JP2013128987A - 両面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークキャリアの自転位置および公転位置の正確な位置決め制御を行えるようにした両面研磨装置を提供する。
【解決手段】サンギア１２６の回転方向に対しインターナルギア１３５を逆の回転方向であって、かつ同じ線速度で回転させて、ワークキャリア１３８を公転させずにその場で自転のみさせるようなギア配列を有する逆転用ギアトレーン１２７と、サンギア１２６の回転方向に対しインターナルギア１３５を同じ回転方向であって、かつ同じ角速度で回転させて、ワークキャリア１３８を自転させずに公転のみさせるようなギア配列を有する正転用ギアトレーン１２８と、を備える両面研磨装置とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数ワークの研磨を行う両面研磨装置に関する。

様々なワークを両面研磨する両面研磨装置においては、近年、ワークの供給から回収までの一連の工程を自動化する装置が順次導入されている。このような自動化は、生産性の向上、省力化、および、品質の向上などに寄与している。

通常の遊星歯車方式の両面研磨装置は、例えば、図７に示すような構造を有している。この両面研磨装置は、４系統の駆動系を有しており、下定盤駆動モータ５０１により下定盤５０２を回転させる下定盤駆動系、上定盤駆動モータ５０３により上定盤５０４を回転させる上定盤駆動系、サンギア駆動モータ５０５によりサンギア５０６を回転させるサンギア駆動系、インターナルギア駆動モータ５０７によりインターナルギア５０８を回転させるインターナルギア駆動系を有している。そして、サンギア５０６とインターナルギア５０８とにワークキャリア５０９を噛み合せており、これらサンギア５０６とインターナルギア５０８とをそれぞれ独立して回転駆動し、ワークキャリア５０９の回転速度制御や位置制御を行う。

回転速度制御により、ワークキャリア５０９は自転と公転とを行う。自転と公転との組み合わせにより最適な研磨が行われ、ワーク６００の加工精度を確保している。
また、位置制御により、ワークキャリア５０９は自転と公転とを行いながら移動していき、ワークキャリア５０９はローディング位置やアンローディング位置へ移動する。従来技術はこのようなものである。

しかしながら、ワークキャリアが自転と公転とを行いながら移動すると、ワークキャリアの位置およびワーク保持孔の位置も回転しながら移動するため、ワークキャリアのローディング位置やアンローディング位置への位置制御は容易ではないという問題があった。

そこで、ワークキャリアのローディング位置やアンローディング位置への位置制御を容易にするため、ワークキャリアを自転のみさせる方式が考えられる。このワークキャリアを自転のみさせる研磨でも、研磨パターンはやや制約を受けるものの、高精度に研磨加工することができる。

このような両面研磨装置の従来技術としては、例えば、特許文献１（特開２００１−１２１４１２公報、発明の名称「両面研磨装置」）に記載の発明が知られている。特許文献１に記載の両面研磨装置は、サンギアおよびインターナルギアにキャリアを噛み合い係合させ、このキャリア内に配置された被研磨物に対して上下面を上下定盤で挟持した状態で研磨する装置であって、キャリアがサンギアの回りを公転することなく所定の位置で自転のみして被研磨物を研磨する。

この両面研磨装置では、キャリアは公転することなく自転のみするため研磨終了まで当初の位置のままであり、ローディング位置およびアンローディング位置が異なることがないのでローディングおよびアンローディング作業が容易である。

また、両面研磨装置の他の従来技術としては、例えば、特許文献２（特開２０００−６１８２８号公報、発明の名称「遊星歯車方式平行平面加工盤のワークキャリア停止位置制御装置」）に記載の発明が知られている。特許文献２に記載の装置では、加工開始時のワークキャリアの公転位置および自転位置を記憶しておき、加工中のサンギアとインターナルギアの回転を検出して加工開始時からの累積回転角度を算出する。次いで、加工中に加工終了の指令が入力されると、その時点のサンギアとインターナルギアの累積回転角度から各ワークキャリアの公転位置および自転位置を算出し、ワークキャリアを目標停止位置に停止するためにサンギアおよびインターナルギアの駆動モータの速度を徐々に減速する。

このようなワークキャリア停止位置制御装置は、演算によりワークキャリアの位置制御を行うため、遊星歯車方式平行平面加工盤に対し、ワークキャリアを所定位置に停止させ、ワークの自動着脱装置を用いてワークをワークキャリアから着脱することができる。

特開２００１−１２１４１２公報 特開２０００−６１８２８号公報

しかしながら、上記した従来技術では何れも問題点を有するものであった。
例えば、引用文献１に記載の平面自動研磨装置では、キャリアを自転させることは可能であるが、ワークの位置決めについては具体的な開示がない。たとえば、１のキャリアに複数個のワークを保持させる場合、キャリアの自転によって最適な回転位置としないとワークのローディングやアンローディングが不可能となることもあった。単純に自転させるだけではローディングやアンローディングはできない。

また、引用文献２に記載の研磨装置は、一連の研磨加工工程（未加工ワークのローディング〜加工〜加工済みワークのアンローディング）を自動化するシステムの場合、サンギアおよびインターナルギアの各々の回転数を累積して、キャリアの位置を算出する操作を繰り返し行う。また、ワークキャリアの位置決め制御を行うには、各々のギアの回転数を基に煩雑な計算を行い、それぞれのモータに対して適正な位置決め制御を行う。

