JP2006082145A - オスカータイプ両面研磨機 - Google Patents

Abstract

【課題】 極薄のワークをキャリアを使用することで両面同時研摩することを可能にしたオスカータイプ両面研摩機を提供すること。
【解決手段】
キャリア１に保持されたワーク（ＷＫ）を間にして対向配置された、ワーク（ＷＫ）よりも大径の一対の定盤（Ｕ１、Ｄ１）と、前記キャリア（１）を保持して回転させるキャリア駆動手段（歯車Ｇ１、Ｇ２）と、前記キャリア駆動手段（歯車Ｇ１、Ｇ２）を保持して前記定盤（Ｕ１、Ｄ１）の半径方向に揺動するキャリアサポート（上キャリアサポート２Ｕ、下キャリアサポート２Ｄ）と、前記一対の定盤（Ｕ１、Ｄ１）を回転駆動させる定盤駆動手段（Ｍ１、Ｍ２）と、前記キャリアサポート（２Ｕ、２Ｄ）を揺動させる揺動手段（モータＭ３、クランクシャフト２８）とを具備することとした。
【選択図】図１

Description

この発明は、プレート状のワーク両面を同時に平面研磨する研磨機に関し、特に、極薄の大基板などを研磨するのに適したオスカータイプ両面研磨機に関する。

従来、高精度の平面研磨が要求されるワークとして、小片状のマイクロチップが対象とされてきたが、近年になってＩＣパッケージ（ＴＡＢ、リードフレーム）、サーマルプリントヘッド、ＦＤＰ、ビルドアップ基板（ＭＣＭ、ＢＧＡ）等のフォトマスクの材料、ＦＤＰではＰＤＰ.ＬＣＤ用のマザーガラス、ＩＴＯ電極マスク材料等が対象となりつつある。

特に、液晶表示装置の薄型、軽量化を目的に表示部であるカラーフィルター基板とアレイ基板とで構成される液晶パネル（以下、セルと称する。）の極薄型化加工が要求されている。

セルの極薄型化の技術手段としては、化学エッチングによる方法と、機械加工による方法とがある。化学エッチング法では弗酸などを使用して基板を構成するガラス基板を溶解させる。また、機械加工法では、機械研磨と、機械研削とがある。機械研磨の場合は、セル両面または片面を遊離砥粒を用いて加工減量する。機械研削の場合は、固定砥石でセルの片面を加工減量する。

化学エッチング法に比べ、機械加工による方式の方が厚み精度が良好で、かつ、環境対策や安全面で化学エッチング法よりも有利とされ、普及が進んでいる。機械研磨による加工法によりこれらプレート状の基板を研磨する手段として、オスカータイプといわれる研磨機が古くから存在し周知である。このオスカータイプの研磨機は特にレンズの研磨などに数多く使用され、近年では平面研磨用にも多数使用されている。しかし、残念なことにオスカータイプの研磨機は構造上全て片面の研磨しかできず、作業効率がよくない。

一方、両面研磨を行なう研磨機として、例えば、「円板形ワークの外周に当接して該ワークを中心軸線の回りに回転自在になるように支持する複数の支持ローラと、上記ワークの両面を端部寄りの位置で研磨する該ワークより小径の相対する一対の研磨用定盤と、これらの定盤から延びる駆動軸と、該駆動軸に連結された駆動用のモーターと、上記ワークと定盤とをワークの半径方向に相対的に揺動させる１組の揺動機構とを有し、この揺動機構が揺動テーブルを往復揺動させるテーブル駆動手段とを有する揺動式両面研磨装置」がある（例えば、特許文献１参照）。

かかる特許文献１に示された揺動式両面研磨装置では、ａ.回転する円形のワークの外周に直接支持ローラーを接触させてワークを支持する構成であるのでワーク自体に対しある程度の円形精度をもたせるための前加工が必要であり、ｂ.ワークの形状が円形に限定されているので最終製品が円形以外の形状の場合にはさらなる形状加工が必要となり、ｃ.研磨用定盤がワークより小径であるのでワークと定盤の径差が大きくなると平面精度に影響がでるので、より高度な機械的精度が要求される、など点で使用上の制限がある。

