CN1921985B - 研磨机用旋转平台 - Google Patents

Abstract

一种研磨机用旋转平台，通过结合剂接合并被担载于圆环形状担载体(14)的表面的扇形的多个带状磨石片(12)，大致沿着与旋转平台(10)的旋转中心(O)相关的径方向及周方向二维地排列。在此，在带状磨石片(12)的相互邻接的磨石片彼此之间，形成有宽度小于它们的径方向尺寸中最大尺寸的1/2的槽，该槽形成为弯曲的形态并在周方向上相连。带状磨石片(12)的面积的总计(X)与槽的面积的总计(Y)的和除带状磨石片(12)的面积的总计(X)的比例(X/[X+Y])是70～90％。

Description

研磨机用旋转平台 

技术领域

本发明涉及一种旋转平台，其构成作为平面磨削机的一种的研磨机，由担载体担载作为其磨削工具的磨石而构成，在使用时被驱动旋转。 

背景技术

作为用于对玻璃、陶瓷及半导体、或各种结晶体等的板状或块状的被加工物(工件)的单面或双面进行平面状地磨削的装置，多采用在一次同等的磨削条件下可加工多个工件的研磨机。 

作为两面同时磨削用研磨机历来使用的是采用浮悬磨粒的研磨机。在该装置中，上下相对地配置由表面为平面状的金属制例如铸铁制的一对板状部件构成的加工用具(旋转平台)，使其同轴并可相对旋转，在它们之间利用形成于构成行星齿轮机构的载体的保持孔保持工件，在向一对旋转平台之间供给浮悬磨粒泥浆的状态下，使该一对旋转平台向相反方向相对旋转，利用行星齿轮机构使由载体保持的工件在一对旋转平台之间进行行星运动。 

近年，为了在长期稳定的加工条件下更加高速地进行磨削，使用的研磨机是采用了固定磨粒即磨削磨石来代替浮悬磨粒。在该研磨机中，使用的加工用具是将被称为金刚石粒(diamond pellet)的固定磨粒磨削磨石贴附在与浮悬磨粒用研磨机的旋转平台同等的担载体的表面而构成的，在代替浮悬磨粒泥浆而供给磨削液的状态下，通过与浮悬磨粒的情况同样的运动机构进行磨削加工。在该情况下的担载体上贴附固定磨粒磨削磨石而构成的加工用具，从方便的角度，与浮悬磨粒用研磨机的情况下的加工用具同样地被称为旋转平台。金刚石粒一般其平面形状为圆形，以期望的图案通过结合剂贴附在担载体的表面。 

对于这种以往的固定磨粒用研磨机，例如，在特开昭60-155367号公报(专利文献1)及特开平6-55459号公报(专利文献2)中有所记载。 

另外，作为固定磨粒用研磨机的旋转平台，还具有不贴附金刚石粒，而在担载体的表面整体上形成有金刚石磨石层的所谓“总型”的旋转平台。 

专利文献1：特开昭60-155367号公报 

专利文献2：特开平6-55459号公报 

然而，在如上述那样的金刚石粒贴附的旋转平台的情况下，金刚石粒之间的磨石不存在区域的比率高，因此，尤其是在为了磨削加工的高速化而提高了对工件的施加压力的情况下或工件小的情况下等，工件的角部或棱线部进入到粒间的磨石不存在区域的空隙，其与粒的侧端面部碰撞，成为工件产生破裂或裂口的原因。因此，无法充分地进行不良率的降低。 

另一方面，在总型的旋转平台的情况下，出现了下述难点：无法充分地进行磨削液对工件表面的供给，磨削条件劣化，不能充分减小工件加工面的表面粗糙度。 

发明内容

本发明鉴于如以上的现状而提出，目的在于提供一种研磨机用旋转平台，其即使施加高的压力或工件很小，也能够抑制工件进入到磨石不存在区域的空隙、与磨石的侧端面部碰撞而引起破裂或裂口的情况，由此能够以低的不良率进行使工件的表面粗糙度足够小的高速磨削加工。 

