(57)【要約】【課題】加工精度のばらつきを抑えつつ加工速度を上げ生産性を向上させることができる加工装置を提供することを目的とする。【解決手段】ワーク１００が固定される回転軸１３ａと、回転軸１３ａと平行に配されワーク１００を加工するための工具６４，６５が取り付けられる一対の加工軸６２ａ，６３ａと、を備え、回転軸１３ａの軸心Ａ３が、一対のスピンドル軸６２ａ，６３ａの軸心Ａ１，Ａ２を結ぶ直線上に配置され、一対のスピンドル軸６２ａ，６３ａが、回転軸１３ａと直交するＸ軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが固定される回転軸と、前記回転軸と平行に配され前記ワークを加工するための工具が取り付けられる一対の加工軸と、を備え、
前記回転軸の軸心が、前記一対の加工軸の軸心を結ぶ直線上に配置され、前記一対の加工軸が、前記回転軸と直交する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記一対の加工軸が、互いに反対向きの等しい速度で移動制御され前記ワークを同時に加工することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記一対の加工軸が、前記回転軸の軸心位置まで移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記ワークが載置される載置ハンドと、前記載置ハンドを移動させる移動テーブルと、を有し、前記回転軸の上端部に配設された加工ステージに前記ワークを搬送する搬送手段を備え、
前記載置ハンドに前記加工ステージを挿通可能な貫通孔が形成され、
前記移動テーブルが、前記ワークを載置した前記載置ハンドを前記加工ステージ上方より降下させ、前記貫通孔に前記加工ステージを挿通させることで、前記加工ステージ上に前記ワークを載置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項５】
前記載置ハンドは前記貫通孔の内方に向かって突出する爪部を備え、前記爪部が前記載置ハンドに載置された前記ワークの下面を支持することを特徴とする請求項４に記載の加工装置。
【請求項６】
前記載置ハンドは、前記移動用テーブルの外周部において周方向に所定間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの加工装置に関し、特に、ガラス基板や半導体ウエハなどの脆性材料からなる板状のワークの面取り加工といった切削・研磨加工を行う加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハードディスク装置に用いられるガラス基板やシリコンなどの半導体基板といった脆性材料からなる基板では、割れ・欠けを防止するため周縁部を所定形状に面取り研削加工されている。
【０００３】
従来の研削加工装置として、図８に例示するように、矩形の基板１０１の対向する一対の端面１０１ａ，１０１ｂに複数の砥石１０３，１０４を接触させながら、この基板１０１を載置するテーブル１０２に設けられた前進後退移動制御手段によりテーブル１０２をＹ軸方向に移動させることで、端面１０１ａ，１０１ｂの面取り研削加工を行うものが知られている。
【０００４】
この種の研削加工装置では、端面１０１ａ，１０１ｂの面取り研削加工が終わると、両側の砥石１０３，１０４を基板１０１から離れるＸ１方向に後退退避させるとともに、基板１０１を載置したテーブル１０２をＣ軸回りに９０°旋回させた後、再び、砥石１０３，１０４を基板１０１に接触させて残りの端面１０１ｃ、１０１ｄの面取り研削加工を行うため、テーブル１０２の旋回や砥石の進退の時間が必要となり、実際に面取り加工している正味加工時間の割合が低く、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
そこで、極座標系データを用いた数値制御装置にて、基板のＣ軸回り旋回動作と砥石を取り付けた加工軸のＸ軸方向の移動動作だけで矩形板材等の周縁部を面取り加工する加工装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
このような極座標系データに基づく制御では、面取り研削加工の途中で砥石を退避させる必要がないため実際に面取り加工している正味加工時間の割合が高いものの、１つの加工軸が一筆書き状にワーク周縁部の研削加工を行うことから充分な生産性が得られない場合もある。
【０００７】
なお、極座標系データに基づく制御において加工軸を複数設けることも考えられるが、極座標系データに基づく制御では、加工軸をＸ軸方向に移動させることで回転する基板に砥石を接触させる必要があるため、複数の加工軸を設けた場合、各加工軸の移動速度が異なり各加工軸による面粗度などの加工精度にばらつきが生じる問題がある。
