JPH1190807A

JPH1190807A - 容器等の倣い研摩装置

Info

Publication number: JPH1190807A
Application number: JP27522197A
Authority: JP
Inventors: Yasutake Oshima; 泰毅大島; Yoshinori Shigeno; 能徳重野; Yasunori Kanamori; 康紀金森; Takafumi Kawamura; 孝文川村; Kenichi Sato; 健一佐藤
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-04-06
Anticipated expiration: 2017-09-22
Also published as: JP3534292B2

Abstract

(57)【要約】【課題】石英製のベルジャーなどのような脆弱な製品
の表面を一様に研摩することが可能な倣い研摩装置を提
供すること。【解決手段】ＸＺテーブル３０によって駆動されるア
ーム３１には、研摩ユニット３２が着脱自在に装着され
ている。ターンテーブル２３に対してベルジャーなどの
ワーク１１がセンターリングされて固定されており、ワ
ーク１１に対して研摩ユニット３２が一定の押し当てト
ルクをもって接触し、ワーク表面を研摩するように構成
されている。研摩ユニット３２には、例えばロータリエ
ンコーダが配置されて、研摩ユニット３２の変位角をＸ
Ｚテーブル３０の駆動機構にフィードバックするように
構成されており、これによりワーク１１に多少の変形が
あってもＸＺテーブル３０が駆動され、確実な倣い研摩
を実行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば石英製のベ
ルジャーまたはルツボなどのような大型容器またはその
半製品である円筒体などの内側面および外側面を研摩す
るための容器等の倣い研摩装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造に使用される例えばベ
ルジャーは、その多くは石英部材（少数では光透性多結
晶質アルミナ）により成形されており、その直径は６０
０〜１２００ｍｍ程度であり、またその高さは５００〜
１０００ｍｍ程度に成されている。これに対してその肉
厚は５〜１０ｍｍ程度とされている。図１４は、そのベ
ルジャー１１の代表的な形状、または半製品の状態を示
したものである。すなわち図１４（Ａ）はその標準形状
を示し、天井部１１ａの断面形状が比較的大きな円弧
（大Ｒ）を持ち、また天井部１１ａと直胴部１１ｂとの
接合部１１ｃは比較的小さな円弧（小ｒ）により結ばれ
た形状とされている。また図１４（Ｂ）は天井部１１ａ
の断面形状が球状体を成したものであり、天井部１１ａ
が比較的大きな円弧（大Ｒ）による半球状をなし、この
半球状の天井部１１ａと直胴部１１ｂとにより形成され
ている。

【０００３】また図１４（Ｃ）は天井部１１ａの断面形
状が楕円の一部を構成しており、この楕円状の天井部１
１ａと直胴部１１ｂとの接合部１１ｃは比較的小さな円
弧（小ｒ）により結ばれた形状とされている。さらに図
１４（Ｄ）はその半製品の状態を示すものであり、上下
両端が開放された直胴部１１ｂにより構成されている。
このような石英製のベルジャーは大型かつ肉薄であり、
またこれを成形するにあたっては、各構成品を溶接によ
って連結するようにしている。そして、溶接による肉盛
り部を例えばハンドグラインダーにより研削整形し、そ
の後ベルジャーをターンテーブルに取り付けて、ターン
テーブルを回転させながら、例えばベルトサンダーや遊
離砥石（砂ずり）を用いて、作業者が手によってその内
側面並びに外側面の研摩仕上げを行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した石
英製ベルジャーの従来の研摩仕上げの例によると、大面
積を研摩するために長時間（例えば２人で１〜２日程
度）の作業時間を必要とする。また、大径の回転テーブ
ルに取り付けられた大容器の内外面を手動で研摩するた
めに作業に危険を伴う。また、手作業であるために仕上
げ面が均一に仕上がらない。さらに製品が石英製の薄肉
部材であるために壊れやすく、また高価であるために長
時間にわたり細心の注意力を必要とするなどの問題点を
抱えていた。

【０００５】このような問題点を解決するためにベルジ
ャーの内外面を例えば機械的に研摩させることが試みら
れているものの、前記したとおりベルジャーは大型かつ
肉薄であり、また部材を溶接により接合するなどされる
ために、真円度が取りにくく、寸法精度のばらつきが大
きい。また、前記したように各種の形状の製品が存在す
るために、ＮＣ研削などのような一般的な強制加工手段
を適用することができないという技術的課題を有してい
る。

【０００６】本発明は、このような技術的課題を解決す
るために成されたものであり、前記した石英製ベルジャ
ーに代表される脆弱な素材による、また寸法精度にばら
つきの大きい大型容器等に対し、その内外面に沿って精
度よくこれを研摩することが可能な容器等の倣い研摩装
置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
になされた本発明にかかる容器等の倣い研摩装置は、研
摩ユニットを装着したアームを少なくともＸＺ方向に位
置決め制御するＸＺテーブルと、前記研摩ユニットによ
ってその表面が研摩されるワークを載置固定するための
ターンテーブルとが具備され、前記研摩ユニットは、工
具支点軸を介して所定の加工アーム長Ｌ１をもって研摩
工具をワーク表面に対して接触できるように構成され、
かつ前記工具支点軸において一定のトルクをもつてワー
クに対して加圧力を付与する加圧力付与手段が備えられ
る。この場合、前記研摩工具は、好ましくはワークに接
触する位置に転動される研摩部材を配置した構成とされ
る。

