WO2000010771A1 - Planetary gear system parallel planer - Google Patents

Description

明 細 遊星歯車方式平行平面加工盤 技術分野

本発明は、 ラッピング、 ポリツシング等の平面加工を行なう遊星歯車 方式平行平面加工盤に関する。 背景技術

図 4は従来の 4一ウェイ方式の平行平面加工盤の要部を示す斜視図、 図 5は同じく要部の断面図である。 図において、 1は図示しない第 1の 駆動装置により回転駆動される円環状の下定盤、 2は外周面に歯面を有 するキヤリャ、 3は図示しない第 2の駆動装置により回転駆動される内 歯歯車、 4は図示しない第 3の駆動装置により回転駆動される太陽歯車、 5は被加工物、 6は支柱、 7は吊り板、 8は自在継手、 9は円環状の上 定盤、 1 0は図示しない第 4の駆動装置により回転駆動される駆動軸、 1 1は駆動軸 1 0のキー溝 1 0 aに装着されて上定盤 9と駆動軸 1 0と を連結する駆動キーである。

この平行平面加工盤を使用するにあたっては、 下定盤 1の上で複数枚 のキヤリャ 2を内歯歯車 3と太陽歯車 4とに嚙合せて放射状に配置し、 これらキヤリャ 2の複数のワーク保持孔にワークである被加工物 5を装 着する。 また、 支柱 6、 吊り板 7等の部材を介して自在継手 8により振 り子状に吊り下げられている上定盤 9を、 図示しない、 例えば、 エアー シリンダ一等の圧力調整機構により下降させ、 キヤリャ 2に装着された 被加工物 5に適切な荷重を与える。 さらに、 上定盤 9に取り付けられて いる駆動キー 1 1と駆動軸 1 0とを連結する。 駆動軸 1 0のキー溝 1 0 aは上下方向に設けられ、 駆動キー 1 1と駆動軸 1 0のキー溝 1 0 aと は回転駆動力を伝達するが、 上下方向の移動は可能である。 このため、 上定盤 9は、 連結後も被加工物 5に倣って重力により下方向へ自然下降 する。 自在継手 8に取り付けられた支軸は、 図示しない軸受により回転 自在に構成されており、駆動軸 1 0の回転とともに上定盤 9も回転する。 被加工物 5の研磨時には、 上定盤 9に設けられた砥粒供給孔 （図示せ ず） から砥粒を供給しつつ、 下定盤 1と上定盤 9とを互いに反対方向に 回転させる。 また、 内歯歯車 3及び太陽歯車 4を回転させることにより 下定盤 1と上定盤 9とにより挾持される被加工物 5が装着されたキヤリ ャ 2が自転しつつ公転し、 被加工物 5の両面が研磨される。 これら下定 盤 1、 内歯歯車 3、 太陽歯車 4及び上定盤 9は、 それそれ、 第 1、 第 2、 第 3および第 4の駆動装置により回動が制御されており、 回動速度を調 節して最適な研磨を行う。 なお、 ここでいう研磨とは、 研削も含め、 ラ ッピング ·ポリッシング等の砥粒加工を総称する。 図 4および図 5に示 した平行平面加工盤は、 下定盤 1の回転、 上定盤 9の回転、 キヤリャ 2 の自転、 キヤリャ 2の公転を合わせた 4つの運動要素から構成されるこ とで、 4 一ウェイ方式平行平面加工盤と称されている。

近年の移動体通信業界では、 使用周波数が次第に高周波化する傾向に あり、 移動体通信機器の主要部品となるレゾネ一夕一やフィル夕一につ いても高周波化の要望が高まっている。 これらの部品は、 水晶、 ニオブ 酸リチウム、 タンタル酸リチウム等の強誘電体単結晶のほか、 ジルコン チタン酸鉛、 チタン酸鉛等の誘電体セラミックスを代表的素材としてい る。 これらの部品をより高周波で使用可能とするためには、 レゾネー夕 一やフィルタ一を構成する基板の厚みをさらに薄くすることが必要とな る。 しかしながら従来の 4 —ゥヱイ平行平面加工盤を用いて、 基板をさ らに薄く加工しょうとすると、 次のような問題が生じてくる。 ( 1 )図 4および図 5において、駆動軸 1 0に駆動キー 1 1を連結して、 上定盤 9を回転駆動すると、 上定盤 9の慣性モーメントによる慣性 力に影響されて、 連結部の駆動軸 1 0のキー溝 1 0 aと駆動キ一 1 1との動的摩擦抵抗が大きくなって上下方向に移動しなくなる。 こ れにより、 上定盤 9が連結部で引掛かってしまい、 被加工物 5の厚 みが減少しても上定盤 9が重力による自然降下をしなくなる。

