JP5403662B2 - 両面研磨装置および加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラッピング、ポリッシング等の平面加工を行なう３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置およびこの加工方法に関する。

両面研磨装置は、ワークの両面に対してラッピング、ポリッシング等の平面加工を行う装置である。このような両面研磨装置の一具体例である４−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置について図を参照しつつ説明する。図１５は従来技術の４−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置の要部を示す斜視図、図１６は同じく要部の断面図である。

図１５，図１６において、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円環状の下定盤、１０２は外周面に歯面を有するキャリア、１０３は図示しない内歯車回転駆動部により回転駆動される内歯車、１０４は図示しない太陽歯車回転駆動部により回転駆動される太陽歯車、１０５はワーク、１０６は支柱、１０７は吊り板、１０８は自在継手、１０９は円環状の上定盤、１１０は図示しない上定盤回転駆動部により回転駆動される駆動軸、１１１は駆動軸１１０のキー溝１１０ａに装着されて上定盤１０９と駆動軸１１０とを連結する駆動キーである。

この両面研磨装置を使用するにあたっては、下定盤１０１の上で複数枚のキャリア１０２を内歯車１０３と太陽歯車１０４とに噛合せて放射状に配置し、これらキャリア１０２の複数のワーク保持孔にワーク１０５を装着する。また、支柱１０６、吊り板１０７等の部材を介して自在継手１０８により振り子状に吊り下げられている上定盤１０９を、図示しない、例えば、エアーシリンダ等の上定盤昇降部により下降させ、キャリア１０２に装着されたワーク１０５に適切な荷重を与える。

さらに、上定盤１０９に取り付けられている駆動キー１１１と駆動軸１１０とを連結する。駆動軸１１０のキー溝１１０ａは上下方向に設けられ、駆動キー１１１と駆動軸１１０のキー溝１１０ａとは回転駆動力を伝達するが、上下方向の移動は可能である。このため、上定盤１０９は、連結後もワーク１０５に倣って重力により下方向へ自然下降する。自在継手１０８に取り付けられた支軸は、図示しない軸受により回転自在に構成されており、駆動軸１１０の回転とともに上定盤１０９も回転する。

ワーク１０５の研磨時には、上定盤１０９に設けられた砥粒供給孔（図示せず）から砥粒を供給しつつ、下定盤１０１と上定盤１０９とを互いに反対方向に回転させる。また、内歯車１０３及び太陽歯車１０４を回転させることにより下定盤１０１と上定盤１０９とにより挟持されるワーク１０５が装着されたキャリア１０２が自転しつつ公転し、ワーク１０５の両面が研磨される。

これら下定盤１０１、内歯車１０３、太陽歯車１０４および上定盤１０９は、それぞれ、下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部、および、上定盤回転駆動部により回動が制御されており、回動速度を調節して最適な研磨を行う。なお、ここでいう研磨とは、研削も含め、ラッピング・ポリッシング等の砥粒加工を総称する。図１５および図１６に示した両面研磨装置は、下定盤１０１の回転、上定盤１０９の回転、キャリア１０２の自転、キャリア１０２の公転を合わせた４つの運動要素から構成されることで、４−ウェイ方式の両面研磨装置と称されている。従来技術の両面研磨装置はこのようなものである。

さてこのような両面研磨装置に対し、加工品質（厚み精度、平坦度など）の高精度化の要求が近年益々高まっている（品質高精度化）。上記の図１５を用いて説明した従来技術ではエアーシリンダ等の上定盤昇降機構を用い、上定盤１０９の荷重変動を吊り板１０７およびシリンダロッドを介してエアーシリンダ内の内圧変化として検出して、これが設定値に一致するように流体圧力値の制御を行っており、上定盤１０９に作用する偏荷重や小さな荷重変動などへの追随が困難であった。また、上定盤１０９の着盤時などの低荷重領域ではエアーシリンダの内部摩擦などの影響があるため、精度のよい面圧の制御が難しいのが現状であった。

さらに両面研磨装置の品質高精度化を図る他の従来技術としては、例えば、特許文献１（特許第３２６２８０８号公報、発明の名称「遊星歯車方式平面加工盤」）では、上定盤昇降機構は上記と同様であるが、上定盤吊り板と上定盤の間を上下のプーリ群を介してエンドレスのロープ等で接続した構造であり、従来の４−ウェイ方式に比べて上定盤のワークおよび下定盤への追従性を改善した構造となっている。この方式では上定盤は回転しない構造となっており、３−ウェイ方式と呼ばれている。
特許文献２（特公平７−７５８２７号公報、発明の名称「加工圧補正機構付き平面研磨装置」）では、エアーシリンダ等の上定盤昇降機構において、エアーシリンダのロッドと吊り板との間に荷重計を設置し、上定盤および吊り板の荷重を吊り板上部で計測してエアーシリンダへ供給する流体圧力を制御するようにしている。
特許文献３（特公昭６３−００９９４３号公報、発明の名称「ラッピング装置」）では、上下定盤間の距離を非接触センサにより計測して、加工中のワーク厚さを検出する構成が採られている。

また、ワーク処理効率の向上や信頼性の高い履歴管理方法の確立のため、先に説明したような両面研磨装置の大型化と同時に、研磨工程の自動化の要望が高まっている。
研磨工程の一例としては、加工キャリアへのワークのローディング工程から、研磨加工を経て、研磨後のワークの取り出し、ワークの洗浄工程およびワークの収納工程などがあるが、特にローディング工程での人手によるワークのキャリア保持孔への装填作業や加工前のワークの装填状態の目視確認作業を自動化することが技術的に難しい課題であった。さらに、ワークの装填不良や加工条件の変動などにより、加工中に上定盤に異常振動が発生するクラッシュ対策などの課題があった。

両面研磨装置の研磨工程の自動化を図る従来技術としては、例えば、特許文献４（特開平７−１１２３６５号公報、発明の名称「浮遊砥粒式研磨装置」）、特許文献５（特開平２−１０６２６９号公報、発明の名称「異常装填検知器を有する研磨機」）、特許文献６（特開２００８−３６８０２号公報、発明の名称「両面研磨装置および両面研磨装置におけるワークとキャリアとの重なり検知方法」）に記載の発明が知られている。

特許第３２６２８０８号公報 特公平７−７５８２７号公報 特公昭６３−００９９４３号公報 特開平７−１１２３６５号公報 特開平２−１０６２６９号公報 特開２００８−３６８０２号公報