【０００８】そして、前記研摩工具が接するワーク加工
面の接線と、前記工具支点軸と研摩工具のワークへの接
触点とを結ぶ線とのなす角度αを検出する角度検出手段
がさらに備えられ、前記角度αが、ほぼ一定の角度範囲
となるように前記ＸＺテーブルを駆動するように構成さ
れることが望ましい。さらに、前記ワークに対する研摩
工具の表面移動速度が、ワークを載置固定した前記ター
ンテーブルの回転中心と、ワークへの研摩工具の接触点
とのＸ軸方向の距離Ｌ２にほぼ反比例する速度に制御さ
れることが望ましい。また、前記角度検出手段により検
出する角度αが所定の範囲以外となった場合に、少なく
とも前記研摩工具の駆動を停止させるように構成されて
いることが望ましい。

【０００９】また、好ましくは前記研摩ユニットがＸＺ
テーブルによって駆動されるアームに対して着脱可能に
取り付けられるように構成される。そして、好ましい実
施の形態においては、ワークが載置されるターンテーブ
ルには、操作レバーの操作によりターンテーブルの回転
中心に対して等間隔で移動され、ワークをターンテーブ
ルの回転中心と同心状態に位置決めするセンターリング
機構がさらに具備される。また、前記ターンテーブルに
は、ワークを載置した状態でターンテーブル上に固定す
るための固定手段がさらに配置される。また、前記ター
ンテーブルの周側を囲繞することが可能なカバーを開閉
可能に配置し、前記ターンテーブルに滴下する研摩剤等
を受けることが可能な水受け部材をさらに配置すること
が望ましい。

【００１０】以上のように構成された容器等の倣い研摩
装置によると、ワークはターンテーブルに載置固定さ
れ、例えば一方向に回転される。そして、回転されるワ
ークに対してＸＺテーブルの駆動により研摩ユニットが
接触し、ワーク表面の研摩が実行される。この場合、研
摩ユニットは工具支点軸を介して所定の加工アーム長Ｌ
１をもって研摩工具をワーク表面に対して接触できるよ
うに構成されており、ロータリシリンダ等の加圧力付与
手段によって研摩工具を一定のトルクをもつてワークに
対して加圧するように成される。

【００１１】この時、ロータリエンコーダ等の角度検出
手段によって、工具支点軸の回動角が検出され、加工ア
ームの動作角度が常に一定値となるようにＸＺテーブル
の駆動作用にフィードバックがかけられる。そして、ワ
ークに対する研摩工具の表面移動速度、すなわち転動表
面速度がターンテーブルの回転中心と、ワークへの研摩
工具の接触点とのＸ軸方向の距離Ｌ２にほぼ反比例する
速度に制御され、ワークに対する研摩効率が一定となる
ようにされる。

【００１２】さらに、前記ターンテーブルに対してセン
ターリング機構並びに固定手段としてのクランプ機構を
具備させることによって、ターンテーブルに対するワー
クの位置決めおよびテーブル上への固定作業を容易に
し、作業効率を遥かに向上させることができる。さらに
また、ターンテーブルの周囲を囲繞する開閉可能なカバ
ー機構を備え、またターンテーブルに滴下する研磨剤等
を受けることが可能な水受け部材を配置することで、作
業現場周囲に対し研磨剤等が飛散するのを効果的に防止
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明にかかる容器等の倣い研摩
装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明す
る。まず図１は、倣い研摩装置の基本構成を斜視図によ
って示したものである。この研摩装置２１は、ベース２
２上に円盤状の回転テーブル（ターンテーブル）２３が
配置されており、このターンテーブル２３を跨ぐよう
に、その両外側からコ字状の基体２４が前記ベース２２
上に樹立されている。この基体２４の折り曲げ中央部、
すなわちその水平部には第１サーボモータＭ１とこの第
１サーボモータＭ１によって回転されるボールネジ２５
が配置され、このボールネジ２５に噛み合うスライダ２
６によりＸ軸の駆動機構２７が構成されている。またス
ライダ２６に樹立されたガイド体２８の頂部には、第２
サーボモータＭ２が配置されており、図には示されてい
ないが、同様にボールネジとこのボールネジに噛み合う
スライダによりＺ軸の駆動機構２９が構成されている。

【００１４】これらＸ軸の駆動機構２７およびＺ軸の駆
動機構２９によって、前記基体２４上にＸＺテーブル３
０が形成され、このＸＺテーブル３０によって、アーム
３１がＸＺ方向に駆動されるように構成されている。こ
のアーム３１の下端部には、研摩ユニット３２が着脱可
能となるように取り付けられている。なお、研摩ユニッ
ト３２の詳細な構成については後述する。前記ターンテ
ーブル２３は、ベース２２に配置された第３サーボモー
タＭ３により、矢印イ方向に等速回転されるように成さ
れており、また被加工物であるワーク、すなわち前記し
た例えばベルジャー１１が固定手段としてのクランプ機
構３３によってターンテーブル２３上にクランプされ、
ＸＺテーブル３０によって駆動される前記研摩ユニット
３２によって、その表面に研摩処理が実行されるように
構成されている。なお、クランプ機構３３等を含むター
ンテーブル２３部分の詳細な構成については後述する。

