刷研磨装置以及研磨方法
【专利摘要】本发明提供刷研磨装置以及刷研磨方法，该刷研磨装置具备刷单元，刷单元是在相对于被加工物面水平旋转的类型的研磨刷中具备能够自动调整刷毛从研磨刷的底面的突出长度的机构。刷单元具备：刷毛的末端在底面露出的研磨刷、使上述研磨刷相对于被加工面水平旋转的机构、以及将该研磨刷的刷毛的末端从底面突出的长度自动调整为预先设定的长度的机构。通过使刷毛朝向调整面即平面前进并检测刷毛抵接于调整面时的负荷的变化来调整突出长度。
【专利说明】
刷研磨装置以及研磨方法
技术领域
[0001]本发明涉及具备相对于被加工物面水平旋转的旋转刷的刷研磨装置以及使用该刷研磨装置的研磨方法。【背景技术】
[0002]刷研磨装置被广泛应用于调整表面粗糙度，去除表层的微裂纹和微小孔，去毛刺， 调整形状，去除涂装皮膜等皮膜等中。研磨刷有以旋转轴为中心向外缘方向放射状地配设刷毛的类型、和刷毛从固定于旋转轴的末端的刷壳的底面向下方露出的类型。后者的类型的研磨刷通过刷毛的末端相对于被加工面水平旋转来实施研磨，因此适合于平面部的研磨。
[0003]前述的“刷毛从刷壳的底面向下方露出”的类型的研磨刷，由于精加工程度因从底面的突出长度而异，因此在研磨多个工件的情况下，需要将突出长度修正为始终恒定。有关该类型的研磨刷，专利文献1公开了能够调整刷毛的突出长度的结构的研磨刷。该研磨刷的构造是如果刷毛摩耗，则作业者使固定有多个研磨工具的刷保持器活动，由此修正刷毛的突出长度，其中，在该研磨工具捆束有多个刷毛，因此需要每隔规定时间停止刷研磨装置的动作。
[0004]专利文献2公开了具备用于自动修正刷毛的突出长度的机构的刷研磨装置。该刷研磨装置具备用于判定刷的末端是否接触的装置。另外，固定有研磨工具的刷保持器与步进马达连结。突出长度的调整是使研磨刷移动至上述测定装置后，使刷保持器前进。进而， 如果刷毛的末端接触，则使刷保持器后退。刷保持器的前进和后退由步进马达实施，因此能够根据脉冲数运算前进距离和后退距离。从而能够根据这些距离之差调整突出长度。
[0005]专利文献2的结构中，需要用于使研磨刷移动至测定装置附近的移动机构(说明书中记载了“分别连结有伺服马达的第一和第二工作台”)，或工件的配置位置受限等，装置结构复杂。另外，判断刷的末端是否接触要使刷毛与机械式开关接触，因此在该开关会附着刷研磨时的切削粉、使用自由磨粒进行研磨的情况下的磨粒等，故会引发测定装置的故障。
[0006]专利文献1:日本实用新型登记第2516286号公报 [〇〇〇7] 专利文献2:日本特开平07-040225号公报
【发明内容】
[0008]鉴于以上问题，本发明的目的在于，为了减少每个工件的精加工程度的误差，提供具备能够以简便的结构修正刷毛的突出长度的机构的刷研磨装置以及使用该研磨刷装置的研磨方法。
[0009]本发明的一个侧面的刷研磨装置是刷毛的末端与工件的被加工面接触并旋转来进行研磨的刷研磨装置。上述刷研磨装置具备刷单元、移动机构、工件固定单元以及控制装置。刷单元具备:刷毛的末端在底面露出的研磨刷、使研磨刷相对于被加工面水平旋转的机构、以及将研磨刷的刷毛的末端从底面突出的长度自动调整为预先设定的长度的机构。移动机构使刷单元相对于被加工面在水平方向上相对移动。工件固定单元固定工件。控制装置运算研磨条件并将刷研磨装置的动作信号输出给各单元。
[0010]而且，上述刷研磨装置构成为，使上述研磨刷的底面位于从刷毛能够抵接的面即调整面分离预先设定的突出长度的位置即调整位置，使上述刷毛朝向上述调整面前进，如果因刷毛的末端抵接于调整面而产生的负荷的变化成为预先设定的值，则使刷毛的前进停止，由此调整上述刷毛的突出长度。[〇〇11]而且，使用该研磨刷的刷研磨方法具备:安置工序、突出长度调整工序、刷位置设定工序以及研磨工序。安置工序中，将工件固定于工件固定单元。突出长度调整工序中，针对刷毛将上述研磨刷的刷毛的末端从底面突出的突出长度自动调整为预先设定的长度。刷位置设定工序中，以研磨刷的末端向被加工面方向被按压预先设定的切入量的长度的方式使研磨刷在被加工面方向上前进。研磨工序中，一边以使研磨刷水平旋转的同时使研磨刷相对于被加工面相对水平移动的方式移动上述刷单元和上述工件固定单元中的至少任一个一边进行研磨。
[0012]而且，突出长度调整工序具备:以研磨刷的底面位于调整位置的方式移动研磨刷的工序、使刷毛朝向调整面前进的工序、以及如果因刷毛与调整面接触而产生的负荷的变化成为预先设定的值则使刷毛的前进停止的工序。
