JP4143563B2 - ワーク保持装置及び両面加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク保持装置及び両頭研削装置に係り、特に光学部品のガラスや半導体シリコンウェハのような薄型ワークの両面を処理する際に用いられるワーク保持装置及び両面加工装置に関する。

半導体ウェハやハードディスク用ガラス基板のような薄い円形状のワークの両面を加工する両面加工装置には、ワークを回転可能に支持するためのワーク保持装置が備えられている。両面加工装置には、両頭研削装置や両面研磨装置等あり、例えば、両頭研削装置の場合、ワーク保持装置により回転支持されたワークの両面は、回転移動する一対のカップ型砥石により同時に加工される。

従来のワーク保持装置としては、ワークより厚さの薄いリング形状をしたキャリアの内部にワークを配置させ、キャリアの内周面に設けられた突出部をワークに形成されたノッチに引っ掛けて、ワークをキャリアと共に回転させるものがある。

また、他の従来技術としては、複数のローラを設け、これら複数のローラによりワークの外周部を支持し、複数のローラのうち少なくとも１つ以上のローラを駆動機構により回転させて、ローラが回転する際の摩擦力によりワークを回転可能に支持するものがある（例えば、特許文献１〜３参照。）。

上記ローラには、ワークを支持する円周面がフラットな構造のローラ（フラットローラ）や、ローラの円周面に溝部を設け、溝部内にワークの外周端部を挿入させてワークを支持する溝付きローラがある。
特開２００１−３３４４５６号公報 特開２００２−３６０７８号公報 特開平１０−８０８６１号公報

しかしながら、ワーク保持装置にキャリアを適用した場合、キャリアはワークよりも薄いため、キャリアの面内方向の位置調整する際、多くの時間を要すると共に、精度良く面内方向の位置調整を行うことが困難であり、キャリアによりワークを精度良く回転支持することができず、ワークを精度良く加工することが困難であるという問題があった。

ワーク保持装置にフラットローラを適用した場合、フラットローラとワークが接触する部分に意図しない溝（傷）が形成され、この溝によりワークが支持され、ワークを精度良く回転支持することができず、ワークの加工精度が低下するという問題があった。

ワーク保持装置に溝付きローラを適用した場合、ワークの外周端部を溝付きローラの溝部で支持するが、このワークの外周端部の形状は、ワーク毎に異なっている。

ここで、図１乃至図２を参照して、溝付きローラを適用した場合の課題を説明する際に必要なワークの外周端部の形状について説明する。図１は、外周端部の加工形状の良いワークを示した図であり、図２は、外周端部の加工状態の悪いワークを示した図である。なお、図１乃至図２において、Ａはワーク１０，２０の面方向を示している。

ワーク１０の外周端部には、例えば、図１に示すように、ワーク１０の面方向Ａと所定の角度θを成す一対のテーパ面１３，１４と、ラウンド部１５とが形成されている。テーパ面１３，１４を加工する際には、所定の角度θを有した道具が用いられる。外周端部の加工形状の良いワーク１０では、テーパ面１３とテーパ面１４とがワーク１０の表裏で対称となる形状に形成されている。

しかし、このようにテーパ面１３，１４が対称となるよう高精度に加工することは困難である。そのため、両面加工装置が加工するワークの中には、図２に示すように、テーパ面２３，２４と面内方向Ａとは角度θを成すが、テーパ面２３とテーパ面２４とがワークの表裏で非対称なワーク２０が存在する。

図３乃至図４は、溝付きローラで支持されたワークを両頭研削装置で加工する場合の模式図を示したものである。なお、図３乃至図４において、ワーク１０，２０に対する加工開始位置３２Ａ，３２Ｂは、一対のカップ型砥石３５ａ，３５ｂがワーク１０又はワーク２０と略同時に接触し、ワーク１０又はワーク２０の両面を同時に加工する位置をしており、中心線３３は、加工開始位置３２Ａと加工開始位置３２Ｂとの中間位置を示している。また、Ｙ，Ｙ方向は、Ｘ，Ｘ方向と直交する回転軸部３１の軸方向を示しており、Ｘ，Ｘ方向は、回転軸部３１の軸方向（Ｙ，Ｙ方向）に直交する面方向を示している。

図３に示すように、外周端部の加工形状の良いワーク１０を溝付きローラ２７の溝部２８により回転可能に支持して加工する場合は、ワーク１０の厚みに関する中心線（図示せず）と中心線３３とが一致するため、ワーク１０に向かって回転移動する一対のカップ型砥石３５ａ，３５ｂは、加工開始位置３２Ａ，３２Ｂでワーク１０と略同時に接触して両面加工を開始することができる。

しかし、外周端部の加工形状の悪いワーク２０を溝付きローラ２７の溝部２８で回転可能に支持して加工する場合、ワーク２０の厚みに関する中心線３６と中心線３３とが異なり、例えば、図４に示した場合では、中心線３６が中心線３３の下方に位置し、カップ型砥石３５ｂが加工開始位置３２Ｂに到達する前（カップ型砥石３５ａがワーク２０と接触する前）にワーク２０と接触してしまう。