( 2 ) 上定盤 9の支持中心点 （自在継手 8の中心） と駆動キー 1 1によ る 3ケ所の連結部の中心点とのズレにより、 下定盤 1と上定盤 9と の平行状態が維持されなくなる。

( 3 ) したがって、 被加工物 5の上面と下面とを平行に研磨することが できない。 また、 被加工物 5に上下から加わる力が場所によってァ ンバランスになり被加工物 5の欠けや割れを発生する。

そこで上記課題を解決するために、 本発明では、 先ず、 上定盤の回転 駆動によって生じる慣性モーメントによる影響を排除するため、 下定盤 を回転させる一方で上定盤を回転させない機構を採り、 連結部の駆動軸 1 0のキ一溝 1 0 aと駆動キー 1 1との動的摩擦抵抗が大きくなる事態 を回避し、上定盤の重力による自然降下を容易にすることを目的とする。 あわせて、 上定盤をワイヤーロープで吊り下げることにより、 被加工 物面に対する上定盤の追従性を高め、 上定盤が常に下定盤に対し平行を 保つようにした 3—ウェイ方式の遊星歯車方式平行平面加工盤を提供す ることを目的とする。 発明の開示

すなわち、 本発明の遊星歯車方式平行平面加工盤は、 外周に歯面が形 成され、 かつ、 回転方向に複数個のワーク保持孔が穿設されたキヤリャ を下定盤の上に配置するとともに、 このキャリアを、 水平面内に配置さ れた太陽歯車と内歯歯車との間に複数個嚙合わせて遊星歯車列を形成す る。 そして、 キヤリャのワーク保持孔にワークを挿入した後で上定盤を 下降させ、 キヤリャの両面を上定盤と下定盤との間に挟み込んだ状態に し、 太陽歯車と内歯歯車とを回転させる。 これにより、 キヤリャを遊星 運動させ、 同時に下定盤および上定盤をキヤリャに対して相対的に回転 させてワークをラッビングまたはポリヅシングする。

その構造上の特徴としては、 上定盤の上面外周寄り位置に突設した 1 以上の回り止めピンと、 盤本体側に支持されて前記回り止めピンの側面 に当接して上定盤の回転を止めるストッパーと、 上定盤に固定される支 持部材と、 この支持部材の側面から突出する複数の回転軸に軸支される 第 1のプーリー群と、 上下方向へ移動する吊り板と、 この吊り板の側面 から突出する複数の回転軸に軸支される第 2のプーリー群と、 上定盤の 垂直方向の荷重を均等に支持するように第 1のブーリー群を構成するプ ーリと前記第 2のプーリー群を構成するプーリ一との間に張架されるェ ンドレス状のワイヤーロープとを備えるものである。

また、 本発明の遊星歯車方式平行平面加工盤は、 上定盤を停止させた 状態で、 キヤリャの上 ·下面に当接する上定盤および下定盤のキヤリャ に対する相対速度がほぼ同一となるように、 太陽歯車、 内歯歯車および 下定盤の回転速度を制御する回転制御装置を含むものである。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施形態の要部を示す斜視図である。

図 2は、 本発明の実施形態の要部の断面図である。

図 3は、 本発明の実施形態の上定盤、 下定盤およびキヤリャの速度制 御を説明する説明図である。

図 4は、 従来例を示す斜視図である。 図 5は、 従来例の断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明をより明確にするために、 添付した図面に沿って本発明 の実施形態を説明する。

図 1は本発明に係る遊星歯車方式平行平面加工盤の実施形態の要部を 示す斜視図であり、 図 2は同じく要部の断面図である。 1は図示しない 第 1の駆動装置により回転する下定盤、 2は下定盤 1の上に放射状に配 置された複数のキヤリャ、 3はキヤリャ 2の外周の歯面と嚙合い、かつ、 図示しない第 2の駆動装置により回転する内歯歯車、 4はキヤリャ 2の 外周の歯と嚙合い、 かつ、 図示しない第 3の駆動装置により回転する太 陽歯車、 5はキヤリャ 2に穿設されたワーク保持孔に装着されてラッピ ングまたはポリッシングされるワークである複数の被加工物、 9は上定 盤、 1 2は第 1のプーリ一群を構成するプーリ一、 1 3は本発明の支持 部材の一例であって円環状に構成されたリング、 1 4は第 2のプーリ一 群を構成するプーリ一、 1 5は五角形状の吊り板、 1 6は吊り板 1 5の 中心に配置された軸受、 1 7はプーリ一 1 2 , 1 4間に掛け渡されたヮ ィャ一ロープ、 1 8は上定盤 9に立設されたピン、 1 9はストッパー、 2 0は軸受 1 6に支軸されるェアーシリンダ一のロッド先端部、 2 1は ブラケッ トである。

