JP6551412B2 - Brush polishing apparatus and polishing method - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物面に対して水平回転する回転ブラシを備えたブラシ研磨装置、及びこのブラシ研磨装置による研磨方法に関する。 The present invention relates to a brush polishing apparatus including a rotating brush that rotates horizontally with respect to a workpiece surface, and a polishing method using the brush polishing apparatus.
ブラシ研磨装置は、面粗度調整、表層のマイクロクラックや微細孔の除去、バリ取り、形状調整、塗装皮膜等の皮膜の除去、等で広く用いられている。研磨ブラシは、回転軸を中心に外縁方向に向かってブラシ毛材を放射状に配設したタイプと、回転軸の先端に固定されたブラシケースの底面から下方に向かってブラシ毛材が露出しているタイプと、がある。後者のタイプの研磨ブラシはブラシ毛材の先端が、被加工面に対して水平回転することで研磨が行われるので、平面部の研磨に適している。 The brush polishing apparatus is widely used in surface roughness adjustment, removal of micro cracks and fine pores in the surface layer, deburring, shape adjustment, removal of a film such as a coated film, and the like. In the polishing brush, the brush hair material is disposed radially toward the outer edge around the rotation axis, and the brush hair material is exposed downward from the bottom surface of the brush case fixed to the tip of the rotation shaft. There are some types. The polishing brush of the latter type is suitable for polishing a flat portion because the polishing is performed by rotating the tip of the brush bristles horizontally with respect to the work surface.
前述の「ブラシケースの底面から下方に向かってブラシ毛材が露出している」タイプの研磨ブラシは、底面からの突出長さによって仕上がり程度が異なるため、複数のワークを研磨する場合、突出長さを常に一定となるように補正する必要がある。このタイプの研磨ブラシにおいて、ブラシ毛材の突出長さを調整できる構成の研磨ブラシが特許文献1に開示されている。この研磨ブラシは、ブラシ毛材が摩耗したら複数のブラシ毛材が束ねられた複数本の研磨具が固定されたブラシホルダを作業者が動かすことでブラシ毛材の突出長さを補正する構造のため、所定時間毎にブラシ研磨装置の作動を止める必要がある。 The above-mentioned type of polishing brush whose brush bristle material is exposed downward from the bottom surface of the brush case has a different finish depending on the protruding length from the bottom surface. It is necessary to correct the height so that it is always constant. In this type of polishing brush, Patent Document 1 discloses a polishing brush having a configuration capable of adjusting the protruding length of the brush bristle material. This polishing brush has a structure in which the protrusion length of the brush hair material is corrected by the operator moving the brush holder to which the plurality of polishing tools are fixed when the brush hair material is worn. Therefore, it is necessary to stop the operation of the brush polishing apparatus every predetermined time.
特許文献2には、ブラシ毛材の突出長さを自動で補正するための機構を備えたブラシ研磨装置が開示されている。このブラシ研磨装置は、ブラシの先端が接触したか否かを判定するための手段を備えている。また、研磨具が固定されたブラシホルダは、ステッピングモータに連結されている。突出長さの調整は、研磨ブラシを前記測定手段まで移動させた後、ブラシホルダを前進させる。そして、ブラシ毛材の先端が接触したら、ブラシホルダを後退させる。ブラシホルダの前進及び後退はステッピングモータで行われるので、パルス数から前進距離及び後退距離を算出できる。これらの距離の差によって、突出長さを調整することができる。 Patent Document 2 discloses a brush polishing apparatus having a mechanism for automatically correcting the protruding length of a brush bristle material. The brush polishing apparatus comprises means for determining whether the tip of the brush has come into contact. Further, the brush holder to which the polishing tool is fixed is connected to the stepping motor. The adjustment of the projection length advances the brush holder after moving the abrasive brush to the measuring means. And if the front-end | tip of a brush bristle material contacts, a brush holder will be retracted. Since the brush holder is moved forward and backward by a stepping motor, the forward distance and the backward distance can be calculated from the number of pulses. The protrusion length can be adjusted by the difference between these distances.
特許文献2の構成では、研磨ブラシを測定手段付近まで移動させるための機構(明細書では、「サーボモータがそれぞれ連結された第1及び第2のテーブル」と記載)が必要となることや、ワークの配置位置に制限が生じるなど、装置が複雑な構成となる。また、ブラシの先端が接触したか否かの判定は機械式のスイッチにブラシ毛材を接触させるので、このスイッチにはブラシ研磨時の切削粉や遊離砥粒で研磨した場合の砥粒などが付着し、測定手段の故障の原因となる。 In the configuration of Patent Document 2, a mechanism for moving the polishing brush to the vicinity of the measuring means (described in the specification as “first and second tables to which the servomotors are respectively connected”) is required. The apparatus has a complicated configuration, such as a restriction on the position of the workpiece. In addition, since it is judged whether the brush hairs are in contact with a mechanical switch when judging whether the tip of the brush has come in contact, this switch has abrasive grains in the case of grinding with cutting powder or loose abrasive at the time of brush grinding It adheres and causes a failure of the measuring means.
以上の問題を鑑み、本発明は、ワーク毎の仕上がり程度の誤差を少なくするために、簡便な構成でブラシ毛材の突出長さを補正できる機構を備えたブラシ研磨装置およびこの研磨ブラシ装置を用いた研磨方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a brush polishing apparatus provided with a mechanism capable of correcting the protruding length of a brush bristle material with a simple configuration in order to reduce errors in the degree of finish for each workpiece, and the polishing brush apparatus. An object is to provide a polishing method used.
本発明の一側面のブラシ研磨装置は、ワークの被加工面にブラシ毛材の先端が接触・回転して研磨するブラシ研磨装置である。前記ブラシ研磨装置は、ブラシユニットと、移動機構と、ワーク固定ユニットと、制御手段を備える。ブラシユニットは、底面にブラシ毛材の先端が露出された研磨ブラシ、及び研磨ブラシを被加工面に対して水平回転させる機構、及び研磨ブラシのブラシ毛材の先端が底面から突出する長さを予め設定した長さに自動で調整する機構、を備える。移動機構は、ブラシユニットを被加工面に対して水平方向に相対的に移動する。ワーク固定ユニットは、ワークを固定する。制御手段は、研磨条件を演算すると共に、ブラシ研磨装置の動作信号を各ユニットに出力する。
そして、ブラシ毛材が当接可能な面である調整面から予め設定された突出長さ離れた位置である調整位置に前記研磨ブラシの底面が位置するようにし、前記ブラシ毛材を前記調整面に向かって前進させ、ブラシ毛材の先端が調整面に当接したことによる負荷の変化が予め設定した値となったらブラシ毛材の前進が停止することでブラシ毛材の突出長さの調整を行う構成である。The brush polishing apparatus according to one aspect of the present invention is a brush polishing apparatus in which a tip of a brush bristle material contacts and rotates with a work surface of a workpiece for polishing. The brush polishing apparatus includes a brush unit, a moving mechanism, a work fixing unit, and control means. The brush unit has a polishing brush with the tip of the brush bristle exposed on the bottom surface, a mechanism for horizontally rotating the polishing brush with respect to the work surface, and a length at which the tip of the brush bristle of the polishing brush protrudes from the bottom surface. A mechanism that automatically adjusts the length to a preset length. The moving mechanism moves the brush unit relative to the surface to be processed in the horizontal direction. The workpiece fixing unit fixes the workpiece. The control means calculates polishing conditions and outputs an operation signal of the brush polishing apparatus to each unit.
Then, the bottom surface of the polishing brush is positioned at an adjustment position that is a position that is a predetermined protruding length away from an adjustment surface that is a surface on which the brush hair material can come into contact. When the change in load due to the tip of the brush bristles coming into contact with the adjustment surface reaches a preset value, the brush bristles stop moving forward to adjust the projection length of the brush bristles. It is the structure which performs.
そして、この研磨ブラシによるブラシ研磨方法は、セット工程と、突出長さ調整工程と、ブラシ位置設定工程と、研磨工程と、を備える。セット工程は、ワークをワーク固定ユニットに固定する。突出長さ調整工程は、ブラシ毛材が前記研磨ブラシのブラシ毛材の先端が底面からの突出長さを予め設定した長さに自動で調整する。ブラシ位置設定工程は、研磨ブラシの先端が予め設定された切り込み量の長さだけ被加工面方向に押し付けられるように研磨ブラシを被加工面方向に前進させる。研磨工程は、研磨ブラシを水平回転させると共に研磨ブラシを被加工面に対して相対的に水平移動するように前記ブラシユニットまたは前記ワーク固定ユニットの少なくとも何れかを移動しながら研磨する。
そして、突出長さ調整工程は、研磨ブラシの底面が調整位置に位置するように研磨ブラシを移動する工程と、ブラシ毛材が調整面に向けて前進する工程と、ブラシ毛材が調整面に接触したことによる負荷の変化が予め設定した値となったらブラシ毛材の前進が停止する工程と、を備える。And the brush grinding | polishing method by this grinding | polishing brush is equipped with a setting process, a protrusion length adjustment process, a brush position setting process, and a grinding | polishing process. In the setting process, the work is fixed to the work fixing unit. In the projecting length adjusting step, the brush bristle material automatically adjusts the length of projection of the brush bristle material of the polishing brush from the bottom surface to a preset length. In the brush position setting step, the polishing brush is advanced in the direction of the processing surface so that the tip of the polishing brush is pressed in the direction of the processing surface by the length of a preset cut amount. In the polishing process, the polishing brush is horizontally rotated and the polishing brush is polished while moving at least one of the brush unit and the work fixing unit so as to move horizontally relative to the processing surface.
