(57)【要約】      （修正有）【課題】  攪拌能力を高めて加工能率が改善される縦型バレル研磨装置を提供する。【解決方法】  装置設置面に対し垂直方向に設けた公転軸に固定された公転板と、この公転板に設けられ装置設置面に対し垂直又は公転軸側にある一定の傾斜角を有する自転軸と、この自転軸に固定され自転する容器ホルダと、この容器ホルダに固定保持され且つ底部から側壁に至る内壁曲面上に凸部を形成した研磨加工容器と、前記公転軸及び自転軸を独自又は連動して回転させ且つ回転方向、回転数及び回転時間を制御する駆動モータ及び駆動回転機構を備えたことを特徴とする縦型バレル研磨装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置設置面に対し垂直方向に設けた公転軸に固定された公転板と、該公転板に設けられ装置設置面に対し垂直又は公転軸側にある一定の傾斜角を有する自転軸と、該自転軸に固定され自転する容器ホルダと、該容器ホルダに固定保持され、且つ底部から側壁に至る内壁曲面上に凸部を形成した研磨加工容器と、該公転軸及び該自転軸を独自又は連動して回転させ且つ回転方向、回転数及び回転時間を制御する駆動モータ及び駆動回転機構を備えたことを特徴とする縦型バレル研磨装置。
【請求項２】
該研磨加容器の形成した該凸部は、該研磨加工容器の構造体と一体で形成されていること特徴とする請求項１記載のバレル研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水晶板などの圧電素板をベベリング加工する際に使用するバレル研磨装置に関するものであり、特に装置設置面に対し垂直方向に公転軸を設けた縦型バレル研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子や発振器等の電子部品の小型化に伴い、その内部に搭載する圧電振動板を構成する圧電素板も外形の小型化が必要とされると同時に、発振周波数の高周波化も進んでいることから圧電素板の薄型化も必要とされるようになった。
【０００３】
例えば圧電材料の一つである水晶素板では、その小型化が進むにつれクリスタルインピーダンス（以下ＣＩという）が高くなり、水晶素板の振動の起動に不具合を生じるようになってきた。そこで、水晶素板等の圧電素板の外形をベベリング加工することにより、後に水晶板主面上に形成する電極膜による「エネルギー閉じ込め」効果を大きくすることができ、この加工によってＣＩが低くなり水晶板の振動の起動が容易になる。
【０００４】
このように圧電素板にベベリング加工を施す装置としては、両端を閉口した径寸法より長さ寸法が長い円筒形の研磨加工容器を複数配置し、且つこのドラム内に水晶片と研磨材とを投入し、この研磨加工容器を接地面と平行の公転軸で公転させ、更に研磨加工容器自体も両端部の断面の中心を貫く中心軸又は両端断面を斜めに貫く軸を、公転軸と平行に自転させることで、研磨加工容器内部に投入した圧電素板を研磨加工容器内壁、水晶片及び研磨材との摩擦運動により、圧電素板外形をベベリング加工する横型バレル装置が使用されている。
【０００５】
前記のようなバレル装置については、以下のような文献が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５４９４７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２０１４１号公報
【０００７】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
球形又は円筒形をした研磨加工容器が自公転運動することでベベリング加工を行うバレル装置では、研磨材と圧電素板を研磨加工容器内に入れベベリング加工を行っていた。更に、加工能率を上げるために、圧電素板より質量が大きいメディア等を研磨加工容器内に添加し、加工圧力を増加させている。しかし、メディアを用いた従来のバレル装置では、近年の小型化や高周波化が進んだ圧電素板のベベリング加工においては、圧電素板にメディアが有効に荷重を加えることには限界があり、加工能率の更なる改善が難しくなっている。
【０００９】
又、従来のバレル装置では、大型のモータを使用しても研磨加工容器の公転速度は最速でも百数十ｒｐｍ程度までしか得られない。研磨加工容器の自転運動は、公転運動に伴い研磨加工容器がそのままの状態を維持しようとするために発生するもので、公転速度と反対方向に同一速度による自転となっている。つまり、自転速度が公転速度に依存するため、公転速度に限界がある従来のバレル装置における加工能率の更なる向上も難しく、現状ではベベリング加工に数十時間掛かっている。
【００１０】
更に、研磨加工容器の自公転速度を遅くした条件下で研磨加工を行った場合、研磨加工容器内の加工物を撹拌する力が弱いために、加工物が均一に加工されない。特に圧電素板のように短冊形状の加工物を研磨加工する場合では、撹拌力が弱いと圧電素板の研磨加工容器の内壁に接触している主面が表裏で反転できないため、圧電素板の一方の主面側のみが研磨加工される可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は前記した従来の技術課題を鑑みて成されたものであり、装置設置面に対し垂直方向に設けた公転軸に固定された公転板と、この公転板に設けられ装置設置面に対し垂直又は公転軸側にある一定の傾斜角を有する自転軸と、この自転軸に固定され自転する容器ホルダと、この容器ホルダに固定保持され且つ底部から側壁に至る内壁曲面上に凸部を形成した研磨加工容器と、前記公転軸及び自転軸を独自又は連動して回転させ且つ回転方向、回転数及び回転時間を制御する駆動モータ及び駆動回転機構を備えたことを特徴とする縦型バレル研磨装置である。
