特開 2024-171709 シール面の加工方法および加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171709

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】シール面の加工方法および加工装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 7/00 20060101AFI20241205BHJP

   B24B 41/047 20060101ALI20241205BHJP

   B24B 29/02 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B24B7/00 Z

B24B41/047

B24B29/02

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088863

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】菅崎 尊暁

(72)【発明者】

【氏名】中村 風人

(72)【発明者】

【氏名】神山 茜菜

【テーマコード（参考）】

3C034

3C043

3C158

【Ｆターム（参考）】

3C034AA07

3C034BB01

3C034BB12

3C034BB13

3C034BB15

3C034BB26

3C034BB71

3C034CA11

3C034CA26

3C034CB01

3C034CB14

3C043BA01

3C043BA03

3C043BA07

3C043BA12

3C043BA15

3C043CC04

3C043CC06

3C043CC11

3C043CC13

3C043DD02

3C043DD03

3C043DD04

3C043DD05

3C158AA04

3C158AA06

3C158AA11

3C158AA14

3C158AA16

3C158AB01

3C158AB04

3C158AC02

3C158BA07

3C158BB02

3C158BC01

3C158BC02

3C158CA01

3C158CB01

3C158DA09

(57)【要約】

【課題】安価な汎用工具を用いて、リーク方向へのカッターマークのないシール面を加工することが可能なシール面の加工方法および加工装置を提供すること。
【解決手段】軸付研磨工具Ｔの先端面をワークＷに接触させつつ、軸付研磨工具Ｔを加工すべきシール面の閉ループに沿ってワークＷに対して相対的に公転運動させ、軸付研磨工具Ｔが公転運動する間、軸付研磨工具Ｔを公転運動に対して±１８０°以内の位相差で公転運動と同一の方向に自転運動させて、軸付研磨工具ＴによりワークＷのシール面２０４ａ、２２０ａを研磨する。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸付研磨工具によりワークのシール面を研磨するシール面の加工方法において、
前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して相対的に公転運動させ、
前記軸付研磨工具が公転運動する間、該軸付研磨工具を前記公転運動に対して±１８０°以内の位相差で前記公転運動と同一の方向に自転運動させることを特徴としたシール面の加工方法。

【請求項2】

前記位相差は、周角を３６０°としたきに、３６０と公約数を持たない値である請求項１に記載の加工方法。

【請求項3】

前記位相差は、±６０°より小さな値である請求項１に記載の加工方法。

【請求項4】

前記シール面は、シール部材を収容する溝の底面および該底面に対面する表面に形成される請求項１に記載の加工方法。

【請求項5】

軸付研磨工具によりワークのシール面を研磨するシール面の加工装置において、
前記軸付研磨工具が脱着可能に取り付けられる回転主軸と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、
前記回転主軸を前記テーブルに対して相対移動させる送り軸装置と、
前記回転主軸の回転および前記送り軸装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置が、
前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して相対的に公転運動させ、
前記軸付研磨工具が公転運動する間、該軸付研磨工具を前記回転主軸によって前記公転運動に対して±１８０°以内の位相差で前記公転運動と同一の方向に自転運動させることを特徴としたシール面の加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸付研磨工具によりワークのシール面を研磨するシール面の加工方法および加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

接合面に気密性を要求される２つの部材、例えば半導体製造装置、ＰＶＤ（物理気相成長：Physical Vapor Deposition）装置、ＣＶＤ（化学気相堆積: Chemical Vapor Deposition）装置等で用いられる真空チャンバと、該真空チャンバに真空を適用する配管とを接合させる際、２つの部材の間の接合面は一般的に研磨加工される。しかし、砥石などの研磨工具を用いることで、上記接合面には必然的に研磨砥粒の移動方向に沿ってカッターマークや砥面マークと呼称される条痕が形成されてしまう。この条痕は通常μｍオーダであり、Ｏリングやガスケットのようなシール部材で完全に埋めることは困難である。このため、接合面の内部と外部を連通させるような方向（以下リーク方向）にカッターマークが存在すると、このカッターマークにより漏れが生じる。また、真空チャンバ装置は組立後にリークが発見された場合、大規模な分解と再組立が必要となるため、組立前にシール面のカッターマークが同心円状になっているか目視検査を行い、必要があれば手作業により磨き作業を行っている。

