WO2004033148A1 - 薄肉円板状工作物の両面研削方法および両面研削装置 - Google Patents

薄肉円板状工作物の両面研削方法および両面研削装置 Download PDF

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WO2004033148A1
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Kenji Okura
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Koyo Machine Industries Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a double-sided grinding method and a double-sided grinding apparatus for a thin-walled disk-shaped workpiece, and more specifically, for example, a pair of grinding wheels on both the front and back surfaces of a thin-walled disk-shaped workpiece such as a semiconductor wafer. It relates to the grinding technology for grinding at the same time. book
  • the workpiece is placed such that the outer periphery of the workpiece intersects with the outer circumference of the grinding surface of the grinding wheel and the center of the workpiece is within the annular grinding surface of the grinding wheel.
  • the workpiece is rotatably supported by a portion of the work protruding radially outward from the outer periphery of the grinding surface, and the pair of grinding wheels rotating at a high speed are cut in the direction of the grinding wheel axis, and both the grinding wheels are cut. Grinding is performed simultaneously with the front and back surfaces of the work interposed between the annular grinding surfaces of the car.
  • the distance sensor is moved in the diameter direction of the work after grinding, the thickness of the work is measured, and the inclination of the grinding wheel is adjusted based on the measurement result so that the parallelism of the work is increased. I have to.
  • Such a method is intended to obtain a work having a high parallelism of a processed surface by obtaining a work having a constant thickness.
  • the grinding surface of each grinding wheel wears over time as the pair of grinding wheels repeats the grinding process.However, the amount of wear on the grinding surfaces of both grinding wheels is relatively small due to the minute difference in grinding conditions and the like. As a result, the positions of these ground surfaces gradually deviate from the preset desired state. Then, as in the conventional grinding method described above, the portion of the work projecting radially outward from between the pair of grinding wheels is rotatably supported, and the unsupported work portion is sandwiched between the two grinding wheels.
  • the grinding is performed with the position of the grinding surface shifted from the desired position, one of the grinding wheels hits the workpiece first, and the workpiece is ground in a bent state. Will be. As a result, there is a possibility that the work after the grinding process may be bent, and the flatness may be reduced.
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to determine the amount of deformation of a workpiece after grinding, and the wear of the grinding surface of a grinding wheel or the deviation of the inclination of a grinding wheel shaft.
  • an object of the present invention is to determine the amount of deformation of a workpiece after grinding, and the wear of the grinding surface of a grinding wheel or the deviation of the inclination of a grinding wheel shaft.
  • Another object of the present invention is to provide a double-side grinding apparatus having a configuration capable of performing the double-side grinding method. Disclosure of the invention
  • the grinding method of the present invention rotates a thin disk-shaped work, cuts a pair of high-speed rotating grinding wheels in the axial direction of the grinding wheels, and uses the grinding surfaces of both end surfaces of the grinding wheels.
  • a method of simultaneously grinding both the front and back surfaces of the work wherein at the completion of the cutting of the grinding wheel, a distance between a predetermined reference position and the front and back surfaces of the work is set to at least three places using a non-contact distance sensor.
  • a step of adjusting the movement of the grinding wheel so that the workpiece at the time when the cutting of the grinding wheel is completed is not deformed and becomes flat.
  • the work is rotatably supported such that the work is positioned so that the outer periphery of the work and the outer periphery of the grinding surface of the grinding wheel intersect when viewed opposite to the front and back surfaces of the work.
  • the work rotation supporting means rotatably supports the front and back surfaces of the work which protrude radially outward from the outer periphery of the grinding surface.
  • the grinding apparatus of the present invention implements the above-described grinding method.
  • the grinding apparatus rotatably supports a thin-walled disk-shaped work, and cuts a pair of high-speed rotating grinding wheels in the direction of the grinding wheel axis.
  • Work rotation support means for rotating and supporting the work in a state in which the front and back surfaces of the work are opposed to these two grinding surfaces between the grinding surfaces, grinding wheel attitude adjusting means for adjusting the attitude of the grinding wheel, and cutting of the grinding wheel
  • the distance between the reference position of the work and the front and back surfaces of the work rotatably supported by the work rotation support means is measured at at least three places, and from the measurement results at these three places, the amount of deformation of the work in the rotational support state is measured It is characterized by comprising a work measuring means to be calculated, and a grindstone attitude control means for controlling the grinding stone attitude adjusting means according to the measurement result of the work measuring means.
  • the work rotation support means is arranged such that, when viewed opposite to the front and back surfaces of the work, the work is positioned such that the outer periphery of the work and the outer periphery of the grinding surface of the grinding wheel cross each other. In this state, the work is configured to rotatably support both front and back surfaces of the work that protrude radially outward from the outer periphery of the grinding surface.
  • the work rotation support means includes the front and back surfaces of the work. Static pressure support means for non-contact support of the fluid by a static pressure fluid.
  • the work measuring means includes: at least three pairs of non-contact type distance sensors for measuring a distance between a predetermined reference position and the front and back surfaces of the work; and detection results of these three pairs of distance sensors.
  • a work deformation calculating means for calculating the work deformation.
  • the grindstone attitude adjusting means includes: an axial direction adjusting means for moving and adjusting an axial position of the grinding wheel; an up-down direction adjusting means for tilting and adjusting the grinding wheel upward and downward about a horizontal axis; Horizontal adjusting means for adjusting the tilt of the vehicle in a horizontal direction about a vertical axis, wherein the grinding wheel attitude control means is configured to control the deformation amount of the work measured by the work measuring means to a predetermined value. If it exceeds, based on the amount of deformation, the axial direction adjusting means, the vertical direction adjusting means, and the horizontal direction of the grinding wheel attitude adjusting means are adjusted so that the workpiece at the time of completion of the cutting of the grinding wheel is flat without deformation.
  • a pair of grinding wheels rotating at a high speed while supporting the work in rotation are cut in the direction of the grinding wheel axis, and both the front and back surfaces of the work are simultaneously ground by the grinding surfaces of both grinding wheel end surfaces.
  • the measurement is performed at each of three locations, and from the measurement results of at least three locations, the amount of deformation of the work is detected. If the calculated amount of deformation exceeds a predetermined value, the grinding wheel is determined based on the amount of deformation.
  • FIG. 1 is a front view showing an opposed biaxial surface grinder according to one embodiment of the present invention. -'
  • FIG. 2 is a front view showing a grinding wheel and a work rotation support device of the surface grinding machine.
  • FIG. 3 is a side view showing the grinding wheel and the work rotation supporting device.
  • FIG. 4 is a schematic view of the arrangement of the air nozzles of the air gauge sensor viewed from the front and back surfaces of the work.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the right side of the whetstone tilt device in FIG.
  • FIG. 6 is a right side view showing the same tilting device.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a control configuration of a work measuring device and a grindstone attitude control device in the surface grinding machine.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a positional relationship between a work supported by a static pressure pad and a grinding wheel in the same-plane ′ grinding machine, and shows an initial state.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a positional relationship between a workpiece supported by a hydrostatic pad and a grinding wheel in the same surface grinding machine, showing a state in which the grinding wheel is worn.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a positional relationship between a grind wheel supported by a hydrostatic pad and a grinding wheel in the same surface grinding machine, showing a state in which the grinding wheel is inclined in a vertical direction. .
  • Fig. 11 is a schematic diagram showing the positional relationship between the grind wheel supported by the hydrostatic pad and the grinding wheel in the same surface grinder, showing a state in which the grinding wheel is inclined in the horizontal direction.
  • Fig. 11 (a) is a front view
  • Fig. 11 (b) is a partial cross-sectional plan view.
  • FIGS. 1 to 11 A grinding apparatus according to the present invention is shown in FIGS. 1 to 11, and a concrete grinding apparatus specifically grinds both front and back surfaces of a semiconductor wafer as a work W, and includes a pair of grinding wheels.
  • This is a horizontal opposed biaxial surface grinding machine in which the first and second grinding wheel shafts 3 and 4 are horizontally supported in rotation.
  • this grinder has basic structures such as a pair of left and right grinding wheels 1 and 2 and a disc rotation support device 5 which are main components of a grinding section. , 2 for adjusting and holding the wheels in the correct posture, a grinding wheel tilting device 6, a workpiece measuring device (work measuring means) 7, and a grinding wheel attitude control device (grinding wheel attitude controlling device) 8, which are fixed parts It is mounted on a horizontal bed 9 that composes
  • the grinding wheels 1 and 2 are specifically cup-shaped grinding wheels, and the peripheral edge end surfaces la and 2a are annular grinding surfaces.
  • the grinding wheels 1 and 2 are arranged so that their grinding surfaces la and 2a face each other in a substantially parallel state, and at the grinding position between these grinding surfaces la and 2a, as described later, W is rotatably supported by the work rotation support device 5.
  • the grinding wheels 1 and 2 are detachably mounted and fixed to the tips of the grinding wheel shafts 3 and 4 rotatably supported by the grinding wheel stands 10 and 11, respectively.
  • These grinding wheel shafts 3 and 4 are drivingly connected to a rotary drive source 12 such as a drive motor installed inside the grinding wheel heads 10 and 11, and also inside the grinding wheel heads 10 and 11.
  • the provided grindstone cutting device 13 is configured to perform a cutting operation in the axial direction, that is, the cutting directions X and Y, respectively.
  • the grinding wheel cutting device 13 constitutes a grinding wheel attitude adjusting means for adjusting the posture of the grinding wheels 1 and 2 together with the grinding wheel tilt device 6 as described later, in addition to the original function of performing the grinding operation of the grinding wheels 1 and 2. Specifically, it functions as an axial adjusting means for moving and adjusting the axial positions of the grinding wheels 1 and 2.
  • a pole screw mechanism and a stepping motor 13a for rotating the pole screw mechanism are provided as main parts, and the output shaft of the stepping motor 13a is provided.
  • an absolute value encoder 13b is connected as in the case of the stepping motors 67 and 77 of the grinding wheel tilt device 6 described later.
  • the left and right wheel heads 10 and 11 are provided on the upper surface of the bed 9 so as to be tiltable.
  • the grinding wheel heads 10 and 11 are connected to the front part 15 via vertical support shafts and horizontal support shafts (not shown), respectively.
  • the bed 9 is pivotally supported by the bed 9 so that the grindstones 10 and 11 can be moved horizontally (in the direction perpendicular to the plane of FIG. 1) about the vertical support axis (vertical axis) and the horizontal direction. It can be tilted up and down (in a direction parallel to the paper in Fig. 1) about the support shaft (horizontal axis).
  • rear portions of the grinding wheel heads 10 and 11 are connected to and supported by the beds 9 via the grinding wheel tilt devices 6 and 6, respectively.
  • the grindstone tilt device 6 constitutes a grindstone posture adjusting means for adjusting the posture of the grindstone wheels 1 and 2 together with the grindstone cutting device 13, and a specific structure thereof will be described later.
  • the work rotation support device 5 functions as a work rotation support means for rotatingly supporting the work W. Between the grinding surfaces la and 2 a of the pair of grinding wheels 1 and 2, the work W is supported. In this configuration, a and Wb are rotatably supported in a vertical state facing the two grinding surfaces la and 2a.
  • the workpiece rotation support device 5 is configured such that the outer circumference of the workpiece W intersects with the outer circumferences of the grinding surfaces la and 2a of the grinding wheels 1 and 2 and the workpiece W In the state where the center P w of the workpiece W is positioned so as to be located within the grinding surfaces 1 a and 2 a, the front and back surfaces W a and It has a structure that supports the portion of Wb in rotation.
  • the work rotation support device 5 includes axial support means for positioning and supporting the work W in the axial direction, and radial support means for positioning the work W in the radial direction and rotatably supporting the work W.