【００１２】
又、前述した研磨加容器に形成した凸部は、研磨加工容器の構造体と一体で形成されていること特徴とするバレル研磨装置でもある。
【発明の効果】
【００１３】
このような形状の研磨加工容器を用いた縦型バレル研磨装置を使用することにより、公転運動から発生する加速度は研磨加工容器の底部から側壁部に至る曲面部方向にかかるので、曲面部周辺部分以外の研磨加工容器壁部の厚さを可能な限り薄くすることができ、更に加工容器を略縦型とすることで、圧電素板のベベリング加工を行う箇所を加工容器の底部周辺に限定できるので、加工容器の長さを短くすることができ、研磨加工容器の重量を大幅に軽くできるので、研磨加工容器を高速で自公転運動が可能となり、研磨加工時間を短縮できる。
【００１４】
又、研磨加工容器の自公転速度を遅くした条件下で研磨加工をする場合では、底部から側壁に至る内壁曲面上に凸部を形成した研磨加工容器を使用することにより、研磨加工容器内の加工物を十分に撹拌することができ、加工物の各面が均一に加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１はこの発明における縦型バレル研磨装置の概略の一例を示した構成図である。尚、点線枠は枠内にある装置を構成する部品類の形態を明りょうにするための断面略図である。図２は、図１に示した研磨加工容器の一形態を示す断面図である。図３及び図４は、図１に示した研磨加工容器の他の形態を示す断面図である。尚、図１乃至４において、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。
【実施例１】
【００１６】
即ち、ケース１２内に納められている縦型バレル研磨装置１１を構成する公転板１３は、バレル研磨装置１１の設置面に対し垂直方向に形成した公転軸心１４周りに回転し、公転板１３の公転軸を対称軸とし且つ公転板１３の両端付近に装着された容器ホルダ１５が、公転軸と平行又は公転軸側に傾いた自転軸心１６周りに回転する。このように自公転軸が装置設置面に対し縦方向に向くように形成したバレル研磨装置を縦型バレル研磨装置という。
【００１７】
この容器ホルダ１５と、容器ホルダ１５に固定保持される研磨加工容器１７とは、公転軸心１４周りを公転しながら、自転軸心１６周りを自転することにより、研磨加工容器１７内に投入した被研磨材である圧電素板を研磨する。尚、公転軸の回転方向と自転軸の回転方向とは正逆どちらの回転方向でも良い。
【００１８】
又、本実施例では自転軸心１６は公転軸心１４に対し、公転軸側に約３０°傾いている。これにより、公転運動から発生する加速度は研磨加工容器１７の底方向のみにかかるので、研磨加工容器の壁部などの厚みを薄くすることができ、更に公転の遠心力によって研磨加工容器１７が容器ホルダ１５から外れたり、研磨加工容器１７内の圧電素板などの加工物１９がこぼれたりするのを防止している。尚、実施例では公転板１３は一つで研磨加工容器を一対搭載する構造になっているが、公転板を複数形成し、各々の公転板に研磨加工容器を搭載した構造にしてもよい。又、一つの公転板に搭載する二つの研磨加工容器のうち、一方を外し、替わりにバランサーを搭載することで、一つの公転板に一つの研磨加工容器とする構造にしてもよい。
【００１９】
研磨加工容器１７を公転軸心１４周りで公転させながら自転軸心１６周りで自転させる具体的な機構としては、公転用駆動モータと自転用駆動モータを別々に設けて、それぞれが自立して駆動する機構にしてもよい。又、公転自転共用の駆動モータを用いて、モータの回転運動をベルトとプーリ又は遊星歯車装置により公転と自転とに分ける機構にしてもよい。更に、これら駆動モータの起動停止、回転数及び回転時間等を制御する制御機構も併設されており、この制御機構にはケース１２の外に設けたコントロールパネル等からアクセスでき、且つプログラム等で自動制御もできるようになっている。図１においては、公転用駆動モータ及びその制御機構は構造体１８内に内蔵されている。
【００２０】
図１に示した縦型バレル研磨装置に使用される研磨加工容器１７の構造例を図２乃至４に示す。これら研磨加工容器１７の共通の構成としては、有底円筒形の容器体と蓋部で構成され、容器体は金属により形成されている。又、蓋部は研磨加工容器１７の公転及び自転の際には容器体から外れないような構造になっている。尚、蓋部は研磨加工容器１７内の圧電素板が外部に飛散しないために用いており、研磨加工容器の運動の仕方により加工物の外部飛散が起こらない場合は、必ずしも蓋部を必要とするものではない。
【００２１】
図１のような縦型バレル装置では、研磨加工容器の形状を従来の横型バレル研磨装置に比べ小型且つ非常に軽量に形成できるので、研磨加工容器の自公転運動能力を著しく向上でき、加工時間を大幅に短縮することができる。
【００２２】
