JP2005074547A - Vertical barrel polishing device - Google Patents
Vertical barrel polishing deviceInfo
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Abstract
Description
この発明は、水晶板などの圧電素板をベベリング加工する際に使用するバレル研磨装置に関するものであり、特に装置設置面に対し垂直方向に公転軸を設けた縦型バレル研磨装置に関する。 The present invention relates to a barrel polishing apparatus used when beveling a piezoelectric element plate such as a quartz plate, and more particularly to a vertical barrel polishing apparatus provided with a revolution axis in a direction perpendicular to the apparatus installation surface.
圧電振動子や発振器等の電子部品の小型化に伴い、その内部に搭載する圧電振動板を構成する圧電素板も外形の小型化が必要とされると同時に、発振周波数の高周波化も進んでいることから圧電素板の薄型化も必要とされるようになった。 As electronic parts such as piezoelectric vibrators and oscillators are downsized, the piezoelectric element plate constituting the piezoelectric diaphragm mounted inside must be downsized at the same time as the oscillation frequency is increased. Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the piezoelectric element plate.
例えば圧電材料の一つである水晶素板では、その小型化が進むにつれクリスタルインピーダンス(以下CIという)が高くなり、水晶素板の振動の起動に不具合を生じるようになってきた。そこで、水晶素板等の圧電素板の外形をベベリング加工することにより、後に水晶板主面上に形成する電極膜による「エネルギー閉じ込め」効果を大きくすることができ、この加工によってCIが低くなり水晶板の振動の起動が容易になる。 For example, a crystal element plate, which is one of piezoelectric materials, has a higher crystal impedance (hereinafter referred to as “CI”) as its size has been reduced, causing problems in starting vibration of the crystal element plate. Therefore, by beveling the outer shape of a piezoelectric element plate such as a crystal element plate, the “energy confinement” effect due to an electrode film to be formed on the main surface of the crystal plate later can be increased, and this processing reduces the CI. It becomes easy to start the vibration of the crystal plate.
このように圧電素板にベベリング加工を施す装置としては、両端を閉口した径寸法より長さ寸法が長い円筒形の研磨加工容器を複数配置し、且つこのドラム内に水晶片と研磨材とを投入し、この研磨加工容器を接地面と平行の公転軸で公転させ、更に研磨加工容器自体も両端部の断面の中心を貫く中心軸又は両端断面を斜めに貫く軸を、公転軸と平行に自転させることで、研磨加工容器内部に投入した圧電素板を研磨加工容器内壁、水晶片及び研磨材との摩擦運動により、圧電素板外形をベベリング加工する横型バレル装置が使用されている。 As described above, as a device for performing the beveling process on the piezoelectric element plate, a plurality of cylindrical polishing containers having a length longer than the diameter of which both ends are closed are arranged, and a crystal piece and an abrasive are placed in the drum. The polishing container is revolved with a revolving axis parallel to the ground contact surface, and the polishing container itself has a central axis that penetrates the center of the cross section at both ends or an axis that obliquely penetrates both end sections in parallel with the revolving axis. A horizontal barrel device is used in which a piezoelectric element plate placed inside the polishing container is beveled by frictional movement between the inner wall of the polishing container, a crystal piece, and an abrasive by rotating.
前記のようなバレル装置については、以下のような文献が開示されている。 The following literature is disclosed about the barrel apparatus as described above.
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。 In addition, the applicant has not found any prior art documents related to the present invention by the time of filing of the present application other than the prior art documents specified by the above prior art document information.
