JP3942956B2

JP3942956B2 - Inclined surface polishing machine

Info

Publication number: JP3942956B2
Application number: JP2002149919A
Authority: JP
Inventors: 昭二斎藤; 淳平鈴木; 彰小林
Original assignee: Hamai Co Ltd
Current assignee: Hamai Co Ltd
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: JP2003340712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属のほか、水晶、ガラス、セラミックまたは半導体集積回路用基板などの表面の両面または片面の研磨加工を行う傾斜形平面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の遊星歯車方式平面研磨装置の構造およびウェーハ両面のラッピング・ポリシング等の研磨工程について簡単に説明する。図５は従来技術の遊星歯車方式平面研磨装置の構造図である。
遊星歯車方式平面研磨装置は、図５で示すように、研磨工具である上定盤（図示せず）と下定盤２とを有し、これら上定盤（図示せず）と下定盤２は互いに反対方向に回転するようになされている。これら上定盤（図示せず）と下定盤２との間には、単数または複数個の被加工物２４を被加工物保持穴１９内に保持するキャリア２８が配置されている。キャリア２８は、外周部が歯車状に形成され、たとえば、図５で示すように、５個というように複数個配置されるのが一般的である。
【０００３】
これらキャリア２８はインターナルギア２７と噛み合い、さらに太陽ギア２９とも噛み合っている。これらインターナルギア２７および太陽ギア２９は、それぞれの駆動源により回転駆動されるようになされており、インターナルギア２７および太陽ギア２９が回転駆動されるとき、キャリア２８は、自転しつつ公転する。
【０００４】
したがって、上定盤（図示せず）および下定盤２に両面が接触する被加工物２４は、上定盤（図示せず）および下定盤２の反対方向の回転とキャリア２８の自転・公転とにより、一方向に偏らずに多方向に移動する。この状態で研磨液が供給されて被加工物２４の上下両面を同時に研磨加工し、被加工物２４を平行平面とする。遊星歯車方式平面研磨装置による研磨はこのようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
被加工物の厚みが薄くなるとキャリアも薄くする必要が生じる。このため、歯車であるキャリア歯面の材料強度も低下し、歯車の側面に集中した負荷によって歯の摩耗が起こりやすく、負荷に耐え切れない歯先は、曲がったり欠けたりすることがしばしばあった。
【０００６】
また、被加工物の加工数量は、遊星運動をする歯車状のキャリアの数とキャリア内の被加工物保持穴の穴径によって決まり、更に隣接するキャリア間の空間は機構上なくすことができない。したがって、被加工物の数を増やすにはより大きなキャリアが必要だった。
しかし、材料強度の関係から限界があり、大きなキャリアには実用性がなかった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、被加工物の数を増やし、かつ歯車状のキャリアを用いないようにした、新しい方案による傾斜形平面研磨装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
対向した上定盤および下定盤により挟まれた被加工物の両方の接触面を研磨する傾斜形平面研磨装置において、
回動力を伝える駆動装置と、
軸受により回動自在に軸支されるロータと、
被加工物を保持する穴を設けたケージを太鼓状に張り上げたケージリングと、
を備え、
少なくとも上定盤、下定盤、ロータおよびケージリングを傾斜して配置するとともに、上定盤および下定盤の外周部はケージリング内周部に接触し、また、ケージリングの外周部はロータの内周部にそれぞれ接触し、
回転するロータとの接触摩擦によりロータから駆動力が伝導されて上定盤および下定盤が被加工物の両面を転がり運動をしながら研磨することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項１に記載の傾斜形平面研磨装置において、
上定盤の外周部、下定盤の外周部、ケージリングの内周部、ケージリングの外周部またはロータの内周部のいずれかの接触部に摩擦材料が設けられ、
回動するロータとの接触摩擦によりケージリングはロータに従動し、また、ケージリングとの接触摩擦により上定盤および下定盤はケージリングに従動し、重力により傾斜面を滑りながらロータと同方向に回動することで、上定盤および下定盤が被加工物の両面を研磨することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項１に記載の傾斜形平面研磨装置において、
上定盤の外周部、下定盤の外周部、ケージリングの内周部、ケージリングの外周部およびロータの内周部に歯車が形成され、
回動するロータとの噛み合いによりケージリングはロータに従動して回動し、また、ケージリングとの噛み合いにより上定盤および下定盤はケージリングに従動して回動することで、上定盤および下定盤が被加工物の両面を研磨することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の傾斜形平面研磨装置において、
前記の傾斜した下定盤は、下定盤静圧軸受により回動自在に支持されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の傾斜形平面研磨装置において、
少なくとも上定盤、下定盤、ロータおよびケージリングを含む機構全体の傾斜角度を調節するための角度調整機構を備え、
傾斜角度を変えて上定盤が被加工物に与える加圧力を変更自在とすることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の傾斜形平面研磨装置において、
下定盤の回転中心部分に突出部がないことを特徴とする。
【００１４】
請求項１〜請求項６の発明に係る第１の発明は、具体的には傾斜形両面研磨装置に係るものである。従来技術の遊星歯車方式によらない方法として、複数あったキャリアを１枚の円盤状のケージとし、分割したケージリングによって太鼓状に張り上げることでケージの素材を引っ張り方向に変えると共に、ケージリングとの一体化でケージ全体の強度を高めている。
また、ロータとケージリングの摩擦・噛み合いによる駆動形の転がり運動方式に変えることにより、従来のキャリア歯面の強度問題を解消する。
また、一体化したケージ内の被加工物保持穴は同心円状に配置ができるため無駄な空間もなく、被加工物の数を増やすことができる。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
下定盤に接する被加工物の片方の接触面を研磨する傾斜形平面研磨装置において、
回動力を伝える駆動装置と、
軸受により回動自在に軸支されるロータと、
被加工物が固着されるケージを太鼓状に張り上げたケージリングと、
ケージの上側に配置され、被加工物を加圧するウェイトと、
ウェイトとケージとの間にエアを介在させるウェイト静圧軸受と、
を備え、
少なくともウェイト、下定盤、ロータおよびケージリングを傾斜して配置するとともに、下定盤とウェイトの外周部はケージリング内周部に接触し、また、ケージリングの外周部はロータの内周部にそれぞれ接触し、
回動するロータとの接触摩擦によりロータから駆動力が伝導されて下定盤が被加工物の片面を転がり運動をしながら研磨することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項７に記載の傾斜形平面研磨装置において、
下定盤の外周部、ウェイトの外周部、ケージリングの内周部、ケージリングの外周部またはロータの内周部のいずれかの接触部に摩擦材料が設けられ、
回動するロータとの接触摩擦によりケージリングはロータに従動し、また、ケージリングとの接触摩擦により下定盤とウェイトはケージリングに従動し、重力により傾斜面を滑りながらロータと同方向に回動することで、下定盤が被加工物の片面を研磨することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項７に記載の傾斜形平面研磨装置において、
下定盤の外周部、ウェイトの外周部、ケージリングの内周部、ケージリングの外周部およびロータの内周部に歯車が形成され、
回動するロータとの噛み合いによりケージリングはロータに従動して回動し、また、ケージリングとの噛み合いにより下定盤とウェイトはケージリングに従動して回動することで、下定盤が被加工物の片面を研磨することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項７〜請求項９の何れか一項に記載の傾斜形平面研磨装置において、
前記の傾斜した下定盤は、下定盤静圧軸受により回動自在に支持されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１１に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項７〜請求項１０の何れか一項に記載の傾斜形平面研磨装置において、
少なくともウェイト、下定盤、ロータおよびケージリングを含む機構全体の傾斜角度を調節するための角度調整機構を備え、
傾斜角度を変えてウェイトが被加工物に与える加圧力を変更自在とすることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１２に記載の発明に係る傾斜形平面研磨装置は、
請求項７〜請求項１１の何れか一項に記載の傾斜形平面研磨装置において、
下定盤の回転中心部分に突出部がないことを特徴とする。
【００２１】
請求項７〜請求項１２の発明に係る第２の発明は、具体的には傾斜形片面研磨装置に係るものである。従来技術の遊星歯車方式によらない方法として、複数あったキャリアを１枚の円盤状にしたケージを、分割したケージリングによって太鼓状に張り上げることでケージの素材を引っ張り方向に変えると共に、ケージリングとの一体化でケージ全体の強度を高め、ロータによる摩擦駆動形の転がり運動方式に変えることにより、従来のキャリア歯面の強度問題を解消する。
また、一体化したケージに被加工物を固着して同心円状に配置ができるため無駄な空間もなく、被加工物の数を増やすことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、請求項１〜請求項６に係る発明の実施形態である傾斜形平面研磨装置について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、詳しくは、傾斜形両面研磨装置である。図１は本実施形態の傾斜形両面研磨装置の断面構成図、図２は本実施形態の傾斜形両面研磨装置のＡ矢視概略平面図である。このうち、図２では上定盤を取外し、被加工物保持穴、被加工物、ケージおよびケージリングが見える状態にある。
【００２３】
