專利名稱：研磨工具及研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以有利地用于對由玻璃或硅等形成的研磨
對象物的表面進行研磨的研磨工具及研磨裝置。
背景技術(shù)：
以往，為了形成薄膜型電子設(shè)備，使用玻璃基板、硅基板、 氮化硅基板、藍寶石基板、或者硅碳化物基板等各種基板。使用研磨 裝置將這些基板的表面研磨為平滑。另外，對透鏡或棱鏡等光學(xué)器件 而言，有時也需要將其表面研磨為平滑。研磨裝置用于對這樣的各種 研磨對象物的表面進行研磨、或者反復(fù)對研磨對象物的表面研磨將其 加工為^L定的厚度。圖1是顯示專利文獻1所披露的研磨裝置具有的研磨工具 的結(jié)構(gòu)例的平面圖，圖2是沿著圖1所示的切割線I-I線切割的、研 磨工具1的剖^L圖。圖1及圖2所示的研磨工具1由與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(例如馬 達)的轉(zhuǎn)軸連接的連接板2、通過由多個連結(jié)部3a與空隙部3b構(gòu)成的 連結(jié)構(gòu)件3而連結(jié)在連接板2的周圍的環(huán)狀彈性體4、以配置為環(huán)狀 的狀態(tài)固定在環(huán)狀彈性體4的超聲波振子5、以及環(huán)狀彈性體4的周 緣部的下端所具有的環(huán)狀磨石6構(gòu)成。該研磨工具1的連接板2通過 圓盤狀的安裝部件固定在轉(zhuǎn)軸上。在連接板2具有的總計4個螺紋孔 7的各個中插入用于將連接板2安裝在上述安裝部件上的螺栓。在包括該研磨工具的研磨裝置中，驅(qū)動轉(zhuǎn)軸使研磨工具1 旋轉(zhuǎn)，然后將從各個超聲波振子5產(chǎn)生的超聲波振動通過環(huán)狀彈性體 4施加給磨石6,使該磨石6的下表面與加工對象物的表面接觸，從而對加工對象物的表面進行研磨。該研磨工具1的環(huán)狀彈性體4的上述連結(jié)部3a與連結(jié)部 3a之間的部分比與連結(jié)部3a連接的部分更容易大幅超聲波振動。因 此，從各個超聲波振子5產(chǎn)生的超聲波振動難以通過連結(jié)部3a、及連 接板2而傳至轉(zhuǎn)軸，其大部分被施加給磨石6。這樣地，若對磨石6 高效地施加超聲波振動，則磨石6會以較大的振幅進行超聲波振動， 降低磨石與研磨對象物的摩擦阻力，抑制產(chǎn)生不必要的機械振動。因 此，通過使用該文獻的研磨工具1，能以較高的精度對研磨對象物進 行研磨。
專利文獻l:國際公開第06/ 137453號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題通過使用上述專利文獻1的研磨工具，能以高精度對研磨 對象物進行研磨。然而，從超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動的一部分會 通過連結(jié)構(gòu)件的連結(jié)部及連接板等傳遞至轉(zhuǎn)軸，雖然只有一點，但超 聲波振動會產(chǎn)生能量損耗。
波振動高效地施加纟會磨石的研磨工具及研磨裝置。 解決問題的方法本發(fā)明提供一種研磨裝置，包括在上側(cè)表面支撐研磨對 象物的支撐臺；在支撐臺的上方與支撐臺垂直配置的轉(zhuǎn)軸；以及研磨 工具，該研磨工具與支撐臺平行地與轉(zhuǎn)軸的下端部連接，包含將與電 源電連接的環(huán)狀超聲波振子固定的磨石保持部件和磨石保持部件的 周緣部的下端所具有的環(huán)狀磨石，其特征在于，在上述研磨工具的磨 石保持部件的環(huán)狀超聲波振子的固定位置以及與轉(zhuǎn)軸的連接位置之 間的位置設(shè)置有含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域是 將包含形成或配置為環(huán)狀的連續(xù)或不連續(xù)的空氣隙的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)形成為多重而形成的，由于該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，從環(huán)狀 超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動不會直線地傳遞至磨石保持部件的比 含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域更位于與轉(zhuǎn)軸的連接位置側(cè)的區(qū)域。本發(fā)明的研磨裝置的優(yōu)選形態(tài)如下。
(1) 含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在磨石保持部件上通過連結(jié)區(qū)域 間斷形成的內(nèi)周側(cè)的多個貫通槽和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的外周側(cè) 的多個貫通槽，內(nèi)周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與外周側(cè)的貫通槽相接，且 外周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與內(nèi)周側(cè)的貫通槽相接。
(2) 含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在磨石保持部件上通過連結(jié)區(qū)域 間斷形成的內(nèi)周側(cè)的多個貫通孔和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的外周側(cè) 的多個貫通孔，內(nèi)周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與外周側(cè)的貫通孔相接，且 外周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與內(nèi)周側(cè)的貫通孔相接。
(3) 含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括從磨石保持部件的上側(cè)沿上下方 向延伸的非貫通的圓環(huán)狀上側(cè)槽和從磨石保持部件的下側(cè)沿上下方 向延伸的非貫通的圓環(huán)狀下側(cè)槽，上側(cè)槽與下側(cè)槽的深度的和比磨石 保持部件的上下方向的厚度大。
(4) 含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在磨石保持部件的內(nèi)部、且在環(huán)狀 超聲波振子的內(nèi)周側(cè)所具有的多孔環(huán)狀部件。
(5) 上述磨石保持部件包含圓板部件和從圓板部件的周緣向下方 延伸的圓筒狀部件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在圓筒狀部件上通過 連結(jié)區(qū)域間斷形成的上側(cè)的多個貫通槽和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的 下側(cè)的多個貫通槽，上側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與下側(cè)的貫通槽相接，且 下側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與上側(cè)的貫通槽相接。
(6) 上述磨石保持部件包含圓板部件和從圓板部件的周緣向下方 延伸的圓筒狀部件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括從圓筒狀部件的外側(cè) 沿厚度方向延伸的非貫通的圓環(huán)狀外側(cè)槽和從圓筒狀部件的內(nèi)側(cè)沿 厚度方向延伸的非貫通的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)槽，外側(cè)槽與內(nèi)側(cè)槽的深度的和 比圓筒狀部件的厚度大。(7) 上述磨石保持部件包含圓板部件和從圓板部件的周緣向下方 延伸的圓筒狀部件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在圓筒狀部件的內(nèi) 部、且在環(huán)狀超聲波振子的上側(cè)所具有的多孔環(huán)狀部件。
(8) 支撐臺可旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明還提供一種研磨工具，在中央包括轉(zhuǎn)軸連接部，包 含將與電源電連接的環(huán)狀超聲波振子固定的磨石保持部件和磨石保 持部件的周緣部的下端所具有的環(huán)狀磨石，其特征在于，在上述磨石 保持部件的環(huán)狀超聲波振子的固定位置與轉(zhuǎn)軸連接部之間的位置設(shè) 置有含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域是將包含形成
