| 【発明の名称】 |
両面研磨装置及びスラリー供給方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】熊谷 功次郎
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| 【要約】 |
【課題】上定盤及び下定盤の回転時にスラリーを下定盤全体に均等に行き渡るようにして、ワークの研磨精度の高精度化を図った両面研磨装置及びスラリー供給方法を提供する。
【解決手段】サンギア１と下定盤２とインターナルギア３と上定盤４と下定盤２にスラリーを供給するスラリー供給機構５とを具備する。具体的には、下定盤２の中心孔２０を上定盤４の中心孔４０よりも小さく設定して、下定盤２の研磨面２１の内側にスラリー受け面２２を形成している。そして、スラリー供給機構５を、上定盤４に取り付けられ且つスラリー受け面２２に向くスラリー供給管５０と、上定盤４の径方向に略等間隔で穿設された複数のスラリー供給孔５１〜５４と、チューブ５６等を介してスラリーをスラリー供給管５０及びスラリー供給孔５１〜５４に供給するスラリー供給源５９とで構成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 サンギアと、上記サンギアの外側に同心上に配され且つワークの下面を研磨するための研磨面を有するドーナッツ状の下定盤と、上記下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアと、上記下定盤と対向するように配され且つ上記サンギアとインターナルギアとに噛合されたキャリアに保持された上記ワークの上面を研磨するための研磨面を有する上定盤と、上記下定盤に向けてスラリーを供給するスラリー供給機構とを具備する両面研磨装置において、上記下定盤の中心孔を上定盤の中心孔よりも小さく設定して、上記下定盤の研磨面の内側にスラリー受け面を形成し、上記スラリー供給機構を、上記上定盤の中心孔内に配され且つその下端開口が上記下定盤のスラリー受け面に向くスラリー供給管と、上記上定盤を上下方向に貫通し上記スラリー供給管と共に上定盤の径方向に略等間隔で配設された複数のスラリー供給孔と、これら複数のスラリー供給孔とスラリー供給管とにスラリーを供給するスラリー供給源とで構成した、ことを特徴とする両面研磨装置。
【請求項２】 サンギアと、上記サンギアの外側に同心上に配され且つワークの下面を研磨するための研磨面を有するドーナッツ状の下定盤と、上記下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアと、上記下定盤と対向するように配され且つ上記サンギアとインターナルギアとに噛合されたキャリアに保持された上記ワークの上面を研磨するための研磨面を有する上定盤と、上記下定盤に向けてスラリーを供給するスラリー供給機構とを具備する両面研磨装置において、上記スラリー供給機構を、上記上定盤を上下方向に貫通し上定盤の径方向に略等間隔で配設された複数のスラリー供給孔と、上記各スラリー供給孔と上定盤中心との距離に略反比例した流量のスラリーを各スラリー供給孔に供給するスラリー供給源とで構成した、ことを特徴とする両面研磨装置。
【請求項３】 研磨面を対向させて上定盤と下定盤とを互いに逆方向に回転させ、上記下定盤の内側に同心上に配されたサンギア及び上記下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアの少なくとも一方を回転させることで、ワークを保持し且つ上記サンギア及びインターナルギアに噛合されたキャリアを上記サンギア周りに公転させると共に当該公転方向と逆方向に自転させ、上記上定盤の径方向に略等間隔で穿設された複数のスラリー供給孔から上記下定盤の研磨面にスラリーを流出すると共に、上記複数のスラリー供給孔と同列上に位置した状態で上記上定盤の中心孔内に配されたスラリー供給管から、上記下定盤の中心孔を上記上定盤の中心孔よりも小さく設定して研磨面内側に形成したスラリー受け面にスラリーを流出させる、ことを特徴とするスラリー供給方法。