まず、このような傾斜形両面研磨装置の各部構成および機能について説明する。傾斜形両面研磨装置は、基体となる本体１５に支点１１が設けられ、この支点１１によって傾斜ベース１４が回動可能に軸支される。角度調整機構１３は、支点１１に対向した側の本体１５内に設置され、その先端が揺動と伸縮とが可能なように構成されている。
【００２４】
この角度調整機構１３は、傾斜ベース１４内に配置されたガイドシャフト２２のジョイント２１と連結され、本体１５の側面にあるガイド穴１２に沿って、傾斜ベース１４上にある装置全体（以下、傾斜ベース１４上の装置を一括して単に研磨装置という）の角度を調整することができる。角度調整機構１３により傾斜角度を大きくすると上定盤・下定盤・ケージが起立して被加工物２４への加圧力が小さくなり、傾斜角度を小さくすると上定盤・下定盤・ケージが倒れて被加工物２４への加圧力が大きくなる。
【００２５】
実際の角度調整は、研磨開始時は傾斜角度を大きくて加圧力を小さくし、研磨開始直後の被加工物２４の粗面を軽い力で研磨する。そして、次第に傾斜角度を小さくして傾斜角度として加圧力を強くし、研磨が進んで滑らかな面をさらに滑らかにするように研磨する。
【００２６】
続いて研磨装置について説明する。
傾斜ベース１４にはロータシャフト１７が固定されている。このロータシャフト１７の軸受１０を中心にロータ５が回動自在となるように軸支されている。このロータ５にはリングギア８が同心固定されており、このリングギア８に、本発明の駆動装置の一具体例である減速機・モータ９からなる駆動源を持ったピニオンギア７に噛み合い、ロータ５に回転力が伝えられる。
【００２７】
このロータ５には、上定盤１、ケージ４および下定盤２がロータの内部に位置するように配置され、図１でも示すように、側面から見て、上定盤１と下定盤２の間にケージ４が挟まれるように配置されている。
また、図２に示すように、ロータ５の内周部にケージリング３の外周部が線接触するように配置され、また、ケージリング３の内周部に上定盤１と下定盤２の外周部がそれぞれ線接触するように配置される。そして、ケージリング３の外周はロータ５の内周よりも小さく、また、上定盤１と下定盤２との外周はケージリング３の内周よりも小さくなるように設けられている。
【００２８】
ケージ４は、図２で示すように、被加工物２４を保持する被加工物保持穴１９を持ち、分割されたケージリング３によって太鼓状に張り付けられている。
なお、これら上定盤１、下定盤２、ケージリング３、ロータ５の接触部分は、基本的にはそのまま接触する構造であるが、摩擦力を高めるため摩擦部材を設けるようにしてもよい。
摩擦部材を設ける場合、全ての接触部に摩擦部材を設ける必要がなく、例えば、ケージリング３の内周部および外周部にのみ摩擦部材を設け、ロータ５の内周部ならびに上定盤１および下定盤２の外周部には摩擦部材を設けなくとも良い。少なくとも、摩擦部材は接触する相手か、または、自らの一方が持っていればよい。
【００２９】
この下定盤２の下側には、図１で示すように、下定盤静圧軸受６が設けられており、空気供給穴２０から送られた空気の圧力によって、上定盤１、ケージ４、下定盤２による重力に拘わらず、下定盤２が自在に回動するように構成されている。この下定盤２の下側には突出部がなく、下定盤静圧軸受６上を下定盤２が二次元方向に移動できるようになされている。また、この下定盤２の上側には、従来技術の太陽ギアのような突出部がなく、ケージ４の接触面を広く取れるようにしている。
【００３０】
続いて、このように構成される傾斜形両面研磨装置の操作・動作について概略説明する。
下定盤静圧軸受６に空気を供給して下定盤２を回動自在とする。この下定盤２の上に、ケージリング３が張り渡されたケージ４を配置し、図２で示すように被加工物２４を配置し、上定盤１を更に配置する。
【００３１】
あらかじめ角度調整機構１３により傾斜が大きい状態（加圧力が小さい状態）となるように傾斜させておき、減速機・モータ９を回転駆動させて、ロータ５を回転させる。
この場合研磨装置全体が傾斜しているため、ロータ５の内周部とケージリング３の外周部とが線接触となり、また、ケージリング３の内周部と、上定盤１および下定盤２の外周部とがそれぞれ線接触の状態となるため、ロータ５の回動力が各く接触部の摩擦力によって伝達され、ケージリング３、上定盤１、下定盤２はロータ５と同方向に転がり、回動運動を開始する。
そして、ケージリング３は、ロータ５の回転方向と同方向に回転し、また、上定盤１および下定盤２は、ケージリング３の回転方向（つまりロータ５の回転方向）と同方向に回転する。
【００３２】
下定盤２は、上部にある上定盤１・ケージリング３・ケージ４等の部材の重量と摩擦力により、何らか工夫しないと滑ることが難しいが、本実施形態では、摩擦係数の小さい軸受である下定盤静圧軸受６が設けられているため、この空気供給穴２０から送られた空気の圧力によって、下定盤２は、回転と傾斜滑り双方の運動ができるように支持されている。
【００３３】
回転中心を支持されたロータ５とは別に、下定盤２、上定盤１およびケージリング４は、それぞれの摩擦力の差や径の違いによって回転中心の位置が異なる転がり運動を始め、ケージリング４内にある被加工物２４は、前記の各部材が起こす中心位置ずれ現象によって研磨加工が行われる。
このように上定盤１・下定盤２・ケージリング３は傾斜面に沿って滑り、被加工物２４は、上定盤１・下定盤２により両面が平面研磨される。
【００３４】
そして、傾斜角度を小さくしていくにつれて、上定盤１が被加工物２４に与える分力荷重も増大していく。このように本実施形態では、加工中でも荷重のコントロールが可能になり、被加工物２４に対する接近性も向上する。
また、本実施形態では研磨剤の回収も傾斜によりスラリー受け皿１８の下部に集まるので処理がしやすい。
【００３５】
以上本実施形態について図を参照しつつ説明した。
本実施形態は、回動するロータ５との接触摩擦により、上定盤１、下定盤２およびケージリング３がロータ５に従動して回動し重力により傾斜面を滑りながら、上定盤１および下定盤２が被加工物２４の両面を研磨する重力利用の摩擦転がり回転機構を有する形態であった。
【００３６】
しかしながら、図示しないものの、第１実施形態の上定盤１の外周部、下定盤２の外周部、ケージリング３の内周部、ケージリング３の外周部およびロータ５の内周部に、摩擦部材に代えて歯車が形成され、回動するロータ５との噛み合いにより、上定盤１、下定盤２およびケージリングはロータに従動して回動することで、上定盤１および下定盤２が被加工物の両面を研磨する回転機構を有するようにしてもよい。
この場合も、本発明の効果を奏しうるものである。
【００３７】
続いて、請求項７〜請求項１２の発明に係る第２実施形態の傾斜形平面研磨装置について図を参照しつつ説明する。本実施形態は、詳しくは、傾斜形片面研磨装置である。図３は本実施形態の傾斜形片面研磨装置の断面構成図、図４は本実施形態の傾斜形片面研磨装置のＢ矢視概略平面図である。図４では、ウェイトを取外し片面研磨用ケージとケージリング及び被加工物が見える状態にある。
【００３８】
本実施形態では、第１実施形態の上定盤１に代えてウエイト１６を使用する。まず、図４で示すように、被加工物保持穴１９を持たない片面研磨用ケージ２３の下面に被加工物２４を貼付けるなどの方法によって装着し、被加工物２４と下定盤２が接触する状態で下定盤２の上に配置する。
【００３９】
そして、図３で示すように、空気供給パイプ２６とロータリージョイント２５から送られた空気をウエイト１６の下面に設けたウェイト静圧軸受３０に導き、片面研磨用ケージ２３を回動自在にしつつ、ウェイト１６により加圧する。
このような状態でロータ５を回転させると、静圧状態のまま回転と傾斜滑りをしながらウェイト１６の荷重を被加工物２４に伝え、被加工物２４の片面を研磨する。
【００４０】
以上本実施形態について図を参照しつつ説明した。
しかしながら、図示しないものの、第２実施形態の下定盤２の外周部、ウェイト１６の外周部、ケージリング３の内周部、ケージリング３の外周部ならびにロータ５の内周部に、歯車が形成され、回動するロータ５との噛み合いにより、下定盤２とウェイト１６はケージリング３に従動し、またケージリング３はロータ５に従動して回動するようにして、下定盤２が被加工物の片面を研磨する回転機構を有するようにしてもよい。
この場合も、本発明の効果を奏しうるものである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の研磨装置は、摩擦力と重力と転がり運動を利用した簡単な構造であり、被加工物を保持するケージとケージリングが一体化されているため、従来の遊星運動方式で使用している被加工物を保持する歯車状キャリアの欠点であった歯先の材料強度不足から起こる破損事故などは無くなり、薄い被加工物であっても容易に加工することができる。さらに１枚の円盤から造られているケージには、同心円状に被加工物を保持する穴を設けることができるため無駄な空間がなくなり被加工物装填密度の向上が図れる。
【００４２】
総じて、本発明によれば、被加工物の数を増やし、かつ歯車状のキャリアを用いないようにした、新しい方案による傾斜形平面研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の傾斜形両面研磨装置の断面構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の傾斜形両面研磨装置のＡ矢視概略平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の傾斜形片面研磨装置の断面構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態の傾斜形片面研磨装置のＢ矢視概略平面図である。
【図５】従来技術の遊星歯車方式平面研磨装置の構造図である。
【符号の説明】
１上定盤
２下定盤
３ケージリング
４ケージ
５ロータ
６下定盤静圧軸受
７ピニオンギア
８リングギア
９減速機・モータ
１０軸受
１１支点
１２ガイド穴
１３角度調整機構
１４傾斜ベース
１５本体
１６ウェイト
１７ロータシャフト
１８スラリー受け皿
１９被加工物保持穴
２０空気供給穴
２１ジョイント
２２ガイドシャフト
２３片面研磨用ケージ
２４被加工物
２５ロータリージョイント
２６空気供給パイプ
２７インターナルギア
２８キャリア
２９太陽ギア
３０ウェイト静圧軸受[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inclined planar polishing apparatus that performs polishing on both sides or one side of a surface of a substrate such as quartz, glass, ceramic, or a semiconductor integrated circuit in addition to metal.
[0002]
[Prior art]
The structure of the prior art planetary gear type planar polishing apparatus and the polishing steps such as lapping and polishing on both surfaces of the wafer will be briefly described. FIG. 5 is a structural diagram of a conventional planetary gear type plane polishing apparatus.