しかしながら、ＣＰＵでは、小数点以下の数値の扱い（切り捨て、または、切り上げなど）により計算誤差およびこれらの累積誤差が生じるため、位置決め誤差が発生するという問題があった。これらの操作は各ギアの原点出しを行うまで継続するので、計算誤差なども累積していく。

また、ギア機構ではバックラッシ等による位置誤差が生じるため、ＣＰＵの演算値とずれていくという問題もあった。通常は、ワークキャリアをセットするときに各ギアの原点合わせを行うが、その後は上記のような累積誤差も含む累積データに基づく計算の繰り返しとなるので、累積誤差は徐々に増大する傾向となる。これらの累積誤差は、再度ワークキャリアをセットするときに原点位置合わせを行うことによりリセットされるが、原点位置合わせは手間を要する作業であるため、リセット作業を頻繁に繰り返す訳にはいかず、累積誤差を増大させないように工夫する必要があった。

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、その目的は、ワークキャリアの自転位置および公転位置の正確な位置決め制御を行えるようにした両面研磨装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、
サンギア回転駆動部によりサンギアが回転駆動され、インターナルギア回転駆動部によりインターナルギアが回転駆動されるようになされており、ワーク保持孔を設けたワークキャリアを、水平面内に配置されたサンギアとインターナルギア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、サンギアとインターナルギアとを回転させてワークキャリアを自転または公転させるとともに、上定盤と下定盤とをワーク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両面研磨装置であって、
サンギアの回転方向に対しインターナルギアを逆の回転方向であって、かつ同じ線速度で回転させて、ワークキャリアを公転させずにその場で自転のみさせるようなギア配列を有する第１のギアトレーンと、
サンギアの回転方向に対しインターナルギアを同じ回転方向であって、かつ同じ角速度で回転させて、ワークキャリアを自転させずに公転のみさせるようなギア配列を有する第２のギアトレーンと、
を備えることを特徴とする両面研磨装置とした。

また、本発明の請求項２に係る発明は、
研磨時にはサンギア回転駆動部とインターナルギア回転駆動部とを第１のギアトレーンが繋いでワークキャリアに自転のみさせてワークの研磨を行い、ローディング時またはアンローディング時にはサンギア回転駆動部とインターナルギア回転駆動部とを第２のギアトレーンが繋いでワークキャリアに公転のみさせてローディング位置またはアンローディング位置へ移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の両面研磨装置とした。

また、本発明の請求項３に係る発明は、
前記サンギアまたは前記インターナルギアの回転基準となる原点を検出する原点検出センサと、
この原点検出センサにより検出される原点に基づいて位置決め誤差を修正しつつワークキャリアの位置制御を行う演算制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置とした。

このような本発明によれば、ワークキャリアの自転位置および公転位置の正確な位置決め制御を行えるようにした両面研磨装置を提供することができる。

本発明を実施するための形態の両面研磨装置の断面構成図である。 本発明を実施するための形態の両面研磨装置の要部構成図である。 本発明を実施するための形態の両面研磨装置の駆動系の説明図であり、図３（ａ）は自転させるための逆転の説明図、図３（ｂ）は公転させるための正転の説明図である。 本発明を実施するための形態の両面研磨装置の駆動の説明図であり、図４（ａ）は自転の説明図、図４（ｂ）は公転の説明図である。 本発明を実施するための形態の両面研磨装置のローディングおよびアンローディングを説明する説明図であり、図５（ａ）はハンドリングロボットを組み込んだ両面研磨装置の要部の平面図、図５（ｂ）はハンドリングロボットを組み込んだ両面研磨装置の断面構成図である。 ワークキャリア枚数を異ならせた実施例の説明図であり、図６（ａ）はワークキャリア枚数が５枚の実施例の説明図、図６（ｂ）はワークキャリア枚数が４枚の実施例の説明図、図６（ｃ）はワークキャリア枚数が３枚の実施例の説明図である。 従来技術の両面研磨装置の断面構成図である。

続いて、本発明を実施するための形態の両面研磨装置１００について、図１〜図６を参照しつつ説明する。両面研磨装置１００は、ワーク２００の表裏両面を研磨する装置であり、図１で示すように、ベース台１０１、ギアボックス１０２、蓋部１０３、軸支部１０４、中間ベース１０５、下定盤駆動モータ１０６、第１下定盤駆動ギア１０７、第２下定盤駆動ギア１０８、下定盤駆動体１０９、下定盤１１０、上定盤駆動モータ１１１、第１上定盤駆動ギア１１２、第２上定盤駆動ギア１１３、上定盤駆動体１１４、自在継手１１５、上定盤吊り板１１６、上定盤支持部１１７、上定盤１１８、上定盤駆動系ベース部１１９、シリンダ１２０、シャフト１２１、サンギア駆動モータ１２２、第１サンギア駆動ギア１２３、第２サンギア駆動ギア１２４、サンギア駆動体１２５、サンギア１２６、逆転用ギアトレーン１２７、正転用ギアトレーン１２８、インターナルギア駆動シャフト１２９、クラッチ１３０、上側支持部１３１、下側支持部１３２、中間ギア１３３、インターナルギア駆動体１３４、インターナルギア１３５、原点検出センサ１３６、ドグ１３７、ワークキャリア１３８を備えている。