品質高精度化について説明した特許文献１，２，３に記載の従来技術については以下のような問題があった。
特許文献１に記載の従来技術の遊星歯車方式平面加工盤では、上下定盤を平行に保持するため、特にワイヤロープにより上定盤を吊り下げて支持する３−ウェイ遊星歯車方式を採用しているが、この場合も上定盤の荷重変動を吊り板およびシリンダロッドを介してエアーシリンダ内の内圧変化として検出しており、これが設定値に一致するように流体圧力値の制御を行っており、上定盤に作用する荷重変動を精度良く検出することは困難であると同時に、着盤時などの低荷重領域ではエアーシリンダ等の内部摩擦などの影響や上定盤へ作用する偏荷重によるモーメント力などの影響があって、精度のよい制御が難しいのが現状であった。

特許文献２の従来技術の加工圧補正機構付き平面研磨装置では、上部のシリンダのピストンロッド先端にストレンゲージからなるセンサを設置して上定盤に作用させる荷重、即ちワークへの面圧を直接計測して、この作用荷重が目標値を保持するようにシリンダに作用する流体圧力を常に制御するものであるが、元々センサが軸支すべき荷重と比較して、定盤着盤時や加工時の荷重レベルは小さく、吊り板を含む上定盤の荷重を計測するための大きな容量で高価なセンサを使用して低荷重を計測しており、制御精度を十分確保することが困難であった。また、ピストンロッド下方部と上定盤り吊板との連結部には自在継手を適用しているが、上定盤に掛る片当りなどによるモーメント荷重が外乱として影響したり、低荷重域の検出ができないことと上定盤上部の支持構造の問題から上定盤着盤時に衝撃的な荷重がワークに作用する懸念があった。

特許文献３に記載の従来技術のラッピング装置では、上下定盤間の距離を非接触に計測するセンサを用いてワーク厚さの精度の良い検出を図っているが、研磨装置自身の大型化に伴い、大面積の定盤における摩耗の不均一さや加工時の発熱による定盤形状の変化などの影響がワーク全体の計測精度に悪影響を及ぼすという懸念があった。

この「品質高精度化」に関し、現状では半導体ウェーハなどではワークの大型化やバッチ当たりの加工枚数の増大が要求される状況にあるが、そのような状況下でも加工厚み精度等の向上が要求されるなど、トレードオフの関係にある装置の大型化と品質高精度化とをともに満たす必要に迫られている。

特に大型の両面研磨装置においては、キャリア内の全てのワークに対して上下定盤を平行に保持しつつ、ワーク面に掛ける所定の面圧を均一かつ高精度に設定および保持し、加工中のワーク厚さを精度よく検出して、目標のワーク厚さになったら研磨加工を終了するというものであり、品質高精度化と大型化の両立は非常に困難なものであった。
これら特許文献１，２，３に記載の従来技術では、上記したような問題により装置を大型化すると品質向上が困難になるというものであり、装置の大型化と加工品質の向上とが両立しにくいというものであった。

また、研磨工程の自動化について説明した特許文献４，５に記載の従来技術については以下のような問題があった。
特許文献４に記載の従来技術の浮遊砥粒式研磨装置では、ワークの異常装填や加工条件の変動などにより、加工中に上定盤に異常振動が発生し、ワークキャリアの破損や上下定盤の損傷を回避するための手段として、異常時に生じる振動計測を上定盤に取り付けた検出手段により行っている。しかし、研磨装置の構造として、ワークおよび下定盤に対する上定盤の追従性や上定盤の支持構造として研磨反力による微小な振動を拘束しない支持構造などが採られていない構造では、大面積で大重量の上定盤の振動を精度良く計測することは困難であった。

また、特許文献５の従来技術の異常装填検知器を有する研磨機は、上定盤周辺に別途上定盤の下降位置を検出するセンサ装置を設置するが、別途装置を製作することになると同時に、設置場所の確保や制約があり、コスト高および設置が繁雑となる。

また、特許文献６の従来技術の両面研磨装置および両面研磨装置におけるワークとキャリアとの重なり検知方法では、次のような課題があった。
・ワークの装填状況を確認するために計測センサを追加設置する必要があった。
・上定盤も回転する従来の４−ウェイ方式の研摩盤では、通常上定盤と下定盤は回転数制御のみを行う制御装置で制御されており、キャリアの位置決めは可能であるが上定盤の位置決めはできない構造となっていた。このため、位置決めされたキャリアの特定位置に対して、上定盤上に設置されたセンサ位置を定位置に置くことは困難であった。従って、常に昇降動作を伴う上定盤を位置決めするための装置を新たに設ける必要があり、技術的な困難があったと同時に、コスト高になってしまった。
・ 構造上の問題として、上定盤も回転する従来の４−ｗａｙ方式の研摩盤では、キャリアに乗り上げたワークの厚さ変化を上定盤の着盤時に検出する場合、上定盤の支持機構として追従性が不十分なため、誤動作が発生しやすかった。
・ 通常の加工方法においては、上定盤の着盤時に、研磨液を供給しつつキャリアを旋回ないし回転させながら着盤させて、上定盤からワークへ作用する負荷を分散・軽減させる方法が採られており、さらに上定盤の着盤荷重を十分に小さく設定する必要があった。以上の要件が不十分な場合、ワークが破損する懸念があった。

また、上定盤着盤方法については特別に配慮が必要である。つまり、保持孔より外れてキャリア面に乗り上げたワークの損傷を最小限に止めるような手段を講じないとこれらのワークは損傷して復旧に非常な手間が掛かる事態となる。しかるに、このような手段に関する発明は従来技術ではなかった。

さらに、上記手段で異常を検出できなかった場合（ワーク厚さが小さい場合、ワークが保持孔内の微小なワークの破片やスラリー塊等に乗り上げたような場合、誤作動が発生した場合など）、そのまま加工工程を続行するとクラッシュが発生してワーク、キャリアおよび定盤等に大きな損傷を与える懸念があった。

