JPH10264014A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下定盤に加工を加えることなく、しかも特別
な冷却機器を用いることなく、下定盤を冷却することが
できるようにして、下定盤の長寿命化と冷却設備コスト
の低減化とを図った研磨装置を提供する。 【解決手段】 下定盤１を載せて回転する下定盤受体４
に設けられた複数の座部４３を羽根状に形成し、サンギ
ア３と筺体１３とに、座部４３の間隙Ｃに連通する吸気
孔３３と排気孔１３ｂとを穿設した。これにより、下定
盤受体４を回転すると、外部の冷たい空気Ｇが、座部４
３の回転によって吸気孔３３から座部４３の間隙Ｃに吸
入され、間隙Ｃを通って排気孔１３ｂから外部に排出さ
れる。この結果、下定盤１が間隙Ｃを通る冷たい空気に
よって冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワークを研磨す
る下定盤を冷却するための機能を有した研磨装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】研磨装置には、ワークを上定盤で下定盤
に加圧し、研磨液を注入しながら上定盤と下定盤を逆方
向に回転させることで、ワークの両面を同時に研磨する
両面研磨装置と、ワークをヘッドで下定盤に加圧し、研
磨液を注入しながら下定盤を回転させることで、ワーク
の片面を研磨する片面研磨装置とがある。これらの研磨
装置では、ワークを下定盤に加圧しながら研磨するの
で、摩擦によって下定盤が加熱され、この下定盤に接触
しているワークに悪影響を与えるおそれがある。そこ
で、これらの研磨装置には下定盤を冷却する冷却機構が
設けられている。従来、この種の冷却機構としては、次
のような機構がある。第１の機構は、下定盤に液体が流
通可能な通路を設け、この通路内に、冷却水を通して下
定盤を冷却する技術である。また、第２の機構は、冷却
した研磨液を下定盤上に注入しながらワークを研磨する
ことで、冷却した研磨液で下定盤を冷却する技術であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術では、次のような問題がある。下定盤に冷
却水を通す通路を設けた第１の技術では、通路の加工が
必要となると共に下定盤の強度が弱くなるおそれがあ
る。また、通路に供給する水を予め冷却するための特別
な機器が必要となる。また、冷却した研磨液を下定盤に
注入する第２の技術においても、上記第１の技術と同様
に、研磨液を冷却するための特別な機器が必要となる。

【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、下定盤に加工を加えることなく、しか
も特別な冷却機器を用いることなく、下定盤を冷却する
ことができるようにして、下定盤の長寿命化と冷却設備
コストの低減化とを図った研磨装置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】上記目的を達成するた
め、発明者は次の点に着目した。図９は、研磨装置に用
いられている下定盤受体を示す概略斜視図である。図９
に示すように、研磨装置の下定盤１００は下定盤受体２
００に載せられており、この下定盤受体２００を回転す
ることで、下定盤１００が一体回転するようになってい
る。具体的には、下定盤受体２００は下定盤１００と略
同形の円盤体であり、その表面には、複数の座部２１０
が放射状に設けられている。下定盤１００は、このよう
な座部２１０上に載置されて、下定盤受体２００と一体
回転する。図１０は、下定盤受体２００の平面図であ
る。図１０に示すように、各座部２１０は下定盤受体２
００の径方向に直状であるので、下定盤受体２００を回
転させても、外部空気を下定盤１００の中心孔１００ａ
（図９参照）から吸入することができないが、この下定
盤受体４２の形状を利用することで、外部空気を吸入し
て下定盤１００を冷却することができると考えられる。

【０００６】そこで、請求項１の発明は、中心部が回転
軸に固着され、その表面に複数の座部が放射状に配置さ
れた下定盤受体と、下定盤受体の座部上に載せられた下
定盤とを具備することを特徴とする研磨装置において、
装置外部と複数の座部の間隙とを連通させる第１の開口
部を下定盤の中心部分に設け、座部の間隙と装置外部と
を連通させる第２の開口部を下定盤受体の外側部に設
け、座部を、回転によって装置外部の空気を第１の開口
部から吸入し、座部の間隙を通じて第２の開口部から排
出可能な羽根形状に形成した構成としてある。かかる構
成によれば、下定盤受体を回転させると、下定盤が一体
回転する。このとき、羽根形状の座部も回転することか
ら、装置外部の空気が第１の開口部から吸入され、座部
の間隙を流れて第２の開口部から排出される。この結
果、座部の間隙には常に装置外部の冷えた新しい空気が
流れ、この空気が下定盤を冷却する。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の研磨装置において、座部の側面のうち下定盤受体の回
転方向を向く側面を、回転方向に湾曲する形状に形成し
た構成としてある。また、請求項３の発明は、請求項１
または請求項２に記載の研磨装置において、サンギアと
インターナルギアとに噛み合ったキャリアで保持される
ワークを上定盤と下定盤とで挟んで研磨する両面研磨装
置であり、第１の開口部は、サンギアに穿設された孔で
ある構成とした。さらに、請求項４の発明は、請求項１
または請求項２に記載の研磨装置において、下定盤に載
置されたワークをヘッドで加圧しながら研磨する片面研
磨装置であり、第１の開口部は、下定盤の中心孔である
構成とした。

