(57)【要約】【課題】  本発明は、両面研磨装置において、上定盤の揺動運動を前もって調整可能とすることによってドレッシングの往復運動等による反復力に起因して共振が発生することを回避可能とすることを課題とするものである。【解決手段】  両面研磨装置１は、上定盤１１を、非研磨位置に上昇させるともに研磨位置に下降させることが可能な定盤吊り機構２であって、上下昇降可能な昇降シャフト２３とこの昇降シャフトの昇降方向と直行する２つの軸線回りに上定盤１１を揺動運動自在に支持する自在支持機構２１とを備えた定盤吊り機構２を有しており、この定盤吊り機構２は、上定盤１１の揺動運動に弾性復元力を付与するために昇降シャフト２３と上定盤１１との間にボルト４２、ナット４３、コイルばね４４１、４４２からなる復元力付与機構４が備えられている。【選択図】        図２
2008036770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機台、
上記機台に回転可能に支持された下定盤、
上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、
上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、
上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、
上記下定盤および上記キャリアの上部にあって、上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能に支持されている上定盤、
上下昇降可能な昇降シャフトとこの昇降シャフトの昇降方向と直行する２つの軸線回りに上記上定盤を揺動運動自在に支持する自在支持機構を備え、上記上定盤を、非研磨位置に上昇させるともに研磨位置に下降させることが可能な定盤吊り機構、
上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、研磨位置にある上記上定盤を回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動機構、及び、
上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤とも研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給機構、
を備えた両面研磨装置であって、
上記定盤吊り機構には、
上記上定盤の揺動運動に弾性復元力を付与するために上記昇降シャフトと上記上定盤との間に復元力付与機構が備えられていること
を特徴とする両面研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載された両面研磨装置装置において、
上記復元力付与機構には、弾性復元力の大きさを調整するための調整部材がさらに備えられていること
を特徴とする両面研磨装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載された両面研磨装置において、
上記復元力付与機構は、ばねとこれを支持するばね支持部材とからなり、上記上定盤がばねと支持部材を介して昇降シャフトに結合されていること
を特徴とする両面研磨装置。
【請求項４】
請求項３に記載された両面研磨装置において、
上記調整部材は、上記ばねを予圧縮するためのボルトとナットとからなり、ボルトとナットとによる上記ばねの予圧縮量を調整することにより上記復元力付与機構の弾性復元力が調整されるものであること
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、両面研磨装置、特に、両面研磨装置のための、上定盤の揺動運動に弾性復元力を付与するための復元力付与機構を備えた定盤吊り機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
両面研磨装置は、研磨布が貼り付けられた上定盤と下定盤との間隙に、キャリアのワーク保持孔内に納められたワークを置き、上記間隙にスラリーを供給するとともに、キャリアに遊星運動を、上定盤に所定の研磨圧を加えながら上定盤と下定盤とに回転運動を与えることによって、ワークを研磨するものである。
【０００３】
上記上定盤は、ジンバル（ジャイロ）などの自在支持機構を介して直行する２つの軸線回りに揺動運動自在に昇降シャフトに支持されている。通常、上定盤は、昇降シャフトに対しては自由に回転可能になっており、上定盤が研磨位置に降下したときに、カップリングによって駆動源に結合されて回転駆動可能となる。
【０００４】
ワークの排出、装填は上定盤を上昇させた位置で行われ、このとき必要に応じてドレッシングも行われる。ドレッシングは、定盤の研磨性能を回復させるための処理であり、ブラシング、洗浄水の吹きつけなどによって、定盤に付着したスラリー、研磨くずを除去する。
