JP2004216541A

JP2004216541A - Lapping apparatus

Info

Publication number: JP2004216541A
Application number: JP2003181723A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Okubo; 一也大久保; Atsushi Maeda; 淳前田
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-08-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lapping apparatus capable of polishing even if a large-sized offset surface while polishing compound is evenly applied thereto, capable of making a high precision plane grinding, and capable of lapping at a low cost. SOLUTION: A lapping device 1 has the function of feeding a polishing compound to an insufficient polishing compound position on a lapping surface plate by a polishing compound supply means 5a based on a recognition information of the polishing compound on the lapping surface plate transmitted from a polishing compound recognition sensor 6g which moves along a lapping surface plate 2, or remove the polishing compound at an excess polishing compound position on the lapping surface plate by the polishing removing means. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラッピング装置に係わり、特にラッピング定盤上の研磨材の状態あるいは研磨状態を良好にするラッピング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にラッピング装置では、決められた位置から適量の研磨材をスラリや霧状にして連続または間欠的にラッピング定盤に塗布し、研磨プレート用のアルミナ質成形体のようなワークとラッピング定盤との間に研磨材を介在させて研磨している。このようなラッピング定盤を用いた研磨加工では、ワークとラッピング定盤の間に介在する研磨材の量が、平面形状や平面精度に大きな影響を与える。さらに、ラッピング定盤が大形になると、研磨材を均一に塗布することが困難になるが、従来、大形な定盤に均一に研磨材を塗布するラッピング装置は開発されておらず、従来のラッピング装置に研磨材の散布口を増設するか、供給する研磨材量を増加させることで対処していた。
【０００３】
しかしながら、ダイヤモンド砥粒などの高価な研磨材を用いる場合、研磨材の量を増やすことは、コストアップになり好ましくない。
【０００４】
なお、散布口を増設あるいは研磨材量の増加で対処しており、先行技術文献は特にない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、大形な定盤でも高精度の平面加工ができ、また、均一に研磨材を塗布しながら研磨ができ、高精度の平面加工ができ、安価にラッピング加工が可能なラッピング装置が要望されていた。
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、大形な定盤でも高精度の平面加工ができ、また、均一に研磨材を塗布しながら研磨ができて高精度の平面加工ができ、安価にラッピング加工が可能なラッピング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、回転されワークが載置されるラッピング定盤と、このラッピング定盤の上方に配置され水平方向に移動される移動体と、この移動体を水平移動させる移動体移動機構と、前記ラッピング定盤に研磨材を供給する研磨材供給装置の前記移動体に取り付けられた研磨材供給手段と、前記ラッピング定盤上の研磨材を認識する研磨材認識装置の前記移動体に取り付けられた研磨材認識センサ手段と、ラッピング定盤上の研磨材を除去する研磨材除去機構の前記移動体に取り付けられた研磨除去手段とを有し、前記ラッピング定盤に沿って移動する前記研磨材認識センサ手段から送信される前記ラッピング定盤上の研磨材の認識情報に基づき、前記研磨材供給手段により前記ラッピング定盤上の研磨材過少位置に研磨材を供給するか、あるいは前記研磨材除去手段により前記ラッピング定盤上の研磨材過剰位置の研磨材を除去することを特徴とするラッピング装置が提供される。これにより、大形な定盤でも均一に研磨材を塗布しながら研磨ができ、安価にラッピング加工が可能なラッピング装置が実現される。
【０００８】
好適な一例では、上記研磨材認識センサ手段、研磨材供給手段、研磨材除去手段が取り付けられた移動体は、ラッピング定盤の直径に沿って、その半径の範囲で移動される。これにより、大きなラッピング定盤上の研磨材の塗布状況は適確に認識され、これに基づいて、研磨材の異常塗布位置に対して研磨材が供給され、あるいは除去されて、均一な塗布が実現される。
【０００９】
また、本発明の他の態様によれば、ラッピング定盤用モータにより回転されワークが載置されるラッピング定盤と、ワークを回転させるワーク回転機構と、前記ラッピング定盤に研磨材を供給する研磨材供給装置と、前記ラッピング定盤の回転負荷を検知する負荷検知手段とを有し、この負荷検知手段の負荷情報に基づき、前記研磨材供給装置、ラッピング用モータ、ワーク回転機構の全部または一部を制御して、加工条件を変更することを特徴とするラッピング装置が提供される。これにより、直径が大きなラッピング定盤を有するラッピング装置においても、高精度の平面加工が実現される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるラッピング装置の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明に係わるラッピング装置の第１実施形態の概念図である。
【００１２】
図１に示すように、本第１実施形態のラッピング装置１は、回転され、例えばアルミナ製の研磨プレートのようなワークＷが載置されるラッピング定盤２と、このラッピング定盤２の上方に配置され水平方向に移動される移動体３と、この移動体３を水平移動させる移動体移動機構４と、ラッピング定盤２に研磨材Ａを供給する研磨材供給装置５の移動体３に取り付けられた研磨材供給手段５ａと、ラッピング定盤２上の研磨材Ａを認識する研磨材認識装置６の移動体３に取り付けられた研磨材認識センサ手段６ｇと、ラッピング定盤２上の余分な研磨材を除去する研磨材除去機構７の移動体３に取り付けられた研磨材除去手段７ａとを有している。さらに、ラッピング装置１はラッピング定盤２上のワークＷを回転させるワーク回転機構８を有している。
