JPS5976765A - 脆性材料の研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、オーディオレコード針、ビデオディスク再生
針、ダイヤモンドバイト等に使用される、ダイヤモンド
、サファイア、水晶等の脆性材料の研磨装置に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点 オーディオレコード針やビデオディスク再生針あるいは
ダイヤモンドバイトのように、回転する物体に接触状態
で位置せしめ、なおかつ高精度の形状を維持する目的の
ためには耐摩耗性に優′ｒｌ−た材料が要求される。そ
のためには、高硬度で耐熱性、耐環境性に富み、長期に
渡って結晶構造が安定しているダイヤモンド、サファイ
ア、水晶等の結晶性脆性材料が適用される。ところが一
方これら材料を加工という観点から見るならば共通的な
性質として、 １　著しい結晶異方性を有し、例えば第１図（ａ）。

（ｂ）に示すごとくダイヤモンドの１１００）面から（
１１０）面の範囲において、加工方向に」：っては加工
速度が数１０倍累々ることが報告されている、 ２　脆性的な性質が著しく、つまり引っ張り応力による
塑性変形抵抗が太きいために小さな衝撃力によっても容
易に破砕し、チッピング（微小な欠け）を引き起す、 ３　最終便Ｍ′）ＪＤ工状態においては、加工点での熱
および振動等力靭ロエ仕上面品位に大きな影響をおよぼ
し、例えば、ダイヤモンドでは研磨工具の周速度によっ
て、加工速度、仕上面あらさに第２図に示すごとき差異
があられｔ′しることを実験によって見い出される、 ことが知られている。したがって通常のヵｎ工方法では
能率良く、所定の形状にチッピングも無く、しかも鏡面
状態に仕上げることは極めて難しく、従来より種々の加
工法が検討されているが、はとんど経験的な熟練技能者
の手作業に頼っているのが実状である。第３〜４図に従
来の代表的な例の具体構成を示し、以下図面を参照しな
がら従来の実施例について詳しく説明する。

第３図および第４図は従来のラッピング装置の断面図と
平面図を示すものである。第３図において１はラッピン
グ塗粒であり、２は前記ラッピング塗粒が塗布された平
面状ランプ板、３は前記平面状ランプ板を回転駆動する
駆動モータであり、４は装置の本体フレームである。５
は本装置において加工する結晶性硬脆性材−科を中心と
する加工物、６は前記加工物を接着した取付ロッド、７
は前記取付ロンドを保持するホルダー、８は前記取付ロ
ッドを固定保持する固定ボルト、９は前記ボルダ−を回
転自由に支持する支点ビン、１０は前記支点ピンを支持
する支持ブロックである。第４図において１１は加工物
、加工物のホルダー等を往復駆動せしめる送り台であり
、１２は前記送り台を駆動するモータと送りネジであり
、１１および１２は第４図のごとく平面状ラップ板の外
周に数台設置されている。１３は前記送り台によって加
工物が平面状ランプ板上を動く軌跡である。

以上の様に構成された従来の２ゾピング装置において以
下その動作について説明する。ラッピング塗粒１が塗布
され、駆動モータによって１０００〜１５００　ｒｐｍ
で回転している外径１００ｍｍから３００　ｔｒｈの平
面状ラップ板２に、先端に加工物５を接着によって取付
けた取付ロッド６をホルダー７に固定ボルト８によって
固定保持し、支点ビン９を中心に回転し加工物５が接触
加圧される。次にモータ・ネジ１２によって送り台１１
を駆動すれば、加工物５は第４図の軌跡１３のごとく平
面状ラップ板上を往復運動する。所定の時間が経過後、
加工物５および取付ロッド６を支点ピン９を中心に回転
し平面状ランプ板２よジ離し加工を中止する。さらに加
工物５および取付ロッド６をホルダー７より取りはずし
、加工物の形状精度を装置外の測定器によって測定し、
加工量が不足の場合、再度前記動作を繰り返し所定の形
状精度に加工していた。

