JP4947675B1 - 研磨システム - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース、生産性の向上、合わせて設備費用の低減に寄与する研磨システムを提供する。
【解決手段】ワーク一括搬送装置６０がワークを研磨装置１０へローディングする時に、ワーク給排装置３０がローディング用テーブル３０５を上昇させて研磨装置用ガイド部２０とローディング用ガイド部３０４とを隣接させることでワーク一括搬送装置６０がこれらガイド部を移動できる状態とし、ワーク搬送装置６０がローディング用テーブル３０５上の全てのワークを一括して保持して研磨装置１０のワークキャリアへ搬送するようにして、ローディング時間を大幅に短縮した研磨システム１とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨装置に対して複数ワークの高速な給排を行う研磨システムに関する。

研磨システムにおいて、ワークの研磨前では定盤上に複数のワークを配置するローディング（供給）と、ワークの研磨後では複数のワークを全て回収するアンローディング（排出）と、を行う必要がある。このようなワークの給排は従来では人手により行っており、ワークの研磨前にはワークを一枚ずつ手で配置することでローディングし、また、ワークの研磨後にはワークを一枚づつ手で回収することでアンローディングを行っていた。そして、このワークの給排は、現在でも作業員が人手で行うことも少なくない。

そこで、従来より自動化システム（Automatic Loading & Un-loading System）の開発が進められてきた。このような自動化システムにより、履歴監理の推進に加え、生産性の向上、人手による汚染等の回避が見込める。このような自動化システムは様々な形態が提案されてきた。例えば、以下の（１）〜（４）の形態の自動化システムが知られている。

（１）１キャリア分のワークをテーブル等に整列させ、定盤上のキャリアへハンドリングする、あるいは加工後のワークを１キャリア分ずつハンドリングして回収する。
（２）ワーク＋キャリアをテーブル等に整列させ、ワーク＋キャリアを一括してハンドリングする。

一般にキャリアをハンドリングすることは装置構造が煩雑・コスト高となるので採用が困難な方法であるが、（１）のようにキャリアホール内にワークを確実に嵌合させること（研磨機の定盤上で）は技術的に難易度が高いとの理由から（２）が検討された。

（３）１バッチ分のワークをテーブル等へ整列させ、１バッチ分のワークを一括してハンドリングする。
（４）１バッチ分のワーク＋キャリアをテーブル等へ整列させ、すべてを一括してハンドリングする。

なお、これら（３），（４）のような方式が採用されるのは、ワークが比較的小さくて１回の加工枚数（１バッチ数）が非常に多い場合（５０枚から１００枚あるいはそれ以上）である。

さて上記のようなローディングを行う研磨装置の具体的な従来技術としては、例えば、特許文献１（特開昭６１−２４１０６０号公報、発明の名称「平面自動研磨装置」）に記載の発明が知られている。特許文献１に記載の平面自動研磨装置は、上記の（２）に相当するものであり、ワークとキャリアとを一括給排するシステムであって、特に１キャリア毎に給排する自動化システムの基本構成である。１台のロボットで同じ給排場所で給排を行う。

また、ローディングを行う研磨装置の他の具体的な従来技術としては、例えば、特許文献２（特開平０４−０１３５５３号公報、発明の名称「研磨方法及び研磨装置」）に記載の発明が知られている。特許文献２に記載の研磨装置では、上記の（３）に相当するものであり、磁気ディスク用アルミ基板のワークの一括（バッチ毎）給排を行う自動研磨システム装置である。ワークの給排（ローディング＆アンローディング）時間が短縮されるので生産性は大きく向上するシステムである。

また、ローディングを行う研磨装置の他の具体的な従来技術としては、例えば、特許文献３（特開２００６−２４７７６２号公報、発明の名称「ワークの製造方法およびワークの製造装置」）に記載の発明が知られている。特許文献３に記載の製造装置では、上記の（４）に相当するものであり、１キャリアを整列する置き場、これらを１バッチ分整列する置き場、を有し、これらワークを一括して研磨装置へ搬送し加工するようにしており、磁気ディスク基板等のワーク加工枚数が多くなっても、研磨加工を連続して行うことができる。

特開昭６１−２４１０６０号公報 特開平０４−０１３５５３号公報 特開２００６−２４７７６２号公報

しかしながら、上記した従来技術では何れも問題点を有するものであった。
例えば、引用文献１に記載の平面自動研磨装置では、１台のロボットで同じ給排場所で給排を行うため、能率がよくないという問題があった。また、上記のような一括給排システムに比べて占有面積が小さく、設備数も比較的少ないため設備費用も少なくて済むが、加工後にワークを排出してからキャリアに未加工ワークを整列して一括ハンドリングにより定盤上へ載置するまでに多くの時間を要するため、加工後ワークの排出作業が終了するまでワークの供給ができず、この分だけ加工開始時間が遅れることにより全体の生産性が制限されるという問題があった。

また、引用文献２に記載の研磨装置は、占有面積が大きくなってしまうと同時に、一括搬送装置も複数必要となり設備費用が大きくなるという問題があった。また、ハンドリング装置を多数搭載しているが、設備費用低減の観点からハンドリング装置も減らしたいという要請があった。

また、引用文献３に記載の製造装置は、非常に大きな占有面積が必要であり、場所的な制約を受けるところでは採用ができない。また、搬送装置が多数必要となり、設備費用が大きくなるという問題があった。

これら従来技術の自動化システムにおいて生産性の向上を図った引用文献２あるいは引用文献３の方法では、いずれも給排用装置を設置するのに大きなスペースを要すると同時に、設備費用が高くなるという問題があった。このため生産性の向上と省スペース化および設備費用の低減を合わせて実現することにより普及を図りたいという要請があった。

そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、省スペース、生産性の向上、合わせて設備費用の低減に寄与する研磨システムを提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、
複数のワークを保持するキャリアを円周状に複数個配置して、一括して研磨加工を行う研磨装置と、
前記研磨装置に隣接して、前記研磨装置上のすべての加工ワークと同一の配置で未加工ワークを配置するためのローディング用テーブルと、研磨加工後のすべてのワークを載置するためのアンローディング用テーブルと、を上下に配置して全体が昇降機能を有するワーク給排装置と、
前記研磨装置と前記ワーク給排装置間でワークを一括して移送するワーク一括搬送装置と、
前記ワーク一括搬送装置の移動用ガイド部材として、研磨装置の研磨定盤を挟んで対向する一対の研磨装置用ガイド部と、
前記ローディング用テーブルを挟んで対向する一対のローディング用ガイド部と、
前記アンローディング用テーブルを挟んで対向する一対のアンローディング用ガイド部と、
を備えたことを特徴とする研磨システム研磨システムとした。

また、本発明の請求項２に係る発明は、
前記ワーク一括搬送装置が未加工ワークを研磨装置へ載置するローディング時には、
ワーク給排装置がローディング用テーブルを昇降させて研磨装置用ガイド部とローディング用ガイド部とを隣接あるいは連結させ、
ワーク一括搬送装置がローディング用テーブル上の全ての未加工ワークを一括して保持して研磨装置のワークキャリア上へ搬送してすべてのキャリア穴へワークを載置し、
また、
前記ワーク一括搬送装置が加工済みワークを研磨装置から取り出すアンローディング時には、
ワーク給排装置がアンローディング用テーブルを昇降させて研磨装置用ガイド部とアンローディング用ガイド部とを隣接あるいは連結させ、
ワーク一括搬送装置が研磨装置のワークキャリア上の全ての加工済みワークを一括して保持してアンローディング用テーブルへ搬送するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の研磨システムとした。

また、本発明の請求項３に係る発明は、
複数のワークを収容するワーク収容部と、
ワーク収容部とワーク給排装置との間でワークの給排を行うワーク移載装置と、
をさらに備え、
ワーク移載装置は、ワークの研磨中にワーク収容部からワーク給排装置のローディング用テーブル上へ順次複数のワークを供給し、並行して、ワーク給排装置のアンローディング用テーブル上からワーク収容部へ順次複数のワークを排出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研磨システムとした。

また、本発明の請求項４に係る発明は、
ワーク一括搬送装置は、１回分の全ての加工ワークを把持する複数の把持装置を定盤上のすべてのワークキャリア、ローディング用テーブルおよびアンローディング用テーブルの全てのワーク収納位置に対応した位置の真上に配置し、全てのワークを一括して給排するための昇降機構と、ローディング用ガイド部と研磨装置用ガイド部間およびアンローディング用ガイド部と研磨装置用ガイド部間をそれぞれ横行する機構を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の研磨システムとした。

このような本発明によれば、省スペース、生産性の向上、合わせて設備費用の低減に寄与する研磨システムを提供することができる。

本発明を実施するための形態の研磨システムのシステム構成図である。 本発明を実施するための形態の研磨システムの側面から視たシステム概念図である。 本発明を実施するための形態の研磨システムの平面から視たシステム概念図である。 研磨装置の側面図である。 研磨装置を上から視た図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は上定盤から上の構成を取り去った図である。 ワーク移載装置およびワーク収容部の説明図である。 ワーク一括搬送装置の説明図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図である。 ワーク一括搬送装置の説明図であり、図８（ａ）はワークとの対応関係の説明を含む平面図、図８（ｂ）は正面図である。 ワーク一括搬送装置の説明図であり、図９（ａ）は研磨装置用ガイド部とローラとの位置関係を説明する側面図、図９（ｂ）は研磨装置用ガイド部とローラとの位置関係を説明するＡ−Ａ矢視図、図９（ｃ）はＡ部拡大図である。 ワーク一括搬送装置の説明図であり、図１０（ａ）は着脱装置昇降部の上昇状態を示す図、図１０（ｂ）は着脱装置昇降部の下降状態を示す図である。 他のワーク一括搬送装置の説明図であり、図１１（ａ）は着脱装置昇降部の上昇状態を示す図、図１１（ｂ）は着脱装置昇降部の下降状態を示す図である。 本発明を実施するための形態の研磨システムのワーク供給・収容の一連の動作説明図である。 本発明を実施するための形態の研磨システムのワーク供給・収容の一連の動作説明図である。 本発明を実施するための形態の研磨システムのワーク供給・収容の一連の動作説明図である。 本発明を実施するための形態の研磨システムのワーク供給・収容の一連の動作説明図である。 本発明を実施するための形態の研磨システムのワーク供給・収容の一連の動作説明図である。

続いて、本発明を実施するための形態の研磨システム１について、図１〜図１１を参照しつつ説明する。研磨システム１は、ワーク２を平面加工する装置である。研磨システム１は、外観上は図１で示すように、研磨装置１０、研磨装置用ガイド部２０、ワーク給排装置３０、ワーク移載装置４０、ワーク収容部５０を備える。

