JP5360623B2 - 平坦なワークピースの両面用研削加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、平坦なワークピースの両面用の研削加工用装置に関する。これは上方および下方の加工ディスクを有し、これらはそれぞれ研削層を有する加工面を有し、加工面はこれらの間に加工間隙を形成し、この間でワークピースが研削されることが可能であり、その際少なくとも１つの加工ディスクが駆動機構により回転可能に駆動されることができ、またワークピースを加工間隙に案内するための装置を有する。

２つの平行な平面を有するワークピースの精密な機械加工用の両面用平面研削機械の使用は公知である。これに対応する機械は異なる設計で多数存在する。従来式の両面用平面研削機械は全て、これらが通常は環状の加工ディスクを２つ有し、その前面は研削材で覆われており、相互に対面し、これらの間に加工間隙が形成され、この間をワークピースが案内されて両側で同時に処理される点で似ている。特許文献１に記載されるプラネタリ式両面研削機械はその一例である。

このような機械における特定の材料、たとえば軟鋼の機械加工では通常、好ましくないバリがワークピース縁に生じてしまい、特殊なバリ取り機械における再加工が必要となってしまう。このような機械の多様なモデルが公知であり、研削バリはブラシによるバリ取り装置により除去される。このために、ワークピースは回転するブラシを通過するよう移動させられ、このブラシの毛は砥粒で覆われている。これに対応する装置は、たとえば特許文献２から公知である。このような機械でのワークピースのバリ取りは、研削加工に加わるさらなる加工ステップとなり、これにより平坦なワークピースの機械加工における手間およびコストの増加となる。

ドイツ特許出願公開ＤＥ１９５４７０８５Ａ１号 ドイツ実用新案ＤＥ２０２００４０１３２７９Ｕ１号

上述の従来技術に基づき、本発明の目的は、バリが形成されやすい平坦なワークピースも容易かつ高品質に両面研削加工が可能である、冒頭に述べた種の装置を提供することである。

この目的は、請求項１の主題により解決される。有利な実施形態は従属請求項、明細書および図面に示される。

冒頭に述べた種の装置では、バリ取り手段が加工ディスクの少なくとも一方に配置され、これが装置における加工の際にワークピースのバリ取りを行うよう設計されることにより本発明の目的が解決される。

この装置では、加工されるワークピースは案内装置により、加工ディスクの加工面の間に形成される加工間隙に移動され、その際両側で同時に、加工面により公知の方法で研削され、少なくとも一方の加工ディスクは回転するよう駆動される。加工ディスクは加工用に同軸に配置されることが可能である。しかし、加工ディスクの同軸ではない配置も可能である。平坦なワークピースの加工は通常、平行な平面を有するワークピース面を設けるために行われる。たとえば、これは金属材料、特にスチール材料から製造されることが可能である。また、ワークピースはたとえば半導体ウエハまたはその他のワークピースであることも可能である。

研削の際に、ワークピースの材料によって、ワークピース縁部に大小のバリが形成され得る。本発明に係る装置ではしたがって、少なくとも一方の加工ディスクにバリ取り手段が配置される。本発明に係るバリ取り手段は特に、両加工ディスクに設けられることが可能である。これらのバリ取り手段により、ワークピースはその研削加工時において既に装置内でバリ取りされるか、バリ取り手段によりバリの形成に対する対策が既に取られている。これにより、バリの大半はまず発生することが不可能になる。バリ取り手段は、ワークピースが装置内で加工される途中で、両加工面およびバリ取り手段と接触するよう配置される。本発明に係る装置はこれにより、両面用研削機械の機能をバリ取り装置の機能と組み合わせ、これにより同時に研削とバリ取りがワークピースに対して行われる。これにより、機械加工中に同じ場所でバリ取りが行われる。

一実施形態に係り、バリ取り手段は、少なくとも一方の加工ディスクの加工面に統合されることが可能である。ワークピースは、加工間隙における加工中に同時にバリ取りされる。これにより装置の特に小型な設計が達成される。このために、少なくとも１つの加工ディスクが、加工面の領域内に少なくとも１つの凹部、特に少なくとも１つの溝を有することが可能であり、この中にバリ取り手段が配置される。したがって、加工間隙に接する少なくとも１つの加工ディスクの前面内の対応する凹部がバリ取り手段のために形成される。

ワークピースの機械加工の種類、またはワークピース用の案内装置の実施形態、したがって加工間隙内における加工の際に取られる移動経路に応じて、異なるバリ取り手段の幾何学的設計が有利となり得る。したがって、別の実施形態ではバリ取り手段は、リング状に加工面の周囲に、および／または加工面内で径方向に、および／または加工面内で湾曲して配置されることが可能である。