【0003】

そこで、特許文献１には、接合面に対して平行な回転軸線まわりに回転する研磨工具を、該研磨工具の回転軸線の方向が相対送りの方向に対して垂直になるようにしつつ、研磨工具を接合面の輪郭形状に沿って移動させることにより、リーク方向にカッターマークが生じないように接合面を研磨加工する加工方法および加工装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－２５４２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の加工方法および加工装置では、専用の研磨工具が必要になり、加工コストが増大する問題がある。更に、特許文献１の研磨工具は、研磨ベルトを２つのプーリの間で走行させるベルト研磨工具であるので、Ｏリングを収容する狭い溝や、小径のシール面を研磨することができない問題がある。

【0006】

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、安価な汎用工具を用いて、リーク方向にカッターマークが生じないように研磨すること、および狭い溝の底面や小径のシール面に、リーク方向にカッターマークが生じないように研磨することが可能なシール面の加工方法および加工装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の目的を達成するために、軸付研磨工具によりワークのシール面を研磨するシール面の加工方法において、前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して相対的に公転運動させ、前記軸付研磨工具が公転運動する間、該軸付研磨工具を前記公転運動に対して±１８０°以内の位相差で前記公転運動と同一の方向に自転運動させるようにしたシール面の加工方法が提供される。

【0008】

更に、本発明によれば、軸付研磨工具によりワークのシール面を研磨するシール面の加工装置において、前記軸付研磨工具が脱着可能に取り付けられる回転主軸と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸を前記テーブルに対して相対移動させる送り軸装置と、前記回転主軸の回転および前記送り軸装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置が、前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して相対的に公転運動させ、前記軸付研磨工具が公転運動する間、該軸付研磨工具を前記回転主軸によって前記公転運動に対して±１８０°以内の位相差で前記公転運動と同一の方向に自転運動させるシール面の加工装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、公転運動に対して±１８０°以内の位相差を以て自転運動させるようにしたので、安価な軸付研磨工具を用いても、リーク方向にカッターマークが形成されず、かつ均一で良好なシール面を研磨加工することが可能になる。また、例として細い軸付研磨工具を用いることにより、Ｏリングを収容する溝のような狭いシール面でも加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明を適用可能な工作機械の一例を示す側面図である。

【図2】図１の制御装置の略示ブロック図である。

【図3】軸付ブラシ工具の側面図である。

【図4】軸付砥石の側面図である。

【図5】本発明の加工方法により加工されるワークの一例として、真空チャンバおよび真空チャンバに接合されるフランジを備えた管路を示す断面図である。

【図6】図５のフランジの正面図である。

【図7】図５の真空チャンバの側面の一部を示す部分平面図である。

【図8】公転運動と自転運動との間の位相差を説明するための略図である。

【図9】公転運動と自転運動との間の位相差を説明するための略図である。

【図10】位相差を２３°として軸付ブラシ工具で研磨したシール面を撮影した写真画像である。

【図11】位相差を０°として軸付ブラシ工具で研磨したシール面を撮影した写真画像である。

【図12】主軸１１２を高速回転させて軸付ブラシ工具で研磨したシール面を撮影した写真画像である。

【図13】位相差を１８０°として公転運動を１周行った場合の、研磨作用点の軌跡を示す略図である。

【図14】長円形の閉ループに沿って軸付研磨工具を公転運動させた場合の研磨作用点の軌跡を示す略図である。

【図15】楕円形の閉ループに沿って軸付研磨工具を公転運動させた場合の研磨作用点の軌跡を示す略図である。

【図16】略矩形（角丸四角形）の閉ループに沿って軸付研磨工具を公転運動させた場合の研磨作用点の軌跡を示す略図である。

【図17】本発明を適用可能な工作機械の他の例を示す側面図である。

【図18】図１７の工作機械の制御装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明を適用可能な工作機械の一例を示す略示側面図である。図１において、工作機械１００は立形マシニングセンタである。本実施形態では、工作機械１００は直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の送り軸を有する３軸加工機である。

