JP2010052064A - 両面ラップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定盤の修正作業性を向上させることが可能な両面ラップ装置を提供する。
【解決手段】この両面ラップ装置１は、中心軸部材６のギヤ部６ａと、このギヤ部６ａと同心の円筒部材７のギヤ部７ａと、それらのギヤ部６ａ，７ａ間に設けられる下定盤４と、この下定盤４の上に載せられるとともに両ギヤ部６ａ，７ａに噛合し、かつワーク１２を保持するワーク保持部材１１と、下定盤４に対向する上定盤３とを備えており、上下定盤３，４にワーク１２を接触させ、ギヤ部６ａとギヤ部７ａとの相対回転でワーク保持部材１１を転動させることで、ワーク１２の両面を上下定盤３，４でラップするものである。そして、両面ラップ装置１は、ワーク保持部材１１と同一外形状で、少なくとも一方面に砥石２３を有し、定盤３，４の修正作業時に、ワーク保持部材１１に代えて下定盤４の上に載せられる修正リング２０をさらに備えている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、両面ラップ装置に関する。

従来から、ワークの両面を同時にラップ（研磨）することが可能な両面ラップ装置が知られている（特許文献１）。

このような両面ラップ装置として、例えば、中心の外歯ギヤと、この外歯ギヤと同心の内歯ギヤと、それらのギヤ間に設けられる下定盤と、この下定盤の上に載せられるとともに両ギヤに噛合し、かつワークを保持する転動ギヤと、下定盤に対向する上定盤とを備え、上下定盤にワークを接触させ、外歯ギヤと内歯ギヤとの相対回転で転動ギヤを転動させることで、ワークの両面を上下定盤で研磨するように構成されたものがある。

前記構成の両面ラップ装置では、上下定盤の平面度を定期的に修正する修正作業を行う必要があり、従来では、定盤を装置から取り外して、それぞれを研削装置等で研削する作業方法が一般的に用いられている。
特開平１０−８０８６１号公報

しかし、前記のような定盤の修正作業では、定盤の装置に対する取り外しや取り付け作業が煩わしい。そのため、従来から、定盤の修正作業性を向上させたいという要望がある。

本発明は、前記のような要望に応えるためになされたものであり、定盤の修正作業性を向上させることが可能な両面ラップ装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、中心の外歯ギヤと、この外歯ギヤと同心の内歯ギヤと、それらのギヤ間に設けられる下定盤と、この下定盤の上に載せられるとともに両ギヤに噛合し、かつワークを保持する転動ギヤと、下定盤に対向する上定盤とを備え、上下定盤にワークを接触させ、外歯ギヤと内歯ギヤとの相対回転で転動ギヤを転動させることで、ワークの両面を上下定盤でラップする両面ラップ装置において、前記転動ギヤと同一外形状で、少なくとも一方面に研磨部を有し、定盤の修正作業時に、転動ギヤに代えて下定盤の上に載せられる修正ギヤをさらに備えることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の両面ラップ装置において、前記修正ギヤを複数配設したことを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の両面ラップ装置において、前記修正ギヤの上定盤側の面に前記研磨部としての砥石が設けられ、下定盤側の面にセラミック材が設けられていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の両面ラップ装置において、前記研磨部の一部が、当該研磨部と対向する定盤の外周よりも外方に位置することを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の両面ラップ装置において、定盤の平面度を計測する平面度計測装置を備えることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の両面ラップ装置において、下定盤の上面を研削する研削装置を備えることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、転動ギヤに代えて、少なくとも一方面に研磨部を有する同一外形状の修正ギヤをセットするようにしたので、定盤を装置に対して脱着させることなく当該定盤を研磨し、その平面度を修正することができる。その結果、定盤の修正作業性が向上する。

