JP2010221348A - Double-sided polishing device and machining method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-way double-sided polishing device of a planetary gear type that can increase the scale of the device and can improve the high accuracy (thickness accuracy, flatness) of machining quality of the device which is in a trade-off relation, and also enables process automation, and a machining method. <P>SOLUTION: The double-sided polishing device has a plurality of pulleys 7 and 9 disposed on a ring 8 and suspending plate 10 which are mounted to an upper surface plate 6, and has an endless wire rope 12 stretched among the pulleys 7 and 9 so as to support a vertical load of the upper surface plate 6. The upper surface plate 6 is vertically moved to make workpieces 5 contact with the most suitable load based on an output from a tension sensor 17 so that an increase of the scale of the device and the high accuracy of machining quality are achieved by improving the following performance of the upper surface plate 6 relative to the workpieces 5. Furthermore, the polishing process automation is enabled as the upper surface plate 6 can be attached to the workpieces 5 based on the output from the tension sensor 17. The machining method is carried out using the double-sided polishing device. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ラッピング、ポリッシング等の平面加工を行なう3−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置およびこの加工方法に関する。   The present invention relates to a three-way planetary gear type double-side polishing apparatus that performs planar processing such as lapping and polishing, and a processing method thereof.

両面研磨装置は、ワークの両面に対してラッピング、ポリッシング等の平面加工を行う装置である。このような両面研磨装置の一具体例である4−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置について図を参照しつつ説明する。図15は従来技術の4−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置の要部を示す斜視図、図16は同じく要部の断面図である。   The double-side polishing apparatus is an apparatus that performs planar processing such as lapping and polishing on both surfaces of a workpiece. A 4-way planetary gear type double-side polishing apparatus, which is a specific example of such a double-side polishing apparatus, will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a perspective view showing an essential part of a conventional 4-way planetary gear type double-side polishing apparatus, and FIG. 16 is a sectional view of the essential part.

図15,図16において、101は図示しない下定盤回転駆動部により回転駆動される円環状の下定盤、102は外周面に歯面を有するキャリア、103は図示しない内歯車回転駆動部により回転駆動される内歯車、104は図示しない太陽歯車回転駆動部により回転駆動される太陽歯車、105はワーク、106は支柱、107は吊り板、108は自在継手、109は円環状の上定盤、110は図示しない上定盤回転駆動部により回転駆動される駆動軸、111は駆動軸110のキー溝110aに装着されて上定盤109と駆動軸110とを連結する駆動キーである。   15 and 16, reference numeral 101 denotes an annular lower surface plate that is rotationally driven by a lower surface plate rotation drive unit (not shown), 102 is a carrier having a tooth surface on the outer peripheral surface, and 103 is rotationally driven by an internal gear rotation drive unit (not shown). 104, a sun gear rotated by a sun gear rotation drive unit (not shown), 105 a work, 106 a support, 107 a suspension plate, 108 a universal joint, 109 an annular upper surface plate, 110 Is a drive shaft that is rotationally driven by an upper surface plate rotation drive unit (not shown), and 111 is a drive key that is attached to the key groove 110 a of the drive shaft 110 and connects the upper surface plate 109 and the drive shaft 110.

この両面研磨装置を使用するにあたっては、下定盤101の上で複数枚のキャリア102を内歯車103と太陽歯車104とに噛合せて放射状に配置し、これらキャリア102の複数のワーク保持孔にワーク105を装着する。また、支柱106、吊り板107等の部材を介して自在継手108により振り子状に吊り下げられている上定盤109を、図示しない、例えば、エアーシリンダ等の上定盤昇降部により下降させ、キャリア102に装着されたワーク105に適切な荷重を与える。   When using this double-side polishing apparatus, a plurality of carriers 102 are meshed with the internal gear 103 and the sun gear 104 on the lower surface plate 101 and arranged radially, and workpieces are placed in the plurality of workpiece holding holes of these carriers 102. 105 is attached. Further, the upper surface plate 109 suspended in a pendulum shape by the universal joint 108 via members such as the support column 106 and the suspension plate 107 is lowered by an upper surface plate elevating unit (not shown) such as an air cylinder, An appropriate load is applied to the workpiece 105 mounted on the carrier 102.

さらに、上定盤109に取り付けられている駆動キー111と駆動軸110とを連結する。駆動軸110のキー溝110aは上下方向に設けられ、駆動キー111と駆動軸110のキー溝110aとは回転駆動力を伝達するが、上下方向の移動は可能である。このため、上定盤109は、連結後もワーク105に倣って重力により下方向へ自然下降する。自在継手108に取り付けられた支軸は、図示しない軸受により回転自在に構成されており、駆動軸110の回転とともに上定盤109も回転する。   Further, the drive key 111 attached to the upper surface plate 109 and the drive shaft 110 are coupled. The keyway 110a of the drive shaft 110 is provided in the vertical direction, and the drive key 111 and the keyway 110a of the drive shaft 110 transmit rotational driving force, but can be moved in the vertical direction. For this reason, the upper surface plate 109 naturally descends downward by gravity following the workpiece 105 even after connection. The support shaft attached to the universal joint 108 is configured to be rotatable by a bearing (not shown), and the upper surface plate 109 rotates as the drive shaft 110 rotates.

ワーク105の研磨時には、上定盤109に設けられた砥粒供給孔(図示せず)から砥粒を供給しつつ、下定盤101と上定盤109とを互いに反対方向に回転させる。また、内歯車103及び太陽歯車104を回転させることにより下定盤101と上定盤109とにより挟持されるワーク105が装着されたキャリア102が自転しつつ公転し、ワーク105の両面が研磨される。   When the workpiece 105 is polished, the lower surface plate 101 and the upper surface plate 109 are rotated in opposite directions while supplying abrasive particles from an abrasive particle supply hole (not shown) provided in the upper surface plate 109. Further, by rotating the internal gear 103 and the sun gear 104, the carrier 102 on which the work 105 sandwiched between the lower surface plate 101 and the upper surface plate 109 is rotated and revolved, and both surfaces of the work 105 are polished. .

これら下定盤101、内歯車103、太陽歯車104および上定盤109は、それぞれ、下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部、および、上定盤回転駆動部により回動が制御されており、回動速度を調節して最適な研磨を行う。なお、ここでいう研磨とは、研削も含め、ラッピング・ポリッシング等の砥粒加工を総称する。図15および図16に示した両面研磨装置は、下定盤101の回転、上定盤109の回転、キャリア102の自転、キャリア102の公転を合わせた4つの運動要素から構成されることで、4−ウェイ方式の両面研磨装置と称されている。従来技術の両面研磨装置はこのようなものである。   The lower surface plate 101, the internal gear 103, the sun gear 104, and the upper surface plate 109 are rotated by the lower surface plate rotation drive unit, the internal gear rotation drive unit, the sun gear rotation drive unit, and the upper surface plate rotation drive unit, respectively. Is controlled, and the optimum polishing is performed by adjusting the rotation speed. The term “polishing” as used herein is a general term for abrasive processing such as lapping and polishing including grinding. The double-side polishing apparatus shown in FIGS. 15 and 16 is composed of four motion elements including the rotation of the lower surface plate 101, the rotation of the upper surface plate 109, the rotation of the carrier 102, and the revolution of the carrier 102. -It is called a double-side polishing apparatus of the way type. Such a conventional double-side polishing apparatus is as described above.

さてこのような両面研磨装置に対し、加工品質(厚み精度、平坦度など)の高精度化の要求が近年益々高まっている(品質高精度化)。上記の図15を用いて説明した従来技術ではエアーシリンダ等の上定盤昇降機構を用い、上定盤109の荷重変動を吊り板107およびシリンダロッドを介してエアーシリンダ内の内圧変化として検出して、これが設定値に一致するように流体圧力値の制御を行っており、上定盤109に作用する偏荷重や小さな荷重変動などへの追随が困難であった。また、上定盤109の着盤時などの低荷重領域ではエアーシリンダの内部摩擦などの影響があるため、精度のよい面圧の制御が難しいのが現状であった。   Now, for such a double-side polishing apparatus, there is an increasing demand for higher processing quality (thickness accuracy, flatness, etc.) in recent years (higher quality accuracy). In the prior art described with reference to FIG. 15 above, an upper surface plate raising / lowering mechanism such as an air cylinder is used to detect a load fluctuation of the upper surface plate 109 as a change in internal pressure in the air cylinder via the suspension plate 107 and the cylinder rod. Thus, the fluid pressure value is controlled so as to coincide with the set value, and it is difficult to follow the uneven load acting on the upper surface plate 109 or a small load fluctuation. In addition, in the low load region such as when the upper surface plate 109 is placed, there is an influence such as internal friction of the air cylinder, so that it is difficult to accurately control the surface pressure.

さらに両面研磨装置の品質高精度化を図る他の従来技術としては、例えば、特許文献1(特許第3262808号公報、発明の名称「遊星歯車方式平面加工盤」)では、上定盤昇降機構は上記と同様であるが、上定盤吊り板と上定盤の間を上下のプーリ群を介してエンドレスのロープ等で接続した構造であり、従来の4−ウェイ方式に比べて上定盤のワークおよび下定盤への追従性を改善した構造となっている。この方式では上定盤は回転しない構造となっており、3−ウェイ方式と呼ばれている。
特許文献2(特公平7−75827号公報、発明の名称「加工圧補正機構付き平面研磨装置」)では、エアーシリンダ等の上定盤昇降機構において、エアーシリンダのロッドと吊り板との間に荷重計を設置し、上定盤および吊り板の荷重を吊り板上部で計測してエアーシリンダへ供給する流体圧力を制御するようにしている。
特許文献3(特公昭63−009943号公報、発明の名称「ラッピング装置」)では、上下定盤間の距離を非接触センサにより計測して、加工中のワーク厚さを検出する構成が採られている。
Furthermore, as another conventional technique for improving the quality and accuracy of the double-side polishing apparatus, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3262808, the name of the “planetary gear system plane processing machine”), Similar to the above, but with a structure in which the upper surface plate suspension plate and the upper surface plate are connected by an endless rope etc. via upper and lower pulley groups, compared to the conventional 4-way system. It has a structure with improved followability to the workpiece and lower surface plate. In this method, the upper surface plate does not rotate and is called a 3-way method.
In patent document 2 (Japanese Patent Publication No. 7-75827, the name of the invention “planar polishing apparatus with a working pressure correction mechanism”), in an upper surface plate lifting mechanism such as an air cylinder, between an air cylinder rod and a suspension plate. A load meter is installed to control the fluid pressure supplied to the air cylinder by measuring the load on the upper surface plate and suspension plate at the top of the suspension plate.
Patent Document 3 (Japanese Patent Publication No. 63-009943, entitled “Lapping Device”) employs a configuration in which the distance between upper and lower surface plates is measured by a non-contact sensor to detect the workpiece thickness during processing. ing.

また、ワーク処理効率の向上や信頼性の高い履歴管理方法の確立のため、先に説明したような両面研磨装置の大型化と同時に、研磨工程の自動化の要望が高まっている。
研磨工程の一例としては、加工キャリアへのワークのローディング工程から、研磨加工を経て、研磨後のワークの取り出し、ワークの洗浄工程およびワークの収納工程などがあるが、特にローディング工程での人手によるワークのキャリア保持孔への装填作業や加工前のワークの装填状態の目視確認作業を自動化することが技術的に難しい課題であった。さらに、ワークの装填不良や加工条件の変動などにより、加工中に上定盤に異常振動が発生するクラッシュ対策などの課題があった。
Further, in order to improve work processing efficiency and establish a highly reliable history management method, there is an increasing demand for automation of the polishing process as well as an increase in the size of the double-side polishing apparatus as described above.
As an example of the polishing process, there are a process of loading a workpiece onto a processing carrier, a polishing process, a workpiece removal after polishing, a workpiece cleaning process, and a workpiece storing process. It was technically difficult to automate the work of loading the work into the carrier holding hole and the visual confirmation of the work loaded state before processing. Furthermore, there have been problems such as countermeasures against crashes in which abnormal vibration occurs in the upper surface plate during machining due to poor loading of workpieces or variations in machining conditions.

両面研磨装置の研磨工程の自動化を図る従来技術としては、例えば、特許文献4(特開平7−112365号公報、発明の名称「浮遊砥粒式研磨装置」)、特許文献5(特開平2−106269号公報、発明の名称「異常装填検知器を有する研磨機」)、特許文献6(特開2008−36802号公報、発明の名称「両面研磨装置および両面研磨装置におけるワークとキャリアとの重なり検知方法」)に記載の発明が知られている。   Examples of conventional techniques for automating the polishing process of a double-side polishing apparatus include, for example, Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-112365, title of invention “floating abrasive polishing apparatus”), Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2- No. 106269, the title of the invention “Polishing machine having an abnormal loading detector”), Patent Document 6 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-36802, the title of the invention “Duplicate detection of workpiece and carrier in double-side polishing apparatus and double-side polishing apparatus” The invention described in “Method”) is known.

