JP3115213B2 - 両面研磨装置 - Google Patents

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研磨を行える。

【０００３】このようにして所期の研磨を行ったのち、
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、保持キャリアの嵌合孔に対する被研磨物の着脱は
非常に面倒な作業であり、特に小さい被研磨物を一度に
多量に研磨する場合、その着脱作業には非常に長い時間
を必要とし、しかも姿勢の悪い疲労し易い作業となる。
そして着脱作業を行っている間は、研磨装置の運転が停
止されるのであり、したがって研磨装置の稼働時間は極
端に短いものになる。

【０００５】また、上部支持部材を上昇離間させたと
き、研磨液の吸着作用によって多くの被研磨物が上研磨
体とともに持ち上げられ、すなわち保持キャリアの嵌合
孔から外れることになる。したがって、被研磨物が加工
寸法に至らず、再び研磨を行おうとしたとき、上研磨体
とともに持ち上げられた多数の被研磨物を保持キャリア
の嵌合孔にセットし直さなければならず、これも面倒な
作業となる。

【０００６】そこで本発明のうち請求項１記載の発明
は、保持キャリアの保持孔に対する被研磨物の着脱を、
好適な姿勢で容易に行え、しかも着脱作業時に関係なく
研磨装置を効率よく稼働させ得、さらに再度の研磨も容
易に迅速に行え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。

【０００７】

【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、複数の保持孔で被加工物を保持したキャリアに対し
て、上下にそれぞれ研磨盤を配置し、これら研磨盤を互
いに逆方向に回転させるとともにキャリアを自転させて
被加工物の両面研磨を行う両面研磨装置であって、機枠
側に上研磨盤用回転駆動装置と下研磨盤用回転駆動装置
とキャリア自転用回転駆動装置とを設け、これら回転駆
動装置の駆動部に対して両研磨盤の受動部とキャリア自
転用装置の受動部とを、両研磨盤をキャリアとともに上
下動させることで着脱自在に構成したことを特徴とした
ものである。

【０００８】したがって請求項１の発明によると、研磨
可能な状態では、上研磨盤側の受動部を上研磨盤用回転
駆動装置の駆動部に上下方向から着装させ、また下研磨
盤側の受動部を下研磨盤用回転駆動装置の駆動部に上下
方向から着装させ、さらにキャリア自転用装置側の受動
部をキャリア自転用回転駆動装置の駆動部に上下方向か
ら着装させている。そして両研磨盤間には複数個のキャ
リアを、周方向で所定の角度を置いて配置してキャリア
自転用装置側に連動させている。またキャリアの各保持
孔は被加工物を嵌合保持している。

【０００９】この状態で各回転駆動装置を駆動し、それ
ぞれ駆動部と受動部との着装部を介して、上研磨盤と下
研磨盤とを逆方向に回転させるとともに、キャリアを自
転させ、以てキャリア側で保持した多数の被加工物の両
面研磨を、両研磨盤により全面で均一状にかつ一挙に行
う。このようにして両面研磨を行い、各回転駆動装置を
停止させたのち、たとえばロボットを作用させて両研磨
盤をキャリアとともに上昇動させることで、回転駆動装
置の駆動部に対して各受動部を、上方への引き抜き形式
で離脱させ得る。

【００１０】そして離脱したユニット体を、所定の箇所
に配設した作業台上に卸すことで、両研磨盤間から一個
のキャリアを少し引き抜いて、一個の被加工物を露出状
態にし得、以て測定機によって被加工物の加工寸法を測
定し得る。加工寸法が不十分であれば、その一個のキャ
リアを押し込んだのち、ユニット体を再び上方から着装
させることで再研磨を行え、その際に、一個のキャリア
を移動させただけであることから、キャリア群の相対的
な噛合関係は乱れず、再度の研磨は好適に行える。加工
寸法が十分であれば、上研磨盤を上方に離脱して各キャ
リアの上方を開放させ、以て被加工物の取り出しは、ロ
ボットによる自動作業によりまたは人手作業により円滑
に行える。また研磨液の吸着作用によって上研磨盤に付
着した被加工物も同様にして回収し得る。