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、トレードオフの関係にある装置の大型化と加工品質の高精度化（厚み精度、平坦度）に加え、研磨工程自動化も併せて実現する３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置および加工方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る両面研磨装置は、上定盤昇降部により上定盤が昇降し、下定盤回転駆動部により下定盤が回転駆動し、内歯車回転駆動部により内歯車が回転駆動し、太陽歯車回転駆動部により太陽歯車が回転駆動するようになされており、外周に歯面を形成するとともに回転方向に複数個のワーク保持孔を穿設したキャリアを、水平面内に配置された太陽歯車と内歯車との間に複数個噛み合わせておき、このワーク保持孔に挿入されたワークの表裏両面を下定盤と上定盤との間に挟み込んだ状態で、太陽歯車と内歯車とを回転させてキャリアを遊星運動させるとともに、下定盤をキャリアに対して相対的に回転させてワークをラッピングまたはポリッシングする３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部により上下方向へ移動するようになされる吊り板と、
前記吊り板の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第１のプーリー群と、
前記上定盤に固定される支持部材と、
前記支持部材の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第２のプーリー群と、
前記上定盤の垂直方向の荷重を分割して均等に支持するように前記第１のプーリー群を構成するプーリと前記第２のプーリー群を構成するプーリとの間に張架されるエンドレス状のワイヤロープと、
前記ワイヤロープの張力を計測する張力センサと、
前記上定盤昇降部および前記張力センサがともに接続される信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、
前記吊り板から前記第１，第２のプーリー群のプーリーを介して張架される前記上定盤の負荷を前記張力センサの入力データから検出し、予め設定したワーク加工圧力値と比較して、それらの差に応じた制御信号を、前記上定盤昇降部の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力することを特徴とする。

請求項２に係る両面研磨装置は、請求項１に記載の両面研磨装置において、前記上定盤の振動を検出する振動検出器を備えることを特徴とする。

請求項３に係る両面研磨装置は、請求項２記載の両面研磨装置において、
前記上定盤昇降部および前記振動検出器がともに接続される信号処理部を備え、この信号処理部は、前記振動検出器からの振動データを入力して、予め設定した振動レベルの閾値を超えたか否かを判断し、振動レベルの閾値を超えた場合に直ちにワークの加工を停止して上定盤を上昇するように制御することを特徴とする。

請求項４に係る両面研磨装置は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の両面研磨装置において、
それぞれ下定盤上面までの距離を検出するため、前記上定盤の内周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される内周側隙間計測センサと、前記上定盤の外周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される外周側隙間計測センサと、を備えることを特徴とする。

請求項５に係る両面研磨装置は、請求項４に記載の両面研磨装置において、
前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサがともに接続される信号処理部を備え、
この信号処理部は、
加工開始直前の前記上定盤をワークおよび前記下定盤へ下降する工程において、
前記張力センサの入力データが、予め設定した着盤荷重に達した時点で上定盤の下降を停止し、この時の前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからのキャリア上面までの隙間データをそれぞれ入力し、少なくともいずれか一方の隙間データが予め設定した閾値を超えた時、異常と判断して加工工程を中止して前記上定盤を上昇させること、
またワーク加工工程において、
前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからの上下定盤間の隙間データすなわちワーク厚みデータをそれぞれ入力してこれらの平均値を求め、この値が予め設定した加工目標厚みに達しているか否かを判断し、目標厚みに達した時点でワークの加工を停止して上定盤を前記上昇するように制御することを特徴とする。

請求項６に係る両面研磨装置の加工方法は、請求項５に記載の両面研磨装置における、加工開始直前の上定盤着盤時の動作工程において、
前記上定盤が微速度で下降してワーク面へ着盤する時に、前記キャリアをキャリアの中心軸周りに所定量回転する動作中であるように、予め前記キャリアの回転開始時間を設定しておくと共に、前記キャリアの回転量を（１／ワーク数）×Ｎ （ただし、Ｎは整数）とすることを特徴とする。

本発明によれば、トレードオフの関係にある装置の大型化と加工品質の高精度化（厚み精度、平坦度）に加え、研磨工程自動化も併せて実現する３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置および加工方法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３−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の斜視図である。 本発明を実施するための形態の３−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。 両面研磨装置のキャリアの平面図である。 両面研磨装置の回路ブロック図である。 上定盤の着盤工程の説明図である。 上定盤の着盤工程のフローチャートである。 上定盤、下定盤およびキャリアの相対速度の説明図である。 本発明を実施するための他の形態の３−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の斜視図である。 本発明を実施するための他の形態の３−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。 両面研磨装置の回路ブロック図である。 本発明を実施するための形態の３−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。 両面研磨装置のキャリアの平面図である。 両面研磨装置の回路ブロック図である。 上定盤の着盤工程のフローチャートである。 従来技術の４−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の斜視図である。 従来技術の４−ウェイ方式の両面研磨装置の要部の断面図である。

続いて、本発明を実施するための形態について図を参照しつつ以下に説明する。まず、両面研磨装置１００の全体構造について図１，図２，図３を参照しつつ説明する。１は図示しない下定盤回転駆動部により回転する下定盤、２は下定盤１の上に放射状に配置された複数のキャリア、３はキャリア２の外周の歯面と噛合い、かつ、図示しない内歯車回転駆動部により回転する内歯車、４はキャリア２の外周の歯と噛合い、かつ、図示しない太陽歯車回転駆動部により回転する太陽歯車、５はキャリア２に穿設されたワーク保持孔２ａに装着されてラッピングまたはポリッシングされる複数のワーク、６は上定盤、７は第１のプーリー群を構成するプーリー、８は本発明の支持部材の一例であって円環状に構成されたリング、９は第２のプーリー群を構成するプーリー、１０は五角形状の吊り板、１１は吊り板１０の中心に配置された軸受、１２はプーリー７，９間に掛け渡されたワイヤロープ、１３は上定盤６に立設されたピン、１４はストッパー、１５は軸受１１に支軸されるエアーシリンダー（本発明の上定盤昇降部の具体例）のロッド先端部、１６はブラケット、１７は張力センサである。以下、具体例について説明する。

上定盤６の上面の内周寄りの位置に同心状のリング８が上定盤６と一体となるように固定されており、このリング８の外周面には、５個のプーリー７が水平な回転軸に等間隔に取り付けられている。上から見て７２°毎に取り付けられる。リング８の上方には、五角形の吊り板１０が軸受１１を介してロッド先端部１５に回転自在に支持されている。

この吊り板１０の外周面には各辺につき２個ずつ計１０個のプーリー９が水平な回転軸に取り付けられている。リング８のプーリー７と、吊り板１０のプーリー９との間には、両端を連結してエンドレス状態としたワイヤロープ１２が張架されており、このワイヤロープ１２によってリング８および上定盤６が吊り板１０から均等な力で支持されている。本形態では２個のプーリー９と１個のプーリー７とを交互に掛け渡して、ワイヤロープ１２により上下方向に１０箇所で吊り下げられている。