特許第3262808号公報Japanese Patent No. 3262808 特公平7−75827号公報Japanese Patent Publication No. 7-75827 特公昭63−009943号公報Japanese Patent Publication No. 63-009943 特開平7−112365号公報JP-A-7-112365 特開平2−106269号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-106269 特開2008−36802号公報JP 2008-36802 A

品質高精度化について説明した特許文献1,2,3に記載の従来技術については以下のような問題があった。
特許文献1に記載の従来技術の遊星歯車方式平面加工盤では、上下定盤を平行に保持するため、特にワイヤロープにより上定盤を吊り下げて支持する3−ウェイ遊星歯車方式を採用しているが、この場合も上定盤の荷重変動を吊り板およびシリンダロッドを介してエアーシリンダ内の内圧変化として検出しており、これが設定値に一致するように流体圧力値の制御を行っており、上定盤に作用する荷重変動を精度良く検出することは困難であると同時に、着盤時などの低荷重領域ではエアーシリンダ等の内部摩擦などの影響や上定盤へ作用する偏荷重によるモーメント力などの影響があって、精度のよい制御が難しいのが現状であった。
The conventional techniques described in Patent Documents 1, 2, and 3 that describe high quality accuracy have the following problems.
In the prior art planetary gear type plane processing machine described in Patent Document 1, in order to hold the upper and lower surface plates in parallel, a 3-way planetary gear method in which the upper surface plate is suspended and supported by a wire rope is adopted. In this case as well, the load fluctuation of the upper surface plate is detected as a change in the internal pressure of the air cylinder via the suspension plate and cylinder rod, and the fluid pressure value is controlled so that it matches the set value. In addition, it is difficult to accurately detect load fluctuations acting on the upper surface plate, and at the same time, in the low load area such as when landing, it is due to the effects of internal friction such as air cylinders and uneven loads acting on the upper surface plate. At present, accurate control is difficult due to the influence of moment force.

特許文献2の従来技術の加工圧補正機構付き平面研磨装置では、上部のシリンダのピストンロッド先端にストレンゲージからなるセンサを設置して上定盤に作用させる荷重、即ちワークへの面圧を直接計測して、この作用荷重が目標値を保持するようにシリンダに作用する流体圧力を常に制御するものであるが、元々センサが軸支すべき荷重と比較して、定盤着盤時や加工時の荷重レベルは小さく、吊り板を含む上定盤の荷重を計測するための大きな容量で高価なセンサを使用して低荷重を計測しており、制御精度を十分確保することが困難であった。また、ピストンロッド下方部と上定盤り吊板との連結部には自在継手を適用しているが、上定盤に掛る片当りなどによるモーメント荷重が外乱として影響したり、低荷重域の検出ができないことと上定盤上部の支持構造の問題から上定盤着盤時に衝撃的な荷重がワークに作用する懸念があった。   In the conventional planar polishing apparatus with a processing pressure correction mechanism of Patent Document 2, a load made of a strain gauge is installed at the tip of the piston rod of the upper cylinder to directly apply the load acting on the upper platen, that is, the surface pressure on the workpiece. The fluid pressure acting on the cylinder is constantly controlled so that this applied load maintains the target value by measuring, but compared to the load that the sensor should support on its axis, The load level at the time was small, and the low load was measured using an expensive sensor with a large capacity for measuring the load of the upper surface plate including the suspension plate, and it was difficult to ensure sufficient control accuracy. It was. In addition, a universal joint is applied to the connecting part between the lower part of the piston rod and the upper surface plate suspension plate, but the moment load due to one piece hitting the upper surface plate may be affected as a disturbance or in the low load range. There was a concern that a shocking load might be applied to the workpiece when the upper platen was placed due to the inability to detect and the problem of the support structure on the upper platen.

特許文献3に記載の従来技術のラッピング装置では、上下定盤間の距離を非接触に計測するセンサを用いてワーク厚さの精度の良い検出を図っているが、研磨装置自身の大型化に伴い、大面積の定盤における摩耗の不均一さや加工時の発熱による定盤形状の変化などの影響がワーク全体の計測精度に悪影響を及ぼすという懸念があった。   In the prior art lapping apparatus described in Patent Document 3, accurate detection of the workpiece thickness is attempted using a sensor that measures the distance between the upper and lower surface plates in a non-contact manner, but the polishing apparatus itself is increased in size. Along with this, there is a concern that the influence of uneven wear on a large surface plate and changes in the shape of the surface plate due to heat generation during processing adversely affect the measurement accuracy of the entire workpiece.

この「品質高精度化」に関し、現状では半導体ウェーハなどではワークの大型化やバッチ当たりの加工枚数の増大が要求される状況にあるが、そのような状況下でも加工厚み精度等の向上が要求されるなど、トレードオフの関係にある装置の大型化と品質高精度化とをともに満たす必要に迫られている。   With regard to this "higher quality", semiconductor wafers are currently required to increase the size of workpieces and increase the number of workpieces per batch, but even under such circumstances, improvements in machining thickness accuracy, etc. are required. For example, there is a need to satisfy both the increase in size and high quality of equipment that are in a trade-off relationship.

特に大型の両面研磨装置においては、キャリア内の全てのワークに対して上下定盤を平行に保持しつつ、ワーク面に掛ける所定の面圧を均一かつ高精度に設定および保持し、加工中のワーク厚さを精度よく検出して、目標のワーク厚さになったら研磨加工を終了するというものであり、品質高精度化と大型化の両立は非常に困難なものであった。
これら特許文献1,2,3に記載の従来技術では、上記したような問題により装置を大型化すると品質向上が困難になるというものであり、装置の大型化と加工品質の向上とが両立しにくいというものであった。
In particular, in a large-sized double-side polishing machine, while holding the upper and lower surface plates parallel to all the workpieces in the carrier, the predetermined surface pressure applied to the workpiece surface is set and held with high accuracy and uniformity. The workpiece thickness is accurately detected and the polishing process is terminated when the target workpiece thickness is reached, and it is very difficult to achieve both high quality accuracy and large size.
In the prior art described in these Patent Documents 1, 2, and 3, it is difficult to improve the quality when the apparatus is enlarged due to the above-described problems, and both the enlargement of the apparatus and the improvement of the processing quality are compatible. It was difficult.

また、研磨工程の自動化について説明した特許文献4,5に記載の従来技術については以下のような問題があった。
特許文献4に記載の従来技術の浮遊砥粒式研磨装置では、ワークの異常装填や加工条件の変動などにより、加工中に上定盤に異常振動が発生し、ワークキャリアの破損や上下定盤の損傷を回避するための手段として、異常時に生じる振動計測を上定盤に取り付けた検出手段により行っている。しかし、研磨装置の構造として、ワークおよび下定盤に対する上定盤の追従性や上定盤の支持構造として研磨反力による微小な振動を拘束しない支持構造などが採られていない構造では、大面積で大重量の上定盤の振動を精度良く計測することは困難であった。
Further, the conventional techniques described in Patent Documents 4 and 5 describing the automation of the polishing process have the following problems.
In the prior art floating abrasive type polishing apparatus described in Patent Document 4, abnormal vibration occurs in the upper surface plate during processing due to abnormal loading of the workpiece or fluctuations in processing conditions, and the work carrier breaks or the upper and lower surface plates As a means for avoiding damage, vibration measurement that occurs at the time of abnormality is performed by detection means attached to the upper surface plate. However, the structure of the polishing equipment does not include a support structure that does not restrain the minute vibrations caused by the polishing reaction force as the support structure of the upper surface plate and the followability of the upper surface plate with respect to the workpiece and the lower surface plate. Therefore, it was difficult to accurately measure the vibration of the heavy surface plate.

また、特許文献5の従来技術の異常装填検知器を有する研磨機は、上定盤周辺に別途上定盤の下降位置を検出するセンサ装置を設置するが、別途装置を製作することになると同時に、設置場所の確保や制約があり、コスト高および設置が繁雑となる。   Further, the polishing machine having the prior art abnormal loading detector of Patent Document 5 is provided with a sensor device for separately detecting the lowering position of the upper surface plate around the upper surface plate. Securing and restricting the installation location increases costs and makes installation complicated.

また、特許文献6の従来技術の両面研磨装置および両面研磨装置におけるワークとキャリアとの重なり検知方法では、次のような課題があった。
・ワークの装填状況を確認するために計測センサを追加設置する必要があった。
・上定盤も回転する従来の4−ウェイ方式の研摩盤では、通常上定盤と下定盤は回転数制御のみを行う制御装置で制御されており、キャリアの位置決めは可能であるが上定盤の位置決めはできない構造となっていた。このため、位置決めされたキャリアの特定位置に対して、上定盤上に設置されたセンサ位置を定位置に置くことは困難であった。従って、常に昇降動作を伴う上定盤を位置決めするための装置を新たに設ける必要があり、技術的な困難があったと同時に、コスト高になってしまった。
・ 構造上の問題として、上定盤も回転する従来の4−way方式の研摩盤では、キャリアに乗り上げたワークの厚さ変化を上定盤の着盤時に検出する場合、上定盤の支持機構として追従性が不十分なため、誤動作が発生しやすかった。
・ 通常の加工方法においては、上定盤の着盤時に、研磨液を供給しつつキャリアを旋回ないし回転させながら着盤させて、上定盤からワークへ作用する負荷を分散・軽減させる方法が採られており、さらに上定盤の着盤荷重を十分に小さく設定する必要があった。以上の要件が不十分な場合、ワークが破損する懸念があった。
Moreover, the double-side polishing apparatus and the method for detecting the overlap between the workpiece and the carrier in the double-side polishing apparatus of Patent Document 6 have the following problems.
・ It was necessary to install additional measurement sensors to check the workpiece loading status.
-In conventional 4-way type polishing machines where the upper platen also rotates, the upper platen and lower platen are normally controlled by a controller that only controls the rotation speed, and the carrier can be positioned, but the upper platen The board could not be positioned. For this reason, it is difficult to place the sensor position installed on the upper surface plate at a fixed position with respect to the specific position of the positioned carrier. Accordingly, it is necessary to newly provide a device for positioning the upper surface plate that is always accompanied by the raising / lowering operation, which causes technical difficulties and increases the cost.
・ As a structural problem, the conventional 4-way polishing machine that rotates the upper platen supports the upper platen when detecting the change in the thickness of the workpiece on the carrier when the upper platen is mounted. Since the followability is insufficient as a mechanism, malfunctions are likely to occur.
-In the normal processing method, when the upper surface plate is mounted, there is a method of distributing and reducing the load acting on the workpiece from the upper surface plate by rotating and rotating the carrier while supplying the polishing liquid. In addition, it was necessary to set the landing load of the upper surface plate sufficiently small. When the above requirements were insufficient, there was a concern that the workpiece would be damaged.

また、上定盤着盤方法については特別に配慮が必要である。つまり、保持孔より外れてキャリア面に乗り上げたワークの損傷を最小限に止めるような手段を講じないとこれらのワークは損傷して復旧に非常な手間が掛かる事態となる。しかるに、このような手段に関する発明は従来技術ではなかった。   In addition, special consideration should be given to the method of landing on the upper surface plate. In other words, unless measures are taken to minimize damage to the workpieces that have come off the holding holes and have run on the carrier surface, these workpieces will be damaged, and it will take much time to recover. However, the invention relating to such means has not been a prior art.

さらに、上記手段で異常を検出できなかった場合(ワーク厚さが小さい場合、ワークが保持孔内の微小なワークの破片やスラリー塊等に乗り上げたような場合、誤作動が発生した場合など)、そのまま加工工程を続行するとクラッシュが発生してワーク、キャリアおよび定盤等に大きな損傷を与える懸念があった。   In addition, when the above-mentioned means cannot detect an abnormality (when the workpiece thickness is small, when the workpiece rides on a minute workpiece fragment or slurry in the holding hole, or when a malfunction occurs) When the machining process is continued as it is, a crash occurs and there is a concern that the workpiece, the carrier, the surface plate and the like are seriously damaged.

そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、トレードオフの関係にある装置の大型化と加工品質の高精度化(厚み精度、平坦度)に加え、研磨工程自動化も併せて実現する3−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置および加工方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and in addition to an increase in the size of the apparatus and a high processing quality (thickness accuracy, flatness) in a trade-off relationship, the polishing process is automated. It is an object of the present invention to provide a three-way planetary gear type double-side polishing apparatus and processing method to be realized.

