JP2001054857A - 曲率表面を有する長尺状ワ−クの製造方法およびそれに用いる平面ラップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 なだらかな曲率表面を有するワ−
クの製造方法の提供。 【解決手段】 回転可能なテ−ブルに備えられた
曲率表面を有するポリシャの表面に、ワ−ク治具に取り
付けられた長尺状ワ−クを押圧し、ポリシャを回転させ
るとともに、ワ−ク治具をポリシャの内周とポリシャの
外周を結ぶ線上で傾斜しながら往復揺動させて長尺状ワ
−クを研磨することを特徴とする、曲率表面を有する長
尺状ワ−クを製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド基板の
ロ−バ−、光学レンズ、ＬＥＤガラス基板、セラミック
基板等の表面が凸状または凹状に曲率した長尺状物を研
磨（ラップ）加工により製造する方法およびそれに用い
る平面ラップ装置に関する。本発明によればなだらかな
曲率表面を有する長尺状物を製造することができる。

【０００２】

【従来の技術】従来の平面ラップ装置では、ポリシャの
面形状がワ−クの研磨（ラップ）の進行とともに変化
し、所望の面形状の加工ワ−クを得るためにはポリシャ
の特定位置にワ−クを置く必要があったが、ラップ加工
時に常時ポリシャをコンディショナ−で整形することに
よりポリシャの面形状の変化を抑え、ワ−クの面仕上げ
を向上させる平面ラップ装置は知られている。例えば、
特開平１１−１５１６５８号公報は、図９、図１０に示
すポリシャ１０１'を有する回転テ−ブル１０１と、ワ
−クを保持部材１０５の枠１０５'に保持する加工ステ
−ション１０４と、加工ステ−ションのワ−クを回転さ
せるロ−ラ１０３と、該回転テ−ブル上で加工ステ−シ
ョンを保持・移動させるための加工ステ−ション位置決
め機構１０２と、固定クランプ１０７およびハンドル１
０８と、ポリシャ上を回転・往復移動可能なコンディシ
ョナ−１０９を具備する光学的ワ−クのラップ装置が開
示されている。

【０００３】該ラップ装置を用いてワ−クを研磨するに
は、ワ−クを保持部材１０５の枠１０５'に保持した加
工ステ−ション１０４を加工ステ−ション位置決め機構
１０２のハンドル１０８でクランプ１０７により固定
し、２箇所の回転ロ−ラ１０３，１０３により加工ステ
−ション１０４が支えられる。研磨剤は加工ステ−ショ
ン１０４の保持部材１０５に設けられたスリット１０６
よりテ−ブル１０１上に供給される。テ−ブル１０１の
回転により加工ステ−ション１０４が従属的に回転し、
保持部材１０５に保持されたワ−クが回転しているポリ
シャ１０１'と研磨剤によりラップ加工される。

【０００４】一方、花崗岩や鋳鉄のような硬い材料より
なる円盤状コンディショナ−１０９はテ−ブル１０１の
回転に伴ってコンディショナ−位置決め部材１１０に固
定された回転ロ−ラ１１０'に支えられて軸１０９'を中
心に従属的に回転し、ポリシャの形状を整える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記平面ラップ装置
は、ワ−クのラップ加工と同時にコンディショナ−によ
り常時ポリシャの形状修正を行っているので加工された
ワ−クの平滑度が５〜８μｍと従来のラップ装置で加工
されたものよりも良好であるが、例えばＡｌＴｉＣ基板
を用いたＧＭＲヘッド、ＭＲヘッドのロ−バ−のような
表面がなだらかな曲率を有する長尺状物にラップ加工す
るには充分ではない。ロ−バ−のような表面がなだらか
な曲率を有する長尺状物のラップ加工に、ポリシャとし
て表面が４〜６ｍ径の凹状曲率を有するポリシャを使用
することが考えられるが、長尺状物のポリシャ中心点近
傍では研磨量が少なく、ポリシャ外周近傍では研磨量が
多く、得られる製品は飛行機翼断面のような流線型をし
た傾斜が大きいものとなり、均一な凸状の曲率を有する
製品とは成り難い。本発明は、ラップ加工された長尺状
物の表面が均一な曲率を有する製品のものを与えるラッ
プ方法および平面ラップ装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の１は、回転可能
なテ−ブルに備えられた曲率表面を有するポリシャの表
面に、ワ−ク治具に取り付けられた長尺状ワ−クを押圧
し、ポリシャを回転させるとともに、ワ−ク治具をポリ
シャの内周とポリシャの外周を結ぶ線上で傾斜させなが
ら往復揺動させて長尺状ワ−クを研磨することを特徴と
する、曲率表面を有する長尺状ワ−クを製造する方法を
提供するものである。