【請求項４】 請求項３に記載のスラリー供給方法において、上記下定盤を上記キャリアの公転方向と逆方向に回転させる、ことを特徴とするスラリー供給方法。
【請求項５】 研磨面を対向させて上定盤と下定盤とを互いに逆方向に回転させ、上記下定盤の内側に同心上に配されたサンギア及び上記下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアの少なくとも一方を回転させることで、ワークを保持し且つ上記サンギア及びインターナルギアに噛合されたキャリアを上記サンギア周りに公転させると共に当該公転方向と逆方向に自転させ、上記上定盤の径方向に略等間隔で穿設された複数のスラリー供給孔から、当該各スラリー供給孔と上定盤中心との距離に略反比例した流量のスラリーを上記下定盤の研磨面に流出する、ことを特徴とするスラリー供給方法。
【請求項６】 請求項５に記載のスラリー供給方法において、上記下定盤を上記キャリアの公転方向と逆方向に回転させる、ことを特徴とするスラリー供給方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、スラリーを供給しながら回転する上及び下定盤でワークの両面を研磨するための両面研磨装置及びスラリー供給方法に関し、特に、スラリーを下定盤の研磨面に供給する機構に特徴を有する両面研磨装置及びスラリー供給方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来例に係る両面研磨装置を示す断面図である。図８に示すように、両面研磨装置は、サンギア１０１とインターナルギア１０２とに噛合されたキャリア１１０をサンギア１０１の駆動回転によって、自公転させ、下定盤１００と上定盤１２０とを互いに逆回転させることにより、ワークＷの両面を同時に研磨する装置である。また、両面研磨装置には、ワークＷの研磨効率を高めると共に研磨時に上及び下定盤１００，１２０に生じる熱を冷却するためのスラリーを下定盤１００側に供給するスラリー供給機構が設けられている。このスラリー供給機構は、スラリーをチューブ２０１を通じて上定盤１２０に穿設したスラリ−供給孔２０２に供給し、スラリ−供給孔２０２の下端開口から下定盤１００側に流出する機構である。複数のスラリ−供給孔２０２の穿設位置は、下定盤１００及び上定盤１２０が静止している状態で、スラリーがスラリ−供給孔２０２の下端開口から流出したときに、スラリーが下定盤１００の研磨面に均等に行き渡るように設定している。例えば、図９に示すように、上定盤１２０の径方向に４つのスラリ−供給孔２０２を等間隔で穿設し、これら４つのスラリ−供給孔２０２を上定盤１２０の周方向に等間隔に穿設している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来の両面研磨装置では次のような問題があった。下定盤１００及び上定盤１２０が静止している状態でスラリーが均等に下定盤１００に行き渡るように、複数のスラリ−供給孔２０２の穿設位置を設定しているので、下定盤１００及び上定盤１２０の回転時にスラリーの下定盤１００への流出分布が偏ってしまう。すなわち、図１０に示すように、各スラリ−供給孔２０２から下定盤１００の研磨面上に流出されたスラリーＳが下定盤１００の遠心力によって下定盤１００の径方向外側に移動させられる。このため、スラリ−供給孔２０２から流出されたスラリーＳが下定盤１００の研磨面上の内側部分１００ａに行き渡らない。この結果、内周部１００ａの熱が他の部分より上昇し、ワークＷの研磨精度に悪影響を与えていた。