球形又は円筒形をした研磨加工容器が自公転運動することでベベリング加工を行うバレル装置では、研磨材と圧電素板を研磨加工容器内に入れベベリング加工を行っていた。更に、加工能率を上げるために、圧電素板より質量が大きいメディア等を研磨加工容器内に添加し、加工圧力を増加させている。しかし、メディアを用いた従来のバレル装置では、近年の小型化や高周波化が進んだ圧電素板のベベリング加工においては、圧電素板にメディアが有効に荷重を加えることには限界があり、加工能率の更なる改善が難しくなっている。 In a barrel apparatus that performs a beveling process when a spherical or cylindrical polishing container rotates and revolves, the abrasive and the piezoelectric element plate are placed in the polishing container to perform the beveling process. Further, in order to increase the processing efficiency, a medium having a mass larger than that of the piezoelectric element plate is added to the polishing container to increase the processing pressure. However, with conventional barrel devices that use media, there is a limit to the effective loading of the media on the piezoelectric element plate in the beveling process of the piezoelectric element plate, which has recently become smaller and higher in frequency. Further improvement in efficiency is becoming difficult.
又、従来のバレル装置では、大型のモータを使用しても研磨加工容器の公転速度は最速でも百数十rpm程度までしか得られない。研磨加工容器の自転運動は、公転運動に伴い研磨加工容器がそのままの状態を維持しようとするために発生するもので、公転速度と反対方向に同一速度による自転となっている。つまり、自転速度が公転速度に依存するため、公転速度に限界がある従来のバレル装置における加工能率の更なる向上も難しく、現状ではベベリング加工に数十時間掛かっている。 Further, in the conventional barrel apparatus, even if a large motor is used, the revolution speed of the polishing container can only be obtained up to about several hundreds of rpm at the fastest. The rotational movement of the polishing container is generated in order to maintain the state of the polishing container as it is along with the revolution movement, and is rotated at the same speed in the direction opposite to the revolution speed. In other words, since the rotation speed depends on the revolution speed, it is difficult to further improve the machining efficiency in the conventional barrel apparatus in which the revolution speed is limited. Currently, the beveling process takes several tens of hours.
更に、研磨加工容器の自公転速度を遅くした条件下で研磨加工を行った場合、研磨加工容器内の加工物を撹拌する力が弱いために、加工物が均一に加工されない。特に圧電素板のように短冊形状の加工物を研磨加工する場合では、撹拌力が弱いと圧電素板の研磨加工容器の内壁に接触している主面が表裏で反転できないため、圧電素板の一方の主面側のみが研磨加工される可能性がある。 Further, when the polishing process is performed under a condition where the revolution speed of the polishing container is slowed down, the work is not processed uniformly because the stirring force of the workpiece in the polishing container is weak. Especially when polishing a strip-shaped workpiece like a piezoelectric element plate, if the stirring force is weak, the main surface contacting the inner wall of the polishing container of the piezoelectric element plate cannot be reversed between the front and back sides. There is a possibility that only one main surface side of the material is polished.
この発明は前記した従来の技術課題を鑑みて成されたものであり、装置設置面に対し垂直方向に設けた公転軸に固定された公転板と、この公転板に設けられ装置設置面に対し垂直又は公転軸側にある一定の傾斜角を有する自転軸と、この自転軸に固定され自転する容器ホルダと、この容器ホルダに固定保持され且つ底部から側壁に至る内壁曲面上に凸部を形成した研磨加工容器と、前記公転軸及び自転軸を独自又は連動して回転させ且つ回転方向、回転数及び回転時間を制御する駆動モータ及び駆動回転機構を備えたことを特徴とする縦型バレル研磨装置である。 The present invention has been made in view of the above-described conventional technical problems. A revolution plate fixed to a revolution shaft provided in a direction perpendicular to the device installation surface, and a device installation surface provided on the revolution plate. A rotating shaft having a fixed inclination angle on the vertical or revolving shaft side, a container holder that is fixed to the rotating shaft and rotates, and a convex portion is formed on an inner wall curved surface that is fixedly held by the container holder and extends from the bottom to the side wall. A vertical barrel polishing comprising: a polished processing container; a drive motor that rotates the revolution shaft and the rotation shaft independently or in conjunction with each other and that controls a rotation direction, a rotation speed, and a rotation time; Device.