本発明の請求項1に係る両面研磨装置は、
上定盤昇降部により上定盤が昇降し、下定盤回転駆動部により下定盤が回転駆動し、内歯車回転駆動部により内歯車が回転駆動し、太陽歯車回転駆動部により太陽歯車が回転駆動するようになされており、外周に歯面を形成するとともに回転方向に複数個のワーク保持孔を穿設したキャリアを、水平面内に配置された太陽歯車と内歯車との間に複数個噛み合わせておき、このワーク保持孔に挿入されたワークの表裏両面を下定盤と上定盤との間に挟み込んだ状態で、太陽歯車と内歯車とを回転させてキャリアを遊星運動させるとともに、下定盤をキャリアに対して相対的に回転させてワークをラッピングまたはポリッシングする3−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部により上下方向へ移動するようになされる吊り板と、
前記吊り板の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第1のプーリー群と、
前記上定盤に固定される支持部材と、
前記支持部材の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第2のプーリー群と、
前記上定盤の垂直方向の荷重を分割して均等に支持するように前記第1のプーリー群を構成するプーリと前記第2のプーリー群を構成するプーリーとの間に張架されるエンドレス状のワイヤロープと、
前記ワイヤロープの張力を計測する張力センサと、
を備えたことを特徴とする。
A double-side polishing apparatus according to claim 1 of the present invention includes:
The upper surface plate is moved up and down by the upper surface plate elevating unit, the lower surface plate is rotated by the lower surface plate rotation drive unit, the internal gear is rotated by the internal gear rotation drive unit, and the sun gear is rotated by the sun gear rotation drive unit. A plurality of carriers having tooth surfaces on the outer periphery and a plurality of workpiece holding holes formed in the rotational direction are meshed between a sun gear and an internal gear arranged in a horizontal plane. With the front and back surfaces of the workpiece inserted into the workpiece holding hole sandwiched between the lower surface plate and the upper surface plate, the sun gear and the internal gear are rotated to planetarily move the carrier, and the lower surface plate In a three-way planetary gear type double-side polishing apparatus that wraps or polishes a workpiece by rotating the workpiece relative to the carrier,
A suspension plate adapted to move in the vertical direction by the upper surface plate elevating part;
A first pulley group pivotally supported by a plurality of rotating shafts protruding from the side surface of the suspension plate;
A support member fixed to the upper surface plate;
A second pulley group supported by a plurality of rotating shafts protruding from the side surface of the support member;
An endless shape that is stretched between a pulley that constitutes the first pulley group and a pulley that constitutes the second pulley group so as to divide and vertically support the vertical load of the upper surface plate With wire rope,
A tension sensor for measuring the tension of the wire rope;
It is provided with.

また、本発明の請求項2に係る両面研磨装置は、
請求項1記載の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部および前記張力センサがともに接続される信号処理部を備え、
この信号処理部は、
前記吊り板から前記第1,第2のプーリー群のプーリーを介して張架される前記上定盤の負荷を前記張力センサの入力データから検出し、予め設定したワーク加工圧力値などとを比較して、それらの差に応じた制御信号を、前記上定盤昇降部の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力すること、
を特徴とする。
Moreover, the double-side polishing apparatus according to claim 2 of the present invention includes:
In the double-side polishing apparatus according to claim 1,
A signal processing unit to which the upper platen lifting unit and the tension sensor are connected together;
This signal processor
The load of the upper surface plate stretched from the suspension plate via the pulleys of the first and second pulley groups is detected from the input data of the tension sensor, and compared with a preset workpiece processing pressure value, etc. And outputting a control signal corresponding to the difference to the pressure control valve for controlling the fluid pressure supplied to the lifting cylinder of the upper platen lifting and lowering section,
It is characterized by.

また、本発明の請求項3に係る両面研磨装置は、
請求項1または請求項2に記載の両面研磨装置において、
前記上定盤の振動を検出する振動検出器を備えることを特徴とする。
Moreover, the double-side polishing apparatus according to claim 3 of the present invention includes:
In the double-side polishing apparatus according to claim 1 or 2,
A vibration detector for detecting vibration of the upper surface plate is provided.

また、本発明の請求項4に係る両面研磨装置は、
請求項3記載の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部および前記振動検出器がともに接続される信号処理部を備え、
この信号処理部は、
前記振動検出器からの振動データを入力して、予め設定した振動レベルの閾値を超えたか否かを判断し、振動レベルの閾値を超えた場合に直ちにワークの加工を停止して上定盤を上昇するように制御すること、
を特徴とする。
Moreover, the double-side polishing apparatus according to claim 4 of the present invention includes:
In the double-side polishing apparatus according to claim 3,
A signal processing unit to which the upper platen lifting unit and the vibration detector are connected together;
This signal processor
Input vibration data from the vibration detector, determine whether or not a preset vibration level threshold has been exceeded, and if the vibration level threshold is exceeded, immediately stop machining the workpiece and Controlling to ascend,
It is characterized by.

また、本発明の請求項5に係る両面研磨装置は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の両面研磨装置において、
それぞれ上定盤から下定盤上面までの距離あるいはキャリア上面までの距離を検出するため、
前記上定盤の内周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される内周側隙間計測センサと、
前記上定盤の外周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される外周側隙間計測センサと、
を備えることを特徴とする。
A double-side polishing apparatus according to claim 5 of the present invention is
In the double-side polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
In order to detect the distance from the upper surface plate to the upper surface of the lower surface plate or the distance from the upper surface of the carrier,
An inner circumference side clearance measurement sensor disposed on the inner circumference side of the upper surface plate and immediately above an arbitrary position of the carrier at the start of machining;
An outer peripheral side gap measuring sensor disposed on the outer peripheral side of the upper surface plate and immediately above an arbitrary position of the carrier at the start of processing;
It is characterized by providing.

また、本発明の請求項6に係る両面研磨装置は、
請求項5に記載の両面研磨装置において、
前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサがともに接続される信号処理部を備え、
この信号処理部は、
加工開始直前の前記上定盤をワークおよび前記下定盤へ下降する工程において、
前記張力センサの入力データが、予め設定した着盤荷重に達した時点で上定盤の下降を停止し、この時の前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからのキャリア上面までの隙間データをそれぞれ入力し、少なくともいずれか一方の隙間データが予め設定した閾値を超えた時、異常と判断して加工工程を中止して前記上定盤を上昇させること、
またワーク加工工程において、
前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからの上下定盤間の隙間データすなわちワーク厚みデータをそれぞれ入力してこれらの平均値を求め、この値が予め設定した加工目標厚みに達しているか否かを判断し、目標厚みに達した時点でワークの加工を停止して前記上定盤を上昇するように制御すること、
を特徴とする。
A double-side polishing apparatus according to claim 6 of the present invention
In the double-side polishing apparatus according to claim 5,
A signal processing unit to which the inner circumferential side gap measurement sensor and the outer circumferential side gap measurement sensor are connected together;
This signal processor
In the step of lowering the upper surface plate immediately before the start of machining to the workpiece and the lower surface plate,
When the input data of the tension sensor reaches a preset landing load, the lowering of the upper surface plate is stopped, and the carrier upper surface from the inner circumference side gap measurement sensor and the outer circumference side gap measurement sensor at this time is stopped. Each of the gap data, and when at least one of the gap data exceeds a preset threshold, it is judged as abnormal, the machining process is stopped and the upper surface plate is raised,
In the workpiece machining process,
The gap data between the upper and lower surface plates from the inner circumference side gap measurement sensor and the outer circumference side gap measurement sensor, that is, the workpiece thickness data, are respectively input to obtain an average value thereof, and this value reaches a preset processing target thickness. Control whether to raise the upper surface plate by stopping the machining of the workpiece when the target thickness is reached,
It is characterized by.

本発明の請求項7に係る両面研磨装置の加工方法は、
請求項6に記載の両面研磨装置における、加工開始直前の上定盤着盤時の動作工程において、
前記上定盤が微速度で下降してワーク面へ着盤する時に、前記キャリアを元の中心軸周りに所定量回転する動作中であるように、予め前記キャリアの回転開始時間を設定しておくと共に、前記キャリアの回転量を(1/ワーク数)×N (ただし、Nは整数)とすること、
を特徴とする。
The processing method of the double-side polishing apparatus according to claim 7 of the present invention is:
In the double-side polishing apparatus according to claim 6, in the operation process when landing on the upper surface plate immediately before the start of processing,
The carrier rotation start time is set in advance so that the carrier rotates during a predetermined amount around the original central axis when the upper surface plate descends at a slow speed and places on the work surface. And the amount of rotation of the carrier is (1 / number of workpieces) × N (where N is an integer),
It is characterized by.

本発明によれば、トレードオフの関係にある装置の大型化と加工品質の高精度化(厚み精度、平坦度)に加え、研磨工程自動化も併せて実現する3−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置および加工方法を提供することができる。   According to the present invention, both sides of a three-way planetary gear system that realizes automation of a polishing process in addition to an increase in size of a device and a high processing quality (thickness accuracy, flatness) in a trade-off relationship. A polishing apparatus and a processing method can be provided.

本発明を実施するための形態の3−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の斜視図である。It is a perspective view of the principal part of the 3-way type double-side polish apparatus of the form for implementing this invention. 本発明を実施するための形態の3−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the 3-way type double-side polish apparatus of the form for implementing this invention. 両面研磨装置のキャリアの平面図である。It is a top view of the carrier of a double-side polish apparatus. 両面研磨装置の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a double-side polishing apparatus. 上定盤の着盤工程の説明図である。It is explanatory drawing of the landing process of an upper surface plate. 上定盤の着盤工程のフローチャートである。It is a flowchart of the landing process of an upper surface plate. 上定盤、下定盤およびキャリアの相対速度の説明図である。It is explanatory drawing of the relative speed of an upper surface plate, a lower surface plate, and a carrier. 本発明を実施するための他の形態の3−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の斜視図である。It is a perspective view of the principal part of the 3-way type double-side polish apparatus of the other form for implementing this invention. 本発明を実施するための他の形態の3−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the 3-way type double-side polish apparatus of the other form for implementing this invention. 両面研磨装置の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a double-side polishing apparatus. 本発明を実施するための形態の3−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the 3-way type double-side polish apparatus of the form for implementing this invention. 両面研磨装置のキャリアの平面図である。It is a top view of the carrier of a double-side polish apparatus. 両面研磨装置の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of a double-side polishing apparatus. 上定盤の着盤工程のフローチャートである。It is a flowchart of the landing process of an upper surface plate. 従来技術の4−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の斜視図である。It is a perspective view of the principal part of the 4-way type double-side polish apparatus of a prior art. 従来技術の4−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the 4-way type double-side polish apparatus of a prior art.

続いて、本発明を実施するための形態について図を参照しつつ以下に説明する。まず、両面研磨装置100の全体構造について図1,図2,図3を参照しつつ説明する。1は図示しない下定盤回転駆動部により回転する下定盤、2は下定盤1の上に放射状に配置された複数のキャリア、3はキャリア2の外周の歯面と噛合い、かつ、図示しない内歯車回転駆動部により回転する内歯車、4はキャリア2の外周の歯と噛合い、かつ、図示しない太陽歯車回転駆動部により回転する太陽歯車、5はキャリア2に穿設されたワーク保持孔2aに装着されてラッピングまたはポリッシングされる複数のワーク、6は上定盤、7は第1のプーリー群を構成するプーリー、8は本発明の支持部材の一例であって円環状に構成されたリング、9は第2のプーリー群を構成するプーリー、10は五角形状の吊り板、11は吊り板10の中心に配置された軸受、12はプーリー7,9間に掛け渡されたワイヤロープ、13は上定盤6に立設されたピン、14はストッパー、15は軸受11に支軸されるエアーシリンダー(本発明の上定盤昇降部の具体例)のロッド先端部、16はブラケット、17は張力センサである。以下、具体例について説明する。   Then, the form for implementing this invention is demonstrated below, referring a figure. First, the overall structure of the double-side polishing apparatus 100 will be described with reference to FIGS. Reference numeral 1 denotes a lower surface plate which is rotated by a lower surface plate rotation driving unit (not shown), 2 denotes a plurality of carriers arranged radially on the lower surface plate 1, 3 denotes meshing with a tooth surface on the outer periphery of the carrier 2, and an inner side not shown An internal gear 4 rotated by a gear rotation drive unit, 4 meshes with teeth on the outer periphery of the carrier 2, and a sun gear rotated by a sun gear rotation drive unit (not shown), 5 is a work holding hole 2a formed in the carrier 2. A plurality of workpieces that are mounted on and lapped or polished, 6 is an upper surface plate, 7 is a pulley that constitutes a first pulley group, and 8 is an example of a support member of the present invention and is a ring that is formed in an annular shape , 9 is a pulley constituting the second pulley group, 10 is a pentagonal suspension plate, 11 is a bearing disposed at the center of the suspension plate 10, 12 is a wire rope spanned between the pulleys 7 and 9, 13 Is the top plate 14 is a stopper, 14 is a stopper, 15 is a rod tip of an air cylinder (a specific example of the upper platen raising / lowering part of the present invention) supported by a bearing 11, 16 is a bracket, and 17 is a tension sensor. . Hereinafter, specific examples will be described.

上定盤6の上面の内周寄りの位置に同心状のリング8が上定盤6と一体となるように固定されており、このリング8の外周面には、5個のプーリー7が水平な回転軸に等間隔に取り付けられている。上から見て72°毎に取り付けられる。リング8の上方には、五角形の吊り板10が軸受11を介してロッド先端部15に回転自在に支持されている。   A concentric ring 8 is fixed to a position near the inner periphery of the upper surface of the upper surface plate 6 so as to be integrated with the upper surface plate 6, and five pulleys 7 are horizontally disposed on the outer peripheral surface of the ring 8. Are attached to a rotating shaft at equal intervals. It is attached every 72 ° when viewed from above. Above the ring 8, a pentagonal suspension plate 10 is rotatably supported by a rod tip 15 via a bearing 11.