また、修正ギヤの外形状を転動ギヤと同一にしたので、転動ギヤの駆動機構を利用して修正作業を行うことができる。これにより、装置構成が複雑化するのを防ぐことができる。

請求項２の発明によれば、複数の修正ギヤにより定盤の修正作業を効率良く行うことができるようになる。

請求項３の発明によれば、下定盤の研磨量を抑えながら上定盤を砥石により十分に研磨することができるので、上定盤の平面度を下定盤の平面度に合わせて修正することができる。これにより、下定盤の平面度が十分に高い場合に、上定盤の平面度を精度良く修正することができる。

なお、両面に研磨部を有する修正ギヤを用いれば、上下定盤の平面度を同時に修正することができる。

請求項４の発明によれば、定盤の外周縁まで十分に研磨することができるので、定盤の外周近傍に未研磨部分が生じるのを防ぐことができる。これにより、定盤の平面度を確実に修正することができる。

請求項５の発明では、修正後に定盤の平面度を平面度計測装置によって計測するようにすれば、定盤の平面度を正確に修正することができるようになる。また、修正前に定盤の平面度を計測するようにすれば、当該定盤の平面度がどの程度低下しているかを正確に把握することができるので、修正作業を適切に行うことができるようになる。

請求項６の発明によれば、下定盤の平面度が大きく低下している場合には、まず、下定盤の平面度を研削装置によって高精度に修正し、その後に、修正済の下定盤を基準に上定盤の平面度を高精度に修正することができるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２は、本発明の一実施形態による両面ラップ装置の全体構成を示した正面図および平面図である。図３は、上定盤の斜視図であり、図４は、下定盤周辺の斜視図である。図５は、下定盤にワーク保持部材を載置した状態を示した斜視図である。図６は、ワークの斜視図である。図７は、下定盤にワーク保持部材を載置した状態を示した平面図であり、図８は、ワーク保持部材を上下定盤で挟んだ状態を示した断面図である。また、図９および図１０は、修正リングの構成を示した平面図および断面図であり、図１１〜図１３は、下定盤に修正リングを載置した状態を示した図である。まず、本発明の一実施形態の両面ラップ装置１の構成について説明する。

本実施形態の両面ラップ装置１は、ワーク１２（図６参照）の両面を同時にラップ（研磨）するためのものである。ワーク１２は、例えばエコキュートポンプの軸受けとして使用されるセラミック製のワッシャであり、図６に示すように、軸に係合するためのＤ字孔１２ａを有している。

両面ラップ装置１は、図１および図２に示すように、台座２と、中心軸部材６と、円筒部材７と、下定盤４と、５つのワーク保持部材１１（図５参照）と、上定盤３と、上定盤昇降部５と、天板８と、側板９と、操作部１０とを備えている。なお、中心軸部材６は、本発明の「外歯ギヤ」の一例であり、円筒部材７は、本発明の「内歯ギヤ」の一例であり、ワーク保持部材１１は、本発明の「転動ギヤ」の一例である。

台座２には、各部材を駆動するためのモータや駆動伝達ギヤ等からなる図略の駆動部が収容されている。

中心軸部材６は、図４に示すように、その外周にギヤ部６ａを有しており、前記駆動部によって当該中心軸部材６の軸心を中心に例えば平面視で時計回り方向（図７の矢印ａ参照）に回転するようになっている。

中心軸部材６の上部には、駆動力を上定盤３に伝達する駆動伝達部材６ｂが設けられている。駆動伝達部材６ｂの外周には、図４に示すように、縦方向に延びる複数（本例では６つ）の溝状係止部６ｃが周方向等角度間隔で形成されている。この溝状係止部６ｃは、上定盤３の後述する係止部３ｃ（図５参照）と係合可能に構成されている。

円筒部材７は、中心軸部材６の径方向外側に設けられている。この円筒部材７は、その上部の内周にギヤ部７ａを有しており、前記駆動部によって中心軸部材６の軸心を中心に例えば平面視で反時計回り方向（図７の矢印ｂ参照）に回転するようになっている。ギヤ部７ａは、図７に示すように、中心軸部材６のギヤ部６ａと同心でかつ当該ギヤ部６ａに対向するように設けられている。