このワイヤロープ１２の一箇所に張力センサ１７が設けられる。張力センサ１７はワイヤ張力を測定する。１０箇所でプーリー７とプーリー９との間にワイヤロープ１２が渡されて上定盤６を吊り下げている。換言すれば１箇所のプーリー７とプーリー９との間のワイヤロープ１２は上定盤６の重さの１／１０の張力が加わっていることとなる。このため、張力センサ１７が計測するワイヤ張力も上定盤６の重さの１／１０の力を張力として計測する。図１５，図１６を用いて説明した従来技術のロードセル１１２は吊り板１０７と連結軸１０６と上定盤１０９などの全ての重さを計測する必要があるため、大容量で高価なロードセル等の計測器を設置する必要があり、設置するための構造変更を含めて、非常に高価なものであった。また、このような支持軸上に大容量のロードセルを設置した場合は、ロッド軸方向の荷重は計測しやすいが大きな面積を有する上定盤に作用する偏荷重などを正確に検出できないという問題がある。
本発明によるワイヤ張力計による計測方法では、本例で言えば１／１０以下の容量の張力計が使用でき、また取付けも容易なため、特に大きな機械的設計変更なしに安価に設置することができる。また、エンドレスワイヤの中間に取り付ける構造のため、上定盤の偏荷重などもワイヤ張力としてワイヤ長手方向のみの張力として計測することができる。

なお、大型の研磨装置の場合はプーリーの箇所を大幅に増やし、例えば、ワイヤロープ１２は６４箇所（：Ｍ）で支持されるものとすると、上定盤６の荷重＝３０００ｋｇに対し、張力センサに作用する荷重＝３０００×１／６４（：Ｍ）≒４７ｋｇとなり、さらに計測レンジが小さい安価な張力センサ１７を選択することができる。また、誤差も小さくなり、計測精度を向上させることができる。この個数Ｍは設計事項であり、Ｍ箇所で支持させるものとすることができる。
そして、吊り板１０から第１，第２のプーリー群のプーリー７，９を介して張架される上定盤６の負荷を張力センサ１７の入力データから検出し、予め設定したワーク加工圧力値とを比較して、それらの差に応じた制御信号を、上定盤昇降部１９の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力することで、ワークへ作用させる面圧を設定通りに制御することができる。

上定盤６の上面の外周寄りの位置であって互いに対向する位置に、複数個（本形態では例示的に２個）のピン１３が立設されている。さらに、盤本体（図示せず）に一体的に取り付けられているブラケット１６にストッパー１４が軸支され、ブラケット１６に対してストッパー１４が起倒するように構成されている。このストッパー１４の先端を上定盤６の上側に下降させることで、ピン１３の側面にストッパー１４が当接する。このような回り止めのピン１３は、上定盤６の上面外周寄り位置に突設して複数個が設けられる。また、同数のストッパー１４が設けられて、盤本体側に支持されて回り止めのピン１３の側面に当接して上定盤６の回転を止めるように構成される。

このようにして、上定盤６がワイヤロープ１２により回転方向に等間隔でＭ箇所で吊り下げられることにより、水平面と平行となる位置で上定盤６が安定する。
なお、リング８と吊り板１０とをワイヤロープ１２で支持するのに加え、上定盤６を上下方向にのみ移動するように動作を拘束し、上下方向に移動しても上定盤６が下定盤１に対して確実に平行を維持するような形態としても良い。

図３で示すように、円環状の下定盤１の上面には、複数枚（本形態では５枚）のキャリア２が内歯車３と太陽歯車４とに噛合わせられて等分割に配置されており、そのキャリア２に穿設されたワーク保持孔２ａには、ワーク５が複数枚装着される。キャリア２にはキャリア切り欠き２ｂやキャリア番号および保持孔番号などが穿設されている。

ワーク２の研磨時には、上定盤６に設けられた供給孔（図示せず）からリンスやスラリーを供給しつつ、下定盤１を回転させると同時に、内歯車３および太陽歯車４を回転させることにより下定盤１と上定盤６とにより挟持されるワーク５が装着されたキャリア２が自転しつつ公転し、ワーク５の両面が研磨される。

これら下定盤１、内歯車３、太陽歯車４は、それぞれ、下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部により回動が制御されており、回動速度を調節して最適な研磨を行う。さらに、自動化仕様の研磨機では、内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部は位置決め制御が可能なようにサーボモータおよびその制御装置が搭載されている。なお、ここでいう研磨とは、研削も含め、ラッピング・ポリッシング等の砥粒加工を総称する。図１および図２に示した両面研磨装置は、下定盤１の回転、キャリア２の自転、キャリア２の公転を合わせた３つの運動要素から構成されることで、３−ウェイ方式の両面研磨装置と称されている。

また、回路ブロックは図４で示すようになる。張力センサ１７は信号処理部１８に接続され、また、信号処理部１８は上定盤昇降部１９に接続される。この上定盤昇降部１９は具体的にはエアーシリンダによる駆動部であるが、信号処理部１８からの制御信号を、前記上定盤昇降部の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力することで上定盤６を昇降させたり、ワークへの面圧を一定に保持している。そして、この信号処理部１８には、上記した下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部の制御や、リンスやスラリーの供給（図示せず）も制御する。具体的な制御については後述する。

続いて、具体的な加工動作について説明する。まず、ワークを各キャリアへ装填する装填作業（ローディング作業）が行われる。
図３で示すように、キャリア２に穿設されたワーク保持孔２ａ内に、複数枚のワーク５が装填される。自動化の場合には、この装填作業はワークハンドリングロボットなどによって自動的に行なわれる。

続いて上定盤をワークに着盤させる着盤工程を行う。この着盤工程では着盤時に挟み込んだワーク５へのダメージを最小にすると同時に、正常なワーク取り付け状態におけるワーク５へのダメージを回避する必要がある。例えば、上定盤６に付着しているスラリー塊があるとワーク５へストレスが掛かる場合などである。そこで、キャリアを自転させながら徐々に着盤していくことによって、仮にスラリー塊があったとしてもスラリー塊を粉砕しながら局部的な面圧上昇部が発生しないように着盤させることが重要である。さらに、上定盤６の着盤荷重をできるだけ低荷重に設定することも必要である。なお、一般的な加工開始時のように、キャリア２を定盤中心軸周りにも回転させることは可能であるが、このようにワーク５の移動量を大きくすると、ワーク５がキャリア２のワーク保持孔２ａから大きく外れたり、上定盤６の着盤時にワーク５が破損して下定盤１上に散乱したりするとその後の復旧作業が非常に繁雑となるため、本発明では採用していない。通常のこの着盤工程について図５，図６を用いて説明する。なお、この工程は信号処理部１８が行うものである。また、予め適切な着盤荷重が設定されているものとする。例えば、張力センサ１７により着盤荷重を十分小さな値（３００Ｎ〜５００Ｎ）に設定しておく。図６で示すように信号処理部１８は、上定盤６の通常下降を開始（ステップＳ１）し、上定盤６を基準速度で降下させる基準速度降下手段として機能する（ステップＳ２）。そして信号処理部１８は、速度変更位置に到達したか否かを判断し（ステップＳ３）、変更位置に到達したならば着盤時間の計測を開始する（ステップＳ４）。速度変更位置に到達したか否かは、例えば、リミットスイッチ等の各種センサにより検出すれば良い。

