JP6057817B2 - 両面研磨装置および研磨方法 - 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上定盤ワイア吊り方式の遊星歯車方式の両面研磨装置およびこの両面研磨装置を用いる研磨方法に関する。

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３−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。この従来技術は本出願人の先願の特許出願に係る特許文献１（特許第３２６２８０８号公報、発明の名称「遊星歯車方式平面加工盤」）にも開示されている。この従来技術について図も参照しつつ説明する。図６は３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置の要部の斜視図、図７は同じく要部の断面図、図８は両面研磨装置のキャリアの平面図である。この両面研磨装置１００は、ワーク２００に対し、ラッピングまたはポリッシングを行う。

続いて各構成について説明する。
下定盤１０１は環状円板であり、上面にワーク２００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。このような下定盤１０１はワーク２００の下面に対してラッピングまたはポリッシングを行う機能を有し、図示しない下定盤回転駆動部により回転する。

複数のキャリア１０２は、図８で示すように、下定盤１０１の上に放射状に配置される。
キャリア１０２は、外周に歯が形成されており、内歯車１０３および太陽歯車１０４に噛み合っている。キャリア１０２においてワーク２００を保持するワーク保持孔１０２ａが形成されている。キャリア１０２はワーク２００に応じて各種用意されており、１個のキャリア１０２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。キャリア１０２にはキャリア切り欠き１０２ｂ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。

内歯車１０３は下定盤１０１の外周側に配置されており、図示しない内歯車回転駆動部により回転する。内歯車１０３の内周側には歯が形成されおり、キャリア１０２の外周の歯と噛合う。

太陽歯車１０４は下定盤１０１の内周側（中心側）に配置されており、太陽歯車駆動軸１０５により回転駆動される。太陽歯車１０４の外周側には歯が形成されており、キャリア１０２の外周の歯と噛合う。
太陽歯車駆動軸１０５は図示しない太陽歯車回転駆動部により回転し、太陽歯車１０４に駆動力を伝達する。

上定盤１０６は環状円板であり、下面にワーク２００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１０６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。このような上定盤１０６はワーク２００の上面に対してラッピングまたはポリッシングを行う機能を有する。下定盤１０１および上定盤１０６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。

プーリー１０７は上側の第１のプーリー群を構成する。
吊板１０８は五角形状の板体である。上側の第１のプーリー群が吊板１０８の側面に軸支される。なお、吊板１０８は五角形状の板体のみならず、他の多角形形状（例えば、四角形形状や六角形形状）もあり得る。

プーリー１０９は下側の第２のプーリー群を構成する。
リング１１０は支持部材であって円環状に構成されている。下側の第２のプーリー群がリング１１０の側面に軸支される。

軸受１１１は吊板１０８の中心に配置される。
ワイア１１２はプーリー１０７、１０９間に掛け渡される。

ピン１１３は上定盤１０６に立設される。
ストッパー１１４は棒体である。
ブラケット１１５はストッパー１１４を軸支する。
シリンダーロッド１１６はエアーシリンダーにより昇降されるロッドであり、その先端が軸受１１１に軸支される。

このような両面研磨装置１００は、吊板１０８とリング１１０との間を上下の第１、第２プーリー群を介してエンドレスのワイア１１２で掛け渡した構造であり、図示しない、例えばエアーシリンダー等の上定盤昇降部により上定盤１０６を上昇させると、シリンダーロッド１１６に対して軸受１１１により回転自在の吊板１０８からワイア１１２を介して上定盤１０６が吊り下げられた状態となる。上定盤１０６が上下方向に移動して最適位置に配置され、キャリア１０２に装着されたワーク２００に適切な荷重を与える。

そして、上定盤１０６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１１３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１１５にストッパー１１４が軸支され、ブラケット１１５に対してストッパー１１４が起倒するように構成されている。このストッパー１１４の先端を上定盤１０６の上側に下降させることで、ピン１１３の側面にストッパー１１４が当接する。

このような回り止めのピン１１３は、上定盤１０６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１１４が設けられて、盤本体側に支持されて回り止めのピン１１３の側面に当接して上定盤１０６の回転を止めるように構成される。

