JPS6219983B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械特に遊星型ラツピングマシン
およびこれによる工作部材片群のラツピング方法
に関する。

このような工作機械は例えば厚さ100ミクロン
の水晶板の研磨等のように硬くてもろい部材の平
行な両表面を研磨具により工作し、このような機
械はラツピング中に研磨具表面の整形修正機構を
備えている。公知のラツピングマシンは下側ラツ
プ盤、上側ラツプ盤、およびこれら両ラツプ盤間
に配置された工作すべき部材を含みかつ静止した
下側ラツプ盤および回転する上側ラツプ盤と同軸
の垂直軸上で回転する遊星歯車機構の太陽ギヤお
よびリングギヤにより駆動される支持枠を具備し
ている。このようなラツピングマシンにおいては
各ラツプ盤表面に対する支持枠中心の回転速度が
逆向きでほぼ等しくまた遊星機構のリンクにより
駆動される上側ラツプ盤を回転させるための機構
を備えている（ソ連発明者証No.1492911参照）。こ
のような構成においては静止したベース基板（下
側ラツプ盤）が設けられており両ラツプ盤表面に
接して工作物に作用する摩擦力の作用方向が鈍角
状に生ずるから支持枠にかかる力が緩和され、か
つ工作される部材が螺線状通路に沿つて加工され
る等の利点があるがこれとともに以下に述べるよ
うな多くの欠点も有している。工作される工作板
は円形状軌道に沿つてラツプ盤表面上を運動する
ことができるだけであり、このような作動は支持
枠内に多数の加工板が存在すること並びに遊星機
構の太陽ギヤおよびリングギヤに対する支持枠の
回転速度が速いために噛合歯が早期に摩耗する。
支持枠の大きさは太陽ギヤの大きさと等しく小さ
なラツプ盤や小さな支持枠を具備させることは不
可能でありこのため薄い工作板を研磨することは
できない。支持枠を小さくすればこれに組み入れ
る工作板の数は少なくなり従つて支持枠に加わる
作用力（各工作板に加わる摩擦力を合計した力）
も小さくなることは公知である。支持枠と太陽ギ
ヤの大きさが等しいため支持枠を小さくすればラ
ツプ盤も小さくなり同時に工作板の数も少くなり
生産性は低下する。支持枠と太陽ギヤの大きさを
等しくする必要がなくなれば小さな支持枠を多数
備えたラツピングマシンを製作することができよ
う。このようにすれば両ラツプ盤の外形を同じに
したまま小さな支持枠を多数装着できるため同時
に加工される工作板の数は同じとなる。ピーター
ウオルタ（西ドイツ）により製造されたラツピン
グマシンAL−２は下側および上側ラツプ盤を反
転させることによる機械的修正機構を備えてい
る。しかしながらこのような装置においては両ラ
ツプ盤が互に逆方向に回転するため薄い工作板を
研磨することはできない。静止した下側ラツプ盤
に対し上側ラツプ盤を反転させることは支持枠に
負荷力が作用することになるため薄い工作板の研
磨が不可能になり好ましくない。