The protruding length adjustment step includes a step of moving the polishing brush so that the bottom surface of the polishing brush is positioned at the adjustment position, a step of moving the brush bristle toward the adjustment surface, and the brush bristle on the adjustment surface. And b) stopping the forward movement of the brush bristles when the change in load due to the contact reaches a preset value.
一側面のブラシ研磨装置及びブラシ研磨方法は、ブラシユニットは、ブラシ毛材の突出長さを自動で調整する構成であるので、複数のワークを研磨する場合、常に同じ仕上がり程度が得られる。また、突出長さを調整する機構は、研磨ブラシの底面が調整面から所望の突出長さだけ離れるように位置させ、ブラシ毛材を調整面に当接するまで前進させる。本発明の構成では、先行技術のように機械式のスイッチを用いなくてよいので、突出長調整工程においてブラシ毛材が調整面に接触する際にブラシ研磨時の切削粉や遊離砥粒を用いてで研磨した場合の砥粒などがブラシ毛材の突出長さを調整する機構に付着して故障することがない。 In the brush polishing apparatus and the brush polishing method on one side, since the brush unit is configured to automatically adjust the protruding length of the brush bristle material, the same finishing degree can always be obtained when polishing a plurality of workpieces. Further, the mechanism for adjusting the projection length positions the bottom surface of the polishing brush so as to be separated from the adjustment surface by a desired projection length, and advances the brush hair material until it abuts on the adjustment surface. In the configuration of the present invention, it is not necessary to use a mechanical switch as in the prior art, so when the brush bristle material comes into contact with the adjustment surface in the protrusion length adjustment process, cutting powder or loose abrasives at the time of brush polishing are used. In this case, the abrasive grains and the like are not attached to the mechanism for adjusting the protruding length of the brush bristle material and fail.
また、一実施形態の研磨ブラシは、ブラシユニットに隣接される高さ位置測定器を更に備え、高さ位置測定器はワークにおけるブラシ毛材の先端に対向する面である調整面の高さ位置を検出してその高さ位置を制御手段に出力し、制御手段は、高さ位置に基づいて調整位置を演算する構成としてもよい。 The polishing brush of one embodiment further includes a height position measuring device adjacent to the brush unit, and the height position measuring device is a height position of an adjustment surface that is a surface facing the tip of the brush bristle material in the workpiece. And the height position is output to the control means, and the control means may calculate the adjustment position based on the height position.
そして、この研磨ブラシによるブラシ研磨方法は、セット工程と、高さ位置測定工程と、突出長さ調整工程と、ブラシ位置設定工程と、研磨工程と、を備える。セット工程は、ワークをワーク固定ユニットに固定する。高さ位置測定工程は、高さ位置測定器で調整面の高さ位置を測定する。突出長さ調整工程は、ブラシ毛材が研磨ブラシのブラシ毛材の先端が底面からの突出長さを予め設定した長さに自動で調整する。ブラシ位置設定工程は、高さ位置の測定結果に基づいて研磨ブラシの先端が予め設定された切り込み量の長さだけ調整面である被加工面方向に押し付けられるように研磨ブラシを前進させる。研磨工程は、研磨ブラシを水平回転させると共に研磨ブラシを被加工面に対して相対的に水平移動するようにブラシユニットまたはワーク固定ユニットの少なくとも何れかを移動する。
そして、突出長さ調整工程は、予め設定する突出長さ及び高さ位置測定工程で測定した調整面の高さ位置を制御手段にそれぞれ入力する工程と、制御手段に入力された突出長さ及び高さ位置より研磨ブラシを前後進させる距離を演算する工程と、演算の結果に基づいて研磨ブラシが移動する工程と、ブラシ毛材が被加工面に向けて前進する工程と、ブラシ毛材が調整面に当接したことによる負荷の変化が予め設定した値となったらブラシ毛材の前進が停止する工程と、を備えてもよい。And the brush grinding | polishing method by this grinding | polishing brush is provided with a setting process, a height position measurement process, a protrusion length adjustment process, a brush position setting process, and a grinding | polishing process. In the setting process, the work is fixed to the work fixing unit. In the height position measuring step, the height position of the adjustment surface is measured by a height position measuring device. In the projecting length adjustment step, the brush bristle material automatically adjusts the length of projection of the brush bristle material of the polishing brush from the bottom surface to a preset length. In the brush position setting step, the polishing brush is advanced so that the tip of the polishing brush is pressed in the direction of the surface to be processed, which is the adjustment surface, by the length of a preset cut amount based on the measurement result of the height position. In the polishing step, the polishing brush is rotated horizontally, and at least one of the brush unit and the work fixing unit is moved so as to move the polishing brush horizontally relative to the processing surface.
The projecting length adjusting step includes a step of inputting the preset projecting length and the height position of the adjustment surface measured in the height position measuring step to the control unit, a projecting length input to the control unit, and A step of calculating a distance for moving the polishing brush forward and backward from a height position, a step of moving the polishing brush based on the result of the calculation, a step of moving the brush bristle toward the work surface, and a brush bristle And b. Stopping the forward movement of the brush bristles when a change in load due to contact with the adjustment surface reaches a preset value.
一実施形態のブラシ研磨装置及びブラシ研磨方法は、高さ位置測定器で被加工面の高さ位置を測定するように構成される。この構成により、複数のワークを研磨する場合にそれぞれのワークの寸法に誤差があっても、常に同じ切り込み量で研磨することができる。また、ワークにおけるブラシ毛材の先端に対向する面を調整面とすることで、ワークの高さ位置の測定と共にブラシ毛材の突出長さの調整を行うことが出来る。 The brush polishing apparatus and the brush polishing method of an embodiment are configured to measure the height position of the processing surface with a height position measuring device. With this configuration, when a plurality of workpieces are polished, even if there is an error in the dimensions of each workpiece, it is possible to always polish with the same cutting amount. Further, by setting the surface of the work opposite to the tip of the brush hair as the adjustment surface, it is possible to adjust the protruding length of the brush hair as well as measuring the height position of the work.
また、一実施形態のブラシ研磨装置のブラシユニットは、研磨ブラシと、回転機構と、突出長調整機構と、を備える。研磨ブラシは、複数本のブラシ毛材、及びブラシ毛材の基部が固定される円盤状の保持盤、及び保持盤を底面方向に移動可能に収容する円筒形状のブラシケース、を含む。回転機構は、ブラシケースの天面中央に一端が固定された主軸及び主軸を回転させる機構を備える。突出長調整機構は、保持盤の中央に一端が固定され、主軸の円形断面中央に貫通して設けられた貫通穴に摺動可能に挿通された副軸及び副軸を長手方向に移動させる下降機構を備える。
そして、主軸の回転による主軸を軸心とした研磨ブラシの回転と、副軸の移動によるブラシ毛材の突出長さの調整と、を行うように構成してもよい。突出長さの調整と研磨ブラシの回転を同じ軸心で行うことが出来るので、研磨ブラシの際に偏心によるブレが生じない。これにより安定してワークを研磨することが出来る。The brush unit of the brush polishing apparatus according to one embodiment includes a polishing brush, a rotation mechanism, and a projection length adjustment mechanism. The polishing brush includes a plurality of brush bristle materials, a disc-shaped holding disc to which the base of the brush bristle material is fixed, and a cylindrical brush case that accommodates the holding disc so as to be movable in the bottom direction. The rotation mechanism includes a main shaft having one end fixed to the center of the top surface of the brush case and a mechanism for rotating the main shaft. The protrusion length adjustment mechanism has one end fixed at the center of the holding plate, and a lower shaft that is slidably inserted into a through hole provided in the center of the circular cross section of the main shaft and a lower shaft that moves the sub shaft in the longitudinal direction. Provide mechanism.
And you may comprise so that rotation of the polishing brush centering on the main axis | shaft by rotation of a main axis | shaft and adjustment of the protrusion length of a brush bristle material by the movement of a countershaft may be performed. Since the adjustment of the projection length and the rotation of the polishing brush can be performed on the same axis, blurring due to eccentricity does not occur in the polishing brush. As a result, the workpiece can be polished stably.