【００１３】
上記ラッピング定盤２は、例えば銅板製であり、図２に示す制御系９に示すような定盤回転モータ２ａにより回転される。
【００１４】
移動体３には、研磨材供給手段５ａ、研磨材認識センサ手段６ｇ及び研磨材除去手段７ａが一体的に取り付けられており、移動体移動機構４の作動により、移動体３が、ラッピング定盤の上方を水平方向、例えば直径に沿って、好ましくは半径の範囲で移動され、研磨材供給手段５ａ、研磨材認識センサ手段６ｇ及び研磨材除去手段７ａも同様にラッピング定盤２に沿って半径の範囲で移動される。これにより、大きなラッピング定盤２上の研磨材の塗布状況は適確に認識され、これに基づいて、研磨材の異常塗布位置に対して研磨材が供給され、あるいは除去されて、均一な塗布が実現される。
【００１５】
図３に示すように、移動体移動機構４には、図１に示す門形状の装置支持枠１ａの内側に設けられ同じく門形状の移動機構支持枠４ａと、この移動機構支持枠４ａの支持部材４ａ１上に取り付けられたボールネジ４ｂが設けられており、さらに、このボールネジ４ｂを回転させるように連結されたステッピングモータからなる移動機構モータ４ｃと、移動体３の位置を読取る位置読み取り手段４ｄとしてのロータリエンコーダが設けられており、支持部材４ａ１に支持されボールネジ４ｂに螺合された移動体３を所定の水平位置に移動させるようになっている。位置読み取り手段にロータリエンコーダを用いることにより、移動体移動機構により、移動体の位置は正確に制御される。
【００１６】
図４に示すように、研磨材供給装置５は、研磨材Ａをスラリとして供給する研磨スラリ供給装置であり、図３に示す移動体３に取り付けられた研磨材供給手段５ａとしてのスラリ供給ノズルと、ラッピング装置１の下部に設けられ研磨材供給手段５ａにスラリ供給ポンプ５ｂを介して連通されるスラリタンク５ｃと、スラリ抜き取りタンク５ｄを介してスラリタンク５ｃに連設された分離装置５ｅと、この分離装置５ｅに連設され上記スラリタンク５ｃとに連通するスラリ調合タンク５ｆとで構成されている。なお、分離装置５ｅには廃液タンク５ｇが接続され、スラリ調合タンク５ｆには新研磨材供給ホッパ５ｈ及び新液体供給容器５ｉが接続されている。
【００１７】
図５に示すように、研磨材認識装置６は、図２に示す制御系９の制御装置１０に接続される発光素子ドライバー６ａに制御され、レーザ光を発振する発光素子６ｂと、この発光素子６ｂの光軸上に設けられた投光レンズ６ｃと、上記光軸のラッピング定盤２の研磨材Ａに対する反射光軸上に設けられた結像レンズ６ｄと、反射光軸上のレーザ光を受光する受光センサ６ｅと、この受光センサ６ｅからの研磨材認識信号を処理する信号処理装置６ｆとを有しており、制御装置１０に接続されている。発光素子６ｂ、投光レンズ６ｃ、結像レンズ６ｄ及び受光センサ６ｅは、一体的にケーシングに収納されて研磨材認識センサ手段６ｇが形成されている。なお、研磨材認識装置６は、その全体が移動体３に取り付けられていてもよく、また、そのセンサ部である研磨材認識センサ手段のみが取り付けられていてもよい。また、研磨材認識センサ手段は、レーザ光を用いるものに限らず、２次元ＣＣＤカメラなどを用いたものであってもよい。
【００１８】
図６に示すように、研磨材除去機構７は、研磨材除去用の研磨材除去手段７ａとしてのスクレーパと、研磨材除去手段７ａが取り付けられ昇降される昇降部材７ｂと、この昇降部材７ｂが螺合されるボールネジ７ｃと、このボールネジ７ｃを回転させ、研磨材除去手段７ａを昇降させるステッピングモータである除去手段昇降モータ７ｄで構成されている。本実施形態においては、研磨材除去機構７全体が移動体３に取り付けられているが、昇降部材を昇降させる駆動源として、スクレーパ昇降モータに替えて、エアシリンダあるいは油圧シリンダが用いられる場合には、研磨材除去手段のみが移動体に取り付けられてもよい。
【００１９】
また、図１に示すように、上記ワーク回転機構８は、一対の回転支持部材８ａ、８ａと、この回転支持部材８ａ、８ａを回転させるワーク回転モータ８ｂ、８ｂとからなっており、回転支持部材８ａ、８ａは、ラッピング定盤２の上方にラッピング定盤２とわずかに離間して、配置されており、ワークＷを所定の位置に保持するとともに、ワークＷを回転させるようになっている。なお、ワーク回転機構８をラッピング定盤２の半径方向（図１中矢印方向）に揺動する揺動機構（図示せず）をさらに設けることによって、ラッピング定盤２の全面を満遍なく活用して、平坦度の高いワーク加工を繰返し行うことができる。このような実質的にワークを揺動させるワーク揺動機構を付加するのがより好ましい。
【００２０】
さらに、図２に示すように、制御系９の制御装置１０は、ＣＰＵ１０ａ、メモリ１０ｂを有し、ラッピング装置１全体を制御するものであり、この制御装置１０には、ワークＷが載置されるラッピング定盤２を回転させる定盤回転モータ２ａ及びワークＷを回転支持させるワーク回転モータ８ｂ、移動体３を移動させる移動機構モータ４ｃ及び移動体３に取り付けられた除去手段昇降モータ７ｄ、研磨材Ａを含む研磨スラリを供給するスラリ供給ポンプ５ｂ、移動機構モータ４ｃとボールネジ４ｂの回転より移動体３の位置を読取る位置読み取り手段４ｄ、ラッピング定盤２上の研磨材Ａの状態を認識する研磨材認識装置６、操作パネル１１に設けられた表示手段１１ａ及び入力手段１１ｂがそれぞれ接続されている。なお、ラッピング工程中、制御装置１０による上記各モータ２ａ、４ｃ、７ｄ、８ｂ、スラリ供給ポンプ５ｂ、位置読み取り手段４ｄ及び研磨材認識装置６の制御は、事前に制御装置１０にプログラムされた制御手順に従って行われ、また、必要に応じ入力手段１１ｂからの入力により行われる。
【００２１】
次に本第１実施形態のラッピング装置を用いたワークの研磨方法について説明する。
【００２２】
図１に示すように、ワークＷ例えばアルミナ製の研磨プレートを研磨するには、ワークＷをラッピング定盤２に載置し、ワーク回転機構８により、ワークＷを支持して一定の場所に位置させ、制御装置１０により、ワーク回転モータ８ｂを回転させてワークＷを自転させる。しかる後、制御装置１０により、定盤回転モータ２ａを回転させてラッピング定盤２を回転させ、さらに、スラリ供給ポンプ５ｂを作動させて、半径の範囲で移動され、移動体３に取り付けた研磨材供給手段５ａから噴出される研磨スラリにより研磨材Ａが全面に渡って均一に塗布される。この均一に塗布された研磨材Ａにより、ラッピング定盤２に載置された研磨材Ａの載置面は均一に研磨される。
【００２３】
ラッピング工程が開始されると、移動体３に取り付けられた研磨材供給手段５ａから研磨スラリとして研磨材Ａがラッピング定盤２上に塗布され、塗布された研磨材Ａの塗布状態（研磨材量）は研磨材認識装置６により常時把握（計測）される。また、移動体３に取り付けられた研磨材供給手段５ａを、周期的に半径の範囲で移動させることにより、研磨材Ａは周期的にラッピング定盤２に塗布される。
【００２４】
このようなラッピング工程において、研磨材Ａの塗布状態（研磨材量）の把握（計測）は、次のようにして行われ、研磨材Ａが均一に塗布された状態が保たれ、常時ラッピング定盤２の研磨材Ａの塗布量は監視されながらラッピング加工が行われる。
【００２５】
