JPH10264021A - Polishing head - Google Patents
Polishing headInfo
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- JPH10264021A JPH10264021A JP9064718A JP6471897A JPH10264021A JP H10264021 A JPH10264021 A JP H10264021A JP 9064718 A JP9064718 A JP 9064718A JP 6471897 A JP6471897 A JP 6471897A JP H10264021 A JPH10264021 A JP H10264021A
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- load
- axial direction
- polishing
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置に用いら
れる研磨ヘッドに関する。The present invention relates to a polishing head used in a polishing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近時、レンズ，ミラー等の光学部品は、
より高い精度を求められるようになっている。特に、紫
外線，軟Ｘ線等の短波長を光源として使用する計測装置
や露光装置に使用される光学部品においては、形状精度
で１ｎｍのレベルが要求されている。2. Description of the Related Art Recently, optical components such as lenses and mirrors have been
Higher accuracy is required. In particular, an optical component used in a measuring device or an exposure device that uses a short wavelength such as ultraviolet light or soft X-ray as a light source is required to have a shape accuracy of 1 nm.
【０００３】従って、研磨加工においては、表面の平滑
化だけでなく、面形状を高精度に仕上げるために正確な
研磨除去量を得ることが重要である。一般に、研磨除去
量は、研磨装置に取り付けられている研磨ヘッドと加工
面との接触圧力，相対運動速度，および加工時間に比例
することが知られている。従って、高精度な研磨加工を
行うには、研磨ヘッドの揺動，回転運動と研磨荷重を精
密に制御する必要がある。Therefore, in polishing, it is important not only to smooth the surface but also to obtain an accurate polishing removal amount in order to finish the surface shape with high precision. Generally, it is known that the removal amount of polishing is proportional to the contact pressure between the polishing head attached to the polishing apparatus and the processing surface, the relative movement speed, and the processing time. Therefore, in order to perform highly accurate polishing, it is necessary to precisely control the swinging and rotating motion of the polishing head and the polishing load.
【０００４】そして、特に、仕上げ段階においては研磨
除去量が微量になるため、低荷重を高精度に制御するこ
とが必要となる。なお、一般に、研磨ヘッドの揺動は研
磨装置側によって行われ、回転運動と研磨荷重の制御が
研磨ヘッド側によって行われる。図３は、従来の研磨ヘ
ッドを示すもので、この研磨ヘッドは、研磨軸部１１，
荷重検出部１３および荷重制御部１５により主体部分が
構成されている。[0004] Particularly, in the finishing stage, since the amount of polishing removal is very small, it is necessary to control a low load with high precision. Generally, the swinging of the polishing head is performed by the polishing apparatus, and the rotation and the control of the polishing load are performed by the polishing head. FIG. 3 shows a conventional polishing head.
The load detection unit 13 and the load control unit 15 form a main part.
【０００５】研磨軸部１１は、研磨工具１７，回転軸１
９，軸受２１，２３，モータ２５，回転検出器２７，リ
ニアガイド２９およびハウジング３１，３３，３５によ
り構成されている。荷重検出部１３は、継手３７，荷重
検出器３９，テーブル４１，リニアガイド４３およびハ
ウジング４５により構成されている。The polishing shaft 11 includes a polishing tool 17 and a rotating shaft 1.
9, bearings 21, 23, motor 25, rotation detector 27, linear guide 29, and housings 31, 33, 35. The load detection unit 13 includes a joint 37, a load detector 39, a table 41, a linear guide 43, and a housing 45.
【０００６】荷重制御部１５は、加圧器４７，制御弁４
９およびハウジング５１により構成されている。そし
て、これ等研磨軸部１１，荷重検出部１３および荷重制
御部１５が筐体５３，５５に取り付けられ研磨ヘッドが
構成され、制御器５７により制御される。このような研
磨ヘッドを用いての加工物の研磨は以下述べるようにし
て行われる。The load controller 15 includes a pressurizer 47 and a control valve 4
9 and a housing 51. The polishing shaft 11, the load detector 13, and the load controller 15 are attached to the housings 53 and 55 to form a polishing head, which is controlled by the controller 57. Polishing of a workpiece using such a polishing head is performed as described below.
【０００７】先ず、研磨装置の図示しない移動手段によ
り、研磨ヘッドが加工位置の真上に位置される。次に、
上記移動手段により研磨ヘッドが加工物に接触する直前
まで下げられる。この後、荷重検出器３９が所定の値を
示すまで、加圧器４７により研磨軸部１１が押し下げら
れ、研磨工具１７が加工物に押し当てられる。First, a polishing head is positioned directly above a processing position by a moving means (not shown) of the polishing apparatus. next,
The moving means lowers the polishing head until just before the polishing head comes into contact with the workpiece. Thereafter, the pressing shaft 47 pushes down the polishing shaft 11 until the load detector 39 indicates a predetermined value, and the polishing tool 17 is pressed against the workpiece.
【０００８】そして、荷重検出器３９が所定の値を示し
た位置で研磨軸部１１の押し下げが停止され、モータ２
５の駆動により回転軸１９および研磨工具１７が回転さ
れ研磨加工が開始される。なお、必要な研磨除去量を得
るために、予め、研磨荷重に対しての適正な加工時間が
計算により求められており、この時間だけ研磨加工が行
われる。When the load detector 39 indicates a predetermined value, the pressing of the polishing shaft 11 is stopped, and the motor 2
By the drive of 5, the rotating shaft 19 and the polishing tool 17 are rotated to start polishing. In addition, in order to obtain a necessary polishing removal amount, an appropriate processing time for a polishing load is previously calculated, and the polishing is performed only for this time.
【０００９】しかしながら、上述したような研磨ヘッド
では、荷重検出器３９が示す値に、研磨軸部１１の軸受
２１，２３やリニアガイド２９等の可動部で発生する摩
擦力も含まれるため、荷重検出器３９が示す値が、研磨
工具１７先端での実際の研磨荷重を示す値と異なり、計
算で得た加工時間では求める除去量が得られないという
問題が発生する。However, in the above-described polishing head, the value indicated by the load detector 39 includes the frictional force generated in the movable portions such as the bearings 21 and 23 of the polishing shaft portion 11 and the linear guide 29. The value indicated by the tool 39 is different from the value indicating the actual polishing load at the tip of the polishing tool 17, and there is a problem that the required removal amount cannot be obtained in the processing time obtained by calculation.
【００１０】従って、このような低荷重領域での研磨加
工においては、研磨軸部１１の可動部分で発生する摩擦
力を低く押さえることが重要になる。従来、研磨軸部の
可動部分で発生する摩擦力を低く押さえることができる
研磨ヘッドとして、例えば、特開昭６３−２３２９２９
号公報に開示されるものが知られている。Therefore, in the polishing process in such a low load region, it is important to keep the frictional force generated in the movable portion of the polishing shaft 11 low. Conventionally, as a polishing head capable of holding down a frictional force generated in a movable portion of a polishing shaft portion, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-232929
The one disclosed in Japanese Patent Application Publication No. JP-A-2006-26095 is known.
