JPH11221766A - 研削装置およびそれを用いたガラス板端面の研削加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】砥石をドレッシングしながら ガラス板端面の
かまぼこ形状の加工のようなを端面研削加工を形状安定
性良く多数枚連続して行うのに適したインプロセスドレ
ッシングタイプの研削装置はなかった。 【解決手段】砥石溝を外周に有する回転ホイール砥石
と、砥石溝に対向し回転ホイール砥石の砥石軸と平行な
軸に回転する円盤状回転電極と、回転ホイール砥石と円
盤状回転電極との間に電圧を印加する電源及び給電体
と、回転ホイール砥石と電極との間に導電性の液または
ミストを供給するノズルとを有する研削装置で、円盤状
回転電極を、その外周部が砥石溝内の空間に挿入される
ように位置して回転させた研削装置とする。この装置を
用いてツルーイングを放電プロセスで、インプロセスド
レッシングを放電と電解の両プロセスで行うと、ガラス
端面のカマボコ形状加工を形状安定性よく多数枚行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドレッシングをし
ながら板状被加工物を研削する（インプロセスドレッシ
ング）研削装置、とりわけガラス板端面の研削加工に適
した研削装置およびそれを用いたガラス板の端面研削加
工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数枚のガラス板の端面を一定の寸法精
度に工業的に安定して研削加工する際に、その加工の表
面形状や寸法などの加工品質を安定させるためには、砥
石のインプロセスドレッシングを精度よく行うことが重
要である。

【０００３】従来、導電性砥石の機上放電ツルーイング
方法としては、例えば特開平４−２０１０７３号公報
に、機上に放電加工用の電極を取り付け、その研削機械
に装着し使用された導電性薄刃砥石を機械から取り外す
ことなく、機上で回転しながらその外周部を接近させて
電極との間に放電し、導電性薄刃砥石の外周部を整形す
る機上放電ツルーイング／ドレッシング方法及びその装
置が開示されている。

【０００４】また、砥石のドレッシングを行いながら被
加工物を研削加工する方法としては、例えば特開平６−
２５４７５４号公報に開示されているように、研削加工
中に導電性砥石とそれに対向する電極の間に導電性の液
を流した状態で、両者の間にパルス電圧を印加すること
で砥石のボンド材を溶出させてドレッシングを行うイン
プロセスドレッシング方法（ＥＬＩＤ法）があった。

【０００５】図３は従来技術の電解インプロセスドレッ
シング技術を利用した平面研削盤を示しており、メタル
ボンド砥石からなるホイールａが（＋）極とされると共
に、この円状研削面ｂに対向して設けられたドレッシン
グ電極ｃが（−）極とされ、これらの隙間に導電性の電
解液（クーラント）を供給するノズルｄが臨んで設けら
れている。ｅはワークを保持するテーブル、およびｆは
電源をそれぞれ示す。

【０００６】そしてワークＷの研削加工中においては、
上記ノズルｄからクーラントを供給することで、ホイー
ルａとドレッシング電極ｃの隙間をクーラントで満たし
た状態で直流パルス電流を流すことにより、電解作用に
よって上記研削面ｂのメタルボンドを溶出させて、研削
面ｂにおける砥粒の突出状態が維持されるようになって
いる。しかしながら上記の従来技術では、ホイールのツ
ルーイングとインプロセスドレッシングはそれぞれ個別
の装置を使用して行う必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−２０１
０７３号公報の方法は、薄刃砥石の外周部の整形を目的
としたものであり、ツルーイング治具を機上に設置し
て、ツルーイング治具とホイールの間に放電を発生させ
て、研削装置のＮＣ制御により砥石と電極との相対的な
動きにより砥石形状を整形するものである。そのため、
ツルーイング治具等のセットに手間がかかる問題や、Ｎ
Ｃ装置を使用していない簡単な構造の、たとえばガラス
板の面取り装置等に適用するのは経済的に困難であると
いう問題点があった。

【０００８】上記特開平６−２５４７５４号公報の電解
インプロセスドレッシング方法は、固定されたドレッシ
ング電極を用いるものであり、ストレート砥石やカップ
砥石、薄刃砥石に対する適用は確立されているが、ペン
シルエッジ型回転ホイール砥石に対しては、ドレッシン
グ電極製作上の問題やホイールと電極間の隙間への電解
液の供給等の問題点があった。

