JPH089142B2 - 平面研磨機用のドレッサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、平面研磨機の砥石の目立てを行うドレッ
サに関する。

従来の技術 例えば磁気ディスク用アルミニウム基板等の被研磨物
の研磨を行う平面研磨機の１つとして、第５図及び第６
図に示すようなものが知られている。即ち、図中（Ａ）
は平面研磨機であり、該研磨機は上下一対の対向定盤
（１）（２）と、各定盤の内面に取着されたドーナツ状
の上下砥石（３）（４）と、各砥石（３）（４）の間に
おいて砥石の軸心に配置された太陽歯車（５）と、該太
陽歯車（５）の同心外方に配置された内歯歯車（６）
と、前記太陽歯車（５）と内歯歯車（６）のいずれにも
外周面を噛合された状態に配置された１または２以上の
薄板平歯車状の被研磨物保持器（７）とを備えている。
また、各保技器（７）には複数の孔が形成されており、
この孔に保持器よりも厚肉の円板状被研磨物（Ｂ）が嵌
め込み状態に保持されるものとなされている。さらに、
上下定盤（１）（２）は駆動軸（1a）（2a）及びスプロ
ケット（1b）（2b）を介して第１モーター（11）に接続
され、該モーター（11）の駆動により回転するものとな
されている。なお、上側定盤（１）はシリンダー（図示
せず）により昇降自在に支持され、第５図に示す下降位
置において駆動軸（1a）の上端の係合部（1a′）に係合
して、下側定盤（２）と逆方向の回転力を付与されるも
のとなされている。一方、太陽歯車（５）は駆動軸（5
a）及びスプロケット（5b）を介して第２モーター（1
2）に、また内歯歯車（６）は駆動軸（6a）及びスプロ
ケット（6b）を介して第３モーター（13）にそれぞれ接
続されており、これらモーター（12）（13）の駆動によ
りそれぞれ異なる回転数で回転し、これにより保持器
（７）を遊星歯車状に自転させつつ公転させうるものと
なされている。なお、上下定盤（１）（２）、太陽歯車
（５）、内歯歯車（６）の回転数は、被研磨物（Ｂ）の
両面を等しく加工できるように予め所期する比率に設定
されている。

図示した平面研磨機では、まず被研磨物（Ｂ）を被研
磨物保持器（７）にセットしたのち、上下定盤（１）
（２）を接近させて砥石（３）（４）を所定の加圧力で
被研磨物（Ｂ）に圧接させる。次に第１〜第３各モータ
ー（11）（12）（13）を駆動して、上下定盤（１）
（２）、太陽歯車（５）、内歯歯車（６）を回転させ
る。太陽歯車（５）と内歯歯車（６）の回転により被研
磨物保持器（７）は上下砥石（３）（４）の回転中心の
まわりを自転しつつ公転し、回転する砥石（３）（４）
の作用で被研磨物（Ｂ）の研磨加工が遂行される。

ところで、上記研磨機（Ａ）を長期使用すると砥石
（３）（４）に目つまりや目つぶれが発生するため、ド
レッサにより定期的に砥石（３）（４）の目立てを行う
必要がある。かかるドレッサ（20）は、第７図及び第８
図に示すように、前記被研磨物保持器（７）と入替え可
能な円盤状かつ歯車状に形成されたドレッサ本体（21）
と、該本体の上下端面に先端突出状態に埋設された目立
て用の複数の同大の円柱状ペレット（22）とを備えてい
る。なお第７図に示す（21a）はドレッサ本体（21）の
外周面に設けられた歯部、（23）は軽量化のための肉抜
き部である。そして、ドレッサ（20）を被研磨物保持器
（７）の代わりにセットして砥石（３）（４）をペレッ
トに圧接したのち、太陽歯車（５）及び内歯歯車（６）
の作動でドレッサ（20）を自転させつつ公転させる一方
砥石（３）（４）を回転させることにより、ペレット
（22）の先端で砥石表面を削りとり、もって砥石（３）
（４）の目立てを行うものとなされている。

発明が解決しようとする課題 ところが、従来の上記のようなドレッサ（20）により
砥石（３）（４）の目立てを行った場合、砥石の表面が
平坦とならず、半径方向に大きな凹凸を生じることが判
明した。このような砥石を用いて研磨加工を行うと砥石
の被研磨物への圧力分布が不均一となり、研磨量の不均
一ひいては被研磨物の表面性状の不均一を生じる原因と
なっていた。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたもの
であって、目立て後の砥石の表面を平坦となしえて被研
磨物の研磨量を均一にでき、ひいては表面性状に優れた
被研磨物の研磨加工を可能となすドレッサの提供を目的
とする。