【００１１】図４は、この公報に開示される研磨ヘッド
を示すもので、この研磨ヘッドでは、回転軸５９が流体
軸受６０により非接触で回転自在に支持されている。ま
た、回転軸５９にモータ６１のロータ６２が固着され、
ステータ６３を回りに配置することにより、回転軸５９
が非接触で回転可能とされている。さらに、回転軸５９
の軸方向の移動が、空気流入口６４，６５からの流体圧
を用いて行われ、研磨軸５９が摩擦力を低く押さえた状
態で移動可能とされている。FIG. 4 shows a polishing head disclosed in this publication. In this polishing head, a rotating shaft 59 is rotatably supported by a fluid bearing 60 in a non-contact manner. Further, the rotor 62 of the motor 61 is fixed to the rotating shaft 59,
By disposing the stator 63 around the rotating shaft 59
Are rotatable in a non-contact manner. Further, the rotation shaft 59
Is performed using the fluid pressure from the air inlets 64 and 65, and the polishing shaft 59 can be moved with the frictional force kept low.
【００１２】しかしながら、このような従来の研磨ヘッ
ドでは、回転軸５９の上下の移動により、モータ６１の
ロータ６２とステータ６３との間において軸長方向に相
対的な位置ずれが生じ、磁気バランスを保つ方向に磁気
吸引力が発生するため、位置ずれの度合いにより磁気吸
引力の大きさが異なり、安定した研磨荷重を得ることが
困難であるという問題があった。However, in such a conventional polishing head, a relative displacement occurs in the axial direction between the rotor 62 and the stator 63 of the motor 61 due to the vertical movement of the rotating shaft 59, and the magnetic balance is reduced. Since the magnetic attraction force is generated in the direction in which the magnetic force is maintained, the magnitude of the magnetic attraction force varies depending on the degree of displacement, and there is a problem that it is difficult to obtain a stable polishing load.
【００１３】本出願人は、かかる問題を解決した研磨ヘ
ッドを開発し、先に、特願平８−１４５９３７号として
出願した。図５は、この研磨ヘッドを示すもので、この
研磨ヘッドは、一端に研磨工具６６が固着される回転軸
６７と、回転軸６７を軸長方向に移動可能に支持する流
体軸受６８と、回転軸６７に固定されるロータ６９とロ
ータ６９の回りに非接触で配置されるステータ７０とを
有するモータ７１と、回転軸６７の他端に取り付けられ
た継手７２を介して回転軸６７に接続される荷重検出器
７３と、荷重検出器７３を回転軸６７の軸長方向に案内
するリニアガイド７４と、回転軸６７の軸長方向への移
動量を検出する移動検出器７５と、荷重検出器７３を介
して回転軸６７に負荷を与える加圧器７６と、モータ７
１のロータ６９とステータ７０との間の軸長方向の相対
位置関係から回転軸６７の軸長方向に作用する磁気吸引
力を求め加圧器７６による回転軸６７への負荷を制御す
る制御器７７とを備えている。The present applicant has developed a polishing head which has solved such a problem, and has previously filed an application as Japanese Patent Application No. 8-145937. FIG. 5 shows this polishing head. The polishing head includes a rotating shaft 67 to which a polishing tool 66 is fixed at one end, a fluid bearing 68 for supporting the rotating shaft 67 movably in the axial direction, and a rotating shaft. A motor 71 having a rotor 69 fixed to the shaft 67 and a stator 70 arranged around the rotor 69 in a non-contact manner, and connected to the rotating shaft 67 via a joint 72 attached to the other end of the rotating shaft 67. A load detector 73, a linear guide 74 for guiding the load detector 73 in the axial direction of the rotating shaft 67, a movement detector 75 for detecting the amount of movement of the rotating shaft 67 in the axial direction, and a load detector A pressurizer 76 for applying a load to the rotating shaft 67 via a motor 73;
A controller 77 that determines a magnetic attraction force acting in the axial direction of the rotary shaft 67 from the relative positional relationship between the first rotor 69 and the stator 70 in the axial direction, and controls the load on the rotary shaft 67 by the pressurizer 76. And
【００１４】そして、制御器７７は、図６に示すよう
に、移動検出器７５で検出された回転軸６７の軸長方向
への移動量に基づいてモータ７１のロータ６９とステー
タ７０との間の軸長方向の磁気吸引力を求める磁気吸引
力推定手段７８と、加工に必要な研磨面での荷重と、荷
重検出器７３で測定された荷重と、磁気吸引力推定手段
７８で求められた磁気吸引力と、回転軸６７およびこの
回転軸６７に固定される部材の重量に基づいて加圧器７
６による回転軸６７への負荷を演算する演算手段７９と
を備えている。As shown in FIG. 6, the controller 77 determines the distance between the rotor 69 and the stator 70 of the motor 71 based on the amount of movement of the rotating shaft 67 in the axial direction detected by the movement detector 75. Magnetic attraction force estimating means 78 for obtaining the magnetic attraction force in the axial direction, the load on the polished surface required for processing, the load measured by the load detector 73, and the magnetic attraction force estimating means 78 Based on the magnetic attractive force and the weight of the rotating shaft 67 and the members fixed to the rotating shaft 67, the pressurizer 7
And a calculating means 79 for calculating a load on the rotating shaft 67 by the control unit 6.
【００１５】この研磨ヘッドでは、制御器７７により、
モータ７１のロータ６９とステータ７０との間の軸長方
向の相対位置関係から回転軸６７の軸長方向に作用する
磁気吸引力を求め、加圧器７６による回転軸６７への負
荷を所定の値に制御するようにしたので、モータ７１の
ロータ６９とステータ７０との相対移動により磁気吸引
力の大きさが変化した場合にも安定した研磨荷重を得る
ことができ、より精度の高い研磨加工が可能になる。In this polishing head, the controller 77
The magnetic attraction force acting in the axial direction of the rotating shaft 67 is determined from the relative positional relationship between the rotor 69 and the stator 70 of the motor 71 in the axial direction, and the load on the rotating shaft 67 by the pressurizer 76 is set to a predetermined value. So that a stable polishing load can be obtained even when the magnitude of the magnetic attraction force changes due to the relative movement between the rotor 69 and the stator 70 of the motor 71, and polishing with higher precision can be performed. Will be possible.
【００１６】また、制御器７７の磁気吸引力推定手段７
８により、モータ７１のロータ６９とステータ７０との
間の軸長方向の磁気吸引力を求め、この磁気吸引力を考
慮して加圧器７６による回転軸６７への負荷を演算手段
７９により演算するようにしたので、容易，確実に安定
した研磨荷重を得ることができる。The magnetic attractive force estimating means 7 of the controller 77
8, the magnetic attractive force in the axial direction between the rotor 69 and the stator 70 of the motor 71 is obtained, and the load on the rotary shaft 67 by the pressurizer 76 is calculated by the calculating means 79 in consideration of the magnetic attractive force. As a result, a stable polishing load can be obtained easily and reliably.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな研磨ヘッドでは、被加工物の面形状等の影響で回転
軸６７が上下に移動する時の加速度により、回転軸６７
に慣性力が発生するという問題があった。However, in such a polishing head, the rotational axis 67 is moved upward and downward by the influence of the surface shape of the workpiece and the like.
However, there is a problem that an inertial force is generated.
