JPH08300256A - ワーク厚さ測定装置付き平面研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で操作が容易なワーク厚さ測定装
置を備えた平面研磨装置を得る。 【構成】 平面研磨装置の上定盤１に、上下両定盤１，
２間の間隔に応じた信号を出力する一つの間隔測定セン
サ３０を取り付け、下定盤２に、上記間隔測定センサ３
０に間隔信号とは異なる二つの位置信号を出力させる二
つの穴３１ａ，３１ａを設け、上記間隔測定センサ３０
を、間隔信号の中から二つの位置信号の間にある信号を
抽出して、砥粒の厚さ分と上定盤の摩耗分とを補正する
ことによりワーク６の厚さを求める演算・制御装置３３
に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、研磨加工中のワークの
厚さを自動的に測定する厚さ測定装置を備えた、ワーク
厚さ測定装置付き平面研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平面研磨装置におけるワークの厚さ測定
装置として、例えば実公平５−２２８０号公報に記載の
ものが公知である。これは、上下の定盤の間にワークを
挟持して研磨加工する両面研磨装置において、両定盤の
間隔を測定してその間隔からワークの厚さを求めるもの
で、上定盤に、間隔検出用のセンサと、下定盤の回転位
置を検出するための位置検出センサとを取り付け、この
位置検出センサで下定盤に設けられている位置信号発信
器からの出力信号を検出し、その検出時に間隔検出セン
サから出力される検出信号に基づいてワークの厚さを求
めることにより、常に下定盤の同じ回転位置における間
隔からワークの厚さを測定できるようにしたものであ
る。

【０００３】ところが、上記従来の研磨装置において
は、上下定盤の相対回転位置の検出と相互間隔の検出と
を、二つのセンサ、即ち、位置検出センサと間隔検出セ
ンサとを使用して別々に行っていたため、装置の構成が
複雑であるばかりでなく、二つのセンサからの信号を関
連付けて処理しなければならないために、演算装置が複
雑化して信号処理操作も煩雑になる等の欠点があった。
また、回転位置検出用の上記位置検出センサと位置信号
発信器とは、定盤の摩耗や加工条件等に応じてそれらの
間隔を度々調整しなければならないが、その調整作業が
非常に面倒であるばかりでなく、検出に当って研磨材や
水の影響を受け易いため、メンテナンスに非常に手間が
かかるという欠点もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上下
の定盤の相対回転位置と相互間隔とを一つのセンサで検
出できるように構成することにより、構造が簡単で操作
も容易なワーク厚さ測定装置付き平面研磨装置を得るこ
とにある。本発明の他の課題は、測定に当って研磨材や
水の影響を受けにくく、且つメンテナンスも容易なワー
ク厚さ測定装置付き平面研磨装置を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の平面研磨装置は、ワークを両側から挟持し
て研磨加工する回転自在の上下の定盤と、これら上下の
定盤間の間隔からワークの厚さを求める厚さ測定装置と
を備えてなり、該厚さ測定装置が、上定盤に取り付けら
れて、両定盤間の間隔に応じた信号を出力する一つの間
隔測定センサと、下定盤に設けられ、上記間隔測定セン
サに間隔信号とは異なる二つの位置信号を出力させる位
置信号発生手段と、上記間隔測定センサから出力される
間隔信号の中から二つの位置信号の間にある信号を抽出
して、砥粒の厚さ分と定盤の摩耗分とを補正することに
よりワークの厚さを求める演算・制御装置とを有するこ
とを特徴としている。本発明の具体的な構成態様によれ
ば、上記間隔測定センサが、金属製の下定盤に生ずる渦
電流から両定盤間の間隔を測定する渦電流センサで構成
され、上記位置信号発生手段が、下定盤に所要の狭小間
隔をおいて穿設された２つの穴で構成されている。上記
中空部には、合成樹脂等の電気不導体を充填することが
できる。