例えば、制御装置１０により、移動体３を周期的に半径の範囲で移動させることにより、研磨材認識センサ６ｇが半径の範囲で周期的に移動され、ラッピング定盤２上の研磨材Ａの塗布状態は認識される。例えば、図７（ａ）に示すように、ラッピング定盤２上の研磨材Ａが均一に塗布された状態では、発光素子６ｂから発光されたレーザ光は、研磨材Ａで反射されて、受光センサ６ｅで受光され、信号処理装置６ｆで信号処理されて、制御装置１０に送信され、処理され、さらに、予めメモリ１０ｂに記憶された均一塗布状態データと比較させ、均一塗布状態が認識される。
【００２６】
さらに、研磨材認識センサ手段６ｇが半径の範囲で周期的に移動されて、図７（ｂ）に示すように、ラッピング定盤２上の研磨材Ａが過少塗布状態の位置に達すると、発光素子６ｂから発光されたレーザ光は、ラッピング定盤２で反射されて、受光センサ６ｅで受光され、信号処理装置６ｆで信号処理されて、制御装置１０に送信され、処理され、さらに、予めメモリ１０ｂに記憶された過少塗布状態データと比較されて、過少塗布状態が認識される。過少塗布状態が認識されると、位置読み取り手段４ｄにより、移動体３の位置を介してラッピング定盤２上の過少塗布位置は検知され、メモリ１０ｂに記憶される。過少塗布状態が入力された制御装置１０は、移動機構モータ４ｃを停止させて、移動体３をその位置に止める。移動体３を止めた状態で、研磨材供給装置５のスラリ供給ポンプ５ｂを作動させ、研磨材供給手段５ａから研磨スラリをラッピング定盤２上の過少塗布部位が均一になるまで研磨材Ａを噴出させて均一に塗布させる。
【００２７】
また、図７（ｃ）に示すように、研磨材認識センサ６ｇが半径の範囲で周期的に移動されて、ラッピング定盤２上の研磨材Ａが過剰に塗布された状態の位置に達すると、発光素子６ｂから発光されたレーザ光は、ラッピング定盤２の過剰研磨材Ａａで反射されて、受光センサ６ｅで受光され、信号処理装置６ｆで信号処理されて、制御装置１０に送信され、処理され、さらに、予めメモリ１０ｂに記憶された塗布過剰状態データと比較されて、塗布過剰状態が認識される。塗布過剰状態が認識されると、位置読み取り手段４ｄにより、移動体３の位置を介してラッピング定盤２上の塗布過剰位置は検知され、メモリ１０ｂに記憶される。塗布過剰状態が入力された制御装置１０は、移動機構モータ４ｃを停止させて、移動体３をその位置に止めさせる。移動体３を止めた状態で、除去手段昇降モータ７ｄを回転させて、ボールネジ７ｃ、昇降部材７ｂを介して研磨材除去手段７ａを降下させ、研磨材Ａが規定塗布値（量）に達するまで研磨材除去手段７ａがラッピング定盤２に押し付けられ、余分な研磨材Ａは除去される。
【００２８】
上記のように、本第１実施形態のラッピング装置は、ラッピング定盤上に研磨材が均一に塗布されているか否かを、認識する研磨材認識センサ及び研磨材が過少な位置に研磨材供給手段を移動させて、研磨材が供給され、研磨材が過剰な位置に研磨材除去手段を移動させ、研磨材が削除される。従って、直径が大きなラッピング定盤を有するラッピング装置においても、研磨材は均一に塗布され、高精度の平面加工が実現される。また、余分な研磨材が供給されることがないので研磨材の使用量は削減される。さらに、意図的にワークの中心や外周部を多めに研磨することもできる。
【００２９】
また、本発明に係わるラッピング装置の第２実施形態について説明する。
【００３０】
上記第１実施形態がラッピング定盤上の研磨材の状態を研磨材認識センサにより検知するのに対して、本第２実施形態はラッピング定盤の回転負荷を検知する負荷検知手段を設けて研磨状態を検知するものである。
【００３１】
例えば、図８及び図９に示すように、本第２実施形態のラッピング装置１Ａは、ラッピング定盤用モータ２Ａａにより回転されワークＷが載置されるラッピング定盤２Ａと、ワークＷを回転させるワーク回転機構８Ａと、ラッピング定盤２Ａに研磨材Ａを供給し能力可変ポンプ５Ａｂを具備する研磨材供給装置５Ａと、ラッピング定盤２Ａの回転負荷を検知する負荷検知手段２１Ａとを有している。さらに、ワーク回転機構８Ａをラッピング定盤２Ａの半径方向（図８中矢印方向）に揺動する揺動機構（図示せず）が設けられており、ラッピング定盤２Ａの全面を満遍なく活用して、平坦度の高いワーク加工を繰返し行うことができるようになっている。また、ラッピング装置１Ａは回路系９Ａを有し、負荷検知手段２１Ａはラッピング定盤用モータ２Ａａの定盤モータ電流検知センサ２Ａａ_１が制御装置１０Ａに接続されてなっており、さらに、ワーク回転機構８Ａのワーク回転モータ８Ａｂにはワークモータ電流検知センサ８Ａｂ_１が制御装置１０Ａに接続されてワークの回転負荷を常時検知可能になっており、また、ワーク回転モータ８Ａｃにはワーク揺動モータ電流検知センサ８Ａｃ_１が制御装置１０Ａに接続されてワークの揺動を常時検知可能になっている。なお、負荷検知手段はモータ電流検知センサに限らず回転トルク検知センサ等であってもよく、また、ワーク回転モータのモータ電流検知センサも回転トルク検知センサ等であってもよい。他の構成は図１及び図２に示すラッピング装置及び回路系と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３２】
従って、本第２実施形態のラッピング装置１Ａを用いたラップ加工が始まると研磨材供給装置５ＡからスラリＡがラッピング定盤２Ａ上に塗布され、ラップ加工が行われる。この加工中はラップ定盤２Ａやワーク回転の負荷は、常時定盤モータ電流検知センサ２Ａａ_１、ワークモータ電流検知センサ８Ａｂ_１によって検知され、予め設定された設定値以上に負荷が上昇すると、能力可変ポンプ５Ａａを制御して研磨材供給装置５Ａから供給されるスラリＡを増加させるか、ラッピング定盤用モータ２Ａａの回転を制御してラッピング定盤２Ａの回転を制御するか、あるいはワーク回転モータ８Ａｂの回転を制御してワークＷの回転を遅くする等の制御を行う。このような制御を行なっても、さらに回転負荷が上昇する場合は安全に運転が停止される。なお、研磨材供給装置５ＡからスラリＡのラッピング定盤２Ａ上への塗布は、研磨材供給手段５ａと高さが予め設定された研磨材除去手段７ａを周期的にラッピング定盤２Ａの半径方向に移動させ、常時スラリＡを均一に供給するが、研磨材供給手段を適宜複数固定的に配置しスラリＡを均一に供給するようにしてもよい。
【００３３】
本第２実施形態によれば、研磨加工中は常時ラッピング定盤の回転負荷を監視しながら最適な加工状態で研磨加工を行うことができ、ワークとラッピング定盤の摩擦の増大に起因する傷や加工痕を低減でき、ワークとラッピング定盤の密着に起因するモータの過負荷による故障、ワークとラッピング定盤との密着によって生じる移動制約に起因する不均一研磨を防止でき、直径が大きなラッピング定盤を有するラッピング装置においても、高精度の平面加工が実現される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係わるラッピング装置によれば、大形な定盤でも高精度の平面加工ができ、また、均一に研磨材を塗布しながら研磨ができて高精度の平面加工ができ、安価にラッピング加工が可能なラッピング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のラッピング装置の概念図。
【図２】本発明の第１実施形態のラッピング装置に用いられる回路系の概念図。
【図３】本発明の第１実施形態のラッピング装置に用いられる移動体移動手段の概念図。
【図４】本発明の第１実施形態のラッピング装置に用いられる研磨材供給手段の概念図。
【図５】本発明の第１実施形態のラッピング装置に用いられる研磨材認識手段の概念図。
【図６】本発明の第１実施形態のラッピング装置に用いられる研磨材除去手段の概念図。
