JP2007210045A - 高速両頭研磨方法およびその両頭研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小径の円板状被加工物間で研磨量の増減をなくし、ハンドリング時間を短縮して被加工物の腐食損傷を防止し、良好な生産性を実現するようにした両頭研磨方法およびその研磨装置を提供することである。
【解決手段】直径が被加工物（ディスクＤ）の最大直径の０．５〜１０倍の範囲にあり、研磨面の平面度を小さくした一対の小径の粗研磨砥石４ａ、４ｂと仕上げ研磨砥石４ｃ、４ｄを用い、砥石の台金に回転振れ防止用のバランスウエイトを装着し、砥石回転数を
５００〜１００００ｒｐｍの範囲の高速にして、直径５０ｍｍ以下の小径ディスクＤに高速両頭研磨を行ない、研磨ディスクを製造するようにした。それにより、平面度に優れ、被加工物間の研磨量の差が少なくなり、研磨加工時間が短縮され、ハンドリングが簡素化され、品質に優れた小径ディスクの研磨製品を良好な生産効率で製造することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばアルミニウム基板のような薄肉円板状の被加工物の平行な表裏両面を高速で同時に研磨する被加工物の高速両頭研磨方法およびその両頭研磨装置に関する。

従来、アルミニウム基板のような薄肉円板状の被加工物の表裏両面を精度よく仕上げる加工方法としては、両面研磨機の上下定盤に砥石を取り付け、被加工物を上下定盤で挟み込んで、上下の砥石を低速で回転させて研磨するバッチ式の両頭研磨機による研磨方法が広く用いられていた。この研磨方法は、被加工物をキャリアに搬入・搬出する際に両頭研磨機を一旦停止させる必要があり、生産性が低いという問題があった。このため、生産性を向上させる方法として、帯状または円盤状のキャリアに多数の被加工物を保持させ、前記バッチ式の研磨方法よりも高速で回転する一対の砥石間に、キャリアを通過させて多数の被加工物の表裏両面を連続して研削する両頭平面研削盤が用いられるようになってきている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平９−２７２０４９号公報 特開平１１−２６７９７２号公報 しかし、特許文献１、２などに開示された連続式の両頭平面研削盤では、一対の砥石の表面の些細な状態の差や被加工物との接触具合の些細な差によって、相互に逆向きに回転する砥石の速度は等しくならず、被加工物はいずれか一方の砥石に連れ回されて、被加工物の研削面にはそれまでと異なった向きの研削条痕が生じる。また、キャリアのポケット部の端面と擦れて被加工物の端面に傷付きが生じる。この被加工物の損傷を防止するため、装置入側および出側に被加工物の回転の制動手段が必要となり、研削作業が煩雑となる。さらに、被加工物の両頭研削作業を中断せずに砥石のドレッシング作業を行なう必要もある。

このため、１研磨作業あたりの基板の処理枚数を大幅に向上させたバッチ式の両頭研磨装置も用いられている。このバッチ式両頭研磨装置は、その一例を図４に示すように、直径が２ｍ程度の円形の下砥石１１の上に、ディスクＤなどの円形状の被加工物を多数均等にセットするようにした円形のキャリア１２を周方向に４基配置し、その上方から円形の上砥石（図示省略）を配置し、この上下の砥石の間にディスクＤを挟んだ状態で両砥石を相互に逆方向に低速で回転させ、ディスクＤの表裏両面を同時に研磨するようになっている。その際に、下砥石１１の中心部に設けた円筒状のギヤ１３、および下砥石１１の外周に近接して同心円状に設けたギヤ１４によって前記４基のキャリア１２が回転し、キャリア１２へのディスクＤのセット位置によって研磨速度等研磨条件が異ならないようにしている。ことようにすれば、多数（５０〜１００枚／バッチ）のディスクを１度に研磨でき、バッチ式の両頭研磨装置といえども、生産性が向上する。

