JPH05131359A - 均一速度両面研磨装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨板を回転させることなく、非回転円運動
させることにより、加工物の両面の仕上げ加工速度を加
工物の全面にわたってほぼ同じになるようにした両面研
磨装置及びその使用方法を提供すること。 【構成】 基台10、上側研磨板12、下側研磨板14、これ
ら両研磨板の間に１個以上の加工物22を保持するキャリ
ヤ20、モ−タ−により駆動回転される第１軸29を持つス
ピンドル28を備え、スピンドルには第２軸31を持つスピ
ンドルカム30を装着している。スピンドル28が第１軸29
の回りを回転すると、スピンドルカム30の第２軸31は、
回転することなく、臨界半径である一定半径33の円に沿
って回動する。このスピンドルカム30の円形運動は、下
側研磨板14に非回転の円運動を生じさせる。下側研磨板
14は、１個以上の下側研磨板連結部36によって１個以上
の偏心カム40に連結されており、下側研磨板14の非回転
円運動は、下側研磨板連結部36を介して１個以上の偏心
カム40と１個以上の上側研磨板連結部34に伝達され、更
に上側研磨板12に伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、１個以上の加工物の
両面を同時に研削・研磨するための均一速度両面研磨装
置及びその使用方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコン、金属、ガラスなど多くの原材
料は、それが中間又は最終製品として利用できるまでに
色々な表面を研削し、研磨する必要がある。従来の研
削、研磨装置は、加工物の両面を同時に磨くために複数
の回転円板形の研磨板を利用することが多く、これらの
研磨板は中心軸線の回りで回転するから、加工領域の全
面にわたって不均一速度による痕跡が現れる。これは、
完成品の平坦度及び表面平行度を低下させ、不良品を発
生させる結果を招く。

【０００３】加工物の両面を同時に研削するために用い
る殆んどの研削、研磨装置は、色々なタイプの加工物の
研磨・仕上げを助けるために研磨剤を使用しており、概
してこれらの研磨剤は、研磨板内の導管を通って加工物
に加えられるが、研磨板は回転するから、加工物の両面
に研磨剤を供給するためには、固定された研磨剤源と複
数の回転する研磨板との間に複雑な構造の回転接続部が
必要になる。これらの接続部はこわれ易く、延ては研磨
装置の効率を低下させることになる。

【０００４】最新型研磨装置の研磨・仕上げ速度は、研
磨板の回転速度を調節することにより調整可能であっ
て、概ね研磨板の分当りの回転数の増加が加工物の研磨
速度又は研削速度の比例的な増加を来すことになる。し
かしながら、回転する研磨板の週速度は内側部分より外
側部分の方が速いため、研磨板の速度は加工物の半径に
わたって相違するであろう。この板面速度の相違は、研
磨板の加工能力の相違となって加工物を不均一に研磨又
は研削することになる。この問題は、本質的に研磨板が
中心軸線の回りを回転する事実にもとづくものである。

【０００５】一般的に現在の加工物の研削・研磨方法
は、十分な加工速度で満足できる製品をつくることがで
きるが、回転する研磨・研削機械の構造に直接関連する
問題に起因する欠点がある。これらの問題には、加工物
に研磨剤を供給するときの困難性、加工物の全表面にわ
たって一定の研磨速度を維持することの困難性、加工物
の両面を同時に均一仕上げすることの困難性を含んでい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、１個
以上の加工物の両面を同時に研削・研磨するための機械
を提供することであって、この機械は、基台、上側研磨
板、下側研磨板、１個以上の加工物を保持するキャリ
ヤ、モーター、固定軸を持つスピンドル、該スピンドル
に一定の偏心半径で装着されたスピンドルカム、１乃至
４個の偏心駆動カムを備えたものとして構成される。

【０００７】更に本発明の目的は、仕上げ加工時に加工
物の片側の面に加わる力と反対側の面に加わる力とが実
質的に相殺されるようにして、同時に１個以上の加工物
の両面を仕上げ加工することができる機械を提供するこ
とである。

【０００８】更に本発明の目的は、１個以上の加工物の
両面の仕上げ加工速度が、加工物の全面にわたってほぼ
同じであるような機械を提供することである。

【０００９】更に本発明の目的は、１個以上の加工物の
両面を同時に仕上げ加工する機械ににおいて、研磨剤液
が簡単な導管接続により全加工物の上部・下部に供給さ
れ得るような機械を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の両面研磨装置は、基台、上側研磨板、下側
研磨板、１個以上の加工物を保持するキャリヤ、モータ
ー、固定軸を持つスピンドル、第２軸の位置において固
定軸との間に所定の偏心半径を保った状態でスピンドル
に装着されたスピンドルカム、１乃至４個の偏心カムか
らなり、キャリヤは、上側研磨板及び下側研磨板の間に
あって基台に装着され、モーターもまた基台に装着され
ていて、スピンドルを第１軸の回りに回転させる。