【図７】本発明の第１実施形態のラッピング装置に用いられる研磨材認識手段の認識状態を示す説明図。
【図８】本発明の第２実施形態のラッピング装置の概念図。
【図９】本発明の第２実施形態のラッピング装置に用いられる回路系の概念図。
【符号の説明】
１ラッピング装置
１ａ装置支持枠
２ラッピング定盤
２ａ定盤回転モータ
３移動体
４移動体移動機構
４ａ移動機構支持枠
４ａ１支持部材
４ｂボールネジ
４ｃ移動機構モータ
４ｄ位置読み取り手段
５研磨材供給装置
５ａ研磨材供給手段
５ｂスラリ供給ポンプ
５ｃスラリタンク
５ｄラリ抜き取りタンク
５ｅ遠心分離装置
５ｆスラリ調合タンク
５ｇ廃液タンク
５ｈ新研磨材供給ホッパ
５ｉ新液体供給容器
６研磨材認識装置
６ａ発光素子ドライバー
６ｂ発光素子
６ｃ投光レンズ
６ｄ結像レンズ
６ｅ受光センサ
６ｆ信号処理装置
６ｇ研磨材認識センサ
７研磨材除去機構
７ａ研磨材除去手段
７ｂ昇降部材
７ｃボールネジ
７ｄ除去手段昇降モータ
８ワーク回転機構
８ａ回転支持部材
８ｂワーク回転モータ
９制御系
１０制御装置
１１操作パネル
１１ａ表示手段
１１ｂ入力手段
Ａ研磨材
Ｗワーク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lapping apparatus, and more particularly to a lapping apparatus that improves the state of an abrasive on a lapping platen or the state of polishing.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a lapping apparatus, an appropriate amount of abrasive is applied to a lapping plate continuously or intermittently in a slurry or mist from a predetermined position, and a work such as an alumina-based molded body for a polishing plate and a lapping plate. Polishing is performed with an abrasive material interposed therebetween. In the polishing using such a lapping plate, the amount of the abrasive interposed between the work and the lapping plate has a great influence on the planar shape and planar accuracy. Furthermore, if the lapping plate becomes large, it becomes difficult to apply the abrasive uniformly.However, a lapping device that applies the abrasive uniformly to a large lapping plate has not been developed. This problem has been addressed by increasing the number of abrasive spray ports or increasing the amount of abrasive supplied to the lapping device.
[0003]
However, when an expensive abrasive such as diamond abrasive grains is used, it is not preferable to increase the amount of the abrasive because the cost increases.
[0004]
It should be noted that the number of spray ports is increased or the amount of abrasive is increased, and there is no prior art document.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, there is a demand for a lapping apparatus that can perform high-precision planar processing even on a large surface plate, can perform polishing while uniformly applying an abrasive, can perform high-precision planar processing, and can perform lapping at low cost. I was
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and can perform high-precision planar processing even on a large-sized surface plate, and can perform polishing while uniformly applying an abrasive, thereby achieving high-precision planar processing. It is an object of the present invention to provide a lapping device capable of performing lapping at low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a lapping platen on which a workpiece is rotated and placed thereon, a moving body disposed above the lapping platen and moved in a horizontal direction, A moving body moving mechanism for horizontally moving the moving body, an abrasive supply means attached to the moving body of an abrasive supply device for supplying an abrasive to the lapping platen, and recognizing the abrasive on the lapping platen; Abrasive material recognition sensor means attached to the moving body of the abrasive recognizing device, and polishing removal means attached to the moving body of the