JPH0592362A - Polishing head and polishing device - Google Patents
Polishing head and polishing deviceInfo
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- JPH0592362A JPH0592362A JP3252401A JP25240191A JPH0592362A JP H0592362 A JPH0592362 A JP H0592362A JP 3252401 A JP3252401 A JP 3252401A JP 25240191 A JP25240191 A JP 25240191A JP H0592362 A JPH0592362 A JP H0592362A
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体、ガラス、セラ
ミックス、金属単体または金属酸化物の単結晶等の硬脆
材料の表面を研磨加工する研磨ヘッドおよび研磨装置に
関するものである。本発明の加工は、特に、研磨砥粒を
被加工物に衝突させ、被加工物の微少な領域にエネルギ
ーを与え原子単位の除去を行い加工を進行させる方法で
あるところのいわゆるＥＥＭ（Ｅｌａｓｔｉｃ Ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎＭａｃｈｉｎｉｎｇ）に基づく研磨加工によ
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing head and a polishing apparatus for polishing the surface of a hard and brittle material such as semiconductor, glass, ceramics, simple metal or single crystal of metal oxide. The processing of the present invention is a so-called EEM (Elastic Emi) method, in which polishing abrasive grains are collided with a work piece to give energy to a minute area of the work piece to remove atomic units and to proceed the work.
It is based on polishing processing based on (Section Machining).
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の研磨装置は、通常、特開昭６２−
８８５６５号公報等に示されるように、図７（Ａ），
（Ｂ）に示すように構成されている。2. Description of the Related Art A conventional polishing apparatus is usually disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-62.
As shown in JP-A-88565, FIG.
It is configured as shown in FIG.
【０００３】図において、エアレール１０２の取付足１
０２’は主軸のヘッド１０１に装着されている。エアレ
ール１０２およびエアテーブル１０３は、エアレール１
０２に跨ってその上をスライドし、エアスライダを構成
している。枠１０４はエアテーブル１０３に固設され、
エアシリンダ１０５は枠１０４に固設されている。エア
シリンダ１０５にはエアベアリングを介して垂直シャフ
ト１０６が設けられ、その下端部にはポリウレタン球等
からなる弾性球体の工具１０７が装着されている。垂直
シャフト１０６はフレキシブルジョイント１０８を介し
てモータで回転される回転シャフトになっている。ま
た、垂直シャフト１０６は、前記エアスライダにより水
平Ｙ方向にエアスライドされるようになっている。In the figure, the mounting foot 1 of the air rail 102 is shown.
02 'is mounted on the head 101 of the spindle. The air rail 102 and the air table 103 are the air rails 1.
02 and slides on it to form an air slider. The frame 104 is fixed to the air table 103,
The air cylinder 105 is fixed to the frame 104. The air cylinder 105 is provided with a vertical shaft 106 via an air bearing, and an elastic spherical tool 107 made of polyurethane balls or the like is attached to the lower end of the vertical shaft 106. The vertical shaft 106 is a rotating shaft that is rotated by a motor via a flexible joint 108. Further, the vertical shaft 106 is adapted to be slid in the horizontal Y direction by the air slider.
【０００４】被加工物１０９は、Ｚ方向（上下方向）と
Ｘ方向（水平方向）に数値制御の変位可能なＸ−Ｚ数値
制御手段１１０のアーム１１１に垂直に取り付けられて
いる。水槽１１２は、水平台１１４に取り付けられ、研
磨材微粉末粒子の懸濁液１１３が入っている。主軸のヘ
ッド１０１は操作上の便宜からＸ−Ｙ−Ｚ方向に動き任
意の位置で停止できるようにされている。被加工物１０
９の表面に懸濁液の一定厚みの軸受的流れを形成するた
めに、垂直シャフト１０６は被加工物１０９の加工表面
に向けて任意の一定微小圧力が常にかけられるように配
置されている。The workpiece 109 is vertically attached to an arm 111 of an XZ numerical control means 110 which can be displaced numerically in the Z direction (vertical direction) and the X direction (horizontal direction). The water tank 112 is attached to a horizontal table 114 and contains a suspension 113 of fine abrasive powder particles. The head 101 of the main shaft moves in the XYZ directions for the convenience of operation and can be stopped at an arbitrary position. Workpiece 10
In order to form a constant-thickness bearing flow of the suspension on the surface of the vertical shaft 9, the vertical shaft 106 is arranged such that an arbitrary constant small pressure is always applied to the processing surface of the workpiece 109.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、以下
のような欠点があった。The above-mentioned conventional example has the following drawbacks.
【０００６】回転シャフトが垂直、および被加工物の加
工面が垂直で固定であるために、球面やコロイダル面の
ような加工面の場合加工することができない場合があ
る。たとえば、図８において、弾性球体工具１０７は、
被加工物１０９の下方部分を加工できない。Since the rotary shaft is vertical and the machining surface of the workpiece is vertical and fixed, machining may not be possible in the case of a machining surface such as a spherical surface or a colloidal surface. For example, in FIG. 8, the elastic sphere tool 107 is
The lower part of the workpiece 109 cannot be processed.
【０００７】ＥＥＭ研磨法により加工を行う場合には、
弾性球体工具の被加工物へ押し付けた際のつぶれ面面積
の大きさによって加工領域の大きさが決定される。つぶ
れ面面積は押付力（研磨加工力）に比例するから、被加
工物の曲率に対して弾性球体工具を傾斜させたときの必
要研磨加工力の連続的な変化に対応できない上記従来例
では、加工面積精度を期待できない。When processing by EEM polishing,
The size of the processing area is determined by the size of the crushed surface area when the elastic spherical tool is pressed against the workpiece. Since the crushed surface area is proportional to the pressing force (polishing force), in the above-mentioned conventional example that cannot cope with the continuous change in the required polishing force when the elastic spherical tool is inclined with respect to the curvature of the workpiece, We cannot expect the processing area accuracy.
【０００８】曲率に対して一定の角度を有することがで
きないため、加工領域の誤差が大きい。たとえば、図９
において、被加工物への投影面ＦとＧとでは加工位置に
よってその面積の大きさが異なる。さらに、被加工物１
０９が大口径な場合、回転シャフトが長くなり、弾性球
体工具１０７の回転によって振動が誘発される。Since it is not possible to have a constant angle with respect to the curvature, the error in the processing area is large. For example, in FIG.
In, the area of the projection planes F and G on the object to be processed differs depending on the processing position. Furthermore, the work piece 1
When 09 has a large diameter, the rotation shaft becomes long, and vibration is induced by the rotation of the elastic spherical tool 107.