【0012】

工作機械１００は、工場等の床面に固定される基台としてのベッド１０２を備えている。ベッド１０２の上面の後端側にはコラム１０４が立設されている。コラム１０４の前面には、Ｘスライダ１０６が、水平な左右方向であるＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向）に往復動可能に取り付けられている。

【0013】

コラム１０４には、Ｘスライダ１０６を往復駆動するＸ軸送り装置として、Ｘ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＸ軸サーボモータＭｘが設けられており、Ｘスライダ１０６には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。また、Ｘ軸送り装置の位置を検知するために、コラム１０４には、Ｘ軸デジタルスケール（図示せず）が設けられている。

【0014】

Ｘスライダ１０６の前面には、主軸頭１１４が、鉛直方向であるＺ軸方向に往復動可能に配設されている。主軸頭１１４を往復駆動するＺ軸送り装置として、Ｘスライダ１０６には、Ｚ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＺ軸サーボモータＭｚが設けられており、主軸頭１１４には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。また、Ｚ軸送り装置の位置を検知するために、Ｘスライダ１０６には、Ｚ軸デジタルスケール（図示せず）が設けられている。

【0015】

主軸頭１１４は、主軸１１２を鉛直方向に伸びる回転軸線Ｏｓを中心として回転可能に支持する。主軸頭１１４は、主軸１１２を回転駆動するための主軸サーボモータＭｓと、回転軸線Ｏｓ周りの主軸１１２の回転位置および回転速度を検知するためのロータリエンコーダ（図示せず）を備えている。

【0016】

主軸１１２の先端部には工具Ｔが着脱可能に装着される。図１では、工具Ｔは、工具ホルダ１１６を介して主軸１１２の先端部に装着されている。工作機械１００は、複数の工具Ｔを格納した工具マガジン（図示せず）と、該工具マガジンと主軸１１２との間で工具Ｔを交換する自動工具交換装置（図示せず）を備えることができる。

【0017】

ベッド１０２の前端側（図１では左側）には、テーブル１０８が配設されている。テーブル１０８は、主軸１１２に対面する上面に加工すべきワークＷを固定するようになっている。テーブル１０８は、Ｘ軸に垂直な水平前後方向であるＹ軸方向に移動可能なＹスライダ１１０に搭載されている。Ｙスライダ１１０を往復駆動するＹ軸送り装置として、ベッド１０２には、Ｙ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＹ軸サーボモータＭｙが設けられており、Ｙスライダ１１０には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。また、Ｙ軸送り装置の位置を検知するために、ベッド１０２には、Ｙ軸デジタルスケール（図示せず）が設けられている。

【0018】

主軸１１２の先端部には、工具Ｔとして、エンドミルやドリルのような回転切削工具（図示せず）を装着することができるが、本発明では、特に、工具Ｔとして軸付研磨工具が用いられる。軸付研磨工具は、中心軸線に沿って延びる軸部と、軸部の一端に設けられた研磨作用部とを備えている。

【0019】

図３を参照すると、本発明で用いる軸付研磨工具の一例として、軸付ブラシ工具が示されている。軸付ブラシ工具３００は、中心軸線Ｏｔに沿って延びる軸部３０２と、軸部３０２の先端部に設けられた研磨作用部として、中心軸線Ｏｔに略平行に延びる多数のブラシ３０４とを備えている。ブラシ３０４は、全体として概ね円柱形状を呈するように、軸部３０２の先端に設けられた保持部３０６に保持されている。ブラシ３０４は、各ブラシ３０４の先端が中心軸線Ｏｔに垂直な平面Ｐｅ内に配置されるように、保持部３０６から同一の長さを以て突出しており、集合体としてのブラシ３０４の先端が軸付ブラシ工具３００の先端面を形成する。また、本例では、各ブラシ３０４の先端が、軸付研磨工具の研磨作用点を提供する。ここで、ブラシ３０４の素材は砥粒入りナイロン、セラミックス製ワイヤ、金属製ワイヤ、自然毛などを用いることができる。