abrasive removing mechanism for removing the abrasive on the lapping platen, On the basis of the information on the recognition of the abrasive on the lapping plate transmitted from the abrasive recognition sensor moving along the lapping plate, the abrasive supply unit supplies the information on the lapping plate. Or supplying an abrasive to the abrasive under-position or lapping apparatus characterized by removing the abrasive polishing material over the position of the lapping surface plate by the abrasive removal means. As a result, a lapping apparatus capable of performing polishing while uniformly applying an abrasive even on a large surface plate and realizing lapping at low cost is realized.
[0008]
In a preferred example, the moving body provided with the abrasive recognition sensor, the abrasive supply, and the abrasive removal is moved within the radius of the lapping plate along the diameter thereof. As a result, the application state of the abrasive on the large lapping plate is accurately recognized, and based on this, the abrasive is supplied to or removed from the abnormal application position of the abrasive, so that uniform application is achieved. Is achieved.
[0009]
According to another aspect of the present invention, a lapping platen on which a work is placed by being rotated by a lapping platen motor, a work rotation mechanism for rotating the work, and an abrasive material are supplied to the lapping platen. Abrasive material supply device, and a load detecting means for detecting a rotational load of the lapping platen, based on the load information of the load detecting means, all of the abrasive material supply device, lapping motor, work rotation mechanism or There is provided a lapping apparatus characterized by changing a processing condition by partially controlling the lapping apparatus. As a result, even with a lapping apparatus having a lapping plate having a large diameter, high-precision planar processing is realized.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a wrapping device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a first embodiment of a wrapping device according to the present invention.
[0012]
As shown in FIG. 1, a lapping device 1 of the first embodiment is rotated, and a lapping platen 2 on which a work W such as an alumina polishing plate is placed, and a lapping platen 2 above the lapping platen 2 A moving body 3 that is arranged in a horizontal direction and moves, a moving body moving mechanism 4 that horizontally moves the moving body 3, and a moving body 3 of an abrasive supply device 5 that supplies the abrasive A to the lapping platen 2. The attached abrasive supply means 5a, the abrasive recognition sensor 6g attached to the moving body 3 of the abrasive recognition device 6 for recognizing the abrasive A on the lapping platen 2, and the excess on the lapping platen 2. And an abrasive removing means 7a attached to the moving body 3 of the abrasive removing mechanism 7 for removing the abrasive. Further, the lapping device 1 has a work rotation mechanism 8 for rotating the work W on the lapping platen 2.
[0013]
The lapping platen 2 is made of, for example, a copper plate, and is rotated by a platen rotation motor 2a as shown in a control system 9 shown in FIG.
