JP4425240B2 - Moving device and plane polishing machine using planetary gear mechanism - Google Patents
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Description
本発明は遊星ギヤ機構を用いた移動装置及び平面研磨機、特に四辺形軌跡の運動を生成させることのできる移動装置及びこの移動装置を備えた平面研磨機に関する。 The present invention relates to a moving device and a plane polishing machine using a planetary gear mechanism, and more particularly to a moving device capable of generating a movement of a quadrangular locus and a plane polishing machine equipped with the moving device.
一般的に、物体を四辺形軌跡を経て移動させるには、X,Y2軸スライド機構によるか、ダブルカムによっている。しかし、前者によるときはコスト高となり、後者によるときは正確な四辺形軌跡が得難い。 Generally, in order to move an object through a quadrilateral trajectory, an X, Y biaxial slide mechanism or a double cam is used. However, when the former is used, the cost is high, and when the latter is used, an accurate quadrilateral locus is difficult to obtain.
また、周面にコロ群を装着した単一のカムと、このカムがコロ群を介して内接する四角形内周面を有する従動体とを備え、カムの回転により従動体が正方形軌跡を経て移動される構成の運動機構(特許文献1)は知られている。 In addition, a single cam having a group of rollers on the peripheral surface and a driven body having a rectangular inner peripheral surface that is inscribed through the roller group, and the driven body moves through a square locus by the rotation of the cam. A motion mechanism (Patent Document 1) having a structure is known.
また、従来の平面研磨機としては、図8及び図9に示すようなホップマン方式のものが存在している。図8はその斜視図、図9はその平面図であり、これらの図に於いて、37は回転駆動軸101を中心に回転される太陽ギヤ、39は太陽ギヤ37と同心状に配置され静止状態に保持される内歯ギヤ、38は太陽ギヤ37と内歯ギヤ39に噛み合わされた4個の遊星ギヤである。各遊星ギヤ38には四角のワーク33を挿入する四角孔40が形成されている。41は前記四角孔40に挿入されたワーク33の下面を支持した状態のもとで回転駆動軸102を中心に回転される下ラップ盤、42は前記四角孔40に挿入されたワーク33の上面を押圧した状態のもとで回転駆動軸103を中心に回転される上ラップ盤である。この上ラップ盤42は上下移動操作可能として、遊星ギヤ38へのワーク33の供給や、遊星ギヤ38からのワーク33の取出しを可能としている。
Further, as a conventional surface polishing machine, there is a Hopmann type as shown in FIGS. FIG. 8 is a perspective view thereof, and FIG. 9 is a plan view thereof. In these drawings, 37 is a sun gear rotated around the
ワーク33を加工する際は、上ラップ盤42を上昇させて各遊星ギヤ38の四角孔40内にワーク33を供給した後、この上ラップ盤42を降下させて、各ワーク33の上面を適当圧力で押圧させる。このとき、各ワーク33の下面は下ラップ盤41により同じ大きさの押圧力で押圧された状態となる。この後、太陽ギヤ37を適当な速度で回転させる。この際、上ラップ盤42や下ラップ盤41は加工状況によって適当な向きに適当な速度で回転させる。これにより、各ワーク33は各遊星歯車38の自転変位と公転変位に伴ってこれと同体状に移動され、上下面を上下のラップ盤42,41により同時に研磨される。
When machining the
この加工機はワーク33の任意な2点の各ラップ盤41,42の中心からの距離の差違による全移動距離の違いを、自転変位と公転変位とを同時に行わせることにより逃げんとするものであって、各ワーク33に於ける全ての点の全移動距離を同一に近づけて高品質な研磨を行なうものである。
This processing machine escapes the difference of the total movement distance due to the difference in the distance from the center of each of the two
然しながら、上記ホップマン方式のものでは以下のような欠点がある。 However, the Hopman method has the following drawbacks.
