JP6754638B2 - 測定治具 - Google Patents

Description

本発明は、保持テーブルの保持面の高さを測定する測定治具に関する。

板状ワークを研削する研削装置は、スピンドルの下端にホイールマウントを設けて構成される研削手段を備えており、ホイールマウントの下面には研削砥石が円環状に配設された研削ホイールが回転可能に装着されている。インフィード研削を行う研削装置においては、保持テーブルで保持された板状ワークの中心を研削砥石が通るように研削砥石の研削面を接触させて、板状ワークを研削している。板状ワークを均一な厚さに仕上げるためには保持テーブルの保持面と研削砥石の研削面とを平行に位置付ける必要があり、予め保持面と研削面とを平行にする調節が行われる。

この調節においては、保持面と研削面との距離が一定になるように保持テーブルの回転軸又はスピンドルの回転軸の傾きが調節される。研削面はホイールマウントの研削ホイールに対する装着面と平行であるため、装着面と保持面との距離が一定になるように調節することで、保持面と研削面との距離を一定にすることができる。具体的には、距離を測定するダイヤルゲージを配置するスペースを確保するために研削ホイールを取り外し、ダイヤルゲージをホイールマウントに取り付ける（例えば、特許文献１参照）。そして、保持テーブルの保持面でダイヤルゲージを移動させながら装着面と保持面との距離を測定し、保持面と装着面との距離が一定になるように保持テーブルの回転軸又はスピンドルの回転軸の傾きを調節して、保持面と研削面との平行度を調節する。

特開２０１３−１４１７２５号公報

ダイヤルゲージは距離を読み取るための目盛板を備えており、目盛板にはサイズを一定以上とする制約がある。このため、特許文献１のようにダイヤルゲージがホイールマウントに取り付けられて保持面と装着面との距離が測定されると、目盛板によって保持面と装着面との距離が離れて、装着面の位置が研削加工時の位置よりも高くなる場合がある。この状態でダイヤルゲージにより保持面と装着面との距離が測定され、この測定値に基づいて保持面と研削面との平行度が調節されると、研削加工時の保持面と装着面との距離に基づいて調節される平行度に対して誤差が生じ、調節の精度が下がる問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、保持面からホイールマウントにおける装着面までの高さを板状ワークの研削加工時と同じ状態にして保持面と装着面との距離を測定することができる測定治具を提供することを目的とする。

本発明の一態様の測定治具は、保持面で板状ワークを保持する保持テーブルの該保持面と、保持面に保持された板状ワークを研削する研削砥石を環状に配設した研削ホイールがボルトによって装着されるホイールマウントの装着面と、の間隔を測定する測定治具であって、ホイールマウントに形成されたボルト挿入孔に対応した雌ネジを形成する被装着面を有する基台と、被装着面の反対面側に配設され測定子を有するゲージと、を備え、ホイールマウントに装着した該研削ホイールに環状に配設される研削砥石の径方向にて測定子の位置と研削砥石の位置とが一致していて、保持面上の研削砥石の軌跡に沿ってゲージの測定子が保持面上を移動して保持面と装着面との間隔を測定する。

この構成によれば、基台に配設されたゲージを用いて測定するため、ダイヤルゲージのような目盛板のサイズの制約により保持面と装着面との距離が離れることがない。このため、保持面から装着面までの高さを板状ワークの研削加工時と同じにすることができる。また、測定子の位置を研削砥石の位置する高さに対応させることで、保持面から装着面までの高さを研削加工時に一層近付けた状態で保持面と装着面との距離を測定することができる。この状態で測定された保持面と装着面との距離に基づいて保持面と研削面との平行度を調節することで平行度を精度良く調節することができるため、研削装置において板状ワークを均一な厚さに仕上げることができる。

本発明によれば、保持面からホイールマウントにおける装着面までの高さを板状ワークの研削加工時と同じ状態にして保持面と装着面との距離を測定することができる。

本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。 本実施の形態に係るホイールマウント及び研削ホイールの斜視図である。 本実施の形態に係るホイールマウントを装着面側から見た図である。 本実施の形態に係る測定治具の斜視図である。 本実施の形態に係る測定治具の測定動作の一例を示す図である。 変形例に係る測定治具の斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。図２は、本実施の形態に係るホイールマウント及び研削ホイールの斜視図である。図３は、本実施の形態に係るホイールマウントを装着面側から見た図である。なお、本実施の形態に係る研削装置は、図１に示すように研削加工専用の装置構成に限定されず、例えば、研磨加工装置や、研削加工、研磨加工、洗浄加工等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。