As shown in FIG. 5, the planetary gear type planar polishing apparatus has an upper surface plate (not shown) and a lower surface plate 2 which are polishing tools, and the upper surface plate (not shown) and the lower surface plate 2 are They are designed to rotate in opposite directions. Between the upper surface plate (not shown) and the lower surface plate 2, a carrier 28 that holds one or a plurality of workpieces 24 in the workpiece holding holes 19 is disposed. As for the carrier 28, an outer peripheral part is formed in gear shape, for example, as shown in FIG.
[0003]
These carriers 28 mesh with the internal gear 27 and also mesh with the sun gear 29. The internal gear 27 and the sun gear 29 are rotationally driven by respective driving sources. When the internal gear 27 and the sun gear 29 are rotationally driven, the carrier 28 revolves while rotating.
[0004]
Therefore, the workpiece 24 whose both surfaces are in contact with the upper surface plate (not shown) and the lower surface plate 2 is rotated in the opposite direction of the upper surface plate (not shown) and the lower surface plate 2 and the rotation / revolution of the carrier 28. Therefore, it moves in multiple directions without being biased in one direction. In this state, the polishing liquid is supplied and the upper and lower surfaces of the workpiece 24 are simultaneously polished to make the workpiece 24 parallel planes. Polishing by the planetary gear type plane polishing apparatus is as follows.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When the thickness of the workpiece is reduced, it is necessary to reduce the thickness of the carrier. For this reason, the material strength of the carrier tooth surface, which is a gear, also decreases, tooth wear tends to occur due to the load concentrated on the side surface of the gear, and the tip of the tooth that cannot withstand the load is often bent or chipped. .
[0006]
In addition, the number of workpieces to be processed is determined by the number of gear-shaped carriers that make a planetary motion and the diameter of the workpiece holding hole in the carrier, and the space between adjacent carriers cannot be eliminated by the mechanism. Therefore, a larger carrier was needed to increase the number of workpieces.
However, there was a limit due to the material strength, and there was no practicality for large carriers.
[0007]
Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and the purpose thereof is to increase the number of workpieces and to use an inclined surface polishing by a new method in which a gear-shaped carrier is not used. To provide an apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, an inclined planar polishing apparatus according to the invention described in claim 1 includes:
In an inclined flat surface polishing apparatus for polishing both contact surfaces of a workpiece sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate facing each other,
A driving device for transmitting rotational force;
A rotor pivotally supported by a bearing;
A cage ring in which a cage provided with a hole for holding a workpiece is stretched in a drum shape;
With
At least the upper surface plate, the lower surface plate, the rotor, and the cage ring are inclined and the outer peripheral portions of the upper surface plate and the lower surface plate are in contact with the inner peripheral portion of the cage ring, and the outer peripheral portion of the cage ring is the inner surface of the rotor. Each contact with the circumference,
A driving force is transmitted from the rotor by contact friction with the rotating rotor, and the upper surface plate and the lower surface plate are polished while rolling on both surfaces of the workpiece.
[0009]
In addition, an inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 2
The inclined planar polishing apparatus according to claim 1,
Friction material is provided on the outer peripheral part of the upper surface plate, the outer peripheral part of the lower surface plate, the inner peripheral part of the cage ring, the outer peripheral part of the cage ring or the inner peripheral part of the rotor,
The cage ring follows the rotor due to contact friction with the rotating rotor, and the upper and lower surface plates follow the cage ring due to contact friction with the cage ring. The upper surface plate and the lower surface plate polish the both surfaces of the workpiece by rotating in the direction.
[0010]
In addition, the inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 3 is
The inclined planar polishing apparatus according to claim 1,
Gears are formed on the outer periphery of the upper surface plate, the outer periphery of the lower surface plate, the inner periphery of the cage ring, the outer periphery of the cage ring, and the inner periphery of the rotor.