【特許文献１】特開２００５−１３８２１３号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、加工精度のばらつきを抑えつつ加工速度を上げ生産性を向上させることができる加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる加工装置は、ワークが固定される回転軸と、前記回転軸と平行に配され前記ワークを加工するための工具が取り付けられる一対の加工軸と、を備え、前記回転軸の軸心が、前記一対の加工軸の軸心を結ぶ直線上に配置され、前記一対の加工軸が、前記回転軸と直交する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明において、前記一対の加工軸が、互いに反対向きの等しい速度で移動制御され前記ワークを同時に加工することが好ましい。
【００１１】
このように、本発明の加工装置では、加工軸を２つ備えるため、加工速度を上げて生産性を向上させることができる。しかも、回転軸の軸心が、前記一対の加工軸の軸心を結ぶ直線上に配置されているため、ワークが矩形などの１８０°回転させる毎に元の形状に重なる２回回転対称の形状のワークを加工する場合、一対の加工軸の移動速度を互いに向きのみ反転する等しい速度にするミラーイメージ加工が可能となり、各加工軸による加工精度にばらつきが生じにくくなるとともに、一方の加工軸の変位量を計算すれば他方の加工軸の変位量を計算する必要がなく制御が複雑になりにくい。
【００１２】
また、上記本発明において、前記一対の加工軸が、前記回転軸の軸心位置まで移動可能に設けられることが好ましい。このように構成することで回転軸が一対の加工軸の軸心を結ぶ直線上に配置するための位置調整が容易となる。
【００１３】
また、上記加工装置において、前記ワークが載置される載置ハンドと、前記載置ハンドを移動させる移動テーブルと、を有し、前記回転軸の上端部に配設された加工ステージに前記ワークを搬送する搬送手段を備え、前記載置ハンドに前記加工ステージを挿通可能な貫通孔が形成され、前記移動テーブルが、前記ワークを載置した前記載置ハンドを前記加工ステージ上方より降下させ、前記貫通孔に前記加工ステージを挿通させることで、前記加工ステージ上に前記ワークを載置するように構成してもよい。かかる場合において、前記載置ハンドは前記貫通孔の内方に向かって突出する爪部を備え、前記爪部が前記載置ハンドに載置された前記ワークの下面を支持するように構成してもよく、さらにまた、前記載置ハンドが、前記移動用テーブルの外周部において周方向に所定間隔をあけて複数設けられてもよい。
【００１４】
このように載置ハンドを移動用テーブル上に所定間隔をあけて複数設けることで、移動用テーブルを移動させることにより、未加工ワークの搬送と加工済みワークの取り出しを同時に行うことができ、タクトタイムを短縮することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の加工装置によれば、加工精度のばらつきを抑えつつ加工速度を上げ生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態にかかる加工装置１０を示す平面図、図２は加工装置１０における加工部６０の正面図、図３は加工装置１０における搬送部２０の側面図、図４が図３の要部拡大図、図５は載置ハンド２２の平面図である。
【００１７】
本実施形態にかかる加工装置１０は、例えば、１８０°回転させる毎に元の形状に重なる２回回転対称の形状をなす矩形状のガラス基板といった板状のワーク１００の周縁を面取り研削加工する加工装置であって、図１に示すように、ワーク１００を加工ステージ１２に搬送する搬送部２０と、加工ステージ１２に載置されたワーク１００を加工ステージ１２の所定位置に位置調整する位置合わせ手段４０と、加工ステージ１２に載置されたワーク１００に研削加工を行う加工部６０と、を備える。
【００１８】
加工ステージ１２は、未加工のワーク１００が載置固定されるもので、載置されたワーク１００の周縁部が加工ステージ１２よりはみ出すようにワーク１００の外形より若干小さく形成されている。加工ステージ１２の下面には、C軸モータ部１３の回転軸１３ａの上端部が固着され、これにより、ワーク１００が加工ステージ１２を介してＣ軸モータ１３の回転軸１３ａに固定される。
【００１９】
搬送部２０は、例えば、不図示のカセットにストックした未加工のワーク１００が載置される載置ハンド２２と、この載置ハンド２２を移動させる移動用テーブル２４と、移動用テーブル２４を回転及び上下動させる駆動部２６とを備え、加工ステージ１２にワーク１００を載置した載置ハンド２２がワーク１００の下方において待機する待機型搬送方式のものが採用される。
