知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-28
(45)【発行日】2024-04-05
(54)【発明の名称】ワーク加工装置、砥石、およびワーク加工方法
(51)【国際特許分類】
B24B 9/00 20060101AFI20240329BHJP
B24B 41/06 20120101ALI20240329BHJP
B24B 53/07 20060101ALI20240329BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240329BHJP
【ＦＩ】
B24B9/00 601G
B24B41/06 L
B24B53/07
H01L21/304 601B
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2023119334
(22)【出願日】2023-07-21
(65)【公開番号】P2023126661
(43)【公開日】2023-09-07
【審査請求日】2023-07-21
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】521278782
【氏名又は名称】片山 一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123788
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100127454
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】片山 一郎
【審査官】山内 康明
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－１５２２５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２０７５８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３１７７８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ ９／００
Ｂ２４Ｂ ４１／０６
Ｂ２４Ｂ ５３／０７
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工装置であって、前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、
前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、
前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、
前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状であり、
前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、
前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、
前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有していることを特徴とする、ワーク加工装置。
【請求項2】
円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工装置であって、前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、
前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、
前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、
前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状であり、
前記斜面部分は、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の面取り部の角度と一致する、前記円弧状部分と前記斜面部分との境界位置における前記円弧状部分の接線方向に沿って延びており、
前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、
前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、
前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記斜面部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、前記ワークの前記片側の面に対して当該斜面部分が延びる方向がなす角度が、前記ワークの前記片側の面に対して前記吸着部材の前記先薄形状がなす角度よりも小さい場合に、前記円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で当該斜面部分が前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有していることを特徴とする、ワーク加工装置。
【請求項3】
前記砥石の外周部に、前記凹状研削部分と、前記ワークと対向する面が前記回転軸に沿う断面において前記砥石の厚さ方向と平行な直線状である断面長方形状研削部分とが、厚さ方向に並んで設けられており、前記砥石の前記断面長方形状研削部分は、前記凹状研削部分による研削が行われる前の前記ワークの外周部に当接して、前記砥石が前記ワークの半径方向外側から内側に向けて移動することにより前記ワークの半径を小さくするように前記ワークを研削する部分である、請求項１または２に記載のワーク加工装置。
【請求項4】
前記吸着部材の半径ｒ１は、前記ワークの前記所望の断面形状の半径ｒ２と前記ワークの厚さｔとによって表すと、ｒ２－１０ｔ≦ｒ１≦ｒ２－５ｔであり、前記吸着部材の前記先薄形状の角度θ１は、前記ワークの前記所望の断面形状の前記面取り部の角度θ２によって表すと、θ２－１０≦θ１≦θ２＋５である、請求項１または２に記載のワーク加工装置。
【請求項5】
前記砥石支持機構は、前記砥石が直接または間接的に取り付けられるスピンドルと、前記スピンドルを回転可能に支持する回転ベアリング部とを有し、前記砥石を、当該砥石の重心が当該砥石の取り付け位置と前記回転ベアリング部との間に位置するように支持する、請求項１または２に記載のワーク加工装置。
【請求項6】
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの一方の面側の外周部を研削する際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させ、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削する際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させ、前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させる、請求項１または２に記載のワーク加工装置。
【請求項7】
前記凹状研削部分を有する前記砥石に加えて、前記ワークの外周の接線方向に対して斜めに配置されて前記砥石の前記凹状研削部分による研削よりも精密な研削に用いられる円板状の溝付き砥石と、前記溝付き砥石を支持する溝付き砥石支持機構と、をさらに有し、前記溝付き砥石支持機構は前記溝付き砥石を回転させる、請求項１または２に記載のワーク加工装置。
【請求項8】
前記ワークに代えて前記ワーク支持機構に取り付け可能なツルーイング砥石をさらに有し、前記ツルーイング砥石は、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構により、前記移動条件に従って前記砥石に対して相対的に移動させられることによって外形が形成されており、
前記溝付き砥石は、前記ツルーイング砥石に押し当てられて前記ツルーイング砥石の外形が転写されることによって溝が形成または整形されていることを特徴とする、請求項７に記載のワーク加工装置。
【請求項9】
前記ワーク支持機構は、前記ワーク支持機構の前記回転軸の温度を一定に保つための液体または気体の流れを発生させる温度調整機構を有する、請求項１または２に記載のワーク加工装置。
【請求項10】
請求項１または２に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、前記直線部分は前記円弧状部分よりも砥石粒度が粗い部分であって、前記円弧状部分は前記直線部分による研削よりも精密な研削に用いられる部分であることを特徴とする、砥石。
【請求項11】
請求項３に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、前記断面長方形状研削部分は前記凹状研削部分よりも砥石粒度が粗い部分であって、前記凹状研削部分は前記断面長方形状研削部分による研削よりも精密な研削に用いられる部分であることを特徴とする、砥石。
【請求項12】
請求項１または２に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分と他方の端部の前記円弧状部分とは、それぞれの曲率半径の平均値が所望の大きさになるように個別に形成された部分であることを特徴とする、砥石。
【請求項13】
請求項１または２に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の最大値と最小値の差と、他方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の最大値と最小値の差とが、いずれも第１の所定値以下であり、
厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の平均値と、他方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の平均値との差が、第２の所定値以下であることを特徴とする、砥石。
【請求項14】
請求項１または２に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、厚さ方向に延びるストレート状またはテーパ状の取付穴を有することを特徴とする、砥石。
【請求項15】
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
片側の面のみが吸着部材によって吸着された前記ワークと、前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、を含み、
前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の前記面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有しており、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面に対して垂直または斜めに交差する方向に延びる平面内において前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが相対的に移動するように、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする、ワーク加工方法。
【請求項16】
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
片側の面のみが吸着部材によって吸着された前記ワークと、前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、を含み、
前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記斜面部分は、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の角度と一致する、前記円弧状部分と前記斜面部分との境界位置における前記円弧状部分の接線方向に沿って延びており、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記斜面部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、前記ワークの前記片側の面に対して当該斜面部分が延びる方向がなす角度が、前記ワークの前記片側の面に対して前記吸着部材の前記先薄形状がなす角度よりも小さい場合に、前記円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で当該斜面部分が前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有しており、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面内に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置する状態を維持したまま、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする、ワーク加工方法。
【請求項17】
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
片側の面のみが吸着部材によって吸着された前記ワークと、前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、を含み、
前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の前記面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有しており、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記一方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記一方の面側の前記面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記一方の面側を研削し、
前記ワークの前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記他方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記他方の面側の前記面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記他方の面側を研削することを特徴とする、ワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はワーク加工装置、砥石、およびワーク加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体ウェーハ等の円板状のワーク（被加工物）の外周部の面取り加工を行うために、ワークの外周部に砥石を押し当てて研削を行っている。ワークの面取り部の形状および寸法の精度を向上させるために、砥石の外周部に、ワークの完成形状に対応した形状および寸法の溝（総形溝）を形成し、その溝内にワークの外周部を挿入してワークを回転させ、溝の内周面によってワークの外周部を研削する方法がある。しかし、この方法では、製造すべきワークの形状や寸法が変わる度に砥石を交換する必要があり、多品種の少量生産には適していない。また、面取り加工を繰り返すと砥石の外周部の溝の内周面が摩耗または破損して溝の形状および寸法が変化するため、ワークの面取り加工の精度が低下する。従って、長期間にわたってワークの面取り加工を行ったら、砥石を交換または整形し直す必要が生じる。
【0003】
必要に応じて砥石の交換または整形を行うために、特許文献１，２に記載されている方法では、ワークの完成形状に対応する総形溝を有するマスター砥石を作製しておき、砥石材料の外周部をマスター砥石の溝の内周面に当接させて研削することにより、型材であるツルーイング砥石（ツルアー）を作製する。さらに、砥石材料にツルーイング砥石の外周部を当接させてマスター砥石と同様な総形溝を形成することにより、実際のワークの面取り加工に用いるための砥石の形状を整える（整形する）ことができる。ツルーイング砥石は面取り用の砥石（例えばレジンボンド砥石）よりも硬い材料（例えばＧＣ砥石）からなり、マスター砥石はツルーイング砥石よりも硬い材料（例えばメタルボンド砥石）からなる。このようにツルーイング砥石を用いて砥石を整形する工程は、ツルーイングと呼ばれる。
【0004】
特許文献１，２には、円板状のワークに対して平行に配置された円板状の砥石の総形溝を用いて面取り加工を行う方法に加えて、円板状のワークの外周の接線方向に対して斜めに傾けて配置された円板状の砥石の溝を用いてワークの面取りを行う方法（ヘリカル方式の加工方法）も示唆されている。ヘリカル方式の面取り加工方法については、特許文献３にも記載されている。特許文献３に記載された方法では、ワークの外周の接線方向に対して斜めに傾けて配置された砥石は、外周部に凹状の溝が形成されており内側向きの傾斜面を有している。この傾斜面をワークの外周部に当接させて研削を行う。特許文献４には、円板状のワークに対して平行に配置された円板状の砥石により研削を行い、その後に、円板状のワークの外周の接線方向に対して斜めに傾けて配置された円板状の砥石により、ヘリカル方式でより精密な研削を行う加工方法と、ヘリカル方式の精密研削用の砥石をツルーイングするためのツルーイング砥石およびツルーイング方法が開示されている。
【0005】
特許文献１～４に記載されているようにワークの外周の接線方向に対して斜めに傾けて配置された砥石を用いてワークの面取り加工を行うと、砥石の外周部に設けられた溝の内周面とワークの外周部との接触部分の長さが長い状態で研削が行われ、さらにワークを低速で回転させながら研削することにより、ワークの面取り部の表面粗さを小さくすることができる。従って、後で行われる仕上げの研磨工程が実施しやすくなる。
