JP2000158333A - 平面研磨加工方法および装置 - Google Patents
平面研磨加工方法および装置Info
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- B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
- B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
かも装置がそれ程大きくならない平面研磨加工方法およ
び平面研磨加工装置を提供する。 【解決手段】 研磨定盤26の研磨加工面24に対して
摺接状態で保持されるワーク32が、ワーク自転駆動装
置36によって上記研磨定盤26の回転軸心に平行であ
ってそのワーク32の一面内に位置する自転軸心Aまわ
りに自転させられると同時に、ワーク公転駆動装置38
によって上記研磨定盤26の回転軸心に平行であってワ
ーク32の一面の外接円内に位置する公転軸心Bまわり
に公転させられるので、たとえワーク32が大型であっ
たとしてもワーク32の被研磨面の中央部が凸となった
り傾斜したりする傾向が上記公転により分散されて好適
な平坦度および研磨加工精度が得られる。また、公転軸
心Bがワーク32の外接円内に位置しているため、研磨
定盤26および平面研磨加工装置10が小型なものとな
り、研磨加工費用および装置が安価となる。
Description
磨定盤を用いて平坦に研磨するための平面研磨加工方法
および装置に関するものである。
回転する研磨定盤すなわちラップ盤の研磨加工面に対し
てワークを摺接状態で保持しつつ、その研磨定盤の回転
軸心と平行な自転軸心まわりにそのワークを自転させる
形式の平面研磨加工方法或いは平面研磨加工装置が知ら
れている。一般に、このような形式の平面研磨加工方法
或いは平面研磨加工装置では、被研磨加工面がたとえば
数十センチ程度の辺或いは直径を備えるような大型のワ
ークとなるほど、上記研磨定盤の研磨加工面に存在する
砥粒のうちワークの周辺部を通過するものとワークの中
心部を通過するものとの間でワークに対する研磨距離の
差に起因する研磨能率の差が発生し、研磨を受けるワー
クの一面において、中央部が凸となる傾向が顕著とな
り、平坦度を達成でき難くなるという欠点があった。
保持するためのワーク保持板の保持面において、そのワ
ーク保持板の自転軸心の周囲に複数個のワークを保持さ
せて研磨を行うようにした平面研磨加工方法或いは平面
研磨加工装置が提案されている。この平面研磨加工方法
或いは平面研磨加工装置によれば、自転軸心がワークの
一面内に位置しないため、研磨後においてそのワークの
一面の中央部が凸となるということは解消される。しか
しながら、上記研磨を受けるワークの一面において自転
軸心を中心として内周側よりも外周側の方が多くの研磨
を受けるためにそのワークの一面が傾斜して研磨加工精
度が得られ難くなるとともに、ワークの外径の2倍程度
よりも十分に大きな径を有するワーク保持板を用いる必
要があるために平面研磨定盤或いは平面研磨加工装置が
大きなものとなり、加工費用および装置が高価となる。
ものであり、その目的とするところは、大型のワークで
あっても平坦度が得られ、しかも装置がそれ程大きくな
らない平面研磨加工方法および平面研磨加工装置を提供
することにある。
るための本発明方法の要旨とするところは、回転する研
磨定盤の研磨加工面に対してワークを摺接状態で保持す
ることによりそのワークの一面を平坦に研磨する平面研
磨加工方法であって、(a) 前記研磨定盤の回転軸心に平
行であって前記ワークの一面内に位置する自転軸心まわ
りにワークを自転させる自転工程と、(b) 前記研磨定盤
の回転軸心に平行であって前記ワークの一面の外接円内
に位置する公転軸心まわりに前記自転軸心を回転させる
公転工程とを、含むことにある。
法を好適に実施するための平面研磨加工装置の要旨とす
るところは、回転する研磨定盤の研磨加工面に対してワ
ークを摺接状態で保持することによりそのワークの一面
を平坦に研磨する平面研磨加工装置であって、(a) 前記
研磨定盤の回転軸心に平行であって前記ワークの一面内
に位置する自転軸心まわりにワークを自転させるワーク