図10はホップマン方式の平面研磨機において上下のラップ盤42,41を静止させて太陽ギヤ37のみを180度回転させたときの一枚のワークwの任意の2点、即ち、対応する遊星ギヤ38の回転中心に合致した点Qと合致しない点Pのそれぞれの全移動軌跡を示したものである。この図から明らかなようにこれら二つの点P,Qの移動軌跡は一致せず異なったものとなる。即ち、この平面研磨機では、各ワーク33の各点の移動距離は同一とならない。この各点の移動距離の差違はワーク33が小さいものであれば実用上無視できるが、ワーク33が大きくなるに従って、無視できなくなる。即ち、この差違は、ワーク33の上下面である加工面の研磨量の差違となり、その加工面を平面状に仕上げることが困難となるほか、上下のラップ盤42,41の研磨平面の偏摩耗をも生じさせる。
FIG. 10 shows two arbitrary points of one workpiece w when the upper and
また各遊星ギヤ38は下ラップ盤41に接触して回転駆動軸101を中心として回転しているため、回転駆動軸101を中心とする回転と、下ラップ盤41の回転駆動軸102を中心とする回転との相対的な回転方向に関連して、下ラップ盤41の半径方向の内外各点の移動距離が種々に異なったものとなり、これに起因して、状況によっては下ラップ盤41の研磨平面が半径外方向へ向けてその摩滅量が漸次に増大するものとなったり或いは逆にそれが漸次に減少するものとなり、各ワーク33の下面を適正に研磨することができなくなる。
Each
さらに下ラップ盤41の研磨平面の平面度は高品質の研磨にとって重要なことであり、上記のように摩滅量が漸次に変化するものとなった研磨平面は治具により修正することが必要となる。しかし、この修正は熟練を要するだけでなく、完全には行い難い。このような遊星歯車38と下ラップ盤41との相対回転に拘わる問題は大物ワークに於いて一層、重要となる。
Further, the flatness of the polishing plane of the
上記ホップマン方式の欠点を除くようにした遊星ギヤ機構を用いた移動装置による平面研磨機としては図11〜図13に示すものが提案されている。 As a surface polishing machine using a moving device using a planetary gear mechanism that eliminates the disadvantages of the Hopman method, those shown in FIGS. 11 to 13 have been proposed.
上記平面研磨機はベッド43を備えており、このベッド43上には下ラップ盤35を水平状に固定し、下ラップ盤35の上近傍にキャリアプレート29を配置し、図11に示すようにこのキャリアプレート29の右方に従動体3を配置している。また、ベッド43に駆動モータ104を固定すると共に、この駆動モータ104の出力軸によって駆動される太陽ギヤ37を有する遊星ギヤ機構1を上記従動体3の下側位置に設ける。
The plane polishing machine includes a
ベッド43の上方にはラップ剤の分配タンク51とエアシリンダ49を配置し、このエアシリンダ49の出力軸に接続されたスライドヘッド52の下端に自在継手109を介して上ラップ盤36を固定する。
A wrapping
上記遊星ギヤ機構1は図14及び図15に示すように、駆動モータ104によって回転される太陽ギヤ37と、この太陽ギヤ37と同心状に配置した、静止状態に保持される内歯ギヤ39と、上記太陽ギヤ37と内歯ギヤ39間に形成される空間内にこれらと噛合するよう円周方向に互いに120°離間して配置した3個の遊星ギヤ38と、この遊星ギヤ38のうちの任意の1個にその回転中心軸から偏心した位置で突設した駆動ピン2とを有し、遊星ギヤ機構においては互いに噛合するギヤの歯数はその歯車の直径に対応する数となる。従って例えば上記太陽ギヤ37の直径に対応する歯数Aを40とし、上記内歯ギヤ39の直径に対応する歯数Bを上記太陽ギヤの歯数Aの2倍、即ち80とし、上記遊星ギヤ38の直径に対応する歯数Cを上記内歯ギヤ39の歯数Bの1/4即ち20とする。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
また、上記キャリアプレート29は図16及び図17に示すように比較的大きな水平四角枠板により形成し、このキャリアプレート29には四角穴29aを形成し、この四角穴29a内に複数のワーク33を嵌合しているワークキャリア32を脱着し得るようにし、このキャリアプレート29の一側を従動体3に結合し、この従動体3に形成した孔に上記遊星ギヤ38に突設した駆動ピン2を嵌合せしめると共に、上記従動体3を平行四辺形リンク機構4により保持し、上記キャリアプレート29と従動体3を水平面内でXY方向に移動自在ならしめる。
16 and 17, the
上記のような構成の平面研磨機では駆動モータ104によって遊星ギヤ機構1の太陽ギヤ37を一定速度で回転すれば、図18に示すように上記遊星ギヤ38が太陽ギヤ37の周りを1回公転する間に4回自転するため遊星ギヤ38に偏心して設けた駆動ピン2は遊星ギヤ38の回転中心の円形軌跡5とは異なる略四辺形状の軌跡6となる。
In the above-structured surface polishing machine, when the