【０００９】本発明の目的は、被加工物の表面形状のあ
らゆる曲率に対して必要研磨加工力の連続的な変化に対
応することができる研磨ヘッドおよび研磨装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a polishing head and a polishing apparatus capable of coping with a continuous change in the required polishing processing force for any curvature of the surface shape of a workpiece.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の研磨ヘッドは、
研磨砥粒が分散された研磨液中に被加工物が浸され、一
方、弾性球体工具が被加工物に押し付けられ、かつ回転
し、それに誘発される前記研磨液の流れにより研磨液中
の研磨砥粒が前記被加工物に衝突し、前記被加工物の表
面微小領域が加工されるように構成された研磨装置にお
ける前記弾性球体工具を被加工物に押し付ける加重手段
と、前記弾性球体工具を回転させる回転手段とを有する
研磨ヘッドにおいて、前記加重手段にエアシリンダを持
ち、その加重軸は上下方向に移動可能なガイドをエアベ
アリングによって支持され、また、回転手段において
は、その回転軸が前記加重軸に任意の角度を有して装着
され、回転方向に移動可能にエアベアリングによって支
持されていることを特徴とする。The polishing head of the present invention comprises:
The work piece is dipped in the polishing liquid in which the abrasive grains are dispersed, while the elastic spherical tool is pressed against the work piece and rotates, and the flow of the polishing liquid induced by it causes polishing in the polishing liquid. Abrasive grains collide with the work piece, a weighting means for pressing the elastic spherical tool on the work piece in a polishing apparatus configured to process the surface microscopic area of the work piece, and the elastic spherical tool. In a polishing head having rotating means for rotating, the weighting means has an air cylinder, and the weighting shaft has a vertically movable guide supported by an air bearing. It is characterized in that it is attached to the weighting shaft at an arbitrary angle and is supported by an air bearing so as to be movable in the rotational direction.
【００１１】本発明の研磨ヘッドは、加重手段において
は、その可動部の自重をキャンセルするためのスプリン
グを装着し、加重軸の垂直方向の変位を検知する変位検
知手段と、研磨ヘッドの傾きを検知する傾き検知手段
と、研磨液面の高さを検知する液面検知手段とを有し、
かつこれら変位検知手段、傾き検知手段および液面検知
手段からの信号を基に、前記スプリングの反力変化と傾
き時の自重変化と浮力変化とを、前記エアシリンダで発
生する力を制御することで、補正する制御手段を有する
ことを特徴とする。In the polishing head of the present invention, in the weighting means, a spring for canceling the weight of the movable part of the weighting means is attached, and the displacement detecting means for detecting the vertical displacement of the weighting axis and the inclination of the polishing head are detected. An inclination detecting unit for detecting, and a liquid level detecting unit for detecting the height of the polishing liquid level,
And, based on the signals from the displacement detecting means, the inclination detecting means and the liquid level detecting means, the force generated by the air cylinder is controlled by the reaction force change of the spring, the self weight change at the time of inclination and the buoyancy change. Therefore, it is characterized by having a control means for correcting.
【００１２】本発明の研磨ヘッドは、弾性球体工具の回
転軸を前記弾性球体工具の近辺で支持したことを特徴と
する。The polishing head of the present invention is characterized in that the rotating shaft of the elastic spherical tool is supported near the elastic spherical tool.
【００１３】本発明の研磨装置は、定盤上に位置決め可
能に設けられたそれぞれ直交する２移動軸と、その上方
に垂直軸回りに回転移動し、回転位置決め可能に設けら
れた回転移動軸とを有するテーブルを備えた研磨装置に
おいて、被加工物は前記テーブルに固定され、前記被加
工物の法線方向を追従しながら加工するように、前記回
転移動軸上方に設けられたチルティング機構に本発明の
研磨ヘッドが装着されたことを特徴とする。The polishing apparatus of the present invention comprises two moving shafts which are orthogonal to each other and which are provided on the surface plate so as to be positioned, and a rotary moving shaft which is provided above the rotary shaft so as to be rotationally moved about a vertical axis and rotationally positionable. In a polishing apparatus equipped with a table having a table, a workpiece is fixed to the table, and a tilting mechanism provided above the rotary movement axis is provided so as to perform processing while following the normal direction of the workpiece. The polishing head of the present invention is mounted.
【００１４】[0014]
【作用】研磨ヘッドは、エアシリンダにより研磨加工力
を発生し、その加重軸（スピンドル）をエアベアリング
で支持することで前記エアシリンダで発生させる研磨加
工力を損失無く弾性球体工具に伝達することができる。
一方、回転軸もエアベアリングで支持することで前記回
転軸に装着した回転手段で発生させる回転力を損失無く
弾性球体工具に伝達することができる。In the polishing head, the polishing force is generated by the air cylinder, and the weighting shaft (spindle) is supported by the air bearing so that the polishing force generated by the air cylinder is transmitted to the elastic spherical tool without loss. You can
On the other hand, the rotating shaft is also supported by the air bearing, so that the rotating force generated by the rotating means mounted on the rotating shaft can be transmitted to the elastic spherical tool without loss.
【００１５】研磨ヘッドをチルティング装置に搭載し、
被加工物を直交２軸回転１軸のテーブルに水平に装着す
ることで前記研磨ヘッドの加重方向を被加工物の任意の
位置で任意の角度に合致することができる。The polishing head is mounted on the tilting device,
By horizontally mounting the work piece on a table having two orthogonal biaxial rotations, it is possible to match the load direction of the polishing head at any position of the work piece at any angle.
【００１６】エアシリンダ下に配設されたエアスピンド
ル、弾性球体工具の回転系等可動部の自重をキャンセル
するためのスプリングを設け、エアシリンダに発生する
力を研磨加工力のみとすることができる。A spring for canceling the self-weight of a movable part such as an air spindle arranged below the air cylinder and a rotating system of an elastic spherical tool is provided, and the force generated in the air cylinder can be limited to the polishing force. ..
【００１７】エアスピンドルに研磨ヘッド本体に対する
変位計（変位検知手段）を装着し、かつ補正のための制
御装置を有して、エアシリンダで発生する力の大きさを
制御することでスプリングの伸びによる反力の変化を補
正できる。A displacement gauge (displacement detecting means) for the polishing head main body is mounted on the air spindle, and a control device for correction is provided to control the magnitude of the force generated by the air cylinder to extend the spring. The change in reaction force due to can be corrected.
【００１８】研磨ヘッドに角度計（傾き検知手段）を装
着し、かつ補正のための制御手段を有して研磨ヘッドを
傾斜させたときのエアシリンダで発生する力の大きさを
制御することでエアシリンダ下の傾斜度による自重の変
化を補正できる。By mounting a goniometer (tilt detecting means) on the polishing head and having a control means for correction to control the magnitude of the force generated by the air cylinder when the polishing head is tilted. It is possible to correct the change in the self-weight due to the inclination degree under the air cylinder.
