JP2891697B1 - 両面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 研磨盤による研磨を、研磨盤を小さな円運動
をさせながら行え、研磨盤を任意自転させ得る両面研磨
装置を提供する。 【解決手段】 保持キャリア７０に被加工物７８をセッ
トしたのち、研磨盤１５，２５を接近離間手段３０によ
り相対的に接近させ、被加工物７８の両面に当接させ
る。偏心回転手段６０により、偏心軸心１４Ａ，２４Ａ
を回転軸心１０Ａ，２０Ａの周りに変位回転でき、研磨
盤１５，２５を回転軸心１０Ａ，２０Ａの周りの小さな
円上で変位回転して、被加工物７８に対する両面同時の
研磨を、両面全域で均一状にかつ研磨速度を一定状とし
て行える。研磨盤１５，２５は、加工による横方向荷重
を相殺できる。研磨盤１５，２５を、回転手段４０によ
り偏心軸心１４Ａ，２４Ａの周りに回転（自転）させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば液晶用の
硝子板、金属板、半導体のシリコン基板、セラミックス
基板など各種の被加工物の両面を研磨するのに使用され
る両面研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の両面研磨装置としては、
たとえば特開平６−２０６１５９号公報に見られる研磨
装置が提供されている。この従来構成は、公転駆動装置
により上下の支持部材を互いに逆回転させることで各縦
軸を公転軸心の周りで公転させるとともに、自転駆動装
置により各縦軸を自転軸心の周りで自転させ、以て研磨
体群を公転させながら自転させる。さらに被研磨物を貫
装した保持キャリアを横移動させ、その横移動により変
位した軸心を中心として自転させる。したがって上下の
研磨体群を公転軸心に沿った方向に接近移動させて被研
磨物の両面に当接させることで所期の両面研磨を行え
る。

【０００３】このようにして所期の両面研磨を行ったの
ち、上部支持部材を上昇離間させることで、保持キャリ
アの嵌合孔から研磨済みの被研磨物を取り出し、そして
新たな被研磨物を、嵌合孔への嵌め込みによりセットさ
せる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来構成にお
いて、研磨体群は、大きな円運動で公転や自転を行うこ
とから、被研磨物の全面に亘っての研磨速度が一定にな
らず、したがって均一な研磨は充分に行えず、さらに
は、研磨体自体に片減りや凹凸が生じることになる。

【０００５】そこで本発明のうち請求項１記載の発明
は、研磨盤による研磨は、研磨盤を小さな円軌跡上で移
動（円運動）させながら行えるとともに、研磨盤は任意
に自転させ得る両面研磨装置を提供することを目的とし
たものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の両面研磨装置
は、保持キャリアで保持した被加工物の両面を挟む状態
で、一対の研磨盤を配置するとともに、これら研磨盤を
相対的に接近離間動させる接近離間手段を設け、両研磨
盤を、回転軸心の周りに回転可能な偏心軸心上に遊転可
能に設け、両偏心軸心を変位させた状態で、これら偏心
軸心を回転軸心の周りに回転させる偏心回転手段を設
け、両研磨盤を偏心軸心の周りに回転させ得る回転手段
を設けたことを特徴としたものである。

【０００７】したがって請求項１の発明によると、接近
離間手段により両研磨盤を相対的に離間させた状態で、
保持キャリアに被加工物をセットさせる。この状態で接
近離間手段により両研磨盤を相対的に接近させることに
より、被加工物の両面に対して各研磨盤を当接し得る。
このような当接の前後において、偏心回転手段による回
転により、偏心軸心を回転軸心の周りに変位回転（公
転）させ得、これによって両研磨盤を、回転軸心の周り
の小さな円上で変位回転させ得、以て被加工物の両面に
対する研磨盤の当接は、両面全域で均一状にかつ研磨速
度を一定状として行える。その際に、両研磨盤は、両偏
心軸心を互いに変位させた状態で変位回転することか
ら、加工による横方向荷重を相殺し得る。そして、両研
磨盤の変位回転による研磨作業中において、これら研磨
盤を、回転手段によって偏心軸心の周りに回転（自転）
させ得る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
１〜図４に基づいて説明する。１はフレームで、下部空
間２を形成する箱枠状の下部フレーム３と、この下部フ
レーム３の一側上面から立設され上部空間４を形成する
箱枠状の上部フレーム５とから構成される。前記下部フ
レーム３は、上板の中央部に開口６が形成されるととも
に、その下部空間２は前記上部空間４に連通されてい
る。

