JP2009000783A - 研磨研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨および研削を効率的にかつ精度よく行うことができる研磨研削装置を提供する。
【解決手段】被研磨研削物１０１を研磨または研削を行うための研磨研削装置１００において、研磨または研削を行うための回転子１と、回転子１を自転させるための回転軸２と、第１のモータ３にて自転する太陽軸４と、太陽軸４の回転と連動して太陽軸４から第１の公転半径Ｌ１を隔てて公転する遊星軸５と、遊星軸５と同軸にて形成され遊星軸５と連動して移動するとともに第２のモータ６にて自転する揺動軸７とを備え、回転軸２は、遊星軸５の自転と連動して自転するとともに、揺動軸７の自転と連動して揺動軸７から第１の公転半径Ｌ１の距離と同一の距離を有する第２の公転半径Ｌ２を隔ててかつ太陽軸４と同軸位置を通過可能に揺動するものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、研磨および研削を効率的にかつ精度よく行うことができる研磨研削装置に関するものである。

従来の研磨装置は、研磨を行うための棒状部材の端面と平行な円周上を自転しながら移動して研磨するものであった。

特開２００２−２１０６４４号公報

従来の研磨装置は、公転しながら自転することにより研磨を行っており、多くの範囲を研磨でき研磨の効率はよいものの、その公転を行う範囲の中心部は研磨することができず、公転軸と自転軸とを同軸にて研磨を行うことができないため、精度を要求される研磨および研削を行うことができないという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、研磨および研削を効率的にかつ精度よく行うことができる研磨研削装置を提供することを目的とする。

この発明は、被研磨研削物を研磨または研削を行うための研磨研削装置において、
研磨または研削を行うための回転子と、回転子を自転させるための回転軸と、第１の駆動源にて自転する太陽軸と、太陽軸の回転と連動して太陽軸から第１の公転半径を隔てて公転する遊星軸と、遊星軸と同軸にて形成され遊星軸と連動して移動するとともに第２の駆動源にて自転する揺動軸とを備え、
回転軸は、遊星軸の自転と連動して自転するとともに、揺動軸の自転と連動して揺動軸から第１の公転半径の距離と同一の距離を有する第２の公転半径を隔ててかつ太陽軸と同軸位置を通過可能に揺動するものである。

また、この発明は、被研磨研削物を研磨または研削を行うための研磨研削装置において、
研磨または研削を行うための回転子と、回転子を自転させるための回転軸と、第１の駆動源にて自転する太陽軸と、太陽軸の自転と連動して太陽軸から公転距離を隔てて公転する遊星軸とを備え、
回転軸は、遊星軸の自転と連動し自転するとともに、太陽軸の同軸位置と遊星軸の同軸位置とを直交に結んだ方向に移動するものである。

この発明の研磨研削装置は、被研磨研削物を研磨または研削を行うための研磨研削装置において、
研磨または研削を行うための回転子と、回転子を自転させるための回転軸と、第１の駆動源にて自転する太陽軸と、太陽軸の回転と連動して太陽軸から第１の公転半径を隔てて公転する遊星軸と、遊星軸と同軸にて形成され遊星軸と連動して移動するとともに第２の駆動源にて自転する揺動軸とを備え、
回転軸は、遊星軸の自転と連動して自転するとともに、揺動軸の自転と連動して揺動軸から第１の公転半径の距離と同一の距離を有する第２の公転半径を隔ててかつ太陽軸と同軸位置を通過可能に揺動するので、研磨および研削を効率的にかつ精度よく行うことができる。

また、この発明は、被研磨研削物を研磨または研削を行うための研磨研削装置において、
研磨または研削を行うための回転子と、回転子を自転させるための回転軸と、第１の駆動源にて自転する太陽軸と、太陽軸の自転と連動して太陽軸から公転距離を隔てて公転する遊星軸とを備え、
回転軸は、遊星軸の自転と連動し自転するとともに、太陽軸の同軸位置と遊星軸の同軸位置とを直交に結んだ方向に移動するので、研磨および研削を効率的にかつ精度よく行うことができる。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における研磨研削装置の構成を示した正面図、図２は図１に示した研磨研削装置の構成を示した上面図、図３は図１に示した研磨研削装置の揺動軸の部分の詳細を示した下面図、図４は図１に示した研磨研削装置の構成を示した概念図、図５は図１に示した研磨研削装置の太陽軸を中心としたそれぞれの軸の動作の軌道を示した図である。図において、研磨研削装置１００は被研磨研削物１０１を研磨または研削を行うためのものある。そして、研磨または研削を行うための回転子１と、回転子１を自転させるための回転軸２と、太陽軸４と、遊星軸５と、揺動軸７と、太陽軸４と遊星軸５と揺動軸７とを連結する連結手段８と、揺動軸７と回転軸２とを保持する保持手段９とを備える。

