专利名称：具有磨屑清除装置的研磨设备以及清除磨屑的方法
技术领域：
本发明涉及一种研磨设备，更具体地说涉及一种磨屑清除装置以及一种清除磨屑的方法。
背景技术：
目前已经知道在研磨设备中，在执行研磨操作的同时向待研磨表面和研磨机表面供给冷却液。一直采用的研磨机例如是通过利用导电粘结剂粘结研磨颗粒例如金刚石颗粒而制成的导电研磨机或者是通过电镀固定研磨颗粒而制成的电镀研磨机。在研磨操作过程中积聚在研磨机上的磨屑必须得到清除以恢复研磨机的锐度。
JP-A-5-131367中公开了一种通过利用碳刷等刷洗研磨表面来从研磨机上清除磨屑的方法。在这种刷洗方法中，必须采用具有细丝的刷子从研磨机上清除小的磨屑颗粒。由于细丝易于磨损，因此这种刷子寿命相对较短。JP-A-2004-351599中公开了一种通过由超声波振荡器振荡产生的冷却液的超声能来清除磨屑的方法。然而，在这种方法中，需要昂贵的超声波振荡器。
发明内容
针对上述问题做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种改进的研磨设备，其中积聚在研磨机上的磨屑可以很容易并低成本地得到清除。本发明的另一目的是提供一种改进的从研磨机上清除磨屑的方法。
所述研磨设备包括由驱动装置驱动的研磨机、用于固定地保持工件的保持器、以及冷却液供给装置。研磨机具有与工件的待研磨部分接触的研磨表面。在研磨操作过程中，向研磨表面和待研磨部分供给冷却液。在完成研磨操作之后，在研磨机离开工件并回到其初始位置的同时继续向研磨机的研磨表面供给冷却液。通过向研磨表面注入冷却液清除积聚在研磨表面上的磨屑。
优选地，用于清除磨屑而向研磨表面供给的冷却液的压力设定为比在研磨操作过程中供给的冷却液的压力处于更高水平。待研磨部分可以是锥形表面，并且研磨表面可以是在研磨操作过程中与锥形表面接触的圆锥表面。通过在工件上形成的通道来供给冷却液。对已经得到研磨的工件的数量进行计数，并且仅当工件的数量超过预定值时才供给用于清除磨屑的冷却液。还可以在得到研磨的工件的数量小于预定值时通过刷洗清除磨屑。可以通过包括微处理器的控制器以相关的定时来控制驱动装置和冷却液供给装置。
根据本发明，当研磨机离开工件并回到其初始位置时向研磨机供给与在研磨操作过程中使用的相同的冷却液以清除研磨机上的磨屑。因此，确实以简单且低成本的方式清除磨屑。通过更好地理解后文参照以下附图描述的优选实施方式将会更清楚地了解到本发明的其它目的和特征。
图1是表示根据本发明的研磨设备的侧视图(部分剖视)；图2是表示作为本发明第一实施方式的控制研磨设备的过程的流程图；图3是表示通过利用研磨机的研磨操作清除的量的曲线图，所述量在研磨一定数量的工件后再现；
图4是表示冷却液速度相对于注入冷却液的间隙的曲线度；图5是表示作为本发明第二实施方式的从研磨机上清除磨屑的过程的流程图；图6A是表示通过注入冷却液从研磨机上清除磨屑的过程的示意图；以及图6B是表示通过刷洗从研磨机上清除磨屑的过程的示意图。
具体实施例方式
将参照图1-4描述本发明的第一实施方式。首先，参照图1，将对研磨设备1的整体结构进行描述。尽管研磨设备1在图1中垂直定位，但是当然也可以将其水平定位。研磨设备1包括用于驱动与研磨机2a相连的研磨机轴2的驱动装置4、包括冷却液源6a和供给管6b的冷却液供给装置6、以及控制驱动装置4和冷却液供给装置6操作的控制器7。研磨机轴2通过卡盘3卡紧。对于研磨机2，如上所述可以采用电镀研磨机或导电研磨机。在该实施方式中，采用电镀研磨机。