或配置為環(huán)狀的連續(xù)或不連續(xù)的空氣隙的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)形成 為多重而形成的，由于該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，從環(huán)狀超聲波振子 產(chǎn)生的超聲波振動不會直線地傳遞至磨石保持部件的比含有環(huán)狀空 氣隙的區(qū)域更位于轉(zhuǎn)軸連接部側(cè)的區(qū)域。本發(fā)明的研磨工具的優(yōu)選形態(tài)是上述研磨裝置的優(yōu)選形 態(tài)(1)至(7)所述的研磨工具。另外，在本說明書中，"環(huán)狀超聲波振子"也包含排列為 環(huán)狀配置的多個超聲波振子片的集合體。同樣地，"環(huán)狀的磨石"也 包含排列為環(huán)狀配置的多個磨石片的集合體。
發(fā)明的效果本發(fā)明的研磨工具的磨石保持部件，在環(huán)狀超聲波振子的 固定位置與轉(zhuǎn)軸連接部之間的位置設(shè)置有將包含空氣隙的含有環(huán)狀 空氣隙的區(qū)形成多重而成的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域。從該研磨工具的 環(huán)狀超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動在含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域所包含 的多個空氣隙形成的超聲波反射面的任意一個被反射，實際上不會泄 漏至轉(zhuǎn)軸，因此可以將超聲波振動極為高效地施加給環(huán)狀的磨石。因 此，本發(fā)明的研磨工具中，由于環(huán)狀的磨石以較大的振幅進行超聲波 振動，降低了環(huán)狀的磨石與研磨對象物的摩擦阻力，因此可以有效抑 制不必要的機械振動的產(chǎn)生。因此，通過使用本發(fā)明的研磨工具，能以極高的精度對研磨對象物進行研磨。
具體實施例方式使用


本發(fā)明的研磨裝置。圖3是顯示本發(fā)明的研 磨裝置的結(jié)構(gòu)例的正面圖。圖4是將與研磨工具40連接的轉(zhuǎn)軸13a 沿著圖3所示的切割線II-II線切割的狀態(tài)下的顯示圖3所示的研磨 工具40的平面圖。圖5是沿著圖4所示的切割線III - III線切割的、 研磨工具40的》欠大剖視圖。如圖3至圖5所示，本發(fā)明的研磨裝置10包括在上側(cè)表 面支撐研磨對象物11的支撐臺12、在支撐臺12的上方與支撐臺12 垂直配置的轉(zhuǎn)軸13a、以及研磨工具(本發(fā)明的研磨工具)40等，該研 磨工具40與支撐臺12平行地與轉(zhuǎn)軸13a的下端部連接，包含固定與 電源14電連接的環(huán)狀超聲波振子31a、 31b的磨石保持部件32、磨石 保持部件32的周緣部的下端所具有的環(huán)狀的磨石33。該研磨裝置10 的明顯特征是，在研磨工具40的磨石保持部件32的環(huán)狀超聲波振子 31a、 31b的固定位置34a和與轉(zhuǎn)軸13a的連4^位置(研磨工具40的轉(zhuǎn) 軸連接部)34b之間的位置設(shè)有含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36，該含有環(huán)狀 空氣隙的區(qū)域36是將包含配置為環(huán)狀的不連續(xù)的空氣隙的含有環(huán)狀 空氣隙的區(qū)形成兩重而形成的，由于該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36，從 環(huán)狀超聲波振子31a、31b產(chǎn)生的超聲波振動不會直線地傳遞至磨石保 持部件32的比含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36更位于與轉(zhuǎn)軸的連接位置 34b側(cè)的區(qū)域。支撐臺12由設(shè)置在基座15上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(例如馬 達)16的轉(zhuǎn)軸16a支撐，能夠旋轉(zhuǎn)。支撐臺也可以，例如，沿著其表 面直線移動(往返移動)。在支撐臺12的上方配置有具有向研磨對象物11的上表面 供給磨削液(代表例水)的管18a的磨削液供給裝置18。磨削液供給 裝置18支撐固定在豎直設(shè)置于基座15的上表面的支柱21的上部。該支柱21配置在圖3的紙面中的支撐臺12的后方側(cè)。另外，磨削液 也可以根據(jù)已知的方法，通過形成于比上述磨石保持部件的環(huán)狀磨石 更位于內(nèi)周側(cè)位置的透孔向研磨對象物的上表面進行供給。研磨工具40與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置13的轉(zhuǎn)軸13a連接。旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動裝置13被進給螺桿23的螺母23b支撐固定。該進給螺桿23的螺 旋軸23a與設(shè)置在基座15的上表面的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置17連接。通過驅(qū) 動該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置17，使螺旋軸23a旋轉(zhuǎn)，可以使被螺母23b支撐的 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置13與研磨工具40 —起升降。另外，上述螺母23b由在 基座15的上表面與螺旋軸23a平行地豎直設(shè)置的支柱22所具有的軸 承24固定。因此，如上所述使螺旋軸23a旋轉(zhuǎn)時，螺母23b、旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動裝置13及研磨工具40不會以螺旋軸23a為中心進行旋轉(zhuǎn)。研磨工具40包括具有環(huán)狀超聲波振子31a、 31b的磨石 保持部件32、以及磨石保持部件32的周緣部的下端所具有的環(huán)狀的 磨石33等。作為環(huán)狀的磨石33,例如，可以使用將以金剛石磨粒為代 表的磨粒用金屬結(jié)合或樹脂結(jié)合進行粘結(jié)而形成為環(huán)狀的磨石。通 常，磨粒的平均粒徑設(shè)定在O.l至50ium的范圍內(nèi)。另外，環(huán)狀的磨石包含排列為環(huán)狀而配置的多個(例如2 至50個)的磨石片的集合體。這樣，若由多個磨石片構(gòu)成環(huán)狀的磨石， 則環(huán)狀的磨石(特別是尺寸較大的磨石)的制造變得容易。另外，由于 降低了因向磨石施加超聲波振動、或者因磨石與研磨對象物的摩擦而 在磨石內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力，因此可以防止磨石的損壞(例如產(chǎn)生裂紋)。磨石保持部件32例如由以鋁、青銅、不銹鋼或者鋁合金(例 如硬鋁)為代表的金屬材料、或者陶瓷材料等超聲波振動傳遞性較好的 材料制成。磨石保持部件32包括嵌合在轉(zhuǎn)軸13a的周圍，-波螺栓 38a固定的套筒32a;被螺栓38b固定在套筒32a的下表面的圓板狀的 保持部件本體32b;以及被臨時粘接劑(例如熱熔性粘接劑)固定在保持部件本體32b的下表面并進一步地-陂螺栓38c緊固固定的磨石保持環(huán) 32c。套筒32a、保持部件本體32b及磨石保持環(huán)32c也可以一 體地形成。但是，若將套筒32a與保持部件本體32b構(gòu)成是可分離的， 則通過將保持部件本體32b的厚度設(shè)定為較小的值，可以利用從環(huán)狀 超聲波振子31a、 31b產(chǎn)生的超聲波振動，使保持部件本體32b與磨石 33—起以較大的振幅進行超聲波振動。另一方面，通過將套筒32a的 軸向長度設(shè)定為較大的值，可以通過套筒32a將保持部件本體32b穩(wěn) 定地支撐固定在轉(zhuǎn)軸13a上。另外，若將保持部件本體32b與磨石保 持環(huán)32c構(gòu)成是可分離的，則不必拆下后面所說明的旋轉(zhuǎn)變壓器25 的電力接受單元25b與環(huán)狀超聲波振子31a、31b的電氣配線28b、28c， 就可以將因使用而磨耗的磨石33與磨石保持環(huán)32c —起拆下，簡單更 換為其他新的部件。為了使研磨工具穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，磨石保持部件32的形狀設(shè)定 為以轉(zhuǎn)軸作為中心的對稱的形狀較為理想。例如，磨石保持部件的保 持部件本體的平面形狀不限于圓形，也可以設(shè)定為多邊形。