[0013]有关一个侧面的刷研磨装置以及刷研磨方法，由于刷单元构成为自动调整刷毛的突出长度的结构，因此在研磨多个工件的情况下，能始终获得相同的精加工程度。另外，调整突出长度的机构使研磨刷的底面位于从调整面分离所希望的突出长度的位置，使刷毛前进直至抵接于调整面。本发明的结构，可以不使用像现有技术所示的机械式开关，因此在突出长调整工序中，不会出现在刷毛与调整面接触时，刷研磨时的切削粉、使用自由磨粒进行研磨的情况下的磨粒等附着于调整刷毛的突出长度的机构而发生故障的情况。
[0014]另外，一个实施方式的研磨刷可以构成为，还具备与刷单元邻接的高度位置测定器，高度位置测定器对工件的与刷毛的末端对置的面即调整面的高度位置进行检测并将该高度位置输出给控制装置，控制装置根据高度位置运算调整位置。
[0015]而且，使用该研磨刷的刷研磨方法具备:安置工序、高度位置测定工序、突出长度调整工序、刷位置设定工序以及研磨工序。安置工序中，将工件固定于工件固定单元。高度位置测定工序中，由高度位置测定器测定调整面的高度位置。突出长度调整工序中，针对刷毛将研磨刷的刷毛的末端从底面突出的突出长度自动调整为预先设定的长度。刷位置设定工序中，基于高度位置的测定结果以使研磨刷的末端朝向调整面即被加工面方向被按压预先设定的切入量的长度的方式使研磨刷前进。研磨工序中，以使研磨刷水平旋转的同时使研磨刷相对于被加工面相对水平移动的方式移动刷单元和工件固定单元中的至少任一个。
[0016]而且，突出长度调整工序可以具备:将预先设定的突出长度和在测定高度位置的工序中测定出的调整面的高度位置分别输入于控制装置的工序、根据输入到控制装置的突出长度和高度位置运算使研磨刷前进后退的距离的工序、基于运算的结果使研磨刷移动的工序、使刷毛朝向上述调整面前进的工序、以及如果因刷毛与调整面抵接而产生的负荷的变化成为预先设定的值则使刷毛的前进停止的工序。
[0017]—个实施方式的刷研磨装置以及刷研磨方法构成为由高度位置测定器测定被加工面的高度位置。根据该结构，即使在研磨多个工件的情况下各个工件的尺寸存在误差，也能始终以相同的切入量进行研磨。另外，将工件的与刷毛的末端对置的面设为调整面，由此能够测定工件的高度位置并调整刷毛的突出长度。
[0018]另外，一个实施方式的刷研磨装置的刷单元具备:研磨刷、旋转机构以及突出长度调整机构。研磨刷包含:多个刷毛、供刷毛的基部固定的圆盘状的保持盘、以及将保持盘能够向底面方向移动地收容的圆筒形状的刷壳。旋转机构具备一端固定于刷壳的顶面中央的主轴、和使主轴旋转的机构。突出长度调整机构具备一端固定于保持盘的中央并能够滑动地插通于在主轴的圆形剖面中央贯通设置的贯通孔的副轴、和使副轴在长度方向上移动的下降机构。
[0019]而且，刷单元还可以构成为由主轴的旋转使研磨刷进行以主轴为轴心的旋转，并由副轴的移动进行刷毛的突出长度的调整。因为能够以相同的轴心实施突出长度的调整和研磨刷的旋转，因此，在研磨刷研磨时不会产生因偏心而引发的晃动。由此能够稳定地研磨工件。
[0020]另外，一个实施方式的刷研磨装置的下降机构可以包含能够对刷毛移动时的转矩的变化进行检测的马达、和能够对刷毛移动时加载于副轴的载荷的变化进行检测的传感器中的任一个。无需复杂的结构，就能调整刷毛的突出长度。[0021 ]根据一个侧面或者一个实施方式的结构，能够提供具备能自动调整刷毛从研磨刷的底面突出的突出量的刷单元的刷研磨装置。由此，能够提供即使研磨多个工件也能减少其精加工程度的偏差的刷研磨方法。[〇〇22] 在日本于2014年8月5日提交申请的日本特愿2014-159187号在此通过参引方式总体并入本申请。
[0023]另外，从以下的详细描述将更加全面地理解本发明。然而，详细的描述和具体的实施例示出本发明的期望的实施方式并且仅出于说明的目的而记述。基于该详细的描述，各种变化和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
[0024]
【申请人】无意于向公众奉献任何已述的实施方式，因此在所公开的变化和替代方案中，那些可能未在字面上落入权利要求范围内的变化和替代方案在等同原则的意义上构成发明的一部分。
[0025]本说明书或权利要求中的名词和相同的指示语的使用应解释为涵盖单个和多个， 除非有特别的指示或者由上下文清楚地否定。本说明书中所提供的任何示例或者示例性语言(例如，“等”)的使用都仅旨在便于说明本发明而不形成对本发明范围的限制，除非在申请范围中另行记载。【附图说明】
[0026]图1是示出本发明的实施方式所涉及的刷研磨装置的示意图。
[0027]图2是示出本发明的实施方式所涉及的刷驱动单元的示意图。
[0028]图3是用于说明本发明的实施方式所涉及的载置部件的示意图。图3(A)是示出载置部件的整体的示意图，图3(B)是示出载置了各种形态的工件的状态的示意图。【具体实施方式】