【0006】
特許文献５には、厚さ方向の寸法がワークの厚さよりも大きい溝が外周部に設けられた砥石を用いて、砥石の溝の内周面をワークの外周部に当接させて面取り加工を行う方法が開示されている。また、特許文献５には、ワークよりも厚く外周部に溝が設けられておらず外周部の断面形状が凸状である砥石を用いて、砥石の外周部の凸状部分の一部を構成する傾斜面をワークの外周部に当接させて面取り加工を行う方法も開示されている。
【0007】
特許文献６に記載された方法では、円板状のワークに対して直交するように円板状の砥石を配置する。ワークは、その平面形状の中心に位置する回転軸を中心として回転可能である。砥石は、ワークの回転軸に直交する回転軸を中心として回転可能であるとともに、その回転軸に垂直な方向（円板状のワークに平行な方向）にも、回転軸に平行な方向（円板状のワークに直交する方向）にも移動可能である。ワークを回転させた状態で、砥石を回転させながらワークに接近させて、回転する砥石の外周部を、砥石の回転方向と直交する方向に回転するワークの外周部に当接させつつ砥石を移動させることで、ワークの面取り加工を行う。このような加工工程はコンタリングと呼ばれる。
【0008】
特許文献７に記載された方法では、円板状のワークに対して直交するように配置されたカップ型砥石を用い、特許文献６と同様に、ワークを回転させた状態で、カップ型砥石を回転させながらワークに接近させる。回転するカップ型砥石のカップ形状の先端面を、カップ型砥石の回転方向と直交する方向に回転するワークの外周部に当接させつつカップ型砥石を移動させることで、ワークの面取り加工を行う。
【0009】
特許文献８には、円板状の砥石を２個用いて特許文献６と同様に面取り加工を行う方法と、カップ型砥石を２個用いて特許文献７と同様に面取り加工を行う方法が開示されている。
【0010】
特許文献９に記載された方法では、内周側の砥石要素（カップ形状）と、外周側の、内周側の砥石要素による研削よりも精密な研削のための砥石要素（カップ形状）とを有する大型で二重構造のカップ型である第一砥石と、カップの第二砥石とを用いて、ワークの外周部の加工を行う。
【0011】
特許文献１０に記載された方法では、ウェーハの周端縮径加工では２個の溝なし砥石をそれぞれ一定の高さに保持したままでウェーハに接触させて加工し、コンタリング加工ではウェーハ周端部の各面に前記２個の溝なし砥石をそれぞれ各別に移動させ、ウェーハ周端部の径方向の同一箇所を上下から挟み込んでそれぞれの面を同時に加工する。
【0012】
特許文献１１に記載された方法では、外周部に凸状研削部分を有する円板状の砥石を用い、円板状のワークと砥石を互いに平行に配置し、砥石とワークを回転させつつ、凸状研削部分とワークとの接触部分がワークの所望の断面形状に沿って移動するように砥石の円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、砥石をワークに対して相対的に移動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【文献】特開2005-153085号公報
【文献】特開2007-165712号公報
【文献】特開平5-152259号公報
【文献】特開2007-044817号公報
【文献】特開平11-207585号公報
【文献】特開2000-317789号公報
【文献】特開2008-034776号公報
【文献】特開2014-37014号公報
【文献】特開2017-154240号公報
【文献】特開2008-177348号公報
【文献】特許7093875号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
特許文献１～４に記載されているようにワークの外周の接線方向に対して斜めに傾けて配置される砥石の外周部に、精度良くワークを面取りするための溝を形成することは容易ではない。ワークに所望の形状の面取り部を形成するためには、溝の内周面がワークの外周部に適切な角度および適切な接触長さで接触しなければならない。ワークの外周の接線方向に対して傾けて配置される砥石において、このようにワークの外周部に適切な角度および適切な接触長さで正確に接触する内周面を有する溝を形成することは難しい。特に、ワークを回転させる駆動部や、ワークを研削するための砥石を回転させる駆動部を利用してツルーイング砥石を回転させてツルーイングを行う場合には、ワークの外周の接線方向に対して傾いた状態で良好な面取り加工ができる溝を精度良く形成することは難しく、より容易にツルーイングできる方法が求められている。また、製造すべきワークの面取り部の形状や寸法が変わると、ツルーイング砥石を作製するためのマスター砥石の溝の形状も変更する必要があり、作業が煩雑である。
【0015】
ワークの外周の接線方向に対して斜めに傾けて配置された砥石を用いてワークの加工を行う場合には、溝の内周面の形状や寸法は容易に変更できないため、所望の加工形状に近づけるために微細な補正を行うことは困難である。従って、ワークとしてオリエンテーションフラット部を有するウェーハを作製する場合に、ワークの外周の接線方向に対して斜めに傾けて配置された砥石の、主にワークの外周の円弧状の部分を形成するための溝を用いてオリエンテーションフラット部も精度良く形成することはできない。そのため、オリエンテーションフラット部形成用の溝を、円弧状の部分の形成用の溝とは別に形成しておく必要があり、砥石の製造が煩雑になるとともに、２つの溝を使い分けるために加工時間が長くなる。
【0016】
特許文献５に記載されている方法では、砥石の溝の内周面の一部である傾斜面、または砥石の外周の凸状部分の一部である傾斜面にワークの外周部を当接させて研削する。ワークを砥石の傾斜面に沿って相対的に移動させることによりワークの外周面を研削するため、研削されたワークの外周部の形状は砥石の傾斜面に対応した形状になる。砥石の外周の傾斜面の角度を任意に変更することはできないため、ワークの面取り部を任意の形状に形成することは難しい。また、ワークの両面の面取り部と、先端の直線部と、直線部と面取り部との間の曲面部とにおいて、ワークを砥石に沿って相対的に往復動作（トラバース）させながら研削を行うため、加工が煩雑で加工時間が長い。
【0017】
特許文献６に記載された方法では、円板状の砥石が円板状のワークに対して直交するように配置されるため、大型の砥石を用いると、砥石がワークの支持や駆動のための機構（例えば吸着テーブルや回転機構）に干渉するおそれがある。従って、ワークの安定的な支持や円滑な駆動を妨げないようにするため、大型の砥石ではなく小型の砥石が用いられる。その結果、加工効率が悪く加工時間が長くなる。また、小型の砥石は大型の砥石に比べて、同一のワークの面取り加工を行う際に、同一個所がワークの外周部に接触して研削する時間が長いため、砥石の寿命が短い。さらに、ワークは、砥石との接触個所が所望の断面形状に沿うような軌跡で移動するが、ワークのそれぞれの個所が十分に研削されてからワークが移動するので、高効率化のためにはワークは高速で回転する必要がある。このようにワークを高速で回転させながら研削を行い、かつ、ワークの外表面に、ワークの回転方向と直交する方向に回転する砥石の条痕が、ワークの厚さ方向に沿って延びる形状で形成されるため、研削された部分の表面粗さが大きい。この研削工程の後に、より精密な仕上げの研磨工程を行おうとしても、ワークの回転方向と直交する方向に沿う条痕が存在するため研磨しにくい。特に、ワークの傾斜面状になった部分が、後工程である精密な研磨工程において研磨しにくく、十分に研磨されずに条痕が残る可能性がある。
【0018】
特許文献７に記載された方法では、カップ型砥石の作製が煩雑であり、特にツルーイングが困難である。また、カップ形状の先端面がワークの外周部に適切に接触するようにカップ型砥石を配置して駆動することは容易ではなく、カップ型砥石の支持および駆動のための機構が複雑である。
【0019】
特許文献８に記載された方法では、前述した特許文献６，７に記載された方法における問題点に加えて、２個の砥石を同時に駆動するために装置が複雑になるとともに、２個の砥石の間に寸法や形状の違いが生じやすく、安定して高精度の面取り加工を行うことが容易ではないという問題がある。
【0020】
特許文献９に記載された方法では、第一砥石の形状が非常に複雑であり、第一砥石の作製が煩雑である。また、ワークは２本の回転軸を中心としてそれぞれ回転させられるため、ワークの支持および駆動のための機構も複雑である。このように、特許文献９に記載された方法を実施する加工装置は非常に複雑である。
【0021】
特許文献１０に記載された方法では、特許文献６に記載された方法と同様に、円板状のワークに対して直交するように配置された円板状の砥石を用いて研削を行う。しかも、この方法では、高速回転するワークの厚さ方向位置を調整するためには、圧電素子を利用する機構が必須であり、加工装置が複雑で高価になるとともに、ワークの厚さ方向位置を常に調整しながらワークを回転させるため、所望の断面形状を形成する精度が悪くなる傾向にある。特に、ワークの所望の断面形状の円弧状の部分の半径（Ｒ寸法）を、円板状のワークの全周において一定にすることが困難である。
【0022】
特許文献１１に記載された方法では、砥石の外周部の凸状研削部分がワークに近づきながらワークの研削を行うため、研削時の負荷や振動が大きい。そして、凸状研削部分の半径方向体積が大きいため、砥石の重量や回転時の慣性モーメントが大きく、結果として、砥石の回転時の振動が大きくなり易く、砥石の製造コストが高くなる。また、研削時に砥石とワークとの接触部分に研削水（クーラント）を供給しても、凸状研削部分に接触した研削水が飛散し易く、効率良く円滑な研削を行うことが困難である。
【0023】
本発明は、ワークの面取り加工を容易に効率良くかつ高精度に行うことができ、ワークおよび砥石を支持および駆動する機構が簡単であって、しかも砥石の整形が容易にできるワーク加工装置、砥石、およびワーク加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0024】
本発明の円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工装置は、前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状であり、前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有していることを特徴とする。
【0025】
本発明の円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのもう１つのワーク加工装置は、前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状であり、前記斜面部分は、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の面取り部の角度と一致する、前記円弧状部分と前記斜面部分との境界位置における前記円弧状部分の接線方向に沿って延びており、前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記斜面部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、前記ワークの前記片側の面に対して当該斜面部分が延びる方向がなす角度が、前記ワークの前記片側の面に対して前記吸着部材の前記先薄形状がなす角度よりも小さい場合に、前記円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で当該斜面部分が前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有していることを特徴とする。
【0026】
本発明の、外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法は、前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、片側の面のみが吸着部材によって吸着された前記ワークと、前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、を含み、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の前記面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有しており、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面に対して垂直または斜めに交差する方向に延びる平面内において前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが相対的に移動するように、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする。
【0027】
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのもう１つのワーク加工方法は、前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、片側の面のみが吸着部材によって吸着された前記ワークと、前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、を含み、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、前記斜面部分は、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の角度と一致する、前記円弧状部分と前記斜面部分との境界位置における前記円弧状部分の接線方向に沿って延びており、前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記斜面部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、前記ワークの前記片側の面に対して当該斜面部分が延びる方向がなす角度が、前記ワークの前記片側の面に対して前記吸着部材の前記先薄形状がなす角度よりも小さい場合に、前記円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で当該斜面部分が前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有しており、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面内に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置する状態を維持したまま、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする。
【0028】
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有し前記ワークの直径を小さくすることと前記ワークの外周部の厚さ方向の中間部を平滑にすることとの少なくとも一方のための研削を行う直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのさらにもう１つのワーク加工方法は、前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、片側の面のみが吸着部材によって吸着された前記ワークと、前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削して前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部を形成することと、を含み、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の前記面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記所望の断面形状の前記ワークの、前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上であって、かつ、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満の長さを有しており、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、前記ワークの前記一方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記一方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記一方の面側の前記面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記一方の面側を研削し、前記ワークの前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記他方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記他方の面側の前記面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記他方の面側を研削することを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明によると、ワークの面取り加工を容易に効率良くかつ高精度に行うことができ、ワークおよび砥石を支持および駆動する機構が簡単であって、しかも砥石の整形が容易にできるワーク加工装置、砥石、およびワーク加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るワーク加工装置を模式的に示す正面図である。
【図3】本発明の第１の実施形態に係るワーク加工方法の一例を順番に模式的に示す正面図である。
【図7】（Ａ）は本発明の第１の実施形態において加工されたワークの例を示す正面図であり、（Ｂ）はワークの上面側の厚さ方向と水平方向の位置ずれの大きさを説明するための説明図であり、（Ｃ）はワークの下面側の厚さ方向と水平方向の位置ずれの大きさを説明するための説明図である。