本発明の目的は公知の遊星型ラツプマシンにお
ける上記欠点を解消し例えば60〜80ミクロンの厚
さの工作板を高い精度で研磨できるようなラツピ
ング方法およびラツピングマシンを提供すること
である。本発明におけるラツプ盤および支持枠を
回転運動させるための駆動力伝達機構は一方では
工作中に支持枠が工作される部材の作用を受けな
いようにし、かつ他方ではラツプ盤表面の摩耗が
均一になるように部材の回転通路を形成する。こ
のような目的を達成するため本発明においては遊
星ラツピングマシンの回転するラツプ盤および静
止したラツプ盤間に配置した工作板のラツプ方法
について開示する。本発明の特徴は回転するラツ
プ盤がその回転軸廻りに回転する支持枠中心の回
転角速度の約２倍の角速度で駆動される点であ
り、これにより支持枠が工作される部材の作用を
受けないようにした点である。本発明に係るラツ
ピングマシンは上記方法を実施するためのラツピ
ングマシンであつて、静止したラツプ盤、回転す
るラツプ盤および両盤間に配備された工作板群を
含む支持枠を具備し、該支持枠は遊星歯車機構の
遊星ピニオンを構成し、上記遊星歯車機構の太陽
ギヤおよび回転するラツプ盤との間にデイフアレ
ンシヤルギヤ機構を挿入し支持枠中心およびラツ
プ盤間のギヤ比を約１：２とするようにしたこと
を特徴としている。このような構成により工作板
の両表面とラツプ盤間に逆向きの摩擦力が発生し
このため工作板から支持枠への力の伝達作用がな
くなる。本発明の一実施態様によれば上記角速度
比をもたらすデイフアレンシヤルギヤ機構がラツ
プ盤用遊星機構の太陽ギヤに固定した中間遊動ピ
ニオンのキヤリヤ部材を具備し、該キヤリヤ部材
は太陽ギヤと同軸の別の一対のピニオンと噛み合
う中間ピニオンを遊転可能に支持し、一方のピニ
オンは固定され他の一方のピニオンは担持部材に
より回転するラツプ盤とともに駆動結合されたこ
とを特徴としている。このような構成により工作
板から支持枠への力の伝達を最も有効に除去でき
る。このような構成により中央軸から直接上側ラ
ツプ盤を駆動するデイフアレンシヤル機構が達成
できるため上側ラツプ盤専用の駆動源を省略でき
る。さらに本発明の別の実施態様においてはラツ
プ盤用遊星機構の駆動力伝達機構がさらにラツプ
盤表面の摩耗修正用差動回転形遊星歯車機構を備
えこれは逆転可能な電動モータ、減速ギヤ、中間
ギヤ、２つの内外側太陽ギヤ、キヤリヤおよび遊
星ピニオンにより構成したことを特徴としてい
る。このような構成により上記実施例と同様に工
作される部材から支持枠への力の伝達がなくなり
さらに機械的駆動回転条件を変化させることによ
り工作中にラツプ盤を修正することができる。