【００１９】研磨ヘッドに研磨液の液面の高さを検知す
るレベル計（液面検知手段）を装着し、かつ補正のため
の制御手段を有して、研磨液中に没するエアシリンダで
発生する力の大きさを制御することで弾性球体工具の体
積分の浮力の変化を補正できる。An air cylinder which is equipped with a level meter (liquid level detection means) for detecting the height of the liquid surface of the polishing liquid on the polishing head and which has control means for correction so as to be immersed in the polishing liquid. By controlling the magnitude of the generated force, it is possible to correct the change in the buoyancy force corresponding to the volume of the elastic spherical tool.
【００２０】回転軸をできる限り弾性球体工具の近辺で
支持することで振動を排除することができる。Vibration can be eliminated by supporting the rotary shaft as close as possible to the elastic spherical tool.
【００２１】[0021]
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
【００２２】図２は本発明の第１実施例の研磨ヘッド５
０が装着される研磨装置３０を示す斜視図である。FIG. 2 shows the polishing head 5 according to the first embodiment of the present invention.
It is a perspective view which shows the polishing apparatus 30 with which 0 is mounted.
【００２３】図２において、定盤３１には、Ｙテーブル
３２が平行な２本のガイドレール３１ａ，３１ｂに案内
されて矢印Ｙ方向およびその逆方向に往復移動自在に装
着されている。２本のガイドレール３１ａ，３１ｂの間
には、各ガイドレール３１ａ，３１ｂと平行にボールネ
ジ３１ｃが回転自在に軸支されており、前記ボールネジ
３１ｃは、Ｙテーブル３２に設けられた不図示のボール
ナットに螺合し、ボールネジ３１ｃの一端はモータ３１
ｄの出力軸と接続されている。これにより、ボールネジ
３１ｃがモータ３１ｄの駆動により正転、逆転すること
により、Ｙテーブル３２は矢印Ｙ方向およびその逆方向
に往復移動される。In FIG. 2, a Y table 32 is mounted on a surface plate 31 so as to be reciprocally movable in the arrow Y direction and the opposite direction by being guided by two parallel guide rails 31a and 31b. A ball screw 31c is rotatably supported between the two guide rails 31a and 31b in parallel with the guide rails 31a and 31b. The ball screw 31c is a ball (not shown) provided on the Y table 32. The ball screw 31c is screwed onto the nut, and one end of the ball screw 31c is connected to the motor 31.
It is connected to the output shaft of d. As a result, the ball screw 31c is rotated in the forward direction and the reverse direction by driving the motor 31d, whereby the Y table 32 is reciprocated in the arrow Y direction and the opposite direction.
【００２４】前記Ｙテーブル３２には、Ｘテーブル３３
がガイド３２ａに案内されて矢印Ｘ方向（矢印Ｙ方向に
対して垂直方向）およびその逆方向に往復移動自在に装
着されている。ガイド３２ａの内側には矢印Ｘ方向と平
行にボールネジ３３ｃが回転自在に軸支されており、前
記ボールネジ３３ｃは、Ｘテーブル３３に設けられた不
図示のボールナットに螺合し、ボールネジ３３ｃの一端
はモータ３３ｄの出力軸と接続されている。これによ
り、ボールネジ３３ｃがモータ３３ｄの駆動により正
転、逆転することにより、Ｘテーブル３３は矢印Ｘ方向
およびその逆方向に往復移動される。The Y table 32 has an X table 33.
Is guided by the guide 32a and is reciprocally mounted in the arrow X direction (perpendicular to the arrow Y direction) and in the opposite direction. A ball screw 33c is rotatably supported inside the guide 32a in parallel with the arrow X direction. The ball screw 33c is screwed into a ball nut (not shown) provided on the X table 33, and one end of the ball screw 33c. Is connected to the output shaft of the motor 33d. As a result, the ball screw 33c is rotated in the forward direction and the reverse direction by driving the motor 33d, whereby the X table 33 is reciprocated in the arrow X direction and the opposite direction.
【００２５】前記Ｘテーブル３３には、θテーブル３４
が不図示の回転駆動手段を介して装着されており、該回
転駆動手段により矢印θ方向およびその逆方向に正転、
逆転される構成となっている。前記Ｘテーブル３３、Ｙ
テーブル３２およびθテーブル３４により、被加工物３
６を少なくとも３自由度の位置姿勢で保持する直交２軸
回転１軸のテーブルが構成される。The X table 33 has a θ table 34.
Is mounted via a rotation drive means (not shown), and the rotation drive means rotates in the direction of arrow θ and the reverse direction,
It is configured to be reversed. The X table 33, Y
The table 32 and the θ table 34 allow the workpiece 3 to be processed.
An orthogonal biaxial rotation monoaxial table that holds 6 in a position and orientation with at least three degrees of freedom is configured.
【００２６】前記θテーブル３４に固定されたタブ３５
内には、研磨砥粒が分散された研磨液が満たされてお
り、被加工物３６はその研磨液中に浸けられた状態で前
記タブ３５に固定される。A tab 35 fixed to the θ table 34
The inside is filled with a polishing liquid in which polishing abrasive grains are dispersed, and the workpiece 36 is fixed to the tab 35 while being immersed in the polishing liquid.
【００２７】前記被加工物３６の上方には、定盤３１に
設けられた３個のＬ字形の研磨フレーム３７ａ，３７
ｂ，３７ｃの各先端が位置しており、該各先端に、上下
方向と傾き２方向に位置決め可能な３本の直動機構から
なる、研磨ヘッド５０を前記テーブル３２，３３，３４
と異なる少なくとも３自由度の位置姿勢で保持する保持
手段であるＺチルティング装置４０を装着するための取
付板３８が固定されている。Above the workpiece 36, three L-shaped polishing frames 37a, 37 provided on the surface plate 31 are provided.
b, 37c are located at the respective tips, and the polishing head 50, which is composed of three linear motion mechanisms capable of positioning in the vertical direction and in the two tilt directions, is provided at each of the tips 32, 33, 34.
A mounting plate 38 for mounting a Z tilting device 40, which is a holding means for holding the Z tilting device 40 in a position and orientation having at least three degrees of freedom different from the above, is fixed.
【００２８】前記Ｚチルティング装置４０について図３
を参照して説明する。FIG. 3 shows the Z tilting device 40.
Will be described.