【００２０】
移動用テーブル２４の外周部には、周方向に所定間隔をあけて複数（本実施形態では４つ）の載置ハンド２２が設けられている。
【００２１】
載置ハンド２２は、図５に示すように、加工ステージ１２が挿通可能な貫通孔２８と、内周縁から貫通孔２８の内方に向かって突出する爪部２９と、を備えており、爪部２９が載置ハンド２２に載置されるワーク１００の下面を支持する。
【００２２】
このような搬送部２０は、駆動部２６が移動用テーブル２４を所定角度（本実施形態では９０°）回転させることで、未加工のワーク１００を載置した載置ハンド２２を加工ステージ１２の上方に移動させ、未加工のワーク１００を搬入する。
【００２３】
次いで、図４に示すように移動用テーブル２４を降下させて載置ハンド２２に穿設された貫通孔２８に加工ステージ１２を挿通させる。その際、爪部２９が加工ステージ１２に設けた切欠部１２ａを通過することで加工ステージ１２上に未加工のワーク１００を載置するとともに、載置ハンド２２をワーク１００の下方で待機させる。
【００２４】
そして、加工が終わったワーク１００ａを取り出す場合は、移動用テーブル２４を上昇させて爪部２９に加工済みワーク１００ａの下面を支持させ、次いで移動用テーブル２４を所定角度（本実施形態では９０°）回転させることで、加工済みワーク１００ａを加工ステージ１２の上方位置から搬出する。
【００２５】
このような搬送部２０では、加工ステージ１２上に未加工のワーク１００を搬入してから搬出するまでの間に移動用テーブル２４の回転方向上流側の載置ハンド２２に未加工のワーク１００を載置しておくことで、加工済みワーク１００ａを加工ステージ１２の上方位置から搬出するとともに、回転方向の上流側の載置ハンド２２に載置された未加工のワーク１００を加工ステージ１２の上方へ搬入することができる。
【００２６】
位置合わせ手段４０は、加工ステージ１２に載置されたワーク１００を挟んで対向配置された保持部材４２，４２と、保持部材４２，４２を支持する一対のロッド４４，４４と、不図示の固定手段と、を備え、保持部材４２，４２が一対のロッド４４，４４を介して加工ステージ１２上に載置されたワーク１００の外周を挟み込んで位置調整を行い、保持部材４２によりワーク１００を挟み込み保持した状態で、固定手段が上面よりワーク１００を加工ステージ１２に押さえ付けることで、ワーク１００を加工ステージ１２上の所定位置に固定する。なお、固定手段としては、上記のような上方からワーク１００を加工ステージ２０に押さえ付けるクランパだけでなく、例えば、加工ステージ１２に吸引口２４を設け、ワーク８０の下面を真空吸着することでワーク１００を加工ステージ１２に固定してもよく、また、クランパと真空吸着とを組み合わせてワーク１００を加工ステージ１２に固定してもよい。
【００２７】
加工部６０は、Ｃ軸モータ１３の回転軸１３ａに平行に設けられた一対のスピンドル６２，６３と、各スピンドルのスピンドル軸６２ａ，６３ａに取り付けられた砥石６４，６５と、スピンドル６２、６３を別個独立に移動させるスピンドルベース６８，６９と、を備え、砥石６４，６５が加工ステージ１２を挟んで対向配置されている。
【００２８】
詳細には、図１に示すように、一方のスピンドル６２のスピンドル軸６２ａの軸心Ａ１と、他方のスピンドル６３の加工軸としてのスピンドル軸６３ａの軸心Ａ２と、を結ぶ直線上に、加工ステージ１２を回転させるＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの軸心Ａ３が位置するように、一対のスピンドル６２，６３が配置されている。
【００２９】
スピンドルベース６８，６９は、Ｃ軸モータ１３の回転軸１３ａと直交し、かつ、スピンドル６２の軸心Ａ１とスピンドル６３の軸心Ａ２とを結ぶ直線に沿うＸ軸方向に延設されたリニアガイド６６，６６に沿って摺動可能に取り付けられており、スピンドルベース６８，６９と螺合するボールネジ７０，７１をＸ軸モータ７２，７３により回転量を制御して回転させることで、スピンドルベース６８，６９に取り付けられたスピンドル６２，６３を所望距離だけＸ軸方向に移動させる。また、スピンドルベース６８，６９は、スピンドル６２，６３の軸心Ａ１，Ａ２がＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの軸心Ａ３と一致する位置まで移動可能に設けられている。
【００３０】
このような加工装置１０では、スピンドル６２，６３のスピンドル軸６２ａ，６３ａをＣ軸モータ１３の回転軸１３ａ上まで移動させた状態でスピンドル軸６２ａ，６３ａの位置を微調整することで、スピンドル６２の軸心Ａ１とスピンドル６３の軸心Ａ２とを結ぶ直線上にＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの軸心Ａ３を正確に配置する。