また、一実施形態のブラシ研磨装置の下降機構は、ブラシ毛材が移動する際のトルクの変化を検知できるモータ、またはブラシ毛材が移動する際に副軸に負荷される荷重の変化を検知できるセンサ、のいずれかを含んでもよい。複雑な構成を必要とせず、ブラシ毛材の突出長さを調整することができる。 In addition, the lowering mechanism of the brush polishing apparatus according to one embodiment detects a change in the load applied to the counter shaft when the brush bristle material moves, or a motor that can detect a change in torque when the brush bristle material moves. Any of the possible sensors. The protrusion length of the brush bristles can be adjusted without requiring a complicated configuration.
一側面または一実施形態の構成により、研磨ブラシの底面からのブラシ毛材の突出量を自動で調整することができるブラシユニットを備えたブラシ研磨装置を提供することができる。これにより、複数のワークを研磨しても、その仕上がり程度のバラツキを少なくするブラシ研磨方法を提供ことができる。 With the configuration of one aspect or one embodiment, it is possible to provide a brush polishing apparatus provided with a brush unit capable of automatically adjusting the amount of protrusion of the brush bristles from the bottom surface of the polishing brush. Thereby, even if a some workpiece | work is grind | polished, the brush grinding | polishing method which reduces the variation of the finishing grade can be provided.
この出願は、日本国で2014年8月5日に出願された特願2014−159187号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語(例えば、「等」)の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。This application is based on Japanese Patent Application No. 2014-159187 filed on August 5, 2014 in Japan, the contents of which form part of the present application.
The present invention will also be more fully understood from the following detailed description. However, the detailed description and the specific examples are the preferred embodiments of the present invention and are described for the purpose of illustration only. This is because various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art from this detailed description.
The applicant does not intend to contribute any of the described embodiments to the public, and the disclosed modifications and alternatives that may not be included in the scope of the claims are equivalent. It is part of the invention under discussion.
In this specification or in the claims, the use of nouns and similar directives should be interpreted to include both the singular and the plural unless specifically stated otherwise or clearly denied by context. The use of any examples or exemplary terms provided herein (eg, “etc.”) is merely intended to facilitate the description of the invention and is not specifically recited in the claims. As long as it does not limit the scope of the present invention.
本発明に係るブラシ研磨装置の一実施形態を、図を用いて説明する。本発明は以下の実施形態に限定されず、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加えることができる。なお、以下の説明における「上下左右の方向」は、特に断りのない限り図中の方向を指す。 An embodiment of a brush polishing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, modifications, and improvements can be added without departing from the scope of the invention. In the following description, “upper, lower, left, and right directions” refer to directions in the drawings unless otherwise specified.
図1に、本実施形態のブラシ研磨装置を示す。本実施形態のブラシ研磨装置01は、複数台のブラシユニット10を備えた研磨ユニット20と、ワークWを挟持するワーク固定ユニット30と、ワーク固定ユニット30で挟持する際にワークWを載置する載置ユニット40と、ブラシ研磨装置01の作動を制御する制御手段50と、ブラシ研磨装置01の作動を操作する操作部60と、筐体70と、を備えている。 FIG. 1 shows a brush polishing apparatus according to this embodiment. The
研磨ユニット20は、移動ベース21と、移動ベース21に垂直に固定された固定プレート22と、移動ベース21に固定された移動機構23と、ワークWにおける後述の研磨ブラシ11の先端に対向する面(本実施形態では上面)の高さ位置を測定するための高さ位置測定器24と、固定プレート22に固定された3台のブラシユニット10と、を備えている。移動機構23は、モータ23a及びギヤ(図示せず)を備えている。筐体70には、前述のギヤと噛合可能な歯を有する長細いレール71が、同図左右方向に向かって配置されている。モータ23aを作動させるとレール71に沿って研磨ユニット20を移動させることができる。 The polishing unit 20 includes a moving base 21, a fixed plate 22 vertically fixed to the moving base 21, a moving
ブラシユニット10は、互いに平行となるように固定プレート22に3台連設されている。ブラシユニット10の構成の詳細は後述するが、下端部には底面にブラシ毛材の先端が突出した研磨ブラシ11が固定されている。研磨ブラシ11の研磨力は、3台のブラシユニット10毎に異なり、図1では左にいくにつれ研磨力が大から小となるように配置されている。 The three
高さ位置測定器24は、ワークWの上面(本実施形態ではこの面を調整面とした)の高さ位置を測定する。測定方式は、接触式、非接触式の何れをも選択することができる。本実施形態では、接触式のタイプを選択した。 The height
ワーク固定ユニット30は、挟持軸32A、32Bを有するシリンダ31A、31Bと、挟持軸32A、32Bの先端にそれぞれ固定された挟持部33A、33Bと、を備えている。シリンダ31A、31Bを作動させて挟持軸32A、32Bを伸縮させて挟持部33A、33Bを載置ユニットに載置されたワークに向けて前進し、挟持部33A、33BによりワークWの両端を挟持することで、ワークWを挟持する。また、ワーク固定ユニット30は図示しないワーク回転機構を連結して、挟持軸32A、32Bを軸心にワークWを回転させる構成とすると、ワークWの複数の被加工面を自動で研磨することができる。 The
載置ユニット40は、載置部材41と、載置部材41を昇降させるためのワーク昇降機構42と、を備えている。載置部材41はワークWをワーク固定ユニット30で挟持する際にワークWを載置する部材であり、その際にワークWが動かないように載置できればその形態は特に限定されない。本実施形態では図3に示すようなV字形状の切り欠き41aと、矩形の切り欠き41bと、を有する形状とした。このような形状とすることで、図3(B)に示すように、ワークWが四角柱形状、円柱形状のいずれの場合でも良好に載置することができる。また、四角柱形状の場合、加工面(上面)が平面の場合でも稜角面の場合でも良好に載置することができる。 The
制御手段50は、高さ位置測定器24によるワークWの高さ位置の測定結果に基づいて演算を行い、その結果に基づいて研磨ユニット20の動作を制御する信号を出力する。また、予め入力された研磨条件に基づいて研磨ユニット20、ワーク固定ユニット30、載置ユニット40の動作を制御する信号を各ユニットに出力する。制御手段50は、パーソナルコンピュータなどの各種演算装置、プログラマルロジックコントローラ(PLC)及びデジタルシグナルプロセッサ(DSP)などのモーションコントローラ、高機能携帯端末及び高機能携帯電話、等を用いることができる。 The control means 50 performs an operation based on the measurement result of the height position of the workpiece W by the height
操作部60は制御手段50に連結されており、ブラシ研磨装置01の作動を作業者が制御手段50に入力することができる。また、LCDディスプレイを配置してブラシ研磨装置01の作動状況や研磨条件等を確認することができる。また、LCDディスプレイに変えてタッチパネルディスプレーを使用することで、制御手段50に研磨条件を入力できる構成としてもよい。 The
筐体70は、前面に開閉扉(図示せず)を備え、内部の空間がブラシ研磨を行う加工室を形成する箱形状である。研磨ユニット20、ワーク固定ユニット30、載置ユニット40、制御手段50、が収容されており、表面には操作部60が配置されている。 The
次に、ブラシユニット10について、さらに図2を用いて詳細に説明する。ブラシユニット10は、底面(底板11eの下面)でブラシ毛材の先端が突出した研磨ブラシ11と、研磨ブラシ11を被加工面に対して水平回転させる回転機構12と、研磨ブラシ11におけるブラシ毛材の突出長さを調整する突出長調整機構13と、研磨ブラシ11及び回転機構12及び突出長調整機構13を昇降させる昇降機構14と、研磨ブラシ11を下降させた際の下降端を調整する下降端調整機構15と、を備える。 Next, the
研磨ブラシ11は、複数本のブラシ毛材を束ねてその基部に金属製のブラシホルダ11bを取り付けた複数本(本実施形態では10本)の研磨具11aと、研磨具11aが着脱自在に固定される円盤形状の保持盤11cと、上端面が閉止され下端面に底板11eが固定されているブラシケース11dと、を備えている。底板11eには、研磨具11aが通過できる複数個の穴が設けられている。 The polishing brush 11 includes a plurality of (10 in the present embodiment)
ブラシ毛材は、基体であるポリエステル樹脂やナイロン樹脂等の合成樹脂に所定量の砥粒を含有させたモノフィラメントとした。特にポリエステル樹脂を基体とすると、毛腰が強く研磨力が高いブラシ毛材が得られるので、シリコンブロックやセラミックスや水晶等の硬脆材料の研磨に好適に用いることができる。ポリエステル樹脂は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリテトラメチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、及びこれらを主成分とする共重合ポリエステル、等を選択することができる。 The brush bristle material was a monofilament in which a predetermined amount of abrasive grains was contained in a synthetic resin such as polyester resin or nylon resin as a substrate. In particular, when a polyester resin is used as a base, a bristle material having a strong bristle and a high polishing power can be obtained. Therefore, it can be suitably used for polishing hard and brittle materials such as silicon blocks, ceramics and quartz. Polyester resins include polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, polymethylene terephthalate, polytetramethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polymethylene naphthalate, polytetramethylene naphthalate, polypropylene naphthalate, and copolyesters based on these, etc. Can be selected.