そして、研磨システム１は、内部を透視した図２，図３で示すように、左側から研磨装置１０、研磨装置用ガイド部２０、ワーク給排装置３０、ワーク移載装置４０、ワーク収容部５０と並べられて配置されており、さらにワーク一括搬送装置６０が研磨装置１０とワーク給排装置３０との間でワークを搬送するようになされている。このような研磨システム１は、後に詳述するが、ワーク移載装置４０がワーク収容部５０からワーク２を取り出して、ワーク給排装置３０にワークを供給する。ワーク給排装置３０では、研磨装置１０のワークキャリア１０８におけるワーク保持予定位置と予め同じ位置になるようにローディング用テーブル３０５に複数のワーク２が配置される。そして、ワーク一括搬送装置６０がこれらワーク２を保持した状態とし、研磨装置用ガイド部２０に沿ってワーク一括搬送装置６０が移動して、研磨装置１０にこれらワーク２を供給する。また、研磨終了後には逆動作にてワーク２を排出するというものである。

続いて各構成について説明する。まず、研磨装置１０について図を参照しつつ説明する。研磨装置１０は、ワーク２の表裏両面を研磨する装置であり、図４，図５で示すように、下定盤１０１、上定盤１０２、ベース部１０３、台座部１０４、サンギア１０５、センタードラム１０６、インターナルギア１０７、ワークキャリア１０８、支柱１０９、コラム１１０、メインシリンダー１１１、シャフト１１２、自在継手１１３、上定盤吊り板１１４、上定盤支持部１１５を備えている。

続いて各構成について説明する。
下定盤１０１は、図４，図５（ｂ）で示すように、環状円板であり、上面にワーク２を研磨するラップ面／ポリッシュ面を有する。なお、図示しないが、下定盤１０１の上面に図示しない研磨布を貼り付け、研磨布によりワークを研磨することもある。

上定盤１０２は、図４，図５（ａ）で示すように、環状円板であり、下面にワーク２を研磨するラップ面／ポリッシュ面を有する。なお、図示しないが、上定盤１０２の下面に図示しない研磨布を貼り付け、研磨布によりワークを研磨することもある。
ここに下定盤１０１および上定盤１０２は、共通回転軸を回転中心として回転するように支持される。

ベース部１０３は、床面に固定される堅牢な構造体であり、重量物を支持することができる。
台座部１０４は、ベース部１０３上に設けられている。台座部１０４の内部では下盤１０１を回転可能に支持している。この下定盤１０１は、図示しない下定盤回転駆動部により回転駆動される。

サンギア１０５は、外周側に歯が形成されており、図５（ｂ）で示すように、下定盤１０１の内周側（中心側）に配置されている。サンギア１０５には図示しないサンギア駆動軸が一体に設けられており、図示しないサンギア回転駆動部によりサンギア駆動軸に回転力が付与され、サンギア駆動軸とともにサンギア１０５が回転駆動される。

センタードラム１０６は、図４で示すように円柱体であり、下定盤１０１および上定盤１０２の中央孔にセンタードラム１０６が貫通するようになされ、上定盤１０２の中央孔からはセンタードラム１０６が突出するように設けられている。後述するメインシリンダー１１１により上定盤１０２を下降させると上定盤１０２の中央の孔部にセンタードラム１０６が貫通し、連結機構により上定盤１０２とセンタードラム１０６とが連結する構造となっている。そして、センタードラム１０６は、図示しないドラム駆動軸と連結されており、図示しない上定盤回転駆動部により回転力が付与される。

インターナルギア１０７は、図５（ｂ）で示すように、内周側（中心側）に向けて歯が形成されており、下定盤１０１の外周側に配置されている。インターナルギア１０７は、図示しないインターナルギア支持部と連結されており、図示しないインターナルギア回転駆動部により回転力が付与される。

そして、下定盤１０１、上定盤１０２、サンギア１０５、および、インターナルギア１０７という四軸はそれぞれが独立して回転する。

ワークキャリア１０８は、図４，図５（ｂ）で示すように下定盤１０１上に配置されている。ワークキャリア１０８は、歯車が外周に形成されており、サンギア１０５およびインターナルギア１０７に噛合するようになされている。ワークキャリア１０８においてワーク２を保持するワーク保持孔が形成される。ワークキャリア１０８はワークに応じて各種用意されており、１個のワークキャリア１０８に１個のワーク保持孔が形成されるものであったり、または、複数個のワーク保持孔が形成されるものであったりする。本形態では図５（ｂ）でも明らかなように例示的に４個のワーク保持孔を備えるワークキャリア１０８を用いるものとして説明する。そして、このようなワークキャリア１０８は、複数個（本形態では例示的に５個）配置されるものとして説明する。本形態ではワークは２０個配置されることとなる。なお、ハードディスク用の比較的小径のワークでは１個のワークキャリア１０８に２０個程度のワーク保持孔が形成されるものもある。

支柱１０９は、下定盤１０１の直径方向で両対向位置にてベース部１０３から立設されている。後述するが、図３にも示すように、移動するワーク一括搬送装置６０と干渉しないようにするため、研磨装置用ガイド部２０の外側に配置される。
コラム１１０は、二本の支柱１０９に渡されて配置される支持部材である。

メインシリンダー１１１は、図４にも示すように、コラム１１０に固定されて上定盤１０２の上側に配置されており、シャフト１１２に対し上下方向の昇降力を付与する機能を有している。
シャフト１１２は、メインシリンダー１１１により昇降するように構成されており、先端で自在継手１１３を介して上定盤吊り板１１４と連結される。

自在継手１１３は、シャフト１１２と上定盤吊り板１１４との間に介在して設けられており、シャフト１１２を支軸として上定盤吊り板１１４が回転自在となるように支持し、上定盤吊り板１１４を三次元方向に移動可能に支持する。
上定盤吊り板１１４は、堅牢な板体である。