このような両面研磨装置では上定盤１０６は回転しない構造となり、下定盤１０１の回転、キャリア１０２の自転、キャリア１０２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、吊板１０８とリング１１０との間を上下の第１、第２プーリー群を介してエンドレスのワイア１１２で掛け渡した構造であるため、ワイア１１２により上定盤１０６のワーク２００および下定盤１０１への追従性を改善した構造となっている。

続いて、両面研磨装置１００の具体的な加工動作について説明する。まず、ワークキャリア１０２にワーク２００を設置する設置工程が行われる。この設置工程では、ワークキャリア１０２に穿設されたワーク保持孔１０２ａ内に、ワーク２００が装着される。この装着は例えばワークハンドリングロボットを用いる。ワークキャリア１０２へのワーク２００の装着とワークキャリア１０２からのワーク２００の取り出しについては自動化しても良い。

続いて、上定盤１０６を下降させて最適位置にてワーク２００に当接させた状態とし、研磨を開始する。ワーク２００の研磨時には、これら下定盤１０１、内歯車１０３、太陽歯車１０４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、回動速度を調節して最適な速度で回転する。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、キャリア１０２の公転に伴い、ワーク２００から上定盤１０６に力が加わって上定盤１０６を同方向に回転させようとするが、ピン１１３がストッパー１１４に当接しているので回転が阻止され、上定盤１０６は停止状態に保持される。

したがって、上定盤１０６を回転させることなく下定盤１０１を回転させると同時に、内歯車１０３および太陽歯車１０４を回転させる。この際、上定盤１０６に設けられた供給孔（図示せず）からリンスやスラリーが供給される。これにより下定盤１０１と上定盤１０６とにより挟持されるワーク２００が装着されたキャリア１０２が自転しつつ公転する遊星運動を行い、ワーク２００の両面が研磨される。

このような両面研磨がなされている最中で、ワーク２００の研磨が進行してワーク２００の上面レベルが低下した場合には、ワーク２００の上面に作用する加圧力を一定に保持するようにシリンダー１１７が僅かに伸長することにより、ワーク２００に常時最適な面圧にて両面加工を行うことができる。最後に、研磨が終了したワーク２００を取り出す。

このような両面研磨装置１００では上定盤１０６を回転させないため、遠心力などを考慮しなくてよく、上記のように上定盤１０６を吊り下げる形態にできる。このように下定盤１０１を回転させる一方で上定盤１０６を回転させない機構を採り上定盤１０６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１０６の重力による自然降下つまり下定盤１０１への追従を容易にしている。

そして、上定盤１０６をワイア１１２で吊り下げることにより、ワーク２００の表面に対する上定盤１０６の追従性を高め、上定盤１０６が常に下定盤１０１に対し平行になるようにしている。従来技術の３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置はこのようなものである。

また、両面研磨装置の他の具体例である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。この従来技術は本出願人の先願の特許出願に係る特許文献２（特開２０１１−１５２６２２号公報、発明の名称「両面研磨装置」）にも開示されている。この従来技術について図も参照しつつ説明する。図９は４−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置の要部の断面図、図１０は上定盤駆動ドラムの斜視外観図である。

この両面研磨装置も、ワーク２００に対し、ラッピングまたはポリッシングを行うが、図６〜図８の３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置と比較すると、さらに上定盤１０６を回転駆動する点が相違する。なお、他の構成は先の図６〜図８を用いて説明した両面研磨装置と同じであり、以下相違点について説明する。

ドラム駆動軸３００は上定盤駆動ドラム３０１を回転駆動する。上定盤駆動ドラム３０１の円周側面には、図１０で示すように、嵌合溝３０１ａが形成されている。また、上定盤１０６に固定されるリング１１０には軸支部３０２が固定されている。この軸支部３０２には回動式駆動ツメ３０３が起倒可能に支持されている。上定盤駆動ドラム３０１の嵌合溝３０１ａに回動式駆動ツメ３０３が入り込んでドラム駆動軸３００と上定盤１０６が連結される。そして、図示しない上定盤駆動装置によりドラム駆動軸３００および上定盤駆動ドラム３０１が回転駆動され、連結された上定盤１０６が回転制御される。

ワーク２００の研磨時には、これら下定盤１０１、内歯車１０３、太陽歯車１０４、上定盤１０６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、上定盤回転駆動部により回動が制御され、回動速度を調節して最適な速度で回転する。従来技術の４−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置はこのようなものである。