近年、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコンなどの携帯型電子機器には、従来主流の３．５インチディスクよりも一段と小径のディスクが使用され、従来から小径ディスクに用いられているガラスディスクから、軽量化やコスト等の面で有利なアルミディスクへの材質転換がなされつつある。しかし、図４に示したバッチ式の両頭研磨装置で小径ディスクを両面研磨する場合、１バッチあたり、すなわち同時に多数の被加工物（ディスクＤ）の研磨処理を行なうことができるが、前記円筒状ギヤ１３でキャリア１２を自転させても、キャリア１２内での被加工物のセット位置によっては内周部と外周部で異なる砥石周速の差、すなわち研磨速度の差の影響を受ける。この砥石周速の差の影響は、１つのキャリアへのセット数が多くなる小径の被加工物（ディスクＤ）になるほど大きくなり、被加工物間で研磨量が増減する不揃いが発生する。また、１バッチあたりの研磨処理数が多くなると、洗浄工程などの次工程への被加工物（ディスクＤ）のハンドリングが煩雑になり、被加工物のハンドリング時間が長くなるため、ハンドリング待ちの被加工物が研磨加工液により腐食損傷するおそれがある。

そこで、この発明の課題は、小径の円板状被加工物を両頭平面研磨するに場合に、被加工物間で研磨量の増減をなくし、ハンドリング時間を短縮して被加工物の腐食損傷を防止し、しかも良好な生産性を実現するようにした両頭平面研磨方法および両頭平面研磨装置を提供することである。

前記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。

即ち、請求項１に係る高速両頭研磨方法は、一対の回転する円形の砥石の間に円板状の被加工物を挿入し、前記砥石を高速で回転させてその両面を研磨する高速両頭研磨方法であって、前記被加工物の直径が５０ｍｍ以下であり、前記砥石の直径が前記被加工物の最大直径の０．５〜１０倍の範囲にあり、回転に伴う前記砥石の振れ抑制手段を設けて５００〜１００００ｒｐｍの範囲の回転数で被加工物の研磨を行なうことを特徴とする。

このようにすれば、砥石の動バランスが向上して回転振れを抑制できるため、砥石を高速回転させて被加工物の表裏両面を研磨することができ、加工時間を短縮することができる。それによって、１研磨作業あたりの被加工物の数量を減少させても、生産性の低下が防止される。また、ハンドリング時間を短縮できるため、研磨加工液による被加工物の腐食損傷も防止される。さらに、砥石の直径が最大でも５００ｍｍと、従来のバッチ式両頭研磨装置の砥石直径に比べると遥かに小径であり、被加工物の直径に応じて、最大５００ｍｍまでの範囲で砥石直径を決定することにより、砥石上での挿入位置による被加工物間の研磨量の増減が抑制される。なお、高速回転時の回転振れ抑制の面から、砥石直径は５００ｍｍ（被加工物最大直径の１０倍）以下であることが望ましく、１研磨作業あたりの処理（挿入）枚数の面からは、砥石直径は被加工物最大直径の０．５倍以上であることが望ましい。また、良好な生産性を保つためには、砥石の回転数は５００ｒｐｍ以上とすることが望ましい。また、回転振れを抑制するためには、回転数は１００００ｒｐｍ以下が望ましい。

請求項２に係る高速両頭研磨方法は、前記振れ抑制手段が、前記砥石の台座に装着したバランス用ウエイトであることを特徴とする。

このように、バランス用ウエイトを用いると砥石への装着が簡便で、高速回転時の動バランスの調整が容易となり、回転が安定して振れを抑制することができる。

請求項３に係る高速両頭研磨方法は、前記一対の砥石の研磨面の平面度が１００μｍ以下であることを特徴とする。

前記被加工物の両頭研磨を上述のように小径の砥石を用いて行なう場合には、砥石研磨面の平面度が被加工物の研磨後の平面度に大きな影響を及ぼすため、砥石の初期平面度およびドレッシング後の平面度をいずれも１００μｍ以下と小さくする必要がある。

