JP2015071213A

JP2015071213A - バフ研磨装置

Info

Publication number: JP2015071213A
Application number: JP2013208978A
Authority: JP
Inventors: 淳平林; Jun Hirabayashi
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2015-04-16

Abstract

【課題】バフロールの偏摩耗を未然に防止して研磨品質の安定化及び生産性向上を図ることが可能なバフ研磨装置を提供する。【解決手段】バフ研磨装置１は、ワーク１００を保持する保持台１０と、保持台１０に対して相対的に上下動可能に設けられたシャフト２０と、相互に隣り合うようにシャフト２０に設けられたバフロール３１，３２と、バフロール３１，３２をそれぞれ回転させるバフ駆動モータ４１，４２と、シャフト２０の両端を保持台１０に向かってそれぞれ押圧するバフ押付機構７０，８０と、バフ駆動モータ４１，４２の駆動電流値ＩＡ，ＩＢをそれぞれ検出する電流計６１，６２と、駆動電流値ＩＡ，ＩＢに基づいてバフ押付機構７０，８０を制御するコントローラ９０と、を備え、コントローラ９０は、駆動電流値ＩＡ，ＩＢが実質的に同一になるようにバフ押付機構７０，８０の押圧力を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの被研磨面を研磨するバフ研磨装置に関するものである。

バフ車（バフロール）を回転させるバフ駆動モータの駆動電流値を電流センサで検出し、この駆動電流値を基準電流値と比較することで、ワークに対するバフロールの押付荷重を調整するバフ研磨装置が知られている。このバフ研磨装置では、バフロールの軸受を支持する可動支持台に設置された位置センサによって、バフロールの摩耗量を検出している（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−２６６２９５号公報

バフロールに対してワークの形状や投入方向が不均一であったり、バフロールが傾いて取り付けられていることで、バフロールが偏って摩耗してしまう場合がある。上記のバフ研磨装置ではこうしたバフロールの偏摩耗を検出することができないため、偏摩耗による幅方向の研磨ムラを発見した時点で、バフロールを手動でドレッシングしなければならず、研磨品質が安定しなかったり生産性に劣る、という問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、バフロールの偏摩耗を未然に防止して研磨品質の安定化及び生産性向上を図ることが可能なバフ研磨装置を提供することである。

［１］本発明に係るバフ研磨装置は、ワークを保持する保持台と、前記保持台に対して相対的に上下動可能に設けられたシャフトと、前記シャフトに回転可能に支持された第１のバフロールと、前記第１のバフロールに隣り合うように前記シャフトに回転可能に支持された第２のバフロールと、前記第１のバフロールを前記シャフト上で回転させる第１のバフ駆動モータと、前記第２のバフロールを前記シャフト上で回転させる第２のバフ駆動モータと、前記シャフトの一端を前記保持台に向かって押圧する第１の押圧手段と、前記シャフトの他端を前記保持台に向かって押圧する第２の押圧手段と、前記第１のバフ駆動モータの第１の駆動電流値を検出する第１の電流検出手段と、前記第２のバフ駆動モータの第２の駆動電流値を検出する第２の電流検出手段と、前記第１及び第２の駆動電流値に基づいて、前記第１及び第２の押圧手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備えており、前記制御手段は、前記第１の駆動電流値と前記第２の駆動電流値とが実質的に同一になるように、前記第１及び第２の押圧手段の押圧力をそれぞれ調整することを特徴とする。

［２］上記発明において、前記制御手段は、前記第１及び第２の駆動電流値がいずれも所定値となるように、前記第１及び第２の押圧手段の押圧力をそれぞれ調整してもよい。

本発明では、バフロールを２つに分割すると共に当該２つのバフロールを支持するシャフトの両端を第１及び第２の押圧手段でそれぞれ押圧するようにバフ研磨装置を構成する。そして、当該２つのバフロールを回転させる第１及び第２のバフ駆動モータの第１及び第２の駆動電流値が実質的に同一となるように、制御手段が第１及び第２の押圧手段の押圧力を調整する。

このため、２つのバフロールをワークに均一に当てることができ、バフロールの偏摩耗を未然に防止することができるので、研磨品質の安定化及び生産性向上を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態におけるバフ研磨装置の概略構成図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の実施形態におけるバフ研磨装置の制御内容を示すフローチャートであり、図２（ａ）は第１のバフ押付機構の制御内容を示すフローチャートであり、図２（ｂ）は第２のバフ押付機構の制御内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態におけるバフ研磨装置の概略構成図である。

