JP2003117809A

JP2003117809A - 両面同時平面研磨装置

Info

Publication number: JP2003117809A
Application number: JP2001319505A
Authority: JP
Inventors: Yukimitsu Kijima; 幸光鬼島; Katsuhei Ito; 勝平伊藤; Hiroshi Ebihara; 弘海老原
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ワークを目的寸法に加工するまでの加工時間
の短縮を図ることができ、かつ、割れ、欠け等の不良品
の発生率を低減させることができる両面同時平面加工装
置を提供する。【解決手段】両面同時平面研磨装置５０は、下定盤２
と、下定盤２上に載置された複数のワークＷ，Ｗを保持
するキャリア４と、下定盤２と対向して配置され、キャ
リア４に保持されたワークＷに接触しながら下定盤２に
倣い回転駆動する上定盤７と、上定盤７を昇降させる昇
降手段１４とを具備する研磨装置２０と、昇降手段１４
による上定盤７のワークＷに対する負荷荷重および下定
盤２または上定盤７の回転数からなる加工条件を制御す
る制御装置３０と、ワークＷの厚み寸法Ｌｗを検出する
寸法検出手段４２と、寸法検出手段４２の検出結果に基
づいて単位時間ｔ当たりのワークＷの厚み寸法Ｌｗの変
化率Ｐｎを算出する寸法変化率演算手段４３とを具備す
る定寸装置４０と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平板状ワークの両
面を同時に加工する両面同時加工平面ラップ盤、両面同
時加工平面ポリッシング盤等の両面同時平面研磨装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の両面同時平面研磨装置として
は、その一例として、例えば、図１０に示したような平
面研磨装置が知られている。

【０００３】同図に示すように、この両面同時平面研磨
装置は、中空の下定盤回転軸１に固定された下定盤２
が、下定盤回転軸１に取り付けられた下定盤駆動ギア３
により低速で回転駆動され、この下定盤２上に載置さ
れ、複数のワーク装着用貫通穴４ａ，４ａにワークＷ，
Ｗを装着した複数のキャリア４，４の外周のキャリアギ
ア４ｂが、サンギア５とインナーギア６に噛み合うよう
に構成されている。

【０００４】そして、サンギア５とインナーギア６のそ
れぞれの回転により、キャリア４，４は自転しながらサ
ンギア５の回りを公転し、更に、上定盤７が上記ワーク
Ｗ，Ｗを上記下定盤２との間に挟み、ワークＷに対して
荷重を加え、下定盤２と同心かつ別の回転速度で回転す
るように構成されており、下定盤２、キャリア４，４、
上定盤７をそれぞれ回転させ、研磨剤に溶媒を加えて調
合した研磨液をワークＷと上下定盤２、７との間に供給
してワークＷの両面を同時に研磨するようになってい
る。

【０００５】ところで、研磨加工に使用する上記研磨剤
は、長期間に亘る継続的な使用によって、その加工効率
が低下するものであり、定期的に研磨剤の交換を行なう
必要があるが、この研磨剤の交換作業における交換時期
の判断、すなわち研磨剤の寿命の判断は、作業者の経験
的判断や、タイマーによる時間設定のように一律的に設
定されているのが実情である。

【０００６】また、上記のような両面同時平面研磨装置
における研磨加工のプロセスは、大別して２段階で行な
われており、一般に、第１段階では、キャリア４，４に
装着される複数のワークＷ，Ｗにおける各々の厚みにバ
ラツキがあるため、上定盤７のワークＷに対する荷重を
低荷重とし、下定盤２の回転数を低速に設定して、厚み
の大きいワークＷに対して局部的に生じる荷重の応力集
中を防止する馴らし加工が行なわれる。

【０００７】そして、上記馴らし加工を行なった後、第
２段階では、各ワークに対する荷重が均等になったと判
断し、上定盤７のワークＷに対する荷重を高荷重とし、
下定盤２の回転数を高速に設定して、高荷重かつ高速回
転により目的寸法になるまでワークＷの加工が行なわれ
る。

【０００８】上記第１段階から第２段階への加工条件の
切換え時点の判断についても、作業者の経験的判断や、
タイマーによる一律的な時間設定等によって行なわれて
いるのが実情である。

【０００９】しかしながら、上述した研磨剤の交換時期
の判断については、研磨剤の寿命判定における明確な基
準がなく、作業者により交換時期が異なるため、作業者
によって早期に交換作業が行なわれると、砥粒の浪費に
繋がる可能性がある。