在磨石保持部件32的環(huán)狀超聲波振子31a、 31b的固定位 置34a和與轉(zhuǎn)軸13a的連接位置34b之間的位置設(shè)有含有環(huán)狀空氣隙 的區(qū)域36,該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36是將包含配置為環(huán)狀的不連 續(xù)的空氣隙的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)形成兩重而形成的。由于該含有環(huán) 狀空氣隙的區(qū)域36,從環(huán)狀超聲波振子31a、 31b產(chǎn)生的超聲波振動 不會直線地傳遞至磨石保持部件32的比含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36更 位于與轉(zhuǎn)軸的連接位置34b側(cè)(對研磨工具40而言的內(nèi)周側(cè))的區(qū)域。 后面將詳細(xì)說明該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36的功能。另外，上述"磨石保持部件的環(huán)狀超聲波振子的固定位置" 是指如研磨工具40在磨石保持部件32的環(huán)狀超聲波振子31a、 31b 的內(nèi)周側(cè)形成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36時，與磨石保持部件32的環(huán) 狀超聲波振子31a、 31b的內(nèi)緣對應(yīng)的位置。其中，上述"環(huán)狀超聲波振子的內(nèi)緣，，是指在磨石保持部件32固定內(nèi)徑互不相同的兩個以上 的環(huán)狀超聲波振子時，具有最小內(nèi)徑的環(huán)狀超聲波振子的內(nèi)緣。另夕卜， 上述"磨石保持部件的轉(zhuǎn)軸的連接位置"是指磨石保持部件32與轉(zhuǎn) 軸13a接觸的位置。作為各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b，例如，可以使用由環(huán) 狀的壓電體41、附加設(shè)置在壓電體41的上表面及下表面的各個上的 一對電極層42構(gòu)成的環(huán)狀的壓電振子。作為壓電體41的材料的代表例，可以例舉鋯酸鈥酸鉛類 的壓電陶資材料。作為電極層42的材料的例子，可以例舉銀或磷青 銅等金屬材料。環(huán)狀超聲波振子31a、 31b的各個壓電體41可以在例如其 厚度方向被極化處理。在研磨工具40的情況下，例如，環(huán)狀超聲波 振子31a的壓電體41 ^L垂直且向上極化處理，而且環(huán)狀超聲波振子 31b的壓電體41 ^皮垂直且向下極化處理。環(huán)狀超聲波振子31a、 31b的各個使用例如環(huán)氧樹脂固定 在磨石保持部件32上。由于該環(huán)氧樹脂，環(huán)狀超聲波振子31a、 31b 的各個與磨石保持部件32互相電絕緣。另外，通過在各個環(huán)狀超聲 波振子31a、 31b的表面涂布例如絕緣性的涂料，可以防止環(huán)狀超聲波 振子的一對電極層通過研磨時使用的磨削液(代表例水)而互相電短 路。另外，環(huán)狀超聲波振子也包含排列為環(huán)狀配置的多個(例 如2至30個)超聲波振子片的集合體。這樣，若由多個超聲波振子片 構(gòu)成環(huán)狀超聲波振子，則在環(huán)狀的磨石的直徑較大的情況下，即在磨 石保持部件的尺寸較大的情況下，可以使用多個超聲波振子片容易地 構(gòu)成與此情況對應(yīng)的大直徑的環(huán)狀超聲波振子。另外，對環(huán)狀超聲波振子的個數(shù)沒有特別限制，從實用角 度出發(fā)在1至4個范圍內(nèi)較為理想。環(huán)狀超聲波振子的個數(shù)越多，可 以使環(huán)狀的磨石以越大的振幅進行超聲波振動。然而，若環(huán)狀超聲波振子的個數(shù)過多，則需要在磨石保持部件上附加設(shè)置環(huán)狀超聲波振 子，將各個環(huán)狀超聲波振子與電源電連接。研磨裝置10具有的旋轉(zhuǎn)變壓器25用于向?qū)ρ心ο笪?1 進行研磨時與研磨工具40 —起旋轉(zhuǎn)的各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b 提供電源14的電能。旋轉(zhuǎn)變壓器25具有電力供給單元25a與電力接受單元25b 互相只隔開一點間隔的相鄰配置的結(jié)構(gòu)。電力供給單元25a及電力4妄 受單元25b分別被設(shè)定為圓環(huán)狀的形狀。上述電力供給單元25a固定 在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置13的底部。電力接受單元25b固定在磨石保持部件 32的頂部。電力供給單元25a由圓環(huán)狀的定子鐵心26a及定子線圈 27a構(gòu)成。電力接受單元25b由圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)子鐵心26b及轉(zhuǎn)子線圈27b 構(gòu)成。定子鐵心26a及轉(zhuǎn)子鐵心26b的各個由例如鐵氧體等磁性材料 形成，沿著其周向形成圓環(huán)狀的槽。定子線圈27a及轉(zhuǎn)子線圈27b的 各個沿著形成于定子鐵心26a及轉(zhuǎn)子鐵心26b的各個上的圓環(huán)狀的槽， 將導(dǎo)線巻成線圈狀。定子線圈27a通過電氣配線28a與電源14電連接。轉(zhuǎn)子 線圈27b通過各電氣配線28b、28c與環(huán)狀超聲波振子31a、31電連接。 另外，電氣配線28c通過形成于磨石保持部件32的透孔32d,與下側(cè) 的環(huán)狀超聲波振子31b電連接。通過向該旋轉(zhuǎn)變壓器25的定子線圏27a提供從電源14產(chǎn) 生的電能，定子線圈27a與轉(zhuǎn)子線圈27b互相磁性地結(jié)合。因此，供 給至定子線圈27a的電能即使在轉(zhuǎn)子線圈27b(即電力接受單元25b)與 轉(zhuǎn)軸13a—起旋轉(zhuǎn)時，也能傳遞至轉(zhuǎn)子線圈27b。因此，可以將從電 源14產(chǎn)生的電能施加給對研磨對象物11進行研磨時與轉(zhuǎn)軸13a—起 旋轉(zhuǎn)的研磨工具40的各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b。而且，通過向各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b(向作為環(huán)狀 超聲波振子使用的環(huán)狀的壓電振子的各個的電極層)施加從電源14產(chǎn)生的電能(例如交流電壓)而產(chǎn)生的超聲波振動，通過磨石保持部件32 施加給環(huán)狀的磨石33。也可以使用例如滑環(huán)代替上述旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器具 有的優(yōu)點是由于通過互相不接觸地配置的電力供給單元和電力接受 單元傳遞電能，因此即使轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)數(shù)到達100000轉(zhuǎn)/分左右，也可 以將電力穩(wěn)定地供給給與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)的研磨工具的環(huán)狀超聲波振 子。另一方面，若轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)數(shù)超過5000轉(zhuǎn)/分左右，則滑環(huán)難以將 電力穩(wěn)定地供給給旋轉(zhuǎn)的研磨工具的環(huán)狀超聲波振子。在研磨裝置10中，根據(jù)例如下述的步驟對加工對象物進 行研磨。首先，使用例如熱熔性粘接劑將研磨對象物11臨時固定 在鋼制的保持架(未圖示)上。然后，利用例如電磁力將臨時固定有上 述研磨對象物11的保持架固定在支撐臺12的上表面。接下來，使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置16工作，使轉(zhuǎn)軸16a與支撐臺 12 —起旋轉(zhuǎn)。然后，從磨削液供給裝置18的管18a的前端噴出磨削 液，向研磨對象物11的表面供給磨削液。另一方面，通過旋轉(zhuǎn)變壓 器25將從電源14產(chǎn)生的電能施加給各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b。 由此，從各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b產(chǎn)生的超聲波振動會通過磨石 保持部件32施加給環(huán)狀的磨石33。接下來，使驅(qū)動裝置13工作，使轉(zhuǎn)軸13a與研磨工具40 一起旋轉(zhuǎn)，接下來使驅(qū)動裝置17工作，使研磨工具40逐漸下降。由 于這樣的操作，被施加超聲波振動的環(huán)狀的磨石33的外周面的下端 附近的部位與研磨對象物11的側(cè)面的上端附近的部位接觸，然后， 對研磨對象物11的整個表面(上表面)進行研磨(磨削)。然后，使研磨 工具40進一步下降，繼續(xù)對研磨對象物11進行研磨，直至其達到規(guī) 定的厚度。接下來，說明研磨工具40的磨石保持部件32具有的含有 環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36的功能。