課題を解決するたための手段 上記目的を達成するために、発明者は目立て後の砥石
表面が均一な平坦面とならない原因について調査研究し
たところ、ドレッサ上のペレット配置が適切でないた
め、目立て時に砥石表面をペレットが通過する割合が砥
石表面の各部で差があり、通過する割合の多い部分が
凹、少ない部分が凸となることがわかった。

そこで、目立て時にペレットが砥石表面の各部を均一
な割合で通過するものとなすべくさらに研究を重ねた結
果、適正なドレッサ上のペレット配置が存在することを
見出し、かかる知見に基いてこの発明を完成しえたもの
である。

即ちこの発明は、図面の符号を参照して示すと、円盤
状のドレッサ本体（31）の端面に、先端突出状態に設け
られた複数の目立て用ペレット（32）を有し、回転する
砥石（３）（４）の回転中心のまわりを、前記ペレット
（32）を砥石表面に圧接した状態で自転しながら公転す
ることにより砥石の目立てを行うものとなされた平面研
磨機用のドレッサ（30）において、 ドレッサ（30）の半径をR_Tとした場合、ドレッサ中心
から0.5R_T以内に存在するペレットの合計面積が全ペレ
ットの合計面積の13〜20％を占め、かつ ドレッサ中心（O_T）から0.4R_T以内にもペレットが存
在し、かつ ドレッサ中心（O_T）から最も離れた位置にあるペレッ
トまでの距離をL₂、最も近い位置にあるペレットまでの
距離をL₁としたときに、L₁〜L₂の範囲において円周方向
のどの位置にもペレット（32）が存在しない帯域（40）
の半径方向の長さの合計値が0.2（L₂−L₁）以下である
ことを特徴とするものである。

作用 上記ペレット配置とすることにより、砥石（３）
（４）表面の任意の点を各ペレット（32）が通過する割
合が均一化され、砥石表面がペレットで平均的に削られ
る結果、砥石の半径方向の凹凸が解消される。

実施例 第１図において、（30）はドレッサであり、該ドレッ
サはドレッサ本体（31）と複数個の目立て用ペレット
（32）とからなる。ドレッサ本体（31）は所定厚さの円
盤状をなし、その外周面には第５図に示す研磨機（Ａ）
の太陽歯車（５）及び内歯歯車（６）のいずれにも噛合
される歯部（31a）が形成されている。このドレッサ本
体（31）はSUSにより形成されているが、厚さ方向を一
部扇状にくり抜いた一対の肉抜き部（33）を設けること
によりその軽量化が図られている。

一方、前記ペレット（32）はいずれも同大円柱状のダ
イヤモンド焼結体からなり、第２図に示すようにドレッ
サ本体（31）の端面に設けられた嵌合凹部（31b）に先
端突出状態に嵌入配置されるとともに、銀ろう付により
ドレッサ本体（31）に接合されている。第２図に示す
（34）はろう付部である。なお、ペレット（32）は必ず
しも同大でなくても良い。また、ペレット（32）の突出
端面には砥石（３）（４）の目立てを行うための微細凹
凸（32a）が形成されている。

上記ペレット（32）の配置はこの発明では次のように
設定されなければならない。即ち、まず第１図に示すよ
うに、ドレッサ（30）の半径をR_Tとした場合、ドレッサ
中心（O_T）から0.5R_T以内に存在するペレット（32）の
合計面積が全ペレットの面積の13〜20％でなければなら
ない。特に好ましくは全面積の14.0〜17.5％に設定する
のが良い。また、第２にはドレッサ中心（O_T）から0.4R
_T以内にもペレット（32）が存在することが必要であ
る。特に好ましくはドレッサ中心（O_T）から0.3R_Tさら
に好ましくは0.2R_T以内の位置にもペレットが存在する
のが良い。また第３には、ドレッサ中心（O_T）から最も
離れた位置にあるペレットまでの距離をL₂、最も近い位
置にあるペレットまでの距離をL₁とした場合に、第３図
に示すようにL₁〜L₂の範囲において円周方向のどの位置
にもペレット（32）が存在しない帯域（40）（第３図に
斜線で示す）の半径方向の長さをl₁、l₂…とした場合、
l₁＋l₂＋…≦0.2（L₂−L₁ ）でなければならない。こ
のことは、L₁〜L₂の範囲においてドレッサ中心（O_T）か
ら任意半径の円を描いた場合、この円がいずれのペレッ
トにも当らない確率が0.2以下であることを意味する。
特に好ましくは０すなわち任意半径の円を描いた場合、
この円が必ず１以上のペレット（32）に当たるように設
定するのが良い。