【０００７】長尺状ワ−ク表面がポリシャの曲率に追従
するよう長尺状ワ−クを傾斜させながら往復揺動させる
ので、ラップ加工して得られる製品の表面はなだらかな
曲率を呈する。従来品のような左端（ポリシャ中心に近
い側）が傾斜がきつく、右端（ポリシャ外周に近い側）
が傾斜が小さいということはない。

【０００８】本発明の２は、基台を刳り貫いて設置され
た水平方向に回転可能なテ−ブルに設けられた曲率表面
を有するポリシャ（Ａ）、該ポリシャ上に設けられたポ
リシャ面のコンディショニングを行なうコンディショナ
−（Ｂ）、該コンディショナ−の位置決め機構（Ｃ）お
よび回転駆動機構（Ｄ）、ワ−クの加工ステ−ション位
置決め機構（Ｅ）、該加工ステ−ション位置決め機構に
具備された治具に取り付けられたワ−クに荷重をかけ、
ワ−クをポリシャ面上に押圧するワ−ク保持機構
（Ｆ）、前記ワ−ク保持機構に具備された治具を傾斜さ
せてポリシャ上で往復揺動させる駆動機構（Ｇ）、およ
びポリシャ上に研磨剤を供給する機構（Ｈ）を具備する
平面ラップ装置を提供するものである。

【０００９】具体的に上記方法を実施できる装置を提供
するものである。

【００１０】本発明の３は、上記平面ラップ装置におい
て、コンディショナ−（Ｂ）は環状であり、研磨剤を供
給する機構（Ｈ）は研磨剤をコンディショナ−の環内に
供給するように設置されていることを特徴とする。環状
リングのコンディショナ−（Ｂ）のリング内に研磨剤は
供給されるので、テ−ブル（Ａ）の回転により研磨剤に
遠心力がかかってもコンディショナ−のリングが障壁と
なって研磨剤がポリシャ外へ飛び出すことが防止され、
研磨剤を有効に利用できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を更に
詳細に説明する。図１は、本発明の平面ラップ装置の平
面図、図２は平面ラップ装置の側面図、図３は平面ラッ
プ装置の正面図、図４はワ−クを保持する加工ステ−シ
ョンの要部を示す正面図、図５はワ−クを保持する治具
の平面図、図６は加工ステ−ション位置決め機構の要部
を示す断面図、図７はその加工ステ−ション位置決め機
構の上面図、図８は前記ワ−ク保持機構に具備された治
具を傾斜させてポリシャ上で往復揺動させる仕組みを説
明するに用いた加工ステ−ション位置決め機構のスライ
ド部材の断面図である。

【００１２】図１、図２および図３において、１は平面
ラップ装置、ｗはワ−ク、２は基台、３は回転テ−ブ
ル、４は中央に空洞を有するポリシャ、５はスピンドル
軸、６はテ−ブル回転駆動源のモ−タ−、７はプ−リ
−、８はベルト、９はプ−リ−である。テ−ブル３上に
設けられたアルミニウム、錫、銅、真鍮などの金属鋳造
製ポリシャ３は基台２面上にスピンドル軸５を介して軸
承される。モ−タ−５の回転駆動は、プ−リ−７、ベル
ト８、プ−リ−９を介してスピンドル軸５に伝達され、
スピンドル軸の回転によりテ−ブル３およびポリシャ４
が水平方向に回転する。