【0020】

図４を参照すると、軸付研磨工具の他の例として、軸付砥石が示されている。軸付砥石３１０は、中心軸線Ｏｔに沿って延びる軸部３１２と、軸部３１２の先端に設けられた研磨作用部としての研磨砥石３１４とを備えている。研磨砥石３１４は、成形剤により砥粒を結合し、円柱状に成形することによって形成することができる。研磨砥石３１４は、中心軸線Ｏｔに対して垂直な先端面を有している。つまり、研磨砥石３１４の端面の砥粒が、中心軸線Ｏｔに垂直な平面Ｐｅ内に配置され。軸付研磨工具の研磨作用点を提供するようになっている。

【0021】

次に、本発明によって加工すべきワークＷについて説明する。
図５～図７を参照すると、本発明によって加工すべきワークＷの一例として、例えば半導体製造装置、ＰＶＤ装置、ＣＶＤ装置等で用いられる真空チャンバと、該真空チャンバに真空を適用する配管との間の接合部が示されている。

【0022】

図５～図７において、側壁２２０に管路２０８がフランジ２００によって接合されている。側壁２２０は、真空チャンバを形成する側壁の１つとすることができる。側壁２２０には、ポート穴２２２が形成されている。ポート穴２２２は、軸線Ｏを中心とする円形または円筒状の穴とすることができる。側壁２２０には、内ねじが形成された複数のボルト穴２２４が形成されている。本実施形態では、４つのボルト穴２２４が軸線Ｏを中心として等角度間隔に配置されている。

【0023】

管路２０８はフランジ２００によって側壁２２０に接合される。フランジ２００には、中心開口部２０２と、複数の通し穴２１０が形成されている。本実施形態では、軸線Ｏを中心とする円形の中心開口部２０２と、軸線Ｏを中心として等角度間隔に配置された４つの通し穴２１０が形成されている。管路２０８は、中心開口部２０２と同軸となるように、フランジ２００に溶接のような公知の接合方法で接合されている。４つの通し穴２１０にボルト２１２を通して、該ボルト２１２をボルト穴２２４に螺合することによって、フランジ２００は側壁２２０に結合される。フランジ２００が側壁２２０に結合されると、管路２０８、中心開口部２０２およびポート穴２２２は、共通の軸線Ｏに関して同軸となる。

【0024】

フランジ２００において、側壁２２０に対面、接触する表面には、シール部材を受容する溝２０４が形成されている。本実施形態では、軸線Ｏを中心とする円形の溝２０４が形成されており、該溝２０４内にシール部材としてのОリング２０６が収容される。フランジ２００が側壁２２０に結合されると、溝２０４内のОリング２０６は、溝２０４の底面２０４ａおよび側壁２２０において底面２０４ａに対面する表面部分２２０ａに接触する。従って、真空チャンバ内の真空度を高く維持するためには、Ｏリング２０６と、底面２０４ａおよび表面部分２２０ａとの間からの漏洩を防止する必要がある。そのために、シール部材が接触するシール面、本実施形態では底面２０４ａおよび表面部分２２０ａが、後述するように軸付研磨工具Ｔにより研磨加工される。

【0025】

図１を参照すると、工作機械１００は、更に、工作機械１００を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交３軸の送り装置の各々のサーボモータＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚおよび主軸１１２のサーボモータＭｓを制御するＮＣ装置および工作機械１００の工具マガジン（図示せず）や、自動工具交換装置（図示せず）、加工液供給装置（図示せず）、オイルエア供給装置（図示せず）、圧縮空気供給装置（図示せず）のような工作機械の付属機器を制御する機械制御装置を含むことができる。

【0026】

図２を参照すると、制御装置１０は、数値制御部１２および自転制御部１４を主要な構成要素として具備している。数値制御部１２は、一般的なＮＣ装置により構成することができる。自転制御部１４は、ＣＰＵ（中央演算素子）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータおよび関連するソフトウェアから構成することができる。自転制御部１４は、ＮＣ装置または機械制御装置の一部としてソフトウェア的に構成することができる。