この際、従来のローラを用いたワーク保持装置では、回転軸部３１の軸方向に対するローラの位置が固定されており、かつワーク２０の外周端部は、溝付きローラ２７の溝部２８に挟持されているため、カップ型砥石３５ａがワーク２０と接触していない状態でカップ型砥石３５ｂによりワーク２０の一方の面が研削加工されてしまうという問題があった。これにより、カップ型砥石３５ｂによる研削量が多くなり、ワーク２０の両面の研削量を均一にすることができないという問題があった。また、一対のカップ型砥石３５ａ，３５bに挟まれていない状態で加工するため、ワーク２０が撓んだり反ったりして、ワーク２０の両面を高精度に加工することができないという問題があった。

また、複数の溝付きローラ２７によりワーク１０，２０を支持する際、Ｙ，Ｙ方向に対する溝付きローラ２７の位置がずれていた場合には、回転軸部３１の軸方向に対する溝付きローラ２７の位置が固定されているため、ワーク１０，２０に反りが生じ、ワーク１０，２０の両面を高精度に加工することができないという問題があった。

そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ワークを精度良く回転支持することができ、かつワークの反りやワークの外周端部の形状に依存することなく、ワークの両面を精度良く加工することのできるワーク保持装置及び両面加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

本発明の一観点によれば、ワークを支持する支持体と、該支持体を回転させる回転軸部とを有した支持機構を備えたワーク保持装置において、前記支持体は、前記ワークの両面のうち、どちらか一方の面が外力を受けた際、前記回転軸部の軸方向に前記ワークと共に移動可能な構成とされると共に、前記ワークの外周端部と面接触する溝部を有した溝付きローラにより構成されており、前記溝部に前記回転軸部の外周面と対向する環状のガイド用溝を設けたことを特徴とするワーク保持装置が提供される。

本発明によれば、ワークの両面のうち、どちらか一方の面が外力を受けた際、回転軸部の軸方向に支持体と共にワークを移動させて、軸方向に対するワークの位置を変位させることができる。また、ガイド用溝を設けることにより、溝部が磨耗した際、ワークの外周端部をガイド用溝に案内して、溝部の磨耗に依存することなく、ワークを精度良く回転させることができる。
本発明の他の観点によれば、ワークを支持する支持体と、該支持体を回転させる回転軸部とを有した支持機構を備えたワーク保持装置において、前記支持体は、前記ワークの両面のうち、どちらか一方の面が外力を受けた際、前記回転軸部の軸方向に前記ワークと共に移動可能な構成とされており、前記支持機構は、前記回転軸部の前記軸方向と直交する面方向を支持する第１の静圧軸受部を有することを特徴とするワーク保持装置が提供される。
本発明によれば、ワークの両面のうち、どちらか一方の面が外力を受けた際、回転軸部の軸方向に支持体と共にワークを移動させて、軸方向に対するワークの位置を変位させることができる。また、回転軸部の軸方向に直交する面方向を支持する第１の静圧軸受部を設けることにより、ワークを支持する支持体と共にワークを軸方向に移動させることができる。
また、前記支持体は、前記ワークの外周端部と面接触する溝部を有した溝付きローラにより構成されており、前記溝部には、前記回転軸部の外周面と対向する環状のガイド用溝を設けてもよい。
このように、ガイド用溝を設けることにより、溝部が磨耗した際、ワークの外周端部をガイド用溝に案内して、溝部の磨耗に依存することなく、ワークを精度良く回転させることができる。

また、前記支持機構に前記回転軸部の前記軸方向と直交する面方向を支持する第１の静圧軸受部を設けてもよい。

このように、回転軸部の軸方向に直交する面方向を支持する第１の静圧軸受部を設けることにより、ワークを支持する支持体と共にワークを軸方向に移動させることができる。

また、前記第１の静圧軸受部は、前記支持体と対向するよう前記回転軸部に２つ設けられており、前記第１の静圧軸受部の前記支持体と対向する面に、前記支持体の前記軸方向の位置を規制する第２の静圧軸受部をそれぞれ設けてもよい。

このように、軸方向の支持体の位置を規制する第２の静圧軸受部を設けることにより、ワークの軸方向の位置を規制することができる。

また、前記回転軸部をダイレクト・ドライブモータにより回転駆動させてもよい。

このように、回転軸部をダイレクト・ドライブモータで直接回転させることにより、従来の駆動モータ及び駆動ベルトを用いて回転軸部の駆動を行う場合と比較して、精度良くワークを回転させることができる。

また、前記支持体と前記回転軸部との間には、前記支持体と前記回転軸部とを接続する弾性支持部材を設けてもよい。

このように、支持体と回転軸部とを接続する弾性支持部材を設けたことにより、ワークが外力を受けた際、弾性支持部材を変形させて、支持体と共にワークを軸方向に移動させることができる。