研磨工具40的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36具有以下結(jié)構(gòu) 將含有在磨石保持部件32的內(nèi)周側(cè)的總計四個空氣隙35a的含有環(huán)狀 空氣隙的區(qū)36a、含有在外周側(cè)的總計四個空氣隙35b的含有環(huán)狀空 氣隙的區(qū)36b配置為兩重。 —^:而言，已知在不同的兩個物質(zhì)互相4^觸形成界面時， 若各個物質(zhì)固有的聲阻抗的值彼此有較大不同，在一個物質(zhì)中向另一 個物質(zhì)傳遞的聲波的大部分被上述界面反射，幾乎無法傳遞至另一物 質(zhì)中。上述聲阻抗由物質(zhì)的密度、該物質(zhì)中的音速之積確定。而且， 由于在固體與氣體中，兩者的密度值、即聲阻抗的值彼此有較大不同，
幾乎無法傳遞至氣體中。因此，如上所述若磨石保持部件32具有空氣隙35a、 35b, 則形成由該磨石保持部件(固體)32與各個空氣隙(氣體)35a、 35b之間 的界面形成的超聲波(振動)反射面。在研磨工具40中，通過如上所述的由包含各個空氣隙的 含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)36a、 36b構(gòu)成的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36，從 環(huán)狀超聲波振子3la、3lb產(chǎn)生的超聲波振動不會直線傳遞至磨石保持 部件32的比含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36更位于與轉(zhuǎn)軸的連接位置34b 側(cè)(研磨工具40的情況下為內(nèi)周側(cè))的區(qū)域。即，由在磨石保持部件32的內(nèi)周側(cè)互相鄰近的空氣隙 35a、 35a形成的超聲波反射面之間的位置的外周側(cè)配置由空氣隙35b 形成的超聲波反射面，由在外周側(cè)互相鄰近的空氣隙35b、 35b形成 的超聲波反射面之間的位置的內(nèi)周側(cè)配置由空氣隙35a形成的超聲波 反射面，從而防止上述超聲波振動的傳遞。因此，若從環(huán)狀超聲波振子31a、 31b產(chǎn)生的超聲波振動 到達上述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36，則會被由空氣隙35a、 35b形成 的超聲波反射面反射，傳遞至磨石保持部件32的外周側(cè)以及環(huán)狀的 磨石33，可有效用于使該環(huán)狀的磨石33進行超聲波振動。因此，利用從環(huán)狀超聲波振子31a、 31b產(chǎn)生的超聲波振動，可以使環(huán)狀的磨石 33以較大的振幅進行超聲波振動。如上所述，若環(huán)狀的磨石33以較 大的振幅進行超聲波振動，則環(huán)狀的磨石33與研磨對象物11的摩擦 阻力減小，可以充分抑制不必要的機械振動的產(chǎn)生。因此，通過使用 研磨工具40，能以高精度對研磨對象物進行研磨。如圖4所示，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36包括在磨石保持 部件32通過連結(jié)區(qū)域37a間斷形成的內(nèi)周側(cè)的多個(例如四個)貫通槽 43a、通過連結(jié)區(qū)域37b間斷形成的外周側(cè)的多個(例如四個)貫通槽 43b,內(nèi)周側(cè)的連結(jié)區(qū)域37a配置為與外周側(cè)的貫通槽43b相接，且外 周側(cè)的連結(jié)區(qū)域37b配置為與內(nèi)周側(cè)的貫通槽43a相接較為理想。由 此，從環(huán)狀超聲波振子31a、 31b產(chǎn)生的超聲波振動的幾乎全部都^f皮由 空氣隙35a、 35b形成的超聲波反射面的任意一個反射，可以極有效地 用于使環(huán)狀的磨石33進行超聲波振動。上述各個貫通槽43a、 43b可以利用例如放電加工或者切 削加工等容易地形成。如研磨工具40所示，在磨石保持部件32的環(huán)狀超聲波振 子31a、 31b的內(nèi)周側(cè)設(shè)置含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域36時，形成超聲波 反射面的空氣隙35a、 35b在形成于磨石保持部件32的環(huán)狀超聲波振 子31a、 31b的固定位置34a的圓筒面(將磨石保持部件沿著環(huán)狀超聲 波振子的內(nèi)緣進行切割，截面形成的圓筒面)的面積的85 %至100 % (特 別是9 0 %至10 0 %)范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)，與上述圓筒的直徑方向重疊配置 較為理想。另外，如上述圖1及圖2所示的專利文獻1的研磨工具1 所示的，用于將研磨工具1與轉(zhuǎn)軸連接而插有螺栓的螺紋孔7，由于 因插入螺栓而排除了螺紋孔7內(nèi)部的空氣隙，不會形成超聲波反射面， 因此不構(gòu)成本發(fā)明的研磨工具的空氣隙。圖6是顯示本發(fā)明的研磨工具的其他結(jié)構(gòu)例的平面圖。圖 7是沿著圖6所示的切割線IV- IV線切割的、研磨工具60的放大剖視圖。圖6及圖7所示的研磨工具60的結(jié)構(gòu)中，含有環(huán)狀空氣 隙的區(qū)域66包括從磨石保持部件62的上側(cè)沿上下方向延伸的非貫通 的圓環(huán)狀上側(cè)槽73a以及從磨石保持部件62的下側(cè)沿上下方向延伸的 非貫通的圓環(huán)狀下側(cè)槽73b,上側(cè)槽73a與下側(cè)槽73b的總深度比磨 石保持部件62的上下方向的厚度大，除此之外與圖4所示的研磨工 具40 —樣。在該研磨工具60中，由上述上側(cè)槽73a的內(nèi)部的空氣隙(形 成為環(huán)狀的連續(xù)的空氣隙)65a與連結(jié)區(qū)域67a構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的 區(qū)66a，由下側(cè)槽73b的內(nèi)部的空氣隙65b與連結(jié)區(qū)域67b構(gòu)成含有 環(huán)狀空氣隙的區(qū)66b。而且，由上述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)66a與含有 環(huán)狀空氣隙的區(qū)66b構(gòu)成請^有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域66。研磨工具60的空氣隙65a、 65b及連結(jié)區(qū)域67a、 67b分 別是連續(xù)的環(huán)狀的形狀。因此，研磨工具60與圖4的研磨工具40比 較，由于通過施加超聲波振動可以使環(huán)狀的磨石33在周向均勻地進 行超聲波振動，因此具有的優(yōu)點是對研磨對象物進行研磨的精度較 高。上述上側(cè)槽73a與下側(cè)槽73b的總深度比磨石保持部件62 的上下方向的厚度大，為上述厚度的1.5倍(特別是1.1倍)以下較為理 想。若上側(cè)槽73a與下側(cè)槽73b的總深度超過磨石保持部件62的厚度 的1.5倍，則由于磨石保持部件62的剛性下降，環(huán)狀的磨石33被該 磨石保持部件62不穩(wěn)定地支撐，因此具有對研磨對象物進行研磨的 精度下降的傾向。圖8是顯示本發(fā)明的研磨工具的另一結(jié)構(gòu)例的平面圖。圖 9是顯示沿著圖8所示的切割線V-V線切割的、研磨工具80的放大 剖視圖。圖8及圖9所示的研磨工具80的結(jié)構(gòu)中，含有環(huán)狀空氣 隙的區(qū)域86由在磨石保持部件82的內(nèi)部、且在環(huán)狀超聲波振子31a、31b的內(nèi)周側(cè)的多孔環(huán)狀部件93構(gòu)成，除此之外與圖4的研磨工具 40 —樣。該研磨工具80的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域86具有的結(jié)構(gòu) 是在多孔環(huán)狀部件93的內(nèi)部包含沿著環(huán)狀部件93的周向配置為環(huán) 狀的氣泡(空氣隙)85的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)沿含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域 86的徑向配置為多重。