砥粒は、ワークWの性状及び目的とする加工程度に合わせて材質や粒度を選択することができる。例えば、前述の硬脆材料を研磨する場合は、ダイヤモンド粒子を用いると好適に研磨することができる。ダイヤモンド粒子は、ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金でコーティングされている。コーティングにより、前記の合成樹脂との結合力が強くなるので、研磨中にダイヤモンド粒子がブラシ毛材より脱落しにくくなる。ダイヤモンド粒子の大きさは、小さすぎると十分な研磨力が得られず、大きすぎるとブラシ毛材の強度が低下して折れやすくなる。ダイヤモンドの粒子径は、平均粒子径が5μm〜150μmとするとよい。また、砥粒の含有量も同様の理由から、ブラシ毛材100重量部に対して10重量部〜40重量部とするとよい。 Abrasive grains can be selected in material and particle size according to the properties of the workpiece W and the desired degree of processing. For example, in the case of polishing the above-mentioned hard and brittle material, diamond particles can be suitably polished. The diamond particles are coated with nickel or a nickel-based alloy. The coating increases the binding force with the synthetic resin, so that the diamond particles are less likely to fall off from the brush bristle material during polishing. When the size of the diamond particle is too small, sufficient polishing power can not be obtained, and when it is too large, the strength of the brush bristles decreases and it becomes easy to break. As for the particle diameter of diamond, the average particle diameter may be 5 μm to 150 μm. Further, for the same reason, the content of abrasive grains is preferably 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the brush bristle material.
ブラシ毛材の断面形状は、円形、楕円形、三角形、矩形、その他の異型、等形状は特に限定されない。本実施形態では、断面形状を円形とした。ブラシ毛材の太さは、細すぎると毛腰が弱くなりすぎて十分な研磨力が得られない、または折れやすくなるといった問題が生じる。太すぎると研磨力が強くなり過ぎて、被加工面の面粗度の調整が困難となる。断面形状が円形の場合、直径を0.4mm〜1.0mmより選択するとよい。 The cross-sectional shape of the brush bristles is not particularly limited to a circle, an ellipse, a triangle, a rectangle, another variant, or the like. In this embodiment, the cross-sectional shape is a circle. If the thickness of the brush bristles is too thin, the bristles become too weak, resulting in a problem that sufficient abrasive power can not be obtained, or they become easily broken. If it is too thick, the polishing force becomes too strong, which makes it difficult to adjust the surface roughness of the work surface. When the cross-sectional shape is circular, the diameter may be selected from 0.4 mm to 1.0 mm.
保持盤11cの下面には、円形中心点を中心として放射状に等間隔で研磨具11aを固定できる凹部が設けられている。ブラシホルダ11bを凹部に嵌合し、保持盤11cの側面より研磨具11aを保持盤11cにボルト(図示せず)で固定する。 On the lower surface of the holding
保持盤11cはブラシケース11d内で上下方向に移動可能に収容されている。底板11eには、研磨具11aが通過可能な穴が設けられているので、保持盤11cを上下方向に移動させることで、底面(底板11eの下面)からのブラシ毛材の突出長さを調整することができる。 The holding
研磨ブラシ11を水平回転させる回転機構12は、下端面が研磨ブラシ11の天面中央に固定される主軸12aと、回転モータ12bと、回転モータ12bの回転力を主軸12aに伝達する回転力伝達機構12cと、を備えている。回転力伝達機構12cは、例えば主軸12aの上端及び回転モータ12bの回転軸にそれぞれ固定されたプーリと、プーリ同士に架け渡されたベルトと、を備えている。回転モータ12bを作動させると、回転力伝達機構12cを介して回転モータ12bの回転が主軸12aに伝達されるので、研磨ブラシ11は主軸12aを軸心に回転する。 The
研磨ブラシ11底面からのブラシ毛材の突出長さを調整する突出長調整機構13は、下端面が保持盤11cの上面中央に固定された副軸13aと、副軸13aを下降させる力を発生させる下降機構13bと、副軸13a及び下降機構13bを連結する連結部材13cと、を備えている。副軸13aは、主軸12aの円形断面中央に貫通して設けられた貫通孔に上下方向に摺動可能に、且つ主軸12aの回転に従動して回転するように挿通されている。 The protrusion
下降機構13bは、副軸13a即ち研磨具11aを下降させてブラシ毛材の突出長さの調整を行う。ブラシ毛材の突出長さの調整は、調整面に向けてブラシ毛材を下降させていき、ブラシ毛材が調整面に接触することにより生じる負荷を検知する方式によって行ってもよい。また別の方式として、ブラシ毛材が調整面に接触しても予め設定した負荷に達するまでは下降するが、設定した負荷に達した以降は下降しない方式でおこなってもよい。本実施形態では、前者の方式を用いた場合について説明する。この場合、下降機構13bは、ブラシ毛材を下降させ、且つこの負荷を検知することができればよい。例えば、トルクの変化を検知できるモータ(サーボモータ等)を連結したボールネジ機構を用いてブラシ毛材が調整面に接触した際のトルクの変化を検知する構成としてもよい。また別の構成として、荷重の変化を検知できるセンサ(ロードセル)及び電動シリンダを組み合わせた機構を用いてブラシ毛材が調整面に接触した際の荷重の変化を検知する構成としてもよい。本実施形態では、サーボモータ13dを連結したボールネジ機構13eを用いてブラシ毛材が調整面に接触した際のトルクの変化を検知する構成とした。 The lowering mechanism 13b lowers the auxiliary shaft 13a, that is, the
連結部材13cは、一端側が下降機構13bに固定されており、他端側は副軸13aを上下方向に移動可能に、且つ副軸13aの回転に従動しないように固定されている。 One end side of the connecting member 13c is fixed to the lowering mechanism 13b, and the other end side is fixed so that the auxiliary shaft 13a can be moved in the vertical direction and is not driven by the rotation of the auxiliary shaft 13a.
