JP2003236746A

JP2003236746A - ワーク研削装置

Info

Publication number: JP2003236746A
Application number: JP2002037285A
Authority: JP
Inventors: Akio Iwase; 昭雄岩瀬; Akira Isobe; 章磯部; Yoshiyuki Tomita; 良幸冨田; Kazutaka Hara; 一敬原; Hiroshi Nagata; 浩永田; Shinichiro Tsukahara; 真一郎塚原
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークの両側に配置される流体静圧手段を簡
易な構成で位置決めできるようにしたワーク研削装置を
提供する。【解決手段】平板状ワークの両側に該ワークの表面に
対向するようにそれぞれ配設した流体静圧手段により、
非接触状態で前記ワークを支持しながら両面研削する装
置であって、ワーク装填基準位置を中央とし、前記ワー
クの表面に垂直な方向で互いに同じ移動量となるように
前記流体静圧手段を移動させる静圧手段移動機構を備え
たワーク研削装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ或
いはガラスディスク等の平板状のワーク（以下、単にワ
ークと称す）の表面を研削する装置に関する。特にワー
ク回転軸方向での支持精度を向上させたワーク研削装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークの両面を研削するワーク研
削装置として、例えば図１に示すようなワーク自転式の
両頭研削装置が知られている。このようなワーク研削装
置では、ワークＷを回転駆動させる方式としては、例え
ばワークＷ周面をローラ１０２によって摩擦駆動する方
式（図１（Ａ））或いはワークＷのノッチ部ＷＮなどに
キャリア１０５を引っ掛けて駆動する方式（図１
（Ｂ））などが知られている。

【０００３】また、ワークＷの半径方向の支持は、ワー
クＷ周面をローラ１０２で狭持（クランプ）する場合に
はローラ１０２（図１（Ａ））が、また、駆動方式にキ
ャリア１０５を用いるときにはこのキャリア１０５が半
径方向の支持手段となる（図１（Ｂ））。

【０００４】そして、上記のようなワーク研削装置で
は、ワーク回転軸方向でのワークの支持に、ワーク両面
に向けて水やエア等の流体を噴射して流体静圧で非接触
に支持する方式が広く採用されている。このようにワー
ク回転軸方向での支持に流体静圧を用いる研削装置は、
図１にも良く示されるように、所定の圧力をもった流体
を生成する静圧パッド１０３がワークＷ表面の一部に対
向するように配置されている。上記流体静圧は、静圧パ
ッド１０３とワークＷ表面との隙間において形成され
る。

【０００５】上記ワーク研削装置では、静圧パッド１０
３によりワークＷをワーク回転軸方向で支持すると共
に、前述したように半径方向もローラ等で支持しながら
ワークＷを回転させる。そして、対となっているカップ
状の砥石１０１を回転させながらワークＷの両表面に接
触させて研削が行われる。上記のようにワークＷを保
持、回転させる構成部分はワーク保持器と称する。

【０００６】なお、図１は片面側から示しているので静
圧パッド１０３及び砥石１０１は１つずつであるが、ワ
ークＷの背面側にも同様に静圧パッド１０３及び砥石１
０１が配設されて対となっている。

【０００７】上記のようなワーク研削装置では、２つの
砥石間にワークを挟んで研削を実行するため、ワーク保
持器が常にワークを砥石間の中央に位置するように保持
している必要がある。この位置関係が崩れると研削が終
了したワークＷに反りが生じたり、平坦度の悪いワーク
Ｗとなる。さらに、この位置関係が大きく崩れると研削
加工中にワークが破損する場合もある。

【０００８】特に、前述したように静圧パッドを用いワ
ークＷの表面に流体を噴射する場合には、ワークＷの両
側に配設された静圧パッドとワークＷの両表面との間に
流体静圧が形成される。この流体静圧のバランスにより
ワークの位置が定まるので、静圧パッドの移動を正確に
行うことが重要である。

【０００９】一般にワーク研削装置においては、砥石は
装置本体上をスライドするテーブル上に固定されている
ので、その切込み量（移動量）は比較的精度よく制御で
きる。ここで、砥石の研削によりワークＷの厚みが減少
するので静圧パッドの位置が固定であると、静圧パッド
とワークＷとの隙間が拡大してしまい所要の静圧状態を
維持できなくなる。

