JP2602830Y2 - 電解砥粒研磨装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、電解液に砥粒を分散し
て加工を行う電解砥粒研磨装置に係り、特に工具を取付
けた回転軸の内孔を通して工具に電解砥粒液を供給しつ
つ加工を行う方式の電解砥粒研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面ないし平面に近い曲面を加工
するための電解研磨装置として特開昭５３−１３２８９
３号が提案されている。この装置は、回転軸に球面によ
る首振り機構を介して円板状の研磨材を貼付した工具電
極を取付けることにより、工具電極を被加工面に対し法
線方向から押圧すると共に、回転軸及び球面による首振
り機構中に設けた内孔を通して砥粒を含まない電解液を
工具電極の中央部に導き、工具電極を回転させて、工具
電極と被加工面との間に電解液を流しつつ電解研磨を行
うようになっている。

【０００３】この装置は、工具電極が球面の首振り機構
及びシールを介して電解液が漏れないように回転軸に取
付けられているため、特に平面を高精度で加工し得る利
点を有しているが、球面の首振り機構中を通して電解液
を供給する必要があるため、電解液中に砥粒を分散させ
た電解砥粒液を供給して研磨する電解砥粒研磨装置への
適用には問題がある。

【０００４】すなわち、砥粒が首振り機構中のすべり面
及びシールの間に侵入して激しい摩耗を生じ、時として
かじり現象を生じて動かなくなることがあり、さらには
被加工物や装置を破損することもある。これは、電解液
を回転軸の内孔へ供給するためのロータリージョイント
についても同様である。

【０００５】上記のように電解液のみを供給する方式で
は、工具電極の表面に固定砥粒を有する研磨材を貼付す
ることにより、砥粒の供給を不要とするようになってい
る。しかしながら、工具電極に研磨材を貼付した装置で
は、研磨材の摩耗、脱落、目詰り等によって特性変化を
生じるため、電解液に砥粒を分散させて供給する方式の
方が優れていると言える。

【０００６】電解液中に砥粒を分散させて供給する方式
の装置としては特開昭６１−２１９５２６号があり、こ
れは、研磨具として柔軟性に富むスポンジ状部材などを
用いてこれを回転軸に固定し、この研磨具の上にこれと
一体的に上方を開放したカップ状の液溜めを設けて、回
転軸中を通すことなく、別に設けたパイプから電解液と
砥粒を供給し、液溜めの底部からスポンジ状の研磨具中
を通して被加工物と研磨具の間に電解砥粒液を導くよう
になっている。

【０００７】この装置は、工具電極が柔軟性に富むた
め、首振り機構がなくても、工具電極を被加工物の表面
になじませることはできるが、柔軟性に富むため高精度
の平面を得るための加工にはあまり適しているとは言え
ない。

【０００８】また、この装置は、上方を開放した液溜り
が回転する工具電極の上部に設けられており、この液溜
りへ回転軸とは別に設けたパイプを通して電解液と砥粒
をそれぞれ供給するようになっているため、工具電極の
近傍の装置構成が複雑であり、液溜りが大気中の塵埃に
よって汚れ易い等の欠点がある。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、砥粒を分散
させた電解液、すなわち電解砥粒液を回転軸中を通して
該回転軸に対して傾動可能に取付けられた工具電極によ
り的確に供給し得るようにし、工具電極の表面には必ず
しも柔軟性に富む必要のない砥粒保持材を貼付可能に
し、高能率かつ高精度の加工が可能な電解砥粒研磨装置
を提供することを課題としている。

【００１０】上記課題を解決するための本考案は、回転
軸と、同回転軸の先端寄り位置に固定されたホルダと、
前記回転軸と平行な方向へ所定量移動可能かつ傾動可能
に前記ホルダの先端側に取付けられると共に該ホルダか
ら離れる方向への弾圧力を付与された工具電極と、同工
具電極の先端側面に貼付された砥粒保持材とからなり、
前記回転軸は内部を通って先端に開口する電解砥粒液を
供給するための内孔を有し、前記工具電極は前記先端側
面の中央部に回転軸の先端を受け入れる液溜用凹部を有
し、同凹部の後壁は回転軸を遊嵌すると共に回転軸の先
端より後方に位置し、かつ前記砥粒保持材は前記凹部か
ら砥粒保持材の外側に貫通する複数の溝を有するように
構成された電解砥粒研磨装置にある。

【００１１】なお、前記回転軸の内孔に電解砥粒液を供
給するためのロータリージョイントを前記ホルダに近接
させて前記回転軸上に設けると共に、ロータリージョイ
ントとの係合面のすき間を砥粒径より大きく形成するこ
とが好ましい。

