(57)【要約】【課題】キャリアに対応して上定盤に押圧手段を設けると共に、押圧手段とキャリアとの位置決め手段を簡便な構造によって形成する。【解決手段】上定盤４と下定盤２とサンギア９とインターナルギア10と、サンギア９及びインターナルギア10との間に介在して自転及び公転するワーク５の保持穴７を有するキャリア６と、上定盤４に設けられワーク５に対応して設けられる押圧手段15と、駆動用のモーター11，12，13，14と、制御手段35を備える。駆動モーター11，12は、モーター11，12，13，14の外側に突出した回転軸にロータリーエンコーダー20，26，27，28を装着し、ベクトルインバータ制御部を設けたモーター11，12，13，14にロータリーエンコーダー20，26，27，28を接続することにより、それぞれのモーター11，12，13，14の回転をフィードバックにより制御手段35を制御して押圧手段15がワーク５に対向するように下定盤２、上定盤４を停止させることができる。【選択図】図１
2011115873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上定盤と、この上定盤に対向して同軸状に設けられる下定盤と、これら上定盤と下定盤の間に同軸状に配置されるサンギヤ及びインターナルギヤと、前記サンギヤ及びインターナルギヤとの間に介在して自転及び公転するワークの保持穴を有するキャリアと、前記上定盤に設けられ前記キャリア又は及び該キャリアに保持されたワークに対応して前記ワーク又は及びキャリアに対向して設けられる押圧手段と、前記下定盤、前記上定盤、前記サンギヤ、前記インターナルギヤを駆動する駆動モーターと、前記駆動モーターに接続される制御手段を備え、
前記駆動モーターは、モーターの外側に突出した回転軸にロータリーエンコーダーを装着し、ベクトルインバータ制御部を設けた前記モーターを前記制御手段に接続すると共に、さらに前記ベクトルインバータ制御部に前記ロータリーエンコーダーを接続することを特徴とする両面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアによって保持されたワークを、研磨用の上下定盤を回転させると共に、キャリアを自転及び公転させてワークの表面を加工する両面研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図12〜図13に示すように、従来のこの種のものは、上定盤51と、この上定盤51に対して同軸状に設けられる下定盤52と、これら上定盤51と下定盤52の間に同軸状に配置されるサンギヤ53及びインターナルギヤ54と、サンギヤ53及びインターナルギヤ54との間に介在して自転及び公転するワーク55の保持穴56を有するキャリア57とを備え、そして、上定盤51、下定盤52、サンギヤ53、インターナルギヤ54は、それぞれの駆動用モーター58，59，60，61によって回転駆動できるようになっている。さらに、上定盤51には下面に開口したノズルからなる流体出口62が設けられており、この流体出口62はキャリア56に設けられた保持穴56の数に対応するように図12では９箇所が１群となって、そしてこの流体出口62の群がキャリア57の数に対応するように図12では５箇所に間隔をおいて配置されている。
【０００３】
したがって、従来技術においては、駆動用モーター58，59，60，61で上定盤51、下定盤52、サンギヤ53及びインターナルギヤ54を回転させると、キャリア57は自転運動をしながらサンギア53の回りを公転する遊星運動を起こして、さらに、スラリーなどと称する研磨剤（図示せず）の液が流体出口62より供給されることでキャリア57に保持されたワーク55の両面が上定盤51と下定盤52により研磨される。
【０００４】
そして、従来技術においては、上定盤51の流体出口62の群を予めキャリア57位置に合わせて下定盤52上のキャリア57位置の停止と略同時に流体出口62の群をキャリア57に重ねて停止させ、全ワーク55の表面と接する流体出口62から少量の液の次に空気に切換えて加圧しながら、上定盤51を上昇させてワーク55の上定盤51への付着を予防剥離して、ワーク55を下定盤52の上面に残すことにより、研磨されたワーク55の搬出を良好に行うようにしたものである。この結果、ワーク55やキャリア57を下定盤52側に残してワーク55の取り出しをスムーズに行うことができるようになっている。このようにすることによって、上定盤51の流体出口62をむやみに配置することを阻止できる。