【００１０】また、研磨剤の寿命が近づくにつれて加工
効率が低下するにもかかわらず、加工条件が一定である
と、ワークＷに対する研磨抵抗が上昇し、ワークＷに対
して局部的に荷重の応力集中が生じ、割れ、欠け等の不
良が生じた不良品が発生してしまうという問題がある。

【００１１】また、上述した加工条件の切換え時点の判
断についても同様で、同一の加工条件で加工を行なって
しまうと、上記のような不良品を発生させてしまうた
め、低荷重、低速回転の加工条件による加工時間を長め
に設定する必要が生じ、全体としてワークＷの加工時間
の長時間化を招いている。

【００１２】逆に、低荷重、低速回転の加工条件による
加工時間を短めに設定した場合には、キャリア４に装着
された複数のワークＷ，Ｗ間において厚みのバラツキが
残っていても、作業者が設定した加工時間を経過すると
自動的に加工条件が切換わるため、荷重増大時に、目的
重量を超過した荷重がワークＷに加わり、上記したよう
な不良品が発生してしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、両面同時加工平面ラップ盤、両面同時加工平
面ポリッシング盤等の両面同時平面研磨装置において、
特に、ワークを目的寸法に加工するまでの加工時間の短
縮を図ることができ、かつ、割れ、欠け等の不良品の発
生率を低減させることができる両面同時平面加工装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る両面同時平面研磨装置は、定盤軸線を
中心に回転駆動する下定盤と、上記下定盤上に載置され
た複数のワークを保持し、自転しながら公転運動するキ
ャリアと、上記下定盤と対向して配置され、上記キャリ
アに保持されたワークに接触しながら上記下定盤に倣い
回転駆動する上定盤と、上記上定盤を昇降させるための
昇降手段と、を具備する研磨装置と、上記昇降手段によ
る上記上定盤のワークに対する負荷荷重および上記下定
盤または上定盤の回転数からなる加工条件を制御する制
御装置と、上記ワークの厚み寸法を検出する寸法検出手
段と、該寸法検出手段による検出結果に基づいて単位時
間当たりのワークの厚み寸法の変化率を算出する寸法変
化率演算手段とを具備する定寸装置と、を備えることを
特徴とするものである。

【００１５】また、本発明は、上記制御装置が、上記寸
法変化率演算手段による寸法変化率を基に、上記上定盤
の負荷荷重および上記下定盤または上定盤の回転数を次
の加工段階の負荷荷重および回転数に切換える加工条件
切換手段を具備することとしてもよい。

【００１６】また、本発明は、上記制御装置が、上記寸
法検出手段により検出された寸法を利用して加工プロセ
スを細分化し、各加工プロセス毎に最適な負荷荷重およ
び回転数からなる加工条件を設定する加工条件設定手段
を具備することとしてもよい。

【００１７】また、本発明は、上記定寸装置が、上記寸
法変化率演算手段により所定サイクル毎に算出された寸
法変化率の現在値と、予め設定された寸法変化率の限界
値とを比較し、上記現在値が上記限界値を下回った場合
に研磨剤交換時期である旨を報知する報知手段を具備す
ることを特徴とするものである。

【００１８】なお、上記寸法検出手段は、上記上定盤に
埋設された渦電流式変位センサにより所定サンプル数検
出された下定盤表面の電圧信号、下定盤表面を除く溝表
面の電圧信号、およびキャリア表面の電圧信号のうち、
上記下定盤表面の電圧信号のみを抽出することとしても
よい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る両面同時平面
研磨装置の実施形態について、添付図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明に係る両面同時平面研磨装置
の一実施形態の構成を示す縦断面図、図２は図１に示し
た下定盤およびキャリアの構成を示す拡大平面図であ
る。

【００２１】図１に示すように、本実施形態における両
面同時平面研磨装置５０は、ワークＷを目標寸法に加工
するための研磨装置２０と、ワークＷの加工条件を制御
する制御装置３０と、定寸装置４０とを具備し、定寸装
置４０は、渦電流式変位センサ４１によりワークＷの厚
み寸法を検出する寸法検出手段４２と、寸法検出手段４
２による検出結果に基づいて単位時間当たりのワークＷ
の厚み寸法の変化率を算出する寸法変化率演算手段４３
とを具備して構成されている。

