JPWO2008108463A1 - Polishing tool and polishing apparatus - Google Patents
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Abstract
研磨対象物(11)の支持テーブル(12);支持テーブルの上方に垂直に配置された回転軸(13a);そして回転軸に接続されている、環状超音波振動子(31a、31b)を固定した砥石保持部材(32)と、砥石保持部材の周縁部の下端に備えられた環状の砥石(33)とを含む研磨具(40)から構成され、前記の砥石保持部材の環状超音波振動子の固定位置と回転軸との接続位置との間の位置に、環状に配置した非連続の空気相を含む環状空気相含有帯域を多重に形成してなる環状空気相含有領域(36)が設けられていて、この環状空気相含有領域により、環状超音波振動子から発生される超音波振動が砥石保持部材の環状空気相含有領域よりも回転軸との接続位置の側の領域に直線的に伝達されないようにされていることを特徴とする研磨装置(10)は、超音波振動子から発生される超音波振動を砥石に効率良く付与することができるため、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。The support table (12) of the object to be polished (11); the rotary shaft (13a) vertically disposed above the support table; and the annular ultrasonic transducers (31a, 31b) connected to the rotary shaft are fixed. The grindstone holding member (32) and a polishing tool (40) including an annular grindstone (33) provided at the lower end of the peripheral edge of the grindstone holding member, and the annular ultrasonic vibrator of the grindstone holding member An annular air phase containing region (36) formed by multiply forming an annular air phase containing zone including a discontinuous air phase arranged in an annular shape is provided at a position between the fixed position of the rotating shaft and the connecting position of the rotating shaft. By this annular air phase-containing region, the ultrasonic vibration generated from the annular ultrasonic transducer is linearly applied to the region closer to the connection position with the rotation shaft than the annular air phase-containing region of the grindstone holding member. That it is not communicated. The polishing apparatus according to symptoms (10), the ultrasonic vibrations generated by the ultrasonic vibrator it is possible to efficiently impart the grindstone, it is possible to polish the polishing object with high accuracy.
Description
本発明は、ガラスやシリコンなどから形成された研磨対象物の表面の研磨に有利に用いることができる研磨具及び研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing tool and a polishing apparatus that can be advantageously used for polishing the surface of an object to be polished formed of glass or silicon.
従来より、薄膜型電子デバイスを形成するために、ガラス基板、シリコン基板、シリコンナイトライド基板、サファイア基板、あるいはシリコンカーバイド基板などの各種の基板が用いられている。これらの基板の表面は、研磨装置を用いて平滑に研磨される。また、レンズやプリズムなどの光学部品にも、その表面を平滑に研磨することが必要とされる場合がある。研磨装置は、このような各種の研磨対象物の表面を研磨したり、あるいは研磨対象物をその表面の研磨を繰り返して所定の厚みに加工したりするために用いられている。 Conventionally, various substrates such as a glass substrate, a silicon substrate, a silicon nitride substrate, a sapphire substrate, or a silicon carbide substrate have been used to form a thin film electronic device. The surfaces of these substrates are polished smoothly using a polishing apparatus. In addition, it may be necessary to smoothly polish the surface of optical components such as lenses and prisms. The polishing apparatus is used for polishing the surface of such various polishing objects or processing the polishing object to a predetermined thickness by repeatedly polishing the surface.
図1は、特許文献1に記載の研磨装置が備える研磨具の構成例を示す平面図であり、そして図2は、図1に記入した切断線I−I線に沿って切断した研磨具1の断面図である。 FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration example of a polishing tool provided in a polishing apparatus described in Patent Document 1, and FIG. 2 is a polishing tool 1 cut along a cutting line II line written in FIG. FIG.
図1及び図2に示す研磨具1は、回転駆動装置(例、モータ)の回転軸に接続される接続板2、接続板2の周囲に複数の連結部3aとスペース部3bとからなる連結手段3を介して連結されている環状弾性体4、環状弾性体4に環状に配置された状態で固定されている超音波振動子5、および環状弾性体4の周縁部の下端に備えられた環状の砥石6から構成されている。この研磨具1の接続板2は、円盤状の取り付け部材を介して回転軸に固定される。接続板2が備える合計で四個のねじ孔7の各々には、接続板2を前記の取り付け部材に取り付けるためのボルトが挿入される。
The polishing tool 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a
この研磨具を備える研磨装置では、回転軸を駆動して研磨具1を回転させ、そして各々の超音波振動子5から発生される超音波振動を環状弾性体4を介して砥石6に付与しながら、この砥石6の下面を加工対象物の表面に接触させることにより、加工対象物の表面の研磨が行なわれる。
In a polishing apparatus provided with this polishing tool, the rotating tool is driven to rotate the polishing tool 1, and ultrasonic vibration generated from each
この研磨具1の環状弾性体4の前記連結部3aと連結部3aとの間の部分は、連結部3aと接続している部分よりも大きく超音波振動し易い。このため、各々の超音波振動子5から発生される超音波振動は、連結部3a、そして接続板2を介して回転軸には伝わり難く、その大部分が砥石6に付与される。このように、砥石6に超音波振動が効率良く付与されると、砥石6が大きな振幅で超音波振動して砥石と研磨対象物との摩擦抵抗が低減されるため、不要な機械振動の発生が抑制される。このため、同文献の研磨具1を用いることにより、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。
前記の特許文献1の研磨具を用いることにより、研磨対象物を高い精度で研磨することはできる。しかしながら、超音波振動子から発生される超音波振動の一部分が、連結手段の連結部、そして接続板などを通して回転軸へと伝わり、僅かではあるが超音波振動のエネルギーの損失を生じる。 By using the polishing tool of Patent Document 1, the object to be polished can be polished with high accuracy. However, a part of the ultrasonic vibration generated from the ultrasonic vibrator is transmitted to the rotating shaft through the connecting portion of the connecting means, the connecting plate, and the like, causing a slight loss of energy of the ultrasonic vibration.
本発明の課題は、超音波振動子から発生される超音波振動を砥石に効率良く付与することができる研磨具及び研磨装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polishing tool and a polishing apparatus that can efficiently apply ultrasonic vibration generated from an ultrasonic vibrator to a grindstone.
本発明は、上側表面に研磨対象物を支持する支持テーブル;支持テーブルの上方に、支持テーブルに対して垂直に配置された回転軸;そして、回転軸の下端部に支持テーブルと平行に接続されている、電源に電気的に接続する環状超音波振動子を固定した砥石保持部材と砥石保持部材の周縁部の下端に備えられた環状の砥石とを含む研磨具から構成された研磨装置であって、前記の研磨具の砥石保持部材の環状超音波振動子の固定位置と回転軸との接続位置との間の位置に、環状に形成もしくは配置した連続もしくは非連続の空気相を含む環状空気相含有帯域を多重に形成してなる環状空気相含有領域が設けられていて、この環状空気相含有領域により、環状超音波振動子から発生される超音波振動が砥石保持部材の環状空気相含有領域よりも回転軸との接続位置の側の領域に直線的に伝達されないようにされていることを特徴とする研磨装置にある。 The present invention includes a support table for supporting an object to be polished on an upper surface; a rotary shaft disposed above the support table and perpendicular to the support table; and a lower end portion of the rotary shaft connected in parallel to the support table. A polishing apparatus comprising a grindstone holding member to which an annular ultrasonic vibrator electrically connected to a power source is fixed, and an annular grindstone provided at the lower end of the peripheral edge of the grindstone holding member. An annular air containing a continuous or discontinuous air phase formed or arranged in an annular shape at a position between the fixed position of the annular ultrasonic transducer of the grindstone holding member of the polishing tool and the connecting position of the rotating shaft. An annular air phase-containing region formed by multiply forming the phase-containing zone is provided, and by this annular air phase-containing region, the ultrasonic vibration generated from the annular ultrasonic vibrator is contained in the annular air phase of the grindstone holding member. From area There it is so as not to be linearly transmitted to the side of the region of the connecting position of the rotation axis in a polishing apparatus according to claim.
