JPH1133900A - 平面研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリヤの定位置停止が可能でロール・オフ
の問題がない平面研磨装置を提供する。 【解決手段】 太陽歯車１２及び内歯歯車１３と、これ
ら両歯車１２，１３に噛合して太陽歯車１２の回りを遊
星運動する外歯歯車状のワーク保持用キャリヤ１４と、
各キャリヤ１４に保持されたワーク１５の両面を研磨す
る上下の定盤１０，１１とを有する平面研磨装置におい
て、上記キャリヤ１４と太陽歯車１２及び内歯歯車１３
のギヤ比を１：３：５に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面研磨装置に関
するものであり、更に詳しくは、定位置停止が可能でロ
ール・オフの問題がない平面研磨装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ラッピングマシンやポリッシングマシン
等の平面研磨装置は、一般に、同軸状に位置して駆動回
転自在の太陽歯車及び内歯歯車と、これら両歯車に噛合
して太陽歯車の回りを遊星運動する複数の外歯歯車状を
したワーク保持用キャリヤと、駆動回転自在の上下の定
盤とを有し、上記キャリヤに保持されたワークの両面を
上下の定盤で両側から挟んで研磨するように構成されて
いる。

【０００３】このような平面研磨装置おいては、各キャ
リヤに対する未加工ワークの搬入と加工済ワークの搬出
とを自動的に行うため、加工終了時に上記キャリヤを常
に一定の位置に停止させることが必要であり、このため
従来では、例えば特開平４−１３５６６号公報に開示さ
れているように、キャリヤと太陽歯車及び内歯歯車のギ
ヤ比を１：１：３に設定し、太陽歯車を４ｎ（ｎは整
数）回転させたとき各キャリヤが必ず最初の位置に停止
するように構成している。

【０００４】ところが、このようなギヤ比を持つ従来の
平面研磨装置おいては、キャリヤの定位置停止は可能で
あるものの、ロール・オフが発生して研磨精度が低下す
るのを避けることができない。このロール・オフの問題
は、主として定盤の内外周の周速差により発生するもの
で、図３に示すように、キャリヤ１と太陽歯車２と内歯
歯車３とのギヤ比を１：１：３に設定すると、キャリヤ
１の半径をｒとした場合に、太陽歯車２の半径がｒで内
歯歯車３の半径が３ｒとなるため、近似計算で定盤４の
内周側半径はｒ、外周側半径は３ｒとなり、定盤半径３
ｒの約２／３を作業面として研磨に使用することにな
る。従って、定盤径に対する作業面の幅Ｈが非常に大き
いために内外周の周速差も大きくなり、この周速差のた
めにワークの研磨に差が生じるのである。

【０００５】従って、上記ロール・オフの発生を防止す
るには、定盤径に対する作業面の幅をできるだけ小さく
して、内外周の周速差を可能な限り小さくすることが必
要である。

【０００６】特に、ラッピングマシンのように定盤４の
作業面が等分された（一般には２０等分されている）複
数のセグメント砥石５により構成されている場合には、
キャリヤ１に保持されたワーク６が、該キャリヤ１の自
転及び公転によって複数のセグメント砥石５，５間を移
動しながら研磨されることになるため、ロール・オフが
発生し易い。

【０００７】即ち、図３から明らかなように、上記各セ
グメント砥石５は細長い台形状をしていて内周側の砥石
幅ａがワーク６の直径（アルミニウム製磁気ディスク基
板は直径が３．５インチ）より小さいため、加工終了時
に定盤４の内周側に位置するワークは、２〜３のセグメ
ント砥石間を移動することになり、外周側のワークより
は砥石に乗り移る回数が多くなる。一方、上記セグメン
ト砥石５は弾性体であるため、荷重の有無によるスプリ
ング現象を繰り返しており、この砥石のエッジでワーク
の外周部が強くこすられたときにロール・オフの現象が
発生する。そして、加工時の周速が大きい定盤外周側に
おいては、砥石５の弾性変形量が少ない間にワーク６が
素早く該砥石に乗り移るため、ロール・オフは発生しに
くいが、周速の小さい定盤内周側においては、砥石５の
弾性変形量が大きいときにワーク６が該砥石に乗り移る
ことになり、しかも乗り移る回数が多いため、ロール・
オフが発生し易い。