[0029]使用【附图说明】本发明所涉及的刷研磨装置的一个实施方式。本发明并不局限于以下实施方式，只要不脱离发明的范围就能进行变更、修正和改进。此外，以下的说明中的“上下左右方向”是指图中的方向，除非另有说明。
[0030]图1示出本实施方式的刷研磨装置。本实施方式的刷研磨装置01具备:具备多台刷单元10的研磨单元20、夹持工件W的工件固定单元30、在由工件固定单元30夹持时载置工件 W的载置单元40、控制刷研磨装置01的动作的控制装置50、对刷研磨装置01的动作进行操作的操作部60以及壳体70。[〇〇31] 研磨单元20具备:移动基座21、垂直固定于移动基座21的固定板22、固定于移动基座21的移动机构23、用于对工件W的与后述的研磨刷11的末端对置的面(在本实施方式中为上表面)的高度位置进行测定的高度位置测定器24以及3台固定于固定板22的刷单元10。移动机构23具备马达23a和齿轮(未图示)。具有能与前述齿轮啮合的齿的细长轨道71朝向该图左右方向被配置于壳体70。当使马达23a运转时，能够使研磨单元20沿轨道71移动。
[0032]刷单元10以相互平行的方式在固定板22连设有3台。刷单元10的结构详情将在后面阐述，在下端部固定有刷毛的末端突出于底面的研磨刷11。3台刷单元10的研磨刷11的研磨力各不相同，在图1中配置为随着趋向左侧研磨力从大变小。
[0033]高度位置测定器24测定工件W的上表面(在本实施方式中以该面为调整面)的高度位置。测定方式能够选择接触式和非接触式中的任一种。在本实施方式中，选择了接触式的测定方式。[〇〇34] 工件固定单元30具备:具有夹持轴32A、32B的缸31A、31B、和分别固定于夹持轴 32A、32B的末端的夹持部33A、33B。使缸31A、31B运转来使夹持轴32A、32B伸缩从而使夹持部 33A、33B向载置于载置单元的工件前进，由夹持部33A、33B夹持工件W的两端，由此夹持工件 W。另外，工件固定单元30如果设定为连结未图示的工件旋转机构，而以夹持轴32A、32B为轴心使工件W旋转的结构，则能够自动地研磨工件W的多个被加工面。[〇〇35]载置单元40具备载置部件41和用于使载置部件41升降的工件升降机构42。载置部件41是在由工件固定单元30夹持工件W时载置工件W的部件，此时只要能以工件W不动的方式载置即可，其形态并不特别限定。在本实施方式中设定为具有图3所示的V字形状的槽口 41a和矩形的槽口 41b的形状。通过设定为这样的形状，如图3(B)所示，在工件W为四棱柱形状和圆柱形状中任一种的情况下都能良好地载置。另外，在四棱柱形状的情况下，不管是加工面(上表面)为平面的情况还是加工面为棱角面的情况都能良好地载置。[〇〇36]控制装置50基于高度位置测定器24对工件W的高度位置的测定结果进行运算，并基于其结果输出控制研磨单元20的动作的信号。另外，还基于预先输入的研磨条件，将控制研磨单元20、工件固定单元30、载置单元40的动作的信号向各单元输出。控制装置50能够使用个人运算机等各种运算装置、可编程逻辑控制器(PLC)和数字信号处理器(DSP)等运动控制器以及高功能移动终端和高功能移动电话等。[〇〇37] 操作部60与控制装置50连结，作业者能够向控制装置50输入刷研磨装置01的动作。另外，还能够配置LCD显示器来确认刷研磨装置01的动作状况、研磨条件等。另外，也可以构成为替代LCD显示器而使用触摸面板显示器来向控制装置50输入研磨条件。
[0038]壳体70是在前表面具有开闭门(未图示)，内部空间形成实施刷研磨的加工室的箱形状。收容有研磨单元20、工件固定单元30、载置单元40以及控制装置50,表面配置有操作部60〇
[0039]接下来，进一步使用图2详细说明刷单元10。刷单元10具备:研磨刷11，其刷毛的末端在底面(底板lie的下表面)突出；旋转机构12,其使研磨刷11相对于被加工面水平旋转； 突出长度调整机构13,其调整研磨刷11的刷毛的突出长度;升降机构14,其使研磨刷11、旋转机构12以及突出长度调整机构13升降；以及下降端调整机构15,其调整研磨刷11下降时的下降端。
[0040]研磨刷11具备:多个(在本实施方式中为10个)研磨工具11a，其捆束多个刷毛并在其基部安装金属制的刷保持器lib;圆盘形状的保持盘11c，其供研磨工具11a拆装自如地固定；以及刷壳lld，其上端面被封闭，在下端面固定有底板lie。在底板lie设置有研磨工具 11a能够通过的多个孔。
