JPH0516065A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨精度が高く、研磨装置のロボットのティ
ーチイングが容易な研磨装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 負圧や正圧の空気圧を変化させて研磨台と被
研磨体との接触圧を調節する研磨装置を構成した。ま
た、研磨台を駆動する力の伝達経路に自在継手を配置し
た研磨装置を構成した。 【効果】 研磨面の接触圧の調節が容易で均一になる。
また、研磨面が曲面のときに自在継手によって、研磨台
が自動的に法線方向に追随して接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研磨装置に係わり、さら
に詳しくは被研磨体の研磨面が曲面等のときに圧力によ
り研磨台の接触圧を調節して一定値にすると共に、研磨
台を常時法線方向に沿って接触させる研磨装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】出願人は、平成２年６月１９日に特願平
２−１５８６７１号として、「研磨工具」の発明を出願
した。この先願発明の特願平２−１５８６７１号の構成
を、図９に示す。

【０００３】図９において、１は被研磨体、２は研磨シ
ート、３は研磨座、４は研磨シート２を接着した研磨座
３で構成する研磨板である。５は吸着台、６は通気孔、
７は気室である。８は吸着台５を固定した中空軸、９は
中空室１０に設けられたスラスト軸受け、１１は軸方向
に移動可能な支持軸、１２は工具ヘッド、１３はラジア
ル軸受けである。工具ヘッド１２にはモータの回転を往
復運動に変換する回転／振動変換機構が内蔵されてい
る。１４と１５は止め輪、１６は鍔板、１７はバネであ
る。バネ１７は中空軸８と鍔板１６との間に介装され、
吸着台５と一体に中空軸８に下方向に向くバネ圧を加え
る。１８は工具本体、１９は工具保持体、２１はフラン
ジ、２２はボルト、２３は口金である。２４は切換弁、
２５は真空ポンプ、２６と２７はチューブ、２８と２９
は通気路である。工具本体１８等の素子により、研磨工
具２０が構成されている。そして、研磨工具２０は口金
２３を介して、ロボットを備えた研磨装置のエアーチャ
ックに取り付けられる（図４参照）。

【０００４】このような構成の研磨装置の動作を、次に
説明する。気室７の負圧で吸着台５に吸着された研磨板
４が被研磨体１の表面に接触すると、工具本体１８内の
エアーモータが駆動されて工具本体１８が工具保持体１
９に沿って振動する。工具本体１８の振動に連れて中空
軸８が支持軸１１と一体に左右に振動する。中空軸８は
支持軸１１に遊嵌してバネ１７による下方向のバネ圧が
与えられているので、左右に振動しながら研磨板４の研
磨シート２を被研磨体１の表面に圧着させている。この
結果、研磨板４が被研磨体１の表面に沿って研磨シート
２を接触させながら振動して、被研磨体１の表面が研磨
シート２によって研磨されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の研磨装置は上記
のように、支持軸１１上を上下方向に移動可能な中空軸
８にバネ１７で一定の弾性力を加えて、研磨シート２を
被研磨体１の表面に接触させて研磨するように構成され
ている。したがって、被研磨体１の表面が平面以外の曲
面等のときは研磨する位置によって、バネ１７に伸び縮
みが生じて接触圧が変化する。また、支持軸１１の軸心
が曲面状の被研磨体１の軸心から離れると、研磨板４が
被研磨体１の研磨面に傾斜して接触することになる。研
磨板４の接触圧が変化したり研磨面に傾斜していたりす
ると、被研磨体１の研磨にムラが生じて研磨精度が低下
する。したがって、バネ１７の弾性力を、常時一定に保
持しなければならない。また、被研磨体１が曲面のとき
には弾性力を一定にするために、研磨装置のロボットを
正確にティーチイング（teaching…教示）しなければな
らない等の問題点があった。本発明は上記のような従来
装置の問題点を解消するためになされたもので、研磨シ
ートの接触圧を常時一定に保持し、しかも研磨台を被研
磨体に一様な接触圧で接触させて研磨精度の高い研磨装
置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、接触面に砥粒
を形成して複数の通気孔を設け被研磨体の研磨面に対応
する形状に形成され気室を設けた研磨台と、研磨台を軸
方向に摺動自在に保持する工具本体と、工具本体を介し
て研磨台を被研磨体の表面に接触させて駆動する駆動手
段と、研磨台の気室に連通されて気室を負圧にして通気
孔から吸気させる気圧源とを具備し、気圧源により負圧
の圧力を調節して研磨台と被研磨体の接触圧を設定する
研磨装置を構成したものである。また、接触面に砥粒を
形成して被研磨体の研磨面に対応する形状に形成され気
室を設けた研磨台と、研磨台を軸方向に摺動自在に保持
する工具本体と、工具本体を介して研磨台を被研磨体の
表面に接触させて駆動する駆動手段と、研磨台の気室に
連通されて気室に正圧を供給して研磨台を被研磨体に接
触させる気圧源とを具備し、気圧源により気室に供給さ
れる圧力を調節して研磨台と被研磨体の接触圧を設定す
る研磨装置を構成したものである。さらに、研磨台を傾
斜可能に連結する自在継手を設け、自在継手により研磨
台を被研磨体の法線方向に接触させる研磨装置を構成し
たものである。