特開２００１−３３４４５９

この発明は前記の従来技術の経緯に鑑みてなされたものであり、従来のオスカータイプ片面研磨機や揺動式両面研摩装置における問題を改良したオスカータイプ両面研磨機を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を達成するため、オスカータイプ両面研磨機として、キャリアを用いることとし、キャリアに保持されたワークを間にして対向配置された、ワークよりも大径の一対の定盤と、前記キャリアを保持して回転させるキャリア駆動手段と、前記キャリア駆動手段を保持して前記定盤の半径方向に揺動するキャリアサポートと、前記一対の定盤を回転駆動させる定盤駆動手段と、前記キャリアサポートを揺動させる揺動手段とを具備した構成とした（請求項１）。ここで、前記一対の定盤は互いに逆向きに回転駆動されるようにすることでワークにかかる力を均衡させることができる（請求項２）。
前記キャリアは、中央部にワーク保持用の開口が形成された歯車からなると共に、前記キャリア駆動手段は、上記歯車に噛み合う複数の駆動歯車からなることとした（請求項３）。
例えば、キャリアの直径方向で対向する位置にそれぞれ歯車を設けてキャリア外周部の歯に噛み合わせ、キャリアを回転させる構成とする。

前記複数の駆動歯車は前記キャリアの外周上に等間隔に配置し、回転の起動、停止は各駆動歯車を同期させることでキャリアに無理な力が作用することを避ける（請求項４）。また、前記キャリアサポートは、その一端部に揺動のための支点軸を有し、該支点軸から離れた自由端側に前記キャリア駆動手段を保持した（請求項５）。

ワークを間にして対向配置された一対の定盤は上下方向に対向する上定盤と下定盤から構成されていて、前記上定盤を前記下定盤に対して接離する方向に移動させる上下動手段を備えることで前記キャリアの両面研磨装置からの着脱を容易にした（請求項６）。前記キャリアサポートと共に揺動する前記キャリアの回転中心の揺動軌跡は、前記一対の定盤の回転中心を通らない構成をとることができる（請求項７）。

本発明によれば、キャリア駆動手段でキャリアを保持して回転させることでワーク形状の自由度を広げてワークの両面同時研摩を可能にし、かつ、キャリアを揺動する構成とすることで、高精度、高効率にワークの両面を平面研磨することができる。

[１] 参考例
本発明にかかるオスカータイプ両面研磨機の実施の形態を説明する前に、参考事例としてオスカータイプ片面研磨機を例示に説明する。図１２はオスカータイプ片面研磨機の外観斜視図、図１３は同機の要部平面図、図１４は同機の要部正面図をそれぞれ示す。

上定盤ｕ１は回動支柱ｃ１に片持ち支持されていて、該支柱ｃ１を支点軸として揺動可能である。上定盤ｕ１の揺動機構について説明する。上定盤ｕ１は揺動する第１アームｒ１に上下摺動可能に軸支されていて、下定盤ｄ１の上で揺動する。上定盤ｕ１の揺動手段としてはクランク機構の原理を利用した機構を採用しており、第１アームｒ１の基端部と一体化された回動支柱ｃ１からクランクシャフトｒ２を延出させ、このクランクシャフトｒ２にクランクアームｒ３の一端側を枢着し、該クランクアームｒ３の他端側をモータｍ１の回転軸に設けられた回転板の偏心位置に枢着した構成としている。回動支柱ｃ１は筐体状の構造物からなる機体ｆ１の一側部に一体化された基台ｂ１に枢着されている。また、モータｍ１も機体ｆ１の一側部に固定されている。

下定盤ｄ１は回転駆動される構成である。下定盤ｄ１の回転駆動機構について説明する。下定盤ｄ１は該下定盤ｄ１と一体的に構成された軸部ｊ１が軸受Ｂｒ１及び図示しない他の軸受を介して機体ｆ１に支持されている。ここで、後述するように、上定盤ｕ１は下定盤ｄ１に連れ回り（共回りともいう。）する構成であるので、研摩のための回転を継続させるため、上定盤ｕ１と下定盤ｄ１の各中心位置が常にずれる関係となり、中心位置がずれないようにおかねばならない。仮に中心位置が合致すると連れ回りが停止するのでこれを防止するためである。

