JP3051437B2 - 遊星歯車式研磨装置による研磨制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えば磁気ディスク用アルミニウム基板
等のワークの研磨加工に使用される遊星歯車式研磨装置
による研磨制御方法に関する。

従来の技術 例えば磁気ディスク用アルミニウム基板等の各種ワー
クの研磨加工を行う装置として、従来、第４図に示され
るような遊星歯車式の研磨装置（51）が知られている
（特開昭62−255063号公報参照）。

この研磨装置（51）は、回転駆動可能な研磨用下定盤
（53）と、該下定盤（53）の上方位置に該定盤（53）と
対向同軸状に配置された同じく回転駆動可能な研磨用上
定盤（55）と、両定盤（53）（55）間においてその軸芯
位置に配置された同じく回転駆動可能な太陽歯車（57）
と、該太陽歯車（57）の径方向外方位置に同心状に配置
されたこれも同じく回転駆動可能な内歯歯車（59）と、
該内歯歯車（59）及び前記太陽歯車（57）の両歯車に噛
合された外歯歯車によるワークキャリアー（56）とを具
備している。そして、太陽、内歯の両歯車（57）（59）
の働きでキャリアー（56）を自転、公転させると共に上
下の定盤（53）（55）を相反する方向に回転駆動するこ
とによりワーク（Ａ）の両面研磨を行うものとなされて
いる。

そして、上記研磨装置（51）は更に、ワーク（Ａ）の
両面を同じ品質に研磨加工するため、ワークキャリアー
（56）の公転を見込んで、定盤（53）（55）が上下で異
なった所定の一定回転数で回転駆動されるようになされ
ている。

そして更に、ワークキャリアー（56）の自転数を制御
して研磨加工能率の向上を図るため、太陽歯車（57）の
回転数が制御できるようになされていると共に、この太
陽歯車（57）の回転数の制御によりキャリアー（56）の
公転数が変化してワーク（Ａ）の上下で定盤（53）（5
5）との摺擦速度に狂いを生じてしまうのを防止するた
め、内歯歯車（59）も、太陽歯車（57）の回転制御に伴
い、キャリアー（56）の公転速度に変化を生じさせない
ような回転を行うよう制御されるものとなされている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、ワークの両面を品質的に等価にすると
共に研磨加工能率を向上するために、上記のように、上
下の定盤（53）（55）の回転数を相互に異ならせた一定
の回転数に固定し、ワークキャリアー（56）の自転数制
御において該キャリアー（56）の公転速度に変化を来さ
ないように太陽歯車（57）のみならず、内歯歯車（59）
の回転制御をも行ったとしても、ワーク（Ａ）に要求さ
れる品質が激しいものになれば、品質面で両面等価なも
のを得ることは実際上難しく、結局歩留りの悪化を招い
てしまう結果となる。実際に、第３図に示されるような
磁気ディスク用アルミニウム基板（Ａ）のように、両面
の研磨品質の等価性が非常に厳しく要求されるようなも
のである場合には、かかる構成の研磨装置（51）では必
ずしも対応十分とはいえない。

しかも、キャリアー（56）の自転数を制御しつつもそ
の公転数を一定に保つようにするようにしているため、
上記のように内歯歯車（59）と太陽歯車（57）との両方
の回転数を制御しなければならず、ワークキャリアー
（56）の自転制御が複雑なものとなっている。

そこで、本発明者は、ワーク両面の等品質研磨を目的
として、上下の定盤（53）（54）の回転数を任意の回転
数に個別に設定制御しうるような研磨装置に上記装置
（51）を改良し、この研磨装置を用いて、試験用に用意
したワークに試し研磨加工を施して該試験ワークの両面
の研磨品質をチェックし、品質が異なったものとなった
場合には両面を同じ品質に研磨されるように定盤（53）
（54）の回転数を調整することによってその適正な回転
数を求め、その回転数にて定盤（53）（54）を駆動しつ
つ本研磨用のワーク（Ａ）の研磨を行う方法を考え出し
た。そして、その方法が、上記の従来装置の欠点をなく
して両面等品質研磨に現実的にかなりの有効性を発揮し
うるものであることを確認した。

そして、この発明は、かかる方法の開発を背景とし
て、ワークキャリアーの自転数制御を簡素なものにする
ことのできる遊星歯車式研磨装置のワークキャリアーの
自転数制御方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は、回転数を個別に設定
制御可能な研磨用の上下の定盤間に、該上下定盤と軸心
位置を一致させて回転駆動制御可能な太陽歯車を設け、
該太陽歯車の外方位置に同心状態に内歯歯車を設ける一
方、太陽歯車と内歯歯車との両者に噛み合わせてワーク
キャリアーを配置した研磨装置を用い、 前記内歯歯車を固定し、前記太陽歯車を回転駆動制御
することによりワークキャリアーの自転数を制御するこ
とを特徴とする遊星歯車式研磨装置による研磨制御方法
を要旨とする。

