JP2009101454A - Method of polishing object and object polishing device - Google Patents

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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To well finish the surfaces of objects by finely polishing even deformed objects. <P>SOLUTION: In this method of polishing an object, a polishing body 40 is brought into contact with the surface of the object 1, and while so finely vibrating the polishing body 40 that the path of the end 41 of the polishing body draws a Lissajous figure, the polishing body 40 is moved relative to the surface 2 of the object 1 for polishing the surface 2 of the object 1. The path of the end 41 of the polishing body 40 is figure of eight when viewed from above. The crossing point of eight figure when viewed from above is the crest of the polishing body in contact with the object 1 in a U-shape. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、ICパッケージ等を作成する微細で異形状の金型等の物体を研磨する物体の研磨方法及び物体の研磨装置に関する。   The present invention relates to an object polishing method and an object polishing apparatus for polishing an object such as a fine and irregularly shaped mold for producing an IC package or the like.

一般に、金型の形彫は形彫放電加工によって行われているが、放電加工によって得られる面は表面粗さが大きく、加工変質層がみられることも多い。そのため、金型の面として使用するためには、後工程としてさらに研磨加工が施されることが多い。また、異形状の金型の加工には回転工具が適用できないため、もっぱら手作業での研磨が行われているのが現状である。しかし、最近は、金型の微細化が急速に進み、手作業での微細研磨が極めて困難になってきている。
そこで、従来より、金型等の物体を研磨する物体の研磨装置として、例えば、特許文献1(特開平5−162064号公報)に掲載されたものが知られている。
これは、図15に示すように、物体100の表面101と平行で互いに直角な2方向と物体100の表面101に垂直な方向とに微小運動するように支持された研磨軸112の先端に、磁性球体111を回転可能に保持して研磨部110とし、この研磨部110と物体100の表面101との間に研磨材を磁界により保持させ、研磨部110と物体100の表面101とを接触させて、研磨部110を微小運動させることにより物体100の表面101を研磨している。
研磨軸112及び研磨部110を微小運動させるアクチュエータ120はピエゾ素子からなり、このピエゾ素子に電圧を印加することにより、研磨軸112及び研磨部110を物体100の表面101と平行で互いに直角な2方向に移動させる。これにより、研磨部110は円弧を描くように微小運動するようになる。また、研磨時には、研磨部110である磁性球体111が適宜に回転するようになっている。
この研磨部110の微小運動及び回転によって物体100の研磨を行なうものである。
In general, mold sculpting is performed by sculpture electric discharge machining, but the surface obtained by electric discharge machining has a large surface roughness, and a work-affected layer is often observed. Therefore, in order to use it as a surface of a mold, a polishing process is often performed as a post process. In addition, since rotating tools cannot be applied to processing of irregularly shaped molds, the current situation is that polishing is performed manually. However, recently, the miniaturization of molds has progressed rapidly, and fine polishing by hand has become extremely difficult.
Therefore, conventionally, as an object polishing apparatus for polishing an object such as a mold, one disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-162064) is known.
As shown in FIG. 15, this is at the tip of the polishing shaft 112 supported so as to move in two directions parallel to the surface 101 of the object 100 and perpendicular to each other and in a direction perpendicular to the surface 101 of the object 100. The magnetic sphere 111 is rotatably held to form a polishing unit 110. An abrasive is held between the polishing unit 110 and the surface 101 of the object 100 by a magnetic field, and the polishing unit 110 and the surface 101 of the object 100 are brought into contact with each other. Thus, the surface 101 of the object 100 is polished by minutely moving the polishing unit 110.
The actuator 120 that minutely moves the polishing shaft 112 and the polishing unit 110 is composed of a piezoelectric element. By applying a voltage to the piezoelectric element, the polishing shaft 112 and the polishing unit 110 are parallel to the surface 101 of the object 100 and are perpendicular to each other. Move in the direction. As a result, the polishing unit 110 moves minutely so as to draw an arc. Further, at the time of polishing, the magnetic sphere 111 as the polishing unit 110 is appropriately rotated.
The object 100 is polished by the minute movement and rotation of the polishing unit 110.

特開平5−162064号公報JP-A-5-162064

しかしながら、この従来の物体の研磨装置においては、直線的な振動や楕円振動を用いて研磨を行なう際、研磨方向が一方向となるが、研磨部110は単純な円を描くように微小運動するので、物体100の表面101に、筋状の条痕が残りやすく、研磨の仕上げ精度に劣るという問題があった。また、物体に凹所の角隅部がある場合、この角隅部の研磨が必ずしも十分に行なわれないことがあるという問題もあった。更に、これらの研磨装置が適用できる物体100の表面101の形状は、円筒面、平面、円弧面といった単純形状で、研磨領域が広い場合に限られていた。   However, in this conventional object polishing apparatus, when polishing is performed using linear vibration or elliptical vibration, the polishing direction is one direction, but the polishing unit 110 moves minutely so as to draw a simple circle. Therefore, there is a problem that streak-like streaks are likely to remain on the surface 101 of the object 100 and the polishing finish accuracy is poor. Further, when the object has a corner portion of a recess, there is a problem that the corner portion is not always sufficiently polished. Furthermore, the shape of the surface 101 of the object 100 to which these polishing apparatuses can be applied is a simple shape such as a cylindrical surface, a flat surface, or an arc surface, and is limited to a case where the polishing region is wide.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、条痕が残りにくくして研磨の仕上げ精度を向上させるとともに、凹所の角隅部に対しても確実に微細な研磨を行なうことができるようにし、物体の表面を良好な仕上げ面にすることができる物体の研磨方法及び物体の研磨装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and it is difficult to leave streaks to improve the finishing accuracy of polishing, and also reliably performs fine polishing on the corners of the recesses. It is an object of the present invention to provide an object polishing method and an object polishing apparatus that can make the surface of the object a good finished surface.

このような目的を達成するため、本発明の物体の研磨方法は、研磨体を物体の表面に接触させ、該研磨体の先端の軌道がリサージュ図形を描くように微小振動させながら、該研磨体を該物体の表面に対して相対移動させて、当該物体の表面を研磨する物体の研磨方法において、上記研磨体の先端の軌道を、平面から見て8の字形状であって、正面から見て8の字の交点が上記物体に接触する頂点となるU字形状にした構成としている。   In order to achieve such an object, the polishing method for an object of the present invention is such that the polishing body is brought into contact with the surface of the object, and the polishing body is vibrated so that the trajectory of the tip of the polishing body draws a Lissajous figure. In the method of polishing an object for polishing the surface of the object by moving the object relative to the surface of the object, the trajectory of the tip of the polishing body has an 8-shaped shape when viewed from the plane and is viewed from the front. The crossing point of the figure 8 is a U-shape in which the intersection point of the object comes into contact with the object.

これにより、物体の研磨を行なうときは、研磨体を物体の表面に接触させ、研磨体を微小振動させながら研磨する。この場合、研磨体の先端が、その軌道が平面から見て8の字を描き、この8の字の交点が物体の表面に接触し、即ち、研磨体の先端の軌道がクロスを描いて物体の表面と接触する。そして、研磨体を物体の表面に対して相対移動させることにより、物体の表面に、8の字の交点(クロス)が位相をずらして連続して描かれた状態、即ち、クロスハッチが連続して付与されて研磨が行なわれるようになる。そのため、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨するようになるので、物体の表面に条痕等が残りにくくなり、物体の表面を良好な仕上げ面にすることができる。また、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨するようになることから、凹所の角隅部に対しても確実に微細な研磨を行なうことができるようになる。   Thus, when polishing the object, the polishing body is brought into contact with the surface of the object, and polishing is performed while the polishing body is slightly vibrated. In this case, the tip of the polishing body draws a figure 8 when the trajectory is viewed from the plane, and the intersection of the figure 8 contacts the surface of the object, that is, the tip of the polishing body has a cross to draw a cross. Contact with the surface. Then, by moving the polishing body relative to the surface of the object, a state in which the intersections (crosses) of FIG. 8 are continuously drawn on the surface of the object with a phase shift, that is, the cross hatch is continuous. Is applied and polishing is performed. Therefore, since the surface of the object is polished at the intersection of the figure 8, the streaks or the like are hardly left on the surface of the object, and the surface of the object can be made a good finished surface. Further, since the surface of the object is polished at the intersection of the figure 8, the fine polishing can be surely performed on the corners of the recesses.