By engaging with the rotating rotor, the cage ring follows the rotor and rotates, and by engaging with the cage ring, the upper surface plate and the lower surface plate rotate following the cage ring. The lower surface plate polishes both surfaces of the workpiece.
[0011]
Further, an inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 4 is provided.
In the inclined flat surface polishing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The inclined lower surface plate is rotatably supported by a lower surface plate hydrostatic bearing.
[0012]
Further, an inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 5 is
In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
An angle adjustment mechanism for adjusting the inclination angle of the entire mechanism including at least the upper surface plate, the lower surface plate, the rotor and the cage ring,
The pressure applied to the workpiece by the upper surface plate can be changed by changing the inclination angle.
[0013]
Further, an inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 6 is
In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
There is no protrusion at the center of rotation of the lower surface plate.
[0014]
The first invention according to the first to sixth inventions specifically relates to an inclined double-side polishing apparatus. As a method not based on the planetary gear system of the prior art, a plurality of carriers are made into one disk-shaped cage, and the cage material is changed in the pulling direction by lifting it up in a drum shape with the divided cage ring. The strength of the entire cage is increased by integrating the above.
In addition, the conventional carrier tooth surface strength problem is solved by changing to a driving type rolling motion method by friction and engagement of the rotor and the cage ring.
Moreover, since the workpiece holding holes in the integrated cage can be arranged concentrically, there is no wasted space and the number of workpieces can be increased.
[0015]
In addition, the inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 7 is
In an inclined plane polishing apparatus that polishes one contact surface of a workpiece that contacts the lower surface plate,
A driving device for transmitting rotational force;
A rotor pivotally supported by a bearing;
A cage ring in which the cage to which the workpiece is fixed is raised like a drum,
A weight disposed above the cage and pressurizing the workpiece;
A weight hydrostatic bearing in which air is interposed between the weight and the cage;
With
At least the weight, lower surface plate, rotor, and cage ring are inclined and the outer periphery of the lower surface plate and weight are in contact with the inner periphery of the cage ring, and the outer periphery of the cage ring is in contact with the inner periphery of the rotor. Touch,
A driving force is transmitted from the rotor by contact friction with the rotating rotor, and the lower surface plate polishes one surface of the workpiece while rolling.
[0016]
An inclined planar polishing apparatus according to the invention described in claim 8 is:
The inclined planar polishing apparatus according to claim 7, wherein
Friction material is provided on the outer peripheral part of the lower surface plate, the outer peripheral part of the weight, the inner peripheral part of the cage ring, the outer peripheral part of the cage ring or the inner peripheral part of the rotor,
The cage ring follows the rotor due to the contact friction with the rotating rotor, and the lower surface plate and the weight follow the cage ring due to the contact friction with the cage ring, and rotates in the same direction as the rotor while sliding on the inclined surface due to gravity. By moving, the lower surface plate polishes one side of the workpiece.
[0017]
Further, an inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 9 is provided.
The inclined planar polishing apparatus according to claim 7, wherein
Gears are formed on the outer periphery of the lower surface plate, the outer periphery of the weight, the inner periphery of the cage ring, the outer periphery of the cage ring, and the inner periphery of the rotor.
The cage ring is driven by the rotor and meshed with the rotating rotor, and the lower surface plate and the weight are rotated by the cage ring by meshing with the cage ring. It is characterized by polishing one side of an object.
[0018]
Further, an inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 10 is
In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 7 to 9,
The inclined lower surface plate is rotatably supported by a lower surface plate hydrostatic bearing.
[0019]
An inclined planar polishing apparatus according to the invention described in claim 11 is
In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 7 to 10,
An angle adjustment mechanism for adjusting the inclination angle of the entire mechanism including at least the weight, the lower surface plate, the rotor and the cage ring;