【００２２】研磨装置２０において、中空の下定盤回転
軸１に固定された下定盤２は、下定盤回転軸１下端に取
り付けられた下定盤駆動ギア３により定盤軸線を中心に
回転駆動させるための駆動モータＭ１に対し、変換した
所定の周波数電源を供給するインバータ３１によってそ
の回転数が決定され、インバータ３１は制御装置３０に
より制御される。

【００２３】図２に示すように、下定盤２上に載置さ
れ、複数のワーク装着用貫通穴４ａ，４ａに複数のワー
クＷ，Ｗを保持した複数のキャリア４，４の外周のキャ
リアギア４ｂ，４ｂは、サンギア５の外歯５ａとインナ
ーギア６の内歯６ａに噛み合っていて、サンギア５とイ
ンナーギア６のそれぞれの回転により、各キャリア４は
自転しながらサンギア５の周囲を公転運動するように構
成されている。

【００２４】サンギア５は、下定盤回転軸１の中空穴に
回転自在に挿通されたサンギア回転軸８と一体に形成さ
れており、サンギア回転軸８下端に取り付けられたサン
ギア駆動ギア９により定盤軸線を中心に回転駆動させる
ための駆動モータＭ２に対し、変換した所定の周波数電
源を供給するインバータ３２によってその回転数が決定
され、インバータ３２は制御装置３０により制御され
る。

【００２５】インナーギア６は、インナーギア回転軸１
０の上向きカップ状の取付部１０ａ上面に固定され、イ
ンナーギア回転軸１０は、下定盤回転軸１を回転自在に
保持する固定円筒フレーム１１の外周に回転自在に保持
されており、図示しないインナーギア用伝動ギアにより
インナーギア回転軸１０が回転駆動されると、インナー
ギア６は、定盤軸線を中心に回転駆動する。

【００２６】下定盤２と対向する位置には上定盤７が配
置され、上定盤７上面には取付円環１２ａを介してフォ
ーク状の上定盤昇降具１２が取り付けられ、上定盤昇降
具１２のロッド１２ｂは、本実施形態では球面軸受１３
を介して昇降手段である空圧シリンダ１４のピストンロ
ッド１４ａに接続されており、上定盤７は、球面軸受１
５により吊り下げられた状態で、空圧シリンダ１４の作
動によって上下に昇降する。

【００２７】すなわち、上定盤７が下定盤２上に降下す
ると、上定盤昇降具１２の取付円環１２ａにピン１６を
支軸として揺動可能に取り付けられた爪１６ａが上定盤
回転軸１８に固定されたセレーション１７と係合し、上
定盤７が上昇すると、セレーション１７から離脱するよ
うに構成されており、セレーション１７は、サンギア回
転軸８の中空穴に回転自在に挿通された上定盤回転軸１
８の下端に固定された上定盤駆動ギア１９が定盤軸線を
中心に回転駆動するための駆動モータＭ３に対し、変換
した所定の周波数電源を供給するインバータ３３によっ
てその回転数が決定され、インバータ３３は制御装置３
０により制御される。

【００２８】すなわち、インバータ３１，３２，３３か
ら所定周波数電源を供給された駆動モータＭ１，Ｍ２，
Ｍ３によって回転駆動される下定盤駆動ギア３、サンギ
ア駆動ギア９、上定盤駆動ギア１９は、上記各インバー
タ３１，３２，３３に接続された制御装置３０によって
その回転数が制御されるとともに、制御装置３０は、上
定盤７を吊り上げている空圧シリンダ１４内の空気圧を
調整することにより、上定盤７のワークＷに対する負荷
荷重を制御する。

【００２９】研磨加工する際には、下定盤２上にキャリ
ア４に保持されたワークＷを載置し、空圧シリンダ１４
を作動させることにより、上定盤７を下降させてワーク
Ｗに接触させ、上定盤７と下定盤２との間にワークＷを
挟み込み、研磨液をワークＷと上下定盤７，２との間に
供給し、下定盤２、キャリア４、上定盤７の回転および
空圧シリンダ１４の負荷荷重を制御装置３０によって制
御し、各ワークＷの両面を同時に研磨するというもので
ある。

【００３０】一方、上記研磨装置２０による研磨加工動
作と並行して、図３に示すように、定寸装置４０におい
て、上定盤７内に埋設された渦電流式変位センサ４１が
キャリア４側に向けて磁場を形成することによって、上
記上定盤７と上記下定盤２の端面間の距離Ｌを測定し、
所定加工サイクル毎のワークＷの厚み寸法Ｌｗを検出す
る。