【０００８】

【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。図１は、この発明の一実
施形態に係る研磨装置を一部破断して示す正面図であ
る。この発明の研磨装置は、両面ラッピング装置であ
り、下定盤１と上定盤２とを具備し、これら下定盤１と
上定盤２とでキャリア１０に保持されたワーク１１を上
下から挟み、逆方向に回転させることで、ワーク１１の
両面を同時に研磨する構成となっている。具体的には、
下方に位置する装置本体に、ドライバ１２とサンギア３
とインターナルギア１４と下定盤１とを有している。

【０００９】ドライバ１２は、上定盤２を回転させるた
めの部材であり、回転自在に支持された中心軸１２ａの
上部に取り付けられている。サンギア３は、キャリア１
０を回転させるための歯車であり、このサンギア３は、
中心軸１２ａの外側にベアリング３ｂを介して回転自在
に取り付けられた筒状の軸体３ａの上端に固着されてい
る。図２は、サンギア３の平面図である。図２に示すよ
うに、サンギア３は、ピン歯車であり、フランジ部３０
の上面に支軸３１が立設され、筒体３２が支軸３１に回
転自在に嵌められた構造となっている。図１に示すよう
に、インターナルギア１４もピン歯車であり、装置本体
の筺体１３の外周部上面に支軸１４ａが立設され、筒体
１４ｂが支軸１４ａに回転自在に嵌められた構造となっ
ている。

【００１０】上記のようなサンギア３とインターナルギ
ア１４との間に下定盤１が配置されている。この下定盤
１は、サンギア３を内部に含む中心孔１ａを有した円盤
体であり、装置本体内部に組み付けられた下定盤受体４
上に載置されている。下定盤受体４は、ベアリング４０
を介して軸体３ａの外側に回転自在に取り付けられた筒
状の回転軸４１と、回転軸４１の上端に固着された受体
本体４２と、受体本体４２の中心部に固着され且つサン
ギア３の凹部３４に嵌められた筒状の遮蔽環４９とで構
成されている。回転軸４１は、下部外周に歯部４１ａを
有しており、この歯部４１ａには、ウオームギア１５が
噛み合わされている。ウオームギア１５は、プーリ１６
に取り付けられており、プーリ１６はプーリ１８に巻き
付けられたベルト１７を介してモータ１９からの回転力
をウオームギア１５に伝達するようになっている。受体
本体４２は、下面が水平で且つ外周縁部から中心部に向
かって肉厚になるテーパ状の円盤体であり、その斜傾す
る上面には、複数の座部４３が放射状に配置形成されて
いる。各座部４３は、下定盤１の中心孔１ａの縁から下
定盤１の外縁まで至る長さを有し、その上面４３ａは水
平に形成されている。下定盤１は、このような座部４３
の上面４３ａ上に水平に載せられ、図示しないピン等に
よって座部４３に係止されている。

【００１１】一方、上定盤２は、下定盤１と略同形の円
盤体であり、シリンダ５のピストンロッド５０の下端に
取り付けられた吊下板２０によって保持されている。具
体的には、吊下板２０下面の支軸２１の下端がインナー
プレート２２に取り付けられ、上定盤２がこのインナー
プレート２２に固着されている。また、インナープレー
ト２２には、ドライバ１２と略同径の中心孔２２ａとそ
の周囲の孔２２ｂとが穿設されており、中心孔２２ａの
近傍には、ドライバ１２の縦溝１２ｂと係合可能なフッ
ク２３が設けられている。なお、吊下板２０から上定盤
２内に至るチューブ２４は下定盤１に向けて研磨液を注
入するためのものであり、研磨液が図示しないポンプか
らこのチューブ２４に供給されるようになっている。下
定盤１に注入された研磨液は、下定盤１の中心孔１ａか
ら落下し、受体本体４２の上面を伝わって受体本体４２
の外周縁側に流れ、また、下定盤１の外周縁から受体本
体４２の外周縁側に落下するので、これらの研磨液を受
けるトレイ部１３ａが筺体１３の内側に設けられてい
る。そして、トレイ部１３ａ内の研磨液は、上記図示し
ないポンプ側に帰還され、再度チューブ２４に供給され
るようになっている。