このような平面研磨機によれば極めて簡単な構成によりワークを略四辺形軌跡を経て移動させることにより高精度な平面研磨を行うことができ、また遊星ギヤ機構の直径を大きくして四辺形軌跡の一辺の長さを大きくすれば大きなワークの平面研磨を行うことができ、さらにはワークを高速で移動させて能率的な平面研磨を行うことができるようになる。 According to such a surface polishing machine, it is possible to perform high-precision surface polishing by moving the workpiece through a substantially quadrangular locus with a very simple configuration, and also increasing the diameter of the planetary gear mechanism to increase the quadrangular locus. If the length of one side is increased, surface polishing of a large workpiece can be performed, and further, efficient surface polishing can be performed by moving the workpiece at a high speed.
然しながら、このような平面研磨機においては上記略四辺形の軌跡6は太陽ギヤ37の回転毎に変るようなことはない。
However, in such a surface polishing machine, the substantially
この結果、上記略四辺形の軌跡6に沿って研磨されるワーク33に軌跡痕が出るようになる欠点があった。本発明はこのような欠点を除くようにしたものである。
As a result, there is a drawback that traces appear on the
本発明の遊星ギヤ機構を用いた移動装置は、遊星ギヤ機構と、この遊星ギヤ機構によって駆動される移動手段とより成り、上記遊星ギヤ機構が、太陽ギヤと、この太陽ギヤと同心状に配置した、静止状態に保持される内歯ギヤと、上記太陽ギヤと内歯ギヤ間に形成される空間内にこれらと噛合するよう互いに円周方向に離間して配置した複数個の遊星ギヤと、この遊星ギヤのうちの任意の1個にその回転中心軸から偏心した位置に突設した駆動ピンとより成り、上記太陽ギヤの直径に対応する歯数Aは上記内歯ギヤの直径に対応する歯数Bの(1/2)−2であり、上記遊星ギヤの直径に対応する歯数Cは上記内歯ギヤの歯数Bの(1/4)+1であり、上記太陽ギヤの回転によって上記遊星ギヤが太陽ギヤの周りを1回公転する間に4回転−18°自転されるようにされ、上記移動手段が、上記駆動ピンに係合し、略四辺形の軌跡に沿って駆動されることを特徴とする。 The moving device using the planetary gear mechanism of the present invention comprises a planetary gear mechanism and moving means driven by the planetary gear mechanism, and the planetary gear mechanism is arranged concentrically with the sun gear. A plurality of planetary gears disposed in a circumferential direction so as to mesh with each other in a space formed between the sun gear and the internal gear, An arbitrary one of the planetary gears is composed of a drive pin protruding at a position eccentric from the rotation center axis, and the number of teeth A corresponding to the diameter of the sun gear is a tooth corresponding to the diameter of the internal gear. The number of teeth C corresponding to the diameter of the planetary gear is (1/4) +1 of the number of teeth B of the internal gear. 4 revolutions while the planetary gear revolves once around the sun gear 18 ° is to be rotating, the moving means engages with the drive pin, along a trajectory substantially quadrilateral, characterized in that it is driven.