そして、必要に応じ、上記相対移動方向を正面から見て前後方向にした構成としている。これにより、研磨領域が広くても物体の表面全てにクロスハッチを整然と確実に付与することができる。   And as needed, it is set as the structure which made the said relative movement direction the front-back direction seeing from the front. Thereby, even if the grinding | polishing area | region is large, the cross hatch can be orderly and reliably provided to all the surfaces of an object.

更に、必要に応じ、上記U字形状の上記頂点を通る主軸と上記物体の表面の法線とを一致させた構成としている。これにより、物体の表面が傾斜あるいは凹凸になっていても、研磨体の先端が物体の表面に確実に接触し、そのため、微細な研磨を行なうことができる。   Furthermore, the main axis passing through the apex of the U shape and the normal of the surface of the object are made to coincide with each other as necessary. Thereby, even if the surface of the object is inclined or uneven, the tip of the polishing body reliably comes into contact with the surface of the object, so that fine polishing can be performed.

また、上記目的を達成するため、本発明の物体の研磨装置は、基台と、基台に設けられ物体が設置されるテーブルと、上記基台に設けられるスタンドと、上記物体の表面に接触させられる研磨体と、上記スタンドに支持され上記研磨体を保持するホルダと、上記研磨体を上記ホルダを介して微小振動させる振動手段と、該振動手段を上記研磨体の先端の軌道がリサージュ図形を描くように制御する制御手段と、上記研磨体を物体の表面に対して相対移動可能にする移動手段とを備えた物体の研磨装置において、上記制御手段を、上記研磨体の先端の軌道が、平面から見て8の字形状であって、正面から見て8の字の交点が上記物体に接触する頂点となるU字形状になるように上記振動手段を制御する機能を備えて構成している。   In order to achieve the above object, the object polishing apparatus of the present invention is in contact with a base, a table provided on the base, on which the object is installed, a stand provided on the base, and the surface of the object. A polishing body to be held, a holder that is supported by the stand and holds the polishing body, vibration means for minutely vibrating the polishing body through the holder, and a trajectory of the tip of the polishing body is a Lissajous figure. In a polishing apparatus for an object, comprising: a control means for controlling the object to be drawn; and a moving means for enabling the polishing body to move relative to the surface of the object. And having a function of controlling the vibration means so that the intersection of the figure 8 when viewed from the front is a U-shape where the intersection of the figure 8 is the apex in contact with the object. ing.

これにより、研磨を行なうときは、先ず、研磨する物体をテーブルの上に設置する。次に、研磨体を物体の表面に接触させる。この状態で、振動手段により、研磨体を微小振動させて研磨を行なう。このとき、制御手段により、研磨体の先端の軌道は、平面から見て8の字形状であって、正面から見て8の字の交点が物体に接触する頂点となるU字形状に制御されるので、研磨体の8の字の交点が物体の表面に接触し、即ち、研磨体の先端の軌道がクロスを描いて物体の表面と接触するようになる。そして、移動手段により、研磨体を物体の表面に対して相対移動させることによって、物体の表面に、8の字の交点(クロス)が位相をずらして連続して描かれた状態、即ち、クロスハッチが連続して付与されて研磨が行なわれるようになる。そのため、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨するようになるので、物体の表面に条痕等が残りにくくなり、物体の表面を良好な仕上げ面にすることができる。また、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨するようになることから、凹所の角隅部に対しても確実に微細な研磨を行なうことができるようになる。   Thus, when polishing, first, the object to be polished is placed on the table. Next, the polishing body is brought into contact with the surface of the object. In this state, polishing is performed by vibrating the polishing body with vibration means. At this time, the trajectory at the tip of the polishing body is controlled by the control means to have a U shape when viewed from the plane, and the intersection of the 8 shapes when viewed from the front is the U shape that is the apex that contacts the object. Therefore, the intersection of the figure 8 of the polishing body comes into contact with the surface of the object, that is, the trajectory of the tip of the polishing body comes into contact with the surface of the object while drawing a cross. Then, by moving the polishing body relative to the surface of the object by the moving means, a state in which intersections (crosses) of FIG. 8 are continuously drawn on the surface of the object with a phase shift, that is, a cross Polishing is performed by continuously applying hatches. Therefore, since the surface of the object is polished at the intersection of the figure 8, the streaks or the like are hardly left on the surface of the object, and the surface of the object can be made a good finished surface. Further, since the surface of the object is polished at the intersection of the figure 8, the fine polishing can be surely performed on the corners of the recesses.

そして、必要に応じ、上記制御手段は、上記相対移動方向を正面から見て前後方向になるよう移動手段を制御する機能を備えて構成している。これにより、研磨領域が広くても物体の表面全てにクロスハッチを整然と確実に付与することができる。   And the said control means is equipped with the function which controls a movement means so that the said relative movement direction may turn into the front-back direction seeing from the front as needed. Thereby, even if the grinding | polishing area | region is large, the cross hatch can be orderly and reliably provided to all the surfaces of an object.

また、必要に応じ、上記振動手段を、一端がスタンドに設けた固定部材に固定され他端が上記ホルダに固定される複数の圧電アクチュエータで構成している。圧電アクチュエータなので、振動機構を簡易に構成することができる。圧電アクチュエータに電圧を印加すると、電気エネルギーは機械的エネルギーに変換され、圧電アクチュエータが伸縮して振動するようになる。圧電アクチュエータの一端は、固定部材に固定されているので他端が振動させられる。即ち、ホルダが振動させられる。ホルダの振動により、研磨体が振動させられ、物体の表面を研磨することができる。   Further, if necessary, the vibration means is constituted by a plurality of piezoelectric actuators having one end fixed to a fixing member provided on the stand and the other end fixed to the holder. Since it is a piezoelectric actuator, the vibration mechanism can be simply configured. When a voltage is applied to the piezoelectric actuator, electrical energy is converted into mechanical energy, and the piezoelectric actuator expands and contracts to vibrate. Since one end of the piezoelectric actuator is fixed to the fixing member, the other end is vibrated. That is, the holder is vibrated. The polishing body is vibrated by the vibration of the holder, and the surface of the object can be polished.

更に、必要に応じ、上記ホルダの上記物体側に対峙する一端面側に、該ホルダの中心軸と上記研磨体の中心軸とが同軸になるように該研磨体を取付ける取付部を設け、上記圧電アクチュエータを上記ホルダの他端面側に3以上設け、各圧電アクチュエータを上記ホルダの中心軸を中心として等角度関係に対称配置し、上記各圧電アクチュエータに夫々対応してコイルスプリングを設け、該各コイルスプリングを対応する圧電アクチュエータの軸線方向に上記ホルダを引張するように一端を該ホルダに固定し他端を上記固定部材に固定した構成としている。ホルダの中心軸と研磨体の中心軸とが同軸になるように取付けることにより、研磨体を物体の研磨すべき部分に接触させやすくなる。また、圧電アクチュエータをホルダの中心軸を中心として等角度関係に対称配置したので、ホルダの支持が確実になるとともに、ホルダ全体が均等に振動し、そのため、研磨体の先端の軌道を、上述の軌道を描くように移動制御させることが容易になる。更に、コイルスプリングを、対応する圧電アクチュエータの軸線方向にホルダを引張するように設けたので、コイルスプリングが圧電アクチュエータの他端に予圧を与えることができるとともに、研磨中ほぼ一定の予圧量を保つことができる。
研磨体をホルダに対して着脱可能にした場合には、研磨体が研磨作業によって磨耗して、その先端が変形した場合、新たな研磨体と交換することができる。
Furthermore, if necessary, an attachment portion for attaching the polishing body is provided on one end face side of the holder facing the object side so that the central axis of the holder and the central axis of the polishing body are coaxial. Three or more piezoelectric actuators are provided on the other end surface side of the holder, each piezoelectric actuator is symmetrically arranged with respect to the central axis of the holder, and a coil spring is provided corresponding to each piezoelectric actuator. One end is fixed to the holder and the other end is fixed to the fixing member so that the coil spring is pulled in the axial direction of the corresponding piezoelectric actuator. By attaching the central axis of the holder and the central axis of the polishing body so as to be coaxial, the polishing body can be easily brought into contact with the portion of the object to be polished. In addition, since the piezoelectric actuators are symmetrically arranged in an equiangular relationship around the center axis of the holder, the holder is reliably supported and the entire holder vibrates evenly. It becomes easy to control movement so as to draw a trajectory. Further, since the coil spring is provided so as to pull the holder in the axial direction of the corresponding piezoelectric actuator, the coil spring can apply a preload to the other end of the piezoelectric actuator and keep a substantially constant preload amount during polishing. be able to.
When the polishing body is made detachable from the holder, the polishing body can be replaced with a new polishing body when the polishing body is worn by the polishing operation and its tip is deformed.