研磨ブラシ11を昇降させる昇降機構14は、昇降軸14bを有するシリンダ14aと、昇降軸14bの先端が固定されているベース14cと、を含んでいる。ベース14cには、回転モータ12bが固定されており、また主軸12aがベース14cに回転可能に固定されている。シリンダ14aは研磨ユニット20の固定プレート22に固定されているので、シリンダ14aを作動させて昇降軸14bを伸縮させることで、昇降軸14bに従動して主軸12a及び副軸13aが昇降する。即ち、シリンダ14aを作動させることで、研磨ブラシ11を固定プレート22に対して昇降することができる。 The lifting and lowering
シリンダ14aは、研磨ブラシ11を昇降できればよいので、油圧、空気圧、電動、のいずれも用いることができる。また、サーボシリンダのように、昇降軸14bの伸縮距離を制御できる機構を用いた場合は、後述の下降端調整機構15を兼ねることができる。 The cylinder 14a only needs to be able to move the polishing brush 11 up and down, and any of hydraulic pressure, pneumatic pressure, and electric power can be used. When a mechanism capable of controlling the expansion and contraction distance of the elevating
下降端調整機構15は、外周面に螺子山が形成されている螺子部材15aと、螺子部材15aに螺嵌可能な調整部材15bと、調整部材15bを回転させて上下方向に移動させる回転力を発生させる下降端調整モータ15cと、下降端調整モータ15cの回転力を調整部材15bに伝達する調整力伝達機構15dと、昇降機構14によるベース14cの下降端が設定される当接部材15eと、ベース14cが下降した際に当接部材15eと当接する当接板15fと、を備えている。 The falling
螺子部材15aは円筒形状であり、研磨ユニット20の固定プレート22に固定されている。円形断面の中央に貫通穴が設けられており、主軸12aが回転可能に挿通されている。 The
調整部材15bは円筒形状であり、内側には螺子部材15aの螺子山に対応する螺子山が設けられている。外周面には後述の調整力伝達機構15dに対応するギヤが設けられている。また、上端にはリング状の当接板15fが固定されている。 The
下降端調整モータ15cは螺子部材15a、即ち、研磨ユニット20の固定プレート22に固定されている。下降端調整モータ15cの作動により調整部材15bの位置を調整するので、下降端調整モータ15cは回転角度が制御可能な機構であることが好ましい。たとえば、サーボモータやステッピングモータを用いることができる。 The lowering end adjustment motor 15 c is fixed to the
調整力伝達機構15dは、下降端調整モータ15cの回転軸に固定されたギヤと、調整部材15bの外周に設けられたギヤと、を備えている。この2つのギヤの歯は互いに噛合できる。下降端調整モータ15cを作動させると、調整力伝達機構15dを介して調整部材15bが回転するので、調整部材15bを上下方向に移動することができる。調整部材15bを所定の位置にセットした後、昇降機構14を作動させると、ベース14cが下降する。当接部材15e(本実施形態ではボルト)は、当接部材15fの上方に位置するようにベース14cに固定されている。ベース14cが下降していくと、当接部材15eが当接板15fと当接して下降が停止する。即ち、下降端調整モータ15cの作動により当接板15fの位置を調整することで、研磨ブラシ11の下降端を調整することができる。下降端の調整により、ブラシ毛材の被加工面への押し付ける量(切り込み量)を調整したり、異なる大きさのワークを研磨したりすることもできる。 The adjustment
次に、本実施形態のブラシ研磨装置01によるブラシ研磨方法について説明する。以下の説明では、四角柱状の多結晶シリコンブロックの長辺側の全ての面(4つの平面部及び隣接する平面部がなす4つの稜角部)を研磨して、表層に存在するマイクロクラックの除去及び表面の面粗度の調整を行う方法について説明する。なお、稜角部は微小な斜面(C面)となるように加工されている。 Next, a brush polishing method by the
(1)初期設定
加工目標寸法となるワーク(マスターワークM)を、その平面部の1つが水平上向きとなるように載置部材41に載置する。次いでシリンダ31Aを作動させて挟持部材33Aを基準位置Rまで前進させた後、シリンダ31Bを作動させて挟持部材33Bを前進させ、マスターワークMを挟持する。(1) Initial setting A work (master work M) having a machining target dimension is placed on the
次に、研磨ユニット20の移動機構23を作動させて、高さ位置測定器24がマスターワークMの直上に位置するように、研磨ユニット20を原位置(図1の位置)から左方に移動させる。その後、高さ位置測定器24を作動させて高さ位置測定器24の接触子をマスターワークMの上面(基準面)に接触させて、この高さ位置を測定する。測定した結果は、制御手段50に出力されて、記憶される。高さ位置を測定後、研磨ユニット20は原位置に戻る。 Next, the moving
その後、シリンダ31A、31Bの作動により挟持部33A、33Bをそれぞれ後退させて、マスターワークMの挟持を解除する。そして、マスターワークMを載置部材41から取り外す。 Thereafter, the clamping
操作部60を操作し、研磨条件を制御手段50に入力する。研磨条件は、研磨ブラシ11の回転数及び切り込み量、研磨ユニット20の移動速度、ブラシ毛材の突出長さ、ワークの形状(稜角部の形状)、等がある。 The operating
(2)セット工程
ワークWを、その平面部の1つが水平上向きとなるように載置部材41に載置する。次いでシリンダ31Aを作動させて挟持部材33Aを基準位置Rまで前進させた後、シリンダ31Bを作動させて挟持部材33Bを前進させ、ワークWを挟持してワーク固定ユニット30に固定する。(2) Setting Step The work W is placed on the
(3)高さ位置測定工程
移動機構23の作動によって研磨ユニット20を左方に移動させて、高さ位置測定器24と研磨ブラシ11がワークWの上面(調整面)の直上に位置するようにする。その後、高さ位置測定器24を作動させて高さ位置測定器24の接触子をワークWの上面に接触させて、この高さ位置を測定する。測定した結果は、制御手段50に出力されて、記憶される。(3) Height position measuring step The moving
(4)突出長さ調整工程
「ワークWの調整面の高さ位置」及び予め入力した「ブラシ毛材の突出長さ」に基づいて研磨ブラシ11の底面(底板11eの下面)の位置及び当接板15fの位置等を算出する演算を行う。下降端、即ち当接部材15eが当接板15fに当接して研磨ブラシ11の下降が停止した際の研磨ブラシ11の底面(底板11eの底面)の位置が、調整面より突出長さ分上方の位置(調整位置)に位置するように下降端調整機構15を作動させる信号を生成して出力する。この信号に基づき、下降端調整モータ15cの作動により調整部材15bの位置が調整された後、シリンダ14aが作動し、研磨ブラシ11が所定の位置まで下降する。(4) Protrusion length adjustment step Based on the “height position of the adjustment surface of the workpiece W” and the “protrusion length of the brush bristle material” input in advance, the position of the bottom surface of the polishing brush 11 (the bottom surface of the bottom plate 11e) An operation for calculating the position and the like of the
次いで、サーボモータ13dが作動して研磨具11aが下降する。この際、サーボモータに負荷されるトルクを検知し、制御手段50に入力される。ブラシ毛材が調整面に当接すると、サーボモータ13dに負荷されるトルクが増大する。サーボモータ13dに負荷されるトルクが予め設定された値を越えると、制御手段50よりサーボモータ13dの作動を停止する信号が出力され、サーボモータ13dの作動が停止する。(例えば、調整面に当接しない状態で研磨具11aを下降させた際のトルクに対して125%以上となったらサーボモータ13dの作動を停止する。)このようにして、研磨ブラシ11の底面からのブラシ毛材の突出長さが設定される。 Next, the servo motor 13d is operated to lower the
被加工物Wの長さが十分長い場合は、全ての研磨ブラシをワークWの直上に位置するように研磨ユニット20を移動させることで、一度に突出長さの調整を行うことができる。被加工物Wの長さが短い場合は、ワークWの高さ位置を測定した後、研磨ユニット20を移動させてブラシ毛材の突出長さの調整を研磨ブラシ毎に順次行う。また、ブラシ研磨におけるブラシ毛材の摩耗量が全ての研磨ブラシで同一の場合は、1つの研磨ユニット20におけるブラシ毛材の突出長さの調整を行う際、そのブラシユニット10のサーボモータ13dの作動に連動させて他のブラシユニット10のサーボモータ13dを作動させることで、全てのブラシユニット10のブラシ毛材の突出長さを調整することができる。 When the length of the workpiece W is sufficiently long, the protrusion length can be adjusted at one time by moving the polishing unit 20 so that all the polishing brushes are positioned immediately above the workpiece W. If the length of the workpiece W is short, the height position of the workpiece W is measured, and then the polishing unit 20 is moved to sequentially adjust the protruding length of the brush bristles for each polishing brush. When adjusting the protrusion length of the brush bristles in one polishing unit 20 when the wear amount of the brush bristles in brush polishing is the same for all the polishing brushes, the servomotor 13 d of the
ブラシ毛材の突出長さの調整が終わったら、研磨ユニット20は左端(加工開始位置)に移動する。 After adjustment of the projection length of the brush bristles, the polishing unit 20 moves to the left end (processing start position).