【００１１】作業台を複数準備することで、前述した取
り出し作業とは関係なく、空のキャリアの各保持孔に対
して、ロボットによる自動作業によりまたは人手作業に
より被加工物を嵌め込み作業を行え、したがってユニッ
ト体を離脱させたのち、直ちに、新たな被加工物を組み
込んだユニット体を着装し得、以て研磨装置は、停止時
間を少なくして稼働させ得る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。図２において１は機枠で、ベース
体２と、このベース体２から立設された内側枠部３と、
ベース体２から立設された外側枠部４などにより構成さ
れる。そして内側枠部３の上端には中間部支持体５が設
けられ、また外側枠部４の上端には上部支持体６が設け
られている。前記ベース体２から中間部支持体５に亘っ
ては、駆動源を共通とした上研磨盤用回転駆動装置10と
下研磨盤用回転駆動装置20とキャリア自転用回転駆動装
置30とが設けられている。ここで共通の駆動源は、ベー
ス体２上に保持枠体７を介して取り付けられたモータ８
であって、その出力軸９を上向きとして配設されてい
る。

【００１３】図１〜図４に示すように、前記上研磨盤用
回転駆動装置10はロッド状の下縦軸11を有し、この下縦
軸11の下端に取り付けられた受動鎖輪12と前記出力軸９
に取り付けられた駆動鎖輪13とが、チェーン14を介して
連動連結されている。そして縦軸11の上端には、駆動部
を形成するスプライン筒軸15が一体化されている。以上
の11〜15により上研磨盤用回転駆動装置10が構成され
る。

【００１４】前記下研磨盤用回転駆動装置20は前記下縦
軸11に外嵌された外筒軸21を有し、この外筒軸21は、前
記中間部支持体５に一体化された筒状支持体22に、軸受
23を介して回転自在に支持されている。前記外筒軸21の
下端に取り付けられた外受動歯車24と前記出力軸９に取
り付けられた外駆動歯車25とが噛合されている。そして
前記外筒軸21の上部には傘様体26が一体化され、この傘
様体26の上部に縦向きに設けられた筒体27の上面から
は、駆動部を形成する外ピン28が、周方向の複数箇所か
ら立設されている。以上の21〜28により下研磨盤用回転
駆動装置20が構成される。

【００１５】前記キャリア自転用回転駆動装置30は、前
記下縦軸11に外嵌されかつ前記外筒軸21に内嵌された内
筒軸31を有し、この内筒軸31は、下縦軸11ならびに外筒
軸21との間に設けられた軸受32，33を介して、相互に相
対回転自在に支持されている。前記内筒軸31の下端に取
り付けられた内受動歯車34と前記出力軸９に取り付けら
れた内駆動歯車35とが噛合されている。そして前記内筒
軸31の上面からは、駆動部を形成する内ピン36が、周方
向の複数箇所から立設されている。以上の31〜36により
キャリア自転用回転駆動装置30が構成される。

【００１６】40は着脱ユニット体で、保持孔で被加工物
の保持を行うキャリア55や、このキャリア55に対して上
下にそれぞれ配置された研磨盤41，50や、キャリア自転
用装置60などにより構成される。

【００１７】すなわちリング板状の上研磨盤41は、その
上面側に上フランジ42が固定されており、この上フラン
ジ42の中央部分に上縦軸43が貫設されるとともに、両者
42，43はキー44を介して軸心方向で相対摺動のみ自在に
連結されている。前記上縦軸43の下端には受動部である
スプライン軸45が一体に形成され、このスプライン軸45
は、前記下縦軸11の上端に設けられたスプライン筒軸15
に対して上方から嵌脱自在に構成され、そしてスプライ
ン軸45の下面側に、下向きの段面46が同時に形成されて
いる。さらに上縦軸43の上端には吊り部47が設けられて
いる。

【００１８】またリング板状の下研磨盤50は、その下面
側に下フランジ51が固定されており、この下フランジ51
の周辺で下面側には、前記外ピン28に対して上方から嵌
脱自在な受動部である外ピン孔52が形成されている。