続いて各構成について説明する。
ベース台１０１は、床面に固定される堅牢な構造体であり、重量物を支持することができる。
ギアボックス１０２は、後述する各回転駆動部の機構を収容している。

蓋部１０３は、ベース台１０１の上に設けられ、ギアボックス１０２の蓋として機能する。
軸支部１０４は、蓋部１０３に固定されている。たとえば、転がり軸受けなどが配置されており、中央の下定盤駆動体１０９を回転自在に支持する。

中間ベース１０５は、軸支部１０４や下定盤駆動体１０９の間に配置されており、下定盤駆動体１０９やインターナルギア駆動体１３４が円滑に移動するように支持している。

続いて回転駆動部について説明する。
まず、下定盤回転駆動部について説明する。下定盤回転駆動部は、下定盤駆動モータ１０６、第１下定盤駆動ギア１０７、第２下定盤駆動ギア１０８、下定盤駆動体１０９、下定盤１１０を少なくとも備える。

下定盤駆動モータ１０６は、駆動軸に軸支されている第１下定盤駆動ギア１０７を回転させる。
第１下定盤駆動ギア１０７は、第２下定盤駆動ギア１０８へトルクを伝達する。

第２下定盤駆動ギア１０８は、下定盤駆動体１０９に軸支されており、下定盤駆動体１０９へトルクを伝達する。
下定盤駆動体１０９は、上側で下定盤１１０が固定されており、自らの回転とともに下定盤１１０を回転させる。下定盤駆動体１０９は、中間ベース１０５により下側から支持されており、円滑に回転するようになされている。

下定盤１１０は、図１，図４で示すように、環状円板であり、上面にワーク２００を研磨するラップ面／ポリッシュ面を有する。なお、図示しないが、下定盤１１０の上面に図示しない研磨布を貼り付け、研磨布によりワークを研磨することもある。
下定盤回転駆動部はこのようなものである。

続いて上定盤回転駆動部について説明する。上定盤回転駆動部は、上定盤駆動モータ１１１、第１上定盤駆動ギア１１２、第２上定盤駆動ギア１１３、上定盤駆動体１１４、自在継手１１５、上定盤吊り板１１６、上定盤支持部１１７、上定盤１１８、上定盤駆動系ベース部１１９、シリンダ１２０、シャフト１２１を少なくとも備える。

上定盤駆動モータ１１１は、駆動軸に軸支されている第１上定盤駆動ギア１１２を回転させる。
第１上定盤駆動ギア１１２は、第２上定盤駆動ギア１１３へトルクを伝達する。

第２上定盤駆動ギア１１３は、上定盤駆動体１１４に軸支されており、上定盤駆動体１１４へトルクを伝達する。
上定盤駆動体１１４は、先端で自在継手１１５を介して上定盤吊り板１１６と連結される。

自在継手１１５は、上定盤駆動体１１４と上定盤吊り板１１６との間に介在して設けられており、上定盤駆動体１１４を支軸として上定盤吊り板１１６へ回転を伝達すると同時に、姿勢変動自在となるように支持している。
上定盤吊り板１１６は、堅牢な板体である。

上定盤支持部１１７は、上定盤吊り板１１６と上定盤１１８との間に複数本設けられる。これら上定盤支持部１１７は、平面から視ると円上に等角間隔で設けられる。上定盤支持部１１７は上定盤吊り板１１６および上定盤１１８に図示しないボルトで連結固定されている。上定盤吊り板１１６、上定盤支持部１１７、および、上定盤１１８は常に一体に移動することになる。

上定盤１１８は、環状円板であり、下面にワーク２００を研磨するラップ面／ポリッシュ面を有する。なお、図示しないが、上定盤１１８の下面に図示しない研磨布を貼り付け、研磨布によりワークを研磨することもある。
ここに下定盤１１０および上定盤１１８は、共通回転軸を回転中心として回転するように支持される。

上定盤駆動系ベース部１１９は、上定盤駆動モータ１１１、第１上定盤駆動ギア１１２、第２上定盤駆動ギア１１３、上定盤駆動体１１４を収容し、歯車列を保持する。
シリンダ１２０は、上定盤１１８の上側で支持部に固定されて配置されており、シャフト１２１に対し上下方向の昇降力を付与する機能を有している。
シャフト１２１は、シリンダ１２０により昇降するように構成されており、上定盤駆動系ベース部１１９を昇降させることで、上定盤１１８を昇降させる。エアは図示しない送風ポンプにより供給され、図示しない演算制御部が電磁弁を制御して昇降を行う。
上定盤回転駆動部はこのようなものである。

続いてサンギア回転駆動部について説明する。
サンギア回転駆動部は、サンギア駆動モータ１２２、第１サンギア駆動ギア１２３、第２サンギア駆動ギア１２４、サンギア駆動体１２５、サンギア１２６を少なくとも備える。

サンギア駆動モータ１２２は、駆動軸に軸支されている第１サンギア駆動ギア１２３を回転させる。
第１サンギア駆動ギア１２３は、第２サンギア駆動ギア１２４へトルクを伝達する。