【００１１】スピンドルは、第２軸の位置においてスピ
ンドルカムに取付けられている。第１軸と第２軸とは位
置が異なっていて、両軸間の距離が臨界半径である。そ
れぞれの偏心カムは基台に取付けられて、下駆動輪と上
駆動輪とを持っている。それぞれの下駆動輪は、下側研
磨板連結部に回転自在に連結されている。下側研磨板連
結部は下側研磨板と下駆動輪とを連結している。それぞ
れの偏心カムの上駆動輪は上研磨板連結部に回転自在に
連結されている。上研磨板連結部は、上研磨板を上駆動
輪に連結している。

【００１２】本発明の他の実施例は、１ケ以上の加工物
の両面を同時仕上げ加工する機械であって、基台、上側
研磨板を含む導管、底面に円形凹部を備えた下側研磨板
を含む導管、１個以上の加工物を保持するためのキャリ
ヤ、モーター、第１軸を持つスピンドル、第２軸を持ち
スピンドルに装着された円形スピンドルカム、２つの偏
心カム、下方向加圧装置からなっている。キャリヤは、
上側及び下側研磨板の間において基台に装着されてい
る。モーターは、基台に装着されて第１軸の回りにスピ
ンドルを回転させる。スピンドルは、下側研磨板の底面
域内の円形凹部を占める円形スピンドルカムと結合され
ている。下側研磨板の底面域は、軸受け表面のような働
きができる材料により構成されている。スピンドルは、
第１軸とは位置の異なる第２軸においてスピンドルカム
に結合され、両軸間の距離が臨界半径である。スピンド
ルカムの第２軸は、臨界半径を持つ円に沿って回動す
る。２つの偏心カムは、それぞれ上カム軸承と、該上カ
ム軸承に対して約１８０度反対側に位置する下カム軸承
とを備えている。上・下のカム軸承はそれぞれ、上・下
駆動輪に取付けられている。上・下駆動輪は、これら両
駆動輪と直交する１本の偏心カム軸により連結され、そ
れぞれの下カム軸承は、下側研磨板連結部に回転自在に
結合されている。下側研磨板連結部は、下カム駆動輪と
下側研磨板とを連結している。それぞれの上カム軸承は
上側研磨板連結部に回転自在に結合されている。上側研
磨板連結部は、上側研磨板と上カム駆動輪とを連結して
いる。２枚の上側研磨板連結部は互いに直角に位置して
おり、２枚の下側研磨板連結部もまた、互いに直角に位
置している。それぞれの上・下カム軸承は第４軸の回り
を回転する。各偏心カムの偏心カム軸承は第３軸の回り
を回転する。第３軸は第４軸から臨界半径だけ離れてい
る。

【００１３】基台と、上側研磨板と、底部に円形凹部を
備えた下側研磨板と、１個以上の加工物を保持するため
のキャリヤと、モーターと、第１軸を持つスピンドル
と、一定の偏心半径でスピンドルに装着された第２軸を
持つ円形のスピンドルカムと、直角に位置する２つの偏
心カムとからなる機械を利用して、１個以上の加工物の
両面を同時に加工仕上げするための方法を提供すること
もまた、本発明の目的である。キャリヤは、上側及び下
側両研磨板の間に位置するように基板に装着されてい
る。モーターは基板に取付けられていて、第１軸の回り
でスピンドルを回転させる。円形のスピンドルカムは、
下側研磨板の底面の円形凹部を占めている。２つの偏心
カムはそれぞれ、下カム軸承を備えた下駆動輪と上カム
軸承を備えた上駆動輪とを有し、上・下のカム軸承は、
互いに反対位置にあってそれらの位置は調節可能であ
る。これらの下及び上駆動輪は、該駆動輪に対して直角
をなす１個の偏心カム軸によって連結されている。それ
ぞれの下カム軸承は１個の下側研磨板連結部に回転自在
に連結されている。下側研磨板連結部は下側研磨板と下
カム軸承とを連結している。各上カム軸承は、上側研磨
板連結部に回転自在に連結され、該上側研磨板連結部
は、上側研磨板と上カム軸承とを連結している。偏心カ
ム軸は第３軸の回りを回転する。上及び下カム軸承はそ
れぞれ、上及び下研磨板連結部が回転する第４軸を持っ
ている。第３軸は各第４軸から臨界半径だけ離れてい
る。

【００１４】この機械の使用方法は、１個以上の加工物
をそれらの底面が下側研磨板と接触するようにキャリヤ
の中に置く工程を有する。上側研磨板は加工物の上面と
接触するように置かれる。加工物は、第１軸の回りの回
転を起すモ−タ−を作動することによって仕上げ加工さ
れる。第１軸の回りのスピンドルの回転は、円形スピン
ドルカムに、第２軸が第１軸を中心にして臨界半径と等
しい半径の円を描くような円運動を生じさせる。円形ス
ピンドルカムの回転は、下側研磨板に非回転円運動を生
じさせる。

【００１５】下研磨板の動きは、下側研磨板連結部によ
って各偏心カムに伝達され、各偏心カムの偏心カム軸承
に第３軸の回りの回転を起させる。各偏心カムにおける
偏心カム軸承の第３軸の回りの回転は、上駆動輪に回転
を起させる。上駆動輪の回転は、上研磨板連結部をカム
軸承の第４軸の回りに回動させる。