本発明の研磨装置の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)環状空気相含有領域が、砥石保持部材に連結領域を介して断続的に形成された内周側の複数の貫通溝と連結領域を介して断続的に形成された外周側の複数の貫通溝とから構成されていて、内周側の連結領域は、外周側の貫通溝に接するように配置され、かつ外周側の連結領域は、内周側の貫通溝に接するように配置されている。
(2)環状空気相含有領域が、砥石保持部材に連結領域を介して断続的に形成された内周側の複数の貫通孔と連結領域を介して断続的に形成された外周側の複数の貫通孔とから構成されていて、内周側の連結領域は、外周側の貫通孔に接するように配置され、かつ外周側の連結領域は、内周側の貫通孔に接するように配置されている。
(3)環状空気相含有領域が、砥石保持部材の上側から上下方向に延びた非貫通の円環状上側溝と砥石保持部材の下側から上下方向に延びた非貫通の円環状下側溝とから構成されていて、上側溝と下側溝との深さの合計が砥石保持部材の上下方向の厚みよりも大きい。
(4)環状空気相含有領域が、砥石保持部材の内部で、かつ環状超音波振動子の内周側に備えられた多孔質環状部材から構成されている。
(5)上記砥石保持部材が円板部材と円板部材の周縁から下方に延びた円筒状部材とを含み、環状空気相含有領域が、円筒状部材に連結領域を介して断続的に形成された上側の複数の貫通溝と連結領域を介して断続的に形成された下側の複数の貫通溝とから構成されていて、上側の連結領域は、下側の貫通溝に接するように配置され、かつ下側の連結領域は、上側の貫通溝に接するように配置されている。
(6)上記砥石保持部材が円板部材と円板部材の周縁から下方に延びた円筒状部材とを含み、環状空気相含有領域が、円筒状部材の外側から厚み方向に延びた非貫通の円環状外側溝と円筒状部材の内側から厚み方向に延びた非貫通の円環状内側溝とから構成されていて、外側溝と内側溝との深さの合計が円筒状部材の厚みよりも大きい。
(7)上記砥石保持部材が円板部材と円板部材の周縁から下方に延びた円筒状部材とを含み、環状空気相含有領域が、円筒状部材の内部で、かつ環状超音波振動子の上側に備えられた多孔質環状部材から構成されている。
(8)支持テーブルが回転する。Preferred embodiments of the polishing apparatus of the present invention are as follows.
(1) The annular air phase-containing region has a plurality of inner circumferential side through grooves formed intermittently on the grindstone holding member via the connection region, and a plurality of outer peripheral sides formed intermittently via the connection region. The inner peripheral connection region is disposed so as to be in contact with the outer peripheral side through groove, and the outer peripheral connection region is disposed so as to be in contact with the inner peripheral side through groove. Yes.
(2) The annular air phase-containing region has a plurality of inner peripheral side through-holes intermittently formed in the grindstone holding member via the connection region and a plurality of outer peripheral side holes formed intermittently through the connection region. The inner peripheral side connection region is disposed so as to contact the outer peripheral side through hole, and the outer peripheral side connection region is disposed so as to be in contact with the inner peripheral side through hole. Yes.
(3) The annular air phase-containing region includes a non-penetrating annular upper groove extending in the vertical direction from the upper side of the grindstone holding member and a non-penetrating annular lower groove extending in the vertical direction from the lower side of the grindstone holding member. It is comprised and the sum total of the depth of an upper side groove | channel and a lower side groove | channel is larger than the thickness of the up-down direction of a grindstone holding member.
(4) The annular air phase-containing region is composed of a porous annular member provided inside the grindstone holding member and on the inner peripheral side of the annular ultrasonic transducer.
(5) The grindstone holding member includes a disc member and a cylindrical member extending downward from the periphery of the disc member, and the annular air phase-containing region is intermittently formed in the cylindrical member via the connection region. A plurality of upper through-grooves and a plurality of lower through-grooves intermittently formed through the connection region, and the upper connection region is arranged to contact the lower through-groove. And the lower connection area | region is arrange | positioned so that an upper penetration groove | channel may be touched.
(6) The grindstone holding member includes a disk member and a cylindrical member extending downward from the periphery of the disk member, and the annular air phase-containing region extends in the thickness direction from the outside of the cylindrical member. It is composed of an annular outer groove and a non-penetrating annular inner groove extending in the thickness direction from the inside of the cylindrical member, and the total depth of the outer groove and the inner groove is larger than the thickness of the cylindrical member. .
(7) The grindstone holding member includes a disk member and a cylindrical member extending downward from the periphery of the disk member, and the annular air phase-containing region is inside the cylindrical member and of the annular ultrasonic transducer. It is comprised from the porous annular member with which the upper side was equipped.
(8) The support table rotates.
本発明はまた、中央に回転軸接続部を備え、電源に電気的に接続する環状超音波振動子を固定した砥石保持部材と砥石保持部材の周縁部の下端に備えられた環状の砥石とを含む研磨具であって、前記の砥石保持部材の環状超音波振動子の固定位置と回転軸接続部との間の位置に、環状に形成もしくは配置した連続もしくは非連続の空気相を含む環状空気相含有帯域を多重に形成してなる環状空気相含有領域が設けられていて、この環状空気相含有領域により、環状超音波振動子から発生される超音波振動が砥石保持部材の環状空気相含有領域よりも回転軸接続部の側の領域に直線的に伝達されないようにされていることを特徴とする研磨具にもある。 The present invention also includes a grindstone holding member having a rotating shaft connecting portion at the center and fixed with an annular ultrasonic vibrator that is electrically connected to a power source, and an annular grindstone provided at the lower end of the peripheral edge of the grindstone holding member. An annular air including a continuous or discontinuous air phase formed or arranged in an annular shape at a position between the fixed position of the annular ultrasonic transducer of the grindstone holding member and the rotary shaft connecting portion. An annular air phase-containing region formed by multiply forming the phase-containing zone is provided, and by this annular air phase-containing region, the ultrasonic vibration generated from the annular ultrasonic vibrator is contained in the annular air phase of the grindstone holding member. There is also a polishing tool characterized in that it is not linearly transmitted to the region closer to the rotating shaft connecting portion than the region.
本発明の研磨具の好ましい態様は、前記の研磨装置の好ましい態様を示す(1)〜(7)に記載された研磨具である。 A preferable aspect of the polishing tool of the present invention is the polishing tool described in (1) to (7) showing a preferable aspect of the polishing apparatus.
なお、本明細書において、「環状超音波振動子」には、環状に並べて配置された複数個の超音波振動子片の集合体も含まれる。同様に、「環状の砥石」には、環状に並べて配置された複数個の砥石片の集合体も含まれる。 In the present specification, the “annular ultrasonic transducer” includes an aggregate of a plurality of ultrasonic transducer pieces arranged in a ring. Similarly, the “annular grindstone” includes an aggregate of a plurality of grindstone pieces arranged in a ring shape.
本発明の研磨具の砥石保持部材には、環状超音波振動子の固定位置と回転軸接続部との間の位置に、空気相を含む環状空気相含有帯域を多重に形成してなる環状空気相含有領域が設けられている。この研磨具の環状超音波振動子から発生される超音波振動は、環状空気相含有領域に含まれる複数の空気相が形成する超音波反射面の何れかによって反射されて実質的に回転軸に漏れることはなく、このため環状の砥石に極めて効率良く付与される。従って、本発明の研磨具においては、環状の砥石が大きな振幅で超音波振動し、環状の砥石と研磨対象物との摩擦抵抗が低減されるため、不要な機械振動の発生が効果的に抑制される。このため、本発明の研磨具を用いることにより、研磨対象物を極めて高い精度で研磨することができる。 In the grindstone holding member of the polishing tool of the present invention, an annular air formed by multiply forming an annular air phase containing zone including an air phase at a position between the fixed position of the annular ultrasonic transducer and the rotating shaft connecting portion. A phase-containing region is provided. The ultrasonic vibration generated from the annular ultrasonic vibrator of this polishing tool is reflected by any of the ultrasonic reflecting surfaces formed by a plurality of air phases included in the annular air phase-containing region, and substantially rotates to the rotation axis. It does not leak and is therefore applied very efficiently to the annular grindstone. Therefore, in the polishing tool of the present invention, the annular grindstone is ultrasonically vibrated with a large amplitude, and the frictional resistance between the annular grindstone and the object to be polished is reduced, so that the occurrence of unnecessary mechanical vibration is effectively suppressed. Is done. For this reason, by using the polishing tool of the present invention, the object to be polished can be polished with extremely high accuracy.