研磨工具80的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域86的空氣隙由均勻 分散配置在多孔環(huán)狀部件93的內(nèi)部的多個氣泡85構(gòu)成。因此，研磨 工具80與圖4的研磨工具40比較，通過施加超聲波振動可以使環(huán)狀 的磨石33在周向均勻地進行超聲波振動，另外，由于磨石保持部件 82的剛性也較高，因此具有的優(yōu)點是對研磨對象物進行研磨的精度 較高。磨石保持部件82的保持部件本體82b，可以預(yù)先分別制造 保持部件本體82b的比多孔環(huán)狀部件93更位于外周側(cè)的部分與內(nèi)周 側(cè)的部分，在兩者之間配置多孔環(huán)狀部件93,將這些通過例如粘接或 者焊接從而可以容易地進行制造。多孔環(huán)狀部件93由例如多孔金屬材料制成。多孔環(huán)狀部 件93可以將例如青銅、不銹鋼、鎳、或者鈦等金屬粉末(或者金屬纖 維)壓縮成形、燒結(jié)而進行制造。多孔環(huán)狀部件93的氣泡85的直徑根 據(jù)其制造方法而不同， 一般在10nm至幾mm的范圍內(nèi)。多孔環(huán)狀部件93的密度(體積密度)設(shè)定在保持部件本體 82b的比多孔環(huán)狀部件93更位于外周側(cè)的部分的密度的5 %至75 %范 圍內(nèi)的值較為理想。若將多孔環(huán)狀部件93的密度設(shè)定為不到上述保 持部件本體82b的外周側(cè)部分的密度的5%的值，則由于磨石保持部 件82的剛性下降，環(huán)狀的磨石33 ^皮該磨石保持部件82不穩(wěn)定地支 撐，因此具有對研磨對象物進行研磨的精度下降的傾向。另一方面， 若將多孔環(huán)狀部件93的密度設(shè)定為超過上述保持部件本體82b的外 周側(cè)部分的密度的75%的值，則由環(huán)狀部件93所包含的氣泡(空氣隙)85形成的超聲波反射面所反射的超聲波振動的量會減少。圖10是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的平面圖。 圖11是沿著圖10所示的切割線VI-VI線切割的、研磨工具100的 放大剖視圖。圖10及圖11所示的研磨工具100的結(jié)構(gòu)中，含有環(huán)狀空 氣隙的區(qū)域106包括在磨石保持部件102通過連結(jié)區(qū)域107a間斷形成 的內(nèi)周側(cè)的多個貫通孔113a以及通過連結(jié)區(qū)域107b間斷形成的外周 側(cè)的多個貫通孔113b，內(nèi)周側(cè)的連結(jié)區(qū)域107a配置為與外周側(cè)的貫 通孔113b相接，且外周側(cè)的連結(jié)區(qū)域107b配置為與內(nèi)周側(cè)的貫通孔 113a相接，除此之外與圖4的研磨工具40—樣。在該研磨工具100中，由上述多個貫通孔113a內(nèi)部的空 氣隙105a與多個連結(jié)區(qū)域107a構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)106a，由多 個貫通孔113b內(nèi)部的空氣隙105b與多個連結(jié)區(qū)域107b構(gòu)成含有環(huán) 狀空氣隙的區(qū)106b。而且，由上述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)106a與含有 環(huán)狀空氣隙的區(qū)106b構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域106 。研磨工具100與圖4的研磨工具40比較，具有的優(yōu)點是 可以通過例如使用鉆頭的穿孔加工筒單地形成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū) 域106的貫通孔113a、 113b。另外，如圖11所示，在與研磨工具100連4妄的轉(zhuǎn)軸13a 的周圍配置兩個(或者兩個以上)的旋轉(zhuǎn)變壓器115a、 115b，可以分別 使用這些旋轉(zhuǎn)變壓器115a、 115b向各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b提 供電能。其中，這些旋轉(zhuǎn)變壓器115a、 115b被配置于兩者之間的坡莫 合金制的筒體116而互相磁屏蔽。而且，通過使用例如旋轉(zhuǎn)變壓器115a、 115b對各個環(huán)狀 超聲波振子31a、 31b施加互相同相的交流電壓(例如正弦波電壓)，可 以使各個環(huán)狀超聲波振子31a、31b在其直徑方向互相同相地進行超聲 波振動。據(jù)此，由于在環(huán)狀超聲波振子31a位移以使其直徑擴大時， 與此同時環(huán)狀超聲波振子31 b也會位移以使其直徑擴大，因此磨石保持部件102的外周緣部向外周側(cè)位移。而且，由于在環(huán)狀超聲波振子
31a位移以使其直徑縮小時，與此同時環(huán)狀超聲波振子31b也會位移以使其直徑縮小，因此磨石保持部件102的外周緣部向內(nèi)周側(cè)位移。其結(jié)果是，磨石保持部件102的外周緣部會與環(huán)狀的磨石33 —起向圖11所示的箭頭119a所示的方向(與研磨對象物的表面平行的方向)振動。通過使環(huán)狀的磨石33在與研磨對象物的表面平行的方向振動，能以高精度對研磨對象物的表面進行研磨。另一方面，通過使用例如旋轉(zhuǎn)變壓器li5a、 115b對各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b施加互相反相的交流電壓(例如正弦波交流電壓)，可以使各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b在其直徑方向互相反相地進行超聲波振動。據(jù)此，由于在環(huán)狀超聲波振子31a位移以使其直徑擴大時，與此同時環(huán)狀超聲波振子31b位移以使其直徑縮小，因此磨石保持部件102彎曲，其外周緣部向下側(cè)位移。而且，由于在環(huán)狀超聲波振子31 a位移以使其直徑縮小時，與此同時環(huán)狀超聲波振子31 b位移以使其直徑擴大，因此磨石保持部件102彎曲，其外周緣部向上側(cè)位移。其結(jié)果是，磨石保持部件102的外周緣部會與環(huán)狀的磨石33一起向圖11所示的箭頭119b所示的方向(與研磨對象物的表面大致垂直的方向^展動。通過使環(huán)狀的磨石33在與研磨對象物的表面大致垂直的方向振動，能以較快的速度(較短時間)對研磨對象物的表面進行研磨。這樣，通過使用包括旋轉(zhuǎn)變壓器U5a、 115b的研磨裝置，在對研磨對象物進行粗加工時，對各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b施加互相反相的交流電壓，以4交高的速度對研磨對象物的表面進行研磨，在對研磨對象物進行精加工時，對各個環(huán)狀超聲波振子31a、 31b施加互相同相的交流電壓，能以較高的精度對研磨對象物的表面進行研磨。即，通過使用這樣的研磨裝置，可以在短時間內(nèi)對研磨對象物進行粗加工，接下來以4交高的精度進行精加工。
另外，如上所述將環(huán)狀超聲波振子由多個超聲波振子片構(gòu)成，對這些超聲波振子片通過多個(例如兩個)旋轉(zhuǎn)變壓器適當(dāng)施加正弦波交流電壓及余弦波交流電壓，可以在環(huán)狀的磨石上激發(fā)超聲波振動的進行波。利用環(huán)狀超聲波振子激發(fā)超聲波振動的進行波的方法，在上述專利文獻l有詳細(xì)記載。另外，作為利用環(huán)狀超聲波振子激發(fā)超聲波振動的進行波的方法，也可以使用利用環(huán)狀超聲波振子在超聲波馬達的定子上激發(fā)超聲波振動的進行波的已知方法。圖12是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的立體圖。圖13是沿著圖12所示的切割線VII-VII線切割的、研磨工具120的放大剖視圖。圖12及圖13所示的研磨工具120的結(jié)構(gòu)中，磨石保持部件122包含圓板部件122a、從圓板部件122a的周緣向下方延伸的圓筒狀部件122b, ^^有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域126包括在圓筒狀部件122b通過連結(jié)區(qū)域127a間斷形成的上側(cè)的多個貫通槽133a、通過連結(jié)區(qū)域127b間斷形成的下側(cè)的多個貫通槽133b,上側(cè)的連結(jié)區(qū)域127a配置為與下側(cè)的貫通槽133b相接，且下側(cè)的連結(jié)區(qū)域127b配置為與上側(cè)的貫通槽133a相接，而且在上述圓筒狀部件122b的下表面固定有環(huán)狀超聲波振子31,除此之外與圖4所示的研磨工具40 —樣。