下定盤うｕ１の軸部ｊ１はプーリＰｒ１と一体的である。このプーリＰｒ１と中間プーリＰｒ２との間はベルトＢｔ１で掛けまわされている。中間プーリＰｒ２と中間プーリＰｒ３とは一体であり機体１に固定された軸に軸支されている。プーリＰｒ３は機体１の側部に設けたモータｍ２の回転軸に取り付けられたプーリＰｒ４との間をベルトＢｔ２により掛け回されている。かかる構成により、モータｍ１を駆動すると、プーリＰｒ４、ベルトＢｔ２、中間プーリＰｒ３、中間プーリＰｒ２、ベルトＢｔ１、プーリＰｒ１の順に駆動力が伝達されて下定盤１ｄが回転する。

この研磨機を用いたワークの片面研磨について説明する。図１４に示すように、上定盤ｕ１を下定盤ｄ１から離れた上方に退避させた状態のもとで、上定盤ｕ１の下面に研磨されるワークＷＫを貼り付け保持させる。上定盤ｕ１にワークＷＫを保持した状態の下で、図１５に示すように、エアシリンダｓ１で上定盤ｕ１を下降させて下定盤ｄ１に押し付ける。

この状態のもとで、ワークＷＫと上定盤ｕ１に研磨剤を浴びせながら、図１６に示すように、下定盤ｄ１を矢印ｙ１の向きに回転駆動させつつ、上定盤ｕ１を回動支柱ｃ１を支点軸として揺動させる。このときの揺動の向きを矢印ｙ２で示す。下定盤ｄ１の回転により上定盤ｕ１はワークＷＫと共に下定盤ｄ１によって矢印ｙ２と同じ矢印ｙ３の向きに連れ回りさせられる。

上定盤ｕ１は揺動によりワークＷＫと共に下定盤ｄ１上を図中、略上下に回動支柱ｃ１を中心とした円弧状の軌跡で往復動させられる。図１６に示す状態では上定盤ｕ１は下定盤ｄ１の中心よりやや上にずれた位置にあるが、時間の経過により図１７に示すように上定盤ｕ１は揺動して下定盤ｄ１の中心からかなり上方にずれた位置まで変位している。また、連れ回りによりワークＷＫの回転位置も変位している。

さらに、図１８に示す状態では時間の経過により上定盤ｕ１は揺動して下定盤ｄ１の中心からかなり下方にずれた位置に移動している。また、連れ回りすることによりワークＷＫの回転位置も時間の経過と共に変位している。上定盤ｕ１は回転しつつ、かかる揺動を規則的に繰り返す。これら上定盤ｕ１、下定盤ｄ１の運動の組み合わせにより、ワークＷＫの片面が研磨される。なお、液体研磨剤はオイルパン状の受け容器ｐ１で受けられて循環する。

このようにして、モータｍ１の回転駆動に応じてワークＷＫと共に上定盤ｕ１が揺動し、モータｍ２の回転駆動に応じて下定盤ｄ１が回転することで、上定盤ｕ１が下定盤ｄ１と共回りしつつ下定盤ｄ１上をずれるので、ワークＷＫの下面側だけが片面平面研磨される。

かかるオスカータイプ片面研磨機でワークＷＫの両面を仕上げるには、片面の加工を終えた後、ワークＷＫを研磨機から外して裏表を入れ替えて装着し直し、同じ加工を行なわねばならない。ワークＷＫの両面を同時研磨する技術としてキャリアを用いる方法があるが、上定盤ｕ１が揺動する上記オスカータイプ片面研磨機ではキャリアを保持する手段がなく、上定盤ｕ１の回転によりキャリアが飛ばされてしまうおそれがあるので、このままの構成でキャリアを用いることはできない。

[２] 本発明にかかるオスカータイプ両面研磨機
図１乃至７により本発明にかかるオスカータイプ両面研磨機の構成を説明する。
図１はオスカータイプ両面研磨機の要部平面図、図２は同機の要部正面部分断面図をそれぞれ示す。

２.１構成全体の概要
本発明にかかるオスカータイプ両面研磨機の特徴は、キャリア１に保持されたワークＷＫを間にして対向し得るように上定盤Ｕ１と下定盤Ｄ１とを配置し、キャリア１に保持されて回転するワークＷＫに上下定盤を接触させて回転させて研磨する。その際、キャリア１をこれら定盤の回転中心と直交する平面内で揺動させるようにした。上定盤Ｕ１と下定盤Ｄ１とは同じ回転中心上で互いに逆向きとなるようにして定位置で回転駆動手段により回転駆動されるようにした。本例では、上定盤Ｕ１、下定盤Ｄ１、キャリア１は略同一径としたが、これに限定されるわけではない。