そして、また、必要に応じ、上記各圧電アクチュエータを、その軸線が上記ホルダから上記固定部材に向けて拡開するように設けた構成としている。これにより、ホルダの振動付与が容易になり、振動制御を確実に行なうことができる。   In addition, if necessary, each of the piezoelectric actuators is configured so that its axis extends from the holder toward the fixing member. As a result, it is easy to apply vibration to the holder, and vibration control can be reliably performed.

また、必要に応じ、上記ホルダに保持した研磨体を物体に対して近接,離間できるように上記固定部材を上記スタンドに対し移動可能にした構成としている。これにより、研磨を行なうときは、固定部材を物体に近接させ、研磨体の先端を物体の表面に接触させれば良い。また、研磨終了後や研磨する物体を交換するとき等、研磨を行なわないときは、固定部材を物体から離間させ、研磨体の先端を物体の表面から離間させれば良い。そのため、物体に対する研磨体のセッティングを確実に行なうことができる。   Further, if necessary, the fixing member is configured to be movable with respect to the stand so that the polishing body held by the holder can be moved toward and away from the object. Thus, when polishing is performed, the fixing member may be brought close to the object and the tip of the polishing body may be brought into contact with the surface of the object. When polishing is not performed, for example, after the polishing is finished or when the object to be polished is replaced, the fixing member may be separated from the object, and the tip of the polishing body may be separated from the surface of the object. Therefore, it is possible to reliably set the polishing body with respect to the object.

更に、必要に応じ、上記移動手段を、上記テーブルを基台に対し移動可能にする支持部と、上記テーブルを基台に対し移動させる駆動部とを備えて構成としている。支持部により、テーブルは、基台の平面に対して前後左右に自由に移動可能になり、物体を研磨体に対して容易に相対移動させることができる。また、駆動部を電動モータで構成した場合は、制御が容易になる。   Further, if necessary, the moving means includes a support unit that allows the table to move relative to the base and a drive unit that moves the table relative to the base. The support portion allows the table to freely move back and forth and from side to side with respect to the plane of the base, and can easily move the object relative to the polishing body. In addition, when the drive unit is configured by an electric motor, control becomes easy.

本発明によれば、研磨体の先端の軌道が、平面から見て8の字を描き、この8の字の交点が物体の表面に接触し、即ち、研磨体の先端の軌道がクロスを描いて物体の表面と接触し、研磨体を物体の表面に対して相対移動させることにより、物体の表面に、クロスハッチが連続して付与されて研磨が行なわれるようになる。そのため、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨するようになるので、物体の表面に条痕等が残りにくくなり、物体の表面を良好な仕上げ面にすることができる。また、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨するようになることから、凹所の角隅部に対しても確実に微細な研磨を行なうことができるようになる。   According to the present invention, the trajectory of the tip of the abrasive body draws a figure 8 when viewed from the plane, and the intersection of the figure 8 contacts the surface of the object, that is, the trajectory of the tip of the abrasive body draws a cross. By contacting the surface of the object and moving the polishing body relative to the surface of the object, the cross-hatch is continuously applied to the surface of the object to perform polishing. Therefore, since the surface of the object is polished at the intersection of the figure 8, the streaks or the like are hardly left on the surface of the object, and the surface of the object can be made a good finished surface. Further, since the surface of the object is polished at the intersection of the figure 8, the fine polishing can be surely performed on the corners of the recesses.

以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る物体の研磨方法及び物体の研磨装置を説明する。本発明の実施の形態に係る物体の研磨方法は、本発明の物体の研磨装置によって実現されるので、本発明の物体の研磨装置の作用において説明する。   Hereinafter, an object polishing method and an object polishing apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Since the object polishing method according to the embodiment of the present invention is realized by the object polishing apparatus of the present invention, it will be described in the operation of the object polishing apparatus of the present invention.

図1乃至図10には、本発明の実施の形態に係る物体の研磨装置Sを示している。本研磨装置Sの基本的構成は、基台10と、テーブル20と、スタンド30と、研磨体40と、ホルダ50と、振動手段60と、制御手段70と、移動手段80とを備えてなる。本実施の形態において、研磨する物体1は、図1及び図2に示すように、矩形状の金型であり、その表面2に矩形状の凹所3が設けられている。   1 to 10 show an object polishing apparatus S according to an embodiment of the present invention. The basic configuration of the polishing apparatus S includes a base 10, a table 20, a stand 30, a polishing body 40, a holder 50, a vibrating means 60, a control means 70, and a moving means 80. . In the present embodiment, the object 1 to be polished is a rectangular mold as shown in FIGS. 1 and 2, and a rectangular recess 3 is provided on the surface 2 thereof.

基台10は、図1及び図10に示すように、矩形状に形成されている。
テーブル20は、図1及び図10に示すように、基台10と同型に形成され、基台10の上部に、図1中XsYs平面上を移動可能に設けられている。このテーブル20の上面21には、物体1が設置されている。実施の形態では、テーブル20の上面21に円柱状の設置台22を設け、この設置台22の上部に物体1を設置している。
The base 10 is formed in a rectangular shape as shown in FIGS. 1 and 10.
As shown in FIGS. 1 and 10, the table 20 is formed in the same shape as the base 10, and is provided on the top of the base 10 so as to be movable on the XsYs plane in FIG. 1. The object 1 is placed on the upper surface 21 of the table 20. In the embodiment, a columnar installation table 22 is provided on the upper surface 21 of the table 20, and the object 1 is installed on the installation table 22.

スタンド30は、図1に示すように、基台10の平面に対して垂直(図1中Zs軸方向)に延びて設けられている。また、このスタンド30には、固定部材31を介してホルダ50及び研磨体40が設けられている。固定部材31は、図1及び図4に示すように、研磨体40を物体1に対して近接,離間できるように、スタンド30に対してZs軸方向に相対移動可能に設けられている。このZs軸方向の移動は、後述の移動手段80と同様の機構により自動化できるようにしても良い。   As shown in FIG. 1, the stand 30 is provided to extend perpendicularly to the plane of the base 10 (in the Zs axis direction in FIG. 1). The stand 30 is provided with a holder 50 and a polishing body 40 via a fixing member 31. As shown in FIGS. 1 and 4, the fixing member 31 is provided to be movable relative to the stand 30 in the Zs-axis direction so that the polishing body 40 can be moved closer to and away from the object 1. This movement in the Zs-axis direction may be automated by a mechanism similar to the moving means 80 described later.

研磨体40は、図1,図3,図4及び図9に示すように、物体1の表面2に接触して凹所3を研磨するもので、角柱形に形成され、先端41が平面で矩形に形成されている。この研磨体40の先端41及び側面42には、砥粒43が設けられている。尚、外部から砥粒43を供給して研磨を行うようにしても良い。   As shown in FIGS. 1, 3, 4, and 9, the polishing body 40 comes into contact with the surface 2 of the object 1 and polishes the recess 3. The polishing body 40 is formed in a prismatic shape and has a flat tip 41. It is formed in a rectangle. Abrasive grains 43 are provided on the tip 41 and the side surface 42 of the polishing body 40. Note that polishing may be performed by supplying abrasive grains 43 from the outside.