【０００５】
上定盤は、上昇位置にあっても、上記に説明したように、揺動運動自在な構造となっている。そして、ドレッシング時には、上記ブラシや洗浄水を下から当てながら往復運動させるので、反復して力を受けることになる。この力によって、場合によっては、重い上定盤ではあっても周期の長い振動運動が励起されることになる。
【０００６】
いったん振動が励起されると、上定盤には重量があるため、自然減衰によって振動を収めるには長い時間が必要である。振動したまま上定盤を降下させると、上定盤がワークなどに衝突しこれを破損させる恐れがある。このため、作業者は効率を考えて上定盤を手で押さえるなどして、振動を止める必要があるなどの問題があった。
【０００７】
特許文献１乃至３に開示のものは、両面研磨装置における定盤吊り機構に関するものであり、いずれも、その自在支持機構部分をスムーズに揺動可能とすることを目的とするものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平０４−３６０７６４号公報
【特許文献２】特開平１０−２９６６２２号公報
【特許文献３】特開２００５−０５９１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされた発明であって、両面研磨装置において、上定盤の揺動運動を前もって調整することによってドレッシングの往復運動等による反復力に起因して共振が発生することを回避可能とすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、機台、上記機台に回転可能に支持された下定盤、上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、上記下定盤および上記キャリアの上部にあって、上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えながら回転することが可能な上定盤、上記上定盤を、非研磨位置に上昇させるともに研磨位置に下降させることが可能な定盤吊り機構であって、上下昇降可能な昇降シャフトとこの昇降シャフトの昇降方向と直行する２つの軸線回りに上記上定盤を揺動運動自在に支持する自在支持機構とを備えた定盤吊り機構、上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、研磨位置にある上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動機構、及び、上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤とも研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給機構、を備えた両面研磨装置であって、上記定盤吊り機構には、上記上定盤の揺動運動に弾性復元力を付与するために上記昇降シャフトと上記上定盤との間に復元力付与機構が備えられていることを特徴とする両面研磨装置である。
【００１１】
第２番目の発明は、第１番目の発明の両面研磨装置において、上記復元力付与機構には、弾性復元力の大きさを調整するための調整部材がさらに備えられていることを特徴とする両面研磨装置である。
【００１２】
第３番目の発明は、第１番目または第２番目の発明の両面研磨装置において、上記復元力付与機構は、ばねとこれを支持するばね支持部材とからなり、上記上定盤がばねと支持部材を介して昇降シャフトに結合されていることを特徴とする両面研磨装置である。
【００１３】
第４番目の発明は、第３番目の発明の両面研磨装置において、上記調整部材は、上記ばねを予圧縮するためのボルトとナットとからなり、ボルトとナットとによる上記ばねの予圧縮量を調整することにより上記復元力付与機構の弾性復元力が調整されるものであることを特徴とする両面研磨装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の両面研磨装置においては、復元力付与機構を設けたことによって上定盤の揺動の振動数が高くなるため、上定盤が振動しにくくなり、更に、調整部材によって弾性揺動量を調整することが可能となっているため、共振を回避可能な周波数に調整をすることが可能となっている。このため、作業者が上定盤を手で押さえるなどして振動を止める必要が少なくなり、振動している重量がある上定盤が降下する際、ワークなどと衝突しこれを破損するおそれが少なくなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明が適用された両面研磨装置１の要部を示す縦断面図である。図２、図３は、図１の要部拡大図であって、それぞれ、定盤吊り機構２近傍の縦断面図、および、平面図である。
【００１６】