しかしながら上記の様な構成では第４図の軌跡１３のと
とぐ平面状ラップ板上を往復運動する必要があり軌跡１
３上では周速度が異なる為平面状ランプ板上の摩耗状態
が異なり平面状ラップ板の平面度が悪くなる。又加工物
を往復運動させない場合平面状ラップ板上にはさらに深
いキズが発生し加工物を所定の形状・精度に加工するこ
とが不可能となる。一般にダイヤモンド等の硬脆性材料
のラップ加工においては最も加工能率の良い加工速度が
存在するが、前記の様に従来の加工方法では平面状ラッ
プ板上の一点で最適な加工速度になる様設定しても加工
物は平面状ラップ板上を往復運動する為加工速度は常に
変化し最適な加工速度で継続して加工することが不可能
であり加工能率が悪かった。硬脆性材料を精度良く加工
するには加工物に振動が加わらないように加工すること
が必要であるが従来の方法では平面状ラップ板の摩耗に
よる面振れや、ランプ板の回転不つり合いによる振動が
発生しチ・ンビングの原因となっていた。

又平面状ラップ板が摩耗した場合装置より取りはずして
平面度の修正加工をする必要があるが平面度を精度良く
修正加工することは非常に困難である。

さらに従来の装置による生産量は、加工物を往復駆動す
る為に加工能率が悪く、生産量を増やすためには加工物
を取り付ける送り台等を平面状ラップ板の外周に多数設
ける必要があるがコスト的には高価となる。さらに送り
台を多数設置するには平面状ラップ板の径を大きくする
必要があるがこれは回転精度を確保することが非常に困
難でありスペース的にも大きなスペースを要し実用上適
さなかった。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、脆性材料における加工仕上面
品位（仕上面あらさ、チッピング・・川・）の向上、な
らびに研磨速度の向上と生産性の向上を目的とした脆性
材料の研磨装置を提供するものである。

発明の構成 本発明は、表面に研磨剤を塗布または埋め込寸れた高速
で安定して回転する回転円筒体と、加工物を保持し、加
工物を前記回転円筒体の表面に圧接する様に付勢されて
いる加工物保持体と前記加工物保持体を設けた送９台と
、前記送９台を回転円筒体の回転中心軸に平行かつ連続
的に供給搬送可能な搬送機構より構成されており、加工
物を円筒表面上に一定の圧力で圧接させながら回転円筒
体中心軸方向に移動させることによって、研磨中におけ
る加工物と回転円筒体の相対速度が一定でなおかつ、回
転円筒体表面の研磨軌跡は同一軌跡を画かず、したがっ
て仕上面あらさが優れ、チッピングの少ない加工面を高
い研磨速度で達成できなおかつ生産性の向上をはかるこ
とが出来るという特有の効果を有する。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第５図、第６図により説明する
。１４は２７の研磨剤を一様に塗布した回転円筒体、１
５は前記回転円筒体を回転方向可変可能に１６のベルト
を介して駆動するモーターである。１７および１８ば１
４の回転円筒体を回転自由に支持する軸受けである。２
１の送り台の搬送手段は２２の送りモーターの駆動力を
、２３−と２４の軸にとりつけられた２５と２６のプー
リーによって伝達し、又ベルト１９と２０は４３の搬送
台によってガイドされ、この搬送台４３を１４の回転円
筒体の回転中心に平行になる様にと９つけることによっ
て２１の送り台を１４の回転中心に平行かつ連続的に供
給搬送可能に構成されている。２８は２９の取付ロッド
の先端に接着によって取りつけられた加工物である。３
０は前記取付ロッドを保持するホルダーであり、３１の
固定ボルトで前記取付ロッドを固定保持する。３２は前
記ホルダーを回動自由に支える支点ピンである。