また、本発明の平面研磨機は、遊星ギヤ機構と、この遊星ギヤ機構によって駆動される研磨すべきワークの移動手段と、平面研磨手段とより成り、上記遊星ギヤ機構が、太陽ギヤと、この太陽ギヤと同心状に配置した、静止状態に保持される内歯ギヤと、上記太陽ギヤと内歯ギヤ間に形成される空間内にこれらと噛合するよう互いに円周方向に離間して配置した複数個の遊星ギヤと、この遊星ギヤのうちの任意の1個にその回転中心軸から偏心した位置に突設した駆動ピンとより成り、上記太陽ギヤの直径に対応する歯数Aは上記内歯ギヤの直径に対応する歯数Bの(1/2)−2であり、上記遊星ギヤの直径に対応する歯数Cは上記内歯ギヤの歯数Bの(1/4)+1であり、上記太陽ギヤの回転によって上記遊星ギヤが太陽ギヤの周りを1回公転する間に4回転−18°自転されるようにされ、上記移動手段が、上記駆動ピンに係合し、略四辺形の軌跡に沿って駆動されることを特徴とする。 The planar polishing machine of the present invention comprises a planetary gear mechanism, a moving means for a workpiece to be polished driven by the planetary gear mechanism, and a planar polishing means. The planetary gear mechanism includes a sun gear, The internal gear arranged concentrically with the sun gear and held in a stationary state, and spaced apart from each other in the circumferential direction so as to engage with each other in a space formed between the sun gear and the internal gear. A plurality of planetary gears and an arbitrary one of the planetary gears and a drive pin projecting at a position eccentric from the rotation center axis thereof, the number of teeth A corresponding to the diameter of the sun gear is the internal tooth (1/2) -2 of the number of teeth B corresponding to the diameter of the gear, and the number of teeth C corresponding to the diameter of the planetary gear is (1/4) +1 of the number of teeth B of the internal gear, The planetary gear moves around the sun gear by the rotation of the sun gear. Is to be 4 rotated -18 ° rotation during the times revolution, the moving means engages with the drive pin, along a trajectory substantially quadrilateral, characterized in that it is driven.
また、本発明の平面研磨機は、上記平面研磨手段が、研磨すべきワークを保持するキャリアプレートと、上記ワークをその上下面から挟持する上ラップ盤と下ラップ盤とより成り、上記移動手段がリンク機構を介して上記キャリアプレートと下ラップ盤を互いに相対的に移動せしめる手段であることを特徴とする。 Further, the flat polishing machine of the present invention comprises the carrier plate for holding the work to be polished by the flat polishing means, and an upper lapping machine and a lower lapping machine for sandwiching the work from its upper and lower surfaces, and the moving means. Is means for moving the carrier plate and the lower lapping machine relative to each other via a link mechanism.
また、本発明の平面研磨機は、上記リンク機構が、一端を機台に回動自在に枢支したリンク固定節と、上記キャリアプレートに回動自在に枢支したリンク従節と、一端を上記下ラップ盤に回動自在に枢支したリンク原節とより成り、上記リンク機構のリンクの比率に応じて、上記キャリアプレートと下ラップ盤に相対速度が変化されることを特徴とする。 Further, in the planar polishing machine of the present invention, the link mechanism includes a link fixing node pivotally supported at one end on the machine base, a link follower pivotally supported on the carrier plate, and one end It is composed of a link link pivotally supported on the lower lapping machine, and the relative speed is changed between the carrier plate and the lower lapping machine according to the link ratio of the link mechanism.
本発明の平面研磨機によれば極めて簡単な構成によりワークを四辺形軌跡を経て移動させることにより高精度な平面研磨を行うことができ、また、上記四辺形軌跡が太陽ギヤの回転中心を中心として次第にづれるようになる。また、ワークの上下面を同一または異なる速度で同時に平面研磨することができるようになる。 According to the surface polishing machine of the present invention, it is possible to perform highly accurate surface polishing by moving the workpiece through the quadrilateral locus with a very simple configuration, and the quadrilateral locus is centered on the rotation center of the sun gear. As it comes to gradually. In addition, the upper and lower surfaces of the workpiece can be simultaneously polished at the same or different speed.
