JP2006239809A - 両面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置を大型化することなく、大きなワークを精度良く、効率良く、平行平面状に研磨でき、またワークのセット作業を容易化できると共に、作業時の安全性を確保でき、更には研磨度合いの調整幅、研磨の自由度を高めることができるようにする。
【解決手段】 夫々独立して回転する上定盤１と下定盤２とで、キャリヤ５に水平に保持されているワーク６の上下の両面を平行平面状に研磨する両面研磨装置であって、キャリヤ５を、左右方向に揺れ動かす揺動機構７を備える。この揺動機構７を、キャリヤ５を後側から両腕で抱える状態に形成している腕形フレーム８と、この腕形フレーム８の後側に設けて腕形フレーム８が水平状態で左右方向に揺動するときの回転中心となる縦軸９と、この縦軸９を中心に腕形フレーム８を左右方向に揺動させる駆動装置１０とで形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は研磨装置に関し、更に詳しくは上定盤と下定盤とで石英硝子板等のワーク（被研磨加工物）を挟み、ワークの上下の両面を平行平面状に研磨する両面研磨装置に関するものである。

従来この種の装置としては、例えばキャリヤを揺動駆動するキャリヤ揺動駆動部を設け、ワークを保持するキャリヤと、上定盤及び下定盤を回転させ、上記のキャリヤ揺動駆動部でキャリヤを揺動させてワークの両面を平面加工するよう形成しているものがある（例えば特許文献１参照）。

ところで従来、この種の研磨装置の場合は、ワークを１枚だけキャリヤで保持して研磨するのでは効率が悪く、また研磨の進行度がワークの中心と周辺部で異なるため、ワークを、キャリヤの同心円線上に等間隔に複数配置して研磨するのが通例である。従ってワークが大きくなると、従来はキャリヤの径を長くし、キャリアを大きくする必要があった。そのため従来、大きなワークを両面研磨する場合は、装置自体の大型化を避けられず、その結果、設置スペースが広く必要になり、装置の値段が高くなり、ひいては加工コストが増加する、という問題点があった。
従って従来、ワークが大きい場合でも、装置を大型化することなく、しかもワークの両面を精度良く、効率良く研磨できる装置の出現が望まれていた。
而して特許文献１に係る従来機の場合は、装置の左右に、キャリヤを装置の前後方向に案内して揺動する機構が設けられ、また装置の前側に揺動フレームが配置されていた。従ってこれによると、ワークをキャリアにセットする際、作業者は身体をのり出して無理な姿勢でセット作業を行なわなければならず、また揺動フレームが前側に振れるため、作業時に危険を伴う、という問題点があった。またこの従来機は、キャリヤが直線状に揺動するため、これによると、研磨度合いの調整幅、研磨の自由度が低い、という問題点があった。
特開２００３−１３６３９８号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、提案されたものである。
従って本発明の解決しようとする技術的課題は、装置を大型化することなく、大きなワークを精度良く、効率良く、平行平面状に研磨でき、またワークのセット作業を容易化できると共に、作業時の安全性を確保でき、更には研磨度合いの調整幅、研磨の自由度を高めることができるよう形成した両面研磨装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、次のような技術的手段を採る。
即ち本発明は、図１等に示されるように、夫々独立して回転する上定盤１と下定盤２とで、キャリヤ５に水平に保持されているワーク６の上下の両面を平行平面状に研磨する両面研磨装置であって、上記のキャリヤ５を左右方向に揺れ動かす揺動機構７を備え、この揺動機構７が、キャリヤ５を後側から両腕で抱える状態に形成されている腕形フレーム８と、この腕形フレーム８の後側に設けられて腕形フレーム８が水平状態で左右方向に揺動するときの回転中心となる縦軸９と、この縦軸９を中心に腕形フレーム８を左右方向に揺動させる駆動装置１０とで形成されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の場合、腕形フレーム８の外形状は、平面視で馬蹄形、半円形、コの字形等に形成されるのが好ましいが、これに限定されるものではない。縦軸９は、腕形フレーム８を浮かせた状態で揺動可能になるよう、腕形フレーム８を支持する機能を有しているのが好ましいが、本発明はその他例えば腕形フレーム８の支持案内機構が別個設けられているのでも良い。駆動装置１０は、例えばロッド１０ａと、このロッド１０ａを進退動作させるモータ１０ｂ等を備えて形成されたり、或いは油圧シリンダやエアシリンダ等で構成される。

而して本発明の場合、腕形フレーム８が平面視で左右対称状に形成され、縦軸９がこの腕形フレーム８の左右方向の中央位置に配置されているのが好ましい（請求項２）。
なぜならこれによると、縦軸９を中心にキャリヤ５を左右方向にバランス良く安定した状態で振ってワーク６を研磨できるからである。