【００２９】正三角形の三角取付板４１の三つの角は、
前記取付板３８（図２参照）にそれぞれ固定されてい
る。三角取付板４１には、各辺とそれぞれ平行に３個の
軸４５ａ，４５ｂ（他は不図示）が固着されており、各
軸４５ａ，４５ｂ（他は不図示）ごとにそれぞれブロッ
ク４２ａ，４２ｂ，４２ｃが各軸４５ａ，４５ｂ（他は
不図示）まわりに回動自在に取り付けられている。ブロ
ック４２ａの２つの外側部にはロ字状の研磨アーム４３
ａの図示上下方向の対向する２つの内側部が公知のスラ
イド手段を介してそれぞれ取り付けられており、研磨ア
ーム４３ａは、その２つの内側部がブロック４２ａの２
つの外側部にそれぞれ案内されて、ブロック４２ａに対
して往復移動（図示上下方向）自在となっている。他の
２個の研磨アーム４３ｂ，４３ｃも他のブロック４２
ｂ，４２ｃに対してそれぞれ同一の構成となっている。The three corners of the equilateral triangular mounting plate 41 are
It is fixed to each of the mounting plates 38 (see FIG. 2). Three shafts 45a and 45b (others not shown) are fixed to the triangular mounting plate 41 in parallel with the respective sides, and blocks 42a and 42b are respectively provided to the shafts 45a and 45b (others not shown). , 42c are rotatably mounted around respective shafts 45a, 45b (others not shown). There are square-shaped polishing arms 43 on the two outer sides of the block 42a.
Two inner parts facing each other in the vertical direction in the figure are attached via known sliding means, and the two inner parts of the polishing arm 43a are the two of the blocks 42a.
Each of the two outer parts is guided to move reciprocally (up and down in the drawing) with respect to the block 42a. The other two polishing arms 43b and 43c are also included in the other block 42.
b and 42c have the same configuration.
【００３０】各研磨アーム４３ａ，４３ｂ，４３ｃに
は、前記２つの内側部とそれぞれ平行にボールネジ４６
ａ，４６ｂ，４６ｃがそれぞれ回転自在に軸支されてお
り、各ボールネジ４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、各ブロッ
ク４２ａ，４２ｂ，４２ｃをそれぞれ挿通し、各ブロッ
ク４２ａ，４２ｂ，４２ｃの内部に設けられたボールナ
ット（不図示）にそれぞれ螺合している。また、各ボー
ルネジ４６ａ，４６ｂ，４６ｃの図示上端は、各研磨ア
ーム４３ａ，４３ｂ，４３ｃの図示上辺に取り付けられ
たモータ４４ａ，４４ｂ，４４ｃの出力軸にそれぞれ接
続されている。各研磨アーム４３ａ，４３ｂ，４３ｃの
図示下辺はユニバーサルジョイント４７ａ，４７ｂ，４
７ｃを介して三角形の研磨ヘッド取付板４８の三つの角
にそれぞれ取り付けられている。A ball screw 46 is provided on each of the polishing arms 43a, 43b, 43c in parallel with the two inner portions.
a, 46b, 46c are rotatably supported respectively, and the ball screws 46a, 46b, 46c are provided inside the blocks 42a, 42b, 42c by inserting the blocks 42a, 42b, 42c, respectively. Each is screwed into a ball nut (not shown). Further, the illustrated upper ends of the ball screws 46a, 46b, 46c are respectively connected to the output shafts of the motors 44a, 44b, 44c attached to the illustrated upper sides of the polishing arms 43a, 43b, 43c. Universal joints 47a, 47b, 4 are provided on the lower sides of the polishing arms 43a, 43b, 43c in the figure.
It is attached to each of the three corners of the triangular polishing head attachment plate 48 via 7c.
【００３１】前記各研磨アーム４３ａ，４３ｂ，４３ｃ
は、各ボールネジ４６ａ，４６ｂ，４６ｃが各モータ４
４ａ，４４ｂ，４４ｃの駆動によりそれぞれ正転、逆転
されることにより、各ブロック４２ａ，４２ｂ，４２ｃ
に対してそれぞれ往復運動（図示上下方向）する。たと
えば、各研磨アーム４３ａ，４３ｂ，４３ｃを同一の距
離だけ同方向にそれぞれ移動させることにより、研磨ヘ
ッド取付板４８を同じ姿勢に保ったまま前記距離だけ移
動させることができる。また、各研磨アーム４３ａ，４
３ｂ，４３ｃをそれぞれ異なる距離だけ移動させること
により、研磨ヘッド取付板４８をどの方向にも自在に傾
斜させることができる。Each polishing arm 43a, 43b, 43c
Each ball screw 46a, 46b, 46c is connected to each motor 4
Each of the blocks 42a, 42b, 42c is rotated forward and backward by driving 4a, 44b, 44c.
Reciprocating movements (up and down direction in the figure) respectively. For example, by moving the polishing arms 43a, 43b, 43c respectively in the same direction by the same distance, it is possible to move the polishing head mounting plate 48 by the above distance while keeping the same posture. In addition, each polishing arm 43a, 4
By moving 3b and 43c by different distances, the polishing head mounting plate 48 can be freely tilted in any direction.
【００３２】これにより、チルティング装置４０は、研
磨ヘッド取付板４８に取り付けた研磨ヘッド５０（図２
参照）を、タブ３５に固定された被加工物３６に対し
て、どの方向にも自在に傾斜（チルティング）させるこ
とができ、かつ、自在に上昇、下降させることができ
る。As a result, the tilting device 40 has the polishing head 50 mounted on the polishing head mounting plate 48 (see FIG. 2).
Can be freely tilted (tilted) in any direction with respect to the workpiece 36 fixed to the tab 35, and can be freely raised and lowered.
【００３３】次に、本実施例の研磨ヘッド５０について
図１を参照して説明する。Next, the polishing head 50 of this embodiment will be described with reference to FIG.
【００３４】研磨ヘッド５０の本体５１は、加重軸であ
るスピンドル５２とともに加重手段であるエアシリンダ
を構成し、研磨ヘッド取付板４８の所定位置に固定され
る。エアベアリングを構成する多孔質材５５は、円筒形
状のスピンドル５２の外径よりも１０μｍ程度大きい内
径を持ち、供給される空気Ｐ３がその隙間に流れ込むエ
アベアリング（いわゆる多孔質絞り）によってスピンド
ル５２を非接触で支持する。しかし、上下方向には拘束
なく、したがって、スピンドル５２は上下方向（矢印Ａ
方向）には可動である。２つの空気室５３ａ，５３ｂの
各々に供給される空気Ｐ１，Ｐ２の圧力に差が生ずれ
ば、スピンドル５２の上下方向に力が発生する。たとえ
ば、空気室５３ａ，５３ｂの圧力差が１ｋｇ／ｃｍ2 、
スピンドル５２の圧力受け面５２ａ，５２ｂの有効面積
を１ｃｍ2 とすれば、上下方向に１ｋｇの力が発生する
ことになる。The main body 51 of the polishing head 50 constitutes an air cylinder which is a weighting means together with a spindle 52 which is a weighting shaft, and is fixed to a predetermined position of the polishing head mounting plate 48. The porous material 55 that constitutes the air bearing has an inner diameter that is approximately 10 μm larger than the outer diameter of the cylindrical spindle 52, and the air bearing (so-called porous throttle) that allows the supplied air P3 to flow into the gap causes the spindle 52 to move. Support without contact. However, there is no restraint in the vertical direction, and therefore the spindle 52 moves in the vertical direction (arrow A
Direction) is movable. If there is a difference in pressure between the air P1 and P2 supplied to each of the two air chambers 53a and 53b, a force is generated in the vertical direction of the spindle 52. For example, the pressure difference between the air chambers 53a and 53b is 1 kg / cm 2 ,
If the effective area of the pressure receiving surfaces 52a and 52b of the spindle 52 is 1 cm 2 , a force of 1 kg will be generated in the vertical direction.