【０００５】
このようなキャリア57位置の停止と略同時に流体出口62の群をキャリア57に重ねて停止させるため、従来技術においては、下定盤52、サンギヤ53、インターナルギヤ54などは、各駆動モーター59，60，61を制御している（例えば特許文献１）。
【０００６】
また、モーターの制御として、交流入力を受ける三相全波整流回路をなす整流部と、該整流部の出力端に並列に接続された整流電圧平滑用のコンデンサから成る平滑部と、該平滑用コンデンサにより平滑された整流直流電圧を入力として所要の交流を出力するインバータ部とから成る汎用インバータ（例えば特許文献２）や、ベクトルインバータと、走行モーターと、減速機と、車輪とから構成され、主走行装置のベクトルインバータからのトルク指令信号に基づいてベクトルインバータが走行モーターの回転を制御し、この走行モーターの駆動力を減速機を介して車輪に伝達する搬送車システムのようなベクトルインバータによる制御（例えば特許文献３）なども知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１２００７７号公報
【特許文献２】特開平５−１３０７８３号公報
【特許文献３】特開２０００−２０９７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術においては、上定盤51、下定盤52、サンギヤ53、インターナルギヤ54等の駆動モーター58，59，60，61をインバータ制御その他で、上定盤51の流体出口62の群を予めキャリア57位置に合わせて下定盤52上のキャリア57位置の停止と略同時に流体出口62の群をキャリア57に重ねて停止させ、全ワーク55の表面と接する流体出口62から少量の液の次に空気に切換えて加圧しながら、上定盤51を上昇させてワーク55の上定盤51への付着を予防剥離するものをサーボモーターで制御するには装置が比較的高価になってしまう。また、既設モーターが比較的安価な汎用インバーター型モーターであった場合には、モーター自体などを交換しないとサーボ制御或いはベクトルインバータ制御ができない問題がある。
【０００９】
解決しようとする問題点は、上下定盤を回転させると共に、キャリアを自転及び公転させてワークの表面を加工し、上定盤に設けられたワーク又は及びキャリアの押圧手段を予めワーク又は及びキャリアに合わせて下定盤のキャリア位置の停止と略同時に押圧手段をワーク又は及びキャリアに重ねて停止させ、ワーク又は及びキャリアの表面に対向する押圧手段によってワーク又は及びキャリアを加圧して、上定盤を上昇させてワークの上定盤への付着を予防剥離する両面研磨装置において、駆動モーターが汎用インバータモーターであっても、押圧手段とキャリアに保持されたワークとの位置決め手段を簡便な構造によって形成する点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、上定盤と、この上定盤に対向して同軸状に設けられる下定盤と、これら上定盤と下定盤の間に同軸状に配置されるサンギヤ及びインターナルギヤと、前記サンギヤ及びインターナルギヤとの間に介在して自転及び公転するワークの保持穴を有するキャリアと、前記上定盤に設けられ前記キャリア又は及び該キャリアに保持されたワークに対応して前記ワーク又は及びキャリアに対向して設けられる押圧手段と、前記下定盤、前記上定盤、前記サンギヤ、前記インターナルギヤを駆動する駆動モーターと、前記駆動モーターに接続される制御手段を備え、
前記駆動モーターは、モーターの外側に突出した回転軸にロータリーエンコーダーを装着し、ベクトルインバータ制御部を設けた前記モーターを前記制御手段に接続すると共に、さらに前記ベクトルインバータ制御部に前記ロータリーエンコーダーを接続することを特徴とする両面研磨装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、汎用インバータのモーターにロータリーエンコーダーを装着することで、ベクトルインバータ制御を可能としてモーターの制御、ひいては押圧手段とキャリアに保持されたワークとの位置決めを、ロータリーエンコーダーの出力をベクトルインバータ制御部によってモーター側にフィードバックして容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１を示す斜視図である。
