JP2663022B2

JP2663022B2 - 研摩テープを使用した平面研摩装置

Info

Publication number: JP2663022B2
Application number: JP17601089A
Authority: JP
Inventors: 泰彦服部; 英治原
Original assignee: NORITAKE KANPANII RIMITEDO KK
Current assignee: NORITAKE KANPANII RIMITEDO KK
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1997-10-15
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JPH0343148A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、研摩ヘッドが微小範囲内で高サイクルの往
復直線運動を行い、圧接ロールに巻回されている研摩テ
ープを低速度で走行させつつ、圧接ロールを被研摩物に
圧接させて、研摩量が微少な平面研磨を行う構成の研磨
テープを使用した平面研磨装置に関するものである。

〔従来の技術〕

圧接ロールに巻回されている研磨テープを低速度で走
行させることにより、常に新しいテープによって研摩を
行う方法は、回転研摩には多用されているが、平面研摩
には余り実施されていなかった。

このような研摩テープを使用する研摩方法において、
研摩能率を高めるには、被研摩物と研摩テープとの間の
相対速度を大きくすることが必要であるが、研摩テープ
の走行速度は、それ程大きくできないので、被研摩物の
移動速度を大きくしなければならない。

回転研摩の場合には、被研摩物が円筒体、円盤体など
であるために、被研摩物を回転させることにより、被研
摩物と研摩テープとの相対速度を容易に大きくできる。
これに対し、平面研摩の場合には、被研摩物を高速度で
往復直線移動させることは一般に難しいことに起因し
て、研摩テープを使用する平面研摩は、あまり実施され
ていなかった。

このような事情にもかかわらず、電子部品、人造宝石
の特定部分のように微小な平面を研摩テープを使用し
て、研摩量が１〜２μｍであって、表面粗さが１μｍ以
下の高精度に研摩する平面研摩装置が開発されており、
第８図に、その原理が示されている。

この平面研摩装置は、微小範囲内で往復直線運動を行
う研摩ヘッドＨ′を備えていることが最大の特徴であ
る。この研摩ヘッドＨ′は、案内レール１にスライドブ
ロック２がスライド可能に嵌め込まれており、軸３を中
心にして回動するレバー４の一端部と、スライドブロッ
ク２とが連結ロッド５で連結されていると共に、レバー
４の他端部と、円板６に偏心して取付けられたクランク
ピン７とがクランクロッド８で連結され、円板６の回転
により、スライドブロック２に取付けられた圧接ロール
９が、微小範囲内で往復直線運動を行う構成である。

この圧接ロール９には、研摩テープ11が巻回されてい
る。未使用の研摩テープ11は、巻出しリール12に巻回さ
れていると共に、使用済の研摩テープ11は、巻取りリー
ル13に巻回されている。スライドブロック２には、一対
の案内ロール14が水平方向に沿って所定の間隔をおいて
取付けられていると共に、装置のヘッド部（図示せず）
には、同様の一対の案内ロール15が水平方向に沿って所
定の間隔をおいて取付けられているが、装置のヘッド部
に取付けられている一対の案内ロール15の間隔は、スラ
イドブロック２に取付けられている一対の案内ロール14
のそれよりも遥かに大きい。一対一組の各案内ロール1
4,15は、いずれも圧接ロール９の回転軸の中心を通る垂
直線に対して対称の位置に配置されている。

研摩テープ11は、図示のように二対の案内ロール14,1
5に案内されて圧接ロール９に巻回されている。巻取り
リール13には、モータＭによって巻取りトルクが加えら
れていると共に、巻出しリール12には、電磁ブレーキな
どのブレーキ装置Ｂによってブレーキトルクが加えられ
ていて、巻取りリール13の回転によって、ブレーキトル
クに抗して、巻出しリール12から新しい研摩テープ11が
所定の張力で巻出されるようになっている。

そして、円板６が高速回転すると、軸３を中心にして
レバー４が往復円弧運動を行い、このレバー４の往復円
弧運動が連結ロッド５を介してスライドブロック２に伝
達されて、このブロック２が、微小範囲内で高サイクル
の往復直線運動を行うことにより、研摩テープ11におけ
る上下の案内ロール14,15に巻き掛けられている部分
が、案内ロール15との接点Ｐを支点にして微小範囲内で
揺動運動を行うと共に、圧接ロール９に巻回されている
研摩テープ11が低速度で走行することにより、常時新し
い研摩テープ11によって被研摩物Ｗが研摩されるのであ
る。なお、第８図において、10は、スライドブロック２
の高サイクルの往復直線運動によって発生する振動を吸
収するための圧縮スプリングを示す。