さてこれら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）。しかしながら、上記したようなワイア吊構造の両面研磨装置では、プーリー部での摩擦抵抗（プーリー自身の回動摩擦、プーリー＆ワイア間の接触抵抗など）が不均一になったり、加工後上定盤を上昇させるときに貼り付き状態が不均一となる場合、傾いた状態で上定盤が上昇することがある。このような場合、傾いた状態のままで次の加工時に下定盤へ着盤することがあり、最悪の場合にはワークを破損することがあった。そこで、上定盤の姿勢を水平に保つようにしてワークの平行度を向上させたいという要請があった。

上定盤の姿勢を水平に保つ従来技術も各種開発されている。このような従来技術として、例えば、特許文献３（実開昭５５−３１５１１号公報、発明の名称「ラップ定盤、特に上定盤の水平保持装置」）に記載されたものが知られている。このラップ定盤は、自由に首振り可能な上定盤を有し、研磨時に上定盤は引上げ軸に対して拘束がない状態（姿勢自由）で下定盤面へ倣うものであるが、特に上定盤を吊り上げたときは水平な状態を保つようにするものである。

そこで、引上げ軸下端の上定盤支持部にエアー駆動シリンダー構造により昇降されるエアー作動式昇降カラー部材を設け、カラー部材が下降すると姿勢拘束により引上げ軸に対して上定盤を直角姿勢とし、また、カラー部材が上昇すると上定盤は姿勢拘束がなくなり自由となる構成を採用した。これにより上定盤の姿勢を着盤時に水平状態として、ワークへ作用する負荷を小さく抑えて品質低下を回避する。

また、上定盤の姿勢を水平に保つ他の従来技術として特許文献４（特開２０００−７９５５７、「平面研磨装置の上定盤水平バランス機構」）が知られている。この平面研磨装置は、上定盤を下降してウェハを挟持する時に、上定盤を下定盤に対して偏って下降するのを防止するようにバランスさせるものである。

そこで、上定盤水平下降機構ユニットは、作動部が上下方向に出没するシリンダー等の作動部材１１５と、作動部材の作動部に回転可能に設けられたローラ１１６とからなり、定盤外周側から複数のシリンダー軸を突出させてこのローラが上定盤と少なくとも３ヵ所で当接する構成を有しており、シリンダー軸が同一出没量の場合に水平状態で姿勢を固定する。これにより上定盤吊上げ軸に対して垂直にすることで上定盤の姿勢を着盤時に水平状態として、ワークへ作用する負荷を小さく抑えて品質向上を図る。

特許第３２６２８０８号公報 特開２０１１−１５２６２２号公報 実開昭５５−３１５１１号公報 特開２０００−７９５５７号公報

これら特許文献３、４の従来技術は加工終了時の上定盤姿勢を固定・保持して「水平を保証する為の構造」なので、大きな保持力を発現するため、大きくてやや煩雑な構造体に装置構造を組み込む必要があり、コスト高となる。また、機能部材を既設機に設置することは周辺部を大幅に改造する必要があって構造の追加は難しく、かつ当然コスト高であって事実上不可であり、既設機へは対応できない。

また、下定盤と上定盤固定時（上定盤拘束時）の姿勢は必ずしも一致しないので 、下定盤と上定盤引上げ軸が垂直なら問題ないが、上定盤を固定した状態で下定盤上へ着盤しても姿勢は一致している保証はない。また、上定盤姿勢固定時は上定盤引上げ軸に対して上定盤が直角姿勢になるので下定盤との平行度の保障にはならない。

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、加工終了直前あるいは加工終了時の上定盤姿勢を保持し、次の着盤時に作用する負荷を小さく抑えて品質低下を回避する両面研磨装置および研磨方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、
外周に歯面を形成するとともにワーク保持孔を穿設したワークキャリアを、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合わせておき、このワーク保持孔にワークを挿入したワークキャリアの表裏両面を、下定盤と、上定盤昇降部により昇降可能に支持される上定盤と、の間に挟み込んだ状態にして、太陽歯車と内歯車とを回転させることでワークキャリアを遊星運動させ、同時に下定盤および上定盤をワーク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板と、
前記吊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ーと前記第２のプーリー群を構成するプーリーとの間に張架されるエンドレス状のワイアロープと、
前記吊板の円周方向へ略等間隔に少なくとも３ヵ所設けられ、前記吊板側方に水平方向あるいは鉛直方向に張架されているワイアロープを把持する複数の把持装置と、
を備えることを特徴とする両面研磨装置とした。