根据本发明，作为达到上述目的的装置，提供一种研磨机用旋转平台，在担载体的表面上担载多个带状磨石片而构成，其特征在于，所述多个带状磨石片沿着与所述旋转平台的旋转中心相关的径方向、及大致沿着所述旋转中心的圆周的周方向二维地排列，所述担载体形成为圆环形状，具有距离所述旋转中心第一距离的内周缘和距离所述旋转中心第二距离的外周缘，各个所述带状磨石片的绕所述旋转中心的圆周方向的长度为L，与所述旋转中心相关的径方向的宽度为W，对于所有的所述带状磨石片，所述长度L大于所述宽度W，在所述多个带状磨石片的相互邻接的磨石片彼此之间形成有槽，所述槽的宽度小于这些相互邻接的带状磨石片的径方向尺寸中最大尺寸的1/2，该槽形成为弯曲了的形态并在所述周方向上相连。 

在本发明的一方式中，所述带状磨石片是利用结合材料结合金刚石磨粒而构成的带状金刚石磨石片。在本发明的一方式中，所述带状磨石片形成为与所述旋转中心相关的同心状的扇形。在本发明的一方式中，所述带状磨石片通过结合剂与所述担载体的表面接合。在本发明的一方式中，所述担载体形成为圆环形状，具有距离所述旋转中心第一距离的内周缘和距离所述旋转中心第二距离的外周缘。 

在本发明的一方式中，所述多个带状磨石片的与所述担载体侧的面相反一侧的面的面积的总计(X)、与所述槽的面积的总计(Y)的和，除所述多个带状磨石片的面积的总计(X)的比例(X/[X+Y])是70～90％。 

根据本发明，沿着与旋转平台的旋转中心相关的径方向、及大致沿着旋转中心的圆周的周方向二维地排列多个带状磨石片，通过在多个带状磨石片的相互邻接的磨石片彼此之间，形成有宽度小于它们的径方向尺寸中最大尺寸的1/2、优选宽度小于1/3的槽，由此，能够经由槽向带状磨石片和被加工物之间良好地供给磨削液，而且能够抑制被加工物进入到带状磨石片之间的空隙、与带状磨石片的侧端面部碰撞而引起破裂或裂口的情况，由此能够以低的不良品产生率、施加高的压力、并高速地进行充分地减小被加工物的表面粗糙度的平面磨削加工。通过使多个带状磨石片的与担载体侧的面相反一侧的面的面积的总计(X)与槽的面积的总计(Y)的和、除多个带状磨石片的面积的总计(X)的比例(X/[X+Y])为70～90％，该效果能够进一步提高。 

另外，尤其根据本发明，使槽形成为弯曲了的形态并在周方向上相连，在周方向的整体上槽未存在于同一径方向位置，由此，能够进一步减少多个被加工物的加工程度的不均。 

附图说明

图1是表示本发明的研磨机用旋转平台的一实施方式的示意的俯视图； 

图2是图1的研磨机用旋转平台的局部放大图； 

图3是图1的研磨机用旋转平台的带状磨石片的立体图； 

图4是两面磨削研磨机的概略结构图； 

图5是表示下侧的旋转平台和载体及由其保持的工件的立体图； 

图6是表示由载体保持工件的图； 

图7是本发明的研磨机用旋转平台的另一实施方式的局部放大图； 

图8是表示参考例中使用的研磨机用旋转平台的俯视图。 

图中： 

10、10’-旋转平台；O-旋转平台的旋转中心；M、N-旋转平台的周方向区域；12-带状磨石片；12a-带状磨石片的内侧缘；12b-带状磨石片的外侧缘；12c-带状磨石片的上表面；14-担载体；14a-担载体的内周缘；14b-担载体的外周缘；14c-担载体的表面；16-槽；20-研磨机主体部；22-被加工物(工件)；24-载体；24a-工件保持孔；24b-载体的齿轮；26-恒星齿轮；28-环形齿轮(ring gear)；30-中央轴。 

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 

图1是表示本发明的研磨机用旋转平台的一实施方式的示意的俯视图，图2是其局部放大图，图3是其带状磨石片的立体图。 

旋转平台10是在担载体14上担载多个带状磨石片12而构成的。担载体14形成为圆环形状，具有距离旋转平台10的旋转中心O第一距离R1的内周缘14a、和距离旋转中心O第二距离R2的外周缘14b。担载体14由铸铁等金属构成，具有发挥相称于R1及R2的外形尺寸的值的足够刚性的厚度。 

