JP5215613B2 - ２面加工機械 - Google Patents

Description

本発明は特許請求項１の前文に基づく２面加工機械に関する。

２面加工機械によって理解されることは、平行平面を備えた平坦なワークが機械加工される上下加工ディスクを備えた機械である。このタイプの機械は、つや出し、ラッピングまたは、さらに研削することに有用である。

例えば、２面研磨機は、ドイツ国特許公報ＤＥ１０２ ２９ ９４１ Ａ１から公知だった。

２面研磨械は、ドイツ国特許公報ＤＥ１９９ ３７ ７４８ Ａ１またはＤＥ ６９０ ２４ ６８１ Ｔ２から公知でもあった。

２面研磨械は、少なくとも２つの径方向の極間距離を測定し、その測定値に基づいて加工ディスクに冷却水を供給することが米国特許公報２００６／００４０５８９ Ａ１から公知だった。

ワークは、上下加工ディスクの極間距離内で移動するので、それらの形状は加工ディスクの形状によって決定される。加工工程における温度の安定は、高品質のワークを製造するための重要な判断基準である。このような理由で、加工する際に必要とされる温度は、キャリア・ディスクおよび加工ディスク間で予め決められたラビリンス内に循環される冷却水によって設定される。一般に温度制御された水は、設置される流路システムにポンプ輸送される。
ドイツ国特許公報ＤＥ１０２ ２９ ９４１ Ａ１ ドイツ国特許公報ＤＥ１９９ ３７ ７４８ Ａ１ ドイツ国特許公報ＤＥ ６９０ ２４ ６８１ Ｔ２ 米国特許公報２００６／００４０５８９ Ａ１

このタイプの加工機械の一般的な構成は、適当な駆動モータにより順番に回転させられるシャフトに連結されるキャリア・ディスク上に、適当な加工ディスク・ベアリングを備えている。温度条件は、加工ディスクで変化するので、当該ディスクは、変形させられ、不規則な作用ギャップが生じる。上述の距離測定は、このような変形の発生を探知することを可能にする。しかしながら、温度に影響したり、または意図的にディスクを冷却したりすることによって、このような変形を補正することを必ずしも可能にするものではない。

したがって、加工ディスクの変形のために、特に上部加工ディスクの意図的な変形や作用ギャップの横ばいの不均一な変化を成し遂げることに有用な２面加工機械を備えることを発明の目的とする。

その目的は、特許請求項１の特徴によって達成される。

本発明の２面加工機械において、上部キャリア・ディスクは、回転を調整させるために、上部駆動シャフトに連結された支持リング上で懸垂される。加工ディスクを作動させている間、ワークに所望の力を付与するよう、既知の上部加工ディスクは、所定の圧力で下部加工ディスクに向けて押圧される。したがって、キャリア・ディスクおよび加工ディスクの懸垂は、加工ディスク上のそのような圧力がシャフトから発生することができるよう確実にしなければならない。

さらに、本発明によれば、制御可能な手段は、半径方向力が 支持リングの外周を介して力発生器によりキャリア・ディスクに付与されるように、支持リングと支持リングの半径方向の外側の環状部分との間に設けられる。記載されている方法が適用されるとき、力は、最初にわずかな凹形のある表面を平坦にする加工ディスクの加工表面を変えることを可能とさせる。逆にいえば、最初に予め定められた圧力を加えることにより、平面的または凹形の加工ディスクにわずかな窪みのある加工ディスクを形づくることが可能である。

最後に、本発明は、距離測定装置で測定される距離に基づいて力発生器の力を調整する調整装置を備えた。

本発明の解決するための手段は、上部加工ディスクの凸部または凹部を無限に変化させるのに有用である。さらに、加工ディスク（例えば、ラッピング）として準備された凸形状を凹形状に変えることができる。したがって、本発明は、いかなるつや出し走行の前、更には、独立してギャップのつや出し走行において、加工ディスクを順応させて適用可能にするように機械的に準備した。

本発明の一態様によれば、当該装置は、環状部分がキャリア・ディスクの残存部分（remainder）から軸方向の上方に延ばされる。したがって、加工ディスクを変形させるために、環状部分は力発生器の力により突かれるなんらかの軸状や環状の鍔であってもよい。このような力は、円周で間欠的または円周全体に連続的に付与させることができる。

各種構造上で選択できるものとして、支持リングとキャリア・ディスクの環状部分の間で半径方向の外側に力を付与するものが考えられる。この点に関して、本発明の態様は、外周方向で円周状の小幅な環状流路が、支持リングと環状部分の間に形成される。そして、力発生器は、環状流路と連通されており、環状流路内で予め定められた圧力を発生させる圧力発生器である。好ましくは、環状流路は比較的狭いものであり、また、好ましくは、全ての側面に対して密封された環状スロットである。しかしながら、具体的には、下方および上方を密封したものである。好ましい環状スロットの配置または環形流路に面する環状部分の領域は、この領域が略キャリア・ディスクの環状当たり面の放射方向幅の中央に向けられたものである。

