JP3367957B2 - 研磨方法およびその装置 - Google Patents

研磨方法およびその装置

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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は研磨液を用いて液中研磨
を行なう研磨方法およびその装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、液中研磨を行なう研磨装置では、
研磨タブに研磨液を予め一定の高さに溜めて研磨を行な
い、研磨中は研磨液を入れ換えたり研磨液面の高さを変
更することは行なっていない。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では次のような欠点があった。 【0004】(1)研磨工具よりも大きく、また被加工
面の曲率が大きい被加工物を液中研磨する場合、該被加
工物の表面の液深さが被加工物上の研磨を行なう位置に
より異なるため、研磨工具が研磨液に浸かる量(水没
量)も変動することになる。研磨工具については、研磨
液に浸かることによって浮力が発生するがその水没量の
変化により、発生する研磨工具の浮力に差が生じ、この
差は研磨工具の被加工物に対する押付力の変動成分とな
るため研磨量が不安定になる。 【0005】(2)被加工面が研磨液の液面から深くな
るような形状の被加工物を液中研磨する場合には、研磨
工具だけでなく、その上部の機構(工具揺動機構、工具
回転機構、工具上下運動機構等)が水没してしまうた
め、それらの機構に対して、防水シールを施す必要が生
じ機構の複雑化、コストアップにつながる。 【0006】(3)被加工物が大きい場合、研磨液温度
が場所により異なるような温度分布が生じ易くなり、そ
の結果、被加工物の被加工面にも同様な温度分布が生じ
て研磨時の研磨量が不安定になる。 【0007】(4)研磨液中の研磨剤が研磨タブや被加
工物表面に堆積、付着し、それによって、研磨液の濃度
は全体として薄くなり研磨時の研磨量が変動する。ま
た、研磨剤が被加工物表面に堆積、付着した場合、その
部分をそのまま研磨すると研磨量が非常に不安定にな
る。 【0008】本発明は、上記従来の技術が有する問題点
に鑑みてなされたもので、常に均一な研磨を行なうこと
ができる研磨方法を提供することを目的としている。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は、研磨タブ内に
研磨液を溜め、該研磨液中に被加工物を浸漬させて研磨
を行なう研磨方法において、 研磨工具の、前記研磨液に
対する水没量を検出し、検出した検出水没量を予め定め
た設定値と比較して、前記研磨タブ内の研磨液を増加あ
るいは減少させるものであり、 一定温度に保たれた研磨
液を前記研磨工具による加工位置に吐出して前記研磨タ
ブ内に供給するとともに、それとは別の機構により研磨
液を前記研磨タブ内に供給して前記研磨タブ内の研磨液
を攪拌することを特徴とする。 【0010】 【0011】 【作用】本発明の研磨方法によれば、研磨工具の研磨液
に対する水没量を検出してその検出水没量を予め定めた
設定値と比較して研磨タブ内の研磨液を増減するので、
前記研磨工具の水没量を常に一定に保つことが可能とな
る。 【0012】 【0013】 【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 【0014】図1は本発明の研磨方法に用いられる研磨
装置の一実施例を示す図である。 【0015】本実施例の研磨装置は、研磨タブ102内
に溜めた、研磨剤が混入された研磨液中に被加工物10
1を浸漬させて研磨を行なうものである。 【0016】前記被加工物101を研磨するめたの研磨
工具105は、該研磨工具105を被研磨面の全面にわ
たって移動させるための移動機構を備えた研磨アーム1
03の先端に設けられた研磨ヘッド104に取付けられ
ている。この研磨ヘッド104は前記研磨工具105を
回転させる回転機構を備えている。また、本実施例の研
磨装置は、前記研磨工具105を、前記被加工面に接触
させる際、該被加工面に沿って移動させる際、さらに、