この吊り板10の外周面には各辺につき2個ずつ計10個のプーリー9が水平な回転軸に取り付けられている。リング8のプーリー7と、吊り板10のプーリー9との間には、両端を連結してエンドレス状態としたワイヤロープ12が張架されており、このワイヤロープ12によってリング8および上定盤6が吊り板10から均等な力で支持されている。本形態では2個のプーリー9と1個のプーリー7とを交互に掛け渡して、ワイヤロープ12により上下方向に10箇所で吊り下げられている。   A total of ten pulleys 9 are attached to the horizontal rotating shaft on the outer peripheral surface of the suspension plate 10, two on each side. Between the pulley 7 of the ring 8 and the pulley 9 of the suspension plate 10, a wire rope 12 connected between both ends to be endless is stretched, and the ring 8 and the upper surface plate 6 are stretched by the wire rope 12. Is supported by the suspension plate 10 with an equal force. In this embodiment, two pulleys 9 and one pulley 7 are alternately wound and are suspended at 10 points in the vertical direction by the wire rope 12.

このワイヤロープ12の一箇所に張力センサ17が設けられる。張力センサ17はワイヤ張力を測定する。10箇所でプーリー7とプーリー9との間にワイヤロープ12が渡されて上定盤6を吊り下げている。換言すれば1箇所のプーリー7とプーリー9との間のワイヤロープ12は上定盤6の重さの1/10の張力が加わっていることとなる。このため、張力センサ17が計測するワイヤ張力も上定盤6の重さの1/10の力を張力として計測する。図15,図16を用いて説明した従来技術のロードセル112は吊り板107と連結軸106と上定盤109などの全ての重さを計測する必要があるため、大容量で高価なロードセル等の計測器を設置する必要があり、設置するための構造変更を含めて、非常に高価なものであった。また、このような支持軸上に大容量のロードセルを設置した場合は、ロッド軸方向の荷重は計測しやすいが大きな面積を有する上定盤に作用する偏荷重などを正確に検出できないという問題がある。
本発明によるワイヤ張力計による計測方法では、本例で言えば1/10以下の容量の張力計が使用でき、また取付けも容易なため、特に大きな機械的設計変更なしに安価に設置することができる。また、エンドレスワイヤの中間に取り付ける構造のため、上定盤の偏荷重などもワイヤ張力としてワイヤ長手方向のみの張力として計測することができる。
A tension sensor 17 is provided at one location of the wire rope 12. The tension sensor 17 measures the wire tension. The wire rope 12 is passed between the pulley 7 and the pulley 9 at 10 places, and the upper surface plate 6 is suspended. In other words, a tension of 1/10 of the weight of the upper surface plate 6 is applied to the wire rope 12 between the pulley 7 and the pulley 9 at one place. For this reason, the wire tension measured by the tension sensor 17 is also measured as a tension that is 1/10 of the weight of the upper surface plate 6. The load cell 112 of the prior art described with reference to FIGS. 15 and 16 needs to measure all the weights of the suspension plate 107, the connecting shaft 106, the upper surface plate 109, etc. It was necessary to install a measuring instrument, and it was very expensive, including structural changes for installation. In addition, when a large-capacity load cell is installed on such a support shaft, it is easy to measure the load in the rod axis direction, but there is a problem that it is not possible to accurately detect an offset load acting on an upper surface plate having a large area. is there.
In the measurement method using the wire tension meter according to the present invention, a tension meter having a capacity of 1/10 or less can be used in this example, and it can be easily installed, so that it can be installed at a low cost without any significant mechanical design change. it can. In addition, since the structure is attached in the middle of the endless wire, the uneven load of the upper surface plate can be measured as the wire tension only in the wire longitudinal direction.

なお、大型の研磨装置の場合はプーリーの箇所を大幅に増やし、例えば、ワイヤロープ12は64箇所(:M)で支持されるものとすると、上定盤6の荷重=3000kgに対し、張力センサに作用する荷重=3000×1/64(:M)≒47kgとなり、さらに計測レンジが小さい安価な張力センサ17を選択することができる。また、誤差も小さくなり、計測精度を向上させることができる。この個数Mは設計事項であり、M箇所で支持させるものとすることができる。
そして、吊り板10から第1,第2のプーリー群のプーリー7,9を介して張架される上定盤6の負荷を張力センサ17の入力データから検出し、予め設定したワーク加工圧力値とを比較して、それらの差に応じた制御信号を、上定盤昇降部19の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力することで、ワークへ作用させる面圧を設定通りに制御することができる。
In the case of a large polishing apparatus, the number of pulleys is greatly increased. For example, when the wire rope 12 is supported at 64 points (: M), the tension sensor is applied to the load of the upper surface plate 6 = 3000 kg. The load acting on the pressure = 3000 × 1/64 (: M) ≈47 kg, and an inexpensive tension sensor 17 having a smaller measurement range can be selected. In addition, the error is reduced and the measurement accuracy can be improved. This number M is a design matter and can be supported at M locations.
Then, the load of the upper surface plate 6 stretched from the suspension plate 10 via the pulleys 7 and 9 of the first and second pulley groups is detected from the input data of the tension sensor 17, and a preset workpiece processing pressure value is obtained. And a control signal according to the difference between them is output to the pressure control valve that controls the fluid pressure supplied to the lifting cylinder of the upper surface plate lifting and lowering section 19 to set the surface pressure that acts on the workpiece. Can be controlled on the street.

上定盤6の上面の外周寄りの位置であって互いに対向する位置に、複数個(本形態では例示的に2個)のピン13が立設されている。さらに、盤本体(図示せず)に一体的に取り付けられているブラケット16にストッパー14が軸支され、ブラケット16に対してストッパー14が起倒するように構成されている。このストッパー14の先端を上定盤6の上側に下降させることで、ピン13の側面にストッパー14が当接する。このような回り止めのピン13は、上定盤6の上面外周寄り位置に突設して複数個が設けられる。また、同数のストッパー14が設けられて、盤本体側に支持されて回り止めのピン13の側面に当接して上定盤6の回転を止めるように構成される。   A plurality (two in the present embodiment, for example) of pins 13 are erected at positions near the outer periphery of the upper surface of the upper surface plate 6 and facing each other. Further, a stopper 14 is pivotally supported on a bracket 16 that is integrally attached to a board body (not shown), and the stopper 14 is configured to be tilted with respect to the bracket 16. By lowering the tip of the stopper 14 to the upper side of the upper surface plate 6, the stopper 14 comes into contact with the side surface of the pin 13. A plurality of such anti-rotation pins 13 are provided so as to protrude from a position near the outer periphery of the upper surface of the upper surface plate 6. Further, the same number of stoppers 14 are provided, and are configured to stop the rotation of the upper surface plate 6 by being supported on the side of the panel body and coming into contact with the side surface of the non-rotating pin 13.

このようにして、上定盤6がワイヤロープ12により回転方向に等間隔でM箇所で吊り下げられることにより、水平面と平行となる位置で上定盤6が安定する。
なお、リング8と吊り板10とをワイヤロープ12で支持するのに加え、上定盤6を上下方向にのみ移動するように動作を拘束し、上下方向に移動しても上定盤6が下定盤1に対して確実に平行を維持するような形態としても良い。
In this manner, the upper surface plate 6 is suspended at M positions at equal intervals in the rotation direction by the wire rope 12, so that the upper surface plate 6 is stabilized at a position parallel to the horizontal plane.
In addition to supporting the ring 8 and the suspension plate 10 with the wire rope 12, the operation is restricted so that the upper surface plate 6 moves only in the vertical direction. It is good also as a form which maintains parallel with respect to the lower surface plate 1 reliably.

図3で示すように、円環状の下定盤1の上面には、複数枚(本形態では5枚)のキャリア2が内歯車3と太陽歯車4とに噛合わせられて等分割に配置されており、そのキャリア2に穿設されたワーク保持孔2aには、ワーク5が複数枚装着される。キャリア2にはキャリア切り欠き2bやキャリア番号および保持孔番号などが穿設されている。   As shown in FIG. 3, a plurality of (five in this embodiment) carriers 2 are meshed with the internal gear 3 and the sun gear 4 and are equally divided on the upper surface of the annular lower surface plate 1. A plurality of workpieces 5 are mounted in the workpiece holding holes 2 a formed in the carrier 2. The carrier 2 is provided with a carrier notch 2b, a carrier number, a holding hole number, and the like.

ワーク2の研磨時には、上定盤6に設けられた供給孔(図示せず)からリンスやスラリーを供給しつつ、下定盤1を回転させると同時に、内歯車3および太陽歯車4を回転させることにより下定盤1と上定盤6とにより挟持されるワーク5が装着されたキャリア2が自転しつつ公転し、ワーク5の両面が研磨される。   When polishing the workpiece 2, the inner gear 3 and the sun gear 4 are rotated at the same time as the lower surface plate 1 is rotated while supplying rinse and slurry from a supply hole (not shown) provided in the upper surface plate 6. As a result, the carrier 2 with the work 5 held between the lower surface plate 1 and the upper surface plate 6 revolves while rotating, and both surfaces of the work 5 are polished.

これら下定盤1、内歯車3、太陽歯車4は、それぞれ、下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部により回動が制御されており、回動速度を調節して最適な研磨を行う。さらに、自動化仕様の研磨機では、内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部は位置決め制御が可能なようにサーボモータおよびその制御装置が搭載されている。なお、ここでいう研磨とは、研削も含め、ラッピング・ポリッシング等の砥粒加工を総称する。図1および図2に示した両面研磨装置は、下定盤1の回転、キャリア2の自転、キャリア2の公転を合わせた3つの運動要素から構成されることで、3−ウェイ方式の両面研磨装置と称されている。   The rotation of the lower surface plate 1, the internal gear 3, and the sun gear 4 is controlled by the lower surface plate rotation drive unit, the internal gear rotation drive unit, and the sun gear rotation drive unit, respectively. Perform proper polishing. Furthermore, in an automated polishing machine, a servomotor and its control device are mounted so that the internal gear rotation drive unit and the sun gear rotation drive unit can perform positioning control. The term “polishing” as used herein is a general term for abrasive processing such as lapping and polishing including grinding. The double-side polishing apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2 is composed of three movement elements including the rotation of the lower platen 1, the rotation of the carrier 2, and the revolution of the carrier 2. It is called.

また、回路ブロックは図4で示すようになる。張力センサ17は信号処理部18に接続され、また、信号処理部18は上定盤昇降部19に接続される。この上定盤昇降部19は具体的にはエアーシリンダによる駆動部であるが、信号処理部18からの制御信号を、前記上定盤昇降部の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力することで上定盤6を昇降させたり、ワークへの面圧を一定に保持している。そして、この信号処理部18には、上記した下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部の制御や、リンスやスラリーの供給(図示せず)も制御する。具体的な制御については後述する。   The circuit block is as shown in FIG. The tension sensor 17 is connected to the signal processing unit 18, and the signal processing unit 18 is connected to the upper surface plate lifting / lowering unit 19. The upper surface plate elevating unit 19 is specifically a drive unit using an air cylinder, but pressure control for controlling the fluid pressure supplied to the elevating cylinder of the upper surface plate elevating unit by the control signal from the signal processing unit 18. By outputting to the valve, the upper surface plate 6 is moved up and down, and the surface pressure on the work is kept constant. The signal processing unit 18 also controls the lower surface plate rotation driving unit, the internal gear rotation driving unit, and the sun gear rotation driving unit, and the rinsing and slurry supply (not shown). Specific control will be described later.

続いて、具体的な加工動作について説明する。まず、ワークを各キャリアへ装填する装填作業(ローディング作業)が行われる。
図3で示すように、キャリア2に穿設されたワーク保持孔2a内に、複数枚のワーク5が装填される。自動化の場合には、この装填作業はワークハンドリングロボットなどによって自動的に行なわれる。
Next, a specific processing operation will be described. First, a loading operation (loading operation) for loading a workpiece onto each carrier is performed.
As shown in FIG. 3, a plurality of workpieces 5 are loaded into the workpiece holding holes 2 a drilled in the carrier 2. In the case of automation, this loading operation is automatically performed by a work handling robot or the like.

