JPH06155257A - 立軸ロータリ平面研磨機及びその構成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、超砥粒を用いて、主として硬脆
材料の超精密平面研磨を行うために構成が簡単で、剛性
の高い平面研磨機を目的としたものである。 【構成】 砥石軸を上下に摺動させ、これに切込送りを
与えるための外力の合力の方向が砥石軸心に一致するよ
うにすると共に、砥石軸の軸受を三脚のついた外側フレ
ームで支持させ、前記三脚のついた外側フレームを三角
形の各頂角部で支持させるように構成した立軸ロータリ
平面研磨機の構成方法。砥石軸の縦軸受筒のフレーム
に、三角錐状に配置した３本の脚杆の上部を固着して、
下部機筒台の上端面へ三角状に固定する。前記縦軸受筒
内へ、砥石軸を回転可能に嵌挿架設して、前記砥石軸に
内孔を設け、前記縦軸受筒の上端部へ送りねじの下端を
固定すると共に、送りねじの上端部に回転手段を連結す
る。前記下部機筒台の上部にワーク軸を回転可能に、か
つ砥石軸の下端に固定した砥石と偏心して架設し、前記
ワーク軸と砥石軸に回転手段を連結した立軸ロータリ平
面研磨機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超砥粒を用いて、主
として硬脆材料の超精密平面研磨を行うために構成が簡
単で、剛性の高い平面研磨機を得ることを目的とした立
軸ロータリ平面研磨機及びその構成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超精密平面研磨機は可動部が多
く、しかも砥石軸がその切込摺動面に対してオーバーハ
ングしているので、各部材を頑丈にしても十分な剛性を
保つことができなかった。従ってワークの研磨精度には
限界があり、しかも高価であった。

【０００３】

【発明により解決すべき課題】従来知られている超精密
の平面研磨機は、きわめて大型（例えば床面積６ｍ²）
で高価（例えば３０００万円以上）であるから、資金、
場所、管理などの関係上多大の費用を必要とされてい
た。

【０００４】前記従来の研磨機は剛性を高めるために、
強度上必要とされる材料の大きさより遥かに多くの材料
を使用（例えば２倍位）するのみならず、材質について
も十分考慮しなければならない。更に構造上、外力に対
する変形を少なくすることは勿論、歪を生じた場合の対
策をたてなければならないなど、幾多の問題点があっ
た。

【０００５】色々の点をよく考慮しても可動部分が多い
こと、砥石軸の切込に対するオーバーハングなどを考え
ると構造設計上到着可能な精度には自ら限界がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】然るにこの発明は、剛性
を設計理論的に高めるために、砥石軸を支持する三角脚
杆を使用することにより支持を安定化し、フレームの剛
性を高めることにより、比較的小型（床面積２ｍ² 位）
にして砥石軸にかかる外力の合力をすべて軸心に一致す
るようにして安価で一段と精度の高い装置の完成を可能
にしたのである。

【０００７】即ちこの発明は、砥石軸を上下に摺動さ
せ、これに切込送りを与えるための外力の合力の方向が
砥石軸心に一致するようにすると共に、砥石軸の軸受を
三脚のついた外側フレームで支持させ、前記三脚のつい
た外側フレームを三角形の各頂角部で支持させるように
構成することを特徴とした立軸ロータリ平面研磨機の構
成方法である。また他の発明は、砥石軸の砥石軸受筒の
フレームに、三角錐状に配置した３本の脚杆の上部を固
着して、砥石軸受筒を外側フレーム内に上下摺動可能に
架設し、該脚杆の下端は、下部機筒台の上端面へ三角状
に固定する。前記砥石軸受筒内へ、砥石軸を回転可能に
嵌挿架設して、前記砥石軸に内孔を設け、前記砥石軸受
筒の上端部へ送りねじの下端を固定すると共に、送りね
じの上端部に送りねじの軸方向可動手段を連結する。前
記下部機筒台の上部にワーク軸を回転可能に、かつ砥石
軸の下端に固定した砥石と偏心して架設し、前記ワーク
軸と砥石軸に回転手段を連結したことを特徴とする立軸
ロータリ平面研磨機である。次に他の発明は、ワーク軸
と砥石軸の回転手段は、夫々の軸に架設したモータと
し、送りねじの上下動手段は、モータの軸に固定したウ
ォームと、送りねじに固定したウォームホイールを連動
させて構成したものである。