【００１０】そこで、従来から静圧パッドの位置をワー
クＷの厚み減少に対応して移動させるようにしたワーク
研削装置が提案されている。例えば、砥石の切込み量と
同じだけ静圧パッドを移動させるように制御する両頭研
削装置や、前記流体静圧が所定圧を維持するように静圧
パッドの位置を制御した両頭研削装置等の提案がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前者の砥石の移動量と
同じだけ静圧パッドを移動させるように制御した両頭研
削装置では、ワークＷをワーク装填基準位置に固定して
静圧状態を保つことができる。しかし、このワーク研削
装置は構造が複雑であり、また高精度に静圧パッドの移
動を制御する必要があるので高価な装置となってしま
う。

【００１２】よって、後者の流体静圧が所定圧となるよ
うに静圧パッドの移動を制御するワーク研削装置を採用
することが望ましい。しかし、この装置の場合はシリン
ダ圧やバネ圧が流体静圧と均衡するように構成されてお
り、シリンダやバネ或いはガイド等に生じる摩擦力によ
り各静圧パッドを確実に移動させることが困難である。

【００１３】そして、この後者のタイプの一般的な研削
装置は以下に説明するように、ワーク両側に配設された
静圧パッドがそれぞれ独立駆動される構成であるため、
その位置を制御することをさらに困難としている。

【００１４】図２は静圧パッドがそれぞれ独立駆動に駆
動される従来のワーク研削装置の主要部概略を示した図
である。この図２に示すワーク研削装置は、先に説明し
た図１（Ａ）のワークＷがローラで保持され、回転され
るタイプであり、図１（Ａ）と対応する部位には同一の
符号を付している。

【００１５】図２で、ワークＷはローラ１０２によって
保持されながら回転力が供給されるようになっている。
ワーク回転軸方向において、ワークＷは左右で対の静圧
パッド１０３からの流体静圧により支持されている。静
圧パッド１０３は静圧パッド位置調整機構となるシリン
ダ装置１０６に接続されている。具体的には、静圧パッ
ド１０３は図示せぬベースに固定されたシリンダ本体か
ら延びる可動なピストンロッド１０７に締結されてい
る。また、静圧パッド１０３はベアリングで水平方向に
移動するガイドバー１０８にも連結されている。よっ
て、静圧パッド１０３はピストンロッド１０７及びガイ
ドバー１０８に案内されてワークＷの厚さ変化に合わせ
てその位置を変化する。なお、静圧パッド位置調整機構
としては、上記シリンダのみの他、バネのみ、シリンダ
とバネの組合せ等がある。

【００１６】上記のような従来の研削装置では、左右の
シリンダに同じ圧力を加圧した場合でも、ピストンとシ
リンダの間、ガイドバーの抵抗が同じとは限らないの
で、静圧パッドは左右で移動量が異なる事態が発生す
る。

【００１７】このような事態が発生すると、ワークＷの
両表面の静圧状態が崩れ、ワークＷに反りが生じたり、
平坦度の悪くなり、最悪の場合にはワークＷが破損して
しまう。

【００１８】したがって、本発明の目的はワークの両側
に配置される流体静圧手段を簡易な構成で精度良く位置
決めできるようにしたワーク研削装置を提供することで
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は請求項１に記
載の如く、平板状ワークの両側に該ワークの表面に対向
するようにそれぞれ配設した流体静圧手段により、非接
触状態で前記ワークを支持しながら両面研削する装置で
あって、ワーク装填基準位置を中央とし、前記ワークの
表面に垂直な方向で互いに同じ移動量となるように前記
流体静圧手段を移動させる静圧手段移動機構を備えたワ
ーク研削装置により達成される。

【００２０】そして、請求項２に記載の如く、請求項１
に記載のワーク研削装置において、前記流体静圧手段の
それぞれから前記ワーク表面に向け、ほぼ同圧の流体が
噴射されるように設定されている構成としてもよい。

【００２１】また、請求項３に記載の如く、請求項１又
は２に記載のワーク研削装置において、前記静圧手段移
動機構は、前記流体静圧手段の各々から延在し互いに対
向するように設けられた対の板状部材と、該対の板状部
材が前記垂直方向で互いに逆向きかつ同じ移動量となる
ように規制する案内部材と、前記対の板状部材を前記案
内部材側に付勢する加圧部材とを含んで形成することが
できる。

【００２２】また、請求項４に記載の如く、請求項３に
記載のワーク研削装置において、前記板状部材と前記案
内部材は所定の摩擦力を発生させることが可能なガイド
プレートと摩擦ガイドローラであり、前記加圧部材は加
圧ローラである構成を採用できる。

【００２３】また、請求項５に記載の如く、請求項３に
記載のワーク研削装置において、前記板状部材と前記案
内部材はラックギアとピニオンギアであり、前記加圧部
材は加圧ローラである構成を採用することもできる。

