮像ユニット)114がX軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
カメラの裏面側(ガイドレール112側)には、ボールねじを構成するナット(不図示)が設けられている。このナットには、ガイドレール112に対して概ね平行なねじ軸(不図示)が回転できる態様で連結(螺合)されている。ねじ軸の一端部には、パルスモータ(不図示)が接続されている。そのため、パルスモータでねじ軸を回転させれば、カメラ114は、ガイドレール112に沿ってX軸方向に移動する。
つまり、ガイドレール112、カメラ114のナット、ねじ軸、及びパルスモータによって、水平移動機構が実現されている。なお、ガイドレール112の傍には、位置センサ(不図示)が設けられており、この位置センサによって、カメラ114のX軸方向の位置が検出される。
カメラ114は、例えば、可視光に感度を持つCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサやCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の2次元光センサと、結像用のレンズと、を含み、面取り砥石32、テーブル40、テーブル40に保持された被加工物11、整形砥石56、研磨パッド92、及び整形砥石106をY軸方向から撮像できるように構成されている。
第1移動機構4、面取り加工ユニット24、スピンドル42を回転させる回転駆動源、スピンドル52を回転させる回転駆動源、第2移動機構64、研磨加工ユニット84、スピンドル102を回転させる回転駆動源、カメラ移動機構110、カメラ114等の構成要素は、それぞれ、制御ユニット120に接続されている。制御ユニット120は、被加工物11の面取り加工に必要な一連の工程に合わせて、上述した各構成要素を制御する。
制御ユニット120は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の処理装置と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の主記憶装置と、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成される。補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニット120の機能が実現されている。ただし、制御ユニット120の機能は、ハードウェアのみによって実現されても良い。
図3は、制御ユニット120の機能的な構造の一部を示す機能ブロック図である。図3に示すように、制御ユニット120は、例えば、第1移動機構4及び第2移動機構64の動作を制御できるように構成された移動制御部120aを含む。この移動制御部120aが第1移動機構4を動作させることによって、面取り加工ユニット24は、X軸方向及びZ軸方向に移動する。
つまり、テーブル40と面取り加工ユニット24とは、第1移動機構4と移動制御部120aとによって、X軸方向とZ軸方向とに相対的に移動する。また、面取り加工ユニット24と第1ツルアー50とは、第1移動機構4と移動制御部120aとによって、X軸方向とZ軸方向とに相対的に移動する。
より具体的には、例えば、第1移動機構4と移動制御部120aとは、テーブル40の保持面40aに保持された被加工物11の外周部11cと面取り砥石32の凹部とが接触する面取り加工位置と、テーブル40の保持面40aに保持された被加工物11の外周部11cと面取り砥石32の凹部とが離れる面取り砥石退避位置と、の間でテーブル40と面取り加工ユニット24とを相対的に移動させることができる。
また、例えば、第1移動機構4と移動制御部120aとは、整形砥石56の凸部と面取り砥石32の凹部とが接触する第1整形位置と、整形砥石56の凸部と面取り砥石32の凹部とが離れる第1整形砥石退避位置と、の間で面取り加工ユニット24と第1ツルアー50とを相対的に移動させることができる。
同様に、移動制御部120aが第2移動機構64を動作させることによって、研磨加工ユニット84は、X軸方向及びZ軸方向に移動する。つまり、研磨加工ユニット84とテーブル40とは、第2移動機構64と移動制御部120aとによって、X軸方向とZ軸方向とに相対的に移動する。また、研磨加工ユニット84と第2ツルアー100とは、第2移動機構64と移動制御部120aとによって、X軸方向とZ軸方向とに相対的に移動する。
より具体的には、例えば、第2移動機構64と移動制御部120aとは、テーブル40の保持面40aに保持された被加工物11の外周部11dと研磨パッド92の側面92aとが接触する研磨加工位置と、テーブル40の保持面40aに保持された被加工物11の外周部11cと研磨パッド92の側面92aとが離れる研磨パッド退避位置と、の間で研磨加工ユニット84とテーブル40とを相対的に移動させることができる。
また、例えば、第2移動機構64と移動制御部120aとは、整形砥石106の凸部と研磨パッド92の側面92aとが接触する第2整形位置と、整形砥石106の凸部と研磨パッド92の側面92aとが離れる第2整形砥石退避位置と、の間で研磨加工ユニット84と第2ツルアー100とを相対的に移動させることができる。