  • the outer peripheral edge is rotatably supported by the work rotation support device 5 while being fitted and supported in the support hole 16 a of the support carrier 16.
  • the axial support means is a static pressure support device (static pressure support means) 17 for supporting the front and back surfaces W a and W b of the workpiece W in a non-contact state with a static pressure fluid.
  • a pair of left and right static pressure pads 20 and 1 provided opposite to each other are provided as main parts thereof.
  • These static pressure pads 20 and 21 are, specifically, vertically thick plate-shaped members provided with notches 20 a and 21 a for preventing interference with the grinding wheels 1 and 2.
  • 20a and 21a have arc-shaped inner diameter contours having diameters slightly larger than the outer diameters of the grinding wheels 1 and 2, and have a static pressure on their opposing support surfaces. Grooves 20b and 21b are formed respectively.
  • the static pressure grooves 20 b and 21 b are connected to a fluid supply source (not shown) through a fluid supply hole 25, and a pressure fluid such as water supplied from the fluid supply source is supplied to the static pressure grooves.
  • a pressure fluid such as water supplied from the fluid supply source is supplied to the static pressure grooves.
  • three air nozzles 30 A of the work measuring device 7 are provided at positions near the grinding wheels 1 and 2.
  • 30 B and 30 C are respectively formed to form a distance sensor unit described later.
  • radially supporting means of the work rotation supporting device 5 employs a known rotation driving device.
  • the rotary drive device includes, for example, a plurality of support rollers for abutting and supporting an outer peripheral edge of the support carrier 16 for supporting the workpiece W, and a drive motor or the like for rotating a part or all of the support rollers. It consists of a drive source and rotates the workpiece W while positioning and supporting it in the radial direction. In the illustrated example, as shown in FIG. 3, the workpiece W is positioned and rotated so that the center of the workpiece W and the centers of the grinding surfaces la and 2a of the grinding wheels 1 and 2 are located on the same vertical line. Supported.
  • the grindstone tilt device 6 constitutes grindstone posture adjusting means for adjusting the posture of the grinding wheels 1 and 2 together with the grindstone cutting device 13 as the axial direction adjusting means.
  • the grinding wheel tilt device 6 includes a vertical adjusting unit (vertical adjusting means) 40 that vertically adjusts the tilting of the grinding wheels 1 and 2 around a horizontal axis, and the grinding wheels 1 and 2 by using a vertical axis.
  • a horizontal adjustment unit (horizontal adjustment means) 41 for adjusting the tilt in the horizontal direction with the center as the center.
  • the grinding wheel tilt device 6 for the grinding wheel stand 11 on the right side will be described as an example.
  • the whetstone tilting device 6 shown in the drawing includes a drive-side main body 45 fixed to a bed 9 which is a fixed side, and 0 and a horizontal direction adjustment unit 41 are provided, and a driven body 46 that is adjusted and operated by the two adjustment units 40 and 41 is fixedly mounted on the wheel heads 10 and 11 on the tilting side. I have.
  • the drive-side main body 45 is attached and fixed to the side end surface of the bed 9, and projects upward from the bed 9, and an accommodation space 50 having a rectangular cross section penetrates the left and right horizontally in the upper part. It is provided. In the accommodation space 50, the adjusting screw member 60 of the vertical adjusting portion 40 and the adjusting screw member 61 of the horizontal adjusting portion 41 project in a protruding manner, respectively.
  • the driven body 46 is attached and fixed to a side end surface of the grinding wheel base 11, and a driven part 47 extending in the horizontal direction protrudes into the accommodation space 50 of the driving side body 45, and It is in abutment engagement with the adjusting screw members 60, 61 of the adjusting portions 40, 41.
  • the driven portion 47 has a rectangular cross-section as shown in FIG. 6, and the adjustment screw member 60 of the vertical adjustment portion 40 is provided on the horizontal lower surface 47 b with respect to the vertical movement adjustment.
  • the tip engagement part 60 a comes into contact with
  • the front end engaging portion 63 a of the resilient member 63 provided on the drive-side main body 45 abuts on the flat upper surface 47 a.
  • the adjusting screw member 60 and the driven part 47 are structured to always abut and engage in the vertical direction.
  • the tip engagement portion 61 a of the adjustment screw member 61 of the horizontal adjustment portion 41 abuts on one vertical surface 47 c of the driven portion 47.
  • the other side vertical surface 4 7d, the drive side main body 4 5, facing the above-mentioned adjustment screw member 6 1, the tip engaging portion 6 4 a of the spring member 6 4 Is abutting elastically.
  • the adjusting screw member 61 and the driven portion 47 are structured to always abut and engage in the horizontal direction.
  • the adjusting screw member 60 of the vertical adjusting portion 40 is provided on the female screw portion 65 of the driving side main body 45 so as to be able to advance and retreat in the vertical direction.
  • the distal end engaging portion 60 a is formed, and its base end portion 60 b is drivingly connected to a stepping motor 67 via a worm gear 66.
  • the rotation of the output shaft of the stepping motor 67 is transmitted to the adjusting screw member 60 via the worm gear 66, whereby the adjusting screw member 60 advances and retreats in the up and down direction. 4 6 moves up and down following the screwing and retreating of the adjusting screw member 60, and as a result, the grindstone 11 tilts up and down around the horizontal axis, and the inclination of the grinding wheel 2 decreases. Adjusted. Then, when the stepping motor 67 stops, the adjusting screw member 60 stops, and the driven body 46 stops while being sandwiched between the adjusting screw member 60 and the pressing member 32, and the grinding wheel head 1 1 Are positioned and fixed in a predetermined vertical position.
  • the absolute value of the rotation position of the stepping motor 67 is always detected by the encoder 71.
  • the adjusting screw member 61 of the horizontal adjusting portion 41 is provided on the driving side body 45 so as to be able to advance and retreat in the horizontal direction.
  • the base end 61 b is drivingly connected to a steering motor 77 via a worm gear 76.
  • the rotation of the output shaft of the stepping motor 77 is transmitted to the adjusting screw member 61 via the worm gear 76, whereby the adjusting screw member 61 advances and retreats in the horizontal direction. 6 moves in the horizontal direction following the screwing and retreating of the adjusting screw member 6 1, and as a result, the grindstone table 1 1 tilts in the horizontal direction about the vertical axis and the horizontal direction of the grinding wheel 2. The tilt is adjusted.
  • the adjusting screw member 61 stops, and the driven body 46 stops while being sandwiched between the adjusting screw member 61 and the pressurizing member 64.
  • the absolute value of the rotation position of the stepping motor 77 is always detected by the encoder 81.
  • the power supply to the stepping motors 67, 77 of the vertical and horizontal adjusting units 40, 41 is stopped, and these stepping motors 67, 77 are stopped. Leave the output shaft of the unit free.
  • the adjustment screw members 60, 61 are also stopped, and the driven body 47 is moved to the adjustment screw members 60, 61. It is fixed to the drive side body 45 by being sandwiched between the spring members 63 and 64. For this reason, the wheel head 11 is fixed in a predetermined posture with respect to the bed 9.
  • the work measuring device (work measuring means) 7 measures the amount of deformation of the work W during grinding, and specifically, when the cutting of the grinding wheels 1 and 2 is completed.
  • the distance between a predetermined reference position and the front and back surfaces W a and W of the work W rotatably supported by the work rotation support device 5 is measured at at least three places. It is configured to calculate the amount of deformation of W, and includes a plurality (three in the illustrated example) of air gauge sensors Sa, Sb, Sc and a work deformation amount calculation unit (work deformation amount calculation means) 80. Prepared as a part.
  • the distance sensors S a, S b, and S c are of a non-contact type, and in the illustrated embodiment, an air gauge sensor using air pressure is used as a measurement medium. These air gauge sensors S a, S b, S c are provided with air nozzles 30 A, 30 B, 30 C, and these air nozzles 30 A, 30 B, 30 C are provided as described above.
  • the work rotation support device 5 is disposed facing the opposed support surfaces of the static pressure pads 20 and 21.
  • the air nozzles 30A, 30B, and 30C of these air gauge sensors S a, S b, and S c have a static pressure across the peak W.
  • a total of six pads 20 and 21 are arranged at opposing positions on the opposing support surfaces of the pads 20 and 21 respectively.
  • the pair of air nozzles 30 A ⁇ and 30 A 2 , SOB i and 30 B 2 , and 3 and 30 C 2 (three pairs)
  • the grinding wheels 1 and 2 are arranged as close as possible to the outer periphery of the grinding surfaces 1a and 2a in the vicinity of the outer periphery of the grinding surfaces la and 2a.
  • one set of air nozzles of the air gauge sensors i.e., the air nozzle 3 0 B 3 0 B 2 set is Wa one click W (and the grinding wheel 1 , 2) are arranged on the vertical center line, which is one diameter line, and the other set of air nozzles,
  • a set of swarf 30 ⁇ 30 ⁇ 2 and a set of air nozzles 30 C or 30 C 2 are arranged symmetrically with respect to the vertical center line, and the set of air nozzles is a grinding wheel. They are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the grinding surfaces la and 2a (the angles between the air nozzles and the centers of the grinding wheels 1 and 2 (center angles) are equal).
  • each air nozzle 30A or 30B of the left static pressure pad 20! SOC i is the distance between the left side surface of the work W held by the work rotation support device 5 and the support surface of the left static pressure pad 20 as a reference position.
  • L c, and each air nozzle 30 A 2 , 30 B 2 , 30 C 2 of the right static pressure pad 20 is a work held by the work rotation support device 5.
  • W is for measuring a distance L a 2, L b 2, L c 2 between the right rear surface and the reference position to become the right hydrostatic pad 2 1 of the support surface of the. That is, the pressure at the outlet of each air nozzle has a fixed relationship with the distance.
  • each air nozzle 30 A (30 A ⁇ , 30 A 2 ), 30 B (30 B or 30 B 2 ), 30 C (30 C x , 30 C 2 ) Is converted into an electric signal by the A / E converter 90 and sent to the work deformation amount calculating unit 80.
  • This work deformation amount calculation unit 80 is composed of three sets of air gauge sensors S ai and S a 2 , S bi and S b 2 , and S ci and Sc 2 are used to calculate the amount of deformation of the workpiece W from the detection results.
  • the above air nozzles 30 A (30 A 1 3 ⁇ 4 30 A 2 ), 3 Based on the air pressure at the outlet of 0 B (30 B or 30 B 2 ) and 30 C (30 C or 30 C 2 ), the opposing support surfaces of the static pressure pads 20 and 21 and the workpiece The distances L a (L a L a 2 ), L b (L b L b 2 ), and L c (L c L c 2 ) from W are measured, and the work W The amount of deformation is calculated, and the result is sent to the grindstone attitude control device 8.
  • the air gauge sensors in grinding wheel attitude control system 8 S a (S a x, S a 2), S b (S b have S b 2), the detection result to the control based on the S c (S c have S c 2) is ,
  • the grindstone attitude control device 8 is provided with the above grindstone attitude adjustment device, that is, the above-mentioned grindstone tilt device 6 as the vertical and horizontal direction adjustment means, and the above-mentioned grindstone cutting device 1 as the axial direction adjustment device according to the measurement result of the above-mentioned work measurement device 7 As shown in Fig. 7, the control unit includes a comparator unit 8a, a correction operation unit 8b, an axial control unit 8c, a vertical control unit 8d, and a horizontal control unit 8e. ing.
  • the comparing unit 8a compares the deformation amounts (distance values) La, Lb, and Lc of the work W measured by the work measuring device 7 with a predetermined allowable value (threshold value) Ls. It is determined whether or not the threshold value Ls has been exceeded, and the result of the determination is sent to the correction calculator 8b.