【００１５】また、図１に示す３４は制御ボックスであ
り、この制御ボックス３４のパネル面には、操作ボタン
などの入力装置３４ａおよびディスプレイ３４ｂ等が配
置され、内部にコンピュータ制御御装置が配置されてい
る。そして研磨装置２１への各種パラメータのセット或
いは状態表示等がなされ、前記第１サーボモータ乃至第
３サーボモータＭ１〜Ｍ３、研摩ユニット３２等への駆
動用エアーの送出制御がなされる。なお、この制御ボッ
クス３４に格納されたコンピュータ制御装置の詳細な構
成についても後述する。

【００１６】図２は、前記アーム３１に着脱可能に取り
付けられた研摩ユニット３２の構成を示したものであ
る。この研摩ユニット３２には、その上端部に一対の位
置決めガイドブッシュ３２ａが形成されており、前記ア
ーム３１との間で相互に取り付け位置が設定できるよう
にされている。そして、一対の取付けボルト穴３２ｂに
挿入されるボルト（図示せず）によって前記アーム３１
に対して取り付けられている。研摩ユニット３２には工
具支点軸３２ｃが配置されており、この工具支点軸３２
ｃを介して工具保持レバー３２ｄが回動可能となるよう
に軸支されている。工具保持レバー３２ｄには、一対の
ボルト３２ｅにより研摩工具３２ｆが取り付けられてお
り、この研摩工具３２ｆの先端部には駆動ローラ３２ｇ
が軸３２ｈによって回転可能に取り付けられている。ま
た駆動ローラ３２ｇに隣接してテンションローラ３２ｉ
が取り付けられており、駆動ローラ３２ｇとテンション
ローラ３２ｉとの間には研摩部材としての研摩用ベルト
３２ｊがかけ渡されている。

【００１７】前記研摩用ベルト３２ｊは、ダイヤモンド
等の砥粒を表面のプラスチック層に埋め込んだ、いわゆ
るダイヤモンドベルトであり、また駆動ローラ３２ｇに
はその周側にスポンジ等の可撓性材料が巻き付けられて
いる。そして、駆動ローラ３２ｇは、その内側面に収納
されたエアーモータスピンドル（図示せず）によって回
転運動が与えられ、研摩用ベルト３２ｊを回転転動させ
るように構成されている。また、後述するがエアーモー
タスピンドルは、制御装置からの指令によって供給エア
ー量が制御されることで、その回転数が可変され、結果
として研摩部材としての研摩用ベルト３２ｊの転動速度
が可変されるように構成されている。

【００１８】前記研摩ユニット３２には加圧力付与手段
としてのロータリシリンダ３２ｋが取り付けられてお
り、このロータリシリンダ３２ｋの駆動軸３２ｍには第
１タイミングプーリ３２ｎが取り付けられている。ま
た、前記工具支点軸３２ｃにも第２タイミングプーリ３
２ｐが取り付けられており、これら２つのタイミングプ
ーリ３２ｎ，３２ｐ間にはタイミングベルト３２ｑがか
け渡され、ロータリシリンダ３２ｋによる回動トルク
が、工具支点軸３２ｃに付与されるようになされてい
る。

【００１９】この構成により研摩工具３２ｆには、常に
ロータリシリンダ３２ｋによる回動トルクが与えられ、
ロータリシリンダ３２ｋを反時計回りに駆動させること
で、後述するように研摩用ベルト３２ｊとワーク（ベル
ジャー１１）との接触点Ｏに対して常に一定のトルクを
もって加圧力が付与されるように成される。また、前記
工具支点軸３２ｃには第３タイミングプーリ３２ｒが取
り付けられており、また前記ロータリシリンダ３２ｋに
隣接されて配置された角度検出手段としてのロータリエ
ンコーダ３２ｓの被駆動軸にも前記第３タイミングプー
リ３２ｒと歯数が同一の第４タイミングプーリ３２ｔが
取り付けられている。そして、前記第３と第４タイミン
グプーリ３２ｒ，３２ｔ間にはタイミングベルト３２ｕ
がかけ渡されている。

【００２０】したがって、前記ロータリエンコーダ３２
ｓは工具支点軸３２ｃに回動可能に取り付けられた前記
研摩工具３２ｆの回動角、すなわち前記研摩工具が接す
るワーク加工面の接線Ｓ１と、工具支点軸３２ｃの軸心
Ｐと研摩工具のワークへの接触点Ｏとを結ぶ線Ｓ２との
なす角度αを検出することができる。この構成により、
工具支点軸３２ｃの軸心Ｐと研摩工具３２ｆのワーク接
触点Ｏとの間で形成される加工アーム長Ｌ１をもって、
研摩工具３２ｆをワーク表面に対して接触できるように
成され、かつ前記工具支点軸３２ｃにおいて一定のトル
クをもつてワークに対して加圧力が付与されるように成
される。なお、前記工具支点軸３２ｃに装着された工具
保持レバー３２ｄは研摩工具３２ｆを保持して１８０度
＋（β１＋β２）度の範囲を回動できるようにされてい
る。このβ１，β２は工具３２ｆの逃げ（余裕）角度で
ある。