【００３５】一方、先端にポリウレタンなどの弾性体で
製作された弾性球体工具６５は回転軸６４に装着され、
この回転軸６４は、複数のエアベアリングにより支持さ
れている。すなわち、多孔質材６１によりラジアル方向
を、多孔質材６３ａおよび６３ｂによってスラスト方向
を、各々非接触に支持されている。それぞれの多孔質材
６１，６３ａ，６３ｂのハウジング６２には、エンコー
ダ６０ｂ（不図示）を内蔵したモータ６０ａがビス等で
固設され、その出力軸６０ｃが回転軸６４に固定され、
弾性球体工具６５の回転手段が構成されている。この回
転手段により、モータ６０ａの回転が回転軸６４を介し
弾性球体工具６５に伝達され、矢印Ｂ方向に回転する。
さらに、スピンドル５２で発生した力は、スピンドル５
２に固定された取付板５９を介してハウジング６２、多
孔質材６３ａ，６３ｂ、回転軸６４、弾性球体工具６５
へと伝達される。On the other hand, an elastic spherical tool 65 having an end made of an elastic material such as polyurethane is attached to the rotary shaft 64,
The rotating shaft 64 is supported by a plurality of air bearings. That is, the porous material 61 supports the radial direction, and the porous materials 63a and 63b support the thrust direction in a non-contact manner. A motor 60a having an encoder 60b (not shown) is fixed to the housing 62 of each of the porous materials 61, 63a, 63b with screws or the like, and an output shaft 60c thereof is fixed to the rotary shaft 64,
The rotating means of the elastic spherical tool 65 is configured. By this rotating means, the rotation of the motor 60a is transmitted to the elastic spherical tool 65 via the rotating shaft 64, and rotates in the direction of arrow B.
Furthermore, the force generated by the spindle 52 is
The housing 62, the porous materials 63a and 63b, the rotating shaft 64, and the elastic spherical tool 65 via the mounting plate 59 fixed to
Is transmitted to.
【００３６】こうして回転方向と上下方向の力が弾性球
体工具の先端に与えられて、次のように加工が行われ
る。すなわち、研磨砥粒が分散された研磨液中に浸され
た被加工物３６に加工力により弾性球体工具６５が押し
付けられ、弾性変形を起こす。加えて、弾性球体工具６
５の回転により誘発される研磨液の流れにより、研磨液
が弾性球体工具６５と被加工物３６との接触域に引込ま
れる。研磨液中の砥粒が被加工物３６に衝突し、被加工
物３６の表面微小領域を除去していく。上下方向の力の
大きさにより接触領域の大小が決まり、弾性球体工具６
５の回転速度によりその接触域に引き込まれる研磨砥粒
の時間あたりの量が決定され、加工の分解能が決まる。In this way, the force in the rotational direction and the force in the vertical direction are applied to the tip of the elastic spherical tool, and the machining is performed as follows. That is, the elastic spherical tool 65 is pressed by the processing force against the workpiece 36 immersed in the polishing liquid in which the polishing abrasive grains are dispersed, and elastic deformation occurs. In addition, the elastic spherical tool 6
The flow of the polishing liquid induced by the rotation of 5 draws the polishing liquid into the contact area between the elastic spherical tool 65 and the workpiece 36. Abrasive grains in the polishing liquid collide with the object to be processed 36, and the minute surface area of the object to be processed 36 is removed. The size of the contact area is determined by the magnitude of the force in the vertical direction, and the elastic spherical tool 6
The rotation speed of 5 determines the amount of abrasive grains drawn into the contact area per unit time, and determines the processing resolution.
【００３７】次に、図４を参照して本実施例の回り止め
機構について説明する。Next, the detent mechanism of this embodiment will be described with reference to FIG.
【００３８】スピンドル５２は、本体５１にネジ等で固
設されたプレート５６ａ，５６ｂ、各プレート５６ａ，
５６ｂの各々に設置された多孔質プレート５７ａ，５７
ｂ、およびスピンドル５２にネジ等で固設された移動プ
レート５８からなる回り止め機構によって中心軸回りの
回転が規制される。すなわち、エアベアリングを構成す
る多孔質プレート５７ａ，５７ｂにそれぞれ供給された
空気Ｐ４，Ｐ５は、移動プレート５８と多孔質プレート
５７ａ，５７ｂとの小さな膜を形成し、非接触に移動プ
レート５８を支持し、矢印Ｃ方向に可動としながらも、
その直交方向には不動となる。したがって、図１中で、
研磨ヘッド５０のスピンドル５２はその中心軸回りに回
転せず、加工中の弾性球体工具６５の位置のずれが最小
に押えられる。The spindle 52 includes plates 56a, 56b fixed to the main body 51 with screws or the like, each plate 56a,
Porous plates 57a, 57 installed on each of the 56b
The rotation around the central axis is restricted by the rotation stopping mechanism including the moving plate 58 fixed to the spindle 52b and the spindle 52 with screws or the like. That is, the air P4 and P5 respectively supplied to the porous plates 57a and 57b forming the air bearing form a small film of the moving plate 58 and the porous plates 57a and 57b, and support the moving plate 58 in a non-contact manner. While moving in the direction of arrow C,
It does not move in the orthogonal direction. Therefore, in FIG.
The spindle 52 of the polishing head 50 does not rotate around its central axis, and the positional deviation of the elastic spherical tool 65 during processing is suppressed to a minimum.
【００３９】なお、取付板５９はスピンドル５２に対し
て任意の角度（φ）に設定され、工具回転中心（固定＝
０の部分）が被加工物３６に接触しないように、たとえ
ば角度φは４５゜に設定される。The mounting plate 59 is set at an arbitrary angle (φ) with respect to the spindle 52, and the tool rotation center (fixed =
For example, the angle φ is set to 45 ° so that the part (0) does not contact the work piece 36.
【００４０】次に、図５を参照して加工圧の制御につい
て説明する。Next, the control of the processing pressure will be described with reference to FIG.