【０００８】従って、このように作業面がセグメント砥
石で構成された定盤を有する平面研磨装置において、ロ
ール・オフの発生を防止するには、上述したように定盤
の内外周の径差をできるだけ小さくして周速差を小さく
すること以外に、定盤内周側においてワークがセグメン
ト砥石に乗り移る回数をできるだけ少なくすることも重
要である。また、ワークの搬入・搬出を自動的に行うた
めには、キャリヤを定位置に停止させ得る機能を同時に
具備していなければならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、キャ
リヤの定位置停止が可能でロール・オフの問題がない平
面研磨装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、同軸状に位置して駆動回転自在の太陽歯車及
び内歯歯車と、これら両歯車に噛合して太陽歯車の回り
を遊星運動する外歯歯車状のワーク保持用キャリヤと、
各キャリヤに保持されたワークの両面を研磨する駆動回
転自在の上下の定盤とを有する平面研磨装置において、
上記キャリヤと太陽歯車及び内歯歯車のギヤ比が１：
３：５に設定されていることを特徴とするものである。

【００１１】上記構成を有する平面研磨装置において、
キャリヤの半径をｒとすると、太陽歯車の半径が３ｒ、
内歯歯車の半径が５ｒとなるため、近似的に定盤の内周
側半径は３ｒ、外周側半径は５ｒとなって、定盤半径５
ｒの外周側の約２／５が作業面として研磨に使用される
ことになる。従って、ギヤ比が１：１：３である場合に
比べ、定盤径が大きくなると同時に該定盤径に対する作
業面の幅の割合が小さくなるため、定盤の内外周の周速
差は従来のものより大幅に小さくなり、この結果、ロー
ル・オフの発生を確実に防止することができる。

【００１２】しかも、太陽歯車を１．６ｎ回転させるこ
とにより各キャリヤをほぼ初期の自転位置及び公転位置
と同じ位置関係に停止させることができるため、ワーク
の搬入・搬出を自動的に行う自動機として構成すること
もできる。

【００１３】本発明の一つの具体的な構成態様によれ
ば、上記定盤の作業面が台形状をした複数のセグメント
砥石により形成されていて、各セグメント砥石の内周側
の砥石幅がワークの直径より大きく形成されている。こ
れにより、定盤内周側においてワークがセグメント砥石
に乗り移る回数を少なくして、乗り移りに伴うロール・
オフの発生を防ぐことができる。

【００１４】本発明の好ましい実施態様によれば、５つ
のワーク保持穴を有するキャリヤが等間隔で１０枚配置
されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る平面研磨装置
の一実施例の要部を概略的に示すもので、１０は円環状
の作業面１０ａを下面に備えた昇降自在の上定盤、１１
は円環状の作業面１１ａを上面に備えた下定盤、１２は
両定盤１０，１１の中心に位置する太陽歯車、１３は該
太陽歯車１２の回りを取り囲む内歯歯車であって、これ
らの各部材は共通軸線Ｌの回りに回転自在なるように配
設され、図示しない駆動源によって所要の方向に所要の
速度で駆動され得るようになっている。

