| 【発明の名称】 |
両面同時平面研磨装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鬼島 幸光
【住所又は居所】千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内
【氏名】伊藤 勝平
【住所又は居所】千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内
【氏名】海老原 弘
【住所又は居所】千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】ワークを目的寸法に加工するまでの加工時間の短縮を図ることができ、かつ、割れ、欠け等の不良品の発生率を低減させることができる両面同時平面加工装置を提供する。
【解決手段】両面同時平面研磨装置５０は、下定盤２と、下定盤２上に載置された複数のワークＷ，Ｗを保持するキャリア４と、下定盤２と対向して配置され、キャリア４に保持されたワークＷに接触しながら下定盤２に倣い回転駆動する上定盤７と、上定盤７を昇降させる昇降手段１４とを具備する研磨装置２０と、昇降手段１４による上定盤７のワークＷに対する負荷荷重および下定盤２または上定盤７の回転数からなる加工条件を制御する制御装置３０と、ワークＷの厚み寸法Ｌｗを検出する寸法検出手段４２と、寸法検出手段４２の検出結果に基づいて単位時間ｔ当たりのワークＷの厚み寸法Ｌｗの変化率Ｐｎを算出する寸法変化率演算手段４３とを具備する定寸装置４０と、を備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 定盤軸線を中心に回転駆動する下定盤と、上記下定盤上に載置された複数のワークを保持し、自転しながら公転運動するキャリアと、上記下定盤と対向して配置され、上記キャリアに保持されたワークに接触しながら上記下定盤に倣い回転駆動する上定盤と、上記上定盤を昇降させるための昇降手段と、を具備する研磨装置と、上記昇降手段による上記上定盤のワークに対する負荷荷重および上記下定盤または上定盤の回転数からなる加工条件を制御する制御装置と、上記ワークの厚み寸法を検出する寸法検出手段と、該寸法検出手段による検出結果に基づいて単位時間当たりのワークの厚み寸法の変化率を算出する寸法変化率演算手段とを具備する定寸装置と、を備えることを特徴とする両面同時平面研磨装置。
【請求項２】 上記制御装置は、上記寸法変化率演算手段による寸法変化率を基に、上記上定盤の負荷荷重および上記下定盤または上定盤の回転数を次の加工段階の負荷荷重および回転数に切換える加工条件切換手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の両面同時平面研磨装置。
【請求項３】 上記制御装置は、上記寸法検出手段により検出された寸法を利用して加工プロセスを細分化し、各加工プロセス毎に最適な負荷荷重および回転数からなる加工条件を設定する加工条件設定手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の両面同時平面研磨装置。
【請求項４】 上記定寸装置は、上記寸法変化率演算手段により所定サイクル毎に算出された寸法変化率の現在値と、予め設定された寸法変化率の限界値とを比較し、上記現在値が上記限界値を下回った場合に研磨剤交換時期である旨を報知する報知手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の両面同時平面研磨装置。
【請求項５】 上記寸法検出手段は、上記上定盤に埋設された渦電流式変位センサにより所定サンプル数検出された下定盤表面の電圧信号、下定盤表面を除く溝表面の電圧信号、およびキャリア表面の電圧信号のうち、上記下定盤表面の電圧信号のみを抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の両面同時平面研磨装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平板状ワークの両面を同時に加工する両面同時加工平面ラップ盤、両面同時加工平面ポリッシング盤等の両面同時平面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の両面同時平面研磨装置としては、その一例として、例えば、図１０に示したような平面研磨装置が知られている。