また請求項１又は２に係る本発明は、駆動装置１０が、腕形フレーム８の左右何れか一方の側と対応する位置に１台備えて形成されているのが好ましい（請求項３）。
なぜならこれによると、構成部品が少なくて済むから、部品コストや組立てコスト、加工コストを低廉化でき、また装置の軽量化を図ることができるからである。

また本発明の場合、上記の駆動装置１０は、水平状態で進退動作するロッド１０ａを備えて形成され、このロッド１０ａの前端部が腕形フレーム８の外縁部８ｂに枢着されているのが好ましい（請求項４）。
なぜならこれによると、ロッド１０ａを水平状態で前進、後退動作させることにより、腕形フレーム８を左右方向に効率良く、簡素、簡単な構造で揺動できるからである。ここで、ロッド１０ａとしては、例えばモータ１０ｂにより進退動作するボールネジや、或いは油圧シリンダやエアシリンダのロッドがある。

本発明の両面研磨装置は、このように形成されているから、これによれば、装置を大型化することなく、大きなワークを精度良く、効率良く、低コストで平行平面状に研磨できる。
また本発明は、揺動機構を左右方向に揺動する腕形フレームで形成しているため、これによれば、装置の前側からワークをセットでき、この種のセット作業を容易化でき、作業者が装置の前側に立っても危険がない。
更に本発明の装置は、上記の通り、腕形フレームを、縦軸を中心に左右方向に揺動してワークを研磨するものである。従ってこれによれば、研磨度合いの調整幅、研磨の自由度を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１等において、１は上定盤であり、２は下定盤である。この上定盤１と下定盤２は、装置の上部に設けられている上定盤用モータ３と、下部に設けられている下定盤用モータ４で、夫々独立して、この実施形態では逆回転するよう形成されている。また上定盤１は、昇降動作自在に形成され、キャリヤ５に保持されるワーク６を加圧可能に形成されている。Ｗ（図４参照）は、上定盤１と同じ重さの錘である。この錘Ｗによって上定盤１はバランスが保たれ、ワーク６に対する加圧が安定した状態で容易になる。

上記のキャリヤ５は、平面視で円形の枠５ａと、この枠５ａ内に平面視で縦横に渡された桟５ｂとで形成され、この桟５ｂによってワーク６を保持する矩形の窓状嵌合部５ｃを平面視で一対備えて形成されている。またキャリヤ５は回転可能に形成され、ワーク６は、このキャリヤ５で保持された状態で上定盤１と下定盤２で挟まれ、キャリヤ５と一緒に回転しながら、上定盤１と下定盤２で上下の両面が平行平面状に研磨されるよう形成されている。なおワーク６は、この実施形態では石英ガラスの矩形板である。

また本発明の装置は、上記のキャリヤ５を左右方向に揺れ動かす揺動機構７を備えて形成されている。この揺動機構７は、キャリヤ５を後側から両腕で抱える状態に形成されている腕形フレーム８と、この腕形フレーム８の後側に設けられて腕形フレーム８が水平状態で左右方向に揺動するときの中心となる縦軸９と、この縦軸９を中心に腕形フレーム８を左右方向に揺動させる駆動装置１０とで形成されている。

上記の腕形フレーム８は、この実施形態では略馬蹄形に形成されると共に、平面視で左右対称状に形成されている。この腕形フレーム８の前端部の両側と、後部中央の内側には、キャリヤ５を回転自在に保持する起立状の一対のローラ１１と、キャリヤ５を昇降動作させる昇降装置１２が１組の状態で、平面から見て１２０度づつあけ、計３組設けられている。

上記のローラ１１は、キャリヤ５の枠５ａの外周面と擦接するものであり、上部は腕形フレーム８と円滑に係合するよう、上方に向かってテーパーに形成されている。また上記の昇降装置１２は、キャリヤ５を載せる横軸ローラ１２ａ（図８参照）と、この横軸ローラ１２ａを上下方向に案内する支柱１２ｂと、この支柱１２ｂに沿って横軸ローラ１２ａを昇降動作させるモータ１２ｃと、このモータ１２ｃの回転力を横軸ローラ１２ａに伝えるベルト伝動機構１２ｄとを備えて形成されている。上記の縦軸９は、腕形フレーム８の左右方向の中央位置に配置されている。また腕形フレーム８は、その基部８ａが縦軸９に枢着されて支持され、台盤１３の上で揺動可能に設けられている。

上記の駆動装置１０は、図１Ｂ、図７に示されるように、この実施形態では平面視で腕形フレーム８の左側の位置に、１台備えて形成されている。この駆動装置１０は、装置の例えば台盤１３に固定され、進退動作するロッド１０ａとしてのボールネジと、このボールネジを進退動作させるモータ１０ｂとを備えて形成されている。ロッド１０ａとしてのボールネジは、水平に配置されると共に、前端部が腕形フレーム８の外縁部８ｂに枢着され、斜めに配置されている。モータ１０ｂの回転軸とロッド１０ａは、ウォームギヤ１０ｃ（図７参照）を介して接続されている。なおロッド１０ａ及びモータ１０ｂは、カバー１０ｄで覆われている。