【０００９】前記フレーム１には、縦方向の上部回転軸
１０と下部回転軸２０とが設けられ、これら回転軸１
０，２０は、同一線上に位置される回転軸心１０Ａ，２
０Ａの周りに回転自在に構成されている。すなわち、上
部回転軸１０は、上部筒体１１に軸受１２を介して回転
自在に支持されており、そして上部筒体１１は、上部フ
レーム５側からの上部支持体１３の遊端に固定されてい
る。また下部回転軸２０は、下部筒体２１に軸受２２を
介して回転自在に支持されており、そして下部筒体２１
は、下部フレーム３から連設された下部支持体２３の遊
端に固定されている。

【００１０】両回転軸１０，２０の相対向端側には、そ
れぞれ偏心軸１４，２４が一体に設けられ、これら偏心
軸１４，２４は前記回転軸心１０Ａ，２０Ａの周りに回
転可能に構成される。そして、上部偏心軸１４には上部
研磨盤１５が、軸受１６を介して偏心軸心１４Ａ上に遊
転自在に支持されており、また、下部偏心軸２４には下
部研磨盤２５が、軸受２６を介して偏心軸心２４Ａ上に
遊転自在に支持されている。

【００１１】両研磨盤１５，２５を相対的に接近離間動
させる接近離間手段３０が設けられる。この接近離間手
段３０は、上部フレーム５の上端と上部支持体１３の基
端との間に介在されるシリンダー装置３１と、上部支持
体１３の昇降を案内するガイドロッド（またはガイドレ
ール）３２などにより、その一例が構成される。したが
って、シリンダー装置３１を伸縮動させることで、下部
研磨盤２５に対して上部研磨盤１５が接近離間動され
る。なお、下部研磨盤２５の下面側は、下部フレーム３
上に設けられたスライド受け台３５に受け止められてい
る。

【００１２】両研磨盤１５，２５を、それぞれ偏心軸心
１４Ａ，２４Ａの周りで同方向に等速状で回転させ得る
回転手段４０が設けられる。すなわち、下部空間２から
上部空間４に亘って回転駆動軸４１が配設され、この回
転駆動軸４１は、軸受４２を介してフレーム１側に回転
自在に支持されている。そしてフレーム１側には回転駆
動装置（モータ）４３が設けられ、その出力軸４４と前
記回転駆動軸４１とが巻き掛け連動装置４５を介して連
動連結されている。

【００１３】前記上部回転軸１０の下部には、受動部４
６ａと伝動歯車部４６ｂとを有する上部筒状体４６が、
軸受４７を介して回転自在に外嵌されており、この上部
筒状体４６は、前記受動部４６ａを含めたタイミングベ
ルト形式などの巻き掛け連動装置４８を介して、前記回
転駆動軸４１に連動連結されている。

【００１４】そして伝動歯車部４６ｂは、上部研磨盤１
５の上面に一体化されたリング状の内歯歯車体４９に噛
合されている。その際に、内歯歯車体４９は伝動歯車部
４６ｂに対して大径に形成され、そして、回転軸心１０
Ａ上に位置される伝動歯車部４６ｂに対して、内歯歯車
体４９は偏心軸心１４Ａ上に位置され、これにより伝動
歯車部４６ｂの一部が内歯歯車体４９に常に噛合される
ように構成されている。

【００１５】前記下部回転軸２０の上部に、受動部５０
ａと伝動歯車部５０ｂとを有する下部筒状体５０が、軸
受５１を介して回転自在に外嵌されており、この下部筒
状体５０は、前記受動部５０ａを含めたタイミングベル
ト形式などの巻き掛け連動装置５２を介して、前記回転
駆動軸４１に連動連結されている。なお、下部筒状体５
０は前記開口６の部分に位置されている。

【００１６】そして伝動歯車部５０ｂは、下部研磨盤２
５の下面に一体化されたリング状の内歯歯車体５３に噛
合されている。その際に、内歯歯車体５３は伝動歯車部
５０ｂに対して大径に形成され、そして、回転軸心２０
Ａ上に位置される伝動歯車部５０ｂに対して、内歯歯車
体５３は偏心軸心２４Ａ上に位置され、これにより伝動
歯車部５０ｂの一部が内歯歯車体５３に常に噛合される
ように構成されている。以上の４１〜５３などにより回
転手段４０の一例が構成される。

【００１７】前記偏心軸心１４Ａ，２４Ａを、回転軸心
１０Ａ，２０Ａに対して相対的に１８０度変位させた状
態で、これら偏心軸心１４Ａ，２４Ａを回転軸心１０
Ａ，２０Ａの周りで同方向に等速状で変位回転させる偏
心回転手段６０が設けられる。