【0027】

数値制御部１２は、作業者により入力された、あるいはＣＡＭ（図示せず）から受け取ったＮＣプログラム２２およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のデジタルスケールおよび主軸サーボモータＭｓのロータリエンコーダが検知した座標値に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り装置および主軸１１２の各サーボモータ２６（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、Ｍｓ）を制御して、テーブル１０８と主軸頭１１４とを相対移動させて、工具ＴによりワークＷを加工する。

【0028】

自転制御部１４は、工具位置演算部１６、位相差記憶部１８および主軸回転角度演算部２０を含む。工具位置演算部１６は、工具Ｔの現在の位置座標を数値制御部１２から受け取る。工具Ｔの現在の位置座標は、ＮＣプログラムに従い数値制御部１２内で生成される位置指令とすることができる。或いは、工具Ｔの現在の位置座標は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のデジタルスケールの読みに基づいて生成してもよい。

【0029】

次いで、工具位置演算部１６は、工具Ｔの位置座標を加工するシール面の閉ループ形状の軸線Ｏに関する極座標に変換し、工具Ｔの軸線Ｏ周りの公転角度θを演算する。極座標は、本発明では、加工すべきシール面は平面であるので、該シール面を含む軸線Ｏに垂直な平面と、軸線Ｏとの交点を極とし、１つの動径座標と、１つの角度座標とを含む。工具Ｔの軸線Ｏ周りの公転角度θは、こうして得られた極座標の１つの角度座標によって与えられる。

【0030】

位相差記憶部１８は、オペレータが位相差入力部２４から入力した位相差Δφ（図９）を記憶する。位相差入力部２４は、例えば工作機械１００の操作盤（図示せず）に設けられているタッチパネル（図示せず）や、キーボード（図示せず）とすることができる。位相差は、工具Ｔの公転角度（公転運動の回転角）θと自転角度（自転運動の回転角）φ（図６、７）の差分である。なお、本発明では、公転運動は、加工すべきシール面２０４ａ、２２０ａの中心である軸線Ｏ周りの工具ＴのワークＷに対する相対的な回転であり、Ｘ軸とＹ軸の同時２軸制御で生成し、自転運動は、主軸１１２の回転軸線Ｏｓ周りの回転である。

【0031】

主軸回転角度演算部２０は、工具位置演算部１６から受け取った工具Ｔの現在の公転角度θ、および、位相差記憶部１８から受け取った位相差Δφに基づき、主軸１１２の自転角度φを以下の式に従い演算する。主軸回転角度演算部２０が演算した主軸１１２の自転角度φは、主軸１１２のサーボモータＭｓのための位置指令として、数値制御部１２に入力される。
φ＝θ－Δφ×Ｎ×θ／３６０…（１）
ここで、
φ：主軸の自転角度（度）
θ：工具の公転角度（度）
Δφ：位相差（度）
Ｎ：工具Ｔの公転回数
である。

【0032】

なお、式（１）において、－Δφは、公転運動に比べて自転運動が遅れるように位相差が設定されることを意味している。公転運動に比べて自転運動が遅れるようにすることによって、加工中に発生する加工屑が排出され易くなる。

【0033】

主軸１１２の自転角度を矢印で示した図８、９を参照すると、Δφ＝０°のとき、つまり、公転運動と自転運動との間に位相差がない（主軸１１２の自転角度φが工具Ｔの公転角度θに等しい）場合、工具Ｔが、回転位置Ｔ０（θ＝０°）から軸線Ｏ周りに反時計回りの方向に回転位置Ｔ１（θ＝９０°）、Ｔ２（θ＝１８０°）、Ｔ３（θ＝２７０°）を経て回転位置Ｔ０（θ＝３６０°＝０°）へ戻ると、図８に示すように、主軸１１２は元の自転角度（φ＝０°）に戻ることが理解されよう。

【0034】

これに対して、公転運動と自転運動との間に位相差Δφを設けると、工具Ｔが、回転位置Ｔ０（θ＝０°）から軸線Ｏ周りに反時計回りの方向に回転位置Ｔ１（θ＝９０°）、Ｔ２（θ＝１８０°）、Ｔ３（θ＝２７０°）を経て回転位置Ｔ０（θ＝３６０°＝０°）へ戻ると、図９に示すように、工具Ｔの自転角度はφ＝３６０°－Δφになっていることが理解されよう。工具Ｔが軸線Ｏ周りに２周したときには、φ＝３６０°－（２×Δφ）となる。工具Ｔが軸線Ｏ周りにＮ回公転したとき、主軸１１２の自転角度はφ＝３６０°－（Ｎ×Δφ）となる。