バリ取り手段を加工面に統合させることは、いわゆるプラネタリ式装置において特に有利である。別の実施形態では、装置は少なくとも１つの、具体的には複数のランナディスクがワークピースを案内するために加工間隙に配置されることが可能であり、これは処理されるワークピースを凹部で受け、ローラ装置により回転可能であり、その際ランナディスクで受けられるワークピースは、加工間隙内で円形の経路に沿って移動する。ローラ装置は、公知の方法で、内側および外側ピンまたは歯付きのリングを有することが可能であり、少なくとも１つのピンまたは歯付きリングは、駆動部により回転可能である。したがって、少なくとも１つのランナディスクはその周囲に外側の歯を有することができ、少なくとも１つのピンまたは歯付きリングの回転時に回転する。

また、少なくとも１つの加工ディスク上の加工面外にバリ取り手段を配置することも可能である。バリ取り手段はその際、加工ディスクと接続されることが可能であるが、されていなくてもよい。また、バリ取り手段が加工ディスクの外周に環状に円周方向に配置されることも可能である。追加的に、または選択的に、加工ディスクが環状に設計される場合は、バリ取り手段は加工ディスクの内周に環状に円周方向に配置されることが可能である。これによりバリ取り手段は、少なくとも１つの加工ディスクの内周および／または外周に沿って環状に進行する。この実施形態では、ワークピースは、加工間隙から除去される時、またはこれに入る時に、すなわちバリ取り手段の作動領域内へ入る際にバリ取りされる。このようなワークピースの除去または挿入とこれに対応するバリ取り手段との接触は、ワークピースの処理の際に一度または周期的に行われることが可能である。

加工面の外にバリ取り手段がある設計は、プラネタリ式ではない装置に特に適切である。したがって、本発明に係る装置では、加工間隙内でワークピースを案内するための装置は、ワークピースを加工間隙外の領域から、加工間隙内へ案内し、またそこから外へ案内することも可能である。このような装置はたとえば、回転式に駆動される案内ディスクを有することが可能であり、その回転軸は主に加工ディスクの回転軸と平行ではあるがオフセットされて配置される。ワークピースはこの案内ディスクにより保持され、案内ディスクの回転時に、加工間隙内へ案内されて、ここを通され、また加工間隙から出されることが可能である。その際、たとえば少なくとも１つの加工ディスクの縁部に配置されるバリ取り手段と接触する。

特に実用的な別の実施形態に係り、バリ取り手段はバリ取りブラシを有することが可能であり、少なくとも１つの加工ディスクの加工面の面に渡ってその毛が突起している。ブラシは個々の毛束を有することが可能であり、これにはバリ取りのための砥粒が設けられている。毛束は、たとえば環状、径方向、または湾曲したバリ取り手段の進行に沿って相互に連なって配置される。これらは、各加工ディスクの加工面に渡る平面から具体的には加工間隙へわずかに突出する。するとワークピースは加工時に毛と接触し、こうしてバリ取りされる。実際には、毛が０．１ｍｍから１ｍｍ加工面から加工間隙へ突起することが望ましいことが分かっている。

別の実施形態に係り、バリ取り手段、特にバリ取りブラシは、高さが調節可能であることが可能である。この高さの調節により、バリ取り手段がどの程度加工間隙内へ延伸可能であるかを正確に定義可能である。また、バリ取り手段の摩耗や消耗がある場合でも所望の突起長さを維持するために、バリ取り手段の位置の連続的な再調節も必要であれば高さ調節と共に実施可能である。通常では、バリ取り手段の摩耗は、加工ディスクの研削層の摩耗よりも早くまたは遅く発生する。バリ取り手段の高さ調節はたとえば、バリ取り手段、たとえばバリ取りブラシが取り付けられる交換可能である固定式または調節式スペーサにより行われる。しかし、調節は、手動で、またはモータで作動可能であり高さ調節を可能にするねじによって行うことも考えられる。

別の実施形態に係り、バリ取り手段は回転式に駆動可能である。バリ取り手段の回転により、バリ取り効果は向上する。その際、バリ取り手段は少なくとも１つの加工ディスクと同じ駆動部により駆動されることが可能である。しかし、バリ取り手段用に加工ディスクとは別の個別の駆動部を設けることも考えられる。これは特に、バリ取り手段が加工ディスク外にこれとは独立して配置されている際に考えられる。この実施形態の場合、加工ディスクおよびバリ取り手段の回転速度が相互に独立して選択可能であり、たとえば逆向きの回転方向も設定可能である。これにより柔軟性が向上し、バリ取りの効果がさらに最適化される。

