JP2007260872A - ラップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ラップ盤の表面に低コストに凹凸を形成可能とする。
【解決手段】 複数のワーク2をワークホルダ10で保持し、ワーク2をラップ盤1に対して摺動させて研摩する。凹凸を形成した定盤16の表面をラップフィルム17で被覆し、かつラップフィルム17をエア吸着して定盤16表面の凹凸に倣わせることにより、ラップ盤1の表面に凹部1aおよび凸部1bを形成する。
【選択図】図3
【解決手段】 複数のワーク2をワークホルダ10で保持し、ワーク2をラップ盤1に対して摺動させて研摩する。凹凸を形成した定盤16の表面をラップフィルム17で被覆し、かつラップフィルム17をエア吸着して定盤16表面の凹凸に倣わせることにより、ラップ盤1の表面に凹部1aおよび凸部1bを形成する。
【選択図】図3
Description
本発明は、ワークにラップ加工を行うラップ装置に関する。
従来のラップ装置では、ラップ盤を主軸を中心として回転させると共に、ホルダに保持された多数のワークを押し板で押圧することにより、被研摩面をラップ定盤に所定のラッピング圧で押し付けるようにしている(例えば、特許文献1参照)。ラップ盤としては、定盤の表面に、高分子シートからなる研摩パッドを、両面粘着テープを介して貼着したものが多い(例えば特許文献2)。この種の研摩パッドとしては、表面に凹凸を設けて、研摩屑等の異物をトラップするものが知られている(例えば特許文献3)。
特開2001−30165号公報
特開平10−6211号公報の段落0018
特開2004−140178号公報
しかしながら、従来のように研摩パッドの表面に直接凹凸を設ける場合、研摩パッドの加工コストが高騰する。そもそも研摩パッドは経時劣化が避けられず、一定期間の使用後に交換するものであるから、研摩パッド一枚当りのコスト増は、長い目で見れば製品コストを押し上げる要因となる。特に、動圧軸受装置の軸受部品のように小型部品(外径寸法数mm程度)をラップ加工する場合には、研摩パッド表面の凹凸サイズ(凹部のピッチやその深さ等)もこれに合わせて小さくする必要があり、凹凸の形成がより一層困難となるから、上記問題点もより一層顕著なものとなる。
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、ラップ盤の表面に低コストに凹凸を形成可能とすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、ワークをラップ盤に対して摺動させて研摩するラップ装置において、凹凸を形成した定盤表面を研摩パッドで被覆し、かつ研摩パッドを定盤表面の凹凸に倣わせたものである。
このように定盤表面に凹凸を形成し、研摩パッドをその凹凸に倣わせるようにすれば、研摩パッド自体を凹凸加工する必要はなくなる。従って、研磨パッドの低コスト化を図ることができる。その一方で、定盤自体は特に劣化することはなく、半永久的に使用可能であるから、たとえ凹凸加工に手間を要したとしても、長期的にはコスト面の問題を無視することができる。
研摩パッドを定盤の表面凹凸に倣わせるための手段としては、研摩パッドを定盤表面にエア吸着させることが考えられる。エア吸着であれば、簡易な手段で確実に研摩パッドを定盤表面の凹凸に倣わせることができ、かつ凹凸が微小なものである場合にも対応可能となる。また、研摩パッドの脱着は、エアの吸引を停止し、さらに再吸引するだけで行うことが可能となる。この作業はバルブを操作するだけで行えるので、従来のように粘着テープを使用する研摩パッドに比べ、研摩パッドの交換作業が極めて容易なものとなる。
本発明装置は、例えば動圧軸受装置の軸受面を被研摩面とする場合に適合するものである。
このように本発明によれば、表面に凹凸を有するラップ盤が低コストに得られる。従って、ラップ加工のコストをより低廉化することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図1〜図5に基いて説明する。
図1は、本発明を実施するための形態の一例であって、ラップ装置の平面図である。このラップ装置は、軸心O1を中心として回転駆動されるラップ盤1と、多数のワーク2を保持ながら、ラップ盤1上で軸心O2を中心として自転し、かつ軸心O1を中心として公転するキャリア3とで構成される。図1では、ラップ盤上に3つのキャリア3を設置した場合を例示しているが、キャリア3の数は任意である。
本実施形態では、キャリア3の自転・公転運動は、キャリア3の外周面にギヤ(10b:図2参照)を設け、これを、静止フレーム5の内周面に形成した外歯車(図示せず)、および軸心O1上に配置した太陽歯車(図示せず)に噛み合わせた、いわゆる遊星歯車機構を介して行われる。この他、図1の左下のキャリア3で例示するように、ラップ盤1上に載置したキャリア3の回転方向先行側の二箇所をフレーム5に固定したローラ6で支持し、この状態でラップ盤1を回転させてもよい。この場合、回転するラップ盤1上での周速差により、ローラ6で支持されたキャリア3は自然に自転運動を行う(公転運動は行わない)。