前記被加工面から離す際に、前記研磨工具105を上下
動させるための上下動機構も備えている。前述の回転機
構、移動機構および上下動機構は研磨制御部(不図示)
によって駆動制御される。 【0017】また、本実施例の研磨装置は、研磨動作時
に、前記研磨液中に浸漬すると考えられる前記研磨工具
105の水没量を一定にするため、前記研磨タブ102
内の研磨液量を調節する研磨液調節機構を備えている。 【0018】ここで、研磨液調節機構について説明す
る。 【0019】本実施例の研磨液調節機構は、前記研磨タ
ブ102内に溜められた研磨液の液面を検出するため前
記研磨ヘッド104に固定された液面センサ106と、
前記研磨タブ102に供給する研磨液が溜められる、予
備タンクである恒温タンク107と、該恒温タンク10
7と前記研磨タブ102とに連通する、供給用パイプ1
16、攪拌用パイプ117およびリターン用パイプ11
8と、該供給用パイプ116、攪拌用パイプ117およ
びリターン用パイプ118に、それぞれ介在する供給ポ
ンプ111、攪拌ポンプおよびリターンポンプ113
と、該供給ポンプ111、攪拌ポンプ112およびリタ
ーンポンプ113を駆動して前記研磨タブ102内の研
磨液量を調節する、算出手段および液量調節手段である
液面コントローラ115と、前記恒温タンク107に溜
められている研磨液を所定の温度に保つための恒温水装
置114とを備えている。 【0020】前記供給用パイプ116は、前記供給ポン
プ111によって、研磨液を恒温タンク107から研磨
タブ102へ供給するための流路である。この供給パイ
プ116の研磨タブ102側の先端は、前記研磨ヘッド
104に固定された供給ノズル108となっており、前
記供給パイプ116を通った研磨液は前記供給ノズル1
08から研磨工具105による研磨位置へ吐出され、そ
の液流によって、研磨位置に研磨剤の堆積、付着があっ
た場合にそれを取除く構成となっている。 【0021】前記攪拌用パイプ117は、研磨タブ10
2内に、液流を発生させるために、攪拌ポンプ112に
よって恒温タンク107から供給される研磨液の流路で
あり、該攪拌用パイプ117を通った研磨液は、その先
端の攪拌ノズル109から吐出される。 【0022】前記リターン用パイプ118は、前記研磨
工具105の水没量が所定の設定値を越えた場合に、リ
ターンポンプ113によって研磨液を研磨タブ102か
ら恒温タンク107へ戻すための流路となっており、研
磨タブ102内の研磨液は、前記リターン用パイプ11
8の、前記研磨タブ102側の先端のリターンノズル1
10を通して吸出される。 【0023】前記供給ノズル108および攪拌ノズル1
09から吐出される研磨液は、前記恒温水装置114に
よって温調されて一定の温度となっている。 【0024】前記液面コントローラ115は、前記液面
センサ106が検出した検出液面データから前記研磨タ
ブ102内に溜められた研磨液の液面位置を求めるとと
もに、該液面位置に対する前記研磨工具105の水没量
を求める。そして、求めた水没量を予め定めた水没設定
値と比較し、水没量が水没設定値を越えていればリター
ンポンプ113による研磨液の吸引量を増大させ、逆に
水没量が水没設定値より小さければ、前記リターンポン
プ113による研磨液の吸引量を減少させるか、あるい
は、供給ポンプ111による供給ノズル108からの吐
出量あるいは、攪拌ポンプ112による攪拌ノズル10
9からの吐出量を増大させることにより、前記研磨工具
105の水没量が前記設定値となるように調節する。 【0025】上述した研磨液調節機構は、キーボード等
のデータ入力部(不図示)を備えており、前記研磨工具
105についての水没設定値は、該データ入力部を介し
て前記液面コントローラ115に設定される。 【0026】次に、本実施例の動作について図2に示す
フローチャートに沿って説明する。 【0027】まず、研磨加工の準備段階では全ての研磨
液を恒温タンク107内に溜めておく。 【0028】研磨装置を起動し(ステップS201)、
研磨ヘッド104の移動機構および上下動機構を駆動し
て研磨工具105を被加工物101上における所定の研
磨加工位置まで移動させ、該研磨工具105を被加工物
101に接触させる。さらに、恒温水装置114を起動
し(ステップS202)、前記恒温タンク207内の研