【図２】同ワークまわりの断面図である。
【図３】同ワークまわりの平面図である。
【図４】同モーターまわりの側面図である。
【図５】同モーターまわりの正面図である。
【図６】同制御用ブロック図である。
【図７】同モーターから下定盤までの伝達の説明図である。
【図８】同タイムチャートである。
【図９】同モーター速度のグラフである。
【図１０】本発明の実施例２を示す斜視図である。
【図１１】同制御用ブロック図である。
【図１２】従来技術を示す斜視図である。
【図１３】同要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図９は実施例１を示しており、研磨装置は、研磨布１が上面２Ｕに貼着された研磨用の下定盤２と、研磨布３が下面４Ｌに貼着され下定盤２と同軸（中心軸線Ｘ）状な研磨用の上定盤４とを備えている。下定盤２の上面２Ｕ上には複数のワーク５を保持するためのキャリア６が載置されており、このキャリア６にはワーク５を保持するための保持穴７が穿設されていると共に、キャリア６の外周部６Ａには歯車８が形成されている。実施例では下定盤２の上面２Ｕに５枚のキャリア６が同心円状に並設しており、1枚のキャリア６には９枚のワーク５を保持するため保持穴７が９箇所に形成されている。尚、キャリア６、保持穴７の数は実施例に限定されるものではなく、キャリア６を５枚とし、1枚のキャリア６に保持穴７が９箇所形成するなど各種の変形が可能である。
【００１５】
そして、下定盤２の上面２Ｕの中央にキャリア６の歯車８に噛合される駆動用のサンギア９が設けられ、下定盤２の外周部２Ａにはインターナルギア10が同心円状に設けられている。このインターナルギア10にキャリア６の歯車８が噛合されると共に、キャリア６はサンギア９の外周に位置する。このようにしてサンギア９とインターナルギア10とは回転速度が異なり、サンギア９とインターナルギア10とはそれぞれ異なる回転をする。これにより下定盤用駆動モーター11、上定盤用駆動モーター12及びサンギア用駆動モーター13、インターナルギア用駆動モーター14で下定盤２、上定盤４及びサンギア９、インターナルギア10を回転させると、キャリア６は自転運動をしながらサンギア９の回りを公転する遊星運動を起こして、キャリア６に保持されたワーク５の両面が研磨される。尚、下定盤２と上定盤４とは同一の外径に形成されている。
【００１６】
さらに、上定盤４には、下面に押圧手段15である流体の下向きの出口15Ａが設けられ、この出口15Ａの上部には、例えば流動体である水等液体又は及び圧縮空気を導入することができるように流動体供給路16が接続されている。この流動体供給路16は、回動部分が洩れないようにシールするロータリーシール（図示せず）を介して圧縮空気などが供給されるようになっている。この出口15Ａは下定盤２上に配置されるキャリア６に対応するように出口15Ａの群17となっている。実施例では9個の出口15Ａが一群17となって、この群17が等間隔にキャリア６と同じ数、すなわち５箇所に設けられている。さらに、一群17における出口15Ａの配置は、1枚のキャリア６に形成された保持穴７に対応するように保持穴７と同じ様な相互間隔を有している。
【００１７】