【００１９】前記キャリア55は、その外周に歯車部56が
形成された太陽歯車形式であり、そして多数の保持孔57
が形成され、各保持孔57に被加工物58が嵌合により保持
されるべく構成されている。

【００２０】前記キャリア自転用装置60は上筒軸61を有
し、この上筒軸61は、前記下研磨盤50に内嵌される位置
において前記上縦軸43の下部に外嵌されている。これら
上縦軸43と上筒軸61とは、軸受62を介して相対回転自在
にかつ軸心方向で相対摺動自在に構成されている。そし
て前記段面46を軸受62に下方から当接させることで、上
筒軸61に対する上縦軸43の上昇限（相対摺動限）が設定
されている。

【００２１】前記上筒軸61と前記下フランジ51とは、軸
受63を介して相対回転のみ自在に連結されている。前記
上筒軸61の下面で周方向の複数箇所には、前記内ピン36
に対して上方から嵌脱自在な受動部である内ピン孔64が
形成されている。また上筒軸61の上部にはキャリア駆動
歯車65が固定されており、このキャリア駆動歯車65に対
して、前記キャリア55の歯車部56が噛合され、その際に
キャリア55は、キャリア駆動歯車65の外側に複数個が配
置される。

【００２２】前記中間部支持体５からステー67が立設さ
れ、このステー67の上部にリング状の内歯歯車68が固定
されている。この内歯歯車68は上部支持体６のレベルに
位置され、そして前記キャリア55群の歯車部56が噛合さ
れるべく構成されている。

【００２３】図５に示すように、地上側の所定の箇所に
は段取り用の作業台70が配設され、この作業台70は中央
に貫通部71が形成され、この貫通部71の周縁上面により
下フランジ51の支持面72が形成されている。そして作業
台70の縁部分からの立ち上がり部にはリング状の受け台
73が固定され、この受け台73の内側上部は段状のカット
部に形成され、このカット部の上向き面によりキャリア
55の受け面74が形成されている。さらにカット部の内向
き面には内歯歯車部75が形成され、この内歯歯車部75に
対して前記キャリア55群の歯車部56が噛合されるべく構
成されている。

【００２４】以下に、上記した実施の形態における作用
を説明する。図１〜図４には、着脱ユニット体40が上方
から着装された研磨可能な状態が示されている。すなわ
ち上縦軸43の下端に一体化されたスプライン軸45が、上
研磨盤用回転駆動装置10におけるスプライン筒軸15に上
方からスプライン嵌合され、また下研磨盤50側の外ピン
孔52が、下研磨盤用回転駆動装置20における外ピン28に
上方から嵌合され、さらにキャリア駆動歯車65側の内ピ
ン孔64が、キャリア自転用回転駆動装置30側の内ピン36
に上方から嵌合されている。

【００２５】そして両研磨盤41，50間には複数個（実施
の形態では５個）のキャリア55が周方向で所定の角度を
置いて配置され、これらキャリア55の歯車部56を、キャ
リア駆動歯車65と内歯歯車68とに噛合させている。また
キャリア55の各保持孔57には被加工物58が嵌合され、こ
れら被加工物58に対してキャリア55は薄く形成されてい
る。

【００２６】この状態でモータ８を駆動し、出力軸９を
介して駆動鎖輪13、外駆動歯車25、内駆動歯車35を一体
に回転させる。このうち駆動鎖輪13の回転は、チェーン
14、受動鎖輪12、下縦軸11、スプライン筒軸15、スプラ
イン軸45、上縦軸43、上フランジ42を介して上研磨盤41
に伝達され、この上研磨盤41を図３、図４においてＡ方
向に回転させる。また外駆動歯車25の回転は、外受動歯
車24、外筒軸21、傘様体26、筒体27、外ピン28、外ピン
孔52、下フランジ51を介して下研磨盤50に伝達され、こ
の下研磨盤50を図３、図４においてＢ方向に、すなわち
上研磨盤41とは逆方向に回転させる。