本実施形態におけるバフ研磨装置（バフ加工装置）１は、保持台１０上に保持されたワーク１００をバフロール３１，３２によって研磨加工する装置である。ワーク１００の具体例としては、例えば、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を例示することができ、当該フレキシブルプリント配線板のカバーレイの表面を研磨するためにバフ研磨装置１が用いられる。

このバフ研磨装置１は、同図に示すように、シャフト２０に回転可能に支持されたバフロール３１，３２と、当該バフロール３１，３２をそれぞれ回転させるバフ駆動モータ４１，４２と、シャフト２０の両端を保持台１０に向かってそれぞれ押圧するバフ押付機構７０，８０と、バフ押付機構７０，８０を制御する第１及び第２の制御部９１，９２を有するコントローラ９０と、を備えている。

第１及び第２のバフロール３１，３２は、例えば、研磨材を保持した布の積層体、或いは、研磨材を保持したフェルトを備えた円形状のロールである。第１のバフロール３１は、軸受３１１，３１２を介してシャフト２０に回転可能に支持されている。第２のバフロール３２も、軸受３２１，３２２を介してシャフト２０に回転可能に支持されており、第１のバフロール３１に隣り合うように配置されている。つまり、本実施形態では、分割された２つのバフロール３１，３２が１本のシャフト２０に保持されており、当該２つのバフロール３１，３２は、シャフト２０上において相互に独立して回転することが可能となっている。

２つのバフロール３１，３２を支持するシャフト２０は、保持台１０に対向するように第１及び第２の支柱２１，２２に保持されている。この第１及び第２の支柱２１，２２は、上下方向に伸縮可能な第１及び第２のスプリング２１１，２２１をそれぞれ有しており、バフロール３１，３２はこの第１及び第２のスプリング２１１，２２１によって保持台１０に対して上下動することが可能となっている。なお、保持台１０がバフロール３１，３２に対して上下動するような構成としてもよい。

第１のバフロール３１の端部と第１のバフ駆動モータ４１の第１の駆動軸４１１に第１の伝達ベルト４１２がループ状に張設されており、第１のバフ駆動モータ４１は、この第１の伝達ベルト４１２を介して、第１のバフロール３１に動力伝達可能に連結されている。この第１のバフ駆動モータ４１は、コントローラ９０の第１の制御部９１からの指示に応じて第１の駆動回路５１から供給される電力によって駆動することが可能となっている。当該第１のバフ駆動モータ４１が駆動することで、第１の伝達ベルト４１２を介して当該回転力が第１のバフロール３１に伝達され、これにより第１のバフロール３１がシャフト２０上で回転する。

第１のバフ駆動モータ４１と第１の駆動回路５１の間には、第１の電流計６１が設けられている。この第１の電流計６１は、第１のバフ駆動モータ４１の駆動時に第１の駆動回路５１から第１のバフ駆動モータ４１に供給される電力の第１の駆動電流値（負荷電流値）Ｉ_Ａを検出し、当該第１の駆動電流値Ｉ_Ａをコントローラ９０の第１の制御部９１に出力することが可能となっている。

同様に、第２のバフロール３２の端部と第２のバフ駆動モータ４２の駆動軸４２１にも第２の伝達ベルト４２２がループ状に張設されており、第２のバフ駆動モータ４２は、この第２の伝達ベルト４２２を介して、第２のバフロール３２に動力伝達可能に連結されている。この第２のバフ駆動モータ４２は、コントローラ９０の第２の制御部９２からの指示に応じて第２の駆動回路５２から供給される電力によって駆動することが可能となっている。当該第２のバフ駆動モータ４２が駆動することで、第２の伝達ベルト４２２を介して当該回転力が第２のバフロール３２に伝達され、これにより第２のバフロール３２がシャフト２０上で回転する。

第２のバフ駆動モータ４２と第２の駆動回路５２の間には、第２の電流計６２が設けられている。この第２の電流計６２は、第２のバフ駆動モータ４２の駆動時に第２の駆動回路５２から第２のバフ駆動モータ４２に供給される電力の第２の駆動電流値（負荷電流値）Ｉ_Ｂを検出し、当該第２の駆動電流値Ｉ_Ｂをコントローラ９０の第２の制御部９２に出力することが可能となっている。

以上のように、本実施形態では、第１のバフ駆動モータ４１によって第１のバフロール３１を回転させると共に、第２のバフ駆動モータ４２によって第２のバフロール３２を回転させることが可能となっている。つまり、２つのバフ駆動モータ４１，４２によって２つのバフロール３１，３２を相互に独立して回転させることが可能となっている。