下定盤４は、円盤状の銅製部材であり、図４に示すように、中心軸部材６と円筒部材７との間に設けられている。下定盤４は、その中心に孔４ａを有している。この孔４ａには、中心軸部材６が非接触で挿入される。

下定盤４は、その上面４ｂが研磨剤等を介してワーク１２の下面に接触する研磨面として機能するようになっている。また、下定盤４は、前記駆動部によって中心軸部材６の軸心を中心に例えば平面視で反時計回り方向（図７の矢印ｇ参照）に回転するようになっている。

各ワーク保持部材１１は、円盤状に形成されており、その外周にギヤ部１１ａを有している。また、各ワーク保持部材１１には、当該ワーク保持部材１１を厚み方向に貫通する複数のワーク保持部１１ｂが設けられている。前記ワーク１２は、このワーク保持部１１ｂに嵌まり込むことによって保持されるようになっている。

これらのワーク保持部材１１は、図７に示すように、下定盤４の上面４ｂに互いに周方向に隙間を有する状態で等角度間隔で載置され、それぞれ、中心軸部材６のギヤ部６ａと円筒部材７のギヤ部７ａとの両方に噛合するように構成されている。

従って、５つのワーク保持部材１１は、中心軸部材６および円筒部材７が互いに逆方向に回転（相対回転）することによって、互いの相対位置関係を維持したまま、それぞれの軸心を中心に自転（図７の矢印ｃ参照）しながら中心軸部材６の軸心を中心に公転（図７の矢印ｄ参照）する、すなわち転動（遊星運動）するようになる。

上定盤３は、図３および図５に示すように、下定盤４と略同一の円盤状の銅製部材であり、下定盤４の上方に当該下定盤４と対向するように設けられている。

上定盤３は、その下面３ｂが研磨剤等を介してワーク１２の上面に接触する研磨面として機能するようになっている。また、上定盤３は、ワーク１２に接触可能な下降位置と、この下降位置の上方の退避位置とに移動可能に構成されている。

また、上定盤３は、その中心に孔３ａを有している。この孔３ａには、駆動伝達部材６ｂが挿入される。そして、図５に示すように、上定盤３の上面の前記孔３ａの近傍位置には、駆動伝達部材６ｂの溝状係止部６ｃと係合する係止部３ｃが設けられている。

このような構成の上定盤３は、中心軸部材６と同方向に回転するようになっている。

すなわち、本実施形態の両面ラップ装置１では、例えば、中心軸部材６および上定盤３が平面視で時計回り方向に回転するとともに、円筒部材７および下定盤４が平面視で反時計回り方向に回転するようになっている。

上定盤昇降部５は、上定盤３を前記下降位置と退避位置との間で昇降させるための機能を有している。この上定盤昇降部５は、図１および図２に示すように、台座２の上面に取り付けられた支柱５ａと、この支柱５ａの上端に取り付けられた水平アーム５ｂと、この水平アーム５ｂの先端付近に支持されたシリンダ５ｃと、このシリンダ５ｃに昇降可能に取り付けられるとともに上定盤３を回転可能に保持するシリンダロッド５ｄとで構成されている。

天板８および側板９は、当該装置１のラップ作業のための空間を形成するものである。天板８は、円板状に形成されており、水平アーム５ｂの下面に保持されている。側板９は、円筒状に形成されており、天板８の外周縁と台座２の上面とを連結するように上下に延びている。

操作部１０は、当該装置１の動作制御等を行うためのものであり、台座２内の前記駆動部に電気的に接続されている。

次に、本実施形態の両面ラップ装置１によるワーク１２の研磨動作について説明する。

まず、複数のワーク１２を保持する５つのワーク保持部材１１を、図５に示すように、下定盤４の上面４ｂに互いに周方向に隙間を有する状態で等角度間隔で載置する。この時、ワーク保持部材１１のギヤ部１１ａは、中心軸部材６のギヤ部６ａと円筒部材７のギヤ部７ａとの両方に噛合している。その後、上定盤３を上定盤昇降部５によって下降位置に移動させる。これにより、図８に示すように、ワーク１２の上面に上定盤３の下面３ｂが接触するとともに、ワーク１２の下面に下定盤４の上面４ｂが接触する状態となる。