【００２１】次に図３は、研摩装置２１のターンテーブ
ル２３部分の詳細な構成を示したものである。図に示す
ように、チャンネル材により構成されたベース２２上に
は前記したようにターンテーブル２３が水平方向に回転
されるように載置されている。そして、このターンテー
ブル２３には、さらにセンターリング機構５１およびワ
ークの固定手段としてのクランプ機構３３が装着されて
いる。図３（Ａ）は、センターリング機構５１によっ
て、ワーク１１をターンテーブル２３の回転軸心に対し
てセンターリングした状態を示しており、また図３
（Ｂ）は、センターリング機構５１によってセンターリ
ングされたワーク１１をターンテーブル２３に対して固
定手段としてのクランプ機構３３によって固定した状態
を示している。

【００２２】前記センターリング機構５１については、
図４にその詳細な構成が示されている。図４（Ａ）は、
これをターンテーブル２３の上部から一部透視状態で視
た状態を示し、また図４（Ｂ）は側面から視た状態を示
している。図４においてターンテーブル２３の下面に
は、ターンテーブル２３の回転軸心と同心状態で回転で
きるようにベアリング５１ａによって保持された溝カム
５１ｂが配置されている。この溝カム５１ｂには、９０
度間隔をおいて放射方向にそれぞれ直線状に切り込まれ
た溝部５１ｃが配置されている。また、ターンテーブル
２３には、その周側近傍に９０度間隔をおいて支点ピン
５１ｄが配置されており、各支点ピン５１ｄを介してテ
ーブル２３の下側面にはそれぞれ同一長さの下部レーバ
５１ｅが取り付けられている。これら各下部レーバ５１
ｅの自由端側には、ローラ５１ｆが取り付けられ、各ロ
ーラ５１ｆは前記溝カム５１ｂに配置された各溝部５１
ｃに対して摺動可能となるように嵌め込まれている。

【００２３】一方、テーブル２３の上側面にはそれぞれ
同一長さの上部レーバ５１ｇが前記各支点ピン５１ｄを
介して取り付けられており、直上から視た前記各下部レ
バー５１ｅと、各上部レバー５１ｇとの成す角度は、図
４（Ａ）に示すようにそれぞれ同一角度に成されてい
る。そして、各上部レバー５１ｇの自由端側には位置決
めピン５１ｈがそれぞれ鉛直方向に向くように樹立され
ている。また前記溝カム５１ｂの一部には図４（Ａ）に
示すように操作レバー５１ｉが取り付けられており、そ
の端部にはクランプ５１ｊが配置され、クランプ５１ｊ
はターンテーブル２３の周側部に沿って移動されるよう
に構成されている。

【００２４】したがって、クランプ５１ｊを図４（Ａ）
に示す矢印ロの方向に移動させると、操作レバー５１ｊ
を介して溝カム５１ｂも同方向に回動され、溝カム５１
ｂの各溝部５１ｃに摺動する各ローラ５１ｆを介して下
部レバー５１ｅがそれぞれ等角度で矢印ハ方向に回動さ
れる。これに伴い、上部レバー５１ｇもそれぞれ等角度
で矢印ニ方向に回動される。また、クランプ５１ｊを図
４（Ａ）に示す矢印ロとは逆方向に移動させれば、前記
した作用と逆の作用により、各上部レバー５１ｇはそれ
ぞれ等角度で矢印ニとは逆方向に回動される。よって、
ターンテーブル２３にワークとしてのベルジャー１１を
載置し、クランプ５１ｊを図４（Ａ）に示す矢印ロとは
逆方向に移動させることで、各上部レバー５１ｇの自由
端側にそれぞれ樹立された位置決めピン５１ｈが、ター
ンテーブル２３の回転軸心方向にそれぞれ等角度で移動
する。これによりベルジャー１１の直胴部１１ｂに対し
て各位置決めピン５１ｈがその四方から当接し、これら
位置決めピン５１ｈによってベルジャー１１の直胴部１
１ｂの軸心が、ターンテーブル２３の軸心と同一の軸心
位置となるようにセンターリングされる。

【００２５】次に、固定手段としてのクランプ機構３３
は、図３（Ｂ）に示すようにターンテーブル２３に放射
方向に配置された４本のレール３３ａと、このレール３
３ａ上に摺動可能に取り付けられた固定ピン３３ｂより
構成されている。この固定ピン３３ｂには、例えば図１
に示すように締め付け摘み３３ｃが取り付けられてお
り、前記センターリング機構５１によってワークがセン
ターリングされた状態において、各固定ピン３３ｂをワ
ーク側面に接するように移動し、締め付け摘み３３ｃに
より各固定ピン３３ｂの位置を固定することで、ワーク
はターンテーブル２３上にセンターリングされた状態で
固定される。

【００２６】次に図５は前記ターンテーブル２３に載置
固定されたワークを囲繞するカバー機構６１と、ターン
テーブル２３の周側面を覆う水受け部材６２を配置した
状態を示している。まず、水受け部材６２は円筒状にな
され、ターンテーブル２３の周側面を覆うようにしてベ
ース２２に取り付けられており、ターンテーブル２３に
滴下する研摩剤などを受けて、これを集合させて排出す
ることができるようにされている。またカバー機構６１
は、図５に示すように半円筒の固定カバー６１ａが、タ
ーンテーブル２３に載置固定されたワークに対する作業
位置の後面側を囲繞するようにして前記水受け部材６２
に取り付けられており、またワークの前面側を囲繞する
ことができるように円筒体の一部を構成する２つの開閉
カバー６１ｂが配置されている。前記２つの開閉カバー
６１ｂの対向する開閉縁には、それぞれＬ字状を成すポ
ール６１ｃが固定されており、各ポール６１ｃの脚部に
は、ガイドレール６１ｄが取り付けられ、このガイドレ
ール６１ｄは、ベース内に水平方向に配置された円環状
のガイド６１ｅに沿って移動できるように構成されてい
る。

