JP2005305609A - Lapping machine - Google Patents

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JP2005305609A
JP2005305609A JP2004128024A JP2004128024A JP2005305609A JP 2005305609 A JP2005305609 A JP 2005305609A JP 2004128024 A JP2004128024 A JP 2004128024A JP 2004128024 A JP2004128024 A JP 2004128024A JP 2005305609 A JP2005305609 A JP 2005305609A
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JP2004128024A
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Inventor
Sousaku Kimura
壮作 木村
Ippei Hashiguchi
一平 橋口
Original Assignee
Hiihaisuto Seiko Kk
ヒーハイスト精工株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lapping machine capable of controlling its force in working, by pressing a work to a surface plate by strong force. <P>SOLUTION: This lapping machine 11 has a rotating lower surface plate 17, and an upper surface plate 53 oppositely arranged to the lower surface plate 17, and performs lapping of a surface of the work W by relatively moving the lower surface plate 17 and the work W while pressing the work W to the lower surface plate 17 by the upper surface plate 53 by interposing an abrasive grain between the rotating lower surface plate 17 and the work W. The lapping machine 11 also has a horizontal directional moving mechanism for moving the upper surface plate 53 in the substantially parallel direction to a surface of the lower surface plate 17, and a vertical directional moving mechanism for moving the upper surface plate 53 in the substantially vertical direction to the surface of the lower surface plate 17. Driving of the vertical directional moving mechanism is performed by a servomotor. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転する定盤とワークとの間に砥粒を介在させて回転する定盤にワークを押し付け、定盤とワークとを相対移動させることにより、ワークの表面のラッピング加工を行うラップ盤に関する。   The present invention relates to a lapping process for lapping a surface of a workpiece by pressing the workpiece against a rotating platen with abrasive grains interposed between the rotating platen and the workpiece, and relatively moving the platen and the workpiece. Regarding the board.

ラップ盤は、上下方向に互いに対向して配置された下定盤と上定盤とを備え、回転する定盤とワークとの間に砥粒を介在させた状態で、回転する定盤とワークとを互いに対して相対移動させることにより、ワークの表面のラッピング加工を行う。砥粒は、砥粒を含んだ加工液を定盤上に供給する又は定盤上に砥粒を有する砥石を固定することにより、ワークと定盤との間に介在させる。加工の際には、重りやシリンダ装置を用いてワークを定盤の表面に押し付けながらワークと定盤とを相対移動させる(例えば、特許文献1)。   The lapping machine includes a lower surface plate and an upper surface plate that are arranged opposite to each other in the vertical direction, and the rotating surface plate and the workpiece with the abrasive grains interposed between the rotating surface plate and the workpiece. Are moved relative to each other, thereby lapping the surface of the workpiece. The abrasive grains are interposed between the workpiece and the surface plate by supplying a working fluid containing the abrasive particles onto the surface plate or fixing a grindstone having abrasive particles on the surface plate. At the time of processing, the workpiece and the surface plate are relatively moved while pressing the workpiece against the surface of the surface plate using a weight or a cylinder device (for example, Patent Document 1).

例えば、ワークの下面のみをラッピング加工する場合には、松ヤニなどの粘着剤で上定盤の下面にワークを取り付けた状態で重りやシリンダ装置により上定盤を下定盤に向けて押し付けることによって、ワークの下面を下定盤に押し付けつつ下定盤のみをワークに対して回転させるか、又は上定盤を回転自在に載置し、下定盤の回転によるワークの下定盤中心側と外周側の周速差により、ワーク及び上定盤を自転運転させる。また、ワークの上面及び下面を同時にラッピング加工する場合には、上定盤と下定盤との間にキャリアを配置し、キャリア内にワークを保持した状態で重りやシリンダ装置により上定盤を下定盤に押し付け、ワークの上面及び下面をそれぞれ上定盤及び下定盤に押し付けつつ上定盤及び下定盤をワークに対して回転させる。   For example, when lapping only the lower surface of the workpiece, press the upper surface plate toward the lower surface plate with a weight or cylinder device while attaching the workpiece to the lower surface of the upper surface plate with an adhesive such as pine yarn. Rotate only the lower surface plate with respect to the work while pressing the lower surface of the work against the lower surface plate, or place the upper surface plate rotatably, and rotate the lower surface plate around the lower surface plate center side and outer periphery side. The workpiece and upper surface plate are driven to rotate by the speed difference. In addition, when lapping the upper and lower surfaces of a workpiece at the same time, place a carrier between the upper and lower surface plates and lower the upper surface plate with a weight or cylinder device while holding the workpiece in the carrier. The upper surface plate and the lower surface plate are rotated with respect to the work while pressing the upper surface and the lower surface of the work against the upper surface plate and the lower surface plate, respectively.

特開平6−190717号公報(図1、請求項1)JP-A-6-190717 (FIG. 1, claim 1)

シリコンウエハなどに用いられる従来のラッピング加工では、比較的容易にワークを研磨することができたことから、ある程度の大きさの力でワークを定盤に押し付けることができればよく、重りやシリンダ装置によってワークに付与される押し付け力で十分であった。ところが、近年、サファイヤレンズや時計の文字盤を覆うサファイヤガラスなど非常に硬い材料の表面を研磨する需要が増してきており、このような非常に硬い材料からなるワークの表面をラップ盤でラッピング加工するには、非常に強い力でワークを定盤に押し付けることが必要となる。しかしながら、上定盤を下定盤に向かって付勢するために重りやシリンダ装置を用いている場合、必要とされる強い押し付け力を供給することは困難であり、ワークを上定盤又は下定盤に十分な圧力で押し付けることができなかった。   In the conventional lapping process used for silicon wafers and the like, the workpiece can be polished relatively easily, so it is sufficient that the workpiece can be pressed against the surface plate with a certain amount of force. The pressing force applied to the workpiece was sufficient. However, in recent years, there has been an increasing demand for polishing the surface of extremely hard materials such as sapphire lenses and sapphire glass that covers the dial of watches, and lapping the surface of workpieces made of such extremely hard materials with a lapping machine. To do so, it is necessary to press the work against the surface plate with a very strong force. However, when a weight or cylinder device is used to urge the upper surface plate toward the lower surface plate, it is difficult to supply the required strong pressing force, and the work is made to be an upper surface plate or lower surface plate. Could not be pressed with sufficient pressure.