[0014]
The moving body 3 is integrally provided with an abrasive supply means 5a, an abrasive recognition sensor 6g, and an abrasive removing means 7a, and the moving body 3 is moved by the operation of the moving body moving mechanism 4. Is moved in a horizontal direction, for example, along a diameter, preferably in a radius range, and the abrasive supply means 5a, the abrasive recognition sensor 6g, and the abrasive removal means 7a also have a radius along the lapping platen 2 similarly. Is moved within the range. As a result, the state of application of the abrasive on the large lapping platen 2 is accurately recognized, and based on this, the abrasive is supplied to or removed from the abnormal application position of the abrasive, resulting in uniform application. Is realized.
[0015]
As shown in FIG. 3, the moving body moving mechanism 4 includes a gate-shaped moving mechanism supporting frame 4a provided inside the gate-shaped apparatus supporting frame 1a shown in FIG. 1, and a support for the moving mechanism supporting frame 4a. A ball screw 4b mounted on the member 4a1 is provided. Further, a moving mechanism motor 4c including a stepping motor connected to rotate the ball screw 4b, and position reading means 4d for reading the position of the moving body 3 are provided. The moving encoder 3 supported by the support member 4a1 and screwed to the ball screw 4b is moved to a predetermined horizontal position. By using the rotary encoder as the position reading means, the position of the moving body is accurately controlled by the moving body moving mechanism.
[0016]
As shown in FIG. 4, the abrasive supply device 5 is a polishing slurry supply device for supplying the abrasive A as a slurry, and a slurry supply nozzle as an abrasive supply means 5a attached to the moving body 3 shown in FIG. A slurry tank 5c provided below the lapping device 1 and connected to the abrasive supply means 5a via a slurry supply pump 5b, and a separation device 5e connected to the slurry tank 5c via a slurry extraction tank 5d. And a slurry mixing tank 5f that is connected to the separating device 5e and communicates with the slurry tank 5c. A waste liquid tank 5g is connected to the separator 5e, and a new abrasive supply hopper 5h and a new liquid supply container 5i are connected to the slurry mixing tank 5f.
[0017]
As shown in FIG. 5, the abrasive recognizing device 6 is controlled by a light emitting element driver 6a connected to a control device 10 of a control system 9 shown in FIG. A projection lens 6c provided on the optical axis 6b, an imaging lens 6d provided on the optical axis reflected from the polishing material A of the lapping platen 2 for the optical axis, and a laser beam on the reflected optical axis. It has a light receiving sensor 6e for receiving light, and a signal processing device 6f for processing an abrasive recognition signal from the light receiving sensor 6e, and is connected to the control device 10. The light emitting element 6b, the light projecting lens 6c, the imaging lens 6d, and the light receiving sensor 6e are housed integrally in a casing to form an abrasive recognition sensor 6g. The whole of the abrasive recognition device 6 may be attached to the moving body 3, or only the abrasive recognition sensor means as its sensor may be attached. Further, the abrasive recognition sensor means is not limited to one using laser light, but may be one using a two-dimensional CCD camera or the like.
[0018]
As shown in FIG. 6, the abrasive removing mechanism 7 includes a scraper as an abrasive removing means 7a for removing an abrasive, an elevating member 7b to which the abrasive removing means 7a is attached and which moves up and down, and an elevating member 7b. A ball screw 7c to be screwed and a removing means lifting / lowering motor 7d which is a stepping motor for rotating the ball screw 7c to raise / lower the abrasive removing means 7a. In the present embodiment, the entire abrasive removal mechanism 7 is attached to the moving body 3. However, in the case where an air cylinder or a hydraulic cylinder is used instead of a scraper elevating motor as a drive source for elevating the elevating member. Alternatively, only the abrasive removing means may be attached to the moving body.
[0019]
As shown in FIG. 1, the work rotation mechanism 8 includes a pair of rotation support members 8a, 8a and work rotation motors 8b, 8b for rotating the rotation support members 8a, 8a. The members 8a, 8a are arranged above the lapping platen 2 with a slight separation from the lapping platen 2, and hold the work W at a predetermined position and rotate the work W. . By additionally providing a swing mechanism (not shown) for swinging the work rotating mechanism 8 in the radial direction of the lapping platen 2 (in the direction of the arrow in FIG. 1), the entire surface of the lapping platen 2 is utilized evenly. In addition, workpiece processing with high flatness can be repeatedly performed. It is more preferable to add such a work swinging mechanism for swinging the work substantially.
[0020]
Further, as shown in FIG. 2, the control device 10 of the control system 9 has a CPU 10a and a memory 10b, and controls the entire wrapping device 1. On the control device 10, a work W is placed. A platen rotating motor 2a for rotating the lapping platen 2; a work rotating motor 8b for rotatingly supporting the work W; a moving mechanism motor 4c for moving the moving body 3; a removing means elevating motor 7d attached to the moving body 3; A slurry supply pump 5b for supplying a polishing slurry containing the material A, a position reading means 4d for reading the position of the moving body 3 from the rotation of the moving mechanism motor 4c and the ball screw 4b, and a state of the abrasive material A on the lapping platen 2 are recognized. The abrasive recognizing device 6, the display means 11a provided on the operation panel 11, and the input means 11b are connected to each other. During the lapping process, the control of the motors 2a, 4c, 7d, 8b, the slurry supply pump 5b, the position reading means 4d, and the abrasive recognition device 6 by the control device 10 is controlled by the control device 10 in advance. It is performed in accordance with the procedure, and is performed by input from the input means 11b as needed.
[0021]
Next, a method of polishing a workpiece using the lapping apparatus of the first embodiment will be described.