さらに、前記下定盤用駆動モーター11について説明する。下定盤用駆動モーター11は、モーターの電流のうち磁束を発生させる成分とトルクを発生する成分に分け、それぞれを独立に制御するベクトルインバータ制御されるものであって、そのためにモータ（誘導電動機）単体の駆動周波数を変化させることによってモータを可変速運転する汎用インバータ型モーターだったモータ単体の回転軸19に、回転する物体と回転しない物体との間の回転の差分を検出する回転角センサであるロータリーエンコーダー20を装着している。このロータリーエンコーダー20の装着は、既設のモーター11に後付けするためにモーターハウジングケース18の後側に突設している回転軸19にロータリーエンコーダー20の回転軸20Ａを接続したものであり、実施例では冷却用送風羽根21が固定された回転軸19に回転軸20Ａを接続している。そして、ロータリーエンコーダー本体20Ｂは回転軸19と同軸状となるように、ブラケット状の取り付け部材20Ｃを介してモーターハウジングケース18に固定されており、取り付け部材20Ｃは、図４、図５では上向きのもの、左右方向に一対のものの３方向のものが配置されている。このロータリーエンコーダー20は、予め研磨装置に配置されていた汎用インバータ型だったモーター単体に後付けしたものである。尚、ロータリーエンコーダー20は他のモータ自体の箇所やモータの付属品などを介して取り付けてもよい。
【００１８】
さらに、モーター11においては、モータ単体のモーターハウジングケース18の前側の回転軸（図示せず）には減速機21を介して下定盤用駆動ギア22が接続しており、この下定盤用駆動ギア22に下定盤２と一体な下定盤用従動ギア23が噛合している。
【００１９】
同様に、上定盤用駆動モーター12及びサンギア用駆動モーター13、インターナルギア用駆動モーター14においては、それぞれの回転軸（図示せず）にロータリーエンコーダー26，27，28を装着している。そして、各モーター12，13，14には減速機26，27，28を介して上定盤用駆動ギア29、サンギア用駆動ギア30、インターナルギア用駆動ギア31が接続しており、さらに上定盤用駆動ギア29は上定盤４と一体な上定盤用従動ギア32に、サンギア用駆動ギア30はサンギア９と一体なサンギア用従動ギア33に、インターナルギア用駆動ギア31はインターナルギア10と一体なインターナルギア用従動ギア34に噛合している。
【００２０】
前記下定盤用駆動モーター11、上定盤用駆動モーター12及びサンギア用駆動モーター13、インターナルギア用駆動モーター14及び押圧手段15を制御する制御手段35は、研磨装置の「運転」「停止」や「研磨設定時間」などを入力する指令操作部や、「研磨残時間」「上定盤４の回転速度」等を表示する表示部を有するタッチスクリーン（タッチパネル）36、ＣＰＵ、「タイマー」などを有するコンピュータ37、さらに下定盤用駆動モーター11にベクトルインバータ制御部38、上定盤用駆動モーター12にベクトルインバータ制御部39、サンギア用駆動モーター13にベクトルインバータ制御部40、インターナルギア用駆動モーター14にベクトルインバータ制御部41が設けられている。
【００２１】
前記ベクトルインバータ制御部38は、モーター11の電流のうち、磁束を発生させる成分とトルクを発生する成分に分け、それぞれを独立に制御する方式であって、ベクトル制御で必要なモーター11の速度を検出している。このためベクトルインバータインバータ制御部38にはモーター単体の他にロータリーエンコーダー20がそれぞれ電気コード42を介して接続している。
【００２２】
同様に、ベクトルインバータインバータ制御部38に上定盤用駆動モーター12とロータリーエンコーダー26、ベクトルインバータ制御部39にサンギア用駆動モーター13とロータリーエンコーダー27、ベクトルインバータ制御部40にインターナルギア用駆動モーター14とロータリーエンコーダー28がそれぞれ接続している。
【００２３】
次に前記構成についてその作用を説明する。下定盤２に対して昇降手段（図示せず）によって上定盤４が離間した状態で、下定盤２の上面２Ｕにワーク５をキャリア６と共に載置する。この際ワーク５はキャリア６の保持穴７に保持されている。そして上定盤４を下降して上定盤４の下面側をワーク５の上面に接触させる。
【００２４】
次に、下定盤用駆動モーター11、上定盤用駆動モーター12及びサンギア用駆動モーター13、インターナルギア用駆動モーター14で下定盤２、上定盤４及びサンギア９、インターナルギア10を回転させると、キャリア６は自転運動をしながらサンギア９の回りを公転する遊星運動を起こして、さらに、スラリーなどと称する研磨剤（図示せず）を供給することでキャリア６に保持されたワーク５の両面が下定盤２の研磨布１及び上定盤４の研磨布３により研磨される。尚、流動体供給路16を利用して研磨剤を出口15Ａからワーク５側に供給してもよい。