また、ラッピング加工において荒仕上げから精密仕上げへと段階的にワークを加工していく場合には、各段階に適した押し付け力をワークに付与することが好ましいが、重りやシリンダ装置では押し付ける力の微調整が困難であった。   In addition, when a workpiece is processed stepwise from rough finish to precision finish in lapping, it is preferable to apply a pressing force suitable for each step to the workpiece, but with a weight or cylinder device, the pressing force Fine adjustment was difficult.

よって、本発明は、従来技術に存する問題を解消して、強い力でワークを定盤に押し付けることができる共に、その力を加工中に制御することが可能なラップ盤を提供することにある。   Accordingly, the present invention provides a lapping machine that solves the problems in the prior art and can press a workpiece against a surface plate with a strong force and can control the force during machining. .

本発明は、上記目的に鑑み、回転する下定盤と該下定盤と対向して配置された上定盤とを備え、回転する下定盤とワークとの間に砥粒を介在させて上定盤によりワークを下定盤に押し付けつつ下定盤とワークとを相対移動させることにより、ワークの表面のラッピング加工を行うラップ盤であって、前記下定盤の表面と略平行に前記上定盤を移動させる平行移動機構と、前記下定盤の表面と略垂直方向に前記上定盤を移動させる垂直移動機構とをさらに備え、前記垂直移動機構の駆動がサーボモータによって行われるようにしたラップ盤を提供する。   In view of the above-described object, the present invention includes a rotating lower surface plate and an upper surface plate disposed to face the lower surface plate, and an upper surface plate with abrasive grains interposed between the rotating lower surface plate and the workpiece. A lapping machine that wraps the surface of the workpiece by moving the lower platen and the workpiece relative to each other while pressing the workpiece against the lower platen, and moves the upper platen substantially parallel to the surface of the lower platen Provided is a lapping machine further comprising a parallel movement mechanism and a vertical movement mechanism for moving the upper platen in a direction substantially perpendicular to the surface of the lower platen, and the vertical movement mechanism is driven by a servo motor. .

本発明のラップ盤では、上定盤の垂直方向移動にサーボモータを使用している。サーボモータは重りやシリンダ装置と比較してより大きな力を出力することができるので、上定盤を介して大きな力でワークを砥粒に押し付けることが可能となり、サファイヤなど硬質ワークの表面加工に対応することができる。   In the lapping machine of the present invention, a servo motor is used for the vertical movement of the upper surface plate. Servo motors can output a greater force compared to weights and cylinder devices, so it is possible to press the workpiece against the abrasive grains with a large force via the upper surface plate, for surface processing of hard workpieces such as sapphire. Can respond.

上記ラップ盤では、前記上定盤が回転するようになっており、前記上定盤と前記ワークとの間に砥粒を介在させて前記上定盤と前記下定盤との間に前記ワークを挟持しつつ前記上定盤を前記ワークとともに回転させることにより前記ワークの上面をラッピング加工するようにしてもよい。このように構成することにより、ワークの下面と同時に上面もラッピング加工することが可能となる。   In the lapping machine, the upper surface plate is configured to rotate, and the workpiece is placed between the upper surface plate and the lower surface plate by interposing abrasive grains between the upper surface plate and the work. The upper surface of the workpiece may be lapped by rotating the upper surface plate together with the workpiece while sandwiching. By configuring in this way, it is possible to lapping the upper surface as well as the lower surface of the workpiece.

前記ラップ盤が前記平行移動機構及び前記垂直移動機構の動作を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置が前記サーボモータのフィードバック制御を行うことが好ましい。サーボモータの動作を制御装置でフィードバック制御することにより、従来の重りやシリンダ装置を用いる場合のように上定盤でワークを下定盤に押圧するだけでなく、押し付け圧力や送り量の微調整ができるようになり、精密なラッピング加工が可能となる。   Preferably, the lapping machine further includes a control device that controls operations of the parallel movement mechanism and the vertical movement mechanism, and the control device performs feedback control of the servo motor. Feedback control of the servo motor operation with the control device allows fine adjustment of the pressing pressure and feed amount, as well as pressing the workpiece against the lower surface plate with the upper surface plate as in the case of using a conventional weight or cylinder device. It becomes possible to perform precise lapping.

前記制御装置は、前記サーボモータの出力トルクを制御することにより、前記下定盤に向かって前記上定盤を押し付ける力を制御しながら前記ワークをラッピング加工することができる。サーボモータの出力トルクを制御することにより上定盤によりワークを下定盤に押し付ける押し付け圧力を制御することができ、荒加工及び仕上げ加工に適するように押し付け圧を変更したり、加工の途中で押し付け圧を変化させ、ワークの被加工面を様々な形状に加工したりすることが可能となる。   The control device can wrap the workpiece while controlling the force of pressing the upper surface plate toward the lower surface plate by controlling the output torque of the servo motor. By controlling the output torque of the servo motor, the pressing pressure that presses the workpiece against the lower surface plate can be controlled by the upper surface plate, and the pressing pressure can be changed to be suitable for roughing and finishing, or during the processing It is possible to process the workpiece surface into various shapes by changing the pressure.

