(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するようにした両頭平面研削装置において、
前記各回転砥石を回転させるための回転用モータの消費電力を検出する検出手段と、検出手段により検出された両回転用モータの消費電力の差を演算して、その消費電力差を所定値或いは零に収束させるように制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、各回転砥石に対するクーラントの供給量を調整することにより、消費電力差を所定値或いは零に収束させるように制御する両頭平面研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークの両面を平行に研削する両頭平面研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばワイヤソーにより切断された硬脆材料からなるウエハ状のワークの両面を研削する両頭平面研削装置としては、一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置したものが知られている。この研削装置においては、両回転砥石間の加工位置にワークが配置され、両回転砥石の研削面がワークの両面に接触された状態で回転されて、ワークの両面が同時に研削されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の両頭平面研削装置においては、複数のワークを繰り返し研削していると、両回転砥石の研削面が次第に摩耗して切れ味が悪くなり、研削抵抗が増大する。その結果、研削能率及び研削精度が低下するという問題があった。
【０００４】
また、ワークの研削に伴い、両回転砥石の研削面が異なった度合いで摩耗して、それらの研削面の切れ味に差異が生じると、ワークの研削精度が著しく低下して、ワークに反り等が生じるという問題があった。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その主たる目的は、両回転砥石の研削面の切れ味低下を的確に検知することができて、研削能率及び研削精度が低下するのを防止することができる両頭平面研削装置を提供することにある。
【０００６】
この発明のその上の目的は、両回転砥石の研削面間に切れ味の差異が生じるのを防ぐことができて、ワークの研削精度が著しく低下するおそれを防止することができる両頭平面研削装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、一対の回転砥石をそれらの研削面が平行となるように対向配置し、両回転砥石の研削面によりワークの両面を平行に研削するようにした両頭平面研削装置において、前記各回転砥石を回転させるための回転用モータの消費電力を検出する検出手段と、検出手段により検出された両回転用モータの消費電力の差を演算して、その消費電力差を所定値或いは零に収束させるように制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、各回転砥石に対するクーラントの供給量を調整することにより、消費電力差を所定値或いは零に収束させるように制御するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、両頭平面研削装置は下部フレーム１１を備えている。下部フレーム１１上には中間フレーム１２が固定され、その中間フレーム１２上には上部フレーム１３が固定されている。下部フレーム１１には下砥石回転昇降機構１４及びワーク支持機構１５が装設され、上部フレーム１３には上砥石回転昇降機構１６が装設されている。
【００１２】
前記下砥石回転昇降機構１４の砥石台金２５には下回転砥石１７及びそれを回転させるための下部回転用モータ１８が装備され、下回転砥石１７の上面には研削面１７ａが形成されている。上部回転昇降機構１６には上回転砥石１９及びそれを回転させるための上部回転用モータ２０が装備され、その上回転砥石１９の下面には研削面１９ａが形成されている。
【００１３】
そして、前記下回転砥石１７の回転軸線が上回転砥石１９の回転軸線の延長線上に配置されるとともに、下回転砥石１７の研削面１７ａが上回転砥石１９の研削面１９ａと平行に対向配置されている。また、上下両砥石回転昇降機構１６，１４には図示しない昇降用モータが装備され、その昇降用モータにより、上下両砥石１９，１７の昇降送りが制御されるようになっている。
【００１４】
前記下回転砥石１７には下部クーラント供給機構２１が配置され、図１に示すように、下部クーラント供給量調整弁２２を備えている。上回転砥石１９には上部クーラント供給機構２３が配置され、同様に上部クーラント供給量調整弁２４を備えている。そして、上下両クーラント供給機構２３，２１により、上下両砥石１９，１７の研削面１９ａ，１７ａにクーラントが供給されるようになっている。各クーラント供給量調整弁２２，２４には、クーラントの供給量を計測する流量計４１，４２が設けられている。
【００１５】
次に、前記ワーク支持機構１５について詳述すると、図２に示すように、支持台２７は上下両砥石回転昇降機構１６，１４間において、下部フレーム１１上に配設されている。支持台２７上には移動枠２８が、一対のガイドレール２９を介して水平方向に移動可能に支持されている。そして、この移動枠２８が図示しない移動用モータにより、図２に実線で示すワーク３０を着脱交換するためのローディング位置Ｐ１と、同図に鎖線で示すワーク３０を研削するための加工位置Ｐ２との間を移動するようになっている。