制御ユニット120は、図3に示すように、カメラ移動機構110及びカメラ114の動作を制御できるように構成された撮像制御部120bを含んでいる。この撮像制御部120bがカメラ移動機構110を動作させることによって、カメラ114は、X軸方向に移動する。つまり、カメラ114は、カメラ移動機構110と撮像制御部120bとによって、X軸方向に移動する。
より具体的には、撮像制御部120bは、例えば、テーブル40の保持面40aに保持された被加工物11の外周部11c(又は外周部11d)と面取り砥石32の側面32aとを含む領域A1をカメラ114でY軸方向から撮像できるように、領域A1に対してY軸方向に離れた位置にカメラ114を位置づける。そして、撮像制御部120bは、この領域A1をカメラ114でY軸方向から撮像する。なお、領域A1の撮像は、面取り砥石32とテーブル40とを回転させながら複数のタイミングで行われることが望ましい。
また、撮像制御部120bは、例えば、整形砥石56の側面56aと面取り砥石32の側面32aとを含む領域A2をカメラ114でY軸方向から撮像できるように、領域A2に対してY軸方向に離れた位置にカメラ114を位置づける。そして、撮像制御部120bは、この領域A2をカメラ114でY軸方向から撮像する。なお、領域A2の撮像は、面取り砥石32と整形砥石56とを回転させながら複数のタイミングで行われることが望ましい。
すなわち、領域A1及び領域A2は、テーブル40と面取り加工ユニット24とが相対的に移動する方向(X軸方向)に対して垂直で、テーブル40の保持面40a(XY平面)に対して平行な方向(Y軸方向)から、カメラ114によって撮像される。このような方向から領域A1及び領域A2を撮像することで、被加工物11の外周部11c(又は外周部11d)の位置や形状、面取り砥石32の側面32aの位置や凹部の形状、整形砥石56の側面56aの位置や凸部の形状等を精度良く検出できるようになる。
ただし、被加工物11の外周部11c(又は外周部11d)の位置や形状、面取り砥石32の側面32aの位置や凹部の形状、整形砥石56の側面56aの位置や凸部の形状等を必要な精度で検出できるようであれば、領域A1及び領域A2は、他の方向から撮像されても良い。
更に、撮像制御部120bは、例えば、テーブル40の保持面40aに保持された被加工物11の外周部11d(又は外周部11c)と研磨パッド92の側面92aとを含む領域A3をカメラ114でY軸方向から撮像できるように、領域A3に対してY軸方向に離れた位置にカメラ114を位置づける。そして、撮像制御部120bは、この領域A3をカメラ114でY軸方向から撮像する。なお、領域A3の撮像は、テーブル40と研磨パッド92とを回転させながら複数のタイミングで行われることが望ましい。
同様に、撮像制御部120bは、例えば、整形砥石106の側面106aと研磨パッド92の側面92aとを含む領域A4をカメラ114でY軸方向から撮像できるように、領域A4に対してY軸方向に離れた位置にカメラ114を位置づける。そして、撮像制御部120bは、この領域A4をカメラ114でY軸方向から撮像する。なお、領域A4の撮像は、研磨パッド92と整形砥石106とを回転させながら複数のタイミングで行われることが望ましい。
すなわち、領域A3及び領域A4は、テーブル40と研磨加工ユニット84とが相対的に移動する方向(X軸方向)に対して垂直で、テーブル40の保持面40a(XY平面)に対して平行な方向(Y軸方向)から、カメラ114によって撮像される。このような方向から領域A3及び領域A4を撮像することで、被加工物11の外周部11d(又は外周部11c)の位置や形状、研磨パッド92の側面92aの位置や凹部の形状、整形砥石106の側面106aの位置や凸部の形状等を精度良く検出できるようになる。
ただし、被加工物11の外周部11d(又は外周部11c)の位置や形状、研磨パッド92の側面92aの位置や凹部の形状、整形砥石106の側面106aの位置や凸部の形状等を必要な精度で検出できるようであれば、領域A3及び領域A4は、他の方向から撮像されても良い。
領域A1、領域A2、領域A3、又は領域A4をカメラ114で撮像して得られる画像は、制御ユニット120に記憶される。図3に示すように、制御ユニット120は、カメラ114で撮像して得られる画像から、各部の位置や形状を検出するとともに、これらの位置の関係を算出する算出部120cを含む。
例えば、算出部120cは、領域A1をカメラ114で撮像して得られる画像にエッジ検出等の画像処理を適用することで、被加工物11の外周部11c(又は外周部11d)の位置(X軸方向の位置)や形状、面取り砥石32の側面32aの位置(X軸方向の位置)や凹部の形状等を検出する。そして、算出部120cは、検出された外周部11c(又は外周部11d)の位置と、側面32aの位置と、に基づき、面取り砥石退避位置や面取り加工位置でのテーブル40と面取り加工ユニット24との位置の関係を算出する。