ところが、装置のヘッド部に取付けられている一対の
案内ロール15の間隔が、スライドブロック２に取付けら
れている一対の案内ロール14の間隔よりも広くなってい
るため、研摩テープ11の上記の部分が揺動運動を行う
と、第９図（イ），（ロ），（ハ）に示されるように、
研摩テープ11におけるスライドブロック２に入り込む部
分と、これから出て行く部分との伸縮状態が常に逆とな
る。このため、一本の研摩テープ11に加わる張力が部分
的に異なるために、圧接ロール９に巻回されている研摩
テープ11が該圧接ロール９に対して僅かにずれる現象が
発生し、これが研摩精度と研摩能率の双方を悪くしてい
た。

また、第10図（イ），（ロ）は、それぞれスライドブ
ロック２の中立位置において、研摩テープ11におけるス
ライドブロック２に入り込む部分、及びこれから出て行
く部分が垂直である場合、及びこれらの部分が垂直線に
対して角度（θ）だけ傾斜している場合の研摩テープ11
の揺動軌跡を示す図である。なお、図において、（Ｌ）
は、上記部分の研摩テープ11の長さ、（ａ）は、スライ
ドブロック２のストロークの半分の長さを示す。

同図（イ），（ロ）から明白なように、研摩テープ11
の上記部分が角度（θ）だけ傾斜していると、中立位置
を基準にした場合、一方の揺動端において研摩テープ11
は伸びると共に、他方の揺動端において研摩テープ11は
縮むことになる。

従って、研摩テープ11の上記部分が角度（θ）だけ傾
斜している場合には、これが垂直な場合に比較して、研
摩テープ11の伸縮量は、（2a×sinθ）だけ大きいこと
がわかる。スライドブロック２の高サイクルの往復直線
運動により、研摩テープ11は、案内ロール15との接点Ｐ
を支点として揺動運動を行って伸縮を繰り返しており、
その伸縮量が大きいと、研摩テープ11の負荷が大きくな
って自身の損耗が大きくなると共に、高精度、高能率の
平面研摩を期待できない。

上記のような構造の研摩ヘッドＨ′では、スライドブ
ロック２の高サイクルの往復直線運動によって、研摩テ
ープ11の伸縮は不可避的に生ずるのであるが、高精度、
高能率の平面研摩を行う場合には、その伸縮量はできる
だけ小さく抑えなければならない。

また、第11図に示される研摩ヘッドＨ″のように、上
下の案内ロール14,15に巻き掛けられる研摩テープ11が
互いに平行となるようにすると、研摩テープ11における
スライドブロック２に入り込む部分と、これから出て行
く部分との伸縮状態は同一となるが、上記部分の研摩テ
ープ11が垂直線に対して傾斜しているために、上記した
理由によって、研摩テープ11の伸縮量が大きくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、スライドブロックが微小範囲内で高サイク
ルの往復直線運動を行うことにより、圧接ロールに巻回
されている研摩テープが揺動運動を行って伸縮しても、
圧接ロールに巻回されている研摩テープが、この圧接ロ
ールに対してずれないようにして、研摩精度、及び研摩
能率の双方を高めると共に、研摩テープの揺動運動によ
って生ずるこの研摩テープの伸縮量を最小にすることに
より、この揺動運動に起因して研摩テープに加えられる
負荷を最小に抑えることを課題としてなされたものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明の採用した手段は、
圧接ロールを取付けたスライドブロックが案内レールに
スライド可能に嵌め込まれ、駆動機構によって、スライ
ドブロックが微小範囲内で高サイクルの往復直線運動を
行う構成の研摩ヘッドを備えており、巻出しリールから
巻出される研摩テープを前記圧接ロールに巻回させて、
巻取りリールで巻取ることにより、該研摩テープを低速
度で走行させつつ、前記圧接ロールを被研摩物に圧接さ
せて平面研摩を行う平面研摩装置において、前記スライ
ドブロックの中立位置において、前記研摩テープにおけ
る該スライドブロックに入り込む部分と、これから出て
行く部分との双方の部分が、ほぼ垂直となるように、装
置のヘッド部、或いは前記スライドブロックに取付けら
れた複数個の案内ロールに研摩テープを巻き掛けたこと
である。

〔発明の作用〕

研摩テープにおけるスライドブロックに入り込む部
分、及びこれから出て行く部分との双方の部分が、ほぼ
垂直となるように、装置のヘッド部、或いはスライドブ
ロックに取付けられた複数個の案内ロールに研摩テープ
が巻き掛けられているので、スライドブロックの往復直
線運動によって生ずる研摩テープの前記両部分の伸縮状
態は、常に同じになると共に、その伸縮量も同一か、或
いはほぼ同一となる。