以下添付図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

公知の遊星型ラツピングマシンは上側および下
側ラツプ盤およびそれらの間に配置されかつ垂直
回転軸上の太陽ギヤおよびリングギヤにより駆動
される支持枠を具備している。工作される複数個
の工作板は支持枠のソケツト内に配置されラツプ
盤表面により研磨される。現存の平面ラツピング
マシンは各種の部材の平らで平行な表面を高い精
度でラツプできる。しかしながら、薄い工作板を
工作する場合あるいは高い精度を得るためにはこ
のようなラツピングマシンは工作中にラツプ盤を
取外してラツプ盤表面を修正仕上げしなければな
らない。さらに両ラツプ盤面と工作板面との接触
部および支持枠、太陽ギヤ、リングギヤ間の噛合
歯相互間の接触部を通して支持枠上に大きな荷重
が加われば、遊星機構の噛合歯面は急速に摩耗す
る。両上下側ラツプ盤面で同時に工作される工作
板の工作可能な厚さは支持枠の強さに大きく依存
する。支持枠は工作板を所定の位置においてこれ
らを保持する。支持枠は太陽ギヤおよびサンギヤ
上に働らく力をそれらの噛合い点において受けと
つて締めつけられ、同時に上側および下側ラツプ
盤に作用する有効な抵抗力は工作板を介して支持
枠上に加わる。厚さ0.5mm以上の板をラツピング
する場合には各種材料の支持枠が使用可能であ
る。しかしながら同じ支持枠材を用いて厚さ0.5
mm以下の板を工作する場合には支持枠へ加わる荷
重を低下させなければならない。このためには工
作中に支持枠上に加わる合計力（ΣＰ）が一周期
内において充分小さく一定となるようにラツピン
グマシンの駆動機構を動作させなければならな
い。静止した上下側ラツプ盤を有し、その間で工
作板を運動せしめるラツピングマシンによりラツ
プ盤間の板を工作する場合にはラツプ盤に作用す
る抵抗力P₁₄およびP₂₄の作用方向は工作板の中心
が各ラツプ盤表面間で同じような軌跡に沿つて運
動するため同一となる。即ち第１ａ図は静止した
２つのラツプ盤１，２間の工作板における相対速
度および抵抗力の方向を示す線図であり、 第１ｂ図はラツプ盤３，４が反対方向に回転し
ている場合の相対速度および抵抗力を示す線図で
ある。第１ｃ図の場合には工作板は静止した下側
ラツプ盤６および回転する上側ラツプ盤５の間に
ある。最初の装置においては、上側及び下側ラツ
プ盤１，２が静止した支持ベースを構成するため
工作板７は高い精度で研磨される。しかしながら
この場合には（第１ａ図）抵抗力が同一方向に作
用するため、支持枠８はΣＰ＝P₁₄＋P₂₄に相当す
る最大の負荷力が工作板上に作用し支持枠８はこ
れを受ける。次に逆方向に互に回転するラツプ盤
３，４間で板を工作する場合には（第１ｂ図）抵
抗力P₁₄およびP₂₄は逆向きになる。従つて支持枠
９の受ける負荷力は小さく抵抗力の差ΣＰ＝P₁₄
−P₂₄に等しくなる。この装置は薄い板７を工作
するのに適しているが支持ベースが静止しないた
め工作精度は落ちる。静止した下側ラツプ盤６
（第１ｃ図）および回転する上側ラツプ盤５から
なるラツピングマシンにより工作する場合には上
下のラツプ盤に対する工作板７の相対速度が等し
くなる条件が満たされなければならない。これは
板の両面に同一の研磨量を得るために必要なこと
である。従つて、下側ラツプ盤６が静止し、支持
枠１０の中心が角速度ω_３＝V₃₂で運動し、上側
ラツプ盤５が角速度ω_１＝２ω_３で回転するよう
なラツピングマシンは支持枠が工作板部分の抵抗
力を受けないため薄い板の工作に適しかつ下側ラ
ツプ盤６が静止して静止支持ベースを構成するた
め工作精度が高められる。ただしω_１は第１ｃ図
において上側ラツプ盤５の運動速度V₁₂に対応す
る角速度を示し、ω_３は支持枠１０の運動速度
V₃₂に対応する角速度を示すものとする。実際に
はこのような装置は遊星型ラツピングマシンの遊
星機構における太陽ギヤとリングギヤの角速度ω
_５とω_６がほぼ等しく即ちω_５＝ω_６であつて、
ω_１≠ω_３であることが必須条件である。このよ
うな場合には上側ラツプ盤の角速度は支持枠中心
の角速度の約２倍の速さでなければならない。こ
のような構成により保持枠内におかれた各工作板
の中心は上下のラツプ盤の研磨表面上で螺旋状の
軌跡を描く。この場合上下のラツプ盤上での各円
周速度又は抵抗力のベクトル間の角度は上下ラツ
プ盤表面上の各点において180゜よりわずかにず
れるだけである。即ち、ほぼ逆向きのベクトルに
なる。

本発明の一実施例においてはラツピングマシン
は上側ラツプ盤１１（第２図）、下側ラツプ盤１
２、およびそれらの間に配備された支持枠１３に
より構成される。研磨工作される多数の工作板１
４は支持枠１３内に形成された対応する数のソケ
ツト内にそれぞれ配置される。支持枠１３は遊星
歯車機構の太陽ギヤ１５およびリングギヤ１６と
噛み合う。上側ラツプ盤１１上には２倍増速機の
ピン１８と係合するストツパ１７を立設してい
る。この２倍増速機は担持部材１９、球状ベアリ
ング２０、中央軸２２に固定した遊星ピニオン２
４を支承する横断部材２１、固定状に設けた支持
傘歯車２３、遊星ピニオン２４および増速出力傘
歯車２５により構成される。上側ラツプ盤１１は
支持ローラ２６の内側に回転自在に支持される。
このラツピングマシンはさらに電動モータ２７、
減速ギヤ２８および中間軸２９を備えている。