なお、被加工物11の外周部11c(又は外周部11d)の位置と、面取り砥石32の側面32aの位置とは、画像に写るテーブル40の所定の部位(例えば、端部40b(図5等参照))を基準に検出されることが望ましい。これにより、カメラ移動機構110によるカメラ114の位置合わせ精度に関わらず、外周部11c(又は外周部11d)の位置や側面32aの位置を高い精度で検出できるようになる。
同様に、算出部120cは、領域A2をカメラ114で撮像して得られる画像にエッジ検出等の画像処理を適用することで、面取り砥石32の側面32aの位置(X軸方向の位置)や凹部の形状、整形砥石56の側面56aの位置(X軸方向の位置)や凸部の形状等を検出する。そして、算出部120cは、検出された側面32aの位置と、側面56aの位置と、に基づき、第1整形位置や第1整形砥石退避位置での面取り加工ユニット24と第1ツルアー50との位置の関係を算出する。
なお、面取り砥石32の側面32aの位置と、整形砥石56の側面56aの位置とは、画像に写るマウンタ54の所定の部位(例えば、端部)を基準に検出されることが望ましい。これにより、カメラ移動機構110によるカメラ114の位置合わせ精度に関わらず、側面32aの位置や側面56aの位置を高い精度で検出できるようになる。
また、算出部120cは、領域A3をカメラ114で撮像して得られる画像にエッジ検出等の画像処理を適用することで、被加工物11の外周部11d(又は外周部11c)の位置(X軸方向の位置)や形状、研磨パッド92の側面92aの位置(X軸方向の位置)や凹部の形状等を検出する。そして、算出部120cは、検出された外周部11d(又は外周部11c)の位置と、側面92aの位置と、に基づき、研磨加工位置や研磨パッド退避位置での研磨加工ユニット84とテーブル40との位置の関係を算出する。
なお、被加工物11の外周部11d(又は外周部11c)の位置と、研磨パッド92の側面92aの位置とは、画像に写るテーブル40の端部40bの位置等を基準に検出されることが望ましい。これにより、カメラ移動機構110によるカメラ114の位置合わせ精度に関わらず、外周部11d(又は外周部11c)の位置や側面92aの位置を高い精度で検出できるようになる。
更に、算出部120cは、領域A4をカメラ114で撮像して得られる画像にエッジ検出等の画像処理を適用することで、研磨パッド92の側面92aの位置(X軸方向の位置)や凹部の形状、整形砥石106の側面106aの位置(X軸方向の位置)や凸部の形状等を検出する。そして、算出部120cは、検出された側面92aの位置と、側面106aの位置と、に基づき、第2整形位置や第2整形砥石退避位置での研磨加工ユニット84と第2ツルアー100との位置の関係を算出する。
なお、研磨パッド92の側面92aの位置と、整形砥石106の側面106aの位置とは、画像に写るマウンタ104の端部の位置等を基準に検出されることが望ましい。これにより、カメラ移動機構110によるカメラ114の位置合わせ精度に関わらず、側面92aの位置や側面106aの位置を高い精度で検出できるようになる。
算出部120cによって取得される各種の情報は、制御ユニット120に記憶される。図3に示すように、制御ユニット120は、算出部120cによって取得された情報に基づいて様々な判定を行う判定部120dを含んでいる。例えば、判定部120dは、被加工物11の外周部11cの位置に基づき、被加工物11の中心とテーブル40の中心とのずれが大きいか否かを判定することができる。
また、判定部120dは、面取り砥石32の側面32aの位置や凹部の形状に基づき、面取り砥石32の摩耗が大きいか否かを判定することができる。同様に、判定部120dは、研磨パッド92の側面92aの位置や凹部の形状に基づき、研磨パッド92の摩耗が大きいか否かを判定することができる。
次に、面取り加工装置2を用いて行われる面取り加工(面取り加工方法)の概要を説明する。図4は、被加工物11の面取り加工の流れを示すフローチャートである。図4に示すように、被加工物11の面取り加工では、まず、テーブル40と面取り加工ユニット24との位置の関係を調整する(ステップST11)。
具体的には、移動制御部120aが第1移動機構4を制御して、例えば、テーブル40と面取り加工ユニット24とを面取り砥石退避位置に位置付ける。つまり、テーブル40に対する面取り加工ユニット24のX軸方向の位置を調整するとともに、被加工物11のZ軸方向の位置と、面取り砥石32のZ軸方向の位置とが等しくなるように、テーブル40に対する面取り加工ユニット24のZ軸方向の位置を調整する。
次に、カメラ114の位置を調整して領域A1を撮像する(ステップST12)。すなわち、撮像制御部120bがカメラ移動機構110を制御して、領域A1に対してY軸方向に離れた位置にカメラ114を位置付ける。そして、撮像制御部120bは、領域A1をカメラ114でY軸方向から撮像する。なお、本実施形態では、少なくともテーブル40を回転させながら複数のタイミングで領域A1を撮像する。複数のタイミングで領域A1を撮像して得られる複数の画像は、制御ユニット120に記憶される。