そして、図略の駆動部を駆動させて、中心軸部材６および上定盤３を平面視で時計回り方向に一体回転させるとともに、円筒部材７および下定盤４を平面視で反時計回り方向に回転させる。これにより、５つのワーク保持部材１１を、互いの相対位置関係を維持させたまま中心軸部材６の周りを転動させて、ワーク１２の両面を上下定盤３，４で研磨する。

ところで、両面ラップ装置１では、前記研磨動作によって上下定盤３，４が磨耗する。この磨耗が進行すれば、ワーク１２の研磨処理を正常に行えなくなる。

そこで、前記不都合を未然に防止するために、両面ラップ装置１では、定期的に、上下定盤３，４の平面度を修正する修正作業が行われる。

ここで、本実施形態では、図９および図１０に示す修正リング２０を用いて前記修正作業を行う。なお、修正リング２０は、本発明の「修正ギヤ」の一例である。

以下、前記修正リング２０の構成について説明する。

この修正リング２０は、前述のワーク保持部材１１と同一外形状を有しており、定盤３，４の修正作業を行う際には、ワーク保持部材１１に代えて下定盤４の上面４ｂに載置されるようになっている。

修正リング２０は、リング状部材２１と、複数（本例では１２個）のピン状の位置決め部材２２とを有している。

リング状部材２１の外周には、ギヤ部２１ａが形成されている。このギヤ部２１ａは、修正リング２０を下定盤４の上面４ｂに載置したときには、中心軸部材６のギヤ部６ａと円筒部材７のギヤ部７ａとの両方に噛合するようになっている。

また、リング状部材２１には、当該リング状部材２１をその厚み方向に貫通する複数（１２個）の貫通孔２１ｂが周方向等角度間隔で円環上に並ぶように設けられている。この貫通孔２１ｂには、それぞれ、前記位置決め部材２２が嵌入されている。

そして、砥石２３，２４が前記位置決め部材２２の両端部によってそれぞれ位置決めされ、その状態でリング状部材２１に接着固定されている。

従って、修正リング２０の上定盤３側の面には、上定盤３の下面３ｂを研磨するための複数（１２個）の砥石２３が当該下面３ｂに臨むように配設されている。一方、修正リング２０の下定盤４側の面には、下定盤４の上面４ｂを研磨するための複数（１２個）の砥石２４が当該上面４ｂに臨むように配設されている。なお、複数の砥石２３および複数の砥石２４は、それぞれ、本発明の「研磨部」に相当する。

本実施形態では、修正リング２０は、図１１および図１２に示すように、下定盤４の上面４ｂに互いに周方向に隙間を有する状態で等角度（９０度）間隔で４つ載置されている。このように修正リング２０を配置することで、修正作業時に上定盤３が傾斜するのを防ぐことができる。

そして、４つの修正リング２０は、中心軸部材６および円筒部材７が互いに逆方向に回転（相対回転）することによって、互いの相対位置関係を維持したまま、それぞれの軸心を中心に自転（図１２の矢印ｅ参照）しながら中心軸部材６の軸心を中心に公転（図１２の矢印ｆ参照）する、すなわち転動（遊星運動）するようになる。

次に、これらの修正リング２０を用いた修正作業について説明する。

まず、５つのワーク保持部材１１を下定盤４から取り外し、代わりに４つの修正リング２０を下定盤４の上面４ｂに載置する。そして、図略の駆動部を駆動させて、中心軸部材６および上定盤３を平面視で時計回り方向に一体回転させるとともに、円筒部材７および下定盤４を平面視で反時計回り方向に回転させる。これにより、４つの修正リング２０が、互いの相対位置関係を維持したまま中心軸部材６の周りを転動し、当該修正リング２０の砥石２３，２４により上下定盤３，４がそれぞれ研磨され、その平面度が修正される。