具有待研磨部分(在该特定实施方式中是锥形表面91)的工件9通过保持器5保持。研磨机2a具有在该实施方式中为圆锥表面的研磨表面21，并且研磨表面21接触锥形表面91，由此对锥形表面进行研磨。工件9包括向研磨表面21和锥形表面91供给冷却液的通道92。冷却液供给装置6具有开口6c，冷却液通过该开口注入到通道92内。包括开口6c的供给管通道可以相对于通道92倾斜，只要冷却液可以供给到研磨表面21和锥形表面91。冷却液在冷却液源6a中通过泵P加压到预定压力(例如1MPa)。
控制器7包括微处理器并在相互关联的定时下控制驱动装置4和冷却液供给装置6的操作。研磨机2a在研磨操作过程中下降到接触锥形表面91的位置并在完成研磨操作之后升高到其初始位置。在研磨操作过程中向研磨表面21和锥形表面91供给冷却液。在以后文详细描述的方式完成研磨操作之后，在研磨机2a离开锥形表面91的同时向研磨表面21供给冷却液。由控制器7控制所有的这些操作。控制器7还包括用于对已经得到研磨的工件数量进行计数的装置。
将参照图2描述控制研磨设备的过程。可以通过几个步骤例如粗研磨、中间研磨和精研磨的步骤执行研磨操作。图2表示一种示例性过程，其中为了简化说明执行了单个研磨操作。
工件9由保持器5固定地保持。随后，在步骤S10开始研磨操作。在下一步骤S20，通过向已经得到研磨的工件数量(N)上加1(1)使当前的工件数量递增(N＝N+1)。在步骤S30，向研磨机2a的研磨表面21和锥形表面91(待研磨部分)供给冷却液。通过将研磨机2a压下预定量来研磨锥形表面91。在步骤S40，完成研磨操作。在步骤S50，判定目前已经研磨的工件数量是否超过预定值(NC)。也就是确定是否N大于NC。如果N大于NC，则过程继续进行到包括步骤S70和S90的磨屑清除步骤S60。如果不是，则过程继续进行到步骤S80。
如果在不清除磨屑的情况下可以通过新的研磨机2a顺利研磨NC件工件9，则预定值设定为值NC。换句话说，当NC件工件已经得到研磨时必须清除研磨表面21上的研磨磨屑以获得良好的研磨效果。预定值NC可以设定为例如几十。
如果确定N小于NC，则过程继续进行到步骤S80，在该步骤中停止供给冷却液。在步骤S90，研磨机2a向上升高并回到其初始位置。随后，过程回到步骤S10，在该步骤中开始对下一工件的研磨操作。如果确定N超过预定值NC，则过程继续进行到步骤S70，在该步骤中在完成研磨操作之后继续供给冷却液。在步骤S90，研磨机2a向上升高并回到其初始位置，并且在继续供给冷却液的同时研磨表面21离开锥形表面91。通过供给到研磨表面21的冷却液清除积聚在研磨表面21上的磨屑。随后过程结束。
参照图3，将对照通过刷洗进行的清理来说明通过供给冷却液进行清理的效果(磨屑清除效果)。以图6A中示意的方式实施通过供给冷却液来清理研磨机2a，同时以图6B示意的方式实施通过刷洗来进行的清理。向研磨表面21供给冷却液，同时研磨表面21离开锥形表面91。在研磨表面21从锥形表面91升高之后进行刷洗。
在图3中，以横坐标示出得到研磨的工件数量并以纵坐标示出研磨量(通过研磨去除的材料量)。实线表示通过冷却液清理研磨机2a时的研磨量，而虚线表示通过刷洗清理研磨机2a时的研磨量。在纵坐标中的1(1)表示标准研磨量，纵坐标中的其它值表示与标准量的对比。
图3中的曲线表示已经研磨N件工件时通过清理研磨机获得的研磨量。例如，在当N非常小(10或更小)时清理研磨机的情况下，如果利用冷却液进行清理则研磨量恢复到标准量的五倍。另一方面，如果通过刷洗进行清理则研磨量仅恢复到标准量的大约2.5倍。类似地，在当N为20时进行清理的情况下，如果利用冷却液进行清理则研磨量恢复到标准量的2.5倍，而如果利用刷洗进行清理则研磨量仅恢复到标准量的1.5倍。在当N为60时进行清理的情况下，如果利用冷却液进行清理则研磨量比标准量更大，而如果利用刷洗进行清理则研磨量变得与标准量相同。如果通过冷却液进行清理，则即使在当N为例如400时进行清理，研磨量也可以恢复到比标准量更高的水平。