上定盤Ｕ１と下定盤Ｄ１とは逆向きに回転駆動されるようにした。互いに逆向きの回転としたので上下定盤による回転モーメントが相殺されてキャリア１やワークＷＫの位置が安定し、加工精度も良好となる。上定盤Ｕ１は上定盤駆動手段としてのモータＭ１で駆動され、下定盤Ｄ１は下定盤駆動手段としてのモータＭ２で駆動される。

このように、揺動するキャリアを上下定盤間に配置したことで、ワークＷＫに対する両面同時研磨が可能となり加工能率が向上した。また、上定盤Ｕ１と下定盤Ｄ１の一対はワークＷＫよりも大径としたので、ワークＷＫに対してこれら定盤を少ない回数の掃引で良好な平面度、平行度を出すことが可能である。

ワークＷＫを保持したキャリア１は駆動歯車（以下、単に歯車という。）Ｇ１、Ｇ２、モータＭ４、Ｍ５などを含むキャリア駆動手段により回転駆動される構成としており、上定盤Ｕ１及び下定盤Ｄ１に対してワークＷＫを強制回転させることで研磨効率を高めている。

複数の歯車Ｇ１、Ｇ２はキャリア１の外周上に等間隔に配置し、回転の起動、停止は各駆動歯車を同期させる。具体的には、歯車Ｇ１、Ｇ２にそれぞれ駆動用のモータを連結し、これらのモータを同期させて起動停止させることで、キャリア１に無理な力が作用するのを防止する。キャリア１は時計回りの向き、反時計回りの向き、の何れの回転方向を選択することも可能であるが、上下定盤が互いに逆向きに回転されるので、上下の何れかの定盤と回転方向が等しくなるがワークＷＫが常に良好な研磨精度を得るように上下定盤と速度差を保持して回転するようにこれら３者の回転速度を設定する。

キャリア１は自転しながら揺動する。かかる運動を実現するために、本実施の形態例では、キャリア駆動手段である歯車Ｇ１、Ｇ２やその駆動源であるモータなどを上キャリアサポート２Ｕ、下キャリアサポート２Ｄの一対からなるキャリアサポートを用いて保持した。キャリアサポートはその一端部が、上下定盤の外部に設けられた中心軸３を中心にして、キャリア１を保持した状態で上下定盤の回転中心と直交する平面内で上下定盤の半径方向に揺動する。

キャリアサポートを揺動させる揺動手段の一例として、クランク機構が用いられている。なお、揺動手段はこれに限定されず、例えば、ボールスクリューをキャリアサポートの自由端部にナットとして螺合させて該ボールスクリューを正逆転可能なモータで回転駆動することでキャリアサポートを支点を中心に揺動させたり、あるいは、周知のようにソレノイドを用いたり、油圧機構を用いて揺動させることもできる。

キャリア１は、中央部にワーク保持用の開口が形成された歯車で構成し、この開口４０にワークＷＫを挿入してワークＷＫと共に回転される構成である。キャリア１の外周は歯車になっていて、上記歯車Ｇ１、Ｇ２と噛み合う構成である。ワークＷＫは平面的な広さに対する厚みの比率が極めて小さいものも研磨加工対象とするので、キャリア１も厚さが非常に小さい。

このような厚さが薄いキャリア１に対しても安定した回転駆動力を伝達可能にするために、キャリア駆動手段の主要部材を構成する歯車は、歯車Ｇ１、Ｇ２というように、最低でも２枚の複数とし、配置もキャリア１の円周上に等間隔とした。本実施の形態例では、２つの歯車としたので、キャリア１の直径方向に歯車Ｇ１、Ｇ２を配置している。また、これらの歯車Ｇ１、Ｇ２を独立駆動原で駆動する場合には、同期して起動、停止させる。

上キャリアサポート２Ｕと下キャリアサポート２Ｄの一端部に位置する揺動のための支点軸３を中心にキャリアサポートは揺動するが、該支点軸３から離れた自由端側に前記歯車Ｇ１、Ｇ２を位置させ、キャリア１を保持するようにしている。