従って、研摩テープの前記両部分に加わる張力の大き
さは揺動位置によって変化するが、研摩テープの前記両
部分に加わる各張力の大きさは常時等しくなるので、研
摩テープの全部分にわたって張力は均一となる。このた
め、圧接ロールに巻回されている研摩テープが、該圧接
ロールに対してずれることなく、両者は常時一体となっ
て往復直線運動を行うことになるので、研摩精度が高ま
ると同時に、研摩力が大きくなって研摩能率も高まる。

また、スライドブロックの中立位置で研摩テープの伸
びが最小になると共に、左右の移動端において研摩テー
プの伸びが最大となるので、スライドブロックの往復直
線運動によって生ずる研摩テープの伸びを最小に抑える
ことができて、研摩テープの伸縮による負荷が小さくな
って、これに起因する研摩テープの損耗が少なくなる。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明す
る。なお、上記した「従来の技術」の項目で説明した部
分と同一部分には、同一符号を付し、重複説明を避け
て、本発明の特徴的部分についてのみ説明する。

第１図ないし第３図において、ヘッド部16の上面にテ
ーブル17が装着されており、コラム部18の側面にヘッド
部19が昇降可能に装着されている。このヘッド部19の下
部に研摩ヘッドH₁が装着されており、ヘッド部19の前面
に巻出しリール12、及び巻取りリール13が取付けられて
いる。

本発明においては、水平方向に沿って所定の間隔をお
いてスライドブロック２に取付けられる一対の案内ロー
ル14の直上に一対の案内ロール15が水平方向に沿って配
置されて、この案内ロール15がヘッド部19の前面に取付
けられている。

即ち、一対一組の各案内ロール14,15は、いずれも圧
接ロール９の回転軸の中心を通る垂直線に対して対称の
位置に配置されていると共に、各案内ロール14,15の径
を等しくした場合には、一対一組の各案内ロール14,15
の中心間距離が等しくなっている。このため、スライド
ブロック２の中立位置において、各案内ロール14,15に
巻き掛けられている部分の研摩テープ11は、いずれも垂
直になっていると共に、その長さ（Ｌ）〔第４図（ロ）
参照〕は、相等しくなる。

このため、ヘッド部19の側方に装着されたモータ21に
よって円板６を回転させて、スライドブロック２に微小
範囲内で高サイクルの往復直線運動を行わせると、上下
の案内ロール14,15に巻き掛けられている研摩テープ11
は、第５図に示されるように、上方の案内ロール15と研
摩テープ11との接点Ｐを支点にして、振幅（2a）の振子
運動に近似した（但し、研摩テープ11が伸縮を行うの
で、正確には振子運動ではない）揺動運動を行って、伸
縮を繰り返す。

第４図（イ），（ロ），（ハ）は、それぞれスライド
ブロック２が左移動端、中立位置、及び右移動端に位置
している状態における研摩テープ11の伸縮の状態を示す
図である。

この図から明白なように、研摩テープ11におけるスラ
イドブロック２に入り込む部分と、これから出て行く部
分は、いずれも垂直になっていると共に、その長さ
（Ｌ）が等しくなっているので、研摩テープ11における
前記両部分の伸縮状態は、常に同じになると共に、中立
位置における長さを基準にした伸びも同一である。この
ため、研摩テープ11における上記両部分に加わる張力が
常時等しくなって、一本の研摩テープ11に加わっている
張力が全ての部分において等しくなるので、圧接ロール
９に巻回されている研摩テープ11が、該圧接ロール９に
対してずれることなく、両者は常時一体となって微小範
囲内で往復直線運動を行うため、研摩精度が高まると共
に、研摩力が大きくなって、研摩能率も高まる。

また、スライドブロック２の中立位置において研摩テ
ープ11の伸びが最小になると共に、左右の移動端におい
て研摩テープ11の伸びが最大となるので、研摩テープ11
の揺動運動によって生ずる研摩テープ11の伸びを最小に
抑えることができる。この結果、研摩テープ11の伸縮に
よる負荷が最小となる。

また、本実施例においては、スライドブロック２に取
付けられた一対の案内ロール14によって、圧接ロール９
に対する研摩テープ11の巻掛け角度を大きくすることが
でき、これにより圧接ロール９と研摩テープ11との密着
面積が大きくなって、研摩加工時における圧接ロール９
に対する研摩テープ11のずれを確実に防止できる利点も
ある。