前記制御装置は、前記サーボモータを制御して前記上定盤の位置を制御し、前記上定盤を前記下定盤に対して半径方向に揺動させながらラッピング加工を行わせることができる。上定盤を揺動させることができれば、下定盤の決まった領域のみを研磨に使用することを回避させることができるので、下定盤の偏摩耗を防止することが可能となる。   The control device can control the position of the upper surface plate by controlling the servo motor, and perform lapping while swinging the upper surface plate in the radial direction with respect to the lower surface plate. If the upper surface plate can be swung, it is possible to avoid using only a predetermined area of the lower surface plate for polishing, and therefore, it is possible to prevent uneven wear of the lower surface plate.

前記平行移動機構及び前記垂直移動機構は、さらに、前記下定盤の表面形状を修正するための定盤修正手段の移動に使用されることが好ましい。このように水平移動機構及び垂直移動機構を上定盤の移動と定盤修正手段の移動のために共用することにより、従来のように上定盤の移動と定盤修正手段の移動のために別個の移動機構を設ける場合と比較して、ラップ盤全体の機構を簡素化させることが可能となる。また、垂直方向移動機構の駆動にはサーボモータを使用しており、位置制御も可能であるから、定盤修正手段の垂直方向の位置制御を行いながら水平移動機構で定盤修正手段を水平移動させることによって下定盤の表面を曲面に仕上げることも可能となる。   It is preferable that the parallel movement mechanism and the vertical movement mechanism are further used for movement of a surface plate correcting means for correcting the surface shape of the lower surface plate. In this way, the horizontal movement mechanism and the vertical movement mechanism are shared for the movement of the upper surface plate and the movement of the surface plate correction means, so that the movement of the upper surface plate and the movement of the surface plate correction means as in the prior art. Compared to the case where a separate moving mechanism is provided, the entire mechanism of the lapping machine can be simplified. In addition, since the servo motor is used to drive the vertical movement mechanism and position control is possible, the horizontal plate moves the surface plate correction means while performing vertical position control of the surface plate correction means. By doing so, it is possible to finish the surface of the lower surface plate into a curved surface.

前記上定盤はバネ手段を介して送り機構に支持されていることが好ましい。このように、上定盤をバネ要素を介して支持することにより、下定盤の上下動や下定盤の表面の凹凸に起因するワークの上下動に上定盤を追従させることができ、ワークに必要以上に大きな力が作用することを防止することが可能となる。   The upper surface plate is preferably supported by a feed mechanism through a spring means. In this way, by supporting the upper surface plate via the spring element, the upper surface plate can be made to follow the vertical movement of the workpiece caused by the vertical movement of the lower surface plate or the unevenness of the surface of the lower surface plate. It becomes possible to prevent an unnecessarily large force from acting.

本発明のラップ盤では、上定盤の垂直方向移動にサーボモータを使用しており、サーボモータは重りやシリンダ装置と比較してより大きな力を出力することができるので、上定盤を介して大きな力でワークを砥粒に押し付けることが可能となり、サファイヤなど硬質ワークの表面加工に対応することができる。   In the lapping machine of the present invention, a servo motor is used for the vertical movement of the upper surface plate, and the servo motor can output a larger force compared to the weight or cylinder device. It is possible to press the workpiece against the abrasive grains with a large force, and it can be used for surface processing of hard workpieces such as sapphire.

以下、図面を参照して、本発明のラップ盤の好ましい実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a lapping machine of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施形態のラップ盤の全体構成を示す斜視図、図2は図1に示されているラップ盤の上定盤支持部の拡大断面図、図3は本発明の第2の実施形態のラップ盤の全体構成を示す斜視図、図4は図3に示されているラップ盤の上定盤支持部の拡大断面図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a lapping machine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an upper surface plate support portion of the lapping machine shown in FIG. 1, and FIG. The perspective view which shows the whole structure of the lapping machine of 2nd Embodiment of this, FIG. 4 is an expanded sectional view of the upper surface plate support part of the lapping machine shown by FIG.

最初に、図1を参照して、本発明のラップ盤11の全体構成を説明する。ラップ盤11は、床面に設置される基台13と、基台13に回転可能に支持されているテーブル15と、テーブル15の上面に固定されており水平面と略平行な表面を有する下定盤17と、下定盤17の上方に該下定盤17と対向して配置されており水平面と略平行な表面を有する上定盤53と、テーブル15を回転させるためのテーブル駆動モータ21と、上定盤53を上下方向及び水平方向に移動させるための送り機構23と、ラップ盤11の動作を制御するための制御装置25とを備える。   First, the overall configuration of the lapping machine 11 of the present invention will be described with reference to FIG. The lapping machine 11 includes a base 13 installed on the floor, a table 15 rotatably supported by the base 13, and a lower surface plate fixed to the upper surface of the table 15 and having a surface substantially parallel to the horizontal plane. 17, an upper surface plate 53 disposed above the lower surface plate 17 so as to face the lower surface plate 17 and having a surface substantially parallel to the horizontal surface, a table drive motor 21 for rotating the table 15, and an upper surface plate A feed mechanism 23 for moving the board 53 in the vertical direction and the horizontal direction and a control device 25 for controlling the operation of the lapping machine 11 are provided.

テーブル15は、軸受(図示せず)などを介して基台13に回転可能に支持されており、モータ21の回転をベルト27を介して伝達され回転するようになっている。また、基台13の側面には支持フレーム29が取り付けられており、支持フレーム29上に送り機構23が設けられている。これら基台13、テーブル15、下定盤17は公知のラップ盤と同様のものであり、ここではこれ以上詳しく説明しない。   The table 15 is rotatably supported by the base 13 via a bearing (not shown) or the like, and the rotation of the motor 21 is transmitted via the belt 27 and is rotated. A support frame 29 is attached to the side surface of the base 13, and a feed mechanism 23 is provided on the support frame 29. The base 13, the table 15, and the lower surface plate 17 are the same as known lapping machines, and will not be described in further detail here.