【００２７】一方、図６に示すように各開閉カバー６１
ｂの下側縁には、その周側面にガイド溝６１ｆを配置し
たローラ６１ｇが軸６１ｈによって回転可能に取り付け
られている。そして、前記水受け部材６２の内側面に、
その周方向にＬ字状に起立されたレール６２ａに対して
ローラ６１ｇのガイド溝６１ｆが嵌まり込むようにして
前記開閉カバー６１ｂを下方から支持し、ローラ６１ｇ
によって周方向に開閉移動できるように構成されてい
る。また図７に示すように各開閉カバー６１ｂは、左右
に開放した状態において、その上測縁が前記固定カバー
６１ａの上測縁に形成された内側方向への折り曲げ部６
１ｉ内に沿うように構成されており、これにより各開閉
カバー６１ｂは、折り曲げ部６１ｉによってガイドさ
れ、中央から固定カバー６１ａに沿って両方向に解放す
ることができ、またこれを閉塞した状態で全体が円筒体
形状をなし、ワークをその周側からカバーするようにさ
れる。したがって、研摩作業中において研摩ユニット３
２に対して供給される液状の研摩剤等が周囲に飛散する
のを、カバー機構６１により阻止することができる。

【００２８】図８は、図１に示す制御ボックス３４に格
納されたコンピュータ制御装置の例をブロック図によっ
て示したものである。図に示すように中央演算制御装置
（ＣＰＵ）３４ｄは、ＲＯＭ等の記憶手段に格納された
制御プログラム３４ｃを受けて、後述するような一連の
研削処理が実行されるようになされている。ＣＰＵ３４
ｄには、前記した制御ボックス３４のパネル面に配置さ
れた操作ボタンなどの入力装置３４ａ、ディスプレイ３
４ｂが接続されている。そして、ＣＰＵ３４ｄからは、
ロータリシリンダ３４ｇ（図２のロータリシリンダ３２
ｋ）に対して制御信号を供給させるようになされ、これ
によりロータリシリンダ３４ｇ（３２ｋ）により発生す
る作動トルクによって、研摩工具３２ｆに対して一定圧
力が加えられる。また前記研摩工具３２ｆの回動角は、
ロータリエンコーダ３４ｆ（図２のロータリエンコーダ
３２ｓ）により検出され、この情報がＣＰＵ３４ｄに対
してフィードバックされるように構成されている。

【００２９】さらに、ＣＰＵ３４ｄからは、Ｘ軸制御装
置３４ｈに対して制御信号が供給され、Ｘ軸駆動機構２
７を構成する前記サーボモータＭ１に対して駆動信号を
供給するようにされる。また、ＣＰＵ３４ｄからは、Ｚ
軸制御装置３４ｉに対して制御信号が供給され、Ｚ軸駆
動機構２９を構成する前記サーボモータＭ２に対して駆
動信号を供給するようにされる。また、ＣＰＵ３４ｄか
らは、ターンテーブル制御装置３４ｊに対して制御信号
が供給され、ターンテーブルを回転駆動する前記サーボ
モータＭ３に対して駆動信号を供給するようにされる。
さらに、ＣＰＵ３４ｄからは、工具駆動制御装置３４ｋ
に対して制御信号が供給され、工具駆動制御装置３４ｋ
からは電磁エアーバルブ３４ｍに対してエアー制御信号
を供給し、図２に示す駆動ローラ３２ｇの内側面に収納
されたエアーモータスピンドル（図示せず）に対する回
転駆動用のエアー圧を調整するように構成されている。

【００３０】また、ＣＰＵ３４ｄには書き込みおよび読
み出し可能な記憶装置３４ｅが接続されており、この記
憶装置３４ｅには、例えば図９に示すような製品毎のパ
ラメータがマップ形式で格納されている。すなわち、図
９における縦軸は製品別の整理番号であり、横軸は管理
項目（パラメータ）を示している。その管理項目のＲ
は、図１４に示すベルジャー１１における天井部１１ａ
の円弧（大Ｒ）の半径寸法を示し、また管理項目のｒ
は、同じくベルジャー１１の天井部１１ａと直胴部１１
ｂとの接合部１１ｃにおける比較的小さな円弧（小ｒ）
の半径寸法を示している。また管理項目のＤは、同じく
直胴部１１ｂの外径寸法を示し、管理項目のｔは肉厚寸
法を示し、さらに管理項目のＨは、高さ寸法を示す。

【００３１】また、管理項目Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３および管
理項目Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３は、例えば図１４（Ｃ）に示す
ようにベルジャーの天井部１１ａの断面形状が楕円の一
部を構成している場合のパラメータを示しており、Ｘ
１，Ｘ２，Ｘ３は中心軸を起点としたＸ軸方向の寸法で
あり、またＹ１，Ｙ２，Ｙ３は、Ｘ軸の前記各点に対応
した天井部１１ａの頂点からの降下寸法を示している。
これらの管理項目は、前記入力装置３４ａの操作により
呼び出し可能であり、また、入力装置３４ａの操作によ
り書き込みが可能となるように構成されている。