  • the correction calculation unit 8b calculates the deformation amounts La and L b, Lc, based on the horizontal and vertical And the attitude correction amount in the axial direction (adjustment direction and adjustment amount) are calculated, and the calculation result is sent to the axial direction control unit 8c, the vertical direction control unit 8d, and the horizontal direction control unit 8e.
  • These control units 8 (: to 8 e, according to the calculation result of the correction calculation unit 8 b, rotate and rotate the stepping motors 6 7, 7 7 of the grinding wheel tilt device 6 and the stepping motors 13 a of the grinding wheel cutting device 13.
  • FIG. Figs. 8 to 11 are drawn schematically and with the amounts of deformation of the grinding wheels 1 and 2 and the workpiece W greatly enlarged for the purpose of facilitating understanding. In addition, these deformation amounts are so small that they cannot be visually confirmed.
  • the cutting operation of the grinding wheels 1 and 2 which is the basic operation in the grinding process, is performed by controlling the cutting completion position of the grinding wheels 1 and 2 as follows by a known main controller (not shown).
  • the control is performed such that the deformation amount of the work W is equal to or less than a predetermined amount.
  • the pair of grinding wheels 1 and 2 are cut by the grinding wheel cutting device 13 from the predetermined standby position (cutting start position) by a preset cutting amount (constant amount) and stopped (the stop position is Infeed complete position), spark After the fault, the robot is returned to the standby position.
  • the cutting completion position is controlled by feeding back the detection data to the grinding wheel cutting device 13 using an in-process sizing device (not shown).
  • the grinding wheels 1 and 2 the static pressure pads 20 and 21 and the work W are parallel and aligned, that is, FIG. Adjust to the initial state shown in.
  • the grinding surfaces la and 2a of the pair of left and right grinding wheels 1 and 2 are parallel, the support surfaces of the pair of left and right static pressure pads 20 and 21 are parallel, and Can be ground to the specified accuracy (parallelism, flatness).
  • the value in this initial state is the ideal distance value L.
  • the positions of the grinding surfaces la and 2a (cutting completion positions) of the grinding wheels 1 and 2 at which the deformation amount of the work W becomes 0 when the cutting of the grinding stone is completed are determined as the optimum positions. Based on this optimum position and the amount of deformation of each workpiece W at the time of completion of grinding, the standby positions (grinding cut start positions) of the grinding wheels 1 and 2 are adjusted, and the grinding surfaces la and 2 of the grinding wheels 1 and 2 are adjusted. Adjustment is made so that the cutting completion position of 2a does not deviate from the above optimum value by more than a predetermined amount.
  • the optimal position is determined as follows. Prepare multiple workpieces W. Then, each workpiece W is ground experimentally. Air gauge sensors S a (S a S a 2 ), S b (S b S b 2 ), S c (S c S c,) Measure the distance between the front and back surfaces of the work W and the static pressure pads 20 and 21 I do. Then, the workpiece W after the grinding is taken out of the grinding device, and the deformation amount and the thickness of the workpiece W are measured by an appropriate measuring device. Based on this measurement result, the standby position (cutting start position) is changed so that the amount of deformation (bending) of the work W becomes zero, and the next work W is ground.
  • each of the grinding wheels 1 and 2 is moved to the optimal standby position where it has been moved back in the axial direction by a predetermined distance from the above-mentioned optimal value (the optimal optimal start position). ), And the grinding of the workpiece "W" is started from this state.
  • the workpiece W is ground, and each time at the time of spark-out, the distance between the opposing support surfaces of the static pressure pads 20 and 21 and the workpiece W is measured by the workpiece measuring device 7 at the above three points, and the grinding wheel attitude control device 8 Then, the inclination and the like of the grinding wheels 1 and 2 are moved and adjusted based on the distance values La, Lb and Lc obtained from these measured distances. This movement adjustment is performed after the grinding of the workpiece W is completed, that is, in a state where the grinding wheels 1 and 2 are retracted and returned to the standby positions after the spark fight.
  • the cause of this change is mainly due to uneven wear of the grinding wheels 1 and 2, so that the cutting completion positions of the grinding wheels 1 and 2 are shifted from the above-mentioned optimum positions. This is the case where the distance value is La2Lc ⁇ Lb, as shown in FIG.
  • the grinding wheel attitude control device 8 sets the cutting completion position of the grinding wheels 1 and 2 in the axial direction (L b—L c ),
  • the stepping motor 13a of the grinding wheel cutting device 13 as an axial direction adjusting means is rotationally driven so as to perform only the correction movement.
  • the ideal distance L. Is 0.05 mm, and the measurement distance in the initial state shown in Fig.
  • the stepping motor 13a of the grindstone cutting device 13 as a direction adjusting means is rotationally driven.
  • the grinding wheel attitude control device 8 performs the following adjustment control based on the distance values La, Lb, and Lc measured using the inclinations of these two types of grinding wheels 1 and 2 as basic patterns. .
  • the pattern is as shown in FIG. That is, in this case, the grinding wheels 1 and 2 are vertically inclined by an angle ⁇ with respect to the original axial direction due to the vertical inclination of the grinding wheel shafts 3 and 4.
  • the grindstone attitude control device 8 calculates the amount of adjustment of the grindstone shaft 34 so that the vertical inclination (bend) angle ⁇ of the workpiece W calculated from the distance value La Lb Lc becomes 0 °,
  • the stepping motor 67 of the vertical adjustment unit 40 in the grinding wheel tilt device 66 is rotated.
  • the grinding wheel 12 is tilted horizontally by an angle of / 3 with respect to the original axis direction due to the horizontal inclination of the grinding wheel shaft 34, or the grinding wheel shaft 34 is vertically moved. Due to the inclination in both the horizontal direction and the horizontal direction, the grinding wheel 12 is tilted horizontally by an angle 3 with respect to the original axial direction, and also tilted vertically by an angle.
  • the grindstone attitude control device 8 first calculates the amount of adjustment of the grindstone shaft 34 so that the horizontal inclination (bend) angle iS of the work W calculated from the distance values La Lb Lc is 0 °.
  • the stepping motor 77 of the horizontal direction adjusting unit 41 of the whetstone tilt device 66 is rotationally driven. Thereby, the grinding wheel head 101 and the grinding wheel 12 are tilted in the horizontal direction.
  • the work control and rotation support device 5 rotationally supports the work W at the grinding position, and the pair of grinding wheels 1, which rotate at high speed, by the main control device. 2 is cut from a predetermined standby position in the direction of the grinding wheel shafts 3 and 4 by a preset amount of cutting, respectively.
  • the grinding surfaces la and 2a of the end faces of the grinding wheels 1 and 2 are used to cut the surface.
  • Both sides Wa and Wb of W are ground at the same time.
  • the grinding wheels 1 and 2 are retracted and returned to the standby position after the spark fight, and the work W is taken out of the work rotation support device 3 during this time. Thereafter, this procedure is repeated, and a plurality of workpieces W, W,... Are successively ground one by one.
  • the work measuring device 7 uses the air gauge sensors S a, S b, and S c when the grinding wheels 1 and 2 spark out, and opposes the support surfaces of the static pressure pads 20 and 21 at the reference position.
  • the distance between the workpiece and the front and back surfaces of the workpiece W is measured at three locations, respectively, and the workpiece deformation calculator 80 calculates the measurement results at these three locations (distance L a L b!, LCL a 2 , L b 2 , Lc 2 ), the amount of deformation of the workpiece W (axial deformation, vertical bending, horizontal bending) is detected.
  • the grinding wheel posture control device 8 performs the deformation. Based on the quantities La, Lb, and Lc, the grinding wheel tilt devices 6, 6 and the grinding wheel cutting device 13, 3 are used so that the workpiece W at the completion of the grinding of the grinding wheels 1, 2 is flat without deformation. 1 Drive control of 3 to move and adjust grinding wheels 1 and 2. As a result, the grinding wheels 1 and 2 can always maintain a correct posture (correct axial position and inclination), and a workpiece having no bending and excellent in parallelism and flatness can be obtained.
  • Example 2 In the first embodiment, the movement adjustment of the grinding wheels 1 and 2 is performed after the grinding of the workpiece W is completed, but the movement adjustment of the grinding wheels 1 and 2 in the present embodiment is performed as follows. This is performed during grinding.
  • the ideal distance values L of the distance values La, Lb, and Lc in the initial state are, in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the ideal distance values L of the distance values La, Lb, and Lc in the initial state.
  • grinding wheels 1 and 2 Move and correct the inclination of.
  • three air gauge sensors S a, S b, and S c are arranged on the support surfaces of the hydrostatic pads 20, 21, respectively. It is configured to measure the distance from the front and back surfaces W a and W b of the work W at three places.
  • the number of disensors should be at least three and can be increased as needed. In this case, it is desirable that one of the pair of air gauge sensors is arranged on the vertical center line of the workpiece W, and that the other pair is arranged on both sides symmetrical with respect to this center line. However, it is desirable that the number of arranging them is an odd number of 5 or more.
  • the work rotation support device 5 serves as an axial support means for positioning and supporting the work W in the axial direction.
  • the work W is supported in a non-contact state by a pair of left and right static pressure pads 20 and 21.
  • a static pressure support device 17 for supporting is adopted.
  • a roller supporting means supported by a conventionally known supporting roller or the like can also be adopted.
  • the distance sensors S a, S b, and S c are In addition to sensors, other non-contact sensors such as capacitive sensors and laser devices can be used.
  • the position of the grinding wheels 1 and 2 is automatically corrected by the grinding wheel attitude control device 8.
  • the attitude can be corrected by manual operation.
  • the prism portion 66 By engaging a manual tool such as a wrench with e and 77 e and rotating the worm gears 66 and 76, the inclination of the wheel heads 10 and 11 can be adjusted by manual operation. .
  • the cutting operation of the grinding wheels 1 and 2 is performed by the grinding wheel cutting device 13 by a predetermined cutting amount from a predetermined standby position (cutting start position).
  • the stop position is the cut completion position
  • the spark-out it is retracted and returned to the standby position.
  • the cutting amount may be variable, the standby position may be fixed, and the cutting amount may be changed and adjusted when adjusting the grinding wheels 1 and 2 in the axial direction.
  • the illustrated double-sided grinding machine ′ is a horizontal opposed biaxial surface grinding machine.
  • the present invention is of course applicable to other grinding machines.
  • the disk-shaped workpiece to be ground has a circular shape.
  • the present invention relates to an annular workpiece having a circular hole in the center, a so-called donut shape.
  • the work can also be a grinding target.
  • the support form of the workpiece W is such that the outer periphery thereof intersects the outer periphery of the grinding surfaces 1a and 2a of the grinding wheels 1 and 2 and a part of the center hole of the workpiece W has the above-mentioned grinding surface la, 2A, the front and back surfaces Wa, Wb of the work W projecting radially outward from the outer circumference of the above-mentioned grinding surfaces 1a, 2a support the work rotation.
  • the device 5 is supported by rotation.
  • a pair of grinding wheels rotating at a high speed are cut in the direction of the grinding wheel while rotating and supporting the work, and the front and back surfaces of the workpiece are ground by the grinding surfaces of both the grinding wheel end faces.
  • the distance between the predetermined reference position and the front and back surfaces of the work is measured at at least three places using a non-contact distance sensor.
  • the amount of deformation of the work is detected from at least three measurement results, and when the calculated amount of deformation exceeds a predetermined value, the peak at the time of completion of the cutting of the grinding wheel is determined based on the amount of deformation. Since the grinding wheel is moved and adjusted so that it is flat without deformation, the effects listed below are exhibited, and there is no parallelism and no bending. It can be obtained a work excellent in flatness.
  • the posture of the work can be bent in the left-right horizontal direction or the vertical direction. Bending can be detected.
  • the workpiece can be automatically ground with the grinding wheel in the proper position and posture, and the accuracy of flatness can be maintained.