図１に示すように、研削装置１は、多数の研削砥石４８を円環状に配設した研削ホイール４６を用いて、保持テーブル２１に保持された板状ワークＷを研削するように構成されている。研削装置１は、保持テーブル２１の回転軸と研削ホイール４６の回転軸が間隔を開けて配置され、研削砥石４８が板状ワークＷの被研削面８１を通過することで板状ワークＷが円弧状に削られて薄化される。なお、板状ワークＷは、サファイア、炭化ケイ素等の硬質な板状ワークに限らず、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板でもよいし、樹脂や金属等で形成された基板でもよい。

研削装置１の基台１１の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口が形成され、この開口は保持テーブル２１と共に移動可能な移動板１２及び蛇腹状の防水カバー１３に覆われている。防水カバー１３の下方には、保持テーブル２１をＸ軸方向に移動させるボールネジ式の移動手段（不図示）と、保持テーブル２１を回転させる回転手段２２とが設けられている。保持テーブル２１の表面には、多孔質のポーラス材によって板状ワークＷを吸着する保持面２３が形成されている。保持面２３は、保持テーブル２１内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されており、保持面２３に生じる負圧によって板状ワークＷが吸引保持される。

基台１１上のコラム１４には、研削手段４１を保持テーブル２１に研削送り方向（Ｚ軸方向）に接近および離間する方向に移動させる研削送り手段３１が設けられている。研削送り手段３１は、コラム１４に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール３２と、一対のガイドレール３２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル３３とを有している。Ｚ軸テーブル３３の背面側には図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３４が螺合されている。ボールネジ３４の一端部に連結された駆動モータ３５によりボールネジ３４が回転駆動されることで、研削手段４１がガイドレール３２に沿ってＺ軸方向に移動される。

研削手段４１は、ハウジング４２を介してＺ軸テーブル３３の前面に取り付けられており、モータ等を含むスピンドル４３の下端にホイールマウント４４を設けて構成されている。スピンドル４３にはフランジ４５が設けられ、フランジ４５を介してハウジング４２に研削手段４１が支持される。ホイールマウント４４の下面には、ホイール基台４７に複数の研削砥石４８が真円の環状に配設された研削ホイール４６が回転可能に装着されている。

図２に示すように、ホイールマウント４４は円板状に形成されており、ホイールマウント４４には上面から下面を貫通するボルト挿入孔４４ａが形成されている。ホイールマウント４４の下面は、図３に示すように研削ホイール４６を着脱可能に支持する装着面４４ｂとなっている。装着面４４ｂの中央にはホイールマウント４４に研削ホイール４６が装着される際に研削ホイール４６が位置決めされる位置決め凸部４４ｃが形成され、位置決め凸部４４ｃの側面は研削ホイール４６の側面支持面４４ｄとなっている。研削ホイール４６のホイール基台４７はリング状に形成されており（図２参照）、開口部４７ｃの直径は位置決め凸部４４ｃの直径よりもやや大きく形成されている。位置決め凸部４４ｃが開口部４７ｃに嵌められ位置決め凸部４４ｃの側面支持面４４ｄがホイール基台４７の内側面４７ｂに接触した状態で、ボルト挿入孔４４ａに挿し込まれたボルト（図１参照）がホイール基台４７に形成される雌ネジ孔４７ａに螺入されることで、研削ホイール４６はホイールマウント４４に装着される。

ホイールマウント４４及び研削ホイール４６は、スピンドル４３の駆動によって回転される。複数の研削砥石４８は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンド等のボンド剤で固めたセグメント砥石で構成される。板状ワークＷの研削時には、板状ワークＷは保持テーブル２１の保持面２３に載置され、負圧により保持テーブル２１に吸引保持される（図１参照）。板状ワークＷは保持テーブル２１の回転により回転し、回転する研削ホイール４６が研削送り手段３１によりＺ軸方向に研削送りされることで、板状ワークＷの上面８１に近付けられる。そして、研削砥石４８が板状ワークＷの中心を通るように研削面を円弧状に接触させて、板状ワークＷがインフィード研削される。