【0035】

次に、図１０～図１２を参照して、本実施形態の効果を説明する。図１０～図１２は、側壁２２０のような平坦な表面を、軸付ブラシ工具３００で研磨したシール面を撮影した写真画像であり、図１０は位相差Δφ＝２３°、図１１はΔφ＝０°、図１２は、主軸１１２を概ね数百ｒｐｍにて高速回転させた場合のシール面を示している。

【0036】

本実施形態によれば、図１０に示すように、軸付ブラシ工具３００のブラシ３０４の先端、または、軸付砥石３１０の研磨砥石３１４の先端面の砥粒が、側壁２２０の表面部分２２０ａを研磨することにより形成されるカッターマークが、空気が漏れる方向であるリーク方向、つまり概ね半径方向に形成されず、同心円方向にもムラのない均一で良好なシール面が得られる。

【0037】

これに対して、位相差を与えない場合、つまりΔφ＝０°の場合は、図１１に示すように、リーク方向にカッターマークは形成されないが、同心円方向のムラが大きく、均一な粗さの良好なシール面を得ることができず、また、主軸１１２を概ね数百ｒｐｍにて高速回転させて、研磨すると、図１２に示すように、リーク方向に多数のカッターマークが形成され、良好なシール面を得ることができない。

【0038】

なお、既述の実施形態では、位相差Δφは、回転位置Ｔ０（θ＝３６０°＝０°）へ戻ったときに、つまり工具Ｔが公転一周したときに、自転角度が、公転開始時の自転角度から小さくなるように設定されているが、位相差Δφは工具Ｔが公転一周したときに、自転角度が大きくなるように設定してもよい。つまり、式（１）では、Δφはマイナスの値でもよい。

【0039】

既述の実施形態では、位相差はΔφ＝２３°であったが、本発明はこれに限定されず、他の値の位相差、－１８０°≦Δφ≦１８０°を設定してもよい。図１３は位相差を１８０°として公転運動を１周行った場合の、研磨作用点の軌跡を示す。この場合、軌跡は一点鎖線で示されるシール領域の外縁の内接点から、内縁の内接点まで全通する。そのため、位相差をこれ以上にするとリーク方向へのカッターマークとなるので位相差の上限は±１８０°とする。位相差が、公転一周の回転角度である３６０°と公約数を持つと、研磨されたシール面に形成されるカッターマークは周期性を有する（特定の部分が他の部分よりも強く研磨される）こととなるので、位相差Δφは３６０と公約数を持たないことが望ましい。また、発明者らの実験によれば、±６０°よりも大きな位相差を設定すると、研磨されたシール面に綾目模様のカッターマークが形成されることがある。これは同心円状のカッターマークが求められる真空機器のシール面においては好ましくなく、実際の性能以前に目視検査にて不可とされる。そのため、位相差は、－６０°≦Δφ≦６０°で設定することが好ましい。既述の実施形態で示したΔφ＝±２３°は、好ましい値の１つである。Δφ＝±１７°、±１９°、±３１°、±３５°、±４１°等もまた好ましい結果が得られる。なお公転の回転回数は、位相差の累計が少なくとも３６０°を超えるまで行うことが望ましい。これは砥粒が研磨開始点まで戻ることにより、ムラのない研磨面を得るためである。例えば位相差Δφ＝２３°とする既述の実施形態であれば、位相差の累計が３６８°となる１６回転を最低回数となる。