The pressure applied to the workpiece by the weight can be changed by changing the inclination angle.
[0020]
An inclined planar polishing apparatus according to the invention of claim 12 is
In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 7 to 11,
There is no protrusion at the center of rotation of the lower surface plate.
[0021]
The second invention according to the inventions of claims 7 to 12 specifically relates to an inclined single-side polishing apparatus. As a method that does not depend on the planetary gear system of the prior art, the cage material is changed in the pulling direction by lifting a cage made of a plurality of carriers into a drum shape by dividing the cage ring, and changing the cage material in the pulling direction. The strength of the entire cage is increased by integration with the above, and the friction problem of the conventional carrier tooth surface is solved by changing to a friction drive type rolling motion method using a rotor.
Further, since the workpieces can be fixed to the integrated cage and arranged concentrically, there is no wasted space and the number of workpieces can be increased.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an inclined plane polishing apparatus which is an embodiment of the invention according to claims 1 to 6 will be described with reference to the drawings. In detail, this embodiment is an inclined double-side polishing apparatus. FIG. 1 is a sectional configuration diagram of the inclined double-side polishing apparatus of the present embodiment, and FIG. Among these, in FIG. 2, the upper surface plate is removed, and the workpiece holding hole, workpiece, cage and cage ring are visible.
[0023]
First, the configuration and function of each part of such an inclined double-side polishing apparatus will be described. In the inclined double-side polishing apparatus, a fulcrum 11 is provided on a main body 15 serving as a base, and the inclined base 14 is pivotally supported by the fulcrum 11 so as to be rotatable. The angle adjustment mechanism 13 is installed in the main body 15 on the side facing the fulcrum 11, and is configured such that its tip can swing and expand and contract.
[0024]
The angle adjusting mechanism 13 is connected to a joint 21 of a guide shaft 22 disposed in the inclined base 14, and the entire device (hereinafter referred to as an inclined) on the inclined base 14 along the guide hole 12 on the side surface of the main body 15. The angle of the apparatus on the base 14 is simply referred to as a polishing apparatus. Increasing the tilt angle by the angle adjustment mechanism 13 raises the upper surface plate, lower surface plate, and cage, and the applied pressure to the work piece 24 decreases, while decreasing the angle of inclination causes the upper surface plate, lower surface plate, and cage to collapse. The pressure applied to the workpiece 24 is increased.
[0025]
In actual angle adjustment, when the polishing is started, the inclination angle is increased to reduce the applied pressure, and the rough surface of the workpiece 24 immediately after the polishing is started is polished with a light force. Then, the inclination angle is gradually reduced to increase the applied pressure as the inclination angle, and polishing proceeds so that the smooth surface is further smoothed.
[0026]
Next, the polishing apparatus will be described.
A rotor shaft 17 is fixed to the inclined base 14. The rotor 5 is pivotally supported around the bearing 10 of the rotor shaft 17 so as to be rotatable. A ring gear 8 is concentrically fixed to the rotor 5. The ring gear 8 meshes with a pinion gear 7 having a drive source including a speed reducer and a motor 9, which is a specific example of the drive device of the present invention. A rotational force is transmitted to the rotor 5.
[0027]
In this rotor 5, an upper surface plate 1, a cage 4 and a lower surface plate 2 are arranged so as to be located inside the rotor, and as shown in FIG. 1, the upper surface plate 1 and the lower surface plate 2 are seen from the side. It arrange | positions so that the cage 4 may be pinched | interposed between them.
Further, as shown in FIG. 2, the outer periphery of the cage ring 3 is arranged in line contact with the inner periphery of the rotor 5, and the upper surface plate 1 and the lower surface plate 2 are disposed on the inner periphery of the cage ring 3. It arrange | positions so that an outer peripheral part may each line-contact. The outer periphery of the cage ring 3 is smaller than the inner periphery of the rotor 5, and the outer periphery of the upper surface plate 1 and the lower surface plate 2 is provided to be smaller than the inner periphery of the cage ring 3.
[0028]
As shown in FIG. 2, the cage 4 has a workpiece holding hole 19 that holds the workpiece 24, and is attached in a drum shape by the divided cage ring 3.