その後、得られた画像から、被加工物11及び面取り砥石32の情報を取得する(ステップST13)。例えば、算出部120cは、テーブル40の端部40bを基準として、面取り砥石退避位置での面取り砥石32の側面32aのX軸方向の位置を検出する。図5は、面取り砥石退避位置での位置の関係を示す正面図である。図5では、テーブル40の端部40bから面取り砥石32の側面32aまでの距離をD1で表している。
また、例えば、算出部120cは、テーブル40の端部40bを基準として、面取り砥石退避位置での被加工物11の外周部11cのX軸方向の位置を検出する。本実施形態では、テーブル40を回転させながら複数のタイミングで画像を取得しているので、被加工物11の中心とテーブル40の中心(回転の)とにずれがある場合には、異なる複数の外周部11cの位置が検出されることになる。図5では、テーブル40の端部40bから最も遠くに離れた外周部11cまでの距離をD2で表している。
被加工物11及び面取り砥石32の情報を取得した後には、テーブル40と被加工物11との間に許容できない大きさのずれがあるか否かを判定する(ステップST14)。例えば、判定部120dは、テーブル40に対する被加工物11のずれの大きさが、許容できるずれの大きさの最大値ΔDよりも大きい否かを判定する。
被加工物11とテーブル40とにずれがない理想的な状態で、テーブル40の端部40bから外周部11cまでの距離がD0で表されるとすると、テーブル40に対する被加工物11のずれの大きさは、D2−D0となる。よって、判定部120dは、D2−D0がΔDよりも大きい否かを判定する。なお、D0は、加工前の被加工物11の直径や、テーブル40(保持面40a)の直径等に基づいて算出される。
テーブル40に対する被加工物11のずれの大きさD2−D0が、許容できるずれの最大値ΔDよりも大きい場合、つまり、D2−D0>ΔDの場合(ステップST14:YES)、制御ユニット120は、オペレーターに対してその旨を報知する(ステップST15)。オペレーターへの報知は、例えば、スピーカー(不図示)からの音声の発生、表示灯(不図示)の発光(点滅)、表示装置(不図示)への表示等の任意の方法で行われる。
オペレーターへの報知の後、制御ユニット120は、被加工物11の面取り加工を行わずに一連の処理を終了する。この場合、オペレーターは、テーブル40に対する被加工物11の位置を調整した上で、再び被加工物11の面取り加工の処理を開始させることができる。これにより、テーブル40に対する被加工物11の偏心に起因して加工後の被加工物11の真円度が低くなるのを防止できる。
一方で、テーブル40に対する被加工物11のずれの大きさD2−D0が、許容できるずれの最大値ΔD以下の場合、つまり、D2−D0≦ΔDの場合(ステップST14:NO)、算出部120cは、目標とする被加工物11の直径に合わせて、面取り加工位置でのテーブル40と面取り加工ユニット24との位置の関係を算出する(ステップST16)。
図6は、面取り加工位置での位置の関係を示す正面図である。テーブル40と面取り加工ユニット24とが面取り砥石退避位置に位置付けられた図5の状態から、被加工物11の外周部11cに対して面取り砥石32の側面32aの凹部が接触し始める図6の状態を実現するには、テーブル40と面取り加工ユニット24とをX軸方向に相対的に移動させる必要がある。そして、この時の相対的な移動の距離は、D1−D2で表されることになる。
図7は、面取り加工が終了した時の位置の関係を示す正面図である。被加工物11の外周部11cに対して面取り砥石32の側面32aの凹部が接触し始めた図6の状態から、面取り加工が終了する図7の状態を実現するには、テーブル40と面取り加工ユニット24とをX軸方向に更に相対的に移動させる必要がある。そして、テーブル40の端部40bから目標の直径に加工された被加工物11の外周部11dまでの距離がD3で表されるとすると、この時の相対的な移動の距離は、D2−D3で表されることになる。
なお、テーブル40と面取り加工ユニット24とが面取り砥石退避位置に位置付けられた図5の状態から、面取り加工が終了する図7の状態を実現するために必要な相対的な移動の距離は、(D1−D2)+(D2−D3)となる。つまり、この時の相対的な移動の距離は、D1−D3で表されることになる。
よって、算出部120cは、図5に示す面取り砥石退避位置を基準に、図6や図7に示す面取り加工位置でのテーブル40と面取り加工ユニット24との位置の関係を、テーブル40と面取り加工ユニット24との相対的な移動の距離として算出できる。このようにして算出される位置の関係には、面取り砥石32の摩耗の状態が反映されている。そのため、この位置の関係を用いることで、被加工物11を精度良く面取り加工できるようになる。なお、算出された位置の関係は、制御ユニット120に記憶される。
その後、制御ユニット120は、算出された位置の関係に基づいて被加工物11を面取り加工する(ステップST17)。具体的には、テーブル40(被加工物11)と面取り砥石32とをそれぞれ回転させた状態で、移動制御部120aが第1移動機構4を制御してテーブル40と面取り加工ユニット24とをX軸方向に相対的に移動させる。図8は、面取り加工が終了した時の位置の関係を示す平面図である。