Abstract

研削加工後のワーク変形量から、砥石車の姿勢の狂いを検出して、砥石車を正しい姿勢に調整することで、平行度および平坦度に優れるワークを得られる両面研削技術を提供する。砥石車(1、2)の切込み完了時に、エアゲージセンサ(Sa、Sb、Sc)を用いて、静圧パッド(20、21)とワーク(W)の表裏両面との距離を3箇所で測定し、これら3箇所の測定結果から、ワーク(W)の変形量を検出するとともに、この算出した変形量が所定値を超えた場合に、その変形量に基づいて、砥石車(1、2)の切込み完了時のワーク(W)が変形を生じず平坦となるように、砥石車(1、2)を移動調整する。

Description

薄肉円板状工作物の両面研削方法および両面研削装置
技術分野
この発明は、 薄肉円板状工作物の両面研削方法および両面研削装置に 関し、 さらに詳細には、 例え明ば半導体ウェハ等のような薄肉円板状工作 物の表裏両面を一対の砥石車により同時に研削する研削技術に関する。 書
背景技術
従来、 この種の薄肉円板状工作物 （以下、 ワークと称する） の表裏両 面を研削する両面研削方法としては、 日本特開平 1 1一 1 9 8 0 0 9号 に記載されるものがある。
この研削方法においては、 高速回転する一対のカツプ型砥石車間にお いて、 ワークを、 ワーク外周と上記砥石車の研削面外周とが交差しかつ ワークの中心が上記砥石車の環状研削面内に位置するように配置して、 このワークの上記研削面外周から径方向外部へ突出している部分を回転 支持するとともに、 高速回転する上記一対の砥石車をその砥石軸方向へ 切り込んで、 これら両砥石車の環状研削面により上記ワークの表裏両面 を挟んだ状態で同時に研削加工するようにしている。
そして、 研削加工後のワークの直径方向に距離センサを移動させて、 このワークの厚みを測定し、 この測定結果に基づいて砥石車の傾きを調 整することで、 ワークの平行度が高まるようにしている。
このような方法は、 厚みの一定なワークを得ることにより加工面の平 行度が高いワークを得ようとするものである。 ところで、 上記一対の砥石車が研削加工を繰り返すうちに、 各砥石車 の研削面は経時的に摩耗するところ、 両砥石車の研削面の摩耗量は研削 条件の微小な差異等から相対的に差を生じ、 この結果、 これら研削面の 位置が徐々に予め設定された所期の状態からずれてしまうことになる。 そして、 上述した従来の研削方法のように、 一対の砥石車の間から径 方向外部へ突出しているワークの部分を回転支持して、 支持されていな いワークの部分を上記両砥石車により挟んで研削する場合には、 研削面 の位置が所望の位置からずれた状態で研削を行うと、 いずれか一方の砥 石車が先にワークに当たってしまい、 ワークは曲がった状態で研削を施 されることになる。 この結果、 研削加工後のワークに曲がりを生じて、 その平坦度の低下等を招くおそれがあった。
また、 装置の機械各部の経年変化や、 熱変位などの外的要因によって、 砥石車の砥石軸の傾きに狂いが生じた場合にも、 研削加工中にワークが 曲がってしまい、 上記と同様な問題が生じる。
しかしながら、 上述の研削方法では、 砥石軸の傾きに狂いが生じた か否かは検知することができず、 これがため、 この原因に起因するヮ一 クの曲がりの問題についても対応し解決することができなかった。
本発明は、 かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、 その 目的とするところは、 研削加工後のワークの変形量から、 砥石車の研削 面の摩耗や砥石軸の傾きの狂い等による砥石車の姿勢の狂いを検出して、 砥石車を正しい姿勢 （正しい軸方向位置および傾き） に調整することに より、 曲がりがなく平行度および平坦度に優れるワークを得ることので きる両面研削方法を提供することにある。
また、 本発明の他の目的は、 上記両面研削方法を実施することができ る構成を備えた両面研削装置を提供することにある。 発明の開示
上記目的を達成するため、 本発明の研削方法は、 薄肉円板状ワークを 回転支持するとともに、 高速回転する一対の砥石車をその砥石軸方向へ 切り込んで、 これら両砥石車端面の研削面により上記ワークの表裏両面 を同時に研削加工する方法であって、 上記砥石車の切込み完了時に、 非 接触型の距離センサを用いて、 所定の基準位置と上記ワークの表裏両面 との距離を少なくとも 3箇所でそれぞれ測定するステップと、 これら少 なくとも 3箇所の測定結果から、 上記ワークの変形量を検出するステツ プと、 この算出した変形量が所定値を超えた場合に、 その変形量に基づ いて、 上記砥石車の切込み完了時のワークが変形を生じず平坦となるよ うに、 上記砥石車を移動調整するステツプとを備えてなることを特徴と する。
好適な実施態様として、 上記ワークの回転支持は、 上記ワークの表 裏面に対向して見て、 ワークが、 ワーク外周と上記砥石車の研削面外 周とが交差して位置するように配置された状態において、 ワーク回転 支持手段により、 このワークの上記研削面外周から径方向外部へ突出 している表裏両面の部分を回転支持する。
また、 本発明の研削装置は、 上記研削方法を実施するもので、 薄肉 円板状ワークを回転支持するとともに、 高速回転する一対の砥石車をそ の砥石軸方向へ切り込んで、 これら両砥石車端面の研削面により上記ヮ ークの表裏両面を同時に研削加工する装置であって、 端面の研削面同士 が対向するように配された一対の砥石車と、 上記ワークを、 上記一対の 砥石車の研削面間においてワークの表裏両面がこれら両研削面に対向す る状態で、 回転支持するワーク回転支持手段と、 上記砥石車の姿勢を調 整する砥石姿勢調整手段と、 上記砥石車の切込み完了時において、 所定 の基準位置と上記ワーク回転支持手段に回転支持されたワークの表裏両 面との距離を少なくとも 3箇所で測定して、 これら 3箇所の測定結果か ら、 上記ワークの回転支持状態における変形量を算出するワーク測定手 段と、 このワーク測定手段の測定結果にしたがって上記砥石姿勢調整手 段を制御する砥石姿勢制御手段とを備えてなることを特徴とする。
好適な実施態様として、 上記ワーク回転支持手段は、 上記ワークの 表裏面に対向して見て、 ワークが、 ワーク外周と上記砥石車の研削面外 周とが交差して位置するように配置された状態において、 このワークの 上記研削面外周から径方向外部へ突出している表裏両面の部分を回転支 持する構成とされており、 好ましくは、 上記ワーク回転支持手段は、 上 記ワークの表裏両面を静圧流体により非接触支持する静圧支持手段を備 えている。
また、 上記ワーク測定手段は、 所定の基準位置と上記ワークの表裏両 面との距離を測定する少なくとも 3対の非接触型の距離センサと、 これ ら 3対の距離センサの検出結果から、 上記ワークの変形量を算出するヮ ーク変形量算出手段とを備えてなる。
さらに、 上記砥石姿勢調整手段は、 上記砥石車の軸方向位置を移動 調整する軸方向調整手段と、 上記砥石車を水平軸線を中心として上下方 向に傾動調整する上下方向調整手段と、 上記砥石車を鉛直軸線を中心と して水平方向に傾動調整する水平方向調整手段とを備えてなり、 上記砥 石姿勢制御手段は、 上記ワーク測定手段により測定された上記ワークの 変形量が所定値を超えた場合に、 その変形量に基づいて、 上記砥石車の 切込み完了時のワークが変形を生じず平坦となるように、 上記砥石姿勢 調整手段の軸方向調整手段、 上下方向調整手段および水平方向調整手段 を駆動制御するように構成されている。 本発明においては、 ワークを回転支持するとともに、 高速回転する一 対の砥石車をその砥石軸方向へ切り込んで、 これら両砥石車端面の研削 面により上記ワークの表裏両面を同時に研削加工する。
この場合、 上記砥石車の切込み完了時に、 非接触型の距離センサを 用いて、 所定の基準位置と上記ワークの表裏両面との距離を少なくとも
3箇所でそれぞれ測定し、 これら少なくとも 3箇所の測定結果から、 上 記ワークの変形量を検出するとともに、 この算出した変形量が所定値を 超えた場合に、 その変形量に基づいて、 上記砥石車の切込み完了時のヮ ークが変形を生じず平坦となるように、 上記砥石車を移動調整すること により、 砥石車を正しい姿勢 （正しい軸方向位置および傾き） を保つこ とができ、 曲がりがなく平行度および平坦度に優れるワークを得る。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の一実施例である対向二軸平面研削盤を示す正面図 である。 -'
第 2図は、 同平面研削盤の砥石車とワーク回転支持装置を示す正面図 である。
第 3図は、 同じく同砥石車とワーク回転支持装置を示す側面図である。 第 4図は、 エアゲージセンサのエアノズルの配置構成をワークの表裏 面に対向して見た概略図である。
第 5図は、 第 1図における右側の砥石ティルト装置を示す斜視図であ る。
第 6図は、 同じく同砥石ティルト装置を示す右側面図である。
第 7図は、 同平面研削盤におけるワーク測定装置と砥石姿勢制御装置 の制御構成を示すブロック図である。 第 8図は、 同平面'研削盤における静圧パッ ドに支持されたワークと砥 石車との位置関係を示す模式図で、 初期状態を示している。
第 9図は、 同じく同平面研削盤における静圧パッ ドに支持されたヮー クと砥石車との位置関係を示す模式図で、 砥石車が摩耗している状態を 示している。
第 1 0図は、 同じく同平面研削盤における静圧パッ ドに支持されたヮ ークと砥石車との位置関係を示す模式図で、 砥石車が上下方向に傾いて いる状態を示している。
第 1 1図は、 同じく同平面研削盤における静圧パッ ドに支持されたヮ ークと砥石車との位置関係を示す模式図で、 砥石車が水平方向に傾いて いる状態を示しており、 第 1 1図（a)は正面図、 第 1 1図（b)は一部断面 平面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。
本発明に係る研削装置が第 1図〜第 1 1図に示されており、 こめ研削 装置は具体的には、 ワーク Wである半導体ウェハの表裏両面を同時研削 するもので、 一対の砥石車 1 、 2の砥石軸 3、 4が水平に対向して回転 支持される横型の対向二軸平面研削盤である。
この研削盤は、 第 1図に示すように、 研削加工部の主要構成部であ る左右一対の砥石車 1 、 2およびヮ一ク回転支持装置 5などの基本構成 を備えるとともに、 砥石車 1 、 2を正しい姿勢に調整保持するための砥 石ティルト装置 6、 ヮ一ク測定装置 （ワーク測定手段） 7および砥石姿 勢制御装置 （砥石姿勢制御手段） 8を備えてなり、 これらは固定部分を 構成する水平なべッ ド 9上に装置されている。 砥石車 1 、 2は具体的にはカップ型砥石車であって、 その周縁部先 端面 l a 、 2 aが円環状の研削面とされている。 これら砥石車 1 、 2 は、 その研削面 l a 、 2 a同士がほぼ平行な状態で対向するように配 されて、 これら両研削面 l a、 2 a間の研削位置において、 後述ずる ように、 ワーク Wがワーク回転支持装置 5により回転支持される構成 とされている。
具体的には、 砥石車 1 、 2は、 砥石台 1 0 、 1 1に回転可能に軸支さ れた砥石軸 3 、 4の先端部に、 取外し可能に取付け固定されている。 こ れら砥石軸 3 、 4は、 砥石台 1 0 、 1 1の内部に装置された駆動モータ 等の回転駆動源 1 2に駆動連結されるとともに、 同じく砥石台 1 0 、 1 1の内部に装置された砥石切込み装置 1 3により、 その軸線方向つまり 切込み方向 X、 Yへそれぞれ切込み動作される構造とされている。