【０００３】同図に示すように、この両面同時平面研磨装置は、中空の下定盤回転軸１に固定された下定盤２が、下定盤回転軸１に取り付けられた下定盤駆動ギア３により低速で回転駆動され、この下定盤２上に載置され、複数のワーク装着用貫通穴４ａ，４ａにワークＷ，Ｗを装着した複数のキャリア４，４の外周のキャリアギア４ｂが、サンギア５とインナーギア６に噛み合うように構成されている。
【０００４】そして、サンギア５とインナーギア６のそれぞれの回転により、キャリア４，４は自転しながらサンギア５の回りを公転し、更に、上定盤７が上記ワークＷ，Ｗを上記下定盤２との間に挟み、ワークＷに対して荷重を加え、下定盤２と同心かつ別の回転速度で回転するように構成されており、下定盤２、キャリア４，４、上定盤７をそれぞれ回転させ、研磨剤に溶媒を加えて調合した研磨液をワークＷと上下定盤２、７との間に供給してワークＷの両面を同時に研磨するようになっている。
【０００５】ところで、研磨加工に使用する上記研磨剤は、長期間に亘る継続的な使用によって、その加工効率が低下するものであり、定期的に研磨剤の交換を行なう必要があるが、この研磨剤の交換作業における交換時期の判断、すなわち研磨剤の寿命の判断は、作業者の経験的判断や、タイマーによる時間設定のように一律的に設定されているのが実情である。
【０００６】また、上記のような両面同時平面研磨装置における研磨加工のプロセスは、大別して２段階で行なわれており、一般に、第１段階では、キャリア４，４に装着される複数のワークＷ，Ｗにおける各々の厚みにバラツキがあるため、上定盤７のワークＷに対する荷重を低荷重とし、下定盤２の回転数を低速に設定して、厚みの大きいワークＷに対して局部的に生じる荷重の応力集中を防止する馴らし加工が行なわれる。
【０００７】そして、上記馴らし加工を行なった後、第２段階では、各ワークに対する荷重が均等になったと判断し、上定盤７のワークＷに対する荷重を高荷重とし、下定盤２の回転数を高速に設定して、高荷重かつ高速回転により目的寸法になるまでワークＷの加工が行なわれる。
【０００８】上記第１段階から第２段階への加工条件の切換え時点の判断についても、作業者の経験的判断や、タイマーによる一律的な時間設定等によって行なわれているのが実情である。
【０００９】しかしながら、上述した研磨剤の交換時期の判断については、研磨剤の寿命判定における明確な基準がなく、作業者により交換時期が異なるため、作業者によって早期に交換作業が行なわれると、砥粒の浪費に繋がる可能性がある。
【００１０】また、研磨剤の寿命が近づくにつれて加工効率が低下するにもかかわらず、加工条件が一定であると、ワークＷに対する研磨抵抗が上昇し、ワークＷに対して局部的に荷重の応力集中が生じ、割れ、欠け等の不良が生じた不良品が発生してしまうという問題がある。
【００１１】また、上述した加工条件の切換え時点の判断についても同様で、同一の加工条件で加工を行なってしまうと、上記のような不良品を発生させてしまうため、低荷重、低速回転の加工条件による加工時間を長めに設定する必要が生じ、全体としてワークＷの加工時間の長時間化を招いている。