【００３２】図１０は、図２に示した研摩ユニット３２
を装着した研摩装置２１によって、ワークとしてのベル
ジャー１１の表面を研摩する状況を模式的に示したもの
である。図１０（Ａ）はベルジャー１１の内側面を研摩
する状態を示しており、ベルジャー１１は、ターンテー
ブル２３上にその天井部１１ａが下向きにされて載置さ
れている。なおこの場合、図１０には示されていない
が、前記したセンターリング機構５１によってベルジャ
ー１１はターンテーブル２３に対してセンターリングさ
れ、またクランプ機構３３によってターンテーブル２３
上に固定される。また図１０（Ｂ）は同様にベルジャー
１１の外側面を研摩する状態を示している。そして、図
１０には示されていないが、この状態において前記カバ
ー機構６１における開閉カバー６１ｂが閉じられ、カバ
ー機構６１によって囲繞されたワークとしてのベルジャ
ー１１は研摩仕上げがなされる状態とされる。

【００３３】ベルジャー１１を研摩仕上げする場合にお
いては、前記制御ボックス３４における操作ボタン３４
ａの操作により研摩動作が起動される。この場合、研摩
仕上げするベルジャー１１の各寸法があらかじめ明らか
な既製品の場合については、図９に示す製品番号（管理
番号）を入力することで、図９に示す記憶装置３４ｅよ
り各ハラメータが呼び出され、ＣＰＵ３４ｄに対して一
連の研摩プログラムが設定される。また、研摩仕上げす
るベルジャーが、既製品以外のものである場合について
は、管理番号と共に、各管理項目（パラメータ）を操作
ボタン３４ａによって入力する。この新たに入力された
各パラメータは、記憶装置３４ｅにおいて記憶され、次
回においてこれを利用することができる。

【００３４】操作ボタン３４ａにおける起動スイッチの
操作により、図８に示すＣＰＵ３４ｄよりターンテーブ
ル制御装置３４ｊに対して制御信号が入力され、ターン
テーブル制御装置３４ｊはサーボモータＭ３に対して駆
動信号を供給し、ターンテーブル２３を等速回転させ
る。続いて、ＣＰＵ３４ｄよりＸ軸制御装置３４ｈおよ
びＺ軸制御装置３４ｉに対して駆動信号が供給され、Ｘ
軸制御装置３４ｈおよびＺ軸制御装置３４ｉは制御プロ
グラムにしたがって各サーボモータＭ１，Ｍ２に対して
駆動信号を供給する。前記サーボモータＭ１，Ｍ２は駆
動信号を受けて図１０に示すように研摩ユニット３２に
おける研摩工具３２ｆをベルジャー１１の内底部の中心
点、すなわちスタート点Ｓに移動させる。

【００３５】この時、研摩ユニット３２における工具支
点軸Ｐと研摩工具のワークへの接触点Ｏとを結ぶ線Ｓ２
と、研摩工具３２ｆがベルジャー１１に対して接する接
線Ｓ１とのなす角度があらかじめ決められた角度α（図
２）となるように、ＣＰＵ３４ｄはロータリエンコーダ
３４ｆよりフィードバック信号を受けている。また、工
具支点軸３２ｃの軸心Ｐと前記接触点Ｏの間の加工アー
ム長Ｌ１も判明しており、ＣＰＵ３４ｄはこれらの関係
を制御プログラムに持ちづいて演算し、前記スタート点
Ｓに対して研摩工具３２ｆを移動させることができる。
これと同時に、ＣＰＵ３４ｄは工具駆動制御装置３４ｋ
に対して制御信号を送り、制御プログラムに基づいて電
磁エアーバルブ３４ｍに対するエアーの供給制御を実行
する。

【００３６】この場合、図１０に示すように、ターンテ
ーブルの回転中心と、ワークへの研摩工具３２ｆの接触
点とのＸ軸方向の距離Ｌ２にほぼ反比例する転動速度と
なるように駆動ローラ３２ｇの回転が制御される。これ
によりターンテーブル２３上で等速度で回転されるワー
クに対する研摩効率を一定にすることができる。そし
て、研摩工具３２ｆはアーム３１に支持され、ＸＺテー
ブル３０の駆動により図１０に示す矢印に示すような経
路をたどり、ワークとしてのベルジャー１１の内側面ま
たは外側面の研摩が実行される。この研摩工程において
は、ロータリシリンダ３４ｇ（３２ｋ）より、研摩工具
３２ｆに対して常に一定の加圧力が付与されており、ま
たロータリエンコーダ３４ｆ（３２ｓ）よりＣＰＵ３４
ｄに対してフィードバック信号が印加されている。これ
により、ロータリエンコーダ３４ｆより得られる検出角
度と前記した所定の角度αに対して、ずれが生じた場合
には前記ＸＺテーブル３０に対して所定の角度αとなる
ように制御信号を発生させて前記所定の角度αを保つよ
うに制御される。この場合、高精度な研摩を行う上で適
した前記角度αは３５〜５５度である。