【００２４】そして、請求項６に記載の如く、請求項５
に記載のワーク研削装置において、前記ピニオンギアは
バックラッシ調整機構が付加されたピニオンギアとする
ことが望ましい。

【００２５】本発明によれば、簡易な構成で流体静圧手
段をワーク装填基準位置に対して正確に位置決めでき
る。よって、高精度なワーク研削が可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。（第１実施例）図３は第１実施例のワーク研削装置の概
要構成を示した図である。

【００２７】図３で、ローラ２により支持され回転され
るワークＷの両面に、対向するように一対の静圧パッド
３Ｒ、３Ｌが配設されている。各静圧パッド３Ｒ、３Ｌ
にはポンプ２５で所定圧とされた空気、水等の流体が供
給され、その表面からワークＷヘ向け噴射されるように
なっている。

【００２８】上記各静圧パッド３Ｒ、３Ｌの下端部には
下方に延在した支持柱１３Ｒ、１３Ｌが固定されてい
る。この支持柱１３Ｒ、１３Ｌの下端には、ワーク回転
軸方向で互いに内側に向けて延材するガイドプレート１
４Ｒ、１４Ｌが固定されている。なお、静圧パッド３
Ｒ、３Ｌの各々には、ワーク回転軸方向での動きを安定
化させるため、従来装置と同様にガイドバー８が設けら
れている。

【００２９】図３から明らかなように、上記支持柱１３
Ｒ、１３Ｌは長さが異なり、ガイドプレート１４Ｒと１
４Ｌとは所定間隔を持って対向するように配置されてい
る。これらガイドプレート１４Ｒ、１４Ｌの間には、固
定位置でこれらに接して摩擦ガイドローラ１７が配置さ
れている。さらに、ガイドプレート１４Ｒの上側に設け
た加圧ローラ１５Ｕとガイドプレート１４Ｌの下側に設
けた加圧ローラ１５Ｄとが、ガイドプレート１４Ｒ、１
４Ｌを摩擦ガイドローラ１７側に加圧する状態で配設さ
れている。

【００３０】上記ガイドプレート１４Ｒ、１４Ｌ及び摩
擦ガイドローラ１７は、加圧ローラ１５Ｕ、１５Ｄによ
る加圧を受けた状態で、互いにスリップしない程度の摩
擦力が得られる部材で形成されている。よって、摩擦ガ
イドローラ１７は、ガイドプレート１４Ｒ、１４Ｌの移
動が逆向きかつ同じ移動量となるように規制する。その
結果、ガイドプレート１４Ｒ又はガイドプレート１４Ｌ
の一方が移動すると、他方がこれとは逆向きに同じ量、
移動するようになる。

【００３１】上記のようにガイドプレート１４Ｒ、１４
Ｌは、支持柱１３Ｒ、１３Ｌを介して静圧パッド３Ｒ、
３Ｌに固定されている。よって、左右の静圧パッド３
Ｒ、３Ｌは互いに摩擦力で連結され、ワーク回転軸方向
で逆向きで、同じ量移動する静圧手段移動機構が形成さ
れる。

【００３２】さらに、本実施例装置では、静圧パッド３
Ｒ側にシリンダ装置６が設けられ、このシリンダ装置６
のピストンロッド７が静圧パッド３Ｒの背部に固定され
ている。ピストンロッド７が所定の流体圧を受け、静圧
パッド３ＲをワークＷ側に移動させると、上記機構を介
して静圧パッド３ＬがワークＷ側に同じ量、移動される
ことになる。

【００３３】本実施例装置の場合には、圧力計２１が静
圧パッド３ＲとワークＷ間の流体静圧を検出すると共
に、シリンダ装置６に供給される流体の圧力も検出し、
この検出データはコントローラ２０に供給されている。
コントローラ２０は検出データ参照し、所定のプログラ
ムに基づいて上記流体静圧が一定となるように調圧弁２
２の開度を調整する。これにより、コントローラ２０は
ポンプ２３から供給される流体を調整して、ピストンロ
ッド７の動きを制御する。

【００３４】以上で説明した本実施例のワーク研削装置
であれば、簡単な構成で左右の静圧パッド３Ｒ、３Ｌが
連結され、その移動量が均一化されている。すなわち、
本装置では、静圧パッド３Ｒ、３Ｌを左右対称に移動さ
せることができる。これによりワークＷ両側の静圧パッ
ドのとの隙間を常に一定に保つことができる。よって、
ワークＷは初期に設定した位置に留まり、両側から砥石
が同じ状態で接近するので精度良く研削を行える。