また、前記支持機構が装着されるワーク保持器フレームと前記支持機構との間には、前記支持機構と前記ワーク保持器フレームとの間を接続する弾性支持部材を設けてもよい。

このように、支持機構とワーク保持器フレームとを接続する弾性支持部材を設けたことにより、ワークが外力を受けた際、弾性支持部材を変形させて、支持機構と共にワークを軸方向に移動させることができる。

また、前記ワークの両面は、一対の流体静圧パッドにより支持される構成としてもよい。

このように、ワークの両面を一対の流体静圧パッドにより支持することにより、回転するワークの振れを抑制することができる。

また、ワークの両面を加工する両面加工装置において、前記ワークに向かって回転移動して、前記ワークを加工する一対の加工部材と、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のワーク保持装置とを備えたことを特徴とする両面加工装置が提供される。

上記発明によれば、ワークを精度良く回転させて、一対の加工部材によりワークの両面を精度良く加工することができる。

本発明は、ワークを精度良く回転支持することができ、かつワークの反りやワークの外周端部の形状に依存することなく、ワークの両面を精度良く加工することのできるワーク保持装置及び両面加工装置を提供することができる。

次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

（第１実施例）
図５を参照して、本発明の第１実施例によるワーク保持装置を両頭研削装置に適用した場合を例に挙げて説明する。図５は、本発明の第１実施例によるワーク保持装置を適用した両頭研削装置の概略図である。なお、Ｙ，Ｙ方向は、カップ型砥石５２ａ，５２ｂがワーク１０に対して移動する方向を示しており、Ｘ，Ｘ方向は、カップ型砥石５２ａ，５２ｂの移動方向に直交する方向を示している。

両頭研削装置５０は、大略すると研削加工装置５１ａ，５１ｂと、ベース５９と、ワーク保持装置６０とを有した構成とされている。研削加工装置５１ａ，５１ｂは、ワーク１０（ワーク保持装置６０）を挟んで同一構成のものが対向するよう２台配設されている。このように研削加工装置５１ａ，５１ｂは同一構成であるため、図５において、図中右側に位置する研削加工装置５１ａには符号ａを添記し、図中左側に位置する研削加工装置５１ｂには符号ｂを添記し、主に研削加工装置５１ａについて説明する。

研削加工装置５１ａは、大略するとカップ型砥石５２ａと、研削主軸５３ａと、回転駆動装置５４ａと、サドル５６ａと、移動装置５７ａとにより構成されている。カップ型砥石５２ａは、研削主軸５３ａの一方の端部に一体的に設けられている。カップ型砥石５２ａは、カップ状の開放側の端面（砥粒が固着された面）に平坦な研削動作面５５ａが形成されている。研削動作面５５ａ，５５ｂは、ワーク８０の回転中心位置Ｃを（図７参照）通過するように設定されており、この研削動作面５５ａ，５５ｂによりワーク１０の両面が同時に研削加工される。

研削主軸５３ａには、回転駆動装置５４ａが設けられている。回転駆動装置５４ａは、研削主軸５３ａを回転させるためのものであり、研削主軸５３ａが回転することにより、カップ型砥石５２ａも一体的に回転する。

研削主軸５３ａの他方の端部は、サドル５６ａに固定されている。サドル５６ａは、ベース５９上に設けられており、ベース５９上をＹ，Ｙ方向に移動可能な構成とされている。研削主軸５３ａが設けられていない側のサドル５６ａの端部には、移動装置５７ａが設けられている。この移動装置５７ａは、サドル５６ａをＹ，Ｙ方向に移動させるためのものであり、サドル５６ａが移動することで研削主軸５３ａも一体的に移動する。

次に、図６乃至図７を参照して、本実施例のワーク保持装置６０について説明する。図６は、図５に示したワーク保持装置の拡大図であり、図７は、ワーク保持装置に設けられたローラの個数及び配設位置を説明するための図である。なお、図７は、図６に示したワーク保持装置をＤ視した図である。

ワーク保持装置６０は、大略するとワーク保持器フレーム６１と、駆動モータ６２と、プーリ６３，６６，６７と、駆動用ベルト６５と、支持機構９０Ａ〜９０Ｅとを有した構成とされている。なお、ワーク保持装置６０は、図示していない開閉機構により、ワーク１０の着脱可能な構成とされている。

ワーク保持器フレーム６１は、板状のフレーム６１Ａ，６１Ｂを有した構成とされている。駆動モータ６２は、図７の上方に位置するフレーム６１Ａ，６１Ｂ間に設けられている。駆動モータ６２には、回転軸６４がフレーム６１Ａ側に延在するように設けられている。プーリ６３は、フレーム６１Ａ側に回転軸６４と一体的に設けられている。プーリ６３は、駆動用ベルト６５を介して駆動モータ６２の回転運動を支持機構９０Ａ，９０Ｂに設けられたプーリ６６，６７に伝達するためのものである。