【００１６】各上側研磨板連結部の動きは、上側研磨板
に伝達されて上側研磨板の非回転円運動を生じさせる。
上側及び下側研磨板の非回転の円運動は、概ね調節可能
で互いに反対側において行われる。仕上げ工程が終ると
モーターは止められ、上側研磨板が上昇して加工物上面
への接触が解除され、仕上げを終った加工物がキャリヤ
から取り出される。

【００１７】

【実施例】本発明は、１個以上の加工物の両面を同時に
仕上げ加工するための両面研磨装置及びその使用方法に
関するものである。同様の部材に同じ番号を付した図面
で本発明を説明する。

【００１８】図１は、本発明に基づく両面研磨装置の平
面図である。この装置は、互いに平行な上側研磨板12と
下側研磨板14とを備え、両板の間に１個以上の加工物を
保持するキャリヤ20が配設されている。

【００１９】キャリヤ20は、１つの加工物22を収容する
ための空洞を１個以上備えている。各加工物22は、その
仕上げ加工工程の間、上側研磨板12及び下側研磨板14と
の接触を保つ。この装置は更に、第１軸29の回りをモー
ターによって駆動回転されるスピンドル28を備えてい
る。該スピンドル28には、円形スピンドルカム30が第２
軸31の位置で取り付けられ、該円形スピンドルカムの中
心を第２軸31が通っている。

【００２０】上記スピンドル28と円形スピンドルカム30
とは、相対的に動かないようになっていることが望まし
く、両者は例えばボルト締め等で一体になっているか
ら、第１軸29の回りのスピンドル28の回転は、円形スピ
ンドルカムの第２軸31に、第１軸29を中心として半径が
臨界半径33であるような円を描かせる。上側研磨板12及
び下側研磨板14には、２つの偏心カム40が、第１軸29に
関して互いに直交する複数の上側研磨板連結部34及び下
側研磨板連結部36によってそれぞれ取り付けられてい
る。

【００２１】各上側研磨板連結部は、各偏心カム40の上
駆動輪42に上カム軸承46により連結されている。各下側
研磨板連結部36は、各偏心カム40の下駆動輪44（図２参
照）に下カム軸承47により取り付けられている。上駆動
輪42及び下駆動輪44はそれらと直交する偏心カム軸48
（図２参照）に取り付けられている。該偏心カム軸48は
第３軸50の回りで回転する。上カム軸承46及び下カム軸
承47は、それぞれ第４軸54の回りを回転する。第３軸50
と第４軸54とは、臨界半径33だけ離れて位置している。

【００２２】図２は本発明に基づく装置の側面図であっ
て、スピンドル28は基台10に保持され、第１軸29の回り
を回転する。該スピンドルには、取付手段32によって円
形スピンドルカム30が取り付けられ、該円形スピンドル
カムは、下側研磨板14の底部15にある円形凹部16内に嵌
合している。また、下側研磨板14及び上側研磨板12はそ
れぞれ、冷却剤及び／又は加工物22用の研磨剤を供給す
るための導管13を備えている。加工物22は上側研磨板12
と下側研磨板14の間でキャリヤ20の中に保持されてい
る。キャリヤ20は上側、下側研磨板12,14 間で固定的
に、剛体的に、もしくは動けるように配設することがで
きる。加工物22は、上側研磨板12と接触する上側部23と
下側研磨板14と接触する下側部24とを持っている。

【００２３】下側研磨板14は円形運動するが、１軸の回
りを回転するのではなく、円周に沿う動きをする。下側
研磨板14のこの円運動は、下側研磨板連結部36を介し
て、偏心カム40の下駆動輪44の下面に取り付けられた下
カム軸承47へ伝達される。該下カム軸承47は、下側研磨
板連結部36に回転自在に連結されている。下側研磨板14
の非回転円運動は、下側研磨板連結部36によって下カム
軸承47に伝達され、偏心カム軸48と協同して下駆動輪44
を第３軸50の回りで回転させる。同時に偏心カム40は、
第３軸50の回りを回りはじめ、下カム軸承47は第４軸54
の回りを回りはじめる。

【００２４】その瞬間、偏心カム40全体が第３軸の回り
を回転しはじめるから、上駆動輪42もまた第３軸の回り
を回転しはじめる。上駆動輪42の上面に配設された上カ
ム軸承46は、一端が上側研磨板12に連なる上側研磨板連
結部34に回転自在に取り付けられている。上駆動輪42の
回転は、上側研磨板連結部34を介して上側研磨板12に伝
達され、上側研磨板12に下側研磨板14と略々同様な非回
転円運動を引き起す。しかし、上カム軸承46と下カム軸
承47とは互いに概ね180 度反対側に位置しているから、
上側研磨板12に対する下側研磨板14の円運動もまた、概
ね180 度反対である。例えば、上側研磨板が上カム軸承
46によって偏心カム40から最小距離の位置に引寄せられ
たとき、偏心カム40の下カム軸承47に連結された下側研
磨板は、この偏心カム40から最も遠い位置にある。しか
し、上側研磨板12と下側研磨板14の運動は互いに180 度
相対するものである必要はない。上カム軸承及び下カム
軸承の位置は、上側研磨板及び下側研磨板の相対的な動
きが０から約180 度までの範囲で相対するように調整可
能である。

