JP2023119760A - 両面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 上定盤と下定盤の水平方向の位置ずれを抑えた係止機構を備える両面研磨装置を提供する。【解決手段】 基台１に備えられた下定盤５と、下定盤５に対向配置した上定盤９とを備え、上定盤９と下５定盤との間に被加工部材１００を配置して下定盤５を回転させ被加工部材１００を研磨加工する両面研磨装置２００において、上定盤９は当該上定盤９の定盤面と直交する方向へ突設するガイドピン７を有し、基台１には、基台１から突設する基体６と、基体６に取り付けられガイドピン７を接触支持するガイド部１０ａ、１０ｂとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は両面研磨装置に関し、さらに詳細には上定盤と回転する下定盤との間に挟まれた被加工部材を、前記上定盤及び下定盤に形成された各研磨面によって研磨を施す両面研磨装置に関する。

被加工部材を研磨する研磨装置として上定盤と下定盤との間に挟んだ被加工物を研磨する両面研磨装置が広く利用されている。例えば球体である被加工物の研磨においては、両面研磨装置の下定盤、または下定盤及び上定盤に備えられた環状のワーク転動溝に被加工物を保持して高精度な加工を行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。

このような両面研磨装置においては、上定盤と下定盤との相対的回転差異を付加するために上定盤を回転方向に係止するための係止機構が必要となる。特許文献１には、上定盤が自在継手及びシリンダロッドを含む上定盤昇降手段に接続され、被加工物を研磨する際にはシリンダロッドを固定して上下方向の所定位置に固定するとともに、上定盤に接続された回動式駆動ツメを上定盤駆動ドラムの嵌合溝に係止し、上定盤駆動ドラムを回転駆動することで上定盤を回転させる両面研磨装置が記載されている。

特開２００１－３１４９３号公報 特開２０１１－１９４５１７号公報

従来技術の研磨装置では、例えば特許文献１に記載されるように上定盤と下定盤にワーク転動溝を備えた定盤を利用する場合、上定盤と下定盤における研磨面と平行な水平方向の位置ずれは、上定盤及び下定盤に形成された研磨溝に挟まれた球体に過度な荷重を加えることとなり、被加工物の研磨キズ発生に繋がる。

また、特許文献１に記載の両面研磨装置では、上定盤は自在接手及びシリンダロッドを介して研磨装置に固定されており、上定盤の固定位置と研磨応力発生位置（上定盤の研磨面と被加工物の接触箇所）との距離が離れていることから、上定盤位置は研磨応力によって容易に変動し、研磨キズの発生要因となり得る。本発明の目的は、このような課題に鑑み、上定盤と下定盤の水平方向の位置ずれを抑えた係止機構を備える両面研磨装置を提供することにある。

基台に備えられた下定盤と、前記下定盤に対向配置した上定盤とを備え、前記上定盤と前記下定盤との間に被加工部材を配置して前記下定盤を回転させ当該被加工部材を研磨加工する両面研磨装置において、前記上定盤は当該上定盤の定盤面と直交する方向へ突設するガイドピンを有し、前記基台には、前記基台から突設する基体と、当該基体に取り付けられ前記ガイドピンを接触支持するガイド部と、を備える両面研磨装置とする。
前記上定盤は、当該上定盤の定盤面と平行な方向へ突出するアーム部を備え、前記ガイドピンは前記アーム部の先端に設けてもよい。
また、前記ガイド部は、前記基体への取付部を支点として回転可能な回転支持体を備えてもよい。
また、前記基体は、前記ガイドピンを挟み前記下定盤の回転進行方向側と回転逆方向側とに前記ガイド部を備えてもよい。
また、前記回転進行方向側の前記ガイド部と前記回転逆方向側の前記ガイド部とは所定の角度をもって配置されてもよい。
さらにまた、前記基体は、前記回転進行方向側または前記回転逆方向側の少なくとも一方に前記下定盤の定盤面に直交する方向に複数配置された前記ガイド部を備えてもよい。