下定盤Ｄ１は上下動する構成とはしていない。一方、上定盤Ｕ１は下定盤Ｄ１に対して接離する方向に移動する。そのため上下動手段を備える。上下動手段としては、エアシリンダ（或いは、油圧シリンダ）とＬＭガイドという案内手段を用いている。キャリア１やワークＷＫの交換に際して上定盤Ｕ１を上下動手段により上下動させる。

この実施の形態におけるオスカータイプの両面研磨機では、前記したオスカータイプの片面研磨機と異なり、上下定盤及びキャリア１に回転駆動力を与えるので、キャリアサポートと共に揺動するキャリア１の回転中心の揺動軌跡は、一対の上下定盤の回転中心を通る構成であっても通らない構成であっても上下定盤の回転は継続する。ただ、極限の精度を重視する立場では、キャリア１の回転中心の揺動軌跡が、一対の上下定盤の回転中心を通らないようにするのが好ましいといえる。

２.２ 構成の各部
２.２.１ 機体構造
機体４は筐体状の構造物からなる。機体４の底板５上に上部構造物支えアーム６の一部である２つの円柱部が固定されている。これら２つの円柱部の上部は架橋状の部材である架橋部で連結されていて、当該上部構造物支えアーム６は全体としてコの字状をした構造物として底板５と一体化されている。

上部構造物支えアーム６の架橋部６ａの下に下定盤Ｄ１及び上定盤Ｕ１が同心上に対向して位置している。下定盤Ｄ１は主軸７に固定されている。主軸７にはプーリ８が固定されている。主軸７は支持体９に軸支されている。支持体９は底板５に固定されている。下定盤Ｄ１は主軸７、プーリ８と一体に、支持体９に対して回転可能である。

上定盤Ｕ１は主軸１０に固定されている。主軸１０はモータＭ１により回転駆動されるようになっていて、モータＭ１及び主軸１０、上定盤Ｕ１などは一体として架橋部６ａに設けられた上下動手段１１により上下動されるようになっている。

キャリア１の揺動支点軸である中心軸３は上下定盤から離れた位置であって、底板５に直立して固定されている。

２.２.２ 上定盤の上下動手段
当該オスカータイプ両面研磨機に対するキャリア１やワークＷＫなどの着脱が可能なように、下定盤Ｄ１に対して上定盤Ｕ１を上下動させる機構を採用し、下定盤Ｄ１と上定盤Ｕ１との間隔を調整できるようにしている。

以下では、上定盤Ｕ１を上下動させる上下動手段について説明する。上下動手段１１は、図４に示すように、架橋部６ａの中間部に設けられている。架橋部６ａには、上下方向に開放された開口１７があり、軸受２５を介して主軸１０、モータＭ１などを支持しているヘッド１８は開口１７内を上下動することができる。ヘッド１８の上下動に伴い主軸１０に設けられた上定盤Ｕ１も上下動する。

架橋部６ａ上には、開口１７近傍にエアシリンダ１９が架台２０を介して取り付けられている。また、架台２０には案内手段（直線移動装置）２１が取り付けられている。案内手段２１には、案内手段（直線移動装置）２２が組み合わされている。案内手段２２にはヘッド１８が固定されている。案内手段２１、２２は対をなし、例えば、公知のＬＭガイドが使用される。

ヘッド１８と一体的に支持体２３が突出しており、この支持体２３にエアシリンダ１９のピストン棒２４が枢着されている。この枢着手段としては、図示省略のねじ、ナット、ワッシャー等が用いられている。

かかる構成においては、ヘッド１８はエアシリンダ１９により支えられており、図示しない切換弁によりエアシリンダ１９へのエアを切り換えることにより、ヘッド１８を上昇或は下降させることができる。また、エアの圧力を調整することにより上定盤Ｕ１のワークＷＫに対する圧接力を調節することができる。上下動手段１１により、当該オスカータイプ両面研磨機に対するワークＷＫやキャリア１の着脱作業を容易に行なうことができる。

２.２.３ キャリアサポート、クランク機構、キャリア駆動手段
図１〜３において、底板５に設けられた中心軸３は固定軸であり、この中心軸３の下部には上下位置決め用のカラー１２が該中心軸３に回転可能に嵌合している。カラー１２の下端部は底板５と一体的な座面に当接している。カラー１２の上端部には中心軸３により挿通された下キャリアサポート２Ｄの下面が接している。下キャリアサポート２Ｄ上面には、中心軸３により挿通された筒状をした間隔規制部材１３の下端部が接している。間隔規制部材１３の上端部には、上キャリアサポート２Ｕの下面が接するようにして中心軸３により挿通されている。