【００１２】逆に、低荷重、低速回転の加工条件による加工時間を短めに設定した場合には、キャリア４に装着された複数のワークＷ，Ｗ間において厚みのバラツキが残っていても、作業者が設定した加工時間を経過すると自動的に加工条件が切換わるため、荷重増大時に、目的重量を超過した荷重がワークＷに加わり、上記したような不良品が発生してしまう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、両面同時加工平面ラップ盤、両面同時加工平面ポリッシング盤等の両面同時平面研磨装置において、特に、ワークを目的寸法に加工するまでの加工時間の短縮を図ることができ、かつ、割れ、欠け等の不良品の発生率を低減させることができる両面同時平面加工装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明に係る両面同時平面研磨装置は、定盤軸線を中心に回転駆動する下定盤と、上記下定盤上に載置された複数のワークを保持し、自転しながら公転運動するキャリアと、上記下定盤と対向して配置され、上記キャリアに保持されたワークに接触しながら上記下定盤に倣い回転駆動する上定盤と、上記上定盤を昇降させるための昇降手段と、を具備する研磨装置と、上記昇降手段による上記上定盤のワークに対する負荷荷重および上記下定盤または上定盤の回転数からなる加工条件を制御する制御装置と、上記ワークの厚み寸法を検出する寸法検出手段と、該寸法検出手段による検出結果に基づいて単位時間当たりのワークの厚み寸法の変化率を算出する寸法変化率演算手段とを具備する定寸装置と、を備えることを特徴とするものである。
【００１５】また、本発明は、上記制御装置が、上記寸法変化率演算手段による寸法変化率を基に、上記上定盤の負荷荷重および上記下定盤または上定盤の回転数を次の加工段階の負荷荷重および回転数に切換える加工条件切換手段を具備することとしてもよい。
【００１６】また、本発明は、上記制御装置が、上記寸法検出手段により検出された寸法を利用して加工プロセスを細分化し、各加工プロセス毎に最適な負荷荷重および回転数からなる加工条件を設定する加工条件設定手段を具備することとしてもよい。
【００１７】また、本発明は、上記定寸装置が、上記寸法変化率演算手段により所定サイクル毎に算出された寸法変化率の現在値と、予め設定された寸法変化率の限界値とを比較し、上記現在値が上記限界値を下回った場合に研磨剤交換時期である旨を報知する報知手段を具備することを特徴とするものである。
【００１８】なお、上記寸法検出手段は、上記上定盤に埋設された渦電流式変位センサにより所定サンプル数検出された下定盤表面の電圧信号、下定盤表面を除く溝表面の電圧信号、およびキャリア表面の電圧信号のうち、上記下定盤表面の電圧信号のみを抽出することとしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る両面同時平面研磨装置の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】図１は本発明に係る両面同時平面研磨装置の一実施形態の構成を示す縦断面図、図２は図１に示した下定盤およびキャリアの構成を示す拡大平面図である。
【００２１】図１に示すように、本実施形態における両面同時平面研磨装置５０は、ワークＷを目標寸法に加工するための研磨装置２０と、ワークＷの加工条件を制御する制御装置３０と、定寸装置４０とを具備し、定寸装置４０は、渦電流式変位センサ４１によりワークＷの厚み寸法を検出する寸法検出手段４２と、寸法検出手段４２による検出結果に基づいて単位時間当たりのワークＷの厚み寸法の変化率を算出する寸法変化率演算手段４３とを具備して構成されている。
【００２２】研磨装置２０において、中空の下定盤回転軸１に固定された下定盤２は、下定盤回転軸１下端に取り付けられた下定盤駆動ギア３により定盤軸線を中心に回転駆動させるための駆動モータＭ１に対し、変換した所定の周波数電源を供給するインバータ３１によってその回転数が決定され、インバータ３１は制御装置３０により制御される。
【００２３】図２に示すように、下定盤２上に載置され、複数のワーク装着用貫通穴４ａ，４ａに複数のワークＷ，Ｗを保持した複数のキャリア４，４の外周のキャリアギア４ｂ，４ｂは、サンギア５の外歯５ａとインナーギア６の内歯６ａに噛み合っていて、サンギア５とインナーギア６のそれぞれの回転により、各キャリア４は自転しながらサンギア５の周囲を公転運動するように構成されている。