信号処理部１８は、キャリア自転開始時間のタイマをスタートする（ステップＳ５）。このキャリア自転開始時間は、例えば次式により算出されたものである。

［数１］
キャリア自転開始時間＝前回の着盤時間−１／２キャリア自転時間

これは着盤直前にて、キャリア２を自転させて自転中に着盤するようにあらかじめキャリア自転開始タイミングを設定するものであり、基本的には、前回実績から「自転時間×１／２」にて着盤するように設定したものである。なお、係数の１／２は特に限定した数値ではなく、キャリア２の自転動作中に上定盤６が確実に着盤すればよい。

ポイントは、キャリア２を自転させる量として、キャリア２の中心軸周りで上定盤６に設置したセンサ位置が常に同じ位置（近接するワーク保持孔２ａ・キャリア切り欠き２ｂとの相対的な位置関係が同じであること）になるようにすることである。先に示したように、キャリア５にはワーク保持孔２ａ以外に、キャリア切り欠き２ｂやキャリア番号および保持孔番号などが穿設されており、これらのキャリア切り欠き２ｂ（あるいはその近傍）にセンサが下降して計測すると正確な距離データが得られないことになる。このため、例えばワーク４枚保持用のキャリアでは、１／４回転や１／２回転としている。キャリア２のワーク保持孔２ａやキャリア切り欠き２ｂの影響を受けないように円周方向の同じ位置で計測する必要があるが、本発明の３−ウェイ方式の両面研磨装置では、上定盤６は非回転のためセンサ位置は常に一定であるという利点がある。

信号処理部１８は、上定盤６が基準速度よりも遅い微速度で降下させる微速度降下手段として機能し（ステップＳ６）、リンスかスラリーを滴下させる（ステップＳ７）。そして、信号処理部１８は、タイマーがキャリア自転開始時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ８）、キャリア自転開始時間に到達するまで上定盤の微速度降下およびリンスやスラリーの滴下を続けるものとする。

信号処理部１８は、キャリア自転開始時間に到達したときキャリアの自転を開始させるように内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部を駆動させるキャリア回転手段として機能する（ステップＳ９）。例えば内歯車３を角速度ωで、太陽歯車４を角速度−ωで回転させて各キャリアを公転せず自転させた状態とする。このキャリア自転の目的は、上定盤着盤時にワーク５に作用する負荷を分散させると同時に、スラリー塊などによる局部的なダメージを回避することにある。

信号処理部１８は、さらに上定盤６を微速度で下降させ、張力センサ１７からのワイヤ張力データがあらかじめ設定した上定盤着盤荷重に到達したか否かを判断する判断手段として機能する（ステップＳ１０）。この時、本発明の構造によれば、上定盤６は張架したワイヤのクッション機能と姿勢追従機能を有していることから、着盤時の衝撃的な負荷発生を緩和することができると同時に、比較的小さな接触反力をワイヤ張力へ反映させて計測することができる。

信号処理部１８は、張力データが所定値を下回って上定盤６がワーク５に最適な圧力にて接触している（つまり着盤した）と判断する場合に吊り板１０とともに上定盤６の下降を停止させるように上定盤昇降部を駆動させる上定盤下降停止手段として機能する（ステップＳ１１）。この場合、ワーク５に対する上定盤６の荷重条件が予め設定された着盤荷重と同じであり、ワーク５への負荷を最小限に抑制し上定盤６とわずかに接触した状態となっている。信号処理部１８は、着盤時間計測を終了する（ステップＳ１２）。この着盤時間は次回のキャリア自転開始時間の算出で利用される。一般に、この着盤時間は、昇降シリンダの特性（摺動摩擦など）や昇降シリンダへの圧力流体の供給速度、あるいは定盤の磨耗による自重の変化などの変動要因が多いため、このような自動計測を行なう必要がある。

信号処理部１８は、キャリア自転を停止させるように内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部を制御してキャリア自転が終了したか否かを判断する（ステップＳ１３）。例えば内歯車回転駆動部および太陽歯車回転駆動部が有するエンコーダや速度メータなどの出力から容易に判定することができる。

信号処理部１８は、キャリア自転が終了したと判断するとき、リンスやスラリーの滴下を停止する（ステップＳ１４）。
続いて内周側隙間計測センサ２１と外周側隙間計測センサ２２により、各キャリア上面までの距離をそれぞれ計測し、いずれかの計測値が基準値を超えている場合に「ワークの挟み込み」＝「ワークの装填不良」と判定し、異常信号を信号処理部１８から外部制御装置あるいは表示装置へ出力すると共に、上定盤６を所定の上昇位置へ上昇させる。いずれの計測値も基準値以下であれば、これにて加工運転準備が完了する。

続いて両面加工を行う。
下定盤回転駆動部、内歯車回転駆動部、太陽歯車回転駆動部（何れも図示せず。）を駆動させて上定盤６を除いた内歯車３、太陽歯車４、下定盤１の３軸をそれぞれ所定の回転速度で回転駆動することで、キャリア２が遊星運動をするとともに、ワーク５の上下面を押圧する上定盤６と下定盤１とがワーク５に対して相対的に回転して摺動することで、ワーク５の上下面の研磨が開始される。

なお、キャリア２の公転に伴い、ワーク５から上定盤６に力が加わって上定盤６を同方向に回転させようとするが、ピン１３がストッパー１４に当接しているので回転が阻止され、上定盤６は停止状態に保持される。実際の研磨では、上定盤６に設けられた供給孔（図示せず）から、リンスやスラリーの滴下させて供給しながら、上定盤６を回転させることなく下定盤１のみを回転させ、同時に、内歯車３と太陽歯車４とを異なる角速度で回転させることにより、キャリア２を自転および公転させる。

本発明では、ワーク５が装着されたキャリア２が、下定盤１と上定盤６との間で挟圧されながら遊星運動することで、ワーク５の両面が研磨される。すなわち、この実施形態では、下定盤１の回転、キャリア２の自転、同じくキャリア２の公転を合わせた３つの運動要素の組み合わせでワーク５が加工され、３−ウェイ方式で両面が研磨される。本形態では上定盤６を回転させないため、遠心力などを考慮しなくてよく、このように上定盤６を吊り下げる形態にできる。このように下定盤１を回転させる一方で上定盤６を回転させない機構を採り上定盤６の回転駆動によって生じる慣性モーメントによる影響を排除して、上定盤の重力による自然降下つまり下定盤１への追従を容易にすることを目的とする。