ホルダ50は、図1,図4乃至図6に示すように、研磨体40を保持するものであり、物体1に対峙する一端面側51は、円錐台状に形成され、その中心軸52には研磨体40を取付ける取付部53が設けられている。実施の形態では、取付部53は、コレットチャックで構成され、ホルダ50の中心軸52と研磨体40の中心軸44とが同軸になるように設けられている。また、実施の形態では、ホルダ50は、図1に示すように、基台10のZs軸方向に中心軸52の方向が沿うように、スタンド30に固定部材31を介して支持されている。更に、ホルダ50の他端面側54は、その上面が六角形に形成され、角錐台状に形成されている。   As shown in FIGS. 1, 4 to 6, the holder 50 holds the polishing body 40, and one end surface side 51 facing the object 1 is formed in a truncated cone shape, and the center axis 52 Is provided with a mounting portion 53 for mounting the polishing body 40. In the embodiment, the attachment portion 53 is configured by a collet chuck, and is provided so that the central axis 52 of the holder 50 and the central axis 44 of the polishing body 40 are coaxial. In the embodiment, as shown in FIG. 1, the holder 50 is supported by the stand 30 via the fixing member 31 so that the direction of the central axis 52 is along the Zs axis direction of the base 10. Furthermore, the other end surface side 54 of the holder 50 has a top surface formed in a hexagonal shape and a truncated pyramid shape.

振動手段60は、図1,図4乃至図6,図9に示すように、研磨体40をホルダ50を介して微小振動させるもので、圧電アクチュエータ61で構成されている。この圧電アクチュエータ61は、一端62が固定部材31の突設部55に固定され、他端63がホルダ50の他端面側54の角錐面56に固定されて接続されている。実施の形態では、圧電アクチュエータ61は3つ設けられ、ホルダ50の中心軸52を中心として等角度関係に対称配置されて、その軸線64がホルダ50から固定部材31に向けて拡開するように設けられている。例えば、圧電アクチュエータ61は、図9に示すように、各圧電アクチュエータ61の一端62で形成される平面を底面とし、この底面に対する圧電アクチュエータ61の軸線64の角度φが45°になるように設けられている。また、研磨体40は、その先端41が、圧電アクチュエータ61の軸線64で形成される三角錐の頂点に位置するように固定されている。
圧電アクチュエータ61の実施例として、例えば、NECトーキン製ASB510C801NP0(全長約78.4mm、推奨駆動電圧DC100V)が挙げられる。
As shown in FIGS. 1, 4 to 6, and 9, the vibrating means 60 vibrates the polishing body 40 through a holder 50, and includes a piezoelectric actuator 61. The piezoelectric actuator 61 has one end 62 fixed to the protruding portion 55 of the fixing member 31 and the other end 63 fixed to the pyramid surface 56 on the other end surface side 54 of the holder 50. In the embodiment, three piezoelectric actuators 61 are provided, are arranged symmetrically with an equiangular relationship around the central axis 52 of the holder 50, and the axis 64 extends from the holder 50 toward the fixing member 31. Is provided. For example, as shown in FIG. 9, the piezoelectric actuator 61 is provided such that the plane formed by one end 62 of each piezoelectric actuator 61 is a bottom surface, and the angle φ of the axis 64 of the piezoelectric actuator 61 with respect to the bottom surface is 45 °. It has been. Further, the polishing body 40 is fixed so that the tip 41 is positioned at the apex of the triangular pyramid formed by the axis 64 of the piezoelectric actuator 61.
Examples of the piezoelectric actuator 61 include, for example, ASB510C801NP0 (total length: about 78.4 mm, recommended drive voltage DC100V) manufactured by NEC TOKIN.

また、この各圧電アクチュエータ61の近傍には、夫々の圧電アクチュエータ61に対応するコイルスプリング65が設けられている。この各コイルスプリング65は、図1及び図4に示すように、夫々が対応する圧電アクチュエータ61の軸線64方向にホルダ50を引張するように、一端66がホルダ50に固定され、他端67が固定部材31の突設部55に固定されている。   In addition, coil springs 65 corresponding to the respective piezoelectric actuators 61 are provided in the vicinity of the piezoelectric actuators 61. As shown in FIGS. 1 and 4, each coil spring 65 has one end 66 fixed to the holder 50 and the other end 67 fixed to the holder 50 so as to pull the holder 50 in the direction of the axis 64 of the corresponding piezoelectric actuator 61. It is fixed to the projecting portion 55 of the fixing member 31.

制御手段70は、図1,図7乃至図9に示すように、振動手段60を研磨体40の先端41の軌道がリサージュ図形を描くように制御するもので、例えば、図9に示すように、3つの圧電アクチュエータ61a,61b,61cに対し、XYZ直交座標系を用いた場合、研磨体40の先端41の軌道(DX,DY,DZ)が、下記の数式を満たすようにする。ωは角速度であり、tは時間である。 The control means 70 controls the vibration means 60 so that the trajectory of the tip 41 of the polishing body 40 draws a Lissajous figure as shown in FIGS. 1, 7 to 9, for example, as shown in FIG. When the XYZ orthogonal coordinate system is used for the three piezoelectric actuators 61a, 61b, 61c, the trajectory (D X , D Y , D Z ) of the tip 41 of the polishing body 40 satisfies the following formula. . ω is the angular velocity and t is time.

Figure 2009101454
Figure 2009101454

即ち、制御手段70は、図7(A)に示すように、平面から見て8の字形状であって、図7(B)に示すように、正面から見て8の字の交点が物体に接触する頂点となるU字形状になり、図7(C)に示すように、側面からみると略楕円状になるように振動手段60を制御する機能を備えて構成されている。実施の形態では、正面(図7(B))が、図1に示す基台10のXsZs平面に合わせて設定されている。また、この制御手段70は、図8に示すように、研磨体40の相対移動方向を、正面(図7(B))から見て前後方向(図1中Ys軸方向)になるように後述の移動手段80を制御する機能を備えて構成されている。   That is, as shown in FIG. 7A, the control means 70 has a figure 8 shape when viewed from the plane, and the intersection of the figure 8 when viewed from the front is the object as shown in FIG. 7B. As shown in FIG. 7C, it has a function of controlling the vibration means 60 so as to be substantially elliptical when viewed from the side. In the embodiment, the front surface (FIG. 7B) is set according to the XsZs plane of the base 10 shown in FIG. Further, as shown in FIG. 8, this control means 70 will be described later so that the relative movement direction of the polishing body 40 is the front-rear direction (Ys axis direction in FIG. 1) when viewed from the front (FIG. 7B). A function of controlling the moving means 80 is provided.

次に、制御手段70による制御の理論について、詳しく説明する。図9に示すように、3つの圧電アクチュエータ61a,61b,61cに対し、XYZ直交座標系を用いて説明する。
3つの圧電アクチュエータ61a,61b,61cの長さが中立のときの研磨体40の先端41の位置を、XYZ直交座標系の原点(0,0,0)とする。圧電アクチュエータ61aと圧電アクチュエータ61bとは、YZ平面に対して対称の位置関係にあり、圧電アクチュエータ61cの中心軸はYZ平面上にある。各圧電アクチュエータ61a,61b,61cの伸縮量を夫々δA,δB,δCとし、研磨体40の先端41の座標を(DX,DY,DZ)とすれば、各圧電アクチュエータ61の一端62で形成される平面を底面とし、この底面に対する圧電アクチュエータ61の軸線64の角度φが45°のとき、近似的に下記の数式の関係が成立する。
Next, the theory of control by the control means 70 will be described in detail. As shown in FIG. 9, the three piezoelectric actuators 61a, 61b, 61c will be described using an XYZ orthogonal coordinate system.
The position of the tip 41 of the polishing body 40 when the lengths of the three piezoelectric actuators 61a, 61b, 61c are neutral is defined as the origin (0, 0, 0) of the XYZ orthogonal coordinate system. The piezoelectric actuator 61a and the piezoelectric actuator 61b are symmetric with respect to the YZ plane, and the central axis of the piezoelectric actuator 61c is on the YZ plane. If the expansion / contraction amounts of the piezoelectric actuators 61a, 61b, 61c are δ A , δ B , δ C and the coordinates of the tip 41 of the polishing body 40 are (D X , D Y , D Z ), the piezoelectric actuators 61 will be described. When the plane formed by the one end 62 of the first electrode 62 is the bottom surface and the angle φ of the axis 64 of the piezoelectric actuator 61 with respect to the bottom surface is 45 °, the following mathematical relationship is approximately established.