本発明の研磨装置を添付の図面を用いて説明する。図3は、本発明の研磨装置の構成例を示す正面図である。図4は、図3に示す研磨具40を、研磨具40に接続する回転軸13aを図に記入した切断線II−II線に沿って切断した状態で示す平面図である。そして図5は、図4に記入した切断線III−III線に沿って切断した研磨具40の拡大断面図である。
The polishing apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a front view showing a configuration example of the polishing apparatus of the present invention. FIG. 4 is a plan view showing the
図3〜図5に示すように、本発明の研磨装置10は、上側表面に研磨対象物11を支持する支持テーブル12;支持テーブル12の上方に、支持テーブル12に対して垂直に配置された回転軸13a;そして、回転軸13aの下端部に支持テーブル12と平行に接続されている、電源14に電気的に接続する環状超音波振動子31a、31bを固定した砥石保持部材32と、砥石保持部材32の周縁部の下端に備えられた環状の砥石33とを含む研磨具(本発明の研磨具)40などから構成されている。この研磨装置10は、研磨具40の砥石保持部材32の環状超音波振動子31a、31bの固定位置34aと、回転軸13aとの接続位置(研磨具40の回転軸接続部)34bとの間の位置に、環状に配置した非連続の空気相を含む環状空気相含有帯域を二重に形成してなる環状空気相含有領域36が設けられていて、この環状空気相含有領域36により、環状超音波振動子31a、31bから発生される超音波振動が砥石保持部材32の環状空気相含有領域36よりも回転軸との接続位置34bの側の領域に直線的に伝達されないようにされていることに大きな特徴がある。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
支持テーブル12は、基台15に設置された回転駆動装置(例、モータ)16の回転軸16aに支持されて回転可能とされている。支持テーブルは、例えば、その表面に沿って直線的に移動(往復移動)させることもできる。
The support table 12 is supported by a
支持テーブル12の上方には、研磨対象物11の上面に研削液(代表例、水)を供給するパイプ18aを備えた研削液供給装置18が配置されている。研削液供給装置18は、基台15の上面に立設された支柱21の上部に支持固定されている。この支柱21は、図3の紙面において支持テーブル12の後方側に配置されている。なお、研削液は、公知の方法に従って、前記砥石保持部材の環状の砥石よりも内周側の位置に形成した透孔を介して研磨対象物の上面に供給することもできる。
Above the support table 12, a grinding
研磨具40は、回転駆動装置13の回転軸13aに接続されている。回転駆動装置13は、送りねじ23のナット23bに支持固定されている。この送りねじ23のねじ軸23aは、基台15の上面に設置された回転駆動装置17に接続されている。この回転駆動装置17を駆動してねじ軸23aを回転させることにより、ナット23bに支持された回転駆動装置13を研磨具40と共に昇降させることができる。また、前記のナット23bは、基台15の上面にねじ軸23aと平行に立設された支柱22に備えられたベアリング24に固定されている。このため、前記のようにねじ軸23aを回転させる際に、ナット23b、回転駆動装置13及び研磨具40が、ねじ軸23aを中心に回転することはない。
The polishing
研磨具40は、環状超音波振動子31a、31bを備える砥石保持部材32、そして砥石保持部材32の周縁部の下端に備えられた環状の砥石33などから構成されている。
The polishing
環状の砥石33としては、例えば、ダイヤモンド砥粒に代表される砥粒を、金属ボンドやレジンボンドで結着して環状に形成した砥石を用いることができる。通常、砥粒の平均粒径は0.1乃至50μmの範囲内に設定される。
As the
なお、環状の砥石には、環状に並べて配置された複数個(例えば、2乃至50個)の砥石片の集合体も含まれる。このように、環状の砥石を複数個の砥石片から構成すると、環状の砥石(特にサイズの大きいもの)の作製が容易になる。また、砥石への超音波振動の付与により、あるいは砥石と研磨対象物との摩擦により砥石内部に生じる応力が低減されるため、砥石の破損(例、クラックの発生)を防止することができる。 The annular grindstone includes an aggregate of a plurality of (for example, 2 to 50) grindstone pieces arranged in a ring. Thus, when an annular grindstone is composed of a plurality of grindstone pieces, it becomes easy to produce an annular grindstone (particularly a large one). Further, since the stress generated in the grindstone is reduced by applying ultrasonic vibration to the grindstone or by friction between the grindstone and the object to be polished, breakage of the grindstone (eg, generation of cracks) can be prevented.
砥石保持部材32は、例えば、アルミニウム、青銅、ステンレススチール、もしくはアルミニウム合金(例、ジュラルミン)に代表される金属材料、あるいはセラミック材料などの超音波振動の伝達性に優れる材料から形成される。
The
砥石保持部材32は、回転軸13aの周囲に嵌め合わされてボルト38aにより固定されたスリーブ32a、スリーブ32aの下面にボルト38bにより固定された円板状の保持部材本体32b、そして保持部材本体32bの下面に仮接着剤(例、ホットメルト接着剤)により固定され、更にボルト38cにより締め付け固定された砥石保持リング32cから構成されている。
The
スリーブ32a、保持部材本体32b及び砥石保持リング32cは、一体に形成することもできる。但し、スリーブ32aと保持部材本体32bとを分離可能に構成すると、保持部材本体32bの厚みを小さな値に設定することにより、環状超音波振動子31a、31bから発生される超音波振動により保持部材本体32bを砥石33と共に大きな振幅で超音波振動させることができる。その一方で、スリーブ32aの軸方向の長さを大きな値に設定することにより、保持部材本体32bをスリーブ32aを介して回転軸13aに安定に支持固定することができる。また、保持部材本体32bと砥石保持リング32cとを分離可能に構成すると、後に説明するロータリートランス25の電力受容ユニット25bと、環状超音波振動子31a、31bとの電気配線28b、28cを取り外すことなく、使用により摩耗した砥石33を砥石保持リング32cと共に取り外して別の新しいものに簡単に交換することができる。
The
砥石保持部材32の形状は、研磨具を安定に回転させるため、回転軸を中心として対称な形状に設定することが好ましい。例えば、砥石保持部材の保持部材本体の平面形状は、円形に限らず、多角形に設定することもできる。
The shape of the
砥石保持部材32の環状超音波振動子31a、31bの固定位置34aと、回転軸13aとの接続位置34bとの間の位置には、環状に配置した非連続の空気相を含む環状空気相含有帯域を二重に形成してなる環状空気相含有領域36が設けられている。この環状空気相含有領域36により、環状超音波振動子31a、31bから発生される超音波振動が砥石保持部材32の環状空気相含有領域36よりも回転軸との接続位置34bの側(研磨具40の場合には内周側)の領域に直線的に伝達されないようにされている。この環状空気相含有領域36の機能については、後に詳しく説明する。
In the position between the
なお、前記の「砥石保持部材の環状超音波振動子の固定位置」とは、研磨具40のように砥石保持部材32の環状超音波振動子31a、31bの内周側に環状空気相含有領域36が形成されている場合には、砥石保持部材32の環状超音波振動子31a、31bの内縁に対応する位置を意味する。但し、前記の「環状超音波振動子の内縁」とは、砥石保持部材32に互いに内径の異なる二以上の環状超音波振動子が固定されている場合には、最も小さな内径を持つ環状超音波振動子の内縁を意味する。また、前記の「砥石保持部材の回転軸との接続位置」とは、砥石保持部材32の回転軸13aに接触する位置を意味する。
The “fixed position of the annular ultrasonic transducer of the grindstone holding member” refers to an annular air phase-containing region on the inner peripheral side of the annular ultrasonic transducers 31 a and 31 b of the
環状超音波振動子31a、31bの各々としては、例えば、環状の圧電体41と、圧電体41の上面及び下面の各々に付設された一対の電極層42とから構成される環状の圧電振動子が用いられている。
As each of the annular ultrasonic transducers 31 a and 31 b, for example, an annular piezoelectric transducer including an annular
圧電体41の材料の代表例としては、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミック材料が挙げられる。電極層42の材料の例としては、銀やリン青銅などの金属材料が挙げられる。
A typical example of the material of the
環状超音波振動子31a、31bの各々の圧電体41は、例えば、その厚み方向に分極処理される。研磨具40の場合には、例えば、環状超音波振動子31aの圧電体41は垂直且つ上向きに、そして環状超音波振動子31bの圧電体41は垂直且つ下向きに分極処理されている。
For example, each
環状超音波振動子31a、31bの各々は、例えば、エポキシ樹脂を用いて砥石保持部材32に固定される。このエポキシ樹脂により、環状超音波振動子31a、31bの各々と、砥石保持部材32とが互いに電気的に絶縁される。また、環状超音波振動子31a、31bの各々の表面に、例えば、絶縁性の塗料を塗布することにより、環状超音波振動子の一対の電極層が、研磨の際に用いる研削液(代表例、水)を介して互いに電気的に短絡することを防止することができる。
Each of the annular ultrasonic transducers 31a and 31b is fixed to the
なお、環状超音波振動子には、環状に並べて配置された複数個(例えば、2乃至30個)の超音波振動子片の集合体も含まれる。このように、環状超音波振動子を、複数個の超音波振動子片から構成すると、環状の砥石の直径が大きい場合、すなわち砥石保持部材のサイズが大きい場合に、これに対応する大きな直径の環状超音波振動子を、複数個の超音波振動子片を用いて容易に構成することができる。 The annular ultrasonic transducer includes an aggregate of a plurality of ultrasonic transducer pieces (for example, 2 to 30) arranged in a ring. As described above, when the annular ultrasonic vibrator is composed of a plurality of ultrasonic vibrator pieces, when the diameter of the annular grindstone is large, that is, when the size of the grindstone holding member is large, the corresponding large diameter is obtained. The annular ultrasonic transducer can be easily configured using a plurality of ultrasonic transducer pieces.