[0041]刷毛采用使基体即聚酯树脂、尼龙树脂等合成树脂含有规定量的磨粒的单丝。特别是如果将聚酯树脂作为基体，则能够得到弹性强且研磨力高的刷毛，因此能够优选用于硅块、陶瓷、水晶等硬脆材料的研磨。聚酯树脂能够选择聚萘二甲酸乙二醇酯 (polyethylenenaphthalate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚对苯二甲酸亚甲基酯(polymethyleneterephthalate)、聚对苯二甲酸四亚甲基酯 (polytetramethyleneterephthalate)、聚对苯二甲酉爱亚丙基酉旨 (polypropyl ene terephthalate)、聚萘二甲酸亚甲基酯(polymethyl ene naphthalate)、聚萘二甲酸四亚甲基酯(polytetramethylenenaphthalate)、聚萘二甲酸亚丙基酯 (polypropylene naphthalate)以及以这些为主要成分的共聚聚酯等。
[0042]磨粒能够根据作为工件W的性状和目的的加工程度来选择材质、粒度。例如，在研磨前述硬脆材料的情况下，如果使用金刚石颗粒，能够适当地研磨。金刚石颗粒用以镍或镍为主要成分的合金进行涂覆。通过涂覆，与上述合成树脂的结合力增强，研磨过程中，金刚石颗粒不易从刷毛脱落。金刚石颗粒的大小如果过小，则得不到足够的研磨力，如果过大则刷毛的强度降低而容易折断。对于金刚石的颗粒直径，优选平均颗粒直径为5wii?150m。另夕卜，磨粒的含量，也同理优选相对于100重量份的刷毛设为10重量份?40重量份。
[0043]刷毛的剖面形状并不特别限定，可以是圆形、椭圆形、三角形、矩形以及其他异型等形状。在本实施方式中，将剖面形状设定为圆形。刷毛的粗细如果过细则会出现弹性过小而得不到足够的研磨力或者容易折断的问题。如果过粗，则研磨力变得过强而难以调整被加工面的表面粗糙度。在剖面形状为圆形的情况下，优选从〇.4_?1.0mm中选择直径。
[0044]在保持盘11c的下表面以圆形中心点为中心放射状地等间隔地设置有能够固定研磨工具11a的凹部。将刷保持器lib嵌合于凹部，以螺栓(未图示)从保持盘11c的侧表面将研磨工具11a固定于保持盘11c 〇
[0045]保持盘11 c在刷壳1 Id内能够在上下方向上移动地被收容。在底板1 le设置有研磨工具11a能够通过的孔，因此通过使保持盘11c在上下方向上移动，能够调整刷毛从底面(底板11 e的下表面)的突出长度。
[0046]使研磨刷11水平旋转的旋转机构12具备:下端面被固定于研磨刷11的顶面中央的主轴12a、旋转马达12b以及将旋转马达12b的旋转力传递到主轴12a的旋转力传递机构12 c。 旋转力传递机构12c例如具备分别在主轴12a的上端及旋转马达12b的旋转轴固定的带轮、 和架设于带轮彼此的带。如果使旋转马达12b运转，则经由旋转力传递机构12c，旋转马达 12b的旋转被传递给主轴12a，因此研磨刷11以主轴12a为轴心旋转。
[0047]对刷毛从研磨刷11底面的突出长度进行调整的突出长度调整机构13具备:下端面被固定于保持盘11c的上表面中央的副轴13a、产生使副轴13a下降的力的下降机构13b以及连结副轴13a和下降机构13b的连结部件13c。副轴13a以能够在上下方向上滑动且从动于主轴12a的旋转而旋转的方式插通于在主轴12a的圆形剖面中央贯通设置的贯通孔。
[0048]下降机构13b使副轴13a即研磨工具11a下降而调整刷毛的突出长度。刷毛的突出长度的调整，可以以使刷毛朝向调整面下降下去并对因刷毛与调整面接触而产生的负荷进行检测的方式实施。另外，作为其他方式，还可以以即使刷毛与调整面接触也会下降至达到预先设定的负荷但在达到了所设定的负荷以后便不再下降的方式实施。在本实施方式中， 对使用前者的方式的情况进行说明。该情况下，下降机构13b只要能使刷毛下降并且检测该负荷即可。例如，可以构成为，使用连结了能够检测转矩的变化的马达(伺服马达等)的滚珠丝杠机构对刷毛与调整面接触时的转矩的变化进行检测。另外，作为其他结构，可以构成为，使用将能够检测载荷的变化的传感器(测力负载传感器)和电动缸相组合了的机构对刷毛与调整面接触时的载荷的变化进行检测。在本实施方式中，构成为使用连结了伺服马达 13d的滚珠丝杠机构13e对刷毛与调整面接触时的转矩的变化进行检测。[0〇49]连结部件13c的一端侧被固定于下降机构13b，另一端侧以能够在上下方向上移动但不从动于副轴13a的旋转的方式固定于副轴13a。
[0050]使研磨刷11升降的升降机构14包含具有升降轴14b的缸14a、和固定有升降轴14b 的末端的基座14c。在基座14c固定有旋转马达12b，另外，主轴12a可旋转地固定于基座14c〇 缸14a被固定于研磨单元20的固定板22,因此使缸14a运转来使升降轴14b伸缩，从而主轴 12a和副轴13a从动于升降轴14b而升降。即，使缸14a运转，从而能够使研磨刷11相对于固定板22升降。