【００３１】ここで、所定加工サイクル毎のワークＷの
厚み寸法Ｌｗの検出方法について図４および図５に基づ
き説明する。

【００３２】図４（ａ）は上定盤に埋設された渦電流式
変位センサの信号を説明するための模式図、同図（ｂ）
はサンプリングされた電圧信号データの度数分布を示す
グラフである。

【００３３】同図に示すように、上定盤７内に埋設され
た渦電流式変位センサ４１がキャリア４側に向けて磁場
を形成することによって検出される電圧信号は、１）下定盤２表面の電圧信号（Ａ１）２）下定盤２表面を除く溝２ａ表面の電圧信号（Ａ２）３）キャリア４表面の電圧信号（Ａ３）の３種類に分けることができるが、本発明においては、
上記各電圧信号Ａ１〜Ａ３のうちから下定盤２表面の電
圧信号Ａ１のみを抽出し、ワークＷの厚み寸法Ｌｗとし
て検出する。

【００３４】次に、その検出方法の一例について、図５
に示したフローチャート図に基づき説明する。

【００３５】図５において、まず、定盤１回転中でＮ個
（Ｎは任意の整数）の電圧信号データをサンプリングす
る（ステップ５０１）。

【００３６】次に、サンプリングされたＮ個の電圧信号
データのうち、所定値Ｘ以上の電圧信号データは下定盤
２表面を除く溝２ａ表面の電圧信号Ａ２であるとみな
し、Ｘ以上の値である電圧信号データをすべて取り除く
（ステップ５０２）。

【００３７】これは、溝２ａ表面の電圧信号Ａ２は、下
定盤２表面の電圧信号Ａ１よりも大きい値として検出さ
れることは明らかであり、この溝２ａ表面の電圧信号Ａ
２をワークＷの厚み寸法の電圧信号データとして採用す
ると、最終的に抽出されたワークＷの厚み寸法に測定誤
差が生じるためである。

【００３８】次に、溝２ａ表面の電圧信号Ａ２が取り除
かれた電圧信号データは、電圧信号データの測定値の大
きい順にソートされる（ステップ５０３）。

【００３９】サンプリングされたＮ個の電圧信号データ
の度数分布は、図４（ｂ）に示したように、溝２ａ表面
の電圧信号Ａ２およびキャリア４表面の電圧信号Ａ３の
データが少なく、この溝２ａ表面の電圧信号Ａ２および
キャリア４表面の電圧信号Ａ３の中間に位置する下定盤
２表面の電圧信号データＡ１が最も多いため、Ｎ個の電
圧信号データの度数分布の中央Ｍ個のデータの平均値Ｂ
を求める（ステップ５０４）。

【００４０】このようにして求められた平均値Ｂは、溝
２ａ表面の電圧信号Ａ２およびキャリア４表面の電圧信
号Ａ３のデータが取り除かれた下定盤２表面の電圧信号
Ａ１に近似した値となるため、この平均値ＢはワークＷ
の厚み寸法Ｌｗとして信頼性の高いデータとして使用す
ることができる。

【００４１】なお、ワークＷの厚み寸法Ｌｗは平均値Ｂ
として算出しているため、任意にサンプリングしたサン
プル数Ｎの数値が多くなれば実際のワークＷの厚み寸法
の値に近似する。

【００４２】このようにして検出されたワークＷの厚み
寸法Ｌｗに基づいて、定寸装置４０における寸法変化率
演算手段４３において、単位時間ｔ当たりのワークＷの
厚み寸法Ｌｗの変化速度Ｖｎを求め、寸法変化率Ｐｎを
算出する寸法変化率の演算が行なわれる。

【００４３】本発明では、定寸装置４０において、寸法
変化率演算手段４３により算出された寸法変化率Ｐｎを
使用して、第一に、上定盤７の負荷荷重および下定盤２
または上定盤７の回転数を次の加工段階の負荷荷重およ
び回転数に切換える加工段階の切換え時点、第二に、上
定盤７および下定盤２とワークＷ間に供給される研磨剤
の交換時期のメルクマール（指標）とするものである。

【００４４】図６は定寸装置の寸法変化率演算手段にお
ける砥粒交換時期の報知動作を説明するためのフローチ
ャート図である。

【００４５】同図において、まず、所定の上定盤７の負
荷荷重および下定盤２の回転数により研磨加工が開始さ
れる（ステップ６０１）と、定寸装置４０の寸法変化率
演算手段４３は、所定の加工サイクル毎に各ワークＷの
単位時間ｔ当たりの寸法変化率Ｐｎ（Ｐｎ＝Ｌｎ−Ｌ１
／ｔ（ｎは任意のサンプリング数））を計算する（ステ
ップ６０２）。