如图3所示，带状磨石片12相对旋转中心O形成为同心状的扇形，其长度为L，宽度为W，厚度为T。带状磨石片12具有距离旋转平台10的旋转中心O第一距离r1的内侧缘12a和距离旋转中心O第二距离R2的外侧缘12b，上表面12c成为与被加工物(工件)接触的磨削加工面。带状磨石片12的与上表面12c相反一侧的面即下表面被结合剂贴附并接合于担载体14的表面14c。带状磨石片12是通过金属结合剂(metal bond)、树脂结合剂(resin bond)或陶瓷结合剂(vitrified bond)等结合材料结合金刚石磨粒或CBN磨粒等磨粒而构成的，作为这些磨石组成可使用以往公知的物质。 

如图2所示，带状磨石片12间隔距离D地排列沿着从旋转中心O的径方向相互邻接的带状磨石片彼此的内侧缘12a和外侧缘12b，并且间隔距离D地排列大致沿着旋转中心O的圆周的周方向相互邻接的带状磨石 片彼此的一方端缘和另一方端缘，即，二维地排列在径方向和周方向上。于是，在相互邻接的带状磨石片12的彼此之间形成槽16。该槽16的宽度D小于相互邻接的带状磨石片12的径方向尺寸，即，宽度W中最大尺寸的1/2，优选小于1/3。 

槽16在周方向上形成弯曲的形态而连接。即，如图1及图2所示，对于带状磨石片12的排列，设置有交互地位于周方向上的两种区域M、N。在区域M，径方向上配置有宽度全部相同的多个带状磨石片12。与此相对，在区域N，利用数目只比区域M少一个的与区域M的带状磨石片同一宽度的带状磨石片，整体在径方向上只偏移其宽度的大致一半而配置，进而在与区域M的带状磨石片同一宽度的带状磨石片的径方向最内侧的带状磨石片的内方、及径方向最外侧的带状磨石片的外方，配置有区域M的带状磨石片的大致一半的宽度的带状磨石片12。如此，由于周方向上存在邻接带状磨石片彼此的在径方向上偏移了的配置，所以带状磨石片12表现为“大致”沿着周方向配置。 

带状磨石片12的与担载体14侧的面相反一侧的面即上表面12c的面积的总计(X)、与槽16的面积的总计(Y)的和，除X的比例(X/[X+Y])优选为70～90％。该比例X/[X+Y]的值足够高于：采用了圆形状的金刚石粒的以往的旋转平台的情况下的粒面积的总计与粒间空隙的和除粒面积的总计的比例。 

图4表示使用本发明的旋转平台的两面磨削研磨机的概略结构图。具有如上述那样的结构的下侧的旋转平台10和与其结构相同的上侧的旋转平台10’，以旋转中心O为同轴，贴附了带状磨石片12的一侧的面彼此相互相对地配置。下侧及上侧的旋转平台，通过内置于研磨机主体部20的没有图示的旋转驱动机构，绕旋转中心O的圆周以同轴且相互朝向反方向旋转。在下侧及上侧的旋转平台10、10’之间，配置由后述的载体保持的多个被加工物(工件)22。工件22例如由期望的尺寸及形状的板状体或块构成，该板状体或块由玻璃、陶瓷、半导体、金属或合成石英等结晶构成。 

图5是对于被配置在下侧的旋转平台和上侧的旋转平台之间的载体及由其保持的工件，通过除去上侧的旋转平台而表示的立体图。在下侧的旋 转平台10上，配置有多个工件22，其位于贴附有该带状磨石片12的径方向区域内。工件22由载体24保持。 

图6是表示由载体保持工件的图。在板状的载体24上形成有用于收容并保持工件22的多个工件保持孔24a。载体24形成为薄于工件22的磨削完成后的厚度。在载体24的外周缘上形成有齿轮24b。 