第２サンギア駆動ギア１２４は、サンギア駆動体１２５に軸支されており、サンギア駆動体１２５へトルクを伝達する。
サンギア駆動体１２５は、先端でサンギア１２６と連結される。このサンギア駆動体１２５は、下定盤駆動体１０９の中心孔に遊挿されており、サンギア駆動体１２５と下定盤駆動体１０９とはそれぞれ独立して回転するようになされている。まとめると、下定盤駆動体１０９は軸支部１０４や中間ベース１０５により回転可能に支持され、さらにサンギア駆動体１２５は下定盤駆動体１０９により回転可能に支持される。

サンギア１２６は、図４で示すように、下定盤１１０の内周側（中心側）に配置されている。なお、図１，図２ではピン１２６ａが配置されてピンギアとして図示されているが、ピンギアに限定するものではなく、外周側に歯が形成された通常の歯車など、歯車として機能する各種の構成を採用することができる。
サンギア回転駆動部はこのようなものである。

続いて逆転用ギアトレーン１２７について説明する。
逆転用ギアトレーン１２７は、本発明の第１のギアトレーンであって、サンギア１２６の回転方向に対しインターナルギア１３５を逆の回転方向であって、かつ同じ線速度で回転させて、噛み合うワークキャリア１３８が公転せずにその場で自転のみさせるようなギア配列を有する。

逆転用ギアトレーン１２７は、図３（ａ），（ｂ）で示すように、さらに第１逆転駆動ギア１２７ａ、第２逆転駆動ギア１２７ｂを備える。

第１逆転駆動ギア１２７ａは、第２サンギア駆動ギア１２４と噛み合っており、駆動力が伝達される。
第２逆転駆動ギア１２７ｂは、インターナルギア駆動シャフト１２９に単に遊挿された状態であり、後述するがクラッチ１３０でつなげないとインターナルギア駆動シャフト１２９を軸として空転する。
逆転用ギアトレーン１２７はこのようなものである。

続いて正転用ギアトレーン１２８について説明する。
正転用ギアトレーン１２８は、本発明の第２のギアトレーンであって、サンギア１２６の回転方向に対しインターナルギア１３５を同じ回転方向であってかつ同じ角速度で回転させて、噛み合うワークキャリア１３８が自転せずに公転のみさせるようなギア配列を有する。

正転用ギアトレーン１２８は、さらに第１正転駆動ギア１２８ａ、第２正転駆動ギア１２８ｂ、第３正転駆動ギア１２８ｃを備える。

第１正転駆動ギア１２８ａは、二段歯車であり、小歯車が第２サンギア駆動ギア１２４と噛み合っており、駆動力が伝達される。
第２正転駆動ギア１２８ｂは、二段歯車であり、小歯車が第１正転駆動ギア１２８ａの大歯車と噛み合っており、駆動力が伝達される。

第３正転駆動ギア１２８ｃは、第２正転駆動ギア１２８ｂの大歯車と噛み合っている。第３正転駆動ギア１２８ｃは、インターナルギア駆動シャフト１２９に単に遊挿された状態であり、後述するがクラッチ１３０でつなげないとインターナルギア駆動シャフト１２９を軸として空転する。
正転用ギアトレーン１２８はこのようなものである。

続いてインターナルギア回転駆動部について説明する。
インターナルギア回転駆動部は、インターナルギア駆動シャフト１２９、クラッチ１３０、上側支持部１３１、下側支持部１３２、中間ギア１３３、インターナルギア駆動体１３４、インターナルギア１３５を少なくとも備える。

インターナルギア駆動シャフト１２９は、上側支持部１３１、下側支持部１３２により、上下端で回動可能に支持されているシャフトである。

クラッチ１３０は、逆転用ギアトレーン１２７か正転用ギアトレーン１２８かどちらか一方かをインターナルギア駆動シャフト１２９とつなげる。後述するが逆転か正転かが選択される。

クラッチ１３０は、詳しくは溝付き筒体１３０ａ、キー１３０ｂ、摺動体１３０ｃ、切換用シリンダ１３０ｄ、逆転用噛み合わせ部１３０ｅ、正転用噛み合わせ部１３０ｆを備える。

溝付き筒体１３０ａは、インターナルギア駆動シャフト１２９に単に遊挿され、キー１３０ｂに沿って、上下に昇降するようになされている。溝付き筒体１３０ａの側外周面には溝部が形成されている。
キー１３０ｂは、インターナルギア駆動シャフト１２９のキー溝に配置されており、 溝付き筒体１３０ａの回転をインターナルギア駆動シャフト１２９に伝達する。

摺動体１３０ｃは、溝付き筒体１３０ａの溝部内に配置されており、溝付き筒体１３０ａの回転時でも溝部内で同じ場所・高さに位置するようになされている。
切換用シリンダ１３０ｄは、摺動体１３０ｃを昇降させることで溝付き筒体１３０ａを昇降させる。エアは図示しない送風ポンプにより供給され、図示しない演算制御部が電磁弁を制御して昇降を行う。