【００２４】サンギア５は、下定盤回転軸１の中空穴に回転自在に挿通されたサンギア回転軸８と一体に形成されており、サンギア回転軸８下端に取り付けられたサンギア駆動ギア９により定盤軸線を中心に回転駆動させるための駆動モータＭ２に対し、変換した所定の周波数電源を供給するインバータ３２によってその回転数が決定され、インバータ３２は制御装置３０により制御される。
【００２５】インナーギア６は、インナーギア回転軸１０の上向きカップ状の取付部１０ａ上面に固定され、インナーギア回転軸１０は、下定盤回転軸１を回転自在に保持する固定円筒フレーム１１の外周に回転自在に保持されており、図示しないインナーギア用伝動ギアによりインナーギア回転軸１０が回転駆動されると、インナーギア６は、定盤軸線を中心に回転駆動する。
【００２６】下定盤２と対向する位置には上定盤７が配置され、上定盤７上面には取付円環１２ａを介してフォーク状の上定盤昇降具１２が取り付けられ、上定盤昇降具１２のロッド１２ｂは、本実施形態では球面軸受１３を介して昇降手段である空圧シリンダ１４のピストンロッド１４ａに接続されており、上定盤７は、球面軸受１５により吊り下げられた状態で、空圧シリンダ１４の作動によって上下に昇降する。
【００２７】すなわち、上定盤７が下定盤２上に降下すると、上定盤昇降具１２の取付円環１２ａにピン１６を支軸として揺動可能に取り付けられた爪１６ａが上定盤回転軸１８に固定されたセレーション１７と係合し、上定盤７が上昇すると、セレーション１７から離脱するように構成されており、セレーション１７は、サンギア回転軸８の中空穴に回転自在に挿通された上定盤回転軸１８の下端に固定された上定盤駆動ギア１９が定盤軸線を中心に回転駆動するための駆動モータＭ３に対し、変換した所定の周波数電源を供給するインバータ３３によってその回転数が決定され、インバータ３３は制御装置３０により制御される。
【００２８】すなわち、インバータ３１，３２，３３から所定周波数電源を供給された駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３によって回転駆動される下定盤駆動ギア３、サンギア駆動ギア９、上定盤駆動ギア１９は、上記各インバータ３１，３２，３３に接続された制御装置３０によってその回転数が制御されるとともに、制御装置３０は、上定盤７を吊り上げている空圧シリンダ１４内の空気圧を調整することにより、上定盤７のワークＷに対する負荷荷重を制御する。
【００２９】研磨加工する際には、下定盤２上にキャリア４に保持されたワークＷを載置し、空圧シリンダ１４を作動させることにより、上定盤７を下降させてワークＷに接触させ、上定盤７と下定盤２との間にワークＷを挟み込み、研磨液をワークＷと上下定盤７，２との間に供給し、下定盤２、キャリア４、上定盤７の回転および空圧シリンダ１４の負荷荷重を制御装置３０によって制御し、各ワークＷの両面を同時に研磨するというものである。
【００３０】一方、上記研磨装置２０による研磨加工動作と並行して、図３に示すように、定寸装置４０において、上定盤７内に埋設された渦電流式変位センサ４１がキャリア４側に向けて磁場を形成することによって、上記上定盤７と上記下定盤２の端面間の距離Ｌを測定し、所定加工サイクル毎のワークＷの厚み寸法Ｌｗを検出する。
【００３１】ここで、所定加工サイクル毎のワークＷの厚み寸法Ｌｗの検出方法について図４および図５に基づき説明する。
【００３２】図４（ａ）は上定盤に埋設された渦電流式変位センサの信号を説明するための模式図、同図（ｂ）はサンプリングされた電圧信号データの度数分布を示すグラフである。
【００３３】同図に示すように、上定盤７内に埋設された渦電流式変位センサ４１がキャリア４側に向けて磁場を形成することによって検出される電圧信号は、１）下定盤２表面の電圧信号（Ａ１）
２）下定盤２表面を除く溝２ａ表面の電圧信号（Ａ２）
３）キャリア４表面の電圧信号（Ａ３）
の３種類に分けることができるが、本発明においては、上記各電圧信号Ａ１〜Ａ３のうちから下定盤２表面の電圧信号Ａ１のみを抽出し、ワークＷの厚み寸法Ｌｗとして検出する。