図２には、図１に開示した研磨加工容器１７の一実施例を、（ａ）は研磨加工容器１７の開口口側から見た構造図、（ｂ）は（ａ）に記載した切断線Ａ１−Ａ２で切断したときの断面図で開示した。即ち、研磨加工容器１７を構成する金属製容器体２１の内底部から内側壁に至る内壁曲面上に、長さ方向の外形が略弓形状で、断面形状が頂部になるにしたがって傾斜角が徐々に大きくなる山型であり、且つ容器体２１と同一材質の凸部２２を各々対向する位置に２個形成している。この凸部２２は、容器体２１とは別体であり、容器体２１の外面から通じるねじ穴２３に配したねじ（図示せず）により容器体２１の内壁曲面に隙間なく、且つ容器体２１の内壁曲面と凸部２２の容器体内壁曲面と接する面の辺端部とには段差もないよう密着固定されている。尚、この凸部２２は研磨加工の際の摩擦により随時摩耗してくるので、適宜交換して使用する。
【００２３】
本実施例では、この凸部２２は容器体２１と同一材料で作成されたものを使用しているが、容器体の形成材とは異なる金属材、セラミックス材、樹脂材又はプラスチック材でも、内部に投入した圧電素板に適度な撹拌運動を加えることができ且つ凸部２２自体の摩耗による凸部２２の頻繁な交換のためのコスト上昇が生じないような材質のものであれば、凸部２２の材質を限定するものではない。尚、凸部２２の形成個数は最少で１つであり、あまり多数の凸部を形成すると研磨効率が低下する懸念があるので、本実施例のような形状の凸部では１０個以下にすることが好ましい。又、開示した本実施例と同等の作用効果を奏するのであれば、凸部２２の外形形状は開示した略弓形に限定するものではない。
【００２４】
このような凸部２２を形成した研磨加工容器を使用する研磨条件は、例えば研磨加工容器を低速でしか回転させることができない場合など、研磨加工容器１７内に投入した圧電素板などの被研磨材に十分に撹拌する力を加えることができない場合に使用することが望ましい。研磨加工容器の回転が低速の場合では、研磨加工容器１７内の被研磨材が凸部２２の表面を接触しながら通過することで、被研磨材に不確定な方向の力が加わり、それにより被研磨材の撹拌が十分に行うことができる。例えば、被研磨材として矩形の圧電素板を投入し圧電素板表面をベベリング加工する場合では、圧電素板が凸部表面を接触しながら通過することにより、容易に圧電素板主面の表裏が反転する。このことにより、圧電素板の主面表裏を均一に研磨加工することができる。
【００２５】
尚、実施例１として、研磨加工容器の回転が低速の場合において凸部作用が顕著に表れるため例示して説明したが、本発明の要旨である凸部の作用は、研磨加工容器が高速回転している場合においても有効に作用し、研磨加工時間の更なる短縮に効果を奏する。
【実施例２】
【００２６】
図３には、図１に開示した研磨加工容器１７の本発明における他の実施例として、図２（ａ）に示した切断位置と同位置で切断した場合の断面図を示す。即ち、研磨加工容器１７を構成する金属製容器体３１の内底部から内側壁に至る内壁曲面上に、長さ方向の外形が略弓形状で、断面形状が頂部になるにしたがって傾斜角が徐々に大きくなる山型の凸部３２を対向する位置に２個形成している。この凸部３２は容器体３１とは一体で形成されており、容器体３１の内壁曲面と凸部３２の間には段差もない。このような形状にすることで、凸部を容器体に固定する作業をなくすことができ、研磨作業性が向上する。
【実施例３】
【００２７】
図４には、図１に開示した研磨加工容器１７の他の実施例を、（ａ）は研磨加工容器１７の開口口側から見た構造図、（ｂ）は（ａ）に記載した切断線Ｂ１−Ｂ２で切断したときの断面図で開示した。即ち、研磨加工容器１７を構成する金属製容器体４１の内底部から内側壁に至る内壁曲面上に、長さ方向の外形が略弓形状で、断面が頂部になるにしたがって傾斜角が徐々に大きくなる山型であり、且つ容器体２１と容器体２１と同一材質の凸部４２を各々対向する位置に４個形成している。この凸部４２は容器体４１とは一体であり、容器体４１の外底部から外側壁に至る曲面部を容器体４１の内空間側に窪ませることで形成する。このように凸部を形成することにより、容器重量を更に軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明におけるバレル研磨装置の概略を示した構造図（一部断面図）である。
【図２】図２は、図１に示した研磨加工容器の一形態を図示したものであり、（ａ）は研磨加工容器の開口口側から見た外観図、（ｂ）は（ａ）に記載の切断線Ａ１−Ａ２で切断したときの断面図である。
【図３】図３は、図１に示した研磨加工容器の他の形態の断面図である。
【図４】図４は、図１に示した研磨加工容器の他の形態を図示したものであり、（ａ）は研磨加工容器の開口口側から見た外観図、（ｂ）は（ａ）に記載の切断線Ｂ１−Ｂ２で切断したときの断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１，バレル研磨装置
１３，公転板
１４，公転軸心
１５，容器ホルダ
１６，自転軸心
１７，研磨加工容器
１８，構造体
２１，３１，４１  容器体
２２，３２，４２  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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