JP4425240B2

JP4425240B2 - 遊星ギヤ機構を用いた移動装置及び平面研磨機

Info

Publication number: JP4425240B2
Application number: JP2006140115A
Authority: JP
Inventors: 光史門田
Original assignee: 株式会社メックス
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: JP2007307666A

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。

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。

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。

特開２００２−１６８３１６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施例における研磨軌跡の説明図である。本発明の更に他の実施例における平面研磨機の正面図である。図２に示す平面研磨機の平面図である。図２に示す平面研磨機の側面図である。図２に示す平面研磨機の動作説明図である。図２に示す平面研磨機の動作説明図である。図２に示す平面研磨機のリンク機構の説明図である。従来例のホップマン方式の平面研磨機を示す斜視図である。図８に示す平面研磨機を示す平面図である。図８に示す平面研磨機による研磨作動に於けるワークの２点の全移動距離を示す説明図である。従来の他の平面研磨機の正面図である。図１１に示す平面研磨機の平面図である。図１１に示す平面研磨機の側面図である。図１１に示す移動装置における駆動手段の要部の平面図である。図１４に示す駆動手段の縦断正面図である。図１１に示す移動装置の平面図である。図１６に示す移動装置の縦断面図である。図１４に示す駆動手段の動作説明図である。

符号の説明

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

Claims

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遊星ギヤ機構を用いた移動装置。
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平面研磨機。
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請求項２記載の平面研磨機。
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請求項２または３記載の平面研磨機。