砥石切込み装置 1 3は、 砥石車 1 、 2を切込み動作させる本来的機能 のほか、 後述するように、 砥石ティルト装置 6と共に砥石車 1 、 2の姿 勢を調整する砥石姿勢調整手段を構成し、 具体的には、 砥石車 1 、 2の 軸方向位置を移動調整する軸方向調整手段として機能する。
砥石切込み装置 1 3の具体的な構造は図示しないが、 例えばポールね じ機構とこれを回転駆動するステツピングモータ 1 3 aとを主要部とし て備え、 このステッピングモータ 1 3 aの出力軸には、 後述する砥石テ ィルト装置 6のステッピングモー夕 6 7 、 7 7と同様、 絶対値型ェンコ —ダ 1 3 bが連結されている。
上記左右の砥石台 1 0 、 1 1は、 ベッ ド 9の上面に傾動自在に設け られている。
すなわち、 詳細な図示は省略したが、 砥石台 1 0 、 1 1は、 その前 側部位 1 5が図示しない鉛直支持軸および水平支持軸を介してそれぞれ ベッ ド 9に枢支されおり、 これにより、 砥石台 1 0、 1 1は、 上記鉛直 支持軸 （鉛直軸） を中心として水平方向 （第 1図の紙面に対して垂直な 方向） および上記水平支持軸 （水平軸） を中心として上下方向 （第 1図 の紙面に平行な方向） へそれぞれ傾動可能とされている。 また、 砥石台 1 0 、 1 1の後側部位は、 上記砥石ティルト装置 6、 6を介してそれぞ れベッ ド 9に連結支持されている。 この砥石ティルト装置 6は、 上記砥 石切込み装置 1 3と共に砥石車 1 、 2の姿勢を調整する砥石姿勢調整手 段を構成するもので、 その具体的構造については後述する。
ワーク回転支持装置 5は、 ワーク Wを回転支持するワーク回転支持 手段として機能するもので、 一対の砥石車 1 、 2の研削面 l a、 2 a間 において、 ヮ一ク Wを、 その表裏両面 W a、 W bが上記両研削面 l a、 2 aに対向する鉛直状態で回転支持する構成とされている。
具体的には、 ワーク回転支持装置 5は、 第 2図および第 3図に示す ように、 ワーク Wの外周と砥石車 1 、 2の研削面 l a、 2 aの外周とが 交差しかつワーク Wの中心 P wが上記研削面 1 a、 2 a内に位置するよ うに配置された状態において、 上記研削面 l a、 2 aの外周から径方向 外部へ突出しているワーク Wの表裏両面 W a、 W bの部分を回転支持す る構造とされている。
このワーク回転支持装置 5は、 ワーク Wを軸方向に位置決め支持する 軸方向支持手段と、 ワーク Wを径方向に位置決めするとともに回転支持 する径方向支持手段とを備えてなり、 ワーク Wは、 その外周縁が支持キ ャリア 1 6の支持孔 1 6 aに嵌合支持された状態で、 ワーク回転支持装 置 5に回転支持される。
上記軸方向支持手段は、 ワーク Wの表裏両面 W a 、 W bを静圧流体 により非接触状態で支持する静圧支持装置 （静圧支持手段） 1 7からな り、 その主要部として、 対向状に設けられた左右一対の静圧パッ ド 2 0 , 1を備えている。
これら静圧パッド 2 0 ， 2 1は、 具体的には、 砥石車 1 、 2との干渉 をさけるための切欠 2 0 a、 2 1 aを備える鉛直厚板状のもので、 切欠
2 0 a、 2 1 aは、 第 3図に示すように、 砥石車 1 、 2の外径よりも若 干大きな径寸法を有する円弧状の内径輪郭を有するとともに、 その対向 支持面に静圧溝 2 0 b、 2 1 bがそれぞれ形成されている。
この静圧溝 2 0 b 、 2 1 bは、 流体供給孔 2 5を介して図示しない 流体供給源に接続されており、 この流体供給源から供給される水などの 圧力流体が上記静圧溝 2 0 b、 2 1 bから噴き出されて、 砥石車 1 、 2 の研削面 l a、 2 a間から外部に出ているワーク Wの表裏両面 W a、 W bを、 両砥石車 1 、 2の研削面 l a、 2 a間のほぼ軸方向中心位置に非 接触状態で静圧保持する構成とされている。
また、 静圧パッ ド 2 0 , 2 1の上記対向支持面において、 砥石車 1 、 2の近傍位置には、 前記ワーク測定装置 7の 3つのエアノズル 3 0 A、
3 0 B、 3 0 Cがそれぞれ形成されて、 後述する距離センサ部を構成し ている。
上記ワーク回転支持装置 5の径方向支持手段は、 具体的には図示し ないが、 公知の回転駆動装置が採用されている。 この回転駆動装置は、 例えば、 ワーク Wを支持する上記支持キヤリア 1 6の外周縁を当接支持 する複数の支持ローラと、 これら支持ローラの一部または全部を回転駆 動する駆動モータ等の回転駆動源とからなり、 ワーク Wを径方向に位置 決め支持した状態で回転させる。 図示例においては、 第 3図に示すよう に、 ワーク Wの中心と両砥石車 1 、 2の研削面 l a、 2 aの中心が同一 鉛直線上に位置するように、 ワーク Wが位置決めして回転支持される。 砥石ティルト装置 6は、 上述したように、 軸方向調整手段としての砥 石切込み装置 1 3と共に、 砥石車 1 、 2の姿勢を調整する砥石姿勢調整 手段を構成するものである。 砥石ティルト装置 6は具体的には、 砥石車 1 、 2を水平軸線を中心として上下方向に傾動調整する上下方向調整部 (上下方向調整手段） 4 0と、 砥石車 1 、 2を、 鉛直軸線を中心として 水平方向に傾動調整する水平方向調整部 （水平方向調整手段） 4 1 とを 備えてなる。 以下、 右側の砥石台 1 1用の砥石ティルト装置 6を例にと つて説明する。
図示の砥石ティルト装置 6は、 具体的には第 5図および第 6図に示す ように、 固定側であるベッ ド 9に固設された駆動側本体 4 5に、 上記上 下方向調整部 4 0および水平方向調整部 4 1が設けられるとともに、 傾 動側である砥石台 1 0 、 1 1に、 これら両調整部 4 0 、 4 1により調整 動作される従動体 4 6が固設されている。
駆動側本体 4 5は、 べッ ド 9の側部端面に取付け固定されるとともに、 そのべッ ド 9より上方へ突出し上部に、 断面矩形状の収容空間 5 0が左 右水平方向に貫通して設けられている。 この収容空間 5 0内には、 上記 上下方向調整部 4 0の調整ねじ部材 6 0および水平方向調整部 4 1の調 整ねじ部材 6 1がそれぞれ突入状に臨んでいる。
従動体 4 6は、 砥石台 1 1の側部端面に取付け固定されるとともに、 その水平方向に延びる従動部 4 7が、 上記駆動側本体 4 5の収容空間 5 0内に突入して、 両調整部 4 0 、 4 1の調整ねじ部材 6 0 、 6 1 と当接 係合している。
つまり、 上記従動部 4 7は第 6図に示すような断面矩形状とされ、 上 下方向の移動調整に関して、 その水平下面 4 7 bに、 上下方向調整部 4 0の調整ねじ部材 6 0の先端係合部 6 0 aが当接するとともに、 その水 平上面 4 7 aに、 駆動側本体 4 5に設けられた弹発部材 6 3の先端係合 部 6 3 aが弹発的に当接している。 これにより、 上記調整ねじ部材 6 0 と従動部 4 7は常時上下方向に当接係合する構造とされている。
一方、 水平方向の移動調整に関して、 従動部 4 7の一方の鉛直面 4 7 cに、 水平方向調整部 4 1の調整ねじ部材 6 1の先端係合部 6 1 aが当 接係合するとともに、 その他方の鉛直面 4 7 dに、 駆動側本体 4 5に上 記調整ねじ部材 6 1に対向して設けられた、 皿ばね等からなる弹発部材 6 4の先端係合部 6 4 aが弾発的に当接している。 これにより、 上記調 整ねじ部材 6 1 と従動部 4 7は常時水平方向に当接係合する構造とされ ている。
上下方向調整部 4 0の調整ねじ部材 6 0は、 第 6図に示すように、 駆 動側本体 4 5の雌ねじ部 6 5に上下方向に螺進退可能に設けられており、 その先端部が上記先端係合部 6 0 aとされるともに、 その基端部 6 0 b がウォームギア 6 6を介してステッピングモータ 6 7に駆動連結されて いる。
しかして、 ステッピングモ一タ 6 7の出力軸の回転は、 ウォームギア 6 6を介して調整ねじ部材 6 0に伝えられ、 これにより、 調整ねじ部材 6 0が上下方向へ螺進退することにより、 従動体 4 6がこの調整ねじ部 材 6 0の螺進退に追従して上下方向に移動し、 その結果、 砥石台 1 1が 上記水平軸を中心に上下方向へ傾動して、 砥石車 2の傾きが調整される。 そして、 ステッピングモータ 6 7が停止すると、 調整ねじ部材 6 0が 停止して、 従動体 4 6が調整ねじ部材 6 0と加圧部材 3 2に挟まれた状 態で停止し、 砥石台 1 1が上下方向の所定の姿勢に位置決め固定される。 また、 エンコーダ 7 1により、 常に、 ステッピングモータ 6 7の回転位 置の絶対値が検出される。 水平方向調整部 4 1の調整ねじ部材 6 1は、 第 6図に示すように、 駆 動側本体 4 5に水平方向に螺進退可能に設けられており、 その先端部が 上記先端係合部 6 1 aとされるともに、 その基端部 6 1 bがウォームギ ァ 7 6を介してステツビングモータ 7 7に駆動連結されている。
しかして、 ステッピングモータ 7 7の出力軸の回転は、 ウォームギア 7 6を介して調整ねじ部材 6 1に伝えられ、 これにより、 調整ねじ部材 6 1が水平方向へ螺進退することにより、 従動体 4 6がこの調整ねじ部 材 6 1の螺進退に追従して水平方向に移動し、 その結果、 砥石台 1 1が 上記鉛直軸を中心に水平方向へ傾動して、 砥石車 2の水平方向の傾きが 調整される。
そして、 ステッピングモータ 7 7が停止すると、 調整ねじ部材 6 1が 停止して、 従動体 4 6が調整ねじ部材 6 1 と加圧部材 6 4に挟まれた状 態で停止し、 砥石台 1 1が水平方向の所定の姿勢に位置決め固定される。 また、 エンコーダ 8 1により、 常に、 ステッピングモータ 7 7の回転位 置の絶対値が検出される。
なお、 砥石車 2の傾きの調整を行わないときは、 上下方向および水平 方向調整部 4 0 、 4 1のステッピングモータ 6 7 、 7 7への通電が停止 され、 これらステッピングモータ 6 7 、 7 7の出力軸をフリーな状態に しておく。 このように各ステッピングモータ 6 7 、 7 7が停止している ときには、 上記のように、 調整ねじ部材 6 0 、 6 1も停止しており、 従 動体 4 7が調整ねじ部材 6 0 、 6 1 と弹発部材 6 3 、 6 4に挟まれて、 駆動側本体 4 5に対して固定されている。 このため、 砥石台 1 1がべッ ド 9に対して所定の姿勢に固定されている。
ワーク測定装置 （ワーク測定手段） 7は、 研削加工時のワーク Wの 変形量を測定するもので、 具体的には、 砥石車 1 、 2の切込み完了時に おいて、 所定の基準位置と前記ワーク回転支持装置 5に回転支持された ワーク Wの表裏両面 W a、 W との距離を少なくとも 3箇所で測定して、 これら 3箇所の測定結果から、 上記ワーク Wの変形量を算出する構成と され、 複数 （図示例の場合は 3つ） のエアゲージセンサ S a、 S b、 S cとワーク変形量算出部 （ワーク変形量算出手段） 8 0とを主要部とし て備える。
距離センサ S a、 S b、 S cは非接触型のもので、 図示の実施例に おいては、 計測媒体として空気圧を利用するエアゲージセンサが用いら れている。 これらエアゲ一ジセンサ S a、 S b、 S cは、 エアノズル 3 0 A、 3 0 B、 3 0 Cを備えてなり、 これらエアノズル 3 0 A、 3 0 B、 3 0 Cは、 前述したように、 ワーク回転支持装置 5の静圧パッド 2 0， 2 1の上記対向支持面に臨んで配されている。