【０００８】前記この発明は、例えば表面粗さＲａ２nm
位に平面研磨するものである。高品質、高精度の超砥粒
ホイールを使用し、トルーイング、ドレッシング（trui
ng、dressing）を完全に行えば更に良好な平面を得るこ
とができる。

【０００９】前記脚杆の角度は、正四面体の稜線を基準
とするが、下部機筒台上平面に対する稜線の表面に対す
る角度θの範囲は＋２０゜，−１５゜を良好とする。

【００１０】前記下部機筒台の下部は平面で正三角形の
角隅部に防振パッドを固定し、床又は卓上へ設置され
る。

【００１１】

【作用】この発明は、正三角形を基調として縦軸受筒を
支持させる構成としたので、脚杆に圧縮応力を生ずる
が、片持ちによる曲げ応力はかからないので変形に対す
る剛性が高く、又精度低下を生じるおそれがなく、高精
度の平面研磨を行うことができる。

【００１２】また砥石軸の同一中心線上に送りのための
外力がかかるようにその装置を架設した。更に砥石軸の
中心線に上下摺動させるための外力がかかるようにした
ので砥石軸のオーバーハングは一切ない。

【００１３】次に加工圧の制御はバランスウエイトやス
プリングなどの方法を用いて砥石軸の重量を制御し、加
工されただけ送りをかけるように考慮すれば無理のない
研磨を行うことができる。従って加工歪を最小限に留め
ることができ理想的な研磨面が得られる。

【００１４】

【実施例】この発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１５】砥石軸１の砥石軸受筒２の外側に、正四面
体の稜線状に配置した三本の脚杆３を有する外側フレー
ム５を嵌装する。前記外側フレーム５の三本の脚杆３を
下部機筒台４に正三角形状に固着する。前記砥石軸受筒
２内の軸受６へ、砥石軸１を回転可能に嵌挿架設し、前
記砥石軸１内は、冷却水孔２０を有する。前記外側フレ
ーム５の上部に上部ブラケット２１を固定し、上部ブラ
ケット２１へ送りねじ１１を縦に、かつ砥石軸１と同一
中心線上に架設し、該送りねじ１１の下端に砥石７を固
定すると共に、前記送りねじ１１の上端側にウォームホ
イール８を螺合し、該ウォームホイール８にウォーム９
を咬み合せ、ウォーム９の軸を送りモータ１４の軸と連
結させてある。

【００１６】前記砥石軸受筒２と、砥石軸１との間に砥
石軸モータ１２が設けてあり、該砥石軸モータ１２のロ
ータ１２ａが砥石軸１と固定又は連結してあり、ステー
タ１２ｂが砥石軸受筒２に固定してある。

【００１７】次に正三角形状の下部機筒台４の頂部にワ
ーク軸１３が回転可能に縦に支持され、ワーク軸１３
は、ワーク軸モータ２２に固定又は連結されており、前
記ワーク軸１３の上端にワークテーブル１５が固定さ
れ、ワークテーブル１５上にワーク１６が固定されて、
その外側に飛沫よけ１０が設けてあり、前記砥石７と対
向させてある。前記下部機筒台４の下端面の三角隅に
は、レベリング防振パット１７が取付けられ、防振とレ
ベル調整ができるようになっている。下部機筒台４は正
三角筒に限定されない。四角筒でも円筒状でもよい。

【００１８】前記実施例において、送りモータ１４を始
動すると、ウォーム９が回転しウォームホイール８が回
転する。該ウォームホイール８は上部フレーム端面板２
１に回転自在に固定されており、中心部は送りねじ１１
に螺着している。前記砥石軸受筒２は、前記外側フレー
ムに対して回転することはなく上下にのみ摺動するの
で、砥石軸受筒２の上部に固定されている。前記送りね
じ１１は、前記ウォームホイール８の回転によって上下
運動をする。前記砥石軸受筒２が下降すれば砥石７はワ
ークに押しつけられることになり、所定の研磨を行うこ
とができる。この場合、砥石軸モータ１２とワーク軸モ
ータ２２は共に始動しているので完全な研磨作動が行わ
れる。

【００１９】前記実施例において、ワークの当接反力
は、脚杆の伸長方向に平均に働くので砥石軸１は常に軸
方向に対し曲げモーメントがかかるようなことが起らな
い。

【００２０】又砥石軸１は三本の脚杆３の内部に取付け
られているので外力に対して脚杆３が変位しても極めて
微小の変位しか生じない。

【００２１】冷却液パイプ２３は送りねじ１１の中心部
を経て砥石軸１の孔の上部に達しているので、冷却液は
砥石軸１の中心の冷却液孔２０を流下し、砥石７の中心
部より流下しワーク１６に一様に注がれる。

