JP2013043229A - 振動バレル研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理槽を安定して支持する。
【解決手段】弾性的に支持された略水平な基板１２と、基板１２を振動させる振動モータ１３（振動発生装置）と、軸線を略鉛直方向に向けた螺旋状の処理槽２０と、処理槽２０を基板１２に固定して支持するための支持部材３０とを備え、基板１２と支持部材３０を介して処理槽２０を振動させることで研磨を行う振動バレル研磨装置において、支持部材３０は、処理槽２０をそのほぼ全長に亘って下から支持する載置部３１を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動バレル研磨装置に関するものである。

特許文献１には、螺旋状をなす処理槽を有し、この処理槽を振動させることで、処理槽内のワークと研磨材を移動させて研磨を行う振動バレル研磨装置が開示されている。この特許文献１に記載された振動バレル研磨装置において、処理槽を支持する手段としては、特許文献２に記載された支持構造を採用することが可能である。この場合、図８，９に示すように、処理槽１００の長さ方向（周方向）に間隔を空けて平板状をなす複数の支持部材１０１を配置し、これらの支持部材１０１によって、処理槽１００を下支えする形態となる。

特開２００５−３１３２６２号公報 特開平５−２０８３６０号公報

図８の研磨装置において処理槽１００の内周にウレタン層１０２を形成する際には、処理層１００の内周面と対向するように金型（図示省略）を配置し、その隙間に溶融ウレタン樹脂を流し込む方法がとられる。この場合、処理槽１００の容積を大きく確保するためには、ウレタン層１０２を薄くする必要があるが、ウレタン槽１０２を薄くするためには、処理槽１００の内周形状及び処理槽１００の内周の高さ方向の位置に関して、高い精度が求められる。

しかしながら、特許文献２に記載されたような、処理槽１００の長さ方向に間隔を空けた複数の平板状をなす支持部材１０１で支持する構造を採用した場合、処理槽１００のうち支持部材１０１間の領域（つまり、支持部材１０１で直接支えられていない領域）では、形状や高さ方向の位置が不安定になり易い。そのため、ウレタン層を均一で且つ薄く形成することが難しい。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、処理槽を安定して支持するようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、弾性的に支持された略水平な基板と、前記基板を振動させる振動発生装置と、軸線を略鉛直方向に向けた螺旋状の処理槽と、前記処理槽を前記基板に固定して支持するための支持部材とを備え、前記基板と前記支持部材を介して前記処理槽を振動させることで研磨を行う振動バレル研磨装置において、前記支持部材は、前記処理槽をそのほぼ全長に亘って下から支持する載置部を有しているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記支持部材は、全体として軸線を略鉛直方向に向けた円筒状をなし、前記支持部材の上端縁が、螺旋状に傾斜した形態の前記載置部となっているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記処理槽は、上面が開放された略半円弧形をなし、前記載置部に載置された状態で固定された樋状部と、前記樋状部の内周側の側縁から、前記処理槽のほぼ全長に亘って立ち上がる筒状部とを備えて構成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
螺旋状の処理槽は、そのほぼ全長に亘り、支持部材の載置部に載置された状態で支持されているので、処理槽の形状と高さ方向の位置が、ほぼ全長に亘って安定する。

＜請求項２の発明＞
処理槽に付与される振動は、支持部材にも伝達するのであるが、支持部材が比較的変形を生じ易い平板状をなしている場合には、振動を受けた支持部材が共振し、その結果、処理槽の支持状態と振動状態が不安定となり、研磨処理が良好に行われなくなることが懸念される。その点、本発明は、支持部材が全体として円筒状つまり湾曲した形状であるから、強度が高く、振動発生装置からの振動を受けても共振し難い。したがって、支持部材の共振が原因となって処理槽の支持状態や振動状態が不安定になる虞もない。