【００３７】そして、ベルジャー１１に多少の変形があ
ったとしても、それが特異領域の範囲内であると制御プ
ログラムが判断すると、前記所定の角度αを保つように
してＸＺテーブルを駆動する倣い研摩が実行され、研摩
最終点Ｅに至るまでこれを継続する。かくして、ワーク
の被研摩面に対して一定の圧力を保ちつつ、被研摩面の
移動速度（ターンテーブルの回転中心からのＸ軸方向）
に対応させて研摩工具３２ｆの研摩速度を制御するの
で、常に均等な研摩面を得ることができる。なお研摩実
行中において、あらかじめ定められた研摩軌跡から外れ
るような場合、すなわち前記所定の角度αに対してその
範囲外（危険領域）となった場合には、ＣＰＵ３４ｄは
異常状態と判断し、研摩動作を停止させることで、プロ
グラムの選択ミス或いはワークに対する誤加工を防止す
るようにされている。

【００３８】図１１は、本発明の研摩装置における研摩
ユニットの第２の実施の形態を示したものである。この
例に示す研摩ユニット３２は、特に円筒形状のワークの
外側面または内側面を研摩するに適したものであり、図
２に示した研摩ユニット３２と同一機能を果たす部分を
同一の符号で示しており、したがって個々の詳細な説明
は省略する。この図１１に示した例においては、図２と
同様にダイヤモンドベルトによる研摩用ベルト３２ｊを
用い、工具支点軸３２ｃを鉛直方向に配置したものであ
る。この構成により、円筒形状のワークの外側面または
内側面を、ターンテーブルの直近部分まで効率良く研摩
することが可能となる。この図１１に示した研摩ユニッ
ト３２には、その上端部に一対の位置決めガイドブッシ
ュ３２ａと一対の取付けボルト穴３２ｂが形成されてお
り、したがってＸＺテーブルによって駆動される前記ア
ーム３１に対して着脱自在に装着することができる。

【００３９】また図１２および図１３は、本発明の研摩
装置における研摩ユニットの第３の実施の形態をそれぞ
れ正面図および側面図で示したものである。この例に示
す研摩ユニット３２は、特に砥石スピンドルを用いた粗
研削ヘッドを具備したものであり、図２に示した研摩ユ
ニット３２と同一機能を果たす部分を同一の符号で示し
ており、したがってその個々の詳細な説明は省略する。
この図１２および図１３に示した例においては、図２ま
たは図１１に示した研摩用ベルト３２ｊに代えて円盤状
の砥石を装着したものである。この円盤状の砥石により
研削効率を増強した粗研削に用いることができる。な
お、この図１２および図１３に示した研摩ユニット３２
においても、その上端部に一対の位置決めガイドブッシ
ュ３２ａと一対の取付けボルト穴３２ｂが形成されてお
り、したがってＸＺテーブルによって駆動される前記ア
ーム３１に対して着脱自在に装着することができる。

【００４０】以上説明した研摩ユニットにおいては、そ
の研摩部材としてダイヤモンドベルト、円盤状砥石を用
いたものについて説明したが、他に円筒状砥石等も使用
することができ、砥石素材として遊離砥石等も利用する
ことができる。また以上は研摩部材をエアースピンドル
により回転駆動させる例に基づいて説明したが、これは
電気モータにより駆動させるようにしても同一の作用効
果を期待することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる容器等の
倣い研摩装置によると、ＸＺテーブルに対して研摩ユニ
ットが装着され、またワークを載置固定するためのター
ンテーブルが具備され、研摩ユニットは所定の加工アー
ム長Ｌ１をもって工具支点軸に支持されると共に、工具
支点軸において一定のトルクをもつてワークに対して加
圧力を付与するように構成されているので、例えばベル
ジャーなどのような脆弱なワークに対して一様な研摩作
業を実行することができる。そして、研摩工具が接する
ワーク加工面の接線と、工具支点軸と研摩工具のワーク
への接触点とを結ぶ線とのなす角度αを検出する角度検
出手段を備え、これをＸＺテーブルの駆動機構にフィー
ドバックするように構成することで、多少の寸法誤差を
有するワークに対しても、確実な倣い研摩を実行するこ
とが可能である。また、プログラム上に倣い軌跡の限度
を設定させることで、これを越えた場合においては異常
状態と判断して、研摩動作を停止させることも可能とな
る。

【００４２】さらに、ターンテーブルの回転中心と、ワ
ークへの研摩工具の接触点とのＸ軸方向の距離Ｌ２にほ
ぼ反比例するように研磨工具の転動速度を設定すること
で、常に一様な研摩特性を得ることができる。そして、
ターンテーブルに対してセンターリングターンテーブル
に対してセンターリング機構並びに固定手段としてのク
ランプ機構を具備させることによって、ターンテーブル
に対するワークの位置決めおよびテーブル上への固定作
業を容易にし、作業効率を向上させることができ、さら
にまた、ターンテーブルの周囲を囲繞する開閉可能なカ
バー機構を備え、またターンテーブルに滴下する研磨剤
等を受けることが可能な水受け部材を配置することで、
作業現場周囲に対し研磨剤等が飛散するのを効果的に防
止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる研摩装置の基本構成を示した斜
視図である。