その時、ワーク昇降機構42が作動して載置部材41を下降させ、ワークWと載置部材41とを離反させる。そして、ワーク固定ユニット30に連結されたワーク回転機構が作動して、被加工面であるC面(稜角部)が上面となるようにワークを45度回転させた後、ワーク昇降機構42が作動して載置部材41が上昇して載置部材41とワークWが当接し、ワークWが載置部材41に再び載置される。 At that time, the
(5)ブラシ位置設定工程
制御手段50は、マスターワークMにより測定された「基準面の高さ位置」及び「ワークの形状」より稜角部の加工寸法目標となる高さ位置を演算する。更に、予め入力された「ブラシ毛材の突出長さ」に基づいて、高さ位置よりブラシ毛材の突出長さ分上方である研磨ブラシ11の底面の位置(稜角部研磨におけるブラシ原点)を算出する。そして、研磨ブラシ11の底面が稜角部研磨におけるブラシ原点より予め入力された「切り込み量」分下方に位置するように下降端を設定する信号をそれぞれの下降端調整モータ15cに出力する。この信号に基づいてそれぞれの下降端調整モータ15cの作動により当接板15fの位置が調整された後、シリンダ14aが作動して研磨ブラシ11が下降して位置決めされる。(5) Brush position setting step The control means 50 calculates the height position that is the machining dimension target of the ridge corner from the “reference surface height position” and the “work shape” measured by the master work M. Furthermore, based on the “protruding length of the brush bristle material” inputted in advance, the position of the bottom surface of the polishing brush 11 that is higher than the height position by the projecting length of the brush bristle material (the brush origin in ridge corner polishing) is determined. calculate. Then, a signal for setting the lower end is output to the respective lower end adjustment motors 15c so that the bottom surface of the polishing brush 11 is positioned below the “cutting amount” inputted in advance from the brush origin in the ridge corner polishing. Based on this signal, the position of the
(6)研磨工程
予め入力した「研磨ブラシの回転数」に基づいて回転モータ12bが作動し、研磨ブラシ11を主軸12aを軸心に水平回転させると共に、ワークWにむけて図示しないノズルより研磨液が噴射される。次いで、予め入力した「研磨ユニットの移動速度」に基づいてブラシユニット20が右端(原位置)に向かって前進する。研磨ブラシ11は右から順に研磨力が小さくなるように配置されている。即ち、研磨ブラシ11は右から順に「被加工面の表層に存在するマイクロクラックを除去する粗研磨用」「粗研磨用ブラシによって生じた凹凸を除去する中研磨用」「被加工面の面粗度が小さくなるように調整する仕上げ研磨用」となるように並んでいる。研磨ユニット20の移動により水平回転する研磨ブラシ11が「粗研磨用の研磨ブラシ」「中研磨用の研磨ブラシ」「仕上げ研磨用の研磨ブラシ」の順にワークに接触しながら通過するので、この移動によりワークWの表層に存在するマイクロクラックの除去及び表面の面粗度の調整を行うことができる。(6) Polishing process The rotation motor 12b is operated based on the "rotation speed of the polishing brush" inputted in advance, and the polishing brush 11 is rotated horizontally around the main shaft 12a and is polished toward the workpiece W from a nozzle (not shown). Liquid is injected. Next, the brush unit 20 advances toward the right end (original position) based on the “moving speed of the polishing unit” input in advance. The polishing brush 11 is arranged so that the polishing force decreases in order from the right. That is, the polishing brush 11 is, in order from the right, “for rough polishing for removing microcracks existing on the surface of the processed surface”, “for intermediate polishing for removing irregularities generated by the rough polishing brush”, and “surface roughness of the processed surface”. "Finishing for polishing to adjust the degree to be small". The polishing brush 11 that rotates horizontally by the movement of the polishing unit 20 passes while contacting the workpiece in the order of "rough polishing polishing brush", "medium polishing polishing brush", and "finish polishing polishing brush". Thus, it is possible to remove microcracks existing on the surface layer of the workpiece W and adjust the surface roughness.
研磨ユニット20が原位置まで移動したら、回転モータ12bの作動が停止して研磨ブラシ11の回転が停止した後、シリンダ14aが作動して研磨ブラシ11が上昇する。そして、ワーク昇降機構42の作動によりワークWの載置を解除した後、ワーク固定ユニット30に連結されたワーク回転機構が作動して新たな被加工面であるC面が上面となるようにワークを90度回転させた後、ワーク昇降機構42を作動させて、ワークWを載置部材41に再び載置する。その後、上述と同じように新たな被加工面の研磨を行う。この動作を繰り返すことで、4つの稜角部を全て研磨することができる。 When the polishing unit 20 moves to the original position, the operation of the rotary motor 12b is stopped and the rotation of the polishing brush 11 is stopped, and then the cylinder 14a is operated and the polishing brush 11 is raised. Then, after the placement of the workpiece W is released by the operation of the
4つの稜角部を研磨した後、ワーク昇降機構42の作動によりワークWの載置を解除した後、ワーク固定ユニット30に連結されたワーク回転機構が作動して、被加工面である平面部の1面が上面となるようにワークを45度回転させた後、ワーク昇降機構42を作動させて、ワークWを載置部材41に再び載置する。その後、被加工面の高さ位置を測定して、研磨ブラシ11の位置を設定する。具体的には、「基準面の高さ位置」及び「ブラシ毛材の突出長さ」に基づいて、高さ位置よりブラシ毛材の突出長さ分上方である研磨ブラシ11の底面の位置(平面部研磨におけるブラシ原点)を算出する。そして、研磨ブラシ11の底面が平面部研磨におけるブラシ原点より予め入力された「切り込み量」分下方に位置するように下降端を設定する信号をそれぞれの下降端調整モータ15cに出力する。この信号に基づいてそれぞれの下降端調整モータ15cの作動により当接板15fの位置が調整された後、シリンダ14aが作動して研磨ブラシ11が下降する。ブラシ位置を設定した後、前述の稜角部の研磨の場合と同様に、新たな被加工面である平面部が上面となるようにワーク昇降機構42及びワーク回転機構の作動によワークWを載置部材41に載置、新たな被加工面の高さ位置の測定及び研磨ブラシ11の位置の調整、新たな被加工面の研磨、の工程を繰り返すことで、4つの平面部を研磨することができる。ここで、研磨ブラシ11を水平回転させると共に研磨ブラシ11を被加工面に対して相対的に水平移動するようにブラシユニット10またはワーク固定ユニット30の少なくとも何れかを移動しながら研磨を行う。 After grinding the four ridge corners, the
(7)終了工程
4つの平面部及び4つの稜角部の研磨が終了すると、研磨ユニット20の作動が停止する。また、研磨液の噴射も停止される。その後、シリンダ31A、31Bの作動により挟持部33A、33Bをそれぞれ後退させて、ワークWの挟持を解除する。そして、ワークWを載置部材41から取り外す。(7) Finishing Step When the polishing of the four flat portions and the four corner portions is finished, the operation of the polishing unit 20 is stopped. In addition, the ejection of the polishing liquid is also stopped. Thereafter, the holding
このようにして、一連の研磨が完了する。複数のワークWを研磨する場合は、上述の(2)〜(7)の工程を繰り返して行えばよい。 In this way, a series of polishing is completed. In the case of polishing a plurality of workpieces W, the above-described steps (2) to (7) may be repeated.
(変更例)
例えば、円柱形状である単結晶のシリコンインゴットから四角柱状に切り出したシリコンブロックのようなワークWの稜角部の形状が曲面の場合、研磨条件としてのワークの形状として画数(この場合は4)および曲面の曲率(即ち、シリコンインゴットの径)をさらに入力する。そして、上述の(4)の工程が終了した後、予め入力された「曲面の曲率」及び「ブラシ毛材の突出長さ」に基づいて稜角部研磨におけるブラシ原点を算出する。そして、研磨ブラシ11の底面が角部の研磨におけるブラシ原点より予め入力された「切り込み量」分下方に位置するように下降端を設定して研磨ブラシ11を下降させる。稜角部を研磨する際は、ワーク昇降機構42を作動させて載置部材41をワークWから離反させた状態で、ワーク固定ユニット30に連結されたワーク回転機構を作動させてワークWを連続回転させる。ワークWを連続回転させた状態で、上述の(6)の工程のようにブラシユニット10及び研磨ユニット20を作動させて、4つの稜角部の研磨を同時に行う。(Modification example)
For example, when the shape of the ridge corner of the workpiece W such as a silicon block cut out from a single crystal silicon ingot having a cylindrical shape is a curved surface, the number of strokes (4 in this case) The curvature of the curved surface (that is, the diameter of the silicon ingot) is further input. Then, after the above step (4) is completed, the brush origin in the ridge corner polishing is calculated based on the “curvature of the curved surface” and the “projection length of the brush bristle material” inputted in advance. Then, the lowering end is set so that the bottom surface of the polishing brush 11 is positioned below the “cutting amount” inputted in advance from the brush origin in the corner polishing, and the polishing brush 11 is lowered. When polishing the ridges, the
本実施形態では、ワークWの上面を調整面としてブラシ毛材の突出長さを調整したが、調整面としての部材を別途設けてもよい。この部材はブラシ毛材が当接する面が単に平面であればよい。従来技術のようにブラシ毛材が調整面に接触したことを検知する機構を調整面に設ける必要がないので、ブラシ毛材の接触によって突出長調整機構13が故障が生じることはない。 In the present embodiment, the protrusion length of the brush bristle material is adjusted with the upper surface of the work W as the adjustment surface, but a member as the adjustment surface may be separately provided. This member should just be the plane where the bristle material contacts. As it is not necessary to provide the adjustment surface with a mechanism for detecting the contact of the brush bristles with the adjustment surface as in the prior art, the protrusion
研磨ブラシ11は、保持盤11cに直接ブラシ毛材の一端を固定する構成でもよい。この場合、ブラシ毛材が摩耗したら、保持盤11cごと交換する。 The polishing brush 11 may be configured to directly fix one end of the brush bristles to the
(別の実施形態)
本実施形態におけるブラシ毛材の突出長さの調整は、ブラシ毛材が調整面に接触したことによる負荷の変化を検知してブラシ毛材の前進を停止する信号を出力することにより行った。しかし、本発明における「ブラシ毛材の先端が調整面に当接したことによる負荷の変化が予め設定した値となったらブラシ毛材の前進を停止する」とは、この形態に限定されない。以下に別の形態の例を説明する。なお、以下の説明では、前述の実施形態との相違点を中心に説明する。(Another embodiment)
The adjustment of the protruding length of the brush bristle material in this embodiment was performed by detecting a change in load due to the brush bristle material contacting the adjustment surface and outputting a signal for stopping the forward movement of the brush bristle material. However, in the present invention, “the forward movement of the brush bristle material is stopped when the load change due to the tip of the brush bristle material contacting the adjustment surface reaches a preset value” is not limited to this form. An example of another form will be described below. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described.