＜請求項３の発明＞
処理槽は、下から支持部材で支持されているのに加え、樋状部の内周側の側縁を筒状部で補強しているので、変形や共振等が防止される。

本実施形態の振動バレル研磨装置の側面図 振動バレル研磨装置の断面図 振動バレル研磨装置の平面図 基板に支持部材を取り付けた状態の斜視図 支持部材に仕切板を取り付けた状態の斜視図 支持部材に処理槽の樋状部を取り付けた状態の斜視図 支持部材に取り付けられた樋状部に筒状部を取り付けた状態の斜視図 従来例の振動バレル研磨装置の断面図 従来例の処理槽を支持するための支持部材の斜視図

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１〜図７を参照して説明する。

＜装置全体の概要＞
振動バレル研磨装置は、図１，２に示すように、床面に設置された基台１０と、基台１０の上面にバネ１１を介して略水平な姿勢に支持された基板１２と、図２に示すように基板１２に設けた振動モータ１３（本発明の構成要件である振動発生装置）とを備えている。基板１２上には、支持部材３０と、処理槽２０とが固着された状態で取り付けられている。振動モータ１３を駆動させると、基板１２と支持部材３０と処理槽２０が一体となり、バネ１１の弾力により振動するようになっている。

処理槽２０は、鉛直方向（上下方向）の軸線を中心とする螺旋状をなす。処理槽２０内は、最も低い上流端２０Ａから最も高い下流端２０Ｂに向かう螺旋状経路となっている。図３，６に示すように、処理槽２０の周方向（長さ方向）における形成領域は、３６０°に亘り、鉛直軸と平行に視た投影面上では、処理槽２０の上流端と下流端とが連なるように配置されている。処理槽２０を振動させるとともに、処理槽２０に図示しないマス（ワーク、研磨材等の混合物）を投入すると、マスが処理槽２０内を螺旋状経路に沿って上流側から下流側へ移動することにより、研磨が行われるようになっている。

図１，３に示すように、処理槽２０には、処理槽２０の上流端部の上方に位置するように選別網１４が設けられている。図３に示すように、処理槽２０には、処理槽２０の下流端から上流端側へ延出した形態であって、処理槽２０の下流端を支点として上下方向へ回動（揺動）可能なフラップ１５が設けられている。研磨中は、フラップ１５を、下流端から上流端に向かって下り勾配となるように傾斜した姿勢にしておく。これにより、処理槽２０の下流端に到達したマスが、フラップ１５を滑り落ちて上流端に戻るようになっている。研磨工程が終わると、フラップ１５を処理槽２０の上り勾配に沿った選別姿勢に変位させる。すると、下流端に到達したマスは、フラップ１５上を上って選別網１４へ移送される。選別網１４においては、マスのうちワーク以外のものは選別網１４の隙間から処理槽２０の上流端部へ落下し、ワークは、選別網１４上を移動して処理槽２０の外部へ回収される。

＜処理槽２０の構成＞
図２に示すように、処理槽２０は、湾曲した金属板材からなる樋状部２１と、湾曲した金属板材からなる筒状部２５と、樋状部２１及び筒状部２５の内周に形成したウレタン層２８とを備えて構成されている。樋状部２１は、弧状部２２と内周壁部２３と外周壁部２４とから構成されている。弧状部２２は、処理槽２０（螺旋状経路）の全長に亘って連続して延びており、その長さ方向と直角（鉛直方向）な横断面は、上面側が開放された半円弧形をなしている。

内周壁部２３は、弧状部２２の内周側の側縁から、処理槽２０の全長に亘って鉛直方向上向きに延出した形態である。外周壁部２４は、弧状部２２の外周側の側縁から、処理槽２０の全長に亘って鉛直方向上向きに延出した形態である。内周壁部２３の弧状部２２からの立ち上がり高さは、その全長に亘って一定である。外周壁部２４の弧状部２２からの立ち上がり高さも、その全長に亘って一定であり、内周壁部２３と外周壁部２４の立ち上がり高さは互いに同じ寸法である。また、内周壁部２３の外周面と外周壁部２４の内周面との間の対向間隔（径方向の間隔）は、全周（全領域）に亘って一定である。