【００２５】上側研磨板12は上側研磨板連結部34を備
え、この上側研磨板連結部34が、各偏心カムの上駆動輪
42の上カム軸承46に結合されている。同様に下側研磨板
14は、各偏心カム40の各下駆動輪44に下側研磨板連結部
36によって結合されている。上側研磨板連結部34は、上
カム軸承46により上駆動輪42に結合されている。下側研
磨板連結部36は、下カム軸承47により下駆動輪44に回転
自在に連結されている。上駆動輪42と下駆動輪44とは互
いに平行であって、これらと直交する偏心カム軸48によ
って一体に結合されている。

【００２６】偏心カム軸48は第３軸50の回りを回転す
る。上カム軸承46と下カム軸承47は、それぞれ上駆動輪
42と下駆動輪44上の１点に位置し、第３軸50から上カム
軸承46及び下部カム軸承47の両センター即ち第４軸54ま
での距離は、臨界半径33に等しい。上カム軸承46及び下
カム軸承47は、それらの中心である第４軸54の回りにそ
れぞれ回転可能であり、即ち、上又は下カム軸承46,47
は、上側又は下側研磨板連結部34,36 に回転自在に連結
され、第４軸54の回りに回転しながら円周に沿って回動
可能に取り付けられている。

【００２７】本発明は、キャリヤの中に入れたシリコ
ン、金属、ガラス又は他の材料の１個以上の加工物の両
面を同時に研磨又は研削、換言すれば仕上げ加工するた
めに、一対の偏心カムを利用している。また、仕上げ工
程を早めるために、上下の研磨板から加工面に研磨スラ
リ又は研削冷却液を噴射すること、あるいは、冷却液を
研磨板の導管を通じて循環させることができる。

【００２８】上下の研磨（又は研削）板は、調節可能な
連結部を介して偏心機構に取り付けられており、このよ
うにして下側研磨板の変位、速度、加速度を偏心カムを
介して上側研磨板上の全ての点に伝達する。殆んどの研
磨装置においては、研磨板が固定軸の回りを単純に回転
するのに対し、研磨板の駆動に伴って作動する２個以上
の偏心カムの使用は、上下の研磨板に一定の幾何学的方
向を維持し乍らある円軌道に追従することを可能として
いる。

【００２９】研磨加工に際して、研磨板を回転させるこ
となく円形運動を行わせることの主な利点は、研磨板上
の全ての点が同一の変位、速度、加速度を持つことであ
る。このようにして、上下の研磨板に挟まれたキャリヤ
内に保持された加工物は、その全表面にわたり、加工物
上の全ての点において連続的に均一なストック除去を可
能にする均一な相対速度・加速度の軌跡を持つであろ
う。加えて、これら上下の研磨板は、偏心カムを介し
て、０度から180 度に位置調節可能な離れた点において
互いに連結されている。各偏心カムの上下のカム軸承が
180 度離れているとき、その相互間の相対運動は互いに
180 度位相がずれており、換言すれば互いに反対方向で
ある。このようにして加工物は、向い合う方向から加工
され、このとき加工物に加わる全体的合成力は、もしそ
れが完全に相殺されないとしても急激に減少するであろ
う。キャリヤの中にある（丸い形の加工物に対して）加
工物の回転は位相角180 度において最小になり、また加
工物からキャリヤに加わる力も減少する。１個以上のカ
ムを持つ装置において、各偏心カムの上下カム軸承を離
す位相角度は同じであることは注目すべき点である。

【００３０】この装置は、上下の両研磨板を駆動するた
めに、加工する場所の下に配設された単一のモーター、
スピンドルが必要である。この主駆動スピンドルは、装
置の枠乃至基台に垂直に縦方向に装着されている。完全
に丸いスピンドルカムが駆動スピンドルの上部に取り付
けられ、その取付中心即ち第２軸は、スピンドルカムの
第１軸から調節可能である。

【００３１】スピンドルカムの中心即ち第２軸とスピン
ドルの回転中心即ち第１軸との間の距離は、研磨板の偏
心円形運動の半径である臨界半径をきめ、本設計におけ
る全ての偏心機構において同一でなければならない。加
えてこの臨界半径は、より高い又はより低い角速度を実
現するために調節可能であり、また注意すべき事とし
て、これに伴って全ての偏心を調節する必要がある。

【００３２】下研磨板は、軸受け表面として働くような
プラスチック状のベアリングブロックに取り付けられて
いることが好ましく、このベアリングブロックには円形
の凹部が設けられ、円形スピンドルカムがこれに丁度良
く嵌まるようになっている。このベアリングブロックは
下側研磨板と追加の金属板との間に挟まれて、下側研磨
板組立体を構成している。ベアリングブロックの下側に
ある追加の金属板は、必要な駆動連結部を取り付けるた
めに使われている。上側研磨板は同様の方法でつくられ
ているが、凹部は持っていない。下側研磨板連結部は、
各偏心カムを下側研磨板と連結している。