電動モータ２７が駆動されると減速ギヤ２８お
よび中間軸２９を介して遊星機構の中央軸２２お
よびリングギヤ１６に回転運動が伝達される。遊
星機構の太陽ギヤ１５および横断部材２１は中央
軸２２に固定されているため同一の角速度で駆動
される。担持部材１９に結合された出力傘歯車２
５は遊星ピニオン２４を介して固定の支持傘歯車
２３上を転動回転し、２倍増速機の出力傘歯車２
５を遊星機構の太陽ギヤ１５の２倍の角速度で駆
動する。

ラツプ盤用遊星機構に対しデフアレンシヤル歯
車機構を付加して使用すれば全体的寸法が小形化
でき、ラツプ盤用遊星機構に対する回転運動的結
合構成が簡潔化される許りでなく、その運転の信
頼性が非常に高められることになる。

本発明の別の実施例によればラツピングマシン
は上側ラツプ盤３１（第３図）、下側ラツプ盤３
２およびそれらの間に配備された支持枠３３によ
り構成される。研磨工作される工作板３４は前例
と同様に支持枠３３のソケツト内に配置される。
支持枠３３は遊星機構の太陽ギヤ３５およびリン
グギヤ３６の歯と噛み合う。上側ラツプ盤はスト
ツパ３７を有しこれは担持部材３９、球状ベアリ
ング４０、中央軸４２に固定した遊星ピニオン４
４を支承する横断部材４１、静止太陽ギヤ４３、
２倍増速機の遊星ピニオン４４およびリングギヤ
４５を備えた上側ラツプ盤駆動用遊星機構のピン
３８と係合する。上側ラツプ盤は支持ローラ４６
の内側に回転可能に支持されている。さらに回転
伝動分配軸４７および電動モータ４８を具備す
る。ラツピングマシンはさらに修正機構を具備し
これは逆転可能な電動モータ４９、逆転不能な自
己制止作用を有するウオームとウオームギヤから
成る減速機構５０、中間軸５１，５２、キヤリア
軸５３およびリングギヤ５４により構成される。

この実施例の作動は３通りある。Ａ：通常の作
動、Ｂ：環状ラツプ盤がその中心方向に向つて凹
んでいる場合の修正駆動とＣ：環状ラツプ盤が中
心部からその周辺に向つて凹んでいる場合の修正
駆動である。Ａの作動の場合にはモータ４８が駆
動され修正用モータ４９は作動しない。ウオーム
ギヤ機構５０は遊星式修正歯車機構のリングギヤ
５４を自己錠止め作用により制動する。ラツプ駆
動用モータ４８の運動は中間軸５２、キヤリア軸
５３、中央軸と中間軸４２，４７を介して遊星機
構の太陽ギヤ３５およびリングギヤ３６に伝達さ
れる。上側ラツプ盤３１は中央軸４２に固着した
キヤリヤ４１、遊星ピニオン４４、リングギヤ４
５およびストツパ３７を介して駆動される。

時間とともに環状ラツプ盤はその半径小なる内
周辺から外方周囲に向つて摩耗する。このような
場合にはモータ４９が駆動され所望方向に回転し
て太陽ギヤ３５即ち中央軸４２の回転速度を増加
あるいは減少させる。

これにより工作板３４の研磨加工中に各ラツプ
表面と工作板面の間の接触軌跡が変わりラツプ盤
３１および３２は修正仕上げされる。このように
本発明に係るラツピングマシンにおいては工作板
を常に精度良く研磨するために、太陽ギヤとリン
グギヤを結ぶ駆動力伝達機構中に自己制止機能を
有するウオームギヤ機構およびラツプ盤の研磨表
面の摩耗修正に必要な正逆可能な回転電動モータ
４９により駆動される別の遊星歯車機構５１，５
３，５４，４２を具備している。ラツプ盤上に生
ずる摩耗表面は半径大なる外方周面が内方周面よ
り薄くなり即ち凸面状を呈するか又はその逆に内
方周面が早く磨耗すれば凹面状を呈す。通常は修
正用モータを切つたままラツピングマシンを作動
させる。ラツプ盤に指向性の摩耗が表われたとき
に修正用モータが駆動されその回転方向は摩耗表
面が凸面か凹面かにより決められる。本発明によ
ればラツプ盤の平面を長い間平面状に保つことが
できる。工作板部分上にかかつた力が支持枠に及
ばないようになることの外に、この装置において
は次の２つの理由により支持枠と太陽ギヤの歯の
寿命が長くなる。第１に歯車噛合による抵抗が減
少することにより歯車の駆動力が小さくてすむ。
第２に太陽ギヤの角速度ω_５とリングギヤの角速
度ω_６とが略ω_５＝ω_６となるように選ぶならば
歯の相対すべりが減少して歯形摩耗を少なくし寿
命大となる。