[0051]缸14a只要能使研磨刷11升降即可，能够使用油压、气压和电动中的任一个。另外， 在使用像伺服缸那样能够控制升降轴14b的伸缩距离的机构的情况下，能够兼作后述的下降端调整机构15。[〇〇52]下降端调整机构15具备:在外周面形成有螺纹齿的螺纹部件15a、能够螺嵌于螺纹部件15a的调整部件15b、产生使调整部件15b旋转而使其在上下方向上移动的旋转力的下降端调整马达15c、将下降端调整马达15c的旋转力传递给调整部件15b的调整力传递机构 15d、设定由升降机构14使基座14c下降的下降端的抵接部件15e、以及在基座14c下降时与抵接部件15e抵接的抵接板15f。[0〇53]螺纹部件15a是圆筒形状，被固定于研磨单元20的固定板22。在圆形剖面的中央设置有贯通孔，主轴12a可旋转地插通于贯通孔。[〇〇54]调整部件15b是圆筒形状，内侧设置有与螺纹部件15a的螺纹齿对应的螺纹齿。在外周面设置有与后述的调整力传递机构15d对应的齿轮。另外，在上端固定有环状的抵接板 15f〇
[0055]下降端调整马达15c被固定于螺纹部件15a即研磨单元20的固定板22。由于利用下降端调整马达15c的动作来对调整部件15b的位置进行调整，因此优选下降端调整马达15c 为能够控制旋转角度的机构。例如，能够使用伺服马达或步进马达。
[0056]调整力传递机构15d具备固定于下降端调整马达15c的旋转轴的齿轮、和设置于调整部件15b的外周的齿轮。该2个齿轮的齿能够相互啮合。当使下降端调整马达15c运转时，调整部件15b经由调整力传递机构15d旋转，因此能够使调整部件15b在上下方向上移动。在将调整部件15b安置于规定的位置后，当使升降机构14运转时，基座14c下降。抵接部件15e (在本实施方式中为螺栓)以位于抵接部件15f的上方的方式被固定于基座14c。如果基座 14c下降下去，则抵接部件15e与抵接板15f?抵接，而停止下降。即，由下降端调整马达15c的动作对抵接板15f?的位置进行调整，由此能够对研磨刷11的下降端进行调整。通过下降端的调整，能够调整刷毛对被加工面的按压量(切入量)，或研磨不同大小的工件。
[0057]接下来，对使用本实施方式的刷研磨装置01的刷研磨方法进行说明。在以下说明中，将对研磨四棱柱状的多晶硅块的长边侧的全部面(由4个平面部和邻接的平面部所构成的4个棱角部)来去除存在于表层的微裂纹和调整表面的表面粗糙度的方法进行说明。其中，棱角部被加工成微小的斜面(C面)。
[0058] (1)初始设定[〇〇59]将成为加工目标尺寸的工件(样件M)以其一个平面部水平向上的方式载置于载置部件41。继而，使缸31A运转，在使夹持部件33A前进至基准位置R后，使缸31B运转来使夹持部件33B前进，从而夹持样件M。
[0060]接下来，使研磨单元20的移动机构23运转，以高度位置测定器24位于样件M的正上面的方式，使研磨单元20从原位置(图1的位置)向左方移动。之后，使高度位置测定器24运转，使高度位置测定器24的触头与样件M的上表面(基准面)接触，来测定该高度位置。测定出的结果被输出给控制装置50并存储。在测定高度位置后，研磨单元20返回原位置。[〇〇611之后，由缸31A、31B的动作，使夹持部33A、33B分别后退，解除对样件M的夹持。然后，从载置部件41取下样件M。[〇〇62]对操作部60进行操作，将研磨条件输入控制装置50。研磨条件有研磨刷11的转速和切入量、研磨单元20的移动速度、刷毛的突出长度以及工件的形状(棱角部的形状)等。 [〇〇63] (2)安置工序[〇〇64]以工件W的一个平面部水平向上的方式将工件W载置于载置部件41。继而，使缸31A 运转，使夹持部件33A前进到基准位置R后，使缸31B运转，来使夹持部件33B前进，夹持工件W 并固定于工件固定单元30。[〇〇65] (3)高度位置测定工序[〇〇66]由移动机构23的动作使研磨单元20向左方移动，使高度位置测定器24和研磨刷11 位于工件W的上表面(调整面)的正上方。之后，使高度位置测定器24运转，使高度位置测定器24的触头与工件W的上表面接触，来测定该高度位置。测定出的结果被输出给控制装置50 并存储。[〇〇67] (4)突出长度调整工序