Figure 2009101454
Figure 2009101454

次に、研磨体40の先端41に8の字形状の3次元振動を与えたときのδA,δB,δCについて説明する。8の字形状の3次元振動の基本振動形態を(DX,DY,DZ)=(Osinωt,Nsin2ωt,−Kcos2ωt)とする。ωは角速度であり、tは時間である。また、O,N,Kは正の定数である。この基本振動形態をX軸の周りに角度α,Y軸の周りに角度β,Z軸の周りに角度γ回転させたい場合、δA,δB,δCは下記の数式のように与えれば良い。 Next, δ A , δ B , and δ C when an 8-shaped three-dimensional vibration is applied to the tip 41 of the polishing body 40 will be described. The basic vibration form of the figure-shaped three-dimensional vibration is (D X , D Y , D Z ) = (Osin ωt, Nsin 2ωt, −K cos 2ωt). ω is the angular velocity and t is time. O, N, and K are positive constants. If this basic vibration form is to be rotated around the X axis by an angle α, an angle β around the Y axis, and an angle γ around the Z axis, δ A , δ B , and δ C can be given by the following equations: good.

Figure 2009101454
Figure 2009101454

移動手段80は、図1及び図10に示すように、研磨体40を物体1の表面2に対して相対移動可能にするもので、具体的には、テーブル20を基台10に対し、図1中XsYs平面上に移動可能にする支持部81と、テーブル20を基台10に対し移動させる駆動部90とを備えて構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 10, the moving means 80 allows the polishing body 40 to move relative to the surface 2 of the object 1. 1 includes a support portion 81 that can move on the XsYs plane, and a drive portion 90 that moves the table 20 relative to the base 10.

支持部81は、図1及び図10に示すように、基台10及びテーブル20と同型の形状に形成され基台10とテーブル20との間に設けられるベース部材82と、ベース部材82を転動体(図示せず)を介して基台10に対して一方向に移動させる第一レール83と、テーブル20を転動体(図示せず)を介してベース部材82に対して上記一方向に直交する他方向に移動させる第二レール84とを備えて構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 10, the support portion 81 is formed in the same shape as the base 10 and the table 20, and is provided between the base 10 and the table 20. A first rail 83 that moves in one direction with respect to the base 10 via a moving body (not shown), and the table 20 orthogonal to the one direction with respect to the base member 82 via a rolling element (not shown). And a second rail 84 that is moved in the other direction.

駆動部90は、図1及び図10に示すように、基台10とベース部材82との間に設けられる第一駆動部90aと、テーブル20とベース部材82との間に設けられる第二駆動部90bとを備えて構成されている。
第一駆動部90aは、ベース部材82の下面に固定され基台10の上面を第一レール83と平行な方向に移動する第一移動部材91aと、第一移動部材91aを移動せしめる雄ネジ92を有した第一棒状体93aと、第一棒状体93aをその軸線を回転軸として回転させる第一原動部94aとを備えて構成されている。第一移動部材91aは、その略中央部に雌ネジ95が設けられ、この雌ネジ95と第一棒状体93aとが螺合するように形成されている。
第二駆動部90bは、テーブル20の下面に固定されベース部材82の上面を第二レール84と平行な方向に移動する第二移動部材91bと、第二移動部材91bを移動せしめる雄ネジ92を有した第二棒状体93bと、第二棒状体93bをその軸線を回転軸として回転させる第二原動部94bとを備えて構成されている。第二移動部材91bは、その略中央部に雌ネジ95が設けられ、この雌ネジ95と第二棒状体93bとが螺合するように形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 10, the drive unit 90 includes a first drive unit 90 a provided between the base 10 and the base member 82, and a second drive provided between the table 20 and the base member 82. Part 90b.
The first drive unit 90a is fixed to the lower surface of the base member 82 and moves on the upper surface of the base 10 in a direction parallel to the first rail 83. The male screw 92 moves the first moving member 91a. The first rod-shaped body 93a having the first rod-shaped body 93a and the first prime mover 94a that rotates the first rod-shaped body 93a about the axis thereof as a rotation axis. The first moving member 91a is provided with a female screw 95 at a substantially central portion thereof, and is formed so that the female screw 95 and the first rod-shaped body 93a are screwed together.
The second drive unit 90b includes a second moving member 91b that is fixed to the lower surface of the table 20 and moves on the upper surface of the base member 82 in a direction parallel to the second rail 84, and a male screw 92 that moves the second moving member 91b. The second rod-shaped body 93b is provided, and a second driving portion 94b that rotates the second rod-shaped body 93b about the axis thereof as a rotation axis. The second moving member 91b is provided with a female screw 95 at a substantially central portion thereof, and is formed such that the female screw 95 and the second rod-shaped body 93b are screwed together.

従って、この実施の形態に係る物体の研磨装置Sを用いて、物体1の研磨を行なうときは、以下のようにする。先ず、テーブル20の上面21上に設けた設置台22に研磨する物体1を設置する。また、研磨体40をホルダ50の取付部53に取付ける。取付けは、取付部53であるコレットチャックを開き、研磨体40を挿通して、その後コレットチャックを閉めることで行なえるので、比較的簡易に行なうことができる。   Therefore, when the object 1 is polished using the object polishing apparatus S according to this embodiment, the following is performed. First, the object 1 to be polished is installed on the installation table 22 provided on the upper surface 21 of the table 20. Further, the polishing body 40 is attached to the attachment portion 53 of the holder 50. Since the collet chuck which is the attachment portion 53 is opened, the polishing body 40 is inserted, and then the collet chuck is closed, the attachment can be performed relatively easily.

次に、固定部材31を、スタンド30に対して研磨体40の先端41が物体1の表面2に接触する位置まで移動させる。このとき、研磨体40の先端41と物体1の表面2に設けられた凹所3とが接触するように物体の位置の微調整を行なう。コレットチャックはホルダ50の中心軸52上に設けられているので、ホルダ50の中心軸52と研磨体40の中心軸44とが同軸になるように取付けることができ、そのため、研磨体40を物体1の研磨する箇所に接触させやすくなる。研磨体40の先端41を研磨する箇所に接触させたら、研磨を開始する。   Next, the fixing member 31 is moved relative to the stand 30 to a position where the tip 41 of the polishing body 40 contacts the surface 2 of the object 1. At this time, the position of the object is finely adjusted so that the tip 41 of the polishing body 40 and the recess 3 provided on the surface 2 of the object 1 are in contact with each other. Since the collet chuck is provided on the central axis 52 of the holder 50, the collet chuck can be mounted so that the central axis 52 of the holder 50 and the central axis 44 of the polishing body 40 are coaxial. It becomes easy to make it contact the location which 1 grind | polishes. When the tip 41 of the polishing body 40 is brought into contact with the location to be polished, polishing is started.

先ず、3つの圧電アクチュエータ61に電圧を印加する。電圧を印加された圧電アクチュエータ61は、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、伸縮して振動するようになる。圧電アクチュエータ61の一端62は、固定部材31に固定されているので、他端63に接続されているホルダ50が振動する。また、各圧電アクチュエータ61に対応して設けられたコイルスプリング65により、圧電アクチュエータ61の他端63に予圧を与えることができるとともに、研磨中ほぼ一定の予圧量を保つことができる。   First, voltages are applied to the three piezoelectric actuators 61. The piezoelectric actuator 61 to which the voltage is applied converts electrical energy into mechanical energy, and expands and contracts to vibrate. Since one end 62 of the piezoelectric actuator 61 is fixed to the fixing member 31, the holder 50 connected to the other end 63 vibrates. Further, a coil spring 65 provided corresponding to each piezoelectric actuator 61 can apply a preload to the other end 63 of the piezoelectric actuator 61 and can maintain a substantially constant preload amount during polishing.