【０００６】

【作用】上下の定盤間に挟持されたワークは、回転する
これらの定盤により研磨加工される。研磨加工中に両定
盤の間隔は間隔測定センサにより測定され、該間隔測定
センサからは、定盤の間隔に応じた間隔信号が出力され
ると共に、位置信号発生手段による二つの位置信号が出
力され、これらの信号が演算・制御装置に送られる。そ
して該演算・制御装置においては、上記間隔信号の中か
ら二つの位置信号の間にある信号が抽出され、この信号
に対して砥粒の厚さ分と定盤の摩耗分とを補正する処理
が施されることにより、ワークの厚さが求められる。か
くして、上下の定盤の相対回転位置と相互間隔とを一つ
のセンサで検出することにより、常に同じ回転位置にお
ける定盤の相互間隔からワークの厚さを求めることがで
き、この結果、装置の構成が簡単になると共に、信号処
理操作等も簡略化される。また、電気的な位置信号発信
器とその信号を検出する専用の位置センサとを用いてい
ないため、相対回転位置の測定に当って研磨材や水の影
響を受けにくく、且つ、各部材の位置調整等を行う必要
がないためメンテナンスも容易である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明するに、図１に示す平面研磨装置は、基本
的には公知の研磨装置と同じ構成を有するものであっ
て、同軸状に位置してそれぞれ駆動回転自在の上下の定
盤１，２と太陽歯車３及び内歯歯車４を備え、両歯車
３，４で遊星歯車状に駆動されるキャリヤ５に保持させ
たワーク６を、上下の定盤１，２で両側から挟んで研磨
するものである。

【０００８】上記下定盤２と太陽歯車３及び内歯歯車４
は、同軸状に配設された駆動軸８，９，１０上にそれぞ
れ取り付けられ、上記各駆動軸の下端の歯車を介して図
示しない駆動装置に連結されており、一方、上定盤１
は、機体に取り付けられた昇降用シリンダ１２のロッド
１３に、上定盤１に加圧力を作用させる加圧用シリンダ
１４、該加圧用シリンダから延出する加圧ロッド１５、
該加圧ロッドの下端に自動調芯軸受を介して取り付けら
れた定盤吊り１６、該定盤吊り１６から垂下する複数の
スタッド１７、及び該スタッドの下端に固定された中継
プレート１８を介して取り付けられ、図示の下降位置に
おいて中継プレート１８上の係止部材１９が駆動軸１１
の上端のドライバ１１ａに係合し、該ドライバ１１ａを
介して上記駆動装置により駆動されるようになってい
る。

【０００９】上記平面研磨装置には、加工中のワーク６
の厚さを測定するための厚さ測定装置が付設されてい
る。この厚さ測定装置は、図２及び図５からも分かるよ
うに、上定盤１に取り付けられて両定盤１，２間の間隔
に応じた間隔信号Ｓを出力する一つの間隔測定センサ３
０と、下定盤２に設けられて、上記間隔測定センサ３０
に間隔信号Ｓとは異なる大きさの二つの位置信号Ｐ１，
Ｐ２を出力させる位置信号発生手段３１と、上記間隔測
定センサ３０から出力されるこれらの信号を演算・制御
装置３３に送る伝送機構３２と、間隔測定センサ３０か
ら送られてくる間隔信号Ｓを演算処理してワーク６の厚
さを求める上記演算・制御装置３３とで構成されてい
る。

【００１０】上記間隔測定センサ３０は、金属製の下定
盤２に回転により生ずる渦電流を検出して、検出した渦
電流から両定盤１，２の間隔に応じた大きさの信号を出
力する渦電流センサからなっており、該センサ３０が、
上定盤１の外周に近い位置に穿設した取付穴３４内に、
該上定盤１の摩耗を考慮してセンサの下端部を上定盤の
加工面よりも若干後退させた状態で、上下方向に位置調
節自在、即ち、下定盤２に対する測定距離を調節自在な
るように取り付けられている。なお、このように間隔測
定センサ３０を後退させることにより取付穴３４の下端
部に形成される窪みは、中空のままでも良いが、該取付
穴３４の穴縁でワークが傷付けられるのを防止するた
め、合成樹脂等の充填部材３５を充填するのが望まし
い。

【００１１】上記間隔測定センサ３０により測定される
間隔は、該間隔測定センサ３０と下定盤２との間の間隔
であって、厳密には上下の定盤１，２間の間隔ではない
が、間隔測定に当っては、上下の定盤１，２同士が直接
当接した状態を零点として調整しているため、上記間隔
測定センサ３０と下定盤２との間隔をそのまま両定盤
１，２間の間隔として使用することができる。ところが
実際には、研磨の進行と共に僅かながら定盤は摩耗する
ため、その摩耗分だけ両定盤１，２の実際の間隔は測定
間隔よりも大きくなり、それに基づいて求められたワー
ク６の厚さにも誤差が生じる。そこで、定盤の摩耗があ
る場合には、後述するように上定盤２の摩耗分について
の補正を行うようにしている。