【００１３】１０はコンディショナ−、１１はコンディ
ショナ−の位置決め機構、１２はコンディショナ−の回
転駆動機構である。コンディショナ−１０は、アルミニ
ウム、セラミック、銅などの硬い材料を素材とする。コ
ンディショナ−１０の形状は円盤状でもリング状でもよ
いが、ポリシャのコンディショニング、ワ−ク研磨に利
用される研磨剤の有効利用率を高めるにはリング（環）
状であるのが好ましい。コンディショナ−の直径は、ポ
リシャ面の幅（ポリシャ外半径から中央の空洞の径を差
し引いた長さ）の１から２割増の長さであり、高さは２
０〜５０ｍｍである。コンディショナ−の位置決め機構
１１は、コンディショナ−１０の外周の約２／３を囲む
一対の爪１１ａ，１１ａと、該爪の先端部に設けられた
従属駆動ロ−ラ１１ｂ，１１ｂおよびこれら爪の固定枠
１１ｃよりなる。コンディショナ−の回転駆動機構１２
は、前記枠１１ｃ内に設けられた回転ロ−ラ−１２ａを
駆動するモ−タ−１２ｂおよび前記従属駆動ロ−ラ１１
ｂ，１１ｂよりなる。モ−タ−１２ｂの駆動を受けて回
転ロ−ラ−１２ａが回転し、コンディショナ−１０を回
転させる。コンディショナ−１０の外周に接している従
属駆動ロ−ラ１１ｂ，１１ｂは連れ回りする。ポリシャ
４とコンディショナ−１０の回転方向は同一方向、逆方
向いずれでもよいが同一方向の方がエネルギ−効率の面
から好ましい。

【００１４】コンディショナ−１０ならびにコンディシ
ョナ−の位置決め機構１１および回転駆動機構１２の配
列に対して対称の位置に一対のワ−クの加工ステ−ショ
ン位置決め機構１３，１３および加工ステ−ション１
４，１４が設けられる。加工ステ−ション位置決め機構
１３は、フレ−ム１３ａ、ハンドル１３ｂ、加工ステ−
ション支軸１３ｃ、ハンドル１３ｂの回動で該支軸１３
ｃを上下方向に持ち上げる軸を挟持する板１３ｉ、フレ
−ム支軸１３ｅ、加工ステ−ション支軸１３ｃと加工ス
テ−ション（ワ−ク保持機構）１４を同時に図１の矢印
Ａ方向に示す方向に往復移動（揺動）させる駆動機構１
５、加工ステ−ション支軸１３ｃより垂下された軸１３
ｆに固定された洋弓状の爪１３ｇ、および該爪に具備さ
れた一対の従属回転ロ−ル１３ｈ，１３ｈよりなる。

【００１５】ハンドル１３ｂの回動により加工ステ−シ
ョン支軸１３ｃをポリシャに近づけたり遠ざけたりでき
る。支軸１３ｃの先端側には後述するワ−クを治具１４
ａに貼付し、ワ−クに荷重をかけ、ワ−クをポリシャに
押圧するワ−ク保持機構が、支軸１３ｃの後端側には後
述する枠体１５ｉが具備される。ポリシャ４上に加工ス
テ−ション位置決め機構の支軸１３ｃに具備された治具
１４ａを矢印Ａ方向に往復揺動させる駆動機構１５は、
モ−タ−１５ａ、該モ−タ−の回転軸に軸承されたプ−
リ−１５ｂ、加工ステ−ション位置決め機構１３のフレ
−ム支軸１３ｅの下部（基台２より下面）に設けられた
プ−リ−１５ｃ，１５ｃ、案内ロ−ラ１５ｄ，１５ｄ、
これら１５ｂ，１５ｄ，１５ｃ，１５ｃ，１５ｄに張り
巡ぐされたベルト１５ｅ、プ−リ−１５ｃの支軸１５ｇ
の上方に具備された回転プレ−ト１５ｆの軸１５ｆ'に
固定されたロ−ラカム１５ｈ、該ロ−ラカム１５ｈを挟
持する中央長尺状の空洞を有する枠体１５ｉ、枠体１５
ｉにかかるカムの回転の駆動力を受けて支軸１３ｃをス
ライドさせる前記スライド部材１３ｄよりなる。