【０００７】

【作用】研磨台を被研磨体の研磨面に載せて切換弁を切
換えて研磨台の気室を負圧にすると、通気孔から外気が
吸い込まれながら研磨台が摺動軸と共に吸い寄せられて
研磨シートが被研磨体の表面に圧着する。そして、工具
ヘッドに内蔵されたエアモータが駆動されると、研磨台
が振動して被研磨体に圧着した研磨シートがその表面を
研磨する。研磨台の被研磨体に加える接触圧は、真空ポ
ンプと研磨台の気室を繋ぐ空気回路に設けられた制御弁
で調節される。また、この発明の別の実施例では、通気
孔がなく気密な気室を設けた研磨台を備えた研磨装置も
構成されている。気密に作られ研磨台内の気室には気圧
源から正圧が供給されて、研磨台が摺動軸と一体に摺動
して被研磨体に圧着する。この実施例でも研磨台の被研
磨体に対する接触圧が、気室に送られる正圧の空気圧の
強弱で調節されるようになっている。さらに、もう一つ
の実施例によれば、被研磨体に圧着して研磨する研磨台
に自在継手が連結されている。自在継手で連結された研
磨台を用いて被研磨体の曲面に当てがってから気室に負
圧や正圧を加えると、研磨台が自在継ぎ手のところから
傾斜して自動的に法線方向に沿って被研磨体の曲面に圧
着する。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の構成説明図、図
２は図１の要部の断面図、図３は研磨台の底面図であ
る。本発明実施例で前述の図９の図面の中で同一または
相当部分には同一の符号が付されているが構造が異なる
ものもあり一部説明が重複するが、ここでやや詳しく説
明する。図１において、１は金型等の被研磨体、２は研
磨シート、３は研磨座である。研磨シート２には、紙や
布でできた円形のシートの表面に一様に砥粒を貼着した
ものが用いられている。また、研磨座３は硬質の合成樹
脂やアルミニゥム等の金属で作られ、被研磨体１の研磨
面に合わせた形状に形成されて表面に研磨シート２が接
着されている。そして、研磨シート２と研磨座３により
研磨板４が構成され、厚さ方向に貫通した複数の通気孔
４１が設けられている。４２は図９の吸着台に対応する
研磨台、６は研磨台４２に設けられた通気孔、７は気室
である。研磨台４２の通気孔６は研磨板４の通気孔４１
と同じ位置に設けられ、通気孔４１を通気孔６に対応さ
せて接着剤４３等により研磨板４が研磨台４２に固定さ
れる（図２と３）。４４は研磨台４２を取り付けた中空
状の摺動軸、９は摺動軸４４の中空室１０に設けられた
スラスト軸受けである。図示されていないが、研磨台４
２は接触面にパッキン等のシール材を介在させて、ネジ
により取り外し自在に密着させて摺動軸４４に固定され
る。

【０００９】１１は支持軸で、摺動軸４４と共にスラス
ト軸受け９に沿って軸方向に摺動可能に嵌合されてい
る。１２は工具ヘッド、１３はラジアル軸受けである。
工具ヘッド１２は、ラジアル軸受け１３を介して支持軸
１１の上端を保持する。この工具ヘッド１２には図示さ
れていないが、エアーモータの回転を微少な往復運動に
変換する回転／振動変換機構が内蔵されている。１４と
１５は上下の止め輪である。止め輪１４と１５は、摺動
軸４４の上下方向の摺動範囲を規制する。