続いて上定盤をワークに着盤させる着盤工程を行う。この着盤工程では着盤時に挟み込んだワーク5へのダメージを最小にすると同時に、正常なワーク取り付け状態におけるワーク5へのダメージを回避する必要がある。例えば、上定盤6に付着しているスラリー塊があるとワーク5へストレスが掛かる場合などである。そこで、キャリアを自転させながら徐々に着盤していくことによって、仮にスラリー塊があったとしてもスラリー塊を粉砕しながら局部的な面圧上昇部が発生しないように着盤させることが重要である。さらに、上定盤6の着盤荷重をできるだけ低荷重に設定することも必要である。なお、一般的な加工開始時のように、キャリア2を定盤中心軸周りにも回転させることは可能であるが、このようにワーク5の移動量を大きくすると、ワーク5がキャリア2のワーク保持孔2aから大きく外れたり、上定盤6の着盤時にワーク5が破損して下定盤1上に散乱したりするとその後の復旧作業が非常に繁雑となるため、本発明では採用していない。通常のこの着盤工程について図5,図6を用いて説明する。なお、この工程は信号処理部18が行うものである。また、予め適切な着盤荷重が設定されているものとする。例えば、張力センサ17により着盤荷重を十分小さな値(300N〜500N)に設定しておく。図6で示すように信号処理部18は、上定盤6の通常下降を開始(ステップS1)し、上定盤6を基準速度で降下させる基準速度降下手段として機能する(ステップS2)。そして信号処理部18は、速度変更位置に到達したか否かを判断し(ステップS3)、変更位置に到達したならば着盤時間の計測を開始する(ステップS4)。速度変更位置に到達したか否かは、例えば、リミットスイッチ等の各種センサにより検出すれば良い。   Subsequently, a landing process for placing the upper surface plate on the workpiece is performed. In this landing process, it is necessary to minimize damage to the work 5 sandwiched at the time of landing and to avoid damage to the work 5 in a normal work attachment state. For example, there is a case where stress is applied to the workpiece 5 when there is a slurry lump adhering to the upper surface plate 6. Therefore, it is important to place the carrier so as not to generate a local surface pressure increase portion while crushing the slurry lump even if there is a slurry lump, by gradually putting the carrier while rotating the carrier. is there. Furthermore, it is necessary to set the landing load of the upper surface plate 6 as low as possible. Although it is possible to rotate the carrier 2 around the center axis of the platen as at the start of general machining, when the movement amount of the workpiece 5 is increased in this way, the workpiece 5 becomes the workpiece of the carrier 2. If the workpiece 5 is greatly disengaged from the holding hole 2a, or the workpiece 5 is damaged and scattered on the lower surface plate 1 when the upper surface plate 6 is mounted, the subsequent restoration work becomes very complicated. . This normal landing process will be described with reference to FIGS. This step is performed by the signal processing unit 18. It is assumed that an appropriate landing load is set in advance. For example, the landing load is set to a sufficiently small value (300 N to 500 N) by the tension sensor 17. As shown in FIG. 6, the signal processing unit 18 starts normal lowering of the upper surface plate 6 (step S1) and functions as a reference speed lowering means for lowering the upper surface plate 6 at the reference speed (step S2). Then, the signal processing unit 18 determines whether or not the speed change position has been reached (step S3). If the speed change position has been reached, measurement of the landing time is started (step S4). Whether or not the speed change position has been reached may be detected by various sensors such as limit switches.

信号処理部18は、キャリア自転開始時間のタイマをスタートする(ステップS5)。このキャリア自転開始時間は、例えば次式により算出されたものである。   The signal processing unit 18 starts a timer for the carrier rotation start time (step S5). This carrier rotation start time is calculated by the following equation, for example.

[数1]
キャリア自転開始時間=前回の着盤時間−1/2キャリア自転時間
[Equation 1]
Carrier rotation start time = previous landing time-1/2 carrier rotation time

これは着盤直前にて、キャリア2を自転させて自転中に着盤するようにあらかじめキャリア自転開始タイミングを設定するものであり、基本的には、前回実績から「自転時間×1/2」にて着盤するように設定したものである。なお、係数の1/2は特に限定した数値ではなく、キャリア2の自転動作中に上定盤6が確実に着盤すればよい。   This is to set the carrier rotation start timing in advance so that the carrier 2 rotates and rotates during the rotation immediately before landing. Basically, the rotation time x 1/2 from the previous record. It was set to land at. Note that 1/2 of the coefficient is not a particularly limited value, and it is sufficient that the upper surface plate 6 is surely placed during the rotation operation of the carrier 2.

ポイントは、キャリア2を自転させる量として、キャリア2の中心軸周りで上定盤6に設置したセンサ位置が常に同じ位置(近接するワーク保持孔2a・キャリア切り欠き2bとの相対的な位置関係が同じであること)になるようにすることである。先に示したように、キャリア5にはワーク保持孔2a以外に、キャリア切り欠き2bやキャリア番号および保持孔番号などが穿設されており、これらのキャリア切り欠き2b(あるいはその近傍)にセンサが下降して計測すると正確な距離データが得られないことになる。このため、例えばワーク4枚保持用のキャリアでは、1/4回転や1/2回転としている。キャリア2のワーク保持孔2aやキャリア切り欠き2bの影響を受けないように円周方向の同じ位置で計測する必要があるが、本発明の3−ウェイ方式の両面研磨装置では、上定盤6は非回転のためセンサ位置は常に一定であるという利点がある。   The point is that the position of the sensor installed on the upper surface plate 6 around the center axis of the carrier 2 is always the same as the amount of rotation of the carrier 2 (relative positional relationship with the adjacent work holding hole 2a and carrier notch 2b). Is to be the same). As described above, the carrier 5 is provided with a carrier notch 2b, a carrier number, a holding hole number, and the like in addition to the work holding hole 2a, and a sensor is provided in these carrier notches 2b (or the vicinity thereof). If the distance is lowered and measured, accurate distance data cannot be obtained. For this reason, for example, a carrier for holding four workpieces is set to 1/4 rotation or 1/2 rotation. Although it is necessary to perform measurement at the same position in the circumferential direction so as not to be affected by the work holding hole 2a and the carrier notch 2b of the carrier 2, the upper surface plate 6 is used in the 3-way double-side polishing apparatus of the present invention. Has the advantage that the sensor position is always constant because of non-rotation.

信号処理部18は、上定盤6が基準速度よりも遅い微速度で降下させる微速度降下手段として機能し(ステップS6)、リンスかスラリーを滴下させる(ステップS7)。そして、信号処理部18は、タイマーがキャリア自転開始時間に到達したか否かを判断し(ステップS8)、キャリア自転開始時間に到達するまで上定盤の微速度降下およびリンスやスラリーの滴下を続けるものとする。   The signal processing unit 18 functions as a slow speed lowering means for lowering the upper surface plate 6 at a slow speed slower than the reference speed (step S6), and drops rinse or slurry (step S7). Then, the signal processing unit 18 determines whether or not the timer has reached the carrier rotation start time (step S8), and performs a slow speed drop of the upper surface plate and dripping of rinse and slurry until the carrier rotation start time is reached. Shall continue.

信号処理部18は、キャリア自転開始時間に到達したときキャリアの自転を開始させるように内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部を駆動させるキャリア回転手段として機能する(ステップS9)。例えば内歯車3を角速度ωで、太陽歯車4を角速度−ωで回転させて各キャリアを公転せず自転させた状態とする。このキャリア自転の目的は、上定盤着盤時にワーク5に作用する負荷を分散させると同時に、スラリー塊などによる局部的なダメージを回避することにある。   The signal processing unit 18 functions as carrier rotation means for driving the internal gear rotation driving unit and the sun gear rotation driving unit so as to start the carrier rotation when the carrier rotation start time is reached (step S9). For example, the internal gear 3 is rotated at an angular velocity ω and the sun gear 4 is rotated at an angular velocity −ω to make each carrier rotate without revolving. The purpose of this carrier rotation is to disperse the load acting on the workpiece 5 when the upper surface plate is placed, and to avoid local damage due to slurry lump.

信号処理部18は、さらに上定盤6を微速度で下降させ、張力センサ17からのワイヤ張力データがあらかじめ設定した上定盤着盤荷重に到達したか否かを判断する判断手段として機能する(ステップS10)。この時、本発明の構造によれば、上定盤6は張架したワイヤのクッション機能と姿勢追従機能を有していることから、着盤時の衝撃的な負荷発生を緩和することができると同時に、比較的小さな接触反力をワイヤ張力へ反映させて計測することができる。   The signal processing unit 18 further lowers the upper surface plate 6 at a slow speed, and functions as a determination unit that determines whether or not the wire tension data from the tension sensor 17 has reached a preset upper surface platen load. (Step S10). At this time, according to the structure of the present invention, since the upper surface plate 6 has the function of cushioning the stretched wire and the posture following function, it is possible to mitigate the generation of an impact load at the time of landing. At the same time, a relatively small contact reaction force can be reflected in the wire tension for measurement.

信号処理部18は、張力データが所定値を下回って上定盤6がワーク5に最適な圧力にて接触している(つまり着盤した)と判断する場合に吊り板10とともに上定盤6の下降を停止させるように上定盤昇降部を駆動させる上定盤下降停止手段として機能する(ステップS11)。この場合、ワーク5に対する上定盤6の荷重条件が予め設定された着盤荷重と同じであり、ワーク5への負荷を最小限に抑制し上定盤6とわずかに接触した状態となっている。信号処理部18は、着盤時間計測を終了する(ステップS12)。この着盤時間は次回のキャリア自転開始時間の算出で利用される。一般に、この着盤時間は、昇降シリンダの特性(摺動摩擦など)や昇降シリンダへの圧力流体の供給速度、あるいは定盤の磨耗による自重の変化などの変動要因が多いため、このような自動計測を行なう必要がある。   The signal processing unit 18, together with the suspension plate 10, determines that the upper surface plate 6 is in contact with the workpiece 5 at an optimum pressure (that is, has landed) when the tension data falls below a predetermined value. It functions as an upper surface plate lowering stop means for driving the upper surface plate elevating part so as to stop the lowering of the upper surface plate (step S11). In this case, the load condition of the upper surface plate 6 with respect to the workpiece 5 is the same as the preset landing load, and the load on the workpiece 5 is suppressed to a minimum and is in slight contact with the upper surface plate 6. Yes. The signal processor 18 ends the landing time measurement (step S12). This landing time is used in the calculation of the next carrier rotation start time. In general, there are many fluctuation factors such as the characteristics of the lifting cylinder (sliding friction, etc.), the supply speed of the pressurized fluid to the lifting cylinder, or the change in the weight due to the wear of the surface plate. It is necessary to do.

信号処理部18は、キャリア自転を停止させるように内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部を制御してキャリア自転が終了したか否かを判断する(ステップS13)。例えば内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部が有するエンコーダや速度メータなどの出力から容易に判定することができる。   The signal processing unit 18 controls the internal gear rotation driving unit and the sun gear rotation driving unit so as to stop the carrier rotation, and determines whether or not the carrier rotation has ended (step S13). For example, it can be easily determined from outputs of an encoder, a speed meter, and the like included in the internal gear rotation drive unit and the sun gear rotation drive unit.

信号処理部18は、キャリア自転が終了したと判断するとき、リンスやスラリーの滴下を停止する(ステップS14)。
続いて内周側隙間計測センサ21と外周側隙間計測センサ22により、各キャリア上面までの距離をそれぞれ計測し、いずれかの計測値が基準値を超えている場合に「ワークの挟み込み」=「ワークの装填不良」と判定し、異常信号を信号処理部18から外部制御装置あるいは表示装置へ出力すると共に、上定盤6を所定の上昇位置へ上昇させる。いずれの計測値も基準値以下であれば、これにて加工運転準備が完了する。
When the signal processing unit 18 determines that the carrier rotation has ended, the signal processing unit 18 stops the rinsing and the dripping of the slurry (step S14).
Subsequently, the distance to the upper surface of each carrier is measured by the inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 respectively, and when any measured value exceeds the reference value, “work clamping” = “ It is determined that the workpiece is poorly loaded, and an abnormal signal is output from the signal processing unit 18 to the external control device or the display device, and the upper surface plate 6 is raised to a predetermined ascent position. If any measured value is below the reference value, the preparation for machining operation is completed.

続いて両面加工を行う。
下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部(何れも図示せず。)を駆動させて上定盤6を除いた内歯車3、太陽歯車4、下定盤1の3軸をそれぞれ所定の回転速度で回転駆動することで、キャリア2が遊星運動をするとともに、ワーク5の上下面を押圧する上定盤6と下定盤1とがワーク5に対して相対的に回転して摺動することで、ワーク5の上下面の研磨が開始される。
Subsequently, double-side processing is performed.
Three axes of the internal gear 3, the sun gear 4, and the lower surface plate 1 excluding the upper surface plate 6 by driving the lower surface plate rotation drive unit, the internal gear rotation drive unit, and the sun gear rotation drive unit (all not shown). Are rotated at a predetermined rotational speed, so that the carrier 2 performs a planetary motion, and the upper surface plate 6 and the lower surface plate 1 that press the upper and lower surfaces of the work 5 rotate relative to the work 5. As a result, the upper and lower surfaces of the work 5 are polished.

なお、キャリア2の公転に伴い、ワーク5から上定盤6に力が加わって上定盤6を同方向に回転させようとするが、ピン13がストッパー14に当接しているので回転が阻止され、上定盤6は停止状態に保持される。実際の研磨では、上定盤6に設けられた供給孔(図示せず)から、リンスやスラリーの滴下させて供給しながら、上定盤6を回転させることなく下定盤1のみを回転させ、同時に、内歯車3と太陽歯車4とを異なる角速度で回転させることにより、キャリア2を自転および公転させる。   As the carrier 2 revolves, force is applied from the work 5 to the upper surface plate 6 to rotate the upper surface plate 6 in the same direction, but the rotation is prevented because the pin 13 is in contact with the stopper 14. Then, the upper surface plate 6 is held in a stopped state. In actual polishing, only the lower surface plate 1 is rotated without rotating the upper surface plate 6 while supplying the rinse or slurry by dropping from a supply hole (not shown) provided in the upper surface plate 6. At the same time, the carrier 2 is rotated and revolved by rotating the internal gear 3 and the sun gear 4 at different angular velocities.