【0040】

ここで、本発明における自転と公転に与える位相差について特に説明を行う。工具がシール面の輪郭形状に沿って１周、すなわち３６０°の公転運動を行う間に、主軸１１２により工具Ｔに高速回転、例えば１００回転、すなわち３６０００°の自転を与えて加工を行ったとしても、自転と公転に位相差を与えて加工を行った、と見なすことができる。しかし、この場合は前記図１２の通りリーク方向への多数のカッターマークが生じ、良好なシール面は得られない。本発明の意図は、自転と公転に最大で±１８０°の範囲内で位相差を与えることにより、軸付ブラシ工具３００あるいは軸付砥石３１０の先端面の砥粒の軌跡が渦巻き状となるようにすることであり、前述のような高速回転を行うこととは本質的に異なることに留意されたい。

【0041】

更に、既述の実施形態では、工具Ｔは、円形の閉ループに沿って公転運動しているが、本発明はこれに限定されず、他の形状の閉ループに沿って工具Ｔを公転運動させてもよい。図１４は、工具Ｔを等しい長さの２本の平行線分と２つの半円を組み合わせた長円形状の閉ループに沿って公転運動させた場合の研磨作用点の軌跡を示し、図１５は、楕円形の閉ループに沿って公転運動させた場合の研磨作用点の軌跡を示し、図１６は、４本の同じ長さの線分と、該線分を繋ぐ４つの四分円とを組み合わせた略矩形（角丸四角形）の閉ループに沿って公転運動させた場合の研磨作用点の軌跡を示している。このように、本加工方法は、輪郭形状が閉ループの任意の形状のシール面に適用できる。

【0042】

更に、既述の実施形態では溝２０４の幅と等しい直径の軸付研磨工具を用い底面２０４ａおよび表面部分２２０ａの研磨を行っているが、より細い研磨工具を用い、公転半径を変えて複数回の研磨を行うことにより所定の幅の研磨を行ってもよい。

【0043】

また、図示を省略するが、円の一部と直線部からなる閉ループであれば、円形部分においてのみ公転運動を行うこともできる。すなわち、既述の円形の閉ループに沿った加工を分割して行い、それらを直線運動にて接続してもよい。

【0044】

図１４～図１６では、各閉ループは中心を有する（対称軸が２つある）形状であるので、該中心を極として工具Ｔの公転角度θを決定することができる。閉ループが、対称軸を１つしか持たない、例えば卵形またはオーバル形状、或いは、対称軸を持たない形状である場合には、当該形状の重心を極として工具Ｔの公転角度θを定義することができる。

【0045】

更に、既述の実施形態では、工具Ｔは、主軸１１２をＸ軸およびＹ軸の２つの直線送り装置により、テーブル１０８に対して円形の閉ループに沿って公転運動させているが、本発明はこれに限定されず、テーブル１０８を回転させることによって、工具ＴをワークＷに対して円形の閉ループに沿って公転運動させるようにしてもよい。あるいは主軸を工具ごと公転させる機構を特別に設けて、それを用いてもよい。図１７に本発明を適用可能な工作機械の他の例を示す。図１７では、図１と同様の構成要素には同じ参照番号が付されており、以下では、重複する説明を省略する。

【0046】

図１に示した工作機械１００では、テーブル１０８は、Ｙスライダ１１０上に設けられた回転しないテーブルであったが、図１７に示す工作機械１５０は、Ｙスライダ１１０上に設けられた回転テーブル１５２を備えている。つまり、工作機械１５０は、４軸の加工機である。回転テーブル１５２は、鉛直方向に延びる旋回軸線Ｏｃ周りに回転可能に設けられており、内部に回転テーブル１５２を回転駆動するＣ軸サーボモータＭｃを備えている。Ｃ軸サーボモータＭｃはロータリエンコーダを備えることができる。

【0047】

図１８に工作機械１５０の制御装置５０を示す。制御装置５０は、図２に示した制御装置１０と概ね同一の構成を有しており、図１８では、図２と同様の構成要素には同じ参照番号が付されており、以下では、重複する説明を省略する。