【００３１】
すなわち、図６に示すように、一方のスピンドル６２のスピンドル軸６２ａをＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの上方に配置した状態で、スピンドル軸６２ａに固定した測定子９０をＣ軸モータ１３の回転軸１３ａに当接させるとともに、Ｃ軸モータ１３の回転軸１３ａに固定した測定子９１をスピンドル６２のスピンドル軸６２ａに当接させ、スピンドル６２のスピンドル軸６２ａを回転させることで、スピンドル６２の軸心Ａ１とＣ軸モータ１３の軸心Ａ３とのズレを測定する。測定したズレに応じて不図示の位置調整ネジを操作して軸心Ａ１と軸心Ａ３とが一致するようにスピンドル６２の軸心Ａ１の位置を調整する。
【００３２】
なお、本実施形態では測定子９０，９１を回転軸１３ａ，６２ａに当接させて軸心Ａ１及び軸心Ａ３のズレを測定したが、回転軸１３ａ，６２ａに固定したテストバーに測定子９０，９１を当接させることで軸心Ａ１及び軸心Ａ３のズレを測定してもよい。
【００３３】
また、他方のスピンドル６３についても、スピンドル６２と同様、スピンドル６３のスピンドル軸６３ａをＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの上方に配置した状態で測定子９０、９１を取り付けてスピンドル６３の軸心Ａ２とＣ軸モータ１３の軸心Ａ３とのズレを測定し、測定したズレに応じて軸心Ａ２と軸心Ａ３とが一致するようにスピンドル６３の軸心Ａ２の位置を調整する。これにより、スピンドル６２の軸心Ａ１とスピンドル６３の軸心Ａ２とを結ぶ直線上にＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの軸心Ａ３を正確に配置することができる。
【００３４】
次に、本実施形態に係る加工装置１０の動作について図面を参照して説明する。
【００３５】
まず、加工装置１０は、載置ハンド２２が加工ステージ１２より高い位置にある状態で移動用テーブル２４を回転させて未加工のワーク１００を載置した載置ハンド２２を加工ステージ１２の上方に移動させる。
【００３６】
そして、移動用テーブル２４を降下させて載置面２７の貫通孔２８に加工ステージ１２を挿通させることで加工ステージ１２上にワーク１００を載置するとともに、載置ハンド２２をワーク１００の下方で待機させる。
【００３７】
そして、位置合わせ手段４０の保持部材４２，４２が加工ステージ１２上に載置されたワーク１００を挟み込んで位置調整を行い、保持部材４２，４２がワーク１００を挟み保持した状態において、不図示の固定手段がワーク１００を加工ステージ１２に押さえ付け固定する。この時、保持部材４２，４２がワーク１００を保持した状態で固定手段がワーク１００を加工ステージ１２に押さえ付けるため、位置決めした後にワーク１００の位置がずれることなく加工ステージ１２上の所定位置にワーク１００を固定することができる。
【００３８】
そして、保持部材４２，４２を退避させた後、スピンドルベース６８，６９を所定位置に移動させるとともに、スピンドル６２，６３を駆動して例えば３０，０００ｒｐｍ程度で回転する砥石６４，６５をワーク１００の周縁部に接触させて、面取り切削加工を開始する。
【００３９】
具体的には、Ｃ軸モータ１３を回転させ回転軸１３ａに固定されたワーク１００を、図５に示すように、Ｃ軸回りに例えは時計回りに回転させつつ、スピンドルベース６８，６９を駆動してスピンドル６２，６３をＸ軸方向に移動させる極座標制御を行うことで、ワーク１００の全周縁部と砥石６４，６５がワーク１００の全周縁部と接触し面取り研削加工を行う。
【００４０】
この時、スピンドル６２の軸心Ａ１とスピンドル６３の軸心Ａ２とを結ぶ直線上にＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの軸心Ａ３が配置されていることから、回転軸１３ａの回転に伴い、スピンドル６２及びスピンドル６３のＸ軸方向の移動が、互いに逆向きであって移動速度の大きさ｜Ｖ１｜，｜Ｖ２｜が等しくなる。
【００４１】
また、加工ステージ１２に載置されたワーク１００の加工が終了するまでに、移動用テーブル２４の回転方向の上流側の載置ハンド２２に不図示のカセットにストックされた未加工のワーク１００を載置する。
【００４２】
そして、ワーク１００の全周端部の面取り切削加工が終了すると、スピンドル６２，６３がワーク１００より離隔するようにスピンドルベース６８，６９を所定位置に移動させた後、移動用テーブル２４を上昇させてワーク１００の下方で待機していた載置ハンド２２が加工済みのワーク１００ａの下面を爪部２９で支持してすくい上げ、次いで、移動用テーブル２４を回転させることで、加工済みのワーク１００ａを搬出するとともに、移動用テーブル２４の回転方向上流側の載置ハンド２２が加工ステージ１２の上方に移動して、未加工のワーク１００を加工ステージ１２の上方へ搬入する。