本発明では、ワーク5が装着されたキャリア2が、下定盤1と上定盤6との間で挟圧されながら遊星運動することで、ワーク5の両面が研磨される。すなわち、この実施形態では、下定盤1の回転、キャリア2の自転、同じくキャリア2の公転を合わせた3つの運動要素の組み合わせでワーク5が加工され、3−ウェイ方式で両面が研磨される。本形態では上定盤6を回転させないため、遠心力などを考慮しなくてよく、このように上定盤6を吊り下げる形態にできる。このように下定盤1を回転させる一方で上定盤6を回転させない機構を採り上定盤6の回転駆動によって生じる慣性モーメントによる影響を排除して、上定盤の重力による自然降下つまり下定盤1への追従を容易にすることを目的とする。   In the present invention, the carrier 2 on which the work 5 is mounted moves on the planetary surface while being sandwiched between the lower surface plate 1 and the upper surface plate 6, whereby both surfaces of the work 5 are polished. That is, in this embodiment, the workpiece 5 is processed by a combination of three movement elements including the rotation of the lower surface plate 1, the rotation of the carrier 2, and the revolution of the carrier 2, and both surfaces are polished by a 3-way method. In this embodiment, since the upper surface plate 6 is not rotated, it is not necessary to consider centrifugal force and the like, and thus the upper surface plate 6 can be suspended. In this way, the lower surface plate 1 is rotated while the upper surface plate 6 is not rotated, and the influence of the moment of inertia generated by the rotational driving of the upper surface plate 6 is eliminated, so that the natural fall by the gravity of the upper surface plate, that is, the lower surface plate is achieved. The purpose is to facilitate the tracking to 1.

このような両面研磨がなされている最中で、ワーク5の研磨が進行してワーク5の上面レベルが低下した場合には、ワイヤロープ13が伸長して上定盤6が重力によって自然降下し、上定盤6の下面がワーク5の上面によく追従して密着する。この場合、張力センサ17からのワイヤ張力データは大きくなるが、信号処理部18が上定盤昇降部19によりワイヤ張力データが所定値となるまで上定盤6を下降させ、ワイヤ張力データが所定値となったときに上定盤昇降部19を停止させて所定面圧となるように維持する。これによりワーク5に常時最適な面圧にて両面加工を行うことができる。このように、上定盤6をワイヤロープ12で吊り下げることにより、ワーク5の表面に対する上定盤6の追従性を高め、上定盤6が常に下定盤1に対し平行になるようにしている。   In the middle of such double-side polishing, when the workpiece 5 is polished and the upper surface level of the workpiece 5 is lowered, the wire rope 13 is extended and the upper surface plate 6 is naturally lowered by gravity. The lower surface of the upper surface plate 6 closely follows the upper surface of the work 5 and comes into close contact therewith. In this case, the wire tension data from the tension sensor 17 is increased, but the signal processing unit 18 lowers the upper platen 6 until the wire tension data reaches a predetermined value by the upper platen lifting / lowering unit 19, and the wire tension data is predetermined. When the value is reached, the upper surface plate elevating part 19 is stopped to maintain a predetermined surface pressure. As a result, it is possible to perform double-side processing at a surface pressure that is always optimal for the workpiece 5. In this way, by suspending the upper surface plate 6 with the wire rope 12, the followability of the upper surface plate 6 with respect to the surface of the work 5 is improved so that the upper surface plate 6 is always parallel to the lower surface plate 1. Yes.

なお、本形態では、ピン13およびストッパー14の当接により上定盤6の回転を停止させるため上定盤6の回転速度が0となるが、下定盤1の回転速度、およびキャリア2の公転速度を調節することで従来の4−ウェイ方式平行平面加工盤と同等の加工を実現することができる。このような速度調節について説明する。図7は、下定盤1、上定盤6およびキャリア2の速度制御を説明する説明図である。なお、キャリア2の自転については考慮せず説明を簡略化する。   In this embodiment, the rotation of the upper surface plate 6 is 0 because the rotation of the upper surface plate 6 is stopped by the contact of the pin 13 and the stopper 14, but the rotation speed of the lower surface plate 1 and the revolution of the carrier 2 are rotated. By adjusting the speed, machining equivalent to that of a conventional 4-way parallel plane machining machine can be realized. Such speed adjustment will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the speed control of the lower surface plate 1, the upper surface plate 6 and the carrier 2. The description is simplified without considering the rotation of the carrier 2.

例えば、キャリア2の公転速度と下定盤1の回転速度との相対速度、および、キャリア2の公転速度と上定盤6の回転速度との相対速度を等しくするとき、従来の4−ウェイ方式の両面研磨装置ならば、例えば図7(a)で示すようになる。   For example, when the relative speed between the revolution speed of the carrier 2 and the rotational speed of the lower surface plate 1 and the relative speed between the revolution speed of the carrier 2 and the rotational speed of the upper surface plate 6 are made equal, For example, FIG. 7A shows a double-side polishing apparatus.

すなわち、上定盤6を角速度−0.5ωで反時計方向に回転させ、かつ、キャリア2を角速度0.5ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク5を基準とすると、ワーク5の上面は上定盤6に角速度ωで接触し、同様に、下定盤1を角速度1.5ωで時計方向に回転させ、かつ、キャリア2を角速度0.5ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク5を基準とすると、ワーク5の下面は下定盤1に角速度−ωで接触する。   That is, if the upper surface plate 6 is rotated counterclockwise at an angular velocity of −0.5ω and the carrier 2 is revolved clockwise at an angular velocity of 0.5ω, If the upper surface contacts the upper surface plate 6 at an angular velocity ω, similarly, the lower surface plate 1 is rotated clockwise at an angular velocity of 1.5ω and the carrier 2 is revolved clockwise at an angular velocity of 0.5ω. When the workpiece 5 is used as a reference, the lower surface of the workpiece 5 comes into contact with the lower surface plate 1 at an angular velocity −ω.

本形態の3−ウェイ方式の両面研磨装置を用いて、この4−ウェイ方式の両面研磨装置と同様の加工を実現するために、例えば、図7(b)で示すように、回転しない上定盤6に対しキャリア2を角速度ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク5を基準とすると、ワーク5の上面は上定盤6に角速度ωで接触し、同様に、下定盤1を角速度2ωで時計方向に回転させ、かつ、キャリア2を角速度ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク5を基準とすると、ワーク5の下面は下定盤1に角速度−ωで接触する。   In order to achieve the same processing as the 4-way double-side polishing apparatus using the 3-way double-side polishing apparatus of this embodiment, for example, as shown in FIG. If the carrier 2 is revolved clockwise at an angular speed ω with respect to the board 6, the upper surface of the work 5 comes into contact with the upper surface plate 6 at the angular speed ω when the workpiece 5 is used as a reference. If the workpiece 2 is rotated clockwise at the angular velocity 2ω and the carrier 2 is revolved clockwise at the angular velocity ω, the lower surface of the workpiece 5 contacts the lower surface plate 1 at the angular velocity −ω.

このように上定盤6、下定盤1に対するワーク5の相対速度に関して、従来の4−ウェイ方式平行平面加工盤と同様の効果を本実施形態の3ウェイ方式の両面研磨装置でも下定盤1、内歯車3、および、太陽歯車4の回転速度を調節することで得ることができる。   As described above, with respect to the relative speed of the workpiece 5 with respect to the upper surface plate 6 and the lower surface plate 1, the same effect as that of the conventional 4-way type parallel flat surface processing machine can be obtained even in the lower surface plate 1, It can be obtained by adjusting the rotational speeds of the internal gear 3 and the sun gear 4.

これにより、上定盤6の下定盤1への追従性の向上および上定盤の回転駆動によって生じる慣性モーメントによる影響を排除するため、下定盤1を回転させる一方で上定盤6を回転させない機構を採り、従来技術の図15、図16に示した連結部の駆動軸110のキー溝110aと駆動キー111との動的摩擦抵抗が大きくなる事態を回避し、上定盤の重力による自然降下を容易にする。   Thereby, in order to improve the followability to the lower surface plate 1 of the upper surface plate 6 and to eliminate the influence of the moment of inertia caused by the rotational drive of the upper surface plate, the upper surface plate 6 is not rotated while the lower surface plate 1 is rotated. 15 and 16 of the prior art to avoid a situation in which the dynamic frictional resistance between the keyway 110a of the drive shaft 110 and the drive key 111 becomes large, and to prevent natural movement due to gravity of the upper surface plate. Make descent easier.

このように、両面研磨装置100では、上定盤を停止させた状態で、キャリアの上・下面に当接する上定盤および下定盤のキャリアに対する相対速度がほぼ同一となるように、太陽歯車、内歯車および下定盤の回転速度を制御することができる。   In this way, in the double-side polishing apparatus 100, the sun gear, so that the relative speed of the upper surface plate and the lower surface plate that are in contact with the upper and lower surfaces of the carrier is substantially the same with the upper surface plate stopped. The rotational speeds of the internal gear and the lower surface plate can be controlled.

また、着盤工程以外でも異物の検出に用いることもできる
信号処理部18が、張力センサ17からの張力データを入力して、張力センサ17からの張力データが減少して張力データから所定のワーク加工圧力値を引いて差分値が負になるかを判断する張力判断手段として機能し、差分値が負になって上定盤6とワーク5との間で過大な荷重が加わったと判断する場合に吊り板10とともに上定盤6を上昇させるように上定盤昇降部17を駆動させる過剰荷重時上定盤昇降手段として機能する。このように構成することで、思わぬ異物があったような場合でも、張力の変化により検出できる。このような機能を追加すれば、より安全性を高めることができる。
Further, the signal processing unit 18 that can be used for detecting foreign matter other than the landing process inputs the tension data from the tension sensor 17, the tension data from the tension sensor 17 decreases, and the predetermined data is obtained from the tension data. When it functions as a tension determination means that determines whether the difference value becomes negative by pulling the machining pressure value, and it is determined that an excessive load is applied between the upper surface plate 6 and the workpiece 5 because the difference value becomes negative The upper platen lifting / lowering unit 17 is driven so as to raise the upper platen 6 together with the suspension plate 10 to function as an upper platen lifting / lowering means at the time of excessive load. With such a configuration, even if there is an unexpected foreign object, it can be detected by a change in tension. If such a function is added, safety can be further improved.

このような本発明の両面研磨装置100によれば以下のような利点がある。説明のため、本発明と従来技術とを比較する。従来技術では昇降用のエアーシリンダの内部圧力値を検出・制御していたため、実際に作用する面圧を計測していないためフィードフォワード制御となっており、高精度な面圧制御が不可能であった。   Such a double-side polishing apparatus 100 of the present invention has the following advantages. For purposes of explanation, the present invention is compared with the prior art. In the conventional technology, the internal pressure value of the air cylinder for lifting is detected and controlled, so the surface pressure that actually acts is not measured, so feed-forward control is performed, and high-precision surface pressure control is impossible. there were.

また、従来技術では実際に作用する面圧を計測していないために精度に限界があった。
また、従来技術ではワークに加える着盤荷重(数十kgf程度、つまり数100N程度)レベルではエアーシリンダにおけるシリンダーロッドの摩擦力などの機械損失の影響により、着盤荷重を所望の値に制御することが困難であった。
In addition, the conventional technology has a limit in accuracy because it does not measure the actual surface pressure.
In the prior art, at the level of the landing load applied to the workpiece (about several tens of kgf, that is, about several hundred N), the landing load is controlled to a desired value due to the influence of mechanical loss such as the friction force of the cylinder rod in the air cylinder. It was difficult.

一方で本発明によれば、上定盤の吊り板10から上定盤6へ垂下したエンドレス状態のワイヤロープ12の途中に張力センサ17を設置し、ワーク5へ付与する面圧を制御するシステムをフィードバック制御として構成できるため、高精度な面圧制御を可能としている。   On the other hand, according to the present invention, a system for controlling the surface pressure applied to the workpiece 5 by installing the tension sensor 17 in the middle of the endless wire rope 12 hanging from the suspension plate 10 of the upper surface plate to the upper surface plate 6. Can be configured as feedback control, so that highly accurate surface pressure control is possible.

また、本発明によれば3−ウェイ方式により上定盤はワーク面に倣った状態となっているため、吊ワイヤには正味の吊荷重が作用しており、精度良く面圧の計測および制御が可能である。つまり、上定盤の片当たりによりモーメント荷重などの外乱を受けない構造である。   Further, according to the present invention, since the upper surface plate follows the workpiece surface by the 3-way method, a net suspension load acts on the suspension wire, and the surface pressure is accurately measured and controlled. Is possible. That is, it is a structure that is not subject to disturbance such as moment load due to the contact of the upper surface plate.

また、本発明によれば面圧に影響のあるリング体8や上定盤6の荷重のみを計測するものであるため、計測値から精度の高い面圧を算出でき、高精度な面圧制御を行うことができる。   In addition, according to the present invention, only the load of the ring body 8 and the upper surface plate 6 that affects the surface pressure is measured, so that it is possible to calculate a highly accurate surface pressure from the measured value, and the highly accurate surface pressure control. It can be performed.

また、本発明によればワイヤに作用する最大荷重=上定盤の重さ/上下に渡されるワイヤ本数Nとなって、小容量で安価な張力センサを使用できる。また、取り付けも容易なため、保守点検や交換作業が非常に容易である。   Further, according to the present invention, the maximum load acting on the wire = the weight of the upper surface plate / the number N of wires passed up and down, so that a small capacity and inexpensive tension sensor can be used. In addition, since the installation is easy, maintenance inspection and replacement work are very easy.