３３は２８の加工物を前記回転円筒体の円筒表面に圧接
するための加圧バネである。３４は前記送り台上に設け
られた前記支点ピンを支持する側板テアル・　３５の加
工量設定ロッドは前記支点ピンを中心に３０のホルダー
と一体となり、回動自由である。３６は前記加工物の加
工量を設定する為の定寸機構であり、３７の取付ブラケ
ットで前記送り台上に設けられ３８は加工量の設定量で
あり、３９は加工物２８と回転円筒体１４の接触点であ
り、４ｏは本体フレームである。

以上の様に構成されたラッピング装置について以下その
動作および作用について説明する。

研磨剤２了が一様に塗布または埋め込壕れた回転円筒体
１４が軸受１７，１８によって支持され、回転方向及び
回転数可変可能なモーター１５によってベルト１６を介
して所定の回転数および回転方向に回転している。次に
加工物２８を接着によって取り付けられた取付ロッド２
９は加工物のホルダー３０の穴に装着され固定ボルト３
１によってホルダー３０に固定保持される。前記ホルダ
ー３０は、送り台２１上に設けられた３４の側板に支持
された支点ピンを中心に回転可能であり、加圧バネ３３
によって回転円筒体の円筒表面に圧接する。回転円筒体
の円筒表面に圧接された加工物２８と送り台２１等はモ
ータ２２によって駆動されるベル）１８．１９によって
同一方向（矢印Ｘ方向）に回転円筒体１４の回転円中心
軸に平行に搬送され、かつ回転円筒体１４の表面に塗布
寸たは埋め込まれた研磨剤によって加工される。加ニー
量は、送り台２１に設けられた取付ブラケット３７に取
り・付けられた加工量を設定するための定寸機構（マイ
クロメータヘッド）と、ホルダー３０と一体に構成され
る加工量設定ロッド３５のクリアランス３８をあらかじ
め所定量に設定すれば、加工が進行し加工物２８は矢印
ｙ方向に支点ピン３２を中心に変位する。加工量設定ロ
ッド３５も当然支点ピン３２を中心に矢印２方向に回転
する。さらに加工が進行しクリアランス３８が０となっ
た時加工は停止する。加工物および送り台は搬送機構の
４１部に連続的に供給すれば加工物は連続的に加工され
加工の完了した力日工物は搬送機構の４２部に搬送され
る。本実施例においては上記動作を連続的に繰り返し可
能である。

さらに第１図に示したようにダイヤモンド、サファイヤ
等のように加工の結晶異方性が強い材料に対しては、加
工面を基準結晶格子面に対して精度よく設定することが
必要となる。それには第７図に示すようにワークホルダ
ー３０の穴にそって取付ロッドを摺動させ、加工物２８
とワークホルダー３０の回転中心となる支点ピン３２と
の距離を変化させることによってなし得る。つまり加工
物２８の基準面の結晶方位をＸ線反射法等によって調べ
ておき、その基準面から当該加工面の偏位角をＯとする
ならば、θは以下に示す式によって表わされ、取付ロッ
ド２９の長さを変化させることによって任意の値ホルダ
ー３０の回転中心支点ビン３２のセンターから摺動穴の
センターまでの長さを８１ホルダー３ｏの回転中心まで
の深さをｂ１取付ロッド２９のホルダー３０からの繰り
出し量を！、回転円筒体１４の半径をＲ１回転円筒体１
４の中心からホルダー３０の回転中心３２′！１でのフ
レーム４０と平行面上での距離を０１それと直角方向の
距離をｄとする。さらに加工物２８の回転円筒体１４の
円筒表面との圧接点を３９とするならば、圧接点３９に
おける回転円筒体１４の接線と取付ロッド２９とのなす
角が前述の結晶基準面と当該加工面との偏位角θとなる
。この時圧接点３９とワークホルダー３０の回転中心と
を結ぶ線が回転円筒体１４の接線とのなす角を０１゜−
取り付はロッド２９と々す角を０２とすれば、θは次に
示す計算式で計算できる。