又、前述した研磨加容器に形成した凸部は、研磨加工容器の構造体と一体で形成されていること特徴とするバレル研磨装置でもある。 Moreover, the convex part formed in the grinding | polishing processing container mentioned above is also a barrel grinding | polishing apparatus characterized by being integrally formed with the structure of the grinding | polishing processing container.
このような形状の研磨加工容器を用いた縦型バレル研磨装置を使用することにより、公転運動から発生する加速度は研磨加工容器の底部から側壁部に至る曲面部方向にかかるので、曲面部周辺部分以外の研磨加工容器壁部の厚さを可能な限り薄くすることができ、更に加工容器を略縦型とすることで、圧電素板のベベリング加工を行う箇所を加工容器の底部周辺に限定できるので、加工容器の長さを短くすることができ、研磨加工容器の重量を大幅に軽くできるので、研磨加工容器を高速で自公転運動が可能となり、研磨加工時間を短縮できる。 By using a vertical barrel polishing apparatus using a polishing container of such a shape, the acceleration generated from the revolving motion is applied in the direction of the curved surface part from the bottom part of the polishing container to the side wall part. The thickness of the wall portion of the polishing container other than the above can be made as thin as possible, and further, by making the processing container substantially vertical, the location where the piezoelectric element plate is beveled can be limited to the periphery of the bottom of the processing container Therefore, the length of the processing container can be shortened, and the weight of the polishing container can be greatly reduced. Therefore, the polishing container can be rotated and revolved at high speed, and the polishing time can be shortened.
又、研磨加工容器の自公転速度を遅くした条件下で研磨加工をする場合では、底部から側壁に至る内壁曲面上に凸部を形成した研磨加工容器を使用することにより、研磨加工容器内の加工物を十分に撹拌することができ、加工物の各面が均一に加工することができる。 In addition, when polishing is performed under the condition where the rotation speed of the polishing container is slowed, by using a polishing container having a convex portion formed on the curved inner wall from the bottom to the side wall, The workpiece can be sufficiently stirred, and each surface of the workpiece can be processed uniformly.
以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図1はこの発明における縦型バレル研磨装置の概略の一例を示した構成図である。尚、点線枠は枠内にある装置を構成する部品類の形態を明りょうにするための断面略図である。図2は、図1に示した研磨加工容器の一形態を示す断面図である。図3及び図4は、図1に示した研磨加工容器の他の形態を示す断面図である。尚、図1乃至4において、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a schematic of a vertical barrel polishing apparatus according to the present invention. Note that the dotted line frame is a schematic cross-sectional view for clarifying the form of the parts constituting the device in the frame. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the polishing container shown in FIG. 3 and 4 are cross-sectional views showing other forms of the polishing container shown in FIG. Note that in FIGS. 1 to 4, a part of the structure is not shown, and some dimensions are exaggerated for the sake of clarity.
即ち、ケース12内に納められている縦型バレル研磨装置11を構成する公転板13は、バレル研磨装置11の設置面に対し垂直方向に形成した公転軸心14周りに回転し、公転板13の公転軸を対称軸とし且つ公転板13の両端付近に装着された容器ホルダ15が、公転軸と平行又は公転軸側に傾いた自転軸心16周りに回転する。このように自公転軸が装置設置面に対し縦方向に向くように形成したバレル研磨装置を縦型バレル研磨装置という。