逆転用噛み合わせ部１３０ｅは、三角歯状の爪部である。一方は溝付き筒体１３０ａの下側に固定され、他方は第２逆転駆動ギア１２７ｂの上側に固定される。
正転用噛み合わせ部１３０ｆは、三角歯状の爪部である。一方は溝付き筒体１３０ａの上側に固定され、他方は第３正転駆動ギア１２８ｃの下側に固定される。
なお、上記の各噛み合わせ部の構造は、基本的にクラッチの機能を実現できる構造であればよく、先に示した機械的に突起部同士を嵌合させる構造や摩擦で駆動力を伝達する構造でも可能である。

図３（ａ）で示すように、切換用シリンダ１３０ｄが溝付き筒体１３０ａを矢印ａ方向に下降させて逆転用噛み合わせ部１３０ｅを噛み合わせ、第２逆転駆動ギア１２７ｂとインターナルギア駆動シャフト１２９とを連結する。この場合、インターナルギア１３５は逆転、つまりサンギア１２６と逆方向に回転する。なお、回転速度はサンギア１２６のピッチ円直径とインターナルギア１３５のピッチ円直径との線速度が同じとなるように調整されている。つまりワークキャリア１３８は自転のみ行う。

また、図３（ｂ）で示すように、切換用シリンダ１３０ｄが溝付き筒体１３０ａを矢印ｂ方向に上昇させて正転用噛み合わせ部１３０ｆを噛み合わせ、第３正転駆動ギア１２８ｃとインターナルギア駆動シャフト１２９とを連結する。この場合、インターナルギア１３５は正転、つまりサンギアと同じ方向に回転する。なお、回転速度は角速度が同じとなるように調整されている。つまりワークキャリア１３８は公転のみ行う。
クラッチ１３０はこのようなものとなる。

上側支持部１３１は、インターナルギア駆動シャフト１２９の上端を回動自在に支持する。
下側支持部１３２は、インターナルギア駆動シャフト１２９の下端を回動自在に支持する。

中間ギア１３３は、インターナルギア駆動シャフト１２９の上端に一体に固定されている。インターナルギア駆動シャフト１２９の回転に応じて一体に回転する。
インターナルギア駆動体１３４は、円筒体であって中間ベース１０５の外周面で回動自在に支持されている。そして下側にインターナルギアが形成されており、中間ギア１３３と噛み合っている。中間ギア１３３により駆動力が伝達されると、インターナルギア駆動体１３４も回動する。

インターナルギア１３５は、図１，図４で示すように、下定盤１１０の外周側に配置されている。なお、図１，図２ではピン１３５ａを有するピンギアとして図示されているが、ピンギアに限定するものではなく、内周側に歯が形成された通常の歯車など、歯車として機能する各種の構成を採用することができる。
インターナルギア回転駆動部はこのようなものである。

原点検出センサ１３６は、第２サンギア駆動ギア１２４から下側に突出するドグ１３７を検出することで、サンギア１２６の原点を検出する。原点検出センサ１３６は図示しない演算制御部に接続されており、サンギア１２６の機械的な原点を検出する。
ドグ１３７は、例えば金属体であり、原点検出センサ１３６の原点位置検出体として機能する。
原点検出センサ１３６が例えば近接センサであれば、ドグ１３７が近接したときに原点として検出信号を出力する。また、原点検出センサ１３６が例えば光電センサであれば、ドグ１３７が近接したときに反射を受光して原点として検出信号を出力する。このように原点検出センサ１３６は原点検出が可能な各種のセンサを採用することができる。

ワークキャリア１３８は、図１，図２，図４で示すように下定盤１１０上に配置されている。ワークキャリア１３８は、サンギア１２６およびインターナルギア１３５に噛み合うようになされている。なお、本形態では、ピンギアに噛み合うようになされているが、通常の歯面を外周に形成する形態としてもよい。ワークキャリア１３８においてワーク２００を保持するワーク保持孔が形成される。ワークキャリア１３８はワークに応じて各種用意されており、１個のワークキャリア１３８に１個のワーク保持孔が形成されるものであったり、または、複数個のワーク保持孔が形成されるものであったりする。本形態では図４でも明らかなように例示的に５個のワーク保持孔を備えるワークキャリア１３８を用いるものとして説明する。そして、このようなワークキャリア１３８は、複数個（本形態では例示的に５個）配置されるものとして説明する。本形態ではワークは２５個配置されることとなる。

このような両面研磨装置１００では、下定盤１１０、および、上定盤１１８はそれぞれが独立して回転するが、サンギア１２６、および、インターナルギア１３５は、逆転用ギアトレーン１２７によりサンギア１２６に対してインターナルギア１３５が逆転し、また、正転用ギアトレーン１２８によりサンギア１２６に対してインターナルギア１３５も同じ方向に正転するようになされている。

下定盤駆動モータ１０６、上定盤駆動モータ１１１、サンギア駆動モータ１２２は、いずれもモータドライバ装置に接続され、演算制御部により回転が制御されており、回転速度を調節して最適なラッピング・ポリッシングを行う。さらに、サンギア駆動モータ１２２では、演算制御部により回転量も同時に制御されている。