図2の断面図に示すように、本実施形態のワークは2は、両端を開口した円筒状をなし、その一方の端面が被研摩面2aとなっている。
各キャリア3は、ワーク2を保持するワークホルダ10と、調心部材11を保持する調心部材ホルダ12と、ウェイト13を保持するウェイトホルダ14とを積層して構成される。ワークホルダ10、調心部材ホルダ12、およびウェイトホルダ14には、それぞれ円周方向に等配した複数箇所(例えば12箇所)にそれぞれ収容孔10a、12a、14aが形成される。
ワークホルダ10の収容孔10aには、ワーク2が被研摩面2aを下にして上下移動可能となる程度の嵌め合いで収容される。ワークホルダ10の外周面には、上記フレーム5の外歯車と噛み合うギヤ10bが形成されており、キャリア3は、このギヤ10bに伝達された駆動力で軸心O2を中心として回転する。調心部材ホルダ12の収容孔12aに調心部材11が収容され、ウェイトホルダ14の収容孔14aに、ウェイト13が上下移動可能となる程度の嵌め合いで収容される。
調心部材11は、図示のように例えば球形に形成される。調心部材11の収容孔12aは、その下側が縮径しており、下端の最小径d1は、調心部材11の外径寸法Dよりも小さい(D>d1)。ウェイト収容孔14aは均一径であり、その内径寸法d2は調心部材11の外径寸法Dよりも小さい(D>d2)。以上の寸法関係から、調心部材11の収容孔12aに調心部材11を収容した状態で、調心部材ホルダ12とウェイトホルダ14とを固定し、アセンブリとすると、調心部材11は、調心部材11の収容孔12、さらにはウェイト13の収容孔14aの何れからも抜け落ちることはなく、アセンブリ内に保持される。また、このアセンブリ状態では、収容孔12aに収容した調心部材11は、任意の方向に遊びを持った状態にある。
ウェイト13は、例えば中実の円筒状に形成され、調心部材11との接触面がテーパ状の面13a、例えば陥没した円錐面になっている。テーパ状面13aは、図示のように軸方向断面の輪郭が直線状であるものの他、曲線状であるものでもよい。テーパ状面13aの最大内径寸法d3は調心部材11の外径寸法Dよりも小さい(D>d3)。また、ワーク2の内径寸法d4も調心部材11の外径寸法Dよりも小さい(D>d4)。
ラップ盤1は、定盤16と定盤16の上面を被覆する研摩パッド17とで構成される。研摩パッド17は、例えば砥粒を分散保持した樹脂材料で形成され、全体が可撓性を有するフィルム状に形成される(この研摩パッドを以下では「ラップフィルム」と称する)。定盤16の複数箇所には上下方向に多数の吸気孔18が貫通形成され、各吸気孔18は定盤16の下方に形成されたチャンバ19に連通している。チャンバ19内のエアを真空ポンプ等で吸気することにより、ラップフィルム17は定盤16の上面にエア吸着される。その一方、吸気を停止し、チャンバ19内を大気圧に戻すことで、ラップフィルム17を定盤16から容易に剥がすことができる。従って、本発明によれば、バルブを操作するだけでラップフィルムの交換を容易に行うことが可能となる。
図3に拡大して示すように、定盤16の上面には微小な凹凸が形成されている。この際、ラップフィルム17をエア吸着すれば、ラップフィルム17が定盤16の表面凹凸に倣って吸着されるので、ラップ盤1の表面に凹部1aと凸部1bを形成することができる。この場合、凹部1aと凸部1bのそれぞれに吸気孔18a、18bを開口させるのが望ましいが、少なくとも凸部1bに吸気孔18aが開口していれば、ある程度ラップフィルム17を凹凸に倣わせて、ラップフィルム17に凹部1aと凸部1bを形成することができる。
凸部1bはワーク2の被研摩面2aを研摩する一方、凹部1aは研摩屑等の異物をトラップするので、凸部1bへの異物の付着によるコンタミの発生や被研摩面の傷付きを防止することができる。凹部1aは孔状であっても溝状であってもよい。ワーク2として、後述のように動圧軸受装置のハウジング20(外径寸法1mm〜15mm)を使用する場合、吸着によってできた凹部1aの幅Wがワーク2の外径寸法Aに比べて小さすぎるとトラップ機能が得られず、大きすぎるとラップ加工中のワーク2の姿勢が不安定化するので、両者の比W/Aは、0.02≦W/A≦0.1の範囲が望ましい。また、隣接する凹部1a間の平均ピッチPが小さすぎると同様にワークの姿勢が不安定化し、大きすぎると十分なトラップ機能が得られないので、両者の比P/Wは、0.1≦P/W≦5の範囲が望ましい。さらに凹部1aの深さは、これが浅すぎるとトラップ機能が不十分となるので10μm以上にするのが望ましい。
このように定盤16の表面に凹凸を形成し、ラップフィルム17をその凹凸に倣わせるようにすれば、ラップフィルム17自体を凹凸加工する必要はなく、表面が平滑な市販品をそのまま使用することが可能となる。従って、表面凹凸を有するラップ盤1が低コストに製作可能となり、ラップ加工コストのより一層の低廉化を図ることができる。