【０００９】この固定ドレッシング電極を用いる研削装
置（図３に示す）には、平面研削をするための砥石とし
てストレートホイール砥石ａが用いられ、その砥石ａと
対向配置されている比較的製作が容易な円弧状のドレッ
シング電極ｃが使用されている。しかし複雑な砥石断面
形状を持つペンシルエッジ型回転ホイール砥石に対して
は、両者の隙間を狭い距離で均一にすることができるド
レッシング電極を製作、設置することは非常に困難であ
る。また、上記両方法をたとえばガラス板の端面加工に
適用した場合、ホイールの放電ツルーイングとインプロ
セスドレッシングを別々の装置でおこなう必要があるた
めに、装置が複雑になるという問題点があった。

【００１０】本発明は、かかる従来の問題点を鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、ペンシ
ルエッジ型回転ホイール砥石のツルーイングとインプロ
セスドレッシングを同一の装置により簡単に行える研削
装置およびそれを用いたガラス板の端面研削加工方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、砥石溝を外周
に有するペンシルエッジ型導電性回転ホイール砥石と、
前記砥石溝に対向し、かつ、前記回転ホイール砥石の砥
石軸と平行な軸に回転し前記回転ホイール砥石をドレッ
シングするための円盤状回転電極と、前記回転ホイール
砥石と円盤状回転電極との間に電圧を印加する電源及び
給電体と、前記回転ホイール砥石と電極との間に導電性
の液またはミストを供給するノズルとを有する研削装置
であって、前記円盤状回転電極は、その外周部が前記砥
石溝内の空間に挿入されるように位置して回転する研削
装置である。

【００１２】本発明の円盤状回転電極は、ペンシルエッ
ジ型導電性回転ホイール砥石（以下回転ホイール砥石と
略す）との間の隙間を精度よくかつ容易に調節するため
に、微動装置を付加して用いてもよい。

【００１３】本発明においては、円盤状回転電極の外周
部は、回転ホイール砥石の砥石溝の空間内に位置して回
転されるが、円盤状回転電極のこの溝の空間内に挿入さ
れている外周部と砥石溝表面との距離は、溝底部および
溝側部においてほぼ一定の距離を有するように調整され
るのが好ましい。円盤状回転電極の外周部断面形状が、
砥石溝の断面形状とほぼ相似形であり、かつ、若干小さ
くすることが、ドレッシングを砥石の溝の底部および側
部について同程度に行う上で好ましい。

【００１４】本発明は、また砥石溝を外周に有する導電
性回転ホイール砥石を回転させ、前記砥石溝に対向し、
かつ、前記回転ホイール砥石の砥石軸と平行な軸の回り
に回転ホイール砥石をドレッシングするための円盤状回
転電極をその外周部が前記砥石溝内空間に位置するよう
に回転させ、前記回転ホイール砥石と前記円盤状回転電
極との間に電圧を印加し、前記回転ホイール砥石と円盤
状回転電極との間に導電性の液またはミストを供給する
ことで、回転ホイール砥石のドレッシングを行うととも
に、前記砥石溝にガラス板端面を押し当てることにより
研削するガラス板端面の研削加工方法である。

【００１５】本発明における、ガラス板の端面の研削加
工を行いながら実施するドレッシングは、円盤状回転電
極と回転ホイール砥石との間で生じる放電プロセスとク
ーラント（導電性液体またはミスト）を供給することに
よる電解プロセスの両プロセスを併用するようにドレッ
シング作業パラメータを定めるのが好ましい。放電プロ
セスの放電は極めて弱い放電でよく、通常目に見えない
程度の放電を生起させることでよい。

【００１６】電解プロセスのみによるドレッシングで
は、砥石のドレッシング（目立て）を精密に行うことが
できるが、大量の枚数のガラス板を高速、短時間に研削
加工するときに、そのドレッシング能力（速度）が小さ
くて不足してしまう。すなわちガラス板の端面の高速研
削加工とバランスさせることは困難になる。このような
問題点を解決するためにドレッシングは放電プロセスと
電解プロセスの両作用により行うのが好ましい。

【００１７】本発明においては、ガラス板端面の研削加
工に先立ち、回転ホイール砥石を放電プロセスによりツ
ルーイングすることが好ましい。このツルーイングは、
通常火花放電が消えるまで行う。このツルーイングは、
回転ホイール砥石の砥石溝断面形状が円盤状回転電極の
外周部断面形状と相似形で、かつ、若干大きくなるよう
にするのが好ましい。