在該研磨工具120中，由上述上側(cè)的多個貫通槽133a內(nèi)部的空氣隙125a與多個連結(jié)區(qū)域127a構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)126a，由上述下側(cè)的多個貫通槽133b內(nèi)部的空氣隙125b與多個連結(jié)區(qū)域127b構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)126b。而且，由上述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)126a與含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)126b構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域126。然后，若從環(huán)狀超聲波振子31產(chǎn)生的超聲波振動的幾乎全部到達上述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域126，則在由空氣隙125a、 125b形成的超聲波反射面的任意一個^皮反射，傳遞至磨石保持部件122的下側(cè)以及環(huán)狀的磨石33，可極有效地用于使該環(huán)狀的磨石33進行超聲波振動。因此，利用從環(huán)狀超聲波振子31產(chǎn)生的超聲波振動，可
以使環(huán)狀的磨石33以較大的振幅進行超聲波振動。因此，通過使用 研磨工具120，能以高精度對研磨對象物進行研磨。研磨工具120具有的優(yōu)點是通過將圓筒狀部件122b的 壁體的厚度設(shè)定為較小的值，可以使環(huán)狀的磨石33在與研磨對象物 的表面平行的方向以較大的振幅進行超聲波振動。另外，如研磨工具120,在磨石保持部件122的環(huán)狀超聲 波振子31的上側(cè)形成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域126時，上述"磨石保 持部件的環(huán)狀超聲波振子的固定位置，，是指磨石保持部件122的與環(huán) 狀超聲波振子31的上端對應(yīng)的位置。另外，在這樣的情況下，形成超聲波反射面的空氣隙125a、 125b,在磨石保持部件122的環(huán)狀超聲波振子31的固定位置44a所形 成的圓環(huán)面(將磨石保持部件沿著環(huán)狀超聲波振子的上表面切割的截 面形成的圓環(huán)面)的面積的85%至100%(特別是90%至100%)范圍內(nèi) 的區(qū)域，在圓筒狀部件122b的軸向上重疊配置4^為理想。圖14是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的切除一部
分的立體圖。圖15是沿著圖14所示的切割線vm-vm線切割的、
研磨工具140的放大剖視圖。圖14及圖15所示的研磨工具140的結(jié)構(gòu)中，磨石保持部 件142包含圓板部件142a、從圓板部件142a的周緣向下方延伸的圓 筒狀部件142b,含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域146包括從圓筒狀部件142b 的外側(cè)向厚度方向延伸的非貫通的圓環(huán)狀外側(cè)槽153a、從圓筒狀部件 142b的內(nèi)側(cè)向厚度方向延伸的非貫通的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)槽153b,外側(cè)槽 153a與內(nèi)側(cè)槽153b的總深度比圓筒狀部件142b的厚度大，而且在上 述圓筒狀部件142b的下表面固定有環(huán)狀超聲波振子31,除此之外與 圖4的研磨工具40 —樣。在該研磨工具140中，由上述外側(cè)槽153a內(nèi)部的空氣隙 145a與連結(jié)區(qū)域147a構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)146a，由內(nèi)側(cè)槽153b的內(nèi)部的空氣隙145b與連結(jié)區(qū)域147b構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū) 146b。而且，由含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)146a與含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)146b 構(gòu)成含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域146。圖14的研磨工具140與上述圖6的研磨工具60 —樣，具 有的優(yōu)點是由于通過施加超聲波振動可以使環(huán)狀的磨石33在周向 均勻進行超聲波振動，因此對研磨對象物進行研磨的精度較高。上述外側(cè)槽153a與內(nèi)側(cè)槽153b的總深度比圓筒狀部件 142b的壁體的厚度大，為上述厚度的1.5倍(特別是1.1倍)以下4交為理 想。若外側(cè)槽153a與內(nèi)側(cè)槽153b的總深度超過圓筒狀部件142b的壁 體的厚度的1.5倍，則由于磨石保持部件142的剛性下降，環(huán)狀的磨 石33纟皮該磨石保持部件142不穩(wěn)定地支撐，因此對研磨對象物進行 研磨的精度下降。圖16是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的立體圖。 圖17是沿著圖16所示的切割線IX-IX線切割的、研磨工具160的 ;改大剖^L圖。圖16及圖17所示的研磨工具160的結(jié)構(gòu)中，磨石保持部 件162包含圓板部件162a、從該圓板部件162a的周緣向下方延伸的 圓筒狀部件162b，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域166由在圓筒狀部件162b 的內(nèi)部且在環(huán)狀超聲波振子31的上側(cè)所具有的多孔環(huán)狀部件173構(gòu) 成，而且在上述圓筒狀部件162b的下表面固定有環(huán)狀超聲波振子31, 除此之外與圖4的研磨工具40 —樣。該研磨工具160的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域166具有的結(jié)構(gòu) 是在多孔環(huán)狀部件173的內(nèi)部含有沿環(huán)狀部件173的周向配置為環(huán) 狀的氣泡(空氣隙)165的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)在含有環(huán)狀空氣隙的區(qū) 域166的軸向配置為多重。圖16的研磨工具160與上述圖8的研磨工具80 —樣，通 過施加超聲波振動可以使環(huán)狀的磨石33在周向均勻地進行超聲波振 動，另外，磨石保持部件162的剛性也較高，因此具有的優(yōu)點是對研磨對象物進行研磨的精度較高。

圖l是顯示以往的研磨裝置所具有的研磨工具的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2是沿著圖1所示的切割線I-I線切割的、研磨工具1的剖視圖。
圖3是顯示本發(fā)明的研磨裝置的結(jié)構(gòu)例的正面圖。
圖4是將與研磨工具40連接的轉(zhuǎn)軸13a沿著圖3所示的切割線
II-II線切割的狀態(tài)下顯示圖3所示的研磨工具40的平面圖。
圖5是沿著圖4所示的切割線in-m線切割的、研磨工具40的
;故大剖一見圖。
圖6是顯示本發(fā)明的研磨工具的其他結(jié)構(gòu)例的平面圖。 圖7是沿著圖6所示的切割線IV-IV線切割的、研磨工具60的 力文大剖^L圖。
圖8是顯示本發(fā)明的研磨工具的另一結(jié)構(gòu)例的平面圖。 圖9是沿著圖8所示的切割線V-V線切割的、研磨工具80的放 大剖^L圖。
圖IO是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的平面圖。
圖ll是沿著圖10所示的切割線VI-VI線切割的、研磨工具100
的》文大剖一見圖。
圖12是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的立體圖。
圖13是沿著圖12所示的切割線VII-VII線切割的、研磨工具
120的放大剖視圖。
圖14是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的切去一部分的立體圖。
圖15是沿著圖14所示的切割線vm-vin線切割的、研磨工具 140的^:大剖^L圖。圖16是顯示本發(fā)明的研磨工具的又一結(jié)構(gòu)例的立體圖。