[0068]基于“工件W的调整面的高度位置”和预先输入的“刷毛的突出长度”，实施对研磨刷11的底面(底板lie的下表面)的位置和抵接板15f?的位置等进行计算的运算。生成并输出以下降端即抵接部件15e与抵接板15f抵接而研磨刷11的下降停止时的研磨刷11的底面(底板lie的底面)的位置位于比调整面高突出长度的量的位置(调整位置)的方式使下降端调整机构15运转的信号。基于该信号，由下降端调整马达15c的动作调整了调整部件15b的位置后，缸14a运转，研磨刷11下降至规定的位置。
[0069]继而，伺服马达13d运转，研磨工具11a下降。此时，对加载于伺服马达的转矩进行检测，输入控制装置50。当刷毛与调整面抵接时，加载于伺服马达13d的转矩增大。当加载于伺服马达13d的转矩超过预先设定的值时，从控制装置50输出使伺服马达13d的动作停止的信号，伺服马达13d的动作停止。(例如，如果相对于以不与调整面抵接的状态使研磨工具 11a下降时的转矩变为125%以上，则使伺服马达13d的动作停止。)这样，设定刷毛从研磨刷 11的底面的突出长度。
[0070]在被加工物W的长度足够长的情况下，以使全部研磨刷位于工件W的正上方的方式移动研磨单元20,从而能够一次性调整突出长度。在被加工物W的长度短的情况，在测定了工件W的高度位置后，使研磨单元20移动，针对每一个研磨刷依次调整刷毛的突出长度。另夕卜，在全部研磨刷的刷研磨中的刷毛的摩耗量都相同的情况下，在对一个研磨单元20调整刷毛的突出长度时，与该刷单元10的伺服马达13d的动作连动来使其他刷单元10的伺服马达13d运转，从而能够调整全部刷单元10的刷毛的突出长度。[〇〇71]调整完刷毛的突出长度后，研磨单元20移动到左端(加工开始位置)。[〇〇72]此时，工件升降机构42运转，使载置部件41下降，使工件W和载置部件41背离。然后，与工件固定单元30连结的工件旋转机构运转，在以被加工面即C面(棱角部)成为上表面的方式使工件选择45度后，工件升降机构42运转，载置部件41上升，载置部件41和工件W抵接，工件W被再次载置于载置部件41。[〇〇73](5)刷位置设定工序[〇〇74]控制装置50根据使用样件M测定的“基准面的高度位置”和“工件的形状”运算成为棱角部的加工尺寸目标的高度位置。继而，基于被预先输入的“刷毛的突出长度”，对位于比高度位置高刷毛的突出长度量的位置的研磨刷11的底面的位置(棱角部研磨的刷原点)进行运算。进而，向各个下降端调整马达15c输出以研磨刷11的底面位于比棱角部研磨的刷原点低预先输入的“切入量”大小的位置的方式设定下降端的信号。基于该信号，在由各个下降端调整马达15c的动作调整抵接板15f?的位置后，缸14a运转，研磨刷11下降并被定位。 [〇〇75](6)研磨工序[〇〇76]基于预先输入的“研磨刷的转速”，旋转马达12b运转，使研磨刷11以主轴12a为轴心水平旋转，并从未图示的喷嘴向工件W喷射研磨液。继而，基于预先输入的“研磨单元的移动速度”，刷单元20向右端(原位置)前进。研磨刷11被配置为从右侧起研磨力依次变小。即， 研磨刷11以从右侧起依次为“去除存在于被加工面的表层的微裂纹的粗研磨用”、“去除由粗研磨用刷产生的凹凸的中研磨用”、“调整得使被加工面的表面粗糙度变小的精研磨用” 的方式排列。因研磨单元20的移动而水平旋转的研磨刷11，按照“粗研磨用研磨刷”、“中研磨用研磨刷”、“精研磨用的研磨刷”的顺序与工件接触的同时通过，因此能够由该移动去除存在于工件W的表层的微裂纹和调整表面的表面粗糙度。
[0077]如果研磨单元20移动至原位置，则在旋转马达12b的动作停止且研磨刷11的旋转停止后，缸14a运转，研磨刷11上升。然后，在由工件升降机构42的动作解除了工件W的载置后，与工件固定单元30连结的工件旋转机构运转，在以使新的被加工面即C面成为上表面的方式使工件旋转90度后，使工件升降机构42运转，将工件W再次载置于载置部件41。之后，与上述相同地，研磨新的被加工面。反复该动作，由此能够研磨全部4个棱角部。
[0078]在研磨了4个棱角部后，在由工件升降机构42的动作解除了工件W的载置后，与工件固定单元30连结的工件旋转机构运转，在以被加工面即平面部的一个面成为上表面的方式使工件旋转45度后，使工件升降机构42运转，将工件W再次载置于载置部件41。之后，测定被加工面的高度位置，设定研磨刷11的位置。具体而言，基于“基准面的高度位置”和“刷毛的突出长度”，对位于比高度位置高刷毛的突出长度的量的位置的研磨刷11的底面的位置 (平面部研磨的刷原点)进行运算。然后，向各个下降端调整马达15c输出以研磨刷11的底面位于比平面部研磨的刷原点低预先输入的“切入量”大小的位置的方式来设定下降端的信号。基于该信号，由各个下降端调整马达15c的动作调整了抵接板15f?的位置后，缸14a运转， 研磨刷11下降。在设定了刷位置后，与前述研磨棱角部的情况相同，反复实施以新的被加工面即平面部成为上表面的方式由工件升降机构42和工件旋转机构的动作而将工件W载置于载置部件41、测定新的被加工面的高度位置、调整研磨刷11的位置、研磨新的被加工面的工序，由此能够研磨4个平面部。这里，以使研磨刷11水平旋转的同时使研磨刷11相对于被加工面相对水平移动的方式，使刷单元10和工件固定单元30中的至少任一个移动的同时实施研磨。