続いて、正転・逆転について説明する。
逆転時は、図３（ａ）で示すように、クラッチ１３０を逆転用ギアトレーン１２７（第１のギアトレーン）に連結する。すると、図４（ａ）で示すように、サンギア１２６とインターナルギア１３５は逆転し、かつサンギア１２６の線速度とインターナルギア１３５の線速度とが同じ線速度Ｖとなるため、ワークキャリア１３８は公転することなく自転のみする。この自転は、下定盤１１０および上定盤１１８にワーク２００を挟んで研磨するときに行う。

正転時は、図３（ｂ）で示すように、クラッチ１３０を正転用ギアトレーン１２８（第２のギアトレーン）に連結する。すると、図４（ｂ）で示すように、サンギア１２６とインターナルギア１３５は正転し、かつサンギア１２６の角速度とインターナルギア１３５の角速度とが同じ速度となるため、ワークキャリア１３８は自転することなく公転のみする。この公転は、ワークキャリア１３８をローディング位置およびアンローディング位置に移動させるときに行う。

このような本発明では、１つのモータ（サンギア駆動モータ１２２）でサンギア１２６およびインターナルギア１３５を駆動すると同時に、キャリア駆動時にワークキャリア１３８が公転せずに自転する回転比となるギア構成としているので、機械的に誤差が生じないようにしており、従来技術のように演算制御部での繰り返し計算により発生する累積誤差を考慮する必要がない。つまり、モータの回転数からワークキャリアの回転方向位置を容易に決めることができる。また、研磨時ではワークキャリア１３８はその場で自転するので公転によりずれが生じることはない。

さらに、原点検出センサ１３６は、ワークキャリア１３８のセット時に、サンギア１２６の機械的原点を合わせる操作を行う際に用いられる。なお、従来の装置ではサンギアおよびインターナルギアのそれぞれに原点センサを設けているが、本発明ではサンギア１２６とインターナルギア１３５とは逆転用ギアトレーン１２７または正転用ギアトレーン１２８に連結されているので、インターナルギア１３５の機械的原点は特に定義する必要はなく、サンギア１２６の歯数を１ピッチとする整数倍の歯数の位置に位置決めされる。

上記のように、本発明の両面研磨装置１００では第１のワークキャリア１３８がワーク給排位置にあるときにサンギア１２６は原点位置にあるので、このタイミングで原点検出センサ１３６を使って機械的原点出しを毎回行うこともできる。更新された原点を基準として位置決めを行うため、正確な位置決めが行われる。よって、位置決め精度の確保あるいは確認を逐次行うことができ、装置の信頼性を向上させることができる。なお、通常の装置（サンギアとインターナルギアが独立している装置では実施できない）ではこのような操作ができないので、次の各ギアをリセットするときまで誤差が累積することは避けられない。

続いて研磨について説明する。研磨をする場合は、ワークキャリア１３８を自転のみ行わせる。ワークキャリア１３８を自転させる場合、サンギア１２６およびインターナルギア１３５を逆転用ギアトレーン１２７で機械的に繋ぐ。これにより、１台のサンギア駆動モータ１２２がサンギア１２６を駆動し、また、逆転用ギアトレーン１２７を介してインターナルギア１３５を駆動する。

このような構成によれば、例えばサンギア１２６の回転数よりワークキャリア１３８の自転方向位置を容易に算出でき、所定の位置（キャリアセット位置＝ロード位置およびアンロード位置）に停止させることが容易である。サンギア１２６の円周方向の任意の位置に原点検出センサ１３６があり、この位置が前記のキャリアセット位置となるのでこの原点検出センサ１３６の直前にドグ１３７が位置するようにすれば、原点にあるとして演算制御部が演算により算出した回転位置を０にリセットして位置決め誤差を逐次修正することができる。

なお、従来の独立制御方式では、キャリアセット時にそれぞれのギアの機械原点を位置決めし、以降の制御はこの位置を基に回転数を積算していく。動作を開始してからは各ギアが同時に原点位置にくることは通常考えられないので、次回のキャリア回収〜キャリア再セット時の原点出し操作まで積算データはリセットできず、誤差の累積・拡大が生じてしまう。

なお、サンギアに代えてインターナルギアの機械原点を検出するようにしてもよいが、サンギアおよびインターナルギアをともに原点検出する必要はない。

続いて、両面研磨装置１００よるローディング位置またはアンローディング位置への移動について説明する。
下定盤１１０上のワークキャリア１３８に対するワーク２００の給排動作時は、サンギア１２６が原点位置にあるときサンギア駆動モータ１２２とインターナルギア１３５との間を正転用ギアトレーン１２８に変更してサンギア１２６とインターナルギア１３５を同方向かつ同じ角速度で回転させることにより、ワークキャリア１３８を自転させず定盤中心軸回りに公転させる。自動化装置でのロード＆アンロード時は以上の公転動作を繰り返して、順次対象となるワークキャリアに対するワークの給排動作を容易に行うことができる。

すべてのワークキャリア１３８との給排動作が終了し、さらに第１のワークキャリア１３８が給排位置に移動した時点で、再びサンギア駆動モータ１２２とインターナルギア１３５との間を逆転用ギアトレーン１２７で連結することにより加工時のキャリア自転動作を行うように設定する。