次に、支持機構９０Ａ〜９０Ｅについて説明する。支持機構９０Ａ，９０Ｂは、駆動用ベルト６５を介して駆動モータ６２により回転される支持機構である。また、支持機構９０Ｃ〜９０Ｅ、支持機構９０Ａ，９０Ｂに設けられた溝付きローラ７１，７２により回転されるワーク１１０との間に生じる摩擦力により、ワーク１１０を回転可能に支持する支持機構である。支持機構９０Ａ〜９０Ｅは、同様な構成とされているため、ここでは、図８を参照して、支持機構９０Ａの構成について説明する。

図８は、第１実施例の支持機構の概略図である。支持機構９０Ａは、大略すると回転軸部８１と、支持体である溝付きローラ７１、一対の位置調整機構９５ａ，９５ｂと、パージ部２００ａ，２００ｂとにより構成されている。

位置調整機構９５ａは、フレーム６１Ａに設けられており、位置調整機構９５ｂは、位置調整機構９５ａと対向し、かつ離間したフレーム６１Ｂに設けられている。回転軸部８１は、位置調整機構９５ａ，９５ｂを貫通するように設けられている。溝付きローラ７１は、位置調整機構９５ａ（軸受本体９６ａ）と位置調整機構９５ｂ（軸受本体９６ｂ）との間に位置する回転軸部８１に設けられている。回転軸部８１の端部側の位置調整機構９５ａ，９５ｂには、パージ部２００ａ，２００ｂが設けられている。

パージ部２００ａ，２００ｂは、外部からの侵入物が支持機構９０Ａ内に侵入することを防止するためのものである。

図９は、キャップを設けた支持機構の概略図である。図９に示すように、パージ部の代わりに、回転軸部８１の端部側の位置調整機構９５ａ，９５ｂに回転軸部８１の端部を保護するキャップ２１０ａ，２１０ｂを設けた構成としても良い。

キャップ２１０ａ，２１０ｂには、リーク穴２１１ａ又はリーク穴２１１ｂが形成されている。このリーク穴２１１ａ，２１１ｂは、後述する第１の静圧軸受部９８ａ，９８ｂから流れ出る作動流体を外部に放出するためのものである。リーク穴２１１ａ，２１１ｂは、キャップ２１０ａ，２１０ｂ内に圧力がたたないように構成されており、かつ外部からの侵入物を防ぐため、重力方向に向かって開口されている。

次に、図１０を参照して、支持体である溝付きローラ７１について説明する。図１０は、溝付きローラの断面図である。溝付きローラ７１は、ワーク１０の外周部に設けられたテーパ面１３，１４を支持するための溝部７６と、ガイド用溝１０２とを有した構成されている。溝部７６は、ワーク１０のテーパ面１３と接触する接触面７７と、ワーク１０のテーパ面１４と接触する接触面７８とを有している。ワーク１０のラウンド部１５と対向する溝部７６の奥部には、回転軸部８１の外周面と対向する環状のガイド用溝１０２が形成されている。

このように、ワーク１０を支持する溝部７６にガイド用溝１０２を設けることにより、溝部７６の接触面７７，７８が磨耗した際、ワーク１０のラウンド部１５を回転軸部８１に向かう方向に案内して、溝部７６の磨耗に依存することなく、ワーク１０を精度良く回転支持することができる。なお、溝付きローラ７２〜７５は、溝付きローラ７１と同様な構成とされている。

図１１は、溝付きローラの形状の変形例を示した断面図である。図１１に示すように、溝付きローラ１２０は、ワーク１０のラウンド部１５に対応する形状に加工された溝部１２１と、回転軸部８１の外周面と対向する環状のガイド用溝１２３とを有した構成とされている。溝付きローラ１２０は、溝部１２１を構成する接触面１２２とワーク１０のラウンド部１５とを接触させて、ワーク１０を回転自在に支持するためのものである。

このような構成とされた溝付きローラ１２０を用いることにより、溝部１２１の接触面１２２が磨耗した際でも、ガイド用溝１２３により、ワーク１１０のラウンド部１１５を回転軸８１に向かう方向に案内して、ワーク１０を精度良く回転支持することができる。

次に、図８を参照して、位置調整機構９５ａ，９５ｂについて説明する。なお、位置調整機構９５ａ，９５ｂは、溝付きローラ７１を挟んで同一構成のものが対向するよう配設されている。よって、図８中の上方に位置する位置調整機構９５ａには符号ａを添記し、図８中の下方に位置する位置調整機構９５ｂには符号ｂを添記し、主に位置調整機構９５ａについて説明する。

位置調整機構９５ａは、大略すると軸受本体９６ａと、第１の静圧軸受部９８ａと、第２の静圧軸受部１００ａとを有した構成されている。軸受本体９６ａは、円筒形状に構成されており、回転軸部８１を貫通させるための貫通穴が設けられている。また、軸受本体９６ａに回転軸部８１を貫通した状態において、第１の静圧軸受部９８ａと回転軸部８１との間には、静圧により支持するための隙間９７ａが設けられている。