【００１６】モ−タ−１５ａの回転駆動は、ベルト１５
ｅによりプ−リ−１５ｃに伝達され、軸１５ｇの回転力
が回転プレ−ト１５ｆを回転させ、ロ−ラカム１５ｈが
軸１５ｇを中心軸として回動して枠体１５ｉを移動さ
せ、軸１３ｃを図１に示す矢印Ａ方向に往復揺動する。

【００１７】ポリシャ４の表面凹凸の曲率に合わせて治
具１４ａを基台２の水平面に対し傾斜させるために、図
８に示すようにスライド部材１３ｄを基台２の水平面に
対し傾斜して基台２に固着させる。ワ−クの曲率が凸状
のＲのときは、ポリシャの表面を凹状の曲率とし、図８
ａに示すようにスライド部材１３ｄの底面がポリシャの
中心点に近い側からポリシャの中心点に遠い側に向って
傾斜するようにスライド部材１３ｄを固定する。ワ−ク
の曲率が凹状のＲのときは、ポリシャの表面を凸状の曲
率とし、図８ｂに示すようにスライド部材１３ｄの底面
がポリシャの中心点より遠い側からポリシャの中心点に
近い側に向って傾斜するようにスライド部材１３ｄを固
定する。スライド部材１３ｄの底面を基台２の水平面に
対して傾斜させるには、スライド部材１３ｄの底面と基
台２の水平面間にピン棒や三角楔１３ｆを挿入してスラ
イド部材１３ｄを基台２に固着してもよいし、高さ調整
ボルト１３ｇを基台２の水平面より突出させてからスラ
イド部材１３ｄを基台２に固着する。

【００１８】基台２の水平面に対しスライド部材１３ｄ
の底面がなす傾斜角度（θ）は、ポリシャの曲率（半径
Ｒ）とポリシャの半径ｒに依存し、ポリシャの内周と外
周を結ぶ直線と水平面とがなす角度（θ）を目安とし、
その角度の１０％増減内とする。例えば、ポリシャの曲
率が６０００ｍｍ、ポリシャの半径が３８０ｍｍのとき
は、１．３７０度の傾斜とする。

【００１９】加工ステ−ション１４は、図４および図５
に示す中央に凹部１４１を、その凹部の両端に対称に設
けた１組の凹部１４２，１４２ならびに２組の凹部１４
３，１４３を有し、かつ底部１４４を有するワ−ク治具
１４ａ、錘１４ｂ、一対の連結ボルト１４ｃ，１４ｃ用
孔を有する錘受板１４ｄ、前記一対の連結ボルト１４
ｃ，１４ｃを上下方向にスライド可能に保持するボ−ル
ブッシュ１４ｅ，１４ｅ、該ボ−ルブッシュの下部に設
けられた前記一対の連結ボルト１４ｃ，１４ｃ用の孔を
有する連結板１４ｆ、該連結板１４ｆの中央部に設けら
れた窪みより垂下された高さ調整ボルト１４ｇ、前記ワ
−ク治具１４ａの中央凹部１４１に収容されたボ−ル１
４ｈ、支軸１３ｃへのガイド止めネジ１４ｉ、該ガイド
止めネジの先端に設けられた位置合ヘッド１４ｊよりな
る。前記連結板１４ｆの孔を貫通した連結ボルト１４
ｃ，１４ｃの下部先端はワ−ク治具１４ａの上面の凹部
１４２，１４２内に挿入される。