また、環状超音波振動子の個数に特に制限はないが、実用的には、1乃至4個の範囲内にあることが好ましい。環状超音波振動子の個数が多いほど、環状の砥石を大きな振幅にて超音波振動させることができる。しかしながら、環状超音波振動子の個数が多すぎると、砥石保持部材に環状超音波振動子を付設し、各々の環状超音波振動子を電源に電気的に接続する作業に手間がかかる。 Further, the number of annular ultrasonic transducers is not particularly limited, but practically, it is preferably in the range of 1 to 4. As the number of annular ultrasonic transducers increases, the annular grindstone can be ultrasonically vibrated with a large amplitude. However, if the number of the annular ultrasonic transducers is too large, it takes time to attach the annular ultrasonic transducer to the grindstone holding member and electrically connect each annular ultrasonic transducer to the power source.
研磨装置10が備えるロータリートランス25は、研磨対象物11を研磨する際に研磨具40と共に回転する環状超音波振動子31a、31bの各々に、電源14の電気エネルギーを供給するために用いられている。
The
ロータリートランス25は、電力供給ユニット25aと電力受容ユニット25bとが互いに僅かに間隔をあけて近接配置された構成を有している。電力供給ユニット25a及び電力受容ユニット25bは、それぞれ円環状の形状に設定されている。前記の電力供給ユニット25aは、回転駆動装置13の底部に固定されている。そして電力受容ユニット25bは、砥石保持部材32の頂部に固定されている。
The
電力供給ユニット25aは、円環状のステータコア26a及びステータコイル27aから構成されている。そして電力受容ユニット25bは、円環状のロータコア26b及びロータコイル27bから構成されている。ステータコア26a及びロータコア26bの各々は、例えば、フェライトなどの磁性材料から形成され、その周方向に沿って円環状の溝が形成されている。ステータコイル27a及びロータコイル27bの各々は、ステータコア26a及びロータコア26bの各々に形成された円環状の溝に沿って導線をコイル状に巻いたものである。
The
ステータコイル27aには、電気配線28aを介して電源14が電気的に接続されている。そしてロータコイル27bには、電気配線28b、28cの各々を介して環状超音波振動子31a、31が電気的に接続されている。なお、電気配線28cは、砥石保持部材32に形成された透孔32dを通って、下側の環状超音波振動子31bに電気的に接続されている。
A
このロータリートランス25のステータコイル27aに、電源14から発生される電気エネルギーを供給することにより、ステータコイル27aとロータコイル27bとが互いに磁気的に結合される。このため、ステータコイル27aに供給された電気エネルギーは、ロータコイル27b(すなわち電力受容ユニット25b)が回転軸13aと共に回転している場合であってもロータコイル27bに伝達する。従って、電源14から発生される電気エネルギーを、研磨対象物11を研磨する際に回転軸13aと共に回転する研磨具40の環状超音波振動子31a、31bの各々に付与することができる。
By supplying electric energy generated from the
そして、環状超音波振動子31a、31bの各々に(環状超音波振動子として用いる環状の圧電振動子の各々の電極層に)、電源14から発生される電気エネルギー(例、交流電圧)を付与することにより発生した超音波振動は、砥石保持部材32を介して環状の砥石33に付与される。
Then, electrical energy (eg, AC voltage) generated from the
前記のロータリートランスに代えて、例えば、スリップリングを用いることもできる。ロータリートランスは、互いに非接触に配置されている電力供給ユニットと電力受容ユニットを介して電気エネルギーを伝達するため、回転軸の回転数が100000回転/分程度までは、回転軸と共に回転する研磨具の環状超音波振動子に安定に電力を供給できるという利点を有している。一方、スリップリングは、回転軸の回転数が5000回転/分程度を超えると、回転する研磨具の環状超音波振動子に安定に電力を供給することが難しくなる。 For example, a slip ring can be used instead of the rotary transformer. Since the rotary transformer transmits electric energy through the power supply unit and the power receiving unit that are arranged in a non-contact manner, the polishing tool rotates together with the rotation shaft until the rotation speed of the rotation shaft reaches about 100,000 rotations / minute. It has the advantage that electric power can be stably supplied to the annular ultrasonic transducer. On the other hand, when the rotational speed of the rotation shaft of the slip ring exceeds about 5000 rotations / minute, it becomes difficult to stably supply power to the annular ultrasonic vibrator of the rotating polishing tool.
研磨装置10においては、例えば、下記の手順により加工対象物の研磨が行なわれる。
In the polishing
先ず、研磨対象物11を、例えば、ホットメルト型接着剤を用いて鋼製の保持具(図示していない)に仮固定する。そして、支持テーブル12の上面に、前記の研磨対象物11が仮固定された保持具を、例えば、電磁力を利用して固定する。
First, the polishing
次に、回転駆動装置16を作動させ、回転軸16aを支持テーブル12と共に回転させる。そして研削液供給装置18のパイプ18aの先端から研削液を噴出させ、研磨対象物11の表面に研削液を供給する。その一方で、電源14から発生される電気エネルギーをロータリートランス25を介して環状超音波振動子31a、31bの各々に付与する。これにより、環状超音波振動子31a、31bの各々から発生される超音波振動は、砥石保持部材32を介して環状の砥石33に付与される。
Next, the
続いて、駆動装置13を作動させ、回転軸13aを研磨具40と共に回転させ、次いで駆動装置17を作動させ、研磨具40を次第に下降させる。このような操作により、超音波振動が付与された環状の砥石33の外周面の下端近傍の部位が、研磨対象物11の側面の上端近傍の部位に接触し、そして研磨対象物11の表面(上面)の全体が研磨(研削)される。そして、研磨具40を更に下降させながら、所定の厚みになるまで研磨対象物11の研磨を続ける。
Subsequently, the driving
次に、研磨具40の砥石保持部材32が備える環状空気相含有領域36の機能について説明する。
Next, the function of the annular air phase-containing
研磨具40の環状空気相含有領域36は、砥石保持部材32の内周側に備えられた合計で四個の空気相35aを含む環状空気相含有帯域36aと、外周側に備えられた合計で四個の空気相35bを含む環状空気相含有帯域36bとが二重に配置された構成を有している。
The annular air
一般に、異なる二つの物質が互いに接触して界面を形成している場合に、各々の物質に固有の音響インピーダンスの値が互いに大きく異なると、一方の物質中を他方の物質に向かって伝わる音波の大部分は前記界面にて反射され、他方の物質には殆ど伝わらないことが知られている。前記の音響インピーダンスは、物質の密度と、この物質中での音速との積により定まる。そして、固体と気体とでは、両者の密度の値、すなわち音響インピーダンスの値が互いに大きく異なるため、例えば、固体中を伝わる音波の大部分は、固体と気体との界面にて反射されて気体中には殆ど伝わらない。 In general, when two different materials are in contact with each other to form an interface, if the acoustic impedance values inherent in each material are significantly different from each other, the sound waves transmitted through one material toward the other It is known that most of the light is reflected at the interface and hardly transmitted to the other material. The acoustic impedance is determined by the product of the density of the substance and the speed of sound in the substance. Since the density value of the solid and the gas, that is, the value of the acoustic impedance are greatly different from each other, for example, most of the sound waves transmitted through the solid are reflected at the interface between the solid and the gas and are in the gas. Is hardly transmitted.