【００３５】本ワーク研削装置によると、ワークＷをワ
ーク装填基準位置に確実に装填するだけで、この位置を
中央にして静圧パッド３Ｒ、３Ｌが両側から同じ移動量
でワークＷに近付く状態を形成できる。よって、砥石と
ワークＷとの関係を維持でき、ワークＷを無理に撓ませ
て加工される事態が発生しないので、ワークＷの両面を
精密に加工できる。

【００３６】さらに、本ワーク研削装置では、静圧パッ
ドを移動させるシリンダ装置は少なくとも一方に設定さ
れていればよいので、低コスト化を図ることもできる。
なお、シリンダ装置に用いる流体には限定はなく、油、
水等の液体でもよいし、空気等の気体でもよい。

【００３７】また、図３では、静圧パッド３Ｒを移動さ
せるためにシリンダ装置６を用いたが、バネを用いて静
圧パッド３Ｒを移動させるようにしてもよい。

【００３８】また、図３では摩擦力を利用するため所望
の摩擦力が得られるガイドプレート１４Ｒ、１４Ｌ及び
摩擦ガイドローラ１７を用いている。しかし、これに限
らずガイドプレート１４Ｒ、１４Ｌに替えてラックギ
ア、摩擦ガイドローラ１７に替えてピニオンギアを用い
てもよい。ただし、ラックギアとピニオンギアを用いた
場合はバックラッシを無視できないので、バックラッシ
調整機構を付加しておくことが望ましい。バックラッシ
調整機構としては、ピニオンギアを２枚重ねにしてこの
両者をバネで連結するなど構成を採用すればよい。

【００３９】上記第１実施例では例示的に一対の静圧パ
ッドを示したが、必要により複数設定しもよいことは言
うまでもない。また、静圧パッドの各々にシリンダ装置
を設けてもよい。

【００４０】ところで、本実施例のワーク研削装置は、
装填されるワークＷを位置ずれ無く、ワーク装填基準位
置に位置決めできるという優れた効果も発揮する。この
点について図４及び図５を用いて説明する。

【００４１】図４はワーク保持器としてのローラ２間に
未加工ワークＷが装填される様子を示した図であり、図
５はローラ２に装填された未加工ワークＷに位置ずれが
ある状態を示した図である。なお、図３と比較して図５
ではワークＷの周辺のみを示している。

【００４２】図４で示すように、ローラ２の一部を移動
させ開放（アンクランプ）した状態で、ワークＷが図示
せぬロボット等の搬送装置により装填される。なお、こ
のときには静圧パッド３もワークＷの装填に障害となら
ない位置に退避している。

【００４３】ここで図５で示したようにワークＷの中心
ＷＳがローラの中心ＲＳ（ワーク装填基準位置に相当）
からズレた状態でワークＷがローラ間に装填されてしま
う場合もある。

【００４４】このような場合には、従来の装置では左右
の静圧パッドの移動を正確に制御できないので、ローラ
１０２でワークＷをクランプする前にワークＷの位置を
修正することはできない。このように、ワークＷの中心
ＷＳがワーク装填基準位置からずれていると、砥石中心
からずれた状態でワークＷが研削されるので、ワークＷ
を撓ませながら研削することになってしまう。よって、
加工されたワークＷの精度が劣化する。最悪の場合には
ワークＷが破損する等の前述した問題が発生する。ま
た、ローラ２としてＶ溝ローラを用いた場合も同様の問
題が発生する。

【００４５】ところが、本実施例のワーク研削装置で
は、前述したように左右の静圧パッド３Ｒ、３Ｌがワー
ク装填基準位置に対して精度よく対称的に移動する構成
を有している。よって、仮に図５のようにワークＷが位
置ずれを持って装填されたとしも、ローラ２によりワー
クＷをクランプする前に同圧の流体を噴射する静圧パッ
ド３Ｒ、３ＬをワークＷに接近させることで、ワークＷ
がワーク装填基準位置に移動することになる。すなわ
ち、本実施例のワーク研削装置では図５のような状態で
ワークＷがローラ２にクランプされることはなく、常に
ワーク中心ＷＳとローラ中心ＲＳが一致した状態とな
る。

【００４６】また、仮にワークＷが位置ずれを持ってロ
ーラ２にクランプされたときには、ローラ２をアンクラ
ンプして静圧パッド３Ｒ、３ＬをワークＷに接近させる
動作を行うことで位置ずれを修正できる。（第２実施例）図６は、第２実施例のワーク研削装置の
概要構成を示した図である。本第２実施例のワーク研削
装置の基本構成は同様であるので、図３で示した第１実
施例の構成と同様の部位には同一符号を付して重複する
説明は省略する。なお、図６では、左右の静圧パッド３
Ｒ、３Ｌへ流体を供給するポンプ等は図示を省略してい
る。