以下、 具体的に説明する。

上定盤 9の上面の内周寄りの位置に同心状のリング 1 3が上定盤 9と 一体となるように固定されており、 このリング 1 3の外周面には、 5個 のプーリ一 1 2が水平な回転軸に等間隔に取り付けられている。 リング 1 3の上方には、 五角形の吊り板 1 5が軸受 1 6を介してロッド先端部 2 0に回転自在に支持されている。 この吊り板 1 5の外周面には各辺に つき 2個ずつ計 1 0個のプーリー 1 4が水平な回転軸に取り付けられて いる。 リング 1 3のプーリ一 1 2と、 吊り板 1 5のプーリ一 1 4との間 には、 両端を連結してェンドレス状態としたワイヤ一ロープ 1 7が張架 されており、 このワイヤーロープ 1 7によってリング 1 3及び上定盤 9 が吊り板 1 5から均等な力で支持されている。

また、 上定盤 9の上面の外周寄りの位置であって互いに対向する位置 に、 2個のピン 1 8が立設されている。 さらに、 盤本体 （図示せず） に 一体的に取り付けられているブラケッ ト 2 1に、 上下方向の揺動を自在 にしてストヅパー 1 9が軸支されている。 このストッパ一 1 9の先端を 上定盤 9上に下降させることで、 ピン 1 8の側面にストッパー 1 9が当 接する。

このようにして、 上定盤 9がワイヤーロープ 1 7により回転方向に等 間隔で複数箇所で吊り下げられることにより、 水平面と平行となる位置 で上定盤 9が安定する。 被加工物 5の研磨が進行して被加工物 5の上面 レベルが低下した場合にも、 上定盤 9が重力によって自然降下し、 上定 盤 9の下面が被加工物 5の上面によく追従して密着する。 本実施形態で は上定盤 9を回転させないため、 遠心力などを考慮しなくてよく、 この ように上定盤 9を吊り下げる形態にできる。

なお、 リング 1 3と吊り板 1 5とをワイヤ一ロープ 1 7で支持するの に加え、 上定盤 9を上下方向にのみ移動するように動作を拘束し、 上下 方向に移動しても上定盤 9が下定盤 1に対して確実に平行を維持するよ うな形態としても良い。

円環状の下定盤 1の上面には、 複数枚のキヤリャ 2が内歯歯車 3と太 陽歯車 4とに嚙合わせられて等分割に配置されており、 そのキヤリャ 2 に穿設されたワーク保持孔には、 ワークである被加工物 5が複数枚装着 されている。 エアーシリンダーを操作して被加工物 5の上に上定盤 9を 下降させ、 吊り板 1 5の上下位置を調整することで、 被加工物 5に対す る上定盤 9の荷重条件を加工に最適な状態に保持する。 ここで、 第 1、 第 2および第 3の駆動装置（何れも図示せず。）を駆動させて上定盤 9を 除いた内歯歯車 3、 太陽歯車 4、 下定盤 1の 3軸をそれそれ所定の回転 速度で回転駆動することで、 キヤリャ 2が遊星運動をするとともに、 被 加工物 5の上下面を押圧する上定盤 9と下定盤 1とが被加工物 5に対し て相対的に回転して摺動することで、 被加工物 5の上下面の研磨が開始 される。

なお、 キヤリャ 2の公転に伴い、 被加工物 5から上定盤 9に力が加わ つて上定盤 9を同方向に回転させようとする力 ピン 1 8がストッパー 1 9に当接しているので回転が阻止され、 上定盤 9は停止状態に保持さ れる。

実際の研磨では、上定盤 9に設けられた砥粒供給孔（図示せず）から、 砥粒を供給しつつ、 上定盤 9を回転させることなく下定盤 1のみを回転 させ、 同時に、 内歯歯車 3と太陽歯車 4とを異なる角速度で回転させる ことにより、 キヤリャ 2を自転および公転させる。

本発明では、 被加工物 5が装着されたキヤリャ 2力 下定盤 1と上定 盤 9との間で挟圧されながら遊星運動することで、 被加工物 5の両面が 研磨される。 すなわち、 この実施形態では、 下定盤 1の回転、 キヤリャ 2の自転、 同じくキヤリャ 2の公転を合わせた 3つの運動要素の組み合 わせで被加工物 5が加工されるため、 3—ウェイ方式平行平面加工盤と 称する。