参照图4，将对注入的冷却液流过间隙H(在图1中所示的待研磨部分和研磨表面21之间)的速度进行说明。在图4中，在横坐标中以相对于完全打开的间隙的百分比示出了间隙H。在完全打开的间隙处，注入的冷却液的速度几乎变为零，而该速度在完全闭合的间隙附近变得非常高。以纵坐标示出了注入的冷却液的速度。实线表示在间隙H的下游部分的速度，虚线表示在间隙H的上游部分的速度。在纵坐标中的1(1)表示单位速度，纵坐标中的其它速度相对单位速度比较地示出。
在于固定间隙(完全打开的间隙的10％、30％、50％和90％)处测定速度的情况下，速度不是高到足以从研磨机上充分清除磨屑(叉标记)。另一方面，在研磨机离开锥形表面91(以小于5％的非常小的间隙H)的同时测定速度的情况下，速度高到足以清除磨屑(圆圈标记)。这意味着在研磨机2a离开待研磨部分的时候向研磨表面21注入冷却液是非常有效的。
优选地，在向研磨表面21注入冷却液以清除磨屑时的冷却液压力比研磨操作过程中供给的冷却液的压力更大。通过以更高压力向研磨表面21注入冷却液，可以增强清除磨屑的效果。如果在研磨操作过程中供给的冷却液的压力过大，则研磨表面21被迫与待研磨部分分离，由此不利地影响研磨的尺寸精度。
由于在研磨操作过程中还供给冷却液，因此在研磨操作过程中可以清理研磨表面21。由此在上述实施方式中通过在工件9上形成的通道92供给冷却液，因此可以很容易并直接向研磨机2a供给冷却液。
将参照表示控制研磨设备1的过程的图5描述本发明的第二实施方式。在该实施方式中，通过具有刷子8a的刷洗装置8(在图6B中示出)或者通过注入冷却液清理研磨机2a。在步骤S120，对已经得到研磨的工件9的数量(N)进行计数。在步骤S150，确定是否N大于预定值NC。如果N大于NC，则过程继续进行到步骤S60(与图2所示的步骤S60相同的步骤)，在该步骤中在研磨机2a离开工件9并回到其初始位置的同时通过注入冷却液清除研磨机2a上的磨屑。优选地，在该实施方式中的预定值NC设定为20。如果N小于NC，则过程继续进行到步骤S160，在该步骤中通过如图6B所示的刷洗清除研磨表面21上的磨屑。在这种清理操作过程中，刷子8a旋转。
如上所述，如果N较小则通过刷洗清理研磨机2a，而如果N较大则通过注入冷却液清理研磨机2a。这样，避免了过度清理研磨机并由此过量研磨工件的问题。如果研磨机变得比初始刨削更锐利，则工件会被磨削得比期望值更深。可以以图5所述的方式长期使用研磨机2a。
本发明并不局限于上述实施方式，而是可以得到多种变化。例如，待研磨的部分并不局限于锥形表面91。待研磨的部分可以是工件的内周表面或半球形表面。尽管已经参照在前的优选实施方式示出并描述了本发明，但本领域技术人员将会认识到在不脱离由附加权利要求限定的本发明的范围的前提下可以在形式和细节上对本发明做出改变。
权利要求
1.一种用于在向待研磨部分(91)供给冷却液的同时研磨工件(9)的研磨设备(1)，包括由驱动装置(4)驱动的研磨机(2a)；用于保持工件的保持器(5)；以及用于向待研磨部分供给冷却液的冷却液供给装置(6)，其中在完成研磨操作之后，在研磨机离开工件并回到其初始位置的同时继续向研磨机(2a)的研磨表面(21)供给冷却液，由此清除研磨表面上的磨屑。
2.根据权利要求1所述的研磨设备，其特征在于，用于清除磨屑所供给的冷却液的压力设定为比在研磨操作过程中供给的冷却液的压力处于更高水平。