第１のバフ押付機構７０は、第１のバフ押付モータ７１と、第１のボールねじ７２と、第１のスプリング７３と、第３の駆動回路７４と、を備えている。第１のボールねじ７２は、第１のボールねじ軸７２１と、鋼球（不図示）を有する第１のボールねじナット７２２と、から構成されている。

第１のバフ押付モータ７１は、第１のボールねじ軸７２１が連結された第１の駆動軸７１１を有しており、この第１のボールねじ軸７２１には第１のボールねじナット７２２が螺合している。一方、この第１のボールねじナット７２２は、第１のスプリング７３を介して、上述のシャフト２０の一端に固定されている。また、第１のバフ押付モータ７１は、コントローラ９０の第１の制御部９１からの指示に応じて第３の駆動回路７４から供給される電力によって駆動することが可能となっている。

第１の押付モータ７１が第１の駆動軸７１１を一方の方向（例えば正転方向）に回転させると、第１のボールねじ７２によって回転運動が直線運動に変換されてシャフト２０の一端が押し下げられる。これに対し、第１の押付モータ７１が第１の駆動軸７１１を反対の方向（例えば逆転方向）に回転させると、シャフト２０一端に対する押付力が弱められ、第１のスプリング２１１，７３の弾性力によってシャフト２０の一端が押し上げられる。

同様に、第２のバフ押付機構８０も、第１のバフ押付モータ８１と、ねじ軸８２１及びナット８２２から構成される第２のボールねじ８２と、第２のスプリング８３と、第４の駆動回路８４と、を備えている。

第２のバフ押付モータ８１は、第２のボールねじ軸８２１が連結された第１の駆動軸８１１を有しており、この第１のボールねじ軸８２１には第２のボールねじナット８２２が螺合している。一方、この第２のボールねじナット８２２は、第２のスプリング８３を介して、上述のシャフト２０の他端に固定されている。また、第２のバフ押付モータ８１は、コントローラ９０の第２の制御部９２からの指示に応じて第４の駆動回路８４から供給される電力によって駆動することが可能となっている。

第２の押付モータ８１が第２の駆動軸８１１を一方の方向（例えば正転方向）に回転させると、第２のボールねじ８２によって回転運動が直線運動に変換されてシャフト２０の他端が押し下げられる。これに対し、第２の押付モータ８２が第２の駆動軸８２１を反対の方向（例えば逆転方向）に回転させると、シャフト２０の他端に対する押付力が弱められ、第２のスプリング２２１，８３の弾性力によってシャフト２０が押し上げられる。

コントローラ９０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェースを備えたコンピュータから構成されており、２つの制御部９１，９２を機能的に備えている。本実施形態では、このコントローラ９０の第１の制御部９１が、第１の電流計６１から出力される第１駆動電流値Ｉ_Ａに基づいて、第１のバフ押付機構７０を制御することが可能となっている。また、当該コントローラ９０の第２の制御部９２が、第２の電流計６２から出力される第２の駆動電流値Ｉ_Ｂに基づいて、第２のバフ押付機構８０を制御することが可能となっている。

ここで、研磨加工時にバフロール３１，３２に作用する負荷トルクは、ワーク１００に対するバフロール３１，３２の押付力に比例する。また、バフ駆動モータ４１，４２の駆動電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂも、この負荷トルクに比例する。従って、電流計６１，６２によって検出される第１及び第２の駆動電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂは、ワーク１００に対するバフロール３１，３２の押付力に応じて変化する。このため、本実施形態では、コントローラ９０の第１及び第２のコントローラ９１，９２は、第１及び第２の駆動電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂがいずれも所定値Ｉ_０となるように、第１及び第２のバフ押付機構７０，８０の押圧力をそれぞれ調整する。

次に、以上に説明したバフ研磨装置１の制御内容について、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は本実施形態におけるバフ研磨装置の制御内容を示すフローチャートであり、図２（ａ）は第１のバフ押付機構７０の制御内容を示すフローチャート、図２（ｂ）は第２のバフ押付機構８０の制御内容を示すフローチャートである。

ワーク１００が保持台１０上に搬送されると、当該ワーク１００の被研磨面にバフロール３１，３２が押し付けられると共に、当該バフロール３１，３２がバフ駆動モータ４１，４２によって回転することで、ワーク１００の被研磨面が研磨される。

そして、コントローラ９０の第１の制御部９１が図２（ａ）のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を実行すると同時に、当該コントローラ９０の第２の制御部９２が図２（ｂ）のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を実行する。