軸受本体９６ａの回転軸部８１と対向する面には、円筒形状に構成された第１の静圧軸受部９８ａが設けられている。第１の静圧軸受部９８ａには、静圧媒体であるエアー又は水が供給されている。第１の静圧軸受部９８ａは、回転軸部８１をＸ，Ｘ方向から支持するためのものである。

このような第１の静圧軸受部９８ａ，９８ｂを設けることにより、ワーク１０が一方の面から外力を受けた際、溝付きローラ７１と一体的に設けられた回転軸部８１をＹ，Ｙ方向（軸方向）に移動させて、溝付きローラ７１と共にワーク１０をＹ，Ｙ方向に移動させることができる。また、第１の静圧軸受部９８ａと回転軸部８１との間には、Ｘ，Ｘ方向に隙間９７ａが設けられているため、回転軸部８１の回転軸がずれを有していた場合、第１の静圧軸受部９８ａ，９８ｂにより、回転軸部８１のずれ量を減少させることができる。

また、軸受本体９６ａの溝付きローラ７１と対向する面９９ａには、リング状に形成された第２の静圧軸受部１００ａが設けられている。第２の静圧軸受部１００ａは、静圧媒体にエアーを用いている。また、軸受本体９６ｂの溝付きローラ７１と対向する面９９ｂには、第２の静圧軸受部１００ｂが設けられている。第２の静圧軸受部１００ｂは、第２の静圧軸受部１００ａと同様な構成とされている。

このような第２の静圧軸受部１００ａ，１００ｂを設けて、Ｙ，Ｙ方向のワーク１０の位置を規制することにより、両頭研削装置５０でワーク１０を加工後、カップ型砥石５２ａ，５２ｂがワーク１０から離れる際、ワーク１０がどちらか一方のカップ型砥石に引っ張られてワーク１０の加工面に傷が付くことを防止することができる。また、第２の静圧軸受部１００ａ，１００ｂの軸受剛性は、例えば、１Ｎ／μｍ以下となるように構成されている。ここでの軸受剛性とは、図８に示した外力の影響を受けていない平衡状態から、図１２に示すような外力を受けて溝付きローラ７１がＹ，Ｙ方向に移動した移動量に対して、どれくらい軸受力を発生させるかという値である。なお、第１の静圧軸受部９８ａ，９８ｂ、及び第２の静圧軸受部１００ａ，１００ｂは、それぞれ図示していない静圧媒体供給回収装置と静圧媒体を循環可能に接続されている。

次に、図１２乃至図１３を参照して、本実施例のワーク保持装置を適用した両頭研削装置によるワークの両面加工について、外周端部の形状の悪いワーク２０を加工する場合を例に挙げて説明する。図１２乃至図１３は、本実施例のワーク保持装置を適用した両頭研削装置によるワークの加工について説明するための図である。

図１２に示すように、ワーク２０のテーパ面２３，２４は、回転する溝付きローラ７１〜７５の溝部７６の接触面７７，７８に挟持されており、この状態において、ワーク２０の厚さに関する中心線３６は、加工開始位置３２Ａと加工開始位置３２Ｂとの中間位置にある中心線３３の下方に位置している。そのため、図１２中の上下方向からカップ型砥石５２ａ，５２ｂがワーク２０に向かうよう回転移動されると、加工開始位置３２Ｂに到達する前に、カップ型砥石５２ｂの研削動作面５５ｂがワーク２０と接触する。

この際、ワーク２０は、研削動作面５５ｂから図１２の上方向に外力Ｆを受ける。ワーク２０のテーパ面２３，２４は、回転する溝付きローラ７１〜７５の溝部７６の接触面７７，７８に挟持され、かつ溝付きローラ７１と一体的に設けられた回転軸部８１は、第１の静圧軸受部９８ａ，９８ｂによりＹ，Ｙ方向に移動可能な構成とされているため、溝付きローラ７１及び回転軸部８１と一体的にワーク２０は上方に移動する。そのため、ワーク２０は、研削動作面５５ｂによりほとんど加工されない。さらに、ワーク２０に向かって一対のカップ型砥石５２ａ，５２ｂが回転移動すると、図１３に示すように、中心線３６と中心線３３とが略一致し、一対のカップ型砥石５２ａ，５２ｂは、予め設定された加工開始位置３２Ａ，３２Ｂでワーク２０と略同時に接触して、所定の加工開始位置３２Ａ，３２Ｂからワーク２０の両面加工を同時に開始することができる。

上記説明したように、本実施例のワーク保持装置６０を両頭研削装置５０に適用することにより、ワーク２０の外周端部の形状に依存することなく、一対のカップ型砥石５２ａ，５２ｂにより、所定の加工開始位置３２Ａ，３２Ｂからワーク２０の両面を加工して、ワーク２０の加工精度を向上させることができる。なお、本実施例においては、５つの溝付きローラ７１〜７５の回転軸部８１〜８５に位置調整機構９５ａ，９５ｂを設けた構成としたが、一対のカップ型砥石５２ａ，５２ｂの近傍に位置する溝付きローラ７１，７５の回転軸部８１，８５のみに位置調整機構９５ａ，９５ｂを設けた構成としても良い。