従って、前記のように砥石保持部材32に空気相35a、35bが備えられていると、この砥石保持部材(固体)32と空気相(気体)35a、35bの各々との界面からなる超音波(振動)反射面が形成される。
Therefore, when the
そして研磨具40では、前記のように各々空気相を含む環状空気相含有帯域36a、36bから構成される環状空気相含有領域36により、環状超音波振動子31a、31bから発生される超音波振動が砥石保持部材32の環状空気相含有領域36よりも回転軸との接続位置34bの側(研磨具40の場合には内周側)の領域に直線的に伝達されないようにされている。
In the
すなわち、砥石保持部材32の内周側にて互いに隣接する空気相35a、35aにより形成される超音波反射面の間の位置の外周側に、空気相35bにより形成される超音波反射面を配置し、そして外周側にて互いに隣接する空気相35b、35bにより形成される超音波反射面の間の位置の内周側に、空気相35aにより形成される超音波反射面を配置することにより、前記の超音波振動の伝達を防止している。
That is, the ultrasonic reflecting surface formed by the
このため、環状超音波振動子31a、31bから発生される超音波振動は、前記の環状空気相含有領域36に到達すると、空気相35a、35bにより形成される超音波反射面にて反射され、砥石保持部材32の外周側、そして環状の砥石33へと伝わり、この環状の砥石33を超音波振動させるために有効に用いられる。このため、環状超音波振動子31a、31bから発生される超音波振動により、環状の砥石33を大きな振幅にて超音波振動させることができる。前記のように、環状の砥石33が大きな振幅にて超音波振動すると、環状の砥石33と研磨対象物11との摩擦抵抗が低減し、不要な機械振動の発生が十分に抑制される。このため、研磨具40を用いることにより、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。
For this reason, when the ultrasonic vibration generated from the annular ultrasonic transducers 31a and 31b reaches the annular air phase-containing
図4に示すように、環状空気相含有領域36は、砥石保持部材32に連結領域37aを介して断続的に形成された内周側の複数(例えば、四個)の貫通溝43aと、連結領域37bを介して断続的に形成された外周側の複数(例えば、四個)の貫通溝43bとから構成されていて、内周側の連結領域37aは、外周側の貫通溝43bに接するように配置され、かつ外周側の連結領域37bは、内周側の貫通溝43aに接するように配置されていることが好ましい。これにより、環状超音波振動子31a、31bから発生される超音波振動の殆どが、空気相35a、35bにより形成される超音波反射面の何れかによって反射され、環状の砥石33を超音波振動させるために極めて有効に用いられる。
As shown in FIG. 4, the annular air phase-containing
前記の貫通溝43a、43bの各々は、例えば、放電加工あるいは切削加工などを利用して容易に形成することができる。
Each of the through
研磨具40のように、砥石保持部材32の環状超音波振動子31a、31bの内周側に環状空気相含有領域36を設ける場合には、超音波反射面を形成する空気相35a、35bが、砥石保持部材32の環状超音波振動子31a、31bの固定位置34aに形成される円筒面(砥石保持部材を環状超音波振動子の内縁に沿って切断した断面が形成する円筒面)の面積の85乃至100%(特に、90乃至100%)の範囲内の領域に、前記円筒の直径方向に重ねて配置されていることが好ましい。
When the annular air phase-containing
なお、前記の図1及び図2に示す特許文献1の研磨具1のように、研磨具1を回転軸に接続するためにボルトが挿入されるねじ孔7は、ボルトが挿入されることでねじ孔7の内部の空気相が排除されて超音波反射面を形成しないため、本発明の研磨具の空気相を構成しない。
In addition, like the polishing tool 1 of Patent Document 1 shown in FIGS. 1 and 2, the
図6は、本発明の研磨具の別の構成例を示す平面図である。そして図7は、図6に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した研磨具60の拡大断面図である。
FIG. 6 is a plan view showing another configuration example of the polishing tool of the present invention. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the polishing
図6及び図7に示す研磨具60の構成は、環状空気相含有領域66が、砥石保持部材62の上側から上下方向に延びた非貫通の円環状上側溝73aと、砥石保持部材62の下側から上下方向に延びた非貫通の円環状下側溝73bとから構成されていて、上側溝73aと下側溝73bとの深さの合計が砥石保持部材62の上下方向の厚みよりも大きいこと以外は図4に示す研磨具40と同様である。
The polishing
この研磨具60においては、前記の上側溝73aの内部の空気相(環状に形成した連続の空気相)65aと連結領域67aとにより環状空気相含有帯域66aが構成され、そして下側溝73bの内部の空気相65bと連結領域67bとにより環状空気相含有帯域66bが構成されている。そして、前記の環状空気相含有帯域66aと環状空気相含有帯域66bとにより、環状空気相含有領域66が構成されている。
In this
研磨具60の空気相65a、65b及び連結領域67a、67bは、ぞれぞれ連続した環状の形状にある。このため、研磨具60は、図4の研磨具40と比較して、超音波振動を付与することにより環状の砥石33を周方向において均一に超音波振動させることができるため、研磨対象物を研磨する精度が高いという利点を有している。
The air phases 65a and 65b and the connecting
前記の上側溝73aと下側溝73bとの深さの合計は、砥石保持部材62の上下方向の厚みよりも大きく、前記厚みの1.5倍(特に、1.1倍)以下であることが好ましい。上側溝73aと下側溝73bとの深さの合計が、砥石保持部材62の厚みの1.5倍を超えると、砥石保持部材62の剛性が低下して、この砥石保持部材62に環状の砥石33が不安定に支持されるため、研磨対象物を研磨する精度が低下する傾向にある。
The total depth of the
図8は、本発明の研磨具の更に別の構成例を示す平面図である。そして図9は、図8に記入した切断線V−V線に沿って切断した研磨具80の拡大断面図である。
FIG. 8 is a plan view showing still another configuration example of the polishing tool of the present invention. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the polishing
図8及び図9に示す研磨具80の構成は、環状空気相含有領域86が、砥石保持部材82の内部で、かつ環状超音波振動子31a、31bの内周側に備えられた多孔質環状部材93から構成されていること以外は図4の研磨具40と同様である。
The configuration of the polishing
この研磨具80の環状空気相含有領域86は、多孔質環状部材93の内部にて環状部材93の周方向に沿って環状に配置している気泡(空気相)85を含む環状空気相含有帯域が、環状空気相含有領域86の径方向に多重に配置された構成を有している。
The annular air phase-containing
研磨具80の環状空気相含有領域86の空気相は、多孔質環状部材93の内部に均一に分散配置された多数の気泡85から構成されている。このため、研磨具80は、図4の研磨具40と比較して、超音波振動を付与することにより環状の砥石33を周方向において均一に超音波振動させることができ、また砥石保持部材82の剛性も高いため、研磨対象物を研磨する精度が高いという利点を有している。
The air phase in the annular air phase-containing
砥石保持部材82の保持部材本体82bは、保持部材本体82bの多孔質環状部材93よりも外周側の部分と内周側の部分とを予め別々に作製しておき、両者の間に多孔質環状部材93を配置して、これらを、例えば、接着あるいは溶接することにより容易に作製することができる。
In the holding member
多孔質環状部材93は、例えば、多孔質金属材料から形成される。多孔質環状部材93は、例えば、青銅、ステンレススチール、ニッケル、あるいはチタンなどの金属粉末(もしくは金属繊維)を圧縮成形して焼結することにより作製することができる。多孔質環状部材93の気泡85の直径は、その製造方法にもよるが、一般に10nm〜数mmの範囲内にある。
The porous
多孔質環状部材93の密度(かさ密度)は、保持部材本体82bの多孔質環状部材93よりも外周側の部分の密度の5〜75%の範囲内の値に設定することが好ましい。多孔質環状部材93の密度を、前記の保持部材本体82bの外周側の部分の密度の5%未満の値に設定すると、砥石保持部材82の剛性が低下して、この砥石保持部材82に環状の砥石33が不安定に支持されるため、研磨対象物を研磨する精度が低下する傾向にある。その一方で、多孔質環状部材93の密度を、前記の保持部材本体82bの外周側の部分の密度の75%を超える値に設定すると、環状部材93に含まれる気泡(空気相)85により形成される超音波反射面で反射される超音波振動の量が少なくなる。
The density (bulk density) of the porous
図10は、本発明の研磨具の更に別の構成例を示す平面図である。そして図11は、図10に記入した切断線VI−VI線に沿って切断した研磨具100の拡大断面図である。
FIG. 10 is a plan view showing still another configuration example of the polishing tool of the present invention. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the
図10及び図11に示す研磨具100の構成は、環状空気相含有領域106が、砥石保持部材102に連結領域107aを介して断続的に形成された内周側の複数の貫通孔113aと、連結領域107bを介して断続的に形成された外周側の複数の貫通孔113bとから構成されていて、内周側の連結領域107aは、外周側の貫通孔113bに接するように配置され、かつ外周側の連結領域107bは、内周側の貫通孔113aに接するように配置されていること以外は図4の研磨具40と同様である。
The configuration of the
この研磨具100においては、前記の複数の貫通孔113aの内部の空気相105aと複数の連結領域107aとにより環状空気相含有帯域106aが構成され、そして複数の貫通孔113bの内部の空気相105bと複数の連結領域107bとにより環状空気相含有帯域106bが構成されている。そして、前記の環状空気相含有帯域106aと環状空気相含有帯域106bとにより、環状空気相含有領域106が構成されている。