上定盤支持部１１５は、上定盤吊り板１１４と上定盤１０２との間に複数本設けられる。これら上定盤支持部１１５は、平面から視ると円上に等間隔で設けられる。上定盤支持部１１５は上定盤吊り板１１４および上定盤１０２に図示しないボルトで連結固定されている。上定盤吊り板１１４、上定盤支持部１１５、および、上定盤１０２は一体に移動することになる。

これら下定盤１０１、上定盤１０２、サンギア１０５、インターナルギア１０７は、それぞれ図示しないが、上定盤回転駆動部、下定盤回転駆動部、サンギア回転駆動部、インターナルギア回転駆動部により回転が制御されており、例えばこれら各駆動部が接続される管理制御装置により回転速度を調節して最適なラッピング・ポリッシングを行う。研磨装置１０はこのようなものである。

続いて研磨装置用ガイド部２０について説明する。研磨装置用ガイド部２０は、図２，図３，図９からも明らかなように２枚の板体を研磨装置１０のベース部１０３から立設させたものである。後述するが、この２枚の研磨装置用ガイド部２０はワーク一括搬送装置６０が移動する際に円滑に誘導する機能を有している。２枚の研磨装置用ガイド部２０は、図３でも明らかなように下定盤１０１の外周から外側にあって、かつ二本の支柱１０９の内側に配置されている。

続いて、ワーク給排装置３０について説明する。ワーク給排装置３０は、図２，図３で示すように、アンローディンク用ガイド部３０１、アンローディング用テーブル３０２、アンローディング用テーブル回転駆動部３０３、ローディング用ガイド部３０４、ローディング用テーブル３０５、ローディング用テーブル回転駆動部３０６、フレーム部３０７、駆動部３０８、昇降機構３０９、外側フレーム３１０（図３）を備えている。

アンローディンク用ガイド部３０１は、２枚の板体からなるものであり、アンローディング用テーブル３０２を挟んで平行に対向した状態であって、フレーム部３０７の上側に固定されている。後述するが、この２枚のアンローディンク用ガイド部３０１はワーク一括搬送装置６０が移動する際に誘導する機能を有している。２枚のアンローディンク用ガイド部３０１は、図３でも明らかなように二枚の研磨装置用ガイド部２０と幅が一致するように配置されている。また、ワーク一括搬送装置６０が滑らかに移動できるように高さも一致するように配置される。

アンローディング用テーブル３０２は、図３でも明らかなように、複数枚のワークを所定位置に配置するための窪みである多数のワーク置き部３０２ａを有するテーブルであり、フレーム部３０７の上側に固定されている。このワーク置き部３０２ａにワーク２を配置すると、収容する研磨装置１０のワークキャリア１０８におけるワーク保持予定位置と予め同じ位置になるようにワークが配置される。アンローディング用テーブル３０２は、研磨装置１０上のワークキャリア１０８のワーク保持孔の配置と同一の配置にワークを整列する収納構造を持っている。

アンローディング用テーブル回転駆動部３０３は、アンローディング用テーブル３０２に対しテーブル中心軸周りに任意の角度に回転駆動する機能を持つ。

ローディング用ガイド部３０４は、２枚の板体からなるものであり、ローディング用テーブル３０５を挟んで平行に対向した状態であって、フレーム部３０７の下側に固定されている。後述するが、この２枚のローディング用ガイド部３０４はワーク一括搬送装置６０が移動する際に誘導する機能を有している。２枚のローディング用ガイド部３０４は、図３でも明らかなように二枚の研磨装置用ガイド部２０と幅が一致するように配置されている。また、ワーク一括搬送装置６０が滑らかに移動できるように高さも一致するように配置される。

ローディング用テーブル３０５は、アンローディング用テーブル３０２と同様に、複数枚のワークを所定位置に配置するための窪みである多数のワーク置き部を有するテーブルであり、フレーム部３０７の下側に固定されている。このワーク置き部にワーク２を配置すると、収容する研磨装置１０のワークキャリア１０８におけるワーク保持予定位置と予め同じ位置になるようにワークが配置される。ローディング用テーブル３０５は、研磨装置１０のワークキャリア１０８のワーク保持孔の配置と同一の配置にワークを整列する収納構造を持っている。

ローディング用テーブル回転駆動部３０６は、ローディング用テーブル３０５に対しテーブル中心軸周りに任意の角度に回転駆動する機能を持つ。

フレーム部３０７は、アンローディンク用ガイド部３０１、アンローディング用テーブル３０２、アンローディング用テーブル回転駆動部３０３、ローディング用ガイド部３０４、ローディング用テーブル３０５、ローディング用テーブル回転駆動部３０６を一体に保持する共通の構造体である。このようにワーク給排装置３０では、ローディング用テーブル３０５とアンローディング用テーブル３０２を上下に重ねた配置としている。フレーム部３０７は、リニアガイド部などの図示しない昇降ガイド部により上下方向に昇降するように機械的に支持されている。

昇降機構３０８は、フレーム部３０７を昇降させる機能を有する機構系である。
駆動部３０９は、例えばモータなどであり、昇降機構３０８に駆動力を与えてフレーム部３０７を昇降させる。この駆動部３０９には図示しない上記の管理制御装置が接続されており、この管理制御装置の制御によりフレーム部３０７の昇降駆動がなされる。

外側フレーム３１０は、床面に固定される構造体であり、先に説明したリニアガイド部などの図示しない昇降ガイド部などが固定されており、フレーム部３０７は、この外側フレーム３１０に対して上下方向に昇降する構造となっている。

続いて、ワーク移載装置４０について説明する。
ワーク移載装置４０は、詳しくは、図２，図３，図６で示すように、アンローディング用ロボット４０１、ローディング用ロボット４０２を備えている。