【００１０】１８は工具本体、１９は工具本体１８を保
持する工具保持体である。工具本体１８は、工具ヘッド
１２に内蔵の回転／振動変換機構によって微少範囲振動
するようになっている。２１はフランジ、２２はボル
ト、２３は口金である。ボルト２２は、工具保持体１９
をフランジ２１に固定する。２４は切換弁、４５は制御
弁、４６は気圧源である。気圧源４６は、正負の圧力を
出力する。また、２６と２７はチューブ、２８は支持軸
１１等に設けられ研磨台４２と切換弁２４とを連通する
通気路、２９はフランジ２１内に形成され工具本体１８
と口金２３とを連通する通気路である。而して、上述の
工具本体１８等の素子により、研磨工具２０が構成され
ている。研磨工具２０の取付状態が、図４に示されてい
る。図４の３０は研磨装置、３１はワークテーブル、３
２はロボツト、３３はエアーチャック、３４はアームで
ある。研磨工具２０は口金２３を介して、ロボット３２
のエアーチャック３３に取り付けられる。

【００１１】このような構成の本発明装置の動作を、次
に説明する。予め、図示されていないツールスタンドに
研磨工具２０が載置されていると共に、粗さの異なる砥
粒の番手の複数種の研磨シート２を接着した研磨台４２
が研磨シート２を下にして工具棚（図示せず）の上に準
備される。また、ワークテーブル３１上には、研磨面が
平らな被研磨体１がセットされているものとする。

【００１２】研磨装置３０のロボット３２のアーム３４
が駆動されて、エアーチャック３３が口金２３を介して
ツールスタンド上の研磨工具２０をハンドで掴んで取付
ける。研磨工具２０が取付けられると、アーム３４が工
具棚の位置に移動して摺動軸４４を工具棚上の研磨台４
２に載せる。このとき、図示されていないネジにより、
手動で研磨台４２が摺動軸４４の先端に気密に取り付け
られる。そして、研磨台４２の気室７がチューブ２７と
通気路２８を介して気圧源４６に連通する。再び、ロボ
ット３２のアーム３４が逆方向に回動されて、ハンドで
把持された研磨台４２がワークテーブル３１の上の被研
磨体１の上方に移されて研磨面に載せられてセットされ
る。

【００１３】ここで、切換弁２４が切換えられて気室７
がチューブ２７と通気路２８を介して気圧源４６に連通
すると、気室７の内部が負圧になる。このとき、研磨台
４２は摺動軸４４と一体に支持軸１１上に摺動自在に保
持されているので、研磨台４２が吸引力を受けて被研磨
体１の表面に吸引されて圧着する。一方、工具本体１８
が通気路２９とチューブ２６を通してロボット３２側の
気圧源に接続されて、工具本体１８内のエアーモータが
駆動される。エアーモータの回転は図示されていない変
換機構によって、工具本体１８の微少な左右の振動に変
換される。そして、工具本体１８が工具保持体１９に沿
って振動し、これに連れて摺動軸４４をスラスト軸受け
９で遊嵌させた支持軸１１も左右に振動する。この結
果、研磨台４２が被研磨体１の表面に沿って研磨シート
２を圧接させながら振動して、被研磨体１の表面が研磨
シート２によって研磨される。この場合、研磨台４２の
被研磨体１の研磨面における接触圧は、チューブ２７の
途中に設けられ気圧源４６の真空度を制御する制御弁４
５によって調節される。そして、被研磨体１をセットし
たワークテーブル３１は、順次平面的なＸ，Ｙ軸に沿っ
て駆動され研磨シート２を設けた研磨台４２によって全
表面が研磨される。

【００１４】同一番手の研磨シート２による被研磨体１
の全表面の研磨が終了すると、切換弁２４で空気回路が
オフになると共にアーム３４が駆動されて工具棚の位置
に移動する。そして、使用済みの研磨シート２を接着し
た研磨台４２が取り外され、工具棚の上に置かれる。ア
ーム３４が次の番手の研磨シート２を付けた研磨台４２
の位置に移って、前述と同様の動作で次の番手の研磨シ
ート２を付けた研磨台４２か摺動軸４４に取り付けられ
て再び研磨動作が再開される。このようなロボット３２
による研磨台４２の取換えと研磨動作は、一定のシーケ
ンスに基づいてほぼ自動的に実施される。