【００３４】次に、その検出方法の一例について、図５に示したフローチャート図に基づき説明する。
【００３５】図５において、まず、定盤１回転中でＮ個（Ｎは任意の整数）の電圧信号データをサンプリングする（ステップ５０１）。
【００３６】次に、サンプリングされたＮ個の電圧信号データのうち、所定値Ｘ以上の電圧信号データは下定盤２表面を除く溝２ａ表面の電圧信号Ａ２であるとみなし、Ｘ以上の値である電圧信号データをすべて取り除く（ステップ５０２）。
【００３７】これは、溝２ａ表面の電圧信号Ａ２は、下定盤２表面の電圧信号Ａ１よりも大きい値として検出されることは明らかであり、この溝２ａ表面の電圧信号Ａ２をワークＷの厚み寸法の電圧信号データとして採用すると、最終的に抽出されたワークＷの厚み寸法に測定誤差が生じるためである。
【００３８】次に、溝２ａ表面の電圧信号Ａ２が取り除かれた電圧信号データは、電圧信号データの測定値の大きい順にソートされる（ステップ５０３）。
【００３９】サンプリングされたＮ個の電圧信号データの度数分布は、図４（ｂ）に示したように、溝２ａ表面の電圧信号Ａ２およびキャリア４表面の電圧信号Ａ３のデータが少なく、この溝２ａ表面の電圧信号Ａ２およびキャリア４表面の電圧信号Ａ３の中間に位置する下定盤２表面の電圧信号データＡ１が最も多いため、Ｎ個の電圧信号データの度数分布の中央Ｍ個のデータの平均値Ｂを求める（ステップ５０４）。
【００４０】このようにして求められた平均値Ｂは、溝２ａ表面の電圧信号Ａ２およびキャリア４表面の電圧信号Ａ３のデータが取り除かれた下定盤２表面の電圧信号Ａ１に近似した値となるため、この平均値ＢはワークＷの厚み寸法Ｌｗとして信頼性の高いデータとして使用することができる。
【００４１】なお、ワークＷの厚み寸法Ｌｗは平均値Ｂとして算出しているため、任意にサンプリングしたサンプル数Ｎの数値が多くなれば実際のワークＷの厚み寸法の値に近似する。
【００４２】このようにして検出されたワークＷの厚み寸法Ｌｗに基づいて、定寸装置４０における寸法変化率演算手段４３において、単位時間ｔ当たりのワークＷの厚み寸法Ｌｗの変化速度Ｖｎを求め、寸法変化率Ｐｎを算出する寸法変化率の演算が行なわれる。
【００４３】本発明では、定寸装置４０において、寸法変化率演算手段４３により算出された寸法変化率Ｐｎを使用して、第一に、上定盤７の負荷荷重および下定盤２または上定盤７の回転数を次の加工段階の負荷荷重および回転数に切換える加工段階の切換え時点、第二に、上定盤７および下定盤２とワークＷ間に供給される研磨剤の交換時期のメルクマール（指標）とするものである。
【００４４】図６は定寸装置の寸法変化率演算手段における砥粒交換時期の報知動作を説明するためのフローチャート図である。
【００４５】同図において、まず、所定の上定盤７の負荷荷重および下定盤２の回転数により研磨加工が開始される（ステップ６０１）と、定寸装置４０の寸法変化率演算手段４３は、所定の加工サイクル毎に各ワークＷの単位時間ｔ当たりの寸法変化率Ｐｎ（Ｐｎ＝Ｌｎ−Ｌ１／ｔ（ｎは任意のサンプリング数））を計算する（ステップ６０２）。
【００４６】次に、寸法変化率Ｐｎと予め設定された寸法変化率の限界値Ｌとを比較する（ステップ６０３）。ここで、寸法変化率の限界値Ｌとは、研磨剤の摩耗による加工効率低下の限界値であり、ユーザーが任意に設定することができる。
【００４７】寸法変化率Ｐｎが予め設定された寸法変化率の限界値Ｌよりも大きい（ステップ６０４でＮＯ）と、上定盤７と下定盤２の研磨剤は交換時期ではないと判断され、所定の負荷荷重および回転数により研磨加工が継続される。
【００４８】これに対して、寸法変化率Ｐｎが予め設定された寸法変化率の限界値Ｌよりも小さい（ステップ６０４でＹＥＳ）と、上定盤７と下定盤２の研磨剤は交換時期であると判断され、定寸装置４０の寸法変化率演算手段４３から制御装置３０に対して研磨剤交換時期である旨の報知信号を出力し（ステップ６０５）、制御装置３０は、各インバータ３１，３２，３３を介して駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動を制御し、駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３により駆動される下定盤駆動ギア３、サンギア駆動ギア９、上定盤駆動ギア９の駆動を停止させ、研磨装置２０の動作を停止して処理を終了する。