[0022]
As shown in FIG. 1, in order to polish a work W, for example, a polishing plate made of alumina, the work W is placed on a lapping platen 2, and the work W is supported by a work rotating mechanism 8 so that the work W is positioned at a predetermined position. Then, the work W is rotated by the control device 10 by rotating the work rotating motor 8b. Thereafter, the control device 10 rotates the lapping platen 2 by rotating the platen rotation motor 2a, and further operates the slurry supply pump 5b to move the lapping platen within a radius range, and the polishing is carried out on the moving body 3. The polishing material A is uniformly applied over the entire surface by the polishing slurry ejected from the material supply means 5a. With the abrasive A applied uniformly, the mounting surface of the abrasive A placed on the lapping platen 2 is uniformly polished.
[0023]
When the lapping process is started, the abrasive A is applied as a polishing slurry on the lapping platen 2 from the abrasive supply means 5a attached to the moving body 3, and the applied state of the applied abrasive A (amount of the abrasive) ) Is always grasped (measured) by the abrasive recognition device 6. The abrasive A is periodically applied to the lapping plate 2 by periodically moving the abrasive supply means 5a attached to the moving body 3 within a radius range.
[0024]
In such a lapping process, the application state (amount of the abrasive) of the abrasive A is grasped (measured) as follows, and the state in which the abrasive A is uniformly applied is maintained. The lapping process is performed while monitoring the applied amount of the abrasive A on the board 2.
[0025]
For example, by moving the moving body 3 periodically in the radius range by the control device 10, the abrasive material recognition sensor 6g is periodically moved in the radius range, and the coating of the abrasive material A on the lapping platen 2 is performed. The state is recognized. For example, as shown in FIG. 7A, when the abrasive A on the lapping platen 2 is uniformly applied, the laser beam emitted from the light emitting element 6b is reflected by the abrasive A and The light is received by the sensor 6e, the signal is processed by the signal processing device 6f, transmitted to the control device 10, processed, and further compared with the uniform application state data stored in the memory 10b in advance to recognize the uniform application state. .
[0026]
Further, the abrasive recognition sensor 6g is periodically moved within the radius range, and as shown in FIG. 7B, when the abrasive A on the lapping platen 2 reaches the position of the under-applied state, light emission occurs. The laser light emitted from the element 6b is reflected by the lapping platen 2, received by the light receiving sensor 6e, subjected to signal processing by the signal processing device 6f, transmitted to the control device 10, processed, and further stored in a memory. The under-applied state is recognized by comparing with the under-applied state data stored in 10b. When the under-applied state is recognized, the under-applied position on the lapping platen 2 is detected by the position reading means 4d via the position of the moving body 3 and stored in the memory 10b. The control device 10 to which the under-application state has been input stops the moving mechanism motor 4c and stops the moving body 3 at that position. With the moving body 3 stopped, the slurry supply pump 5b of the abrasive supply device 5 is operated, and the abrasive A is supplied from the abrasive supply means 5a until the under-applied portion on the lapping platen 2 becomes uniform. Spray to apply evenly.
[0027]
Further, as shown in FIG. 7C, when the abrasive recognition sensor 6g is periodically moved within a radius range and reaches a position on the lapping platen 2 where the abrasive A is excessively applied. The laser light emitted from the light emitting element 6b is reflected by the excess abrasive Aa of the lapping platen 2, received by the light receiving sensor 6e, subjected to signal processing by the signal processing device 6f, and transmitted to the control device 10, The over-applied state is recognized and compared with the over-applied state data stored in the memory 10b in advance. When the over-applied state is recognized, the over-applied position on the lapping platen 2 is detected by the position reading means 4d via the position of the moving body 3 and stored in the memory 10b. The control device 10 to which the over-application state has been input stops the moving mechanism motor 4c and stops the moving body 3 at that position. With the moving body 3 stopped, the removing means elevating motor 7d is rotated to lower the abrasive removing means 7a via the ball screw 7c and the elevating member 7b until the abrasive A reaches the prescribed application value (amount). The abrasive removing means 7a is pressed against the lapping platen 2 to remove excess abrasive A.
[0028]
As described above, the lapping apparatus according to the first embodiment uses the abrasive recognition sensor for recognizing whether or not the abrasive is uniformly applied on the lapping platen and supplies the abrasive to a position where the amount of the abrasive is too small. By moving the means, the abrasive is supplied, and the abrasive removing means is moved to a position where the abrasive is excessive, whereby the abrasive is deleted. Therefore, even in a lapping apparatus having a lapping plate having a large diameter, the abrasive is uniformly applied, and high-precision planar processing is realized. Also, since no extra abrasive is supplied, the amount of abrasive used is reduced. Further, the center and the outer peripheral portion of the work can be intentionally polished more.
[0029]
Further, a second embodiment of the wrapping device according to the present invention will be described.
[0030]
While the first embodiment detects the state of the abrasive on the lapping platen with an abrasive recognition sensor, the second embodiment provides load polishing means for detecting the rotational load of the lapping platen. It detects the state.