【００１６】
前記移動枠２８にはワークホルダ３１が回転可能に支持され、その中央にはワーク３０を着脱可能にセットするためのセット孔３２が形成されている。セット孔３２内には係合突起３３が突設され、セット孔３２内にワーク３０が挿入されてセットされるとき、その外周面の切欠部３０ａがこの係合突起３３に係合される。移動枠２８上には回転用モータ３４が配設され、ワーク３０の研削加工時に、この回転用モータ３４によりワークホルダ３１に回転が付与されて、ワーク３０が回転される。
【００１７】
図２及び図３に示すように、前記支持台２７上には一対の取付プレート３５が並設され、移動枠２８の移動方向に延長されている。各取付プレート３５上には、複数のエアパッド３６がほぼ一列に並べて配設されている。各エアパッド３６は取付プレート３５上に取り付けられた円板状部材３７を備え、その円板状部材３７の中心にはエア噴出孔３８が形成されている。各エアパッド３６のエア噴出孔３８にはノズル３９が接続され、図示しないエアコンプレッサ等のエア供給源が接続されている。
【００１８】
そして、移動枠２８がローディング位置Ｐ１に移動配置されるとともに、ワークホルダ３１のセット孔３２内にワーク３０が位置決めセットされた状態で、エア供給源より供給されるエアが、各エアパッド３６のノズル３９からエア噴出孔３８を介してワーク３０の下面に噴出される。これにより、ワーク３０がセット孔３２内において浮上した状態に保持される。
【００１９】
続いて、移動枠２８が図示しない移動用モータにより、ワーク３０のローディング位置Ｐ１から加工位置Ｐ２に移動されて、ワーク３０が浮上状態のまま加工位置Ｐ２に搬送される。
【００２０】
次に、前記のように構成された両頭平面研削装置の回路構成について説明する。  図７に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）４３は、研削装置の各部の動作を制御する。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４４は、研削装置の動作に必要な各種の制御プログラムを記憶している。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４５は、制御プログラムの実行に伴って得られたデータ等を一時的に記憶する。そして、このＣＰＵ４３、ＲＯＭ４４及びＲＡＭ４５により、制御手段が構成されている。
【００２１】
下部モータ用消費電力計４６は検出手段を構成し、ワーク３０の研削動作中に、下回転砥石１７を回転させるための下部回転用モータ１８の消費電力を検出して、その検出結果をＣＰＵ４３に入力する。上部モータ用消費電力計４７は検出手段を構成し、ワーク３０の研削動作時に、上回転砥石１９を回転させるための上部回転用モータ２０の消費電力を検出して、その検出結果をＣＰＵ４３に入力する。操作パネル４８は各種の操作キーや操作スイッチを備え、それらの操作キーや操作スイッチの操作信号をＣＰＵ４３に入力する。
【００２２】
表示手段としての表示装置４９はＣＲＴディスプレイ等から構成され、ワーク３０の研削動作中に、ＣＰＵ４３の制御に基づいて各種の検出データ等を表示する。すなわち、表示装置４９は図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ），（ｂ）に示すように、前記各消費電力計４６，４７により検出された消費電力の時系列変化を、グラフにて表示する。図４（ａ），（ｂ）では各加工サイクル毎の上下回転用モータ２０，１８の時系列変化を示している。図５（ａ），（ｂ）では、各ワーク３０の加工毎の上下回転用モータ２０，１８の時系列変化を示している。
【００２３】
また、表示装置４９は、消費電力の時系列変化の他に、上下両クーラントから供給されるクーラントの供給量を流量計４１，４２により検出し、クーラント供給量の時系列変化をグラフにて表示する。図６（ａ），（ｂ）では、各ワーク３０の加工毎のクーラント供給量の時系列変化を示している。
【００２４】
また、表示装置４９は、この消費電力の時系列変化の他に、上下両クーラント供給機構２３，２１から供給されるクーラントの供給量についても、表示するようになっている。ＣＰＵ４３は、上下両クーラント供給量調整弁２２，２４を調整してクーラント供給量を制御する。
【００２５】
次に、前記のように構成された両頭平面研削装置の動作を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートは、ＲＯＭ４４に記憶された制御プログラムに基づいて、ＣＰＵ４３の制御のもとで実行される。
【００２６】
さて、この両頭平面研削装置においては、ワークホルダ３１にセットされたワーク３０が加工位置Ｐ２に配置された状態で、上下両砥石１９，１７の研削面１９ａ，１７ａがワーク３０の上下両面に接触される。この状態で、上下両砥石１９，１７が回転用モータ２０，１８により回転されて、ワーク３０の上下両面が同時に研削される（Ｓ１）。
【００２７】
このように、ワーク３０の研削動作が開始されると、上下両モータ用消費電力計４７，４６により、上下両回転用モータ２０，１８の消費電力がそれぞれ検出される（Ｓ２）。そして、図４に示すように、これらの消費電力計４６，４７により検出された消費電力が、表示装置４９に時系列変化でグラフィック表示される（Ｓ３）。
【００２８】