【００３３】それぞれ別々の偏心カムに取り付けられて
いる２つの下側研磨板連結部は、下側研磨板組立体に取
り付けられるのが望ましい。２つの下側研磨板連結部
は、下側研磨板の偏心運動を各独立した偏心カム機構に
横方向に伝達する。この両下側研磨板連結部は、偏心カ
ムへの、あるいは偏心カムからの運動のスムースな伝達
を容易にするために、第１軸に関して垂直であることが
望ましい。両偏心カム機構の取付点は、既に主スピンド
ルカムについて述べたように、偏心カムの回転中心から
同じ臨界半径に合わせておく必要がある。また注意すべ
きこととして、若し仮に仮想の矢印が各偏心カムの中心
即ち第３軸から、下又は上カム軸承の中心への連結取り
付け点の中心即ち第４軸へ引かれたとすれば、その矢印
は常に如何なる瞬間も両方の偏心に対して同じ方向を指
すものとなる。第３及び第４軸間の距離は、臨界半径に
相当する同じ値である。従って、下側研磨板組立体がス
ピンドルカムで駆動されると、２個の偏心カムは同時に
同じ回転をし、上側及び下側の両研磨板にいずれの固定
軸の回りの回転を生じさせることなしに円形軌跡を描か
せる。

【００３４】下研磨板の円形運動は、適切な同一の２個
の偏心カムを介して上側研磨板組立体に伝達される。こ
れは、下駆動輪と上駆動輪とを一体に連結する垂直な偏
心カム軸によって達成される。下側研磨板に連結された
下側研磨板連結部が偏心カムの下側駆動輪を回転させる
と、その回転は、偏心カム軸により上駆動輪に伝達さ
れ、さらに、上カム軸承を介して上側研磨板連結部によ
り上側研磨板組立体に伝達される。

【００３５】両偏心カムの上下の駆動輪に対して回転す
る両カム軸承は、第３軸から臨界半径だけ離れたところ
に位置する。この臨界半径は装置の全部品に対して調節
可能なものである。

【００３６】上下のカム軸承は、上側及び下側の両研磨
板を180 度の位相差を持たせて保持できるように、180
度離して配設することが望ましい。しかしこの位相角度
は、必要に応じて調節することができる。例えば、加工
物を加工中に回転させたいとき、ロック溝又は他の手段
を使ってそれぞれの偏心カムにおける上側のカム軸承の
偏心量を、それらの駆動板を軸周において時計方向又は
反時計方向に単に回して所望位置にセットすることによ
り、調節することができる。

【００３７】偏心カムの駆動輪を上側研磨板に連結する
上側研磨板連結部は、下側研磨板と一体の下側研磨板連
結部と同一構成であることが望ましい。また、偏心カム
の上下両カム軸承は、偏心カム軸の軸線である第３軸か
ら臨界半径に相当する距離だけ離れた第４軸の位置にお
いて、金属製円形筐体の中に収納されて構成されること
が望ましい。このカム軸承の筐体は、臨界半径の変更を
したい時、動かすことができる。上及び下研磨板連結部
は、最小隙間をおいて偏心した軸承筐体上を滑るに十分
な大きい孔を備えていることが望ましい。偏心カムを介
して下側及び上側研磨板連結部間で運動は伝達されるか
ら、カム軸承の内側レースが偏心回転する間、カム軸承
の筐体は連結部と固定的接触を保っている。これは金属
表面間の相対的動きを最小にするものである。

【００３８】この研磨装置の加工物仕上げ加工能力は、
一方又は双方の研磨板を介して加工物に圧力を加えるこ
とによって高めることができる。できれば上側研磨板に
下向きの圧力を加えるのが好ましく、加圧手段としてエ
アシリンダ装置を用いることができる。この下向き圧力
装置は、加工の全域にわたり常にその中心において下向
きの力を加え得るように、１個以上の偏心機構を備えて
いる。研磨板による加工域は、上側及び下側両研磨板組
立体と常に接触しているキャリヤ内の領域により決めら
れる。これは、１個以上の加工物が板“Throw ”（板逸
脱）によって露出することのないように位置し得る領域
である。この加工域は、装置の臨界半径に直接関連す
る。臨界半径が小さいと加工域は大きくなる。上記下向
き圧力装置はまた、加工物の装填取り外しのために上側
板組立体を昇降させるのに使うこともできる。

【００３９】加工物の寸法変更は、キャリヤを代えるこ
とによって適応可能である。キャリヤは、材質が硬く折
れ難いことが必要であり、その厚さは通常、加工物の厚
さの３分の２以上であることが好ましい。臨界半径もま
た、加工物の材質寸法の変更に合わせて色々の実施角速
度になるよう変えることができる。最後に、研磨パッ
ド、研磨スラリ、研削媒体及び冷却剤等は、要求される
色々な研削及び仕上げ工程を容易にするために、適宜仕
上げ加工方法に組込むことができる。