【０００４】この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、上定盤及び下定盤の回転時にスラリーを下定盤全体に均等に行き渡るようにして、ワークの研磨精度の高精度化を図った両面研磨装置及びスラリー供給方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１の発明は、サンギアと、サンギアの外側に同心上に配され且つワークの下面を研磨するための研磨面を有するドーナッツ状の下定盤と、下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアと、下定盤と対向するように配され且つサンギアとインターナルギアとに噛合されたキャリアに保持されたワークの上面を研磨するための研磨面を有する上定盤と、下定盤に向けてスラリーを供給するスラリー供給機構とを具備する両面研磨装置において、下定盤の中心孔を上定盤の中心孔よりも小さく設定して、下定盤の研磨面の内側にスラリー受け面を形成し、スラリー供給機構を、上定盤の中心孔内に配され且つその下端開口が下定盤のスラリー受け面に向くスラリー供給管と、上定盤を上下方向に貫通しスラリー供給管と共に上定盤の径方向に略等間隔で配設された複数のスラリー供給孔と、これら複数のスラリー供給孔とスラリー供給管とにスラリーを供給するスラリー供給源とで構成した。かかる構成により、上定盤と下定盤とを互いに逆方向に回転させると共に、サンギア及びインターナルギアの少なくとも一方を回転させると、キャリアがサンギアの周りで自転し、キャリアに保持されたワークの両面が上定盤及び下定盤の研磨面によって同時に研磨される。そして、スラリー供給機構のスラリー供給源から複数のスラリー供給孔とスラリー供給管とにスラリーを供給すると、スラリーが下定盤の遠心力でスラリー受け面から研磨面側に移動し、スラリーが下定盤の研磨面全体に均等に行き渡る。また、キャリアの自転方向が公転方向と逆方向になるように、サンギア及びインターナルギアの少なくとも一方の回転方向を設定することで、研磨面上のスラリーがキャリアの下側に取り込まれる。
【０００６】また、請求項２の発明は、サンギアと、サンギアの外側に同心上に配され且つワークの下面を研磨するための研磨面を有するドーナッツ状の下定盤と、下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアと、下定盤と対向するように配され且つサンギアとインターナルギアとに噛合されたキャリアに保持されたワークの上面を研磨するための研磨面を有する上定盤と、下定盤に向けてスラリーを供給するスラリー供給機構とを具備する両面研磨装置において、スラリー供給機構を、上記上定盤を上下方向に貫通し上定盤の径方向に略等間隔で配設された複数のスラリー供給孔と、各スラリー供給孔と上定盤中心との距離に略反比例した流量のスラリーを各スラリー供給孔に供給するスラリー供給源とで構成した。かかる構成により、スラリーが上定盤の径方向に配設された複数のスラリー供給孔から、下定盤に流出される。すると、下定盤の回転に基づく遠心力の作用により下定盤に流出されたスラリーが下定盤の径方向外側に移動する。このとき、各スラリー供給孔と上定盤中心との距離に略反比例した流量のスラリーが下定盤に流出され続けるので、下定盤の研磨面の内周部から外周部に向かって多量のスラリーが移動し、スラリーが当該研磨面に均等に行き渡ることとなる。
【０００７】ところで、スラリーを下定盤の径方向に均等に行き渡らせる方法は発明として成立すると考えられる。そこで、請求項３の発明は、研磨面を対向させて上定盤と下定盤とを互いに逆方向に回転させ、下定盤の内側に同心上に配されたサンギア及び下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアの少なくとも一方を回転させることで、ワークを保持し且つサンギア及びインターナルギアに噛合されたキャリアをサンギア周りに公転させると共に当該公転方向と逆方向に自転させ、上定盤の径方向に略等間隔で穿設された複数のスラリー供給孔から下定盤の研磨面にスラリーを流出すると共に、複数のスラリー供給孔と同列上に位置した状態で上定盤の中心孔内に配されたスラリー供給管から、下定盤の中心孔を上定盤の中心孔よりも小さく設定して研磨面内側に形成したスラリー受け面にスラリーを流出させる構成とした。なお、スラリーのキャリアの下側への取り込みは、キャリアの公転速度と下定盤の公転速度との差が大きいほど効率的に行われると解される。そこで、請求項４の発明は、請求項３に記載のスラリー供給方法において、下定盤をキャリアの公転方向と逆方向に回転させる構成とした。