本実施形態では、 ピン 1 8およびストッパ一 1 9の当接により上定盤 9の回転を停止させるため上定盤 9の回転速度が 0となるが、 下定盤 1 の回転速度、 およびキヤリャ 2の公転速度を調節することで従来の 4一 ウェイ方式平行平面加工盤と同等の加工を実現することができる。 この ような速度調節について説明する。 図 3は、 下定盤 1、 上定盤 9および キヤリャ 2の速度制御を説明する説明図である。 なお、 キヤリャ 2の自 転については考慮せず説明を簡略化する。 例えば、 キヤリャ 2の公転速 度と下定盤 1の回転速度との相対速度、 および、 キヤリャ 2の公転速度 と上定盤 9の回転速度との相対速度を等しくするとき、 従来の 4ーゥェ ィ方式平行平面加工盤ならば、 例えば図 3 ( a ) で示すようになる。 すなわち、 上定盤 9を角速度— 0 . 5 ωで反時計方向に回転させ、 か つ、キヤリャ 2を角速度 0 . 5 ωで時計方向に公転させるようにすれば、 被加工物 5を基準とすると、 被加工物 5の上面は上定盤 9に角速度 で 接触し、 同様に、 下定盤 1を角速度 1 . 5 ωで時計方向に回転させ、 か つ、キヤリャ 2を角速度 0 . 5 ωで時計方向に公転させるようにすれば、 被加工物 5を基準とすると、 被加工物 5の下面は下定盤 1に角速度— ω で接触する。

本実施形態の 3 _ウェイ方式平行平面加工盤を用いて、 この 4—ゥェ ィ方式平行平面加工盤と同様の加工を実現するために、 例えば、 図 3

( b ) で示すように、 回転しない上定盤 9に対しキヤリャ 2を角速度 ω で時計方向に公転させるようにすれば、 被加工物 5を基準とすると、 被 加工物 5の上面は上定盤 9に角速度 ωで接触し、 同様に、 下定盤 1を角 速度 2 ωで時計方向に回転させ、 かつ、 キヤリャ 2を角速度 ωで時計方 向に公転させるようにすれば、 被加工物 5を基準とすると、 被加工物 5 の下面は下定盤 1に角速度一 ωで接触する。

このように上定盤 9、 下定盤 1に対する被加工物 5の相対速度に関し て、 従来の 4一ウェイ方式平行平面加工盤と同様の効果を本実施形態の 3ウェイ方式平行平面加工盤でも下定盤 1、 内歯歯車 3、 および、 太陽 歯車 4の回転速度を調節することで得ることができる。

以上述べたように本発明によれば、 上定盤の回転駆動によって生じる 慣性モ一メントによる影響を排除するため、 下定盤 1を回転させる一方 で上定盤 9を回転させない機構を採り、 図 4、 図 5に示した連結部の駆 動軸 1 0のキー溝 1 0 aと駆動キー 1 1との動的摩擦抵抗が大きくなる 事態を回避し、上定盤の重力による自然降下を容易にすることができる。 あわせて、 上定盤 9をワイヤ一ロープ 1 7で吊り下げることにより、 被加工物 5の表面に対する上定盤 9の追従性を高め、 上定盤 9が常に下 定盤 1に対し平行になるようにした 3 —ウェイ方式の平行平面加工盤を 提供することができる。

このため、 水晶、 ニオブ酸リチウム、 タンタル酸リチウムのほか、 ジ ルコンチタン酸鉛、 チタン酸鉛等々の硬くて脆い材料から成る極薄製品 の超高精度の平行平面研磨が可能になる。 産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る遊星歯車方式平面加工盤は、ラッビング、 ポリッシング等の平面加工を行なうのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲 . 外周に歯面を形成するとともに回転方向に複数個のワーク保持孔を 穿設したキヤリャを水平面内に配置された太陽歯車と内歯歯車との間 に複数個啮合わせておき、 このワーク保持孔にワークを挿入するとと もにキヤリャの表裏両面を下定盤と上下動可能な上定盤との間に挾み 込んだ状態にして、 太陽歯車と内歯歯車とを回転させることでキヤリ ャを遊星運動させ、 同時に下定盤および上定盤をキヤリャに対して相 対的に回転させてワークをラッビングまたはポリッシングする遊星歯 車方式平行平面加工盤において、

上定盤の上面外周寄り位置に突設した 1以上の回り止めピンと、 盤本体側に支持されて前記回り止めピンの側面に当接して上定盤の 回転を止めるストッパーと、

上定盤に固定される支持部材と、

前記支持部材の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第 1の プーリ一群と、

上下方向へ移動する吊り板と、

前記吊り板の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第 2のプ 一リー群と、

上定盤の垂直方向の荷重を均等に支持するように前記第 1のプ一リ

—群を構成するプーリと前記第 2のプーリ一群を構成するプーリとの 間に張架されるェンドレス状のワイヤ一ロープと、

を備えたことを特徴とする遊星歯車方式平行平面加工盤。

. 請求項 1記載の遊星歯車方式平行平面加工盤において、

上定盤を停止させた状態で、 キヤリャの上，下面に当接する上定盤 および下定盤のキヤリャに対する相対速度がほぼ同一となるように、 太陽歯車、 内歯歯車および下定盤の回転速度を制御する回転制御装 置を備えたことを特徴とする遊星歯車方式平行平面加工盤。