本発明に係る両面研磨装置によれば、上定盤と下定盤の水平方向の位置ずれを抑え加工精度の高い両面研磨装置を提供することが可能である。

本発明の両面研磨装置の正面断面図である。 本発明の両面研磨装置の平面図である。 ガイド基体の正面図である。 ガイド基体の平面図である。

本発明に係る両面研磨装置の一例を、図を参照しつつ以下に説明する。図１は、本発明に係る両面研磨装置の正面断面図であり、両面研磨装置に被加工対象物であるワークを配置した状態を示す。図２は、本発明に係る両面研磨装置の平面図である。両面研磨装置２００は、下定盤５と上定盤９との間にワーク１００を挟みワーク１００を研磨する装置である。両面研磨装置２００は、床面に載置され、両面研磨装置２００の全構造を支持する基台１を備える。基台１は、その上面にベアリング３が設置されており、このベアリング３を介して下定盤支持部４が基台１上に回転可能に載置されている。下定盤支持部４の上面には下定盤５が固定される。また、基台１には、基台１の上面から上方に向かって突設されたガイド基体６を備える。ガイド基体６は、上定盤９の水平方向における移動を規制する部材であり、下定盤５の周囲であり下定盤５の中心を挟んで対向する２箇所に設けられている。なお、本説明において水平方向とは下定盤５の定盤面（研磨面）と水平な任意の方向とし、軸方向とは下定盤５の回転中心軸に平行な方向、回転方向とは下定盤５が回転する進行方向（回転進行方向）または回転が進行する方向とは逆の方向（回転逆方向）とする。

下定盤支持部４は、下定盤駆動軸２に接続され、下定盤駆動軸２は下定盤駆動機構（図示せず）と連結されている。下定盤駆動軸２及び下定盤駆動機構は基台１の内部に収容されている。下定盤支持部４と下定盤支持部４上に固定された下定盤５とは、下定盤駆動機構によって回転駆動される。

下定盤５の上部には下定盤５と対向して上定盤９が配置される。上定盤９は、基台１に固定された上定盤昇降装置（図示せず）に取付けられ、上定盤昇降装置はワーク１００を下定盤５上に供給、排出等する際に上定盤９を下定盤５に対して昇降する。また、上定盤９は、ワーク１００の加工時において、下定盤５に対して軸方向に移動可能である。ワーク１００の加工時においては、下定盤５に供給されたワーク１００上に上定盤９が載置され、ワーク１００は上定盤９の自重によって下定盤５との間に挟まれ加工が行われ、上定盤９はワーク１００の形状に倣って軸方向に移動するようになっている。なお、上定盤昇降装置及び下定盤駆動機構は、公知の昇降装置や駆動機構を利用することができる。

次に下定盤５及び上定盤９について詳細に説明する。下定盤５及び上定盤９は、円盤状であり、それぞれの一方の面に定盤面（研磨面）を備え、下定盤５と上定盤９は、この定盤面が向かい合うよう配置され、その定盤面には複数本（図１では1本のみ図示する）の同心円の溝５ａ、９ａが形成されている。なお、ここでは下定盤５に形成された溝を溝５ａ、上定盤９に形成された溝を溝９ａとする。この溝５ａ、９ａは、ワーク１００の加工時にワーク１００が供給され、ワーク１００を転動させながら研磨する溝であり、下定盤５に形成された溝５ａと上定盤９に形成された溝９ａとは軸方向に対向して配置される。

上定盤９は、定盤面と対向する面に上定盤９の径方向に突出するアーム８を備える。アーム８は、上定盤９の中心を挟んで水平方向に対向する２箇所に形成されており、アーム８の先端には、上定盤９の定盤面と直交する軸に平行であり、上定盤９の定盤面側へ向かい突出するガイドピン７を備える。

次に、ガイド基体６について詳細に説明する。図３は本発明に係る両面研磨装置のガイド基体を示す正面図であり、図４はガイド基体の平面図である。本実施形態における両面研磨装置２００はガイド基体６を２つ備えるが、２つのガイド基体６は同一構造であるため、ここでは一方のガイド基体６を図示するとともに説明をわかりやすくするため上定盤９に固定されたアーム８の一部、ガイドピン７及び基台１の一部を図示している。