以上、本発明の両面研磨装置１００について説明した。
このような本発明の両面研磨装置１００によれば、以下のような利点を有する。

（１）ワークキャリア１３８をその場で自転するようにサンギア１２６およびインターナルギア１３５の歯数比を設定して、１台のサンギア駆動モータ１２２により駆動する。以上により、ワークキャリア１３８内のワーク２００を給排するときのワークキャリア位置決めが機械的に決定されて著しく容易となると同時に、位置決め精度も向上するので、自動化装置の信頼性が向上する。

（２）第１のワークキャリア１３８がワーク給排位置にあるとき、逆転用ギアトレーン１２７から正転用ギアトレーン１２８へ切り替えて、各ワークキャリア１３８を自転させずに定盤中心軸回りに公転できるようにし、他のワークキャリア１３８をワーク給排位置へ移動させる。このような動作を繰り返すことで、ワークキャリア１３８毎のワーク２００の給排作業が容易にできるようになる。

（３）上記のすべての動作において、サンギア１２６の回転数（〜駆動装置回転数）よりサンギア回転方向位置を容易に求められると同時に、従来の累積誤差などの影響による位置決め誤差が生じることがなく、高精度に位置決めすることができる。さらに、サンギア１２６およびインターナルギア１３５の各動作を１台の駆動装置（サンギア駆動モータ１２２）で容易に行うことができるので、簡易かつ安価にこれらの構造を構築することができる。

続いて他の形態について説明する。研磨定盤上に円周方向に複数のワークキャリアを配置して１度に多数のワークを同時研磨する装置において、先に示した工程の自動化を図る方法としてワークのローディングおよびアンローディングをワークキャリア毎に行う場合がある。この場合には、任意の位置に配置したハンドリング装置により、定盤上の特定の位置にあるワークキャリアとの間でワークの給排が行われる。このような場合は、特定のキャリアのローディング位置と加工後のアンローディング位置とを一致させると同時に、複数のワークキャリアが順次上記のローディング位置およびアンローディング位置へ回転・停止する必要がある。ここで、ワークの給排位置とは、ローディング位置およびアンローディング位置であり、ワークキャリアは同じ位置、同じ位相（円周方向位置も同じ）に配置する必要がある。

そこで、図５で示すように、両面研磨装置にハンドリング装置を組み込んだ形態とする。両面研磨装置１００は、上記した形態に加え、さらにストックヤード３００、ハンドリング装置４００を備える。

ストックヤード３００は、詳しくはローディング用ストックヤードと、アンローディング用ストックヤードと、を備える。
ハンドリング装置４００は、ローディング用ストックヤードからワークを取り出してワーク給排位置にあるワークキャリア１３８にワークをローディングし、また、ワーク給排位置にあるワークキャリア１３８からワークを取り出してアンローディング用ストックヤードへワークを収容させる機能を有している。

続いて、ローディングおよびアンローディングについて説明する。ローディング時では、演算制御装置はハンドリング装置４００を制御し、ローディング用ストックヤードからワーク２００を取り出してワーク給排位置にあるワークキャリア１３８にワークをローディングする。そして、図４（ｂ）で示すようにワークキャリア１３８が公転のみして他のワーク未搭載のワークキャリア１３８をワーク給排位置に配置し、この状態でハンドリング装置４００を制御し、ローディング用ストックヤードからワーク２００を取り出してワークキャリア１３８にワークをローディングする。以下、同様の動作を繰り返していき、すべてのワークキャリア１３８にワークを配置する。

また、アンローディング時では、演算制御装置はハンドリング装置４００を制御し、ワーク給排位置にあるワークキャリア１３８からワークを取り出してアンローディング用ストックヤードへワークを収容させる。そして、図４（ｂ）で示すようにワークキャリア１３８が公転のみして他のワーク搭載のワークキャリア１３８をワーク給排位置に配置し、この状態で演算制御装置はハンドリング装置４００を制御し、ワーク給排位置にあるワークキャリア１３８からワークを取り出す。以下、同様の動作を繰り返していき、すべてのワークキャリア１３８からアンローディング用ストックヤードへワークを収容させる。

本形態では、例えばワークキャリア１３８の回転方向位置合わせ後、第１のワークキャリア１３８に対してハンドリング装置４００によりワークの給排を行い、その後、インターナルギア１３５の伝達系統を切り替えてワークキャリア１３８が姿勢を保持した状態で定盤中心軸回りに公転するようにして、第２のワークキャリア１３８以降のワークキャリア１３８を第１のワークキャリア１３８と同じ位置へ移動させて、ワークキャリア１３８毎にワーク２００の給排を行うことができるようにしている。

続いて実施例について説明する。先のワークキャリア１３８の枚数は、図６（ａ）でも示すように、５枚であるものとして説明した。この場合、サンギア１２６、インターナルギア１３５およびワークキャリア１３８の歯数は次のようになる。
なお、以下に示す計算例の中で定義する係数；ｋ１およびｋ２は、任意の整数であり、
キャリア同士が干渉しない等の条件で任意に設定する数値である。一般には、ワークの形状や一度に加工できる枚数などを勘案して決定する。

［数１］
キャリア配置枚数；ｎ＝５
係数；ｋ１＝８
係数；ｋ２＝９
キャリア歯数；ｋ２×ｎ＝９×５＝４５
サンギア歯数；ｋ１×ｎ＝８×５＝４０
インターナルギア歯数；(ｋ１×ｎ)＋２(ｋ２×ｎ)＝(８×５)＋２(９×５)＝１３０