請求項４に係る高速両頭研磨プロセスは、円板状の被加工物の研磨工程と、研磨後の洗浄工程と乾燥工程を備え、前記研磨工程で、直径が５０ｍｍ以下の円板状の被加工物を、請求項１から３のいずれかに記載の高速両頭研磨方法を用いて研磨することを特徴とする。

請求項５に係る円板状被加工物の高速両頭研磨プロセスは、前記研磨工程、洗浄工程および乾燥工程で、前記円板状の被加工物をキャリアに保持し、前記それぞれの工程内および工程間で前記被加工物を自動搬送するようにしたことを特徴とする。

このように本発明の両頭研磨方法を用いた上記研磨プロセスにより、良好な生産性および作業性で、小径の被加工物の研磨処理製品を効率よく製造することができる。

請求項６に係る高速両頭研磨装置は、回転する一対の円形の砥石を備え、この砥石の間に直径が５０ｍｍ以下の円板状の被加工物を挿入し、前記砥石を高速で回転させてその両面を研磨する高速両頭研磨装置であって、前記砥石の直径が前記被加工物の最大直径の０．５〜１０倍の範囲にあり、前記砥石の台座に、回転に伴う砥石の振れ抑制用のバランス用ウエイトを装着し、５００〜１００００ｒｐｍの範囲の回転数で被加工物の研磨を行なうようにしたことを特徴とする。

この発明では、小径ディスクなどの直径が５０ｍｍ以下の円板状被加工物を、バランス用ウエイト等の回転振れ防止手段を設け、研磨面の平面度を小さくした小径砥石を高速回転させて両頭研磨を行なうようにしたので、平面度に優れ、被加工物間の研磨量の増減が少なくなり、研磨加工時間の短縮および研磨工程でのハンドリングが簡素化される。それにより、研磨加工液の残存付着による腐食等による損傷が防止され、前記小径の被加工物の品質に優れた研磨製品を良好な生産効率で製造することができる。この発明は、とくに直径が５０ｍｍ以下の小径アルミディスクの研磨に好適に用いることができる。

以下にこの発明の実施形態を、添付の図１から図３に基づいて説明する。

図１は、直径が５０ｍｍ以下の小径の円板状被加工物、すなわち小径ディスクの高速両頭研磨プロセスを示したものである。この高速両頭研磨プロセスは、素材ディスクの研磨工程と、研磨後のディスクの洗浄工程と、洗浄後の乾燥工程を備え、乾燥を終了して製品ディスクとなる。前記研磨工程では、小径のディスクＤの粗研磨用および仕上げ研磨用に、両頭研磨装置１、１ａがそれぞれ設置されている。前記洗浄工程では、ディスクＤを回転洗浄するための回転パッド装置２ａ、２ｂ、および２ｃ、２ｄがそれぞれ設置されている。前記乾燥工程では、小径のディスクＤの上方および下方から空気を噴出する多数のノズル（図示省略）を配設し、エアーブローにより水分を吹き飛ばす連続式乾燥装置３が設置されている。そして、ハンドリングが容易となるように、前記各工程の装置が近接して配置されている。