【図8】本発明の第１の実施形態において加工されたワークの他の例を示す正面図である。
【図9】従来のワーク加工装置の砥石の一例を示す断面図である。
【図11】本発明の第１の実施形態の砥石の好ましい寸法を説明するための説明図である。
【図12】本発明の第２の実施形態に係るワーク加工装置の砥石を示す断面図である。
【図13】本発明の第２の実施形態の砥石の好ましい寸法を説明するための説明図である。
【図14】本発明の第３の実施形態に係るワーク加工装置を模式的に示す正面図である。
【図15】本発明の第４の実施形態に係るワーク加工装置を示す正面図である。
【図16】本発明のワーク加工方法の一例を説明するためのワークおよび砥石の平面図である。
【図17】本発明のワーク加工方法の他の例を説明するためのワークの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るワーク加工装置１を模式的に示す正面図である。図２は、ワーク加工装置１の砥石５を示す断面図である。ワーク加工装置１は、半導体ウェーハやガラス基板やセラミックス等の円板状のワーク２を研削して、ワーク２の外周部の面取りを行う装置である。ワーク加工装置１は、シリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）やヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）やサファイア等を含む高硬度のワーク２の面取り加工に特に適している。ただし、ワーク加工装置１を、その他の種類のワークの加工に用いることもできる。
【0032】
ワーク加工装置１は、円板状のワーク２を支持するとともに回転軸３を中心として回転させるワーク支持機構４と、円板状の砥石５を支持するとともに回転軸６を中心として回転させる砥石支持機構７と、を有している。一例としては、ワーク２は直径が５０～３００ｍｍで厚さが１ｍｍ以下程度の円板状であり、砥石５は直径が１００～２００ｍｍで厚さが２０～６０ｍｍ程度の円板状である。便宜上、図面中ではワーク２の厚さを厚く図示している。ワーク支持機構４と砥石支持機構７とは、円板状のワーク２と円板状の砥石５とを互いに平行に支持している。ワーク支持機構４は、円板状のワーク２の片側の面２ｂを吸着部材１０によって吸着保持し、ワーク２の平面形状の中心に位置してワーク２に対して直交する回転軸３を中心としてワーク２を回転させることができる。同様に、砥石支持機構７は、円板状の砥石５を、砥石５の平面形状の中心に位置して砥石５に対して直交する回転軸６を中心として回転させることができる。ワーク支持機構４によるワーク２の回転の中心となる回転軸３と、砥石支持機構７による砥石５の回転の中心となる回転軸６とは互いに平行である。砥石５とワーク２は、砥石支持機構７またはワーク支持機構４によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能である。一例としては、砥石支持機構７は、砥石５を回転させている状態で、砥石５およびワーク２に対して平行な面内（回転軸３および回転軸６に直交する面内）で、砥石５がワーク２に対して接近する方向にもワーク２から離れる方向にも砥石５を移動させることができ、かつ砥石５およびワーク２に対して直交する面内（回転軸３および回転軸６に平行な面内）で、砥石５がワーク２に対して接近する方向にもワーク２から離れる方向にも砥石５を移動させることができる。従って、砥石５は、砥石支持機構７によって、少なくとも回転軸３，６を含む面内で、ワーク２に対して任意の方向から接近することができ、かつ任意の方向に離れることができる。ワーク支持機構４は、ワーク支持機構４の回転軸３の温度を一定に保つための液体または気体の流れを発生させる温度調整機構１５を有している。なお、詳述しないが、ワーク支持機構４および砥石支持機構７は、公知の吸着テーブルや回転モータや可動ステージ等から構成されていてよい。ワーク支持機構４の詳細かつ具体的な構成例については後述する。
【0033】
ワーク加工装置１の砥石５は、図２に示すように、基体になるベース円板部５ａと、ベース円板部５ａの外周部に位置する凹状研削部分５ｂと、凹状研削部分５ｂと厚さ方向に並んで設けられている断面長方形状研削部分５ｇと、を有している。ベース円板部５ａは、アルミニウムやステンレス等の合金からなり、厚さ方向に延びて回転軸６が挿通されるストレート状の取付穴５ｃと、砥石支持機構７の図示しない保持部（例えばフランジ部）に取り付けるための凹部５ｄとが設けられている。砥石５の外周部に位置する凹状研削部分５ｂはメタルボンド砥石またはレジンボンド砥石等からなり、凹状研削部分５ｂの、砥石５の回転軸６に沿う断面における断面形状は、半径方向外側（外周側）から内側（内周側）に向かって窪む凹状であり、厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分５ｅを有し、両端部の円弧状部分５ｅの間に、ワーク２の厚さ以上の厚さを有する直線部分５ｆを有する形状である。凹状研削部分５ｂは、半径方向外側に向かって突出する凸形状の部分を含んでいない。断面長方形状研削部分５ｇは、砥石５の厚さ方向において凹状研削部分５ｂよりもさらに外側に位置し、ワーク２と対向する面が回転軸６に沿う断面において砥石５の厚さ方向と平行な直線状である。図２では、円弧状部分５ｅと直線部分５ｆとの境界を仮想的な線（２点鎖線）で示している。
【0034】
図１に示すワーク加工装置１を用いたワーク加工方法について説明する。図３（Ａ）～図３（Ｄ）はこのワーク加工方法の一例を順番に模式的に示す正面図である。図３（Ａ）～図３（Ｄ）に示すように、砥石５の厚さはワーク２の厚さに比べてはるかに大きい。まず、被加工物であるワーク２（例えば半導体ウェーハ）をワーク支持機構４の吸着部材１０により吸着保持して、回転軸３を中心として回転させる。ワーク２は回転させられるが移動はしない。砥石支持機構７に取り付けられている砥石５を、砥石支持機構７によって、回転軸６を中心として回転させるととともに、砥石５の外周部がワーク２の外周部に当接するように移動させる。一例としては、図３（Ａ）に示すように、砥石支持機構７に取り付けられた砥石５を、ワーク支持機構４の吸着部材１０に吸着保持されたワーク２に断面長方形状研削部分５ｇが対向するように配置する。ワーク２を、回転軸３を中心として回転させるとともに、砥石５を、回転軸６を中心として回転させながら、砥石５の断面長方形状研削部分５ｇをワーク２の外周部に当接させて研削する。このように断面長方形状研削部分５ｇを用いてワーク２の外周部の粗い研削（粗研）を行って、ワーク２を所望の大きさに近づけるように径を小さくする。こうして断面長方形状研削部分５ｇにより粗く研削されたワーク２の外周面を、図３（Ｂ）に示すように、砥石５の凹状研削部分５ｂの直線部分５ｆに当接させてより精密な研削（精研）を行って、ワーク２を所望の大きさ（所望の直径）にする。
【0035】
それから、砥石５を、ワーク２の一方の面側（図３（Ａ）～図３（Ｄ）に示す例ではワーク２の上方）に移動させつつ、ワーク２の回転と砥石５の回転とを続行したまま、図３（Ｃ）に示すように、砥石５の外周部をワーク２の一方の面の外周部に当接させた状態で、砥石５をワーク２に対して移動させる。具体的には、砥石５をワーク２の厚さ方向の中心付近かつ半径方向内側から、ワーク２の他方の面側（図３（Ａ）～図３（Ｄ）に示す例では下面側）かつ半径方向外側に向けて徐々に移動させる。それにより、砥石５の上側の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅがワーク２の外周部の一方の面側（上側）のエッジに当接して研削して面取りが行われ、面取り部２ａが形成される。
【0036】
ワーク２の外周部の上側のエッジの面取りが完了したら、砥石５の厚さ方向の中心付近がワーク２と対向するように砥石５を一方の面側（図３（Ａ）～図３（Ｄ）に示す例では上方）に移動（上昇）させる。そして、図３（Ｄ）に示すように、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の他方の面の外周部に当接させ、砥石５を上昇させながら、ワーク２の半径方向内側から外側に向けて移動させる。このように、回転する砥石５の下側の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周部に当接させてワーク２を研削することで、ワーク２の外周部の下側のエッジの面取りが行われ、面取り部２ａが形成される。最終的には、ワーク２が砥石５の凹状研削部分５ｂよりも外側に位置して砥石５がワーク２に接しない状態になり、ワーク２の面取り加工が終了する。図３（Ａ）～図３（Ｄ）に示すように、ワーク２および砥石５の厚さ方向において、砥石５がワーク２の中心に対向する位置から一方の面側と他方の面側（上下）に往復移動（トラバース）して、ワーク２の外周部の上側のエッジの面取りと下側のエッジの面取りとを行う。ワーク２の外周部の上側のエッジの面取りも下側のエッジの面取りも、ワーク２の半径方向における砥石５の同一方向の移動（ワーク２の半径方向内側から外側に向かう移動）によって行われる。本実施形態では、両面の面取り部２ａは、砥石５がワーク２の半径方向内側から外側に向かう一方向の動作だけで形成される。例えば、特許文献５に記載されているように、ワークの先端の直線部のみならず、直線部と面取り部との間の曲面部や両面の面取り部においても、砥石とワークとが相対的に往復動作（トラバース）して研削する方法に比べて、本実施形態では、研削加工を容易かつ短時間で効率良く実施できる。そして、本実施形態の砥石５の凹状研削部分５ｂは主に円弧状の曲面であるため、形成する面取り部２ａの形状および寸法に合わせて曲面形状の計算および設計が容易である。なお、一部の図面においては、ワーク２の所望の断面形状を判りやすくするために、面取り部２ａの形成途中または形成前の段階であっても、ほぼ完成した状態の面取り部２ａの形状を図示している場合がある。
【0037】
このワーク加工方法について、図４～６を参照して、より詳細に説明する。本実施形態の加工方法では、砥石５の凹状研削部分５ｂとワーク２との接触部分がワーク２の所望の断面形状に沿って移動するように、砥石５とワーク２との相対的な移動の移動条件を計算によって求める。本実施形態の砥石５の寸法は既知であるため、砥石５とワーク２とを相対的に移動させるための移動条件は、砥石５の凹状研削部分５ｂの厚さ方向の両端部に位置する円弧状部分５ｅの曲率半径に基づいて算出する。こうして算出された移動条件に従って、砥石支持機構７またはワーク支持機構４が、砥石５をワーク２に対して相対的に移動させる。例えば、ワーク２の所望の断面形状を、ワーク２の回転軸３と砥石５の回転軸６とを含む面内の２次元の座標として表し、砥石５とワーク２との接触部分が各座標の点を辿るように砥石５とワーク２の相対的な移動条件が設定される。こうして、本実施形態では、砥石５とワーク２がＮＣ制御（数値制御）されて相対的に移動することでワーク２の研削が行われる。
【0038】
具体的には、砥石５の断面長方形状研削部分５ｇをワーク２の外周部に当接させて粗い研削（粗研）を行った後に、図４に示すように、砥石５の凹状研削部分５ｂの直線部分５ｆをワーク２の外周部に当接させてより精密な研削（精研）を行って、ワーク２の直径を小さくする。ワーク２の外周部がほぼ直線状になり、ワーク２の直径が所望の大きさになるまでワーク２を研削する。その後に、図５に示すように、ワーク２の一方の面側（例えば上側）において予め設定された位置Ｐ１から、ワーク２の一方の面側（例えば上側）の角部が砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅに沿って相対的に曲線的に摺動するように、砥石５をワーク２に対して相対的に厚さ方向に移動させる。予め算出された移動条件に基づいて、砥石５とワーク２とが相対的に厚さ方向と半径方向とに適切に移動することにより、砥石５はワーク２に対して相対的に所望の曲線軌跡を辿る。そして、ワーク２の半径方向外側から内側に向かう相対的な移動の開始点Ｐ１からの角度αが、予め設定された所定の角度になる位置Ｐ２に到達したら、砥石５とワーク２との相対的な移動量を一定にして、砥石５をワーク２に対して相対的に直線的に移動させる。それにより、ワーク２の所望の断面形状（２点鎖線にて図示）の直線部分を形成する。角度αは、ワーク２の回転軸３と砥石５の回転軸６とを含む面内でワーク２の内周側から測定される角度である。そして、砥石５はワーク２の厚さ方向の一方の面の外側まで相対的に移動してワーク２と非接触になり、ワーク２の一方の面の研削が完了する。ワーク２の他方の面側においても、図６に示すように、図５に示すワーク２の一方の面側における動作を実質的に上下反転した動作を行うことにより、ワーク２の他方の面の研削を行う。
【0039】
砥石５とワーク２の大きさの差は、実際には、図４～６に示されているよりもはるかに大きく（例えば砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径はワーク２の厚さの数十倍であり）、砥石５の円弧状部分５ｅの、ワーク２の外周面に接する部分はほぼ直線状になる場合がある。例えば、砥石５が移動して移動角度αが所定の大きさになった時点（図５，６参照）で、砥石５の円弧状部分５ｅが、ワーク２に形成される面取り部２ａの所望の形状（図５，６には２点鎖線にて図示）との間に生じる隙間が無視できるほど非常に小さく、ワーク２の面取り部２ａ全体を所望の形状に研削できるようにワーク２に接する可能性がある。その場合には、砥石５が移動して移動角度αが所定の大きさになった時点で砥石５の移動を中止して、その後に砥石５をワーク２に対して相対的に直線的に移動させる工程を省略することも考えられる。より精密な研削を行う場合には、移動角度αが所定の大きさになるまで砥石５を曲線的に移動させた後に、砥石５をワーク２に対して相対的に直線的に移動させる工程を行うことが好ましい。しかし、精密な研削の前段階として比較的粗い研削を行う場合には、移動角度αが所定の大きさになるまで砥石５を曲線的に移動させた後に、砥石５をワーク２に対して相対的に直線的に移動させる工程を省略して、作業を簡略化してもよい。本実施形態では、砥石５の円弧状部分５ｅが、ワーク２の所望の断面形状の面取り部２ａとの間に実質的に隙間が生じることなくワーク２に当接するように、砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径は少なくともワーク２の厚さの１０倍以上である。
【0040】
このように、本実施形態では、予め算出した移動条件に従って砥石５とワーク２とを相対的に移動させることにより、砥石５とワーク２との接触部分がワーク２の所望の断面形状に基づいて算出された移動軌跡を辿る。その結果、ワーク２を所望の断面形状に形成することができる。そして、種類の異なるワーク２の加工を行う場合には、新たに加工するワーク２の所望の断面形状に合わせて、そのワーク２を加工するための移動条件を算出する。この時、砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径に基づいて移動条件を算出するため、同一の砥石５を用いて様々な形状のワーク２を正確に加工することができる。
【0041】
本実施形態の効果について説明する。特許文献６，１０に記載されている従来の加工方法では、構造上、あまり大きな（大径の）砥石を用いることは困難であるため、小さい（小径の）砥石で加工を行わなければならない。その結果、砥石の寿命は短く、砥石の交換や整形を行う頻度が高い。しかし、本実施形態では、砥石５および砥石支持機構７が他の部材、具体的にはワーク支持機構４に干渉するおそれが小さいため、構造上の制約が小さく、大きな（大径の）砥石５を用いてワーク２を加工することができる。従って、砥石５の寿命が長く、砥石５の交換や整形の頻度が低い。また、特許文献６，１０に記載されている加工方法では、砥石の回転方向と、ワークに対する相対的な移動方向とが、実質的に一致している（いずれもワーク２の厚さ方向である）。そのため、砥石の外周部に大きな凹凸部があると、砥石の回転によりワークの外周面に回転方向（ワークの厚さ方向）に沿う線状痕が生じやすい。この砥石は回転しながら、ワークに対して相対的に、回転方向と同じ方向、すなわち線状痕と実質的に平行な方向に移動するため、線状痕は消されずに残りやすい。砥石の、ワークの外周面に線状痕を生じさせた部分（大きな凹凸部）は、ワークの周方向の位置は変わらないままワークの厚さ方向に相対移動する。従って、ワークには、この大きな凹凸部に当接せず線状痕と同程度に深く研削されることはない部分が残る可能性がある。その結果、砥石が移動しても線状痕は消されずに残りやすい。なお、砥石の回転方向と直交する方向にワークが回転するが、ワークの回転により周方向に移動する長さは、砥石とワークとがワークの厚さ方向に相対移動する長さに比べてはるかに長い。砥石は、ワークの全周の研削と、ワークの厚さ方向への相対移動とを行うため、ワークの加工時間があまり長くならないようにするためには、砥石がワークに対して相対的にワークの厚さ方向に移動する速度があまり遅くならないようにすることが必要である。ワークの砥石に当接する部分は、ワークの周方向の幅が狭く、砥石がワークに対して相対的にワークの厚さ方向に移動する速度が遅くならないようにするためには、ワークの回転速度（周方向の移動速度）を速くして、砥石がワークの全周に当接して研削するのに要する時間を短くすることが求められる。このように、ワークの回転速度を速くすることにより、ワークと砥石とが互いに直交する方向に回転しても、研削後のワークの表面粗さが粗くなる。これに対し、本実施形態では、砥石５の回転方向と、ワーク２に対する相対的な移動方向とが、実質的に直交する。砥石５の回転方向はワーク２の周方向であり、相対移動方向はワーク２の厚さ方向である。砥石５の外周部に大きな凹凸部があると、砥石５の回転によりワーク２の外周面に周方向に沿う線状痕が生じる。この砥石５は回転しながら、ワーク２に対して相対的に、回転方向と直交する方向、すなわち線状痕と実質的に直交する方向に移動するため、線状痕は残りにくい。砥石５の、ワーク２の外周面に線状痕を生じさせた部分（大きな凹凸部）は周方向に回転しながら線状痕に直交する方向に移動するため、この大きな凹凸部はワーク２の外周面のほぼ全体に順次当接する。従って、ワーク２の外周面のほぼ全体が、この大きな凹凸部によって線状痕と同程度に深く研削される。このように、砥石５の回転方向と、ワーク２に対する相対的な移動方向とが実質的に直交することにより、ワーク２の外周面に生じた線状痕は消されて平滑になりやすい。なお、この構成では、ワーク２の回転速度が速くても、砥石５の回転方向（ワーク２の周方向）と砥石５の相対移動方向（ワーク２の厚さ方向）とが直交しており相対移動距離が短いため、砥石５がワーク２の厚さ方向に非常にゆっくりと相対移動しても、加工時間はそれほど長くならない。従って、砥石５のワーク２の厚さ方向の相対移動速度を比較的遅くして、ワーク２の全周を十分に研削することにより、研削後のワークの表面粗さを良好にすることができる。