送り機構23は、支持フレーム29上に設けられY軸方向に延びる一対のY軸ガイドレール35に沿って移動するY軸スライダ37と、Y軸スライダ37上に設けられX軸方向に延びる一対のX軸ガイドレール31に沿って移動するX軸スライダ33と、X軸スライダ33上に設けられZ軸方向に延びる一対のZ軸ガイドレール39に沿って移動するZ軸スライダ41とを備えている。ここで、X軸、Y軸は、水平面内で互いに直交し且つそれぞれ左右方向、前後方向に延びる軸、Z軸はX軸及びY軸と直交する軸として規定されているものとする。   The feed mechanism 23 is provided on the support frame 29 and moves along a pair of Y-axis guide rails 35 extending in the Y-axis direction, and a pair of feed mechanisms 23 provided on the Y-axis slider 37 and extending in the X-axis direction. An X-axis slider 33 that moves along the X-axis guide rail 31 and a Z-axis slider 41 that moves along a pair of Z-axis guide rails 39 provided on the X-axis slider 33 and extending in the Z-axis direction are provided. . Here, the X axis and the Y axis are defined as axes that are orthogonal to each other in the horizontal plane and extend in the left-right direction and the front-rear direction, respectively, and the Z axis is defined as an axis that is orthogonal to the X axis and the Y axis.

X軸スライダ33、Y軸スライダ37、Z軸スライダ41は、それぞれ、X軸モータ43、Y軸モータ45、Z軸モータ47によって駆動されるようになっており、X軸モータ43、Y軸モータ45及びZ軸モータ47は制御装置25によってその動作をフィードバック制御されている。図示されている実施形態では、各モータ43、45、47と各スライダ33,37、41との間の動力伝達がボールネジ及びナットを用いたタイプの動力伝達機構によって行われているが、他のタイプの動力伝達機構を用いることも可能である。X軸モータ43、Y軸モータ45及びZ軸モータ47としては、サーボモータが使用されている。特に、本発明においては、Z軸モータ47としてサーボモータを使用することが必須の要件となる。   The X-axis slider 33, the Y-axis slider 37, and the Z-axis slider 41 are driven by an X-axis motor 43, a Y-axis motor 45, and a Z-axis motor 47, respectively. The operations of the 45 and the Z-axis motor 47 are feedback-controlled by the control device 25. In the illustrated embodiment, power transmission between the motors 43, 45, 47 and the sliders 33, 37, 41 is performed by a power transmission mechanism of a type using a ball screw and a nut. It is also possible to use a type of power transmission mechanism. Servo motors are used as the X-axis motor 43, the Y-axis motor 45, and the Z-axis motor 47. In particular, in the present invention, it is an essential requirement to use a servo motor as the Z-axis motor 47.

このように、X軸ガイドレール31、X軸スライダ33、X軸モータ43、Y軸ガイドレール35、Y軸スライダ37及びY軸モータ45が上定盤53を下定盤17の表面と略平行な方向に移動させる平行移動機構を構成し、Z軸ガイドレール39、Z軸スライダ41及びZ軸モータ47が上定盤53を下定盤17の表面と略垂直方向に移動させる垂直移動機構を構成している。   Thus, the X-axis guide rail 31, the X-axis slider 33, the X-axis motor 43, the Y-axis guide rail 35, the Y-axis slider 37, and the Y-axis motor 45 make the upper surface plate 53 substantially parallel to the surface of the lower surface plate 17. The Z-axis guide rail 39, the Z-axis slider 41, and the Z-axis motor 47 constitute a vertical movement mechanism that moves the upper surface plate 53 in a direction substantially perpendicular to the surface of the lower surface plate 17. ing.

Z軸スライダ41は、面削りによって下定盤17の表面形状を修正するための定盤修正手段49を備えている。定盤修正手段49としては、ダイヤモンドバイトなどが使用され得る。定盤修正手段49は、送り機構23によって下定盤17の上方まで移動された後、下定盤17の表面に当接するまで下降し、下定盤17を回転させつつ水平方向に移動することにより下定盤17の面削りを行う。   The Z-axis slider 41 includes a surface plate correcting means 49 for correcting the surface shape of the lower surface plate 17 by chamfering. As the platen correction means 49, a diamond tool or the like can be used. The surface plate correcting means 49 is moved up to the upper surface of the lower surface plate 17 by the feed mechanism 23 and then lowered until it comes into contact with the surface of the lower surface plate 17, and moves in the horizontal direction while rotating the lower surface plate 17. 17 is chamfered.