両面研磨装置１は次のような構成を備えている。上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３及びインターナルギア１４は、機台１０上に同一の軸線の周りに回転可能に支持されている。これらの上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３及びインターナルギア１４には、それぞれ、第１駆動ギア１１ｄ、第２駆動ギア１２ｄ、第３駆動ギア１３ｄ、及び、第４駆動ギア１４ｄが回転動力を伝達する上では一体に結合されており、これらのギアには、それぞれ、第１モータＭ１、第２モータＭ２、第３モータＭ３及び第４モータＭ４からの回転動力が伝達される。
【００１７】
ここではこの駆動機構１０２について、４つのモータの場合が示されているが、これを一つのモータとし、これから歯車等を介して動力を分岐させて各ギアを駆動するようにすることもできる。
【００１８】
上定盤１１の下側の平坦な面と下定盤１２の上側の平坦な面には、研磨布が貼り付けられ、上定盤１１と下定盤１２とがその平坦な面が向かい合うように配置される。この向かい合う面の間隙には、キャリア１５が配置され、このキャリア１５は上記サンギア１３の有する外歯及び、上記インターナルギア１４の内歯と噛合する外歯を備えており、被加工物（ワーク）の厚さよりも薄く作られている。制御機構３０は、第１〜４モータ、研磨時間、定寸装置等、両面研磨装置１の動作全体の制御を行う。
【００１９】
キャリア１５には１あるいは複数のワーク保持孔が設けられており、これらのワーク保持孔内には、平板状のワーク１６が嵌装される。研磨時には、上定盤１１と下定盤１２の間隙に不図示のスラリー供給機構からスラリーが供給される。
【００２０】
上記上定盤１１と、上記第１駆動ギア１１ｄとは、適宜の位置で上方に向かって係合及び離脱できるように構成されている。定盤吊り機構２は、回転支持機構２２、自在支持機構２１、昇降シャフト２３を有している。リフト機構１０３の下端には、回転支持機構２２が、この回転支持機構２２の下端には昇降シャフト２３が、更にこの昇降シャフト２３の下端には自在支持機構２１が取り付けられている。
【００２１】
昇降シャフト２３は回転支持機構２２によって回転自在となっており、この回転支持機構２２は、ビーム１０１に設けられたリフト機構１０３によって上下動可能となっている。したがって、昇降シャフト２３は、上下動可能且つ回転自在である。
【００２２】
自在支持機構２１は、中心部材２１０、内側リング部材２１１、外側リング部材２１２を有している。中心部材２１０と内側リング部材２１１とは、ベアリング２１３を介して、内側リング部材２１１と外側リング部材２１２とはベアリング２１４を介して、それぞれ結合されている。ベアリング２１３とベアリング２１４とは互いに直交する軸線ａ、ｂを備えている。
【００２３】
このような構成を備えることにより、自在支持機構２１にはジンバル機構が構成されており、外側リング部材２１２は、中心部材２１０の軸線に対して、任意の方向に自由に傾斜することが可能になっている。外側リング部材２１２には、連結部材１１１を介して上定盤１１が固定されるので、上定盤１１も中心部材２１０の軸線に対して、任意の方向に自由に傾斜すること、つまり、自由な方向に揺動することが可能になっている。
【００２４】
このような定盤吊り機構２の構造は、両面研磨装置一般に見られるものであって、特別なものではない。本発明の両面研磨装置１においては、その定盤吊り機構２が、更に、以下のような構成を備えている。すなわち、中心部材２１０と外側リング部材２１２との間には、上定盤１１の揺動運動に弾性復元力を付与するための復元力付与機構４が介在している。復元力付与機構４は、一例として以下のような構造のものを示すことができる。
【００２５】
昇降シャフト２３の下部、つまり、中心部材２１０の下端には、ばね支持部材４１が固定されており、このばね支持部材４１には円周に沿って適宜本数のボルト４２（図３の場合、４本のボルト４２が示されている。）が上方に向けて固定されている。外側リング部材２１２には、鍔部２１２１が設けられており、この鍔部２１２１に上記ボルト４２が隙間をもって貫通する孔が形成されている。
【００２６】
ボルト４２は、鍔部２１２１の孔と鍔部２１２１を挟んで配置された２つのばね、この例ではコイルばね４４１、４４２、を貫通しており、コイルばね４４１の上側にはナット４３が螺合している。ナット４３を回すと２つのコイルばね４４１、４４２が圧縮される。
【００２７】
鍔部２１２１が、圧縮された２つのコイルばね４４１、４４２に挟まれているため、外側リング部材２１２（鍔部２１２１、上定盤１１）が傾斜したとき、復元力が働く。予めナット４３の回転によりコイルばね４４１、４４２の圧縮量、つまり、コイルばねの予圧縮量を調整することにより、上定盤１１の揺動量を調整することが可能である。
【００２８】