前記粗研磨用の両頭研磨装置１は、図１に模式的に示したように、直径５０ｍｍ以下の小径ディスクＤの上下面をそれぞれ研磨する、直径が、研磨処理を行なう前記小径のディスクＤの最大直径の０．５〜１０倍、すなわち２５〜５００ｍｍの、砥粒が＃４００〜１０００程度の粗研磨砥石４ａ、４ｂを備えている。この粗研磨砥石４ａ、４ｂは、その反研磨面側で、図２に、上側砥石４ａ（４ｃ）について示すように、台金５にそれぞれ保持され、この台金５には、周方向に沿って高速回転時の回転振れを防止するためのバランス用ウエイトＷを装着するためのねじ穴６が周方向に複数設けられている。そして、粗研磨砥石４ａ、４ｂは、その研磨面の平面度が１００μｍ以下に仕上げて組み込まれ、その砥石間隔が自在に調節され、同一軸心を回転中心として互いに逆方向に５００ｒｐｍ以上の相互に独立した高速回転が可能となっている。前記仕上げ研磨用の両頭研磨装置１ａは、小径ディスクＤの上下面をそれぞれ研磨する仕上げ研磨砥石４ｃ，４ｄの砥粒が＃１０００〜＃８０００程度とより細粒になっている以外は、粗研磨用の両頭研磨装置１と同様の装置構成である。例えば、前記小径ディスクＤの直径が１インチ(25.4mm)とすると、粗研磨砥石４ａ、４ｂおよび仕上げ研磨砥石４ｃ、４ｄの直径としては、１５０ｍｍ程度、砥石回転数としては５０００ｒｐｍ程度が、回転速度の高速化および回転振れ抑制の観点から最も好ましい。なお、一般に、砥石直径は小径にするほど回転振れを抑制して高速回転が可能になる。

前記粗研磨砥石４ａ、４ｂおよび仕上げ研磨砥石４ｃ、４ｄの材質は、被加工物の材質に応じて、軟質の弾性磁石から硬質のメタルボンドディスクまで広範な材質を選択することができ、例えば、前記小径ディスクＤがアルミディスクまたはガラスディスクかによって具体的に砥石材質が決定される。砥粒についても、被加工物の材質によって使い分けられ、一般的なＣ砥粒やＧＣ砥粒から硬質のダイヤモンド砥粒まで広範な材質の砥粒を選択することができる。

前記小径ディスクＤは、図３（ａ）に示すように、フープ状のキャリア７に、例えば、１砥石あたり３枚と少数枚数が積載、保持されて、前記各工程内および各工程間を自動搬送されるようになっている。なお、図３（ｂ）に示すように、小径ディスクＤを固定式のキャリア８に積載、保持して各工程内および各工程間での搬送を手動で行なうこともできる。なお、前記粗研磨砥石４a、４ｂおよび仕上げ研磨砥石４ｃ、４ｄは、組込み初期の平面度を確保するため、定期的に、被加工物の小径ディスクＤと同じ形状の、研磨砥石よりも硬質のドレッシング用砥石で研磨される。

前記研磨工程での仕上げ研磨終了後、前記小径ディスクＤは、洗浄工程へ搬送され、前記砥石と同様に、上下に設けた一対の、例えば、スポンジ状の樹脂からなる円盤状の前段側回転パッド２ａ、２ｂで、洗浄液を前記ディスクＤの上面側および下面側に供給しながら、スクラブ洗浄され、ディスク表面の汚れや付着した異物が除去される。次いで、後段側回転パッド２ｃ、２ｄでは、リンス液をディスクＤの上下面側に供給して仕上げ洗浄が行なわれる。そして、仕上げ洗浄後のディスクは、乾燥工程へ搬送され、連続式乾燥装置３でエアーブローによりディスク表面の水分が吹き飛ばされて乾燥する。

この発明の実施形態は以上のような構成であり、以下にその作用について説明する。

前述のように、小径ディスクＤの直径が１インチ(25.4mm)で、粗研磨砥石４ａ、４ｂおよび仕上げ研磨砥石４ｃ、４ｄの直径が１５０ｍｍとすると、前記フープ状のキャリア７または固定式のキャリア８に、砥石の周方向に沿って３枚の少数のディスクＤが積載、保持される。そして、研磨工程で、砥石間に研磨液を供給して５０００ｒｐｍ程度の高速回転数でそれぞれ粗研磨および仕上げ研磨の両頭研磨が行なわれる。その際に、キャリア上への積載位置による研磨量の相違ができるだけ生じないように、相互に逆方向に回転する上下の砥石４ａ、４ｂ間および４ｃ、４ｄ間で若干の、例えば５％程度の回転数の差をつけて、両頭研磨中にディスクを自転させるようにしている。図２に、上側砥石４ａ（４ｃ）の台金５について示したように、粗研磨砥石４ａ、４ｂおよび仕上げ研磨砥石４ｃ、４ｄの台金に、その外周に沿ってバランス用ウエイトＷが装着されているため、５０００ｒｐｍ程度の高回転速度でも、回転が安定して砥石の回転振れが抑制される。また、粗研磨砥石４ａ、４ｂおよび仕上げ研磨砥石４ｃ、４ｄの平面度は、初期および定期的なドレッシングにより１００μｍ以下と小さく保たれているため、平面度の優れた研磨ディスクが、砥石の高回転速度により、良好な生産性で得られる。しかも、１研磨作業あたりの砥石へのディスクの積載枚数が少量であるため、砥石上の積載位置による被加工物（ディスクＤ）間での研磨量の増も抑制され、図３（ｂ）に示したように、キャリア８が固定式の場合でも、洗浄工程へのハンドリング時間が短くなり、研磨加工液の残存付着による腐食損傷等も防止することができる。