【0042】
特許文献５に記載されている従来の加工方法では、砥石の外形に沿ってワークを相対的に移動させることにより研削を行うため、加工後のワークの形状は砥石の外形（特に砥石の曲線状または直線状の傾斜面の形状や角度）によって決まる。従って、形状の異なるワークを形成するためには、砥石の交換が必要である。これに対し、本実施形態では、砥石５とワーク２の相対的な移動が、砥石５の外形に沿うように行われるのではなく、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅの曲率半径を考慮して算出された移動条件に従って行われる。そのため、形状の異なるワーク２を形成する際には、砥石５を交換する必要はなく、移動条件を変更すればよい。すなわち、砥石５を交換することなく、同一の砥石５を用いて様々な形状のワーク２を形成できる。移動条件は砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅの曲率半径等に基づく計算によって求められ、砥石５とワーク２の相対的な移動はこの移動条件に基づいて数値制御されるため、加工精度は良好である。このように、本実施形態によると、同一の砥石５により様々な形状のワーク２を形成でき、しかも加工精度が良好であり、さらに砥石５の寿命が長いという多くの優れた効果を奏することができる。
【0043】
本実施形態の加工装置および加工方法によると、図７（Ａ）に示すように、外周部が１対の円弧状部分とそれらを接続する直線部分とよって形成されたいわゆるＴ形状のワーク２も、図８に示すように、外周部が半円状であるいわゆるＲ形状のワーク２も、精度良く形成することができる。図７（Ａ）に示すＴ形状のワーク２の場合、外周部の１対の円弧状部分のそれぞれの曲率半径Ｒ１，Ｒ２と、それぞれの円弧状部分から繋がる直線的な傾斜面部分の長さＹ１，Ｙ２と、これらの傾斜面部分のワーク２の表面に対する角度θ１，θ２と、１対の円弧状部分の間の直線部分の長さＣ０と、図７（Ａ）には示されていない砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅの曲率半径とに基づく計算によって求められた移動条件に従って加工が行われる。図８に示すＲ形状のワーク２の場合、外周部の半円状の部分の半径Ｒと、半円状の部分から両側にそれぞれ繋がる直線的な傾斜面部分の長さＹ１，Ｙ２と、これらの傾斜面部分のワーク２の表面に対する角度θ１，θ２と、図８には示されていない砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅの曲率半径とに基づく計算によって求められた移動条件に従って加工が行われる。このように、図７（Ａ）に示すＴ形状のワーク２も、図８に示すＲ形状のワーク２も、図示されている所望の断面形状の各部の寸法と、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅの曲率半径とに基づく計算によって求めた移動条件に従う数値制御により、精度良く加工することができる。
【0044】
本実施形態では、砥石支持機構７が、ワーク２の半径方向における、面取り加工開始前の砥石５の位置、すなわち砥石５がワーク２に接触開始する位置と、面取り加工終了時の砥石５の位置、すなわち砥石５のワーク２との接触が終了する位置とを調整することにより、面取り部２ａの大きさを調整することができる。また、このように調整された面取り部２ａの大きさと、砥石５によってワーク２が研削される速度とを考慮した上で、砥石支持機構７が、砥石５を上昇または下降させる速度と、ワーク２の半径方向に移動させる速度とを調整することによって、ワーク２の面取り部２ａの角度や形状等を調整することができる。さらに、砥石５の外周部の曲線部のうちのどの部分をワークに接触させて研削するかによって、砥石５のワーク２に対する接触角度が変わるため、ワーク２の面取り部２ａの角度や形状等を調整することができる。このように、主に砥石支持機構７による砥石５の移動の制御によって、ワーク２の面取り部２ａの所望の形状や寸法を実現することができる。そのために、砥石支持機構７は、砥石５を数値制御（ＮＣ制御）によって駆動することが好ましい。
【0045】
本実施形態の砥石５は凹状研削部分５ｂを有しており、この凹状研削部分５ｂによってワーク２の面取り等の研削を行うため、安定的に円滑な研削が可能であるとともに、砥石５の低コスト化および長寿命化が可能である。例えば、図示しないが特許文献１１に記載された構成のように砥石が凸状研削部分を有し、この凸状研削部分によってワークの面取り等の研削を行う場合には、凸状研削部分をワークに当接させた状態で、砥石の中心（回転軸）とワークの中心（回転軸）とが互いに近づくように相対移動させながら研削を行う。これは、砥石とワークとが衝突する方向の相対移動であるため、研削中の衝撃および振動が大きく、砥石およびワークにそれぞれ加わる負荷が大きい。また、凸状研削部分を有する砥石は比較的重量が大きく慣性モーメントも大きい。これに対し、本実施形態の砥石５は凹状研削部分５ｂを有しており、凹状研削部分５ｂをワーク２に当接させた状態で、砥石５の中心（回転軸６）とワーク２の中心（回転軸３）とが互いに離れる方向に相対移動させながら研削を行う。これは、砥石５とワーク２とが衝突する方向への相対移動に比べて、研削中の衝撃や振動が小さく、砥石５およびワーク２にそれぞれ加わる負荷が小さく、研削面が綺麗になる。また、凸状研削部分と比べて、研削に実際に使用される部分が同程度の大きさを有する凹状研削部分５ｂは小型化および軽量化でき、慣性モーメントも小さくすることができる。このことも研削中の振動低減に寄与する。このように砥石５の凹状研削部分５ｂによってワーク２の面取り等の研削を行う構成では、振動や負荷が小さいため劣化が遅く長寿命化する。このことは、砥石５の製作コストの低下にもつながる。
【0046】
例えば特許文献１１に記載された構成のように砥石の凸状研削部分によってワークの面取り等の研削を行う場合には、凸状研削部分とワークとの接触部分はほぼ点接触である。しかし、本実施形態のように砥石５の凹状研削部分５ｂによってワーク２の面取り等の研削を行う場合には、凹状研削部分５ｂとワーク２との接触部分は面接触であり、効率良く安定して研削でき、研削面が綺麗になる。
【0047】
また、砥石が凸状研削部分を有し、この凸状研削部分によってワークの研削を行う場合には、研削を円滑に行うために砥石とワークとの接触部分に研削水（クーラント）を供給しても、研削水が砥石とワークとの接触部分に保持され難い。従って、効率良く円滑な研削を行うことは容易でなく、多量の研削水が必要になる。それに対し、本実施形態では砥石５が凹状研削部分５ｂを有しており、この凹状研削部分５ｂによってワーク２の研削を行う場合には、砥石５とワーク２との接触部分に供給された研削水が凹状研削部分５ｂの内側において砥石５とワーク２との接触部分に保持される。そのため、効率良く円滑な研削を容易に行え、研削水の使用量は少なくて済み、目詰まりや過剰な摩擦や発熱を生じることなく円滑に研削できる。
【0048】
このように、本実施形態の砥石５は凸状研削部分ではなく凹状研削部分５ｂを有していることにより、数々の利点を有している。従来、凹状の研削部分を有している砥石が用いられることはあったが、従来の凹状の研削部分は、図９に示すように、所望の研削後のワークの形状と相補的な形状の溝、いわゆる総形溝１６ａを有するものであった。従来の総形溝１６ａを有する砥石１６を用いる加工方法の場合、砥石１６の特定の部位、例えば総形溝１６ａの内周面においてワーク２が最初に当接する部分Ｐ３に摩耗や損傷を生じる可能性が高い。多数のワーク２の加工を行うと、この部分Ｐ３に摩耗や損傷を生じて総形溝１６ａの形状が変化するため、その砥石１６を用いてワーク２を加工すると加工精度が低くなる。その場合、砥石１６の交換や整形が必要である。それに対し、本実施形態では、ワーク２に比べてはるかに大きい凹状研削部分５ｂを有しており、砥石５の凹状研削部分５ｂの様々な部位がワーク２に当接して研削するため、特定の部位のみが特別に摩耗または損傷しやすいわけではない。従って、砥石５の寿命が比較的長い。さらに、本実施形態では、凹状研削部分５ｂとは別に断面長方形状研削部分５ｇが設けられており、この断面長方形状研削部分５ｇを用いて、ワーク２の大きさを所望の大きさに近づけるための粗い研削を行っている。それにより、凹状研削部分５ｂの直線部分５ｆの過剰な摩耗や損傷が抑えられ、砥石５の長寿命化が図られる。ただし、断面長方形状研削部分５ｇは本発明の必須の構成要件ではなく、ワーク２を所望の直径にするための研削を凹状研削部分５ｂの直線部分５ｆのみによって行う構成にすることも可能である。
【0049】
なお、前述した実施形態の構成は、砥石支持機構７が砥石５を回転させつつ移動させ、ワーク支持機構４はワーク２を回転させるが移動させない構成であるが、そのような構成に限定されない。すなわち、砥石支持機構７は砥石５を回転させるのみで移動させず、ワーク支持機構４がワーク２を回転させるとともに、数値制御によってワーク２を移動させる構成にすることもできる。その場合、ワーク支持機構４は、砥石５およびワーク２に対して平行な面内（回転軸３および回転軸６に直交する面内）で、ワーク２が砥石５に対して近づく方向にも砥石５から離れる方向にもワーク２を移動させることができ、かつ砥石５およびワーク２に対して直交する面内（回転軸３および回転軸６に平行な面内）で、ワーク２が砥石５に対して近づく方向にも砥石５から離れる方向にもワーク２を移動させることができる。従って、ワーク２は、砥石支持機構７によって、少なくとも回転軸３，６を含む面内で、砥石５に対して任意の方向から接近することができ、かつ任意の方向に離れることができる。この構成でも、ワーク２と砥石５とが図３～６に示す各工程と同様の位置関係になるようにワーク２と砥石５とを相対的に移動させることができ、図３～６に示す加工方法と同様の加工を実施することができる。
【0050】
本実施形態では、砥石５とワーク２とを、互いに直交する方向ではなく同一または正反対の方向に回転させるため、砥石５の回転とワーク２の回転とは相乗効果を生じ、砥石５自体の回転速度はさほど高速にする必要はない。従って、砥石支持機構７は、高速回転駆動可能なものでなくてよく、構造の簡略化や低コスト化が図れる。また、ワーク２を砥石５と平行に回転させながら研削を行うため、ワーク２の面取り部の表面粗さを小さくすることができる。
【0051】
本実施形態によると、砥石５はワーク２に対して平行に配置されるため、砥石５がワーク支持機構４に干渉することなく砥石５を大きくすることができる。それにより、砥石支持機構７を含むワーク加工装置１の構成を複雑にすることなく、大型の砥石５を用いてワーク２の外周部を任意の断面形状に形成することができる。また、大型の砥石５を用いることにより加工効率が良く加工時間を短くできるとともに、砥石５の外周部の広い範囲を利用して加工できるため砥石５の寿命が長くなる。さらに、完成状態のワーク２の形状に対応した形状の溝１６ａ（総形溝）が形成された砥石１６を用いて加工する場合には、面取り加工前のワーク２のエッジと当接する溝１６ａの内周面（特に傾斜面Ｐ３の部分）の摩耗や破損を生じやすいが、本実施形態では、面取り加工前のワーク２のエッジに対して砥石５の特定の１個所のみが当接し続ける構成ではないため、砥石５の破損を生じにくく寿命が長い。
【0052】
砥石１６に設けられた総形溝１６ａ内にワーク２を挿入して加工する場合には、特定の形状および寸法の面取り部を形成できるが、異なる形状および寸法の面取り部を形成するためには、異なる溝１６ａを有する砥石１６に交換する必要がある。しかし、本実施形態によると、凹状研削部分５ｂを有する砥石５をワーク２に対して相対的に移動させて面取りを行うため、数値制御によって砥石５の移動の経路を変更することにより、形成される面取り部２ａの形状や寸法を変更することができる。すなわち、単一の砥石５によって、様々な形状および寸法の面取り部２ａを形成することができる。
【0053】
図１～２に模式的に示す砥石５および砥石支持機構７の詳細な構成例を図１０に示している。この変形例の砥石５は、例えば金属製のベース円板部５ａと、その外周部に位置するレジンボンド砥石からなる凹状研削部分５ｂと、凹状研削部分５ｂと厚さ方向に並んで設けられている断面長方形状研削部分５ｇと、を有している。ベース円板部５ａは、アルミニウムやステンレス等の合金からなり、回転軸６が挿通される取付穴５ｃと、凹部５ｄとが設けられている。凹状研削部分５ｂは外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、厚さ方向の両端部の円弧状部分５ｅと、円弧状部分５ｅの間に位置しワーク２の厚さ以上の厚さを有する直線部分５ｆと、を有する。断面長方形状研削部分５ｇは、砥石５の厚さ方向において凹状研削部分５ｂよりもさらに外側に位置し、ワーク２と対向する面が砥石５の厚さ方向と平行な直線状である。
【0054】
図１０に示す砥石支持機構７は、ケース７ａと、回転ベアリング部７ｂと、スピンドル７ｃと、フランジ部７ｄと、ボルト７ｅとを有している。ケース７ａ内に配置された回転ベアリング部７ｂによってスピンドル７ｃが回転可能に支持されている。ケース７ａの外側に突出するスピンドル７ｃの先端にフランジ部７ｄが取り付けられ、ボルト７ｅによってフランジ部７ｄがスピンドル７ｃに固定されている。そして、砥石５の凹部５ｄにケース７ａが挿通され、砥石５の取付穴５ｃがフランジ部７ｄに固定されている。図示しない駆動手段によってスピンドル７ｃが回転すると、フランジ部７ｄおよび砥石５がスピンドル７ｃと一体的に回転する。すなわち、スピンドル７ｃが砥石支持機構７の回転軸６になる。その砥石５が取り付けられている取付位置であるフランジ部７ｄと、スピンドル７ｃを支持する回転ベアリング部７ｂとの間に砥石５の重心が位置するように、砥石５が支持されている。このように、砥石５の取付位置（フランジ部７ｄ）と回転ベアリング部７ｂとの間に砥石５の重心が位置していることにより、砥石５の支持および回転が安定する。
【0055】
本実施形態では、ワーク２の半径を小さくするための研削と、ワーク２を所望の断面形状に形成するためにワーク２の外周部の両面の面取りを行う研削との２段階の研削工程を行う。一般的に、前者の研削は粗研削、後者の研削は精密研削である。精密研削と粗研削とは相対的な表現であり、精密研削は、粗研削に比べて、形状寸法精度が良く、研削された面の表面粗さが小さくなる研削のことである。本実施形態の砥石５には、ベース円板部５ａの外周部に、主にワーク２を所望の断面形状に形成するための研削に用いられる凹状研削部分（精密研削部分）５ｂと、主にワーク２の半径を小さくするための研削に用いられる断面長方形状研削部分（粗研削部分）５ｇとが設けられている。
【0056】
本実施形態では、未加工のワーク２をワーク支持機構４にセットして回転させ、砥石支持機構７に取り付けられた砥石５を、回転軸６（スピンドル７ｃ）を中心として回転させながら、図３（Ａ）に示すように断面長方形状研削部分５ｇをワーク２の外周部に当接させる。これにより、ワーク２の外周部を粗研削し、ワーク２の外径を所望の大きさにする。次いで、図３（Ｂ）に示すように、砥石５の凹状研削部分５ｂの直線部分５ｆをワーク２の外周部に当接させてワーク２の外周部を精密研削し、ワーク２の外周部の厚さ方向の中間部を平滑にする。それから、図３（Ｃ）～３（Ｄ）に示すように、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周部に当接させてワーク２の両面のエッジの面取りを行い、ワーク２を所望の断面形状に形成する。本実施形態の断面長方形状研削部分５ｇは砥石粒度が粗い部分であって、凹状研削部分５ｂは砥石粒度が細かく、断面長方形状研削部分５ｇによるワーク２の半径を小さくするための研削よりも精密な研削を行う部分である。本実施形態では、前述した効果に加えて、２段階の研削工程によって面取り部を行う場合に単一の砥石５のみによって両工程を容易に行うことができ、製造工程が簡単で低コストであるという効果が得られる。
【0057】
一般に半導体ウェーハ等のワーク２の面取りを行う場合、砥石によってワーク２の外周面を研削して半径を小さくし、ワーク２の不要部分を除去しながら所望の大きさにしつつ外形を整えるとともに、中心合わせを行う。その後に、砥石によってワーク２に面取り部２ａを形成する。仮に１つの凹状研削部分によってこれらの研削を行う場合には、前段階のワーク２の半径を小さくするための研削（粗研削）は、主に、砥石の凹状研削部分の、厚さ方向の中心付近の部位をワーク２に当接させることによって行う。後段階の面取り部２ａを形成するための研削（精密研削）は、凹状研削部分の、厚さ方向の両端の円弧状部分をワーク２に当接させることによって行う。通常、ワーク２の半径を小さくするための研削は、面取り部２ａを形成するための研削よりも研削量（研削する体積）が大きい。従って、凹状研削部分の、厚さ方向の中心付近の部位は、厚さ方向の両端の円弧状部分よりも摩耗が激しく、凹状研削部分の全体形状が崩れる。その結果、ワーク２の加工精度が低下するおそれがある。それに対し、本実施形態では、ワーク２の半径を小さくするための研削は、主に断面長方形状研削部分５ｇによって行い、半径が小さくなったワーク２の外周面を平滑にするための研削は、凹状研削部分５ｂの直線部分５ｆによって行い、ワーク２の面取り部２ａを形成するための研削は、凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅによって行うことができる。すなわち、ワーク２の半径を小さくするための研削と、ワーク２の外周面を平滑にするための研削と、面取り部２ａを形成するための研削とを、砥石５の別の部位によって行うことができる。断面長方形状研削部分５ｇの形状および寸法と、凹状研削部分５ｂの直線部分５ｆおよび円弧状部分５ｅの形状および寸法とはそれぞれ独立して管理でき、それぞれの摩耗量が異なっていても、加工条件を適宜に調整することにより、良好な加工が行える。そして、凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅは、主に面取り部２ａを形成するための研削のみに用いられ、一部分（例えば厚さ方向の中心付近の部位）のみが他の部分に比べて著しく大きな摩耗を生じることはなく、比較的均等に摩耗する。従って、砥石の凹状研削部分５ｂの形状はさほど大きく変化せず、ワーク２の加工精度の低下を抑えることができる。断面長方形状研削部分５ｇは大きく摩耗するが、ワーク２と対向する面は砥石５の厚さ方向と平行な直線状であって単純な形状であるため、摩耗を生じても加工精度がさほど低下しない。