θ二０１＋０２　　　　　　　　　　　　・・・・・・
・・・（１）（１）　＋　（２）式に基づき実用的な値
としてａ＝１０ｍｍ、ｂ　＝　２０　ｍｍ、ｄ：５．、
Ｒ＝　５０　ｍｎ　ヲ採用シ、Ｃを１４０ｗｎ　、　１
５０’ｍｍ　、　１６０ｔｍｎ、ｌを１００〜１２０聴
に変化させたときの計算結果を第８図に示す。ここで上
記計算結果から判るように、単に取付ロッド２９の繰９
出し量４を変化させるだけでなく、回転円筒体１４とホ
ルダー３０の回転中心３２の距離を変化させる、つまり
Ｃおよびｄの値を変えることによってもより広範囲にθ
を設定できることは言うまでも々い。

以上の様に本実施例によれば、回転円筒表面に力ロエ物
を圧接させ加工中の速度を一定にし回転円筒軸方向に精
度よく、低速で移動させ、かつ加工面の結晶方位を取付
ロッドの繰り出し量を変化さぜ、精度良く調整すること
によって、硬脆性材料をチッピングが少なく、力ロ工面
品位が優れかつ加工量のバラツキも少なく、又送り台上
に設けられた加工物保持体と加工物を、回転円筒体の円
筒表面に連続的に供給かつ搬送可能であるため生産性の
向上をはかることができる。なお本実施例において送り
台上に設けた加工物は１本としたが、多数個同時に力ロ
工することも可能である。

発明の効果 以上のように本発明は研磨剤が塗布または埋め込まれた
回転円筒体と、前記回転円筒体の円筒表面に加工物を圧
接する手段を有する加工物の保持体と、加工物保持体を
設けた送り台と、加工物を回転円筒体の回転中心軸に精
度よく平行にかつ連続的に供給搬送する搬送手段を設け
ることにより研磨中の相対速度が一定で、なおかつ研磨
軌跡が同一円周軌跡を画かず、したがって仕上面あらさ
が優れチッピングが少ない加工面を高い研磨速度で加工
できる。又加工物を円筒表面に連続的に供給かつ搬送す
ることにより加工物を多数個連続的に加工でき生産性の
向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はダイヤモンド結晶面における加工異方性
を示す図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）を説明するため
の概念図、第２図は回転円筒体周速度とダイヤモンドの
研磨速度および仕上面あらさの関係を示す図、第３図は
従来の研磨装置の断面図、第４図は同平面図、挙−一第
５図は本発明の一実施例における平面図、第６図は同断
面図、第７図は本実施例における研磨角度を高精度に設
定できることを説明するためのホルダ一部分の拡大図、
第８図は計算結果に基づく取付ロンドの送り出し量と力
ロ工面の設定角度の関係を示す図である。 １４・・・・回転円筒体、２１・・・・・・送り台、２
８・・・・・・加工物、２７・・・・・・研磨剤、３０
・・・・・・ホルダー、４３・・・・・・搬送台。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （ｎＪ＋ （ｒＯθ）前η゛５１吐ψ（ｊＫ） 之 Ｓ２図 ＋１−（ がＯ 回＠　Ｐ：ＩＨイ’ｈ　ＪｆｌＹＬｇ　　ｔ”Ｖｍｉｎ
＋第５図 第７図 「７フー７７７　　　　／　／　’ｉ−７／　ｌ”’７
　／。 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒表面に研磨剤が塗布または埋め込まれた回転円筒体
   と、この回転円筒体の回転中心軸に平行に移動可能な送
   り台と、この送り台に設けられ、かつ加工物を保持し、
   この加工物を前記回転円筒体の円筒表面に圧接するよう
   に付勢されている加工物保持体と、前記送り台を回転円
   筒体の回転中心軸に平行かつ連続的に供給搬送可能な搬
   送手段とを備えた脆性材料の研磨装置。