【００４７】本第２実施例では、静圧パッド３Ｒ、３Ｌ
を移動させる駆動源としてモータ３０を用いている点が
第１実施例とは異なっている。このモータ３０の回転軸
は摩擦ガイドローラ１７の軸に接続されている。よっ
て、モータ３０を正転或いは逆回することで、第１実施
例と同様に静圧パッド３Ｒ、３Ｌを左右対称に移動させ
ることができる。

【００４８】本実施例では静圧パッド３Ｒ、３Ｌの移動
にシリンダ装置を用いないので、設備を簡素化できる。
また、モータの駆動力がガイドプレート１４Ｒ、１４Ｌ
に対称的に伝播するのでより精度良く静圧パッド３Ｒ、
３Ｌの移動が行える。

【００４９】なお、本実施例の場合も、ガイドプレート
１４Ｒ、１４Ｌ及び摩擦ガイドローラ１７に替えて、ラ
ックギア及びピニオンギアを用いてもよい。

【００５０】以上本発明の好ましい実施例について詳述
したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の
範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したところから明らかなよう
に、本発明によれば、簡易な構成で流体静圧手段をワー
ク装填基準位置に対して正確に位置決めできる。よっ
て、高精度なワーク研削が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のワーク自転式研削装置を例示した図であ
る。

【図２】静圧パッドがそれぞれ独立駆動に駆動される従
来のワーク研削装置の主要部概略を示した図である。

【図３】第１実施例のワーク研削装置の概要構成を示し
た図である。

【図４】ワーク保持器としてのローラ間に未加工ワーク
Ｗが装填される様子を示した図である。

【図５】ローラに装填された未加工ワークＷに位置ずれ
がある状態を示した図である。

【図６】第２実施例のワーク研削装置の概要構成を示し
た図である。

【符号の説明】

ＷワークＲＳローラ中央（ワーク装填基準位
置）２ローラ３Ｒ、３Ｌ静圧パッド（流体静圧手段）１３Ｒ、１３Ｌ支持柱１４Ｒ、１４Ｌガイドプレート（板状部材）１５Ｕ、１５Ｄ加圧ローラ（加圧部材）１７摩擦ガイドローラ（案内部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田良幸神奈川県横須賀市夏島町19番地住友重機械工業株式会社横須賀製造所内 (72)発明者原一敬神奈川県横須賀市夏島町19番地住友重機械工業株式会社横須賀製造所内 (72)発明者永田浩愛媛県新居浜市土橋１丁目３番30号有限会社永田研究所内 (72)発明者塚原真一郎神奈川県横須賀市夏島町19番地住友重機械工業株式会社横須賀製造所内Ｆターム(参考） 3C034 AA08 AA13 BB79 3C043 BC06 CC01 DD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状ワークの両側に該ワークの表面に
対向するようにそれぞれ配設した流体静圧手段により、
非接触状態で前記ワークを支持しながら両面研削する装
置であって、ワーク装填基準位置を中央とし、前記ワークの表面に垂
直な方向で互いに同じ移動量となるように前記流体静圧
手段を移動させる静圧手段移動機構を備えた、ことを特
徴とするワーク研削装置。
【請求項２】請求項１に記載のワーク研削装置におい
て、前記流体静圧手段のそれぞれから前記ワーク表面に向
け、ほぼ同圧の流体が噴射されるように設定されてい
る、ことを特徴とするワーク研削装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のワーク研削装置
において、前記静圧手段移動機構は、前記流体静圧手段の各々から
延在し互いに対向するように設けられた対の板状部材
と、該対の板状部材が前記垂直方向で互いに逆向きかつ
同じ移動量となるように規制する案内部材と、前記対の
板状部材を前記案内部材側に付勢する加圧部材とを含ん
で形成されている、ことを特徴とするワーク研削装置。
【請求項４】請求項３に記載のワーク研削装置におい
て、前記板状部材と前記案内部材は所定の摩擦力を発生させ
ることが可能なガイドプレートと摩擦ガイドローラであ
り、前記加圧部材は加圧ローラである、ことを特徴とす
るワーク研削装置。
【請求項５】請求項３に記載のワーク研削装置におい
て、前記板状部材と前記案内部材はラックギアとピニオンギ
アであり、前記加圧部材は加圧ローラである、ことを特
徴とするワーク研削装置。
【請求項６】請求項５に記載のワーク研削装置におい
て、前記ピニオンギアはバックラッシ調整機構が付加された
ピニオンギアである、ことを特徴とするワーク研削装
置。