【0058】
なお、図示しないが、フランジ部を用いることなく、回転軸６を構成するスピンドル７ｃのテーパ状部分を、砥石５に設けられたテーパ形状の取付穴５ｃ内に挿入し、ベース円板部５ａから突出するスピンドル７ｃの先端にナット等の固定部材を取り付けることにより、砥石５を、回転軸６を構成するスピンドル７ｃに固定し、スピンドル７ｃとともに回転可能に支持することができる。このようにすると、本実施形態の砥石支持機構７において、フランジ部を省略して、砥石５を、回転軸６を構成するスピンドル７ｃに安定的に固定でき、しかも、砥石５が回転軸６（スピンドル７ｃ）に対して偏心することを抑制することができる。
【0059】
図１，３に示すように、本実施形態のワーク支持機構４は、ワーク２の片側の面（例えば鉛直方向下面）２ｂのみを吸着する吸着部材１０を有している。従って、図３（Ｂ），３（Ｃ），３（Ｄ）に示すように砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅによってワーク２の面取りのための研削を行う際に、吸着部材１０が円弧状部分５ｅに当接することを避けなければならない。吸着部材１０の平面形状は、ワーク２の半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の吸着部材１０の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状１０ａを有している。吸着部材１０の半径ｒ１は、ワーク２の所望の断面形状の半径ｒ２とワーク２の厚さｔとによって表すと、ｒ２－１０ｔ≦ｒ１≦ｒ２－５ｔであることが好ましい。吸着部材１０の先薄形状１０ａの角度θ１は、ワーク２の所望の断面形状の面取り部２ａの角度θ２によって表すと、θ２－１０≦θ１≦θ２＋５であることが好ましい。ワーク２の吸着部材１０によって吸着される面（例えば鉛直方向下面）２ｂ側に位置する円弧状部分５ｅの長さは、図１１に模式的に示すように、砥石５の回転軸６に沿う断面において、その円弧状部分５ｅの接線が吸着部材１０の先薄形状１０ａの角度θ３と一致する角度θ３で延びる位置（図１１の点Ａ）においてワーク２の前述した面（例えば鉛直方向下面）２ｂ側の端部と接する状態で、吸着部材１０の先薄形状１０ａに当接する長さ未満である。図１１に模式的に示す状態で、円弧状部分５ｅの点Ａにおける接線は、水平方向からθ３だけ傾いており、吸着部材１０の先薄形状１０ａの下面と平行である。この状態で、仮に、吸着部材１０の先薄形状１０ａの下面が円弧状部分５ｅと当接する点Ｄまで円弧状部分５ｅが延びていると、それ以上の研削工程ができない。従って、円弧状部分５ｅの長さは、点Ｄまで至る長さ未満である。この点Ｄにおける接線の水平方向からの傾き角度をθ４として、円弧状部分５ｅの曲率半径をｒとする。図１１には、円弧状部分５ｅの点Ａ，Ｄを通る半径（各点における接線に直交する半径）が垂直方向に対してそれぞれなす角度として、角度θ３，θ４をそれぞれ示している。ここで、角度θ３は吸着部材１０の先薄形状１０ａの寸法として既知である。そこで、砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径ｒと、円弧状部分５ｅの長さの限界点を示す角度θ４との関係は以下のように表される。なお、円弧状部分５ｅの点Ａにおける接線に平行で、すなわち点Ａを通る半径に直交し点Ｄを通る直線を引いた際に、その直線から、点Ａを通る半径に沿って点Ａまでの距離をｒ’とする。
ｒcos（θ３－θ４）＝ｒ－ｒ’
θ３－θ４＝cos-1［（ｒ－ｒ’）／ｒ］
θ４＝θ３－cos-1［（ｒ－ｒ’）／ｒ］
このような計算によって、円弧状部分５ｅが、その円弧状部分５ｅの接線が吸着部材１０の先薄形状１０ａの角度θ３と一致する角度θ３で延びる位置においてワーク２の下面側の端部と接する状態で、吸着部材１０の先薄形状１０ａに当接する長さ未満の長さを有するための条件を設定することができる。
ｒcos（θ３－θ４）＝ｒ－ｒ’
θ３－θ４＝cos-1［（ｒ－ｒ’）／ｒ］
θ４＝θ３－cos-1［（ｒ－ｒ’）／ｒ］
このような計算によって、円弧状部分５ｅが、その円弧状部分５ｅの接線が吸着部材１０の先薄形状１０ａの角度θ３と一致する角度θ３で延びる位置においてワーク２の下面側の端部と接する状態で、吸着部材１０の先薄形状１０ａに当接する長さ未満の長さを有するための条件を設定することができる。
【0060】
このように角度θ４を求める計算では、円弧状部分５ｅの点Ａにおける接線に平行で（点Ａを通る半径に直交し）点Ｄを通る直線から、点Ａを通る半径に沿って点Ａまでの距離ｒ’を用いている。この距離ｒ’を以下のように求めることができる。ここでは、所望の断面形状のワーク２の半径と吸着部材１０の半径との差をＬとする。そして、この距離Ｌを３分割し、円弧状部分５ｅの点Ａを通る半径との交点よりも外周側の長さをＲ２とする。これは、図７（Ａ），８に示すワーク２の所望の断面形状の下側の曲線部の曲率半径と一致している。そして、距離Ｌから長さＲ２を除いた部分を、円弧状部分５ｅの点Ａにおける接線に平行で（点Ａを通る半径に直交し）点Ｄを通る直線との交点を中心として２分割し、その内周側の部分の長さをｘ１、外周側の部分の長さをｘ２とする。長さｘ１の部分と長さｘ２の部分との区切りになる交点からワーク２の下面までの距離をＢ２とする。吸着部材１０の、ワーク２の下面と接する面から、その下方の先薄形状１０ａまでの距離をＴとする。図７（Ａ），８に示すワーク２の所望の断面形状の下面側の円弧状部分５ｅの開始点から、ワーク２の下面までの距離をＢ２とする。
ｘ１tanθ３＝Ｔ＋Ｂ２
ｘ１＝（Ｔ＋Ｂ２）／tanθ３
ｘ２＝Ｌ－Ｒ２－ｘ１＝Ｌ－Ｒ２－（Ｔ＋Ｂ２）／tanθ３
ｒ’＝Ｒ２＋ｘ２sinθ３＝Ｒ２＋［Ｌ－Ｒ２－（Ｔ＋Ｂ２）／tanθ３］sinθ３
こうして求めたｒ’を、前述した角度θ４を求める式に代入することにより、図７（Ａ），８に示すワーク２の所望の断面形状の寸法である曲率半径Ｒ２および距離Ｂ２と、吸着部材１０の既知の寸法である距離Ｔおよび先薄形状１０ａの角度θ３と、ワーク２の所望の断面形状の寸法と吸着部材１０の既知の寸法とから求められる距離Ｌと、砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径ｒとに基づいて、円弧状部分５ｅの長さの上限を決めるための角度θ４が求められる。
ｘ１tanθ３＝Ｔ＋Ｂ２
ｘ１＝（Ｔ＋Ｂ２）／tanθ３
ｘ２＝Ｌ－Ｒ２－ｘ１＝Ｌ－Ｒ２－（Ｔ＋Ｂ２）／tanθ３
ｒ’＝Ｒ２＋ｘ２sinθ３＝Ｒ２＋［Ｌ－Ｒ２－（Ｔ＋Ｂ２）／tanθ３］sinθ３
こうして求めたｒ’を、前述した角度θ４を求める式に代入することにより、図７（Ａ），８に示すワーク２の所望の断面形状の寸法である曲率半径Ｒ２および距離Ｂ２と、吸着部材１０の既知の寸法である距離Ｔおよび先薄形状１０ａの角度θ３と、ワーク２の所望の断面形状の寸法と吸着部材１０の既知の寸法とから求められる距離Ｌと、砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径ｒとに基づいて、円弧状部分５ｅの長さの上限を決めるための角度θ４が求められる。
【0061】
一方、図７（Ａ），８に示すように、ワーク２の面取り部２ａの、水平方向に投影した長さＡ２を形成するために必要な円弧状部分５ｅの長さを求める。円弧状部分５ｅの長さが必要最小限である場合の角度θmaxを、ワーク２の面取り部２ａの水平方向に対してなす角度θ２と、曲線部分の曲率半径Ｒ２とを用いて表すと以下の通りである。
Ａ２＝Ｒ２－Ｒ２sinθ２＋ｒtan（θ２－θmax）×cosθ２＝Ｒ２（１－sinθ２）＋ｒtan（θ２－θmax）×cosθ２
［Ａ２－Ｒ２（１－sinθ２）］／ｒcosθ２＝tan（θ２－θmax）
θ２－θmax＝tan-1｛［Ａ２－Ｒ２（１－sinθ２）］／ｒcosθ２｝
θmax＝θ２－tan-1｛［Ａ２－Ｒ２（１－sinθ２）］／ｒcosθ２｝
このような計算によって、円弧状部分５ｅが、所望の断面形状のワーク２の下面側の面取り部２ａの長さ以上の長さを有するための条件を設定することができる。図７（Ａ），８に示すワーク２の所望の断面形状の寸法である曲率半径Ｒ２と角度θ２と距離Ａ２とに基づいて、円弧状部分５ｅの長さの下限を決めるための角度θmaxが求められる。
Ａ２＝Ｒ２－Ｒ２sinθ２＋ｒtan（θ２－θmax）×cosθ２＝Ｒ２（１－sinθ２）＋ｒtan（θ２－θmax）×cosθ２
［Ａ２－Ｒ２（１－sinθ２）］／ｒcosθ２＝tan（θ２－θmax）
θ２－θmax＝tan-1｛［Ａ２－Ｒ２（１－sinθ２）］／ｒcosθ２｝
θmax＝θ２－tan-1｛［Ａ２－Ｒ２（１－sinθ２）］／ｒcosθ２｝
このような計算によって、円弧状部分５ｅが、所望の断面形状のワーク２の下面側の面取り部２ａの長さ以上の長さを有するための条件を設定することができる。図７（Ａ），８に示すワーク２の所望の断面形状の寸法である曲率半径Ｒ２と角度θ２と距離Ａ２とに基づいて、円弧状部分５ｅの長さの下限を決めるための角度θmaxが求められる。
【0062】
砥石の円弧状部分５ｅは、以上のように計算して求めた、垂直方向からの角度θmaxと角度θ４との間の範囲内で終端する構成により、ワーク２を精度良く良好に所望の断面形状に加工することができる。この関係は、角度θ２と角度θ３との大小関係にかかわらずあてはまる。なお、以上の説明は、吸着部材１０によってワーク２の下面を吸着する構成において、砥石５によってワーク２の下面を良好に研削するための条件を、所望の断面形状のワーク２の下側の各部の寸法と、砥石５の下側の円弧状部分５ｅの各部の寸法とに基づいて求めるものである。吸着部材１０によってワーク２の上面を吸着する構成に関しては、所望の断面形状のワーク２の下側ではなく上側の各部の寸法と、砥石５の下側ではなく上側の円弧状部分５ｅの各部の寸法とに基づいて、前述した計算と実質的に同様な方法で、砥石５によってワーク２の上面を良好に研削するための条件を求めるとよい。
【0063】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態のワーク加工装置１の砥石５を示す断面図である。本実施形態の砥石５は、第１の実施形態の砥石５と同様に、ベース円板部５ａと、ベース円板部５ａの外周部に位置する凹状研削部分５ｂと、凹状研削部分５ｂと厚さ方向に並んで設けられている断面長方形状研削部分５ｇと、を有している。ベース円板部５ａおよび断面長方形状研削部分５ｇは、第１の実施形態のベース円板部５ａおよび断面長方形状研削部分５ｇと実質的に同じ構成であるため、説明を省略する。凹状研削部分５ｂの、砥石５の回転軸６に沿う断面における断面形状は、半径方向外側（外周側）から内側（内周側）に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分５ｅと、円弧状部分５ｅよりも厚さ方向外側に位置して円弧状部分５ｅと連続的に繋がっている斜面部分５ｈと、を有する。両端部の円弧状部分５ｅの間にはワーク２の厚さ以上の厚さを有する直線部分５ｆが設けられている。円弧状部分５ｅの接線が水平方向に対して傾く角度が、所望の断面形状のワーク２の面取り部２ａの水平方向に対してなす角度θ２と一致する点Ｂにおいて、円弧状部分５ｅから斜面部分５ｈに移行している。従って、斜面部分５ｈは水平方向に対して角度θ２で延びている。
【0064】
本実施形態において、吸着部材１０によってワーク２の片側の面（例えば鉛直方向下面）を吸着した状態で、その面を砥石５に当接させて良好に研削を行うための条件を求める。ワーク２の吸着部材１０によって吸着される面（例えば鉛直方向下面）側に位置する斜面部分５ｈの長さは、図１３に模式的に示すように、砥石５の回転軸６に沿う断面において、その円弧状部分５ｅの接線が吸着部材１０の先薄形状１０ａの角度θ３と一致する角度θ３で延びる位置（図１３の点Ａ）においてワーク２の前述した面（例えば鉛直方向下面）２ｂ側の端部と接する状態で、斜面部分５ｈが吸着部材１０の先薄形状１０ａに当接する長さ未満である。図１３に模式的に示す状態で、円弧状部分５ｅの点Ａにおける接線は、水平方向からθ３だけ傾いており、吸着部材１０の先薄形状１０ａの下面と平行である。この状態で、吸着部材１０の先薄形状１０ａの下面が斜面部分５ｈと当接する点Ｅまで斜面部分５ｈが延びていると、それ以上の研削ができない。従って、斜面部分５ｈの長さは、点Ｅまで至る長さ未満である。円弧状部分５ｅの曲率中心から点Ｅまで延びる直線が垂直方向に対してなす角度をθ５とする。円弧状部分５ｅの点Ａにおける接線に平行で、すなわち点Ａを通る半径に直交し点Ｅを通る直線を引いた際に、その直線から、点Ｂを通る半径に沿って点Ｂまでの距離をｘ５とする。また、この直線に沿って、点Ａを通る半径と点Ｂを通る半径との間の距離をｘ４とする。
ｘ５＝ｒ’－ｘ４tan［（θ３－θ２）／２］
ｘ４＝（ｒ－ｒ’）tan（θ３－θ２）
ｘ３＝ｒtan（θ２－θ５）＝ｘ５／tan（θ３－θ２）
θ５＝θ２－tan-1［ｘ５／ｒtan（θ３－θ２）］
このような計算によって、斜面部分５ｈが、円弧状部分５ｅの接線が吸着部材１０の先薄形状１０ａの角度θ３と一致する角度θ３で延びる位置において凹状研削部分５ｂがワーク２の下面側の端部と接する状態で、斜面部分５ｈが吸着部材１０の先薄形状１０ａに当接する長さ未満の長さを有するための条件を設定することができる。従って、砥石５の斜面部分５ｈが、前述した垂直方向からの角度θmaxと角度θ５との間の範囲内で終端する構成により、ワーク２を精度良く良好に所望の断面形状に加工することができる。
ｘ５＝ｒ’－ｘ４tan［（θ３－θ２）／２］
ｘ４＝（ｒ－ｒ’）tan（θ３－θ２）
ｘ３＝ｒtan（θ２－θ５）＝ｘ５／tan（θ３－θ２）
θ５＝θ２－tan-1［ｘ５／ｒtan（θ３－θ２）］
このような計算によって、斜面部分５ｈが、円弧状部分５ｅの接線が吸着部材１０の先薄形状１０ａの角度θ３と一致する角度θ３で延びる位置において凹状研削部分５ｂがワーク２の下面側の端部と接する状態で、斜面部分５ｈが吸着部材１０の先薄形状１０ａに当接する長さ未満の長さを有するための条件を設定することができる。従って、砥石５の斜面部分５ｈが、前述した垂直方向からの角度θmaxと角度θ５との間の範囲内で終端する構成により、ワーク２を精度良く良好に所望の断面形状に加工することができる。
【0065】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態のワーク加工装置を模式的に示す正面図である。本実施形態のワーク加工装置は、第１の実施形態の砥石５と類似しているが上面側にのみ断面長方形状研削部分５ｇを有している砥石５と、円板状のワーク２の外周の接線方向に対して斜めに配置された円板状の溝付き砥石１２と、を有している。溝付き砥石１２は、溝付き砥石支持機構１３によって支持されるとともに回転軸１４を中心として回転可能である。このワーク加工装置は、２段階の研削工程によって面取りを行うものであり、前段の粗研削工程を、第１の実施形態と同様な砥石５の断面長方形状研削部分５ｇと凹状研削部分５ｂとを用いて、前述した加工方法を実施することによって行う。そして、後段の精密研削工程を、ワーク２の外周の接線方向に対して斜めに配置された溝付き砥石１２によって行う。溝付き砥石１２の外周部には凹形状の溝１２ａが設けられており、この溝１２ａ内にワーク２の外周部を挿入することにより、溝１２ａの内周面をワーク２の外周部に当接させて研削し、面取り部を形成することができる。本実施形態によると、表面粗さが小さいなどのヘリカル方式の加工方法による効果が得られるとともに、回転しながら移動する砥石５によって粗研削を行うことにより、その後に行う溝付き砥石１２を用いたヘリカル方式の精密研削をより短時間で効率良く行うことができるという効果も得られる。
【0066】
本実施形態のワーク加工装置は、ワーク２の代わりにワーク支持機構４に取り付けることができ回転軸３を中心として回転可能な、溝付き砥石１２のツルーイング用のツルーイング砥石１１を有している。ツルーイング砥石１１は、例えばレジンボンド砥石からなる溝付き砥石１２よりも硬いＧＣ砥石等からなり、ワーク２とほぼ同等な直径と厚さを有する砥石である。ＧＣ砥石等からなるツルーイング砥石１１を、通常はメタルボンド砥石からなる砥石５を用いてワーク２の加工と同様な方法で加工して、傾斜した溝付き砥石１２に転写したい断面形状（予め設定された溝１２ａの形状に対応する形状）に形成する。ワーク２の加工と同様な方法とは、砥石５の凹状研削部分５ｂとツルーイング砥石１１との接触部分が、予め設定された溝１２ａの形状に対応する形状に沿って移動する移動条件を、砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径に基づいて算出しておき、その移動条件に従って、ツルーイング砥石１１を砥石５に対して相対的に移動させることによって、ツルーイング砥石１１の外形を形成することである。予め設定された溝１２ａの形状とは、溝１２ａの内周面に当接するワーク２を所望の断面形状に形成するために適した形状である。このようにして断面形状が形成されたツルーイング砥石１１を、回転軸３を中心として回転させながら、溝が形成または整形される前の傾斜した溝付き砥石１２の外周部に押し当てて、ツルーイング砥石１１の外形を溝付き砥石１２の外周部に転写して、溝１２ａを形成または整形する。こうして、溝付き砥石１２のツルーイングを容易に行うことができる。なお、ツルーイング砥石１１は、傾斜した溝付き砥石１２のツルーイング時に生じるわずかな断面形状の変化を経験的に予想した上で、予想される断面形状の変化を予め含めた形状に形成される。