【００１２】

【作用】工具電極及びその先端面に貼付された砥粒保持
材は、回転軸に対しホルダを介して傾動可能に取付けら
れ、かつ弾圧力を付与されているため、砥粒保持体が比
較的剛性を有するものであっても被加工物の表面に容易
になじみ、特に高精度の平面加工が可能である。また、
電解砥粒液は、回転軸の内孔から直接工具電極の先端側
面中央に設けた液溜用凹部へ導かれるため、砥粒による
かじりなどの問題を生じることがない。

【００１３】なお、回転軸の先端から液溜用凹部へ供給
される電解砥粒液は、回転軸及び工具電極の回転による
遠心力によって積極的に外方へ送り出されるため、回転
軸と工具電極との間に比較的大きなすき間があっても、
このすき間からほとんど漏れることなく、砥粒保持材に
設けられた溝及び砥粒保持体と被加工物表面との間を外
方へ流れ、電解砥粒研磨を効果的に行わせる。

【００１４】また、ロータリージョイントを用いて回転
軸の内孔へ電解砥粒液を供給する場合には、ロータリー
ジョイントと回転軸との係合面のすき間を砥粒径より大
きく形成すれば、かじりを生ずることはなく、摩耗も比
較的少なく、また、液漏れがあっても、ロータリージョ
イントをホルダの近傍に設けておけば、被加工物の近く
であるため、余り問題にならない。

【００１５】

【実施例】以下本考案の実施例について図１を参照して
説明する。１０は回転軸で、図示省略した移動アーム又
は装置フレーム等にベアリングによって回転自在に取付
けられ、同じく図示省略したモータによって回転を与え
られるようになっている。

【００１６】回転軸１０の先端（図１において下端）寄
り位置には、フランジ１１が形成され、その下端側にホ
ルダ１２が固着されている。ホルダ１２の下面側（先端
面側）には、図示省略した電源に電気的に接続された円
板状の工具電極１３が配置される。この工具電極１３
は、回転軸１０と平行に配置された複数本のボルト１４
によりホルダ１２に取付けられている。ただし、ボルト
１４と工具電極１３はねじによって固定され、ボルト１
４とホルダ１２との間は遊嵌され、かつボルト１４はロ
ックナット１５により工具電極１３をホルダ１２に対し
所定量移動かつ傾動可能であってトルクを伝達し得るよ
うに取付けられている。なお、トルク伝達には、上記の
ようにボルト１４を利用してもよいが、これとは別に、
ピン（図示せず）をボルト１４と同様に１ないし数本設
けて行ってもよい。

【００１７】ホルダ１２と工具電極１３との間には、バ
ネ等を内蔵した弾圧部材１６が介在され、電解砥粒研磨
に適した弾圧力を付与し得るようになっている。

【００１８】工具電極１３の下面（先端側面）の中央に
は、液溜用凹部１７が形成されている。この凹部１７の
周面は先端に向って拡がるテーパ状に形成され、後壁１
８は、回転軸１０の先端を遊嵌している。後壁１８と回
転軸１０のすき間１９は、工具電極１３が回転軸１０に
対して傾動しても、砥粒径より大きなすき間となるよう
に設定されている。

【００１９】回転軸１０には、その中心を通り、回転軸
１０の先端に開口された内孔２０が設けられ、横孔２１
及びロータリージョイント２２を介して電解砥粒液を供
給されるようになっている。なお、２３は止め輪であ
る。ロータリージョイント２２は、回転軸１０によって
支持する構造としてもよいが、回転軸１０を支持してい
る移動アーム又は装置フレーム等に固定して支持するこ
とが好ましく（この場合、止め輪２３は不要）、ロータ
リージョイント２２と回転軸１０との係合面との間には
全面にわたって砥粒径より大きなすき間２４を形成する
ように構成されている。なお、２５は液供給用の環状
溝、２６はラビリンスパッキン用の環状溝である。

【００２０】回転軸１０の先端面は、工具電極１３がホ
ルダ１２から最も離れた状態にあるときにも、凹部１７
の後壁１８より突出するように定められているが、工具
電極１３がホルダ１２に最も接近した状態にあるときで
あっても、工具電極１３の先端側面ないしここに貼着さ
れる砥粒保持材２７の表面より突出しないように定めら
れている。

【００２１】砥粒保持材２７は、例えば、高精度平面の
加工用としては、シリコンウェハのポリシング用に使用
されているポリシングクロスのように、砥粒保持性を有
し、比較的薄く、かつある程度の剛性を有するものを用
いることが好ましいが、これに限定されるものではな
い。砥粒保持材２７は、凹部１７から外方へ貫通する複
数本の溝２８を有している。