また、一対のカップ型砥石５２ａ，５２ｂから最も離間した溝付きローラ７３に溝部のないフラットローラを用いても良い。さらに、ワーク保持装置６０は、ワーク１０，２０の両面をＹ，Ｙ方向（軸方向）に支持する一対の静圧パッドを設けた構成としても良い。一対の静圧パッドにより、ワーク１０，２０の加工面を支持することで、ワーク１０の反りや撓みを低減して、ワーク１０，２０を精度良く回転させることができる。

図１４は、支持機構の駆動にダイレクト・ドライブモータを用いた場合の構成を示した図であり、具体的には、支持機構９０Ａをダイレクト・ドライブモータ１３０により回転させる場合の構成図を示している。図１４に示すように、支持機構９０Ａの回転軸部８１にロータ１３１を設け、ロータ１３１と対向するフレーム６１Ａにステータ１３２を設けて、ロータ１３１とステータ１３２とよりなるダイレクト・ドライブモータ１３０により、回転軸部８１を直接、回転させるような構成としても良い。

このような構成とすることにより、Ｙ，Ｙ方向の回転軸部８１の自由度を確保できると共に、駆動モータ６２及び駆動ベルト６５を用いて回転軸部８１を回転させる場合と比較して、高精度にワークを回転させることができる。

（第２実施例）
次に、図１５乃図１７を参照して、第２実施例の支持機構１４０について説明する。図１５は、第２実施例の支持機構の断面図であり、図１６は、図１５に示した溝付きローラに装着された弾性支持部材をＩ視した図であり、図１７は、ワークの位置調整後の支持機構の状態を示した図である。

支持機構１４０は、大略すると支持機構本体１４１と、回転軸部１４２と、ベアリング１４３と、溝付きローラ１４５と、弾性支持部材１４６，１４７と、補強部材１４８，１４９と、ネジ１５１とを有した構成とされている。支持機構本体１４１は、フレーム６１Ａに固定されており、回転軸部１４２は、支持機構本体１４１の内部に貫通されている。回転軸部１４２と支持機構本体１４１との間には、複数のベアリング１４３が設けられており、この複数のベアリング１４３により、回転軸部１４２は支持機構本体１４１に対して回転可能な構成とされている。

溝付きローラ１４５は、円筒形状に構成されており、ワーク１０を支持する外周面には、溝部７６及びガイド用溝１０２（図１０参照）が形成されている。また、溝付きローラ１４５には、ネジ１５１を係止するためのネジ穴が形成されている。

弾性支持部材１４６は、その中心部に回転軸部１４２を貫通させるための開口部を有しており、回転軸部１４２の外周面から溝付きローラ１４５の上面まで延在する複数の板部１４６Ａ（本実施例の場合は、８つ）を備えた構成とされている。弾性支持部材１４６は、弾性機能を有しており、一枚の板を加工することで形成されている。なお、溝付きローラ１４５の下面に設けられた弾性支持部材１４７も弾性支持部材１４６と同様な構成とされている。また、弾性支持部材１４６，１４７の軸受剛性は、例えば、１Ｎ／μｍ以下となるように構成されている。

弾性支持部材１４６，１４７は、それぞれの開口部を介して、回転軸部１４２に固定されている。弾性支持部材１４６の端部は、補強部材１４８を介して溝付きローラ１４５にネジ１５１により固定されており、弾性支持部材１４７の端部は、補強部材１４９を介してネジ１５１により溝付きローラ１４５に固定されている。また、回転軸部１４２の外周面と溝付きローラ１４５の内周面との間には、空間１５２が形成されている。

このように、回転軸部１４２と溝付きローラ１４５との間に形成された空間１５２を介して、弾性支持部材１４６，１４７により、回転軸部１４２と溝付きローラ１４５とを接続することで、図１７に示すように、空間１５２に対応した部分の弾性支持部材１４６，１４７を変形させて、溝付きローラ１４５と共にワーク２０をＹ，Ｙ方向（軸方向）に移動させることができる。

これにより、両頭研削装置５０で外周端部の形状の悪いワーク２０の両面を加工する際、溝付きローラ１４５と共にワーク２０を加工開始位置３２Ａ，３２Ｂまで移動させて、一対のカップ型砥石５２ａ，５２ｂによりワーク２０の両面を精度良く加工することができる。なお、弾性支持部材１４６，１４７の形状は、本実施例に示した形状に限定されない。

（第３実施例）
次に、図１８乃図２０を参照して、第３実施例の支持機構１６０について説明する。図１８は、第３実施例の支持機構の断面図であり、図１９は、弾性支持部材の平面図であり、図２０は、ワークの位置調整後の支持機構の状態を示した図である。なお、本実施例は先に述べた第２実施例の変形例であり、図１８及び図２０において、図１５と同一構成部分には同一の符号を付す。