【図２】図１に示す研摩装置に使用される研摩ユニット
の第１の実施の形態を示した正面図である。

【図３】研摩装置に装備されるセンターリング機構およ
びクランプ機構の例を示した斜視図である。

【図４】センターリング機構の具体的な構成を示した構
成図である。

【図５】研摩装置に装備されるカバー機構の例を示した
斜視図である。

【図６】図５に示すカバー機構の下側部の具体的な構成
を示した構成図である。

【図７】図５に示すカバー機構の上側部の具体的な構成
を示した構成図である。

【図８】図１に示す研摩装置を制御するためのコンピュ
ータ制御回路の例を示したブロック図である。

【図９】図８に示すコンピュータ制御回路において管理
される項目の例を示した構成図である。

【図１０】図１に示す装置によってワークを研摩する状
態を示した模式図である。

【図１１】図１に示す研摩装置に使用される研摩ユニッ
トの第２の実施の形態を示した斜視図である。

【図１２】図１に示す研摩装置に使用される研摩ユニッ
トの第３の実施の形態を示した正面図である。

【図１３】図１に示す研摩装置に使用される研摩ユニッ
トの第３の実施の形態を示した側面図である。

【図１４】被研摩物体としてのベルジャーの各種の例を
示した正面図である。

【符号の説明】

１１ベルジャー（ワーク）２１研摩装置２２ベース２３ターンテーブル２７Ｘ軸駆動機構２９Ｚ軸駆動機構３０ＸＺテーブル３１アーム３２研摩ユニット３２ｃ工具支点軸３２ｄ工具保持レバー３２ｆ研摩工具３２ｇ駆動ローラ３２ｉテンションローラ３２ｊ研摩用ベルト（研摩部材）３２ｋロータリシリンダ（加圧力付与手段）３２ｑタイミングベルト３２ｓロータリエンコーダ（角度検出手段）３２ｕタイミングベルト３３クランプ機構（固定手段）３３ｂ固定ピン３４制御ボックス３４ａ操作ボタン（入力装置）３４ｂディスプレイ５１センターリング機構５１ｂ溝カム５１ｅ下部レーバ５１ｇ上部レバー５１ｈ位置決めピン５１ｉ操作レバー６１カバー機構６１ａ固定カバー６１ｂ開閉カバー６２水受け部材Ｌ１加工アーム長Ｌ２Ｘ軸方向の距離Ｓ１加工面接線Ｏ接触点Ｐ支点軸軸心

フロントページの続き (72)発明者川村孝文山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者佐藤健一山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研摩ユニットを装着したアームを少なく
ともＸＺ方向に位置決め制御するＸＺテーブルと、前記研摩ユニットによってその表面が研摩されるワーク
を載置固定するためのターンテーブルとが具備され、前記研摩ユニットは、工具支点軸を介して所定の加工ア
ーム長Ｌ１をもって研摩工具をワーク表面に対して接触
できるように構成され、かつ前記工具支点軸において一
定のトルクをもつてワークに対して加圧力を付与する加
圧力付与手段を備えていることを特徴とする容器等の倣
い研摩装置。
【請求項２】前記研摩工具は、ワークに接触する位置
に転動する研摩部材を配置した構成にされていることを
特徴とする請求項１に記載の容器等の倣い研摩装置。
【請求項３】前記研摩工具が接するワーク加工面の接
線と、前記工具支点軸と研摩工具のワークへの接触点と
を結ぶ線とのなす角度αを検出する角度検出手段がさら
に備えられ、前記角度αが、ほぼ一定の角度範囲となる
ように前記ＸＺテーブルを駆動するように構成されてい
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容
器等の倣い研摩装置。
【請求項４】前記ワークに対する研摩工具の表面移動
速度が、ワークを載置固定した前記ターンテーブルの回
転中心と、ワークへの研摩工具の接触点とのＸ軸方向の
距離Ｌ２にほぼ反比例する速度に制御されることを特徴
とする請求項２または請求項３に記載の容器等の倣い研
摩装置。
【請求項５】前記角度検出手段により検出する角度α
が所定の範囲以外となった場合に、少なくとも前記研摩
工具の駆動を停止させるように構成されていることを特
徴とする請求項３または請求項４に記載の容器等の倣い
研摩装置。
【請求項６】前記研摩ユニットがＸＺテーブルによっ
て駆動されるアームに対して着脱可能に取り付けられて
いることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
に記載の容器等の倣い研摩装置。
【請求項７】前記ワークが載置されるターンテーブル
には、操作レバーの操作によりターンテーブルの回転中
心に対して等間隔で移動され、ワークをターンテーブル
の回転中心と同心状態に位置決めするセンターリング機
構がさらに具備されていることを特徴とする請求項１乃
至請求項６のいずれかに記載の容器等の倣い研摩装置。
【請求項８】前記ターンテーブルには、ワークを載置
した状態でターンテーブル上に固定するための固定手段
がさらに配置されていることを特徴とする請求項１乃至
請求項７のいずれかに記載の容器等の倣い研摩装置。
【請求項９】前記ターンテーブルの周側を囲繞するこ
とが可能なカバーを開閉可能に配置したことを特徴とす
る請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の容器等の倣
い研摩装置。
【請求項１０】前記ターンテーブルに滴下する研摩剤
等を受けることが可能な水受け部材をさらに配置したこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載
の容器等の倣い研摩装置。