すなわち、 これらエアゲージセンサ S a、 S b、 S cのエアノズル 3 0 A、 3 0 B、 3 0 Cは、 第 2図および第 3図に示すように、 上記ヮ ーク Wを挾んで静圧パッド 2 0， 2 1の対向支持面の互いに対向する位 置にそれぞれ一対計 6個配されている。
これら一対のエアノズル 3 0 A丄と 3 0 A 2、 S O B iと 3 0 B 2、 3 と 3 0 C 2の組 （ 3組） は、 第 3図および第 4図に示すように、 ワーク Wの表裏両面 Wa、 Wbに対向して見て、 上記砥石車 1、 2の研 削面 l a、 2 a外周近傍において、 できるだけ研削面 1 a、 2 a外周に 近い位置に配されている。
具体的には、 第 4図（a)に示すように、 上記エアゲージセンサのエア ノズルの組の一つ、 つまり、 エアノズル 3 0 B 3 0 B 2の組がヮ一 ク W (および砥石車 1、 2) の一直径線である鉛直方向の中心線上に位 置するように配されるとともに、 残りのエアノズルの組、 つまりエアノ ズル 3 0 Α 3 0 Α2の組とエアノズル 3 0 Cい 3 0 C 2の組が、 上 記鉛直方向の中心線に対して対称位置にそれぞれ配され、 およびこれら エアノズルの組は、 砥石車 1、 2の研削面 l a、 2 aの円周方向へ等間 隔 （各エアノズルと砥石車 1、 2の中心とのなす角 （中心角） が均等） をもって配されている。
さらに、 スペース的に可能であれば、 上記エアノズル 3 0 3 0
A 2の組とエアノズル 3 0 C 、 3 0 C 2の組は、 第 4図（b)に示すよう に、 上記条件に加えて、 ワーク Wの外周縁の近くに位置するようにそれ ぞれ配されているのが望ましい。
そして、 これらエアノズル 3 0 と 3 0 A2、 3 081と 3 0：62、 3 0 0^と 3 0 C 2は、 A/E変換器 （エア圧/電気信号変換器） 9 0 を介して空気供給源 9 1に接続されている。 また、 A/E変換器 9 0は、 上記ワーク変形量算出部 8 0に接続されている。
第 2図において、 左側静圧パッ ド 2 0の各エアノズル 3 0 Aい 3 0 B！ , S O C iは、 ワーク回転支持装置 5に保持されたワーク Wの左側 表面と基準位置となる上記左側静圧パッ ド 2 0の支持面との距離 L aい L b-！ , L c ェを測定するためのものであり、 右側静圧パッ ド 2 0の各 エアノズル 3 0 A2、 3 0 B 2、 3 0 C 2は、 ワーク回転支持装置 5に保 持されたワーク Wの右側裏面と基準位置となる上記右側静圧パッ ド 2 1 の支持面との距離 L a 2、 L b 2、 L c 2を測定するためのものである。 つまり、 各エアノズルの出口部の圧力は上記距離と一定の関係がある。 各エアノズル 3 0 A ( 3 0 A χ , 3 0 A 2) 、 3 0 B ( 3 0 Bい 3 0 B 2) 、 3 0 C ( 3 0 C x, 3 0 C 2) の出口部の圧力は、 A/E変換器 9 0で電気信号に変換されてワーク変形量算出部 8 0に送られる。
このワーク変形量算出部 8 0は、 3組のエアゲージセンサ S a iと S a 2、 S b iと S b 2、 S c iと S c 2の検出結果から、 ワーク Wの変形 量を算出するもので、 上記エアノズル 3 0 A ( 3 0 A1 ¾ 3 0 A2) 、 3 0 B ( 3 0 Bい 3 0 B 2) 、 3 0 C ( 3 0 Cい 3 0 C 2) の出口部 の空気圧に基づいて、 静圧パッ ド 2 0 , 2 1の対向支持面とワーク Wと の距離 L a (L aい L a 2) 、 L b (L b L b 2) 、 L c (L c い L c 2) がそれぞれ測定されるとともに、 これら 3点の距離からワーク Wの変形量が算出され、 その結果は砥石姿勢制御装置 8へ送られる。
なお、 砥石姿勢制御装置 8におけるエアゲージセンサ S a ( S a x, S a 2) 、 S b (S bい S b 2) 、 S c (S c い S c 2) の検出結果 に基づく制御は、 各エアゲージセンサの組の測定値の差を 2で除した値、 つまり距離値 L a = (L a！ - L a 2) / 2、 距離値 L b = (L b x - L b 2) / 2および距離値 L c = (L c！ - L c 2) / 2を変形量として処 理される。
砥石姿勢制御装置 8は、 上記ワーク測定装置 7の測定結果に従って 上記砥石姿勢調整装置、 つまり上下および水平方向調整手段としての上 記砥石ティルト装置 6と、 軸方向調整手段としての上記砥石切込み装置 1 3を制御するもので、 第 7図に示すように、 比較部 8 a、 補正演算部 8 b、 ならびに軸方向制御部 8 c、 上下方向制御部 8 dおよび水平方向 制御部 8 eから構成されている。
比較部 8 aは、 上記ワーク測定装置 7により測定されたワーク Wの 変形量 （距離値） L a、 L b、 L cを所定の許容値 （しきい値） L s と 比較してこのしきい値 L sを超えたか否かを判定し、 判定結果を補正演 算部 8 bへ送る。 補正演算部 8 bは、 比較部 8 aの判定結果に基づき、 ワーク Wの変形量 L a、 L b、 L cがしきい値 L sを超えた場合に、 そ の変形量 L a、 L b、 L cに基づいて、 砥石車 1、 2の上下水平方向お よび軸方向の姿勢補正量 （調整方向と調整量） を演算し、 その演算結果 を軸方向制御部 8 c、 上下方向制御部 8 dおよび水平方向制御部 8 eへ 送る。 これら制御部 8 (：〜 8 eは、 補正演算部 8 bの演算結果に従って、 砥石ティルト装置 6のステッピングモータ 6 7、 7 7と砥石切込み装置 1 3のステッピングモータ 1 3 aの回転方向と回転量を決めて、 ェンコ ーダ 1 3 b、 7 1 、 8 1の出力をフィードバックしながら、 上記ステツ ピンダモー夕 1 3 a、 6 7、 7 7を決められた方向へ決められた量だけ 回転駆動させる。 これにより、 砥石台 1 0、 1 1における砥石軸 3、 4 の軸方向位置と、 砥石台 1 0、 1 1の上下水平方向の傾きとが調整され て、 砥石車 1 、 2を正しい姿勢、 つまり砥石車 1 、 2の切込み完了時の ワーク Wが変形を生じず平坦となるように、 砥石車 1 、 2の姿勢が移動 調整される。
続いて、 本実施例の研削装置における具体的な砥石車 1 、 2の姿勢調 整について、 第 8図〜第 1 1図を参照して説明する。 なお、 第 8図〜第 1 1図は、 理解を容易にすることを目的として、 模式的にかつ砥石車 1 、 2およびワーク Wの変形量を大幅に拡大して描かれているが、 実際には、 これらの変形量は目視にて確認できないほど微小なものである。
A . 砥石車 1、 2の切込み動作：
本実施例においては、 研削加工における基本動作である砥石車 1 、 2の切込み動作は、 図外の公知の主制御装置により、 以下のように砥石 車 1 、 2の切込み完了位置が制御されて、 ワーク Wの変形量が所定量以 下になるように制御される。
つまり、 一対の砥石車 1 、 2は、 砥石切込み装置 1 3により、 所定 の待機位置 （切込み開始位置） から予め設定された切込み量 （一定量） だけ切り込まれて停止し （この停止位置が切込み完了位置） 、 スパーク ァゥト後に上記待機位置へ後退復帰される。 この研削サイクルーエ程に より、 一枚のヮ一ク Wが所定の厚さ寸法に研削加工され、 この研削サイ クルが連続して順次供給されるワーク毎に繰り返される。 また、 上記切 込み完了位置は、 図示しないインプロセスの定寸装置を利用して、 その 検出データを上記砥石切込み装置 1 3にフィードバックして制御してい る。
B. 初期状態の調整：
このような研削サイクルを実行する本実施例の研削装置において、 まず、 砥石車 1、 2、 静圧パッド 2 0、 2 1およびワーク Wが平行で芯が揃つ ている状態、 つまり第 8図に示す初期状態に調整する。 この初期状態に おいては、 左右一対の砥石車 1、 2の研削面 l a、 2 aが平行で、 左右 一対の静圧パッド 2 0、 2 1の支持面が平行で、 かつヮ一ク Wが所定の 精度 （平行度、 平坦度） に研削できる状態にある。 この状態では、 ヮ一 ク Wと静圧パッド 2 0、 2 1 との上記距離値 L a = L b = L cになる。 この初期状態での値を理想距離値 L。とする。
具体的には、 砥石切込み完了時にワーク Wの変形量が 0となる砥石 車 1、 2の研削面 l a、 2 aの位置 （切込み完了位置） が最適位置とし て決定される。 そして、 この最適位置と研削完了時の各ワーク Wの変形 量とに基づいて、 砥石車 1、 2の待機位置 （砥石切込み開始位置） が調 整され、 砥石車 1、 2の研削面 l a、 2 aの切込み完了位置が上記最適 値から所定量以上ずれないように調整される。
上記最適位置は、 以下のように決定される。 複数枚のワーク Wを用 意する。 次いで、 各ワーク Wを試験的に研削して、. エアゲージセンサ S a (S aい S a 2) 、 S b (S bい S b 2) 、 S c (S c S c ,) によって、 各ワーク Wの表裏面と静圧パッ ド 2 0、 2 1 との距離を測定 する。 そして、 研削が終了したワーク Wを研削装置から取り出して、 ヮ ーク Wの変形量および厚さを適当な測定装置によって測定する。 この測 定結果に基づいて、 ワーク Wの変形量 （曲がり） が 0になるように待機 位置 （切込み開始位置） を変更して、 次のワーク Wを研削する。 これを 何度か繰り返し、 変形量 （曲がり） がほぼ 0であり、 厚さが所定の値と なるワーク Wを得る。 これを理想ワーク W。と呼ぶ。 理想ワーク W。が 得られたときのこのワーク W。と静圧パッ ド 2 0 、 2 1 との距離を理想 距離 L。と呼ぶ。 このように研削完了時にワーク Wと静圧パッ ド 2 0 、 2 1 との距離が理想距離 L。となる切込み完了位置が最適位置となる。 この理想距離 L。が砥石姿勢制御装置 8の比較部 8 aに記憶される。
C . 砥石車 1 、 2の姿勢調整：
最適位置が決定された後、 1枚目のワーク Wを研削する前は、 各砥石 車 1 、 2は、 上記最適値から所定距離だけ軸方向へ後退移動した最適待 機位置 （最適切込み開始位置） に位置し、 この状態からワーク" Wの研削 が開始される。
ワーク Wの研削を行い、 毎回スパークアウト時に、 ワーク測定装置 7によって、 静圧パッ ド 2 0 , 2 1の対向支持面とワーク Wとの距離が 上記 3点で測定され、 砥石姿勢制御装置 8では、 これら測定距離から得 られる距離値 L a、 L b、 L cに基づいて砥石車 1 、 2の傾き等を移動 調整する。 この移動調整は、 ワーク Wの研削完了後、 つまり、 砥石車 1 、 2がスパークァゥト後に上記待機位置へ後退復帰した状態で行われる。 初期の状態においては、 砥石車 1 、 2の摩耗はごく少なく、 また、 装 置の機械各部の経年変化や、 熱変位などの外的要因による砥石車 1 、 2 の砥石軸の傾きの狂いもほとんどなく、 実際の切込み完了位置と上記最 適位置とのずれはなく、 あるいはごく小さい。 したがって、 ワーク Wと 静圧パッ ド 2 0、 2 1との距離値 L a、 L b、 L cは理想距離値 L。に ほぼ等しく、 ヮ一ク Wの変形 （曲がり） は所定量 L s以下であり、 平行 度、 平坦度ともに高い。