【００１２】また、上記位置信号発生手段３１は、図２
及び図３から分かるように、下定盤２に穿設した２つの
穴３１ａ，３１ａからなっている。これらの穴３１ａ
は、上記間隔測定センサ３０が通過する円周上の位置
に、両穴３１ａ，３１ａの間の部分で間隔測定を行い得
る程度の狭小間隔をおいて設けられ、これらの穴３１
ａ，３１ａの位置で上記間隔測定センサ３０が上記位置
信号Ｐ１，Ｐ２を出力するようになっている。これらの
各穴３１ａ内は中空のままでも良いが、それらの穴縁で
ワークが傷付けられるのを防止するため、合成樹脂等の
電気不導体３６を充填することが望ましい。

【００１３】なお、本発明において穴とは、必ずしも下
定盤２を完全に貫通するものだけを言うのではなく、非
貫通状態に切設された窪みも含むものであり、穴の断面
形状も円形に限らず、四角形やその他の形状であっても
良い。

【００１４】上記穴３１ａ，３１ａを下定盤２に穿設す
る場合、図４に示すように、該下定盤２に格子状やその
他の形の目切りが施されている場合には、できるだけ目
切り溝３７に近い位置に設けるのが好ましく、また、目
切り溝３７によるノイズ信号Ｐｎ（図５参照）と穴３１
ａ，３１ａによる位置信号Ｐ１，Ｐ２とを識別できるる
ようにするため、図２に示すように、穴３１ａの径及び
深さをそれぞれ目切り溝３７の幅及び深さよりも大きし
て、ノイズ信号Ｐｎより大きい出力の位置信号Ｐ１，Ｐ
２が得られるようにすることが必要である。

【００１５】間隔測定センサ３０からの信号を演算・制
御装置３３に伝送する上記伝送機構３２は、定盤吊り１
６に取り付けられたアンプ３８とロータリクネクタ３９
とを有し、間隔測定センサ３０からの出力信号を上記ア
ンプ３８で増幅したあと、ロータリクネクタ３９を介し
て演算・制御装置３３に伝送するように構成されてい
る。しかし、間隔測定センサ３０からの信号を伝送し得
るものであれば、無線方式などその他の構成の伝送機構
を用いることもできる。

【００１６】更に、上記演算・制御装置３３は、間隔測
定センサ３０から出力される間隔信号Ｓの中から二つの
位置信号Ｐ１，Ｐ２の間にある信号を抽出し、その信号
に砥粒の厚さ分を減じる補正と上定盤１の摩耗分を加え
る補正とを施すことにより、ワーク６の厚さを求めるも
ので、必要ならば、ワーク６の厚さが設定値と等しくな
ったところで制御信号を出力し、装置を自動的に停止す
るように構成することもできる。

【００１７】更に具体的に説明すると、上記演算・制御
装置３３は、間隔測定センサ３０から出力される間隔信
号Ｓを、第１の位置信号Ｐ１のピーク値を少し過ぎたａ
点を起点として、第２の位置信号Ｐ２が出力された少し
後までの時間ｔについてサンプリングし、サンプリング
した信号の中から、上記Ｐ点と第２の位置信号Ｐ２上の
ｂ点（ピーク値直前でａ点と同じ大きさ）との間にある
複数の信号を抽出し、それらの信号の中の上記ａ点とｂ
点とのほぼ中央にある複数個について平均値を求め、求
めた平均値に上記補正処理を施すことにより、ワーク６
の厚さを求めるものである。ここで、上記砥粒の厚さ及
び上定盤１の摩耗量については、経験的に得られたもの
が演算・制御装置３３に予め入力されている。

【００１８】上記構成を有する平面研磨装置において、
各キャリヤ５に保持されたワーク６は、太陽歯車３及び
内歯歯車４により遊星運動する該キャリヤ５と共に遊星
運動しながら、回転する上下の定盤１，２により研磨加
工される。研磨加工中に上下の定盤１，２間の間隔は、
間隔測定センサ３０により常に測定されていて、該間隔
測定センサ３０からは、図５に示すような、定盤１，２
の間隔に応じた間隔信号Ｓが出力されると共に、穴３１
ａ，３１ａよる二つの位置信号Ｐ１，Ｐ２が出力され、
これらの信号が伝送機構３２を介して演算・制御装置３
３に送られる。