また、本発明の請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の両面研磨装置において、
前記把持装置は、固定側のワイアロープ受け台と、移動側のジャッキヘッドと、ジャッキヘッド駆動装置と、を備えることを特徴とする両面研磨装置とした。

また、本発明の請求項３に係る発明は、
請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置を用いる研磨方法であって、
研磨加工が終了し、各駆動軸が減速状態あるいは停止状態で前記把持装置を一斉に駆動して前記ワイアロープを把持した後、前記上定盤を上昇させて次のワークを装填し、再度前記上定盤を下降させて前記下定盤上へ着盤させた時点で前記把持装置を解除し、加工を開始することを特徴とする研磨方法とした。

このような本発明によれば、加工終了直前あるいは加工終了時の上定盤姿勢を保持し、次の着盤時に作用する負荷を小さく抑えて品質低下を回避する両面研磨装置および研磨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両面研磨装置のうちの上定盤吊り上げ装置の全体図である。 上定盤吊り上げ装置のうちの上定盤支持装置の斜視外観図である。 上定盤吊り上げ装置のうちの上定盤支持装置の断面図である。 上定盤支持装のうちの把持装置の断面図である。 上定盤吊り上げ装置のうちの上定盤支持装置の要部の平面図である。 ３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置の要部の斜視図である。 ３−ウェイの遊星歯車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。 ４−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置の要部の断面図である。 上定盤駆動ドラムの斜視外観図である。

続いて、本発明の両面研磨装置を実施するための形態について、図１〜図５を参照しつつ説明する。本発明は先に図６〜図８を用いて説明した３−ウェイの遊星歯車方式の両面研磨装置のうちで特に上定盤吊り上げ装置に特徴があるものであり、その他の構成（下定盤１０１、キャリア１０２、内歯車１０３、太陽歯車１０４、太陽歯車駆動軸１０５、ピン１１３、ストッパー１１４、ブラケット１１５）については先の説明と同一であるものとして重複する説明を省略し、上定盤吊り上げ装置について重点的に説明する。

上定盤吊り上げ装置は、図１で示すように、上定盤支持装置１、発信制御部２、赤外線発信部３、シリンダーロッド１１６、シリンダー１１７、片持ち支持部１１８、支持柱１１９を備える。上定盤支持装置１は、発信制御部２の赤外線発信部３と赤外線通信により制御を行うようになされている。

支持柱１１９は、両面研磨装置に一体に固定された塔状の構造体である。片持ち支持部１１８はこの支持柱１１９の上端にその一端が固定されている構造体であり、他端が下定盤の上側まで突出している。シリンダー１１７はこの片持ち支持部１１８の端部に固定されている。このような支持柱１１９および片持ち支持部１１８は、重量物であるシリンダー１１７や上定盤１０６を支持できる機械構造体である。シリンダー１１７はシリンダーロッド１１６を昇降する装置であり、このシリンダーロッド１１６は、上定盤支持装置１を吊り下げるように支持する。シリンダーロッド１１６、シリンダー１１７は、本発明の上定盤昇降部の具体例である。

上定盤支持装置１は、図２、図３で示すように、ロッド支持部１０、吊板１１、プーリー１２、プーリー取付板１３、プーリー１４、ワイアロープ１５、上定盤１６、把持装置１７、給電装置１８、制御盤１９、赤外線受信部２０、バッテリー２１を備える。

ロッド支持部１０は、吊板１１に固定されており、シリンダーロッド１１６の先端を支持するようになされている。例えば軸受けを内蔵し、この軸受けによりシリンダーロッド１１６を軸として上定盤支持装置１が回転可能となるように軸支する。

吊板１１は五角形状の板体である。プーリー１２は吊板１１の側面で回転軸に回転可能に軸支されており、第１のプーリー群を構成する。プーリー取付板１３は、本発明の支持部材であって円板である。プーリー１４は、プーリー取付板１３の側面で回転軸に回転可能に軸支されており、第２のプーリー群を構成する。上定盤１６はプーリー取付板１３に固定される。ワイアロープ１５は、プーリー１２、１４間に掛け渡される。