ホルダ50が振動すると、ホルダ50に取付けられた研磨体40も振動するようになり、研磨体40の先端41及び側面42に設けられた砥粒43によって、物体1の凹所3が研磨される。このとき、制御手段70によって、圧電アクチュエータ61の伸縮具合が制御され、研磨体40の先端41の軌道は、平面から見て8の字形状であって、正面から見て8の字の交点が物体に接触する頂点となるU字形状になる。そのため、研磨を行なう際、研磨体40の先端41の軌道がクロスを描くように物体1の表面2と接触し、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨するようになるので、物体の表面に条痕等が残りにくくなり、物体の表面を良好な仕上げ面にすることができる。   When the holder 50 vibrates, the polishing body 40 attached to the holder 50 also vibrates, and the recess 3 of the object 1 is polished by the abrasive grains 43 provided on the tip 41 and the side surface 42 of the polishing body 40. . At this time, the expansion and contraction of the piezoelectric actuator 61 is controlled by the control means 70, and the trajectory of the tip 41 of the polishing body 40 has an 8-shaped shape when viewed from the plane, and the intersection of the 8-shaped shapes when viewed from the front. It becomes a U-shape which becomes the vertex which contacts an object. Therefore, when polishing, the orbit of the tip 41 of the polishing body 40 comes into contact with the surface 2 of the object 1 so as to draw a cross, and the surface of the object is polished at the intersection (cross) of FIG. It is difficult for streaks or the like to remain on the surface of the object, and the surface of the object can be made into a good finished surface.

そして、研磨体40を移動させる。この場合、例えば、研磨体40を物体1の表面2に対して、例えば、先ず、正面(図7(B))から見て前方方向に移動させる。具体的には、第一駆動部90aを駆動させ、テーブル20を基台10に対して、一方向(図1中Ys軸方向)に移動させる。テーブル20の移動は、先ず、第一原動部94aを駆動させる。第一原動部94aが駆動すると、第一棒状体93aがその軸線を回転軸として回転する。これにより、第一棒状体93aが螺合されて挿通されている第一移動部材91aが、第一レール83と平行な方向に基台10の上面を雄ネジ92のピッチ分ずつ移動する。第一レール83上を車輪が回転してベース部材82が移動する。第一移動部材91aは、ベース部材82に固定されているので、ベース部材82が移動し、これによって、テーブル20が移動するようになる。研磨体40を物体1の表面2に対して、正面から見て前方方向に移動させることにより、図8に示すように、物体1の表面2に、クロスが位相をずらして連続して描かれた状態、即ち、クロスハッチを付与して研磨を行なうことができるので、物体1の表面2を良好な仕上げ面にすることができる。また、研磨体40を物体1の表面2に対して、正面から見て左右方向に相対移動させた場合と比較して研磨領域が広くても物体の表面全てにクロスハッチを整然と確実に付与することができる。   Then, the polishing body 40 is moved. In this case, for example, the polishing body 40 is first moved in the forward direction with respect to the surface 2 of the object 1, for example, when viewed from the front (FIG. 7B). Specifically, the first drive unit 90a is driven to move the table 20 in one direction (the Ys axis direction in FIG. 1) with respect to the base 10. The movement of the table 20 first drives the first prime mover 94a. When the first prime mover 94a is driven, the first rod 93a rotates with its axis as the rotation axis. As a result, the first moving member 91a through which the first rod 93a is screwed is moved on the upper surface of the base 10 in the direction parallel to the first rail 83 by the pitch of the male screw 92. The wheel rotates on the first rail 83 and the base member 82 moves. Since the first moving member 91a is fixed to the base member 82, the base member 82 moves, and thereby the table 20 moves. By moving the polishing body 40 forward with respect to the surface 2 of the object 1 as viewed from the front, a cross is continuously drawn on the surface 2 of the object 1 with a phase shift as shown in FIG. Therefore, the surface 2 of the object 1 can be made into a good finished surface. Moreover, even if the polishing area is wide compared to the case where the polishing body 40 is moved relative to the surface 2 of the object 1 in the left-right direction when viewed from the front, the cross hatch is regularly and reliably applied to the entire surface of the object. be able to.

また、本発明の物体の研磨方法は、8の字の交点(クロス)で物体の表面を研磨することから、凹所3の角隅部に対しても確実に微細な研磨を行なうことができるようになる。   In addition, since the object polishing method of the present invention polishes the surface of the object at the intersection of the figure eight, it can reliably perform fine polishing even at the corners of the recess 3. It becomes like this.

研磨体40の正面(図7(B))から見て前後方向の研磨が終了したら、研磨体40を物体1の表面2に対して、例えば、正面(図7(B))から見て右方向に僅かに移動させる。移動は、第二駆動部90bを駆動させ、テーブル20をベース部材82に対して一方向と直交する他方向(図1中Xs軸方向)に移動させることにより行なう。動作は、上記第一駆動部90aと同様である。   When polishing in the front-rear direction as viewed from the front surface (FIG. 7B) of the polishing body 40 is completed, the polishing body 40 is placed on the surface 2 of the object 1 to the right when viewed from the front surface (FIG. 7B), for example. Move slightly in the direction. The movement is performed by driving the second drive unit 90b and moving the table 20 in the other direction (Xs axis direction in FIG. 1) perpendicular to one direction with respect to the base member 82. The operation is the same as that of the first drive unit 90a.

それから、研磨体40を、正面(図7(B))から見て後方に向けて移動させ、上述の方法と同様に研磨を行なう。このような往復動作を繰り返して行ない、物体1の表面2に設けられた凹所3を研磨していく。   Then, the polishing body 40 is moved backward as viewed from the front (FIG. 7B), and polishing is performed in the same manner as described above. Such reciprocation is repeated to polish the recess 3 provided on the surface 2 of the object 1.

研磨が終了したならば、固定部材31を、スタンド30に対して研磨体40の先端41が物体1の表面2から離間する位置まで移動させる。そして、次に研磨する物体を、テーブル20の上面21に設置して、上述の方法と同様に研磨を行なう。   When the polishing is finished, the fixing member 31 is moved with respect to the stand 30 to a position where the tip 41 of the polishing body 40 is separated from the surface 2 of the object 1. Then, the object to be polished next is set on the upper surface 21 of the table 20, and polishing is performed in the same manner as described above.

また、何度か研磨を行なうと、砥粒43の減量や研磨体40の先端41が磨耗によって変形する等、研磨の精度が減少することがある。この場合、研磨体40をホルダ50の取付部53から取り外し、新たな研磨体40と交換することができる。研磨体40の交換は、取付部53であるコレットチャックを開き、研磨体40を取外して、新たな研磨体40を挿通し、その後コレットチャックを閉めることで行なえるので、比較的簡易に行なうことができる。   Further, if polishing is performed several times, the accuracy of polishing may be reduced, for example, the amount of abrasive grains 43 may be reduced or the tip 41 of the polishing body 40 may be deformed due to wear. In this case, the polishing body 40 can be removed from the mounting portion 53 of the holder 50 and replaced with a new polishing body 40. The polishing body 40 can be replaced by opening the collet chuck, which is the mounting portion 53, removing the polishing body 40, inserting a new polishing body 40, and then closing the collet chuck. Can do.

実験例Experimental example

次に、上記の装置を用いて振動実験を行ない、研磨体40の先端41の振動を測定した。以下に、研磨体40の先端41の振動形態と測定結果について示す。この試験は、レーザドップラ式振動計(例えば、グラフテック社製AT0022及びAT3500)を用いて、X軸,Y軸,Z軸方向の振動成分を独立に測定して実験した。各測定値を合成することによって測定結果を得るものである。   Next, a vibration experiment was performed using the above-described apparatus, and the vibration of the tip 41 of the polishing body 40 was measured. Hereinafter, the vibration form of the tip 41 of the polishing body 40 and the measurement result will be described. This test was performed by independently measuring vibration components in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions using a laser Doppler vibrometer (for example, AT0022 and AT3500 manufactured by Graphtec). A measurement result is obtained by combining each measurement value.