続いて他の形態について図8,図9,図10を参照しつつ説明する。本形態の両面研磨装置100’は、先に図1〜図7を用いて説明した両面研磨装置100と比較すると振動検出器20を追加搭載した点のみが相違する。そこで、振動検出器20について詳細に説明し、他の構成は同じ構成であるため、同じ符号を付するとともに重複する説明を省略する。以下振動検出器20について説明する。   Next, another embodiment will be described with reference to FIG. 8, FIG. 9, and FIG. The double-side polishing apparatus 100 ′ of this embodiment is different from the double-side polishing apparatus 100 described above with reference to FIGS. 1 to 7 only in that a vibration detector 20 is additionally mounted. Therefore, the vibration detector 20 will be described in detail, and the other configurations are the same, and thus the same reference numerals are given and redundant descriptions are omitted. Hereinafter, the vibration detector 20 will be described.

振動検出器20は、図8,図9からも明らかなように上定盤6に接して設けられ、上定盤6に加わった振動を検出する。振動検出器20は、図10に示すように信号処理部18に接続される。この信号処理部18は、例えば、振動検出器20からの振動データを入力して予め設定した振動レベルの閾値を超えたか否かを判断する異常振動判断手段として機能し、振動レベルの閾値を超えた場合に直ちにワークの加工を停止して上定盤を上昇するように上定盤昇降部19を駆動させる制御を行い、下定盤1および各ギヤを減速停止したのち、異常を告知する異常振動時上定盤昇降手段として機能する。振動判断では、より具体的には振動強度の実績データから閾値を所定レベルとして予め決定して、振動検出器20から振動を検知した振動検知信号を常時入力し、所定レベルを超えるような振動検知信号を入力したときに異常振動があったと判断すれば良い。   As is clear from FIGS. 8 and 9, the vibration detector 20 is provided in contact with the upper surface plate 6 and detects vibration applied to the upper surface plate 6. The vibration detector 20 is connected to the signal processing unit 18 as shown in FIG. For example, the signal processing unit 18 functions as an abnormal vibration determination unit that inputs vibration data from the vibration detector 20 and determines whether or not a predetermined vibration level threshold is exceeded, and exceeds the vibration level threshold. In this case, the upper surface plate lifting / lowering unit 19 is controlled to stop the machining of the workpiece and raise the upper surface plate immediately, and the lower surface plate 1 and each gear are decelerated to stop and then abnormal vibration is notified. It functions as an upper and lower surface plate lifting means. In vibration determination, more specifically, a threshold value is determined in advance as a predetermined level from actual vibration intensity data, and a vibration detection signal that detects vibration from the vibration detector 20 is constantly input to detect vibration that exceeds a predetermined level. What is necessary is just to judge that there was abnormal vibration when the signal was input.

特に、加工工程における上定盤6(固定部)に発生する異常振動を検出して、加工ワークの異常や装置自身に発生した異常を検出する。一般には「クラッシュ検知」と呼ばれている。3−ウェイ方式では、吊り下げられた上定盤6は回転せずワーク面に均一な面圧を掛けて倣った状態となっており、上面からの拘束がないため微小な振動を感度よく計測することができる。ちなみに図15,図16で説明したような4−ウェイ方式の両面研磨装置では上定盤に回転イナーシャがあるため、微小な振動を検出することが難しい。   In particular, abnormal vibrations that occur on the upper surface plate 6 (fixed part) in the machining process are detected, and abnormalities in the workpiece and abnormalities that occur in the apparatus itself are detected. Generally called “crash detection”. In the 3-way method, the suspended upper surface plate 6 does not rotate and is imitated by applying a uniform surface pressure to the work surface, and since there is no constraint from the upper surface, minute vibrations are measured with high sensitivity. can do. Incidentally, in the 4-way double-side polishing apparatus as described with reference to FIGS. 15 and 16, it is difficult to detect minute vibrations because the upper surface plate has rotational inertia.

特に図6の工程後に、内周側隙間計測センサ21と外周側隙間計測センサ22により、各キャリア上面までの距離をそれぞれ計測し、いずれかの計測値が基準値を超えている場合に「ワークの挟み込み」=「ワークの装填不良」と判定する工程において、万一「ワーク挟み込み」を検出できなかった場合に、加工工程の初期段階において前記異常振動判断手段により「クラッシュ検知」が可能となることから、異常装填検出手段のバックアップ手段として位置付けることができる。
また、万が一何らかの物体が上定盤6に当たったときには吊り下げ状態の上定盤は振動することとなり、加工を続けると加工精度が悪くなるため、一旦加工を中止して振動が収まってから再度加工を行えばよい。
In particular, after the process of FIG. 6, the distance to the upper surface of each carrier is measured by the inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22, and if any measured value exceeds the reference value, In the process of determining that “work jamming” = “workpiece loading failure”, if “work jamming” cannot be detected, the abnormal vibration judgment means can perform “crash detection” in the initial stage of the machining process. Therefore, it can be positioned as backup means for the abnormal loading detection means.
In the unlikely event that any object hits the upper platen 6, the suspended upper platen will vibrate, and if machining continues, machining accuracy will deteriorate. What is necessary is just to process.

また、加工時に異物が上下定盤とワークとの間に挟まって振動が生じたとき、張力センサ17の張力も瞬間的に小さくなるため、信号処理部18が振動の発生と張力データの低下とを同時に併せて検出したときには異物によるものと判断して上記のような処理をするようにしても良い。
このような本形態の両面研磨装置100’によれば、さらに利便性を高めている。
In addition, when a foreign object is caught between the upper and lower surface plates and the workpiece during processing and vibration occurs, the tension of the tension sensor 17 also decreases momentarily, so that the signal processing unit 18 generates vibration and lowers the tension data. May be determined to be due to foreign matter and the above-described processing may be performed.
According to such a double-side polishing apparatus 100 ′ of this embodiment, convenience is further enhanced.

続いて他の形態について図11,図12,図13,図14を参照しつつ説明する。本形態の両面研磨装置100”は、先に図1〜図7を用いて説明した両面研磨装置100と比較すると振動検出器20、内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22を搭載した点のみが相違する。そこで、内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22について詳細に説明し、他の構成は同じ構成であるため、同じ符号を付するとともに重複する説明を省略する。以下内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22について説明する。   Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. 11, 12, 13, and 14. FIG. The double-side polishing apparatus 100 ″ of this embodiment is equipped with a vibration detector 20, an inner peripheral side gap measuring sensor 21, and an outer peripheral side gap measuring sensor 22 as compared with the double-side polishing apparatus 100 described above with reference to FIGS. Therefore, the inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 will be described in detail, and the other configurations are the same, so that the same reference numerals are given and redundant description is omitted. Hereinafter, the inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 will be described.

内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22は、具体的には渦電流センサなどの非接触センサであり、図11,図12,図13,図14からも明らかなように上定盤6に内蔵して設けられ、内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22から下側にある被検出面までの距離を検出する。内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22は、図13に示すように信号処理部18に接続される。   The inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 are specifically non-contact sensors such as an eddy current sensor, and as shown in FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13, and FIG. It is built in the panel 6 and detects the distance from the inner circumferential side gap measuring sensor 21 and the outer circumferential side gap measuring sensor 22 to the lower surface to be detected. The inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 are connected to the signal processing unit 18 as shown in FIG.

本発明の内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22は、図12で示すように、上定盤6の中心軸に対して略対角位置の内周側および外周側に設置され、信号処理部18は、加工中の上定盤6から下定盤1の上面までの距離データを連続して計測し、ワーク厚さを各々の距離データの平均値とする。従来技術ではこのようなセンサを一個配置し、この単体のセンサから得られたデータを基にワーク厚さ管理を行っているが、本発明のような複数のセンサ構成にすることにより、大型の研摩盤における大面積の上下定盤の内周側および外周側での形状変化(摩耗による減肉や熱変形など)による影響やワーク面と各定盤間の介在物の影響などを軽減するとともに、計測精度の向上を図ることができる。   As shown in FIG. 12, the inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 according to the present invention are installed on the inner circumference side and the outer circumference side at substantially diagonal positions with respect to the central axis of the upper surface plate 6. The signal processing unit 18 continuously measures the distance data from the upper surface plate 6 to the upper surface of the lower surface plate 1 during processing, and sets the workpiece thickness as an average value of the distance data. In the prior art, one such sensor is arranged, and the workpiece thickness is managed based on the data obtained from this single sensor. In addition to reducing the effects of changes in shape (thinning due to wear, thermal deformation, etc.) on the inner and outer circumferences of large surface upper and lower surface plates in the grinding machine and the influence of inclusions between the work surface and each surface plate Measurement accuracy can be improved.

また、本発明の内周側隙間計測センサ21は、図12で示すように、上定盤6の内周側であって加工開始時にキャリア2の任意の位置の直上に配置され、また、外周側隙間計測センサ22は、図12で示すように、上定盤6の外周側であって加工開始時にキャリア2の任意の位置の直上に配置されるようになされる。そして、ワークローディング後に図6に示した一連の工程を終了した後、上定盤6からキャリア2上面までの距離データを内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22でそれぞれ計測し、いずれかの距離データが所定値を超えた場合に「ワークの挟み込み」=「ワークの装填不良」と判定し、異常信号を信号処理部18から外部制御装置あるいは表示装置へ出力すると共に、上定盤を所定の上昇位置へ上昇させる。いずれの計測値も基準値以下であれば、これにて加工運転準備が完了する。仮に、ワーク挟み込みの状態でそのまま加工を行うとクラッシュが発生し、キャリアやワークや定盤等を損傷させることになり、設備に多大な損害を及ぼすことになる。   Further, as shown in FIG. 12, the inner circumference side gap measuring sensor 21 of the present invention is arranged on the inner circumference side of the upper surface plate 6 and immediately above an arbitrary position of the carrier 2 at the start of processing. As shown in FIG. 12, the side gap measuring sensor 22 is arranged on the outer peripheral side of the upper surface plate 6 and immediately above an arbitrary position of the carrier 2 at the start of machining. Then, after the series of steps shown in FIG. 6 is completed after the work loading, the distance data from the upper surface plate 6 to the upper surface of the carrier 2 is measured by the inner circumferential side gap measuring sensor 21 and the outer circumferential side gap measuring sensor 22, respectively. If any of the distance data exceeds a predetermined value, it is determined that “work is caught” = “work loading failure”, and an abnormal signal is output from the signal processing unit 18 to the external control device or display device. Raise the board to a predetermined raised position. If any measured value is below the reference value, the preparation for machining operation is completed. If the machining is performed as it is with the workpiece sandwiched, a crash occurs, which damages the carrier, workpiece, surface plate, and the like, resulting in significant damage to the equipment.

このような両面研磨装置100”の着盤工程は、図14のステップS1〜S18のようにして行う。図14のステップS1〜S14は図6のステップS1〜S14と同じであり同様の処理を行う。S1〜S14については同じステップであるとして重複する説明を省略する。   14 is performed in the same manner as steps S1 to S18 in FIG. 14. Steps S1 to S14 in FIG. 14 are the same as steps S1 to S14 in FIG. S1 to S14 are the same step, and redundant description is omitted.

ステップS1〜S14に続いてステップS15〜S18による装填不良検知が行われる。
信号処理部18は、内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22からの隙間データを入力し(ステップS15)、いずれか一方の隙間データが予め求めた閾値データを上回るか否かを判断する隙間判断手段として機能する(ステップS16)。隙間データが所定閾値データよりも小さい場合にワークは挟まれていないと判断し、加工運転準備を完了する。一方で隙間データが所定閾値データよりも大きくキャリア保持孔2aからワーク5が外れてワーク装填不良であると判断するとき、吊り板10とともに上定盤6を直ちに上昇させるように上定盤昇降部19を駆動させる装填不良時上定盤昇降手段として機能し(ステップS17)、信号処理部18がエラー発生を告知するようにスピーカやディスプレイ部を制御し(ステップS18)、以後復旧操作を待つ状態となる。
Subsequent to steps S1 to S14, loading failure detection is performed in steps S15 to S18.
The signal processing unit 18 inputs the gap data from the inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 (step S15), and determines whether any one of the gap data exceeds the threshold data obtained in advance. It functions as a gap determining means for determining (step S16). When the gap data is smaller than the predetermined threshold data, it is determined that the workpiece is not pinched and the machining operation preparation is completed. On the other hand, when the gap data is larger than the predetermined threshold data and the work 5 is removed from the carrier holding hole 2a and it is determined that the work is not loaded correctly, the upper platen lifting / lowering unit is configured to raise the upper platen 6 together with the suspension plate 10 immediately. The upper platen lifting / lowering means for loading failure that drives 19 (step S17), the signal processing unit 18 controls the speaker and the display unit so as to notify the occurrence of an error (step S18), and then waits for a recovery operation. It becomes.