That is, the
この容器ホルダ15と、容器ホルダ15に固定保持される研磨加工容器17とは、公転軸心14周りを公転しながら、自転軸心16周りを自転することにより、研磨加工容器17内に投入した被研磨材である圧電素板を研磨する。尚、公転軸の回転方向と自転軸の回転方向とは正逆どちらの回転方向でも良い。
The
又、本実施例では自転軸心16は公転軸心14に対し、公転軸側に約30°傾いている。これにより、公転運動から発生する加速度は研磨加工容器17の底方向のみにかかるので、研磨加工容器の壁部などの厚みを薄くすることができ、更に公転の遠心力によって研磨加工容器17が容器ホルダ15から外れたり、研磨加工容器17内の圧電素板などの加工物19がこぼれたりするのを防止している。尚、実施例では公転板13は一つで研磨加工容器を一対搭載する構造になっているが、公転板を複数形成し、各々の公転板に研磨加工容器を搭載した構造にしてもよい。又、一つの公転板に搭載する二つの研磨加工容器のうち、一方を外し、替わりにバランサーを搭載することで、一つの公転板に一つの研磨加工容器とする構造にしてもよい。
In this embodiment, the
研磨加工容器17を公転軸心14周りで公転させながら自転軸心16周りで自転させる具体的な機構としては、公転用駆動モータと自転用駆動モータを別々に設けて、それぞれが自立して駆動する機構にしてもよい。又、公転自転共用の駆動モータを用いて、モータの回転運動をベルトとプーリ又は遊星歯車装置により公転と自転とに分ける機構にしてもよい。更に、これら駆動モータの起動停止、回転数及び回転時間等を制御する制御機構も併設されており、この制御機構にはケース12の外に設けたコントロールパネル等からアクセスでき、且つプログラム等で自動制御もできるようになっている。図1においては、公転用駆動モータ及びその制御機構は構造体18内に内蔵されている。
As a specific mechanism for rotating the
図1に示した縦型バレル研磨装置に使用される研磨加工容器17の構造例を図2乃至4に示す。これら研磨加工容器17の共通の構成としては、有底円筒形の容器体と蓋部で構成され、容器体は金属により形成されている。又、蓋部は研磨加工容器17の公転及び自転の際には容器体から外れないような構造になっている。尚、蓋部は研磨加工容器17内の圧電素板が外部に飛散しないために用いており、研磨加工容器の運動の仕方により加工物の外部飛散が起こらない場合は、必ずしも蓋部を必要とするものではない。
Examples of the structure of the
図1のような縦型バレル装置では、研磨加工容器の形状を従来の横型バレル研磨装置に比べ小型且つ非常に軽量に形成できるので、研磨加工容器の自公転運動能力を著しく向上でき、加工時間を大幅に短縮することができる。 In the vertical barrel apparatus as shown in FIG. 1, since the shape of the polishing container can be made smaller and very light compared to the conventional horizontal barrel polishing apparatus, the self-revolving motion capability of the polishing container can be remarkably improved, and the processing time can be increased. Can be greatly shortened.
図2には、図1に開示した研磨加工容器17の一実施例を、(a)は研磨加工容器17の開口口側から見た構造図、(b)は(a)に記載した切断線A1−A2で切断したときの断面図で開示した。即ち、研磨加工容器17を構成する金属製容器体21の内底部から内側壁に至る内壁曲面上に、長さ方向の外形が略弓形状で、断面形状が頂部になるにしたがって傾斜角が徐々に大きくなる山型であり、且つ容器体21と同一材質の凸部22を各々対向する位置に2個形成している。この凸部22は、容器体21とは別体であり、容器体21の外面から通じるねじ穴23に配したねじ(図示せず)により容器体21の内壁曲面に隙間なく、且つ容器体21の内壁曲面と凸部22の容器体内壁曲面と接する面の辺端部とには段差もないよう密着固定されている。尚、この凸部22は研磨加工の際の摩擦により随時摩耗してくるので、適宜交換して使用する。
2 shows an embodiment of the
本実施例では、この凸部22は容器体21と同一材料で作成されたものを使用しているが、容器体の形成材とは異なる金属材、セラミックス材、樹脂材又はプラスチック材でも、内部に投入した圧電素板に適度な撹拌運動を加えることができ且つ凸部22自体の摩耗による凸部22の頻繁な交換のためのコスト上昇が生じないような材質のものであれば、凸部22の材質を限定するものではない。尚、凸部22の形成個数は最少で1つであり、あまり多数の凸部を形成すると研磨効率が低下する懸念があるので、本実施例のような形状の凸部では10個以下にすることが好ましい。又、開示した本実施例と同等の作用効果を奏するのであれば、凸部22の外形形状は開示した略弓形に限定するものではない。
In this embodiment, the
このような凸部22を形成した研磨加工容器を使用する研磨条件は、例えば研磨加工容器を低速でしか回転させることができない場合など、研磨加工容器17内に投入した圧電素板などの被研磨材に十分に撹拌する力を加えることができない場合に使用することが望ましい。研磨加工容器の回転が低速の場合では、研磨加工容器17内の被研磨材が凸部22の表面を接触しながら通過することで、被研磨材に不確定な方向の力が加わり、それにより被研磨材の撹拌が十分に行うことができる。例えば、被研磨材として矩形の圧電素板を投入し圧電素板表面をベベリング加工する場合では、圧電素板が凸部表面を接触しながら通過することにより、容易に圧電素板主面の表裏が反転する。このことにより、圧電素板の主面表裏を均一に研磨加工することができる。