(a) 砥石車 1、 2の軸方向調整：
研削を続けると、 距離値 L bは L b = L。のままで、 距離値 L aと L cは、 L a = L c =L l、 L 2、 L 3、 …と徐々に変化していく。 これ に伴って研削完了後のワーク Wの平坦度も徐々に悪化していく。 この変 化の原因は、 主に砥石車 1、 2、 の偏摩耗により、 砥石車 1、 2の切込 み完了位置が上記最適位置からずれて移動するためである。 これは距離 値が L a二 L c≠L bの場合で、 第 9図に示す状態である。
そして、 距離値 L a、 L cがしきい値 L s を超えた場合には、 砥石 姿勢制御装置 8は、 砥石車 1、 2の切込み完了位置の設定を軸方向へ (L b— L c ) だけ修正移動させるように、 軸方向調整手段としての砥 石切込み装置 1 3のステッピングモータ 1 3 aを回転駆動する。 一例として、 例えば、 理想距離 L。が 0. 0 5 mmで、 第 8図に示す 初期状態における測定距離が L a 1 = L a 2 = L b 1 = L b 2 = L c 1 = L c 2= 0. 0 5 mmとした場合に、 距離値 L a { (L a x - L a 2) / 2 } = L b { ( L b ! - L b 2) / 2 } = L c { ( L c x - L c 2) / 2 } = 0
この初期状態から、 測定距離が理想距離 L。= 0. 0 5 mmから外れ て、 例えば、 L a L C i O . 0 5 6 mmとなり、 L a 2 = L c 2 = 0. 0 44mmとなったとすると、 距離値 L a { (L a x - L a 2) / 2 } = L c { ( L c ! - L c 2 ) / 2 } = 0. 0 0 6 mmとなり、 第 9 図に示す状態となる。
そして、 これら距離値 L a、 L cがしきい値 L s (例えば、 0. 0 0 5 mm) を超えた場合には、 砥石姿勢制御装置 8は、 砥石車 1、 2の 切込み完了位置の設定を軸方向へ （L b— L c ) =- 0. 0 0 6 mm (つまり砥石軸 3 , 4を左方向へ 0. 0 0 6 mm) だけ修正移動させる ように、 軸方向調整手段としての砥石切込み装置 1 3のステッピングモ 一夕 1 3 aを回転駆動する。
この修正で、 ワークの仕上がり精度 （平坦度、 平行度） は改善され る。
さらに研削を続けると、 また徐々に距離値 L a、 L cが理想距離 L。 から外れた値をとつていくので、 しきい値 L sを超えるたびに、 上記と 同様、 砥石車 1、 2を切込み完了位置の設定を軸方向へ （L b— L c ) だけ修正移動する。
(b) 砥石車 1、 2の傾き調整：
何回か（a)の修正 （砥石車 1、 2の軸方向調整） を繰り返すうちに、 この修正動作をしても、 距離値 L a、 L cがしきい値 L s以下にならな くなる。
これは、 熱変位が主原因と考えられる。 つまり、 熱変位等により砥 石軸 3、 4に傾きが生じたためで、 これは第 1 0図または第 1 1図に示 す 2種類のパターンがある。
したがって、 砥石姿勢制御装置 8は、 これら 2種類の砥石車 1、 2 の傾きを基本パターンとして測定される距離値 L a、 L b、 L cに基づ いて、 次のような調整制御を行う。
(b - 1) 砥石車 1、 2の上下方向の傾き調整：
まず、 距離値が L a == L c≠L bの場合には、 第 1 0図に示すパター ンである。 すなわち、 この場合は、 砥石軸 3、 4の上下方向の傾きによ り、 砥石車 1、 2が本来の軸線方向に対して上下方向へ角度 αだけ傾い ている状態である。 砥石姿勢制御装置 8は、 砥石軸 3 4を距離値 L a L b L cか ら算出されるワーク Wの上下方向の傾き （曲がり） 角度 αが 0 ° になる ように調整量を算出し、 砥石ティルト装置 6 6における上下方向調整 部 4 0のステッピングモ一タ 6 7を回転駆動する。 これにより、 砥石台 1 0 1 1さらには砥石車 1 2を上下方向へ傾動させて、 距離値 L a = L c = L b = L。とし、 第 8図に示す状態にする。
(b-2) 砥石車 1 2の水平方向または水平上下方向の傾き調整：
次に、 距離値が L a≠ L cの場合には、 第 1 1図に示すパターンか、 あるいは第 1 1図に示すパターンと第 1 0図に示すパターンが複合した 状態である。 すなわち、 この場合は、 砥石軸 3 4の水平方向の傾きに より、 砥石車 1 2が本来の軸線方向に対して水平方向へ角度 /3だけ傾 いている状態、 あるいは、 砥石軸 3 4の上下と水平方向双方の傾きに より、 砥石車 1 2が本来の軸線方向に対して水平方向へ角度 3だけ傾 く とともに、 上下方向へも角度ひだけ傾いている状態である。
砥石姿勢制御装置 8は、 まず、 砥石軸 3 4を距離値 L a L b L cから算出されるワーク Wの水平方向の傾き （曲がり） 角度 iSが 0 ° になるように調整量を算出し、 砥石ティルト装置 6 6における水平方 向調整部 4 1のステッピングモータ 7 7を回転駆動する。 これにより、 砥石台 1 0 1 1さらには砥石車 1 2を水平方向へ傾動させる。
この修正により、 次に研削されるワーク Wでは、 距離値が L a = L c になり、 しかも L a = L b L c = L。であれば第 8図に示す状態に修 正されていることになる。
一方、 もし、 L a = L c ≠ L bであれば、 前述した第 1 0図に示す 状態であることから、 さらに上記（b- 1)の修正 （砥石車 1 2の上下方 向の傾き調整） をして、 第 8図の状態にする。 しかして、 以上のように構成された両面研削装置においては、 主制 御装置により、 ワーク回転支持装置 5が、 ワーク Wを研削位置に回転支 持するとともに、 高速回転する一対の砥石車 1、 2が所定の待機位置か らその砥石軸 3、 4方向へ予め設定された切込み量だけそれぞれ切り込 まれて、 これら両砥石車 1、 2の端面の研削面 l a、 2 aにより上記ヮ —ク Wの表裏両面 Wa、 Wbが同時に研削加工される。 砥石車 1、 2は、 スパークァゥト後に上記待機位置へ後退復帰され、 この間にワーク Wが ワーク回転支持装置 3から取り出される。 以後、 この手順が繰り返され て、 複数のワーク W、 W, …がー枚ずつかつ連続して研削される。
この場合、 ワーク測定装置 7は、 砥石車 1、 2のスパークアウト時 に、 エアゲージセンサ S a、 S b、 S cを用いて、 基準位置である静圧 パッド 2 0、 2 1の対向支持面とワーク Wの表裏両面との距離を 3箇所 でそれぞれ測定するとともに、 ワーク変形量算出部 8 0が、 これら 3箇 所の測定結果 （距離 L aい L b！ , L C L a 2、 L b 2、 L c 2) か ら、 ワーク Wの変形量 （軸方向への変形、 上下方向の曲がり、 水平方向 の曲がり） を検出する。
そして、 砥石姿勢制御装置 8は、 上述したように、 この算出した変形 量 （距離値； L a、 L b、 L c ) が所定値 （しきい値） L s を超えた場合 に、 その変形量 L a、 L b、 L cに基づいて、 砥石車 1、 2の切込み完 了時のワーク Wが変形を生じず平坦となるように、 砥石ティルト装置 6、 6と砥石切込み装置 1 3、 1 3を駆動制御して、 砥石車 1、 2を移動調 整する。 これにより、 砥石車 1、 2は常時正しい姿勢 （正しい軸方向位 置および傾き） を保つことができ、 曲がりがなく平行度および平坦度に 優れるワークを得ることができる。
実施例 2 実施例 1 においては、 砥石車 1、 2の移動調整がワーク Wの研削完 了後に行われる構成であつたが、 本実施例における砥石車 1、 2の移動 調整は、 以下のようにワーク Wの研削中において行われる。
すなわち、 本実施例においては、 実施例 1の場合と同様に、 初期状態 での距離値 L a、 L b、 L cの理想距離値 L。を記憶させて、 砥石車 1、 2のスパークアウト時に、 各距離値 L a、 L b、 L cを監視しながら、 これら距離値 L a、 L b、 L cに基づいて砥石車 1、 2の傾きを移動修 正する。
つまり、 距離値が L a≠L cの場合には、 砥石姿勢制御装置 8は、 ま ず距離値が L a = L cとなるまで砥石軸 3、 4の水平方向の傾きを移動 修正する （当初から L a==L cであれば、 この移動修正は不要） 。
次に、 距離値が L a = L b = L c = L。となるまで、 砥石軸 3、 4の 上下方向の傾きを移動修正して第 8図の状態にする。
なお、 この砥石軸 3、 4の水平方向の傾きを修正しても効果がない場 合は、 第 9図に示す状態なので、 砥石軸 3、 4を軸方向へ移動調整して、 距離値が L a = L b ==L c =L。にして、 第 8図の状態にする。
その他の構成および作用は実施例 1と同様である。
なお、 上述した実施例は、 あくまでも本発明の好適な実施態様を示す ものであって、 本発明はこれに限定されることなく、 その範囲内におい て種々設計変更可能である。 例えば、 以下に列挙するような改変が可能 である。
(1) 図示の実施例においては、 3つのエアゲージセンサ S a、 S b、 S cが静圧パッ ド 2 0、 2 1の支持面にそれぞれ配されて、 つまり一対 のエアゲージセンサの組が 3個所配されて、 ワーク Wの表裏両面 W a、 Wbとの距離を 3箇所で測定する構成とされているが、 一対のエアゲー ジセンサの配設数は、 少なくとも 3個所あれば良く、 適宜増設可能であ る。 この場合、 一対のエアゲージセンサの組の一つは、 ワーク Wの鉛直 方向の中心線上に配置されるとともに、 残りの組がこの中心線に対して 両側対称位置に配置されるのが望ましいことから、 その配設数は 5個所 以上の奇数個所が望ましい。
例えば、 5つのエアゲージセンサ S a、 S b、 S c、 S d、 S eが静 圧パッ ド 2 0、 2 1の支持面にそれぞれ配される場合は、 第 4図（ に 示すように、
これらエアゲージセンサ S a〜S eのエアノズル 3 0 A〜 3 0 Eの組の 一つ、 つまり、 一対のエアノズル 3 0 C i、 3 0 C 2の組がワーク W
(および砥石車 1、 2) の一直径線である鉛直方向の中心線上に位置す るように配されるとともに、 残りのエアノズルの組、 つまりエアノズル 3 0 A χ , 3 0 A2の組、 エアノズル 3 0 Bい 3 0 B 2の組、 エアノズ ル 3 0 D 3 0 D 2の組およびエアノズル 3 0 E 、 3 0 E 2の組が、 上記鉛直方向の中心線に対して対称位置にそれぞれ配されている。 また、 これら一対のエアノズルの組は、 上記砥石車 1、 2の円周方向へ等間隔 をもって配される （各エアノズルと砥石車 1、 2の中心 Oとのなす角
(中心角） が均等） 。
(2) 図示例のワーク回転支持装置 5は、 ワーク Wを軸方向に位置決め 支持する軸方向支持手段として、 左右一対の静圧パッ ド 2 0， 2 1によ りワーク Wを非接触状態で支持する静圧支持装置 1 7を採用しているが、 例えば、 日本特開平 1 0— 1 2 8 6 4 6号公報または日本特開平 1 0— 1 7 5 1 44号公報に開示されるような、 従来公知の支持ローラ等によ り支持するローラ支持手段も採用可能である。