[0031]
For example, as shown in FIGS. 8 and 9, the lapping device 1 A according to the second embodiment rotates the lapping surface plate 2 A on which the work W is placed by being rotated by the lapping surface motor 2 Aa. It has a work rotating mechanism 8A, an abrasive supply device 5A that supplies the abrasive A to the lapping plate 2A and includes a variable capacity pump 5Ab, and load detecting means 21A that detects the rotational load of the lapping plate 2A. I have. Further, a swing mechanism (not shown) for swinging the work rotating mechanism 8A in the radial direction of the lapping platen 2A (in the direction of the arrow in FIG. 8) is provided, and the entire surface of the lapping platen 2A is used evenly. In addition, work with high flatness can be repeatedly performed. Moreover, the lapping apparatus 1A includes a circuitry 9A, the load sensing means 21A has become by platen motor current sensor 2Aa ₁ lapping plate motor 2Aa is connected to the control unit 10A, furthermore, the work rotating mechanism the 8A of work rotation motor 8Ab are always in detectable rotation load of the workpiece is connected to the work motor current sensor 8Ab ₁ control unit 10A, also a work swinging motor current detection in work rotation motor 8Ac sensor 8Ac ₁ is connected to the control device 10A is always in detectable swing work. The load detection means is not limited to the motor current detection sensor, but may be a rotation torque detection sensor or the like, and the motor current detection sensor of the work rotation motor may be a rotation torque detection sensor or the like. Other configurations are the same as those of the wrapping device and the circuit system shown in FIGS. 1 and 2, and therefore, the same reference numerals are given and the description is omitted.
[0032]
Therefore, when the lapping process using the lapping device 1A of the second embodiment is started, the slurry A is applied from the abrasive supply device 5A onto the lapping surface plate 2A, and the lapping process is performed. During this processing, the load of the lap surface plate 2A and the work rotation is constantly detected by the surface plate motor current detection sensor 2Aa ₁ and the work motor current detection sensor 8Ab ₁ , and when the load rises to a preset value or more, the capacity is increased. Controlling the variable pump 5Aa to increase the slurry A supplied from the abrasive supply device 5A, controlling the rotation of the lapping platen motor 2Aa to control the rotation of the lapping platen 2A, or the work rotation motor Control such as slowing down the rotation of the work W by controlling the rotation of 8Ab is performed. Even if such control is performed, if the rotational load further increases, the operation is safely stopped. The application of the slurry A onto the lapping platen 2A from the abrasive supply device 5A is performed by periodically using the abrasive supply unit 5a and the abrasive removal unit 7a having a preset height in the radial direction of the lapping platen 2A. And the slurry A is always supplied uniformly, but the slurry A may be supplied uniformly by appropriately arranging a plurality of abrasive supply means.
[0033]
According to the second embodiment, the polishing can be performed in an optimal processing state while constantly monitoring the rotational load of the lapping plate during the polishing process, and the scratches caused by the increase in the friction between the workpiece and the lapping plate can be achieved. Lapping of large diameter due to motor overload caused by close contact between the workpiece and the lapping plate and uneven polishing caused by movement restriction caused by close contact between the work and the lapping plate. Even in a lapping device having a surface plate, high-precision planar processing is realized.
[0034]
【The invention's effect】
According to the lapping device according to the present invention, high-precision planar processing can be performed even on a large-sized surface plate, and polishing can be performed while applying an abrasive uniformly, and high-precision planar processing can be performed. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a wrapping device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a circuit system used in the wrapping device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram of moving body moving means used in the wrapping device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram of an abrasive supply unit used in the lapping device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram of an abrasive recognizing means used in the lapping device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram of an abrasive removing means used in the lapping device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a recognition state of an abrasive recognition unit used in the lapping device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram of a wrapping device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a circuit system used in a wrapping device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 lapping device 1a device support frame 2 lapping surface plate 2a surface plate rotation motor 3 moving body 4 moving body moving mechanism 4a moving mechanism support frame 4a1 support member 4b ball screw 4c moving mechanism motor 4d position reading means 5 abrasive supply device 5a abrasive Supply means 5b Slurry supply pump 5c Slurry tank 5d Slurry removal tank 5e Centrifugal separator 5f Slurry blending tank 5g Waste liquid tank 5h New abrasive supply hopper 5i New liquid supply container 6 Abrasive recognition device 6a Light emitting element driver 6b Light emitting element 6c Light emitting Lens 6d Imaging lens 6e Light receiving sensor 6f Signal processing device 6g Abrasive recognition sensor 7 Abrasive removal mechanism 7a Abrasive removal means 7b Elevating member 7c Ball screw 7d Removing means elevating motor 8 Work rotation mechanism 8a Rotation support member 8b Work rotation motor 9 Control system 10 Control device 11 Operation panel 11a Display means 11b Input means A Abrasive W Work

Claims

A lapping platen on which a workpiece is rotated and placed, a moving body disposed above the lapping platen and moved in a horizontal direction, a moving body moving mechanism for horizontally moving the moving body, and the wrapping platen. Abrasive supply means attached to the moving body of the abrasive supply apparatus for supplying an abrasive, and an abrasive recognition sensor attached to the movable body of the abrasive recognition apparatus for recognizing the abrasive on the lapping platen Means, and abrasive removal means attached to the moving body of the abrasive removal mechanism for removing the abrasive on the lapping platen, from the abrasive recognition sensor means moving along the lapping platen Based on the transmitted information on the recognition of the abrasive on the lapping plate, the abrasive supply means supplies the abrasive to an under-abrasive position on the lapping plate, or Wrapping apparatus characterized by removing the abrasive polishing material over the position of the lapping surface plate by grinding removal means.

The lapping apparatus according to claim 1, wherein the moving body is moved within a radius of the lapping plate along a diameter of the lapping plate.

A lapping platen on which a work is placed by being rotated by a lapping platen motor, a work rotation mechanism for rotating the work, an abrasive supply device for supplying an abrasive to the lapping platen, and rotation of the lapping platen A load detecting unit for detecting a load, and controlling all or a part of the abrasive supply device, the lapping motor, and the work rotating mechanism based on the load information of the load detecting unit to change a processing condition. A wrapping device characterized by the above-mentioned.