另一方面，在研磨机主体部20上，配置有：经由包括电动机等驱动旋转力产生源及旋转力传递机构的旋转驱动机构传递旋转力的外齿的恒星齿轮26、和相对于研磨机主体部20固定的内齿的环形齿轮28。恒星齿轮26位于中央轴30的外侧且位于旋转平台10的中央开口部内，可以绕旋转中心O的圆周旋转。环形齿轮28与恒星齿轮26成为同轴地配置在旋转平台10的外方。 

载体24的齿轮24b与恒星齿轮26及环形齿轮28啮合，由此构成行星齿轮机构。即，通过使恒星齿轮26驱动旋转，载体24一边绕垂直方向的圆周自转一边绕恒星齿轮26的圆周公转。 

通过没有图示的磨削液供给机构，向下侧的旋转平台10和上侧的旋转平台10’之间供给磨削液，由此获得了良好的磨削性能。 

如以上那样，在通过研磨机进行磨削加工时，作为旋转平台10的磨石片使用带状的磨石片，且将该相互邻接的磨石片彼此之间的槽16的宽度设为带状磨石片12的1/2以下，由此，即使在施加高的压力并以高速进行加工时，也能够有效地抑制工件进入到带状磨石片之间的空隙、与带状磨石片的侧端面部碰撞而引起破裂或裂口的情况，由此能够降低不良品产生率，并且能够防止因工件碎片引起的旋转平台10、10’及载体24产生的破损，进而能够防止因旋转平台10、10’及载体24的破损而引起的操作停止的事态的发生。通过将槽16的宽度设为带状磨石片12的1/3以下而能够进一步提高这种效果。 

另外，使槽16形成为在周方向上弯曲的形态，在周方向整体上槽16未存在于同一径方向位置，由此，相比于槽存在于同一径方向位置的情况，在旋转平台10、10’旋转时，能够分散槽在径方向上存在的概率，于是，能够使磨削液的供给更加平均化，从而能够进一步减少对多个工件的加工程度的不均。 

另外，通过使上述比例X/[X+Y]为70～90％，即使在施加高的压力并以高速进行加工时，也能够有效地抑制工件进入到带状磨石片之间的空隙、与带状磨石片的侧端面部碰撞而引起破裂或裂口的情况，由此能够以低的不良品产生率充分地减小被加工物的表面粗糙度。尤其，由于通过使比例X/[X+Y]为70％以上，[X+Y]除槽16的面积的总计(Y)的比例小于30％，所以磨削液对工件的供给变得更加良好，即使在利用微细磨粒的带状磨石片12进行使工件表面粗糙度非常小的加工时，也能够有效地抑制工件22相对于带状磨石片12的吸附现象的产生，从而能够防止基于吸附现象产生的工件破损或旋转平台10、10’及载体24的破损，进而防止基于该情况产生的操作停止的事态的发生。另外，尤其通过使比例X/[X+Y]为90％以下，能够良好地确保磨削液经由槽16向带状磨石片12和工件之间的供给，从而能够在抑制工件进入到带状磨石片12之间的空隙、与带状磨石片12的侧端面部碰撞而引起破裂或裂口的情况的状态下，以低的不良品产生率、施加高的压力、并高速地进行充分减小被加工物的表面粗糙度的平面磨削加工。 

此外，带状磨石片12的形状及槽16的图案，并不限定于上述的图1及图2所示的图案，例如图7所示，也可使用周方向端部为尖端形状的带状磨石片12及对应于此的图案的槽16。 

另外，带状磨石片1 2不一定必须是扇形，也可为其长度方向(周方向)的四条棱线是相互平行的直线状的梯形状，进而也可为长度方向(周方向)的四条棱线是相互平行且同一长度的长方形状等。作为这些情况下的槽的宽度取最大值。 