【００１８】すなわち、このような回転軸６７の慣性力
は、比較的小さな力ではあるが、低荷重を高精度で制御
する上では無視できない力であり、また、回転軸６７の
慣性力は、荷重検出器７３では測定することができない
ため、充分に安定した研磨荷重を得ることが困難にな
る。本発明は、かかる従来の問題を解決するためになさ
れたもので、回転軸が軸長方向に加速度を有して移動し
回転軸に慣性力が発生した場合にも安定した研磨荷重を
得ることができる研磨ヘッドを提供することを目的とす
る。That is, although the inertial force of the rotating shaft 67 is a relatively small force, it is a force that cannot be ignored in controlling a low load with high accuracy, and the inertial force of the rotating shaft 67 is Since it cannot be measured by the load detector 73, it is difficult to obtain a sufficiently stable polishing load. The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and to obtain a stable polishing load even when the rotating shaft moves with acceleration in the axial direction and an inertial force is generated in the rotating shaft. It is an object of the present invention to provide a polishing head that can perform polishing.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】請求項１の研磨ヘッド
は、一端に研磨工具が固着される回転軸と、前記回転軸
を軸長方向に移動可能に支持する流体軸受と、前記回転
軸に固定されるロータと前記ロータの回りに非接触で配
置されるステータとを有するモータと、前記回転軸の他
端に取り付けられた継手を介して前記回転軸に接続され
る荷重検出器と、前記荷重検出器を前記回転軸の軸長方
向に案内するリニアガイドと、前記回転軸の軸長方向へ
の移動量を検出する移動検出器と、前記荷重検出器を介
して前記回転軸に負荷を与える加圧器と、前記回転軸が
軸長方向に加速度を有して移動する時に前記回転軸に発
生する慣性力を求め前記加圧器による前記回転軸への負
荷を制御する制御器とを備えてなることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a polishing head comprising: a rotary shaft having a polishing tool fixed to one end; a fluid bearing for supporting the rotary shaft so as to be movable in the axial direction; A motor having a fixed rotor and a stator arranged in a non-contact manner around the rotor, a load detector connected to the rotating shaft via a joint attached to the other end of the rotating shaft, A linear guide that guides the load detector in the axial direction of the rotating shaft, a movement detector that detects an amount of movement of the rotating shaft in the axial direction, and a load applied to the rotating shaft via the load detector. A pressurizer to be provided, and a controller for determining an inertial force generated in the rotary shaft when the rotary shaft moves with acceleration in the axial direction and controlling a load on the rotary shaft by the pressurizer. It is characterized by becoming.
【００２０】請求項２の研磨ヘッドは、請求項１記載の
研磨ヘッドにおいて、前記制御器は、前記移動検出器で
検出された前記回転軸の軸長方向への単位時間当たりの
移動量に基づいて前記回転軸の移動速度を求めるととも
に、この移動速度の単位時間当たりの変化から前記回転
軸の加速度を求め、前記回転軸に発生する慣性力を求め
る回転軸慣性力推定手段と、加工に必要な研磨面での荷
重と、前記荷重検出器で測定された荷重と、前記回転軸
慣性力推定手段で求められた前記回転軸の慣性力と、前
記回転軸およびこの回転軸に固定される部材の重量に基
づいて前記加圧器による前記回転軸への負荷を演算する
演算手段とを備えてなることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the polishing head according to the first aspect, the controller is configured to control the controller based on a movement amount per unit time in the axial direction of the rotating shaft detected by the movement detector. Rotating shaft inertia force estimating means for determining the moving speed of the rotating shaft, determining the acceleration of the rotating shaft from a change in the moving speed per unit time, and calculating the inertial force generated in the rotating shaft, Load on the polished surface, the load measured by the load detector, the inertial force of the rotating shaft determined by the rotating shaft inertial force estimating means, the rotating shaft and a member fixed to the rotating shaft. Calculating means for calculating a load on the rotary shaft by the pressurizer based on the weight of the pressurizer.
【００２１】請求項３の研磨ヘッドは、請求項２記載の
研磨ヘッドにおいて、前記制御器は、前記移動検出器で
検出された前記回転軸の軸長方向への移動量に基づいて
前記モータのロータとステータとの間の軸長方向の磁気
吸引力を求める磁気吸引力推定手段と、加工に必要な研
磨面での荷重と、前記荷重検出器で測定された荷重と、
前記磁気吸引力推定手段で求められた磁気吸引力と、前
記回転軸慣性力推定手段で求められた前記回転軸の慣性
力と、前記回転軸およびこの回転軸に固定される部材の
重量に基づいて前記加圧器による前記回転軸への負荷を
演算する演算手段とを備えてなることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the polishing head according to the second aspect, the controller is configured to control the motor based on an amount of movement of the rotating shaft in the axial direction detected by the movement detector. Magnetic attraction force estimating means for determining the magnetic attraction force in the axial direction between the rotor and the stator, the load on the polished surface required for processing, and the load measured by the load detector,
Based on the magnetic attractive force determined by the magnetic attractive force estimating means, the inertial force of the rotating shaft determined by the rotating shaft inertial force estimating means, and the weight of the rotating shaft and members fixed to the rotating shaft. Calculating means for calculating a load on the rotary shaft by the pressurizer.
【００２２】（作用）請求項１の研磨ヘッドでは、回転
軸に固定されるロータとロータの回りに非接触で配置さ
れるステータとからなるモータを駆動すると、流体軸受
に支持される回転軸が回転され、研磨工具が回転され
る。一方、加圧器を動作すると、荷重検出器がリニアガ
イドに案内され回転軸の軸長方向に移動し、この荷重検
出器に継手を介して接続される回転軸が軸長方向に移動
される。(Operation) In the polishing head according to the first aspect, when the motor including the rotor fixed to the rotating shaft and the stator arranged around the rotor in a non-contact manner is driven, the rotating shaft supported by the fluid bearing is driven. The polishing tool is rotated. On the other hand, when the pressurizer is operated, the load detector is guided by the linear guide and moves in the axial direction of the rotating shaft, and the rotating shaft connected to the load detector via a joint is moved in the axial direction.
【００２３】また、制御器により、回転軸が軸長方向に
加速度を有して移動する時に回転軸に発生する慣性力が
求められ、加圧器による回転軸への負荷が所定の値に制
御される。請求項２の研磨ヘッドでは、制御器の回転軸
慣性力推定手段により、移動検出器で検出された回転軸
の軸長方向への単位時間当たりの移動量に基づいて回転
軸の移動速度が求められ、この移動速度の単位時間当た
りの変化から回転軸の加速度が求められ、回転軸に発生
する慣性力が求められる。The controller determines the inertial force generated on the rotating shaft when the rotating shaft moves with acceleration in the axial direction, and controls the load on the rotating shaft by the pressurizer to a predetermined value. You. In the polishing head according to the second aspect, the moving speed of the rotating shaft is obtained by the rotating shaft inertial force estimating means of the controller based on the moving amount per unit time in the axial direction of the rotating shaft detected by the movement detector. Then, the acceleration of the rotating shaft is determined from the change in the moving speed per unit time, and the inertial force generated on the rotating shaft is determined.
【００２４】すなわち、回転軸の位置を測定する移動検
出器からのサンプリング時間をｔ［ｓ］、回転軸の質量
をＭ［ｋｇ］、ある時間における回転軸の位置をＬ
（ｎ）［ｍ］ 、このとのきの速度をＶ（ｎ）［ｍ／
ｓ］、加速度をａ（ｎ）［ｍ／ｓ2］、回転軸の軸長方
向への移動の加速度に基づき発生する慣性力をＦ（ｎ）
［Ｎ］とすると、回転軸に発生する慣性力は次式によっ
て求められる。That is, the sampling time from a movement detector for measuring the position of the rotating shaft is t [s], the mass of the rotating shaft is M [kg], and the position of the rotating shaft at a certain time is L.