【0067】
なお、砥石の摩耗強さは、例えば粒度が#3000のレジンボンド砥石よりも粒度が#320のＧＣ砥石の方が強く、粒度が#320のＧＣ砥石よりも粒度が#800のメタルボンド砥石の方が強い。従って、粒度が#800のメタルボンド砥石で粒度が#320のＧＣ砥石を研削して所望の断面形状に形成することができる。また、粒度が#320のＧＣ砥石を、粒度が#3000のレジンボンド砥石に設けられた溝の内周面に押し付けることで、溝の形状を整形することができる。なお、以下に記載する各砥石は、基本的に、前述した粒度をそれぞれ有するものである。メタルボンド砥石からなり総形溝を有する砥石を用いて粗研削を行い、レジンボンド砥石からなる傾斜した溝付き砥石を用いて精密研削を行う従来のワーク加工装置では、ＧＣ砥石からなるツルーイング砥石を、メタルボンド砥石の総形溝の内周面に当接させて総形溝の形状を転写する。その後に、ＧＣ砥石からなるツルーイング砥石を、傾斜したレジンボンド砥石に当接させて溝の形成または整形を行う。こうして形成されたレジンボンド砥石からなる傾斜した溝付き砥石の溝によって、ワーク（ウェーハ）の精密研削を行う。そのため、ワークは、メタルボンド砥石の総形溝の形状に依存した断面形状にしか形成できず、異なる断面形状に形成することはできない。
【0068】
これに対し、本発明では、ＧＣ砥石からなるツルーイング砥石１１は、メタルボンド砥石からなる砥石５の凹状研削部分５ｂによって任意の断面形状に形成できるため、このツルーイング砥石１１によってツルーイングされる溝付き砥石１２に、任意の断面形状の溝１２ａを形成できる。それにより、砥石を交換することなく、様々な断面形状のワーク２の加工を行うことができる。また、溝付き砥石１２をツルーイングした後に、ワーク２の加工を一度行い、加工したワーク２の断面形状を実際に測定して、目標の形状と比較してフィードバックすることができる。仮に、加工したワーク２の断面形状が目標の形状と相違している場合には、砥石５の凹状研削部分５ｂによって整形するツルーイング砥石１１の断面形状を変更（補正）し、変更した断面形状を有するツルーイング砥石１１によって溝付き砥石１２を再ツルーイングする。このようにして、溝付き砥石１２によって整形するワーク２の断面形状を、目標の形状に近づけることができる。前述した従来のワーク加工装置では、総形溝を有するメタルボンド砥石を用いているため、加工したワークの断面形状が目標の形状から相違していても、ツルーイング砥石１１の断面形状の変更（補正）は不可能である。しかし、本発明の方法によると、加工したワークの断面形状の精度、すなわち、ワーク２の加工精度を格段に向上させることが可能である。
【0069】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態のワーク加工装置を模式的に示す正面図である。本実施形態のワーク加工装置は、第３の実施形態と同様な、円板状のワーク２の外周の接線方向に対して斜めに配置された溝付き砥石１２を有している。第３の実施形態と同様な砥石５が砥石支持機構７に取り付けられ、回転軸６を中心として回転可能である。ワーク２がワーク支持機構４に取り付けられ、回転軸３を中心として回転可能であるとともに、ワーク２および砥石５に対して平行な面内（回転軸３および回転軸６に直交する面内）で砥石５に対して近づく方向にも砥石５から離れる方向にも移動可能であり、かつ砥石５およびワーク２に対して直交する面内（回転軸３および回転軸６に平行な面内）で砥石５に対して近づく方向にも砥石５から離れる方向にも移動可能である。図１５に示すように、ワーク支持機構４は、Ｘ方向移動ステージ４ａと、Ｙ方向移動ステージ４ｂと、Ｚ方向移動ステージ４ｃと、モータ４ｄと、を有している。Ｘ方向移動ステージ４ａは、砥石５およびワーク２に対して平行な面内で、砥石５およびワーク２の幅方向（図１５の紙面に直交する方向）に移動可能である。Ｙ方向移動ステージ４ｂは、Ｘ方向移動ステージ４ａ上に搭載され、砥石５およびワーク２に対して平行な面内で、砥石５およびワーク２の接離方向（図１５の左右方向）に移動可能である。Ｚ方向移動ステージ４ｃは、Ｙ方向移動ステージ４ｂ上に搭載され、砥石５およびワーク２に対して直交する面内で高さ方向（図１５の上下方向）に移動可能である。詳述しないが、Ｘ方向移動ステージ４ａと、Ｙ方向移動ステージ４ｂと、Ｚ方向移動ステージ４ｃとは、公知の案内手段（例えばＬＭガイド）と移動手段（例えばボールねじおよびナットと回転駆動手段）とをそれぞれ有し、前述した各方向に移動可能である。モータ４ｄは、Ｚ方向移動ステージ４ｃ上に搭載され、回転軸３を介してワーク２を支持するとともに、回転軸３を回転させる駆動手段である。モータ４ｄは発熱する部材であり、このモータ４ｄおよび回転軸３の少なくとも一方を覆うように温度調整機構１５が設けられている。温度調整機構１５は、図示しない流路に液体または気体が流されて、モータ４ｄおよび回転軸３の少なくとも一方の温度を調整する。
【0070】
このワーク加工装置によると、前述した第１～３の実施形態のそれぞれの効果を奏することができる。また、図示しないが、第３の実施形態と同様なツルーイング砥石１１を回転させながら溝付き砥石１２に当接するように移動させて、溝付き砥石１２のツルーイングを容易かつ効率良く高精度に行うこともできる。
【0071】
ワーク支持機構４は、ワーク２を常に高速回転させるわけではなく、低速回転させる場合や、ワーク２の回転を行わない場合もある。具体的には、砥石５の凹状研削部分５ｂや断面長方形状研削部分５ｇによってワーク２の研削を行う時には、ワーク２は高速回転される。円板状のワーク２の外周の接線方向に対して斜めに配置された溝付き砥石１２によってワーク２の研削を行う時には、ワーク２は低速回転される。そして、ワーク２の交換時には、ワーク支持機構４は回転運動を行う必要がない。従来、複数のワーク２を連続的に加工する場合には、ワーク支持機構４は、回転軸３を中心とするワーク２の高速回転と、ワーク２の低速回転と、回転運動停止状態とを繰り返す。ワーク支持機構４は、ワーク２の高速回転の際には発熱して高温になり、ワーク２の低速回転時には高速回転時よりも低温になり、回転運動停止状態にはさらに低温になる。ワーク支持機構４がこのような温度変化を繰り返す結果、特に回転軸３が伸縮等の変形を生じる。ワーク２が取り付けられる回転軸３が変形し、ワーク２の厚さ方向の位置が変化すると、前述したように数値制御してワーク２と砥石とを相対移動させても加工精度が大幅に低下する。
【0072】
そこで、本発明の各実施形態では、ワーク支持機構４に付属する温度調整機構１５が設けられている。温度調整機構１５は、液体または気体の流れを発生させて、ワーク支持機構４の回転軸３の温度の変動を小さくして、回転軸３の変形を抑える。こうして、ワーク２の加工時に、回転軸３の熱による変形を抑えることにより、ワーク２の加工精度の低下を防ぐ。
【0073】
また、回転軸３の温度をできるだけ一定に保つためには、回転軸３を中心とする回転運動を行い続けることが好ましい。例えば、ワーク２の交換や補充の際や作業工程上の問題でワーク２の加工が中断している時であっても、ワーク支持機構４は回転軸３を中心とする回転運動を続行することが好ましい。こうして、ワーク支持機構４を、ワーク２が取り付けられておらずワーク２の加工を行っていない状態で回転軸３を中心とする回転運動を行っている状態（便宜上、アイドリング状態または予備回転動作と称する）に保つことによって、温度の変動を小さく抑えて、短時間で温度が安定し易くなるようにすることができる。さらに、この予備回転動作では、高速回転のみ、または低速回転のみを行うのではなく、実際のワーク２の加工時と同様に高速回転（砥石による加工中のワーク２の高速回転時と同じ速度での回転）と、低速回転（砥石による加工中のワーク２の低速回転時と同じ速度での回転）と、を交互に繰り返すことが、温度変動を小さく抑えられる点で好ましい。それにより、予備回転動作からワーク２の加工に移行する際に、直ちに、回転軸３の温度を安定させることができ、高精度の加工が行える。特に、予備回転動作における高速回転の継続時間と低速回転の継続時間との比を、実際のワーク２の加工における高速回転の継続時間と低速回転の継続時間との比と一致させると、実際のワーク２の加工時に準じた温度管理が可能であるため好ましい。ただし、予備回転動作の高速回転の継続時間と低速回転の継続時間が長時間であると、実際のワーク２の加工を開始する際に、予備回転動作を終了してワーク２の加工に移行するのに適したタイミング（例えば予備回転動作の回転速度が切り替わるタイミング）を待つための待機時間が長くなり、作業効率が低下する可能性がある。そこで、前述したように予備回転動作における高速回転の継続時間と低速回転の継続時間との比を、実際のワーク２の加工における高速回転の継続時間と低速回転の継続時間との比と一致させつつ、予備回転動作における高速回転の継続時間および低速回転の継続時間を、実際のワーク２の加工における高速回転の継続時間と低速回転の継続時間よりもそれぞれ短くすることが好ましい。それにより、実際のワーク２の加工時に準じた温度管理により回転軸３の温度変化を小さく抑えて加工精度の低下を抑えるとともに、さらに、予備回転動作からワーク２の加工に移行する際の待機時間を短くして作業効率の低下を抑えることができる。
【0074】
本発明の砥石５は、凹状研削部分５ｂの、砥石５の回転軸６を通る断面における断面形状が、厚さ方向の両端部に位置する１対の円弧状部分５ｅが直線部分５ｆによって接続された断面形状を有する構成である。砥石５の厚さ方向の一方の端部の円弧状部分５ｅと、他方の端部の円弧状部分５ｅとは、それぞれの曲率半径の平均値が所望の大きさになるように個別に形成された部分であることが好ましい。それにより、凹状研削部分５ｂ全体を同一の曲率半径になるように加工する場合よりも、厚さ方向の一方の端部と他方の端部のいずれも高精度に良好に形成できる。そして、厚さ方向の一方の端部の円弧状部分５ｅの曲率半径と、他方の端部の円弧状部分５ｅの曲率半径のそれぞれの誤差を、ある程度小さくすることが好ましい。例えば、厚さ方向の一方の端部の円弧状部分５ｅの曲率半径の最大値と最小値の差と、他方の端部の円弧状部分５ｅの曲率半径の最大値と最小値の差とが、いずれも許容範囲内に入る、すなわち予め設定された所定の数値（第１の所定値）以下になるようにする。また、厚さ方向の一方の端部の円弧状部分５ｅの曲率半径の平均値と、他方の端部の円弧状部分５ｅの曲率半径の平均値との差が許容範囲内に入る、すなわち予め設定された所定の数値（第２の所定値）以下になるようにする。
【0075】
本発明では、前述した通り、外周部に凹状研削部分５ｂを有する砥石５であって、凹状研削部分５ｂが、厚さ方向の両端部の円弧状部分５ｅと、両端部の円弧状部分５ｅの間の直線部分５ｆとを有する形状である砥石５を用いて、円板状のワーク２を所望の断面形状に形成する。このワーク加工方法は、ワーク２と砥石５とを互いに平行に配置するステップと、砥石５を回転させるとともに、砥石５の回転軸６と平行な回転軸３を中心としてワーク２を回転させつつ、凹状研削部分５ｂとワーク２との接触部分がワーク２の所望の断面形状に沿って移動するように砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、砥石５をワーク２に対して相対的に移動させるステップとを含む。砥石５をワーク２に対して相対的に移動させるステップは、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させることにより、ワーク２の一方の面側の外周部を研削することと、砥石５をワーク２の外周端面に沿って一方の面側から他方の面側へワーク２に対して相対的に移動させることと、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させることにより、ワーク２の他方の面側の外周部を研削することと、を含む。ワーク２の一方の面側または他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面または他方の面に向かって、砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが同一平面内に位置するように（図１６の矢印Ｆ１に沿って）、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させたら、砥石５のワーク２に対する相対的な移動を停止させる。それに対し、ワーク２の一方の面側または他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面または他方の面に向かって、砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが同一平面内に位置するように（図１６の矢印Ｆ１に沿って）、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが位置していた平面に対して垂直または斜めに交差する方向に延びる平面内において砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが相対的に移動するように（例えば図１６の矢印Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５のいずれかに沿って）、砥石５をワーク２に対して相対的に直線的に移動させる。
【0076】
この方法によると、ワーク２の研削された部分の粗さが良好になる（より平滑になる）。その理由について説明すると、砥石５の表面（研削に用いられる面）にはダイヤモンド等の砥粒が突出する部分が点在している。ワーク２の砥石５との接触部分において、砥石５のダイヤモンド等の砥粒が突出する部分がワーク２に接触した個所が、他の個所よりも深く刻まれる。その後に砥石５をワーク２に対して相対的に直線的に移動させることで、ワーク２の深く刻まれた部分を含む領域全体を、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅが改めて研削する。それにより、前工程においてダイヤモンド等の砥粒との接触により深く刻まれた部分がそのまま残ることなく、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅに接触して研削されて平滑になる。特に、前工程とは砥石５の回転軸６とワークの回転軸３との相対的な移動方向を変えて、曲線的な移動の際の砥石５とワーク２との相対移動方向に対して垂直または斜めに交差する方向であって、かつワーク２の回転方向に斜めまたは直交する方向に相対移動させることで、前工程においてダイヤモンド等の砥粒との接触により深く刻まれた部分を含む領域を改めて研削することができ、しかもワーク２が砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅによって過剰に研削され過ぎて角度が小さくなりすぎることが抑制できる。
【0077】
また、本発明において、外周部に凹状研削部分５ｂを有する砥石５であって、凹状研削部分５ｂが、厚さ方向の両端部に、円弧状部分５ｅと、円弧状部分５ｅよりも厚さ方向外側に位置して円弧状部分５ｅと連続的に繋がっている斜面部分５ｈと、を有し、両端部の円弧状部分５ｅの間の直線部分５ｆとを有する形状である砥石５を用いて、円板状のワーク２を所望の断面形状に形成する場合もある。このワーク加工方法は、ワーク２と砥石５とを互いに平行に配置するステップと、砥石５を回転させるとともに、砥石５の回転軸６と平行な回転軸３を中心としてワーク２を回転させつつ、凹状研削部分５ｂとワーク２との接触部分がワーク２の所望の断面形状に沿って移動するように砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、砥石５をワーク２に対して相対的に移動させるステップとを含む。砥石５をワーク２に対して相対的に移動させるステップは、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させることにより、ワーク２の一方の面側の外周部を研削することと、砥石５をワーク２の外周端面に沿って一方の面側から他方の面側へワーク２に対して相対的に移動させることと、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させることにより、ワーク２の他方の面側の外周部を研削することと、を含む。ワーク２の一方の面側または他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面または他方の面に向かって、砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが同一平面内に位置するように（図１６の矢印Ｆ１に沿って）、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させたら、砥石５のワーク２に対する相対的な移動を停止させる。それに対し、ワーク２の一方の面側または他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面または他方の面に向かって、砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが同一平面内に位置するように（図１６の矢印Ｆ１に沿って）、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが位置していた平面内に砥石５の回転軸６とワーク２の回転軸３とが位置する状態を維持したまま（引き続き図１６の矢印Ｆ１に沿って）、砥石５をワーク２に対して相対的に直線的に移動させる。
【0078】
この方法によると、砥石５の凹状研削部分５ｂに斜面部分５ｈが設けられているため、ダイヤモンド等の砥粒との接触により深く刻まれた部分を含む領域が、砥石５の斜面部分５ｈによって改めて研削されるため、前工程においてダイヤモンド等の砥粒との接触により深く刻まれた部分がそのまま残ることなく平滑になる。そして、ワーク２は最後に斜面部分５ｈにより研削されるため、過剰に研削されすぎて角度が小さくなるおそれがない。従って、砥石５とワーク２の曲線的な相対移動と、その後の直線的な相対移動とで移動方向を変える必要はなく、平面的に見てワーク２を真っ直ぐに引き抜いても構わない。