以下に例示的な一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

本発明に係る装置の第１実施例の全体構造の斜視図である。 本発明に係る装置の第２実施例の一部の斜視図である。 本発明に係る装置の第１実施例の加工ディスクの上面図である。 図３に示される加工ディスクの断面図である。 本発明に係る装置の第２実施例の加工ディスクの上面図である。 図５に示される加工ディスクの断面図である。 本発明に係る装置の第３実施例の加工ディスクの上面図である。

特に記載がない限り、図面において同じ符号は同じ対象物に対して使用される。図１は、本発明に係る平坦なワークピースの両面加工用の装置の全体構造を示している。図１の例に示される装置は、プラネタリ式の両面研削機械１０である。装置１０は、底部１４に取り付けられる旋回装置１６を介して垂直軸を中心に旋回可能である上方旋回アーム１２を有する。環状の上方加工ディスク１８が旋回アーム１２に支持される。上方加工ディスク１８は、図１では詳細には示されていない駆動モータを介して回転可能に駆動されることができる。図１では不図示の底面では、加工ディスク１８は加工面を有し、これは図示される実施例では研削層を備えている。底部１４は、環状の下方加工ディスク２２を有する支持部分２０を有する。これは、その上側に加工面も有する。下方の加工ディスク２２も、特に上方加工ディスク１８とは逆に駆動モータ（不図示）を介して回転可能に駆動することができる。複数のランナディスク２４が下方加工ディスク２２上に示されており、これはそれぞれ加工されるワークピース用に凹部２６を有する。ランナディスク２４はそれぞれ外歯２８を有し、これは装置の内側ピン縁３０および外側ピン縁３２と係合する。こうして、ローラ装置が形成され、ランナディスク２４はたとえば内側ピン縁３０を介する下方加工ディスク２２の回転時にも回転されることが可能である。するとランナディスク２４の凹部に配置されるワークピースは、円形の経路に沿って移動する。

機械加工のため、研削されるワークピースはランナディスク２４の凹部２６に挿入される。２つの加工ディスク１８、２２は、旋回アーム１２の旋回によって相互に同軸に位置合わせされる。これらは相互に加工間隙を形成し、この中にワークピースを保持するランナディスク２４が配置される。上方または下方の加工ディスク１８、２２の少なくとも一方が回転する場合、上方加工ディスク１８は、たとえば高精度負荷システムによりワークピース上に押圧される。すると加工されるワークピースに上方および下方の加工ディスク１８、２２から押圧が行われ、ワークピースは両側で同時に研削される。この種の両面加工装置１０の構造および機能は、当業者にとって周知のものである。

図２は、本発明に係る装置の第２実施例の一部の斜視図である。環状の上方加工ディスク１８と、同様に環状である下方加工ディスク２２が示されている。上方加工ディスク１８は、図１に示される実施例と同様に、研削層を有する加工面３４を有する。それに対応して、下方加工ディスク２２も研削層を有する加工面３６を有する。加工面３４、３６はそれぞれ加工間隙に接する。図２に示される実施例では、上方および下方の加工ディスク１８、２２は、相互に主に同軸に位置合わせされており、回転軸３８、３９を中心に回転する。図１に示される装置とは異なり、図２の装置はプラネタリ式ではない。その代わりに、図２におけるワークピースを加工間隙に案内する装置は環状の案内ディスク４０を有し、加工されるワークピース（不図示）はここで凹部４１内に保持される。案内ディスク４０は、回転して駆動されることができる。その回転軸４２は主に加工ディスク１８、２２の回転軸３８と平行に延伸するが、オフセットされている。具体的には、加工ディスク１８、２２の回転軸３８、３９は、ワークピースの加工間隙への挿入を可能にするために、相互に対してわずかに傾斜していることが可能である。案内ディスク４０の回転により、凹部４１に保持されるワークピース（図２では不図示）は、回転する加工ディスク１８、２２の間に形成される加工間隙を通り案内され、これにより加工間隙内で両面が研削されて加工される。この種の両面加工装置１０の構造および機能は、当業者にとって周知のものである。当然、加工ディスクは相互に同軸ではなく、たとえば主に平行に配置されることも可能であるが、相互にオフセットして配置される回転軸を有する。このような装置もまた当業者にとって周知のものである。

図３および４は、図１および図２に示される装置において使用可能である環状の下方加工ディスク２２の例を示している。図３および４に示される加工ディスク２２では、バリ取り手段４４、すなわち図示される実施例ではバリ取りブラシ４４が、加工面３６に統合されている。このため、加工ディスク２２は環状の円周溝４６を加工面３６の領域に有し、この中にバリ取り手段４４が配置される。したがってこれも加工面３６内で円周方向に進行する。たとえば、バリ取りブラシ４４は複数の毛束（詳細には示されていない）を有し、これは相互に連なってバリ取りブラシ４４の進行方向に沿って配置される。図４の断面図に示されるように、バリ取りブラシ４４はその毛束が加工ディスク２２の加工面３６の平面から突出する。図１または図２の装置で使用されると、ワークピースは装置内での加工の際に、突出するバリ取りブラシ４４と接触し、加工時にバリ取りも同時に行われる。図３および４に示されるバリ取り手段４４の加工ディスク２２の加工面３６への統合は、たとえば図１に示されるプラネタリ式の装置において使用するために特に適している。