(N) [m], and the speed at which this occurs is V (n) [m /
s], the acceleration is a (n) [m / s 2 ], and the inertial force generated based on the acceleration of the movement of the rotating shaft in the axial direction is F (n).
[N], the inertial force generated on the rotating shaft is obtained by the following equation.
【００２５】一般式は、 Ｆ（ｎ）＝Ｍ×ａ（ｎ） ・・・（１） ここで、サンプリング時間ｔが十分に小さいとして、次
式を近似式として扱う。 Ｖ（ｎ）＝（Ｌ（ｎ）−Ｌ（ｎ−１））／ｔ ・・・（２） Ｖ（ｎ−１）＝（Ｌ（ｎ−１）−Ｌ（ｎ−２））／ｔ ・・・（３） ａ（ｎ）＝（Ｖ（ｎ）−Ｖ（ｎ−１））／ｔ ・・・（４） ここで、（１）式に、（４）式を代入すれば、回転軸の
慣性力Ｆ（ｎ）を求めることができる。そして、演算手
段により、加工に必要な研磨面での荷重と、荷重検出器
で測定された荷重と、回転軸慣性力推定手段で求められ
た回転軸の慣性力と、回転軸およびこの回転軸に固定さ
れる部材の重量に基づいて加圧器による回転軸への負荷
が演算され、この演算された負荷になるように加圧器が
制御される。The general expression is: F (n) = M × a (n) (1) Here, assuming that the sampling time t is sufficiently short, the following expression is treated as an approximate expression. V (n) = (L (n) −L (n−1)) / t (2) V (n−1) = (L (n−1) −L (n−2)) / t (3) a (n) = (V (n) -V (n-1)) / t (4) Here, if the equation (4) is substituted into the equation (1), The inertial force F (n) of the rotating shaft can be obtained. Then, the load on the polished surface required for processing, the load measured by the load detector, the inertial force of the rotary shaft obtained by the rotary shaft inertial force estimating means, the rotary shaft and the rotary shaft The load on the rotating shaft by the pressurizer is calculated based on the weight of the member fixed to the device, and the pressurizer is controlled so as to have the calculated load.
【００２６】請求項３の研磨ヘッドでは、制御器の磁気
吸引力推定手段により、移動検出器で検出された回転軸
の軸長方向への移動量に基づいてモータのロータとステ
ータとの間の軸長方向の磁気吸引力が求められる。すな
わち、一般に、図７に示すように、ステータ２とロータ
１の磁気バランスがとれた状態より、軸長方向に相対的
な位置ずれが生じたときには、軸長方向に磁気吸引力が
発生する。In the polishing head according to the third aspect, the magnetic attraction force estimating means of the controller determines the distance between the rotor and the stator of the motor based on the amount of movement of the rotating shaft in the axial direction detected by the movement detector. A magnetic attraction force in the axial direction is required. That is, as shown in FIG. 7, generally, when a relative displacement occurs in the axial direction from the state where the magnetic balance between the stator 2 and the rotor 1 is balanced, a magnetic attractive force is generated in the axial direction.
【００２７】ここで、位置ずれをｘｍ、軸長方向の磁気
吸引力をＦＮとすると、軸長方向の磁気吸引力Ｆは次式
によって求めることができる。 Ｆ＝（−１／４）（ｄＰ／ｄｘ）（δｋc ／μ0 ）2 ×（Ｐ0 ／ＰX ）2 （Ｂmax2／９．８） ・・・（５） ここで、ｄＰ／ｄｘはパーミアンスの変化率：Ｈ／ｍ Ｐ0 はｘ＝０のときのパーミアンス：Ｈ ＰX はｘのときのパーミアンス：Ｈ δはエアギャップ：ｍ ｋc はカータ係数 μ0 は空気の透磁率：μ0 ＝４π×１０-7 Ｂmax はｘ＝０のときのエアギャップ最大磁束密度：Ｔ である。Here, assuming that the displacement is xm and the magnetic attractive force in the axial direction is FN, the magnetic attractive force F in the axial direction can be obtained by the following equation. F = (− ／) (dP / dx) (δk c / μ 0 ) 2 × (P 0 / P X ) 2 (Bmax 2 /9.8) (5) where dP / dx Is the rate of change of permeance: H / m P 0 is the permeance when x = 0: H P X is the permeance when x is: H δ is the air gap: m k c is the Carter coefficient μ 0 is the permeability of air: μ 0 = 4π × 10 −7 Bmax is the air gap maximum magnetic flux density: T at x = 0.
【００２８】一方、ｘだけずれたときのパーミアンスＰ
X は次式で求められる。 Ｐx ＝Ｐ1 ＋２Ｐ2 ＝μ0 ×Ｄ（４ log（１＋（πｘ／２δｋc ）） ＋（π（ＬC −２ｘ）／δｋc ）） ・・・（６） ここで、ＬCは磁石（ロータ１）の軸方向の長さ：ｍ Ｄはギャップの平均径：ｍ である。On the other hand, the permeance P when shifted by x
X is obtained by the following equation. P x = P 1 + 2P 2 = μ 0 × D (4 log (1+ (πx / 2δk c)) + (π (L C -2x) / δk c)) ··· (6) where, L C is The axial length of the magnet (rotor 1): m D is the average diameter of the gap: m 2.
【００２９】さらに、パーミアンスの変化率ｄＰ／ｄｘ
は次式で求められる。 ｄＰ／ｄｘ＝（ｄＰ1 ／ｄｘ）＋２（ｄＰ2 ／ｄｘ） ＝（２μ0 Ｄπ／δｋc ） ×（（１／（１＋（πｘ／２δｋc ）））−１）・・・（７） ここで、（５）式に、（６）式および（７）式で求めた
値を代入すれば、位置ずれｘによる磁気吸引力Ｆを求め
ることができる。Further, the change rate of permeance dP / dx
Is obtained by the following equation. dP / dx = (dP 1 / dx) +2 (dP 2 / dx) = (2μ 0 Dπ / δk c) × ((1 / (1+ (πx / 2δk c))) - 1) ··· (7) Here, by substituting the values obtained by the expressions (6) and (7) into the expression (5), the magnetic attraction force F due to the displacement x can be obtained.
【００３０】そして、演算手段により、加工に必要な研
磨面での荷重と、荷重検出器で測定された荷重と、磁気
吸引力推定手段で求められた磁気吸引力と、回転軸慣性
力推定手段で求められた回転軸の慣性力と、回転軸およ
びこの回転軸に固定される部材の重量に基づいて加圧器
による回転軸への負荷が演算され、この演算された負荷
になるように加圧器が制御される。The load on the polished surface required for processing, the load measured by the load detector, the magnetic attraction force obtained by the magnetic attraction force estimation means, the rotation shaft inertia force estimation means, The load on the rotating shaft by the pressurizer is calculated based on the inertial force of the rotating shaft obtained in the above and the weight of the rotating shaft and the member fixed to the rotating shaft. Is controlled.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。図１は、本発明の研磨ヘッドの一実施形態
を示すもので、この研磨ヘッドは、研磨軸部８１，荷重
検出部８３および荷重制御部８５により主体部分が構成
されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a polishing head according to the present invention. The main portion of the polishing head is constituted by a polishing shaft 81, a load detector 83, and a load controller 85.