磨液を所定の温度に保持する。 【0029】つづいて、研磨工具105についての水没
設定値を定めて液面コントローラ115に入力する(ス
テップS203)。その後、供給ポンプ111および攪
拌ポンプ112を駆動して、研磨タブ102への研磨液
の供給を行なう(ステップS204)。このとき、供給
ポンプ111および攪拌ポンプ112は、それぞれ、液
面コントローラ115によって、常に一定量の研磨液が
流通するように駆動される。 【0030】研磨液が研磨タブ102に供給されている
間、前記液面コントローラ115は液面センサ106が
検出する検出液面データに基づいて、研磨工具105の
水没量を求め(ステップS205)、求めた水没量を前
記水没設定値と比較する(ステップS206)。 【0031】この比較の結果、水没量が水没設定値より
小さい場合、研磨タブ102内の研磨液の量が所定の量
に達していないことになるので、前記水没量を測定しな
がら研磨液の供給を続ける。一方、上述の比較の結果、
水没量が水没設定値に達していた場合、その、研磨液の
量を維持するため、研磨タブ102への研磨液の供給を
続けながらリターンポンプ113を駆動して、研磨タブ
102から恒温タンク107へ研磨液を逆流を開始させ
る(ステップS207)。 【0032】このとき、研磨加工における準備が完了し
たことになり、液面コントローラ115はその旨を示す
準備完了信号を前記研磨制御部に対して出力する。研磨
制御部は前記準備完了信号を受けると、前記研磨ヘッド
104の回転機構および移動機構を駆動して研磨動作を
開始させる。 【0033】本実施例の場合、被加工物101を、図1
に示すように、その被加工面が一定の曲率の曲面として
いるので、研磨動作の進行、すなわち研磨工具105の
移動にともなって研磨工具105の高さが変化すること
になる。 【0034】さらに、前記液面コントローラ115は、
前記研磨工具105の水没量を一定に保つため、研磨動
作中においても、液面センサ106が検出する検出液面
データを、常にモニタして前記研磨工具105の水没量
を求め(ステップS209)、求めた水没量を前記水没
設定値に比較する(ステップS210)。 【0035】この比較の結果、水没量が水没設定値より
小さければリターンポンプ113による研磨液の流量を
制限して研磨タブ102内の研磨液の量を増加させる
(ステップS211)。一方、水没量が水没設定値を越
えていた場合はリターンポンプ113による研磨液の流
量を増加させて研磨タブ102内の研磨液の量を減少さ
せる(ステップS212)。このようにして、研磨動作
中、前記研磨工具105の水没量を前記水没設定値に保
つ。 【0036】その後、前記研磨制御部から研磨動作の終
了を示す研磨終了信号が出力されると(ステップS21
3)、液面コントローラ115は、供給ポンプ111、
攪拌ポンプ112およびリターンポンプ113を停止さ
せ、研磨液の、研磨タブ102と恒温タンク107との
間の循環を止める(ステップS214)。また、このと
き、前記研磨制御部によって、研磨工具105の回転お
よび揺動も停止される。その後、リターンポンプ113
を駆動して、全ての研磨液を恒温タンク107へ移して
(ステップS215)研磨装置を停止させることで、全
工程が終了する(ステップS216)。 【0037】次に、本発明の他の実施例について図3を
参照して説明する。 【0038】図3は本発明の研磨方法に用いられる研磨
装置の他の実施例を示す図であり、前述の実施例と同様
な構成については同一符号を付している。 【0039】本実施例の研磨装置も、同様に、研磨タブ
102内に溜めた研磨液中に被加工物101を浸漬させ
て研磨を行なうものである。 【0040】前述の実施例と異なる構成は、研磨アーム
103の上下方向の位置を検出するための位置センサ3
01を設けた点と、研磨タブ102に溜められた研磨液
の液面を検知する液面センサ302を前記研磨タブ10
2の内壁に固定した点である。 【0041】前記位置センサ301が検出した検出位置
データと前記液面センサ302が検出した検出液面デー
タは、共に液面コントローラ115に転送される。該液
面コントローラ115は、前記検出位置データと検出液
面データとから研磨工具105の水没量を求めて、該水