図５および６は、別の実施形態に係る加工ディスク２２を示している。図３および４に示される実施例とは対照的に、この加工ディスク２２のバリ取りブラシ４４は、加工ディスク２２の加工面３６外に配置される。バリ取りブラシ４４は、加工ディスク２２の外周４８に環状に円周方向に配置され、詳細には示されていない方法で固定されている。固定部は加工ディスク２２上で、または加工ディスク２２とは別に設けられることが可能である。案内ディスク４０に保持されるワークピースは、案内ディスク４０との回転の際に、加工面３４と３６の間に形成される加工間隙に出入するとバリ取りブラシ４４の作動領域に入り、これによりバリ取りされる。図５および６には図示されていないが、追加的なまたはこれ以外のバリ取り手段４４も加工ディスク２２の内周５０に環状に設けられることが当然可能である。図５および６に示される実施形態は、図２に概略的に示される装置に使用するのに特に適している。

ワークピース用の案内装置の設計、したがって加工間隙における加工の際のその経路によっては、バリ取り手段４４の別の幾何構造が有利であり得る。これに関しては、一例として図７に、加工面３６で径方向に進行し加工面３６に統合されるバリ取りブラシ４４を有する加工ディスク２２の上面図が示されている。当然、バリ取り手段４４は対応する凹部４６に案内されて加工面３６においてたとえば湾曲して進行するか、またはその他の方法で進行することも可能である。

図３から７は下方加工ディスク２２の例を示しているが、下方加工ディスク２２の代わりに、またはこれに加えて、上方加工ディスク１８にも本発明に係るバリ取り手段が設けられることは当然可能である。

図面に示されるバリ取りブラシ４４は、高さが調節可能であり、これによりバリ取りブラシ４４の加工面から加工間隙への十分な突起長さが、ブラシ４４の摩耗の際にも常に確保される。示される実施例では、この突起長さは０．１から１ｍｍの間に設定される。

Claims (10)

1. 平坦なワークピースの両面研削加工のための装置であって、上方および下方の加工ディスク（１８、２２）を有し、これらはそれぞれ研削層を有する加工面（３４、３６）を有し、前記加工面（３４、３６）が相互の間に加工間隙を形成し、この中でワークピースが研削されることが可能であり、前記加工ディスク（１８、２２）の少なくとも１つが駆動機構により回転可能に駆動されることができ、さらに前記ワークピースを加工間隙内で案内するための装置を有する装置において、
   前記加工ディスク（１８、２２）の少なくとも１つの前記加工面（３４、３６）の領域内に形成される少なくとも１つの凹部（４６）を有し、この中にバリ取り手段（４４）が配置され、これが装置内における前記ワークピースの加工時に当該ワークピースのバリ取りを行うよう設計されることを特徴とする装置。
2. 前記バリ取り手段（４４）が、前記加工面（３４、３６）内に環状に円周方向に配置され、および／または前記加工面（３４、３６）内で径方向に延伸し、および／または前記加工面（３４、３６）内で湾曲して延伸することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ワークピースを案内するための装置が、前記加工間隙内に配置される少なくとも１つのランナディスク（２４）を有し、これが加工される前記ワークピースを凹部（２６）内で受け、ローラ装置により回転可能であり、その際前記ランナディスク（２４）内のワークピースが円形の経路に沿って移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記バリ取り手段（４４）が、前記加工面（３４、３６）の外で少なくとも１つの加工ディスク（１８、２２）上に配置されることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記バリ取り手段（４４）が、前記加工ディスク（１８、２２）の外周（４８）に環状に円周方向に配置されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの加工ディスク（１８、２２）が環状に設計されており、前記バリ取り手段（４４）が、当該加工ディスク（１８、２２）の内周（５０）に環状に円周方向に配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. 前記バリ取り手段（４４）がバリ取りブラシ（４４）を有し、その毛は少なくとも１つの加工ディスク（１８、２２）の前記加工面（３４、３６）の平面に渡って突起することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記バリ取り手段（４４）の高さが調節可能であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記バリ取り手段（４４）が回転するよう駆動可能であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記バリ取り手段（４４）が、少なくとも１つの加工ディスク（１８、２２）からは独立して回転するように駆動可能であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
    

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