JP3510584B2 - 円板形ワークの外周研磨装置 - Google Patents
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Description
アルミ又はセラミック等からなる磁気ディスク基板、あ
るいはガラスからなる光ディスク基板のような、実質的
に円板形をなすワークの面取り加工された外周エッジを
鏡面研磨するための装置に関するものである。
2a,2bを表裏両面に有する円板形のワーク1が示さ
れている。このようなワーク1の外周エッジ2a,2b
を研磨する外周エッジ用の研磨装置は、例えば特開平2
−301135号公報や特開平3−26459号公報等
に開示されているように、従来より公知である。ところ
が、これら公知の研磨装置はいずれも、研磨布を貼着し
たドラム形又は円板形の研磨部材をワークの外周に押し
当てて研磨する方式であるため、研磨部材とワークとの
接触が実質的に一点だけの点接触となり、このため研磨
効率が悪く、生産性が低いという欠点があった。
特開平7−40214号公報には、円弧状の作業面を有
する研磨部材(バフ)を使用してワークの外周エッジを
研磨するようにしたものが提案されている。この研磨装
置によれば、円弧状の作業面をワークの外周に線接触さ
せて研磨することができるため、研磨効率が良く、短時
間で研磨することができるという利点がある。
研磨部材の作業面に凹溝を形成し、この凹溝内にワーク
の外周を嵌合させることにより、該ワーク両面の外周エ
ッジ2a,2bとこれらのエッジ間に位置する外周面3
とを凹溝の両側壁と底壁とに押し付けて一時に研磨する
方式であるため、次のような種々の問題点がある。 (a)ワークの外周エッジは傾斜しているため、このエ
ッジが凹溝の両側壁に斜めに押し付けられる力は、ワー
クの外周面が凹溝の底壁に垂直に押し付けられる力より
小さく、エッジの研磨効率が悪い。特に、研磨部材が摩
耗すると一層エッジに研磨荷重が加わりにくくなる。 (b)ワークの外周形状やエッジの面取り角θ等に応じ
て凹溝の深さや形状等を変えなければならないため、溝
切り加工が非常に面倒であると共に、深さや形状等が異
なる複数種類の研磨部材を容易しなければならないため
に管理も大変である。 (c)研磨時にワークと凹溝との位置を一致させなけれ
ばならないため、動作制御が面倒である。
した従来装置の欠点を解消し、弧状の作業面を有する研
磨部材を使用してワークの外周エッジを短時間で効率良
くしかも確実に研磨できるようにすることにある。
め、本発明の外周研磨装置は、面取り加工された外周エ
ッジを表裏両面に有する円板形ワークをチャックして軸
線の回りに回転させるチャック手段と、上記エッジを研
磨するための弧状の作業面を有する一対のエッジ用研磨
部材と、ワークの外周面を研磨するための弧状の作業面
を有する少なくとも1つの外周面用研磨部材とを含み、
上記一対のエッジ用研磨部材は、それぞれの軸線をチャ
ック手段に保持されたワークの軸線に対して傾斜させる
ことにより、一方の研磨部材の作業面がワークの表面側
のエッジに全幅にわたって接触すると共に線接触し、他
方の研磨部材の作業面がワークの裏面側のエッジに全幅
にわたって接触すると共に線接触するように配設され、
上記外周面用研磨部材は、上記エッジ用研磨部材とは異
なる位置に、軸線をワークの軸線と平行に向けて作業面
が該ワークの外周面に全幅にわたって接触すると共に線
接触するように配設され、さらに、上記エッジ用研磨部
材を自身の軸線と平行に移動させるための機構と、上記
軸線と直角方向に移動自在なるように支持する機構と、
ワークの外周エッジに当接する方向に付勢することによ
って研磨荷重を加える手段とを有すると共に、上記外周
面用研磨部材を自身の軸線と平行に移動させるための機
構と、上 記軸線と直角方向に移動自在なるように支持す
る機構と、ワークの外周面に当接する方向に付勢するこ
とによって研磨荷重を加える荷重手段とを有することを
特徴としている。
ば、一対のエッジ用研磨部材の弧状の作業面をワークの
表面側のエッジと裏面側のエッジにそれぞれ線接触させ
ると共に、外周面用研磨部材の弧状の作業面をワークの
外周面に線接触させ、その状態で該ワークの外周を研磨
することができるため、研磨効率が良く、短時間でエッ
ジを研磨することができる。また、上記作業面には凹溝