このような両面研磨がなされている最中で、ワーク５の研磨が進行してワーク５の上面レベルが低下した場合には、ワイヤロープ１３が伸長して上定盤６が重力によって自然降下し、上定盤６の下面がワーク５の上面によく追従して密着する。この場合、張力センサ１７からのワイヤ張力データは大きくなるが、信号処理部１８が上定盤昇降部１９によりワイヤ張力データが所定値となるまで上定盤６を下降させ、ワイヤ張力データが所定値となったときに上定盤昇降部１９を停止させて所定面圧となるように維持する。これによりワーク５に常時最適な面圧にて両面加工を行うことができる。このように、上定盤６をワイヤロープ１２で吊り下げることにより、ワーク５の表面に対する上定盤６の追従性を高め、上定盤６が常に下定盤１に対し平行になるようにしている。

なお、本形態では、ピン１３およびストッパー１４の当接により上定盤６の回転を停止させるため上定盤６の回転速度が０となるが、下定盤１の回転速度、およびキャリア２の公転速度を調節することで従来の４−ウェイ方式平行平面加工盤と同等の加工を実現することができる。このような速度調節について説明する。図７は、下定盤１、上定盤６およびキャリア２の速度制御を説明する説明図である。なお、キャリア２の自転については考慮せず説明を簡略化する。

例えば、キャリア２の公転速度と下定盤１の回転速度との相対速度、および、キャリア２の公転速度と上定盤６の回転速度との相対速度を等しくするとき、従来の４−ウェイ方式の両面研磨装置ならば、例えば図７（ａ）で示すようになる。

すなわち、上定盤６を角速度−０．５ωで反時計方向に回転させ、かつ、キャリア２を角速度０．５ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク５を基準とすると、ワーク５の上面は上定盤６に角速度ωで接触し、同様に、下定盤１を角速度１．５ωで時計方向に回転させ、かつ、キャリア２を角速度０．５ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク５を基準とすると、ワーク５の下面は下定盤１に角速度−ωで接触する。

本形態の３−ウェイ方式の両面研磨装置を用いて、この４−ウェイ方式の両面研磨装置と同様の加工を実現するために、例えば、図７（ｂ）で示すように、回転しない上定盤６に対しキャリア２を角速度ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク５を基準とすると、ワーク５の上面は上定盤６に角速度ωで接触し、同様に、下定盤１を角速度２ωで時計方向に回転させ、かつ、キャリア２を角速度ωで時計方向に公転させるようにすれば、ワーク５を基準とすると、ワーク５の下面は下定盤１に角速度−ωで接触する。

このように上定盤６、下定盤１に対するワーク５の相対速度に関して、従来の４−ウェイ方式平行平面加工盤と同様の効果を本実施形態の３ウェイ方式の両面研磨装置でも下定盤１、内歯車３、および、太陽歯車４の回転速度を調節することで得ることができる。

これにより、上定盤６の下定盤１への追従性の向上および上定盤の回転駆動によって生じる慣性モーメントによる影響を排除するため、下定盤１を回転させる一方で上定盤６を回転させない機構を採り、従来技術の図１５、図１６に示した連結部の駆動軸１１０のキー溝１１０ａと駆動キー１１１との動的摩擦抵抗が大きくなる事態を回避し、上定盤の重力による自然降下を容易にする。

このように、両面研磨装置１００では、上定盤を停止させた状態で、キャリアの上・下面に当接する上定盤および下定盤のキャリアに対する相対速度がほぼ同一となるように、太陽歯車、内歯車および下定盤の回転速度を制御することができる。

また、着盤工程以外でも異物の検出に用いることもできる
信号処理部１８が、張力センサ１７からの張力データを入力して、張力センサ１７からの張力データが減少して張力データから所定のワーク加工圧力値を引いて差分値が負になるかを判断する張力判断手段として機能し、差分値が負になって上定盤６とワーク５との間で過大な荷重が加わったと判断する場合に吊り板１０とともに上定盤６を上昇させるように上定盤昇降部１７を駆動させる過剰荷重時上定盤昇降手段として機能する。このように構成することで、思わぬ異物があったような場合でも、張力の変化により検出できる。このような機能を追加すれば、より安全性を高めることができる。

このような本発明の両面研磨装置１００によれば以下のような利点がある。説明のため、本発明と従来技術とを比較する。従来技術では昇降用のエアーシリンダの内部圧力値を検出・制御していたため、実際に作用する面圧を計測していないためフィードフォワード制御となっており、高精度な面圧制御が不可能であった。

また、従来技術では実際に作用する面圧を計測していないために精度に限界があった。
また、従来技術ではワークに加える着盤荷重（数十ｋｇｆ程度、つまり数１００Ｎ程度）レベルではエアーシリンダにおけるシリンダーロッドの摩擦力などの機械損失の影響により、着盤荷重を所望の値に制御することが困難であった。

一方で本発明によれば、上定盤の吊り板１０から上定盤６へ垂下したエンドレス状態のワイヤロープ１２の途中に張力センサ１７を設置し、ワーク５へ付与する面圧を制御するシステムをフィードバック制御として構成できるため、高精度な面圧制御を可能としている。

また、本発明によれば３−ウェイ方式により上定盤はワーク面に倣った状態となっているため、吊ワイヤには正味の吊荷重が作用しており、精度良く面圧の計測および制御が可能である。つまり、上定盤の片当たりによりモーメント荷重などの外乱を受けない構造である。

また、本発明によれば面圧に影響のあるリング体８や上定盤６の荷重のみを計測するものであるため、計測値から精度の高い面圧を算出でき、高精度な面圧制御を行うことができる。

また、本発明によればワイヤに作用する最大荷重＝上定盤の重さ／上下に渡されるワイヤ本数Ｎとなって、小容量で安価な張力センサを使用できる。また、取り付けも容易なため、保守点検や交換作業が非常に容易である。

続いて他の形態について図８，図９，図１０を参照しつつ説明する。本形態の両面研磨装置１００’は、先に図１〜図７を用いて説明した両面研磨装置１００と比較すると振動検出器２０を追加搭載した点のみが相違する。そこで、振動検出器２０について詳細に説明し、他の構成は同じ構成であるため、同じ符号を付するとともに重複する説明を省略する。以下振動検出器２０について説明する。