【0048】

図１８の制御装置５０の自転制御部５２は、位相差記憶部１８と主軸回転角度演算部５４とを備えている。回転テーブル１５２を備えた工作機械１５０では、回転テーブル１５２の回転角度がＮＣプログラムに記述されているので、制御装置５０の主軸回転角度演算部５４は、回転テーブル１５２の回転角度を工具Ｔの公転角度θとして数値制御部１２から受け取り、それと位相差記憶部１８から受け取った位相差Δφとに基づいて、主軸１１２の自転角度φを上記式（１）に従い演算する。主軸回転角度演算部５４が演算した主軸１１２の自転角度φは、主軸１１２のサーボモータＭｓのための位置指令として、数値制御部１２に入力される。数値制御部１２は、ＮＣプログラム２２およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のデジタルスケールおよびＣ軸サーボモータＭｃのロータリエンコーダが検知した座標値に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り装置、回転テーブル１５２および主軸１１２の各サーボモータ５６（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、Ｍｃ、Ｍｓ）を制御する。

【0049】

工具Ｔに公転運動を与える構成は、他に、主軸頭がＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に送り運動するタイプ、テーブルがＸ，Ｙの２軸方向に送り運動するタイプでもよい。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の送り軸とは別に、主軸１１２が工具Ｔごと公転する機構を特別に設けるタイプでもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０ 制御装置
１２ 数値制御部
１４ 自転制御部
１６ 工具位置演算部
１８ 位相差記憶部
２０ 主軸回転角度演算部
１００ 工作機械
１０８ テーブル
１１２ 主軸
２２０ａ シール面
３００ 軸付ブラシ工具
３１０ 軸付砥石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

上述の目的を達成するために、工作機械の主軸に取りつけられた軸付研磨工具により、前記工作機械のテーブルに載置されたワークのシール面を研磨するシール面の加工方法において、前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して前記工作機械の前記主軸と前記テーブルとを相対移動させる直線送り軸と回転送り軸の一方または双方を用いて相対的に公転運動させ、前記軸付研磨工具が１周の公転運動する間、該軸付研磨工具を前記公転運動に対して周角を３６０°としたときに、±１８０°以内で３６０と公約数を持たない値の位相差で前記公転運動と同一の方向に前記工作機械の前記主軸を用いて自転運動させるようにしたシール面の加工方法が提供される。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

更に、本発明によれば、軸付研磨工具によりワークのシール面を研磨するシール面の加工装置において、前記軸付研磨工具が脱着可能に取り付けられる回転主軸と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸を前記テーブルに対して相対移動させる送り軸装置と、前記回転主軸の回転および前記送り軸装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置が、前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して相対的に公転運動させ、前記軸付研磨工具が１周の公転運動する間、該軸付研磨工具を前記公転運動に対して周角を３６０°としたときに、±１８０°以内で３６０と公約数を持たない値の位相差で前記公転運動と同一の方向に自転運動させるシール面の加工装置が提供される。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械の主軸に取りつけられた軸付研磨工具により、前記工作機械のテーブルに載置されたワークのシール面を研磨するシール面の加工方法において、
前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して前記工作機械の前記主軸と前記テーブルとを相対移動させる直線送り軸と回転送り軸の一方または双方を用いて相対的に公転運動させ、
前記軸付研磨工具が１周の公転運動する間、該軸付研磨工具を前記公転運動に対して周角を３６０°としたときに、±１８０°以内で３６０と公約数を持たない値の位相差で前記公転運動と同一の方向に前記工作機械の前記主軸を用いて自転運動させることを特徴としたシール面の加工方法。

【請求項2】

前記位相差は、±６０°より小さな値である請求項１に記載の加工方法。

【請求項3】

前記シール面は、シール部材を収容する溝の底面および該底面に対面する表面に形成される請求項１に記載の加工方法。

【請求項4】

軸付研磨工具によりワークのシール面を研磨するシール面の加工装置において、
前記軸付研磨工具が脱着可能に取り付けられる回転主軸と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、
前記回転主軸を前記テーブルに対して相対移動させる送り軸装置と、
前記回転主軸の回転および前記送り軸装置を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置が、
前記軸付研磨工具の先端面を前記ワークに接触させつつ、該軸付研磨工具を閉ループに沿って前記ワークに対して相対的に公転運動させ、
前記軸付研磨工具が１周の公転運動する間、該軸付研磨工具を前記公転運動に対して周角を３６０°としたときに、±１８０°以内で３６０と公約数を持たない値の位相差で前記公転運動と同一の方向に自転運動させることを特徴としたシール面の加工装置。