没量が水没設定値となるように、前述と同様にして、研
磨タブ102内の研磨液の量を増減させる。 【0042】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記のような効果を奏する。 【0043】(1)本発明の研磨方法によれば、検出し
た、研磨工具の水没量を設定値と比較して研磨タブ内の
研磨液の量を増減することで、前記研磨工具の水没量を
常に一定に保つことができるので、前記研磨工具が研磨
液に浸かることによって発生する浮力も一定となり、常
に一定の押付力で研磨工具を被加工物に接触させた状態
で研磨を行なうことができる。さらに、それによって、
研磨量が安定するため、均一な研磨面を得ることが可能
となる。また、研磨工具による加工位置に対して研磨液
を吐出するので、加工位置に、堆積、付着した研磨剤が
ある場合でもそれを取除くことができ、より安定した研
磨動作を行なうことができる。そして、一定温度に保た
れた研磨液が研磨タブ内に供給されるので、常に一定の
温度条件の下で研磨を行なうことができ、研磨量のさら
なる安定化を図ることができる。また、研磨タブ内の研
磨液が液流により攪拌されるので、研磨タブ内の研磨液
の均一化を図ることができるとともに、部分的な研磨剤
の堆積、付着を防止することが可能となり、研磨量が非
常に安定する。 【0044】(2)本発明によれば、研磨工具の、研磨
液に対する水没量を常に一定にすることができるので、
研磨工具以外の不要な機構(例えば、工具揺動機構、工
具回転機構や工具上下動機構等の駆動機構)の水没を防
止することが可能となり、それらの機構に対して防水シ
ール等を施す必要がなくなって、装置の簡素化、低コス
ト化につながる。 【0045】 【0046】 【0047】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の研磨方法に用いられる研磨装置の一実
施例を示す図である。 【図2】本発明の研磨方法の一例を示すフローチャート
である。 【図3】本発明の研磨方法に用いられる研磨装置の他の
実施例を示す図である。 【符号の説明】 101 被加工物 102 研磨タブ 103 研磨アーム 104 研磨ヘッド 105 研磨工具 106,302 液面センサ 107 恒温タンク 108 供給ノズル 109 攪拌ノズル 110 リターンノズル 111 供給ポンプ 112 攪拌ポンプ 113 リターンポンプ 114 恒温水装置 115 液面コントローラ 116 供給用パイプ 117 攪拌用パイプ 118 リターン用パイプ S201〜S216 ステップ 301 位置センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根岸 真人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 高下 順治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−264218(JP,A) 特開 平2−256457(JP,A) 特開 昭56−82161(JP,A) 特開 平1−183335(JP,A) 特開 平1−188247(JP,A) 特開 昭63−134156(JP,A) 実公 昭46−16866(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 1/00 B24B 55/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 研磨タブ内に研磨液を溜め、該研磨液中
    に被加工物を浸漬させて研磨を行なう研磨方法におい
    て、 研磨工具の、前記研磨液に対する水没量を検出し、検出
    した検出水没量を予め定めた設定値と比較して、前記研
    磨タブ内の研磨液を増加あるいは減少させ、 一定温度に保たれた研磨液を前記研磨工具による加工位
    置に吐出して前記研磨タブ内に供給するとともに、それ
    とは別の機構により研磨液を前記研磨タブ内に供給して
    前記研磨タブ内の研磨液を攪拌することを特徴とする研
    磨方法。
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