板状ワークを均一な厚さに仕上げるためには保持テーブルの保持面と研削砥石の研削面とを平行に位置付ける必要があるため、保持面と研削面との距離が一定になるように保持テーブルの回転軸又は研削手段のスピンドルの回転軸の調節が行われる。研削面はホイールマウントにおける装着面と平行であるため、従来はダイヤルゲージをホイールマウントに取り付けて装着面と保持面との距離を測定し、装着面と保持面との距離が一定になるように平行度が調節されていた。しかしながら、ダイヤルゲージは目盛板を備えているため、目盛板のサイズが大きい場合は、保持面と装着面との距離が離れてしまい、装着面の位置が研削加工時の位置よりも高くなる場合がある。装着面と保持面との距離を測定する際に装着面が高い位置にあると、Ｚ軸方向の傾きの影響及び装置歪みの影響を受けて装着面と保持面との距離が正確に測定できない場合があり、この測定値に基づいて保持面と研削面との平行度が調節されると、調節の精度が下がる。保持面と研削面との平行度を精度良く調節するためには、ホイールマウントの装着面が研削加工時におけるＺ軸方向の位置にある状態で装着面と保持面との距離が測定される必要がある。

本実施の形態においては、測定治具を用いて装着面と保持面との距離を測定することにより、ダイヤルゲージのような目盛板の制約を受けずに装着面を研削加工時の高さに位置付けることができる。また、測定子を研削砥石の高さに対応させることにより、従来のダイヤルゲージをホイールマウントに取り付ける構成よりも装着面の高さを研削加工時の高さに一層近付けることができる。

以下、図４を参照して、本実施の形態に係る測定治具の構成について詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る測定治具の斜視図である。ここで、測定治具の各構成は、以下に詳述するように研削ホイール４６を基準とした形態をなすものである。従って、図４では、測定治具と共に、基準とする研削ホイール４６を二点鎖線にて図示する。

測定治具５は、基台５１と、基台５１の下面５１ｂに備えられる円筒状のゲージ５２と、基台５１の外側面５１ｄから延びるケーブル７１を介してゲージ５２に接続される認識部５５とで構成されている。測定治具５は、ホイールマウント４４に装着可能に設けられる（図５参照）。かかる装着状態と研削ホイール４６の装着状態とを比較したときに、基台５１の上面は被装着面５１ａとして研削ホイール４６におけるホイール基台４７の上面と同一面上にある。更に、下面５１ｂはホイール基台４７の下面と同一面上にあり、外側面５１ｄはホイール基台４７の外側面と同一面上にある。また、基台５１の側面５１ｅ、５１ｆはホイール基台４７の径方向に対し平行に形成されている。基台５１の被装着面５１ａはホイールマウント４４の装着面４４ｂに支持され、被装着面５１ａにはホイールマウント４４に形成されるボルト挿入孔４４ａに対応する２つの雌ネジ孔（雌ネジ）５１ｇが形成されている。被装着面５１ａの内側面５１ｈ側は階段状となっており、被装着面５１ａから垂下する被側面支持面５１ｃが形成されている。被側面支持面５１ｃはホイール基台４７の内側面４７ｂと同一面上にある。

ホイールマウント４４の装着面４４ｂ（図３参照）と測定治具５の被装着面５１ａが接触し、側面支持面４４ｄ（図３参照）が被側面支持面５１ｃに接触した状態で、ボルト挿入孔４４ａに挿し込まれたボルト７２（図５参照）が基台５１に形成される雌ネジ孔５１ｇに螺入される。これにより、測定治具５はホイールマウント４４に装着される。測定治具５がホイールマウント４４に装着されるときの径方向の位置は、研削ホイール４６をホイールマウント４４に装着する際に研削ホイール４６の内側面４７ｂが接触する側面支持面４４ｄに、基台５１の被側面支持面５１ｃが接触することにより決定される。

基台５１において、被装着面５１ａの反対面側に配設されるゲージ５２の下端には、伸縮式の測定子５２ａが被装着面５１ａ及びホイールマウントの装着面４４ｂに対して直交方向に延出するように備えられている。測定治具５がホイールマウント４４に装着されると、測定子５２ａの先端の位置はホイールマウント４４に研削ホイール４６が装着された際の研削砥石４８の研削面の位置に対応し、スピンドル４３の駆動により測定子５２ａは研削砥石４８の回転軌道と同様の回転軌道上を移動する（図５参照）。測定治具５は測定子５２ａを保持テーブル２１の保持面２３に接触させることにより、保持面２３とホイールマウント４４における装着面４４ｂとの間隔を測定できる。保持面２３と装着面４４ｂとの間隔は、基台５１の外部に設置されている認識部５５において保持面２３と装着面４４ｂとの距離のデータとして出力される。このデータは適宜ディスプレイ（不図示）等を介して表示されたり、メモリに記憶される。