別の実施形態では、副軸13aを下降させる下降機構13bとして、ロック機能を備えたシリンダを用いた。例えばエアシリンダの場合、シリンダに導入される空気圧を予め調整することでシリンダの推力が設定される。この推力は、研磨具が調整面に接触した際の負荷が所定以上とならないように設定される(例えば、ブラシ毛材が必要以上に撓まないことや、ブラシ毛材の降伏点を超えないこと、等)。即ち、この推力の設定により、ブラシ毛材にかかる負荷が予め設定される。その後、先述の「突出長さ調整工程」においてこのシリンダを作動させて研磨具11aを下降させる。研磨具11aの先端が調整面に到達するが、予め設定された負荷を越えてシリンダが前進することはない。その後、ロック機能が作動し、シリンダが固定される。ロック機能の作動は、研磨具11aの先端が調整面に到達する時間を予め推測し、シリンダの作動後この時間を十分に越える時間が経過したら作動するようにしてもよい。 In another embodiment, a cylinder provided with a lock function is used as the lowering mechanism 13b for lowering the sub shaft 13a. For example, in the case of an air cylinder, the thrust of the cylinder is set by adjusting the air pressure introduced into the cylinder in advance. This thrust is set so that the load when the polishing tool contacts the adjustment surface does not exceed a predetermined value (for example, the brush bristle material will not bend more than necessary, or the yield point of the brush bristle material will not be exceeded. And so on). That is, the load applied to the brush bristle material is set in advance by setting the thrust. Thereafter, the cylinder is operated to lower the
以上のように、本発明における「ブラシ毛材の先端が調整面に当接したことによる負荷の変化が予め設定した値となったらブラシ毛材の前進を停止する」とは、
(1)負荷の変化をリアルタイムで検出してブラシ毛材の前進を停止する場合
(2)予め負荷の上限値を設定し、「研磨ブラシのブラシ毛材の先端が底面から突出する長さを予め設定した長さに自動で調整する機構」の作動が継続していてもこの負荷を越えてブラシ毛材が前進することがない場合
のいずれをも含む。As described above, in the present invention, "when the change in load due to the tip of the brush bristle contacting the adjustment surface reaches a preset value, the forward movement of the brush bristle is stopped"
(1) When detecting a change in the load in real time and stopping the forward movement of the brush bristle material (2) Set the upper limit value of the load in advance, and select "the length of the brush bristle tip of the polishing brush protruding from the bottom surface. This includes any case where the brush bristle material does not advance beyond this load even if the operation of the “mechanism that automatically adjusts to a preset length” continues.
01 ブラシ研磨装置
10 ブラシユニット
11 研磨ブラシ
11a 研磨具
11b ブラシホルダ
11c 保持盤
11d ブラシケース
11e 底板
12 回転機構
12a 主軸
12b 回転モータ
12c 回転力伝達機構
13 突出長調整機構
13a 副軸
13b 下降機構
13c 連結部材
13d サーボモータ
13e ボールネジ
14 昇降機構
14a シリンダ
14b 昇降軸
14c ベース
15 下降端調整機構
15a ねじ部材
15b 調整部材
15c 下降端調整モータ
15d 調整力伝達機構
15e 当接部材
15f 当接板
20 研磨ユニット
21 移動ベース
22 固定プレート
23 移動機構
23a モータ
24 高さ位置測定器
30 ワーク固定ユニット
31A、31B シリンダ
32A、32B 挟持軸
33A、33B 挟持部
40 載置ユニット
41 載置部材
41a 切り欠き(V字)
41b 切り欠き(矩形)
42 ワーク昇降機構
50 制御手段
60 操作部
70 筐体
71 レール
M マスターワーク
R 基準位置
W ワーク01
41b Notch (Rectangle)
42
Claims (8)
底面に前記ブラシ毛材の先端が露出された研磨ブラシ、及び前記研磨ブラシを被加工面に対して水平回転させる機構、及び前記研磨ブラシの前記ブラシ毛材の先端が前記研磨ブラシの底面から突出する長さを予め設定した長さに自動で調整する機構、を備えるブラシユニットと、
前記ブラシユニットを被加工面に対して水平方向に相対的に移動する移動機構と、
前記ワークを固定するワーク固定ユニットと、
研磨条件を演算すると共に、前記ブラシ研磨装置の動作信号を各ユニットに出力する制御手段と、
前記ブラシユニットに隣接して独立に設置された、前記ブラシ毛材が当接可能な面である調整面の高さ位置を測定する高さ位置測定器と、を備え、
前記調整面から予め設定された前記突出長さだけ離れた位置である調整位置に前記研磨ブラシの底面が位置するようにし、前記ブラシ毛材を前記調整面に向かって前進させ、前記ブラシ毛材の先端が前記調整面に当接したことによる負荷の変化が予め設定した値となったら前記ブラシ毛材の前進を停止させることで前記ブラシ毛材の突出長さの調整を行うように構成され、
前記ブラシ毛材の先端が前記調整面に当接したことによる負荷には上限値が設定されていて、前記研磨ブラシのブラシ毛材の先端が底面から突出する長さを予め設定した長さに自動で調整する機構の作動が継続していても、前記上限値を越えてブラシ毛材が前進することがないことを特徴とするブラシ研磨装置。 A brush polishing apparatus in which a tip of a brush bristle material contacts and rotates with a work surface of a work piece to polish, and the brush polishing apparatus is
A polishing brush in which the tip of the brush bristle material is exposed on the bottom surface, a mechanism for horizontally rotating the polishing brush with respect to the work surface, and the tip of the brush bristle material of the polishing brush protrudes from the bottom surface of the polishing brush A brush unit comprising a mechanism for automatically adjusting the length to be set to a preset length;
A moving mechanism for moving the brush unit relative to the processing surface in the horizontal direction;
A work fixing unit for fixing the work;
Control means for calculating polishing conditions and outputting operation signals of the brush polishing apparatus to each unit;
And a height position measuring device independently installed adjacent to the brush unit and measuring a height position of an adjustment surface which is a surface on which the brush bristles can come into contact;
The bottom surface of the polishing brush is positioned at an adjustment position which is a position separated from the adjustment surface by the projection length set in advance, the brush bristle material is advanced toward the adjustment surface, and the brush bristle material When the change of the load due to the tip of the tip coming into contact with the adjustment surface becomes a preset value, the brush hair material is stopped from advancing to adjust the protrusion length of the brush hair material. ,
An upper limit value is set for the load due to the tip of the brush bristle material coming into contact with the adjustment surface, and the length of the tip of the brush bristle material of the polishing brush to project from the bottom is a preset length. A brush polishing apparatus characterized in that the brush bristle material does not advance beyond the upper limit even if the automatic adjustment mechanism continues to operate .