筒状部２５は、樋状部２１の内周側の側縁（内周壁部２３）から鉛直方向に立ち上がった形態であり、樋状部２１の全長に亘って形成されている。筒状部２５の外周面は内周壁部２３の外周面（樋状部２１の内面）に対して滑らかに面一状に連なっている。筒状部２５の下端縁は、樋状部２１の傾斜に従って螺旋状をなしているのであるが、筒状部２５の上端縁は、全周に亘って同一の高さである。筒状部２５は、処理槽２０内のマスが処理槽２０の内周側へ溢れるのを防止しているとともに、処理槽２０の内周側の縁部の変形を防止するための補強手段としても機能する。また、図２，３に示すように、筒状部２５の上端縁には、円環形をなすフランジ２６が溶接により固着されている。

図２に示すように、ウレタン層２８は、処理槽２０の内面の全領域に亘って形成されている。ウレタン層２８の外周壁部２４の上部に相当する位置は、選別網１４の下方を除いて、内周側へ突出した形態の突出部２７となっている。ウレタン層２８の突出部２７を全周に亘って形成することにより、処理槽２０内に円弧状の断面を形成し、マスの動きを円滑にすることができる。また、図８に示す従来の振動バレル研磨装置では、処理槽１００の外周縁が内側へ回り込んでいて、処理槽１００の上面の開口領域が処理槽１００の最大外径部よりも内側に位置しているため、処理槽１００へのマスの投入が行い難い。これに対し、本実施形態では、外周壁部２４が鉛直方向に立ち上がっているので、処理槽２０の上面の開口領域が処理槽２０の最大外径部まで拡がっている。したがって、処理槽２０に対するマスの投入を容易に行うことができる。

＜処理槽２０の支持構造＞
次に、処理槽２０を支持する構造を説明する。図２に示すように、処理槽２０は、主として支持部材３０により基板１２上に固定して支持されている。また、図４〜７に示すように、処理槽２０を支持する手段として、支持部材３０の他に仕切板３３が用いられている。

図４〜６に示すように、支持部材３０は、円筒形をなす金属製の板材からなり、支持部材３０の軸線は、鉛直方向を向き、処理槽２０の螺旋の軸と合致している。支持部材３０の下端縁は、溶接により基板１２上に固着されている。支持部材３０の上端縁は、処理槽２０の螺旋経路に沿うように螺旋状に傾斜しており、この螺旋状の上端縁は、その全長に亘り、処理槽２０を下支えするための載置部３１となっている。載置部３１は、螺旋状をなしているため、その最も低い端部（最低位端部３１Ａ）と最も高い端部（最高位端部３１Ｂ）との境界は、段差状をなしている。そして、支持部材３０には、最低位端部３１Ａと最高位端部３１Ｂとの境界部を、鉛直方向に切欠した形態のスリット３２が形成されている。

仕切板３３は、平板状をなす金属材からなる。仕切板３３は、その板面を鉛直方向に向けて、基板１２の上面から立ち上がるように起立姿勢で配され、支持部材３０のスリット３２に嵌合されている。仕切板３３と支持部材３０とは溶接により固着され、仕切板３３と基板１２も溶接により固着されている。仕切板３３を支持部材３０に固着した状態では、仕切板３３のうち径方向内側の領域が、支持部材３０の内周面から径方向内側へ突出し、仕切板３３のうち径方向外側の領域が、支持部材３０の外周面から径方向外側へ突出している。