なお、本実施形態では、図5の状態から図6の状態が実現されるまでのテーブル40と面取り加工ユニット24との相対的な移動の速度を、図6の状態から図7の状態が実現されるまでのテーブル40と面取り加工ユニット24との相対的な移動の速度よりも早くする。これにより、面取り加工の精度を高く維持しながら、加工の終了までに要する時間を短縮できる。
ただし、テーブル40と面取り加工ユニット24との相対的な移動の速度の関係に制限はない。例えば、すべての区間で同じ速度にしても良い。また、本実施形態では、テーブル40の端部40bから最も遠くに離れた外周部11cまでの距離(D2)を用いて各種の処理を行っているが、テーブル40の端部40bから最も近くに位置する外周部11cまでの距離を用いて、同様の処理を行うこともできる。
次に、面取り加工装置2を用いて行われる面取り砥石32の整形(面取り砥石の整形方法)の概要を説明する。図9は、面取り砥石32の整形の流れを示すフローチャートである。図9に示すように、面取り砥石32を整形する際には、まず、面取り加工ユニット24と第1ツルアー50との位置の関係を調整する(ステップST21)。
具体的には、移動制御部120aが第1移動機構4を制御して、例えば、面取り加工ユニット24と第1ツルアー50とを第1整形砥石退避位置に位置付ける。つまり、第1ツルアー50に対する面取り加工ユニット24のX軸方向の位置を調整するとともに、整形砥石56のZ軸方向の位置と、面取り砥石32のZ軸方向の位置とが等しくなるように、第1ツルアー50に対する面取り加工ユニット24のZ軸方向の位置を調整する。
次に、カメラ114の位置を調整して領域A2を撮像する(ステップST22)。すなわち、撮像制御部120bがカメラ移動機構110を制御して、領域A2に対してY軸方向に離れた位置にカメラ114を位置付ける。そして、撮像制御部120bは、領域A2をカメラ114でY軸方向から撮像する。領域A2を撮像して得られる画像は、制御ユニット120に記憶される。
その後、得られた画像から、面取り砥石32及び整形砥石56の情報を取得する(ステップST23)。例えば、算出部120cは、マウンタ54の所定の部位を基準として、第1整形砥石退避位置での面取り砥石32の側面32aのX軸方向の位置を検出する。また、例えば、算出部120cは、マウンタ54の所定の部位を基準として、第1整形砥石退避位置での整形砥石56の側面56aのX軸方向の位置を検出する。更に、算出部120cは、面取り砥石32の側面32aの形状を検出する。
面取り砥石32及び整形砥石56の情報を取得した後には、摩耗によって面取り砥石32の品質が低下しているか否かを判定する(ステップST24)。例えば、判定部120dは、検出された面取り砥石32の側面32aの形状が、理想的な形状から大きく外れているか否かを判定する。
面取り砥石32の側面32aの形状が、理想的な形状から大きく外れていない場合(ステップST24:NO)、制御ユニット120は、オペレーターに対してその旨を報知する(ステップST25)。オペレーターへの報知は、例えば、スピーカー(不図示)からの音声の発生、表示灯(不図示)の発光(点滅)、表示装置(不図示)への表示等の任意の方法で行われる。
一方で、面取り砥石32の側面32aの形状が、理想的な形状から大きく外れている場合(ステップST24:YES)、算出部120cは、面取り砥石32が適切に整形されるように、第1整形砥石退避位置での面取り砥石32の側面32aの位置と、第1整形砥石退避位置での整形砥石56の側面56aの位置とから、第1整形位置での面取り加工ユニット24と第1ツルアー50との位置の関係を算出する(ステップST26)。
そして、制御ユニット120は、算出された位置の関係に基づいて整形砥石56を整形する(ステップST27)。具体的には、面取り砥石32と整形砥石56とをそれぞれ回転させた状態で、移動制御部120aが第1移動機構4を制御して面取り砥石32と整形砥石56とをX軸方向に相対的に移動させる。その結果、整形砥石56の側面56aは、適切な形状に整形される。
以上のように、本実施形態にかかる面取り加工装置2は、テーブル40に保持された被加工物11の外周部11cと面取り砥石32の側面32aとを含む領域A1を撮像できるように構成されたカメラ114と、この領域A1をカメラ114で撮像して得られる画像から、被加工物11の外周部11cの位置と面取り砥石32の側面32aの位置とを検出し、面取り加工位置でのテーブル40と面取り加工ユニット24との位置の関係を算出する算出部120cと、を含んでいる。
そのため、検出された被加工物11の外周部11cの位置を用いて、被加工物11がテーブル40に対してずれているか否かを容易に確認できる。また、検出された面取り砥石32の側面32aの位置から算出される面取り加工位置でのテーブル40と面取り加工ユニット24との位置の関係を用いて、面取り砥石32の摩耗を考慮に入れた状態で被加工物11を面取り加工できる。よって、本実施形態にかかる面取り加工装置2によれば、熟練の作業者でなくとも被加工物11の適切な面取り加工を実現できる。