アンローディング用ロボット４０１は、３次元ロボットであり、複数枚のワークを収納しているアンローディング用テーブル３０２からそれぞれワークを１枚ずつ取り出す。後述するがこのアンローディング作業をワークの研磨加工中に並行して行うことにより、タクトタイムを短縮することができる。アンローディング用ロボット４０１は、アンローディング用テーブル３０２にて水平に載置されているワークを取り出してワーク収容部５０にて垂直に立てる機能を有している。アンローディング用ロボット４０１は上下方向としては図２で示すように上側に配置されており、また、前後方向としては図３で示すように奥側に配置されている。アンローディング用テーブル３０２から加工済ワーク用カセット５０１への搬入速度はワーク加工時間などから算出され、この搬入速度を確保できる適当な能力のあるアンローディング用ロボット４０１を選択する。

ローディング用ロボット４０２は３次元ロボットであり、複数枚のワークを収納しているカセットからそれぞれワークを１枚ずつ取り出す。これらの作業をワークの研磨加工中に並行して行うことにより、タクトタイムを短縮することができる。ローディング用ロボット４０２は、ワーク収容部５０にて垂直に立てられているワークを取り出してローディング用テーブル３０５にてワークを水平に載置する機能を有している。ローディング用ロボット４０２は上下方向としては図２で示すように下側に配置されており、また、前後方向としては図３で示すように手前側に配置されている。加工前ワーク用カセット５０３からローディング用テーブル３０５への搬入速度はワーク加工時間などから算出され、この搬入速度を確保できる適当な能力のあるローディング用ロボット４０２を選択する。

続いて、ワーク収容部５０について説明する。ワーク収容部５０は、図２，図３，図６で示すように、加工済ワーク用カセット５０１、中間カセット５０２、加工前ワーク用カセット５０３を備えている。
加工済ワーク用カセット５０１は、アンローディング用ロボット４０１の付近であってワークアンローディングレベルにあるカセットであり、空の加工済ワーク用カセット５０１へ順次ワークが排出されていく。

加工前ワーク用カセット５０３は、ローディング用ロボット４０２の付近であってワークローディングレベルにあるカセットであり、研磨前のワークが搭載された加工前ワーク用カセット５０３からワーク２がローディング用ロボット４０２により取り出され、ワーク給排装置３０へ供給されていく。

中間カセット５０２は、上下方向で加工済ワーク用カセット５０１と加工前ワーク用カセット５０３との中央位置に位置する。中間カセット５０２は、上のアンワークローディングレベルから降りてきた加工済ワーク用カセット５０１と、下のアンワークローディングレベルから上がってきた加工前ワーク用カセット５０３と、上のアンワークローディングレベルへ上げる空のカセット、がある。

カセット供給時では加工前ワーク用カセット５０３が中間カセットとしてまず配置され、この中間位置からワークローディングレベル（中間位置から下側）へ移動させてカセット充填を行う。

また、ワーク回収用の空のカセットが中間カセットとしてまず配置され、この中間位置からワークアンローディングレベル（中間位置から上側）へ移動させてカセット充填を行う。

また、カセット排出時では加工済ワーク用カセット５０１がワークアンローディングレベルから中間位置（上側から中間位置）へ移動され、この中央位置から外側へ移動させてカセット排出を行う。

これら研磨前ワークが搭載された加工前ワーク用カセット５０３の充填、空カセットの充填、研磨済みワークが搭載された加工済ワーク用カセット５０１の排出のような操作は機械的に行うことも可能であるが、研磨装置１０による研磨中に短い時間で人手により行うこともできる。

続いて、ワーク一括搬送装置６０について説明する。ワーク一括搬送装置６０は、さらに、図７，図８で示すように、ベース部６０１、水平方向搬送ローラ６０２、姿勢保持ローラ６０３、昇降ガイド部支柱６０４、ワーク着脱装置６０５、着脱装置昇降部６０６を備える。このようなワーク一括搬送装置６０は、定常位置ではアンローディング用テーブル３０２の上側に位置する（図１２参照）。

続いて、ワーク一括搬送装置６０の詳細について説明する。ワーク一括搬送装置６０は、図９（ａ）で示すように、研磨装置用ガイド部２０とアンローディング用ガイド部３０１との間を移動する。そして、フレーム部３０７を上昇させると、ワーク一括搬送装置６０は、研磨装置用ガイド部２０とローディング用ガイド部３０４との間を移動する。

ワーク一括搬送装置６０は、水平方向搬送ローラ６０２により特に図９（ｂ），（ｃ）で示すように、研磨装置用ガイド部２０、アンローディング用ガイド部３０１、ローディング用ガイド部３０４の上辺で支持されており、水平移動する。水平方向搬送ローラ６０２は多数配置されており、安定的な移動を確保する。なお、一部の水平方向搬送ローラ６０２にはモータ等の横方向駆動装置により回転駆動されるようになされており、自走式のワーク一括搬送装置６０としている。この回転駆動には先に説明した図示しない管理制御装置が接続されており、管理制御装置の制御により横方向の駆動がなされる。

また、姿勢保持ローラ６０３により、特に図９（ｃ）で示すように、研磨装置用ガイド部２０、アンローディング用ガイド部３０１、ローディング用ガイド部３０４の側面で支持されており、ワーク一括搬送装置６０は、これらガイド部に接触することなく円滑に移動する。姿勢保持ローラ６０３は多数配置されており、安定的な移動を確保する。