【００１８】すなわち、下部空間２から上部空間４に亘
って回転駆動軸６１が配設され、この回転駆動軸６１
は、軸受６２を介してフレーム１側に回転自在に支持さ
れている。そしてフレーム１側には回転駆動装置（モー
タ）６３が設けられ、その出力軸６４と前記回転駆動軸
６１とが巻き掛け連動装置６５を介して連動連結されて
いる。

【００１９】前記上部回転軸１０の上部と前記回転駆動
軸６１とがタイミングベルト形式などの巻き掛け連動装
置６６を介して連動連結されている。また、前記下部回
転軸２０の下部と前記回転駆動軸６１とがタイミングベ
ルト形式などの巻き掛け連動装置６７を介して連動連結
されている。以上の６１〜６７などにより、偏心回転手
段６０の一例が構成される。

【００２０】前記フレーム１側には、被加工物（被研磨
物）７８を貫装自在な保持キャリア７０が配設され、こ
の保持キャリア７０は横方向に移動自在に構成されてい
る。すなわち保持キャリア７０には、矩形状の嵌合孔７
１が形成され、この嵌合孔７１に、矩形板状の被加工物
７８を貫装自在としている。そして下部フレーム３上に
は、左右方向のガイドロッド７７が前後一対に配設さ
れ、これらガイドロッド７７に保持キャリア７０が左右
方向に移動自在に支持案内される。

【００２１】前記保持キャリア７０を左右動させる左右
動手段７２が設けられ、この左右動手段７２は、前記下
部フレーム３に取付けられた移動用モータ７３と、この
移動用モータ７３の上向きの出力軸７４に固定した円板
体７５と、この円板体７５の偏心位置と前記保持キャリ
ア７０の遊端とを相対揺動自在に連結するリンク体７６
などにより構成されている。

【００２２】以下に、上記した実施の形態における作用
を説明する。接近離間手段３０におけるシリンダー装置
３１の収縮動で上部支持体１３を上昇させ、下部研磨盤
２５に対して上部研磨盤１５を上昇離間させた状態で、
保持キャリア７０の嵌合孔７１に対して矩形の被加工物
７８が嵌め込みによりセットされる。このとき被加工物
７８は、下部研磨盤２５に、その下面を介して当接され
る。

【００２３】この状態でシリンダー装置３１を伸展動さ
せ、上部支持体１３を介して上部研磨盤１５を下降させ
ることにより、被加工物７８の上面に対して上部研磨盤
１５を軽く当接し得る。このような当接の前後において
偏心回転手段６０の回転駆動装置６３が稼働され、両研
磨盤１５，２５を偏心回転させて所期の研磨を行う。

【００２４】すなわち、偏心回転手段６０における回転
駆動装置６３の回転は、巻き掛け連動装置６５を介して
回転駆動軸６１に伝達され、さらに回転駆動軸６１の回
転は、巻き掛け連動装置６６を介して上部回転軸１０に
伝達されるとともに、巻き掛け連動装置６７を介して下
部回転軸２０に伝達される。

【００２５】そして上部回転軸１０の回転により、前記
偏心軸心１４Ａ、すなわち上部偏心軸１４を、回転軸心
１０Ａの周りの小さな円上で変位回転（公転）Ａさせ
る。このとき、上部偏心軸１４と上部研磨盤１５との相
対回転は軸受１６により許容される。また下部回転軸２
０の回転により、前記偏心軸心２４Ａ、すなわち下部偏
心軸２４を、回転軸心２０Ａの周りの小さな円上で、前
記上部偏心軸１４と同方向に等速状で変位回転Ａさせ
る。このとき、下部偏心軸２４と下部研磨盤２５との相
対回転は軸受２６により許容される。

【００２６】そして移動用モータ７３の回転は、円板体
７５とリンク体７６とからなるクランク機構によって、
このリンク体７６の押し引き動に換えられ、以て保持キ
ャリア７０を、ガイドロッド７７の支持案内により左右
方向に往復移動Ｂさせる。

【００２７】上述したような各部の動作に基づいて、被
加工物７８の両面が同時に研磨される。すなわち、上下
の研磨盤１５，２５は、互いに１８０度変位した状態で
同方向に等速状で変位回転Ａし、そして被加工物７８を
貫装した保持キャリア７０は横に往復移動Ｂすることに
なる。