を形成する必要がないため、研磨部材の構成が簡単で溝
切り加工も必要なく、ワークの接触位置の変更も簡単に
行うことができる。
及び外周面用研磨部材が、ワークの研磨中に上記移動機
構で移動させられることにより、該ワークに対する作業
面の接触位置を変更可能であることが望ましい。
の好ましい幾つかの実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。図1〜図3は本発明の第1実施例を示すもので、
この第1実施例の研磨装置10Aは、図6に示すような
外周エッジ2a,2bが面取り加工された円板形ワーク
1をチャックして軸線Lの回りに回転させる一つのチャ
ック手段12と、該チャック手段12に保持されたワー
ク1のエッジ2a,2bを研磨するための一対のエッジ
用研磨部材13a,13bと、ワーク1の外周面3を研
磨するための他の一対の外周面用研磨部材14a,14
bとを含んでいる。
とは、完全に円形をしたものだけでなく、外周の一部に
オリエンテーションフラットのような直線部やノッチ等
を有するものや、中心孔を有するものなど、実質的に円
板形をしたものがその範疇に含まれる。また、エッジ2
a,2bは完全に平らでなくても良く、凸形に湾曲した
曲面であっても良い。
に、ワーク1よりやや小径の円盤形をなすチャックテー
ブル16を有し、このチャックテーブル16上に上記ワ
ーク1を、真空吸着によって外周が該チャックテーブル
16から側方に突出した状態で水平に保持し得るように
なっている。従って、上記チャックテーブル16の上面
には複数の吸着孔が開口し、この吸着孔が支軸17内の
流路から接続ポート18を経て図示しない真空ポンプに
接続されている。また、上記支軸17は、機体11上に
軸受部材19によって鉛直な上記軸線Lの回りに回転自
在なるように支持され、モーター20により所要の速度
で正逆所要の方向に駆動回転されるようになっている。
ク1をチャックする手段は、上述したような真空吸着に
限らず、静電気による付着力を利用する静電チャック
や、その他の適宜方法を用いることができ、ワーク1が
円環状をしている場合には、中心穴に爪を引っ掛けてチ
ャックする内周チャックを利用することもできる。
金属や合成樹脂又はセラミック等からなる硬質の基材に
円弧状の窪みを形成し、この窪みの内面に柔軟性のある
研磨パッド23を貼着することにより、ワーク1の外周
に線接触する凹形円弧状の作業面22を形成したもの
で、この作業面22の表面は、ワークが嵌合する研磨用
の凹溝が円弧に沿って設けられていない表面となってい
る。しかし、研磨材スラリーの流れを良くするための複
数のスラリー溝を研磨部材の軸線と平行や斜めなどの方
向に設けることができる。そして実質的に同じ構成を有
する2つのエッジ用研磨部材13a,13bが、図1か
らも分かるように、上記チャック手段12に保持された
ワーク1の直径方向両側の相対する位置に、それぞれの
軸線をワーク1の軸線Lに対して傾斜させることによ
り、第1の研磨部材13aの作業面22がワーク1の表
面側のエッジ2aに全幅にわたり接触し、第2の研磨部
材13bの作業面22がワーク1の裏面側のエッジ2b
に全幅にわたり接触するように配設されている。このと
き各研磨部材13a,13bの作業面22は、ワーク1
の外周エッジ2a,2bにそれぞれ線接触して該エッジ
2a,2bを研磨することになる。
面22の円弧の長さは、ワーク1の円周の長さの1/4
か又はそれ以下であることが望ましく、また、上記作業
面22の円弧の曲率は、ワーク1の円周の曲率と同じか
又はそれよりやや小さく形成されている。
研磨部材13a,13bをそれぞれの軸線と平行に、換
言すればワークの外周エッジ2a,2bの傾斜にほぼ沿
った方向に移動させるための移動機構26,26と、上
記軸線と直角方向、換言すればワークの外周エッジ2
a,2bに接離する方向に移動自在なるように支持する
リニアガイド機構27,27と、各研磨部材13a,1
3bを外周エッジ2a,2bに当接する方向に付勢する
ことによって研磨荷重を加える荷重手段28,28とを
有している。
終了時等に研磨部材13a,13bを移動させてワーク
1に当接又は離間させたり、研磨時のワーク1に対する
研磨部材の接触位置を変更したりするためのもので、機
体11に設けられたブラケット30上に上記研磨部材1
3a,13bの軸線と平行に設けられたボールねじ31