図５〜７に示すように、仕切板３３には、その上端縁から下方へ切欠した形態の切欠部３４が形成されている。切欠部３４の下端部は半円弧形部３５となっており、半円弧形部３５の最下端は、最高位端部３１Ｂと同じ高さとなっている。仕切板３３のうち切欠部３４よりも下方の領域は、隔壁部３６となっている。切欠部３４のうち半円弧形部３５よりも上方の領域では、径方向の幅寸法が、上端から下端に至る全領域で一定寸法となっている。仕切板３３のうち切欠部３４の内側の縁部に沿った部分は、上方へ立ち上がる細長い内側支持部３７となっており、仕切部のうち切欠部３４の外側の縁部に沿った部分は、上方へ立ち上がる細長い外側支持部３８となっている。

基板１２に対する処理槽２０の取り付けは、次の手順で行われる。
まず、図４に示すように、基板１２の上面に支持部材３０を溶接により固着する。このとき、基板１２の上面にレーザーケガキ（図示省略）を施すことによって、支持部材３０とスリット３２を位置決めする。次に、図５に示すように、仕切板３３を、支持部材３０のスリット３２に嵌合するように組み付けて、溶接により支持部材３０と基板１２に固着する。

この後、図６に示すように、処理槽２０のうち樋状部２１（弧状部２２と内周壁部２３と外周壁部２４）を支持部材３０に組み付ける。このとき、樋状部２１にはウレタン層２８は形成されていない。樋状部２１は、その弧状部２２の最も低い底面部（即ち、径方向において樋状部２１の略中央部分）を、樋状部２１（処理槽２０）の全長に亘って載置部３１に載置する。また、樋状部２１の上流端（最も低い端部）の端面を、仕切板３３の隔壁部３６に突き当てるとともに、樋状部２１の下流端（最も高い端部）の端面を、仕切板３３に突き当てることにより、樋状部２１を支持部材３０に対して周方向に位置決めする。

このとき、樋状部２１の下流端の端面は、切欠部３４の開口縁（半円弧形部３５と内側支持部３７と外側支持部３８）に沿うように配置される。位置決めされた状態で載置部３１に載置された樋状部２１は、溶接により、載置部３１と仕切板３３に固着される。樋状部２１を固着した状態では、樋状部２１の上流端部が、隔壁部３６により、閉塞される。また、樋状部２１の下流端は、切欠部３４を介すことにより、上流端部よりも高い位置において上流端部と連通する。

この後、図７に示すように、筒状部２５を組み付ける。このとき、筒状部２５は、樋状部２１の内周壁部２３の上端縁に載置することにより高さ方向に位置決めされるとともに、仕切板３３の内側支持部３７に当接させることにより周方向に位置決めされる。そして、位置決めされた筒状部２５は、溶接により、内周壁部２３と仕切板３３に固着される。この後、筒状部２５の上端縁に、フランジ２６を溶接により固着する。

上述のように、本実施形態の振動バレル研磨装置は、弾性的に支持された略水平な基板１２と、基板１２に振動を付与する振動モータ１３と、軸線を略鉛直方向に向けた螺旋状の処理槽２０と、処理槽２０を基板１２に固定して支持するための支持部材３０とを備えたものであって、処理槽２０を安定して支持するために、支持部材３０を、単一部材とし、支持部材３０には、処理槽２０を載置することで処理槽２０をそのほぼ全長に亘って下から支持する載置部３１を形成した。この構成によれば、螺旋状の処理槽２０は、そのほぼ全長に亘り、支持部材３０の載置部３１に載置された状態で支持されているので、処理槽２０の形状と高さ方向の位置が、ほぼ全長に亘って安定する。

また、振動モータ１３から処理槽２０に付与される振動は、支持部材３０にも伝達するのであるが、図８，９に示すように、支持部材１０１が比較的変形を生じ易い平板状をなしている場合には、振動を受けた支持部材１０１が共振し、その結果、処理槽１００の支持状態と振動状態が不安定となり、研磨処理が良好に行われなくなることが懸念される。この点に鑑み、本実施形態では、支持部材３０を、全体として軸線が略鉛直方向を向く円筒状とし、支持部材３０の上端縁を、螺旋状に傾斜した形態の載置部３１とした。この構成によれば、支持部材３０が全体として円筒状つまり湾曲した形状であるから、強度が高く、振動発生装置からの振動を受けても共振し難い。したがって、支持部材３０の共振が原因となって処理槽２０の支持状態や振動状態が不安定になる虞もない。