In the
研磨具100は、図4の研磨具40と比較して、環状空気相含有領域106の貫通孔113a、113bを、例えば、ドリルを用いた孔あけ加工により簡単に形成することができるという利点を有している。
Compared with the polishing
また、図11に示すように、研磨具100に接続される回転軸13aの周囲に二個(あるいは二個以上)のロータリートランス115a、115bを配置し、これらのロータリートランス115a、115b各々を用いて、環状超音波振動子31a、31bの各々に電気エネルギーを供給することができる。なお、これらのロータリートランス115a、115bは、両者の間に配置されたパーマロイ製の筒体116により互いに磁気的に遮蔽されている。
Further, as shown in FIG. 11, two (or two or more) rotary transformers 115a and 115b are arranged around a
そして、例えば、ロータリートランス115a、115bを用いて、環状超音波振動子31a、31bの各々に互いに同相の交流電圧(例、正弦波電圧)を付与することにより、環状超音波振動子31a、31bの各々を、その直径方向に互いに同相にて超音波振動させることができる。これにより、環状超音波振動子31aがその直径が拡大するように変位する際には、これと同時に環状超音波振動子31bもまたその直径が拡大するように変位するため、砥石保持部材102の外周縁部は外周側に変位する。そして環状超音波振動子31aがその直径が縮小するように変位する際には、これと同時に環状超音波振動子31bもまたその直径が縮小するように変位するため、砥石保持部材102の外周縁部は内周側に変位する。その結果、砥石保持部材102の外周縁部は、環状の砥石33と共に図11に記入した矢印119aが示す方向(研磨対象物の表面に対して平行な方向)に振動する。
Then, for example, by using the rotary transformers 115a and 115b, the annular ultrasonic transducers 31a and 31b are each provided with an AC voltage (eg, sine wave voltage) having the same phase to the annular ultrasonic transducers 31a and 31b. Can be ultrasonically vibrated in phase with each other in the diameter direction. As a result, when the annular ultrasonic transducer 31a is displaced so that its diameter is enlarged, the annular ultrasonic transducer 31b is also displaced so that its diameter is enlarged simultaneously. The outer peripheral edge is displaced to the outer peripheral side. When the annular ultrasonic transducer 31a is displaced so that its diameter is reduced, simultaneously with this, the annular ultrasonic transducer 31b is also displaced so that its diameter is reduced. The part is displaced to the inner peripheral side. As a result, the outer peripheral edge portion of the
環状の砥石33を研磨対象物の表面に平行な方向に振動させることにより、研磨対象物の表面を高い精度にて研磨することができる。
By vibrating the
その一方で、例えば、ロータリートランス115a、115bを用いて、環状超音波振動子31a、31bの各々に互いに逆相の交流電圧(例、正弦波交流電圧)を付与することにより、環状超音波振動子31a、31bの各々を、その直径方向に互いに逆相にて超音波振動させることができる。これにより、環状超音波振動子31aがその直径が拡大するように変位する際には、これと同時に環状超音波振動子31bがその直径が縮小するように変位するため、砥石保持部材102は湾曲し、その外周縁部は下側に変位する。そして環状超音波振動子31aがその直径が縮小するように変位する際には、これと同時に環状超音波振動子31bがその直径が拡大するように変位するため、砥石保持部材102は湾曲し、その外周縁部は上側に変位する。その結果、砥石保持部材102の外周縁部は、環状の砥石33と共に図11に記入した矢印119bが示す方向(研磨対象物の表面に対して概ね垂直な方向)に振動する。
On the other hand, for example, by using the rotary transformers 115a and 115b, the annular ultrasonic transducers 31a and 31b are each provided with an alternating voltage (for example, a sinusoidal alternating voltage) having a phase opposite to each other, thereby causing the annular ultrasonic vibration. Each of the children 31a and 31b can be ultrasonically vibrated in a phase opposite to each other in the diameter direction. As a result, when the annular ultrasonic transducer 31a is displaced so that its diameter is increased, the annular ultrasonic transducer 31b is simultaneously displaced so that its diameter is reduced, so that the
環状の砥石33を研磨対象物の表面に概ね垂直な方向に振動させることにより、研磨対象物の表面を高い速度(短い時間)で研磨することができる。
By vibrating the
このように、ロータリートランス115a、115bを備える研磨装置を用いることにより、研磨対象物を荒加工する際には、超音波振動子31a、31bの各々に互いに逆相の交流電圧を付与して研磨対象物の表面を高い速度で研磨し、そして研磨対象物を仕上げ加工する際には、環状超音波振動子31a、31bの各々に互いに同相の交流電圧を付与して研磨対象物の表面を高い精度で研磨することができる。すなわち、このような研磨装置を用いることにより、研磨対象物を短時間で粗加工し、次いで高い精度で仕上げ加工することができる。 As described above, by using a polishing apparatus including the rotary transformers 115a and 115b, when roughing an object to be polished, an AC voltage having a phase opposite to each other is applied to each of the ultrasonic transducers 31a and 31b. When the surface of the object is polished at a high speed and the object to be polished is finished, an AC voltage having the same phase is applied to each of the annular ultrasonic transducers 31a and 31b to increase the surface of the object to be polished. It can be polished with accuracy. That is, by using such a polishing apparatus, the object to be polished can be roughly processed in a short time and then finished with high accuracy.
また、前記のように環状超音波振動子を複数個の超音波振動子片から構成し、これらの超音波振動子片に、複数個(例えば、二個)のロータリートランスを介して正弦波交流電圧及び余弦波交流電圧を適宜付与することにより、環状の砥石に超音波振動の進行波を励起することができる。環状超音波振動子により超音波振動の進行波を励起する方法は、前記の特許文献1に詳しく記載されている。また、環状超音波振動子により超音波振動の進行波を励起する方法としては、環状超音波振動子により超音波モータのステータに超音波振動の進行波を励起する公知の方法を適用することもできる。 Further, as described above, the annular ultrasonic transducer is composed of a plurality of ultrasonic transducer pieces, and sinusoidal alternating current is supplied to these ultrasonic transducer pieces via a plurality of (for example, two) rotary transformers. By appropriately applying the voltage and the cosine wave AC voltage, it is possible to excite the traveling wave of ultrasonic vibration in the annular grindstone. A method for exciting a traveling wave of ultrasonic vibration by an annular ultrasonic vibrator is described in detail in Patent Document 1 described above. In addition, as a method of exciting the traveling wave of the ultrasonic vibration by the annular ultrasonic vibrator, a known method of exciting the traveling wave of the ultrasonic vibration to the stator of the ultrasonic motor by the annular ultrasonic vibrator may be applied. it can.