【００１８】本発明によれば、多数枚のガラス板の端面
のかまぼこ状研削加工を、一定のかまぼこ形状を維持し
て行うことができる。一定のカマボコ形状を維持するこ
とが要求されるのは、たとえば液晶表示セル表示用のガ
ラス板である場合、透明電極加工のための露光工程で、
ピンストッパー制御による位置決め機構によりガラス板
が位置決めされるので、一枚一枚のガラス板の位置決め
がガラス板の端面を基準にして位置決め制御される。こ
のため、ガラス板端面のかまぼこ形状は、位置精度を確
保する上で一定にすることが要求される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施例および図
面に基づいて説明する。 実施例 本発明の研削装置（インプロセスドレッシング装置）の
概略正面図を図１に示す。図２は、本発明にかかる放電
ツルーイング・インプロセスドレッシングを行うために
用いる円盤状回転電極が回転ホイール砥石に対向して配
置されている状態を示す図である。

【００２０】研削装置として、回転ホイール砥石２（直
径２５０ｍｍ、回転数２４００ｒｐｍ、メタルボンド６
００番手ダイヤモンド砥石）を用いた。円盤状回転電極
（直径４５ｍｍ）１が回転ホイール砥石２に対向して設
けられるとともに、両者の隙間に導電性の液であるクー
ラントをミスト状に供給するノズル５ｂが設けられてい
る。

【００２１】回転ホイール砥石２は、メタルボンドから
なる導電性のいわゆるペンシルエッジ型ホイールで、砥
石軸４に取り付けられ、円盤状回転電極１は銅タングス
テン合金からなる円盤状で砥石軸４と平行な電極軸３に
取り付けられており、回転ホイール砥石２と円盤状電極
１の間隔は、図示しない微動装置により図２に示す距離
ｇが調節できるようになっている。

【００２２】回転ホイール砥石２は、リード線で構成さ
れる給電体７を介して直流パルス電源の（＋）極に電気
的に接続されている。また砥石軸４は図示しない動力伝
達機構を介して駆動源に連結されている。

【００２３】円盤状回転電極１は、先端部の断面形状が
回転ホイール砥石２の砥石溝断面形状よりも大略１００
μｍ小さい相似形に成型されており、円盤状回転電極１
は図示しないブラシを介して直流パルス電源の（−）極
に電気的に接続されている。また、電極軸３は、図示し
ない動力伝達機構を介して駆動源に連結され、回転ホイ
ール砥石２と反対方向に回転する構造となっている。な
お、本実施例においては、円盤状回転電極の電極軸３に
取り付けた水車（図示しない）にクーラントを吹き付け
て、その供給圧力により円盤状回転電極１を回転ホイー
ル砥石２の回転方向と逆向きに回転させた。

【００２４】放電ツルーイングは、回転ホイール砥石２
と円盤状回転電極１を回転させた状態で、両者の隙間に
ノズル５ｂよりクーラント（ノリタケカンパニー社製Ａ
ＦＧ−Ｍの５０倍の市水希釈液）のミストを少量供給し
ながら、回転ホイール砥石２と円盤状回転電極１の間に
４〜２０μｓｅｃ周期のパルス電圧を印加した状態で、
円盤状回転電極１を微動装置により回転ホイール砥石２
に近づけることで放電させて行った。ピーク電圧１４０
Ｖ、８μｓｅｃ周期の直流パルス電圧（ＯＮ、ＯＦＦ比
１：１）を印加した。

【００２５】放電ツルーイングにおいて、回転ホイール
砥石２の砥石溝断面形状を所定の形状にするために、円
盤状回転電極１の断面形状を放電ツルーイングが終了時
の円盤状回転電極１と回転ホイール砥石２の隙間分だ
け、所定の砥石溝断面形状よりも小さい相似形とした。

【００２６】円盤状回転電極１と回転ホイール砥石２の
間の放電の発生状態は、両者の距離と直流パルス電圧の
設定値、クーラントのミストの供給状態により決定する
が、放電ツルーイング終了時における回転ホイール砥石
２と円盤状回転電極１の隙間は、１００μｍ程度であっ
たため、円盤状回転電極１の外周部の断面形状は、回転
ホイール砥石２の砥石溝断面形状よりも約１００μｍ小
さい相似形に成型して使用した。

【００２７】次にガラス板端面研削加工と同時に行う砥
石のドレッシング（インプロセスドレッシング）につい
て述べる。１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．７ｍｍ厚のソ
ーダライムシリカ組成のガラス板の端面を、液晶表示素
子用ガラス基板とするために端面を図４に示すように、
端面をかまぼこ形状（Ｒ面取り）に加工した。ガラス板
（図１でＷで示す）を支持具（図示されない）により固
定して一定圧力で回転ホイール砥石の溝に押し当て、連
続して１２００枚のガラス板を研削加工した。