なお、上の例では、復元力付与機構４に関し、ばね支持部材４１が中心部材２１０の下端に固定されている場合について示したが、これを外側リング部材２１２側に設けて、上記関係を逆にすることも可能である。
【００２９】
研磨時には、上定盤１１が引き上げられた状態で、キャリア１５を研磨布が貼付された下定盤１２上に置くとともに、キャリア１５の外歯をサンギア１３、インターナルギア１４に噛合させる。キャリア１５のワーク保持孔にワーク１６をセットし、上定盤１１を降下させる。
【００３０】
スラリー供給機構から上定盤１１と下定盤１２との間隙にスラリーを供給するとともに、上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３、インターナルギア１４を回転駆動する。これにより研磨が開始する。すなわち、キャリア１５は、サンギア１３とインターナルギア１４によって回転されるので、ワーク１６は遊星運動しながら上定盤１１、下定盤１２の研磨布、上定盤１１からの研磨圧及びスラリーの作用によって研磨される。
【００３１】
研磨が終了すると、上定盤１１を引き上げ、研磨の終了したワークを排出し、新しいワークを装填し、同じ研磨作業を繰り返す。一定の回数研磨し、上下定盤の研磨布の研磨能力が落ちたとき、ドレッシングが行われる。
【００３２】
ドレッシングは、少し上定盤１１を引き上げた状態で、これをゆっくりと回転させながら、回転するドレッシングブラシＤＢを研磨布に当ててブラッシングする、あるいは、ドレッシングノズルＤＮから吹き出す洗浄水を当てること等によって、定盤に付着したスラリー、研磨くずを除去する作業である。
【００３３】
このとき、上定盤１１は、これらドレッサーに与える往復運動や上定盤１１の回転によって、反復する力を受ける。この反復の周期が上定盤１１固有の振動の周期と一致する、あるいは、近い場合には、共振して上定盤１１に振動運動が励起されることになる。
【００３４】
本願発明の両面研磨装置では、復元力付与機構４によって、復元力が与えられるので、上記上定盤１１固有の振動の周期が、復元力付与機構４が無い場合よりも短くすることができ、上定盤１１の共振を避けることができる。
【００３５】
さらに、復元力付与機構４によって与えられる復元力の大きさ、具体的には、コイルばね４４１、４４２による復元力の大きさは、ボルト４２とナット４３によって調整することができるので、共振条件が変わった場合でもこの調整によって対応することが可能となる。
【００３６】
上記例では、復元力付与機構４のコイルばね４４１、４４２が鍔部２１２１を挟む構造とされていたが、図４（１）に示すように、鍔部２１２１の上部にだけコイルばね４４１を設けた構造、あるいは、図４（２）に示すように、鍔部２１２１にばね孔４４３を設け、この中にコイルばね４４１を納める構造とすることも可能である。後者では、ナット４３に下部に、このナットと一体あるいは別体であって、ばね孔４４３内に侵入可能なスリーブ４３１を設ける。また、圧縮量が異なるばねを複数用意して、入れ替えるパターンでもよい。  
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明が適用された両面研磨装置１の要部を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の要部拡大図であって、定盤吊り機構２近傍の縦断面図である。
【図３】図３は、図１の要部拡大図であって、定盤吊り機構２近傍の平面図である。
【図４】図４の（１）、（２）は、それぞれ他の構造の復元力付与機構４を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  両面研磨装置
１０  機台
１０１  ビーム
１０２  駆動機構
１０３  リフト機構
１１  上定盤
１１１  連結部材
１１ｄ  第１駆動ギア
１２  下定盤
１２ｄ  第２駆動ギア
１３  サンギア
１３ｄ  第３駆動ギア
１４  インターナルギア
１４ｄ  第４駆動ギア
１５  キャリア
１６  ワーク
１７  研磨布
２  定盤吊り機構
２１  自在支持機構
２１０  中心部材
２１１  内側リング部材
２１２  外側リング部材
２１２１  鍔部
２１３、２１４  ベアリング
２２  回転支持機構
２３  昇降シャフト
３０  制御機構
４  復元力付与機構
４１  ばね支持部材
４２  ボルト
４３  ナット
４３１  スリーブ
４４１、４４２  コイルばね
４４３  ばね孔
ＤＢ  ドレッシングブラシ
ＤＮ  ドレッシングノズル
Ｍ１  第１モータ
Ｍ２  第２モータ
Ｍ３  第３モータ
Ｍ４  第４モータ
【図１】
2008036770.tif 000003
【図２】
2008036770.tif 000004
【図３】
2008036770.tif 000005
【図４】
2008036770.tif 000006