【００２２】次いで本装置の作用について説明する。回
転軸１０を回転させつつ工具電極１３を被加工物２９の
表面に近付け、ロータリージョイント２２を介して内孔
２０に電解砥粒液を供給し、工具電極１３に貼付された
砥粒保持材２７を被加工物２９の表面に押圧する。

【００２３】このとき、回転軸１０が被加工物２９の表
面に対し完全な法線方向でなくても、工具電極１３及び
砥粒保持材２７は、ボルト１４によりホルダ１２に対し
移動かつ傾動可能に取付けられ、さらに弾圧部材１６に
よって電解砥粒研磨に適した弾圧力を付与されているた
め、砥粒保持体２７は全面がより均一な圧力分布で被加
工物２９の表面に押圧される。

【００２４】また、ロータリージョイント２２を介して
内孔２０へ供給された電解砥粒液は、回転軸１０の先端
開口から凹部１７内へ流下する。このとき、回転軸１０
は回転しているため、電解砥粒液は遠心力を受けて回転
軸１０の先端外周から外方へ飛ばされ、凹部１７のテー
パ状周面に向って流出する。

【００２５】このように凹部１７のテーパ状周面に向け
て供給された電解砥粒液は、砥粒保持材２７も回転して
いるため、凹部１７及び溝２８に上記のように流入した
電解砥粒液は遠心力によって砥粒保持材２７の外周側へ
積極的に送られつつ、砥粒保持材２７と被加工物２９と
の間に侵入して電解砥粒研磨を行わせる。

【００２６】そこで、回転軸１０と後壁１８との間にす
き間１９があっても、このすき間１９からの電解砥粒液
の流出はわずかであり、電解砥粒液は十分有効に使用さ
れる。また、上記のように、凹部１７からの電解砥粒液
の流出が遠心力によって効果的に行われるため、ロータ
リージョイント２２と回転軸１０との間にすき間２４が
あっても、このすき間２４からの漏れも比較的わずかで
ある。

【００２７】そのうえ、電解砥粒液の漏れは、本来電解
砥粒液に接触するように形成されている工具電極１３の
近傍で生じるため、使用上においてほとんど支障を生じ
ることはない。

【００２８】また、上記すき間１９，２４を、砥粒径よ
り大きくしておけば、かじり現象を生じることはなく、
液と共に砥粒が存在するため摩耗もわずかであることが
確認されている。

【００２９】前述した実施例は、内孔２０に電解砥粒液
を供給するためにロータリージョイント２２を用いた例
を示したが、内孔２０を回転軸１０の上端まで伸ばして
該上端に液受けを設け、これにパイプから供給するよう
にしてもよい。

【００３０】

【考案の効果】以上述べたように本考案によれば、構造
が比較的簡単で電解砥粒液によるかじり現象等を生じる
ことがなく、さらに電解砥粒液の漏れによる問題もほと
んどなく、電解砥粒液を用いた効率的かつ安定した研磨
を高精度の平面加工に適用することができるという優れ
た効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す要部断面図。

【符号の説明】

１０ 回転軸 １２ ホルダ １３ 工具電極 １４ ボルト １６ 弾圧部材 １７ 液溜用凹部 １８ 後壁 １９ すき間 ２０ 内孔 ２２ ロータリージョイント ２４ すき間 ２７ 砥粒保持材 ２９ 被加工物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 5/08 B23H 5/00 B23H 5/14 B24B 37/00 B24B 37/04

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、同回転軸の先端寄り位置に固
   定されたホルダと、前記回転軸と平行な方向へ所定量移
   動可能かつ傾動可能に前記ホルダの先端側に取付けられ
   ると共に該ホルダから離れる方向への弾圧力を付与され
   た工具電極と、同工具電極の先端側面に貼付された砥粒
   保持材とからなり、 前記回転軸は内部を通って先端に開口する電解砥粒液を
   供給するための内孔を有し、前記工具電極は前記先端側
   面の中央部に回転軸の先端を受け入れる液溜用凹部を有
   し、同凹部の後壁は回転軸を遊嵌すると共に回転軸の先
   端より後方に位置し、かつ前記砥粒保持材は前記凹部か
   ら砥粒保持材の外側に貫通する複数の溝を有することを
   特徴とする電解砥粒研磨装置。
2. 【請求項２】 前記回転軸の内孔に電解砥粒液を供給す
   るためのロータリージョイントを前記ホルダに近接させ
   て前記回転軸上に設けると共に、ロータリージョイント
   との係合面のすき間を砥粒径より大きく形成したことを
   特徴とする請求項１記載の電解砥粒研磨装置。