と、このボールねじ31をタイミングベルト32を介し
て回転させるモーター33と、上記ボールねじ31にね
じ結合されて該ボールねじ31の回転により前後進する
ナット部材34と、このナット部材34にアーム35a
で連結されて一緒に移動する可動テーブル35と、この
可動テーブル35を移動自在に支持する摺動機構36と
を有している。そして上記可動テーブル35上に上記研
磨部材13a,13bが、上記リニアガイド機構27を
介して支持されている。上記摺動機構36は、ブラケッ
ト30上に上記ボールねじ31と平行に設けられたレー
ル36aと、上記可動テーブル35に取り付けられて該
レール36a上を摺動するスライダー36bとで構成さ
れている。
研磨部材13a,13bを保持するホルダー39に設け
られて研磨部材13a,13bの軸線と直角方向に延び
るレール27aと、上記可動テーブル35に取り付けら
れて上記レール27a上を移動自在のスライダー27b
とを有している。しかしこれらのレール27a及びスラ
イダー27bは、上述した場合とは逆に、レール27a
を可動テーブル35に設け、スライダー27bをホルダ
ー39に設けても良い。
ー40により構成されていて、このエアシリンダー40
が上記可動テーブル35に取り付けられ、ピストンロッ
ド40aが上記研磨部材13a,13b側に連結されて
いる。そして、このエアシリンダー40に圧力調整され
た圧縮空気を供給又は排出してピストンロッド40aを
伸長又は短縮させ、研磨部材13a,13bをワーク1
に押し付けることにより、調圧された空気圧によって該
研磨部材13a,13bとワーク1との間に所要の研磨
荷重を作用させるように構成されている。
3bは、図2において、移動機構26におけるボールね
じ31を回転させて研磨部材13a,13bをそれぞれ
の軸線に沿って右方向又は左方向に移動させることによ
り、研磨中あるいは研磨開始時に、ワーク1が接触する
作業面22上の位置を適宜変更することができる。この
場合、荷重手段28においては、上記研磨部材13a,
13bの移動に応じてエアシリンダー40が制御され、
所要の研磨荷重が得られるようにピストンロッド40a
の伸縮長さが調整される。また、研磨作業の開始時や終
了時等には、第1の研磨部材13aを右方向に、第2の
研磨部材13bを左方向に移動させることにより、これ
らの研磨部材13a,13bをワーク1から離間させて
チャック手段12に対する該ワーク1の供給及び取り出
しを行うことができる。この場合、裏面(下面)側のエ
ッジ2bに当接する第2の研磨部材13bはそのままの
位置に保持するか、あるいは荷重手段28のピストンロ
ッド40aを短縮させてエッジ2bから離間させた状態
にし、表面(上面)側のエッジ2aに当接する第1の研
磨部材13aだけを上記移動機構26を動作させてワー
ク1から離れる位置まで移動させても良い。
bは、図3に一方の研磨部材14aについて代表的に示
すように、上記エッジ用研磨部材13a,13bと実質
的に同じ構成の作業面42、すなわち、研磨用の凹溝が
形成されていない表面を持った凹形円弧状の作業面42
を有するもので、これらの外周面用研磨部材14a,1
4bが、上記エッジ用研磨部材13a,13bとは90
度異なる位置に、それぞれの軸線をワーク1の軸線Lと
平行に向けて該ワーク1の直径方向両側に配設され、こ
れらの作業面42をワーク1に直角に当接させることに
よって外周面3(図8参照)に線接触させて研磨するも
のである。
ける作業面42の円弧の長さは、ワーク1の円周の長さ
の1/4か又はそれ以下であることが望ましく、また、
作業面42の円弧の曲率はワーク1の円周の曲率と同じ
であることが望ましいが、それよりやや小さくても良
い。
は、各研磨部材をそれぞれの軸線と平行に移動させるた
めの移動機構43と、上記軸線と直角方向に移動自在な
るように支持するリニアガイド機構44と、各研磨部材
をワーク1に当接する方向に付勢することによって研磨
荷重を加える荷重手段45とが付設されている。
4a,14bの軸線と平行に延びるボールねじ47と、
このボールねじ47を回転させるモーター48と、これ
らのボールねじ47及びモーター48を支持する可動テ
ーブル49と、上記ボールねじ47にねじ結合されて該
ボールねじ47の回転により前後進するナット部材50
と、このナット部材50に連結されて一緒に移動する支