なお、前記被加工物は、アルミディスクに限らずガラスディスクであってもよく、両面研磨を必要とする円板状部材であり、その材質をアルミに限定するものではない。また、被加工物の直径の下限寸法は、とくに限定するものではないが、前記工程内および工程間のハンドリングに支障を来たさない最小直径が必要である。

この発明の実施形態の高速両頭研磨プロセスを示す説明図である。 砥石台金へのバランス用ウエイトの取り付け位置を示す説明図である。 （ａ）被加工物（ディスク）の砥石間への挿入、保持方法を示す説明図である（自動搬送方式）。（ｂ）同上（固定式） 従来技術の両頭研磨装置の一例を示す説明図である。

符号の説明

１、１ａ：両頭研磨装置 ２、２ａ：洗浄パッド ３：連続式乾燥装置
４ａ、４ｂ：粗研磨砥石 ４ｃ、４ｄ：仕上げ研磨砥石 ５、５ａ：台金
６：ねじ穴 ７、８：キャリア Ｄ：（小径）ディスク
Ｗ：バランス用ウエイト

Claims (6)

1. 一対の回転する円形の砥石の間に円板状の被加工物を挿入し、前記砥石を高速で回転させてその両面を研磨する高速両頭研磨方法であって、前記被加工物の直径が５０ｍｍ以下であり、前記砥石の直径が前記被加工物の最大直径の０．５〜１０倍の範囲にあり、回転に伴う前記砥石の振れ抑制手段を設けて５００〜１００００ｒｐｍの範囲の回転数で被加工物の研磨を行なうことを特徴とする高速両頭研磨方法。
2. 前記振れ抑制手段が、前記砥石の台座に装着したバランス用ウエイトであることを特徴とする請求項１に記載の高速両頭研磨方法。
3. 前記一対の砥石の研磨面の平面度が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の高速両頭研磨方法。
4. 円板状の被加工物の研磨工程と、研磨後の洗浄工程と乾燥工程を備え、前記研磨工程で、直径が５０ｍｍ以下の円板状の被加工物を、請求項１から３のいずれかに記載の高速両頭研磨方法を用いて研磨する円板状被加工物の高速両頭研磨プロセス。
5. 前記研磨工程、洗浄工程および乾燥工程で、前記円板状の被加工物をキャリヤに保持し、前記それぞれの工程内および工程間で前記被加工物を自動搬送するようにした請求項４に記載の円板状被加工物の高速両頭研磨プロセス。
6. 回転する一対の円形の砥石を備え、この砥石の間に直径が５０ｍｍ以下の円板状の被加工物を挿入し、前記砥石を高速で回転させてその両面を研磨する高速両頭研磨装置であって、前記砥石の直径が前記被加工物の最大直径の０．５〜１０倍の範囲にあり、前記砥石の台座に、回転に伴う砥石の振れ抑制用のバランス用ウエイトを装着し、５００〜１００００ｒｐｍの範囲の回転数で被加工物の研磨を行なうようにしたことを特徴とする高速両頭研磨装置。

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