圖17是沿著圖16所示的切割線IX-IX線切割的、研磨工具160 的》文大剖一見圖。 標(biāo)號i兌明
1研磨工具 2連接板 3連結(jié)構(gòu)件 3a連結(jié)部 3b空隙部 4環(huán)狀彈性體 5超聲波振子 6磨石 7螺紋孔 IO研磨裝置 11研磨對象物 12支撐臺 13旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 13a轉(zhuǎn)軸 14電源 15基座
16、 17旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 16a轉(zhuǎn)軸
18磨削液供給裝置 18a管
21、 22支柱 23進給螺桿 23a螺旋軸 23b螺母24庫由^義
25旋轉(zhuǎn)變壓器
25a電力供給單元
25b電力4妻受單元
26a定子鐵心
26b轉(zhuǎn)子鐵心
27a定子線圈
27b轉(zhuǎn)子線圈
28a、 28b、 28c電氣配線
31、 31a、 31b環(huán)狀超聲波振子
32磨石保持部件
32a套筒
32b保持部件本體 32c磨石保持環(huán) 32d透孔 33環(huán)狀的磨石
34a環(huán)狀超聲波振子的固定位置
34b與轉(zhuǎn)軸的連接位置
35a、 35b空氣隙
36含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域
36a、 36b含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)
37a、 37b連結(jié)區(qū)域
38a、 38b、 38c螺栓
40研磨工具
41壓電體
42電極層
43a、 43b貫通槽
44a環(huán)狀超聲波振子的固定位置60研磨工具
62磨石保持部件
66含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域
65a、 65b空氣隙
66a、 66b含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)
67a、 67b連結(jié)區(qū)域
73a圓環(huán)狀上側(cè)槽
73b圓環(huán)狀下側(cè)槽
80研磨工具
82磨石保持部件
82b保持部件本體
85氣泡(空氣隙)
8 6含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域
93多孔環(huán)狀部件
100研磨工具
102磨石保持部件
105a、 105b空氣隙
106含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域
106a、 106b含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)
107a、 107b連結(jié)區(qū)域
113a、 113b貫通孔
U5a、 U5b旋轉(zhuǎn)變壓器
116筒體
119a、 119b表示環(huán)狀的磨石33的振動方向的箭頭 120研磨工具 122磨石保持部件 122a圓板部件 122b圓筒狀部件125a、 125b空氣隙
126含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域
26a、 126b含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)
L27a、 127b連結(jié)區(qū)域
[33a、 133b貫通槽
140研磨工具
142磨石保持部件
:42a圓板部件
42b圓筒狀部件
45a、 145b空氣隙
46含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域
46a、 146b含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)
47a、 147b連結(jié)區(qū)域
53a圓環(huán)狀外側(cè)槽
53b圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)槽
60研磨工具
62磨石保持部件
62a圓板部件
62b圓筒狀部件
65氣泡(空氣隙)
66含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域
73多孔環(huán)狀部件
權(quán)利要求
1.一種研磨裝置，包括在上側(cè)表面支撐研磨對象物的支撐臺；在支撐臺的上方與支撐臺垂直地配置的轉(zhuǎn)軸；以及研磨工具，所述研磨工具與支撐臺平行地連接在轉(zhuǎn)軸的下端部，包含將與電源電連接的環(huán)狀超聲波振子固定的磨石保持部件和所述磨石保持部件的周緣部的下端所具有的環(huán)狀磨石，其特征在于，在所述研磨工具的磨石保持部件的環(huán)狀超聲波振子的固定位置以及與轉(zhuǎn)軸的連接位置之間的位置設(shè)置有含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，所述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域是將包含形成或配置為環(huán)狀的連續(xù)或不連續(xù)的空氣隙的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)形成為多重而形成的，由于所述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，從環(huán)狀超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動不會直線地傳遞至磨石保持部件的比含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域更位于與轉(zhuǎn)軸的連接位置側(cè)的區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，含有環(huán)狀空氣 隙的區(qū)域包括在磨石保持部件上通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的內(nèi)周側(cè)的 多個貫通槽和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的外周側(cè)的多個貫通槽，內(nèi)周側(cè) 的連結(jié)區(qū)域配置為與外周側(cè)的貫通槽相接，且外周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置 為與內(nèi)周側(cè)的貫通槽相接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，含有環(huán)狀空氣 隙的區(qū)域包括在磨石保持部件上通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的內(nèi)周側(cè)的 多個貫通孔和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的外周側(cè)的多個貫通孔，內(nèi)周側(cè) 的連結(jié)區(qū)域配置為與外周側(cè)的貫通孔相4妄，且外周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置 為與內(nèi)周側(cè)的貫通孔相接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，含有環(huán)狀空氣 隙的區(qū)域包括從磨石保持部件的上側(cè)沿上下方向延伸的非貫通的圓 環(huán)狀上側(cè)槽和從磨石保持部件的下側(cè)沿上下方向延伸的非貫通的圓 環(huán)狀下側(cè)槽，上側(cè)槽與下側(cè)槽的總深度比磨石保持部件的上下方向的 厚度大。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，含有環(huán)狀空氣 隙的區(qū)域包括在磨石保持部件的內(nèi)部、且在環(huán)狀超聲波振子的內(nèi)周側(cè) 所具有的多孔環(huán)狀部件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述磨石保持 部件包含圓板部件和從所述圓板部件的周緣向下方延伸的圓筒狀部 件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在所述圓筒狀部件上通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的上側(cè)的多個貫通槽和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的下側(cè)的多個 貫通槽，上側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與下側(cè)的貫通槽相接，且下側(cè)的連結(jié) 區(qū)域配置為與上側(cè)的貫通槽相接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述磨石保持 部件包含圓板部件和從所述圓板部件的周緣向下方延伸的圓筒狀部 件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括從所述圓筒狀部件的外側(cè)沿厚度方向 延伸的非貫通的圓環(huán)狀外側(cè)槽和從圓筒狀部件的內(nèi)側(cè)沿厚度方向延 伸的非貫通的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)槽，外側(cè)槽與內(nèi)側(cè)槽的深度的和比圓筒狀部 件的厚度大。