持部材51と、この支持部材51の移動を案内する摺動
機構52とを有していて、上記支持部材51に上記研磨
部材14a,14bがホルダー53を介して取り付けら
れている。そして、上記摺動機構52は、上記可動テー
ブル49上に上記ボールねじ47と平行に設けられたレ
ール52aと、上記支持部材51に取り付けられて該レ
ール52a上を摺動するスライダー52bとで構成され
ている。
1上に設けられて上記研磨部材14a,14bの軸線と
直角方向に延びるレール44aと、上記可動テーブル4
9に取り付けられて上記レール44a上を移動自在のス
ライダー44bとを有している。
ー54により構成されていて、該エアシリンダー54が
上記機体11に取り付けられると共に、ピストンロッド
54aが上記可動テーブル49に連結され、空気圧によ
って研磨部材14a,14bとワーク1との間に所要の
研磨荷重を作用させるようになっている。
4bは、図3において、移動機構43を動作させて上下
動させることにより、研磨中あるいは研磨開始時にワー
ク1が接触する作業面42の位置を変更することができ
る。また、研磨作業の開始時や終了時等には、荷重手段
45におけるエアシリンダー54のピストンロッド54
aを短縮して研磨部材14a,14bをワーク1から離
間させることにより、チャック手段12に対する該ワー
ク1の供給や取り出しを行うことができる。
ジ用研磨部材13a,13bと他の一対の外周面用研磨
部材14a,14bとにおける円弧状をした作業面22
及び42をワーク1の外周に線接触させて研磨すること
ができるため、研磨効率が良く、短時間でエッジ2a,
2bと外周面3とを研磨することができる。特に、上記
一対のエッジ用研磨部材13a,13bをワーク1の軸
線Lに対して傾斜させることにより、一方の研磨部材1
3aをワーク1の表面側のエッジ2aに押し付け、他方
の研磨部材13bを裏面側のエッジ2a,2bに押し付
けるようにしているため、これらの研磨部材13a,1
3bをワーク1の両面のエッジ2a,2bに互いに均等
な力で確実に押し付けることができる。また、上記作業
面22,42には凹溝を形成する必要がないため、研磨
部材の構成が簡単で溝切り加工も必要なく、ワーク1の
接触位置の変更も簡単に行うことができる。
2実施例を、エッジ用研磨系と外周面用研磨系とに分け
て示すもので、この研磨装置10Bが上記第1実施例の
研磨装置10Aと異なる点は、それぞれの研磨系におけ
る荷重手段28,45がウエートで構成されている点で
ある。
荷重手段28の場合は、第1の研磨部材13aを支持す
るホルダー39に紐57の一端が連結され、この紐57
の他端は、リニアガイド機構27のレール27aと平行
に斜め下方に向けて延びたあと、ブラケット30に取り
付けられたプーリ58に巻き掛けられて鉛直に向きを変
え、その下端に重量調節自在なるようにウエート59が
吊り下げられており、このウエート59の重力で上記第
1の研磨部材13aが上記レール27aに沿って斜め下
向きに付勢されることにより、この第1の研磨部材13
aによる研磨荷重が設定されるようになっている。一
方、第2の研磨部材13bにおいては、ホルダー39に
一端を連結された紐57が、リニアガイド機構27のレ
ール27aと平行に斜め上方に向けて導かれたあと、ブ
ラケット61で機体11上に支持されたプーリー58に
巻き掛けられて下方に向きを変え、その下端にウエート
59が吊り下げられており、このウエート59の重力で
上記第2の研磨部材13bが斜め上向きに付勢されるこ
とにより、所要の研磨荷重が付与されるようになってい
る。
いては、図5に一方の研磨部材14aについて代表的に
示すように、可動テーブル49の端面に紐57の一旦が
連結され、該紐57の他端は、一旦チャック手段12側
に向けて水平に延びたあと機体11上のプーリ58に巻
き掛けられて下向きに方向を変え、その下端にウエート
59が吊り下げられており、このウエート59の重力で
可動テーブル49がワーク1側に向けて付勢されること
により、所要の研磨荷重が付与されるようになってい
る。
エート59で構成する場合、非研磨時に各研磨部材13
a,13b及び14a,14bをワーク1から離間した
位置に保持できるように、上記ホルダー39及び可動テ
ーブル49を一定距離後退させて停止させておくための
機構を付設しておくことが望ましい。
いては実質的に第1実施例と同じであるため、主要な同