自転駆動装置と、(b) 前記研磨定盤の回転軸心に平行で
あって前記ワークの一面の外接円内に位置する公転軸心
まわりに前記自転軸心を回転させるワーク公転駆動装置
とを、含むことにある。
研磨定盤の研磨加工面に対して摺接状態で保持されるワ
ークが、自転工程或いはワーク自転駆動装置によって上
記研磨定盤の回転軸心に平行であってそのワークの一面
内に位置する自転軸心まわりに自転させられると同時
に、公転工程或いはワーク公転駆動装置によって上記研
磨定盤の回転軸心に平行であって前記ワークの一面の外
接円内に位置する公転軸心まわりに公転させられる。こ
のため、たとえ大型のワークであったとしてもワークの
一面の中央部が凸となったり傾斜したりする傾向が上記
公転により分散されて好適な平坦度および研磨加工精度
が得られる。また、公転軸心がワークの外接円内に位置
しているため、ワークの外径の2倍程以上のワーク保持
板を用いる必要がなく研磨定盤および研磨装置が小型な
ものとなるので、研磨加工費用および装置が安価とな
る。
明において、好適には、前記研磨定盤の回転、前記ワー
クの自転、およびそのワークの公転は同じ回転方向に設
定される。このようにすれば、ワークの一面において、
研磨定盤の研磨加工面の外周側に位置したときの研磨速
度と内周側に位置したときの研磨速度の差が緩和される
ので、ワークの一面における平坦度が一層高められる。
わりの回転周期をTB 、そのワークの自転軸心まわりの
回転周期をTA としたとき、0.1≦TB /TA <1、
または1<TB /TA ≦10となるように換言すれば
0.1≦TB /TA ≦10かつTB /TA ≠0となるよ
うにワークの自転および公転が回転駆動される。さらに
好適には、0.8≦TB /TA <1、または1<TB /
TA ≦1.25となるように換言すれば0.8≦TB /
TA ≦1.25かつTB /TA ≠0となるようにワーク
の自転および公転が回転駆動される。このようにすれ
ば、自転周期および公転周期が確実にずれるので、ワー
クの一面における平坦度が一層高められる。
まわりの公転半径は、前記ワークの内接円の半径の5%
以上に設定される。さらに好適には、上記公転半径は、
上記ワークの内接円の半径以上であって外接円の半径以
下の値に設定される。このようにすれば、ワークの一面
における平坦度が一層高められる。
磨定盤の研磨加工面の内径と外径との間に位置し、且つ
その研磨加工面の内径は、前記ワークの公転径よりも大
きいものである。このようにすれば、ワークの自転軸心
が研磨定盤の研磨加工面の内周縁よりも内側或いは外周
縁よりも外側へ外れないので、研磨品質が維持されると
ともに、ワークが上記公転によって研磨加工面の内側へ
移動してもその移動量は研磨加工面の内径よりも小さく
されていてワークが回転軸心を越えた反対側の研磨加工
面に接触することがない利点がある。
図面に基づいて詳細に説明する。図1および図2は、本
発明の一実施例の平面研磨加工装置10の構成を示す図
であって、図1は要部を説明するための平面図、図2は
要部を説明するために一部を切り欠いた側面図である。
枠)12には、円板14が軸受16を介して略垂直な軸
心まわりに回転可能に支持された状態で設けられてお
り、その円板14は、定盤駆動モータ18により減速機
20を介して回転駆動される垂直な出力軸22に連結さ
れることにより回転駆動されるようになっている。上記
円板14の上には、内径D1 および外径D2 を有する平
坦且つ円環状の研磨加工面(ラップ面、研磨平面)24
を備えた研磨定盤26が固定されている。これにより、
上記研磨加工面24は、上記出力軸22の回転軸心に直
角な面内すなわち水平面内に位置させられ、上記定盤駆
動モータ18によって図3の矢印に示す方向へ回転駆動
されるようになっている。上記研磨定盤26は、平面研
磨加工装置10が遊離砥粒を用いて研磨する遊離砥粒型
である場合には錫或いは銅などの軟質金属から構成さ
れ、平面研磨加工装置10が固定砥粒を用いて研磨する
固定砥粒型である場合にはたとえば特開平10−286
755号公報に記載された砥粒を含むラップ用砥石から
構成される。
ム12に支持された台板30、矩形板状のワーク32を
下面に張り着けたワーク保持部材である円形の貼付板3