続いて、各消費電力計４６，４７により検出された各消費電力が、ＲＡＭ４５に予め記憶設定された基準値Ｌ１以下であるか否かが比較判別される（Ｓ４）。この判別において、図４に示すように、もし検出消費電力が基準値Ｌ１を越えている場合には、加工中のワーク３０の加工終了後、研削作業が停止されて（Ｓ５）、上下両回転砥石１９，１７の研削面１９ａ，１７ａのツルーイング及びドレッシングを行う（Ｓ１１）。
【００２９】
また、前記Ｓ４の判別において、各検出消費電力が基準値Ｌ１以下である場合には、上下両回転用モータ２０，１８の消費電力の差（図４に示す｜Ｐ１−Ｐ２｜）が演算される（Ｓ６）。そして、その消費電力差がＲＡＭ４５に予め記憶設定された設定値Ｌ２以内であるか否かが比較判別される（Ｓ７）。
【００３０】
前記Ｓ７の判別において、消費電力差が設定値Ｌ２以内である場合には、その消費電力差に応じて上下両クーラント供給量調整弁２４，２２を調整することにより、クーラント供給量が調整されて、消費電力差が所定値或いは零に収束するように制御される（Ｓ９）。すなわち、上部回転用モータ２０の消費電力が下部回転用モータ１８の消費電力よりも大きい場合には、上部クーラント供給量調整弁２４を開く等してクーラント供給量が増大されて、上回転砥石１９の負荷が低減される。これに対して、下部回転用モータ１８の消費電力が上部回転用モータ２０の消費電力よりも大きい場合には、下部クーラント供給量調整弁２２のクーラント供給量が増大されて、下回転砥石１７の負荷が低減される。ここにおいて、所定値とは加工条件によって上下回転用モータ２０，１８の消費電力に一定の差をもたせた方が、研削精度が向上する場合があることを意味する。
【００３１】
前述の消費電力差が設定値Ｌ２を越える場合には、過大なクーラントを供給しても消費電力を所定値或いは零に収束させることができず、クーラント供給量が適正値より多くなるため、かえって、研削精度の低下を招くようになる。この場合には、研削作業を停止して（Ｓ８）、ツールイング及びドレッシングが行われる（Ｓ１１）。これらの動作（Ｓ２〜Ｓ９，Ｓ１１）は研削が終了するまで繰り返される。そして、制御動作が終了後再び上下回転モータ２０，１８の消費電力の差が演算される。
【００３２】
このように、上下両回転用モータ２０，１８の消費電力差が所定値或いは零に収束するように制御された後、所定のプログラム動作を完了することによって、ワーク３０の研削の終了が判別される（Ｓ１０）。そして、ワーク３０の研削が終了するまでは、前記Ｓ２〜Ｓ１１の動作が繰り返し実行され、ワーク３０の研削が終了したとき、すべての動作が完了する。
【００３３】
前記の実施形態によって期待できる効果について、以下に記載する。
・  この実施形態の両頭平面研削装置においては、ワーク３０の研削動作時に、一対の回転砥石１７，１９を回転させるための回転用モータ１８，２０の消費電力が、検出手段としての電力計４６，４７によりそれぞれ検出される。そして、制御手段としてのＣＰＵ４３により、電力計４６，４７にて検出された各回転用モータ１８，２０の消費電力が予め設定された基準値と比較され、検出消費電力が基準値を越えたとき、所定の動作が実行されるようになっている。このため、複数のワーク３０の繰り返し研削に伴い、両回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａが次第に摩耗して切れ味が悪くなっても、それらの研削面１７ａ，１９ａの切れ味低下を的確に検知することができて、研削能率及び研削精度が低下するのを防止することができる。
【００３４】
・  この実施形態の両頭平面研削装置においては、ＣＰＵ４３の制御により、検出消費電力が基準値Ｌ１を越えたとき、研削動作が停止され、各回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａのツルーイング及びドレッシングが行われるようになっている。このため、各回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａの切れ味が低下した状態のまま、ワーク３０の研削動作が続行されるおそれを防ぐことができて、研削能率及び研削精度が低下するのを確実に防止することができる。
【００３５】
・  この実施形態の両頭平面研削装置においては、ワーク３０の研削動作時に、一対の回転砥石１７，１９を回転させるための回転用モータ１８，２０の消費電力が、検出手段としての電力計４６，４７によりそれぞれ検出される。そして、制御手段としてのＣＰＵ４３により、電力計４６，４７にて検出された両回転用モータ１８，２０の消費電力の差が演算されて、その消費電力差が所定値或いは零に収束制御されるようになっている。このため、両回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａ間に切れ味の差異が生じるのを防ぐことができて、ワーク３０の研削精度が著しく低下するおそれを防止することができる。
【００３６】
・  この実施形態の両頭平面研削装置においては、ＣＰＵ４３の制御により、各回転砥石１７，１９に対するクーラントの供給量が調整されて、消費電力差が所定値或いは零に収束されるようになっている。このため、各回転砥石１７，１９に対するクーラントの供給量を調整することにより、両回転用モータ１８，２０の消費電力差を速やかに所定値或いは零に収束させることができて、両回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａ間に切れ味の差異が生じるのを確実に防止することができる。