図12は、本発明の研磨具の更に別の構成例を示す斜視図である。そして図13は、図12に記入した切断線VII−VII線に沿って切断した研磨具120の拡大断面図である。
FIG. 12 is a perspective view showing still another configuration example of the polishing tool of the present invention. FIG. 13 is an enlarged sectional view of the
図12及び図13に示す研磨具120の構成は、砥石保持部材122が円板部材122aと、円板部材の122aの周縁から下方に延びた円筒状部材122bとを含み、環状空気相含有領域126が、円筒状部材122bに連結領域127aを介して断続的に形成された上側の複数の貫通溝133aと、連結領域127bを介して断続的に形成された下側の複数の貫通溝133bとから構成されていて、上側の連結領域127aは、下側の貫通溝133bに接するように配置され、かつ下側の連結領域127bは上側の貫通溝133aに接するように配置されていること、そして前記円筒状部材122bの下面に環状超音波振動子31が固定されていること以外は図4に示す研磨具40と同様である。
12 and 13, the
この研磨具120においては、前記の上側の複数の貫通溝133aの内部の空気相125aと複数の連結領域127aとにより環状空気相含有帯域126aが構成され、そして前記の下側の複数の貫通溝133bの内部の空気相125bと複数の連結領域127bとにより環状空気相含有帯域126bが構成されている。そして、前記の環状空気相含有帯域126aと環状空気相含有帯域126bとにより、環状空気相含有領域126が構成されている。
In the
そして、環状超音波振動子31から発生される超音波振動の殆どは、前記の環状空気相含有領域126に到達すると、空気相125a、125bにより形成される超音波反射面の何れかによって反射され、砥石保持部材122の下側、そして環状の砥石33へと伝わり、この環状の砥石33を超音波振動させるために極めて有効に用いられる。このため、環状超音波振動子31から発生される超音波振動により、環状の砥石33を大きな振幅にて超音波振動させることができる。このため、研磨具120を用いることにより、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。
Then, most of the ultrasonic vibration generated from the annular
研磨具120は、円筒状部材122bの壁体の厚みを小さな値に設定することにより、環状の砥石33を研磨対象物の表面に平行な方向に大きな振幅にて超音波振動させることができるという利点を有している。
By setting the thickness of the wall of the
なお、研磨具120のように、砥石保持部材122の環状超音波振動子31の上側に環状空気相含有領域126が形成されている場合には、前記の「砥石保持部材の環状超音波振動子の固定位置」とは、砥石保持部材122の環状超音波振動子31の上端に対応する位置を意味する。
When the annular air phase-containing
また、このような場合には、超音波反射面を形成する空気相125a、125bが、砥石保持部材122の環状超音波振動子31の固定位置44aに形成される円環面(砥石保持部材を環状超音波振動子の上面に沿って切断した断面が形成する円環面)の面積の85乃至100%(特に、90乃至100%)の範囲内の領域に、円筒状部材122bの軸方向に重ねて配置されていることが好ましい。
Further, in such a case, the air phases 125a and 125b forming the ultrasonic reflecting surface are formed on the annular surface (the grindstone holding member of the grindstone holding member 122) formed at the
図14は、本発明の研磨具の更に別の構成例を示す一部切り欠き斜視図である。そして図15は、図14に記入した切断線VIII−VIII線に沿って切断した研磨具140の拡大断面図である。
FIG. 14 is a partially cutaway perspective view showing still another configuration example of the polishing tool of the present invention. FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of the
図14及び図15に示す研磨具140の構成は、砥石保持部材142が円板部材142aと、円板部材142aの周縁から下方に延びた円筒状部材142bとを含み、環状空気相含有領域146が、円筒状部材142bの外側から厚み方向に延びた非貫通の円環状外側溝153aと、円筒状部材142bの内側から厚み方向に延びた非貫通の円環状内側溝153bとから構成されていて、外側溝153aと内側溝153bとの深さの合計が円筒状部材142bの厚みよりも大きくされていること、そして前記円筒状部材142bの下面に環状超音波振動子31が固定されていること以外は以外は図4の研磨具40と同様である。
14 and 15, the
この研磨具140においては、前記の外側溝153aの内部の空気相145aと連結領域147aとにより環状空気相含有帯域146aが構成され、そして内側溝153bの内部の空気相145bと連結領域147bとにより環状空気相含有帯域146bが構成されている。そして、環状空気相含有帯域146aと環状空気相含有帯域146bとにより、環状空気相含有領域146が構成されている。
In this
図14の研磨具140は、前記の図6の研磨具60と同様に、超音波振動を付与することにより環状の砥石33を周方向において均一に超音波振動させることができるため、研磨対象物を研磨する精度が高いという利点を有している。
Since the
前記の外側溝153aと内側溝153bとの深さの合計は、円筒状部材142bの壁体の厚みよりも大きく、前記厚みの1.5倍(特に、1.1倍)以下であることが好ましい。外側溝153aと内側溝153bとの深さの合計が、円筒状部材142bの壁体の厚みの1.5倍を超えると、砥石保持部材142の剛性が低下して、この砥石保持部材142に環状の砥石33が不安定に支持されるため、研磨対象物を研磨する精度が低下する。
The total depth of the
図16は、本発明の研磨具の更に別の構成例を示す斜視図である。そして図17は、図16に記入した切断線IX−IX線に沿って切断した研磨具160の拡大断面図である。
FIG. 16 is a perspective view showing still another configuration example of the polishing tool of the present invention. 17 is an enlarged cross-sectional view of the
図16及び図17に示す研磨具160の構成は、砥石保持部材162が円板部材162aと、該円板部材162aの周縁から下方に延びた円筒状部材162bとを含み、環状空気相含有領域166が、円筒状部材162bの内部で、かつ環状超音波振動子31の上側に備えられた多孔質環状部材173から構成されていること、そして前記円筒状部材162bの下面に環状超音波振動子31が固定されていること以外は以外は図4の研磨具40と同様である。
The configuration of the
この研磨具160の環状空気相含有領域166は、多孔質環状部材173の内部にて環状部材173の周方向に沿って環状に配置している気泡(空気相)165を含む環状空気相含有帯域が、環状空気相含有領域166の軸方向に多重に配置された構成を有している。
The annular air phase-containing
図16の研磨具160は、前記の図8の研磨具80と同様に、超音波振動を付与することにより環状の砥石33を周方向において均一に超音波振動させることができ、また砥石保持部材162の剛性も高いため、研磨対象物を研磨する精度が高いという利点を有している。
16, the
1 研磨具
2 接続板
3 連結手段
3a 連結部
3b スペース部
4 環状弾性体
5 超音波振動子
6 砥石
7 ねじ孔
10 研磨装置
11 研磨対象物
12 支持テーブル
13 回転駆動装置
13a 回転軸
14 電源
15 基台
16、17 回転駆動装置
16a 回転軸
18 研削液供給装置
18a パイプ
21、22 支柱
23 送りねじ
23a ねじ軸
23b ナット
24 ベアリング
25 ロータリートランス
25a 電力供給ユニット
25b 電力受容ユニット
26a ステータコア
26b ロータコア
27a ステータコイル
27b ロータコイル
28a、28b、28c 電気配線
31、31a、31b 環状超音波振動子
32 砥石保持部材
32a スリーブ
32b 保持部材本体
32c 砥石保持リング
32d 透孔
33 環状の砥石
34a 環状超音波振動子の固定位置
34b 回転軸との接続位置
35a、35b 空気相
36 環状空気相含有領域
36a、36b 環状空気相含有帯域
37a、37b 連結領域
38a、38b、38c ボルト
40 研磨具
41 圧電体
42 電極層
43a、43b 貫通溝
44a 環状超音波振動子の固定位置
60 研磨具
62 砥石保持部材
66 環状空気相含有領域
65a、65b 空気相
66a、66b 環状空気相含有帯域
67a、67b 連結領域
73a 円環状上側溝
73b 円環状下側溝
80 研磨具
82 砥石保持部材
82b 保持部材本体
85 気泡(空気相)
86 環状空気相含有領域
93 多孔質環状部材
100 研磨具
102 砥石保持部材
105a、105b 空気相
106 環状空気相含有領域
106a、106b 環状空気相含有帯域
107a、107b 連結領域
113a、113b 貫通孔
115a、115b ロータリートランス
116 筒体
119a、119b 環状の砥石33の振動方向を示す矢印
120 研磨具
122 砥石保持部材
122a 円板部材
122b 円筒状部材
125a、125b 空気相
126 環状空気相含有領域
126a、126b 環状空気相含有帯域
127a、127b 連結領域
133a、133b 貫通溝
140 研磨具
142 砥石保持部材
142a 円板部材
142b 円筒状部材
145a、145b 空気相
146 環状空気相含有領域
146a、146b 環状空気相含有帯域
147a、147b 連結領域
153a 円環状外側溝
153b 円環状内側溝
160 研磨具
162 砥石保持部材
162a 円板部材
162b 円筒状部材
165 気泡(空気相)
166 環状空気相含有領域
173 多孔質環状部材DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing tool 2 Connection board 3 Connection means 3a Connection part 3b Space part 4 Annular elastic body 5 Ultrasonic vibrator 6 Grinding wheel 7 Screw hole 10 Polishing apparatus 11 Polishing object 12 Support table 13 Rotation drive apparatus 13a Rotating shaft 14 Power supply 15 Base Tables 16 and 17 Rotation drive device 16a Rotating shaft 18 Grinding fluid supply device 18a Pipes 21 and 22 Support column 23 Feed screw 23a Screw shaft 23b Nut 24 Bearing 25 Rotary transformer 25a Power supply unit 25b Power receiving unit 26a Stator core 26b Rotor core 27a Stator coil 27b Rotor coils 28a, 28b, 28c Electric wiring 31, 31a, 31b Annular ultrasonic transducer 32 Grindstone holding member 32a Sleeve 32b Holding member body 32c Grindstone holding ring 32d Through hole 33 Annular grindstone 34a Fixed position 34b of annular ultrasonic transducer Connection positions 35a, 35b with the rotating shaft Air phase 36 Annular air phase containing regions 36a, 36b Annular air phase containing zones 37a, 37b Connection regions 38a, 38b, 38c Bolt 40 Polishing tool 41 Piezoelectric body 42 Electrode layers 43a, 43b Through grooves 44a Fixed position 60 of the annular ultrasonic transducer 60 Polishing tool 62 Grinding stone holding member 66 Annular air phase containing regions 65a, 65b An air phase 66a, 66b Annular air phase containing zones 67a, 67b Annular upper groove 73b Annular lower groove 80 Abrasive tool 82 Whetstone holding member 82b Holding member main body 85 Air bubbles (air phase)