作用 上記方法では、内歯歯車を固定し、太陽歯車を回転駆
動制御することによりワークキャリアーの自転数を制御
するものとなされていることにより、太陽歯車の回転数
とワークキャリアーの自転数とが単純に比例する関係と
なる。従って、ワークキャリアーの自転数の制御は、太
陽歯車の回転数を、設定しようとするワークキャリアー
の自転数に比例定数（１を含む）を乗じて得られる回転
数に制御するだけでよい。

実施例 以下に、この発明の実施例を説明する。

第１図に示される遊星歯車型研磨装置（１）におい
て、（３）（５）は上下の定盤、（７）は太陽歯車、
（９）は内歯歯車、（６）はワーク保持孔（6a）が設け
られたワークキャリアーである。

上下の定盤（３）（５）は、相互対抗面に研磨布
（２）（４）を有し、それぞれが個別の回転駆動モータ
ー（11）（12）によって回転駆動されるものとなされて
いる。このモーターとしては回転数制御が行えるよう
な、例えばACサーボモーター等が使用される。

また、太陽歯車（７）も同様に回転数制御可能な駆動
モーター（13）により回転駆動されるものとなされてい
る。

内歯歯車（９）は、この研磨装置（１）において固定
状態に設けられている。

そして、前記回転駆動モーター（11）（12）（13）
は、制御装置（14）に接続されている。この制御装置
（14）には、上下の定盤（３）（５）の回転数を設定す
る定盤回転数設定部（15）（16）と、ワークキャリアー
（６）の自転数を設定する自転数設定部（17）とが設け
られると共に、定盤回転数設定部（15）（16）にて設定
された回転数で定盤（３）（５）を回転させるよう回転
駆動モーター（11）（12）を制御する定盤回転数制御部
（18）（19）が設けられている。

そして更に、この制御装置（14）には、自転数設定部
（17）にて設定された自転数でワークキャリアー（６）
を自転させるようにモーター（13）を制御する自転数制
御部（20）が設けられている。この自転数制御部（20）
は、入力された設定自転数を太陽歯車（７）の回転数に
変換する演算を行う演算部（21）を有し、該演算部（2
1）からの信号で回転駆動モーター（13）の回転数が制
御されるようになされている。

この演算部（21）での演算は、内歯歯車（９）が固定
されていることにより、ワークキャリアー（６）の自転
数が太陽歯車（７）の回転数と比例する関係にあるか
ら、入力された設定自転数に、比例定数を乗じて太陽歯
車（７）の回転数を演算する簡素な制御構成となされて
いる。

なお、太陽歯車（７）、ワークキャリアー（６）、内
歯歯車（９）相互間の歯数比が、第１図及び第２図に示
されるように1:1:3の関係にあるような場合には、太陽
歯車（７）の１回の回転でワークキャリアー（６）が１
回自転される関係となるから、その場合の比例定数は１
となる。従って、このような単純な関係にある場合に
は、わざわざ演算部（21）を設ける必要もなく、省略し
てよい。

次に、第３図に示される磁気ディスク用アルミニウム
基板の両面研磨加工法とあわせて本発明方法を説明す
る。

即ち、まず、いずれか一方の定盤の回転数（ここでは
便宜上上定盤（５）の回転数とする。）と、ワークキャ
リアー（６）の自転数の最適値を求める。

このため、試験研磨用の基板を用意し、上定盤（５）
の回転数及びワークキャリアー（６）の自転数を種々設
定変更して該試験用基板に試験研磨加工を施す。

この場合のワークキャリアー（６）の自転数の制御
は、所望の自転数を制御装置（14）の設定部（17）に対
して行えば、演算部（21）にてその自転数に比例定数が
乗じられて太陽歯車（７）の回転数が求められ、その求
められた回転数で太陽歯車（７）が回転駆動されること
により行われることになる。従って、ワークキャリアー
（６）の自転数の制御は、極めて簡素な構成にて達成さ
れる。

もちろん太陽歯車（７）の回転数とワークキャリアー
（６）の自転数とが単純な比で表せるような関係にある
場合、例えば1:1の関係にあるような場合には、入力し
たワークキャリアー（６）の自転数がそのまま太陽歯車
（７）の回転数ということになるから、ワークキャリア
ー（６）の自転数制御が更に一層簡素なものとなる。