また、Z軸スライダ41は、Z軸スライダ41から延びる加圧アーム51の先端部に回転ユニバーサルジョイント55を介して支持された1又は2以上(本実施形態では2個)の上定盤53を備え、各上定盤53の下面には、ワークWを保持するためのキャリア63が取り付けられている。キャリア63の内部には、図2に示されているように、複数の保持穴が設けられており、これら保持穴にワークWを挿入、保持した状態で加工が行われる。上定盤53は下定盤17より直径が小さいことが一般的である。また、図2に詳細に示されているように、回転ユニバーサルジョイント55は、加圧アーム51から下方に延びるシャフト部55aの先端に設けられたボール部55bと、上定盤53の上端部に設けられ且つ該ボール部55bを受容するソケット部55cとからなる。このような回転ユニバーサルジョイント55を介して加圧アーム51によって上定盤53を支持することにより、上定盤53は、加圧アーム51に対して、回転することができると共に傾くことができるようになる。また、加圧アーム51は片持ちになっており、バネ要素として機能するので、上定盤53は一定の押し付け圧力を維持しつつ下定盤17自体の上下動又は下定盤17の表面の凹凸に起因するワークWの上下動に追従することが可能となる。   Further, the Z-axis slider 41 has one or more (two in this embodiment) upper surface plate 53 supported by a distal end portion of a pressure arm 51 extending from the Z-axis slider 41 via a rotary universal joint 55. The carrier 63 for holding the workpiece | work W is attached to the lower surface of each upper surface plate 53. FIG. As shown in FIG. 2, a plurality of holding holes are provided inside the carrier 63, and processing is performed with the workpiece W inserted and held in these holding holes. The upper surface plate 53 generally has a smaller diameter than the lower surface plate 17. As shown in detail in FIG. 2, the rotary universal joint 55 is connected to the ball portion 55 b provided at the tip of the shaft portion 55 a extending downward from the pressure arm 51 and the upper end portion of the upper surface plate 53. And a socket portion 55c for receiving the ball portion 55b. By supporting the upper surface plate 53 by the pressurizing arm 51 through the rotating universal joint 55, the upper surface plate 53 can be rotated and tilted with respect to the pressure arm 51. become. Further, since the pressurizing arm 51 is cantilevered and functions as a spring element, the upper surface plate 53 moves up and down on the lower surface plate 17 itself while maintaining a constant pressing pressure, or unevenness on the surface of the lower surface plate 17. It is possible to follow the vertical movement of the work W caused.

さらに、Z軸スライダ41は、Z軸スライダ41から延びるブラケット57によって支持された回転駆動ローラ59を備えており、Z軸スライダ41上に設けられたローラ駆動モータ61によって回転させられる。本実施形態では、回転駆動ローラ59は、キャリア63の側面に接触するように配置されている。そして、ローラ駆動モータ61の回転をベルト64を介して回転駆動ローラ59に伝達し、回転駆動ローラ59外周に係合したOリング等の弾性体65によってキャリア63を回転させるようになっている。もちろん、ベルト64に代えて歯車など他の動力伝達機構を使用することも可能である。   Further, the Z-axis slider 41 includes a rotation drive roller 59 supported by a bracket 57 extending from the Z-axis slider 41, and is rotated by a roller drive motor 61 provided on the Z-axis slider 41. In the present embodiment, the rotation driving roller 59 is disposed so as to contact the side surface of the carrier 63. The rotation of the roller drive motor 61 is transmitted to the rotation drive roller 59 via the belt 64, and the carrier 63 is rotated by an elastic body 65 such as an O-ring engaged with the outer periphery of the rotation drive roller 59. Of course, other power transmission mechanisms such as gears may be used instead of the belt 64.

次に、図1に示されている第1の実施形態のラップ盤11の動作について説明する。   Next, the operation of the lapping machine 11 of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described.

ラッピング加工を行うとき、まず、下定盤17と上定盤19との間にキャリア63が配置され、キャリア63の内側にワークWが保持される。次に、制御装置25は、位置制御モードの下、位置制御指令を発し、フィードバック制御しつつ、Z軸モータ47によりZ軸スライダ41を予め定められたZ軸方向目標位置(高さ方向目標位置)に移動させる。Z軸方向目標位置は、Z軸スライダ41がこのZ軸方向目標位置に到達したときに、Z軸スライダ41によって支持されている上定盤53がワークWのほぼ上端に位置するように定められていることが好ましい。   When performing the lapping process, first, the carrier 63 is disposed between the lower surface plate 17 and the upper surface plate 19, and the workpiece W is held inside the carrier 63. Next, under the position control mode, the control device 25 issues a position control command and performs feedback control, while the Z-axis slider 47 moves the Z-axis slider 41 in a predetermined Z-axis direction target position (height direction target position). ). The Z-axis direction target position is determined so that the upper surface plate 53 supported by the Z-axis slider 41 is positioned at the substantially upper end of the workpiece W when the Z-axis slider 41 reaches the Z-axis direction target position. It is preferable.

次に、制御装置25は、制御モードを位置制御モードからトルク制御モードに切り換えてZ軸モータ47を作動させ、予め定められた指令トルク値に到達するまでZ軸モータ47の動作トルクを時間比例で増加させていく。そして、Z軸モータ47の動作トルクが指令トルク値に到達すると、制御装置25は、下定盤17を回転させ、ラッピング加工を開始させる。Z軸モータ47のトルク制御は、制御装置25からサーボモータにトルク指令を発することにより又は電流量を制御することにより行われる。なお、ラッピング加工の際には、回転駆動ローラ59の外周に取り付けられた弾性体65を介してキャリア63を回転させることにより、下定盤17とワークWの上面との間に砥粒を介在させた状態で上定盤53によってワークWを下定盤17に押し付けつつ、キャリア63に保持されたワークWと下定盤17とを相対回転させ、ワークWの下面のラッピング加工を行う。また、キャリア63と上定盤53とは回り止めピン66によって連動するようになっており、上定盤53は、このとき、キャリア63と同期回転する。砥粒は、砥粒を含んだ加工液を下定盤17上に供給する又は下定盤17上に砥粒を有する砥石を固定することにより、ワークWと下定盤17との間に介在させる。   Next, the control device 25 switches the control mode from the position control mode to the torque control mode to operate the Z-axis motor 47, and the operation torque of the Z-axis motor 47 is time-proportional until a predetermined command torque value is reached. Increase with. When the operating torque of the Z-axis motor 47 reaches the command torque value, the control device 25 rotates the lower surface plate 17 and starts lapping. The torque control of the Z-axis motor 47 is performed by issuing a torque command from the control device 25 to the servo motor or by controlling the amount of current. In the lapping process, abrasive particles are interposed between the lower surface plate 17 and the upper surface of the workpiece W by rotating the carrier 63 via the elastic body 65 attached to the outer periphery of the rotation driving roller 59. In this state, the workpiece W held by the carrier 63 and the lower platen 17 are relatively rotated while pressing the workpiece W against the lower platen 17 by the upper platen 53, and the lower surface of the workpiece W is lapped. Further, the carrier 63 and the upper surface plate 53 are interlocked by a rotation stop pin 66, and the upper surface plate 53 rotates in synchronization with the carrier 63 at this time. The abrasive is interposed between the workpiece W and the lower surface plate 17 by supplying a working fluid containing the abrasive particles onto the lower surface plate 17 or fixing a grindstone having abrasive particles on the lower surface plate 17.