また、第５図において、上下の案内ロール14,15の間
に巻き掛けられている部分の研摩テープ11の長さ（Ｌ）
が80mmで、研摩テープ11のこの部分の行う揺動運動の振
幅の半分（ａ）が1mmの場合には、左右の揺動端におけ
る研摩テープの伸び（ΔＬ）は、0.0063mmとなって、研
摩テープ11の伸び率（ΔL/L）は、（7.9×10^-5）とな
る。例えば、厚さが0.025mmの研摩テープの許容伸び率
は、（１×10^-2）程度であるので、上記程度の研摩テー
プの伸びであれば、十分に吸収されて、研摩に支障のな
いことがわかる。

そして、研摩テープ11の揺動運動の振幅の半分の長さ
と、揺動運動を行う部分の研摩テープ11の長さとの比
は、（1/22）以下であることが必要であり、望ましくは
（1/50）以下である。上記の比が（（1/22）の場合に
は、研摩テープ11の伸び率は、ほぼ（１×10^-3）となっ
て、許容伸び率のほぼ（1/10）となる。研摩テープ11の
伸び率が（1/22）よりも大きい場合には、揺動運動を行
う部分の研摩テープ11の伸びが大きくなり過ぎて、その
損耗が大きいと共に、研摩ヘッドの部分の振動が大きく
なって、高精度の微少研摩を行うことができなくなる。

また、第６図に示される研摩ヘッドH₂は、装置のヘッ
ド部19に一対の案内ロール15が水平方向に沿って所定の
間隔をおいて取付けられていると共に、スライドブロッ
ク２に一個の案内ロール14が上記一対の案内ロール15の
一方の直下に配置されて取付けられており、ヘッド部19
に取付けられた一方の案内ロール15と、圧接ロール９と
の間に研摩テープ11が垂直となって直接に巻き掛けられ
ていると共に、ヘッド部19に取付けられた他方の案内ロ
ール15と、スライドブロック２に取付けられた案内ロー
ル14との間に研摩テープ11が垂直となって巻き掛けられ
た構成のものである。このようにして、研摩テープ11に
おけるスライドブロック２に入り込む部分と、これから
出て行く部分との双方の部分を垂直にしても、上記実施
例とほぼ同様の作用効果が生ずる。

なお、本実施例においては、スライドブロック２に入
り込む部分の研摩テープ11が、直接に圧接ロール９に巻
き掛けられているが、スライドブロック２から出て行く
部分の研摩テープ11を直接に圧接ロール９に巻き掛ける
ようにしてもよい。

更に、第７図に示される研摩ヘッドH₃は、スライドブ
ロック２に案内ロール14を取付けないで、ヘッド部19に
取付けられている一対の案内ロール15と、圧接ロール９
との間に直接に研摩テープ11が垂直となって巻き掛けら
れた構成のものである。このような研摩テープ11の巻き
掛け方法であると、揺動運動を行う研摩テープ11の振幅
が一定の場合には、揺動運動を行う部分の研摩テープ11
の長さが長いため、この部分の研摩テープ11の伸び率が
小さくなって、研摩テープ11の伸縮に起因する負荷が小
さくなるという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は、スライドブロックに微小範囲内で高サイク
ルの往復直線運動を行わせると共に、このスライドブロ
ックに取付けられている圧接ロールに巻回された研摩テ
ープを低速度で走行させつつ、該圧接ロールを被研摩物
に圧接させて平面研摩を行う平面研摩装置において、前
記スライドブロックの中立位置において、前記研摩テー
プにおける該スライドブロックに入り込む部分と、これ
から出て行く部分との双方の部分がほぼ垂直となるよう
に、装置のヘッド部、或いは前記スライドブロックに取
付けられた複数個の案内ロールに研摩テープが巻き掛け
られているので、案内ロールに巻き掛けられている研摩
テープが伸縮して、これに加わる張力が変化しても、研
摩テープの全長にわたって張力は均一となる。この結
果、圧接ロールに巻回されている研摩テープは、該圧接
ロールに対してずれなくなって、研摩精度と研摩能率の
双方を高めることができる。