次に本発明の装置の作用を説明する。
先ず作業者は、ワーク６を下定盤２の上に置く。このときキャリヤ５は昇降装置１２の横軸ローラ１２ａに支持されて上方に配置されている。次に昇降装置１２のモータ１２ｃを駆動させ、キャリヤ５を下降させてワーク６をキャリヤ５の窓状嵌合部５ｃにセットする。次に作業者は、上定盤１を下降させ、上定盤１をワーク６に押し付け、研磨材を供給する。そして上定盤用モータ３と下定盤用モータ４のスイッチを入れる。これにより上定盤１と下定盤２が、夫々逆方向に回転し、ワーク６の両面を研磨する。

而して作業者が、上定盤１と下定盤２の回転速度や加圧状態を徐々に上げて研磨して行くと、ワーク６の中心部と外側で研磨度合いに差が生じる。そこで本発明の場合は、揺動機構７により、キャリヤ５を抱えた腕形フレーム８を、縦軸９を中心に左右方向に揺動させて研磨加工を進める。腕形フレーム８の揺動操作は、具体的には、駆動装置１０のモータ１０ｂを正逆回転することで実現する。即ち、モータ１０ｂが例えば正回転すると、ロッド１０ａが前進する。これにより腕形フレーム８が押され、腕形フレーム８が縦軸９を中心に平面視で右方向に振れる（図１Ｂ、図１１参照）。またモータ１０ｂが逆回転すると、ロッド１０ａが後退し、腕形フレーム８が牽引される。これにより腕形フレーム８が、縦軸９を中心に平面視で左側に振れる。作業者は、このように駆動装置１０のモータ１０ｂの正逆回転駆動を切り替え、キャリヤ５を揺動させてワーク６を研磨する。キャリヤ５の揺動幅（例えばＤ１（図１１参照）は４５０ｍｍ、Ｄ２は４２０ｍｍ）は、ワーク６の中央が周辺部より研磨が進行しているときは大きく振り、逆の場合は小さく揺動させる。この揺動幅は、ワーク６の平面状態や上定盤１と下定盤２の凹凸状態等に応じて適宜選定する。なお本発明は、キャリヤ５を保持する一対のローラ１１を昇降装置１２と共に前後方向にずらして腕形フレーム８に取り付け直し、キャリヤ５の前後の振れ幅（Ｄ３）が変更可能になるよう構成されるのでも良い。

本発明の両面研磨装置の好適な一実施形態を示し、Ａは要部正面図、Ｂは一部を切断した要部平面図である。 同上装置の正面から見た斜視図である。 同上装置の正面左側から見た斜視図である。 同上装置の右側面図である。 同上装置の左側の要部斜視図である。 同上装置の右側の要部斜視図である。 駆動装置を示す要部斜視図である。 同上装置の要部斜視図である。 同上装置の作用を説明するための要部分解斜視図である。 同上装置の作用を説明するための要部平面図である。 同上装置の作用を説明するための要部平面図である。

符号の説明

１ 上定盤
２ 下定盤
３ 上定盤用モータ
４ 下定盤用モータ
５ キャリヤ
６ ワーク
７ 揺動機構
８ 腕形フレーム
９ 縦軸
１０ 駆動装置

Claims (4)

1. 夫々独立して回転する上定盤と下定盤とで、キャリヤに水平に保持されているワークの上下の両面を平行平面状に研磨する両面研磨装置であって、上記のキャリヤを左右方向に揺れ動かす揺動機構を備え、この揺動機構が、キャリアを後側から両腕で抱える状態に形成されている腕形フレームと、この腕形フレームの後側に設けられて腕形フレームが水平状態で左右方向に揺動するときの回転中心となる縦軸と、この縦軸を中心に腕形フレームを左右方向に揺動させる駆動装置とで形成されていることを特徴とする両面研磨装置。
2. 請求項１記載の両面研磨装置であって、腕形フレームが平面視で左右対称状に形成され、縦軸がこの腕形フレームの左右方向の中央位置に配置されていることを特徴とする両面研磨装置。
3. 請求項１又は２記載の両面研磨装置であって、駆動装置が、腕形フレームの左右何れか一方の側と対応する位置に１台備えて形成されていることを特徴とする両面研磨装置。
4. 請求項３記載の両面研磨装置であって、駆動装置が、水平状態で進退動作するロッドを備えて形成され、このロッドの前端部が腕形フレームの外縁部に枢着されていることを特徴とする両面研磨装置。

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