また、本実施形態にかかる面取り加工装置2は、整形砥石(第1整形砥石)56の側面56aと面取り砥石32の側面32aとを含む領域A2を撮像できるように構成されたカメラ114と、この領域A2をカメラ114で撮像して得られる画像から、面取り砥石32の側面32aの形状を検出し、第1整形位置での第1ツルアー50と面取り加工ユニット24との位置の関係を算出する算出部120cと、を含んでいる。
そのため、面取り砥石32の側面32aの形状に基づき、面取り砥石32が摩耗しているか否かを容易に確認できる。よって、本実施形態にかかる面取り加工装置2によれば、適切なタイミングでの面取り砥石32の整形を実現できる。
なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、被加工物11及び面取り砥石32の情報の取得(ステップST13)と、面取り加工位置の算出(ステップST16)と、を異なるタイミングで行っているが、これらを同じタイミングで行っても良い。同様に、整形砥石56及び面取り砥石32の情報の取得(ステップST23)と、第1整形位置の算出(ステップST26)と、を同じタイミングで行うこともできる。
また、例えば、上述した実施形態では、被加工物11の面取り加工の流れを示しているが、被加工物11の外周部11dを研磨する研磨加工の流れも面取り加工の流れと同様である。なお、この場合には、テーブル40と研磨加工ユニット84とを第2移動機構64で相対的に移動させて、カメラ114で領域A3を撮像することになる。
また、上述した実施形態では、整形砥石(第1整形砥石)56による面取り砥石32の整形の流れを示しているが、整形砥石(第2整形砥石)106による研磨パッド92の整形の流れも整形砥石56による面取り砥石32の整形の流れと同様である。なお、この場合には、第2ツルアー100と研磨加工ユニット84とを第2移動機構64で相対的に移動させて、カメラ114で領域A4を撮像することになる。
また、上述した実施形態では、第1移動機構4で面取り加工ユニット24を移動させ、第2移動機構64で研磨加工ユニット84を移動させる面取り加工装置2について説明したが、面取り加工ユニット24と研磨加工ユニット84とを共通の移動機構で移動させるようにしても良い。また、面取り加工ユニット24と研磨加工ユニット84とを移動させる代わりに、テーブル40や第1ツルアー50、第2ツルアー100を移動させるようにしても良い。
また、上述した実施形態では、面取り砥石32の側面32aの形状に基づいて、面取り砥石32の品質が低下しているか否かを判定している(つまり、整形砥石56による面取り砥石32の整形を行うか否かを判定している)が、このような判定を行わずに、あらかじめ決められたタイミングで面取り砥石32の整形を行うようにしても良い。例えば、被加工物11の面取り加工が行われた回数等を基準に、面取り砥石32の整形を行うタイミングを決めることができる。研磨パッド92の整形についても同様である。
その他、上述の実施形態及び変形例にかかる構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2 :面取り加工装置
4 :第1移動機構
6 :ガイドレール
8 :水平移動プレート
10 :ねじ軸
12 :パルスモータ
14 :ガイドレール
16 :鉛直移動プレート
18 :ねじ軸
20 :パルスモータ
22 :固定具
24 :面取り加工ユニット
26 :スピンドルハウジング
28 :スピンドル(面取り加工用スピンドル)
28a :軸心
30 :マウンタ
32 :面取り砥石
32a :側面
34 :プレート
40 :テーブル
40a :保持面
40b :端部
42 :スピンドル
42a :軸心
44 :押さえプレート
50 :第1ツルアー(第1ツルーイング工具)
52 :スピンドル(第1整形砥石用スピンドル)
52a :軸心
54 :マウンタ
56 :整形砥石(第1整形砥石)
56a :側面
58 :プレート
64 :第2移動機構
66 :ガイドレール
68 :水平移動プレート
70 :ねじ軸
72 :パルスモータ
74 :ガイドレール
76 :鉛直移動プレート
78 :ねじ軸
80 :パルスモータ
82 :固定具
84 :研磨加工ユニット
86 :スピンドルハウジング
88 :スピンドル(研磨加工用スピンドル)
88a :軸心
90 :マウンタ
92 :研磨パッド
92a :側面
94 :プレート
100 :第2ツルアー(第2ツルーイング工具)
102 :スピンドル(第2整形砥石用スピンドル)
102a :軸心
104 :マウンタ
106 :整形砥石(第2整形砥石)
106a :側面
108 :プレート
110 :カメラ移動機構
112 :ガイドレール
114 :カメラ(撮像ユニット)
120 :制御ユニット
120a :移動制御部
120b :撮像制御部
120c :算出部
120d :判定部
A1 :領域
A2 :領域
A3 :領域
A4 :領域
11 :被加工物
11a :第1の面
11b :第2の面