振動検出器２０は、図８，図９からも明らかなように上定盤６に接して設けられ、上定盤６に加わった振動を検出する。振動検出器２０は、図１０に示すように信号処理部１８に接続される。この信号処理部１８は、例えば、振動検出器２０からの振動データを入力して予め設定した振動レベルの閾値を超えたか否かを判断する異常振動判断手段として機能し、振動レベルの閾値を超えた場合に直ちにワークの加工を停止して上定盤を上昇するように上定盤昇降部１９を駆動させる制御を行い、下定盤１および各ギヤを減速停止したのち、異常を告知する異常振動時上定盤昇降手段として機能する。振動判断では、より具体的には振動強度の実績データから閾値を所定レベルとして予め決定して、振動検出器２０から振動を検知した振動検知信号を常時入力し、所定レベルを超えるような振動検知信号を入力したときに異常振動があったと判断すれば良い。

特に、加工工程における上定盤６（固定部）に発生する異常振動を検出して、加工ワークの異常や装置自身に発生した異常を検出する。一般には「クラッシュ検知」と呼ばれている。３−ウェイ方式では、吊り下げられた上定盤６は回転せずワーク面に均一な面圧を掛けて倣った状態となっており、上面からの拘束がないため微小な振動を感度よく計測することができる。ちなみに図１５，図１６で説明したような４−ウェイ方式の両面研磨装置では上定盤に回転イナーシャがあるため、微小な振動を検出することが難しい。

特に図６の工程後に、内周側隙間計測センサ２１と外周側隙間計測センサ２２により、各キャリア上面までの距離をそれぞれ計測し、いずれかの計測値が基準値を超えている場合に「ワークの挟み込み」＝「ワークの装填不良」と判定する工程において、万一「ワーク挟み込み」を検出できなかった場合に、加工工程の初期段階において前記異常振動判断手段により「クラッシュ検知」が可能となることから、異常装填検出手段のバックアップ手段として位置付けることができる。
また、万が一何らかの物体が上定盤６に当たったときには吊り下げ状態の上定盤は振動することとなり、加工を続けると加工精度が悪くなるため、一旦加工を中止して振動が収まってから再度加工を行えばよい。

また、加工時に異物が上下定盤とワークとの間に挟まって振動が生じたとき、張力センサ１７の張力も瞬間的に小さくなるため、信号処理部１８が振動の発生と張力データの低下とを同時に併せて検出したときには異物によるものと判断して上記のような処理をするようにしても良い。
このような本形態の両面研磨装置１００’によれば、さらに利便性を高めている。

続いて他の形態について図１１，図１２，図１３，図１４を参照しつつ説明する。本形態の両面研磨装置１００”は、先に図１〜図７を用いて説明した両面研磨装置１００と比較すると振動検出器２０、内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２を搭載した点のみが相違する。そこで、内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２について詳細に説明し、他の構成は同じ構成であるため、同じ符号を付するとともに重複する説明を省略する。以下内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２について説明する。

内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２は、具体的には渦電流センサなどの非接触センサであり、図１１，図１２，図１３，図１４からも明らかなように上定盤６に内蔵して設けられ、内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２から下側にある被検出面までの距離を検出する。内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２は、図１３に示すように信号処理部１８に接続される。

本発明の内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２は、図１２で示すように、上定盤６の中心軸に対して略対角位置の内周側および外周側に設置され、信号処理部１８は、加工中の上定盤６から下定盤１の上面までの距離データを連続して計測し、ワーク厚さを各々の距離データの平均値とする。従来技術ではこのようなセンサを一個配置し、この単体のセンサから得られたデータを基にワーク厚さ管理を行っているが、本発明のような複数のセンサ構成にすることにより、大型の研摩盤における大面積の上下定盤の内周側および外周側での形状変化（摩耗による減肉や熱変形など）による影響やワーク面と各定盤間の介在物の影響などを軽減するとともに、計測精度の向上を図ることができる。

また、本発明の内周側隙間計測センサ２１は、図１２で示すように、上定盤６の内周側であって加工開始時にキャリア２の任意の位置の直上に配置され、また、外周側隙間計測センサ２２は、図１２で示すように、上定盤６の外周側であって加工開始時にキャリア２の任意の位置の直上に配置されるようになされる。そして、ワークローディング後に図６に示した一連の工程を終了した後、上定盤６からキャリア２上面までの距離データを内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２でそれぞれ計測し、いずれかの距離データが所定値を超えた場合に「ワークの挟み込み」＝「ワークの装填不良」と判定し、異常信号を信号処理部１８から外部制御装置あるいは表示装置へ出力すると共に、上定盤を所定の上昇位置へ上昇させる。いずれの計測値も基準値以下であれば、これにて加工運転準備が完了する。仮に、ワーク挟み込みの状態でそのまま加工を行うとクラッシュが発生し、キャリアやワークや定盤等を損傷させることになり、設備に多大な損害を及ぼすことになる。

このような両面研磨装置１００”の着盤工程は、図１４のステップＳ１〜Ｓ１８のようにして行う。図１４のステップＳ１〜Ｓ１４は図６のステップＳ１〜Ｓ１４と同じであり同様の処理を行う。Ｓ１〜Ｓ１４については同じステップであるとして重複する説明を省略する。

ステップＳ１〜Ｓ１４に続いてステップＳ１５〜Ｓ１８による装填不良検知が行われる。
信号処理部１８は、内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２からの隙間データを入力し（ステップＳ１５）、いずれか一方の隙間データが予め求めた閾値データを上回るか否かを判断する隙間判断手段として機能する（ステップＳ１６）。隙間データが所定閾値データよりも小さい場合にワークは挟まれていないと判断し、加工運転準備を完了する。一方で隙間データが所定閾値データよりも大きくキャリア保持孔２ａからワーク５が外れてワーク装填不良であると判断するとき、吊り板１０とともに上定盤６を直ちに上昇させるように上定盤昇降部１９を駆動させる装填不良時上定盤昇降手段として機能し（ステップＳ１７）、信号処理部１８がエラー発生を告知するようにスピーカやディスプレイ部を制御し（ステップＳ１８）、以後復旧操作を待つ状態となる。

またワーク加工工程においては、内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２からの上下定盤間の隙間データすなわちワーク厚みデータをそれぞれ入力してこれらの平均値を求め、この値が予め設定した加工目標厚みに達しているか否かを判断し、目標厚みに達した時点でワークの加工を停止して上定盤６を前記上昇するように制御する。このようにすることで、ワーク厚さを目標値に近づけることができる。両面研磨装置１００”はこのようなものである。
以上示したように、加工中のワーク厚さ計測手段である内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２をそのまま使用して、加工準備段階におけるワークの装填状態を検出する手段としても使用することができるため、何らの追加装置を設置する必要がない。また、各センサの設置位置もそれぞれ任意の位置に限定することにより、それぞれの目的に適った役割を果たすことができる。さらに、振動検出手段は、上記のワーク装填状態検出手段で万一検出できなかった場合のバックアップ手段としても位置付けられ、クラッシュ発生による設備への多大な影響を回避することが可能となる。