また、ワーク一括搬送装置６０では、昇降ガイド部支柱６０４に沿って着脱装置昇降部６０６が昇降するように機械的に構成されており、また、図示しない上下方向駆動装置により昇降駆動されるようになされている。この上下方向駆動装置には先に説明した図示しない管理制御装置が接続されており、管理制御装置の制御により着脱装置昇降部６０６の昇降駆動がなされる。

上昇時では図１０（ａ）で示すように着脱装置昇降部６０６が矢印Ｂ方向に上昇し、ワーク着脱装置６０５も上昇している。
下降時では図１０（ｂ）で示すように着脱装置昇降部６０６が矢印Ｃ方向に下降し、ワーク着脱装置６０５も下降している。

このワーク着脱装置６０５は、詳しくは吸着パッドとしており、着脱装置昇降部６０６とともに昇降するように固定されている。この場合、図示しない真空ポンプに接続される電磁弁からエアチューブを全ての吸着パッドに接続し、電磁弁の開閉により吸引か不吸引かが選択される。電磁弁は先に説明した図示しない管理制御装置が接続されており、管理制御装置の制御により開閉駆動がなされる。

また、ワーク２にセンターホールを有するような場合には、ワーク着脱装置６０５は吸着パッドに代えて、図１１で示すように、把持アームを採用しても良い。
上昇時では図１１（ａ）で示すように着脱装置昇降部６０６が矢印Ｄ方向に上昇し、ワーク着脱装置６０５も上昇している。
下降時では図１１（ｂ）で示すように着脱装置昇降部６０６が矢印Ｅ方向に下降し、ワーク着脱装置６０５も下降している。

このワーク着脱装置６０５でも、エア駆動としている。この場合、図示しない真空ポンプに接続される電磁弁からエアチューブを全ての把持アームに接続し、電磁弁の開閉により吸引か不吸引かが選択される。例えば吸引時に把持アームが開いて把持するように構成する。電磁弁は先に説明した図示しない管理制御装置が接続されており、管理制御装置の制御により開閉駆動がなされる。

なお、ワークキャリア１０８上のワークの配置位置、ローディング用テーブル３０５のワークの配置位置およびアンローディング用テーブル３０２のワークの配置位置、ワーク着脱装置６０５の配置位置はそれぞれ同じ箇所に位置しており、ローディング用テーブル３０５上のワーク配置位置の全てのワーク２はワーク着脱装置６０５によりワーク２の中央付近で保持される。同様にワーク着脱装置６０５により中央付近で把持されるワーク２は、アンローディング用テーブル３０２のワークの配置位置に設置される。
ワーク一括搬送装置６０はこのようなものである。

続いて、研磨装置システムによる給排について図１２〜図１６を参照しつつ説明する。なお、これら図では装置の移動を理解し易くするため、敢えて研磨装置用ガイド部２０の中が見える透視図として図示している。
まず、前提としてワーク収納装置５０に研磨前ワークが搭載された加工前ワーク用カセット５０３がローディングレベルに配置されており、空のカセットである加工済ワーク用カセット５０１がアンローディングレベルに配置されている。また、図１２で示すように、研磨装置１０では加工前であって上定盤１０２が下降状態であり、ワーク給排装置３０では、フレーム部３０７が下降状態でローディング用テーブル３０５へワーク２がローディング可能となっている。アンローディング用テーブル３０１やローディング用テーブル３０５にはワーク２が配置されていない最初の状態であるものとする。

まず研磨装置１０へワークを搭載するローディングが行われる。
制御管理装置はローディング用ロボット４０２を制御し、ローディング用テーブル３０５に順次ワーク２のローディングを行う。図３で示すように近接する１のワークキャリア用の４個のワークの配置終了後に制御管理装置はローディング用テーブル回転駆動部３０６を制御してローディング用テーブル３０５を回転させ、空のワーク置き部に新しいワークキャリア用のワークを載置して行き、最終的に全てのワークがワーク置き部上にローディングされる。

続いて、制御管理装置はメインシリンダー１１１にエアを入れるように電磁弁を制御して上定盤１０２を矢印ａ方向（図１３）に上昇させる。上定盤１０２は研磨装置用ガイド部２０の上端よりも高い位置に上昇してワーク一括搬送装置６０の経路を確保する。

続いて、制御管理装置は横方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０を研磨装置１０側の矢印ｂ方向（図１３）に横移動させた後に下定盤１０１と上定盤１０２との間の位置で停止させる。これによりワーク給排装置３０のフレーム部３０７を上昇可能な状態とする。研磨装置１０にも下定盤１０１を挟んで一対の平行なガイド部レールである研磨装置用ガイド部２０が配置されている。制御管理装置により、アンローディンク用ガイド部３０１の上辺と研磨装置用ガイド部２０の上辺との高さを同じレベルに揃えており、ワーク一括搬送装置６０は、アンローディンク用ガイド部３０１から研磨装置用ガイド部２０へ水平に移動する。

続いて、制御管理装置はワーク給排装置３０の駆動部３０９を制御してフレーム部３０７を矢印ｃ方向（図１４）に上昇させ、ローディング用テーブル３０５からワーク２を供給可能とする位置で停止させる。

続いて、制御管理装置は、横方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０をワーク給排装置３０側の矢印ｄ方向（図１５）に横移動させて研磨装置用ガイド部２０からローディング用ガイド部３０４へ移動させ、ローディング用テーブル３０５の上で停止させる。制御管理装置により、ローディンク用ガイド部３０４の上辺と研磨装置用ガイド部２０の上辺との高さを同じレベルに揃えており、ワーク一括搬送装置６０は、研磨装置用ガイド部２０からローディンク用ガイド部３０４へ水平に移動する。