【００３２】研磨軸部８１は、先端に研磨工具８７が装
着される回転軸８９を有している。この回転軸８９は、
ハウジング９１の中央を貫通して配置され、上下を空気
軸受９３，９５により支持されている。空気軸受９３，
９５には、空気供給源９７が、フィルタ９９および配管
１０１，１０３を介して接続されている。The polishing shaft 81 has a rotating shaft 89 at the tip of which a polishing tool 87 is mounted. This rotating shaft 89 is
It is arranged so as to penetrate the center of the housing 91, and is supported vertically by air bearings 93 and 95. Air bearing 93,
An air supply source 97 is connected to 95 via a filter 99 and pipes 101 and 103.
【００３３】回転軸８９の中央には、モータ１０５のロ
ータ１０７が固定され、ロータ１０７の回りにステータ
１０９が配置されている。このモータ１０５は、ロータ
１０７が永久磁石により、ステータ１０９が電磁石によ
り構成されるブラシレスのモータであり、制御器１１１
に接続することによりＡＣサーボモータを構成してい
る。At the center of the rotating shaft 89, a rotor 107 of the motor 105 is fixed, and a stator 109 is arranged around the rotor 107. The motor 105 is a brushless motor in which the rotor 107 is made of a permanent magnet and the stator 109 is made of an electromagnet.
To form an AC servomotor.
【００３４】なお、モータ１０５の使用回転数の範囲は
１０〜２００ｒｐｍである。回転軸８９の上部には、光
電式のロータリーエンコーダからなる回転検出器１１３
が配置されている。荷重検出部８３は、筺体１１５内に
配置され、ロードセルからなる荷重検出器１１７を有し
ている。The range of the number of rotations of the motor 105 is 10 to 200 rpm. A rotation detector 113 composed of a photoelectric rotary encoder is provided above the rotation shaft 89.
Is arranged. The load detection unit 83 has a load detector 117 that is disposed in the housing 115 and that is composed of a load cell.
【００３５】荷重検出器１１７は、回転軸８９の上端に
配置される流体継手１１９に連結されている。また、荷
重検出器１１７は、クロスローラガイドからなるリニア
ガイド１２１により上下方向に移動自在に案内されてい
る。リニアガイド１２１は、テーブル１２２上に固定さ
れている。The load detector 117 is connected to a fluid coupling 119 disposed at the upper end of the rotating shaft 89. The load detector 117 is movably guided in a vertical direction by a linear guide 121 composed of a cross roller guide. The linear guide 121 is fixed on the table 122.
【００３６】このテーブル１２２には、荷重検出器１１
７の移動量、すなわち回転軸８９の軸長方向の移動量を
検出するための光電式のリニアエンコーダからなる移動
検出器１２４が配置されている。荷重制御部８５は、筺
体１１５の上部に配置され、空気圧シリンダからなる加
圧器１２３を有している。The table 122 includes the load detector 11
7, a movement detector 124 composed of a photoelectric linear encoder for detecting the amount of movement of the rotating shaft 89 in the axial direction is arranged. The load control unit 85 is disposed above the housing 115 and has a pressurizer 123 formed of a pneumatic cylinder.
【００３７】加圧器１２３は、ハウジング１２５を介し
て筺体１１５に固定され、ピストンロッド１２３ａが荷
重検出器１１７に連結されている。加圧器１２３には、
空気供給源９７が、制御弁１２７および配管１２９，１
３１を介して接続されている。なお、制御弁１２７に供
給される空気圧は、４×１０5Ｎ／ｍ2 であるが、空気
圧シリンダからなる加圧器１２３には、制御弁１２７に
よって必要圧に制御された空気が供給される。The pressurizer 123 is fixed to the housing 115 via the housing 125, and the piston rod 123a is connected to the load detector 117. In the pressurizer 123,
The air supply source 97 is provided with a control valve 127 and a pipe 129,1.
31 are connected. Although the air pressure supplied to the control valve 127 is 4 × 10 5 N / m 2 , the air controlled to the required pressure by the control valve 127 is supplied to the pressurizer 123 composed of a pneumatic cylinder.
【００３８】図１において符号１１１は制御器を示して
いる。この制御器１１１は、荷重検出器１１７からの荷
重信号、移動検出器１２４で検出された荷重検出器１１
７の移動信号、および回転検出器１１３からの回転軸８
９の回転信号を入力する。そして、これ等の信号に基づ
いて、制御弁１２７およびモータ１０５の回転数を制御
する。In FIG. 1, reference numeral 111 denotes a controller. The controller 111 receives the load signal from the load detector 117 and the load detector 11 detected by the movement detector 124.
7 and the rotation axis 8 from the rotation detector 113
9 is input. Then, based on these signals, the number of rotations of the control valve 127 and the motor 105 is controlled.
【００３９】図２は、制御器１１１の荷重制御部分のブ
ロック図であり、回転軸慣性力推定手段１３２は、移動
検出器１２４で検出された回転軸８９の軸長方向への単
位時間当たりの移動量に基づいて回転軸８９の移動速度
を求めるとともに、この移動速度の単位時間当たりの変
化から回転軸８９の加速度を求め、回転軸８９に発生す
る慣性力を求める。FIG. 2 is a block diagram of a load control portion of the controller 111. The rotation shaft inertia force estimating means 132 detects the rotation shaft inertia force per unit time in the axial length direction of the rotation shaft 89 detected by the movement detector 124. The moving speed of the rotating shaft 89 is obtained based on the moving amount, and the acceleration of the rotating shaft 89 is obtained from a change in the moving speed per unit time, thereby obtaining the inertial force generated on the rotating shaft 89.
【００４０】すなわち、この回転軸慣性力推定手段１３
２には、回転軸８９の位置を示す位置信号が所定のサン
プリング時間ｔ［ｓ］毎に入力されており、先ず、現在
の回転軸８９の位置Ｌ（ｎ）［ｍ］と前回のサンプリン
グ時の位置Ｌ（ｎ−１）［ｍ］とから、前述した（２）
式に基づいて現在の速度Ｖ（ｎ）［ｍ／ｓ］が求められ
る。That is, the rotary shaft inertial force estimating means 13
2, a position signal indicating the position of the rotary shaft 89 is input at every predetermined sampling time t [s]. First, the current position L (n) [m] of the rotary shaft 89 and the time of the previous sampling are set. From the position L (n-1) [m] of (2)
The current speed V (n) [m / s] is obtained based on the equation.
【００４１】次に、前回のサンプリング時の位置Ｌ（ｎ
−１）［ｍ］と前前回のサンプリング時の位置Ｌ（ｎ−
２）［ｍ］とから、前述した（３）式に基づいて前回の
速度Ｖ（ｎ−２）［ｍ／ｓ］が求められる。次に、現在
の速度Ｖ（ｎ）［ｍ／ｓ］と前回の速度Ｖ（ｎ−２）
［ｍ／ｓ］とから、前述した（４）式に基づいて現在の
加速度ａ（ｎ）［ｍ／ｓ2］が求められる。Next, the position L (n
-1) [m] and the position L (n-
2) [m], the previous speed V (n−2) [m / s] is obtained based on the above-described equation (3). Next, the current speed V (n) [m / s] and the previous speed V (n-2)
From [m / s], the current acceleration a (n) [m / s 2 ] is obtained based on the aforementioned equation (4).