【００２７】そして内駆動歯車35の回転は、内受動歯車
34、内筒軸31、内ピン36、内ピン孔64、上筒軸61を介し
てキャリア駆動歯車65に伝達され、このキャリア駆動歯
車65を図３、図４においてＣ方向に、すなわち下研磨盤
50とは同方向に回転させる。その際にキャリア駆動歯車
65に噛合しているキャリア55群に回転力が付与される
が、このときキャリア55群の外側が固定の内歯歯車68に
噛合していることから、キャリア55群は自転Ｄしなが
ら、キャリア駆動歯車65と同方向に公転Ｅされることに
なる。

【００２８】このように、キャリア55に対して上下に配
置された両研磨盤41，50を互いに逆方向に回転Ａ，Ｂさ
せるとともに、キャリア55を自転Ｄならびに公転Ｅさせ
ることで、キャリア55で保持したそれぞれ多数の被加工
物68に対して、両研磨盤41，50による両面研磨を、全面
で均一状にかつ一挙に行える。なお研磨は、水や油や研
磨液を供給しながら（かけながら）行われる。

【００２９】このようにして両面研磨を行い、モータ８
を停止させたのち、吊り部47にロボットなどを作用させ
て両研磨盤41，50をキャリア55とともに上昇動させるこ
とで、すなわち着脱ユニット体40を上昇動させること
で、回転駆動装置10，20，30の駆動部であるスプライン
筒軸15、外ピン28、内ピン36に対して、両研磨盤41，50
の受動部であるスプライン軸45、外ピン孔52とキャリア
自転用装置60の受動部である内ピン孔64とを、上方への
引き抜き形式で離脱させる。

【００３０】その際に吊り部47に上昇力を作用させたと
き、まず上縦軸43のみ上昇され、そして段面46が軸受62
に当接することで、上筒軸61と軸受63と下フランジ51な
どを介して下研磨盤50に上昇力が付与され、さらにキャ
リア55などを介して上研磨盤41に上昇力が付与されるこ
とになる。

【００３１】そして着脱ユニット体40は図５に示すよう
に、下フランジ51の下面を支持面72上に載置させること
で作業台70上に卸し得る。このときキャリア55群の歯車
部56が内歯歯車部75に噛合され、かつキャリア55群の外
側部分が受け面74に受け止められる。

【００３２】ここで受け台73の一部は分割体73Ａであ
り、この分割体73Ａを外側に引き抜くとともに、その引
き抜き跡を利用して一個のキャリア55を少し引き抜くこ
とで、図６に示すように一個の被加工物58を露出状態に
し得、以て測定機80によって被加工物58の研磨が所望通
りの加工寸法に行われているか否かを測定し得る。

【００３３】そして加工寸法が不十分であれば、その一
個のキャリア55を押し込んだのち、吊り部47にロボット
などを作用させて、図１、図２に示すように再び上方か
ら着装させたのち、再研磨が行われる。その際に、前述
したように一個のキャリア55を移動させただけであるこ
とから、キャリア55群の相対的に噛合関係は乱れず、再
度の研磨は好適に行える。

【００３４】前述した測定結果、加工寸法が十分であれ
ば、また再研磨後の測定結果で加工寸法が十分であれ
ば、図５の状態から上研磨盤41が上方に離脱される。こ
れは上フランジ42にロボットを作用させるなどして行わ
れる。これにより図７に示すように、各キャリア55の上
方が開放された状態になり、以てキャリア55群からの被
加工物58の取り出しは、ロボットによる自動作業により
または人手作業により円滑に行える。また研磨液の吸着
作用によって上研磨盤41に付着した被加工物58も同様に
して回収し得る。

【００３５】作業台70は複数個が準備され、図７の状態
において、空のキャリア55の各保持孔57に対して、ロボ
ットによる自動作業によりまたは人手作業により被加工
物58が嵌め込まれ保持される。この嵌め込み作業は、前
述した取り出し作業とは関係なく行われ、したがって着
脱ユニット体40を離脱させたのち、直ちに、新たな被加
工物58を組み込んだ着脱ユニット体40を着装し得、以て
研磨装置は、停止時間を少なくして稼働させ得る。