第一実験例として、目標振動として(DX,DY,DZ)=(Osinωt,Nsin2ωt,−Kcos2ωt)(O=N=K)を与えた。図11は、目標振動形態を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示している。また、図12は測定結果を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示している。
測定結果は、目標振動形態と比較してわずかに歪んでいるが、目標振動形態と略一致する結果となった。振動形態のひずみは、圧電アクチュエータのヒステリシスに起因するものと考えられる。
As a first experimental example, (D X , D Y , D Z ) = (Osinωt, Nsin2ωt, −Kcos2ωt) (O = N = K) was given as the target vibration. 11A and 11B show target vibration forms, where FIG. 11A shows an XY plan view, FIG. 11B shows an XZ plan view, and FIG. 11C shows a YZ plan view. FIG. 12 shows the measurement results, (A) shows an XY plan view, (B) shows an XZ plan view, and (C) shows a YZ plan view.
The measurement result was slightly distorted compared to the target vibration form, but the result was almost the same as the target vibration form. It is considered that the distortion of the vibration form is caused by the hysteresis of the piezoelectric actuator.

第二実験例として、上記の振動形態をX軸周りに39.2°,Y軸周りに−24.1°,Z軸周りに−63.4°回転させて目標振動とした。図13は、目標振動形態を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示している。また、図14は測定結果を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示している。
測定結果は、目標振動形態と比較してわずかに歪んでいるが、目標振動形態と略一致する結果となった。
As a second experimental example, the above vibration form was rotated by 39.2 ° around the X axis, −24.1 ° around the Y axis, and −63.4 ° around the Z axis to obtain a target vibration. 13A and 13B show the target vibration form, where FIG. 13A shows an XY plan view, FIG. 13B shows an XZ plan view, and FIG. 13C shows a YZ plan view. FIG. 14 shows the measurement results, (A) shows an XY plan view, (B) shows an XZ plan view, and (C) shows a YZ plan view.
The measurement result was slightly distorted compared to the target vibration form, but the result was almost the same as the target vibration form.

尚、上記実施の形態において、基台10,テーブル20,ベース部材82を矩形状に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのような形状でも良く、適宜変更して差支えない。
また、上記実施の形態において、研磨体40を角柱形に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのような形状でも良く、適宜変更して差支えない。
更に、上記実施の形態において、ホルダ50を上述の形状としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのような形状でも良く、適宜変更して差支えない。
更にまた、上記実施の形態において、取付部53をコレットチャックで構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、研磨体を取付けることができれば良く、適宜変更して差支えない。
In the above-described embodiment, the base 10, the table 20, and the base member 82 are formed in a rectangular shape. However, the shape is not necessarily limited to this, and any shape may be used and may be appropriately changed.
Moreover, in the said embodiment, although the grinding | polishing body 40 was formed in prismatic shape, it is not necessarily limited to this, What kind of shape may be sufficient and can change suitably.
Furthermore, in the said embodiment, although the holder 50 was made into the above-mentioned shape, it is not necessarily limited to this, Any shape may be sufficient and can change suitably.
Furthermore, in the above-described embodiment, the mounting portion 53 is configured by a collet chuck, but the present invention is not necessarily limited to this, and it is only necessary that the polishing body can be mounted and may be appropriately changed.

尚また、上記実施の形態において、振動手段60を圧電アクチュエータ61で構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、制御手段で制御できるとともに振動しうるものであれば良く、適宜変更して差支えない。
また、上記実施の形態において、圧電アクチュエータ61を3つ設けたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、幾つ設けても良く、適宜変更して差支えない。
更に、上記実施の形態において、圧電アクチュエータ61を上述の配置としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのように配置しても良く、適宜変更して差支えない。
更にまた、上記実施の形態において、各圧電アクチュエータ61の一端62で形成される平面を底面とし、この底面に対する圧電アクチュエータ61の軸線64の角度φを45°としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、何度でも良く、適宜変更して差支えない。
In the above-described embodiment, the vibration means 60 is constituted by the piezoelectric actuator 61. However, the vibration means 60 is not necessarily limited to this, and may be anything that can be controlled by the control means and can vibrate. There is no problem.
In the above embodiment, three piezoelectric actuators 61 are provided. However, the present invention is not necessarily limited to this, and any number of piezoelectric actuators 61 may be provided and may be appropriately changed.
Furthermore, in the above-described embodiment, the piezoelectric actuator 61 is arranged as described above. However, the present invention is not necessarily limited to this arrangement, and may be arranged in any manner and may be appropriately changed.
Furthermore, in the above embodiment, the plane formed by the one end 62 of each piezoelectric actuator 61 is the bottom surface, and the angle φ of the axis 64 of the piezoelectric actuator 61 with respect to the bottom surface is 45 °. It is not a thing and may be changed as many times as necessary.

また、上記実施の形態において、コイルスプリング65を設けたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、予圧を与えられればどのようなものでも良く、適宜変更して差支えない。また、特に設けなくても良い。
更に、上記実施の形態において、移動手段80を上述の構成としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えばハンディタイプのもの等、物体を相対移動させられれば良く、適宜変更して差支えない。
更にまた、本発明に係る物体の研磨方法において、物体1の表面2が、傾斜や凹凸状になっている場合には、U字形状の頂点を通る主軸と物体1の表面2の法線とを一致させることにより、研磨体40の先端41が物体1の表面2に確実に接触し、そのため、微細な研磨を行なうことができるようになる。
In the above embodiment, the coil spring 65 is provided. However, the present invention is not necessarily limited to this, and any coil can be used as long as a preload is applied, and can be appropriately changed. Moreover, it does not need to provide in particular.
Furthermore, in the above embodiment, the moving unit 80 has the above-described configuration, but the moving unit 80 is not necessarily limited to this. For example, a handy type object or the like may be used as long as the object can be relatively moved. Absent.
Furthermore, in the object polishing method according to the present invention, when the surface 2 of the object 1 is inclined or uneven, the main axis passing through the U-shaped apex and the normal of the surface 2 of the object 1 By matching these, the tip 41 of the polishing body 40 is surely in contact with the surface 2 of the object 1, so that fine polishing can be performed.

本発明の実施の形態に係る物体の研磨装置を示す図である。1 is a diagram illustrating an object polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る物体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the object which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る研磨体を示す図である。It is a figure which shows the polishing body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る圧電アクチュエータをホルダ及び固定部材に固定した状態で示す図である。It is a figure shown in the state where the piezoelectric actuator concerning an embodiment of the invention was fixed to a holder and a fixing member. 本発明の実施の形態に係る圧電アクチュエータをホルダに固定した状態で示す正面図である。It is a front view shown in the state where the piezoelectric actuator concerning an embodiment of the invention was fixed to a holder. 本発明の実施の形態に係る圧電アクチュエータをホルダに固定した状態で示す平面図である。It is a top view shown in the state where the piezoelectric actuator concerning an embodiment of the invention was fixed to a holder. 本発明の実施の形態に係る研磨体の先端の軌道を示し、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は側面図である。The track | orbit of the front-end | tip of the grinding | polishing body which concerns on embodiment of this invention is shown, (A) is a top view, (B) is a front view, (C) is a side view. 本発明の実施の形態に係る研磨体の先端の軌道を示し、研磨体を正面から見て前後方向に相対移動させた状態を示す図である。It is a figure which shows the track | orbit of the front-end | tip of the grinding | polishing body which concerns on embodiment of this invention, and shows the state which moved the grinding | polishing body relative to the front-back direction seeing from the front. 本発明の実施の形態に係る制御手段の制御理論を示す図である。It is a figure which shows the control theory of the control means which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る移動手段を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the moving means which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第一実験例に係る目標振動形態を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示す図である。The target vibration form which concerns on the 1st experiment example of this invention is shown, (A) is a XY top view, (B) is a XZ top view, (C) is a figure which shows a YZ top view. 本発明の第一実験例に係る測定結果を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示す図である。The measurement result which concerns on the 1st experiment example of this invention is shown, (A) is a XY top view, (B) is a XZ top view, (C) is a figure which shows a YZ top view. 本発明の第二実験例に係る目標振動形態を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示す図である。The target vibration form which concerns on the 2nd experiment example of this invention is shown, (A) is a XY top view, (B) is a XZ top view, (C) is a figure which shows a YZ top view. 本発明の第二実験例に係る測定結果を示し、(A)はXY平面図,(B)はXZ平面図,(C)はYZ平面図を示す図である。The measurement result which concerns on the 2nd experiment example of this invention is shown, (A) is a XY top view, (B) is a XZ top view, (C) is a figure which shows a YZ top view. 従来の物体の研磨装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the grinding | polishing apparatus of the conventional object.