The contact portions of the upper surface plate 1, the lower surface plate 2, the cage ring 3, and the rotor 5 are basically in contact with each other as they are, but a friction member may be provided to increase the frictional force.
When the friction member is provided, it is not necessary to provide the friction member at all the contact portions. For example, the friction member is provided only at the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the cage ring 3, and the inner peripheral portion of the rotor 5 and the upper surface plate 1 and A friction member need not be provided on the outer peripheral portion of the lower surface plate 2. At least the friction member may be in contact with one of them or one of them.
[0029]
As shown in FIG. 1, a lower surface plate static pressure bearing 6 is provided below the lower surface plate 2, and the upper surface plate 1, the cage 4, Regardless of the gravity of the lower surface plate 2, the lower surface plate 2 is configured to freely rotate. There is no projecting portion on the lower side of the lower surface plate 2 so that the lower surface plate 2 can move in a two-dimensional direction on the lower surface plate hydrostatic bearing 6. Further, on the upper side of the lower surface plate 2, there is no projecting portion like the sun gear of the prior art, and the contact surface of the cage 4 can be widened.
[0030]
Next, the operation / operation of the inclined double-side polishing apparatus configured as described above will be outlined.
Air is supplied to the lower surface plate static pressure bearing 6 to make the lower surface plate 2 rotatable. On the lower surface plate 2, the cage 4 with the cage ring 3 stretched is disposed, the workpiece 24 is disposed as shown in FIG. 2, and the upper surface plate 1 is further disposed.
[0031]
The rotor 5 is rotated by driving the speed reducer / motor 9 to rotate in advance so that the angle adjustment mechanism 13 causes the inclination to become a large state (a state where the applied pressure is small).
In this case, since the entire polishing apparatus is inclined, the inner peripheral portion of the rotor 5 and the outer peripheral portion of the cage ring 3 are in line contact, and the inner peripheral portion of the cage ring 3 and the upper surface plate 1 and lower surface plate 2. Since the rotor 5 is in line contact with each other, the rotational force of the rotor 5 is transmitted by the frictional force of the contact portions, and the cage ring 3, the upper surface plate 1, and the lower surface plate 2 are in the same direction as the rotor 5. Roll and start rotating.
The cage ring 3 rotates in the same direction as the rotation direction of the rotor 5, and the upper surface plate 1 and the lower surface plate 2 rotate in the same direction as the rotation direction of the cage ring 3 (that is, the rotation direction of the rotor 5). To do.
[0032]
The lower surface plate 2 is difficult to slide due to the weight and frictional force of the upper surface plate 1, the cage ring 3, the cage 4 and the like in the upper part, but in this embodiment, the bearing has a small friction coefficient. Since the lower surface plate hydrostatic bearing 6 is provided, the lower surface plate 2 is supported by the pressure of the air sent from the air supply hole 20 so as to be capable of both rotating and tilting and sliding.
[0033]
Apart from the rotor 5 supported by the center of rotation, the lower surface plate 2, the upper surface plate 1, and the cage ring 4 start rolling motions in which the position of the rotation center differs depending on the difference in frictional force and diameter, The workpiece 24 in 4 is polished by the center position shift phenomenon caused by each member.
Thus, the upper surface plate 1, the lower surface plate 2, and the cage ring 3 slide along the inclined surface, and the workpiece 24 is planarly polished on both surfaces by the upper surface plate 1 and the lower surface plate 2.
[0034]
As the inclination angle is decreased, the component load applied to the workpiece 24 by the upper surface plate 1 also increases. Thus, in the present embodiment, the load can be controlled even during processing, and the accessibility to the workpiece 24 is improved.
Further, in this embodiment, the recovery of the abrasive is also collected at the lower part of the slurry tray 18 by the inclination, so that the processing is easy.
[0035]
The present embodiment has been described above with reference to the drawings.
In the present embodiment, the upper surface plate 1, the lower surface plate 2 and the cage ring 3 are rotated by the rotor 5 due to contact friction with the rotating rotor 5, and the upper surface plate 1 slides on the inclined surface due to gravity. In addition, the lower surface plate 2 has a gravitational friction rolling rotation mechanism for polishing both surfaces of the workpiece 24.
[0036]