【００４２】そして、この加速度ａ（ｎ）［ｍ／ｓ2］
および回転軸８９の質量Ｍ［ｋｇ］から、前述した
（１）式に基づいて現在回転軸８９に発生している慣性
力Ｆ（ｎ）［Ｎ］（以下Ｆ１という）が求められる。こ
のようにして求められた慣性力Ｆ１は、演算手段１３５
に出力される。なお、この実施形態では、回転軸８９の
質量Ｍ［ｋｇ］には、回転軸８９に固定される研磨工具
８７等の部材の質量が含まれている。Then, the acceleration a (n) [m / s 2 ]
From the mass M [kg] of the rotating shaft 89, an inertial force F (n) [N] (hereinafter, referred to as F1) currently generated on the rotating shaft 89 is obtained based on the above-described equation (1). The inertia force F1 obtained in this manner is calculated by the arithmetic means 135.
Is output to In this embodiment, the mass M [kg] of the rotating shaft 89 includes the mass of a member such as the polishing tool 87 fixed to the rotating shaft 89.
【００４３】磁気吸引力推定手段１３３は、移動検出器
１２４からの信号を入力し、荷重検出器１１７の移動
量、すなわち、回転軸８９の軸長方向の移動量を求め、
この値に基づいてモータ１０５のロータ１０７とステー
タ１０９との間の軸長方向の磁気吸引力を求める。すな
わち、この磁気吸引力推定手段１３３には、予め、図７
に示したような位置ずれｘと磁気吸引力Ｆとの関係が、
実験あるいは計算によりを求められテーブルデータとし
て記憶されており、現在の回転軸８９の軸長方向の移動
量に基づいて、現在のモータ１０５のロータ１０７とス
テータ１０９との間の軸長方向の磁気吸引力Ｆ（以下Ｆ
２という）が求められる。The magnetic attraction force estimating means 133 receives a signal from the movement detector 124 and obtains the movement amount of the load detector 117, that is, the movement amount of the rotating shaft 89 in the axial direction.
Based on this value, the magnetic attractive force in the axial direction between the rotor 107 and the stator 109 of the motor 105 is obtained. That is, the magnetic attraction force estimating means 133 is provided in advance in FIG.
The relationship between the displacement x and the magnetic attraction force F as shown in FIG.
It is obtained as a result of an experiment or calculation and stored as table data. Based on the current amount of movement of the rotating shaft 89 in the axial direction, the current magnetic distance between the rotor 107 and the stator 109 of the motor 105 in the axial direction is determined. Suction force F (hereinafter F
2) is required.
【００４４】このようにして求められた磁気吸引力Ｆ２
は、演算手段１３５に出力される。そして、演算手段１
３５により、加工に必要な研磨面での荷重と、荷重検出
器１１７で測定された荷重と、回転軸慣性力推定手段１
３２で求められた回転軸８９の慣性力Ｆ１と、磁気吸引
力推定手段１３３で求められた磁気吸引力Ｆ２と、回転
軸８９およびこの回転軸８９に固定される部材の重量に
基づいて加圧器１２３による回転軸８９への負荷が演算
され、この演算された負荷になるように加圧器１２３が
制御される。The magnetic attraction force F2 obtained as described above
Is output to the calculating means 135. And calculating means 1
35, the load on the polished surface required for processing, the load measured by the load detector 117, and the rotational shaft inertia force estimating means 1
32, based on the weight of the rotating shaft 89 and the members fixed to the rotating shaft 89, the inertial force F1 of the rotating shaft 89 determined in step 32, the magnetic attractive force F2 determined in the magnetic attractive force estimating unit 133, and the weight of the member fixed to the rotating shaft 89. The load on the rotary shaft 89 by the 123 is calculated, and the pressurizer 123 is controlled so as to have the calculated load.
【００４５】すなわち、回転軸８９およびこの回転軸８
９に固定される研磨工具８７等の部材の自重をＭ[Ｎ]、
加圧器１２３による荷重をＷ[Ｎ]、荷重検出器１１７で
の検出値をＳ[Ｎ]、および研磨面で必要な実際の加工荷
重をＲ[Ｎ]とすると、 Ｒ＝Ｗ＋Ｍ−Ｆ1−Ｆ２ ・・・（８） であり、また、Ｗ＝Ｓであるから Ｒ＝Ｓ＋Ｍ−Ｆ1−Ｆ２ ・・・（９） である。That is, the rotating shaft 89 and the rotating shaft 8
The weight of the member such as the polishing tool 87 fixed to 9 is M [N],
Assuming that the load by the pressurizer 123 is W [N], the detected value by the load detector 117 is S [N], and the actual processing load required on the polished surface is R [N], R = W + M-F1-F2. (8), and because W = S, R = S + M-F1-F2 (9)
【００４６】ここで、回転軸８９の慣性力Ｆ１と磁気吸
引力Ｆ２は、回転軸８９の移動とともに変化するので、
加工に必要な研磨面での荷重Ｒを得るためには、加圧器
１２３による荷重Ｗを変化させる必要があり、従って、
この実施形態では、荷重検出器１１７の検出値Ｓが演算
に使用される。すなわち、演算手段１３５は、上述した
式（９）に基づいて演算を行い、加圧器１２３による回
転軸８９への必要負荷を演算する。Here, since the inertia force F1 and the magnetic attraction force F2 of the rotating shaft 89 change with the movement of the rotating shaft 89,
In order to obtain the load R on the polished surface required for processing, it is necessary to change the load W by the pressurizer 123.
In this embodiment, the detection value S of the load detector 117 is used for calculation. That is, the calculating means 135 performs the calculation based on the above-described equation (9), and calculates the required load on the rotating shaft 89 by the pressurizer 123.
【００４７】そして、この演算された値は、制御手段１
３７に出力され、加圧器１２３の負荷が演算された値に
なるように制御弁１２７が制御される。上述した研磨ヘ
ッドでは、回転軸８９に固定されるロータ１０７とロー
タ１０７の回りに非接触で配置されるステータ１０９と
からなるモータ１０５を駆動すると、空気軸受９３，９
５に支持される回転軸８９が回転され、研磨工具８７が
回転される。The calculated value is supplied to the control means 1
37, and the control valve 127 is controlled so that the load of the pressurizer 123 becomes a calculated value. In the above-described polishing head, when the motor 105 including the rotor 107 fixed to the rotating shaft 89 and the stator 109 arranged around the rotor 107 in a non-contact manner is driven, the air bearings 93 and 9 are driven.
The rotating shaft 89 supported by the rotating tool 5 rotates, and the polishing tool 87 rotates.
【００４８】一方、加圧器１２３を動作すると、荷重検
出器１１７がリニアガイド１２１に案内され回転軸８９
の軸長方向に移動し、この荷重検出器１１７に流体継手
１１９を介して接続される回転軸８９が軸長方向に移動
される。そして、上述した研磨ヘッドを用いての加工物
の研磨は以下述べるようにして行われる。On the other hand, when the pressurizer 123 is operated, the load detector 117 is guided by the linear guide 121 and the rotating shaft 89 is moved.
, And the rotating shaft 89 connected to the load detector 117 via the fluid coupling 119 is moved in the axial direction. Polishing of a workpiece using the above-described polishing head is performed as described below.