[0079](7)结束工序
[0080]当4个平面部和4个棱角部的研磨结束时，研磨单元20的动作停止。另外，研磨液的喷射也停止。之后，由缸31A、31B的动作使夹持部33A、33B分别后退，解除工件W的夹持。然后从载置部件41取下工件W。
[0081]这样，一系列的研磨结束。在研磨多个工件W的情况下，只要反复实施上述的(2)? (7)的工序即可。
[0082](变更例)
[0083]例如，在从圆柱形状的单晶的硅锭切出成四棱柱状的硅块般的工件W的棱角部的形状为曲面的情况下，作为研磨条件即工件的形状，进一步输入画数(该情况下为4)和曲面的曲率(即硅锭的直径)。而且，在上述的(4)的工序结束后，基于预先输入的“曲面的曲率” 和“刷毛的突出长度”运算棱角部研磨的刷原点。然后，以研磨刷11的底面位于比角部的研磨的刷原点低预先输入的“切入量”大小的位置的方式设定下降端，使研磨刷11下降。研磨棱角部时，在使工件升降机构42运转并使载置部件41背离工件W的状态下，使与工件固定单元30连结的工件旋转机构运转而使工件W连续旋转。在使工件W连续旋转的状态下，如上述的(6)的工序所示，使刷单元10和研磨单元20运转，同时研磨4个棱角部。
[0084]在本实施方式中，将工件W的上表面作为调整面调整了刷毛的突出长度，但也可以另外设置作为调整面的部件。该部件只要刷毛抵接的面为平面即可。无需像以往技术那样在调整面设置对刷毛与调整面是否接触进行检测的机构，因此突出长度调整机构13不会因刷毛的接触而出现故障。[〇〇85] 研磨刷11还可以构成为刷毛的一端直接固定于保持盘11c。该情况下，如果刷毛摩耗，则连同保持盘11c 一起进行更换。[〇〇86](其他实施方式)
[0087]在本实施方式中调整刷毛的突出长度是通过对因刷毛与调整面接触而产生的负荷的变化进行检测来输出使刷毛的前进停止的信号而实施的。但是，如果本发明的“如果因刷毛的末端与调整面抵接而产生的负荷的变化成为预先设定的值，则使刷毛的前进停止” 并不局限于该方式。下面将说明其他方式的示例。此外，以下说明中将重点说明与前述实施方式的不同点。
[0088]在其他实施方式中，作为使副轴13a下降的下降机构13b，使用了具备锁功能的缸。 例如在气缸的情况下，通过对被导入缸的气压进行预先调整来设定缸的推力。该推力被设定为研磨工具与调整面接触时的负荷不会变为规定以上(例如，刷毛不会超过必要程度地挠曲、不超过刷毛的屈服点等)。即，通过设定该推力来预先设定刷毛所承受的负荷。之后， 在前述的“突出长度调整工序”中使该缸运转，使研磨工具11a下降。研磨工具11a的末端到达调整面，但缸不会超过预先设定的负荷地前进。之后，锁功能运转，缸被固定。锁功能的动作可以设定为，预先推测研磨工具11a的末端达到调整面的时间，如果在缸的动作后经过了充分超过该时间的时间，则锁功能运转。
[0089]综上所述，本发明的“如果因刷毛的末端与调整面抵接而产生的负荷的变化达到了预先设定的值则使刷毛的前进停止”包含:
[0090](1)实时检测负荷的变化使刷毛的前进停止的情况；
[0091](2)预先设定负荷的上限值，即使“将研磨刷的刷毛的末端从底面突出的长度自动调整为预先设定的长度的机构”的动作继续实施，毛刷也不会超过该负荷地前进的情况这两者。[〇〇92]附图文字说明
[0093]01…刷研磨装置；10…刷单兀；11…研磨刷；1 la…研磨工具；1 lb…刷保持器；11c…保持盘；lid…刷壳；lie…底板；12…旋转机构；12a…主轴；12b…旋转马达；12c…旋转力传递机构；13…突出长度调整机构；13a…副轴；13b…下降机构；13c…连结部件；13小" 伺服马达；13e…滚珠丝杜；14…升降机构；14a…缸；14b…升降轴；14c…基座；15…下降端调整机构；15a…螺纹部件；15b…调整部件；15c…下降端调整马达；15d…调整力传递机构； 15e?抵接部件；15f…抵接板;20…研磨单元;21…移动基座;22…固定板;23…移动机构； 23a…马达；24…高度位置测定器；30…工件固定单元；31A、31B…缸；32A、32B…夹持轴； 33A、33B…夹持部;40…载置单兀;41…载置部件;41a…槽□ (V字)；41b…槽口(矩形)；42… 工件升降机构；50…控制装置;60…操作部；70…壳体;71…轨道;M…样件;R…基准位置； W…工件。