支持機構１６０は、大略すると支持機構本体１４１と、回転軸部１４２と、ベアリング１４３と、溝付きローラ７１と、弾性支持部材１６１，１７１と、補強部材１６６，１６８，１７６，１７８と、ネジ１６７，１６９，１７７，１７９とを有した構成とされている。

溝付きローラ７１は、回転軸部１４２に一体的に設けられている。回転軸部１４２は、支持機構本体１４１を貫通するよう設けられており、複数のベアリング１４３により支持機構本体１４１に対して回転可能に支持されている。

弾性支持部材１６１は、フレーム６１Ａの上面と支持機構本体１４１の上面とを接続するように設けられており、弾性支持部材１７１は、フレーム６１Ａの下面と支持機構本体１４１の下面とを接続するように設けられている。これら弾性支持部材１６１，１７１により接続されたフレーム６１Ａと支持機構本体１４１との間には、空間１７０が形成されている。

図１９に示すように、弾性支持部材１６１は、リング形状の固定部１６３と、固定部１６３の外周部からフレーム６１Ａまで延在する複数の板部１６４（本実施例の場合は、８つ）とを備えた構成とされている。また、固定部１６３には、ネジ１６７を貫通させるための開口部１６５Ａが形成されており、板部１６４には、ネジ１６９を貫通させるための開口部１６５Ｂが形成されている。弾性支持部材１６１は、弾性機能を有しており、一枚の板を加工することで形成されている。

弾性支持部材１６１は、支持機構本体１４１の上面に対して、補強部材１６６と共にネジ１６７で固定され、フレーム６１Ａの上面に対して、補強部材１６８と共にネジ１６９で固定されている。なお、弾性支持部材１７１は、弾性支持部材１６１と同様な構成とされており、弾性支持部材１７１は、支持機構本体１４１の下面に対して、補強部材１７６と共にネジ１７７で固定され、フレーム６１Ａの下面に対して、補強部材１７８と共にネジ１７９で固定されている。また、弾性支持部材１６１，１７１の軸受剛性は、例えば、１Ｎ／μｍ以下となるように構成されている。

このように、支持機構本体１４１とフレーム６１Ａとの間に空間１７０を設け、弾性支持部材１６１，１７１を介して、支持機構本体１４１とフレーム６１Ａとを接続することにより、図２０に示すように、空間１７０に対応した部分の弾性支持部材１６１，１７１を変形させて、溝付きローラ７１と共にワーク２０をＹ，Ｙ方向（軸方向）に移動させることができる。これにより、両頭研削装置５０により外周端分の形状の悪いワーク２０の両面を加工する際、溝付きローラ７１と共にワーク２０を加工開始位置３２Ａ，３２Ｂまで移動させることが可能となり、一対のカップ型砥石５２ａ，５２ｂによりワーク２０の両面を精度良く加工することができる。なお、弾性支持部材１６１，１７１の形状は、本実施例に示した形状に限定されない。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、ワーク保持装置６０は、第１乃至第３の実施例に記載した支持機構を適宜組み合わせた構成としても良く、上記実施例と同様な効果を得ることができる。また、第１乃至第３の実施例においては、本発明のワーク保持装置６０を両頭研削装置５０に適用した場合を例に挙げて説明したが、研磨布や研磨液等を用いて、ワークの両面を高精度に研磨加工する両面研磨装置に本発明のワーク保持装置６０を適用しても、上記実施例と同様な効果を得ることができる。

さらに、ワーク保持装置６０に設ける支持機構の数は、ワークを精度良く回転可能に支持できれば良く、上記実施例に記載した数に限定されない。また、従来技術で説明したキャリアを設けたワーク保持装置において、本実施例の位置調整機構又は弾性支持部材を設けて、ワークをキャリアと共にワークの面方向に垂直な方向に移動可能な構成としても良い。

本発明は、ワークを精度良く回転支持することができ、かつワークの反りやワークの外周端部の形状に依存することなく、ワークの両面を精度良く加工することのできるワーク保持装置及び両面加工装置に適用できる。

外周端部の加工形状の良いワークを示した図である。 外周端部の加工形状の悪いワークを示した図である。 溝付きローラで支持されたワークを両頭研削装置で加工する場合の模式図（その１）である。 溝付きローラで支持されたワークを両頭研削装置で加工する場合の模式図（その２）である。 本発明の第１実施例によるワーク保持装置を適用した両頭研削装置の概略図である。 図５に示したワーク保持装置の拡大図である。 ワーク保持装置に設けられたローラの個数及び配設位置を説明するための図である。 第１実施例の支持機構の概略図である。 キャップを設けた支持機構の概略図である。 溝付きローラの断面図である。 溝付きローラの形状の変形例を示した断面図である。 本実施例のワーク保持装置を適用した両頭研削装置によるワークの加工について説明するための図（その１）である。 本実施例のワーク保持装置を適用した両頭研削装置によるワークの加工について説明するための図（その２）である。 支持機構の駆動にダイレクト・ドライブモータを用いた場合の構成を示した図である。 第２実施例の支持機構の断面図である。 図１５に示した溝付きローラに装着された弾性支持部材をＩ視した図である。 ワークの位置調整後の支持機構の状態を示した図である。 第３実施例の支持機構の断面図である。 弾性支持部材の平面図である。 ワークの位置調整後の支持機構の状態を示した図である。