【００４０】加工面の全ての点で均一な加工速度を得ら
れるという特有の利点に加えて、本発明自体がいくつか
の他の利点を有しており、その１つとして、研磨板が回
転しないので、研磨スラリ又は研削冷却液を、複雑な回
転接手を使用することなく、可撓な管を使って加工域に
上下の研磨板から吐送できるということである。同じこ
とが研磨板の冷却又は加温水、熱電対、厚み測定検出体
などの電気的センサにも言えることで、より完全なプロ
セス制御、監視も容易に可能となる。

【００４１】本発明にもとづく装置の構造形態や、加工
物の仕上げ加工への適用の多様性については、当業者で
あれば理解できるであろう。本発明の精神と視野の中に
あるこのような多様性は、添付の特許請求の範囲に包合
されている。

【００４２】

【発明の効果】このように本発明によれば、研磨板を固
定軸の回りに回転させることなく、所定の半径で非回転
円運動させるようにしたので、加工物の両面の仕上げ加
工速度を加工物の全面にわたってほぼ一定にすることが
でき、これにより、加工速度差の影響を排除して製品の
平坦度及び表面平行度を高めることができる。

【００４３】また、上下の研磨板の運動に位相差を持た
せることにより、加工物の片側の面に加わる力と反対側
の面に加わる力とが実質的に相殺されるようにしたの
で、加工物及びキャリヤに作用する力を減少させて該加
工物及びキャリヤの破損を防止することができる。

【００４４】更に、研磨板が回転しないため、研磨剤液
等を簡単な導管接続により全加工物の上部・下部に供給
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の両面研磨装置の平面図である。

【図２】上記研磨装置の側面図である。

【符号の説明】

１０ 基台 １２ 上側研磨板 １３ 導管 １４ 下側研磨板 １５ 底部 １６ 凹部 ２０ キャリヤ ２２ 加工物 ２８ スピンドル ２９ 第１軸 ３０ スピンドルカム ３１ 第２軸 ３３ 臨界半径 ３４ 上側研磨板連結
部 ３６ 下側研磨板連結部 ４０ 偏心カム ４２ 上駆動輪 ４４ 下駆動輪 ４６ 上カム軸承 ４７ 下カム軸承 ４８ 偏心カム軸 ５０ 第３軸 ５４ 第４軸