【００２８】したがって、この状態でシリンダー装置３
１の伸展により荷重を掛けることにより、研磨盤１５，
２５の小さな円上での公転Ａと、被加工物７８の往復移
動Ｂとの複合移動によって、被加工物７８の両面に対す
る研磨盤１５，２５の当接は、両面全域で均一状にかつ
研磨速度を一定状として行え、以て研磨残りの生じない
均一な研磨加工を行える。

【００２９】さらに、上下の研磨盤１５，２５が、互い
に１８０度変位した状態で同方向に等速状で変位回転Ａ
されることで、加工による横方向荷重を相殺し得る。し
かも、被加工物７８の両面を同時に研磨するので、板状
物の研磨の場合、歪んだ板状物を平面に研磨加工でき
る。

【００３０】そして、上記のような上部研磨盤１５や下
部研磨盤２５の変位回転Ａによる研磨作業中において、
これら研磨盤１５，２５を、回転手段４０により偏心軸
心１４Ａ，２４Ａの周りに自動的にゆっくりと回転（自
転）Ｃさせ得る。

【００３１】すなわち、筒状体４６，５０が非回転で固
定状であったとき、研磨盤１５，２５の変位回転Ａとと
もに一体に回転される内歯歯車体４９，５３が、筒状体
４６，５０と一体に固定状である伝動歯車部４６ｂ，５
０ｂに、常時一部が噛合されることになる。このとき、
内歯歯車体４９，５３と伝動歯車部４６ｂ，５０ｂとは
歯数が異なっており、したがって、その歯数の差を吸収
するために、研磨盤１５，２５は変位回転Ａの方向と同
方向に自動的にゆっくりと回転（自転）Ｃすることにな
る。

【００３２】これにより、研磨盤１５，２５は、変位回
転Ａによる研磨作用位置が回転Ｃの方向に次第に変化
し、以て研磨盤１５，２５自体の片減りや凹凸を防止し
得る。そして、このような研磨盤１５，２５の回転（自
転）Ｃならびに回転方向は、回転手段４０を駆動に切り
換えることによりコントロールできる。すなわち、回転
手段４０における回転駆動装置４３の回転は、巻き掛け
連動装置４５を介して回転駆動軸４１に伝達され、さら
に回転駆動軸４１の回転は、巻き掛け連動装置４８，５
２を介して筒状体４６，５０に伝達される。

【００３３】そして筒状体４６，５０の回転、すなわち
伝動歯車部４６ｂ，５０ｂの回転は、この伝動歯車部４
６ｂ，５０ｂが一部噛合されている内歯歯車体４９，５
３に伝達され、この内歯歯車体４９，５３と一体の研磨
盤１５，２５を、偏心軸心１４Ａ，２４Ａの周りで回転
させることになる。

【００３４】その際に、研磨盤１５，２５への回転付与
方向が回転（自転）Ｃと同方向であれば、この回転Ｃは
増速されることになる。また回転付与方向が回転（自
転）Ｃに対して逆方向であれば、その回転数の制御によ
って、回転Ｃを減速させたり、回転Ｃと相殺して停止状
態としたり、あるいは逆回転し得る。さらには、正逆回
転を交互に行うことで、研磨盤１５，２５を往復回転し
得る。

【００３５】このように、回転手段４０を駆動させるこ
とにより、研磨盤１５，２５の回転Ｃ、回転数、回転方
向を外部からコントロールできる。なお回転手段４０
は、正逆の回転のほか、連続回転、間欠回転など、任意
な回転方式を採用できるものである。

【００３６】そして前述した各動作のうち、特に研磨盤
１５，２５を往復回転させる場合に、研磨盤１５，２５
による研磨は、図３の仮想線に示されるように、上部研
磨盤１５に接続された上部研磨材供給手段３７や、下部
研磨盤２５に接続された下部研磨材供給手段３８から、
研磨材（水や油の研磨液など）を供給しながら（かけな
がら）行える。

【００３７】次に、本発明の別の実施の形態を、図５、
図６に基づいて説明する。すなわち、円板状の保持キャ
リア８０が使用され、この保持キャリア８０には、周方
向の複数箇所に丸形の嵌合孔８１が形成されている。そ
して保持キャリア８０は、下部フレーム３側に設けられ
た複数のローラ８２によって、前記回転軸心１０Ａ，２
０Ａの周りに回転可能に支持されている。また下部フレ
ーム３側には、保持キャリア回転駆動装置８３が設けら
れている。