【０００８】また、請求項５の発明は、研磨面を対向させて上定盤と下定盤とを互いに逆方向に回転させ、下定盤の内側に同心上に配されたサンギア及び下定盤の外側に同心上に配されたインターナルギアの少なくとも一方を回転させることで、ワークを保持し且つ上記サンギア及びインターナルギアに噛合されたキャリアをサンギア周りに公転させると共に当該公転方向と逆方向に自転させ、上定盤の径方向に略等間隔で穿設された複数のスラリー供給孔から、当該各スラリー供給孔と上定盤中心との距離に略反比例した流量のスラリーを下定盤の研磨面に流出する構成とした。さらに、請求項６の発明は、請求項５に記載のスラリー供給方法において、下定盤をキャリアの公転方向と逆方向に回転させる構成とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）図１は、この発明の第１の実施形態に係る両面研磨装置を示す部分断面図である。図１に示すように、この両面研磨装置は、サンギア１と下定盤２とインターナルギア３と上定盤４とスラリー供給機構５とを具備している。
【００１０】サンギア１は回転軸１０の上端部に固着されており、このサンギア１の上には縦溝１１ａを有したドライバ１１が取り付けられ、図示しないモータで回転軸１０を回転させることで、サンギア１とドライバ１１とが一体に回転する。
【００１１】下定盤２は、サンギア１の外側に同心上に配され、図示しないモータで回転される台座２９の上に載置固定されたドーナッツ状の盤体である。この下定盤２の中心孔２０の径は後述する上定盤４の中心孔４０よりも小さく設定され、上定盤４の幅と略同一の幅の研磨面２１の内側に、スラリー受け面２２が形成されている。
【００１２】インターナルギア３は、このような下定盤２の外側に同心上に配されており、図示しないモータにより回転されている。
【００１３】一方、上定盤４はその研磨面４１が下定盤２の研磨面２１と対向するように配され、吊り板４２の下側に取り付けられている。吊り板４２は、シリンダ４３のピストンロッド４３ａの先端部にベアリング４４を介して回転自在に連結さている。これにより、シリンダ４３によって上定盤４を下降させ、ドライバ１１の縦溝１１ａと上定盤４に固着されたフック４５とを係合させて、回転軸１０を回転させると、上定盤４がサンギア１と同方向に回転する。
【００１４】スラリー供給機構５は、スラリーを下定盤２側に供給する機構であり、上定盤４の径方向に一列状に設けられたスラリー供給管５０及び４つのスラリー供給孔５１〜５４と、スラリー供給源５９とを有している。スラリー供給管５０は、上定盤４の中心孔４０内に配され、その下端開口５０ａが下定盤２のスラリー受け面２２の真上に位置するように、上定盤４に固定された取付金具５５に取り付けられている。スラリー供給孔５１〜５４は、上定盤４を上下方向に貫通しており、各スラリー供給孔５１〜５４の間隔は略等しく設定されている。上記した一列状のスラリー供給管５０及びスラリー供給孔５１〜５４は、図２に示すように、上定盤４の周方向に４５゜間隔で８組設けられており、スラリーを下定盤２の全面にまんべんなく流出するようになっている。図１において、スラリー供給源５９は、上記スラリー供給管５０及びスラリー供給孔５１〜５４にスラリーを供給する機器であり、スラリー供給管５０，スラリー供給孔５１〜５４に至る流通経路を介してスラリーを送り出す。具体的には、スラリー供給管５０及びスラリー供給孔５１〜５４のそれぞれにチューブ５６が取り付けられ、各チューブ５６の上端開口が吊り板４２の外周面に取り付けられたリング状の樋５７の下面開口に連結されている。そして、流通管５８がスラリー供給源５９から樋５７の上方まで延出され、この樋５７にコック５８ａが取り付けられている。これにより、スラリーをスラリー供給源５９から流通管５８に送り出すと共に、コック５８ａを開くことで、スラリーが樋５７に供給される。そして、スラリーがチューブ５６を通ってスラリー供給管５０及びスラリー供給孔５１〜５４に至り、スラリー供給管５０及びスラリー供給孔５１〜５４の下端開口から下定盤２に向かって流出する。