上記の諸条件を満足するペレット配置とすることで、
目立て時に砥石（３）（４）の表面の各部を各ペレット
（32）が均一に通過することとなる。逆にいずれかのペ
レット配置条件を逸脱する場合には目立て時に各ペレッ
トが通過する割合の多い部分と少ない部分とを砥石表面
に生じ、目立て量が不均一となり砥石の半径方向に凹凸
を生じるものとなる。

第１図及び第２図に示すドレッサ（30）を用いて砥石
（３）（４）の目立てを行うには、ドレッサ（30）をそ
の外周歯部（31a）が研磨機（Ａ）の太陽歯車（５）及
び内歯歯車（６）のいずれにも噛合した状態に配置し、
次いで砥石（３）（４）をドレッサ（30）のペレット
（32）に圧接せしめる。この状態で太陽歯車（５）及び
内歯歯車（６）を回転することによりドレッサ（30）を
自転させつつ公転せしめ、同時に定盤（１）（２）即ち
砥石（３）（４）を回転させる。すると砥石（３）
（４）とドレッサ（30）との相対運動に基いて砥石
（３）（４）の表面を次々に通過するペレット（32）に
より砥石表面が削り取られ、もって目立てが行われる。

ところで、ペレット（32）が砥石（３）（４）の任意
の表面を通過する割合は、砥石表面の各点に対してペレ
ットが通過する距離（以下単に「通過距離」という）と
して計算により求めることができる。即ち、第４図に示
すように、ドレッサ中心（O_T）から半径Ｒの距離に半径
R_Pの円形ペレット１個が存在するものと仮定した場合、
砥石中心（O_W）から半径ｒの位置の点Ｚ（r,θ）におけ
る通過距離の円周方向平均値ｆ（ｒ）は次の式で与えら
れる。

ｉ）Ｃ−Ｒ＋R_p＜ｒ＜Ｃ＋Ｒ−R_pのとき 但し、 ii）Ｃ−Ｒ−R_p≦ｒ≦Ｃ−Ｒ＋R_pまたはＣ＋Ｒ−R_p≦ｒ
≦Ｃ＋Ｒ＋R_pのとき iii）ｒ＜Ｃ−Ｒ−R_pまたはＣ＋Ｒ＋R_p＜ｒのとき ｆ（ｒ）＝０ 但し、上式において N_T（rpm）：ドレッサの自転速度 N_W（rpm）：砥石の回転速度 Ｒ（mm）：ドレッサ中心（O_T）からペレット中心（O_p）
までの距離 R_p（mm）：ペレット半径 Ｃ（mm）：砥石中心（O_W）からドレッサ中心（O_T）まで
の距離 ｔ（sec）：ドレッシング時間 ｖ（r,θ）：砥石とドレッサ（ペレット）との相対速度 β（r,R_θ）：ドレッサ上の半径Ｒ_θの円周上のうち、
ペレットの存在する比率 上記の各式は前述のようにドレッサ中心（O_T）から半
径Ｒの距離に半径R_Pの円形ペレット（32）が１個存在す
る場合の通過距離を示すものであるが、ドレッサ中心
（O_T）からＲの距離にｘ個のペレットが存在する場合に
は、砥石（３）（４）の各点における通過距離はペレッ
ト１個の場合の通過距離ｆ（ｒ）をｘ倍すれば良い。ま
た、ドレッサ（30）上の個々のペレット（32）による砥
石各点の通過距離Ｆ（ｒ）は各ペレットによる通過距離
の和即ち Ｆ（ｒ）＝f₁（ｒ）＋f₂（ｒ）＋f₃（ｒ） ＋…＋fn（ｒ） （ただしｎはペレット個数） で計算できる。そして、砥石各点の通過距離Ｆ（ｒ）が
等しければ、ペレット（32）により削られる量も等しく
なり、砥石表面が平坦となる。