ここで、上定盤53がワークWの上端に当接した状態でZ軸モータ47の動作トルクを増加させることは、ワークWを下定盤17に押し付ける押し付け圧を増加させることになる。すなわち、Z軸モータ47の動作トルク値と押し付け圧力との間には相関関係が成り立つ。したがって、Z軸モータ47の動作トルクが指令トルク値に達したときに上定盤53が所望される押し付け圧力でワークWを下定盤17に押し付けるように指令トルク値が定められていれば、ワークWに所望される押し付け圧力を作用させながらラッピング加工を行うことが可能となる。すなわち、ワークWの材質、硬さに合わせて、別の指令トルク値を設定し、押し付け圧力を変化させることが可能となる。さらに、一つのワークWを加工する間に、例えば荒加工と仕上げ加工とに対する指令トルク値を変更することも可能となる。   Here, increasing the operating torque of the Z-axis motor 47 with the upper surface plate 53 in contact with the upper end of the workpiece W increases the pressing pressure for pressing the workpiece W against the lower surface plate 17. That is, there is a correlation between the operating torque value of the Z-axis motor 47 and the pressing pressure. Therefore, if the command torque value is determined so that the upper surface plate 53 presses the work W against the lower surface plate 17 with a desired pressing pressure when the operating torque of the Z-axis motor 47 reaches the command torque value, Wrapping can be performed while applying a desired pressing pressure to W. That is, according to the material and hardness of the workpiece W, another command torque value can be set and the pressing pressure can be changed. Furthermore, it is also possible to change the command torque value for roughing and finishing, for example, while machining one workpiece W.

このように、Z軸方向の駆動にサーボモータを用い、トルク制御及び位置制御を行うことを可能としたことにより、ラッピング加工の際に下定盤17に対するワークWの押し付け圧力を変化させることが可能になり、加工精度の向上及び加工方法の簡素化を図ることができる。   In this way, the servo motor is used for driving in the Z-axis direction, and torque control and position control can be performed, so that the pressing pressure of the work W against the lower surface plate 17 can be changed during lapping. Thus, the processing accuracy can be improved and the processing method can be simplified.

ところで、ラッピング加工の際、下定盤17の外周側では半径方向外側ほど周速が早くなるので、ワークWを一定の向きに保持した状態で加工を進めると、下定盤17の半径方向外側に対応する側ほどワークWの研磨が進むことになり、均一なラッピング加工を行うことができない。そこで、制御装置25は、ローラ駆動モータ61を作動させて回転駆動ローラ59によりキャリア63並びにその内部に保持されたワークWを回転させて、下定盤17に対してワークWを回転させ、下定盤17の中心側と外周側との周速の差によるワークWの下面の不均一な加工を防止させることを可能とさせている。なお、上定盤53は、回転ユニバーサルジョイント55により加圧アーム51に回転可能に支持されているので、ワークWが下定盤17に対して回転するときワークWと共に回転する。   By the way, at the time of lapping, the outer peripheral side of the lower surface plate 17 has a faster peripheral speed toward the outer side in the radial direction. The more the workpiece is polished, the more the workpiece W is polished, and a uniform lapping process cannot be performed. Therefore, the control device 25 operates the roller drive motor 61 to rotate the carrier 63 and the work W held therein by the rotation drive roller 59 to rotate the work W with respect to the lower surface plate 17, thereby lowering the lower surface plate. This makes it possible to prevent uneven machining of the lower surface of the workpiece W due to the difference in peripheral speed between the center side and the outer peripheral side of 17. Since the upper surface plate 53 is rotatably supported by the pressure arm 51 by the rotary universal joint 55, the upper surface plate 53 rotates with the work W when the work W rotates relative to the lower surface plate 17.

また、上定盤53を同じXY位置に固定すると、ラッピング加工の際、下定盤17の同じ環状範囲のみを使用することになり、下定盤17の偏摩耗を生じさせてしまう。そこで、制御装置25は、X軸モータ43又はY軸モータ45により上定盤53に揺動を与え、それと共にワークWを揺動させて、下定盤17の偏摩耗を回避させている。   In addition, if the upper surface plate 53 is fixed at the same XY position, only the same annular range of the lower surface plate 17 is used during lapping, which causes uneven wear of the lower surface plate 17. Therefore, the control device 25 swings the upper surface plate 53 by the X-axis motor 43 or the Y-axis motor 45 and simultaneously swings the workpiece W to avoid uneven wear of the lower surface plate 17.