【００４９】先ず、研磨装置の図示しない移動手段によ
り、研磨ヘッドが加工位置の真上に位置される。次に、
上記移動手段により研磨ヘッドが加工物に接触する直前
まで下げられる。この後、荷重検出器１１７が所定の値
を示すまで、加圧器１２３により回転軸８９が押し下げ
られ、研磨工具８７が加工物に押し当てられる。First, the polishing head is positioned directly above the processing position by a moving means (not shown) of the polishing apparatus. next,
The moving means lowers the polishing head until just before the polishing head comes into contact with the workpiece. Thereafter, the rotating shaft 89 is pressed down by the pressurizer 123 until the load detector 117 indicates a predetermined value, and the polishing tool 87 is pressed against the workpiece.
【００５０】そして、荷重検出器１１７が所定の値を示
した位置で回転軸８９の押し下げが停止され、モータ１
０５の駆動により回転軸８９および研磨工具８７が回転
され研磨加工が開始される。なお、必要な研磨除去量を
得るために、予め、研磨荷重に対しての適正な加工時間
が計算により求められており、この時間だけ研磨加工が
行われる。Then, at the position where the load detector 117 indicates a predetermined value, the pressing of the rotating shaft 89 is stopped, and the motor 1
The drive shaft 05 rotates the rotating shaft 89 and the polishing tool 87 to start polishing. In addition, in order to obtain a necessary polishing removal amount, an appropriate processing time for a polishing load is previously calculated, and the polishing is performed only for this time.
【００５１】以上のように構成された研磨ヘッドでは、
制御器１１１により、回転軸８９が軸長方向に加速度を
有して移動する時に回転軸８９に発生する慣性力Ｆ１、
および、モータ１０５のロータ１０７とステータ１０９
との間の軸長方向の相対位置関係から回転軸８９の軸長
方向に作用する磁気吸引力Ｆ２を求め、加圧器１２３に
よる回転軸８９への負荷を所定の値に制御するようにし
たので、回転軸８９の軸長方向への移動により回転軸８
９の慣性力Ｆ１および磁気吸引力Ｆ２の大きさが変化し
た場合にも安定した研磨荷重を得ることができる。In the polishing head configured as described above,
The controller 111 controls the inertia force F1 generated on the rotating shaft 89 when the rotating shaft 89 moves with acceleration in the axial direction.
Also, the rotor 107 and the stator 109 of the motor 105
The magnetic attraction force F2 acting in the axial direction of the rotating shaft 89 is obtained from the relative positional relationship between the rotating shaft 89 and the rotating shaft 89, and the load on the rotating shaft 89 by the pressurizer 123 is controlled to a predetermined value. The movement of the rotating shaft 89 in the axial length direction causes the rotating shaft 8 to move.
Even when the magnitudes of the inertial force F1 and the magnetic attraction force F2 change, a stable polishing load can be obtained.
【００５２】従って、より精度の高い研磨加工が可能に
なる。また、上述した研磨ヘッドでは、制御器１１１の
回転軸慣性力推定手段１３２により、回転軸８９が軸長
方向に加速度を有して移動する時に回転軸８９に発生す
る慣性力Ｆ１を求め、この慣性力Ｆ１を考慮して加圧器
１２３による回転軸８９への負荷を演算手段１３５によ
り演算するようにしたので、容易，確実に安定した研磨
荷重を得ることができる。Therefore, polishing with higher precision can be performed. In the above-described polishing head, the inertia force F1 generated on the rotating shaft 89 when the rotating shaft 89 moves with acceleration in the axial direction is obtained by the rotating shaft inertial force estimating means 132 of the controller 111. Since the load on the rotating shaft 89 by the pressurizer 123 is calculated by the calculation means 135 in consideration of the inertia force F1, a stable polishing load can be obtained easily and reliably.
【００５３】さらに、上述した研磨ヘッドでは、制御器
１１１の磁気吸引力推定手段１３３により、モータ１０
５のロータ１０７とステータ１０９との間の軸長方向の
磁気吸引力Ｆ２を求め、この磁気吸引力Ｆ２を考慮して
加圧器１２３による回転軸８９への負荷を演算手段１３
５により演算するようにしたので、容易，確実に安定し
た研磨荷重を得ることができる。Further, in the above-mentioned polishing head, the motor 10 is controlled by the magnetic attraction force estimating means 133 of the controller 111.
The magnetic attraction force F2 between the rotor 107 and the stator 109 in the axial direction is obtained, and the load on the rotating shaft 89 by the pressurizer 123 is calculated in consideration of the magnetic attraction force F2.
Since the calculation is performed according to 5, a stable polishing load can be obtained easily and reliably.
【００５４】なお、上述した実施形態では、加圧器１２
３に空気圧シリンダを用いた例について説明したが、本
発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、荷重
検出器１１７による値を制御器１１１に戻して低荷重の
制御ができるものであれば良く、油等の圧力を利用した
流体圧シリンダ、あるいは電気により駆動力を発生する
電歪素子、ボイスコイルモータ等でも良い。In the above embodiment, the pressurizer 12
Although an example in which a pneumatic cylinder is used for 3 has been described, the present invention is not limited to such an embodiment, as long as the value of the load detector 117 can be returned to the controller 111 to control the low load. Alternatively, a fluid pressure cylinder using pressure of oil or the like, an electrostrictive element that generates driving force by electricity, a voice coil motor, or the like may be used.
【００５５】また、この加圧器１２３には、制御できる
荷重範囲が１×１０-2〜１Ｎで、荷重精度が設定荷重の
±５％以内のものが望ましい。さらに、上述した実施形
態では、荷重検出器１１７の移動を移動検出器１２４に
より検出し、回転軸８９の軸長方向の移動量を求めた例
について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定さ
れるものではなく、移動検出器をモータに直接組み込ん
でも良い。It is desirable that the pressurizer 123 has a controllable load range of 1 × 10 -2 to 1 N and a load accuracy within ± 5% of the set load. Furthermore, in the above-described embodiment, an example has been described in which the movement of the load detector 117 is detected by the movement detector 124 and the amount of movement of the rotating shaft 89 in the axial direction is obtained. However, the present invention is limited to such an embodiment. Instead, the movement detector may be directly incorporated in the motor.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上述べたように請求項１の研磨ヘッド
では、制御器により、回転軸が軸長方向に加速度を有し
て移動する時に回転軸に発生する慣性力を求め、加圧器
による回転軸への負荷を所定の値に制御するようにした
ので、回転軸が軸長方向に加速度を有して移動し回転軸
に慣性力が発生した場合にも安定した研磨荷重を得るこ
とができる。As described above, in the polishing head according to the first aspect, the inertia force generated on the rotating shaft when the rotating shaft moves with acceleration in the axial direction is determined by the controller. Since the load on the rotating shaft is controlled to a predetermined value, a stable polishing load can be obtained even when the rotating shaft moves with acceleration in the axial direction and an inertial force is generated on the rotating shaft. it can.