【００１６】上記太陽歯車１２と内歯歯車１３との間に
は、外歯歯車状をしたワーク保持用キャリヤ１４が両歯
車１２，１３に噛合した状態で等間隔に複数配設され、
両歯車１２，１３の相対回転によって太陽歯車１２の回
りを自転しながら公転するいわゆる遊星運動を行うよう
になっている。これらの各キャリヤ１４は、図２からも
分かるように５つのワーク保持穴１４ａを有し、これら
の各ワーク保持穴１４ａ内に、例えば直径が３．５イン
チのアルミニウム製磁気ディスク基板のようなワーク１
５を保持できるようになっている。そして、遊星運動す
る各キャリヤ１４に保持されたワーク１５の両面を、回
転する上下の定盤１０，１１で研磨加工するように構成
されている。

【００１７】上記両定盤１０，１１の作業面は、図２に
部分的に示すように、台形状をした複数（図示の例では
２０枚）のセグメント砥石１７を環状に取り付けること
によって形成されている。

【００１８】また、上記キャリヤ１４と太陽歯車１２及
び内歯歯車１３のギヤ比は１：３：５に設定されてい
て、太陽歯車１２を１．６ｎ（ｎは整数）回だけ回転さ
せることによって各キャリヤ１４を、最初の自転位置及
び公転位置とほぼ同じ位置関係に停止させることができ
るようになっている。

【００１９】上記研磨装置には、定位置に停止した各キ
ャリヤ１４のワーク保持穴１４ａから加工済ワークを取
り出すアンローディング機構と、加工済ワークが取り出
されたワーク保持穴１４ａに未加工ワークを供給するロ
ーディング機構とが付設されているが、これらの機構と
しては公知のものが使用されるため、その構成について
は特に図示されていない。

【００２０】上記構成を有する平面研磨装置において、
図示しないローディング機構により各キャリヤ１４のワ
ーク保持穴１４ａに未加工ワーク１５が供給されると、
図１の位置から上定盤１２が下降して下定盤１３との間
に該ワーク１５を挟持し、その状態で両歯車１２，１３
及び両定盤１０，１１が所要の方向に所要の速度で回転
することにより、両歯車１２，１３間を自転しながら公
転する各キャリヤ１４に保持されたワーク１５の上下面
が上下の定盤１０，１１で研磨加工される。

【００２１】ここで、上記キャリヤ１４と太陽歯車１２
及び内歯歯車１３のギヤ比が１：３：５に設定されてい
るから、図２においてキャリヤ１４の半径をｒとする
と、太陽歯車１２の半径が３ｒ、内歯歯車１３の半径が
５ｒとなって、近似的に定盤１０，１１（上定盤１０は
省略）の内周側半径は３ｒ、外周側半径は５ｒとなり、
半径５ｒの定盤の外周側の約２／５の部分が作業面とし
て研磨に使用されることになる。このことは、ギヤ比が
１：１：３である従来のものに比べ、定盤径が大きくな
ったうえに該定盤径に対する作業面の幅Ｈの割合が小さ
くなったことを意味し、これによって定盤１０，１１の
内外周の周速差が大幅に小さくなるから、この周速差に
よるロール・オフの発生が確実に防止される。

【００２２】しかも、定盤径の拡大によって各セグメン
ト砥石１７の内周側の砥石幅も必然的に大きくなり、ワ
ーク１５の直径を越えるため、定盤内周側においてワー
ク１５がセグメント砥石１７に乗り移る回数も少なくな
り、乗り移りに伴うロール・オフの発生も防止される。

【００２３】例えば、上記キャリヤ１４が３．５インチ
の磁気ディスクを５枚保持可能で、その直径が３００ｍ
ｍであるとすれば、近似計算で定盤１０，１１の外周半
径は７５０ｍｍ、内周半径は４５０ｍｍ、作業面の幅Ｈ
は３００ｍｍとなる。そしてこの作業面上には、上記キ
ャリヤを１０枚配置することが可能となり、合計で５０
枚のワークを同時に処理することができる。

【００２４】この５０枚という数字は、磁気ディスクを
収容して搬送するためのカセットが２５枚単位であるこ
とから、最も作業効率の良い処理枚数であり、これは、
上記のようにキャリヤ１４と太陽歯車１２及び内歯歯車
１３のギヤ比を１：３：５に設定することによって容易
に実現することができる。