【００２５】
このようにして研磨が所定時間行われると、制御手段35のタイマーによって下定盤用駆動モーター11、上定盤用駆動モーター12及びサンギア用駆動モーター13、インターナルギア用駆動モーター14の作動が停止する。このとき、それぞれの群17がキャリア６に対向するように、ひいては流動体供給路16キャリア６の保持穴７に保持されたワーク５に対向するように、下定盤２、上定盤４が停止する。このような対向状態の下定盤２、上定盤４の停止位置状態にあっては、下定盤２の回転停止位置をロータリーエンコーダー20が間接的に検知できる。これは下定盤用駆動モーター11、減速機22、下定盤用駆動ギア23、下定盤用従動ギア24間において減速比が一定になっており、回転軸19の回転角度をロータリーエンコーダー20で検知し、この検知データに基づいて、停止位置を、「ロータリーエンコーダー20の検知回転角度」×「減速比」によって演算することができる。
【００２６】
同様に、上定盤４の停止位置、サンギア９の停止位置、インターナルギア10の停止位置を、それぞれ「ロータリーエンコーダー20の検知回転角度」×「減速機21と上定盤用駆動ギア29と上定盤用従動ギア32との減速比」、「ロータリーエンコーダー27の検知回転角度」×「減速機24とサンギア用駆動ギア30とサンギア用従動ギア33との減速比」、「ロータリーエンコーダー28の検知回転角度」×「減速機25とインターナルギア用駆動ギア31とインターナルギア用従動ギア34との減速比」によって演算することができる。
【００２７】
そして、これら演算に基づいてベクトルインバータ制御部38，39，40，41を制御することで上述のように群17をキャリア６に対向できるように、下定盤２、上定盤４、サンギア９及びインターナルギア10の回転停止位置を制御することができる。
【００２８】
図９は、停止位置の精度に関するグラフを示しており、各モーターへの指令スピードと、改造により後付けしたロータリーエンコーダー20，26，27，28からの検出データをフィードバックすることで演算されたフィードバックとを比較したものであり、ロータリーエンコーダーの性能をＭ  パルス／ｒｅｖ、減速比をＮとしたとき、１パルスに対応する下定盤２の回動角度は、360.000／（Ｍ・Ｎ）［degree／pulse］となり、例えばＭを1024パルス／ｒｅｖとし、減速比を10とした場合には、図７に示すように１パルスに対応する下定盤２の回動角度は、360.000／（1024・10）＝0.035［degree／pulse］となり、このような場合には、速度０では３〜５ミリ秒程度の遅れで、一定速度において最大0.005％の誤差が生じるにすぎず、正確な制御を再現できることを確認できる。
【００２９】
次に、上定盤４をやや上昇させて下定盤２より離間するとき又はその前後に、制御手段35によって出口15Ａより圧縮空気或いは水等液体などの流動体を開閉バルブ（図示せず）により制御してワーク５の上面に向けて噴出する。この噴出は１枚のワーク５に対して出口15Ａが一つ対向するように配置されている。そして流動体の押圧力によりワーク５、さらにはキャリア６は下定盤２側に押し付けられて、これらワーク５、キャリア６は上定盤４の下面より剥離して上定盤４上に残り続けることとなる。図8はその一例を示しており、下定盤２の停止状態またはその直前に、まず出口15Ａより高圧な分離用水を断続して噴出する（各水噴出時間をＴ１で示し、途中の待機時間をＴ２で示しており、実施例では水噴出時間Ｔ１は３回の複数となっている。また、同じ出口15Ａまたは別の出口（図示せず）より圧縮空気を断続して噴出する。これは各圧縮空気の待機時間をＴ３で示し、噴出時間をＴ４で示したとき、噴出時間Ｔ４の始端を噴出時間Ｔ１の中間位置に配置すると共に噴出時間Ｔ４の終端を噴出時間Ｔ１の終端に配置している。そして、上定盤４は待機後に上昇するものであって、待機時間をＴ５で示し、上昇作動時間をＴ６で示したとき、上昇作動時間Ｔ６の始端は最終回である３回目の水噴出時間Ｔ１、ひいては３回目の圧縮空気の噴出時間Ｔ４の途中に配置されると共に、上昇作動時間Ｔ６の終端は３回目の水噴出時間Ｔ１の終端、ひいては３回目の圧縮空気の噴出時間Ｔ４の終端よりも後に配置されている。