【００１５】次に、この実施形態の両面研磨装置が示す動作について説明する。なお、この動作は、請求項３及び請求項４の発明に係るスラリー供給方法を具体的に実行するものである。図３は、研磨動作を示すための両面研磨装置の部分断面図である。図３に示すように、保持孔６０にワークＷを収納したキャリア６をサンギア１とインターナルギア３に噛合させた後、シリンダ４３により上定盤４を下降させ、ドライバ１１の縦溝１１ａにフック４５を係合させた状態で、サンギア１と下定盤２とを逆方向に回転させることで、キャリア６がサンギア１の周りを自公転し、ワークＷの両面が互いに逆回転する下定盤２と上定盤４とによって同時に研磨される。このとき、サンギア１とインターナルギア３との回転速度比を調整して、図４に示すように、キャリア６の自転方向Ｂと公転方向Ｃとが逆になるようにすると共に、キャリア６の公転方向Ｃと下定盤２の回転方向Ｄとが逆になるようにしておく。
【００１６】上記動作と並行して、図３に示すスラリー供給機構５のスラリー供給源５９を作動させ、上定盤４に設けられたスラリー供給管５０及びスラリー供給孔５１〜５４から下定盤２に向けてスラリーを流出することで、ワークＷを研磨する。このとき、図４に示すように、キャリア６の公転方向Ｃがその自転方向Ｂ及び下定盤２の回転方向Ｄと逆向きであるので、スラリー供給管５０，スラリー供給孔５１〜５４から流出したスラリーがワークＷの下面と研磨面２１との間に取り込まれ、ワークＷがこのスラリーによって効率的に研磨されることとなる。ところで、ワークＷの研磨に寄与する下定盤２の面は、全てのワークＷが接触する研磨面２１である。したがって、研磨時に生ずる熱がこの研磨面２１の径方向で偏ると、ワークＷの研磨精度が劣化することとなる。図８に示した従来の両面研磨装置では、この研磨面２１にのみスラリーを供給していたため、下定盤２の遠心力によって研磨面２１の内側部分のスラリーが外側に移動して、研磨面２１の内側部分の熱が高くなっていた。しかし、この実施形態の両面研磨装置では、スラリー供給孔５１〜５４から研磨面２１にスラリーを流出する他に、スラリー供給管５０からもスラリーを流出するので、研磨面２１の熱が径方向において略均等になる。すなわち、図５に示すように、スラリー供給管５０の下端開口５０ａが下定盤２のスラリー受け面２２の真上に位置しているので、スラリー供給管５０からのスラリーは、スラリー受け面２２に流出し続けることとなる。したがって、スラリー供給孔５１〜５４から下定盤２の研磨面２１上に流出されたスラリーＳは、下定盤２の遠心力によって、下定盤２の外方に移動し、研磨面２１の内側部分２１ａより外側の部分を冷却し続けることとなる。そして、スラリー供給管５０からスラリー受け面２２上に流出されたスラリーＳは下定盤２の遠心力によって 内側部分２１ａを冷却しながら下定盤２の外方に移動することとなる。この結果、下定盤２の研磨面２１全体がスラリー供給管５０，スラリー供給孔５１〜５４からのスラリーＳによって冷却され続けることとなり、研磨面２１全体の温度が略均等になる。
【００１７】このように、この実施形態の両面研磨装置によれば、ワークＷの研磨に寄与する研磨面２１全体をスラリー供給管５０，スラリー供給孔５１〜５４から流出したスラリーＳによって常に冷却し続けるので、研磨面２１の温度分布に偏りが生ぜず、この結果、ワークＷを高精度に研磨することができる。
【００１８】（第２の実施形態）図６は、この発明の第２の実施形態にかかる両面研磨装置を示す部分断面図である。なお、図１から図５に示した部材と同一部材については同一符号を付して説明する。この実施形態は、スラリー供給機構５のスラリー供給管５０や下定盤２のスラリー受け面２２を特設せず、スラリー供給孔５１〜５４から流出するスラリーの単位時間当たりの流量を異ならせることで、下定盤２の研磨面２１の温度を均等にする構造とした点が、上記第１の実施形態と異なる。
【００１９】具体的には、下定盤２において、その中心孔２０が上定盤４の中心孔４０と同じ大きさに設定されている。また、スラリー供給機構５′において、樋５７の下側に取り付けられた接続管５７ａに、スラリー供給孔５１〜５４にそれぞれ連結された４本のチューブ５６が連結されている。そして、４本のチューブ５６にそれぞれ流量調整バルブ５６ａ〜５６ｄが介設されている。流量調整バルブ５６ａ〜５６ｄは、スラリー供給孔５１〜５４から流出されるスラリーの流量が上定盤４の中心からの距離に略反比例するように、調整されている。すなわち、下定盤２上のスラリーが下定盤２の中心からの距離に比例する遠心力を受けることに対応させている。