本発明に係るラツピングマシンの利点を要約す
れば次のようになる。(1)支持枠は工作板部分に加
わる力の影響をうけない。(2)遊星ピニオンおよび
太陽ギヤの歯の寿命が長くなる。(3)ラツプ盤の摩
耗表面の形状が均等化される。

以上の利点は各々理論的に精密にテストして確
められた。しかしながら上記の各技術的解決点を
包括的にまとめて単一のラツピングマシンに形成
することにより薄い工作板の研磨工作に対して工
作の安定性、精度および生産性というきびしい生
産的要求を満すことができる。

本発明の実施の態様は以下の通りである。

１ 特許請求の範囲第１項記載の方法を実施する
平面ラツピングマシンにおいて、所定の角速度
比をもたらすデイフアレンシヤルギヤ機構は太
陽ギヤに固定したキヤリヤ部材を具備し、該横
断部材は太陽ギヤと共軸的な別の一対のピニオ
ンと噛み合う中間ピニオンを遊転可能に支持
し、一方のピニオンは固定され他の一方のピニ
オンは担持部材により回転するラツプ盤ととも
に駆動結合されたことを特徴とするラツピング
マシン。

２ 上記第１項記載の平面ラツピングマシンにお
いて、遊星ラツプギヤ機構の駆動力伝達機構が
さらにラツプ盤表面の摩耗修正用差動形遊星歯
車機構を備えこれは逆回転可能な電動モータ、
減速ギヤ、中間ギヤ、２つの内外側太陽ギヤ、
キヤリヤおよび遊星ピニオンにより構成したこ
とを特徴とするラツピングマシンである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ，ｂ，ｃ図は平面ラツピングマシンにお
ける工作板に対し３種類の研磨工作条件を図式的
に示し、第２図は本発明に係る上側ラツプ盤を直
接中央軸からデフアレンシヤル機構を介して駆動
した場合のラツピングマシンの概略図であり、第
３図は上側ラツプ盤の差動的駆動作用を一般的遊
星歯車機構で以つて行なわしめると共にラツプ盤
表面修正用の付加的遊星歯車機構を有する本発明
の別の実施例を示す。 １，３，５，１１，３１……上側ラツプ盤、
８，９，１０，１３，３３……支持枠、２，４，
６，１２，３２……下側ラツプ盤、１４……工作
板、１５，３５……太陽ギヤ、１６，３６……リ
ングギヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遊星型平面ラツピングマシンの支持枠内にあ
   る工作板群をラツピングする方法において、加工
   される工作板群が回転するラツプ盤および静止す
   るラツプ盤の間に配置され、上記回転するラツプ
   盤の回転角速度はその回転軸廻りに回転する支持
   枠中心の回転角速度の約２倍としこれにより加工
   される工作板上に働く作動力の影響が支持枠にお
   いて緩和されるようにしたことを特徴とするラツ
   ピング方法。 ２ 静止したラツプ盤、回転するラツプ盤および
   両盤間に配置された加工される工作板群を有する
   支持枠を具備し、該支持枠は遊星歯車機構の遊星
   ピニオンを構成するラツピングマシンにおいて、
   上記遊星歯車機構の太陽ギヤおよび回転するラツ
   プ盤との間にデイフアレンシヤルギヤ機構が挿入
   され前記支持枠中心および回転するラツプ盤間の
   回転角速度比を約１：２とするようにしたことを
   特徴とするラツピングマシン。