【主权项】
1.一种刷研磨装置，其刷毛的末端与工件的被加工面接触并旋转来进行研磨，上述刷研磨装置的特征在于，具备:刷单元，其具备:上述刷毛的末端在底面露出的研磨刷、使上述研磨刷相对于被加工面 水平旋转的机构、以及将上述研磨刷的上述刷毛的末端从上述研磨刷的底面突出的突出长 度自动调整为预先设定的长度的机构；移动机构，其使上述刷单元相对于被加工面在水平方向上相对移动；工件固定单元，其固定上述工件；以及控制装置，其运算研磨条件并将上述刷研磨装置的动作信号输出给各单元；上述刷研磨装置构成为:使上述研磨刷的底面位于从上述刷毛能够抵接的面即调整面 分离预先设定的上述突出长度的位置即调整位置，使上述刷毛朝向上述调整面前进，如果 因上述刷毛的末端抵接于上述调整面而产生的负荷的变化成为预先设定的值，则使上述刷 毛的前进停止，由此调整上述刷毛的突出长度。2.根据权利要求1所述的刷研磨装置，其特征在于，还具备与上述刷单元邻接的高度位置测定器，上述高度位置测定器对工件的与上述刷毛的末端对置的面即上述调整面的高度位置 进行检测，并将该高度位置输出给上述控制装置，上述控制装置根据上述高度位置运算上述调整位置。3.权利要求1或者权利要求2所述的刷研磨装置，其特征在于，上述刷单元具备:研磨刷，其包含多个上述刷毛、供上述刷毛的基部固定的圆盘状的保持盘、以及将上述 保持盘能够向上述底面方向移动地收容的圆筒形状的刷壳；旋转机构，其具备一端固定于上述刷壳的顶面中央的主轴、和使上述主轴旋转的机构； 以及突出长度调整机构，其具备一端固定于上述保持盘的中央并能够滑动地插通于贯通孔 的副轴、和使上述副轴在长度方向上移动的下降机构，上述贯通孔以贯通的方式设置在上 述主轴的圆形剖面中央，上述刷单元构成为:由上述主轴的旋转使上述研磨刷进行以上述主轴为轴心的旋转， 并且由上述副轴的移动进行上述刷毛的突出长度的调整。4.根据权利要求3所述的刷研磨装置，其特殊在于，上述下降机构包含能够对上述刷毛移动时的转矩的变化进行检测的马达。5.根据权利要求3所述的刷研磨装置，其特征在于，上述下降机构包含能够对上述刷毛移动时加载于上述副轴的载荷的变化进行检测的 传感器。6.—种研磨方法，其是使用权利要求1所述的刷研磨装置的研磨方法，上述研磨方法的特征在于，具备:将上述工件固定于上述工件固定单元的工序、针对上述刷毛，将上述研磨刷的上述刷毛的末端从上述研磨刷的底面突出的突出长度 自动调整为预先设定的长度的工序、以使上述研磨刷的末端朝向被加工面方向被按压预先设定的切入量的长度的方式使 上述研磨刷朝向被加工面方向前进而设定上述研磨刷的位置的工序、以及一边以使上述研磨刷水平旋转的同时使上述研磨刷相对于上述被加工面相对地水平 移动的方式移动上述刷单元和上述工件固定单元中的至少任一个一边进行研磨的工序，调整上述突出长度的工序具备:以上述研磨刷的底面位于上述调整位置的方式移动上 述研磨刷的工序、使上述刷毛朝向上述调整面前进的工序、以及如果因上述刷毛与上述调 整面接触而产生的负荷的变化成为预先设定的值则使上述刷毛的前进停止的工序。7.—种研磨方法，其是使用权利要求2所述的刷研磨装置的研磨方法，上述研磨方法的特征在于，具备:将上述工件固定于上述工件固定单元的工序、由上述高度位置测定器测定上述调整面的高度位置的工序、针对上述刷毛，将上述研磨刷的上述刷毛的末端从上述底面突出的突出长度自动调整 为预先设定的长度的工序、基于上述高度位置的测定结果以使上述研磨刷的末端朝向调整面即被加工面方向按 压预先设定的切入量的长度的方式使上述研磨刷前进而设定上述研磨刷的位置的工序、以 及一边以使上述研磨刷水平旋转的同时使上述研磨刷相对于上述被加工面相对水平移 动的方式移动上述刷单元和上述工件固定单元中的至少任一个一边实施研磨的工序，调整上述突出长度的工序具备:将预先设定的突出长度和在测定上述高度位置的工序 中测定出的上述调整面的高度位置分别输入于上述控制装置的工序、根据输入到上述控制 装置的上述突出长度和上述高度位置运算使上述研磨刷前进或后退的距离的工序、基于上 述运算的结果使上述研磨刷移动的工序、使上述刷毛朝向上述调整面前进的工序、以及如 果因上述刷毛与上述调整面抵接而产生的负荷的变化成为预先设定的值则使上述刷毛的 前进停止的工序。
【文档编号】B24B29/00GK105980104SQ201580006322
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年7月29日
【发明人】西岛仁, 棚桥茂
【申请人】新东工业株式会社