【００４６】次に、寸法変化率Ｐｎと予め設定された寸
法変化率の限界値Ｌとを比較する（ステップ６０３）。
ここで、寸法変化率の限界値Ｌとは、研磨剤の摩耗によ
る加工効率低下の限界値であり、ユーザーが任意に設定
することができる。

【００４７】寸法変化率Ｐｎが予め設定された寸法変化
率の限界値Ｌよりも大きい（ステップ６０４でＮＯ）
と、上定盤７と下定盤２の研磨剤は交換時期ではないと
判断され、所定の負荷荷重および回転数により研磨加工
が継続される。

【００４８】これに対して、寸法変化率Ｐｎが予め設定
された寸法変化率の限界値Ｌよりも小さい（ステップ６
０４でＹＥＳ）と、上定盤７と下定盤２の研磨剤は交換
時期であると判断され、定寸装置４０の寸法変化率演算
手段４３から制御装置３０に対して研磨剤交換時期であ
る旨の報知信号を出力し（ステップ６０５）、制御装置
３０は、各インバータ３１，３２，３３を介して駆動モ
ータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動を制御し、駆動モータＭ
１，Ｍ２，Ｍ３により駆動される下定盤駆動ギア３、サ
ンギア駆動ギア９、上定盤駆動ギア９の駆動を停止さ
せ、研磨装置２０の動作を停止して処理を終了する。

【００４９】なお、研磨剤交換時期である旨の報知手段
としては、研磨装置２０の動作を停止させずに、定寸装
置４０に接続された図示しない表示装置にアラーム表示
をしたり、制御装置３０に接続されたＭＭＩに取り付け
られたシグナルを点灯させたり、ブザーによって警報す
る構成とすることもできる。

【００５０】このように、寸法変化率の限界値Ｌ、すな
わち研磨剤の摩耗による加工効率低下の限界値に達した
時点で、研磨装置の動作を停止させたり、アラーム表
示、シグナル点灯、ブザーの警報等の報知手段によって
研磨剤の交換時期を作業者に知らせることが可能とな
り、作業者によって研磨剤の交換時期が異なるようなこ
とはない。

【００５１】したがって、研磨剤の早期交換による砥粒
の浪費を防止することができるとともに、研磨剤の交換
時期が遅れることによる加工効率の低下も防止すること
ができるため、ワークに対して安定した研磨加工を行な
うことができ、割れ、欠け等の不良品の発生率を低減す
ることができる。

【００５２】次に、図７は定寸装置の寸法変化率演算手
段における加工条件の切換え動作を説明するためのフロ
ーチャート図である。

【００５３】同図において、まず、所定の上定盤７の負
荷荷重および下定盤２の回転数による加工条件Ｐ１の研
磨加工が開始される（ステップ７０１）と、定寸装置４
０の寸法変化率演算手段４３は、所定の加工サイクル毎
に各ワークＷの単位時間ｔ当たりの寸法変化速度Ｖｎ
（Ｖｎ＝Ｌｎ−Ｌ１／ｔ（ｎは任意のサンプリング
数））を計算する（ステップ７０２）。

【００５４】次に、寸法変化速度Ｖｎの変化率Ｐｎ（Ｐ
ｎ＝Ｖｎ／Ｖ（ｎ−１））を計算し（ステップ７０
３）、寸法変化率Ｐｎと予め設定された寸法変化率の限
界値Ｌ’とを比較する（ステップ７０４）。

【００５５】ここで、寸法変化率の限界値Ｌ’とは、加
工条件Ｐ１におけるワークＷの加工終了時の寸法変化率
の値であり、ユーザーが任意に設定することができるも
のであるが、通常、加工条件Ｐ１におけるワークＷの加
工終了時の寸法変化速度の変化率は０（零）に近い値で
ある。

【００５６】寸法変化率Ｐｎが予め設定された寸法変化
率の限界値Ｌ’よりも大きい（ステップ７０５でＮＯ）
と、加工条件Ｐ１による加工段階はまだ完了していない
と判断され、上記ステップ７０１に戻り、所定の負荷荷
重および回転数により加工条件Ｐ１の研磨加工が継続さ
れる。