また、研摩テープの揺動運動によって生ずる該研摩テ
ープの伸びが最小となるため、研摩テープの揺動運動に
起因する負荷を最小に抑えることが可能となり、未使用
の部分の研摩テープの損耗が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、本発明を説明するための図であ
って、第１図は、本発明に係わる平面研摩装置の正面
図、第２図は、研摩ヘッドH₁の部分の正面図、第３図
は、同じく斜視図、第４図（イ），（ロ），（ハ）は、
それぞれスライドブロック２が左移動端、中立位置、及
び右移動端に位置している状態における研摩テープ11の
伸縮の状態を示す図、第５図は、揺動運動を行う研摩テ
ープ11の軌跡を示す図、第６図及び第７図は、それぞれ
本発明に係わる別の研摩ヘッドH₂,H₃の正面図である。第８図ないし第11図は、従来の技術を説明するための図
であって、第８図は、従来の研摩ヘッドＨ′の正面図、
第９図（イ），（ロ），（ハ）は、それぞれ従来の研摩
ヘッドＨ′においてスライドブロック２が左移動端、中
立位置、及び右移動端に位置している状態における研摩
テープ11の伸縮の状態を示す図、第10図（イ），（ロ）
は、それぞれスライドブロック２の中立位置において、
研摩テープ11におけるスライドブロック２に入り込む部
分、及びこれから出て行く部分が垂直である場合、及び
これらの部分が垂直線に対して角度（θ）だけ傾斜して
いる場合の研摩テープ11の揺動軌跡を示す図、第11図
は、別の従来の研摩ヘッドＨ″の正面図である。本発明を構成している主要部分の符号の説明は以下の通
りである。 H₁,H₂,H₃:研摩ヘッド、W:被研摩物 P:研摩テープと案内ロールとの接点 2:スライドブロック、9:圧接ロール 12:巻出しリール、13:巻取りリール 14:スライドブロックに取付けられた案内ロール 15:装置のヘッド部に取付けられた案内ロール 19:装置のヘッド部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧接ロールを取付けたスライドブロックが
案内レールにスライド可能に嵌め込まれ、駆動機構によ
って、スライドブロックが微小範囲内で高サイクルの往
復直線運動を行う構成の研摩ヘッドを備えており、巻出
しリールから巻出される研摩テープを前記圧接ロールに
巻回させて、巻取りリールで巻取ることにより、該研摩
テープを低速度で走行させつつ、前記圧接ロールを被研
摩物に圧接させて平面研摩を行う平面研摩装置におい
て、前記スライドブロックの中立位置において、前記研摩テ
ープにおける該スライドブロックに入り込む部分と、こ
れから出て行く部分との双方の部分がほぼ垂直となるよ
うに、装置のヘッド部、或いは前記スライドブロックに
取付けられた複数個の案内ロールに研摩テープが巻き掛
けられていることを特徴とする研摩テープを使用した平
面研摩装置。
【請求項２】装置のヘッド部に取付けられた案内ロール
と、前記スライドブロックに取付けられた案内ロール又
は圧接ロールとの間に巻き掛けられて、スライドブロッ
クの往復直線運動により揺動運動を行う部分の研摩テー
プの長さと、研摩テープの当該部分の行う揺動運動の振
幅の半分の長さとの逆比が（1/22）以下であることを特
徴とする請求項１に記載の研摩テープを使用した平面研
摩装置。
【請求項３】装置のヘッド部と、スライドブロックとの
双方にそれぞれ一対の案内ロールが水平方向に沿って所
定の間隔をおいて取付けられ、装置のヘッド部とスライ
ドブロックとに相上下して取付けられている前記各案内
ロールの間に、研摩テープにおけるスライドブロックに
入り込む部分と、これから出て行く部分との双方の部分
がほぼ垂直となって巻き掛けられていることを特徴とす
る請求項１、又は２に記載の研摩テープを使用した平面
研摩装置。
【請求項４】装置のヘッド部に一対の案内ロールが水平
方向に沿って所定の間隔をおいて取付けられていると共
に、スライドブロックに一個の案内ロールが取付けら
れ、研摩テープにおけるスライドブロックに入り込む部
分と、これから出て行く部分とのいずれか一方が、装置
のヘッド部とスライドブロックとに相上下して取付けら
れている前記各案内ロールの間にほぼ垂直となって巻き
掛けられていると共に、その他方が、装置のヘッド部に
取付けられた前記案内ロールと、スライドブロックに取
付けられた圧接ロールとの間にほぼ垂直となって直接に
巻き掛けられていることを特徴とする請求項１又は２に
記載の研摩テープを使用した平面研摩装置。
【請求項５】装置のヘッド部に一対の案内ロールが水平
方向に沿って所定の間隔をおいて取付けられ、各案内ロ
ールと、スライドブロックに取付けられた圧接ロールと
の間に、研摩テープにおけるスライドブロックに入り込
む部分と、これから出て行く部分との双方の部分がほぼ
垂直となって直接に巻き掛けられていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の研摩テープを使用した平面研
摩装置。