【0079】
また、本発明において、外周部に凹状研削部分５ｂを有する砥石５であって、凹状研削部分５ｂが、厚さ方向の両端部の円弧状部分５ｅと、両端部の円弧状部分５ｅの間の直線部分５ｆとを有する形状である砥石５を用いて、円板状のワーク２を所望の断面形状に形成するワーク加工方法は、ワーク２と砥石５とを互いに平行に配置するステップと、砥石５を回転させるとともに、砥石５の回転軸６と平行な回転軸３を中心としてワーク２を回転させつつ、凹状研削部分５ｂとワーク２との接触部分がワーク２の所望の断面形状に沿って移動するように砥石５の円弧状部分５ｅの曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、砥石５をワーク２に対して相対的に移動させるステップとを含む。砥石５をワーク２に対して相対的に移動させるステップは、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させることにより、ワーク２の一方の面側の外周部を研削することと、砥石５をワーク２の外周端面に沿って一方の面側から他方の面側へワーク２に対して相対的に移動させることと、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させることにより、ワーク２の他方の面側の外周部を研削することと、を含む。ワーク２の一方の面側または他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面または他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させたら、砥石５のワーク２に対する相対的な移動を停止させる。ワーク２の一方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、ワーク２の回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮してワーク２が回転時に通過する厚さ方向の一方の面側において最も外側の位置（例えば図１８のＨmax）を基準にして、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、砥石５がワーク２の一方の面側の面取り部２ａの斜面に接する位置で、ワーク２の厚さ方向の位置を調整しながらワーク２の回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、ワーク２の回転時の位置誤差を打ち消しながらワーク２の一方の面側を研削する。ワーク２の他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、ワーク２の回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮してワーク２が回転時に通過する厚さ方向の他方の面側において最も外側の位置（例えば図１８のＨmin）を基準にして、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、砥石５がワーク２の他方の面側の面取り部２ａの斜面に接する位置で、ワーク２の厚さ方向の位置を調整しながらワーク２の回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、ワーク２の回転時の位置誤差を打ち消しながらワーク２の他方の面側を研削する。
【0080】
この方法の技術的意義について説明すると、前述した各実施形態のようにワーク２および砥石５を回転させる場合、回転中に回転軸に平行な方向（厚さ方向）の位置がぶれる可能性がある。一般的には、厚さ方向の位置には±１．５μｍ～±３μｍ程度の誤差が生じる。このような厚さ方向の誤差に起因して、研削後のワーク２の平面形状も大きく変動する。特に、図７（Ａ），８に示すワーク２の角度θ１，θ２が小さい場合、厚さ方向の位置ずれは水平方向（面内方向）の大きな位置ずれを生じさせる。具体的には、図７（Ｂ）に模式的に示すように、上側の厚さ方向の位置ずれＯ１を対辺、水平方向の位置ずれＫ１を底辺とする直角三角形を想定すると、tanθ１＝Ｏ１／Ｋ１、すなわちＫ１＝Ｏ１/tanθ１である。同様に、図７（Ｃ）に模式的に示すように、下側の厚さ方向の位置ずれＯ２を対辺、水平方向の位置ずれＫ２を底辺とする直角三角形を想定すると、tanθ２＝Ｏ２／Ｋ２、すなわちＫ２＝Ｏ２/tanθ２である。例えば角度θ１，θ２が２２°であると、水平方向の位置ずれＫ１，Ｋ２は厚さ方向の位置ずれＯ１，Ｏ２の約２．５倍である。従って、厚さ方向の位置ずれＯ１，Ｏ２が±３μｍである時に水平方向の位置ずれＫ１，Ｋ２は約±７．５μｍである。図８に示すＲ形状のワーク２においても、図７（Ａ）に示すＴ形状のワーク２と同様な水平方向の位置ずれＫ１，Ｋ２と厚さ方向の位置ずれＯ１，Ｏ２との関係（図７（Ｂ）～７（Ｃ）参照）が生じる。前述したように、ワーク２の上面と下面の寸法（例えば図７（Ａ），８に示す寸法Ａ１，Ａ２）にそれぞれ最大７．５μｍ程度の誤差が生じる可能性がある。角度θ１，θ２がより小さい場合には、ワーク２の上面と下面の寸法（例えば寸法Ａ１，Ａ２）の誤差はさらに大きくなる。そこで、ワーク２の回転中の厚さ方向の位置のぶれの傾向を調べ、ワーク支持機構４に図示しない圧電素子等を内蔵させて、ワーク２の回転中に圧電素子を高速で細かく作動させて、厚さ方向の位置のぶれを打ち消すようにワーク２を厚さ方向に移動させることが考えられる。しかし、その場合、ワーク支持機構４の構成が非常に複雑になり、高コスト化を招くとともに故障しやすくなる。ワーク２の高速回転に合わせて高速でワーク２を上下動させると、研削後のワーク２の形状が平滑でなくなり、ワークの寸法（例えば図７（Ａ），８に示す曲率半径Ｒ１，Ｒ２等）の精度が悪くなる可能性がある。ワーク２の回転速度を遅くすることによってこれらの問題を解決しようとすると、作業効率が低下して加工コストが高くなる。
【0081】
従って、作業効率をあまり低下させないように、ワーク２を上下動させる装置の作動と、それに伴うワーク２を厚さ方向の移動を、ワーク２の回転中に常時行うのでは無く、必要最小限だけ行うようにすることが好ましい。具体的には、ワーク２の一方の面側（上面側）および他方の面側（下面側）の外周部の精密な研削を行う前に、ワーク支持機構４によるワーク２の回転時の厚さ方向の位置ずれ状態を調べる。すなわち、ワーク支持機構４によってワーク２を実際に回転させながら、例えば図１７に示す８つの点Ｈ１～Ｈ８の高さ方向のばらつきを測定する。そして、各点Ｈ１～Ｈ８の高さのうち、それらの高さの中間点からの差が最も大きい正の値Ｈmax（一例としては＋３μｍ程度）と、差が最も大きい負の値Ｈmin（一例としては－３μｍ程度）とを求める。そして、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、厚さ方向の最高点Ｈmaxを基準にして、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から上面に向かって、移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させる。そして、砥石５がワーク２の上面側の面取り部２ａの斜面に接する位置で、ワーク２の厚さ方向の位置を調整しながらワーク２の回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、ワーク２の回転時の位置誤差を打ち消しながらワーク２の上面側を研削する。同様に、ワーク２と砥石５とを回転させつつ、厚さ方向の最低点Ｈminを基準にして、砥石５の凹状研削部分５ｂの円弧状部分５ｅをワーク２の外周端面から下面に向かって、移動条件に従って予め算出された角度だけワーク２に対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させる。そして、砥石５がワーク２の下面側の面取り部２ａの斜面に接する位置で、ワーク２の厚さ方向の位置を調整しながらワーク２の回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、ワーク２の回転時の位置誤差を打ち消しながらワーク２の下面側を研削する。
【0082】
この方法によると、研削工程の最終段階において、ワーク２の回転時の位置誤差を打ち消すようにワーク２を厚さ方向に移動させながらワーク２を研削することにより、研削面が平滑になり、所望の断面形状に精度良く形成することができる。しかも、このワーク２の厚さ方向の移動およびワーク２の低速回転は、研削工程の最終段階である１回転または数回転のみであってよく、その前の段階ではワーク２の厚さ方向の移動は行わずワーク２を高速回転させながら研削を行う。従って、厚さ方向のわずかな位置ずれにより生じる断面形状で最も重要な水平方向（面内方向）の寸法での大きな位置ずれを防ぎ、凹状形状砥石による効果と鈍角的接続で断面Ｒと斜面部のつなぎ目の影響がほとんど無視できることで、高精度の加工が可能であって、しかも作業効率はあまり低下せず、装置の故障は生じにくい。ワーク２の厚さ方向の移動は、ワーク２の低速回転時に行うため、圧電素子等の高価な装置は必要なく、ボールネジ等を用いて行うことができる。このように、この方法によると、ワーク２の加工精度が良く、作業効率が良好で加工コストがあまり高くならない。なお、この方法を、砥石５とワーク２の曲線的な相対移動とその後の直線的な相対移動とを行いつつ研削を行う前述した方法と組み合わせて実施することもできる。
【0083】
［付記１］
円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工装置であって、
前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、
前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、
前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、
前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状であり、
前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、
前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、
前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満であって、かつ、前記所望の断面形状の前記ワークの前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上の長さを有していることを特徴とする、ワーク加工装置。
円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工装置であって、
前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、
前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、
前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、
前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状であり、
前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、
前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、
前記砥石の前記円弧状部分が、前記ワークの前記所望の断面形状の面取り部との間に実質的に隙間が生じることなく前記ワークに当接するように、前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記円弧状部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、当該円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満であって、かつ、前記所望の断面形状の前記ワークの前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上の長さを有していることを特徴とする、ワーク加工装置。
【0084】
［付記２］
円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工装置であって、
前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、
前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、
前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、
前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状であり、
前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、
前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、
前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記斜面部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で当該斜面部分が前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満であって、かつ、前記所望の断面形状の前記ワークの前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上の長さを有していることを特徴とする、ワーク加工装置。
円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工装置であって、
前記ワークを支持するワーク支持機構と、前記ワークに対して平行に配置される円板状の砥石と、前記砥石を支持する砥石支持機構と、を有し、
前記ワーク支持機構は前記ワークを回転させ、前記砥石支持機構は前記砥石を回転させ、前記ワーク支持機構による前記ワークの回転の中心となる回転軸と、前記砥石支持機構による前記砥石の回転の中心となる回転軸とは互いに平行であり、
前記ワーク支持機構は、前記ワークの片側の面のみを吸着する吸着部材を有し、前記吸着部材の平面形状は、前記ワークの半径よりも小さい半径の円形状であり、円形状の前記吸着部材の外周部分は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる先薄形状を有し、
前記砥石は外周部に凹状研削部分を有しており、前記凹状研削部分の、前記砥石の前記回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状であり、
前記砥石と前記ワークは、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構によって互いに接近したり離れたりするように相対的に移動可能であり、
前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構は、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させ、
前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径は少なくとも前記ワークの厚さの１０倍以上であり、
前記ワークの前記吸着部材によって吸着される前記片側の面側に位置する前記斜面部分は、前記砥石の前記回転軸に沿う断面において、前記円弧状部分の接線が前記吸着部材の前記先薄形状の角度と一致する角度で延びる位置において前記ワークの前記片側の面側の端部と接する状態で当該斜面部分が前記吸着部材の前記先薄形状に当接する長さ未満であって、かつ、前記所望の断面形状の前記ワークの前記片側の面側の前記面取り部の長さ以上の長さを有していることを特徴とする、ワーク加工装置。
【0085】
［付記３］
前記砥石の外周部に、前記凹状研削部分と、前記ワークと対向する面が前記回転軸に沿う断面において前記砥石の厚さ方向と平行な直線状である断面長方形状研削部分とが、厚さ方向に並んで設けられており、前記砥石の前記断面長方形状研削部分は、前記凹状研削部分による研削が行われる前の前記ワークの外周部に当接して、前記砥石が前記ワークの半径方向外側から内側に向けて移動することにより前記ワークの半径を小さくするように前記ワークを研削する部分である、付記１または２に記載のワーク加工装置。
前記砥石の外周部に、前記凹状研削部分と、前記ワークと対向する面が前記回転軸に沿う断面において前記砥石の厚さ方向と平行な直線状である断面長方形状研削部分とが、厚さ方向に並んで設けられており、前記砥石の前記断面長方形状研削部分は、前記凹状研削部分による研削が行われる前の前記ワークの外周部に当接して、前記砥石が前記ワークの半径方向外側から内側に向けて移動することにより前記ワークの半径を小さくするように前記ワークを研削する部分である、付記１または２に記載のワーク加工装置。
【0086】
［付記４］
前記吸着部材の半径ｒ１は、前記ワークの前記所望の断面形状の半径ｒ２と前記ワークの厚さｔとによって表すと、ｒ２－１０ｔ≦ｒ１≦ｒ２－５ｔであり、
前記吸着部材の前記先薄形状の角度θ１は、前記ワークの前記所望の断面形状の前記面取り部の角度θ２によって表すと、θ２－１０≦θ１≦θ２＋５である、付記１から３のいずれかに記載のワーク加工装置。
前記吸着部材の半径ｒ１は、前記ワークの前記所望の断面形状の半径ｒ２と前記ワークの厚さｔとによって表すと、ｒ２－１０ｔ≦ｒ１≦ｒ２－５ｔであり、
前記吸着部材の前記先薄形状の角度θ１は、前記ワークの前記所望の断面形状の前記面取り部の角度θ２によって表すと、θ２－１０≦θ１≦θ２＋５である、付記１から３のいずれかに記載のワーク加工装置。
【0087】