これら吊板１１、プーリー１２、プーリー取付板１３、プーリー１４、ワイアロープ１５、上定盤１６により吊り下げ機構を構成する。
特に五角形の吊板１１の外周面には各辺につき２個ずつ計１０個のプーリー１２が水平な回転軸に取り付けられている。また、吊板１１の下方には、プーリー取付板１３が位置しており、上定盤１６の上面の内周寄りの位置に同心状のプーリー取付板１３が上定盤１６と一体となるように固定されており、このプーリー取付板１３の外周面には、５個のプーリー１４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。

吊板１１のプーリー１２と、プーリー取付板１３のプーリー１４との間には、両端を連結してエンドレス状態としたワイアロープ１５が張架されており、このワイアロープ１５によってプーリー取付板１３および上定盤１６が吊板１１から均等な力で吊り下げ支持されている。本形態では２個のプーリー１２と１個のプーリー１４とを交互に掛け渡して、ワイアロープ１５により上下方向に１０箇所で吊り下げられている。

このように１０箇所でプーリー１２とプーリー１４との間にワイアロープ１５が渡されて上定盤１６を吊り下げている。換言すれば１箇所のプーリー１２とプーリー１４との間のワイアロープ１５は上定盤１６の重さの１／１０の張力が加わっていることとなる。このようにして、上定盤１６がワイアロープ１５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１６が安定する。吊り下げ機構はこのようなものである。

把持装置１７は、さらにワイアロープ受け台１７１、ジャッキヘッド昇降機構１７２、減速ギヤ部１７３、ギアードモータ１７４を備える。ジャッキヘッド昇降機構１７２は、さらに図３、図４で示すように、ジャッキヘッド１７２ａ、ジャッキボルト１７２ｂを備える。減速ギヤ部１７３は、さらにギヤボックス１７３ａ、大歯車１７３ｂ、小歯車１７３ｃを備える。

把持装置１７の動作について説明する。ギアードモータ（電動モータ）１７４からのトルクは小歯車１７３ｃから大歯車１７３ｂへと伝達されることでさらに高トルクとなっており、送りねじであるジャッキボルト１７２ｂを高トルクで回転させる。すると、ねじ送りによりジャッキヘッド１７２ａを昇降させる。ジャッキヘッド１７２ａが上昇するとワイアロープ受け台１７１とジャッキヘッド１７２ａとがワイアロープ１５を挟持し、ワイアロープ１５は移動ができなくなる。このような送りねじ機構によりクランプすると、比較的大きなクランプ保持力（把持力）を得ることができる。

このような吊板１１上に設けられる把持装置１７はワイアクランプ機能を有しており、ワイアロープ１５のうちの水平方向箇所を上下からクランプ（把持）する。このような把持装置１７を、図５でも示すように、少なくとも３ヵ所に設ける。なお、把持箇所はワイアロープ１５のうちの水平方向箇所に限定する趣旨ではなく、ワイアロープ１５のうちの垂直箇所を選択しても良い。

給電装置１８は、さらに図２、図３で示すように、下電極１８１、電極ホルダー１８２、ホルダー１８３、摺動電極１８４、スリップリング１８５、スリップリングカバー１８６を備える。

給電装置１８は、ギアードモータ１７４の駆動用電源を外部から供給するために設けられる。定常的な使用形態としては、バッテリー２１への給電は上定盤１６が上昇限にあるときに行い、加工中に把持装置１７を作動させる電源はバッテリー２１とする。このスリップリング１８５を経由してバッテリー２１が蓄電され、このバッテリー２１から把持装置１７のギアードモータ１７４へ電源が供給される。

赤外線受信部１９は、赤外線による信号を受信する。
制御盤２０は、赤外線受信部１９が受信した信号に基づいて、把持装置１７のギアードモータ１７４の動作制御を行う。
バッテリー２１は、モータ駆動用電源としてギアードモータ１７４に接続され、また、制御用電源として赤外線受信部１９や制御盤２０に接続される。なお、給電装置１８が常時機能していれば給電装置１８がギアードモータ１７４、赤外線受信部１９や制御盤２０に常時電源を供給することも可能であるが、スリップリング１８５の種類によっては火花等の発生により環境を汚染したり、機器としての寿命を縮めてしまう可能性がある。よって、本形態ではバッテリー２１があるものとして以下説明する。