【００１２】上記のような構造の両面ラッピング装置に
は、この実施形態の要部である空冷式の冷却機構が設け
られている。冷却機構は、サンギア３と下定盤受体４と
筺体１３とを利用して構成されている。すなわち、図２
に示すように、複数の吸気孔３３（第１の開口部）がサ
ンギア３のフランジ部３０に円周状に穿設され、図１に
示すように、この吸気孔３３と中心孔１ａと座部４３の
間隙Ｃとが装置外部に連通されている。また、下定盤受
体４においては、座部４３が羽根形状に形成されてい
る。図３は座部４３の羽根形状を示すための受体本体４
２の斜視図であり、図４は、受体本体４２の側断面図で
あり、図５は受体本体４２の平面図である。受体本体４
２は、図３及び図５に示す矢印Ｂ方向に回転させるよう
に設定されており、各座部４３は回転方向に湾曲してい
る。具体的には、座部４３の回転側面４３ｂが回転方向
に大きく湾曲し、反対側の側面４３ｃが略平面になって
いる。すなわち、座部４３全体が飛行機やヘリコプタ等
のプロペラに似た形状になっている。これにより、下定
盤受体４を矢印Ｂ方向に回転させると、図１（及び図
２）に示すサンギア３の吸気孔３３から外気を吸入し、
座部４３の間隙Ｃを通じて、受体本体４２の外周側に送
り出すことができる。このような受体本体４２の外周側
に位置する筺体１３の個所即ちトレイ部１３ａの近くに
は、排気孔１３ｂ（第２の開口部）が穿設され、座部４
３の間隙Ｃと装置外部とを連通している。排気孔１３ｂ
は筺体１３の側面に沿って複数穿設されており、これに
より、座部４３の間隙Ｃから送り出されてきた空気を装
置外部に効率よく排気することができる。

【００１３】次に、この実施形態の両面ラッピング装置
が示す動作について説明する。ワーク１１を研磨する際
には、図６に示すように、シリンダ５のピストンロッド
５０を延出し、上定盤２で下定盤１上のワーク１１を加
圧した状態で、ドライバ１２，サンギア３，下定盤受体
４を各々回転駆動する。具体的には、中心軸１２ａを回
転させることで、ドライバ１２を回転させ、ドライバ１
２の縦溝１２ｂ（図１参照）と係合したフック２３を介
して上定盤２を回転させる。 また、軸体３ａを回転さ
せることで、サンギア３を回転させると共に、モータ１
９を用いて下定盤受体４を上定盤２と逆方向に回転させ
る。これにより、サンギア３とインターナルギア１４と
に噛み合ったキャリア１０がサンギア３の周りを自転し
ながら公転し、下定盤１と上定盤２とがワーク１１を挟
んで互いに逆方向に回転し、ワーク１１の両面を同時に
研磨する。かかる研磨時に、研磨液をチューブ２４から
下定盤１に向けて注入すると、研磨液がワーク１１の研
磨に寄与する。そして、下定盤１の中心孔１ａ側に飛散
した研磨液は、中心孔１ａから下定盤受体４上に落下
し、座部４３の傾斜した間隙Ｃ内を通ってトレイ部１３
ａ内に至り、また、下定盤１の外周側に飛散した研磨液
はトレイ部１３ａに直接落下する。これらの研磨液は、
図示しないポンプに帰還され、チューブ２４から下定盤
１に向けて再度注入される。

【００１４】このような研磨動作時には、数１００ｋｇ
という圧力でワーク１１が下定盤１上に加圧され、下定
盤１と上定盤２とが高速回転するので、下定盤１が摩擦
熱で加熱するおそれがある。また、下定盤１上に注入さ
れた研磨液も、下定盤１によって加熱され、再度下定盤
１に注入された際に、下定盤１の加熱を増長させるおそ
れがある。しかし、この実施形態の両面ラッピング装置
は、上記研磨動作時に、冷却機構が自動的に動作し、下
定盤１や研磨液の加熱を抑える。

【００１５】以下、この冷却動作を具体的に説明する。
図７は、冷却機構の動作を示すための一部破断平面図で
ある。図７に示すように、下定盤受体４の受体本体４２
が回転し、受体本体４２の複数の座部４３が矢印Ｂ方向
に回転すると、各座部４３の回転側面４３ｂが回転方向
に湾曲した羽根形状になっているので、図６及び図７に
示すように、装置外部の冷たい空気Ｇが座部４３の回転
により孔２２ｂを介してサンギア３の吸気孔３３から装
置内部に吸入される。そして、装置内部に至った空気Ｇ
は、座部４３の流体力学的作用により座部４３の間隙Ｃ
を受体本体４２の外周側に向かって流れ、筺体１３の排
気孔１３ｂから装置外部に排出される。この結果、研磨
動作時には、装置外部の冷たい空気Ｇが吸気孔３３，間
隙Ｃ，排気孔１３ｂの経路で循環することとなり、間隙
Ｃの上方に位置する下定盤１が、間隙Ｃを流れる冷たい
空気Ｇによって下側から冷却されることとなる。また、
間隙Ｃを流れる研磨液が空気Ｇによって冷却され、トレ
イ部１３ａ内の研磨液が座部４３から送り出された空気
Ｇによって冷却される。