4をその垂直な自転軸心Aまわりに自転させるワーク自
転駆動装置36、そのワーク32の自転軸心Aをそれに
平行な所定の公転軸心Bまわりに駆動してワーク32を
公転させるワーク公転駆動装置38、短円筒状の修正リ
ング40をその垂直な自転軸心Cまわりに回転駆動する
修正リング回転駆動装置42とが設けられている。な
お、上記自転軸心Aおよび公転軸心Bは前記研磨定盤2
6の回転軸心に平行となっている。また、図1の1点鎖
線に示す位置は、必要に応じて他の貼付板34が設けら
れる位置を示しており、図示しない上記と同様のワーク
自転駆動装置およびワーク公転駆動装置によって自転お
よび公転させられるようになっている。
テーブル46が、そのXYテーブル46を互いに直交す
るX方向およびY方向に移動可能に支持するクロスロー
ラ48を介してフレーム12上に設けられている。この
XYテーブル46には、外周側から研磨定盤26の上に
伸び且つ前記研磨加工面24上に載置された貼付板34
の外周面に当接させるための1対のローラ50、52を
備えたアーム部材54が固定されており、それら1対の
ローラ50および52の一方を図3の矢印に示すように
前記研磨定盤26と同じ回転方向で回転駆動する自転駆
動モータ56がアーム部材54に設けられている。それ
ら1対のローラ50、52を備えたアーム部材54およ
び自転駆動モータ56が、ワーク32を下面に張り着け
た貼付板34をその垂直な自転軸心Aまわりに自転させ
るための前記ワーク自転駆動装置36を構成している。
えた円板62が出力軸64に固定された公転駆動モータ
66が、その出力軸64が下方に向かう状態となるよう
に上記アーム部材54に固定されており、フレーム12
上に固定されたプレート68上であって上記アーム部材
54の下側に位置する部分には、上記小径ローラ60が
嵌め入れられる穴70を備えてその小径ローラ60の移
動を阻止する係合部材72が固定されている。これによ
り、公転駆動モータ66が回転駆動されると、アーム部
材54は上記円板62の中心から上記小径ローラ60の
中心までの距離Dを回転半径とする円運動が発生させら
れて、前記ワーク32を下面に張り着けた貼付板34の
中心Aが公転軸心Bを中心とした公転軌跡Kに沿って、
図3の矢印に示すように前記研磨定盤26と同じ回転方
向で円運動させられる。すなわち、ワーク32およびそ
れを下面に張り着けた貼付板34が公転運動させられ
る。上記小径ローラ60を偏心した位置に備えた円板6
2が出力軸64に固定された公転駆動モータ66および
係合部材72が、ワーク32を公転させるための前記ワ
ーク公転駆動装置38を構成しているのである。
させるためのワーク自転駆動装置36およびワーク公転
駆動装置38は、上記貼着板34すなわちその下面に貼
り着けられたワーク32の公転軸心Bまわりの回転周期
をTB 、そのワーク32の自転軸心Aまわりの回転周期
をTA としたとき、0.1≦TB /TA <1、または1
<TB /TA ≦10となるように換言すれば0.1≦T
B /TA ≦10かつT B /TA ≠0となるように、さら
に好適には、0.8≦TB /TA <1、または1<TB
/TA ≦1.25となるように換言すれば0.8≦TB
/TA ≦1.25かつTB /TA ≠0となるように、構
成されている。
内に位置させられており、その自転軸心Aの公転軸心B
まわりの公転半径RB がワーク32の内接円Nの半径R
N の5%以上となるように、さらに好適には、上記公転
半径RB がワークの内接円Nの半径RN 以上であって外
接円Gの半径RG 以下の値に設定されている。また、公
転軸心Bは、前記研磨定盤26の研磨加工面24の内径
と外径との間に位置し、且つその研磨加工面24の内径
D1 は、ワーク32の公転径2RB よりも大きい値とな
るように設定されている。
磨加工装置10の研磨作動を説明する。先ず、研磨定盤
26が回転駆動され且つ図示しない研磨液供給装置から
研磨液が研磨定盤26上に供給される。必要に応じてそ
の研磨液と共に遊離砥粒も供給される。次いで、前記修
正リング40が研磨定盤26上に載置されて修正リング
回転駆動装置42により研磨定盤26と同じ回転方向に
回転させられる。また、ワーク32が下面に貼り着けら