【００２０】次に、この実施形態の両面研磨装置が示す動作について説明する。なお、この動作は、請求項５及び請求項６の発明に係るスラリー供給方法を具体的に実行するものである。図７は、スラリーが下定盤２の研磨面２１上を流れる状態を示す部分断面図である。図７に示すように、スラリー供給孔５１から最も多量のスラリーＳがスラリー供給孔５１真下の領域２１ｂに流出される。そして、このスラリーＳが流出される位置の遠心力は最も小さい。このため、スラリー供給孔５１から流出されたスラリーＳの一部が下定盤２の中心孔２０側に向かい、中心孔２０から落下し又は弱い遠心力によって引き戻される。したがって、領域２１ｂはスラリー供給孔５１から流出された多量の流量のスラリーＳによって冷却されることとなる。また、スラリー供給孔５２から領域２１ｃに流出されると、領域２１ｃはスラリー供給孔５２から流出された流量のスラリーＳと領域２１ｂ側から流れてくるスラリーＳとによって冷却されることとなり、スラリー供給孔５３からの領域２１ｄに流出されると、領域２１ｄはスラリー供給孔５３から流出された流量のスラリーＳと領域２１ｃ及び２１ｂ側から流れてくるスラリーＳとによって冷却されることとなり、スラリー供給孔５４から領域２１ｅに流出されると、領域２１ｅはスラリー供給孔５４から流出された流量のスラリーＳと領域２１ｄ，２１ｃ，２１ｂ側から流れてくるスラリーＳとによって冷却されることとなる。この結果、領域２１ｂ〜２１ｅ上を流れるスラリーＳの流量がほぼ等しくなり、領域２１ｂ〜２１ｅの温度が略均等になる。
【００２１】このように、この実施形態の名称によれば、下定盤２の径方向に渡って略等しい流量のスラリーを流すことができるので、下定盤２の温度均等性をさらに向上させることができる。その他の構成，作用効果は上記第１の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００２２】なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、上定盤４に４つのスラリー供給孔５１〜５４を穿設したが、２つ又は３つ、さらに５つ以上のスラリー供給孔を穿設することを除外することを意味するものではない。また、上記実施形態では、キャリア６の公転方向Ｃと下定盤２の回転方向Ｄとを逆にしたが、同方向であっても、キャリア６と下定盤２とに速度差が生じればよい。
【００２３】
【発明の効果】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明によれば、スラリーが下定盤の研磨面の径方向に均等に行き渡るので、当該面の径方向の温度が略均等になり、この結果、ワークの高精度な研磨が可能となるという優れた効果がある。また、下定盤の回転方向をキャリアの公転方向と逆方向にすることで、スラリーのキャリアの下側への取り込みを確実に行うことができ、スラリーを介したワークの研磨を確実に行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０７７４５
【氏名又は名称】スピードファム株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月１７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】塚原 孝和
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２６２８６２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月２８日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−８８０１６ |
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