【００４９】なお、研磨剤交換時期である旨の報知手段としては、研磨装置２０の動作を停止させずに、定寸装置４０に接続された図示しない表示装置にアラーム表示をしたり、制御装置３０に接続されたＭＭＩに取り付けられたシグナルを点灯させたり、ブザーによって警報する構成とすることもできる。
【００５０】このように、寸法変化率の限界値Ｌ、すなわち研磨剤の摩耗による加工効率低下の限界値に達した時点で、研磨装置の動作を停止させたり、アラーム表示、シグナル点灯、ブザーの警報等の報知手段によって研磨剤の交換時期を作業者に知らせることが可能となり、作業者によって研磨剤の交換時期が異なるようなことはない。
【００５１】したがって、研磨剤の早期交換による砥粒の浪費を防止することができるとともに、研磨剤の交換時期が遅れることによる加工効率の低下も防止することができるため、ワークに対して安定した研磨加工を行なうことができ、割れ、欠け等の不良品の発生率を低減することができる。
【００５２】次に、図７は定寸装置の寸法変化率演算手段における加工条件の切換え動作を説明するためのフローチャート図である。
【００５３】同図において、まず、所定の上定盤７の負荷荷重および下定盤２の回転数による加工条件Ｐ１の研磨加工が開始される（ステップ７０１）と、定寸装置４０の寸法変化率演算手段４３は、所定の加工サイクル毎に各ワークＷの単位時間ｔ当たりの寸法変化速度Ｖｎ（Ｖｎ＝Ｌｎ−Ｌ１／ｔ（ｎは任意のサンプリング数））を計算する（ステップ７０２）。
【００５４】次に、寸法変化速度Ｖｎの変化率Ｐｎ（Ｐｎ＝Ｖｎ／Ｖ（ｎ−１））を計算し（ステップ７０３）、寸法変化率Ｐｎと予め設定された寸法変化率の限界値Ｌ’とを比較する（ステップ７０４）。
【００５５】ここで、寸法変化率の限界値Ｌ’とは、加工条件Ｐ１におけるワークＷの加工終了時の寸法変化率の値であり、ユーザーが任意に設定することができるものであるが、通常、加工条件Ｐ１におけるワークＷの加工終了時の寸法変化速度の変化率は０（零）に近い値である。
【００５６】寸法変化率Ｐｎが予め設定された寸法変化率の限界値Ｌ’よりも大きい（ステップ７０５でＮＯ）と、加工条件Ｐ１による加工段階はまだ完了していないと判断され、上記ステップ７０１に戻り、所定の負荷荷重および回転数により加工条件Ｐ１の研磨加工が継続される。
【００５７】寸法変化率Ｐｎが予め設定された寸法変化率の限界値Ｌ’よりも小さい（ステップ７０５でＹＥＳ）と、加工条件Ｐ１による加工段階は完了したものと判断され、加工条件Ｐ１における負荷荷重および回転数を次の加工段階である加工条件Ｐ２における負荷荷重および回転数に切換えるように、定寸装置４０の寸法変化率演算手段４３から制御装置３０に対して加工条件切換信号を出力し（ステップ７０６）、制御装置３０は、加工条件切換回路３４によって各インバータ３１，３２，３３を介して駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動を制御し、駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３により駆動される下定盤駆動ギア３、サンギア駆動ギア９、上定盤駆動ギア１９の回転数を次段階の加工条件Ｐ２における回転数に変更し、上定盤７の昇降手段である空圧シリンダ１４内の空気圧を制御して、次段階の加工条件Ｐ２の負荷荷重に変更して研磨加工を開始する（ステップ７０７）。
【００５８】以降、ワークＷが目標厚みに達するまで、上記加工条件Ｐ２による研磨加工が継続され、ワークＷが目標厚みに達すると（ステップ７０８でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５９】なお、上記加工条件Ｐ１は、上定盤７の負荷荷重と下定盤２の回転数であるが、下定盤２の回転数は所定の比率の回転数比で上定盤７に同期して伝達される。したがって、加工条件Ｐ１を上定盤７の負荷荷重と上定盤７の回転数として設定してもよい。