【００２８】インプロセスドレッシングは、回転ホイー
ル砥石２と円盤状回転電極１との隙間を放電ツルーイン
グ終了時の設定のままで、回転ホイール砥石２と円盤状
電極１を回転させた状態で、ガラス板端面の研削する砥
石箇所（図１における回転ホイール砥石２の底の溝部）
にノズル５ａよりクーラントを供給しながら、回転ホイ
ール砥石２と円盤状回転電極１の間に放電が観察されな
いように、両者の間に４〜２０μｓｅｃ周期のパルス電
圧を印加して、インプロセスのドレッシングを行った。
本実施例においては、直流パルス電源のビーク電圧の設
定は、放電が観察されない１００Ｖとし、８μｓｅｃ周
期（ＯＮ、ＯＦＦ比１：１）の電圧を印加した。

【００２９】インプロセスドレッシングは、回転ホイー
ル砥石２の砥石研削面の観察より、放電プロセスと電解
プロセスの両プロセスにより、ドレッシングがなされて
いることが確認されている。この両プロセスを併用する
ことにより、砥石面を短時間で能率よく、かつ、ガラス
板にカケなどを発生させることなく研削加工することが
できる。回転ホイール砥石２と円盤状回転電極１の間に
火花放電が観察される場合には、回転ホイール砥石２の
砥石面が荒れるために、ガラス板の加工面の粗さが悪化
するので、精密な加工をする上から好ましくない。

【００３０】インプロセスドレッシング時における円盤
状回転電極１と回転ホイール砥石２との隙間へのクーラ
ントミストの供給は、図１に示すようにノズル５ａから
ガラス板端面を研削加工する砥石の箇所に供給したクー
ラントが飛散してミスト状になったものが両者の間に供
給されることによってなされるが、ドレッシング能力が
不足する場合は円盤状回転電極１が回転ホイール砥石２
の砥石溝に挿入され噛み合わさっている部分へ、ノズル
５ｂからも、クーラントミストを供給することでドレッ
シング能力を向上させることができた。

【００３１】インプロセスドレッシング時には、砥石溝
底部と円盤状回転電極１との隙間にクーラントを供給す
るが、砥石溝を外周面に有する回転ホイール砥石２で
は、回転ホイール砥石の回転により発生する遠心力によ
り、砥石溝底部に飛来したクーラントが砥石溝側部へ飛
ばされるために、砥石溝底部へのクーラントの供給がさ
れにくくなることが原因で、砥石溝底部に電解プロセス
が生じにくくなり、その部分でドレッシングが不足する
という問題が生じることがある。

【００３２】本発明においては、円盤状回転電極１を砥
石溝内の空間に位置するようにして研削加工中回転させ
ているので、その遠心力により、クーラントは砥石溝底
部にも十分供給される。したがって本発明によれば、ド
レッシングの状態が砥石溝底部と砥石溝側部で異なると
いう不具合は解消される。

【００３３】また、上記インプロセスドレッシング開始
時においては、円盤状回転電極１と回転ホイール砥石２
の隙間は、放電ツルーイング終了時の設定のままである
ため、溝全体に対して等間隔になるようにしている。こ
のため、砥石溝全体に対して均一なドレッシングが可能
になる。

【００３４】円盤状回転電極１と回転ホイール砥石２と
の隙間を調節することで、砥石溝全体（底部および側部
とも）の表面から円盤状回転電極１の距離を相対的に変
化させることができるので、砥石溝の各部におけるドレ
ッシング強度を変化させることが可能になる。

【００３５】たとえば、回転ホイール砥石２の溝底部の
研削負荷が大きい場合は、両者の距離を近づけること
で、砥石溝底部の距離が砥石溝側部の距離よりも短くな
るために砥石溝底部へのドレッシングが強く働くように
できる。また、両者の距離を遠ざけると、砥石溝の側部
のドレッシングが相対的にその底部より強く働くように
することができる。

【００３６】本実施例においては、円盤状回転電極１の
材料として、銅タングステン合金を用いたが、他の金属
等の導電性の材料を用いることもできる。また、本実施
例においては、放電ツルーイングおよびインプロセスド
レッシングの電源として直流パルス電源を用いたが、パ
ルス波形に定電位が乗ったリップル波形を用いることも
でき、放電ツルーイングについては、交流を用いること
も可能である。