【００４１】サーボ弁７１は、空気源７３から空気室５
３ａ，５３ｂに供給する空気量を各々独立してコントロ
ールする。スピンドル５２の圧力受け面５２ａ，５２ｂ
の有効面積がそれぞれ既知であるので、この部分の発生
する力はこの有効面積に圧力差を乗じたものとなる。目
標荷重をこの有効面積で割った値と差圧センサ７１で読
み取った値とが同じものになるように、コントローラ７
４はサーボ弁７２が空気室５３ａ，５３ｂの各々に供給
する空気量を制御することで目標荷重を達成する。The servo valve 71 connects the air source 73 to the air chamber 5
The amount of air supplied to 3a and 53b is independently controlled. Pressure receiving surfaces 52a and 52b of the spindle 52
Since the effective area of each is already known, the force generated by this portion is the effective area multiplied by the pressure difference. The controller 7 is arranged so that the value obtained by dividing the target load by this effective area is the same as the value read by the differential pressure sensor 71.
The servo valve 4 achieves the target load by controlling the amount of air supplied by the servo valve 72 to each of the air chambers 53a and 53b.
【００４２】しかし、前述したように、スピンドル５２
は上下方向の拘束がないため、この可動部分の自重をキ
ャンセルしなければ自重は目標荷重に加算される。そこ
で、本実施例では、空気室５３ａ，５３ｂの圧力差を最
小限にするため、スプリング５４の一端を本体５１に、
他端をスピンドル５２にそれぞれ固設し、スピンドル５
２以下の自重をキャンセルする。スプリング５４を用い
ず、空気室５３ａ，５３ｂとの圧力差を用い、スプリン
グ５４以下の可動部の自重を支える場合もあるが、この
場合、自重をキャンセルするための圧力がオフセットと
して差圧センサ７１に加わるため、差圧測定のＳ／Ｎ比
が悪化し、荷重精度が落ちる。スプリング５４について
は、たとえば可動部の自重が３ｋｇで目標荷重のダイナ
ミックレンジを０〜５００ｇとしたときにスプリング５
４でキャンセルする自重分を３ｋｇとすれば、空気圧に
よりスピンドルで発生させる荷重は０〜５００ｇとな
る。また、スプリング５４は、スピンドル５２の上下方
向の位置が可動有効範囲の中心位置で自重をキャンセル
するように設定するが、スピンドル５２の本体５１に対
する位置が変化した場合には、スプリング５４が発生す
る反力が変化する。コントローラ７４は、変位計６６お
よびアンプ７５でスピンドル５２の位置を測定し、スプ
リング５４のバネ定数からスプリング５４の発生する反
力を計算し、被加工物３６に対して発生する目標荷重が
スピンドル５２の位置にかかわらず一定になるように空
気室５３ａ，５３ｂ間の差圧を制御する。However, as described above, the spindle 52
Since there is no vertical constraint, the own weight of the movable part is added to the target load unless the own weight of the movable part is canceled. Therefore, in this embodiment, in order to minimize the pressure difference between the air chambers 53a and 53b, one end of the spring 54 is attached to the main body 51,
The other end is fixed to the spindle 52, and the spindle 5
Cancel weight less than 2. There is a case where the pressure difference between the air chambers 53a and 53b is used without using the spring 54 to support the own weight of the movable portion below the spring 54. In this case, the pressure for canceling the own weight is an offset and the differential pressure sensor 71 is used. Therefore, the S / N ratio of the differential pressure measurement deteriorates, and the load accuracy decreases. Regarding the spring 54, for example, when the dynamic weight of the movable part is 3 kg and the dynamic range of the target load is 0 to 500 g,
If the weight to be canceled in 4 is 3 kg, the load generated by the air pressure on the spindle will be 0 to 500 g. The spring 54 is set so that the vertical position of the spindle 52 cancels its own weight at the center position of the movable effective range, but when the position of the spindle 52 relative to the main body 51 changes, the spring 54 is generated. The reaction force changes. The controller 74 measures the position of the spindle 52 with the displacement meter 66 and the amplifier 75, calculates the reaction force generated by the spring 54 from the spring constant of the spring 54, and the target load generated on the workpiece 36 is the spindle 52. The pressure difference between the air chambers 53a and 53b is controlled so as to be constant regardless of the position.
【００４３】研磨ヘッド５０の傾きによるエアシリンダ
の発生力補正について説明する。The correction of the generated force of the air cylinder due to the inclination of the polishing head 50 will be described.
【００４４】あらかじめ加重軸（スピンドル）５２を垂
直状態で可動部の自重を求め、コントローラ７４に登録
する。被加工物３６の加工面の曲率の法線方向に研磨ヘ
ッド５０の加重軸（スピンドル）５２を一致させたと
き、図１に示す角度計９０で検知した研磨ヘッド５０の
水平に対する角度を不図示のアンプを介してコントーラ
７４に送る。コントーラ７４では、この検出した角度か
ら現在の可動部の自重を計算し、先に登録した可動部の
自重に対して減少した分だけエアシリンダで発生する力
を大きくし、被加工物３６の加工面の曲率の法線方向に
ついて常に一定の研磨加工力を発生する。The weight of the movable part is obtained in advance while the weighting shaft (spindle) 52 is in the vertical state and registered in the controller 74. When the weight axis (spindle) 52 of the polishing head 50 is aligned with the normal direction of the curvature of the processing surface of the workpiece 36, the angle of the polishing head 50 with respect to the horizontal that is detected by the goniometer 90 shown in FIG. 1 is not shown. Sent to the controller 74 via the amplifier. In the controller 74, the present self-weight of the movable part is calculated from the detected angle, and the force generated by the air cylinder is increased by the reduced amount with respect to the self-weight of the previously registered movable part to process the workpiece 36. A constant polishing force is always generated in the normal direction of the curvature of the surface.
【００４５】弾性球体工具６５が研磨液９２に没するた
めに生じる浮力を起因とするエアシリンダの発生力補正
について説明する。The correction of the generated force of the air cylinder due to the buoyancy generated when the elastic spherical tool 65 is submerged in the polishing liquid 92 will be described.
【００４６】図１に示すレベル計９１にて検出された研
磨液９２の液面の高さを不図示のアンプを介してコント
ローラ７４へ送る。コントーラ７４は、この検出した液
面の高さから弾性球体工具６５の研磨液中に没している
体積相当の浮力を計算し、この分だけエアシリンダに発
生する力を大きくし、弾性球体工具６５の沈み量に左右
されることなく常に一定の研磨加工力を発生する。The height of the liquid surface of the polishing liquid 92 detected by the level meter 91 shown in FIG. 1 is sent to the controller 74 via an amplifier (not shown). The controller 74 calculates the buoyancy force corresponding to the volume of the elastic spherical tool 65 submerged in the polishing liquid from the detected height of the liquid surface and increases the force generated in the air cylinder by this amount to increase the elastic spherical tool. A constant polishing force is always generated without being influenced by the sinking amount of 65.