続いて、把持装置１７の具体的な固定動作について説明する。ここにワーク２００の研磨が終了し、上定盤１６がワーク２００に当接した状態で下定盤１０１や各キャリア１０２の回転が停止寸前の状態（減速状態）または完全に停止した状態（停止状態）にあるものとする。そして、図示しない信号処理部が発信制御部２を介して赤外線発信部３に赤外線の駆動信号を発信させる。この駆動信号は、赤外線受信部１９を介して制御盤２０へ到達する。制御盤２０はこの駆動信号に基づいてギアードモータ（電動モータ）１７４を制御し、ワイアロープ１５の把持を開始する。

把持装置１７は複数台同時に把持動作を開始する。把持装置１７では、ギアードモータ（電動モータ）１７４からのトルクは小歯車１７３ｃから大歯車１７３ｂへと伝達され、送りねじであるジャッキボルト１７２ｂを高トルクで回転させる。すると、ジャッキヘッド１７２ａが上昇してワイアロープ受け台１７１とジャッキヘッド１７２ａとがワイアロープ１５を挟持し、ワイアロープ１５は移動ができなくなる。このような把持が、例えば３カ所で行われる。

これにより上定盤１６の姿勢を保持する。この際の上定盤１６は、ワークの研磨終了直前または研磨終了後であって下定盤１０１に対して平行な状態であり、上定盤１６が最適位置にある。このような状態で上定盤昇降部のシリンダー１１７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１６を昇降させる。次のワーク加工直前までワークの把持を維持し、上定盤は下定盤に対して平行な状態を維持する。

続いて、新たに加工前のワークを設置後、上定盤１６は下定盤１０１に対して平行な状態を維持したまま下定盤１０１の上へ着盤させる。そして、着盤完了後に図示しない信号処理部が発信制御部２を介して赤外線発信部３に赤外線の駆動信号を発信させる。この駆動信号は、赤外線受信部１９を介して制御盤２０へ到達する。制御盤２０は把持装置１７のギアードモータ１７４を制御し、ワイアロープ１５の解放を開始する。全ての把持装置１７では、ギアードモータ１７４を駆動させて送りねじであるジャッキボルト１７２ｂを回転させ、ジャッキヘッド１７２ａを下降させる。ジャッキヘッド１７２ａが下降するとワイアロープ受け台１７１とジャッキヘッド１７２ａとがワイアロープ１５を解放し、ワイアロープ１５は移動が可能になる。この状態で再度加工を開始する。このように把持装置１７がワイアロープ１５を解放して上定盤１６をフリーな状態として加工時に下定盤へ倣うようにする。

このような研磨方法にすると、上定盤を上昇させるときに、下定盤と上定盤とで平行を維持しつつワイアロープを固定するので、プーリー部での摩擦抵抗（プーリー自身の回動摩擦、プーリー＆ワイア間の接触抵抗など）が不均一になったり、加工後上定盤を上昇させるときに貼り付き状態が不均一になったとしても、ワイアロープが固定されている上定盤は平行位置が維持される。

以上、本発明の両面研磨装置および加工方法について説明した。 なお、本発明は各種の変形形態が可能である。例えば、本形態では赤外線を適用した制御信号送受信装置を備えるものとして説明した。しかしながら、スリップリングを介して制御信号を送受信することが可能である。このようにスリップリングを採用して送受信を行う場合は赤外線による送受信装置、具体的には発信制御部２、赤外線発信部３、赤外線受信部２０を省略することができる。

また、本形態では電動モータ（ギアードモータ）でジャッキボルトを昇降させる構造を備えるものとして説明した。しかしながら、加圧エアーや油圧等を外部から供給して、其々空気圧シリンダーあるいは油圧シリンダーで前記ジャッキボルト（把持シリンダー）を圧力流体により駆動してもよく、装置内の設置スペースや把持力の設定レベルなどを勘案して最適な駆動装置を選定すればよい。

このような本発明では、上定盤の姿勢を任意のタイミングで固定するだけであり、比較的小さな保持力と小さな動作範囲で姿勢保持機能を実現することができる。また、構造が簡易であり、既存の装置を殆ど改造する必要がなく、既設の装置への設置も容易である。当然ながら装置の設置コストは安価である。