［付記５］
前記砥石支持機構は、前記砥石が直接または間接的に取り付けられるスピンドルと、前記スピンドルを回転可能に支持する回転ベアリング部とを有し、前記砥石を、当該砥石の重心が当該砥石の取り付け位置と前記回転ベアリング部との間に位置するように支持する、付記１から４のいずれかに記載のワーク加工装置。
前記砥石支持機構は、前記砥石が直接または間接的に取り付けられるスピンドルと、前記スピンドルを回転可能に支持する回転ベアリング部とを有し、前記砥石を、当該砥石の重心が当該砥石の取り付け位置と前記回転ベアリング部との間に位置するように支持する、付記１から４のいずれかに記載のワーク加工装置。
【0088】
［付記６］
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの一方の面側の外周部を研削する際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させ、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削する際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させ、
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させる、付記１から５のいずれかに記載のワーク加工装置。
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの一方の面側の外周部を研削する際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させ、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削する際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させ、
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記砥石支持機構および前記ワーク支持機構は、前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させる、付記１から５のいずれかに記載のワーク加工装置。
【0089】
［付記７］
前記凹状研削部分を有する前記砥石に加えて、前記ワークの外周の接線方向に対して斜めに配置されて前記砥石の前記凹状研削部分による研削よりも精密な研削に用いられる円板状の溝付き砥石と、前記溝付き砥石を支持する溝付き砥石支持機構と、をさらに有し、
前記溝付き砥石支持機構は前記溝付き砥石を回転させる、付記１から６のいずれかに記載のワーク加工装置。
前記凹状研削部分を有する前記砥石に加えて、前記ワークの外周の接線方向に対して斜めに配置されて前記砥石の前記凹状研削部分による研削よりも精密な研削に用いられる円板状の溝付き砥石と、前記溝付き砥石を支持する溝付き砥石支持機構と、をさらに有し、
前記溝付き砥石支持機構は前記溝付き砥石を回転させる、付記１から６のいずれかに記載のワーク加工装置。
【0090】
［付記８］
前記ワークに代えて前記ワーク支持機構に取り付け可能なツルーイング砥石をさらに有し、
前記ツルーイング砥石は、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構により、前記移動条件に従って前記砥石に対して相対的に移動させられることによって外形が形成されており、
前記溝付き砥石は、前記ツルーイング砥石に押し当てられて前記ツルーイング砥石の外形が転写されることによって溝が形成または整形されていることを特徴とする、付記７に記載のワーク加工装置。
前記ワークに代えて前記ワーク支持機構に取り付け可能なツルーイング砥石をさらに有し、
前記ツルーイング砥石は、前記砥石支持機構または前記ワーク支持機構により、前記移動条件に従って前記砥石に対して相対的に移動させられることによって外形が形成されており、
前記溝付き砥石は、前記ツルーイング砥石に押し当てられて前記ツルーイング砥石の外形が転写されることによって溝が形成または整形されていることを特徴とする、付記７に記載のワーク加工装置。
【0091】
［付記９］
前記ワーク支持機構は、前記ワーク支持機構の前記回転軸の温度を一定に保つための液体または気体の流れを発生させる温度調整機構を有する、付記１から８のいずれかに記載のワーク加工装置。
前記ワーク支持機構は、前記ワーク支持機構の前記回転軸の温度を一定に保つための液体または気体の流れを発生させる温度調整機構を有する、付記１から８のいずれかに記載のワーク加工装置。
【0092】
［付記１０］
付記１または２に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
前記直線部分は前記円弧状部分よりも砥石粒度が粗い部分であって、前記円弧状部分は前記直線部分による研削よりも精密な研削に用いられる部分であることを特徴とする、砥石。
付記１または２に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
前記直線部分は前記円弧状部分よりも砥石粒度が粗い部分であって、前記円弧状部分は前記直線部分による研削よりも精密な研削に用いられる部分であることを特徴とする、砥石。
【0093】
［付記１１］
付記３に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
前記断面長方形状研削部分は前記凹状研削部分よりも砥石粒度が粗い部分であって、前記凹状研削部分は前記断面長方形状研削部分による研削よりも精密な研削に用いられる部分であることを特徴とする、砥石。
付記３に記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
前記断面長方形状研削部分は前記凹状研削部分よりも砥石粒度が粗い部分であって、前記凹状研削部分は前記断面長方形状研削部分による研削よりも精密な研削に用いられる部分であることを特徴とする、砥石。
【0094】
［付記１２］
付記１から９のいずれかに記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分と他方の端部の前記円弧状部分とは、それぞれの曲率半径の平均値が所望の大きさになるように個別に形成された部分であることを特徴とする、砥石。
付記１から９のいずれかに記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分と他方の端部の前記円弧状部分とは、それぞれの曲率半径の平均値が所望の大きさになるように個別に形成された部分であることを特徴とする、砥石。
【0095】
［付記１３］
付記１から９のいずれかに記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の最大値と最小値の差と、他方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の最大値と最小値の差とが、いずれも第１の所定値以下であり、
厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の平均値と、他方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の平均値との差が、第２の所定値以下であることを特徴とする、砥石。
付記１から９のいずれかに記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の最大値と最小値の差と、他方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の最大値と最小値の差とが、いずれも第１の所定値以下であり、
厚さ方向の一方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の平均値と、他方の端部の前記円弧状部分の曲率半径の平均値との差が、第２の所定値以下であることを特徴とする、砥石。
【0096】
［付記１４］
付記１から９のいずれかに記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
厚さ方向に延びるストレート状またはテーパ状の取付穴を有することを特徴とする、砥石。
付記１から９のいずれかに記載のワーク加工装置に含まれている前記砥石であって、
厚さ方向に延びるストレート状またはテーパ状の取付穴を有することを特徴とする、砥石。
【0097】
［付記１５］
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、
前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削することと、を含み、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面に対して垂直または斜めに交差する方向に延びる平面内において前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが相対的に移動するように、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする、ワーク加工方法。
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、
前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削することと、を含み、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面に対して垂直または斜めに交差する方向に延びる平面内において前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが相対的に移動するように、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする、ワーク加工方法。
【0098】
［付記１６］
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、
前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削することと、を含み、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面内に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置する状態を維持したまま、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする、ワーク加工方法。
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分と、前記円弧状部分よりも厚さ方向外側に位置して前記円弧状部分と連続的に繋がっている斜面部分と、を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、
前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削することと、を含み、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが同一平面内に位置するように、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、曲線的な移動の際に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置していた前記平面内に前記砥石の前記回転軸と前記ワークの前記回転軸とが位置する状態を維持したまま、前記砥石を前記ワークに対して相対的に直線的に移動させることを特徴とする、ワーク加工方法。
【0099】
［付記１７］
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、
前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削することと、を含み、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記一方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記一方の面側の面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記一方の面側を研削し、
前記ワークの前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記他方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記他方の面側の面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記他方の面側を研削することを特徴とする、ワーク加工方法。
外周部に凹状研削部分を有しており回転可能な円板状の砥石であって、前記凹状研削部分の、前記砥石の回転軸に沿う断面における断面形状は、外周側から内周側に向かって窪む凹状であり、少なくとも厚さ方向の両端部にそれぞれ円弧状部分を有し、前記両端部の前記円弧状部分の間に、前記ワークの厚さ以上の厚さを有する直線部分を有する形状である砥石を用いて、円板状のワークを所望の断面形状に形成するためのワーク加工方法であって、
前記ワークと前記砥石とを互いに平行に配置するステップと、
前記砥石を回転させるとともに、前記砥石の前記回転軸と平行な回転軸を中心として前記ワークを回転させつつ、前記凹状研削部分と前記ワークとの接触部分が前記ワークの前記所望の断面形状に沿って移動するように前記砥石の前記円弧状部分の曲率半径に基づいて算出された移動条件に従って、前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップと、を含み、
前記砥石を前記ワークに対して相対的に移動させるステップは、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記一方の面側の外周部を研削することと、
前記砥石を前記ワークの外周端面に沿って前記一方の面側から他方の面側へ前記ワークに対して相対的に移動させることと、
前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させることにより、前記ワークの前記他方の面側の外周部を研削することと、を含み、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の粗い研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させたら、前記砥石の前記ワークに対する相対的な移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側または前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面または前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、
前記ワークの前記一方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記一方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記一方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記一方の面側の面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記一方の面側を研削し、
前記ワークの前記他方の面側の外周部の精密な研削を行う際には、前記ワークと前記砥石とを回転させつつ、前記ワークの回転時に生じる厚さ方向の位置誤差を考慮して前記ワークが回転時に通過する厚さ方向の前記他方の面側において最も外側の位置を基準にして、前記砥石の前記凹状研削部分の前記円弧状部分を前記ワークの外周端面から前記他方の面に向かって、前記移動条件に従って予め算出された角度だけ前記ワークに対して相対的に曲線的に移動させた後に、移動を停止させ、前記砥石が前記ワークの前記他方の面側の面取り部の斜面に接する位置で、前記ワークの厚さ方向の位置を調整しながら前記ワークの回転速度を遅くして少なくとも１回転以上回転させることで、前記ワークの回転時の位置誤差を打ち消しながら前記ワークの前記他方の面側を研削することを特徴とする、ワーク加工方法。
【符号の説明】
【0100】
１ ワーク加工装置
２ ワーク
２ａ 面取り部
２ｂ 片側の面（吸着される面）
３，６，１４ 回転軸
４ ワーク支持機構
４ａ Ｘ方向移動ステージ
４ｂ Ｙ方向移動ステージ
４ｃ Ｚ方向移動ステージ
４ｄ モータ
５ 砥石
５ａ ベース円板部
５ｂ 凹状研削部分
５ｃ 取付穴
５ｄ 凹部
５ｅ 円弧状部分
５ｆ 直線部分
５ｇ 断面長方形状研削部分
５ｈ 斜面部分
７ 砥石支持機構
７ａ ケース
７ｂ 回転ベアリング部
７ｃ スピンドル
７ｄ フランジ部
７ｅ ボルト
１０ 吸着部材
１０ａ 先薄形状
１１ ツルーイング砥石（ツルアー）
１２ 溝付き砥石
１２ａ 溝
１３ 溝付き砥石支持機構
１５ 温度調整機構
１６ 砥石
１６ａ 総形溝
２ ワーク
２ａ 面取り部
２ｂ 片側の面（吸着される面）
３，６，１４ 回転軸
４ ワーク支持機構
４ａ Ｘ方向移動ステージ
４ｂ Ｙ方向移動ステージ
４ｃ Ｚ方向移動ステージ
４ｄ モータ
５ 砥石
５ａ ベース円板部
５ｂ 凹状研削部分
５ｃ 取付穴
５ｄ 凹部
５ｅ 円弧状部分
５ｆ 直線部分
５ｇ 断面長方形状研削部分
５ｈ 斜面部分
７ 砥石支持機構
７ａ ケース
７ｂ 回転ベアリング部
７ｃ スピンドル
７ｄ フランジ部
７ｅ ボルト
１０ 吸着部材
１０ａ 先薄形状
１１ ツルーイング砥石（ツルアー）
１２ 溝付き砥石
１２ａ 溝
１３ 溝付き砥石支持機構
１５ 温度調整機構
１６ 砥石
１６ａ 総形溝
【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】