続いて、制御管理装置は、上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を下降させて（図１０（ｂ））ローディング用テーブル３０５のワーク２にワーク着脱装置６０５の吸着パッドが接する状態とし、その後に吸着して吸着パッドに全てのワーク２を一時に吸着させる。制御管理装置により、ローディング用テーブル３０５のワークとワーク着脱装置６０５の吸着パッドとは全て中央で接するようにローディング用テーブル３０５の位置決めがなされており、確実に吸着される。

続いて、制御管理装置は上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を上昇させてワーク着脱装置６０５に吸着されたワーク２とともにワーク一括搬送装置６０が移動可能な状態（図１５の状態）とする。

続いて、制御管理装置は横方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０を研磨装置１０側の矢印ｅ方向（図１４）に横移動させた後に下定盤１０１と上定盤１０２との間の位置で停止させる。これにより研磨装置１０のワークキャリア１０８へワーク２を供給可能な状態とする。

続いて、制御管理装置はワーク給排装置３０の駆動部３０９を制御してフレーム部３０７を矢印ｆ向に下降させ、アンローディング用テーブル３０２へワーク２を排出可能とする位置で停止させる（図１３の状態）。

続いて、制御管理装置は上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を下降させてワークキャリア１０８の各ワーク保持孔にワーク２が入った状態とし、その後に吸着を停止してワーク着脱装置６０５の吸着パッドから全てのワーク２を開放してワークキャリア１０８へワーク２を載置する。制御管理装置により、ローディング用テーブル３０５のワーク置き部とワークキャリア１０８のワーク保持孔とは全て位置が一致するようにワークキャリア１０８の位置決めがなされており、確実に設置される。

続いて、制御管理装置は上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を上昇させてワーク一括搬送装置６０が移動可能な状態とする（図１３の状態）。

なお、時間短縮の観点からフレーム部下降動作と、ワーク配置動作と、は同時に行うようにしても良い。

続いて、制御管理装置は横方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０をワーク給排装置３０側の矢印ｇ方向（図１６）に横移動させた後にアンローディング用テーブル３０２の上で停止させる。ローディングはこのようなものである。

そして、研磨装置１０による研磨が行われる。
制御管理装置はメインシリンダー１１１にエアを排出するように電磁弁を制御して上定盤１０２を下降させる。上定盤１０２はワーク２と密接し、研磨が可能な状態となる（図１２の状態）。この状態で研磨装置１０はワーク２の研磨を開始する。下定盤１０１、上定盤１０２、サンギア１０５、インターナルギア１０７が適宜回転し、ワークが研磨されていく。
また、ワーク給排装置３０ではワーク収容部５０からローディング用テーブル３０５へのワーク２の供給が可能な状態となっており、研磨中にローディング用ロボット４０２によりローディング用テーブル３０５へのワーク２の供給がなされる。研磨と、ワーク収容装置からのワークの供給と、が同時に行われるため、時間短縮に寄与する。研磨には時間を要するため、ワーク収容装置からのワークの供給は研磨終了までには終了する。そして、研磨が終了したものとする。

続いて、研磨装置からのワークを排出するアンローディングを行う。
制御管理装置はメインシリンダー１１１にエアを入れるように電磁弁を制御して上定盤１０２を矢印ｈ方向に上昇させる（図１６）。上定盤１０２は研磨装置用ガイド部２０よりも高い位置に上昇させてワーク一括搬送装置６０の経路を確保する。

続いて、制御管理装置は横方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０を研磨装置１０側の矢印ｂ方向（図１３）に横移動させた後に下定盤１０１と上定盤１０２との間の位置で停止させる。

続いて、制御管理装置は上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を下降させてワークキャリア１０８の各ワーク保持孔のワーク２にワーク着脱装置６０５の吸着パッドが接する状態とし、その後に吸着して吸着パッドに全てのワーク２を一時に吸着させる。制御管理装置により、ワーク着脱装置６０５の吸着パッドとワークキャリア１０８のワーク保持孔とは全て位置が一致するようにワークキャリア１０８の位置決めがなされており、確実に吸着される。

続いて、制御管理装置は上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を上昇させてワーク着脱装置６０５に吸着されたワーク２とともにワーク一括搬送装置６０が移動可能な状態とする。

続いて、制御管理装置は横方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０をワーク給排装置３０側の矢印ｇ方向（図１６）に横移動させた後にアンローディング用テーブル３０２の上で停止させる。

続いて、制御管理装置は上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を下降させてアンローディング用テーブル３０２のワーク置き部３０２ａにワーク２が入った状態とし、その後に吸着を停止して吸着パッドから全てのワーク２を開放してアンローディング用テーブル３０２へワークを載置する（図１０（ｂ））。制御管理装置により、アンローディング用テーブル３０２のワーク置き部３０２ａとワークキャリア１０８のワーク保持孔とは全て位置が一致するようにアンローディング用テーブル３０２の位置決めがなされており、確実に設置される。

続いて、制御管理装置は上下方向駆動装置を制御してワーク一括搬送装置６０の着脱装置昇降部６０６を上昇させてワーク一括搬送装置６０が移動可能な状態とする（図１６の状態）。アンローディングはこのように行われる。

このような本発明の研磨システムによれば、以下のような利点を有する。
（１）上記のワーク供給装置およびワーク排出装置にはそれぞれワーク供給用カセットおよびワーク回収用カセットの供給および回収装置を配置したため、一連の工程を自動化することができる。このように研磨工程を自動化することにより、生産性の向上を図ると共に、作業者によるワークの汚染を防止し、さらにワークへ与える負荷を低減する。