以下図面によって本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施例においては、上記内歯ギヤ39の歯数Bを例えば80としたとき、上記遊星ギヤ38の歯数Cを上記内歯ギヤ39の歯数Bの(1/4)+1、即ち21とし、上記太陽ギヤ37の歯数Aを上記内歯ギヤ39の歯数Bの(1/2)−2、即ち38とする。
In an embodiment of the present invention, when the number of teeth B of the
この実施例によれば、上記太陽ギヤ37の回転によって上記遊星ギヤ38が太陽ギヤ37の周りを1回公転する間に80/21回転、即ち4回転−18°だけ自転し、その結果、上記略四辺形の軌跡6が図1に示すように太陽ギヤ37の回転毎に次第に反時計方向に18°づつずれ、上記略四辺形状の軌跡6は、太陽ギヤ37が20回、回転したとき始めて図18の位置に再び戻るようになるためワーク33に上記軌跡痕が殆んど出ないようになる。
According to this embodiment, the
なお、上記の関係は内歯ギヤ39の歯数Bが60、100、120、140、160などの場合も同様に成立する。
The above relationship is similarly established when the number of teeth B of the
本発明の他の実施例においては図2〜図7に示すようにリンク固定節7と、リンク従節8と、リンク原節9とより成るリンク機構10を下ラップ盤35の両側に配置し、この夫々のリンク機構10の、上記リンク固定節7を機台11に回動自在に枢支し、リンク原節9を下ラップ盤35の側面に回動自在に枢支し、リンク従節8をキャリアプレート29に設けたピン孔12に回動自在に枢支し、上記キャリアプレート29の側方に連結した従動体3に形成した孔に遊星ギヤ38に突設した駆動ピン2を嵌合せしめ、駆動モータ104によって遊星ギヤ機構1の太陽ギヤ37を一定速度で回転せしめる。
In another embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2 to 7, a
この結果、下ラップ盤35は略四辺形の軌跡に沿って揺動し、キャリアプレート29もリンク機構10のリンクの比率に応じて、例えばリンクの比率が1対2の場合にはキャリアプレート29は下ラップ盤35に相対的にその半分の速度で移動し、キャリアプレート29に取り付けたワーク33の下面が下ラップ盤35によって研磨されると共に、固定の上ラップ盤36によってワーク33の上面がワーク33の下面と同様の速度で研磨されるようになる。
As a result, the
上記リンクの比率が1対2以外の場合にはワーク33の下面と上面が夫々互いに異なる速度で研磨されるようになる。
When the link ratio is other than 1: 2, the lower surface and the upper surface of the
この実施例によればワーク33の研磨による平面度、平行度を出し易くなり、動力系統が1系統であるため研磨機をコンパクトにでき、低価格、省資源を達成できるようになる。
According to this embodiment, it becomes easy to obtain flatness and parallelism by polishing the
上記のように本発明の平面研磨機によれば極めて簡単な構成によりワークを四辺形軌跡を経て移動させることにより高精度な平面研磨を行うことができ、また遊星ギヤ機構の直径を大きくして略四辺形軌跡の一辺の長さを大きくすれば大きなワークの平面研磨を行うことができ、さらにはワークを高速で移動させて能率的な平面研磨を行うことができるようになる。 As described above, according to the surface polishing machine of the present invention, it is possible to perform highly accurate surface polishing by moving the workpiece through the quadrilateral locus with a very simple configuration, and the diameter of the planetary gear mechanism is increased. If the length of one side of the substantially quadrangular locus is increased, it is possible to perform surface polishing of a large workpiece, and further, it is possible to perform efficient surface polishing by moving the workpiece at a high speed.
1 遊星ギヤ機構
2 駆動ピン
3 従動体
4 平行四辺形リンク機構
5 円形軌跡
6 四辺形状の軌跡
7 リンク固定節
8 リンク従節
9 リンク原節
10 リンク機構
11 機台
12 ピン孔
29 キャリアプレート
29a 四角穴
33 ワーク
35 下ラップ盤
36 上ラップ盤
37 太陽ギヤ
38 遊星ギヤ
39 内歯ギヤ
40 四角孔
41 下ラップ盤
42 上ラップ盤
43 ベッド
49 エアシリンダ
51 分配タンク
52 スライドヘッド
101 回転駆動軸
102 回転駆動軸
103 回転駆動軸
104 駆動モータ
109 自在継手
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