【００３８】この別の実施の形態によると、上下の研磨
盤１５，２５は、互いに１８０度変位した状態で同方向
に等速状で変位回転Ａし、そして丸形板状の被加工物８
５群を貫装した保持キャリア８０は、保持キャリア回転
駆動装置８３により回転軸心１０Ａ，２０Ａの周りに回
転することになる。これにより被加工物８５群の両面
を、均一に研磨する要素をより確実として、同時に研磨
し得る。なお、同時に研磨される被加工物８５の数や大
小の形状は任意に設定されるものである。

【００３９】上記した両実施の形態では、矩形板状の被
加工物７８や丸形板状の被加工物８５の研磨を行ってい
るが、これは種々な形状の被加工物を取り扱えるもので
あり、それに応じて嵌合孔７１，８１の形状が決定され
る。

【００４０】上記した両実施の形態において、偏心回転
手段６０における回転駆動装置６３の回転速度、すなわ
ち両研磨盤１５，２５の回転数は、たとえば操作盤の操
作により任意に調整し得、これにより、被加工物７８，
８５に対する出来るだけ均一な滑り速度を得られる。

【００４１】上記した両実施の形態において、両面研磨
装置を複数台設置して、共通（１台）のロボットによ
り、被加工物７８，８５の供給や取出しなど、各種の作
業を行う形式であってもよい。

【００４２】上記した両実施の形態において、上下の研
磨盤１５，２５は、互いに１８０度変位して配設されて
いるが、この１８０度は、最も好ましい角度であって、
この角度に限定されるものではない。

【００４３】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、接
近離間手段により両研磨盤を相対的に離間させたのち、
保持キャリアに被加工物をセットした状態で、接近離間
手段により両研磨盤を相対的に接近させることにより、
被加工物の両面に対して各研磨盤を当接でき、このよう
な当接の前後において、偏心回転手段による回転によ
り、偏心軸心を回転軸心の周りに変位回転（公転）で
き、これによって両研磨盤を、回転軸心の周りの小さな
円上で変位回転できて、被加工物の両面に対する研磨盤
の当接を、両面全域で均一状にかつ研磨速度を一定状と
して行うことができ、以て研磨残りの生じない均一な研
磨加工を行うことができる。その際に加工による横方向
荷重は、両研磨盤の偏心軸心を互いに変位させた状態で
両研磨盤を変位回転させることで、容易にかつ好適に相
殺できる。そして、両研磨盤の変位回転による研磨作業
中において、これら研磨盤を、回転手段によって偏心軸
心の周りに回転（自転）させることができ、これによ
り、研磨盤自体の片減りや凹凸を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、両面研磨装置の一
部切り欠き側面図である。

【図２】同両面研磨装置の平面図である。

【図３】同両面研磨装置の要部の縦断側面図である。

【図４】同両面研磨装置の研磨動作を説明する平面図で
ある。

【図５】本発明の別の実施の形態を示し、同両面研磨装
置の要部の縦断側面図である。

【図６】同両面研磨装置の要部の平面図である。

【符号の説明】

１０ 上部回転軸 １０Ａ 回転軸心 １４ 上部偏心軸 １４Ａ 偏心軸心 １５ 上部研磨盤 ２０ 下部回転軸 ２０Ａ 回転軸心 ２４ 下部偏心軸 ２４Ａ 偏心軸心 ２５ 下部研磨盤 ３０ 接近離間手段 ４０ 回転手段 ４３ 回転駆動装置 ４６ 上部筒状体 ４６ａ 受動部 ４６ｂ 伝動歯車部 ４９ 内歯歯車体 ５０ 下部筒状体 ５０ａ 受動部 ５０ｂ 伝動歯車部 ５３ 内歯歯車体 ６０ 偏心回転手段 ６３ 回転駆動装置 ７０ 保持キャリア ７１ 嵌合孔 ７２ 左右動手段 ７８ 被加工物 ８０ 保持キャリア ８１ 嵌合孔 ８３ 保持キャリア回転駆動装置 ８５ 被加工物 Ａ 変位回転 Ｂ 往復移動 Ｃ 回転（自転）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持キャリアで保持した被加工物の両面
   を挟む状態で、一対の研磨盤を配置するとともに、これ
   ら研磨盤を相対的に接近離間動させる接近離間手段を設
   け、両研磨盤を、回転軸心の周りに回転可能な偏心軸心
   上に遊転可能に設け、両偏心軸心を変位させた状態で、
   これら偏心軸心を回転軸心の周りに回転させる偏心回転
   手段を設け、両研磨盤を偏心軸心の周りに回転させ得る
   回転手段を設けたことを特徴とする両面研磨装置。