なお、上述のように、エア吸引でラップフィルム17を定盤16の表面に吸着させる他、ラップフィルム17を接着剤の介在下で定盤16の表面に貼着し、かつ定盤16の表面凹凸に倣うようにラップフィルム17を強く擦り付けることにより、ラップ盤1の表面に凹部1aおよび凸部1bを形成することもできる。
以上の構成のラップ装置を用いたラップ加工は以下の手順で行われる。
先ず、定盤16にラップフィルム17を吸着し、その状態で、ラップ盤1上にワークホルダ10を配置する。次にワークホルダ10の各ワーク収容孔10aにワーク2を供給する。さらに、予めアセンブリ化した調心部材ホルダ12およびウェイトホルダ14をワークホルダ10上に載置して、キャリア3を構成する。この際、調心部材ホルダ12に固定した位置決めピン7をワークホルダ10の位置決め穴10cに嵌合し、アセンブリとワークホルダ10の軸方向および円周方向の位置決めを行う。次いで、ウェイトホルダ14の各収容孔14aにウェイト13を挿入し、ワークホルダ10の下面よりも下方に突き出たワーク2の被研摩面2aに所定のラッピング圧を作用させる。この状態でラップ盤1を回転駆動し、遊星歯車機構でキャリア3を自転・公転させることにより、ワーク2の被研摩面2aをラップフィルム17上で摺動させて研磨する。なお、ラッピング圧が作用した状態の調心部材11は、軸方向ではワークホルダ10、調心部材ホルダ12、およびウェイトホルダ14の何れとも非接触となる。
このように本発明では、片面ラップ加工に際し、ワークホルダ10に保持された各ワーク2上に個別にウェイト13を載荷しているので、個々のワーク2には規定の荷重が均一に負荷される。従って、各ワーク2間での被研摩面2aの仕上げ精度のばらつきを抑えることができる。この場合、個々のワーク2に載荷するウェイト13の重量を調整すれば、ラップ加工前の被研摩面2aの表面状態に応じて、個々のワーク毎に適切なラッピング圧を付与することができ、ラップ加工後の被研摩面2aの仕上げ精度をさらに高めることができる。例えばラップ加工前に各ワーク2の被研摩面の表面精度、例えば表面粗さをそれぞれ測定し、この表面精度に見合った重量のウェイト13を選択使用するようなフィードバック制御を行うことで、被研摩面2aの仕上げ精度をより一層高めることができる。
また、上記ラップ装置では、各ウェイト13とワーク2との間に調心部材11を配置しており、この調心部材11をウェイト13のテーパ状面13aに接触させているので、ウェイト13と調心部材11との間で調心が行われる。また、調心部材11は、ワーク2の内周面に部分球面が嵌合して環状に線接触しているため、調心部材11とワーク2との間での芯ずれを回避することができる。以上から、ウェイト13とワーク2の間で芯合わせを行うことができ、これにより、ワーク2に作用する偏荷重を防止して、被研摩面2aを均一に研摩することが可能となる。調心部材11とウェイト13との間のみならず、調心部材11とワーク2との間に同様のテーパ状面を介在させて調心を行ってもよく、これによりウェイト13とワーク2との間の芯合わせをより精度よく行うことが可能となる。
以上に述べたラップ加工は、例えば動圧軸受装置の軸受部品に設けられる面であって、軸受隙間に対向する面(軸受面)の研摩に適用することができる。
図4は、この種の動圧軸受装置の断面図で、特にHDD用のスピンドルモータに適合する動圧軸受装置の断面図である。この動圧軸受装置では、ディスクハブ21の回転が、二つのラジアル軸受部R1、R2と二つのスラスト軸受部T1、T2とで支持される。
ラジアル軸受部R1、R2は、ディスクハブ21に一体形成した軸部21aの外周面、もしくはこれに対向する軸受スリーブ22の内周面の何れか一方に、ヘリングボーン動圧溝等の動圧発生部を形成し、この動圧発生部とこれに対向する面との間の軸受隙間(ラジアル軸受隙間)で潤滑油の動圧作用を発生させて軸部21aの回転をラジアル方向で支持するものである。本実施形態では、ラジアル軸受部R1、R2は、軸方向に離隔した2箇所に設けられている。
スラスト軸受部T1、T2も同様に、スラスト軸受隙間で潤滑油の動圧作用を発生させ、これにより軸部21aの回転を両スラスト方向で支持するものである。一方のスラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間は、内周に軸受スリーブ22を固定したハウジング20の上端面と、これに対向するディスクハブ21の下端面21bとの間に形成され、これらの面のうち何れか一方の面にヘリングボーン動圧溝等の動圧発生部が形成される。他方のスラスト軸受部T2のスラスト軸受隙間は、軸部21aに固定したフランジ部23の上端面と、これに対向する軸受スリーブ22の下端面との間に形成され、これらの面のうち、何れか一方に動圧発生部が形成される。
これらラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間の隙間幅は微小であるので(通常、数μm〜数十μmの幅)、これら軸受隙間に面するラジアル軸受面やスラスト軸受面の平面度も極めて高精度のものが要求される。従って、これら軸受面(動圧発生部を形成しているか否かは問わない)を上記ラップ装置を用いて研摩することにより、高い軸受性能を得ることが可能となる。例えば図2に示すラップ装置におけるワーク2として、軟質金属等の金属材料を鍛造したハウジング20を使用し、このハウジング20の上側端面に形成したスラスト軸受面を被研摩面2aとすることができる。
なお、図4中の符号Sは潤滑油の漏れを防止するためのシール空間であり、符号24はハウジング20の下側開口部を封孔する蓋部材である。軸受形式によっては、この蓋部材24に軸受面を形成する場合もあり、この場合、蓋部材24をワーク2とすることもできる。
図5は、動圧軸受装置の他の構成例を示すものである。この動圧軸受装置は、図4に示す動圧軸受装置とは、スラスト軸受部T1が一箇所にのみ設けられている点、軸部26をディスクハブ21と別材料で形成している点、フランジ部23および蓋部材24を省略している点、ハウジング20が一体に底部20aを有する点、ディスクハブ21の抜け止めとして抜け止め部材25をディスクハブ21に固定している点が異なる。
この実施形態についても、有底円筒状のハウジング20の上側端面2aを図2に示すラップ装置で研摩することにより、高精度のスラスト軸受面を得ることができる。
なお、以上の説明では、研摩パッド17としてフィルム状のものを使用する場合を例示したが、研摩パッドの形態はフィルム状に限らず、シート状や布状のものを使用することもできる。研摩パッドの材質も樹脂材料には限らない。また、研摩パッドに砥粒を含有させず、スラリー状のラップ剤に砥粒を含有させて、このラップ剤を研摩パッド上に逐次供給しながら研摩するようにしてもよい。
さらに、キャリア3として、ワーク2とウェイト13との間に調心部材11を配置したものを例示しているが、調心部材11を省略して、各ウェイトを直接ワーク2の上に載置することもできる。また、ウェイトを使用することなく、特許文献1に記載のように、各ワーク上に一枚の押し板を押し当ててラッピング圧を得るようにすることもできる。また、以上の説明では、片面ラップを例示したが、本発明は両面ラップを行うラップ装置にも同様に適用することができる。
1 ラップ盤
1a 凹部
1b 凸部
2 ワーク
3 キャリア
10 ワークホルダ
11 調心部材
12 調心部材ホルダ
13 ウェイト
13a テーパ状面
14 ウェイトホルダ
16 定盤
17 研摩パッド(ラップフィルム)
18 吸気孔
19 チャンバ
1a 凹部
1b 凸部
2 ワーク
3 キャリア
10 ワークホルダ
11 調心部材
12 調心部材ホルダ
13 ウェイト
13a テーパ状面
14 ウェイトホルダ
16 定盤
17 研摩パッド(ラップフィルム)
18 吸気孔
19 チャンバ
Claims (3)
- ワークをラップ盤に対して摺動させて研摩するラップ装置において、凹凸を形成した定盤表面を研摩パッドで被覆し、かつ研摩パッドを定盤表面の凹凸に倣わせたことを特徴とするラップ装置。
- 研摩パッドを定盤表面にエア吸着させた請求項1記載のラップ装置。
- ワークの被研摩面が、動圧軸受装置の軸受面である請求項1記載のラップ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006091652A JP2007260872A (ja) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | ラップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006091652A JP2007260872A (ja) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | ラップ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007260872A true JP2007260872A (ja) | 2007-10-11 |
Family
ID=38634370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006091652A Withdrawn JP2007260872A (ja) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | ラップ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007260872A (ja) |
-
2006
- 2006-03-29 JP JP2006091652A patent/JP2007260872A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090602 |