符号の説明

１０，２０ ワーク
１３，１４，２３，２４ テーパ面
１５，２５ ラウンド部
２７ 溝付きローラ
２８，７６，１２１ 溝部
３１，６４，８１〜８５，１４２ 回転軸部
３２Ａ，３２Ｂ 加工開始位置
３３，３６ 中心線
３５ａ，３５ｂ，５２ａ，５２ｂ カップ型砥石
５０ 両頭研削装置
５１ａ，５１ｂ 研削加工装置
５３ａ，５３ｂ 研削主軸
５４ａ，５４ｂ 回転駆動装置
５５ａ，５５ｂ 研削動作面
５６ａ，５６ｂ サドル
５７ａ，５７ｂ 移動装置
５９ ベース
６０ ワーク保持装置
６１ ワーク保持器フレーム
６１Ａ，６１Ｂ フレーム
６２ 駆動モータ
６３，６６，６７ プーリ
６５ 駆動用ベルト
７１〜７５，１２０，１４５ 溝付きローラ
７７，７８，１２２ 接触面
９０Ａ〜９０Ｅ，１４０，１６０ 支持機構
９５ａ，９５ｂ 位置調整機構
９６ａ，９６ｂ 軸受本体
９７ａ，９７ｂ 隙間
９８ａ，９８ｂ 第１の静圧軸受部
９９ａ，９９ｂ 面
１００ａ，１００ｂ 第２の静圧軸受部
１０２，１２３ ガイド用溝
１３０ ダイレクト・ドライブモータ
１３１ ロータ
１３２ ステ−タ
１４１ 支持機構本体
１４３ ベアリング
１４５Ａ 上面
１４６，１４７，１６１，１７１ 弾性支持部材
１４６Ａ，１６４ 板部
１４８，１４９，１６６，１６８，１７６，１７８ 補強部材
１５１，１６７，１６９，１７７，１７９ ネジ
１５２，１７０ 空間
１６３ 固定部
１６５Ａ，１６５Ｂ 開口部
２００ａ，２００ｂ パージ部
２１０ａ，２１０ｂ キャップ
２１１ａ，２１１ｂ リーク穴
Ａ 面方向
Ｃ 回転中心位置
θ 角度

Claims (10)

1. ワークを支持する支持体と、該支持体を回転させる回転軸部とを有した支持機構を備えたワーク保持装置において、
   前記支持体は、前記ワークの両面のうち、どちらか一方の面が外力を受けた際、前記回転軸部の軸方向に前記ワークと共に移動可能な構成とされると共に、前記ワークの外周端部と面接触する溝部を有した溝付きローラにより構成されており、
   前記溝部に前記回転軸部の外周面と対向する環状のガイド用溝を設けたことを特徴とするワーク保持装置。
2. ワークを支持する支持体と、該支持体を回転させる回転軸部とを有した支持機構を備えたワーク保持装置において、
   前記支持体は、前記ワークの両面のうち、どちらか一方の面が外力を受けた際、前記回転軸部の軸方向に前記ワークと共に移動可能な構成とされており、
   前記支持機構は、前記回転軸部の前記軸方向と直交する面方向を支持する第１の静圧軸受部を有することを特徴とするワーク保持装置。
3. 前記支持体は、前記ワークの外周端部と面接触する溝部を有した溝付きローラにより構成されており、
   前記溝部には、前記回転軸部の外周面と対向する環状のガイド用溝を設けたことを特徴とする請求項２に記載のワーク保持装置。
4. 前記支持機構は、前記回転軸部の前記軸方向と直交する面方向を支持する第１の静圧軸受部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
5. 前記第１の静圧軸受部は、前記支持体と対向するよう前記回転軸部に２つ設けられており、
   前記第１の静圧軸受部の前記支持体と対向する面には、前記支持体の前記軸方向の位置を規制する第２の静圧軸受部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２ないし４のうちいずれか１項に記載のワーク保持装置。
6. 前記回転軸部は、ダイレクト・ドライブモータにより回転駆動されることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のワーク保持装置。
7. 前記支持体と前記回転軸部との間には、前記支持体と前記回転軸部とを接続する弾性支持部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
8. 前記支持機構が装着されるワーク保持器フレームと前記支持機構との間には、前記支持機構とワーク保持器フレームとの間を接続する弾性支持部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
9. 前記ワークの両面は、一対の流体静圧パッドにより支持される構成としたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
10. ワークの両面を加工する両面加工装置において、
    前記ワークに向かって回転移動して、前記ワークを加工する一対の加工部材と、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のワーク保持装置とを備えたことを特徴とする両面加工装置。

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