一構成部分に第1実施例と同じ符号を付してその説明は
省略する。
研磨部材13a,13bと一対の外周面用研磨部材14
a,14bを有していて、これらの研磨部材が90度異
なる位置に相対するように配設されているが、外周面用
研磨部材は1つだけであっても良い。すなわち、2つの
エッジ用研磨部材13a,13bと1つの外周面用研磨
部材14aとを備えていても良い。なお、例えば2つの
エッジ用研磨部材13a,13bと1つの外周面用研磨
部材14aとを備える場合、図1において相対する2つ
の外周面用研磨部材14a,14bの一方を省略しても
良いが、一対のエッジ用研磨部材13a,13bと1つ
の外周面用研磨部材14aとを、ワークの外周をほぼ3
分割した大きさに形成し、それらを120度間隔で配設
しても良い。
a,13bの作業面22に貼着した研磨パッド23とし
て、ワーク1の外周面3が約1/2幅ほど沈み込む程度
の厚さと柔軟性とを持ったものを使用することにより、
一方の研磨部材13aで表面側のエッジ2aと共に上記
外周面3の表面側の半分を研磨し、他方の研磨部材13
bで裏面側のエッジ2bと共に外周面3の裏面側の半分
を研磨することができる。
パッド23は、それを基材に直接貼着することにより1
層構造としても良いが、合成ゴムやスポンジ等からなる
弾性シートを介して基材に貼着することにより2層構造
とすることもできる。
14a,14bの作業面の断面形状は円弧状に限定され
るものではなく、例えば楕円の一部のような円弧以外の
凹曲面形状を持つ弧状の断面形状であっても良い。さら
に、チャック手段12でワーク1を水平にチャックして
鉛直な軸線Lの回りで回転させるようにしているが、ワ
ーク1を支持する向きは水平でなくても良い。例えば、
エッジ用研磨部材13a,13bの軸線の向きを鉛直と
し、これに合わせてワーク1を傾斜させることもでき
る。
面を有する研磨部材を使用し、この研磨部材を該ワーク
の軸線に対して傾斜させることによりその作業面をワー
クの外周エッジに接触させ、その状態でこの外周エッジ
を研磨するようにしたので、研磨部材をエッジに所要の
力で確実に押し付けることができると共に、線接触させ
ることができ、これによってエッジを短時間で効率良く
しかも確実に研磨することができる。
部材との位置関係を概略的に示す平面図である。
面図である。
面図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】面取り加工された外周エッジを表裏両面に
有する円板形ワークをチャックして軸線の回りに回転さ
せるチャック手段と、上記エッジを研磨するための弧状
の作業面を有する一対のエッジ用研磨部材と、ワークの
外周面を研磨するための弧状の作業面を有する少なくと
も1つの外周面用研磨部材とを含み、 上記一対のエッジ用研磨部材は、それぞれの軸線をチャ
ック手段に保持されたワークの軸線に対して傾斜させる
ことにより、一方の研磨部材の作業面がワークの表面側
のエッジに全幅にわたって接触すると共に線接触し、他
方の研磨部材の作業面がワークの裏面側のエッジに全幅
にわたって接触すると共に線接触するように配設され、 上記外周面用研磨部材は、上記エッジ用研磨部材とは異
なる位置に、軸線をワークの軸線と平行に向けて作業面
が該ワークの外周面に全幅にわたって接触すると共に線
接触するように配設され、 さらに、上記エッジ用研磨部材を自身の軸線と平行に移
動させるための機構と、上記軸線と直角方向に移動自在
なるように支持する機構と、ワークの外周エッジに当接
する方向に付勢することによって研磨荷重を加える手段
とを有すると共に、上記外周面用研磨部材を自身の軸線
と平行に移動させるための機構と、上記軸線と直角方向
に移動自在なるように支持する機構と、ワークの外周面
に当接する方向に付勢することによって研磨荷重を加え
る荷重手段とを有する、 ことを特徴とする円板形ワークの外周研磨装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の研磨装置において、上記
エッジ用研磨部材及び外周面用研磨部材が、ワークの研
磨中に上記移動機構で移動させられることにより、該ワ
ークに対する作業面の接触位置を変更可能であることを
特徴とするもの。
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