また、加工開始前の上定盤着盤時に下定盤との平行度を保持することにより、着盤時のワークへの作用負荷が均一化・平準化して、損傷防止や負荷低減による品質の向上が実現できる。

また、特許文献３、４の装置と比較しても、下定盤との平行度を保持する効果が高く、着盤時のワークへの作用負荷が均一化・平準化する効果はより大きくなる。また、加工終了時の姿勢を保持した状態で上定盤を微速度で上昇させることにより、上定盤へのワークの貼り付きを防止することができる。

続いて４−ウェイ方式の遊星歯車方式の両面研磨装置に適用する形態について説明する。例えば、本発明は先に図９，図１０を用いて説明した４−ウェイ方式の両面研磨装置のうちで特に図１〜図５の上定盤吊り上げ装置を採用するものであり、その他の構成（下定盤１０１、キャリア１０２、内歯車１０３、太陽歯車１０４、太陽歯車駆動軸１０５、ドラム駆動軸３００、上定盤駆動ドラム３０１、軸支部３０２、回動式駆動ツメ３０３）については先の説明と同一のものとした。この形態では上定盤１０６が回転し、給電装置１８では上定盤１０６とともに回転するスリップリング１８５に摺動電極１８４が接して電源が供給される点が相違する以外は同じ動作をする。このような４−ウェイ方式の遊星歯車方式の両面研磨装置に適用しても本発明は全く同様の効果がある。

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：両面研磨装置
１：上定盤支持装置
２：発信制御部
３：赤外線発信部
１０：ロッド支持部
１１：吊板
１２：プーリー
１３：プーリー取付板
１４：プーリー
１５：ワイアロープ
１６：上定盤
１７：把持装置
１７１：ワイアロープ受け台
１７２：ジャッキヘッド昇降機構
１７２ａ：ジャッキヘッド
１７２ｂ：ジャッキボルト
１７３：減速ギヤ部
１７３ａ：ギヤボックス
１７３ｂ：大歯車
１７３ｃ：小歯車
１７４：ギアードモータ
１８：給電装置
１８１：下電極
１８２：電極ホルダー
１８３：ホルダー
１８４：接触部
１８５：スリップリング
１８６：スリップリングカバー
１９：制御盤
２０：赤外線受信部
２１：バッテリー
１０１：下定盤
１０２：キャリア
１０２ａ：ワーク保持孔
１０２ｂ：キャリア切り欠き
１０３：内歯車
１０４：太陽歯車
１０５：太陽歯車駆動軸
１０６：上定盤
１０７：プーリー
１０８：プーリー取付板
１０９：プーリー
１１０：吊板
１１１：軸受
１１２：ワイア
１１３：ピン
１１４：ストッパー
１１５：ブラケット
１１６：シリンダーロッド
１１７：シリンダー
１１８：片持ち支持部
１１９：支持柱
３００：ドラム駆動軸
３０１：上定盤駆動ドラム
３０１ａ：嵌合溝
３０２：軸支部
３０３：回動式駆動ツメ
２００：ワーク

Claims (3)

1. 外周に歯面を形成するとともにワーク保持孔を穿設したワークキャリアを、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合わせておき、このワーク保持孔にワークを挿入したワークキャリアの表裏両面を、下定盤と、上定盤昇降部により昇降可能に支持される上定盤と、の間に挟み込んだ状態にして、太陽歯車と内歯車とを回転させることでワークキャリアを遊星運動させ、同時に下定盤および上定盤をワーク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板と、
   前記吊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ーと前記第２のプーリー群を構成するプーリーとの間に張架されるエンドレス状のワイアロープと、
   前記吊板の円周方向へ略等間隔に少なくとも３ヵ所設けられ、前記吊板側方に水平方向あるいは鉛直方向に張架されているワイアロープを把持する複数の把持装置と、
   を備え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、
   前記把持装置は、固定側のワイアロープ受け台と、移動側のジャッキヘッドと、ジャッキヘッド駆動装置と、を備えることを特徴とする両面研磨装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置を用いる研磨方法であって、
   研磨加工が終了し、各駆動軸が減速状態あるいは停止状態で前記把持装置を一斉に駆動して前記ワイアロープを把持した後、前記上定盤を上昇させて次のワークを装填し、再度前記上定盤を下降させて前記下定盤上へ着盤させた時点で前記把持装置を解除し、加工を開始することを特徴とする研磨方法。

Images