そして、太陽軸７は連結手段８に一端が固定されている。そして、遊星軸５は自転が可能なように連結手段８に設置され、かつ、連結手段８により太陽軸７と第１の公転半径Ｌ１の位置関係となるように連結されている。そして、揺動軸７は自転が可能なように連結手段８に設置され、かつ、連結手段８により遊星軸５と同軸の位置関係となるように連結されている。そして、揺動軸７は自転が可能なように保持手段９に保持され、かつ、保持手段９により回転軸２と第１の公転半径Ｌ２の位置関係となるように保持されている。そして、回転軸２は自転が可能なように保持手段９に保持されている。尚、回転子１とは、研磨または研削を行うための条件に応じて様々な種類のものを使用することが可能である。それは例えば研磨の場合であればバフ、研削の場合であればドリルなど適宜設定することが可能であることは言うまでもない。

太陽軸４は他端にプーリ４２が設置されている。そして、太陽軸４は、第１の駆動源としての第１のモータ３の回転がベルト４３を介してプーリ４２を回転させて自転する。また、太陽軸４には太陽軸４の自転に連動して回転せず固定された太陽ギア４１が配設されている。そして、遊星軸５は一端に遊星ギア５１、他端に第１のギア５２が配設されている。そして、遊星ギア５１は、太陽軸４の回転と連動して、太陽ギア４１の周りを公転する。この公転は、連結手段８にて太陽軸４の一端が固定され、かつ、太陽軸４と遊星軸５とが連結されていることにより発生する。そしてこの遊星ギア５１の回転により遊星軸５は自転する。そして、第１のギア５２は、遊星ギア５１が回転し遊星軸５が自転することにより回転する。そして揺動軸７は、遊星軸５と同軸にて形成され連結手段８に連結されていることにより遊星軸５の公転に連動して移動する。そして、この揺動軸７は、第２の駆動源としての第２のモータ６の回転がベルト６４とプーリ６２とプーリ６３を介して伝達され自転が行われている。そしてこの伝達は、ロータリーアクチュエータ６１により精度よく制御されている。

回転軸２は、他端に第２のギア２１が配設されている。そして、第２のギア２１に、遊星軸５の自転に連動する第１のギア５２の回転が伝達され回転する。よって、回転軸２は遊星軸５の自転と連動して自転する。さらに、回転軸２は、揺動軸７と保持手段９により第１の公転半径Ｌ１の距離と同一の距離を有する第２の公転半径Ｌ２を隔てて保持されている。よって、回転軸２は太陽軸４と同軸位置を通過可能に揺動する。よって保持手段９は、回転軸２の揺動が、太陽軸４と同軸位置を通過可能となるように、太陽軸４とは相反する側に形成されている。被研磨研削物１０１は太陽軸４を中心に回転可能な回転台１１０および太陽軸４に対してＸＹ軸に移動可能なＸＹテーブル１０２上に載置され、太陽軸４に対して回転可能、かつ、ＸＹ軸方向の所望箇所に移動することが可能である。

次に上記のように構成された実施の形態１の研磨研削装置の動作について図５に基づいて説明する。まず、電動機などにより第１のモータ３が駆動すると、ベルト４３とプーリ４２によって第１のモータ３の回転が太陽軸４に伝えられる。そこで、太陽軸４の回転は太陽軸４の他端が固定されている連結手段８に伝えられる。そして、連結手段８が回転すると、連結手段８にて太陽軸４に連結されている遊星軸５の遊星ギア５１が、固定された太陽ギア４１に沿って公転しながら自転する。よって、図５（ａ）の遊星軸５の移動経路に示すように公転しながら自転する。次に、遊星ギア５１の自転による回転は、遊星ギア５１と一体となっている遊星軸５を経由して第１のギア５２に伝達される。さらに、第１のギア５２に伝達された回転は、第２のギア２１に伝達される。

そして、図５（ｂ）に示すように、遊星軸５の自転に連動して回転する第１のギア５２の回転が第２のギア２１を回転され、回転軸２が自転する。そして、図５（ｃ）に示すように、揺動軸７の移動経路は、連結手段８により遊星軸５に連結されているため、遊星軸５の公転と同様の経路となる。そして、回転軸２は保持手段９を介して揺動軸７に保持されているため、図５（ｃ）に示す揺動軸７から第１の公転半径Ｌ１の距離と同一の距離を有する第２の公転半径Ｌ２を隔てて保持されている。さらに、保持手段９は太陽軸４側とは異なる側にて保持することにより、回転軸２が太陽軸４と同軸位置を通過可能となるように設定することが可能となる。