れることによりそのワーク32が保持された貼着板34
が研磨定盤26上に載置されて、図3に示すように、ワ
ーク自転駆動装置36により研磨定盤26と同じ回転方
向にワーク32が自転させられる(自転工程)と同時
に、ワーク公転駆動装置38により研磨定盤26と同じ
回転方向にワーク32が公転させられる(公転工程)。
そして、予め設定された研磨時間の間その研磨状態が維
持されることにより、ワーク32の研磨が行われる。
盤26の研磨加工面24に対して摺接状態で保持される
ワーク32が、上記自転工程或いはワーク自転駆動装置
36によって上記研磨定盤26の回転軸心に平行であっ
てそのワーク32の一面内に位置する自転軸心Aまわり
に自転させられると同時に、上記公転工程或いはワーク
公転駆動装置38によって上記研磨定盤26の回転軸心
に平行であってワーク32の一面の外接円内に位置する
公転軸心Bまわりに公転させられるので、たとえワーク
32が大型であったとしてもワーク32の一面(被研磨
面)の中央部が凸となったり傾斜したりする傾向が上記
公転により分散されて好適な平坦度および研磨加工精度
が得られる。また、公転軸心Bがワーク32の外接円内
に位置しているため、ワーク32の外径の2倍程以上の
貼着板(ワーク保持板)34を用いる必要がなく研磨定
盤26および平面研磨加工装置10が小型なものとなる
ので、研磨加工費用および装置が安価となる。
回転、ワーク32の自転、およびそのワーク32の公転
は同じ回転方向に設定されていることから、ワーク32
の一面(被研磨面)において、研磨定盤26の研磨加工
面24の外周側に位置したときの研磨速度と内周側に位
置したときの研磨速度の差が緩和されるので、ワーク3
2の一面における平坦度が一層高められる。
転軸心Bまわりの回転周期をTB 、そのワーク32の自
転軸心まわりの回転周期をTA としたとき、0.1<T
B /TA ≦1、または1<TB /TA ≦10となるよう
に換言すれば0.1≦TB /TA ≦10かつTB /TA
≠0となるように、さらに好適には、0.8<TB /T
A ≦1、または1<TB /TA ≦1.25となるように
換言すれば0.8≦T B /TA ≦1.25かつTB /T
A ≠0となるように、ワーク32の自転および公転が行
われることから、ワーク32の自転周期および公転周期
が相互に確実にずれるので、ワーク32の一面における
平坦度が一層高められる。
転軸心Bまわりの公転半径RB は、ワーク32の内接円
Nの半径RN の5%以上の値に、さらに好適には、上記
公転半径RB は、上記ワーク32の内接円Nの半径RN
以上であって外接円Gの半径RG 以下の値に設定される
ので、ワーク32の一面における平坦度が一層高められ
る。
研磨定盤26の研磨加工面24の内径D1 と外径D2 と
の間に位置し、且つその研磨加工面24の内径D1 は、
ワーク32の公転径2RB よりも大きい値に設定されて
いることから、ワーク32の自転軸心Aが研磨定盤26
の研磨加工面24の内周縁よりも内側へ或いは外周縁よ
りも外側へ外れないので、研磨品質が維持されるととも
に、ワーク32が上記の公転によって研磨加工面24の
内側へ移動してもその移動量は研磨加工面24の内径D
1 よりも小さくされていてワーク32が研磨加工面24
の回転軸心を越えた反対側の研磨加工面24に接触する
ことがない利点がある。
つ研磨定盤26の径方向に往復運動させた場合の被研磨
面を説明するための図であって、(a) は上記研磨前の表
面形状を、(b) は研磨後の表面形状を示している。これ
に対し、図6は、前述の実施例と同様に、ワーク32を
自転させつつ公転運動させた場合の被研磨面を説明する
ための図であって、(a) は上記研磨前の表面形状を、
(b) は研磨後の表面形状を示している。上図から明らか
なように、研磨加工中におけるワーク32の公転運動に
より、ワーク32の中凸形状が好適に解消されている。
明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。
形板状であったが、円板状であっても差し支えない。
38において、ワーク32を公転させる機構は、空圧シ
リンダ或いは油圧シリンダなどの複数の往復アクチュエ