保持面２３と装着面４４ｂとの距離は基台５１の外部に備えられた認識部５５から読み取ることができるため、保持面２３と装着面４４ｂとの間に目盛板が配置されることにより保持面２３と装着面４４ｂとの距離が離れることがない。このため、保持面２３から装着面４４ｂまでの高さを板状ワークＷの研削加工時と同じにすることができる。また、測定子５２ａを研削砥石４８の研削面の高さに位置付けることができるため、保持面２３と装着面４４ｂとの高さを板状ワークＷの研削加工時の状態に一層近付けて保持面２３と装着面４４ｂとの距離を測定することができる。

次に、測定治具の測定動作について詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る測定治具の測定動作の一例を示す図である。測定治具５は、被装着面５１ａがホイールマウント４４の装着面４４ｂと接触し、被側面支持面５１ｃが側面支持面４４ｄに接触した状態で（図３及び図４参照）、雌ネジ孔５１ｇにボルト挿入孔４４ａに挿し込まれたボルト７２が螺入されて、ホイールマウント４４に装着されている。ゲージ５２は基台５１の下面５１ｂから垂下するように配設されており、ゲージ５２の下端に備えられる測定子５２ａの位置は研削ホイール４６における研削砥石４８の位置に対応している。

研削送り手段３１により研削加工時と同じ条件でホイールマウント４４が保持テーブル２１に接近されると、測定子５２ａは装着面４４ｂ及び被装着面５１ａに対して直交した状態で保持テーブル２１の保持面２３に接触する。この状態で、スピンドル４３を駆動させてホイールマウント４４を回転させると、測定子５２ａは研削加工時の研削砥石４８の軌跡に沿って円弧状に保持面２３上を移動する。このとき、保持面２３と装着面４４ｂとの距離が測定されて、測定値が認識部５５に出力される。

測定値に基づき、保持面２３と研削面との平行度が調節される。保持面２３と装着面４４ｂとの距離が一定である場合は、保持面２３と研削面は平行であると判断される。一方、保持面２３と装着面４４ｂとの距離が変化する場合は、保持面２３と研削面は平行でないと判断される。このとき、保持テーブル２１の回転軸２１ａ又はスピンドル４３の回転軸４３ａの傾きが、保持面２３と装着面４４ｂとの距離が一定になるように調節される。

保持面２３と装着面４４ｂとの距離は基台５１の外部に備えられた認識部５５に表示されるため、目盛板のサイズの制約により保持面２３と装着面４４ｂとの距離が離れることがない。このため、測定治具５を用いることにより、測定時の保持面２３から装着面４４ｂまでの高さを板状ワークＷの研削加工時と同じ高さにすることができる。

さらに、測定子５２ａは研削砥石４８の高さに位置付けられている。このため、研削加工時と同じ条件でホイールマウント４４が研削送りされて測定子５２ａが保持面２３に接触した際、測定子５２ａの先端と装着面４４ｂとの距離が、研削加工時における研削砥石４８の研削面と装着面４４ｂとの距離と同じなる。これにより、測定時の保持面２３から装着面４４ｂまでの高さを研削加工時と同じ状態にすることができる。また、測定子５２ａは研削加工時の研削砥石４８の軌跡に沿って保持面２３を移動して保持面２３と装着面４４ｂとの距離を測定できる。

このように、保持面２３から装着面４４ｂまでの高さ及び測定子５２ａによる保持面２３の測定箇所を研削加工時と同じ状態にして、保持面２３と装着面４４ｂとの距離を測定することができる。このため、この測定値に基づいて保持テーブル２１の回転軸２１ａ又はスピンドル４３の回転軸４３ａの傾きを調節することで、保持面２３と装着面を精度良く平行に調節することができる。このように平行度が精度良く調節された研削装置１において、ホイールマウント４４に研削ホイール４６を装着して板状ワークＷを研削することで、板状ワークＷを均一な厚さに仕上げることができる。