【００５７】寸法変化率Ｐｎが予め設定された寸法変化
率の限界値Ｌ’よりも小さい（ステップ７０５でＹＥ
Ｓ）と、加工条件Ｐ１による加工段階は完了したものと
判断され、加工条件Ｐ１における負荷荷重および回転数
を次の加工段階である加工条件Ｐ２における負荷荷重お
よび回転数に切換えるように、定寸装置４０の寸法変化
率演算手段４３から制御装置３０に対して加工条件切換
信号を出力し（ステップ７０６）、制御装置３０は、加
工条件切換回路３４によって各インバータ３１，３２，
３３を介して駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動を制御
し、駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３により駆動される下定
盤駆動ギア３、サンギア駆動ギア９、上定盤駆動ギア１
９の回転数を次段階の加工条件Ｐ２における回転数に変
更し、上定盤７の昇降手段である空圧シリンダ１４内の
空気圧を制御して、次段階の加工条件Ｐ２の負荷荷重に
変更して研磨加工を開始する（ステップ７０７）。

【００５８】以降、ワークＷが目標厚みに達するまで、
上記加工条件Ｐ２による研磨加工が継続され、ワークＷ
が目標厚みに達すると（ステップ７０８でＹＥＳ）、処
理を終了する。

【００５９】なお、上記加工条件Ｐ１は、上定盤７の負
荷荷重と下定盤２の回転数であるが、下定盤２の回転数
は所定の比率の回転数比で上定盤７に同期して伝達され
る。したがって、加工条件Ｐ１を上定盤７の負荷荷重と
上定盤７の回転数として設定してもよい。

【００６０】以上が定寸装置４０の寸法変化率演算手段
４３における加工条件の切換え動作であるが、加工条件
を切換える段階は、上記Ｐ１，Ｐ２のように２段階であ
る必要はなく、以下に説明するように、３段階以上の多
段階に切換えるようにプロセス制御してもよい。

【００６１】図８は加工サイクル中のプロセス制御の一
例を説明するためのフローチャート図である。

【００６２】同図において、上述した定盤１回転中のサ
ンプリング値Ａを抽出し（ステップ８０１）、このサン
プリング値Ａを用いてワークＷの目標厚みに対する残り
削りシロＣ（Ｃ＝目標厚み−定盤１回転中のサンプリン
グ値Ａ）を計算する（ステップ８０２）。

【００６３】次に、上記残り削りシロＣが０（零）より
も大きいかどうかを判断する（ステップ８０３）。

【００６４】残り削りシロＣが０（零）よりも小である
場合（ステップ８０３でＹＥＳ）、ワークＷは目標厚み
に達したものと判断され、加工を完了する（ステップ８
１３）。

【００６５】残り削りシロＣが０（零）よりも大である
場合（ステップ８０３でＮＯ）、次に、残り削りシロＣ
と第１段階（本実施形態においては過渡的研磨領域）に
おける目標残り削りシロＸ１との値を比較する（ステッ
プ８０４）。

【００６６】残り削りシロＣが第１段階における目標残
り削りシロＸ１よりも小さい場合（ステップ８０５でＮ
Ｏ）、予め設定された上定盤荷重および下定盤回転数か
らなる加工条件Ｐ１による加工が行なわれ（ステップ８
０６）、残り削りシロＣが第１段階における目標残り削
りシロＸ１よりも大きい場合（ステップ８０５でＹＥ
Ｓ）には、第１段階における加工は完了したものと判断
し、上記加工条件切換回路３４によって第２段階（本実
施形態においては定常粗研磨領域）に切換えられ、残り
削りシロＣと第２段階における目標残り削りシロＸ２と
の値を比較する（ステップ８０７）。

【００６７】以下同様に、第３段階（本実施形態におい
ては定常精研磨領域）、…、第ｎ段階と、残り削りシロ
Ｃが０（零）よりも小になるまで上記ステップが繰り返
され、残り削りシロＣが０（零）よりも小になる（ステ
ップ８０３でＹＥＳ）と、ワークＷは目標厚みに達した
ものと判断され加工を完了する（ステップ８１３）。

【００６８】このように、本実施形態によれば、定寸装
置４０の寸法検出手段４２により検出された寸法を利用
して、過渡的領域、定常粗研磨領域、定常精研磨領域に
加工プロセスを細分化し、各加工プロセス毎に最適な上
定盤７の負荷荷重および下定盤２または上定盤７の回転
数からなる加工条件を設定することが可能となる。