また、処理槽２０は、上面が開放された略半円弧形をなし、載置部３１に載置された状態で固定された樋状部２１と、樋状部２１の内周側の側縁から、処理槽２０のほぼ全長に亘って立ち上がる筒状部２５とを備えて構成されている。この構成によれば、処理槽２０が、下から支持部材３０で支持されるのに加え、樋状部２１の内周側の側縁が筒状部２５で補強されるので、変形や共振等が防止される。

また、処理槽２０の内周にウレタン層２８を形成する際には、処理層２０の内周面と対向するように金型（図示省略）を配置し、その隙間に溶融ウレタン樹脂を流し込む方法がとられる。この場合、処理槽２０内の空間の容積を大きく確保するためには、ウレタン層２８を薄くする必要があるが、ウレタン槽２８を薄くするためには、処理槽２０の内周形状及び処理槽２０の内周の高さ方向の位置に関して、高い精度が求められる。

本実施形態１では、上述のように、処理槽２０が、そのほぼ全長に亘り、支持部材３０の載置部３１に載置された状態で支持されているので、処理槽２０の形状と高さ方向の位置が、ほぼ全長に亘って安定して、精度の高いものとなる。したがって、ウレタン層２８を金型成形する際には、ウレタン層２８の厚さを均一で且つ薄くすることができる。これにより、処理槽２０の容積を大きく確保することができた。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、支持部材を、円筒状に湾曲した板状としたが、支持部材は、円柱形のブロック状であってもよい。
（２）上記実施形態では、処理槽の内周縁を筒状部で支持したが、処理槽は、筒状部で支持しない形態としてもよい。
（３）上記実施形態では、外周壁部の立ち上がり高さを全周（全長）に亘って一定としたが、外周壁部の立ち上がり高さは、全周（全長）に亘り、筒状部の高さと同じ高さに揃えても良い。この場合、ウレタン層の突出部は、図２と同じ高さに設けても良く、またウレタン層の突出部を設けなくても良い。
（４）上記実施形態では、支持部材を単一部材としたが、支持部材は、周方向に分割された複数の湾曲した板材を溶接等によって一体化（結合）させた形態であってもよく、周方向に分割した複数の湾曲した板材を、互いに非結合状態で並べた形態であってもよい。

１２…基板
１３…振動モータ（振動発生装置）
２０…処理槽
２１…樋状部
２５…筒状部
３０…支持部材
３１…載置部

Claims (3)

1. 弾性的に支持された略水平な基板と、
   前記基板を振動させる振動発生装置と、
   軸線を略鉛直方向に向けた螺旋状の処理槽と、
   前記処理槽を前記基板に固定して支持するための支持部材とを備え、
   前記基板と前記支持部材を介して前記処理槽を振動させることで研磨を行う振動バレル研磨装置において、
   前記支持部材は、前記処理槽をそのほぼ全長に亘って下から支持する載置部を有していることを特徴とする振動バレル研磨装置。
2. 前記支持部材は、全体として軸線を略鉛直方向に向けた円筒状をなし、
   前記支持部材の上端縁が、螺旋状に傾斜した形態の前記載置部となっていることを特徴とする請求項１記載の振動バレル研磨装置。
3. 前記処理槽は、上面が開放された略半円弧形をなし、前記載置部に載置された状態で固定された樋状部と、
   前記樋状部の内周側の側縁から、前記処理槽のほぼ全長に亘って立ち上がる筒状部とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の振動バレル研磨装置。

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