このように、上キャリアサポート２Ｕはカラー１２、下キャリアサポート２Ｄ、間隔規制部材１３等の積み上げ寸法により高さ方向の位置が定められていて、この高さ位置で上キャリアサポート２Ｕの下面は下定盤Ｄ１の上面に接している。下キャリアサポート２Ｄ、間隔規制部材１３、上キャリアサポート２Ｕの３つの部材は一体的に構成されていて、しかも中心軸３に対して回転自在である。中心軸３の上部には、中心軸３と一体化される押さえ部材１４が挿通されていて、横から横ねじ３８が中心軸３に食い込み上サポート部材２Ｕの浮き上がりを防止すると共に抜け止めをしている。

中心軸３を中心とする下キャリアサポート２Ｄの揺動領域に相当する底板５には、支持対９を間にして中心軸３を中心とする円弧状の案内手段であるガイドレール１５、１６が設けられている。これらガイドレール１５、１６には下キャリアサポート２Ｄの下面に設けられた摺動子１５ａ、１６ａがそれぞれ摺動可能に嵌合し、キャリアサポートを支えている。上キャリアサポート２Ｕの一端部はクランク機構を介してキャリア駆動モータＭ３に連結されている。モータＭ３は底板５上に固定されている。

キャリアサポート、及びキャリアサポートに支持されたキャリア１を揺動させるクランク機構について説明する。このクランク機構は前記オスカータイプ片面研磨機におけると同様の機構であり、クランク機構の原理を利用した機構を採用している。上キャリアサポート２Ｕの基端部と一体化された枢軸２７にクランクシャフト２８の一端部を枢着している。クランクシャフト２８の他端側は、モータＭ３の回転軸に固定された回転部材２９の中心からずれた位置に設けられた枢軸３０に枢着されている。かかる構成により、モータＭ３が回転すると枢軸３０が偏心回転し、これに伴い、クランクシャフト２８を介して上キャリアサポート２Ｕが中心軸３を中心に揺動する。

上キャリアサポート２Ｕの単体形状は図５に示すようになっている。右から左に順に、枢軸２７取り付け用の穴３１、中心軸３の挿通穴３２、歯車Ｇ１を収容する収容穴３３、キャリア１を保持するキャリア保持穴３４がある。このキャリア保持穴３４を形成している縁部３５は収容穴３３の左方であって該収容穴３３の直径方向で対向する位置で外方に連通するように切れていて開放されている。この開放部、つまり縁部３５の端部同士が間隔をおいて向き合うことにより形成された空間部は歯車Ｇ２を収容可能な逃げ空間３６を構成している。

図１、図３に示すように、歯車Ｇ１は収容穴３３内で回転可能である。また、キャリア１はキャリア保持穴３４に保持されて回転可能である。歯車Ｇ２は逃げ空間３６にその一部が位置している。

下サポートキャリア２Ｄの平面図的な形状を図６に示す。図６は図２のＸ―Ｘ矢印断面の概略図である。下サポートキャリア２Ｄの右端部は中心軸３により挿通されていて、かつ、間隔規制部１３と一体的に構成されている。下サポートキャリア２Ｄ上であって図５に示した収容穴３３の下方であって下キャリアサポート２Ｄ上にはキャリア１の駆動手段である歯車Ｇ１を回転させるモータＭ４が設けられている（図２、図３も併せて参照）。同様に、下サポートキャリア２Ｄ上であって図５に示した逃げ空間３６の下方であって下キャリアサポート２Ｄ上にはキャリア１の駆動手段である歯車Ｇ２を回転させるモータＭ５が設けられている（図２、図３も併せて参照）。

下サポートキャリア２Ｄ上であって揺動中心から離れた中間部には支持体９を挿通する開口３９が形成されている。開口３９は下サポートキャリア２Ｄが中心軸３を支点にして揺動した際に支持体９と干渉するのを防止するためのものである。歯車Ｇ１、Ｇ２間にキャリア１が位置し、該キャリア１は下定盤Ｄ１上を通過して揺動する構成であるので、かかる開口３９が必要となる。歯車Ｇ１と歯車Ｇ２とはキャリア１に対して同じ線速度を与えるように回転速度が設定されるものとする。