【００１９】そして上記演算・制御装置３３において
は、上記間隔信号Ｓの中から二つの位置信号Ｐ１，Ｐ２
の間にある信号が抽出され、この信号に対して砥粒の厚
さ分と上定盤１の摩耗分とを補正する処理が施されるこ
とにより、ワーク６の厚さが求められる。

【００２０】かくして、上下の定盤１，２の相対回転位
置と相互間隔との両方を一つのセンサ３０で検出するこ
とにより、常に同じ相対回転位置における定盤の相互間
隔からワーク６の厚さを精度良く求めることができ、こ
の結果、装置の構成が簡単になるばかりでなく、一つの
センサからの信号だけを処理すれば良いため信号処理操
作も容易になって、演算・制御装置の構成やその設計及
び操作も簡略化することができる。また、電気的な位置
信号発信器とその信号を検出する専用の位置センサとを
用いていないため、相対回転位置の測定に当って研磨材
や水の影響を受けにくく、且つ、上記発信器とセンサと
の位置調整等を行う必要がないためメンテナンスも容易
である。特に、上記の如く位置信号発生手段３１を下定
盤２に設けた穴３１ａで形成することにより、この点は
より改善される。

【００２１】上記実施例では、間隔測定センサ３０を渦
電流センサにより構成しているが、この間隔測定センサ
３０は、相対回転する両定盤間の間隔を非接触で測定で
きるものであれば、上述した渦電流式以外のものであっ
ても良く、例えば、下定盤に超音波を照射してその反射
波から定盤間距離を測定する超音波式のものや、その他
の電磁式あるいは光学式のものなどを使用することがで
きる。そしてこれらの場合には、それぞれのセンサに適
した位置信号発生手段が設けられることは当然である。

【００２２】

【発明の効果】このように本発明によれば、一つのセン
サにより上下の定盤の相対回転位置と相互間隔とを検出
して、常に同じ回転位置における定盤の相互間隔からワ
ークの厚さを精度良く求めることができ、この結果、二
つのセンサを使用する従来装置に比べて装置の構成を簡
略化できるばかりでなく、一つのセンサからの信号だけ
を処理すれば良いため信号処理操作も容易になって、演
算・制御装置の構成やその設計及び操作も簡略化するこ
とができる。また、従来装置のような電気的な位置信号
発信器とその信号を検出する専用の位置センサとを使用
していないため、相対回転位置の測定に当って研磨材や
水の影響を受けにくく、且つ、各部材の位置調整等を行
う必要がないためメンテナンスも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線での拡大断面図である。

【図３】図１における下定盤とキャリヤとの平面図であ
る。

【図４】下定盤の異なる構成例を示す平面図である。

【図５】間隔測定センサからの出力信号を示す線図であ
る。

【符号の説明】

１ 上定盤 ２ 下定盤 ６ ワーク ３０ 間隔測定セン
サ ３１ 位置信号発生手段 ３１ａ 穴 ３３ 演算・制御装置 ３６ 電気不導体 Ｓ 間隔信号 Ｐ１，Ｐ２ 位置
信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを両側から挟持して研磨加工する回
   転自在の上下の定盤と、これら上下の定盤間の間隔から
   ワークの厚さを求める厚さ測定装置とを備えてなり、 上記厚さ測定装置が、 上定盤に取り付けられ、両定盤間の間隔に応じた信号を
   出力する一つの間隔測定センサと、 下定盤に設けられ、上記間隔測定センサに間隔信号とは
   異なる大きさの二つの位置信号を出力させる位置信号発
   生手段と、 上記間隔測定センサから出力される間隔信号の中から二
   つの位置信号の間にある信号を抽出して、砥粒の厚さ分
   と定盤の摩耗分とを補正することによりワークの厚さを
   求める演算・制御装置と、を有することを特徴とするワ
   ーク厚さ測定装置付き平面研磨装置。
2. 【請求項２】上記間隔測定センサが、金属製の下定盤に
   生ずる渦電流から両定盤間の間隔を測定する渦電流セン
   サであり、上記位置信号発生手段が、下定盤に所要の狭
   小間隔をおいて穿設された２つの穴であることを特徴と
   する請求項１に記載のワーク厚さ測定装置付き平面研磨
   装置。
3. 【請求項３】上記穴内に合成樹脂等の電気不導体が充填
   されていることを特徴とする請求項２に記載のワーク厚
   さ測定装置付き平面研磨装置。