なお、修正リング２０は、図１３に示すように、複数の砥石２３，２４の一部が転動の際に上下定盤３，４の外周よりも外方に位置するように構成されている。これによって、定盤３，４の外周縁まで十分に研磨することができるので、定盤３，４の外周近傍に未研磨部分が生じるのが防がれる。これにより、定盤３，４の平面度を確実に修正することができる。

また、両面ラップ装置１は、図１４に示すように、定盤３，４の平面度を測定するための平面度計測装置３０を備えている。この平面度計測装置３０は、水平板３１と、この水平板３１に支持される５つのダイヤルゲージ３２とにより構成されている。なお、後述の研削装置４０のスライダ４３を利用して水平板３１を水平状態で保持するようにしてもよい。

このような平面度計測装置３０を用いて修正前に定盤３，４の平面度を計測するようにすれば、当該定盤３，４の平面度がどの程度低下しているかを正確に把握することができるので、修正作業を適切に行うことができるようになる。また、平面度計測装置３０を用いて修正後に定盤３，４の平面度を計測するようにすれば、定盤３，４の平面度を正確に修正することができるようになる。

また、両面ラップ装置１は、図２および図１５に示すように、前述のワーク１２に対する研磨動作によって下定盤４の平面度が大きく低下している場合に、当該下定盤４の平面度を修正する研削装置４０を備えている。

この研削装置４０は、図１５に示すように、台座４１と、この台座４１に支持されるモータ４２と、このモータ４２の駆動力で図１５の左右方向にスライドするスライダ４３と、このスライダ４３の先端に設けられたバイトホルダ４４と、このバイトホルダ４４に保持されて下定盤４の上面４ｂに接するバイト４５とで構成されている。

この研削装置４０は、スライダ４３を左右方向にゆっくりと移動させつつバイト４５で下定盤４の上面４ｂを研削することで、下定盤４の上面４ｂの平面度を正確に修正するようになっている。

このような研削装置４０を用いて下定盤４の平面度を修正した場合には、前記修正リング２０とは異なる構成の修正リングが使用される。

すなわち、この修正リングの下定盤４側の面には、砥石２４に代えてセラミック材が配設されている。セラミック材は、銅より硬くその表面の摩擦係数が適度に低いため、銅製の定盤に対して食い付きが発生し難いとともに研磨量も少ないという特性があり、好ましい。なお、前記特性を有する材料であれば、セラミック以外の材料からなる部材を設けることも使用可能である。

これにより、下定盤４の研磨量を抑えながら上定盤３を砥石２３により十分に研磨することができるので、研削装置４０によって十分に高い平面度に修正された下定盤４の平面度に合わせて上定盤３の平面度を精度良く修正することができる。

本実施形態の両面ラップ装置１によれば、ワーク保持部材１１に代えて、複数の砥石２３，２４を有する同一外形状の修正リング２０をセットするようにしたので、定盤３，４を装置１に対して脱着させることなく当該定盤３，４を研磨し、その平面度を修正することができる。その結果、定盤３，４の修正作業性が向上する。

また、本実施形態の両面ラップ装置１によれば、修正リング２０の外形状をワーク保持部材１１と同一にしたので、ワーク保持部材１１の駆動機構を利用して修正作業を行うことができる。これにより、装置構成が複雑化するのを防ぐことができる。

また、本実施形態の両面ラップ装置１によれば、一方の面に複数の砥石２３を有するとともに、他方の面に複数の砥石２４を有する修正リング２０を用いたので、上下定盤３，４の平面度を同時に修正することができる。

また、本実施形態の両面ラップ装置１によれば、４つの修正リング２０を下定盤４の上面４ｂに互いに周方向に隙間を有するように等角度間隔で載置したので、定盤３，４の修正作業を効率良く行うことができるようになる。