【００４７】次に、本発明の第２実施例について図６を
参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００４８】ボビン８２にビス等で固設された荷重軸８
５は角形であり、その４面を本体８３に取り付けられた
４個の多孔質パッド８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ
（不図示）によって非接触に支持されている。したがっ
て、４方向より拘束されているために、軸回りの回転は
不可となり、実施例１の如く、回り止めを設ける必要が
なくなる。非接触に支持するため、上下方向には損失な
く力が伝達され、ボイスコイルモータ８１（以下、ＶＣ
Ｍ８１という）に発生する力がダイレクトに弾性球体工
具６５に伝わる。ＶＣＭ８１の発生する力は、ボビン８
２の上下方向の位置による差異を生じるので、変位計８
６でその位置を読み取り、その差を補正するようにＶＣ
Ｍ８１に流れる電流をコントロールする。研磨ヘッド５
０の傾き補正、弾性球体工具６５の浮力補正も行う。The load shaft 8 fixed to the bobbin 82 with screws or the like.
Reference numeral 5 is a prism, and four porous pads 84a, 84b, 84c, 84d having four surfaces attached to the main body 83.
It is supported in a non-contact manner by (not shown). Therefore, since it is constrained from four directions, it cannot rotate about the axis, and it is not necessary to provide a rotation stopper as in the first embodiment. Since it is supported in a non-contact manner, the force is transmitted in the vertical direction without loss, and the voice coil motor 81 (hereinafter referred to as VC
The force generated in (M81) is directly transmitted to the elastic spherical tool 65. The force generated by the VCM 81 is the bobbin 8
Since there is a difference depending on the vertical position of 2, the displacement meter 8
Read the position at 6 and VC to correct the difference.
Controls the current flowing through M81. Polishing head 5
The inclination correction of 0 and the buoyancy of the elastic spherical tool 65 are also corrected.
【００４９】なお、弾性球体工具６５を回転させる構成
については第１実施例と同様である。The structure for rotating the elastic spherical tool 65 is the same as in the first embodiment.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように本発明による研磨ヘ
ッドは、エアシリンダにより研磨加工力を発生し、その
加重軸（スピンドル）をエアベアリングで支持すること
で前記エアシリンダで発生させる研磨加工力を損失無く
弾性球体工具に伝達し、回転軸をエアシリンダで支持す
ることで回転軸に装着した回転手段で発生させる回転力
を損失無く弾性球体工具に伝達し、前記エアシリンダ下
に配設されたエアスピンドル、弾性球体工具の回転系等
可動部の自重をキャンセルするためのスプリングを設
け、前記エアシリンダに発生する力を研磨加工力のみと
することで研磨加工力の精度を向上させることができ
る。As described above, in the polishing head according to the present invention, the polishing force is generated by the air cylinder, and the weighting shaft (spindle) is supported by the air bearing to generate the polishing force by the air cylinder. Is transmitted to the elastic spherical tool without loss, and the rotational force generated by the rotating means attached to the rotary shaft is transmitted to the elastic spherical tool without loss by supporting the rotary shaft with the air cylinder, and is disposed under the air cylinder. By providing a spring for canceling the own weight of the movable part such as the air spindle and the rotating system of the elastic spherical tool, and improving the accuracy of the polishing force by using only the polishing force as the force generated in the air cylinder. it can.
【００５１】また、スピンドル変位、研磨ヘッドの傾
き、研磨液面の高さをそれぞれ検知する各検知手段と、
各検知手段からの信号に基づいて、シリンダに発生する
力を制御する制御手段とを有することで研磨加工力を常
に一定にし、弾性球体工具を被加工物に押し付けた際の
弾性球体工具のつぶれ面面積精度を向上させることがで
きる。さらに、工具の回転軸をできる限り弾性球体の工
具の近辺で支持し、振動を排除することができる。Further, each detecting means for respectively detecting the displacement of the spindle, the inclination of the polishing head, and the height of the polishing liquid surface,
Based on the signal from each detection means, it has a control means for controlling the force generated in the cylinder so that the polishing processing force is always constant and the elastic spherical tool is crushed when the elastic spherical tool is pressed against the workpiece. The surface area accuracy can be improved. Furthermore, the rotation axis of the tool can be supported as close to the tool as an elastic sphere so that vibration can be eliminated.
【００５２】一方、本発明による研磨装置は、チルティ
ング装置と直交２軸回転１軸のテーブルとを有し、前記
保持手段に研磨ヘッドを装着し、また、前記テーブル上
に被加工物を装着することにより、被加工物の表面形状
のあらゆる曲率に対してその法線方向と研磨ヘッドの加
重方向とを一致させることができるので、あらゆる曲率
の被加工物に対応し、リアルタイムでエアシリンダの発
生力を制御して研磨加工力を常に一定にし、高精度な研
磨加工を実現することができる。On the other hand, the polishing apparatus according to the present invention has a tilting device and a table of two-axis rotation and one axis of rotation, the polishing head is mounted on the holding means, and the workpiece is mounted on the table. By doing so, it is possible to match the normal direction of the surface shape of the workpiece with the direction of weighting of the polishing head. It is possible to control the generated force so that the polishing processing force is always constant and highly accurate polishing processing can be realized.
【図１】本発明の研磨ヘッドの第１実施例を示す要部断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing a first embodiment of a polishing head of the present invention.
【図２】本実施例の研磨ヘッドが装着される研磨装置を
示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a polishing apparatus to which the polishing head of this embodiment is mounted.
【図３】本実施例中のＺチルティング装置を示す斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view showing a Z tilting device in the present embodiment.
【図４】本実施例のまわり止め機構を示す正面図であ
る。FIG. 4 is a front view showing a detent mechanism of the present embodiment.
【図５】本実施例の加工圧の制御を説明するための図で
ある。FIG. 5 is a diagram for explaining control of processing pressure according to the present embodiment.
【図６】本発明の研磨ヘッドの第２実施例を示す要部断
面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of essential parts showing a second embodiment of the polishing head of the present invention.
【図７】研磨装置の従来例を示し、（Ａ）は正面図、
（Ｂ）は側面図である。FIG. 7 shows a conventional example of a polishing apparatus, (A) is a front view,
(B) is a side view.
【図８】図７に示す研磨装置で球面加工物を加工する際
の模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram when a spherical workpiece is processed by the polishing apparatus shown in FIG.
【図９】図７に示す研磨装置で球面加工物を加工する際
の加工域を表す図である。9 is a diagram showing a processing area when a spherical workpiece is processed by the polishing apparatus shown in FIG.