(3) 距離センサ S a、 S b、 S cは、 図示例のようなエアゲージセン サのほか、 静電容量型のセンサやレーザ装置など、 他の非接触型のセン サも採用可能である。
(4) 図示例においては、 砥石姿勢制御装置 8により、 距離値 L a、 L b、 L cがしきい値 L sを超えたとき、 自動的に砥石車 1 、 2の姿勢修 正をするが、 砥石姿勢制御装置 8に代えて、 あるい これとの併用で手 動操作で姿勢修正することもできる。
この手動操作による場合は、 警告アラーム等で異常信号を出し、 こ れに従って、 作業者が機械を停止させ、 手動で第 8図に示す初期状態に 砥石車 1 、 2を調整復帰させて運転再開する。
具体的には、 砥石ティルト装置 6の場合、 前記ステッピングモ一タ 6 7 、 7 7への通電を停止して、 出力軸 6 7 a、 7 7 aをフリーにして いる状態において、 角柱部 6 6 e 、 7 7 eにスパナ等の手動工具を係合 させて、 ウォームギア 6 6 、 7 6を回転駆動させることにより、 手動操 作で、 砥石台 1 0 、 1 1の傾きを調整することもできる。
(5) 図示の実施例においては、 砥石車 1 、 2の切込み動作が、 砥石切 込み装置 1 3により、 所定の待機位置 （切込み開始位置） から予め設定 された一定の切込み量だけ切り込まれて停止し （この停止位置が切込み 完了位置） 、 スパークアウト後に上記待機位置へ後退復帰されるように されて、 砥石車 1 、 2の軸方向調整に際しては、 上記待機位置が移動調 整される構成、 つまり、 上記切込み量が一定で、 上記待機位置が可変な 構成とされている。
これに対して、 上記切込み量が可変で、 上記待機位置が一定とされ て、 砥石車 1 、 2の軸方向調整に際しては、 上記切込み量が変更調整さ れる構成とされてもよい。
(6) さらに、 図示例の両面研削装置'は横型の対向二軸平面研削盤であ るが、 本発明は他の研削盤にももちろん適用可能である。
(7) また、 図示の実施例は、 研削対象である円板状ワークが円形状のも のであるが、 本発明は、 中央部に円形状の穴を有する円環形状のワーク、 いわゆるドーナツ状ワークも研削対象とすることができる。
この場合、 ワーク Wの支持形態は、 その外周と砥石車 1 、 2の研削 面 1 a、 2 aの外周とが交差しかつヮ一ク Wの上記中央穴の一部が上記 研削面 l a、 2 a内に位置するように配置された状態において、 上記研 削面 1 a、 2 aの外周から径方向外部へ突出しているワーク Wの表裏両 面 W a、 W bの部分が、 ワーク回転支持装置 5により回転支持されるこ ととなる。 産業上の利用可能性
以上詳述したように、 本発明によれば、 ワークを回転支持するととも に、 高速回転する一対の砥石車をその砥石軸方向へ切り込んで、 これら 両砥石車端面の研削面により上記ワークの表裏両面を同時に研削加工す るに際して、 上記砥石車の切込み完了時に、 非接触型の距離センサを用 いて、 所定の基準位置と上記ワークの表裏両面との距離を少なくとも 3 箇所でそれぞれ測定し、 これら少なくとも 3箇所の測定結果から、 上記 ワークの変形量を検出するとともに、 この算出した変形量が所定値を超 えた場合に、 その変形量に基づいて、 上記砥石車の切込み完了時のヮー クが変形を生じず平坦となるように、 上記砥石車を移動調整する構成と されているから、 以下に列挙するような効果が発揮されて、 曲がりがな く平行度および平坦度に優れるワークを得ることができる。
(1 ) 上記所定の基準位置とワークの表裏両面との距離を 3点以上で測 定することにより、 ワークの姿勢の左右水平方向の曲がりや上下方向の 曲がりが検知できる。
(2) 砥石軸をティルト制御することで、 より適正な砥石車の姿勢制御 ができ、 N Gワークがなくなる。
(3) 自動で砥石車を適正な位置および姿勢にしてワークを研削するこ とができ、 平坦度の精度維持ができる。

Claims

1 . 薄肉円板状工作物を回転支持するとともに、 高速回転する一対の 砥石車をその砥石軸方向へ切り込んで、 これら両砥石車端面の研削面 により前記工作物の表裏両面を同時に研削加工する方法であって、 前記砥石車の切込み完 m了胄時に、 非接触型の距離センサを用いて、 所定 の基準位置と前記工作物の表裏両面との距離を少なくとも 3箇所でそれ ぞれ測定するステップと、 の
これら少なく とも 3箇所の測定結果から、 前記工作物の変形量を検 出するステップと、 囲
この算出した変形量が所定値を超えた場合に、 その変形量に基づい て、 前記砥石車の切込み完了時の工作物が変形を生じず平坦となるよう に、 前記砥石車を移動調整するステップとを備えてなる
ことを特徴とする薄肉円板状工作物の両面研削方法。
2 . 前記工作物の表裏両面に対向して見て、 前記工作物が、 工作物外 周と前記砥石車の研削面外周とが交差して位置するように配置された 状態において、 ワーク回転支持手段により、 この工作物の前記研削面 外周から径方向外部へ突出している表裏両面の部分を回転支持する ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の薄肉円板状工作物の両面研 削方法。
3 . 前記距離センサは、 前記工作物を挟んで互いに対向する位置に一対 配されるとともに、 これら一対の距離センサの組が前記砥石車の研削面 外周近傍位置に少なくとも 3箇所以上の奇数個所に配され、
前記工作物の表裏両面に対向して見て、 前記距離センサの組の一つ が工作物の一直径線上に位置するように配され、 残りの距離センサの組 が前記一直径線に対して対称位置にそれぞれ配され、 およびこれら距離 センサの組は、 前記砥石車の円周方向へ等間隔をもつて配されている ことを特徵とする請求の範囲第 2項に記載の薄肉円板状工作物の両面研 削方法。
4 . 前記距離センサによる前記距離測定を、 前記砥石車のスパークァゥ ト時に行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の薄肉円板状工作 物の両面研削方法。
5 . 前記砥石車の移動調整を前記工作物の研削完了後に行うことを特徴 とする請求の範囲第 1項に記載の薄肉円板状ワークの両面研削方法。
6 . 前記砥石車の移動調整を前記工作物の研削中に行うことを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載の薄肉円板状工作物の両面研削方法。
7 . 薄肉円板状工作物を回転支持するとともに、 高速回転する一対の 砥石車をその砥石軸方向へ切り込んで、 これら両砥石車端面の研削面 により前記工作物の表裏両面を同時に研削加工する装置であって、 端面の研削面同士が対向するように配された一対の砥石車と、 前記工作物を、 前記一対の砥石車の研削面間において工作物の表裏両 面がこれら両研削面に対向する状態で、 回転支持するワーク回転支持手 段と、
前記砥石車の姿勢を調整する砥石姿勢調整手段と、
前記砥石車の切込み完了時において、 所定の基準位置と前記ワーク 回転支持手段に回転支持された工作物の表裏両面との距離を少なくとも 3箇所で測定して、 これら 3箇所の測定結果から、 前記工作物の回転支 持状態における変形量を算出するワーク測定手段と、
このワーク測定手段の測定結果にしたがって前記砥石姿勢調整手段 を制御する砥石姿勢制御手段とを備えてなる ことを特徴とする薄肉円板状工作物の両面研削装置。
8 . 前記ワーク回転支持手段は、 前記工作物の表裏両面に対向して見て、 前記工作物が、 工作物外周と前記砥石車の研削面外周とが交差して位置 するように配置された状態において、 この工作物の前記研削面外周から 径方向外部へ突出している表裏両面の部分を回転支持する構成とされて いる
ことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の薄肉円板状工作物の両面研 削装置。
9 . 前記ワーク回転支持手段は、 前記工作物の表裏両面を静圧流体によ り非接触支持する静圧支持手段を備えている
ことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の薄肉円板状工作物の両面研 削装置。
1 0 . 前記ワーク測定手段は、 所定の基準位置と前記工作物の表裏両面 との距離を測定する少なくとも 3つの非接触型の距離センサと、 これら 3つの距離センサの検出結果から、 前記工作物の変形量を算出するヮー ク変形量算出手段とを備えてなる
ことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の薄肉円板状工作物の両面研 削装置。 .
1 1 . 前記距離センサは、 前記工作物を挟んで互いに対向する位置に一 対配されるとともに、 これら一対の距離センサの組が前記砥石車の研削 面外周近傍位置に少なくとも 3箇所以上の奇数個所に配され、
前記工作物の表裏両面に対向して見て、 前記距離センサの組の一つ が工作物の一直径線上に位置するように配され、 残りの距離センサの組 が前記一直径線に対して対称位置にそれぞれ配され、 および前記距離セ ンサの組は、 前記砥石車の円周方向へ等間隔をもって配されている ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の薄肉円板状工作物の両面 研削装置。
1 2 . 前記ワーク回転支持手段が前記工作物の表裏両面を静圧流体によ り非接触支持する静圧支持手段を備えるとともに、' この静圧支持手段の 静圧パッ ドに前記ワーク測定手段の距離センサが配されてなり、
この距離センサは、 前記静圧パッ ドを前記基準位置として前記工作 物の表裏両面との距離を測定するように構成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の薄肉円板状工作物の両面 研削装置。
1 3 . 前記砥石姿勢調整手段は、 前記砥石車の軸方向位置を移動調整す る軸方向調整手段と、 前記砥石車を水平軸線を中心として上下方向に傾 動調整する上下方向調整手段と、 前記砥石車を鉛直軸線を中心として水 平方向に傾動調整する水平方向調整手段とを備えてなる
ことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の薄肉円板状工作物の両面研 削装置。
1 4 . 前記砥石姿勢制御手段は、 前記ワーク測定手段により測定された 前記工作物の変形量が所定値を超えた場合に、 その変形量に基づいて、 前記砥石車の切込み完了時の工作物が変形を生じず平坦となるように、 前記砥石姿勢調整手段の軸方向調整手段、 上下方向調整手段および水平 方向調整手段を駆動制御するように構成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の薄肉円板状工作物の両面 研削装置。
1 5 . 前記砥石車の移動調整を前記工作物の研削完了後に行うことを特 徴とする請求の範囲第 7項に記載の薄肉円板状ワークの両面研削装置。
1 6 . 前記ワーク測定手段による前記距離測定を、 前記砥石車のスパ一 クァゥト時に行うことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の薄肉円板 状工作物の両面研削装置。
1 7 . 前記砥石姿勢調整手段による前記砥石車の姿勢調整が前記工作物 の研削中に行われることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の薄肉円 板状工作物の両面研削装置。
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