また、本実施形態の両面ラップ装置１によれば、修正リング２０の複数の砥石２３，２４の一部が、転動の際に上下定盤３，４の外周よりも外方に位置するように構成したので、定盤３，４の外周縁まで十分に研磨することができる。これにより、定盤３，４の外周近傍に未研磨部分が生じるのを防ぐことができるので、定盤３，４の平面度を確実に修正することができる。

また、本実施形態の両面ラップ装置１によれば、下定盤４の平面度が大きく低下している場合には、研削装置４０によって下定盤４の平面度を高精度に修正し、その後に、修正済の下定盤４を基準に上定盤３の平面度を高精度に修正することができるようになる。

なお、本実施形態では、４つの修正リング２０を下定盤４の上面４ｂに互いに周方向に隙間を有するように等角度間隔で配設する例について示したが、修正リング２０の数はこれに限らない。ただし、上定盤３の傾斜を抑制するためには、３つ以上が好ましく、４つまたは５つがより好ましい。

また、本実施形態では、中心軸部材６と円筒部材７とが互いに逆方向に回転する構成について示したが、これに限らず、両者が相対回転するのであれば同方向に回転する構成であってもよい。

また、本実施形態では、本発明の「研磨部」として複数の砥石２３（２４）を用いたが、これに限らず、リング状部材２１よりも幅の狭い円環状の一枚物の砥石を「研磨部」として用いることも可能である。

また、本実施形態では、ワーク保持部材１１と外形状が同一の修正リング２０を用いたが、例えば、ワーク１２に代えて砥石を保持したワーク保持部材を修正リングとして使用することも可能である。

本発明の一実施形態による両面ラップ装置の全体構成を示した正面図である。 両面ラップ装置の平面図である。 上定盤を斜め下から見た状態を示した斜視図である。 下定盤周辺の構成を示した斜視図である。 下定盤にワーク保持部材を載置した状態を示した斜視図である。 ワークの斜視図である。 下定盤にワーク保持部材を載置した状態を示した平面図である。 ワーク保持部材を上下定盤で挟んだ状態を示した断面図である。 修正リングの構成を示した平面図である。 図９中のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 下定盤に修正リングを載置した状態を示した斜視図である。 下定盤に修正リングを載置した状態を示した平面図である。 図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。 平面度測定装置の構成を示した斜視図である。 研削装置の構成を示した正面図である。

符号の説明

１ 両面ラップ装置
３ 上定盤
４ 下定盤
４ｂ 上面
６ 中心軸部材（外歯ギヤ）
７ 円筒部材（内歯ギヤ）
１１ ワーク保持部材（転動ギヤ）
１２ ワーク
２０ 修正リング（修正ギヤ）
２３，２４ 砥石（研磨部）
３０ 平面度計測装置
４０ 研削装置

Claims (6)

1. 中心の外歯ギヤと、この外歯ギヤと同心の内歯ギヤと、それらのギヤ間に設けられる下定盤と、この下定盤の上に載せられるとともに両ギヤに噛合し、かつワークを保持する転動ギヤと、下定盤に対向する上定盤とを備え、上下定盤にワークを接触させ、外歯ギヤと内歯ギヤとの相対回転で転動ギヤを転動させることで、ワークの両面を上下定盤でラップする両面ラップ装置において、
   前記転動ギヤと同一外形状で、少なくとも一方面に研磨部を有し、定盤の修正作業時に、転動ギヤに代えて下定盤の上に載せられる修正ギヤをさらに備えることを特徴とする両面ラップ装置。
2. 前記修正ギヤを複数配設したことを特徴とする請求項１に記載の両面ラップ装置。
3. 前記修正ギヤの上定盤側の面に前記研磨部としての砥石が設けられ、下定盤側の面にセラミック材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の両面ラップ装置。
4. 前記研磨部の一部が、当該研磨部と対向する定盤の外周よりも外方に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の両面ラップ装置。
5. 定盤の平面度を計測する平面度計測装置を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の両面ラップ装置。
6. 下定盤の上面を研削する研削装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の両面ラップ装置。

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