ちなみに、第１図に示す本発明に係るドレッサ（30）
と第８図に示す従来のドレッサ（20）とを用い、下記の
条件下で第５図に示した研磨機における下側の砥石
（４）の半径方向の各点の通過距離を計算するととも
に、実際に目立てを行った場合の下側の砥石（４）の半
径方向の表面粗さを実測した。

（条件） 砥石内半径:185mm 砥石外半径:565mm ドレッサ半径R_T:211.67mm 砥石とドレッサとの中心間距離C:374.7mm ペレット半径R_P:8mm ドレッサ自転速度N_T:0.378×50rpm 下定盤（砥石）の相対回転速度:0.839×50rpm 下定盤（砥石）の回転速度N_W:50rpm ドレッシング時間t:20秒 通過距離の計算結果を、本発明実施品については第９
図に、従来品については第10図に示す。また、砥石の表
面粗さの実測結果を、本発明実施品については第11図に
従来品については第12図に示す。

上記の結果から、従来品ではドレッサ（20）の内部付
近にペレットがないため、砥石（４）の内周及び外周近
傍に通過距離のピークが生じ、実測でもこれに対応する
位置で凹凸が激しいのに対し、本発明実施品はペレット
の通過距離が砥石の各点で近似しており、また実測でも
砥石表面が平坦化されていることがわかる。

発明の効果 この発明は、上述の次第で、円盤状のドレッサ本体の
端面に、先端突出状態に設けられた複数の目立て用ペレ
ットを有し、回転する砥石の回転中心のまわりを、前記
ペレットを砥石表面に圧接した状態で自転しながら公転
することにより砥石の目立てを行うものとなされた平面
研磨機用のドレッサにおいて、ドレッサ上のペレット配
置を所定条件に設定することにより、砥石の目立て時に
ペレットが通過する割合を砥石表面の各部で均一化でき
る。その結果、砥石表面をペレットにより均一に削りと
ることができ、砥石表面を凹凸の少ない平坦面に目立て
できる。従って、かかる目立て済みの砥石を用いて研磨
加工を行った場合、砥石の被研磨物への圧力分布を均一
にでき、ひいては表面性状、品質に優れた被研磨物の提
供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るドレッサの平面図、
第２図は第１図のII−II線断面図、第３図はペレットの
配置条件の１つを説明するためのドレッサの模式的平面
図、第４図は砥石表面のペレット通過距離を計算する際
のドレッサと砥石の関係を示す模式的平面図、第５図は
平面研磨機の一例を示す正面部分断面図、第６図は第５
図の平面研磨機の使用状態を示す要部斜視図、第７図は
第５図の研磨機における砥石の目立て方法を説明するた
めの要部斜視図、第８図は従来のドレッサの平面図、第
９図は本発明に係るドレッサを用いた場合の砥石表面の
通過距離の計算結果を示すグラフ、第10図は従来のドレ
ッサを用いた場合の砥石表面の通過距離の計算結果を示
すグラフ、第11図は本発明に係るドレッサを用いて目立
てを行った場合の砥石の表面粗さの実測結果を示すグラ
フ、第12図は従来のドレッサを用いて目立てを行った場
合の砥石の表面粗さの実測結果を示すグラフである。 （30）…ドレッサ、（31）…ドレッサ本体、（32）…ペ
レット、（40）…帯域、（３）（４）…砥石、（Ａ）…
平面研磨機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円盤状のドレッサ本体（31）の端面に、先
   端突出状態に設けられた複数の目立て用ペレット（32）
   を有し、回転する砥石（３）（４）の回転中心のまわり
   を、前記ペレット（32）を砥石表面に圧接した状態で自
   転しながら公転することにより砥石の目立てを行うもの
   となされた平面研磨機用のドレッサ（30）において、 ドレッサ（30）の半径をR_Tとした場合、ドレッサ中心か
   ら0.5R_T以内に存在するペレットの合計面積が全ペレッ
   トの合計面積の13〜20％を占め、かつ ドレッサ中心（O_T）から0.4R_T以内にもペレットが存在
   し、かつ ドレッサ中心（O_T）から最も離れた位置にあるペレット
   までの距離をL₂、最も近い位置にあるペレットまでの距
   離をL₁としたときに、L₁〜L₂の範囲において円周方向の
   どの位置にもペレット（32）が存在しない帯域（40）の
   半径方向の長さの合計値が0.2（L₂−L₁）以下であるこ
   とを特徴とする平面研磨機用のドレッサ。