【００１５】図５は本発明の第２実施例の構成説明図で
ある。第２実施例では、研磨台４２に負圧供給用のチュ
ーブ３６を外から接続すると共に、摺動軸４４内の通気
路２８が省略された構造になっている。また、図５の５
０は自在継手である。自在継手５０は、ロッドエンド５
１、ピン５２、ボールジョイント５３、ネジホルダ５４
及びナット５５等から構成されている。ロッドエンド５
１は摺動軸４４に設けられ、ネジホルダ５４は研磨台４
２に螺合されてナット５５で固定されている。そして、
自在継手５０により研磨台４２側が、連結に拘束される
ことなく傾斜可能に構成されている。

【００１６】このような構成の第２実施例においては、
特に図６に示すような被研磨体１の研磨面が球面状の研
磨に利用される。球面状の被研磨体１を研磨する場合
は、予め工具本体１８内のエアーモータで研磨台４２を
回転して研磨する回転型の工具本体１８が工具保持体１
９に取り替えられる。また、図７に示されているよう
に、被研磨体１の研磨面の形状に合わせた凹面形の研磨
座３を有する研磨台４２が用いられる。前述と同様にハ
ンドで把持された研磨台４２が、(A) 図のようにワーク
テーブル３１の上の球面状の被研磨体１の中心Ｏ−Ｏ上
に載せられる。そして、チューブ４６が直接切換弁２４
に接続され研磨台４２の気室７が負圧になると、通気孔
４１と６の外気の吸引で研磨台４２が被研磨体１の表面
に吸引されて圧着する。この結果、エアーモータの駆動
に関連して、回転する研磨シート２によって被研磨体１
の中心Ｏ−Ｏの付近が研磨される。

【００１７】被研磨体１の球面の中心Ｏ−Ｏ付近の研磨
が終了すると、切換弁２４で気室７の負圧を開放してか
らハンドで把持された研磨台４２を僅かに持ち上げて球
面の中心Ｏ−Ｏからほぼ研磨台４２の幅分だけ移動して
研磨台４２を研磨面に接近させる。再び切換弁２４で気
室７を負圧にすると、前記と同様に通気孔４１，６から
研磨面の隙間を通して外気が吸い込まれる。同時に、自
在継手５０が働いて、研磨台４２が傾斜しながら被研磨
体１の球面に圧着する。このときの状態が図７の(B) に
示され、傾斜角θは被研磨体１の球面の法線Ｘ−Ｘに自
動的に一致する。続いて、エアーモータを駆動すると研
磨台４２が被研磨体１の球面に沿って均一に圧着されな
がら回転して、被研磨体１の球面の中心Ｏ−Ｏの外側の
回りの研磨が行われる。このようにして、被研磨体１の
球面の中心から順次外側に移って、全表面が研磨される
ようになっている。

【００１８】図８は、本発明の第３実施例の要部の断面
図である。第３実施例で第１実施例と異なるところは、
図示のように研磨台４２の気室７に外気を吸い込む通気
孔がなく密閉構造に作られていることである。研磨台４
２は第１と第２実施例と同様に、直接又は自在継手５０
を介して軸方向に摺動可能な摺動軸４４に連結されてい
る。研磨台４２の気室７は制御弁４５を通して気圧源４
６に接続され、この気圧源４６から制御弁４５により圧
力が調節された正圧が供給される。そして、被研磨体１
の表面に研磨台４２が圧着して、適切な接触圧で被研磨
体１が研磨される。また、図６のような曲面を持つ被研
磨体１のときは第２実施例と同様に、自在継手５０によ
って加圧方向が法線Ｘ−Ｘに沿うように制御された研磨
が行われるようになっている。