この揺動は、電動機などにより第２のモータ６が駆動すると、ベルト６４とプーリ６２、プーリ６３によって第２のモータ６の回転が揺動軸７に伝えられ揺動軸７が自転することにより行われる。例えば、揺動軸７のこれらの回転による自転が、回転軸２が±９０°揺動可能な場合について説明する。尚、揺動可能な角度は±９０°に限られることはなく、これらより小さい範囲またはこれらより大きく±１８０°より小さい範囲にて設定にすることが可能となる。但し、この角度は保持手段９の構成に制約されるものである。そして、図５（ｃ）に示すように、例えば揺動軸７（ａ）の位置に存在する場合には、回転軸２の揺動経路（ａ）を揺動することとなる。また、揺動軸７（ｂ）の位置に存在する場合には、回転軸２の揺動経路（ｂ）を揺動することとなる。また、揺動軸７（ｃ）の位置に存在する場合には、回転軸２の揺動経路（ｃ）を揺動することとなる。また、揺動軸７（ｄ）の位置に存在する場合には、回転軸２の揺動経路（ｄ）を揺動することとなる。

すなわち、図５（ｃ）に示すように、回転軸２移動可能範囲内において回転軸２は移動することが可能となる。また、回転軸２は太陽軸４と同軸位置を必ず通過することが可能となる。これは、例えば、開口（穴）などを研削して形成する場合など、回転軸２の回転を精度よく行うためには太陽軸４と回転軸２とを常に同軸にて保持する必要がある。その場合、本願発明においては、回転軸２を太陽軸４と常に同軸に保持することが可能となるため、精度よく研削を行うことが可能となる。さらに、回転軸２移動可能範囲の他の箇所に移動することも可能であるため、被研磨研削物１０１の研磨などを行うことも容易に可能となる。さらに、ＸＹテーブル１０２を動作させることにより被研磨研削物１０１の研磨または研削を精度よく広範囲にて行うことが可能となる。

また、回転台１１０を回転させることにより被研磨研削物１０１を回転させることができる。例えば、回転軸２移動可能範囲外において加工を行う場合、ＸＹテーブル１０２にて所定の箇所に被研磨研削物１０１を移動させるとともに、回転台１１０にて被研磨研削物１０１を回転させる。このことにより、例えば、回転軸２移動可能範囲外においても回転軸２を太陽軸４と常に同軸に保持した状態にて加工を行うことが可能となる。また、回転軸２は揺動軸７の自転により揺動させることができるため、回転子１２を被研磨研削物１０１に接触させる場合には、被研磨研削物１０１に対して斜めから回転子１を当接することができるる。そして、回転子１の当接による摩擦力が、被研磨研削物１０１に対して垂直に当接した場合の摩擦力より小さくすることができる。このため、研磨または研削において、削り過ぎたりすることが無く、研磨または研削を精度よく行うことが可能となる。

上記のように構成された実施の形態１の研磨研削装置によれば、回転軸を太陽軸と同軸位置にて保持できるとともに、回転軸を広範囲に移動することが可能となるため、研磨および研削を効率的にかつ精度よく行うことができる。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２における研磨研削装置の構成を示した概念図、図７は図６に示した研磨研削装置の太陽軸を中心としたそれぞれの軸の動作の軌道を示した図である。尚、図６においては被研磨研削物、回転台、およびＸＹステージの構成は示していないが、上記実施の形態１と同様に形成してもよく、上記実施の形態１と同様の動作が可能であることは言うまでもない。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。回転軸２は、遊星軸５の自転と連動し自転するとともに、太陽軸４の同軸位置と遊星軸５の同軸位置とを直交に結んだ方向Ａに移動する。このために回転軸２には移動手段１１が配設されている。そしてこの移動手段１１は、例えば、回転軸２が方向Ａに移動するためのガイドを備えたガイドレール１０３と、その移動を行うためのエアシリンダ１０４とにて構成されている。さらに、遊星軸５の自転と連動して回転軸２を自転させるために遊星軸５と回転軸２とを連結する連結手段としてのユニバーサルジョイント１０とを備える。

次に上記のように構成された実施の形態２の研磨研削装置の動作について図７に基づいて説明する。まず、上記実施の形態１と同様に、電動機などにより第１のモータ３が駆動すると、ベルト４３とプーリ４２によって第１のモータ３の回転が太陽軸４に伝えられる。そこで、太陽軸４の回転は太陽軸４と一体になっている連結手段８に伝えられる。そして、連結手段８が回転すると、連結手段８にて連結されている遊星軸５の遊星ギア５１が固定された太陽ギア４１に沿って公転しながら自転する。よって、図７（ａ）の遊星軸５の移動経路に示すように公転しながら自転する。次に、遊星ギア５１の自転による回転は、遊星ギア５１と一体となっている遊星軸５を経由してユニバーサルジョイント１０に伝達される。さらに、ユニバーサルジョイント１０に伝達された回転は、回転軸２に伝達される。そして回転軸２は遊星軸５の自転に連動して自転することができる。