【００６０】以上が定寸装置４０の寸法変化率演算手段４３における加工条件の切換え動作であるが、加工条件を切換える段階は、上記Ｐ１，Ｐ２のように２段階である必要はなく、以下に説明するように、３段階以上の多段階に切換えるようにプロセス制御してもよい。
【００６１】図８は加工サイクル中のプロセス制御の一例を説明するためのフローチャート図である。
【００６２】同図において、上述した定盤１回転中のサンプリング値Ａを抽出し（ステップ８０１）、このサンプリング値Ａを用いてワークＷの目標厚みに対する残り削りシロＣ（Ｃ＝目標厚み−定盤１回転中のサンプリング値Ａ）を計算する（ステップ８０２）。
【００６３】次に、上記残り削りシロＣが０（零）よりも大きいかどうかを判断する（ステップ８０３）。
【００６４】残り削りシロＣが０（零）よりも小である場合（ステップ８０３でＹＥＳ）、ワークＷは目標厚みに達したものと判断され、加工を完了する（ステップ８１３）。
【００６５】残り削りシロＣが０（零）よりも大である場合（ステップ８０３でＮＯ）、次に、残り削りシロＣと第１段階（本実施形態においては過渡的研磨領域）における目標残り削りシロＸ１との値を比較する（ステップ８０４）。
【００６６】残り削りシロＣが第１段階における目標残り削りシロＸ１よりも小さい場合（ステップ８０５でＮＯ）、予め設定された上定盤荷重および下定盤回転数からなる加工条件Ｐ１による加工が行なわれ（ステップ８０６）、残り削りシロＣが第１段階における目標残り削りシロＸ１よりも大きい場合（ステップ８０５でＹＥＳ）には、第１段階における加工は完了したものと判断し、上記加工条件切換回路３４によって第２段階（本実施形態においては定常粗研磨領域）に切換えられ、残り削りシロＣと第２段階における目標残り削りシロＸ２との値を比較する（ステップ８０７）。
【００６７】以下同様に、第３段階（本実施形態においては定常精研磨領域）、…、第ｎ段階と、残り削りシロＣが０（零）よりも小になるまで上記ステップが繰り返され、残り削りシロＣが０（零）よりも小になる（ステップ８０３でＹＥＳ）と、ワークＷは目標厚みに達したものと判断され加工を完了する（ステップ８１３）。
【００６８】このように、本実施形態によれば、定寸装置４０の寸法検出手段４２により検出された寸法を利用して、過渡的領域、定常粗研磨領域、定常精研磨領域に加工プロセスを細分化し、各加工プロセス毎に最適な上定盤７の負荷荷重および下定盤２または上定盤７の回転数からなる加工条件を設定することが可能となる。
【００６９】図９は、時間に対するワークの厚み寸法の変化と寸法変化率の関係を示すグラフであり、同図（ａ）は加工条件の切換えを従来のようにタイマーにより判断することとした場合、同図（ｂ）は加工条件の切換えを本願の寸法変化率により自動的に切換えることとした場合を示し、両者のワーク厚みが目的寸法に達するまでの加工時間を比較したものである。
【００７０】なお、同図において、加工前寸法から仕上がり寸法までの加工プロセスを２段階とし、第１段階では上定盤のワークに対する荷重を低荷重、下定盤の回転数を低速に設定し、第２段階では上記荷重を高荷重、上記回転数を高速に設定した例を示しており、同図（ａ）および同図（ｂ）における上定盤荷重および下定盤回転数からなる加工条件は同一のものとする。
【００７１】また、同図中、実線で示すものはワーク厚みの寸法、点線で示すものはワーク厚みの寸法変化率をそれぞれ表わす。
【００７２】まず、ワーク厚みの加工前寸法をＳ１とし、第１段階の加工条件により研磨加工が行なわれると、同図（ａ）（ｂ）に示すように、ワーク厚みの寸法は同一の寸法変化率でもって徐々に小さくなり、やがて第１段階の目的寸法に達すると、ワーク厚みの寸法変化率はほぼ一定となる。