【００３０】
このような流動体によるワーク５、キャリア６が下定盤２に押圧された後、或いは流体の噴出が停止されて押圧が解除された後で、上定盤４と下定盤２との間に作業員が手を入れてワーク５を取り出す。この後、再び新たなワーク５を下定盤２上のキャリア６に置いて研磨を行うものである。
【００３１】
以上のように、前記実施例においては、上定盤４と、この上定盤４に対向して同軸状に設けられる下定盤２と、これら上定盤４と下定盤２の間に同軸状に配置されるサンギア９及びインターナルギア10と、サンギア９及びインターナルギア10との間に介在して自転及び公転するワーク５の保持穴７を有するキャリア６と、上定盤４に設けられキャリア６に保持されたワーク５に対応して設けられる押圧手段15と、下定盤用駆動モーター11、上定盤用駆動モーター12及びサンギア用駆動モーター13、インターナルギア用駆動モーター14に接続された制御手段35を備え、前記駆動モーター11，12，13，14は、汎用インバータのモーターであったモーターの単体の外側に突出した回転軸19にロータリーエンコーダー20，26，27，28を装着すると共に、ベクトルインバータ制御部38，39，40，41を設け、さらにベクトルインバータ制御部38，39，40，41にロータリーエンコーダー20，26，27，28を接続することにより、それぞれのモーター11，12，13，14の回転を制御して下定盤２、上定盤４を停止させることができる。しかも、ロータリーエンコーダー20，26，27，28をモーター11，12，13，14の外側に突設した回転軸19に接続するようにしたことで、既設の汎用インバータ型モーターだったモーター11，12，13，14であっても、ベクトルインバータ制御を行うことができる。
【００３２】
さらに、制御手段35にベクトルインバータ制御部38，39，40，41を設けたことによって、モーター11，12，13，14を正確に制御することができる。
【実施例２】
【００３３】
図10、図11は実施例２を示しており、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。実施例２では、下定盤２と上定盤４とを１台の下定盤・上定盤用駆動モーター11Ａによって駆動するものであり、このためモーター11Ａには下定盤・上定盤用駆動モーター11Ａ用のベクトルインバータ制御部38Ａが接続されている。尚、下定盤用駆動ギア23、下定盤用従動ギア24との間に中間ギア4が介在している。
【００３４】
このように、下定盤２、上定盤４をそれぞれの汎用インバータ型モーターではなく、兼用した汎用インバータ型モーター11Ａにロータリーエンコーダー20を装着し、そして制御部38Ａを介して制御するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように本発明に係る両面研磨装置は、各種の用途に適用できる。例えば、押圧手段はワーク単独の他にキャリア単独、或いはキャリアとワークの両方に対向して設けられるものでもよい。また、実施例では下定盤２、上定盤４、サンギア９、インターナルギア10を、モーター11，12，13，14をベクトルインバータ制御することで、制御しているが、少なくともいずれか一つのモーターを制御することで、ワークに押圧手段を配置できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
２  下定盤
４  上定盤
５  ワーク
６  キャリア
７  保持穴
９  サンギア
10  インターナルギア
11  下定盤用駆動モーター
12  上定盤用駆動モーター
13  サンギア用駆動モーター
14  インターナルギア用駆動モーター
15  押圧手段
15Ａ  出口
19  回転軸
20，26，27，28  ロータリーエンコーダー
35  制御手段
38，39，40，41  ベクトルインバータ制御部
【図１】
2011115873.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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