实施例 

以下，通过实施例、参考例及比较例对本发明进行说明。 

实施例1： 

使用图1～图6中说明的旋转平台及研磨机，在以下的条件下进行了两面磨削加工： 

旋转平台：R2＝300mm、R1＝115mm、转速15rpm、30rpm及50rpm 

载体直径：9英寸大小 

工件：青板玻璃、直径65mm、厚度0.7mm、个数25/批 

带状磨石片：L＝50mm、W＝10mm(也使用一部分5mm的)、T＝3mm、金刚石固定磨粒(粒度#2000、集中度20、金属结合剂)、比例X/[X+Y]＝75 

作为磨削结果，表1中表示的是加工速率、得到的磨削加工完成的工件的平均粗糙度Ra及最大粗糙度Rmax、以及成品率(加工1000个)。 

参考例1： 

除了按照如图8所示那样在周方向上排列了的配置的图案，以粘贴密度(相当于上述比例X/[X+Y])75％贴附了上述带状磨石片(W＝10mm的磨石片)12的情况之外，与实施例1同样地进行了实施。表1表示磨削结果。 

比较例1： 

除了使用直径12mm及厚度3mm的金刚石粒(粒度#2000、集中度20、金属结合剂)作为磨石片，以粘贴密度(相当于上述比例X/[X+Y])55％将该磨石片贴附于旋转平台之外，与实施例1同样地进行了实施。表1表示磨削结果。 

实施例2： 

除了使用了个数100/批的直径10mm及厚度0.3mm的青板玻璃作为工件之外，与实施例1同样地进行了实施。表2表示磨削结果。 

参考例2： 

除了按照如图8所示那样在周方向上排列了的配置的图案，以粘贴密度(相当于上述比例X/[X+Y])75％贴附了上述带状磨石片(W＝10mm的磨石片)12的情况之外，与实施例2同样地进行了实施。表2表示磨削结果。 

比较例2： 

除了使用直径12mm及厚度3mm的金刚石粒(粒度#2000、集中度20、金属结合剂)作为磨石片，以粘贴密度(相当于上述比例X/[X+Y])55％将该磨石片贴附于旋转平台之外，与实施例2同样地进行了实施。表2表示磨削结果。 

实施例3： 

除了使用了直径60mm及厚度0.5mm的石英玻璃作为工件之外，与 实施例1同样地进行了实施。同样地表3表示磨削结果。 

参考例3： 

除了按照如图8所示那样在周方向上排列了的配置的图案，以粘贴密度(相当于上述比例X/[X+Y])75％贴附了上述带状磨石片(W＝10mm的磨石片)1 2的情况之外，与实施例3同样地进行了实施。表3表示磨削结果。 

比较例3： 

除了使用直径12mm及厚度3mm的金刚石粒(粒度#2000、集中度20、金属结合剂)作为磨石片，以粘贴密度(相当于上述比例X/[X+Y])55％将该磨石片贴附于旋转平台之外，与实施例3同样地进行了实施。表3表示磨削结果。 

[表1] 

[0072] [表2] 

[表3] 

Claims (1)

1.一种研磨机用旋转平台，其用于通过研磨液供给机构供给研磨液的研磨机中，该研磨机用旋转平台是在担载体的表面上担载多个带状磨石片而构成的，其特征在于，

所述多个带状磨石片沿着与所述旋转平台的旋转中心相关的径方向、及大致沿着所述旋转中心的圆周的周方向二维地排列，

所述担载体形成为圆环形状，具有距离所述旋转中心第一距离的内周缘和距离所述旋转中心第二距离的外周缘，

各个所述带状磨石片是利用金属系结合材料或陶瓷系结合材料结合金刚石磨粒或CBN磨粒而构成的，并且通过结合剂与所述担载体的表面接合，

各个所述带状磨石片形成为与所述旋转中心相关的同心状的扇形，且各个所述带状磨石片的绕所述旋转中心的圆周方向的长度为L，与所述旋转中心相关的径方向的宽度为W，

对于所有的所述带状磨石片，所述长度L大于所述宽度W，

在所述多个带状磨石片的相互邻接的磨石片彼此之间形成有槽，所述槽的宽度小于这些相互邻接的带状磨石片的径方向尺寸中最大尺寸的1/3，该槽形成为弯曲了的形态并在所述周方向上相连，

所述多个带状磨石片的与所述担载体侧的面相反一侧的面的面积的总计(X)、与所述槽的面积的总计(Y)的和，除所述多个带状磨石片的与所述担载体侧的面相反一侧的面的面积的总计(X)的比例(X/[X+Y])是70～90％。

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