本実施形態のガイド基体６は五角柱状の部材であり、底面が基台１の上面に固定され、下定盤５の接線と平行となるよう基台１上に配置された側面６ａ、側面６ａと接続し側面６ａに対し下定盤５の回転逆方向側に位置する側面６ｂ、側面６ｂと接続される側面６ｃ、側面６ｃと接続される側面６ｄ、及び側面６ｄと側面６ａとに接続される側面６ｅを備える。側面６ａと側面６ｂ、及び側面６ｂと側面６ｃのなす角はそれぞれ１３５°、側面６ｃと側面６ｄ、側面６ｄと側面６ｅ、及び側面６ｄと側面６ａのなす角度はそれぞれ９０°であり、側面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは下定盤５の定盤面と直交した下定盤５の軸と平行な面である。ガイド基体６は、側面６ａと側面６ｂとの稜線が上定盤９のガイドピン７の中心よりやや下定盤５の回転方向下流側（ガイドピン７の中心を基準として回転の進行方向側）に位置するよう基台１上に固定されている。

側面６ａはその表面にガイド基体６の軸方向に所定の間隔をもって並べて配置された二つの回転支持体１０ａを備え、側面６ｂはその表面に一つの回転支持体１０ｂを備える。つまり、ガイド基体６は、回転進行方向側に位置する回転支持体１０ａと、回転逆方向側に位置する回転支持体１０ｂとを備える。回転支持体１０ｂは、軸方向において二つの回転支持体１０ａの間の中央に配置される。回転支持体１０ａ、１０ｂは、それぞれが備えられる側面６ａまたは側面６ｂと直交する回転ベアリング押さえピン１０１と、ベアリング押さえピン１０１に取付けられベアリング押させピン１０１に対して回転可能なボールベアリングからなるベアリング１０２とから構成される。この回転支持体１０ａと回転支持体１０ｂとは、ワーク１００の加工時において、両者の間に上定盤９のガイドピン７が挿通され、挿通されたガイドピン７を接触支持することで、上定盤９を係止し、下定盤５に対する上定盤９の水平方向の位置決めを行うものである。

より具体的に説明すると、ガイド基体６における回転支持体１０ａのベアリング１０２の外周と回転支持体１０ｂのベアリング１０２の外周とは、水平方向において、下定盤５に近づくに従いそれぞれの間隔が大きくなる扇状であり、このように配置される回転支持体１０ａ及び回転支持体１０ｂを備えたガイド基体６が下定盤５の中心を挟んで対向した２箇所に配置されている。そのため、回転支持体１０ａと回転支持体１０ｂとの間に挿通されたガイドピン７に下定盤５からガイド基体６側へ向かう力が作用した際には、回転支持体１０ａ及び回転支持体１０ｂにガイドピン７が接触支持されることによって下定盤５からガイド基体６側へ向かう上定盤９の水平方向の動きが規制される。また、上定盤９は、ワーク１００の加工時に下定盤５の回転にともないワーク１００を介して上定盤９に回転方向に力が作用するが、下定盤５の回転にともなう回転進行方向に作用する力に対しては回転支持体１０ａがガイドピン７を支持し上定盤９の動きを規制する。さらに、両面研磨装置２００の加工振動により発生することがある回転逆方向の力に対しては回転支持体１０ｂがガイドピン７を支持し上定盤９の動きを規制する。したがって、水平方向における上定盤９の位置は、ガイド基体６により確実に規制されることとなり、下定盤５と上定盤９との相対的な位置ずれを抑制する。