The polishing conditions using the polishing container having such
尚、実施例1として、研磨加工容器の回転が低速の場合において凸部作用が顕著に表れるため例示して説明したが、本発明の要旨である凸部の作用は、研磨加工容器が高速回転している場合においても有効に作用し、研磨加工時間の更なる短縮に効果を奏する。 In addition, since the convex portion action appears remarkably in the case where the rotation of the polishing container is low, Example 1 is described as an example, but the action of the convex portion which is the gist of the present invention is that the polishing container rotates at high speed. In this case, it works effectively and is effective in further shortening the polishing time.
図3には、図1に開示した研磨加工容器17の本発明における他の実施例として、図2(a)に示した切断位置と同位置で切断した場合の断面図を示す。即ち、研磨加工容器17を構成する金属製容器体31の内底部から内側壁に至る内壁曲面上に、長さ方向の外形が略弓形状で、断面形状が頂部になるにしたがって傾斜角が徐々に大きくなる山型の凸部32を対向する位置に2個形成している。この凸部32は容器体31とは一体で形成されており、容器体31の内壁曲面と凸部32の間には段差もない。このような形状にすることで、凸部を容器体に固定する作業をなくすことができ、研磨作業性が向上する。
FIG. 3 shows a cross-sectional view when the polishing
図4には、図1に開示した研磨加工容器17の他の実施例を、(a)は研磨加工容器17の開口口側から見た構造図、(b)は(a)に記載した切断線B1−B2で切断したときの断面図で開示した。即ち、研磨加工容器17を構成する金属製容器体41の内底部から内側壁に至る内壁曲面上に、長さ方向の外形が略弓形状で、断面が頂部になるにしたがって傾斜角が徐々に大きくなる山型であり、且つ容器体21と容器体21と同一材質の凸部42を各々対向する位置に4個形成している。この凸部42は容器体41とは一体であり、容器体41の外底部から外側壁に至る曲面部を容器体41の内空間側に窪ませることで形成する。このように凸部を形成することにより、容器重量を更に軽量化することができる。
FIG. 4 shows another embodiment of the polishing
11,バレル研磨装置
13,公転板
14,公転軸心
15,容器ホルダ
16,自転軸心
17,研磨加工容器
18,構造体
21,31,41 容器体
22,32,42 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, Barrel grinding | polishing
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003306044A JP2005074547A (en) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Vertical barrel polishing device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003306044A JP2005074547A (en) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Vertical barrel polishing device |
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JP2005074547A true JP2005074547A (en) | 2005-03-24 |
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Family Applications (1)
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JP2003306044A Pending JP2005074547A (en) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Vertical barrel polishing device |
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JP (1) | JP2005074547A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8932108B2 (en) | 2010-04-19 | 2015-01-13 | International Business Machines Corporation | High speed barrel polishing device |
-
2003
- 2003-08-29 JP JP2003306044A patent/JP2005074547A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8932108B2 (en) | 2010-04-19 | 2015-01-13 | International Business Machines Corporation | High speed barrel polishing device |
US9550266B2 (en) | 2010-04-19 | 2017-01-24 | International Business Machines Corporation | High speed barrel polishing device |
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