またワーク加工工程においては、内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22からの上下定盤間の隙間データすなわちワーク厚みデータをそれぞれ入力してこれらの平均値を求め、この値が予め設定した加工目標厚みに達しているか否かを判断し、目標厚みに達した時点でワークの加工を停止して上定盤6を前記上昇するように制御する。このようにすることで、ワーク厚さを目標値に近づけることができる。両面研磨装置100”はこのようなものである。
以上示したように、加工中のワーク厚さ計測手段である内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22をそのまま使用して、加工準備段階におけるワークの装填状態を検出する手段としても使用することができるため、何らの追加装置を設置する必要がない。また、各センサの設置位置もそれぞれ任意の位置に限定することにより、それぞれの目的に適った役割を果たすことができる。さらに、振動検出手段は、上記のワーク装填状態検出手段で万一検出できなかった場合のバックアップ手段としても位置付けられ、クラッシュ発生による設備への多大な影響を回避することが可能となる。
In the workpiece machining process, the gap data between the upper and lower surface plates, that is, the workpiece thickness data from the inner circumference side gap measurement sensor 21 and the outer circumference side gap measurement sensor 22 are respectively inputted to obtain an average value thereof. It is determined whether or not the set machining target thickness is reached, and when the target thickness is reached, the workpiece machining is stopped and the upper surface plate 6 is controlled to rise. In this way, the workpiece thickness can be brought close to the target value. The double-side polishing apparatus 100 "is such.
As described above, the inner circumferential side gap measuring sensor 21 and the outer circumferential side gap measuring sensor 22 which are workpiece thickness measuring means during machining can be used as they are to detect the workpiece loading state at the machining preparation stage. Since it can be used, there is no need to install any additional equipment. Further, by limiting the installation position of each sensor to an arbitrary position, it is possible to play a role suitable for each purpose. Furthermore, the vibration detection means is also positioned as a backup means in the event that the workpiece loading state detection means cannot be detected, and it is possible to avoid a great influence on the equipment due to the occurrence of a crash.

また、加工時に異物が上下定盤とワークとの間に挟まって振動が生じたとき、張力センサ17の張力も瞬間的に小さくなるため、信号処理部が距離データと張力データの低下とを同時に併せて検出したときには異物によるものと判断して上記のような処理をするようにしても良い。   Further, when a foreign object is sandwiched between the upper and lower surface plates and the workpiece during processing, the tension of the tension sensor 17 is instantaneously reduced, so that the signal processing unit simultaneously reduces the distance data and the tension data. When it is detected together, it may be determined that it is due to a foreign substance, and the above processing may be performed.

なお、本形態において振動検出器20を取り去って張力センサ17による計測と内周側隙間計測センサ21および外周側隙間計測センサ22とによる計測とを行う構成としても良い。
このような本形態の両面研磨装置100”によれば、さらに利便性を高めている。
In the present embodiment, the vibration detector 20 may be removed, and measurement by the tension sensor 17 and measurement by the inner circumferential side gap measurement sensor 21 and the outer circumferential side gap measurement sensor 22 may be performed.
According to such a double-side polishing apparatus 100 ″ of this embodiment, convenience is further enhanced.

また、図15,図16を用いて説明した従来技術の4−ウェイの両面研磨装置の構造では、着盤時の衝撃的ストレスをワークに与える懸念があること、さらにロードセルにも衝撃的負荷やモーメント荷重が作用するので、着盤荷重を高精度に制御できないという問題があったが、本発明の3−ウェイの両面研磨装置の構造では、吊支ワイヤがバネの役割を持っているため、これらの衝撃荷重が発生しないものであり、さらに本発明の構成によれば、加工工程におけるワークへの面圧付与に関しても当然ながら定盤全体を均一に精度良く制御できるので、ワーク品質を向上させることができる。   Further, in the structure of the prior art 4-way double-side polishing apparatus described with reference to FIGS. 15 and 16, there is a concern that impact stress at the time of landing may be given to the workpiece, and further, the load cell has an impact load. Since the moment load acts, there was a problem that the landing load could not be controlled with high precision, but in the structure of the 3-way double-side polishing apparatus of the present invention, the suspension wire has the role of a spring. These impact loads do not occur, and according to the configuration of the present invention, the surface plate can be uniformly and accurately controlled with respect to the application of surface pressure to the workpiece in the machining process, so that the workpiece quality is improved. be able to.

また、着盤時の操作は、上定盤〜ワーク(キャリア)間に相対運動を与えながら着盤させることとリンスあるいはスラリーを供給しながら着盤するようにしたため、着盤時のワークストレスを軽減し、さらに加工開始時のワークストレスも同時に軽減する。   In addition, the operation at the time of landing is performed by applying the relative movement between the upper surface plate and the work (carrier) and by placing the rinse or slurry while supplying the work stress. It also reduces the work stress at the start of machining.

以上のような本発明に係る両面研磨装置および加工方法は、ラッピング、ポリッシング等の精度の高い平面加工に適している。   The double-side polishing apparatus and processing method according to the present invention as described above are suitable for high-precision planar processing such as lapping and polishing.

100,100’,100”:両面研磨装置
1:下定盤
2:キャリア
2a:ワーク保持孔
2b:キャリア切り欠き
3:内歯車
4:太陽歯車
5:ワーク
6:上定盤
7:プーリー
8:リング
9:プーリー
10:吊り板
11:軸受
12:ワイヤロープ
13:ピン
14:ストッパー
15:ロッド先端部
16:ブラケット
17:張力センサ
18:信号処理部
19:上定盤昇降部
100, 100 ', 100 ": Double-side polishing apparatus 1: Lower surface plate 2: Carrier 2a: Workpiece holding hole 2b: Carrier notch 3: Internal gear 4: Sun gear 5: Work 6: Upper surface plate 7: Pulley 8: Ring 9: Pulley 10: Suspension plate 11: Bearing 12: Wire rope 13: Pin 14: Stopper 15: Rod tip 16: Bracket 17: Tension sensor 18: Signal processing unit 19: Upper platen lifting / lowering unit

Claims (7)

上定盤昇降部により上定盤が昇降し、下定盤回転駆動部により下定盤が回転駆動し、内歯車回転駆動部により内歯車が回転駆動し、太陽歯車回転駆動部により太陽歯車が回転駆動するようになされており、外周に歯面を形成するとともに回転方向に複数個のワーク保持孔を穿設したキャリアを、水平面内に配置された太陽歯車と内歯車との間に複数個噛み合わせておき、このワーク保持孔に挿入されたワークの表裏両面を下定盤と上定盤との間に挟み込んだ状態で、太陽歯車と内歯車とを回転させてキャリアを遊星運動させるとともに、下定盤をキャリアに対して相対的に回転させてワークをラッピングまたはポリッシングする3−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部により上下方向へ移動するようになされる吊り板と、
前記吊り板の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第1のプーリー群と、
前記上定盤に固定される支持部材と、
前記支持部材の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第2のプーリー群と、
前記上定盤の垂直方向の荷重を分割して均等に支持するように前記第1のプーリー群を構成するプーリと前記第2のプーリー群を構成するプーリとの間に張架されるエンドレス状のワイヤロープと、
前記ワイヤロープの張力を計測する張力センサと、
を備えたことを特徴とする両面研磨装置。
The upper surface plate is moved up and down by the upper surface plate elevating unit, the lower surface plate is rotated by the lower surface plate rotation drive unit, the internal gear is rotated by the internal gear rotation drive unit, and the sun gear is rotated by the sun gear rotation drive unit. A plurality of carriers having tooth surfaces on the outer periphery and a plurality of workpiece holding holes formed in the rotational direction are meshed between a sun gear and an internal gear arranged in a horizontal plane. With the front and back surfaces of the workpiece inserted into the workpiece holding hole sandwiched between the lower surface plate and the upper surface plate, the sun gear and the internal gear are rotated to planetarily move the carrier, and the lower surface plate In a three-way planetary gear type double-side polishing apparatus that wraps or polishes a workpiece by rotating the workpiece relative to the carrier,
A suspension plate adapted to move in the vertical direction by the upper surface plate elevating part;
A first pulley group pivotally supported by a plurality of rotating shafts protruding from the side surface of the suspension plate;
A support member fixed to the upper surface plate;
A second pulley group supported by a plurality of rotating shafts protruding from the side surface of the support member;
An endless shape stretched between the pulleys constituting the first pulley group and the pulleys constituting the second pulley group so as to divide and vertically support the vertical load of the upper surface plate With wire rope,
A tension sensor for measuring the tension of the wire rope;
A double-side polishing apparatus comprising:
請求項1記載の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部および前記張力センサがともに接続される信号処理部を備え、
この信号処理部は、
前記吊り板から前記第1,第2のプーリー群のプーリーを介して張架される前記上定盤の負荷を前記張力センサの入力データから検出し、予め設定したワーク加工圧力値とを比較して、それらの差に応じた制御信号を、前記上定盤昇降部の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力すること、
を特徴とする両面研磨装置。
In the double-side polishing apparatus according to claim 1,
A signal processing unit to which the upper platen lifting unit and the tension sensor are connected together;
This signal processor
The load of the upper surface plate stretched from the suspension plate via the pulleys of the first and second pulley groups is detected from the input data of the tension sensor, and compared with a preset workpiece processing pressure value. Outputting a control signal corresponding to the difference between them to a pressure control valve for controlling a fluid pressure supplied to the elevating cylinder of the upper surface plate elevating unit,
A double-side polishing apparatus characterized by
請求項1または請求項2に記載の両面研磨装置において、
前記上定盤の振動を検出する振動検出器を備えることを特徴とする両面研磨装置。
In the double-side polishing apparatus according to claim 1 or 2,
A double-side polishing apparatus comprising a vibration detector for detecting vibration of the upper surface plate.
請求項3記載の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部および前記振動検出器がともに接続される信号処理部を備え、
この信号処理部は、
前記振動検出器からの振動データを入力して、予め設定した振動レベルの閾値を超えたか否かを判断し、振動レベルの閾値を超えた場合に直ちにワークの加工を停止して上定盤を上昇するように制御すること、
を特徴とする両面研磨装置。
In the double-side polishing apparatus according to claim 3,
A signal processing unit to which the upper platen lifting unit and the vibration detector are connected together;
This signal processor
Input vibration data from the vibration detector, determine whether or not a preset vibration level threshold has been exceeded, and if the vibration level threshold is exceeded, immediately stop machining the workpiece and Controlling to ascend,
A double-side polishing apparatus characterized by
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の両面研磨装置において、
それぞれ下定盤上面までの距離を検出するため、
前記上定盤の内周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される内周側隙間計測センサと、
前記上定盤の外周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される外周側隙間計測センサと、
を備えることを特徴とする両面研磨装置。
In the double-side polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
To detect the distance to the upper surface of each lower surface plate,
An inner circumference side clearance measurement sensor disposed on the inner circumference side of the upper surface plate and immediately above an arbitrary position of the carrier at the start of machining;
An outer peripheral side gap measuring sensor disposed on the outer peripheral side of the upper surface plate and immediately above an arbitrary position of the carrier at the start of processing;
A double-side polishing apparatus comprising:
請求項5に記載の両面研磨装置において、
前記内周側隙間計測センサおよび前記内周側隙間計測センサがともに接続される信号処理部を備え、
この信号処理部は、
加工開始直前の前記上定盤をワークおよび前記下定盤へ下降する工程において、
前記張力センサの入力データが、予め設定した着盤荷重に達した時点で上定盤の下降を停止し、この時の前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからのキャリア上面までの隙間データをそれぞれ入力し、少なくともいずれか一方の隙間データが予め設定した閾値を超えた時、異常と判断して加工工程を中止して前記上定盤を上昇させること、
またワーク加工工程において、
前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからの上下定盤間の隙間データすなわちワーク厚みデータをそれぞれ入力してこれらの平均値を求め、この値が予め設定した加工目標厚みに達しているか否かを判断し、目標厚みに達した時点でワークの加工を停止して上定盤を前記上昇するように制御すること、
を特徴とする両面研磨装置。
In the double-side polishing apparatus according to claim 5,
A signal processing unit to which the inner circumferential side gap measurement sensor and the inner circumferential side gap measurement sensor are connected together;
This signal processor
In the step of lowering the upper surface plate immediately before the start of machining to the workpiece and the lower surface plate,
When the input data of the tension sensor reaches a preset landing load, the lowering of the upper surface plate is stopped, and the carrier upper surface from the inner circumference side gap measurement sensor and the outer circumference side gap measurement sensor at this time is stopped. Each of the gap data, and when at least one of the gap data exceeds a preset threshold, it is judged as abnormal, the machining process is stopped and the upper surface plate is raised,
In the workpiece machining process,
The gap data between the upper and lower surface plates from the inner circumference side gap measurement sensor and the outer circumference side gap measurement sensor, that is, the workpiece thickness data, are respectively input to obtain an average value thereof, and this value reaches a preset processing target thickness. Controlling whether to stop the machining of the workpiece and reach the upper surface plate when the target thickness is reached,
A double-side polishing apparatus characterized by
請求項6に記載の両面研磨装置における、加工開始直前の上定盤着盤時の動作工程において、
前記上定盤が微速度で下降してワーク面へ着盤する時に、前記キャリアをキャリアの中心軸周りに所定量回転する動作中であるように、予め前記キャリアの回転開始時間を設定しておくと共に、前記キャリアの回転量を(1/ワーク数)×N (ただし、Nは整数)とすること、
を特徴とする両面研磨装置の加工方法。
In the double-side polishing apparatus according to claim 6, in the operation process when landing on the upper surface plate immediately before the start of processing,
The carrier rotation start time is set in advance so that the carrier is rotating by a predetermined amount around the center axis of the carrier when the upper surface plate descends at a slow speed to land on the work surface. And the amount of rotation of the carrier is (1 / number of workpieces) × N (where N is an integer),
A processing method of a double-side polishing apparatus characterized by the above.
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