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述磨石保持 部件包含圓板部件和從所述圓板部件的周緣向下方延伸的圓筒狀部 件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在圓筒狀部件的內(nèi)部、且在環(huán)狀超聲 波振子的上側(cè)所具有的多孔環(huán)狀部件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，支撐臺可旋轉(zhuǎn)。
10. —種研磨工具，在中央包括轉(zhuǎn)軸連接部，包含將與電源電連 接的環(huán)狀超聲波振子固定的磨石保持部件和所述磨石保持部件的周 緣部的下端所具有的環(huán)狀磨石，其特征在于，在所述磨石保持部件的 環(huán)狀超聲波振子的固定位置與轉(zhuǎn)軸連接部之間的位置設(shè)置有含有環(huán) 狀空氣隙的區(qū)域，所述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域是將包含形成或配置為 環(huán)狀的連續(xù)或不連續(xù)的空氣隙的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)形成為多重而 形成的，由于所述含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，從環(huán)狀超聲波振子產(chǎn)生的 超聲波振動不會直線地傳遞至磨石保持部件的比含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域更位于轉(zhuǎn)軸連接部側(cè)的區(qū)域。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨工具，其特征在于，含有環(huán)狀空 氣隙的區(qū)域包括在磨石保持部件上通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的內(nèi)周側(cè) 的多個貫通槽和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的外周側(cè)的多個貫通槽，內(nèi)周 側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與外周側(cè)的貫通槽相接，且外周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配 置為與內(nèi)周側(cè)的貫通槽相接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨工具，其特征在于，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在磨石保持部件上通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的內(nèi)周側(cè) 的多個貫通孔和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的外周側(cè)的多個貫通孔，內(nèi)周 側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與外周側(cè)的貫通孔相接，且外周側(cè)的連結(jié)區(qū)域配 置為與內(nèi)周側(cè)的貫通孔相接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨工具，其特征在于，含有環(huán)狀空 氣隙的區(qū)域包括從磨石保持部件的上側(cè)沿上下方向延伸的非貫通的 圓環(huán)狀上側(cè)槽和從磨石保持部件的下側(cè)沿上下方向延伸的非貫通的 圓環(huán)狀下側(cè)槽，上側(cè)槽與下側(cè)槽的深度的和比磨石保持部件的上下方 向的厚度大。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨工具，其特征在于，含有環(huán)狀空 氣隙的區(qū)域包括在磨石保持部件的內(nèi)部、且在環(huán)狀超聲波振子的內(nèi)周 側(cè)所具有的多孔環(huán)狀部件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨工具，其特征在于，所述磨石保 持部件包含圓板部件和從所述圓板部件的周緣向下方延伸的圓筒狀 部件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在所述圓筒狀部件上通過連結(jié)區(qū)域 間斷形成的上側(cè)的多個貫通槽和通過連結(jié)區(qū)域間斷形成的下側(cè)的多 個貫通槽，上側(cè)的連結(jié)區(qū)域配置為與下側(cè)的貫通槽相接，且下側(cè)的連 結(jié)區(qū)域配置為與上側(cè)的貫通槽相4妄。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨工具，其特征在于，所述磨石保 持部件包含圓板部件和從所述圓板部件的周緣向下方延伸的圓筒狀 部件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括從所述圓筒狀部件的外側(cè)沿厚度方向延伸的非貫通的圓環(huán)狀外側(cè)槽和從圓筒狀部件的內(nèi)側(cè)沿厚度方向 延伸的非貫通的圓環(huán)狀內(nèi)側(cè)槽，外側(cè)槽與內(nèi)側(cè)槽的深度的和比圓筒狀 部件的厚度大。
17.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨工具，其特征在于，所述磨石保持部件包含圓板部件和從所述圓板部件的周緣向下方延伸的圓筒狀 部件，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域包括在圓筒狀部件的內(nèi)部、且在環(huán)狀超 聲波振子的上側(cè)所具有的多孔環(huán)狀部件。
全文摘要
研磨裝置(10)包括研磨對象物(11)的支撐臺(12)；垂直配置在支撐臺上方的轉(zhuǎn)軸(13a)；以及研磨工具(40)，研磨工具(40)與轉(zhuǎn)軸連接，包含固定環(huán)狀超聲波振子(31a、31b)的磨石保持部件(32)、磨石保持部件的周緣部的下端所具有的環(huán)狀的磨石(33)，在所述磨石保持部件的環(huán)狀超聲波振子的固定位置以及與轉(zhuǎn)軸的連接位置之間的位置設(shè)置有含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域(36)，含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域(36)是將包含配置為環(huán)狀的不連續(xù)的空氣隙的含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)形成為多重而形成的，由于該含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域，從環(huán)狀超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動不會直線地傳遞至磨石保持部件的比含有環(huán)狀空氣隙的區(qū)域更位于與轉(zhuǎn)軸的連接位置側(cè)的區(qū)域，研磨裝置(10)可以將從超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動高效地施加給磨石，因此能以高精度對研磨對象物進行研磨。
文檔編號B24B37/00GK101674919SQ20088001450
公開日2010年3月17日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者大西一正 申請人:大西一正