However, although not shown, the outer peripheral portion of the upper surface plate 1, the outer peripheral portion of the lower surface plate 2, the inner peripheral portion of the cage ring 3, the outer peripheral portion of the cage ring 3, and the inner peripheral portion of the rotor 5 are A gear is formed instead of the member, and the upper surface plate 1, the lower surface plate 2 and the cage ring are rotated by following the rotor by meshing with the rotating rotor 5, so that the upper surface plate 1 and the lower surface plate 2 are rotated. May have a rotating mechanism for polishing both surfaces of the workpiece.
Also in this case, the effects of the present invention can be achieved.
[0037]
Subsequently, an inclined planar polishing apparatus according to a second embodiment of the invention of claims 7 to 12 will be described with reference to the drawings. In detail, this embodiment is an inclined single-side polishing apparatus. FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of the inclined single-side polishing apparatus of this embodiment, and FIG. 4 is a schematic plan view as viewed from the arrow B of the inclined single-side polishing apparatus of this embodiment. In FIG. 4, the weight is removed and the single-side polishing cage, cage ring and workpiece are visible.
[0038]
In the present embodiment, a weight 16 is used instead of the upper surface plate 1 of the first embodiment. First, as shown in FIG. 4, the workpiece 24 is attached to the lower surface of the single-side polishing cage 23 that does not have the workpiece holding hole 19, and the workpiece 24 and the lower surface plate 2 are in contact with each other. In this state, it is placed on the lower surface plate 2.
[0039]
Then, as shown in FIG. 3, the air sent from the air supply pipe 26 and the rotary joint 25 is guided to the weight hydrostatic bearing 30 provided on the lower surface of the weight 16, and the single-side polishing cage 23 is made rotatable. Pressure is applied by the weight 16.
When the rotor 5 is rotated in such a state, the load of the weight 16 is transmitted to the workpiece 24 while rotating and tilting and sliding in a static pressure state, and one side of the workpiece 24 is polished.
[0040]
The present embodiment has been described above with reference to the drawings.
However, although not shown, gears are formed on the outer periphery of the lower surface plate 2 of the second embodiment, the outer periphery of the weight 16, the inner periphery of the cage ring 3, the outer periphery of the cage ring 3, and the inner periphery of the rotor 5. The lower surface plate 2 and the weight 16 are driven by the cage ring 3 by meshing with the rotating rotor 5, and the cage ring 3 is rotated by the rotor 5 so that the lower surface plate 2 is processed. You may make it have a rotation mechanism which grind | polishes one side of an object.
Also in this case, the effects of the present invention can be achieved.
[0041]
【The invention's effect】
The polishing apparatus of the present invention has a simple structure using frictional force, gravity, and rolling motion, and since the cage and cage ring for holding the workpiece are integrated, it is used in the conventional planetary motion method. A damage accident caused by insufficient material strength of the tooth tip, which was a defect of the gear-shaped carrier that holds the workpiece, is eliminated, and even a thin workpiece can be easily processed. Furthermore, a cage made of a single disk can be provided with holes for holding the workpiece in a concentric manner, so there is no wasted space and the workpiece loading density can be improved.
[0042]
In general, according to the present invention, it is possible to provide an inclined plane polishing apparatus according to a new method in which the number of workpieces is increased and a gear-shaped carrier is not used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of an inclined double-side polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view as seen from an arrow A of the inclined double-side polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of an inclined single-side polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view of the inclined single-side polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention as viewed in the direction of arrow B. FIG.
FIG. 5 is a structural diagram of a conventional planetary gear type planar polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper surface plate 2 Lower surface plate 3 Cage ring 4 Cage 5 Rotor 6 Lower surface plate static pressure bearing 7 Pinion gear 8 Ring gear 9 Reduction gear, motor 10 Bearing 11 Support point 12 Guide hole 13 Angle adjustment mechanism 14 Inclination base 15 Body 16 Weight 17 Rotor shaft 18 Slurry tray 19 Workpiece holding hole 20 Air supply hole 21 Joint 22 Guide shaft 23 Single-side polishing cage 24 Workpiece 25 Rotary joint 26 Air supply pipe 27 Internal gear 28 Carrier 29 Sun gear 30 Weight hydrostatic bearing