３０ 研磨装置 ３１ 定盤 ３２ Ｙテーブル ３３ Ｘテーブル ３４ θテーブル ３５ タブ ３６ 被加工物 ３６ａ 被加工物面 ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 研磨フレーム ４０ Ｚチルティング装置 ４１ 三角取付板 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ ブロック ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 研磨アーム ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ モータ ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ 軸 ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ ボールネジ ４７ａ，４７ｂ，４７ｃ ユニバーサルジョイント ４８ 研磨ヘッド取付板 ５０ 研磨ヘッド ５１ 本体 ５２ スピンドル ５２ａ スピンドル圧力受け面ａ ５２ｂ スピンドル圧力受け面ｂ ５３ａ 空気室ａ ５３ｂ 空気室ｂ ５４ スプリング ５５ 多孔質材 ５６ａ，５６ｂ プレート ５７ａ，５７ｂ 多孔質プレート ５８ 移動プレート ５９ 取付板 ６０ａ モータ ６０ｃ 出力軸 ６１ 多孔質材 ６２ ハウジング ６３ａ 多孔質材 ６３ｂ 多孔質材 ６４ 回転軸 ６５ 工具 ６６ 変位計 ７１ 差圧センサ ７２ サーボ弁 ７３ 空気源 ７４ コントローラ ８１ ボイスコイルモータ ８２ ボビン ８３ 本体 ８４ａ 多孔質パッド ８４ｂ 多孔質パッド ８４ｃ 多孔質パッド ８５ 加重軸 ８６ 変位計 ９０ 角度計 ９１ レベル計 ９２ 研磨液 30 Polishing Device 31 Surface Plate 32 Y Table 33 X Table 34 θ Table 35 Tab 36 Workpiece 36a Workpiece Surface 37a, 37b, 37c Polishing Frame 40 Z Tilting Device 41 Triangular Mounting Plate 42a, 42b, 42c Block 43a, 43b, 43c Polishing arm 44a, 44b, 44c Motor 45a, 45b, 45c Shaft 46a, 46b, 46c Ball screw 47a, 47b, 47c Universal joint 48 Polishing head mounting plate 50 Polishing head 51 Main body 52 Spindle 52a Spindle pressure receiving surface a 52b Spindle Pressure receiving surface b 53a Air chamber a 53b Air chamber b 54 Spring 55 Porous material 56a, 56b Plate 57a, 57b Porous plate 58 Moving plate 59 Mounting plate 60a Motor 60c Output shaft 61 Porous Material 62 Housing 63a Porous Material 63b Porous Material 64 Rotating Shaft 65 Tool 66 Displacement Sensor 71 Differential Pressure Sensor 72 Servo Valve 73 Air Source 74 Controller 81 Voice Coil Motor 82 Bobbin 83 Main Body 84a Porous Pad 84b Porous Pad 84c Porous pad 85 Weighted shaft 86 Displacement meter 90 Angle meter 91 Level meter 92 Polishing liquid
Claims (4)
物が浸され、一方、弾性球体工具が被加工物に押し付け
られ、かつ回転し、それに誘発される前記研磨液の流れ
により研磨液中の研磨砥粒が前記被加工物に衝突し、前
記被加工物の表面微小領域が加工されるように構成され
た研磨装置における前記弾性球体工具を被加工物に押し
付ける加重手段と、前記弾性球体工具を回転させる回転
手段とを有する研磨ヘッドにおいて、 前記加重手段にエアシリンダを持ち、その加重軸は上下
方向に移動可能なガイドをエアベアリングによって支持
され、 また、回転手段においては、その回転軸が前記加重軸に
任意の角度を有して装着され、回転方向に移動可能にエ
アベアリングによって支持されていることを特徴とする
研磨ヘッド。1. A work piece is dipped in a polishing liquid in which abrasive grains are dispersed, while an elastic spherical tool is pressed against the work piece and is rotated, whereby the flow of the polishing liquid induced by the work piece is caused. Polishing abrasive grains in a polishing liquid collide with the work piece, and a weighting means for pressing the elastic spherical tool in the work piece in the polishing apparatus configured to process the surface minute area of the work piece, In a polishing head having rotating means for rotating the elastic spherical tool, the weighting means has an air cylinder, and the weighting shaft has a vertically movable guide supported by an air bearing, and in the rotating means, A polishing head, the rotation shaft of which is attached to the weight shaft at an arbitrary angle, and is supported by an air bearing so as to be movable in the rotation direction.
をキャンセルするためのスプリングを装着し、加重軸の
垂直方向の変位を検知する変位検知手段と、研磨ヘッド
の傾きを検知する傾き検知手段と、研磨液面の高さを検
知する液面検知手段とを有し、かつこれら変位検知手
段、傾き検知手段および液面検知手段からの信号を基
に、前記スプリングの反力変化と傾き時の自重変化と浮
力変化とを、前記エアシリンダで発生する力を制御する
ことで、補正する制御手段を有することを特徴とする請
求項１に記載の研磨ヘッド。2. The weighting means is provided with a spring for canceling the weight of the movable part of the weighting means, the displacement detecting means for detecting the vertical displacement of the weighting axis, and the inclination detecting means for detecting the inclination of the polishing head. And a liquid level detecting means for detecting the height of the polishing liquid level, and based on the signals from the displacement detecting means, the tilt detecting means and the liquid level detecting means, the reaction force change of the spring and the tilting time. The polishing head according to claim 1, further comprising a control unit that corrects the self-weight change and the buoyancy change by controlling the force generated in the air cylinder.
具の近辺で支持したことを特徴とする請求項１または２
に記載の研磨ヘッド。3. The elastic ball tool according to claim 1, wherein a rotary shaft of the elastic ball tool is supported near the elastic ball tool.
The polishing head according to 1.
ぞれ直交する２移動軸と、その上方に垂直軸回りに回転
移動し、回転位置決め可能に設けられた回転移動軸とを
有するテーブルを備えた研磨装置において、 被加工物は前記テーブルに固定され、 前記被加工物の法線方向を追従しながら加工するよう
に、前記回転移動軸上方に設けられたチルティング機構
に請求項１、２または３に記載の研磨ヘッドが装着され
たことを特徴とする研磨装置。4. A table having two moving shafts, which are provided on the surface plate so as to be positioned so as to be orthogonal to each other, and a rotary moving shaft which is provided above the rotating shaft so as to be rotationally moved about a vertical axis and capable of being rotationally positioned. In the polishing apparatus, the workpiece is fixed to the table, and a tilting mechanism provided above the rotary movement axis is configured to perform processing while following the normal direction of the workpiece. Alternatively, the polishing head according to item 3 is mounted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03252401A JP3113002B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Polishing head, polishing apparatus and processing method |
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|---|---|---|---|
| JP03252401A JP3113002B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Polishing head, polishing apparatus and processing method |
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