【００３７】
・  この実施形態の両頭平面研削装置においては、電力計４６，４７により検出された各回転用モータ１８，２０の消費電力が、表示手段として表示装置４９により表示されるようになっている。このため、各回転用モータ１８，２０の消費電力の表示に基づいて、両回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａの切れ味低下を容易に検知することができる。また、両回転用モータ１８，２０の消費電力の表示に基づく消費電力差によって、両回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａ間における切れ味の差異を容易に検知することができる。
【００３８】
・  この実施形態の両頭平面研削装置においては、ＣＰＵ４３の制御により、両回転用モータ１８，２０の消費電力差が予め設定された設定値と比較され、消費電力差が設定値Ｌ２を越えたとき、研削動作が停止されるようになっている。このため、両回転砥石１７，１９の研削面１７ａ，１９ａ間に所定以上の切れ味の差異が生じた状態のまま、ワーク３０の研削動作が続行されのを防ぐことができて、ワーク３０の研削精度の低下を招くおそれを確実に防止することができる。
【００３９】
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記実施形態における電力計４６，４７に代えて、検出手段としての電流計または電圧計を設け、上下両回転用モータ２０，１８に流れる電流または電圧を検出するように構成すること。
【００４０】
・  前記実施形態における電力計４６，４７に代えて、検出手段としてトルク計を設け、上下両回転砥石１９，１７の研削トルクを検出するように構成すること。
【００４１】
・  前記実施形態における電力計４６，４７に代えて、検出手段として歪み計を設け、この歪み計により両砥石１９，１７を支持する軸の歪みを測定し、研削抵抗を検出するようにすること。
【００４２】
・  両頭平面研削装置にドレッシング機構及びツルーイング機構を装備し、検出消費電力が基準値Ｌ１を越えたとき、研削動作を中断した状態で、回転砥石１７，１９のツルーイング及びドレッシングを実行するように構成すること。
【００４３】
さらに、上記実施形態により把握される請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果とともに記載する。
・  前記検出手段により検出された各回転用モータの消費電力を表示する表示手段をさらに備えた請求項１に記載の両頭平面研削装置。
【００４４】
この構成によれば、各回転用モータの消費電力の表示に基づいて、両回転砥石の研削面の切れ味低下を容易に検知することができる。
【００４６】
・  前記制御手段は、両回転用モータの消費電力差を予め設定された設定値と比較し、消費電力差が設定値を越えたとき、研削動作を停止させる請求項１に記載の両頭平面研削装置。
【００４７】
この構成によれば、両回転砥石の研削面間に所定以上の切れ味の差異が生じた状態のまま、ワークの研削動作が続行されるのを防ぐことができて、ワークの研削精度の低下を招くおそれを確実に防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、各回転砥石に対するクーラントの供給量を調整することにより、両回転用モータの消費電力差を速やかに所定値或いは零に収束させることができて、両回転砥石の研削面間に切れ味の差異が生じるのを確実に防止することができる。従って、ワークの研削精度が著しく低下するおそれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の両頭平面研削装置の一実施形態を示す正面図。
【図２】  ワーク支持機構を拡大して示す平面図。
【図３】  図２の３−３線における部分拡大断面図。
【図４】  （ａ），（ｂ）は砥石回転用モータの時系列変化を示すグラフ。
【図５】  （ａ），（ｂ）は、砥石回転用モータの時系列変化を示すグラフ。
【図６】  （ａ），（ｂ）は、クーラント供給量の時系列変化を示すグラフ。
【図７】  両頭平面研削装置の回路構成を示すブロック図。
【図８】  両頭平面研削装置の研削動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１４…下砥石回転昇降機構、１５…ワーク支持機構、１６…上砥石回転昇降機構、１７…下砥石、１７ａ…研削面、１８…下部回転用モータ、１９…上砥石、１９ａ…研削面、２０…上部回転用モータ、２１…下部クーラント供給機構、２２…下部クーラント供給量調整弁、２３…上部クーラント供給機構、２４…上部クーラント供給量調整弁、３０…ワーク、３６…エアパッド、４０…エア供給量調整弁、４３…制御手段を構成するＣＰＵ、４４…制御手段を構成するＲＯＭ、４５…制御手段を構成するＲＡＭ、４６…検出手段を構成する下部モータ用消費電力計、４７…検出手段を構成する上部モータ用消費電力計、４９…表示手段としての表示装置。
【図１】
0003745536.tif 000002
【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】
0003745536.tif 000008
【図８】
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