そして、回転軸２は移動手段１１により、太陽軸４の同軸位置と遊星軸の同軸位置とを直交に結んだ方向Ａに移動することができる。よって、図７（ｂ）に示すように、例えば、遊星軸５（ａ）、（ｃ）の位置に存在する場合には、回転軸２の移動経路（ａ）、（ｃ）を移動することとなる。また、遊星軸５（ｂ）、（ｄ）の位置に存在する場合には、回転軸２の移動経路（ｂ）、（ｄ）を移動することとなる。よって、回転軸２が太陽軸４と同軸位置を通過可能となるように設定することが可能となる。尚、ここでは移動手段１１による移動範囲を、太陽軸４の同軸位置と遊星軸５の同軸位置とを直交に結んだ間のみの例を示したがこれに限られることはなく、この延長線上に回転軸１を移動可能にとなるように移動手段１１を設定してもよいことは言うまでもない。

よって、図７（ｂ）に示すように、回転軸２移動可能範囲内において回転軸２は移動することが可能となる。これは、上記実施の形態１と同様に、例えば、開口（穴）などを研削して形成する場合など、回転軸２の回転を精度よく行うためには太陽軸４と回転軸２とを常に同軸にて保持する必要がある。その場合、本願発明においては、回転軸２を太陽軸４と常に同軸に保持することが可能となるため、精度よく研削を行うことが可能となる。さらに、回転軸２移動可能範囲の他の箇所に移動することも可能であるため、被研磨研削物の研磨などを行うことも容易に可能となる。

上記のように構成された実施の形態２の研磨研削装置によれば、上記実施の形態１と同様に、回転軸を太陽軸と同軸位置にて保持できるとともに、回転軸を広範囲に移動することが可能となるため、研磨および研削を効率的にかつ精度よく行うことができる。

この発明の実施の形態１における研磨研削装置の構成を示した正面図である。 図１に示した研磨研削装置の構成を示した上面図である。 図１に示した研磨研削装置の揺動軸の部分の詳細を示した下面図である。 図１に示した研磨研削装置の構成を示した概念図である。 図１に示した研磨研削装置の太陽軸を中心としたそれぞれの軸の動作の軌道を示した図である。 この発明の実施の形態２における研磨研削装置の構成を示した概念図である。 図６に示した研磨研削装置の太陽軸を中心としたそれぞれの軸の動作の軌道を示した図である。

符号の説明

１ 回転子、２ 自転軸、３ 第１のモータ、４ 太陽軸、５ 遊星軸、
６ 第２のモータ、７ 揺動軸、８ 連結手段、９ 保持手段、
１０ ユニバーサルジョイント、１１ 移動手段、１００ 研磨研削装置、
１０１ 被研磨研削物、１０２ ＸＹステージ。

Claims (5)

1. 被研磨研削物を研磨または研削を行うための研磨研削装置において、
   研磨または研削を行うための回転子と、上記回転子を自転させるための回転軸と、第１の駆動源にて自転する太陽軸と、上記太陽軸の回転と連動して上記太陽軸から第１の公転半径を隔てて公転する遊星軸と、上記遊星軸と同軸にて形成され上記遊星軸と連動して移動するとともに第２の駆動源にて自転する揺動軸とを備え、
   上記回転軸は、上記遊星軸の自転と連動して自転するとともに、上記揺動軸の自転と連動して上記揺動軸から上記第１の公転半径の距離と同一の距離を有する第２の公転半径を隔ててかつ上記太陽軸と同軸位置を通過可能に揺動することを特徴とする研磨研削装置。
2. 上記揺動軸を上記遊星軸と連動して移動させるために上記遊星軸と上記揺動軸とを連結する連結手段と、上記揺動軸の自転に連動して上記回転軸を揺動させるために上記揺動軸に上記回転軸を保持する保持手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨研削装置。
3. 被研磨研削物を研磨または研削を行うための研磨研削装置において、
   研磨または研削を行うための回転子と、上記回転子を自転させるための回転軸と、第１の駆動源にて自転する太陽軸と、上記太陽軸の自転と連動して上記太陽軸から公転距離を隔てて公転する遊星軸とを備え、
   上記回転軸は、上記遊星軸の自転と連動し自転するとともに、上記太陽軸の同軸位置と上記遊星軸の同軸位置とを直交に結んだ方向に移動することを特徴とする研磨研削装置。
4. 上記遊星軸の自転と連動して上記回転軸を自転させるために上記遊星軸と上記回転軸とを連結する連結手段と、上記回転軸を上記直交に結んだ方向に移動するための移動手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の研磨研削装置。
5. 上記被研磨研削物を載置しかつ上記太陽軸に対してＸＹ軸に移動可能なＸＹテーブルを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の研磨研削装置。

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