そして、これら歯数はワークキャリア１３８の枚数によって変更される。先のワークキャリア１３８の枚数を、図６（ｂ）でも示すように、４枚とした場合、サンギア１２６、インターナルギア１３５およびワークキャリア１３８の歯数は次のようになる。

［数２］
キャリア配置枚数；ｎ＝４
係数；ｋ１＝８
係数；ｋ２＝１２
キャリア歯数；ｋ２×ｎ＝１２×４＝４８
サンギア歯数；ｋ１×ｎ＝８×４＝３２
インターナルギア歯数；(ｋ１×ｎ)＋２(ｋ２×ｎ)＝(８×４)＋２(１２×４)＝１２８

また、先のワークキャリア１３８の枚数を、図６（ｃ）でも示すように、３枚とした場合、サンギア１２６、インターナルギア１３５およびワークキャリア１３８の歯数は次のようになる。

［数３］
キャリア配置枚数；ｎ＝３
係数；ｋ１＝６
係数；ｋ２＝１８
キャリア歯数；ｋ２×ｎ＝１８×３＝５４
サンギア歯数；ｋ１×ｎ＝６×３＝１８
インターナルギア歯数；(ｋ１×ｎ)＋２(ｋ２×ｎ)＝(６×３)＋２（１８×３)＝１２６

ワークキャリア１３８の枚数が３枚の場合は、サンギア１２６とインターナルギア１３５とで歯数の差が大きくなってこれ以下の枚数は好ましくなく、実際的にはワークキャリア１３８の枚数が３枚、４枚、５枚が適当であるが、もちろんこの数値に限定されるものではなく、適宜設計により最適な数値が選択される。

以上のような本発明に係る両面研磨装置は特にハードディスク用基板、シリコンウエハや透明ガラス基板というワークの研磨に適している。

１００：両面研磨装置
１０１：ベース台部
１０２：ギアボックス
１０３：蓋部
１０４：軸支部
１０５：中間ベース
１０６：下定盤駆動モータ
１０７：第１下定盤駆動ギア
１０８：第２下定盤駆動ギア
１０９：下定盤駆動体
１１０：下定盤
１１１：上定盤駆動モータ
１１２：第１上定盤駆動ギア
１１３：第２上定盤駆動ギア
１１４：上定盤駆動体
１１５：自在継手
１１６：上定盤吊り板
１１７：上定盤支持部
１１８：上定盤
１１９：上定盤駆動系ベース部
１２０：シリンダ
１２１：シャフト
１２２：サンギア駆動モータ
１２３：第１サンギア駆動ギア
１２４：第２サンギア駆動ギア
１２５：サンギア駆動体
１２６：サンギア
１２７：逆転用ギアトレーン
１２７ａ：第１逆転駆動ギア
１２７ｂ：第２逆転駆動ギア
１２８：正転用ギアトレーン
１２８ａ：第１正転駆動ギア
１２８ｂ：第２正転駆動ギア
１２８ｃ：第３正転駆動ギア
１２９：インターナルギア駆動シャフト
１３０：クラッチ
１３０ａ：溝付き筒体
１３０ｂ：キー
１３０ｃ：摺動体
１３０ｄ：切換用シリンダ
１３０ｅ：逆転用噛み合わせ部
１３０ｆ：正転用噛み合わせ部
１３１：上側支持部
１３２：下側支持部
１３３：中間ギア
１３４：インターナルギア駆動体
１３５：インターナルギア
１３６：原点検出センサ
１３７： ドグ
１３８：ワークキャリア
２００：ワーク
３００：ストックヤード
４００：ハンドリング装置

Claims (3)

1. サンギア回転駆動部によりサンギアが回転駆動され、インターナルギア回転駆動部によりインターナルギアが回転駆動されるようになされており、ワーク保持孔を設けたワークキャリアを、水平面内に配置されたサンギアとインターナルギア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、サンギアとインターナルギアとを回転させてワークキャリアを自転または公転させるとともに、上定盤と下定盤とをワーク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両面研磨装置であって、
   サンギアの回転方向に対しインターナルギアを逆の回転方向であって、かつ同じ線速度で回転させて、ワークキャリアを公転させずにその場で自転のみさせるようなギア配列を有する第１のギアトレーンと、
   サンギアの回転方向に対しインターナルギアを同じ回転方向であって、かつ同じ角速度で回転させて、ワークキャリアを自転させずに公転のみさせるようなギア配列を有する第２のギアトレーンと、
   を備えることを特徴とする両面研磨装置。
2. 研磨時にはサンギア回転駆動部とインターナルギア回転駆動部とを第１のギアトレーンが繋いでワークキャリアに自転のみさせてワークの研磨を行い、ローディング時またはアンローディング時にはサンギア回転駆動部とインターナルギア回転駆動部とを第２のギアトレーンが繋いでワークキャリアに公転のみさせてローディング位置またはアンローディング位置へ移動させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の両面研磨装置。
3. 前記サンギアまたは前記インターナルギアの回転基準となる原点を検出する原点検出センサと、
   この原点検出センサにより検出される原点に基づいて位置決め誤差を修正しつつワークキャリアの位置制御を行う演算制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置。

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