【００７３】ここで、同図（ａ）に示すように、タイマーの時間設定により加工条件を切換えることとした場合、ワーク厚みの寸法変化率が一定になったにもかかわらず、第１段階の加工条件による研磨加工が継続され、始めに設定した時間が経過しなければ、加工条件は第２段階には切換わらない。
【００７４】これに対して、同図（ｂ）に示すように、寸法変化率により加工条件を切換えることとした場合、ワーク厚みの寸法変化率が一定になった時点で自動的に加工条件が切換わるため、寸法変化率による加工条件切換時点Ｔ１２は、タイマーによる加工条件切換時点Ｔ１よりも時間的に早く到来する。これ以降、第２段階の加工条件により研磨加工が行なわれると、ワーク厚みの寸法は、同図（ａ）（ｂ）ともに同一の寸法変化率、つまり同一の寸法変化速度により仕上がり寸法Ｓ２に到達するまで加工されるが、仕上がり寸法Ｓ２に到達する完了時点Ｔ２を比較すると、同図（ｂ）における完了時点Ｔ２は、同図（ａ）における完了時点Ｔ２に比べ、時間的に早く到来し、寸法変化率による加工条件切換えによれば、仕上がり寸法に達するまでの加工時間を短縮できることが分かる。
【００７５】このように、本発明によれば、加工プロセスの次段階への加工条件の切換えは、従来のような作業者の経験的判断やタイマーの設定時間による切換えではなく、ワーク厚みの寸法変化率による自動切換えであるため、加工条件の切換時点における時間的なロスを解消することができ、ワーク厚みを目的寸法に加工するまでの加工時間の短縮を図ることができる。
【００７６】なお、上述した実施形態においては、上定盤の昇降手段として空圧シリンダを用いているが、これに代えて油圧シリンダ、ボールネジ等を選択して使用することも可能である。
【００７７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に係る両面同時平面研磨装置によれば、以下のような効果を奏する。
【００７８】（１）研磨剤の摩耗による加工効率低下の限界値に達した時点で、研磨装置の動作を停止させたり、アラーム表示、シグナル点灯、ブザーの警報等の報知手段によって研磨剤の交換時期を作業者に知らせることが可能となり、作業者によって研磨剤の交換時期が異なるようなことはないため、研磨剤の早期交換による砥粒の浪費および遅延交換による加工効率の低下を防止し、ワークに対して安定した研磨加工を行なうことができ、割れ、欠け等の不良品の発生率を低減することができる。
【００７９】（２）各加工プロセスの次段階への切換えは、従来のような作業者の経験的判断や設定時間による切換えではなく、ワークの厚み寸法による切換えであるため、加工段階の切換えのための時間的なロスを解消することができ、ワークを目的寸法に加工するまでの加工時間の短縮を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２３２５
【氏名又は名称】セイコーインスツルメンツ株式会社
【住所又は居所】千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地
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| 【出願日】 |
平成１３年１０月１７日（２００１．１０．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６９４３１
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 成則
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１１７８０９（Ｐ２００３−１１７８０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年４月２３日（２００３．４．２３） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３１９５０５（Ｐ２００１−３１９５０５） |
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