3.根据权利要求1所述的研磨设备，其特征在于，所述待研磨部分是锥形表面(91)，并且研磨机的研磨表面是与锥形表面接触的圆锥表面(21)；以及在研磨操作过程中向锥形表面(91)和圆锥表面(21)注入冷却液。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的研磨设备，其特征在于，通过工件(9)的内部向研磨机(2a)供给冷却液。
5.根据权利要求4所述的研磨设备，其特征在于，所述工件(9)包括供供给冷却液用的通道(92)。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的研磨设备，其特征在于，还包括用于对已经通过研磨设备得到研磨的工件的数量进行计数的装置(S20)，以及用于仅当得到研磨的工件的数量超过预定值(NC)时才供给冷却液以清除磨屑的装置(S70)。
7.根据权利要求6所述的研磨设备，其特征在于，还包括用于在得到研磨的工件的数量小于预定值(NC)时清除研磨表面(21)上的磨屑的刷洗装置(8)。
8.根据权利要求2所述的研磨设备，其特征在于，还包括用于控制冷却液压力的装置。
9.一种通过研磨机(2a)研磨工件(9)的待研磨部分(91)的方法，所述方法包括在向待研磨部分(91)和研磨机(2a)供给冷却液的同时研磨待研磨部分；以及在完成研磨操作之后，在研磨机离开待研磨部分(91)并回到其初始位置的同时向研磨机(2a)供给冷却液，由此清除研磨机上的磨屑。
10.根据权利要求9所述的研磨方法，其特征在于，用于清除研磨机(2a)上的磨屑所供给的冷却液的压力设定为比在研磨操作过程中供给的冷却液的压力处于更高水平。
11.根据权利要求9所述的研磨方法，其特征在于，待研磨部分是锥形表面(91)，并且研磨机具有圆锥形研磨表面(21)；以及在研磨操作过程中向锥形表面(91)和圆锥表面(21)注入冷却液。
12.根据权利要求9-11中任意一项所述的研磨方法，其特征在于，通过工件(9)的内部向研磨机(2a)供给冷却液。
13.根据权利要求12所述的研磨方法，其特征在于，所述工件(9)包括供供给冷却液用的通道(92)。
14.根据权利要求9-11中任意一项所述的研磨方法，其特征在于，对得到研磨的工件的数量(N)进行计数，并且仅当得到研磨的工件的数量(N)超过预定值(NC)时才供给用于清除研磨机上的磨屑的冷却液。
15.根据权利要求14所述的研磨方法，其特征在于，当得到研磨的工件的数量小于预定值(NC)时通过刷洗来清除研磨机上的磨屑。
全文摘要
通过由驱动装置(4)驱动的研磨机(2a)对具有待研磨部分(91)例如锥形表面的工件(9)进行研磨。在研磨过程中，向研磨机的研磨表面(21)和待研磨部分(91)供给冷却液。在完成研磨操作之后，在研磨机(2a)离开工件(9)并回到其初始位置的同时继续供给冷却液以清除研磨机上的磨屑。在用于清除磨屑而供给的冷却液压力可以比在研磨操作过程中得到供给时的冷却液压力处于更高的水平。可以对已经得到研磨的工件的数量(N)进行计数，并且仅当工件的数量超过预定值(NC)时才供给用于清除磨屑的冷却液。备选地，当工件的数量未达到预定值(NC)时通过刷洗来清除磨屑。
文档编号B24B5/00GK101049683SQ20071009206
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月4日 优先权日2006年4月5日
发明者太田充男, 安田俊幸, 由比藤真, 小林幸一 申请人:株式会社电装