上記の作業により上定盤（５）とワークキャリアー
（６）の作動条件が定まると、次に、その作動条件のも
とで他方の定盤、即ち下定盤（３）の回転数の最適値を
求める。

このため、同じく試験研磨用の磁気ディスク用基板を
用い、下定盤（３）の回転数を種々変更して該試験用基
板に試験研磨加工を施す。

なお、この場合の下定盤（３）の最適回転数は、適当
な回転数、例えば上定盤（５）の回転数と同じ回転数で
下定盤（３）を逆方向に回転駆動して研磨加工された磁
気ディスク用基板の上下の各研磨厚さを測定し、それを
次の第（１）式に代入して下定盤（３）の回転数を算出
すれば可及的速やかに最適回転数を求めることができて
便利である。また、最初に下定盤（３）とワークキャリ
アー（６）との関係で両者の作動条件を求め、これに基
づいて上定盤（５）の最適回転数を求める場合には、第
（２）式を用いるとよい。

この作業により下定盤（３）の最適回転数が求まる
と、研磨装置（１）の最適作動条件が決まる。

しかるのち、このようにして求められた最適作動条件
のもとで本研磨用の磁気ディスク用基板（Ａ）の研磨加
工を開始する。

なお、この種の遊星歯車式の研磨装置におけるこれま
で通常とされてきたワークキャリアーの自転数、即ち2r
pmで磁気ディスク用アルミニウム基盤（Ａ）の加工を行
った場合と比較して、上記研磨装置（１）を用いそれよ
りも高い自転数、即ち5rpm以上、好ましくは10rpm以上
で研磨加工を行うと、供給された研磨液の分散作用等に
よる同一バッチ品の研磨状態の均質化が図れることはも
とより、第１表に示されるように、研磨レイトが増加さ
れることや、研磨粗さが研磨筋の交叉等を伴って減少さ
れていくことが確認された。

なお、本発明方法は、研磨布（２）（４）によらず、
砥石を用いた研磨加工に適用し得るものであることはい
うまでもない。

発明の効果 上述の次第で、この発明に係る遊星歯車式研磨装置に
よる研磨制御方法は、回転数を個別に設定制御可能な研
磨用の上下の定盤間に、該上下定盤と軸心位置を一致さ
せて回転駆動制御可能な太陽歯車を設け、該太陽歯車の
外方位置に同心状態に内歯歯車を設ける一方、太陽歯車
と内歯歯車との両者に噛み合わせてワークキャリアーを
配置した研磨装置を用い、 前記内歯歯車を固定し、前記太陽歯車を回転駆動制御
するものであるから、先ず上下いずれか一方の定盤の回
転数とワークキャリアーの自転数との最適設定条件を試
験研磨加工によって求め、次いで、他方の定盤の回転数
の最適値を試験研磨加工によって求めて、ワーク両面に
対する等価性の高い研磨加工条件を見出すに際し、その
条件設定操作を容易に行うことができる。即ち、上記最
適加工条件を求めるためにワークキャリアーの自転回転
数を可変設定するに際し、太陽歯車の回転数とワークキ
ャリアーの自転数とが単純に比例する関係となり、従っ
て、ワークキャリアーの自転数の制御は、太陽歯車の回
転数を、設定しようとする自転数に比例定数（１を含
む）をかけた回転数に制御しさえすればよいから、ワー
クキャリアーの自転数制御を従来では考えられなかった
容易なものにすることができる。

また、内歯歯車は、もともと固定状態に設けたものと
していることにより、これに回転駆動装置を接続して設
ける必要がなく、かつその駆動制御装置も必要なく、研
磨装置自体の構造の簡素化をはかり得る利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の遊星歯車式研磨装置の部分断面側面
図、第２図は第１図のII−II線矢視図、第３図は磁気デ
ィスク用アルミニウム基板の斜視図である。第４図は従
来の遊星歯車式研磨装置の概略斜視図である。 （６）……ワークキャリアー、（７）……太陽歯車、
（９）……内歯歯車。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転数を個別に設定制御可能な研磨用の上
   下の定盤間に、該上下定盤と軸心位置を一致させて回転
   駆動制御可能な太陽歯車を設け、該太陽歯車の外方位置
   に同心状態に内歯歯車を設ける一方、太陽歯車と内歯歯
   車との両者に噛み合わせてワークキャリアーを配置した
   研磨装置を用い、 前記内歯歯車を固定し、前記太陽歯車を回転駆動制御す
   ることによりワークキャリアーの自転数を制御すること
   を特徴とする遊星歯車式研磨装置による研磨制御方法。