２.２.４ キャリア
図７にキャリア１及びワークＷＫを示す。キャリア１は歯車状をしている。中央部にワークＷＫの矩形形状に合わせて嵌合可能に形成されたワーク保持用の開口４０が設けられている。キャリア１はワークＷＫの厚さよりも厚さが薄く、上キャリアサポート２Ｕの厚さに等しい。開口４０にワークＷＫが嵌合挿入された状態でキャリア１は下定盤Ｄ１上に載置される。このとき、ワークＷＫの上面はキャリア１の上面よりも上位に位置する。これにより、ワークＷＫの下面は下定盤１Ｄに摺動可能になり、ワークＷＫの上面は上定盤１Ｕに摺動可能になりワークＷＫの両面の研磨が可能になる。キャリア１の外周部は歯車Ｇ１、Ｇ２と噛み合うための歯が形成されている。キャリア１の外径はキャリア保持穴３４に回転可能に嵌合する大きさで作られている。

２.２.５ 下定盤駆動手段
下定盤Ｄ１の駆動手段について説明する。図１、図２を参照するに、主軸７と一体的に構成されたプーリ８と中間プーリ４２との間はベルト４３で掛けまわされている。中間プーリ４２と中間プーリ４４とは一体に構成されていて、機体４に固定された軸に軸支されている。中間プーリ４３は機体４の側部に設けたモータＭ２の回転軸に取り付けられたプーリ４５との間をベルト４６により掛け回されている。かかる構成により、モータＭ２を駆動すると、プーリ４５、ベルト４６、プーリ４４、４２、ベルト４３の順に駆動力が伝達されて下定盤Ｄ１が回転する。

２.３ 研磨方法
図２に示したように、エアシリンダ１９を起動して上定盤Ｕ１を上昇させた状態のもとで、上キャリアサポート２Ｕのキャリア保持穴３４にキャリア１を装着する。その際、キャリア１の下面は下定盤Ｄ１に均等に接する。また、キャリア１の外周部に形成された歯が歯車Ｇ１、Ｇ２の各歯と噛み合う。

キャリア１をセットしたら、次にキャリア１の開口４０にワークＷＫを装着する。この装着状態では、ワークＷＫの下面は下定盤Ｄ１に接している。また、ワークＷＫの上面はキャリア１の上面よりも上方に突き出ている。この突き出た量は上下面の研摩代プラス適宜の余裕寸法である。

キャリア１にワークＷＫを装着したら、ワークＷＫと上定盤Ｕ１、下定盤Ｄ１に図示省略の手段で研磨剤を浴びせながら図８に示したようにエアシリンダ１９を起動してヘッド１８と共にモータＭ１及び上定盤Ｕ１を一体的に下降させて、上定盤Ｕ１をワークＷＫに接触させ、さらに研摩圧力をかける。

同時にモータＭ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５を起動する。すなわち、モータＭ１を起動することで上定盤Ｕ１を回転させ、モータＭ２を起動することで下定盤Ｄ１を回転させ、モータＭ４、Ｍ５を起動することでキャリア１を回転させる。これらの回転方向は、例えば、上定盤Ｕ１を時計回りの向きに回転させるときは下定盤Ｄ１はこれと逆の反時計回りの向きとし、キャリア１は上定盤Ｕ１と同じ時計回りの向きとする。

ここで、キャリア１に噛み合う歯車Ｇ１、Ｇ２の駆動用モータＭ４、Ｍ５に関しては、特に、両モータＭ４、Ｍ５を同期させて回転させることが必要である。同期が不完全であるとキャリア１が浮き上がったり、破損の原因となり得る。

モータＭ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の同時起動からやや時間を遅らせて、モータＭ３を起動する。モータＭ３の動力がクランクシャフト２８を介して上キャリアサポート２Ｕに伝えられ、上キャリアサポート２Ｕと下キャリアサポート２Ｄは一体的に中心軸３を中心にして揺動する。