好ましくは、環状流路内で発生された圧力が、液圧媒体として使用される水によって水圧を生じさせる。給水は、回転切り替え装置と上部ディスクを駆動させるシャフトを介して行われる。しかしながら、この構成は、容易に実現させることがあり得る。空気圧を高められた水圧に変えて、支持リングの円筒孔と相互に作用する圧力変換器（ブースタ）を使用することが好適である。調整された圧縮空気の供給は、回転散水機を介して行われる。
円筒孔は、クロスボアによる環状流路と連通する。ピストンおよび環状流路の下で、円筒孔は水である液圧の媒体を適応することが好ましい。ピストンは、いかなる空気圧力源からも生じることのできる外部から生成された圧力によって駆動される。

本質的なポイントは、所望の変形が正確に達されることができるように、圧力制御を可能であるということである。

上述のように、力および圧力発生器の制御を可能にするために作用ギャップの形状を決定することは有用である。このように公知としての適正なセンサは、例えば、渦流量計（vortex flow sensors）、温度センサ、圧力センサなどが当該目的のために利用可能である。

図１は、上部キャリア・ディスク１０と具体的に図示しない回転駆動装置のシャフトにそれぞれが連結された下部キャリア・ディスク１２を具体的に説明する。互いに平面的に対向するディスク１０，１４とディスク１２，１６とを有し、キャリア・ディスク１０，１２への確実な連結が加工ディスク１４，１６となる。加工ディスクは、ラッピング、研削またはつや出しに用いられる。それらは、それぞれの構造またはライニング加工を有するが、これらは公知である。さらに、キャリア・ディスク１０，１２は、加工ディスク１４，１６を冷却するために、適当な流路システムを備えている場合ある。既に知られているように、昇温状態は、特定の状況において工程間で生じることがあるとともに、加工ディスク１４，１６間のギャップが、内部から外側の半径方向にかけて異なる値を呈することに結果としなる。ワークが平面平行の研削を確実に受けることを確実にするために、ギャップの幅は、内部から外側にかけて常に同じでなければならない。

図２において、上下加工ディスク１４，１６は、それぞれが固有のキャリア・ディスク１０ａ，１２ａに連結する。上部キャリア・ディスク１０ａは、その加工表面の放射状延長部の中央で、およそ垂直な環状部分１８を有する。環状部分１８の範囲内で支持リング２０は設置され、星形に配置されるアーム２２を介して回転駆動装置の上部シャフト２４に連結する。キャリア・ディスク１０ａは、図示されない手段を介して支持リング上に懸垂されるので、シャフト２４の回転は、この方法で加工ディスクの回転を示す。

環状スロット２６は、支持リング２０および環状部分１８との間に定められる。環状スロットは、密封されていて、流路２８に連通する。流路は、比例弁３２からの可変圧力が付与される圧力変換器３０と連通する。その表示は、概略図だけである。圧力変換器３０および比例弁３２は、環状スロット２６内で予め決められたの圧力を発生させ、維持するのに役に立つことを意味する。比例弁３２は、所望および実測値コンパレータに連結する調速機３４を介して起動させられる。極間距離ｓの目標値は、ブロック３８により予め決められ、加工ディスク１４に埋設される２つのセンサ４２，４４によって測定される当該極間距離ｓの実測値は、ブロック４０に入力される。加工ディスク１４が半径方向に変形する場合、均一な距離をすることができないことが分かっている。しかしながら、その距離の差は、図２に示すように、環状スロット２６で発生されるいくぶん大きな圧力に起因して決定される。

図３は、上部加工ディスク１４が凸形状を呈するやり方を示す。図３の表示は、かなり誇張されている。このような凸状は、下部の加工ディスク１６に対して、μ単位の範囲でギャップ幅の差が変動する。図４は、上部キャリア・ディスク１０ａについて記載された変形例を示す。したがって、上部加工ディスクは、現状、凹形状を呈するディスクのもとになるやり方を示す。例えば、凸形状は、まさしくその始めから上部ディスクに与えられることができる。測定されるギャップ幅に応じて、その形状は、対応する圧力を環状スロット２６の内部に付与することによって、補償されるか、または過渡に補正される。

図５は、上部加工ディスク５２用の上部キャリア・ディスク５０の部分を具体的に説明する図である。加工ディスク５２は、ボルト５４によってキャリア・ディスク５０に取り付けられる。このことは公知である。キャリア・ディスク５０および加工ディスク５２は、各々に正しく位置合せされた鉛直流路が横切っており、その鉛直流路は、ラッピング媒体供給用の導管５６と連通する。図２から４の当該機械のキャリア・ディスクのように、キャリア・ディスク５０は、垂直な環状部分５８を有する。環状部分５８の半径方向の内側面に支持リング６０を取り付けた。止め輪６２は、環状部分５８の上側にボルト留めされる。止め輪６２は、面している環状部分５８の側面に対して当接部に示す位置で支持リング６０を保持し、段６４が環状部分５８を規定する。支持リング６０は、表示されない単一のガスケットにより当接面が密封される。環状スロット６６は、支持リングの半径方向の外側面と環状部分５８の半径方向の内側面との間に定められる。この環状スロット６６は、記載されているガスケットによって密封されている。それは、支持リング６０の横断方向に延伸している流路６８を介して、軸方向に平行な孔７０と連通する。