底面に前記ブラシ毛材の先端が露出された研磨ブラシ、及び前記研磨ブラシを被加工面に対して水平回転させる機構、及び前記研磨ブラシの前記ブラシ毛材の先端が前記研磨ブラシの底面から突出する長さを予め設定した長さに自動で調整する機構、を備えるブラシユニットと、A polishing brush in which the tip of the brush bristle material is exposed on the bottom surface, a mechanism for horizontally rotating the polishing brush with respect to the work surface, and the tip of the brush bristle material of the polishing brush protrudes from the bottom surface of the polishing brush A brush unit comprising a mechanism for automatically adjusting the length to be set to a preset length;
前記ブラシユニットを被加工面に対して水平方向に相対的に移動する移動機構と、 A moving mechanism for moving the brush unit relative to the processing surface in the horizontal direction;
前記ワークを固定するワーク固定ユニットと、A workpiece fixing unit for fixing the workpiece;
研磨条件を演算すると共に、前記ブラシ研磨装置の動作信号を各ユニットに出力する制御手段と、Control means for calculating polishing conditions and outputting an operation signal of the brush polishing apparatus to each unit;
前記ブラシユニットに隣接して独立に設置された、前記ブラシ毛材が当接可能な面である調整面の高さ位置を測定する高さ位置測定器と、を備え、And a height position measuring device independently installed adjacent to the brush unit and measuring a height position of an adjustment surface which is a surface on which the brush bristles can come into contact;
前記調整面から予め設定された前記突出長さだけ離れた位置である調整位置に前記研磨ブラシの底面が位置するようにし、前記ブラシ毛材を前記調整面に向かって前進させ、前記ブラシ毛材の先端が前記調整面に当接したことによる負荷の変化が予め設定した値となったら前記ブラシ毛材の前進を停止させることで前記ブラシ毛材の突出長さの調整を行うように構成されており、The bottom surface of the polishing brush is positioned at an adjustment position which is a position separated from the adjustment surface by the projection length set in advance, the brush bristle material is advanced toward the adjustment surface, and the brush bristle material When the change in load due to the tip of the contact with the adjustment surface becomes a preset value, the forward movement of the brush bristle material is stopped to adjust the protruding length of the brush bristle material. And
前記ブラシユニットは、複数本の前記ブラシ毛材、及び前記ブラシ毛材の基部が固定される円盤状の保持盤、及び前記保持盤を前記底面方向に移動可能に収容する円筒形状のブラシケース、を含む研磨ブラシと、The brush unit includes a plurality of the brush bristle materials, a disk-shaped holding disc to which a base of the brush bristle material is fixed, and a cylindrical brush case that accommodates the holding disc movably in the bottom surface direction, A polishing brush including,
前記ブラシケースの天面中央に一端が固定された主軸及び前記主軸を回転させる機構を備える回転機構と、A main shaft whose one end is fixed at the center of the top surface of the brush case and a rotation mechanism having a mechanism for rotating the main shaft;
前記保持盤の中央に一端が固定され、前記主軸の円形断面中央に貫通して設けられた貫通穴に摺動可能に挿通された副軸及び前記副軸を長手方向に移動させる下降機構を備える突出長調整機構と、を備え、One end is fixed to the center of the holding plate, and a sub-shaft slidably inserted in a through hole provided through the center of the circular cross section of the main shaft and a lowering mechanism for moving the sub-axis in the longitudinal direction are provided. A protrusion length adjusting mechanism,
前記主軸の回転による前記主軸を軸心とした前記研磨ブラシの回転と、前記副軸の移動による前記ブラシ毛材の突出長さの調整と、を行うように構成されており、The rotation of the polishing brush with the main axis as the main axis by the rotation of the main axis and the adjustment of the protruding length of the brush bristle material by the movement of the sub-axis are performed.
前記下降機構は、前記ブラシ毛材が移動する際のトルクの変化を検知できるモータ又は前記ブラシ毛材が移動する際に前記副軸に負荷される荷重の変化を検知できるセンサの少なくともいずれかを含むことを特徴とするブラシ研磨装置。The lowering mechanism includes at least one of a motor that can detect a change in torque when the brush bristle material moves, or a sensor that can detect a change in load applied to the sub shaft when the brush bristle material moves. A brush polishing apparatus comprising:
前記制御手段は、前記高さ位置に基づいて前記調整位置を演算することを特徴とする請求項1又は2に記載のブラシ研磨装置。 The height position measuring device detects the height position of the adjustment surface, which is a surface facing the tip of the brush bristle material, and outputs the height position to the control means.
The said control means calculates the said adjustment position based on the said height position, The brush grinding apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記ブラシケースの天面中央に一端が固定された主軸及び前記主軸を回転させる機構を備える回転機構と、
前記保持盤の中央に一端が固定され、前記主軸の円形断面中央に貫通して設けられた貫通穴に摺動可能に挿通された副軸及び前記副軸を長手方向に移動させる下降機構を備える突出長調整機構と、を備え、
前記主軸の回転による前記主軸を軸心とした前記研磨ブラシの回転と、前記副軸の移動による前記ブラシ毛材の突出長さの調整と、を行うように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のブラシ研磨装置。 The brush unit includes a plurality of the brush bristle materials, a disk-shaped holding disc to which a base of the brush bristle material is fixed, and a cylindrical brush case that accommodates the holding disc movably in the bottom surface direction, A polishing brush including,
A rotation mechanism comprising a main shaft fixed at one end to the center of the top surface of the brush case and a mechanism for rotating the main shaft;
One end is fixed to the center of the holding plate, and a sub-shaft slidably inserted in a through hole provided through the center of the circular cross section of the main shaft and a lowering mechanism for moving the sub-axis in the longitudinal direction are provided. A protrusion length adjusting mechanism,
The polishing brush is rotated around the main shaft by the rotation of the main shaft, and the protruding length of the brush bristle material is adjusted by the movement of the auxiliary shaft. The brush grinding device according to claim 1 .
前記ワークを前記ワーク固定ユニットに固定する工程と、
前記ブラシ毛材が前記研磨ブラシの前記ブラシ毛材の先端が前記研磨ブラシの底面からの突出長さを予め設定した長さに自動で調整する工程と、
前記研磨ブラシの先端が予め設定された切り込み量の長さだけ被加工面方向に押し付けられるように前記研磨ブラシを被加工面方向に前進させて前記研磨ブラシの位置を設定する工程と、
前記研磨ブラシを水平回転させると共に前記研磨ブラシを前記被加工面に対して相対的に水平移動するように前記ブラシユニットまたは前記ワーク固定ユニットの少なくとも何れかを移動しながら研磨を行う工程と、を備え、
前記突出長さを調整する工程は、前記研磨ブラシの底面が前記調整位置に位置するように前記研磨ブラシを移動する工程と、前記ブラシ毛材が前記調整面に向けて前進する工程と、前記ブラシ毛材が前記調整面に接触したことによる負荷の変化が予め設定した値となったら前記ブラシ毛材の前進が停止する工程と、を備えることを特徴とする研磨方法。 A polishing method using the brush polishing apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the polishing method is:
Fixing the work to the work fixing unit;
A step of automatically adjusting the length of the brush bristle protruding from the bottom surface of the polishing brush to a preset length by the brush bristle;
A step of setting the position of the polishing brush by advancing the polishing brush in the direction of the processing surface so that the tip of the polishing brush is pressed in the direction of the processing surface by the length of a preset cutting amount;
Performing polishing while moving at least one of the brush unit and the workpiece fixing unit so that the polishing brush is rotated horizontally and the polishing brush is moved horizontally relative to the surface to be processed. Prepared,
The step of adjusting the protruding length includes the step of moving the polishing brush so that the bottom surface of the polishing brush is located at the adjustment position, the step of moving the brush bristle toward the adjustment surface, And a step of stopping the forward movement of the brush bristle material when a change in load caused by the contact of the brush bristle material with the adjustment surface reaches a preset value.
前記ワークを前記ワーク固定ユニットに固定する工程と、
前記高さ位置測定器で前記調整面の高さ位置を測定する工程と、
前記ブラシ毛材が前記研磨ブラシの前記ブラシ毛材の先端が前記底面からの突出長さを予め設定した長さに自動で調整する工程と、
前記高さ位置の測定結果に基づいて前記研磨ブラシの先端が予め設定された切り込み量の長さだけ調整面である被加工面方向に押し付けられるように前記研磨ブラシを前進させて前記研磨ブラシの位置を設定する工程と、
前記研磨ブラシを水平回転させると共に前記研磨ブラシを前記被加工面に対して相対的に水平移動するように前記ブラシユニットまたは前記ワーク固定ユニットの少なくとも何れかを移動しながら研磨を行う工程と、を備え、
前記突出長さを調整する工程は、予め設定する突出長さ及び前記高さ位置を測定する工程で測定した前記調整面の高さ位置を前記制御手段にそれぞれ入力する工程と、前記制御手段に入力された前記突出長さ及び前記高さ位置より前記研磨ブラシを前後進させる距離を演算する工程と、前記演算の結果に基づいて前記研磨ブラシが移動する工程と、前記ブラシ毛材が前記調整面に向けて前進する工程と、前記ブラシ毛材が前記調整面に当接したことによる負荷の変化が予め設定した値となったら前記ブラシ毛材の前進が停止する工程と、を備えることを特徴とするブラシを研磨する方法。 A polishing method using the brush polishing apparatus according to claim 3 , wherein the polishing method is:
Fixing the work to the work fixing unit;
Measuring the height position of the adjustment surface with the height position measuring device;
A step of automatically adjusting the length of the brush bristle that protrudes from the bottom surface to the tip of the brush bristle of the polishing brush;
Based on the measurement result of the height position, the polishing brush is advanced so that the tip of the polishing brush is pressed in the direction of the work surface that is the adjustment surface by the length of a preset cut amount. Setting the position;
Performing polishing while moving at least one of the brush unit and the workpiece fixing unit so that the polishing brush is rotated horizontally and the polishing brush is moved horizontally relative to the surface to be processed. Prepared,
The step of adjusting the projecting length includes a step of inputting a preset projecting length and a height position of the adjustment surface measured in the step of measuring the height position to the control unit, respectively. A step of calculating a distance for moving the polishing brush forward and backward from the input protrusion length and height position, a step of moving the polishing brush based on a result of the calculation, and the brush bristle material being adjusted. A step of moving forward toward the surface, and a step of stopping the forward movement of the brush bristle material when a change in load due to the brush bristle material contacting the adjustment surface reaches a preset value. A method of polishing a characterized brush.
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