（２）定盤上にある全てのワークキャリア数で給排するシステムとしたため、配給時間を大幅に短縮することができ、タクトタイムを従来の装置に比べ少なくすることができる。

（３）同じ高さでローディング用ロボットとアンローディング用ロボットを配置するとロボットの起動が重なるため、前後方向に広くする必要が生じるが、本発明ではテーブルユニットを上下方向へ重ね、上下で異なる各テーブル毎にハンドリング装置を設けたため、平面から視てハンドリング装置の軌道が重なるとしても、実際に干渉する事態が生じないようにしており、このため特に前後方向に幅を短縮し、装置の占有面積を著しく小さくすることができ、同一面積で多くの装置を設置することができるようになった。

（４）１台のワーク一括搬送装置により、ローディング工程およびアンローディング工程を円滑に行うことにより、設備費用を低減することができた。

（５）ワーク一括搬送装置を一対の対向するレール状のガイド部で支持して横移動する構造とし、全体として門型構造としたことにより、
（ａ）ガイド部の占有面積を小さくでき、高剛性とすることができ、
（ｂ）ワーク一括搬送装置は門型の高剛性レールに支持されているので、従来装置のように片持ちアーム構造で自重によるたわみ変形などにより位置決め精度が低下するような懸念がほとんどなく、複数ワークを精度良く搬送（ローディング用テーブル上→定盤上→アンローディング用テーブルおよび逆方向）することができるようになった。

以上のような本発明に係る両面研磨装置および研磨方法は特にハードディスク用基板、シリコンウエハや透明ガラス基板というワークの研磨に適している。

１：研磨システム
１０：研磨装置
１０１：下定盤
１０２：上定盤
１０３：ベース部
１０４：台座部
１０５：サンギア
１０６：センタードラム
１０７：インターナルギア
１０８：ワークキャリア
１０９：支柱
１１０：コラム
１１１：メインシリンダー
１１２：シャフト
１１３：自在継手
１１４：上定盤吊り板
１１５：上定盤支持部
２０：研磨装置用ガイド部
３０：ワーク給排装置
３０１：アンローディンク用ガイド部
３０２：アンローディング用テーブル
３０２ａ：ワーク置き部
３０３：アンローディング用テーブル回転駆動部
３０４：ローディンク用ガイド部
３０５：ローディング用テーブル
３０６：ローディング用テーブル回転駆動部
３０７：フレーム部
３０８：駆動部
３０９：昇降機構
３１０：外側フレーム
４０：ワーク移載装置
４０１：アンローディング用ロボット
４０２：ローディング用ロボット
５０：ワーク収容部
５０１：加工済ワーク用カセット
５０２：中間カセット
５０３：加工前ワーク用カセット
６０：ワーク一括搬送装置
６０１：ベース部
６０２：水平方向搬送ローラ
６０３：姿勢保持ローラ
６０４：昇降ガイド部支柱
６０５：ワーク着脱装置
６０６：着脱装置昇降部

２：ワーク

Claims (4)

1. 複数のワークを保持するキャリアを円周状に複数個配置して、一括して研磨加工を行う研磨装置と、
   前記研磨装置に隣接して、前記研磨装置上のすべての加工ワークと同一の配置で未加工ワークを配置するためのローディング用テーブルと、研磨加工後のすべてのワークを載置するためのアンローディング用テーブルと、を上下に配置して全体が昇降機能を有するワーク給排装置と、
   前記研磨装置と前記ワーク給排装置間でワークを一括して移送するワーク一括搬送装置と、
   前記ワーク一括搬送装置の移動用ガイド部材として、研磨装置の研磨定盤を挟んで対向する一対の研磨装置用ガイド部と、
   前記ローディング用テーブルを挟んで対向する一対のローディング用ガイド部と、
   前記アンローディング用テーブルを挟んで対向する一対のアンローディング用ガイド部と、
   を備えたことを特徴とする研磨システム。
2. 前記ワーク一括搬送装置が未加工ワークを研磨装置へ載置するローディング時には、
   ワーク給排装置がローディング用テーブルを昇降させて研磨装置用ガイド部とローディング用ガイド部とを隣接あるいは連結させ、
   ワーク一括搬送装置がローディング用テーブル上の全ての未加工ワークを一括して保持して研磨装置のワークキャリア上へ搬送してすべてのキャリア穴へワークを載置し、
   また、
   前記ワーク一括搬送装置が加工済みワークを研磨装置から取り出すアンローディング時には、
   ワーク給排装置がアンローディング用テーブルを昇降させて研磨装置用ガイド部とアンローディング用ガイド部とを隣接あるいは連結させ、
   ワーク一括搬送装置が研磨装置のワークキャリア上の全ての加工済みワークを一括して保持してアンローディング用テーブルへ搬送するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の研磨システム。
3. 複数のワークを収容するワーク収容部と、
   ワーク収容部とワーク給排装置との間でワークの給排を行うワーク移載装置と、
   をさらに備え、
   ワーク移載装置は、ワークの研磨中にワーク収容部からワーク給排装置のローディング用テーブル上へ順次複数のワークを供給し、並行して、ワーク給排装置のアンローディング用テーブル上からワーク収容部へ順次複数のワークを排出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研磨システム。
4. ワーク一括搬送装置は、１回分の全ての加工ワークを把持する複数の把持装置を定盤上のすべてのワークキャリア、ローディング用テーブルおよびアンローディング用テーブルの全てのワーク収納位置に対応した位置の真上に配置し、全てのワークを一括して給排するための昇降機構と、ローディング用ガイド部と研磨装置用ガイド部間およびアンローディング用ガイド部と研磨装置用ガイド部間をそれぞれ横行する機構を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の研磨システム。

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