【００１６】このように、この実施形態の両面ラッピン
グ装置によれば、冷たい外部の空気Ｇを循環させて、下
定盤１と研磨液とを冷却するので、下定盤１や研磨液の
加熱を防ぐことができる。この結果、従来のように下定
盤１を加工して冷却水通路を形成する必要がないので、
その分下定盤１の強度を維持することができると共に、
加熱による下定盤１の劣化も防止することができ、下定
盤１の長寿命化を図ることができる。また、空気Ｇを冷
却するための特別な機器を必要としないので、設備コス
トの低減化を図ることができる。

【００１７】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。上記実施形態では、座部４３
を単に回転側面４３ｂが回転方向に湾曲した羽根形状と
したが、座部にひねりを加えても良い。また、上記実施
形態では、ピン歯車のサンギア３を適用した装置につい
て説明したが、図８に示すように、歯部３ａ′を有した
サンギア３′を適用した装置においては、サンギア３′
の盤面に複数の吸気孔３３を穿設する。また、上記実施
形態では、下定盤１と上定盤２とでワーク１１の両面を
研磨する両面ラッピング装置に冷却機構を適用した例に
ついて説明したが、サンギア３やインターナルギア１４
がなく、ヘッドでワーク１１を下定盤１上に加圧しなが
ら下定盤１の下面のみを研磨する片面ラッピング装置に
も適用することができる。この場合には、サンギアがな
いので、下定盤１の中心孔１ａを第１の開口部として利
用することができる。さらに、この発明は、ラッピング
装置だけでなく、下定盤に砥石を有したグラインダ装置
にも適用することができることは勿論である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明の
研磨装置によれば、下定盤受体を利用し、その座部を羽
根形状にすると共に第１及び第２の開口部を設けただけ
の簡単な構造で下定盤を冷却することができるので、従
来の技術のように水などを冷却するための特別な機器を
必要とせず、その分冷却設備コストの低減化を図ること
ができるという優れた効果がある。また、下定盤に加工
を加えないので、下定盤の強度を維持することができ
る。この結果、下定盤の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る研磨装置を一部破
断して示す正面図である。

【図２】サンギアの平面図である。

【図３】座部の羽根形状を示すための受体本体の斜視図
である。

【図４】受体本体の側断面図である。

【図５】受体本体の平面図である。

【図６】ワーク研磨時の装置状態を示す断面図である。

【図７】冷却機構の動作を示すための装置の一部破断平
面図である。

【図８】一変形例に適用されるサンギアの平面図であ
る。

【図９】研磨装置に用いられている下定盤受体を示す概
略斜視図である。

【図１０】図９の下定盤受体の平面図である。

【符号の説明】

１・・・下定盤、 ２・・・上定盤、 ３・・・サンギ
ア、 ４・・・下定盤受体、 １３ｂ・・・排気孔、
３３・・・吸気孔、 ４２・・・受体本体、４３・・・
座部、 Ｃ・・・間隙、 Ｇ・・・空気。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心部が回転軸に固着され、その表面に
   複数の座部が放射状に配置された下定盤受体と、 上記下定盤受体の座部上に載せた下定盤と、 を具備することを特徴とする研磨装置において、 装置外部と上記複数の座部の間隙とを連通させる第１の
   開口部を上記下定盤の中心部分に設け、 上記座部の間隙と装置外部とを連通させる第２の開口部
   を上記下定盤受体の外側部に設け、 上記座部を、回転によって装置外部の空気を上記第１の
   開口部から吸入し、上記間隙を通じて上記第２の開口部
   から排出可能な羽根形状に形成した、 ことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の研磨装置において、 上記座部の側面のうち上記下定盤受体の回転方向を向く
   側面を、回転方向に湾曲する形状に形成した、 ことを特徴とする研磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の研磨装
   置において、 サンギアとインターナルギアとに噛み合ったキャリアで
   保持されるワークを上定盤と上記下定盤とで挟んで研磨
   する両面研磨装置であり、 上記第１の開口部は、上記サンギアに穿設された孔であ
   る、 ことを特徴とする研磨装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の研磨装
   置において、 上記下定盤に載置されたワークをヘッドで加圧しながら
   研磨する片面研磨装置であり、 上記第１の開口部は、上記下定盤の中心孔である、 ことを特徴とする研磨装置。