11c :外周部
11d :外周部
4 :第1移動機構
6 :ガイドレール
8 :水平移動プレート
10 :ねじ軸
12 :パルスモータ
14 :ガイドレール
16 :鉛直移動プレート
18 :ねじ軸
20 :パルスモータ
22 :固定具
24 :面取り加工ユニット
26 :スピンドルハウジング
28 :スピンドル(面取り加工用スピンドル)
28a :軸心
30 :マウンタ
32 :面取り砥石
32a :側面
34 :プレート
40 :テーブル
40a :保持面
40b :端部
42 :スピンドル
42a :軸心
44 :押さえプレート
50 :第1ツルアー(第1ツルーイング工具)
52 :スピンドル(第1整形砥石用スピンドル)
52a :軸心
54 :マウンタ
56 :整形砥石(第1整形砥石)
56a :側面
58 :プレート
64 :第2移動機構
66 :ガイドレール
68 :水平移動プレート
70 :ねじ軸
72 :パルスモータ
74 :ガイドレール
76 :鉛直移動プレート
78 :ねじ軸
80 :パルスモータ
82 :固定具
84 :研磨加工ユニット
86 :スピンドルハウジング
88 :スピンドル(研磨加工用スピンドル)
88a :軸心
90 :マウンタ
92 :研磨パッド
92a :側面
94 :プレート
100 :第2ツルアー(第2ツルーイング工具)
102 :スピンドル(第2整形砥石用スピンドル)
102a :軸心
104 :マウンタ
106 :整形砥石(第2整形砥石)
106a :側面
108 :プレート
110 :カメラ移動機構
112 :ガイドレール
114 :カメラ(撮像ユニット)
120 :制御ユニット
120a :移動制御部
120b :撮像制御部
120c :算出部
120d :判定部
A1 :領域
A2 :領域
A3 :領域
A4 :領域
11 :被加工物
11a :第1の面
11b :第2の面
11c :外周部
11d :外周部
Claims (5)
- 第1の面と該第1の面とは反対側の第2の面とを有する円盤状の被加工物の外周部を面取り加工する際に用いられる面取り加工装置であって、
該被加工物より小径の保持面を有し、該保持面を回転させる回転駆動源に連結されたテーブルと、
該被加工物の該外周部に接触させる凹部を側面に有する円筒状の面取り砥石が装着される面取り加工用スピンドルを含む面取り加工ユニットと、
該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該凹部とが接触する面取り加工位置と、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該凹部とが離れる面取り砥石退避位置と、の間で該テーブルと該面取り加工ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
該テーブルに保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該側面とを含む領域を撮像できるように構成されたカメラと、
該テーブルに保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該側面とを含む該領域を該カメラで撮像して得られる画像から、該被加工物の該外周部の位置と該面取り砥石の該側面の位置とを検出し、該面取り加工位置での該テーブルと該面取り加工ユニットとの位置の関係を算出する算出部と、を含むことを特徴とする面取り加工装置。 - 該カメラは、該移動機構による該テーブルと該面取り加工ユニットとの相対的な移動の方向に対して垂直で、該テーブルの保持面に対して平行な方向から該テーブルに保持された該被加工物の該外周部と該面取り砥石の該側面とを含む該領域を撮像できるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の面取り加工装置。
- 該算出部は、該画像に写る該テーブルの所定の部位を基準に、該被加工物の該外周部の位置と該面取り砥石の該側面の位置とを検出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の面取り加工装置。
- 該面取り砥石の該凹部に対応する形状の凸部を側面に有する円筒状の整形砥石が装着される整形砥石用スピンドルを含み該面取り加工ユニットに対して該テーブルとは反対側に配置されたツルアーを更に含み、
該移動機構は、該整形砥石の該凸部と該面取り砥石の該凹部とが接触する整形位置と、該整形砥石の該凸部と該面取り砥石の該凹部とが離れる整形砥石退避位置と、の間で該面取り加工ユニットと該ツルアーとを相対的に移動させ、
該カメラは、該整形砥石の該側面と該面取り砥石の該側面とを含む領域を撮像できるように構成されており、
該算出部は、該整形砥石の該側面と該面取り砥石の該側面とを含む該領域を該カメラで撮像して得られる画像から、該整形砥石の該側面の形状を検出し、該整形位置での該ツルアーと該面取り加工ユニットとの位置の関係を算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の面取り加工装置。 - 該被加工物の該外周部に接触させる側面を有する円筒状の研磨パッドが装着される研磨加工用スピンドルを含み該テーブルに対して該面取り加工ユニットとは反対側に配置された研磨加工ユニットを更に含み、