こうして、対向して回転する上定盤Ｕ１、下定盤Ｄ１の間をキャリア１と共に回転するワークＷＫが、これら上定盤Ｕ１、下定盤Ｄ１に研摩されつつ、揺動する。図９に示す状態ではキャリア１は上定盤Ｕ１の中心よりやや斜め右上にずれた位置にあるが、時間の経過により図１０に示す状態ではキャリア１は揺動して上定盤Ｕ１の中心からさらにずれた位置に移動している。さらに、図１１に示す状態では時間の経過によりキャリア１は揺動して上定盤Ｕ１の中心から斜め右下にずれた位置に移動している。

図１０に示すキャリア１の位置を揺動の上限とし、図１１に示すキャリア１の位置を揺動の下限として設定した場合、ワークＷＫは図示されるように略上下定盤の範囲で回転しつつ揺動することとなり、少ない揺動回数で高精度の両面研摩が可能である。

オスカータイプ両面研磨機の平面図である。 オスカータイプ両面研磨機の上定盤上昇時における部分断面正面図である。 オスカータイプ両面研磨機のキャリア及びキャリアサポートの斜視図である。 オスカータイプ両面研磨機の上定盤上下動手段の断面図である。 オスカータイプ両面研磨機の上キャリアサポートの平面図である。 オスカータイプ両面研磨機の図２におけるＸ―Ｘ断面図である。 オスカータイプ両面研磨機のキャリア及びワークの斜視図である。 オスカータイプ両面研磨機の上定盤下降時における正面図である。 オスカータイプ両面研磨機の研摩時における平面図である。 オスカータイプ両面研磨機の研摩時における平面図である。 オスカータイプ両面研磨機の研摩時における平面図である。 オスカータイプ片面研磨機の斜視図である。 オスカータイプ片面研磨機の平面図である。 オスカータイプ片面研磨機の上定盤上昇時の正面図である。 オスカータイプ片面研磨機の上定盤下降時の正面図である。 オスカータイプ片面研磨機の研摩時における平面図である。 オスカータイプ片面研磨機の研摩時における平面図である。 オスカータイプ片面研磨機の研摩時における平面図である。

符号の説明

１ キャリア
２Ｕ 上キャリアサポート
２Ｄ 下キャリアサポート
２８ （揺動手段としての）クランクシャフト
Ｍ３ （揺動手段としての）モータ
Ｇ１、Ｇ２ （キャリア駆動手段としての）歯車
Ｕ１ 上定盤
Ｄ１ 下定盤
ＷＫ ワーク

Claims (7)

1. キャリアに保持されたワークを間にして対向配置された、ワークよりも大径の一対の定盤と、
   前記キャリアを保持して回転させるキャリア駆動手段と、
   前記キャリア駆動手段を保持して前記定盤の半径方向に揺動するキャリアサポートと、
   前記一対の定盤を回転駆動させる定盤駆動手段と、
   前記キャリアサポートを揺動させる揺動手段とを具備してなることを特徴とするオスカータイプ両面研磨機。
2. 請求項１記載のオスカータイプ両面研磨機において、
   前記一対の定盤は互いに逆向きに回転駆動されることを特徴とするオスカータイプ両面研磨機。
3. 請求項１又は２記載のオスカータイプ両面研磨機において、
   前記キャリアは、中央部にワーク保持用の開口が形成された歯車からなると共に、前記キャリア駆動手段は、上記歯車に噛み合う複数の駆動歯車からなることを特徴とするオスカータイプ両面研磨機。
4. 請求項３記載のオスカータイプ両面研磨機において、
   前記複数の駆動歯車は前記キャリアの外周上に等間隔に配置されていることを特徴とするオスカータイプ両面研磨機。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のオスカータイプ両面研磨機において、
   前記キャリアサポートは、その一端部に揺動のための支点軸を有し、該支点軸から離れた自由端側に前記キャリア駆動手段を保持していることを特徴とするオスカータイプ両面研磨機。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載のオスカータイプ両面研磨機において、
   前記一対の定盤は上下方向に対向する上定盤と下定盤から構成されていて、前記上定盤を前記下定盤に対して接離する方向に移動させる上下動手段を備えることを特徴とするオスカータイプ両面研磨機。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載のオスカータイプ両面研磨機において、
   前記キャリアサポートと共に揺動する前記キャリアの回転中心の揺動軌跡は、前記一対の定盤の回転中心を通らないことを特徴とするオスカータイプ両面研磨機。
   

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