【００３７】本実施例で得られたガラス板の端面研削加
工のかまぼこ形状は安定し、研削面粗さのバラツキは十
分小さいものであった。

【００３８】本発明においては、回転ホイール砥石に対
して一つの円盤状回転電極を設けたが、複数個の円盤状
回転電極１を設けてドレッシング効率を上げることがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、砥石溝を外周に有するペンシ
ルエッジ型導電性回転ホイール砥石に組み合わせるドレ
ッシング電極として、砥石溝内に外周部が挿入するよう
に位置させて回転する円盤状回転電極を用いたので、ド
レッシング電極の有効長を長くすることができ、それに
より電極の寿命を長くすることができる。また、円盤状
回転電極と回転ホイール砥石の間に供給されるクーラン
トは、回転する円盤状回転電極の回転遠心力およびそれ
による風圧力により砥石溝の底部まで届くので、溝底部
のドレッシングを溝側部のドレッシングとほぼ同じにす
ることができる。

【００４０】また、円盤状回転電極の外周部断面形状を
砥石溝の断面形状とほぼ相似形で、かつ、若干小さくす
ることにより、ガラス板端面の研削加工の粗さを加工面
全体に亘って均一にすることができると同時に、多くの
枚数のガラス板の研削加工形状および研削面粗さを一定
に維持することができる。

【００４１】本発明のインプロセスドレッシングは、放
電プロセスと電解プロセスを併用して行うので、高速に
ドレッシングをすることができ、これによりガラス板の
研削加工スピードが大きく、したがって砥石の摩耗スピ
ードが大きくなっても、それにバランスして品質のよい
ドレッシングが可能となる。これによりガラス板の端面
研削加工を形状安定性と高能率を確保してできる。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研削装置の一実施例の概略断面図であ
る。

【図２】本発明の円盤状回転電極と回転ホイール砥石の
位置関係を説明する図である。

【図３】従来技術の固定ドレッシング電極を有する研削
装置の概略断面図である。

【図４】本発明で実施したガラス板の端面のかまぼこ形
状を説明する図である。

【符号の説明】

１：円盤状回転電極 ２：回転ホイール砥石 ３：電極軸 ４：砥石軸 ５ａ，５ｂ：導電性の液またはミスト（クーラント）供
給用ノズル ６：電源 ７：給電体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥石溝を外周に有するペンシルエッジ型導
   電性回転ホイール砥石と、前記砥石溝に対向し、かつ、
   前記回転ホイール砥石の砥石軸と平行な軸に回転し前記
   回転ホイール砥石をドレッシングするための円盤状回転
   電極と、前記回転ホイール砥石と円盤状回転電極との間
   に電圧を印加する電源及び給電体と、前記回転ホイール
   砥石と電極との間に導電性の液またはミストを供給する
   ノズルとを有する研削装置であって、前記円盤状回転電
   極は、その外周部が前記砥石溝内の空間に挿入されるよ
   うに位置して回転する研削装置。
2. 【請求項２】前記円盤状回転電極の外周部断面形状が、
   前記砥石溝の断面形状とほぼ相似形であり、かつ、若干
   小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の研削装
   置。
3. 【請求項３】前記回転ホイール砥石をメタルボンドダイ
   ヤモンド砥石とし、前記円盤状回転電極を銅タングステ
   ン製とした請求項１または２に記載の研削装置。
4. 【請求項４】砥石溝を外周に有する導電性回転ホイール
   砥石を回転させ、前記砥石溝に対向し、かつ、前記回転
   ホイール砥石の砥石軸と平行な軸の回りに回転ホイール
   砥石をドレッシングするための円盤状回転電極をその外
   周部が前記砥石溝内空間に位置するように回転させ、前
   記回転ホイール砥石と前記円盤状回転電極との間に電圧
   を印加し、前記回転ホイール砥石と円盤状回転電極との
   間に導電性の液またはミストを供給することで、回転ホ
   イール砥石のドレッシングを行うとともに、前記砥石溝
   にガラス板端面を押し当てることにより研削するガラス
   板端面の研削加工方法。
5. 【請求項５】前記ドレッシングを、放電プロセスと電解
   プロセスにより行うことを特徴とする請求項４に記載の
   ガラス板端面の研削加工方法。
6. 【請求項６】前記研削加工に先立ち、円盤状回転電極を
   放電電極として回転ホイール砥石を放電プロセスにより
   ツルーイングすることを特徴とする請求項４または５に
   記載のガラス板端面の研削加工方法。
7. 【請求項７】前記ツルーイングに用いる円盤状回転電極
   の外周部断面形状が、前記砥石溝断面形状と相似形で、
   かつ、若干小さくなるようにした請求項６に記載のガラ
   ス板端面の研削加工方法。