【００２０】錘１４ｂの荷重は、錘受板１４ｄにより一
対の連結ボルト１４ｃ，１４ｃに分散され、ワ−ク治具
１４ａに負荷される。連結ボルト１４ｃ，１４ｃはボ−
ルブッシュ１４ｅ，１４ｅをスライド可能に取り付けら
れており、このボ−ルブッシュの下部に設けられた連結
板１４ｆに前記一対の連結ボルト１４ｃ，１４ｃはネジ
止めされる。該連結板１４ｆの中央部に設けられた窪み
より垂下された高さ調整ボルト１４ｇがワ−ク治具１４
ａの上面の凹部１４１に置かれたボ−ル１４ｈに当接す
る高さに連結ボルト１４ｃ，１４ｃを連結板１４ｆにネ
ジ止めすることにより加工ステ−ションの高さ位置決め
が行なわれる。

【００２１】また、ワ−ク治具１４ａの底部１４４には
ワ−クｗが接着される。ワ−クがＭＲヘッドのロ−バ−
（幅１．２ｍｍ、高さ２ｍｍ、長さ５０〜７０ｍｍ）の
ように長尺状の小さいものであるときは複数のワ−クが
治具１４ａの底部に接着される。ワークは、ワークの長
手方向がポリシャの中心点を向くように接着される。接
着にはワックス、ポリエチレンなどのホットメルト接着
剤、粘着テ−プ、紫外線硬化型粘着剤などが使用され
る。

【００２２】ワ−クへの荷重は、ワ−クの用途、ワ−ク
の加工度により異なるが１０ｇ／ｃｍ²〜２００ｋｇ／
ｃｍ²である。上記寸法のロ−バ−２本を治具に張り付
けてのラップ加工する際の錘の重さは、０．１〜３ｋｇ
が好ましい。

【００２３】ワ−クのラップ加工時には、ポリシャ３上
に研磨剤が供給される。研磨剤の種類は、ワ−クの用途
により異なるが、ダイヤモンドスラリ−、アルミナスラ
リ−、酸化セリウムスラリ−、ベ−マイトスラリ−など
が用いられる。ＡｌＴｉＣのような硬いワ−クの際はダ
イヤモンドスラリ−が最適である。

【００２４】ポリシャ３上への研磨剤の供給機構１６
は、特開平１１−１５１６５８号公報の図２（本願明細
書では図１０）に示すように支軸を経てワ−ク治具に設
けたスリットからポリシャ上に供給するようにしてもよ
い。また、コンディショナ−１０が環状であるときはコ
ンディショナ−の環状内に供給するようにしてもよい。
また、双方、併用してもよい。本明細書の図１と図３で
は、双方併用の例を示している。一方の研磨剤の供給機
構１６は、研磨剤供給ポンプ１６ａと研磨剤タンク１６
ｂを有し、タンク内の研磨剤はポンプにより加工ステ−
ション１４の支軸１３ｃを経てワ−ク治具に設けたスリ
ットらポリシャ３上に供給される。他方の研磨剤の供給
機構１６'はコンディショナ−１０の環状内に供給する
ように研磨剤供給機構を軸承させている。

【００２５】ワ−クの用途により異なるが、テ−ブル４
の回転数は１から３０ｒｐｍ、コンディショナ−の回転
数は１から６０ｒｐｍで、加工ステ−ションの矢印Ａ方
向の往復移動幅は１〜６０ｍｍ、移動オシレ−ション速
度は１〜２５ｒｐｍである。