また、本実施形態では、上定盤９の係止機構を構成するガイド基体６は、回転支持体１０ａと回転支持体１０ｂとを備え、回転支持体１０ａ及び回転支持体１０ｂのベアリング１０２は軸方向に回転可能な構成としている。上定盤９の係止では、ワーク１００の加工時において、上定盤９はワーク１００を介して下定盤５の回転進行方向の力が作用し、係止部はその力を受けることとなる。したがって、上定盤９がワーク１００に倣って軸方向へ移動しようとした場合、上定盤９の係止部にあたるガイド基体６には、その上定盤９に作用する回転進行方向の力を抗力とした摩擦力が発生することとなる。この摩擦力が大きい場合、上定盤９の軸方向への移動の妨げとなり、上定盤９がワーク１００に十分に倣って移動することができずに加工精度を悪化させる要因となることがある。さらに、複数配置されたうちの一つのガイド基体６において上定盤９の軸方向への移動が妨げられれば、上定盤９が傾斜し上定盤９と下定盤５との平行度を保てず、さらに加工精度が悪化する要因となり得る。本実施例では、ガイド基体６に軸方向に回転可能な回転支持体１０ａ、１０ｂを備えた構成とすることで、上定盤９が軸方向へ移動しようとする際の摩擦力を小さく抑えることが可能である。そのため、上定盤９はワーク１００に倣って軸方向に容易に移動することが可能であり、２箇所に配置したガイド基体６においてこの構成を採用することで上定盤９と下定盤５との平行度も常に維持することができ、ワーク１００を高精度に加工することができる。

さらに、ガイド基体６は、軸方向において二つの回転支持体１０ａと一つの回転支持体１０ｂの３点によりガイドピン７を支持する構成としている。ワーク１００の加工に際し、上定盤９を下定盤５に下降させ、上定盤９のガイドピン７をガイド基体６に係止する場合、例えば、２点支持による係止だと上定盤９が大きく傾斜した状態でワーク１００に接触し、ワーク１００に過大な荷重がかかることがあるが、本実施形態では３点支持とすることで、係止する際の上定盤９の傾斜を抑えることができる。

以上、一実施形態に基づき本発明の両面研磨装置について説明したが、本発明の両面研磨装置はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、回転支持体１０ａと回転支持体１０ｂは、水平方向において１３５°の角度をもって配置されているが、この回転支持体１０ａ及び回転支持体１０ｂは、ガイドピン７を回転進行方向及び回転逆方向に係止できればよく、それらの配置角度は１３５°に限定されない。また、ガイド基体６に回転支持体１０ａ、１０ｂとしてベアリング１０２を備えた例を説明したが、回転支持体１０ａ、１０ｂに代わりすべり軸受を備えたガイド基体６としてもよい。

１ 基台
２ 下定盤駆動軸
３ ベアリング
４ 下定盤支持部
５ 下定盤
５ａ 溝
６ ガイド基体
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ 側面
７ ガイドピン
８ アーム
９ 上定盤
９ａ 溝
１０ａ、１０ｂ 回転支持体
１００ ワーク
１０１ ベアリング押さえピン
１０２ ベアリング
２００ 両面研磨装置

Claims (6)

1. 基台に備えられた下定盤と、前記下定盤に対向配置した上定盤とを備え、前記上定盤と前記下定盤との間に被加工部材を配置して前記下定盤を回転させ当該被加工部材を研磨加工する両面研磨装置において、
   前記上定盤は当該上定盤の定盤面と直交する方向へ突設するガイドピンを有し、前記基台には、前記基台から突設する基体と、当該基体に取り付けられ前記ガイドピンを接触支持するガイド部と、を備えることを特徴とする両面研磨装置。
2. 前記上定盤は、当該上定盤の定盤面と平行な方向へ突出するアーム部を備え、前記ガイドピンは前記アーム部の先端に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の両面研磨装置。
3. 前記ガイド部は、前記基体への取付部を支点として回転可能な回転支持体を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の両面研磨装置。
4. 前記基体は、前記ガイドピンを挟み前記下定盤の回転進行方向側と回転逆方向側とに前記ガイド部を備える、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研磨装置。
5. 前記回転進行方向側の前記ガイド部と前記回転逆方向側の前記ガイド部とは所定の角度をもって配置される、ことを特徴とする請求項４に記載の両面研磨装置。
6. 前記基体は、前記回転進行方向側または前記回転逆方向側の少なくとも一方に前記下定盤の定盤面に直交する方向に複数配置された前記ガイド部を備える、ことを特徴とする請求項４または５に記載の両面研磨装置。

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