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、上側研磨板と、下側研磨板と、
   １個以上の加工物を保持するためのキャリヤと、モータ
   ーと、第１軸を持つスピンドルと、第２軸を持つスピン
   ドルカムと、１乃至４個の偏心カムとから構成され、前
   記キャリヤは上側及び下側研磨板の間に配設され、前記
   モーターは第１軸の回りにスピンドルを回転させ、該ス
   ピンドルは第２軸の位置でスピンドルカムに連結され、
   第１軸と第２軸との間の距離は臨界半径であり、前記偏
   心カムは下駆動輪と上駆動輪とを備えていて、下駆動輪
   が、下側研磨板に連なる下側研磨板連結部に回転自在に
   結合されると共に、上駆動輪が、上側研磨板に連なる上
   側研磨板連結部に回転自在に結合され、前記偏心カムが
   第３軸の回りを回転する構成であることを特徴とする均
   一速度両面研磨装置。
2. 【請求項２】 ２つの偏心カムを備えていることを特徴
   とする請求項１に記載の均一速度両面研磨装置。
3. 【請求項３】 ２つの偏心カムが、それぞれ上側研磨板
   連結部及び下側研磨板連結部に回転自在に結合され、２
   つの上側研磨板連結部は互いに直交する位置に配設さ
   れ、２つの下側研磨板連結部も互いに直交する位置に配
   設されていることを特徴とする請求項２に記載の均一速
   度両面研磨装置。
4. 【請求項４】 下側研磨板が、円形スピンドルカムによ
   って占有される円形凹部を底面に備えていることを特徴
   とする請求項１に記載の均一速度両面研磨装置。
5. 【請求項５】 下側研磨板の底部が、ベアリング表面と
   して機能する材料でつくられていることを特徴とする請
   求項４に記載の均一速度両面研磨装置。
6. 【請求項６】 偏心カムの上駆動輪及び下駆動輪が、そ
   れぞれカム軸承を備え、これらのカム軸承により、上側
   研磨板連結部及び下側研磨板連結部がそれぞれ上駆動輪
   及び下駆動輪に回転自在に連結されていることを特徴と
   する請求項１に記載の均一速度両面研磨装置。
7. 【請求項７】 加工物に下方向圧力を加えるための下方
   向加圧手段が、上側研磨板の中心に接触して設けられて
   いることを特徴とする請求項１項に記載の均一速度両面
   研磨装置。
8. 【請求項８】 基台と、上側研磨板と、円形凹部を底面
   に備えた下側研磨板と、１個以上の加工物を保持するた
   めのキャリヤと、モーターと、第１軸を持つスピンドル
   と、第２軸を持つスピンドルカムと、２つの偏心カムと
   で構成され、前記キャリヤは上側及び下側研磨板の間に
   固定的に配設され、前記モーターは第１軸の回りにスピ
   ンドルを回転させ、該スピンドルには、第１軸から臨界
   半径だけ離れた第２軸の位置において円形スピンドルカ
   ムが装着され、該スピンドルカムは、下側研磨板の底面
   にある円形凹部を占有し、各偏心カムは、０度乃至180
   度の角度差で相対する上駆動輪と下駆動輪とを備え、こ
   れらの上駆動輪及び下駆動輪は、これらの駆動輪と直角
   に位置する偏心カム軸によって一体に結合され、下駆動
   輪が、下側研磨板に連なる下側研磨板連結部に回転自在
   に結合されると共に、上駆動輪が、上側研磨板に連なる
   上側研磨板連結部に回転自在に結合され、各偏心カムの
   偏心カム軸が第３軸の回りを回転する構成であることを
   特徴とする均一速度両面研磨装置両面研磨装置。
9. 【請求項９】 ２つの偏心カムと結合する上側研磨板連
   結部及び下側研磨板連結部が、互いに直交して位置して
   いることを特徴とする請求項８に記載の均一速度両面研
   磨装置。
10. 【請求項１０】 上側研磨板及び下側研磨板の少なくと
    も一方が、両研磨板に冷却用液体を供給するための、又
    は加工物に加工用液体を供給するための、もしくは冷却
    用液体及び加工用液体を供給するための導管を備えてい
    ることを特徴とする請求項８に記載の均一速度両面研磨
    装置。
11. 【請求項１１】 加工物に圧力を加えるために、上側研
    磨板に接触し且つキャリヤの上で中心を保っている下方
    向加圧手段を備えていることを特徴とする請求項８に記
    載の均一速度両面研磨装置。
12. 【請求項１２】 偏心カムが、上カム軸承を備えた上駆
    動輪と下カム軸承を備えた下駆動輪とを有し、これらの
    上及び下カム軸承がそれぞれ第４軸の回りを回転自在で
    あり、また上及び下カム軸承が、上側研磨板連結部及び
    下側研磨板連結部と上駆動輪及び下駆動軸とをそれぞれ
    回転自在に結合していることを特徴とする請求項８に記
    載の均一速度両面研磨装置。
13. 【請求項１３】 基台と、上側研磨板を備えた導管と、
    底面に円形凹部を持つ下側研磨板を備えた導管と、１個
    以上の加工物を保持するためのキャリヤと、モーター
    と、第１軸を持つスピンドルと、第２軸を持つ円形スピ
    ンドルカムと、２つの直角に位置する偏心カムと、下方
    向加圧手段とから構成されていて、前記キャリヤは基台
    に固定的に取り付けられて上側及び下側研磨板の間に配
    設され、モーターは第１軸の回りでスピンドルを回転さ
    せ、該スピンドルには、第１軸から臨界半径だけ離れた
    第２軸の位置において円形スピンドルカムが装着され、
    スピンドルカムは、下側研磨板の底面の円形凹部内に配
    設され、この底面はベアリング表面として作用する材料
    からなり、２つの偏心カムはそれぞれ、下カム軸承を備
    えた下駆動輪と上カム軸承を備えた上駆動輪とを平行に
    有し、上・下の駆動輪は、これらの両駆動輪と直角をな
    し且つ第３軸の回りを回転する１本の偏心カム軸によっ
    て連結され、偏心カムにおける上及び下カム軸承は互い
    に180 度相対する位置にあり、各下駆動輪は下カム軸承
    によって下側研磨板連結部に回転自在に連結され、各上
    駆動輪は上カム軸承によって上側研磨板連結部に回転自
    在に連結され、上側研磨板連結部は上側研磨板と上駆動
    輪とを連結し、２つの上側連結部は互いに直角に位置
    し、上カム軸承及び下カム軸承はそれぞれ第４軸の回り