【００６９】図９は、時間に対するワークの厚み寸法の
変化と寸法変化率の関係を示すグラフであり、同図
（ａ）は加工条件の切換えを従来のようにタイマーによ
り判断することとした場合、同図（ｂ）は加工条件の切
換えを本願の寸法変化率により自動的に切換えることと
した場合を示し、両者のワーク厚みが目的寸法に達する
までの加工時間を比較したものである。

【００７０】なお、同図において、加工前寸法から仕上
がり寸法までの加工プロセスを２段階とし、第１段階で
は上定盤のワークに対する荷重を低荷重、下定盤の回転
数を低速に設定し、第２段階では上記荷重を高荷重、上
記回転数を高速に設定した例を示しており、同図（ａ）
および同図（ｂ）における上定盤荷重および下定盤回転
数からなる加工条件は同一のものとする。

【００７１】また、同図中、実線で示すものはワーク厚
みの寸法、点線で示すものはワーク厚みの寸法変化率を
それぞれ表わす。

【００７２】まず、ワーク厚みの加工前寸法をＳ１と
し、第１段階の加工条件により研磨加工が行なわれる
と、同図（ａ）（ｂ）に示すように、ワーク厚みの寸法
は同一の寸法変化率でもって徐々に小さくなり、やがて
第１段階の目的寸法に達すると、ワーク厚みの寸法変化
率はほぼ一定となる。

【００７３】ここで、同図（ａ）に示すように、タイマ
ーの時間設定により加工条件を切換えることとした場
合、ワーク厚みの寸法変化率が一定になったにもかかわ
らず、第１段階の加工条件による研磨加工が継続され、
始めに設定した時間が経過しなければ、加工条件は第２
段階には切換わらない。

【００７４】これに対して、同図（ｂ）に示すように、
寸法変化率により加工条件を切換えることとした場合、
ワーク厚みの寸法変化率が一定になった時点で自動的に
加工条件が切換わるため、寸法変化率による加工条件切
換時点Ｔ１２は、タイマーによる加工条件切換時点Ｔ１
よりも時間的に早く到来する。これ以降、第２段階の加
工条件により研磨加工が行なわれると、ワーク厚みの寸
法は、同図（ａ）（ｂ）ともに同一の寸法変化率、つま
り同一の寸法変化速度により仕上がり寸法Ｓ２に到達す
るまで加工されるが、仕上がり寸法Ｓ２に到達する完了
時点Ｔ２を比較すると、同図（ｂ）における完了時点Ｔ
２は、同図（ａ）における完了時点Ｔ２に比べ、時間的
に早く到来し、寸法変化率による加工条件切換えによれ
ば、仕上がり寸法に達するまでの加工時間を短縮できる
ことが分かる。

【００７５】このように、本発明によれば、加工プロセ
スの次段階への加工条件の切換えは、従来のような作業
者の経験的判断やタイマーの設定時間による切換えでは
なく、ワーク厚みの寸法変化率による自動切換えである
ため、加工条件の切換時点における時間的なロスを解消
することができ、ワーク厚みを目的寸法に加工するまで
の加工時間の短縮を図ることができる。

【００７６】なお、上述した実施形態においては、上定
盤の昇降手段として空圧シリンダを用いているが、これ
に代えて油圧シリンダ、ボールネジ等を選択して使用す
ることも可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る両面同時平面研磨装置によれば、以下のような効果
を奏する。

【００７８】（１）研磨剤の摩耗による加工効率低下の
限界値に達した時点で、研磨装置の動作を停止させた
り、アラーム表示、シグナル点灯、ブザーの警報等の報
知手段によって研磨剤の交換時期を作業者に知らせるこ
とが可能となり、作業者によって研磨剤の交換時期が異
なるようなことはないため、研磨剤の早期交換による砥
粒の浪費および遅延交換による加工効率の低下を防止
し、ワークに対して安定した研磨加工を行なうことがで
き、割れ、欠け等の不良品の発生率を低減することがで
きる。

【００７９】（２）各加工プロセスの次段階への切換え
は、従来のような作業者の経験的判断や設定時間による
切換えではなく、ワークの厚み寸法による切換えである
ため、加工段階の切換えのための時間的なロスを解消す
ることができ、ワークを目的寸法に加工するまでの加工
時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る両面同時平面研磨装置の一実施形
態の構成を示す縦断面図である。