また、加工時に異物が上下定盤とワークとの間に挟まって振動が生じたとき、張力センサ１７の張力も瞬間的に小さくなるため、信号処理部が距離データと張力データの低下とを同時に併せて検出したときには異物によるものと判断して上記のような処理をするようにしても良い。

なお、本形態において振動検出器２０を取り去って張力センサ１７による計測と内周側隙間計測センサ２１および外周側隙間計測センサ２２とによる計測とを行う構成としても良い。
このような本形態の両面研磨装置１００”によれば、さらに利便性を高めている。

また、図１５，図１６を用いて説明した従来技術の４−ウェイの両面研磨装置の構造では、着盤時の衝撃的ストレスをワークに与える懸念があること、さらにロードセルにも衝撃的負荷やモーメント荷重が作用するので、着盤荷重を高精度に制御できないという問題があったが、本発明の３−ウェイの両面研磨装置の構造では、吊支ワイヤがバネの役割を持っているため、これらの衝撃荷重が発生しないものであり、さらに本発明の構成によれば、加工工程におけるワークへの面圧付与に関しても当然ながら定盤全体を均一に精度良く制御できるので、ワーク品質を向上させることができる。

また、着盤時の操作は、上定盤〜ワーク（キャリア）間に相対運動を与えながら着盤させることとリンスあるいはスラリーを供給しながら着盤するようにしたため、着盤時のワークストレスを軽減し、さらに加工開始時のワークストレスも同時に軽減する。

以上のような本発明に係る両面研磨装置および加工方法は、ラッピング、ポリッシング等の精度の高い平面加工に適している。

１００，１００’，１００”：両面研磨装置
１：下定盤
２：キャリア
２ａ：ワーク保持孔
２ｂ：キャリア切り欠き
３：内歯車
４：太陽歯車
５：ワーク
６：上定盤
７：プーリー
８：リング
９：プーリー
１０：吊り板
１１：軸受
１２：ワイヤロープ
１３：ピン
１４：ストッパー
１５：ロッド先端部
１６：ブラケット
１７：張力センサ
１８：信号処理部
１９：上定盤昇降部

Claims (6)

1. 上定盤昇降部により上定盤が昇降し、下定盤回転駆動部により下定盤が回転駆動し、内歯車回転駆動部により内歯車が回転駆動し、太陽歯車回転駆動部により太陽歯車が回転駆動するようになされており、外周に歯面を形成するとともに回転方向に複数個のワーク保持孔を穿設したキャリアを、水平面内に配置された太陽歯車と内歯車との間に複数個噛み合わせておき、このワーク保持孔に挿入されたワークの表裏両面を下定盤と上定盤との間に挟み込んだ状態で、太陽歯車と内歯車とを回転させてキャリアを遊星運動させるとともに、下定盤をキャリアに対して相対的に回転させてワークをラッピングまたはポリッシングする３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置において、
   前記上定盤昇降部により上下方向へ移動するようになされる吊り板と、
   前記吊り板の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第１のプーリー群と、
   前記上定盤に固定される支持部材と、
   前記支持部材の側面から突出する複数の回転軸に軸支される第２のプーリー群と、
   前記上定盤の垂直方向の荷重を分割して均等に支持するように前記第１のプーリー群を構成するプーリと前記第２のプーリー群を構成するプーリとの間に張架されるエンドレス状のワイヤロープと、
   前記ワイヤロープの張力を計測する張力センサと、
   前記上定盤昇降部および前記張力センサがともに接続される信号処理部と、
   を備え、
   前記信号処理部は、
   前記吊り板から前記第１，第２のプーリー群のプーリーを介して張架される前記上定盤の負荷を前記張力センサの入力データから検出し、予め設定したワーク加工圧力値と比較して、それらの差に応じた制御信号を、前記上定盤昇降部の昇降シリンダへ供給する流体圧力を制御する圧力制御弁へ出力することを特徴とする両面研磨装置。
2. 請求項１に記載の両面研磨装置において、
   前記上定盤の振動を検出する振動検出器を備えることを特徴とする両面研磨装置。
3. 請求項２記載の両面研磨装置において、
   前記上定盤昇降部および前記振動検出器がともに接続される信号処理部を備え、
   この信号処理部は、
   前記振動検出器からの振動データを入力して、予め設定した振動レベルの閾値を超えたか否かを判断し、振動レベルの閾値を超えた場合に直ちにワークの加工を停止して上定盤を上昇するように制御することを特徴とする両面研磨装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の両面研磨装置において、
   それぞれ下定盤上面までの距離を検出するため、
   前記上定盤の内周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される内周側隙間計測センサと、
   前記上定盤の外周側であって加工開始時に前記キャリアの任意の位置の直上に配置される外周側隙間計測センサと、
   を備えることを特徴とする両面研磨装置。
5. 請求項４に記載の両面研磨装置において、
   前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサがともに接続される信号処理部を備え、
   この信号処理部は、
   加工開始直前の前記上定盤をワークおよび前記下定盤へ下降する工程において、
   前記張力センサの入力データが、予め設定した着盤荷重に達した時点で上定盤の下降を停止し、この時の前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからのキャリア上面までの隙間データをそれぞれ入力し、少なくともいずれか一方の隙間データが予め設定した閾値を超えた時、異常と判断して加工工程を中止して前記上定盤を上昇させること、
   またワーク加工工程において、
   前記内周側隙間計測センサおよび前記外周側隙間計測センサからの上下定盤間の隙間データすなわちワーク厚みデータをそれぞれ入力してこれらの平均値を求め、この値が予め設定した加工目標厚みに達しているか否かを判断し、目標厚みに達した時点でワークの加工を停止して上定盤を前記上昇するように制御することを特徴とする両面研磨装置。
6. 請求項５に記載の両面研磨装置における、加工開始直前の上定盤着盤時の動作工程において、
   前記上定盤が微速度で下降してワーク面へ着盤する時に、前記キャリアをキャリアの中心軸周りに所定量回転する動作中であるように、予め前記キャリアの回転開始時間を設定しておくと共に、前記キャリアの回転量を（１／ワーク数）×Ｎ （ただし、Ｎは整数）とすることを特徴とする両面研磨装置の加工方法。

Images