さらに、回転ユニバーサルジョイント55を介して上定盤53を支持する加圧アーム51がバネ手段として機能するので、ラッピング加工の際に下定盤17の表面の凹凸や下定盤17自体の上下動によりワークWに上下動が生じても、上定盤53はワークWの上下動に追従することができ、大きな力が作用することによるワークWや送り機構などの破損が回避され得る。加えて、上定盤53は、回転ユニバーサルジョイント55を介して加圧アーム51に支持されているので、たとえ下定盤17の表面の凹凸や傾きによってワークWに傾きが生じても、ワークWの傾きに追従することができ、ワークW下面は下定盤17の上面精度に追随し互いの平行度を高精度に保ち続けることができる。   Further, since the pressurizing arm 51 that supports the upper surface plate 53 via the rotary universal joint 55 functions as a spring means, the workpiece is caused by unevenness on the surface of the lower surface plate 17 or the vertical movement of the lower surface plate 17 itself during lapping. Even if the vertical movement of W occurs, the upper surface plate 53 can follow the vertical movement of the workpiece W, and damage to the workpiece W, the feed mechanism, and the like due to a large force can be avoided. In addition, since the upper surface plate 53 is supported by the pressure arm 51 via the rotary universal joint 55, even if the workpiece W is inclined due to unevenness or inclination of the surface of the lower surface plate 17, It is possible to follow the inclination, and the lower surface of the work W can follow the upper surface accuracy of the lower surface plate 17 and keep the parallelism of each other with high accuracy.

一方、定盤修正手段49を用いて下定盤17の表面の面削りを行う場合、制御装置25は、Z軸モータ47の制御モードを位置制御モードに切り換える。そして、制御装置25は、X軸モータ43、Y軸モータ45及びZ軸モータ47を制御して、Z軸スライダ41及びそれに支持されている定盤修正手段49の位置を制御しつつ下定盤17を回転させ、面削りにより下定盤17の表面形状を所望される任意の形状に修正することができる。   On the other hand, when chamfering the surface of the lower surface plate 17 using the surface plate correcting means 49, the control device 25 switches the control mode of the Z-axis motor 47 to the position control mode. The control device 25 controls the X-axis motor 43, the Y-axis motor 45, and the Z-axis motor 47 to control the positions of the Z-axis slider 41 and the surface plate correcting means 49 supported by the lower platen 17. The surface shape of the lower surface plate 17 can be corrected to a desired shape by chamfering.

このように、Z軸スライダ41上に上定盤53及び定盤修正手段49が支持されているので、上定盤53の送り及び定盤修正手段49の送りを一つの送り機構23で行い、送り機構23を共用することができる。したがって、上定盤53の揺動のための送り機構と定盤修正手段の送りのための送り機構とを別個に必要とした従来のラップ盤と比較して、送り機構を小型化且つ簡略化させることが可能となる。   Thus, since the upper surface plate 53 and the surface plate correcting means 49 are supported on the Z-axis slider 41, the feeding of the upper surface plate 53 and the feeding of the surface plate correcting means 49 are performed by one feeding mechanism 23. The feed mechanism 23 can be shared. Therefore, the feed mechanism is reduced in size and simplified in comparison with a conventional lapping machine that requires a feed mechanism for swinging the upper surface plate 53 and a feed mechanism for feeding the surface plate correcting means separately. It becomes possible to make it.

図3には、キャリア63に代えて、ワーク貼付治具19を用いた第2の実施形態のラップ盤11′が示されている。第2の実施形態のラップ盤11′は、キャリア63に代えてワーク貼付治具19を用いている点を除き、第1の実施形態のラップ盤11と同様であり、同じ部分には同じ参照番号が付されている。この第2の実施形態では、Z軸スライダ33によって回転可能に支持された上定盤53の下面に、ワーク貼付治具19が取り付けられており、このワーク貼付治具19の下面に松ヤニなどの粘着剤などによりワークWを貼り付けて上定盤53を下定盤17に向かって押し付けることによって、ワークWを下定盤17に押し付ける。そして、下定盤17とワークWとの間に砥粒を介在させた状態で、回転する下定盤17に対して上定盤53を揺動させることにより、ワークWの下面がラッピング加工される。   In FIG. 3, a lapping machine 11 ′ of the second embodiment using a workpiece sticking jig 19 is shown instead of the carrier 63. The lapping machine 11 ′ of the second embodiment is the same as the lapping machine 11 of the first embodiment except that the work sticking jig 19 is used instead of the carrier 63, and the same reference is made to the same part. Numbered. In the second embodiment, a workpiece pasting jig 19 is attached to the lower surface of the upper surface plate 53 that is rotatably supported by the Z-axis slider 33. The work W is pressed against the lower surface plate 17 by attaching the work W with an adhesive or the like and pressing the upper surface plate 53 toward the lower surface plate 17. Then, the lower surface of the workpiece W is lapped by swinging the upper surface plate 53 with respect to the rotating lower surface plate 17 with the abrasive grains interposed between the lower surface plate 17 and the work W.

なお、本実施形態では、回転駆動ローラ59は、キャリアではなく、上定盤53の側面に接触しており、回転駆動ローラ59の回転により、上定盤53並びにワーク貼付治具19及びこれに固定されたワークWが下定盤17に対して回転するようになっている。このような構成によりワークWの下面の不均一な研磨を防止する効果を奏する点は、第1の実施形態と同様である。   In the present embodiment, the rotation driving roller 59 is not in contact with the carrier but on the side surface of the upper surface plate 53, and the rotation surface of the upper surface plate 53, the workpiece pasting jig 19 and the upper surface plate 53 is rotated by the rotation of the rotation driving roller 59. The fixed work W rotates with respect to the lower surface plate 17. The point which produces the effect which prevents the non-uniform | polishing of the lower surface of the workpiece | work W with such a structure is the same as that of 1st Embodiment.

第2の実施形態は、送り機構23及び定盤修正手段49が第1の実施形態のものと共通であるので、加工動作及び定盤修正動作も同様であり、その説明は省略する。   In the second embodiment, since the feed mechanism 23 and the surface plate correcting means 49 are the same as those in the first embodiment, the machining operation and the surface plate correcting operation are the same, and the description thereof is omitted.