    を回転し、上カム軸承及び下カム軸承が持つ第４軸は第
    ３軸から臨界半径と同じ寸法だけ離れて位置し、下方向
    加圧手段が、該加圧手段を常にキャリヤの上部中心に位
    置させる偏心手段によって上側研磨板と連結されている
    ことを特徴とする均一速度両面研磨装置。
14. 【請求項１４】 基台と、上側研磨板と、底面に円形凹
    部を持つ下側研磨板と、１個以上の加工物を保持するた
    めのキャリヤと、モーターと、第１軸を持つスピンドル
    と、第２軸を持つ円形スピンドルカムと、２つの直角方
    向に位置する偏心カムとから構成されていて、前記キャ
    リヤは上側及び下側研磨板の間に固定的に配設され、モ
    ーターは第１軸の回りでスピンドルを回転させ、該スピ
    ンドルには、第１軸から臨界半径だけ離れた第２軸の位
    置において円形スピンドルカムが装着され、該円形スピ
    ンドルカムは下側研磨板の底面の円形凹部内に嵌合し、
    各偏心カムは、直交する１本の偏心カム軸で一体に結合
    された下駆動輪と上駆動輪とを備え、下駆動輪は下側研
    磨板連結部と回転自在に結合され、下側研磨板連結部は
    下側研磨板と下駆動輪とを連結し、上駆動輪は上側研磨
    板連結部と回転自在に結合され、上側研磨板連結部は上
    側研磨板と上駆動輪とを連結し、各偏心カムの偏心カム
    軸は第３軸の回りを回転する構成である両面研磨装置に
    よって； ａ. 上面及び下面を持つ１個以上の加工物をその下面が
    下側研磨板と接触するようにキャリヤの中に置き、 ｂ. 上側研磨板を加工させて加工物の上面に接触させ、 ｃ. モーターを起動してスピンドルを第１軸の回りに回
    転させ、第２軸に円形スピンドルカムが臨界半径と同じ
    半径の円を描くような非回転円形パターンの動きを生じ
    させることにより、下研磨板に非回転円形パターンの運
    動を生じさせ、この下研磨板の運動を複数の下側研磨板
    連結部によって２つの偏心カムの各下駆動輪に伝達さ
    せ、各偏心カムにおける偏心カム軸に第３軸の回りの回
    転を生じさせ、上側研磨板連結部と回転自在に連結され
    た上駆動輪を介して上側研磨板に非回転円形パターンの
    動きをさせることによって加工物を仕上げ加工し、 ｄ. モーターを停止させて上側及び下側研磨板を停止
    し、 ｅ．上側研磨板を上昇させて加工物から離間させ、 ｆ. キャリヤから仕上げ加工済の加工物を取り出す、と
    いう工程により、１個以上の加工物の両面を同時に仕上
    げ加工することを特徴とする両面研磨装置の使用方法。
15. 【請求項１５】 仕上げ加工工程中に上側研磨板の中心
    に連続的に接触する下方向加圧手段によって、上記の工
    程(C) の間、加工物に圧力を加えることを特徴とする請
    求項14に記載の方法。
16. 【請求項１６】 上側及び下側研磨板にある導管を介し
    て冷却用液体を供給することにより、仕上げ加工工程
    (C) の間に上側及び下側の両研磨板を冷却することを特
    徴とする請求項14に記載の方法。
17. 【請求項１７】 基台と、上側研磨板を備えた導管と、
    底面に円形凹部を持つ下側研磨板を備えた導管と、１個
    以上の加工物を保持するためのキャリヤと、モーター
    と、第１軸を持つスピンドルと、第２軸を持つ円形スピ
    ンドルカムと、２つの直角方向に位置する偏心カムと、
    下方向加圧手段とから構成されていて、前記キャリヤは
    基台に固定的に取り付けられて上側及び下側両研磨板の
    間に配設され、モーターは第１軸の回りにスピンドルを
    回転させ、該スピンドルには、第１軸から臨界半径だけ
    離れた第２軸の位置において円形スピンドルカムが装着
    され、該スピンドルカムは下側研磨板の底面の凹部内に
    配設され、円形凹部を持つ底面はベアリング表面として
    作用する材料からなり、２つの偏心カムは、それぞれ下
    カム軸承を備えた下駆動輪及び上カム軸承を備えた上駆
    動輪を平行に有し、上・下の駆動輪は、これらの駆動輪
    と直角をなし且つ第３軸の回りを回転する偏心カム軸に
    よって一体に結合され、各偏心カムにおける上・下カム
    軸承は互いに180 度相対する位置にあり、各下駆動輪は
    下カム軸承によって下側研磨板連結部と回転自在に連結
    され、下側研磨連結部は下側研磨板を下駆動輪と連結
    し、各上駆動輪は上カム軸承によって上側研磨板連結部
    に回転自在に連結され、上側研磨板連結部は上側研磨板
    を上駆動輪と連結し、２つの上側研磨板連結部は互いに
    直角の位置関係にあり、２つの下側研磨板連結部は互い
    に直角の位置関係にあり、上カム軸承及び下カム軸承は
    それぞれ第４軸の回りを回転し、第３軸は上カム軸承及
    び下カム軸承が持つ第４軸から臨界半径に等しい距離だ
    け離れており、下方向加圧手段が、該加圧手段を常にキ
    ャリヤの上部中心に位置させる偏心手段によって上側研
    磨板に連結されている両面研磨装置によって； ａ. 上面及び下面を持つ１個以上の加工物をその下面が
    下側研磨板と接触するようにキャリヤの中に置き、 ｂ. 上側研磨板を加工させて加工物の上面に接触させ、 ｃ. モーターを起動してスピンドルを第１軸の回りに回
    転させ、第２軸に円形スピンドルカムが臨界半径と同じ
    半径の円を描くような非回転円形パターンの動きを生じ
    させることにより、下研磨板に非回転円形パターンの運
    動を生じさせ、この下研磨板の運動を複数の下側研磨板
    連結部によって２つの偏心カムの各下駆動輪に伝達さ
    せ、各偏心カムにおける偏心カム軸に第３軸の回りの回
    転を生じさせ、上側研磨板連結部と回転自在に連結され
    た上駆動輪を介して上側研磨板に非回転円形パターンの
    動きをさせることによって加工物を仕上げ加工し、 ｄ. モーターを停止させて上側及び下側研磨板を停止
    し、 ｅ．上側研磨板を上昇させて加工物から離間させ、 ｆ. キャリヤから仕上げ加工済の加工物を取り出す、 という工程により、１個以上の加工物の両面を同時に仕
    上げ加工することを特徴とする両面研磨装置の使用方
    法。