86 Annular air phase-containing
166 annular air
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JPWO2006137453A1 (en) * | 2005-06-21 | 2009-01-22 | 大西 一正 | Polishing equipment using ultrasonic vibration |
JP5208630B2 (en) * | 2008-09-08 | 2013-06-12 | 株式会社ディスコ | Grinding wheel |
JP5357571B2 (en) * | 2009-02-24 | 2013-12-04 | 株式会社ディスコ | Grinding wheel |
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JP5301321B2 (en) * | 2009-03-06 | 2013-09-25 | 株式会社ディスコ | Grinding wheel |
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EP2486602B1 (en) * | 2009-10-08 | 2013-01-16 | Komax Holding AG | Device and method for removing coatings from solar modules |
JP5443960B2 (en) * | 2009-11-27 | 2014-03-19 | 有限会社Uwave | Polishing tool |
CN101837569A (en) * | 2010-01-12 | 2010-09-22 | 武汉万邦激光金刚石工具有限公司 | Rapid-assembly structure of split diamond millstone |
JP5706146B2 (en) * | 2010-12-10 | 2015-04-22 | 株式会社ディスコ | Grinding equipment |
JP2012125850A (en) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Disco Corp | Grinding wheel |
JP2012169024A (en) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Showa Denko Kk | Method for manufacturing glass substrate for magnetic recording medium |
JP5394427B2 (en) * | 2011-03-29 | 2014-01-22 | コマツNtc株式会社 | Removal method of grinding wheel base metal, removal jig, grinding machine and grinding wheel base metal |
CN102179733A (en) * | 2011-04-11 | 2011-09-14 | 辽宁工业大学 | Annular ultrasonic polishing oscillator |
JP5848640B2 (en) * | 2012-03-08 | 2016-01-27 | 株式会社ディスコ | Polishing surface plate and lapping equipment |
WO2014063075A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Motion Concepts, LLC | Setup platform apparatus for bench and pedestal grinders |
CN102909648A (en) * | 2012-11-01 | 2013-02-06 | 昆山市大金机械设备厂 | Automatic grinding device |
CN103737471B (en) * | 2013-12-27 | 2016-07-13 | 湖南宇晶机器股份有限公司 | Ultrathin and fragile workpiece polishing method and polishing device |
JP2015223691A (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-14 | 天龍製鋸株式会社 | Cup wheel |
DE102014223544A1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Sauer Gmbh | Spindle device and machine tool with spindle device |
JP6475518B2 (en) * | 2015-03-03 | 2019-02-27 | 株式会社ディスコ | Wafer processing method |
CN104889881B (en) * | 2015-05-27 | 2017-07-18 | 厦门大学 | One kind vibration composite and flexible grinding and polishing instrument |
JP6814579B2 (en) * | 2016-09-20 | 2021-01-20 | 株式会社ディスコ | Grinding wheel and grinding equipment |
JP6995306B2 (en) * | 2017-08-03 | 2022-01-14 | 株式会社キラ・コーポレーション | Ultrasonic vibration processing equipment |
CN109202756B (en) * | 2018-11-15 | 2024-04-02 | 珠海市世创金刚石工具制造有限公司 | Staggered tooth diamond grinding wheel |
CA3054036A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-06-28 | Virtual Machines Inc. | Method and system for producing abrasive products |
CN110125801A (en) * | 2019-05-21 | 2019-08-16 | 清博(昆山)自动化科技有限公司 | A kind of pneumatic grinding and polishing apparatus and its working method digitizing speed regulating control |
CN110355621B (en) * | 2019-07-17 | 2021-03-16 | 大连理工大学 | Combined grinding wheel for ultrasonic machining and design method thereof |
CN112276785B (en) * | 2020-10-16 | 2022-07-05 | 广州大学 | Double-traveling-wave action bearing roller ultrasonic grinding device |
CN112846972B (en) * | 2021-01-11 | 2022-10-21 | 烟台鑫硕机械有限公司 | Grinding wheel fastening device of vertical circular truncated cone surface grinding machine |
CN112904719B (en) * | 2021-01-15 | 2022-08-02 | 哈尔滨工程大学 | Annular area tracking control method suitable for underwater robot position |
CN115383520A (en) * | 2022-08-30 | 2022-11-25 | 山东大学 | Device and method for processing micro texture on inner wall of rolling bearing raceway |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09291557A (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Shimizu Corp | Underground vibration control wall |
JP2004293433A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toyoda Gosei Co Ltd | Intake device and its manufacturing method |
JP2006184079A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Tohoku Univ | Atomic force microscope |
WO2006137453A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Kazumasa Ohnishi | Grinding device using ultrasonic vibration |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3112542B2 (en) * | 1992-01-24 | 2000-11-27 | オリンパス光学工業株式会社 | Ultrasonic polishing equipment |
JPH10156706A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-16 | Speedfam Co Ltd | Device and method for polishing |
-
2008
- 2008-03-07 CN CN200880014504A patent/CN101674919A/en active Pending
- 2008-03-07 WO PCT/JP2008/054181 patent/WO2008108463A1/en active Application Filing
- 2008-03-07 JP JP2009502631A patent/JPWO2008108463A1/en active Pending
- 2008-03-07 US US12/530,041 patent/US20100087125A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09291557A (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Shimizu Corp | Underground vibration control wall |
JP2004293433A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toyoda Gosei Co Ltd | Intake device and its manufacturing method |
JP2006184079A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Tohoku Univ | Atomic force microscope |
WO2006137453A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Kazumasa Ohnishi | Grinding device using ultrasonic vibration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100087125A1 (en) | 2010-04-08 |
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