ータを用いて合成運動させることにより、上記ワーク3
2を円若しくは楕円運動させるものであってもよい。
36およびワーク公転駆動装置38により、ワーク32
が研磨定盤26と同じ回転方向で自転或いは公転させら
れるようになっていたが、研磨定盤26の内周側および
が外周側の周速差が問題とならない場合には、ワーク3
2は必ずしも研磨定盤26と同じ回転方向で自転或いは
公転させられなくてもよい。
は貼着板34の下面に貼り付けられることにより保持さ
れていたが、凹嵌部に嵌め入れられるなどの他の保持機
構が用いられてもよいし、ワーク32に荷重を掛けるた
めのウエイトが上記貼着板34の上面に載置されてもよ
い。
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更が加えられ得るものである。
面図である。
する平面図である。
駆動装置およびワーク公転駆動装置を示す側面図であ
る。
往復運動させた場合の被研磨面を説明するための図であ
って、(a) は上記研磨前の表面形状を、(b) は研磨後の
表面形状を示している。
転させつつ公転運動させた場合の被研磨面を説明するた
めの図であって、(a) は上記研磨前の表面形状を、(b)
は研磨後の表面形状を示している。
Claims (6)
- 【請求項1】 回転する研磨定盤の研磨加工面に対して
ワークを摺接状態で保持することにより該ワークの一面
を平坦に研磨する平面研磨加工方法であって、 前記研磨定盤の回転軸心に平行であって前記ワークの一
面内に位置する自転軸心まわりにワークを自転させる自
転工程と、 前記研磨定盤の回転軸心に平行であって前記ワークの一
面の外接円内に位置する公転軸心まわりに前記自転軸心
を回転させる公転工程とを、含むことを特徴とする平面
研磨加工方法。 - 【請求項2】 前記研磨定盤の回転、前記ワークの自
転、および該ワークの公転は同じ回転方向である請求項
1の平面研磨加工方法。 - 【請求項3】 前記ワークの前記自転軸心まわりの回転
周期をTA 、該ワークの 前記公転軸心まわりの回転周期
をTB としたとき、0.1≦TB /TA <1、または1
<TB /TA ≦10である請求項1または2の平面研磨
加工方法。 - 【請求項4】 前記自転軸心の公転軸心まわりの公転半
径RB は、前記ワークの内接円の半径RN の5%以上で
ある請求項1乃至3のいずれかの平面研磨加工方法。 - 【請求項5】 前記公転軸心は、前記研磨定盤の研磨加
工面の内径D1 と外径D 2 との間に位置するものである
請求項1乃至4のいずれかの平面研磨加工方法。 - 【請求項6】 回転する研磨定盤の研磨加工面に対して
ワークを摺接状態で保持することにより該ワークの一面
を平坦に研磨する平面研磨加工装置であって、 前記研磨定盤の回転軸心に平行であって前記ワークの一
面内に位置する自転軸心まわりにワークを自転させるワ
ーク自転駆動装置と、 前記研磨定盤の回転軸心に平行であって前記ワークの一
面の外接円内に位置する公転軸心まわりに前記自転軸心
を回転させるワーク公転駆動装置とを、含むことを特徴
とする平面研磨加工装置。
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JP2000158333A true JP2000158333A (ja) | 2000-06-13 |
JP4342012B2 JP4342012B2 (ja) | 2009-10-14 |
Family
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Family Applications (1)
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JP34284798A Expired - Fee Related JP4342012B2 (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 平面研磨加工方法および装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
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