以上のように、本実施の形態に係る測定治具５では、基台５１に配設されたゲージ５２を用いて測定するため、ダイヤルゲージのような目盛板のサイズの制約により保持面２３と装着面４４ｂとの距離が離れることがない。このため、保持面２３から装着面４４ｂまでの高さを板状ワークＷの研削加工時と同じにすることができる。また、測定子５２ａの位置を研削砥石４８の位置する高さに対応させることで、保持面２３から装着面４４ｂまでの高さを研削加工時に一層近付けた状態で保持面２３と装着面４４ｂとの距離を測定することができる。この状態で測定された保持面２３と装着面４４ｂとの距離に基づいて保持面２３と研削面との平行度を調節することで平行度を精度良く調節することができるため、研削装置１において板状ワークＷを均一な厚さに仕上げることができる。

上記実施の形態においては、基台５１の被装着面５１ａに２つの雌ネジ孔５１ｇが形成される構成としたが、ボルト挿入孔４４ａに対応する雌ネジ孔５１ｇが３つ以上形成されていてもよい。

上記実施の形態においては、ゲージ５２が基台５１と一体型である構成としたが、この構成に限定されない。図６は、変形例に係る測定治具の斜視図である。図６に示すように、測定治具６はゲージ６２が基台６１から着脱自在な構成としてもよい。測定治具６においては、基台６１の被装着面６１ａ及び外側面６１ｄに凹部が形成され、この凹部の内部を埋めるように押さえ部６３が設けられている。基台６１及び押さえ部６３にはこれらを組み合わせたときに１つの孔を形成する孔形成面６１ｊ、６３ｂが設けられている。また、基台６１には雌ネジ孔６１ｉが形成され、押さえ部６３にはボルト孔６３ａが形成されている。孔形成面６１ｊ、６３ｂにおいてゲージ６２を挟みつつ、ボルト孔６３ａにボルト６４を挿し込み、雌ネジ孔６１ｉに螺入することで、押さえ部６３を基台５１に固定できる。これにより、基台６１にゲージ６２を取り付けることができる。また、押さえ部６３を基台６１から取り外すことにより、ゲージ６２を基台６１から取り外すことができる。

基台６１にゲージ６２を取り付けた状態で、ホイールマウント４４の装着面４４ｂ（図３参照）と被装着面６１ａを接触させ、側面支持面４４ｄを被側面支持面６１ｃに接触させる。そして、ボルト挿入孔４４ａに挿し込まれたボルト７２（図５参照）が基台６１に形成される雌ネジ孔６１ｇに螺入されることで、測定治具６はホイールマウント４４に装着される。このとき測定子６２ａの位置は研削砥石４８の位置に対応している。測定治具６においてはゲージ６２が取り外し可能であるため、ゲージ６２の洗浄や交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

本実施の形態では、本発明を板状ワークＷを研削する研削装置に適用した構成について説明したが、研磨加工装置に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、保持面からホイールマウントにおける装着面までの高さを板状ワークの研削加工時と同じ状態にして保持面と装着面との距離を測定することができるという効果を有し、特に、保持テーブルの保持面の高さを測定する測定治具に有用である。

５ 測定治具
２１ 保持テーブル
２３ 保持面
４４ ホイールマウント
４４ａ ボルト挿入孔
４４ｂ 装着面
４６ 研削ホイール
４８ 研削砥石
５１ 基台
５１ａ 被装着面
５１ｇ 雌ネジ孔（雌ネジ）
５２ ゲージ
５２ａ 測定子
Ｗ 板状ワーク

Claims (1)

1. 保持面で板状ワークを保持する保持テーブルの該保持面と、該保持面に保持された板状ワークを研削する研削砥石を環状に配設した研削ホイールがボルトによって装着されるホイールマウントの装着面と、の間隔を測定する測定治具であって、
   該ホイールマウントに形成されたボルト挿入孔に対応した雌ネジを形成する被装着面を有する基台と、該被装着面の反対面側に配設され測定子を有するゲージと、を備え、
   該ホイールマウントに装着した該研削ホイールに環状に配設される該研削砥石の径方向にて該測定子の位置と該研削砥石の位置とが一致していて、該保持面上の該研削砥石の軌跡に沿って該ゲージの該測定子が該保持面上を移動して該保持面と該装着面との間隔を測定する測定治具。

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