【００２６】

【実施例】実施例１ 図１に示す平面ラップ装置を用い（ポリシャの凹状の曲
率は６ｍ、ポリシャの外周半径は３８０ｍｍ、内周半径
は１６０ｍｍ：スライド部材の傾斜角度は１．３７０
度）、ワ−クとして長尺状（幅１．２ｍｍ、高さ２ｍ
ｍ、長さ６０ｍｍ）のＡｌＴｉＣ製磁気ヘッドロ−バ−
をラップ加工した。錘をそれぞれ３ｋｇ、テ−ブルの回
転数を３ｒｐｍ、コンディショナ−の回転数を１０ｒｐ
ｍ、加工ステ−ションの矢印Ａ方向の往復揺動幅を６ｍ
ｍ、移動オシレ−ション速度を１．５ｒｐｍとし、ダイ
ヤモンドスラリ−をワ−ク治具のスリットと、コンディ
ショナ−の環状内に供給してラップ加工し、表面凸状の
曲率のなだらかなワ−クを得た。

【００２７】比較例１ 実施例１において、平面ラップ装置のスライド部材の傾
斜角度を０度に変更する他は同様にしてＡｌＴｉＣ製磁
気ヘッドロ−バ−をラップ加工した。得られたラップ加
工ワ−クは、ポリシャの中心点位置に近い位置にあった
側がラップ量が多く急な傾斜で、ワ−ク中央部はラップ
量が少ない平坦で、ポリシャの中心点位置より遠い位置
にあった側が前記傾斜よりはなだらかな傾斜を有するワ
−クであった。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法により加工されたワ−ク
は、なだらかな傾斜を有する曲率表面を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の平面ラップ装置の平面図である。

【図２】 平面ラップ装置の側面図である。

【図３】 平面ラップ装置の正面図である。

【図４】 加工ステ−ションの要部を示す正面図であ
る。

【図５】 ワ−ク治具の平面図である。

【図６】 加工ステ−ション位置決め機構の要部を示す
断面図である。

【図７】 加工ステ−ション位置決め機構の上面図であ
る。

【図８】 加工ステ−ション位置決め機構のスライド部
材の断面図である。

【図９】 公知のラップ装置である。

【図１０】 公知のラップ装置の加工ステ−ションとテ
−ブルとの関係を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ ラップ装置 ｗ ワ−ク ２ 基台 ３ ポリシャ ４ テ−ブル １０ コンディショナ− １３ 加工ステ−ション位置決め機構 １３ｄ スライド部材 １４ ワ−ク保持機構（加工ステ−ション） １４ａ ワ−ク治具 １４ｂ 錘 １６ 研磨剤供給機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能なテ−ブルに備えられた曲率表
   面を有するポリシャの表面に、ワ−ク治具に取り付けら
   れた長尺状ワ−クを押圧し、ポリシャを回転させるとと
   もに、ワ−ク治具をポリシャの内周とポリシャの外周を
   結ぶ線上で傾斜しながら往復揺動させて長尺状ワ−クを
   研磨することを特徴とする、曲率表面を有する長尺状ワ
   −クを製造する方法。
2. 【請求項２】 基台を刳り貫いて設置された水平方向に
   回転可能なテ−ブルに設けられた曲率表面を有するポリ
   シャ（Ａ）、該ポリシャ上に設けられたポリシャ面のコ
   ンディショニングを行なうコンディショナ−（Ｂ）、該
   コンディショナ−の位置決め機構（Ｃ）および回転駆動
   機構（Ｄ）、ワ−クの加工ステ−ション位置決め機構
   （Ｅ）、該加工ステ−ション位置決め機構に具備された
   治具に取り付けられたワ−クに荷重をかけ、ワ−クをポ
   リシャ面上に押圧するワ−ク保持機構（Ｆ）、前記ワ−
   ク保持機構に具備された治具を傾斜させてポリシャ上で
   往復揺動させる駆動機構（Ｇ）、およびポリシャ上に研
   磨剤を供給する機構（Ｈ）を具備する平面ラップ装置。
3. 【請求項３】 コンディショナ−（Ｂ）は環状であり、
   研磨剤を供給する機構（Ｈ）は研磨剤をコンディショナ
   −の環内に供給するように設置されていることを特徴と
   する、請求項２に記載の平面ラップ装置。