Claims

In an inclined flat surface polishing apparatus for polishing both contact surfaces of a workpiece sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate facing each other,
A driving device for transmitting rotational force;
A rotor pivotally supported by a bearing;
A cage ring in which a cage provided with a hole for holding a workpiece is stretched in a drum shape;
With
At least the upper surface plate, the lower surface plate, the rotor, and the cage ring are inclined and the outer peripheral portions of the upper surface plate and the lower surface plate are in contact with the inner peripheral portion of the cage ring, and the outer peripheral portion of the cage ring is the inner surface of the rotor. Each contact with the circumference,
An inclined planar polishing apparatus, wherein a driving force is conducted from a rotor by contact friction with a rotating rotor, and an upper surface plate and a lower surface plate perform polishing while rolling on both surfaces of a workpiece.

The inclined planar polishing apparatus according to claim 1,
Friction material is provided on the outer peripheral part of the upper surface plate, the outer peripheral part of the lower surface plate, the inner peripheral part of the cage ring, the outer peripheral part of the cage ring or the inner peripheral part of the rotor,
The cage ring follows the rotor due to contact friction with the rotating rotor, and the upper and lower surface plates follow the cage ring due to contact friction with the cage ring. An inclined flat surface polishing apparatus in which the upper surface plate and the lower surface plate polish both surfaces of the workpiece by rotating in the direction.

The inclined planar polishing apparatus according to claim 1,
Gears are formed on the outer periphery of the upper surface plate, the outer periphery of the lower surface plate, the inner periphery of the cage ring, the outer periphery of the cage ring, and the inner periphery of the rotor.
The cage ring is driven by the rotor by meshing with the rotating rotor, and the upper surface plate and the lower surface plate are rotated by following the cage ring by meshing with the cage ring. And an inclined plane polishing apparatus, wherein the lower surface plate polishes both surfaces of the workpiece.

In the inclined flat surface polishing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The inclined flat surface polishing apparatus, wherein the inclined lower surface plate is rotatably supported by a lower surface plate hydrostatic bearing.

In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
An angle adjustment mechanism for adjusting the inclination angle of the entire mechanism including at least the upper surface plate, the lower surface plate, the rotor and the cage ring,
An inclined planar polishing apparatus characterized in that the applied pressure applied to the workpiece by the upper surface plate can be changed by changing the inclination angle.

In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
An inclined planar polishing apparatus characterized in that there is no protrusion at the center of rotation of the lower surface plate.

In an inclined plane polishing apparatus that polishes one contact surface of a workpiece that contacts the lower surface plate,
A driving device for transmitting rotational force;
A rotor pivotally supported by a bearing;
A cage ring in which the cage to which the workpiece is fixed is raised like a drum,
A weight disposed above the cage and pressurizing the workpiece;
A weight hydrostatic bearing in which air is interposed between the weight and the cage;
With
At least the weight, lower surface plate, rotor, and cage ring are inclined and the outer periphery of the lower surface plate and weight are in contact with the inner periphery of the cage ring, and the outer periphery of the cage ring is in contact with the inner periphery of the rotor. Touch,
An inclined planar polishing apparatus characterized in that a driving force is conducted from a rotor by contact friction with a rotating rotor, and a lower surface plate polishes one surface of a workpiece while rolling.

The inclined planar polishing apparatus according to claim 7, wherein
Friction material is provided on the outer peripheral part of the lower surface plate, the outer peripheral part of the weight, the inner peripheral part of the cage ring, the outer peripheral part of the cage ring or the inner peripheral part of the rotor,
The cage ring and weight follow the rotor due to contact friction with the rotating rotor, and the lower surface plate follows the cage ring due to contact friction with the cage ring and rotates in the same direction as the rotor while sliding on the inclined surface due to gravity. An inclined planar polishing apparatus, wherein the lower surface plate polishes one side of a workpiece by moving.

The inclined planar polishing apparatus according to claim 7, wherein
Gears are formed on the outer periphery of the lower surface plate, the outer periphery of the weight, the inner periphery of the cage ring, the outer periphery of the cage ring, and the inner periphery of the rotor.
The cage ring is driven by the rotor and meshed with the rotating rotor, and the lower surface plate and the weight are rotated by the cage ring by meshing with the cage ring. An inclined planar polishing apparatus characterized by polishing one surface of an object.

In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 7 to 9,
The inclined flat surface polishing apparatus, wherein the inclined lower surface plate is rotatably supported by a lower surface plate hydrostatic bearing.

In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 7 to 10,
An angle adjustment mechanism for adjusting the inclination angle of the entire mechanism including at least the weight, the lower surface plate, the rotor and the cage ring;
An inclined planar polishing apparatus characterized in that a pressure applied to a workpiece by a weight can be changed by changing an inclination angle.

In the inclined planar polishing apparatus according to any one of claims 7 to 11,
An inclined planar polishing apparatus characterized in that there is no protrusion at the center of rotation of the lower surface plate.