【００１９】なお、上述の実施例では砥粒を貼着した研
磨シート２と被研磨体１の形状に合わせた研磨座３によ
り研磨板４を構成し、この研磨板４を研磨台４２に固定
した場合を例示して説明したが、必ずしもこの構成にす
る必要はなく、研磨台４２を被研磨体の形状に合わせて
表面に砥粒を形成するようにしてもよい。また、例えば
電磁石の電磁力や連結ピン等を利用して自在継手をロッ
クするロック手段をオン・オフ操作して、曲面や平面状
の被研磨体を研磨するようにすることもできる。さら
に、研磨台４２が凹球面と平面状の場合で説明したが、
凸球面や三角柱状或いは蒲鉾形等の研磨にも本発明を適
用することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、接触面に砥粒を形成して複数
の通気孔を設け被研磨体の研磨面に対応する形状に形成
され気室を設けた研磨台と、研磨台を軸方向に摺動自在
に保持する工具本体と、工具本体を介して研磨台を被研
磨体の表面に接触させて駆動する駆動手段と、研磨台の
気室に連通されて気室を負圧にして通気孔から吸気させ
る気圧源とを具備し、気圧源により負圧の圧力を調節し
て研磨台と被研磨体の接触圧を設定する研磨装置を構成
した。また、接触面に砥粒を形成して被研磨体の研磨面
に対応する形状に形成され気室を設けた研磨台と、研磨
台を軸方向に摺動自在に保持する工具本体と、工具本体
を介して研磨台を被研磨体の表面に接触させて駆動する
駆動手段と、研磨台の気室に連通されて気室に正圧を供
給して研磨台を被研磨体に接触させる気圧源とを具備
し、気圧源により気室に供給される圧力を調節して研磨
台と被研磨体の接触圧を設定する研磨装置を構成した。
さらに、研磨台を傾斜可能に連結する自在継手を設け、
自在継手により研磨台を被研磨体の法線方向に接触させ
る研磨装置を構成した。

【００２１】この結果、バネ圧を利用した従来の研磨工
具のように、バネの伸び縮みで接触圧が変化することが
なく、供給圧力を簡単に調節して研磨面の接触圧を設定
することができる。また、研磨台のトルクの伝達経路に
傾斜可能な自在継手を設けたので、研磨台を曲面を持っ
た被研磨体の表面に接触すると研磨台が自動的に研磨面
の法線方向に沿って圧着されて均一な接触圧で研磨する
こともできる。よって、本発明によれば、研磨面が均一
になって研磨精度が高く、しかも研磨装置のロボットの
ティーチイングが容易になる等の種々の利点のある研磨
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成説明図、

【図２】図１の要部の断面図、

【図３】研磨台の底面図、

【図４】研磨装置の斜視図、

【図５】本発明の第２実施例の断面説明図、

【図６】本発明の第２実施例の動作を説明するための研
磨装置の一部の斜視図、

【図７】(A),(B) は本発明の第２実施例の動作説明図、

【図８】本発明の第３実施例の断面説明図、

【図９】従来装置の構成説明図である。

【符号の説明】

１ 被研磨体、 ６ 通気孔、 ７ 気室、 １８ 工具本体、 ３０ 研磨装置、 ４１ 通気孔、 ４２ 研磨台、 ４４ 摺動軸、 ４５ 制御弁、 ４６ 気圧源、 ５０ 自在継手。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接触面に砥粒を形成して複数の通気孔を
   設け被研磨体の研磨面に対応する形状に形成され気室を
   設けた研磨台と、該研磨台を軸方向に摺動自在に保持す
   る工具本体と、該工具本体を介して前記研磨台を被研磨
   体の表面に接触させて駆動する駆動手段と、前記研磨台
   の気室に連通されて該気室を負圧にして前記通気孔から
   吸気させる気圧源とを具備し、 該気圧源により負圧の圧力を調節して前記研磨台と被研
   磨体の接触圧を設定するように構成したことを特徴とす
   る研磨装置。
2. 【請求項２】 接触面に砥粒を形成して被研磨体の研磨
   面に対応する形状に形成され気室を設けた研磨台と、該
   研磨台を軸方向に摺動自在に保持する工具本体と、該工
   具本体を介して前記研磨台を被研磨体の表面に接触させ
   て駆動する駆動手段と、前記研磨台の気室に連通されて
   該気室に正圧を供給して研磨台を前記被研磨体に接触さ
   せる気圧源とを具備し、 該気圧源により気室に供給される圧力を調節して前記研
   磨台と被研磨体の接触圧を設定するように構成したこと
   を特徴とする研磨装置。
3. 【請求項３】 前記研磨台を傾斜可能に連結する自在継
   手を設け、該自在継手により研磨台を被研磨体の法線方
   向に接触させるように構成したことを特徴とする請求項
   １又は２記載の研磨装置。