【図２】図１に示した下定盤およびキャリアの構成を示
す拡大平面図である。

【図３】図１に示した上定盤内に埋設された渦電流式変
位センサの構成を示す拡大断面図である。

【図４】（ａ）は上定盤に埋設された渦電流式変位セン
サの信号を説明するための模式図、（ｂ）はサンプリン
グされた電圧信号データの度数分布を示すグラフであ
る。

【図５】ワークの厚み寸法検出方法の一例について説明
するためのフローチャート図である。

【図６】定寸装置の寸法変化率演算手段における砥粒交
換時期の報知動作を説明するためのフローチャート図で
ある。

【図７】定寸装置の寸法変化率演算手段における加工条
件の切換え動作を説明するためのフローチャート図であ
る。

【図８】加工サイクル中のプロセス制御の一例を説明す
るためのフローチャート図である。

【図９】時間に対するワークの厚み寸法の変化と寸法変
化率の関係を示すグラフである。

【図１０】従来の両面同時平面研磨装置の構成を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

２下定盤３下定盤駆動ギア４キャリア５サンギア６インナーギア７上定盤９サンギア駆動ギア１４空圧シリンダ（昇降手段）１９上定盤駆動ギア２０研磨装置３０制御装置３４加工条件切換手段４０定寸装置４１渦電流式変位センサ４２寸法検出手段４３寸法変化率演算手段５０両面同時平面研磨装置Ａ１下定盤表面の電圧信号Ａ２溝表面の電圧信号Ａ３キャリア表面の電圧信号Ｂ電圧信号の平均値Ｃ残り削りシロＶｎ寸法変化速度Ｌ寸法変化率の限界値Ｐｎ寸法変化率Ｌ’ 寸法変化率の限界値ＷワークＬｗワークの厚み寸法Ｓ１加工前寸法Ｓ２仕上がり寸法Ｔ１タイマーによる加工条件の切換時点Ｔ２加工完了時点Ｔ１２寸法変化率による加工条件の切換時点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｒ (72)発明者海老原弘千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG00 3C058 AA07 AA12 AC02 BA01 BA02 BA07 BB02 BB09 BC01 BC02 BC03 CB03 DA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定盤軸線を中心に回転駆動する下定盤
と、上記下定盤上に載置された複数のワークを保持し、
自転しながら公転運動するキャリアと、上記下定盤と対
向して配置され、上記キャリアに保持されたワークに接
触しながら上記下定盤に倣い回転駆動する上定盤と、上
記上定盤を昇降させるための昇降手段と、を具備する研
磨装置と、上記昇降手段による上記上定盤のワークに対する負荷荷
重および上記下定盤または上定盤の回転数からなる加工
条件を制御する制御装置と、上記ワークの厚み寸法を検出する寸法検出手段と、該寸
法検出手段による検出結果に基づいて単位時間当たりの
ワークの厚み寸法の変化率を算出する寸法変化率演算手
段とを具備する定寸装置と、を備えることを特徴とする両面同時平面研磨装置。
【請求項２】上記制御装置は、上記寸法変化率演算手
段による寸法変化率を基に、上記上定盤の負荷荷重およ
び上記下定盤または上定盤の回転数を次の加工段階の負
荷荷重および回転数に切換える加工条件切換手段を具備
することを特徴とする請求項１に記載の両面同時平面研
磨装置。
【請求項３】上記制御装置は、上記寸法検出手段によ
り検出された寸法を利用して加工プロセスを細分化し、
各加工プロセス毎に最適な負荷荷重および回転数からな
る加工条件を設定する加工条件設定手段を具備すること
を特徴とする請求項１に記載の両面同時平面研磨装置。
【請求項４】上記定寸装置は、上記寸法変化率演算手
段により所定サイクル毎に算出された寸法変化率の現在
値と、予め設定された寸法変化率の限界値とを比較し、
上記現在値が上記限界値を下回った場合に研磨剤交換時
期である旨を報知する報知手段を具備することを特徴と
する請求項１に記載の両面同時平面研磨装置。
【請求項５】上記寸法検出手段は、上記上定盤に埋設
された渦電流式変位センサにより所定サンプル数検出さ
れた下定盤表面の電圧信号、下定盤表面を除く溝表面の
電圧信号、およびキャリア表面の電圧信号のうち、上記
下定盤表面の電圧信号のみを抽出することを特徴とする
請求項１乃至請求項４に記載の両面同時平面研磨装置。