【００２５】また、上記のように定盤１０，１１の内外
周の周速差が小さくなると同時に、１枚のセグメント砥
石１７の内周側の砥石幅が約１４０ｍｍとなって、ワー
ク１５の直径（８９ｍｍ）より大きくなるため、定盤内
周側において研磨終了時にワーク１５がセグメント砥石
１７に乗り移る回数も減少することとなり、これによる
ロール・オフの発生も確実に防止されることが分かる。

【００２６】なお、図示の実施例においては、定盤１
０，１１の作業面が該作業面を２０等分した大きさのセ
グメント砥石１７によって形成されているが、セグメン
ト砥石の大きさはこのような等分数のものに限定されな
い。しかし、ワークが砥石に乗り移る際のロール・オフ
を解消するためには、内周側の砥石幅が少なくともワー
クの直径より大きいセグメント砥石を使用することが必
要であり、より好ましくはワークの直径の１．２倍以上
の内周側砥石幅を有することである。

【００２７】因みに、図３に示すようにギヤ比が１：
１：５に設定された従来の研磨装置においては、定盤４
の外周半径は４５０ｍｍ、内周半径は１５０ｍｍであっ
て、作業面の幅Ｈが本発明と同じ３００ｍｍであって
も、この作業面上には５枚のキャリヤ１しか載せること
ができず、一度に処理できるワーク６の枚数は２５枚に
しか過ぎない。しかも、１枚のセグメント砥石５の内周
側の砥石幅は約４７ｍｍで、ワークの直径の約半分であ
るため、ロール・オフが発生し易いことが分かる。

【００２８】上記研磨が終了すると、太陽歯車１２の
１．６ｎ回の回転によって各キャリヤ１４がほぼ初期の
公転位置及び自転位置に停止され、アンローディング機
構による加工済ワークの取り出しと、ローディング機構
による未加工ワークの供給とが行われ、上記研磨加工が
繰り返される。

【００２９】上記実施例では、セグメント砥石からなる
定盤１０，１１を備えた研磨装置について説明したが、
本発明は、作業面に研磨パッドが貼着された定盤を有す
る研磨装置にも適用できることはいうまでもないことで
ある。

【００３０】

【発明の効果】このように本発明によれば、キャリヤと
太陽歯車及び内歯歯車のギヤ比を１：３：５に設定する
ことにより、キャリヤの定位置停止が可能であると同時
に、ロール・オフの問題がない平面研磨装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平面研磨装置の一実施例を示す要
部断面図である。

【図２】図１の装置におけるキャリヤと太陽歯車と内歯
歯車と定盤との寸法関係を概略的に示す平面図である。

【図３】従来の装置におけるキャリヤと太陽歯車と内歯
歯車と定盤との寸法関係を概略的に示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 上定盤 １１ 下定盤 １２ 太陽歯車 １３ 内歯歯車 １４ キャリヤ １５ ワーク １７ セグメント砥石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸状に位置して駆動回転自在の太陽歯車
   及び内歯歯車と、これら両歯車に噛合して太陽歯車の回
   りを遊星運動する外歯歯車状のワーク保持用キャリヤ
   と、各キャリヤに保持されたワークの両面を研磨する駆
   動回転自在の上下の定盤とを有する平面研磨装置におい
   て、 上記キャリヤと太陽歯車及び内歯歯車のギヤ比が１：
   ３：５に設定されていることを特徴とするもの。
2. 【請求項２】請求項１に記載の平面研磨装置において、
   上記定盤の作業面が、台形状をした複数のセグメント砥
   石により形成されていて、各セグメント砥石の内周側の
   砥石幅がワークの直径より大きいもの。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の平面研磨装置にお
   いて、５つのワーク保持穴を有するキャリヤを等間隔で
   １０枚備えているもの。