該移動機構は、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とが接触する研磨加工位置と、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とが離れる研磨パッド退避位置と、の間で該テーブルと該研磨加工ユニットとを相対的に移動させ、
該カメラは、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とを含む領域を撮像できるように構成されており、
該算出部は、該テーブルの該保持面に保持された該被加工物の該外周部と該研磨パッドの該側面とを含む該領域を該カメラで撮像して得られる画像から、該被加工物の該外周部の位置と該研磨パッドの該側面の位置とを検出し、該研磨加工位置での該テーブルと該研磨加工ユニットとの位置の関係を算出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の面取り加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020090228A JP2021185005A (ja) | 2020-05-25 | 2020-05-25 | 面取り加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020090228A JP2021185005A (ja) | 2020-05-25 | 2020-05-25 | 面取り加工装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021185005A true JP2021185005A (ja) | 2021-12-09 |
Family
ID=78815688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020090228A Pending JP2021185005A (ja) | 2020-05-25 | 2020-05-25 | 面取り加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021185005A (ja) |
-
2020
- 2020-05-25 JP JP2020090228A patent/JP2021185005A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4986568B2 (ja) | ウエーハの研削加工方法 | |
JP4441823B2 (ja) | 面取り砥石のツルーイング方法及び面取り装置 | |
JP5034951B2 (ja) | 砥石修正装置 | |
JP7481518B2 (ja) | ツルーイング方法及び面取り装置 | |
CN111283548B (zh) | 圆板状工件的加工方法 | |
JP5215159B2 (ja) | 位置合わせ機構、研削装置、位置合わせ方法および研削方法 | |
KR20000076987A (ko) | 피가공물 연삭방법 및 장치 | |
JP7417400B2 (ja) | 円板状ワークの加工方法 | |
JP2007044817A (ja) | ウェーハ面取り装置、ウェーハ面取り用砥石、及びツルーイング砥石 | |
KR102324255B1 (ko) | 가공장치를 사용한 자동차 엔진용 롤러 휠의 가공방법 | |
JP5321813B2 (ja) | 面取り加工装置及び面取り加工方法 | |
JP2021185005A (ja) | 面取り加工装置 | |
JP2007044853A (ja) | ウェーハ面取り方法及びウェーハ面取り装置 | |
JP2007061978A (ja) | ウェーハ面取り砥石のツルーイング方法及びウェーハ面取り装置 | |
JP6776660B2 (ja) | センタ及び研削盤 | |
JP2011245571A (ja) | 加工装置 | |
JP2011224697A (ja) | 研磨パッドの修正方法 | |
JP7292799B2 (ja) | 修正方法 | |
JP2014226767A (ja) | ウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法 | |
JP2009160714A (ja) | 金型の製造方法 | |
JPS63306870A (ja) | 研磨方法及びその装置 | |
JPH0819948A (ja) | 曲面加工装置及び断面形状評価方法 | |
JP2004202656A (ja) | 研磨用ポリッシャのツルーイング方法 | |
JPH05162005A (ja) | バイト成形機能付き旋盤 | |
JPS62213954A (ja) | 硬脆材の外周面研削方法およびその装置 |