【００４３】
以後、加工ステージ１２上への載置、ワーク１００の位置調整及び固定、ワーク１００の面取り切削加工、加工済みワーク１００のすくい上げ、加工済みワーク１００の搬出及び未加工ワーク１００の搬入を繰り返し行い、ワーク１００の面取り切削加工を連続して行う。
【００４４】
以上のように、本実施形態の加工装置１０では、２つの砥石６４，６５によってワーク１００に面取り切削加工を行うため、加工速度を上げて生産性を向上させることができる。
【００４５】
しかも、スピンドル６２の軸心Ａ１とスピンドル６３の軸心Ａ２とを結ぶ直線上にＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの軸心Ａ３が配置されていることから、回転軸１３ａの回転に伴うスピンドル６２の移動量Ｌ１とスピンドル６３の移動量Ｌ２とが等しく、ワーク１００に対する砥石６４の相対的な速度と、ワーク１００に対する砥石６５の相対的な速度と、を等しく設定することができ、複数の砥石６４，６５によって面取り研削加工を行っても、各砥石間で加工精度にばらつきが生じにくくなる。
【００４６】
更に、２つのスピンドル６２，６３のＸ軸方への変位を制御する必要があるが、一方のスピンドル６２の変位量を計算すれば他方のスピンドル６３の変位量を計算する必要がなくなり計算コストを削減でき、スピンドルの制御が複雑になりにくい。
【００４７】
また、本実施形態に係る加工装置１０では、スピンドル６２，６３をＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの上方位置まで移動可能に設けており、スピンドル６２，６３のスピンドル軸６２ａ，６３ａとＣ軸モータ１３の回転軸１３ａとのズレを測定子などにより直接的に測定することができるため、スピンドル６２の軸心Ａ１とスピンドル６３の軸心Ａ２とを結ぶ直線上にＣ軸モータ１３の回転軸１３ａの軸心Ａ３を正確に配置することができる。
【００４８】
また、搬送部２０は、ワーク１００を載置する載置ハンド２２が移動用テーブル２４の外周部において周方向に所定間隔をあけて複数設けられているため、移動用テーブル２４を回転させることにより、未加工ワーク１００の搬送と加工済みワーク１００ａの取り出しを同時に行うことができ、タクトタイムを短縮することができる。
【００４９】
しかも、載置ハンド２２は貫通孔２８の内方に向かって突出する爪部２９においてワーク１００の下面を支持するため、爪部２９を通す切欠部１２ａを加工ステージ１２に設けることで、ワーク１００の周縁部内側近傍を支持するような加工ステージ１２であっても貫通孔２８を挿通させて、載置ハンド２２から加工ステージ１２にワーク１００を受け渡しすることができる。
【００５０】
更に、本実施形態の加工装置１０では、位置合わせ手段４０が加工ステージ１２上の所定位置に位置合わせしたワーク１００を保持した状態で、クランパや真空吸着などの固定手段が加工ステージ１２に押さえ付けるため、ワーク１００の搬送時に生じる位置ずれや、搬送部２０が加工ステージ１２にワーク１００を載置する受け渡し時に生じる位置ずれに影響されることがなく、ワークを加工ステージの所定位置に精度良く載置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる加工装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる加工装置の加工部を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる加工装置の搬送部を示す側面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる加工装置の載置ハンドを示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる加工装置においてスピンドルの軸心位置を調整する方法を説明する正面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる加工装置の動作を説明する平面図である。
【図８】従来の加工装置を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…加工装置
１２…加工ステージ
１３ａ…回転軸
６２、６３…スピンドル
６２ａ，６３ａ…スピンドル軸
６４，６５…砥石
１００…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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