具体的には、図２（ａ）のステップＳ１１において、第１の電流計６１によって第１のバフ駆動モータ４１の第１の駆動電流値Ｉ_Ａが検出され、コントローラ９０の第１の制御部９１に出力される。そして、当該第１の制御部９１は、図２（ａ）のステップＳ１２において、この第１の駆動電流値Ｉ_Ａを所定値Ｉ_０と比較し、第１の駆動電流値Ｉ_Ａが所定値Ｉ_０に等しい（Ｉ_Ａ＝Ｉ_０）か否かを判断する。なお、この所定値Ｉ_０は、上述のコントローラ９０に予め記憶されている基準の電流値であり、ワーク１００の被研磨面がバフロール３１，３２によって適切に研磨される場合におけるバフ駆動モータ４１，４２の駆動電流値（負荷電流値）である。

第１の駆動電流値Ｉ_Ａが所定値Ｉ_０と等しくない場合（Ｉ_Ａ≠Ｉ_０、ステップＳ１２にてＮＯ）には、図２（ａ）にステップＳ１３において、第１の駆動電流値Ｉ_Ａが所定値Ｉ_０未満（Ｉ_Ａ＜Ｉ_０）か否かを判断する。このステップＳ１３において第１の駆動電流値Ｉ_Ａが所定値Ｉ_０未満（Ｉ_Ａ＜Ｉ_０）であると判断された場合には、図２（ａ）のステップＳ１４において、第１の制御部９１が第１のバフ押付機構７０の押圧力を強めるように制御する。具体的には、当該第１のバフ押付機構７０の第１のバフ押付モータ７１を正転方向に回転させてシャフト２０の一端を押し下げることで、第１のバフロール３１の押付力を強める。

これに対し、ステップＳ１３において第１の駆動電流値Ｉ_Ａが所定値Ｉ_０未満ではない（Ｉ_Ａ＞Ｉ_０）と判断された場合には、図２（ａ）のステップＳ１５において、第１の制御部９１が第１のバフ押付機構７０の押圧力を弱めるように制御する。具体的には、当該第１のバフ押付機構７０の第１のバフ押付モータ７１を逆転方向に回転させて、第１のスプリング２１１，７３の弾性力によってシャフト２０の一端を押し上げることで、第１のバフロール３１の押付力を弱める。

以上のステップＳ１１〜Ｓ１５を繰り返すことで、第１の駆動電流値Ｉ_Ａが所定値Ｉ_０と等しく（Ｉ_Ａ＝Ｉ_０）なる。コントローラ９０の第１の制御部９１がこのステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を繰り返す間、当該コントローラ９０の第２の制御部９２も、図２（ｂ）に示すステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を繰り返し実行する。

具体的には、先ず、図２（ｂ）のステップＳ２１において、第２の電流計６２が第２の駆動電流値Ｉ_Ｂを検出したら、同図のステップＳ２２において、当該第２の駆動電流値Ｉ_Ｂが所定値Ｉ_０に等しい（Ｉ_Ｂ＝Ｉ_０）か否かをコントローラ９０の第２の制御部９２が判断する。

第２の駆動電流値Ｉ_Ｂが所定値Ｉ_０と等しくない場合（Ｉ_Ｂ≠Ｉ_０、ステップＳ２２にてＮＯ）には、図２（ｂ）のステップＳ２３において第２の駆動電流値Ｉ_Ｂが所定値Ｉ_０未満（Ｉ_Ｂ＜Ｉ_０）か否かを判断する。このステップＳ２３において第２の駆動電流値Ｉ_Ｂが所定値Ｉ_０未満（Ｉ_Ｂ＜Ｉ_０）であると判断された場合には、同図のステップＳ２４において、第２の制御部９２が第２のバフ押付機構８０の押圧力を強めるように制御する。具体的には、当該第２のバフ押付機構８０の第２のバフ押付モータ８１を正転方向に回転させてシャフト２０の他端を押し下げることで、第２のバフロール３２の押付力を強める。

一方、ステップＳ２３において第２の駆動電流値Ｉ_Ｂが所定値Ｉ_０未満ではない（Ｉ_Ｂ＞Ｉ_０）と判断された場合には、図２（ｂ）のステップＳ２５において、第２の制御部９２が第２のバフ押付機構８０の押圧力を弱めるように制御する。具体的には、当該第２のバフ押付機構８０の第２のバフ押付モータ８１を逆転方向に回転させて、第２のスプリング２２１，８３の弾性力によってシャフト２０の他端を押し上げることで、第２のバフロール３２の押付力を弱める。