ピストン７４が配置される圧力ブースタ７２は、支持リング６０に取り付けられる。孔７０は、ピストンロッド７６で係合される。環状スロット６６は、流体媒体（例えば水）を満たす。ピストン７４が圧力基づいて孔７０に圧入される場合、予め定められた圧力は環状スロット６６において発生する。発生した当該圧力は、キャリア・ディスク５０と環状部分５８を介して加工ディスク５２に付与される変形力となり、図２から４を参照して上述したように変形のきっかけとなる。

ピストン７４は、液圧または気体による形態によって調整されることが好ましい。このためには、シリンダ７２に対して導管７８を連通した。ピストン７４上および環状スロット６６の内部で予め決めた圧力を発生させるために、導管７８は、適正な圧力発生器または適正な圧力源に連通する。したがって、測定されたギャップに応じて、上下加工ディスク間でその圧力が調整される。

図５において、２つの異なるセンサは、ギャップ幅を測定するための概要を示す。圧力計８０は、加工ディスク５２の半径方向の外側に取り付けられる。計器は、図示されないワーク上の加工ディスクによって加えられる圧力を測定する。上部加工ディスク５２について記載されている変形は、圧力値に応じて発生するので、圧力値は導線８２を介して調速機に送信される。

また、ワークに作用している圧力を決定する力センサ８４は半径方向の内側に取り付けられており、この力センサ８０との組み合せにおいて、圧力を通じて間接的にそれぞれのディスク間の距離を決定することができる。測定される値は、導線８６を通して前述の調速機に送信される。間接測定として他に選択可能なものは、力センサと同様に半径方向の内側および外側に取り付けられる温度センサを介して実現してもよい。距離「Ｓ」は、渦流量計（vortex flow sensors）を通じて直接に測定されることも当然にできる。

図５でさらに示されるように、２４で輪郭を描かれた駆動シャフトは、星形状に配置された複数本のアームを介して支持リング６０に連結固定される。1本のアームは、８８で輪郭を描写される。

従来の２面加工機械の概略構造を示す図である。 本発明の２面加工機械の概略構造を示す図である。 図２の当該機械の上部加工ディスクの凸変形を示す図である。 図２の加工機械の上部加工ディスクの凹変形を示す図である。 上部加工ディスクを変形させるための構造上の実現において、本発明の他の実施例の上部加工ディスクの部分を示す図である。

Claims (8)

1. 上下キャリア・ディスクに固定保持される上下加工ディスクと、これらキャリア・ディスクは軸心を同じにして相互に配置されるとともに、駆動シャフトを介して駆動モータにより互いに相対的に回転駆動されるよう構成され、かつ、前記上下加工ディスクはその間に平坦なワークの両面を加工処理する作用ギャップを形成し、半径方向の少なくとも２方向に作用ギャップの間隔をあけた位置で加工ディスク間の距離を測定する距離測定装置とを備えた２面加工機械であって、
   上キャリア・ディスク（１０ａ，５０）は、回転のために固定されるよう上部駆動シャフトに連結された支持リング上に懸垂され、
   キャリア・ディスクの環状部分（１８，５８）および支持リング（２０，６０）を利用して支持リング（２０，６０）の外周まわりからキャリア・ディスクの外周に力発生器により付与される支持リングの半径方向力を外部から制御可能な手段と、
   距離測定装置により測定された距離または力計測装置により測定されたワークに作用している圧力のそれぞれに基づいて力発生器の力を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。
2. 請求項１に記載の２面加工機械において、
   環状部分（１８，５８）は、キャリア・ディスク（１０ａ，５０）の軸方向上側に延伸していることを特徴とする。
3. 請求項１または２に記載の２面加工機械において、
   半径方向力が円周方向に間欠的または連続的に環状部分（１８，５８）に付与されることを特徴とする。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の２面加工機械において、
   外周が円周状の小幅環状流路（６６）は、支持リング（２０，６０）と環状部分（１８，５８）との間に形成され、
   力発生器は環状流路（６６）と連通されるとともに、環状流路（６６）の内部で予め決めた圧力を発生させる圧力発生装置であることを特徴とする。
5. 請求項４に記載の２面加工機械において、
   環状流路（６６）は、環状スロットであることを特徴とする。
6. 請求項４または５に記載の２面加工機械において、
   環状流路（６６）に面する環状部分（１８，５８）の環状面は、環状のキャリア・ディスク（１０ａ，５０）の半径方向有効幅の略中央に位置決めされることを特徴とする。
7. 請求項４ないし６のいずれかに記載の２面加工機械において、
   支持リング（６０）上にピストン（７４）を備えたシリンダ（７２）を配置し、
   ピストン（７４）は、横断方向に延伸している流路（６８）を介して環状流路（６６）と連通する支持リング（６０）の円筒孔（７０）と協働し、
   液圧媒体は、環状流路（６６）およびシリンダ内径内部で満たされることを特徴とする。
8. 請求項７に記載の２面加工機械において、
   ピストン（７４）は、液圧源の制御可能な圧力によって作動されることを特徴とする。

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