以上、図面に基づいて本発明を説明したが、本発明は図示された実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、下定盤17のみがワークWに対して回転するものとして記載されているが、下定盤と並行して上定盤53も回転駆動されワークWに対して回転するようになっていてもよい。この場合には、ワークWの上面及び下面を同時に加工できるようになる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on drawing, this invention is not limited to embodiment shown in figure. For example, in the above-described embodiment, it is described that only the lower surface plate 17 rotates with respect to the workpiece W. However, the upper surface plate 53 is also driven to rotate relative to the workpiece W in parallel with the lower surface plate. It may be. In this case, the upper and lower surfaces of the workpiece W can be processed simultaneously.

本発明の第1の実施形態のラップ盤の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the lapping machine of the 1st Embodiment of this invention. 図1に示されているラップ盤の上定盤支持部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the upper surface plate support part of the lapping machine shown by FIG. 本発明の第2の実施形態のラップ盤の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the lapping machine of the 2nd Embodiment of this invention. 図3に示されているラップ盤の上定盤支持部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the upper surface plate support part of the lapping machine shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11、11′…ラップ盤
17…下定盤
23…送り機構
25…制御装置
31…X軸ガイドレール
33…X軸スライダ
35…Y軸ガイドレール
37…Y軸スライダ
39…Z軸ガイドレール
41…Z軸スライダ
43…X軸モータ
45…Y軸モータ
47…Z軸モータ
49…定盤修正手段
53…上定盤
W…ワーク
11, 11 '... Lapping plate 17 ... Lower surface plate 23 ... Feed mechanism 25 ... Control device 31 ... X-axis guide rail 33 ... X-axis slider 35 ... Y-axis guide rail 37 ... Y-axis slider 39 ... Z-axis guide rail 41 ... Z Axis slider 43 ... X-axis motor 45 ... Y-axis motor 47 ... Z-axis motor 49 ... Surface plate correcting means 53 ... Upper surface plate W ... Workpiece

Claims (7)

回転する下定盤と該下定盤と対向して配置された上定盤とを備え、回転する下定盤とワークとの間に砥粒を介在させて上定盤によりワークを下定盤に押し付けつつ下定盤とワークとを相対移動させることにより、ワークの表面のラッピング加工を行うラップ盤であって、
前記下定盤の表面と略平行に前記上定盤を移動させる平行移動機構と、前記下定盤の表面と略垂直方向に前記上定盤を移動させる垂直移動機構とをさらに備え、前記垂直移動機構の駆動がサーボモータによって行われることを特徴とするラップ盤。
A rotating lower surface plate and an upper surface plate disposed opposite to the lower surface plate are provided. Abrasive grains are interposed between the rotating lower surface plate and the workpiece, and the workpiece is pressed against the lower surface plate by the upper surface plate. A lapping machine that performs lapping on the surface of a work by moving the board and the work relative to each other,
The vertical movement mechanism further comprising: a parallel movement mechanism that moves the upper surface plate substantially parallel to the surface of the lower surface plate; and a vertical movement mechanism that moves the upper surface plate in a direction substantially perpendicular to the surface of the lower surface plate. The lapping machine is characterized in that the servo motor is driven by a servo motor.
前記上定盤は回転するようになっており、前記上定盤と前記ワークとの間に砥粒を介在させて前記上定盤と前記下定盤との間に前記ワークを挟持しつつ前記上定盤を前記ワークに対して回転させることにより前記ワークの上面をラッピング加工する、請求項1に記載のラップ盤。   The upper surface plate rotates, and the upper surface plate and the workpiece are sandwiched between the upper surface plate and the lower surface plate with abrasive grains interposed between the upper surface plate and the workpiece. The lapping machine according to claim 1, wherein an upper surface of the workpiece is lapped by rotating a surface plate relative to the workpiece. 前記ラップ盤が前記平行移動機構及び前記垂直移動機構の動作を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置が前記サーボモータのフィードバック制御を行う、請求項1又は請求項2に記載のラップ盤。   The lapping machine according to claim 1, wherein the lapping machine further includes a control device that controls operations of the parallel movement mechanism and the vertical movement mechanism, and the control device performs feedback control of the servo motor. 前記制御装置は、前記サーボモータの出力トルクを制御することにより、前記下定盤に向かって前記上定盤を押し付ける力を制御しながら前記ワークをラッピング加工する、請求項3に記載のラップ盤。   4. The lapping machine according to claim 3, wherein the control device wraps the workpiece while controlling a force of pressing the upper surface plate toward the lower surface plate by controlling an output torque of the servo motor. 前記制御装置は、前記サーボモータを制御して前記上定盤の位置を制御し、前記上定盤を前記下定盤に対して半径方向に揺動させながらラッピング加工を行わせる、請求項3に記載のラップ盤。   4. The control device according to claim 3, wherein the control device controls the position of the upper surface plate by controlling the servo motor, and performs lapping while swinging the upper surface plate in a radial direction with respect to the lower surface plate. 5. The described lapping machine. 前記平行移動機構及び前記垂直移動機構は、さらに、前記下定盤の表面形状を修正するための定盤修正手段の移動に使用される、請求項5に記載のラップ盤。   The lapping machine according to claim 5, wherein the parallel movement mechanism and the vertical movement mechanism are further used for movement of a surface plate correcting means for correcting a surface shape of the lower surface plate. 前記上定盤はバネ要素を介して送り機構に支持されている、請求項1又は請求項2に記載のラップ盤。   The lapping machine according to claim 1 or 2, wherein the upper surface plate is supported by a feed mechanism via a spring element.
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