【００３６】上述のような研磨作業において、被加工物
58は丸や矩形など種々な形状であり、それに応じてキャ
リア55は、保持孔57の形状が異なる複数種が任意に使用
される。

【００３７】上述のような研磨作業において、各モータ
８側の回転速度、すなわち両研磨盤41，50の回転数など
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58に対する出来るだけ均一な滑り速度
を得られる。

【００３８】上記した実施の形態では、各回転駆動装置
10，20，30の全てを下部に配設したが、これは一部また
は前部を上部に配設した形式であってもよい。上記した
実施の形態では、各回転駆動装置10，20，30の駆動源と
して共通のモータ８を使用しているが、これは別々のモ
ータを使用する形式であってもよい。

【００３９】なお、両面研磨装置を複数台設置して、共
通（１台）のロボットにより各種の作業を行う形式であ
ってもよい。

【００４０】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、両
面研磨を行い、各回転駆動装置を停止させたのち、両研
磨盤をキャリアとともに上昇動させることで、両研磨盤
やキャリアからなるユニット体を引き抜き形式で離脱で
き、このユニット体を所定の箇所に配設した作業台上に
卸したのち、上研磨盤を上方に離脱して各キャリアの上
方を開放させることで、被加工物の取り出しは、ロボッ
トによる自動作業により、または好適な姿勢の人手作業
により、円滑にかつ容易に行うことができる。

【００４１】また、作業台を複数準備することで、取り
出し作業とは関係なく、空のキャリアの各保持孔に対す
る被加工物を嵌め込み作業を行うことができ、したがっ
てユニット体を離脱させたのち、直ちに、新たな被加工
物を組み込んだユニット体を着装できて、研磨装置は、
停止時間を少なくして効率よく稼働できる。

【００４２】そしてユニット体を作業台上に卸したの
ち、両研磨盤間から一個のキャリアを少し引き抜くこと
で、露出させた一個の被加工物の加工寸法を測定機によ
って測定でき、加工寸法が不十分であればキャリアを押
し込んだのちユニット体を再び着装させることで、キャ
リア群の相対的な噛合関係が乱れることなく、再度の研
磨を容易に迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、両面研磨装
置における要部の縦断正面図である。

【図２】同両面研磨装置の縦断正面図である。

【図３】同両面研磨装置の平面図である。

【図４】同両面研磨装置の横断平面図である。

【図５】同離脱して作業台に移したときの縦断正面図で
ある。

【図６】同作業台での測定時の要部の縦断正面図であ
る。

【図７】同作業台での作業時の縦断正面図である。

【符号の説明】

１ 機枠 ８ モータ（共通の駆動源） ９ 出力軸 10 上研磨盤用回転駆動装置 11 下縦軸 15 スプライン筒軸（駆動部） 20 下研磨盤用回転駆動装置 21 外筒軸 28 外ピン（駆動部） 30 キャリア自転用回転駆動装置 31 内筒軸 36 内ピン（駆動部） 40 着脱ユニット体 41 上研磨盤 43 上縦軸 45 スプライン軸（受動部） 50 下研磨盤 52 外ピン孔（受動部） 55 キャリア 56 歯車部 57 保持孔 58 被加工物 60 キャリア自転用装置 61 上筒軸 64 内ピン孔（受動部） 65 キャリア駆動歯車 68 内歯歯車 70 作業台 75 内歯歯車部 80 測定機

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の保持孔で被加工物を保持したキャ
   リアに対して、上下にそれぞれ研磨盤を配置し、これら
   研磨盤を互いに逆方向に回転させるとともにキャリアを
   自転させて被加工物の両面研磨を行う両面研磨装置であ
   って、機枠側に上研磨盤用回転駆動装置と下研磨盤用回
   転駆動装置とキャリア自転用回転駆動装置とを設け、こ
   れら回転駆動装置の駆動部に対して両研磨盤の受動部と
   キャリア自転用装置の受動部とを、両研磨盤をキャリア
   とともに上下動させることで着脱自在に構成したことを
   特徴とする両面研磨装置。