【００２２】前記実施例においては、ワーク軸１３の下
部軸が、ワーク軸モータ２２のロータ２２ｂの中央部へ
嵌入され、ロータ２２ｂの外側にステータ２２ａが対向
設置されている。即ちワーク軸１３は、ワーク軸モータ
２２によって回転させられる際に回転力以外の外力（例
えば横方向からの外力）を受けるおそれはない。従って
正確に垂直を保つことができる。

【００２３】前記に反し、ワーク軸の中心線外へモータ
を設ける際には、ワーク軸へ中間軸を連結し、中間軸の
プーリーと、前記モータとの間にベルトを装着し、ベル
トによりワーク軸に横方向外力が掛らないように配慮す
ることが望ましい。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、砥石軸が三脚によっ
て支持されているので次のような利点がある。

【００２５】１．三角形及び円形を構造上の基本として
いるので静的にも動的にも極めて安定しており、機械剛
性が高く、従って高精度の研磨ができる効果がある。

【００２６】２．砥石軸を支えるフレームは正四面体形
をベースにした構成としたので支持構造体の剛性が高
く、各種外力に対する歪み及び変形を最小限に留めるこ
とができる。

【００２７】３．ワーク軸及び砥石軸を回転させるモー
タは回転軸と同軸に構成されているので、駆動時に生じ
易い曲げモーメントなどの発生がなく、振動も少くする
効果がある。

【００２８】４．砥石軸の中心に孔を設けて冷却液を供
給するようにしたので、軸の冷却もでき、冷却液は遠心
力によりワークに平均にかけられ、バランスのとれた最
も効果的な冷却を行う効果がある。

【００２９】５．この発明は、その構成上砥石を機上で
トルーイング、ドレッシングするための装置はワークテ
ーブルに取付けることもできるし、下部機筒台上に別に
取付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の正面図。

【図２】同じく側面図。

【図３】同じく平面図。

【図４】同じく砥石軸を縦断した拡大図。

【図５】同じくワーク軸を縦断した拡大図。

【符号の説明】

１ 砥石軸 ２ 砥石軸受筒 ３ 脚杆 ４ 下部機筒台 ５ 外側フレーム ６ 砥石軸受 ７ 砥石 ８ ウォームホイール ９ ウォーム １０ 飛沫よけ １１ 送りねじ １２ 砥石軸モータ １３ ワーク軸 １４ 送りモータ １５ ワークテーブル １６ ワーク １７ レベリング防振パッド １８ ワーク軸受筒 １９ ワーク軸受 ２０ 砥石軸センタ孔（冷却水孔） ２１ 上部フレーム端面板 ２２ ワーク軸モータ ２３ 冷却液パイプ ２４ 砥石軸受筒端面板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石軸を上下に摺動させ、これに切込送
   りを与えるための外力の合力の方向が砥石軸心に一致す
   るようにすると共に、砥石軸の軸受を三脚のついた外側
   フレームで支持させ、前記三脚のついた外側フレームを
   三角形の各頂角部で支持させるように構成することを特
   徴とした立軸ロータリ平面研磨機の構成方法。
2. 【請求項２】 砥石軸の縦軸受筒のフレームに、三角錐
   状に配置した３本の脚杆の上部を固着して、縦軸受筒を
   外側フレーム内に上下摺動可能に架設し、該脚杆の下端
   は、下部機筒台の上端面へ三角状に固定する。前記縦軸
   受筒内へ、砥石軸を回転可能に嵌挿架設して、前記砥石
   軸に内孔を設け、前記縦軸受筒の上端部へ送りねじの下
   端を固定すると共に、送りねじの上端部に回転手段を連
   結する。前記下部機筒台の上部にワーク軸を回転可能
   に、かつ砥石軸の下端に固定した砥石と偏心して架設
   し、前記ワーク軸と砥石軸に回転手段を連結したことを
   特徴とする立軸ロータリ平面研磨機。
3. 【請求項３】 ワーク軸と砥石軸の回転手段は、夫々の
   軸に架設したモータとし、送りねじの軸方向可動手段
   は、モータの軸に固定したウォームと、送りねじに固定
   したウォームホイールを連動させて構成した請求項２記
   載の立軸ロータリ平面研磨機。