上記のステップＳ１１〜Ｓ１５の繰り返しにより第１の駆動電流値Ｉ_Ａが所定値Ｉ_０と等しく（Ｉ_Ａ＝Ｉ_０）なると共に、上記のステップＳ２１〜Ｓ２５の繰り返しにより第２の駆動電流値Ｉ_Ｂが所定値Ｉ_０と等しく（Ｉ_Ｂ＝Ｉ_０）なるので、結果的に、第１の駆動電流値Ｉ_Ａと第２の駆動電流値Ｉ_Ｂが同一（Ｉ_Ａ＝Ｉ_Ｂ）となる。このため、２つのバフロール３１，３２の傾きが自動的に調整され、２つのバフロール３１，３２をワーク１００に対して常に均一に当てることができる。

以上に説明したステップＳ１１〜Ｓ１５の処理とステップＳ２１〜Ｓ２５の処理は、ワーク１００のバフ研磨作業が継続している間、コントローラ９０によって繰り返し実行される。

以上のように、本実施形態では、バフロールを２つに分割すると共にシャフト２０の両端を第１及び第２のバフ押圧機構７０，８０で押圧するようにバフ研磨装置１を構成する。そして、第１及び第２のバフ駆動モータ４１，４２の第１及び第２の駆動電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂが実質的に同一となる（Ｉ_Ａ≒Ｉ_Ｂ）ように第１及び第２の押付モータ７１，７２の押圧力を制御する。

このため、２つのバフロール３１，３２をワーク１００に均一に当てることができ、バフロール３１，３２の偏摩耗を未然に防止することができるので、研磨品質の安定化及び生産性向上を図ることができる。

また、本実施形態では、第１及び第２の駆動電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂが所定値Ｉ_０と実質的に等しく（Ｉ_Ａ≒Ｉ_０、Ｉ_Ｂ≒Ｉ_０）なるように第１及び第２のバフ押付機構７０，８０の押付力を調整するので、バフロール３１，３２の押付力を常に最適化することができる。

本実施形態における第１及び第２の電流計６１，６２が本発明における第１及び第２の電流検出手段の一例に相当し、本実施形態における第１及び第２のバフ押付機構７０，８０が本発明における第１及び第２の押付手段の一例に相当し、本実施形態におけるコントローラ９０が本発明における制御手段の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、コントローラ９０が、図２（ａ）に示すステップＳ１１〜Ｓ１５の処理と、図２（ｂ）に示すステップＳ２１〜Ｓ２５の処理と、を交互に実行してもよい。この場合に、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理、又は、ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理のいずれから開始してもよい。

１…バフ研磨装置
１０…保持台
２０…シャフト
３１…第１のバフロール
３２…第２のバフロール
４１…第１のバフ駆動モータ
４２…第２のバフ駆動モータ
５１…第１の駆動回路
５２…第２の駆動回路
６１…第１の電流計
６２…第２の電流計
７０…第１のバフ押付機構
７１…第１のバフ押付モータ
７２…第１のボールねじ
７３…第１のスプリング
７４…第３の駆動回路
８０…第２のバフ押付機構
８１…第２のバフ押付モータ
８２…第２のボールねじ
８３…第１のスプリング
８４…第４の駆動回路
９０…コントローラ
９１…第１の制御部
９２…第２の制御部
１００…ワーク

Claims

ワークを保持する保持台と、
前記保持台に対して相対的に上下動可能に設けられたシャフトと、
前記シャフトに回転可能に支持された第１のバフロールと、
前記第１のバフロールに隣り合うように前記シャフトに回転可能に支持された第２のバフロールと、
前記第１のバフロールを前記シャフト上で回転させる第１のバフ駆動モータと、
前記第２のバフロールを前記シャフト上で回転させる第２のバフ駆動モータと、
前記シャフトの一端を前記保持台に向かって押圧する第１の押圧手段と、
前記シャフトの他端を前記保持台に向かって押圧する第２の押圧手段と、
前記第１のバフ駆動モータの第１の駆動電流値を検出する第１の電流検出手段と、
前記第２のバフ駆動モータの第２の駆動電流値を検出する第２の電流検出手段と、
前記第１及び第２の駆動電流値に基づいて、前記第１及び第２の押圧手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備えており、
前記制御手段は、前記第１の駆動電流値と前記第２の駆動電流値とが実質的に同一になるように、前記第１及び第２の押圧手段の押圧力をそれぞれ調整することを特徴とするバフ研磨装置。
請求項１に記載のバフ研磨装置であって、
前記制御手段は、前記第１及び第２の駆動電流値がいずれも所定値となるように、前記第１及び第２の押圧手段の押圧力をそれぞれ調整することを特徴とするバフ研磨装置。