符号の説明Explanation of symbols

S 研磨装置
1 物体
2 表面
3 凹所
10 基台
20 テーブル
21 上面
22 設置台
30 スタンド
31 固定部材
40 研磨体
41 先端
42 側面
43 砥粒
44 中心軸
50 ホルダ
51 一端面側
52 中心軸
53 取付部
54 他端面側
55 突設部
56 角錐面
60 振動手段
61 圧電アクチュエータ
62 一端
63 他端
64 軸線
65 コイルスプリング
66 一端
67 他端
70 制御手段
80 移動手段
81 支持部
82 ベース部材
83 第一レール
84 第二レール
90 駆動部
90a 第一駆動部
90b 第二駆動部
91a 第一移動部材
91b 第二移動部材
92 雄ネジ
93a 第一棒状体
93b 第二棒状体
94a 第一原動部
94b 第二原動部
95 雌ネジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS S Polishing apparatus 1 Object 2 Surface 3 Recess 10 Base 20 Table 21 Upper surface 22 Installation stand 30 Stand 31 Fixing member 40 Polishing body 41 Tip 42 Side surface 43 Abrasive grain 44 Center shaft 50 Holder 51 One end surface side 52 Center shaft 53 Attachment part 54 Other end surface side 55 Projection portion 56 Pyramidal surface 60 Vibrating means 61 Piezoelectric actuator 62 One end 63 Other end 64 Axis 65 Coil spring 66 One end 67 Other end 70 Control means 80 Moving means 81 Supporting part 82 Base member 83 First rail 84 First Two-rail 90 drive part 90a first drive part 90b second drive part 91a first moving member 91b second moving member 92 male screw 93a first rod-like body 93b second rod-like body 94a first prime mover 94b second prime mover 95 female screw

Claims (10)

研磨体を物体の表面に接触させ、該研磨体の先端の軌道がリサージュ図形を描くように微小振動させながら、該研磨体を該物体の表面に対して相対移動させて、当該物体の表面を研磨する物体の研磨方法において、
上記研磨体の先端の軌道を、平面から見て8の字形状であって、正面から見て8の字の交点が上記物体に接触する頂点となるU字形状にしたことを特徴とする物体の研磨方法。
The abrasive body is brought into contact with the surface of the object, and the abrasive body is moved relative to the surface of the object while slightly vibrating so that the trajectory of the tip of the abrasive body draws a Lissajous figure. In a polishing method for an object to be polished,
An object characterized in that a trajectory of the tip of the polishing body has a U-shape when viewed from a plane, and a U-shape in which an intersection point of the 8-shape when viewed from the front is a vertex in contact with the object. Polishing method.
上記相対移動方向を正面から見て前後方向にしたことを特徴とする請求項1記載の物体の研磨方法。   2. The object polishing method according to claim 1, wherein the relative movement direction is a front-rear direction when viewed from the front. 上記U字形状の上記頂点を通る主軸と上記物体の表面の法線とを一致させたことを特徴とする請求項1または2記載の物体の研磨方法。   3. A method for polishing an object according to claim 1, wherein a principal axis passing through the apex of the U-shape is matched with a normal of the surface of the object. 基台と、基台に設けられ物体が設置されるテーブルと、上記基台に設けられるスタンドと、上記物体の表面に接触させられる研磨体と、上記スタンドに支持され上記研磨体を保持するホルダと、上記研磨体を上記ホルダを介して微小振動させる振動手段と、該振動手段を上記研磨体の先端の軌道がリサージュ図形を描くように制御する制御手段と、上記研磨体を物体の表面に対して相対移動可能にする移動手段とを備えた物体の研磨装置において、
上記制御手段を、上記研磨体の先端の軌道が、平面から見て8の字形状であって、正面から見て8の字の交点が上記物体に接触する頂点となるU字形状になるように上記振動手段を制御する機能を備えて構成したことを特徴とする物体の研磨装置。
A base, a table provided on the base on which an object is placed, a stand provided on the base, a polishing body brought into contact with the surface of the object, and a holder supported by the stand and holding the polishing body Vibration means for minutely vibrating the polishing body via the holder, control means for controlling the vibration means so that the trajectory of the tip of the polishing body draws a Lissajous figure, and the polishing body on the surface of the object In an object polishing apparatus comprising a moving means that can move relative to the object,
The control means is arranged so that the trajectory of the tip of the polishing body has an 8-shaped shape when viewed from the plane, and the intersection of the 8-shaped shapes when viewed from the front is a U-shape that is the apex that contacts the object. An object polishing apparatus comprising a function of controlling the vibration means.
上記制御手段は、上記相対移動方向を正面から見て前後方向になるよう移動手段を制御する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項4記載の物体の研磨装置。   5. The object polishing apparatus according to claim 4, wherein the control means has a function of controlling the movement means so that the relative movement direction is a front-rear direction when viewed from the front. 上記振動手段を、一端がスタンドに設けた固定部材に固定され他端が上記ホルダに固定される複数の圧電アクチュエータで構成したことを特徴とする請求項4または5記載の物体の研磨装置。   6. The object polishing apparatus according to claim 4, wherein the vibration means is composed of a plurality of piezoelectric actuators having one end fixed to a fixing member provided on a stand and the other end fixed to the holder. 上記ホルダの上記物体側に対峙する一端面側に、該ホルダの中心軸と上記研磨体の中心軸とが同軸になるように該研磨体を取付ける取付部を設け、上記圧電アクチュエータを上記ホルダの他端面側に3以上設け、各圧電アクチュエータを上記ホルダの中心軸を中心として等角度関係に対称配置し、上記各圧電アクチュエータに夫々対応してコイルスプリングを設け、該各コイルスプリングを対応する圧電アクチュエータの軸線方向に上記ホルダを引張するように一端を該ホルダに固定し他端を上記固定部材に固定したことを特徴とする請求項6記載の物体の研磨装置。   An attachment portion for attaching the polishing body is provided on one end face of the holder facing the object side so that the central axis of the holder and the central axis of the polishing body are coaxial, and the piezoelectric actuator is attached to the holder. Three or more are provided on the other end surface side, each piezoelectric actuator is arranged symmetrically with an equiangular relationship about the central axis of the holder, a coil spring is provided corresponding to each piezoelectric actuator, and each of the coil springs corresponds to the corresponding piezoelectric spring. 7. The object polishing apparatus according to claim 6, wherein one end is fixed to the holder and the other end is fixed to the fixing member so as to pull the holder in the axial direction of the actuator. 上記各圧電アクチュエータを、その軸線が上記ホルダから上記固定部材に向けて拡開するように設けたことを特徴とする請求項7記載の物体の研磨装置。   8. The object polishing apparatus according to claim 7, wherein each of the piezoelectric actuators is provided such that an axis thereof is expanded from the holder toward the fixing member. 上記ホルダに保持した研磨体を物体に対して近接,離間できるように上記固定部材を上記スタンドに対し移動可能にしたことを特徴とする請求項4乃至8何れかに記載の物体の研磨装置。   9. The object polishing apparatus according to claim 4, wherein the fixing member is movable with respect to the stand so that the polishing body held by the holder can be moved toward and away from the object. 上記移動手段を、上記テーブルを基台に対し移動可能にする支持部と、上記テーブルを基台に対し移動させる駆動部とを備えて構成したことを特徴とする請求項4乃至9何れかに記載の物体の研磨装置。   10. The moving means according to any one of claims 4 to 9, wherein the moving means includes a support portion that allows the table to move relative to the base, and a drive portion that moves the table relative to the base. The object polishing apparatus as described.
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