【００５７】従って、より精度の高い研磨加工が可能に
なる。請求項２の研磨ヘッドでは、制御器の回転軸慣性
力推定手段により、回転軸が軸長方向に加速度を有して
移動する時に回転軸に発生する慣性力を求め、この慣性
力を考慮して加圧器による回転軸への負荷を演算手段に
より演算するようにしたので、容易，確実に安定した研
磨荷重を得ることができる。Therefore, polishing with higher precision can be performed. In the polishing head according to the second aspect, the inertia force generated on the rotating shaft when the rotating shaft moves with acceleration in the axial direction is obtained by the rotating shaft inertial force estimating means of the controller, and this inertial force is taken into consideration. Since the load on the rotary shaft by the pressurizer is calculated by the calculation means, a stable polishing load can be obtained easily and reliably.
【００５８】請求項３の研磨ヘッドでは、制御器の磁気
吸引力推定手段によりモータのロータとステータとの間
の軸長方向の磁気吸引力を求め、また、回転軸慣性力推
定手段により回転軸が軸長方向に加速度を有して移動す
る時に回転軸に発生する慣性力を求め、磁気吸引力およ
び慣性力を考慮して加圧器による回転軸への負荷を演算
手段により演算するようにしたので、より安定した研磨
荷重を得ることができる。In the polishing head according to the third aspect, the magnetic attractive force in the axial direction between the rotor and the stator of the motor is obtained by the magnetic attractive force estimating means of the controller, and the rotating shaft inertia force estimating means obtains the rotating shaft. Calculates the inertial force generated on the rotating shaft when the robot moves with acceleration in the axial direction, and calculates the load on the rotating shaft by the pressurizer by the calculating means in consideration of the magnetic attraction force and the inertial force. Therefore, a more stable polishing load can be obtained.
【図１】本発明の研磨ヘッドの一実施形態を示す断面図
である。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a polishing head of the present invention.
【図２】図１の制御器の荷重制御部分を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing a load control part of the controller of FIG. 1;
【図３】従来の研磨ヘッドの一例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional polishing head.
【図４】従来の研磨ヘッドの他の例を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing another example of a conventional polishing head.
【図５】本出願人が先に出願した研磨ヘッドを示す断面
図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a polishing head previously filed by the present applicant.
【図６】図５の制御器の荷重制御部分を示すブロック図
である。FIG. 6 is a block diagram showing a load control part of the controller of FIG. 5;
【図７】モータのロータとステータとの長さが等しい場
合にロータとステータとの位置ずれによって生じる磁気
吸引力Ｆと位置ずれｘとの関係を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a magnetic attraction force F and a displacement x caused by a displacement between the rotor and the stator when the length of the rotor and the stator of the motor are equal.
８７ 研磨工具 ８９ 回転軸 ９３，９５ 空気軸受 １０５ モータ １０７ ロータ １０９ ステータ １１１ 制御器 １１３ 回転検出器 １１７ 荷重検出器 １１９ 流体継手 １２１ リニアガイド １２３ 加圧器 １２４ 移動検出器 １３２ 回転軸慣性力推定手段 １３３ 磁気吸引力推定手段 １３５ 演算手段 87 Polishing tool 89 Rotary shaft 93,95 Air bearing 105 Motor 107 Rotor 109 Stator 111 Controller 113 Rotation detector 117 Load detector 119 Fluid coupling 121 Linear guide 123 Pressurizer 124 Movement detector 132 Rotary shaft inertial force estimating means 133 Magnetic Suction force estimation means 135 Calculation means
Claims (3)
と、 前記回転軸に固定されるロータと前記ロータの回りに非
接触で配置されるステータとを有するモータと、 前記回転軸の他端に取り付けられた継手を介して前記回
転軸に接続される荷重検出器と、 前記荷重検出器を前記回転軸の軸長方向に案内するリニ
アガイドと、 前記回転軸の軸長方向への移動量を検出する移動検出器
と、 前記荷重検出器を介して前記回転軸に負荷を与える加圧
器と、 前記回転軸が軸長方向に加速度を有して移動する時に前
記回転軸に発生する慣性力を求め前記加圧器による前記
回転軸への負荷を制御する制御器と、を備えてなること
を特徴とする研磨ヘッド。A rotating shaft to which a polishing tool is fixed at one end; a fluid bearing for supporting the rotating shaft so as to be movable in an axial direction; a rotor fixed to the rotating shaft and non-contact around the rotor And a load detector connected to the rotating shaft via a joint attached to the other end of the rotating shaft; and a load detector in the axial direction of the rotating shaft. A linear guide for guiding, a movement detector for detecting an amount of movement of the rotating shaft in the axial direction, a pressurizer for applying a load to the rotating shaft via the load detector, and the rotating shaft in the axial direction. A polishing head, which determines an inertial force generated on the rotating shaft when moving with acceleration, and controls a load applied to the rotating shaft by the pressurizer.
単位時間当たりの移動量に基づいて前記回転軸の移動速
度を求めるとともに、この移動速度の単位時間当たりの
変化から前記回転軸の加速度を求め、前記回転軸に発生
する慣性力を求める回転軸慣性力推定手段と、 加工に必要な研磨面での荷重と、前記荷重検出器で測定
された荷重と、前記回転軸慣性力推定手段で求められた
前記回転軸の慣性力と、前記回転軸およびこの回転軸に
固定される部材の重量に基づいて前記加圧器による前記
回転軸への負荷を演算する演算手段と、を備えてなるこ
とを特徴とする研磨ヘッド。2. The polishing head according to claim 1, wherein the controller moves the rotation shaft based on a movement amount per unit time in an axial length direction of the rotation shaft detected by the movement detector. A rotation axis inertia force estimating means for determining an acceleration of the rotation axis from a change per unit time of the moving speed and obtaining an inertia force generated on the rotation axis; and a load on a polishing surface required for processing. And the load measured by the load detector, the inertial force of the rotating shaft obtained by the rotating shaft inertial force estimating means, and the weight based on the weight of the rotating shaft and a member fixed to the rotating shaft. And a calculating means for calculating a load on the rotating shaft by a pressurizer.
移動量に基づいて前記モータのロータとステータとの間
の軸長方向の磁気吸引力を求める磁気吸引力推定手段
と、 加工に必要な研磨面での荷重と、前記荷重検出器で測定
された荷重と、前記磁気吸引力推定手段で求められた磁
気吸引力と、前記回転軸慣性力推定手段で求められた前
記回転軸の慣性力と、前記回転軸およびこの回転軸に固
定される部材の重量に基づいて前記加圧器による前記回
転軸への負荷を演算する演算手段と、を備えてなること
を特徴とする研磨ヘッド。3. The polishing head according to claim 2, wherein the controller is configured to determine a distance between a rotor and a stator of the motor based on an amount of movement of the rotating shaft in an axial direction detected by the movement detector. Magnetic attraction force estimating means for calculating the magnetic attraction force in the axial direction of the axis, the load on the polished surface required for processing, the load measured by the load detector, and the magnetic force determined by the magnetic attraction force estimating means. Load on the rotating shaft by the pressurizer based on the suction force, the inertial force of the rotating shaft obtained by the rotating shaft inertial force estimating means, and the weight of the rotating shaft and a member fixed to the rotating shaft. And a calculating means for calculating the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9064718A JPH10264021A (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Polishing head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9064718A JPH10264021A (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Polishing head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10264021A true JPH10264021A (en) | 1998-10-06 |
Family
ID=13266219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9064718A Pending JPH10264021A (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Polishing head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10264021A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003071710A (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Nagase Integrex Co Ltd | Grinding machine |
| EP3715052A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-09-30 | Neptun S.r.l. | Method and device for the automatic measurement of tools, particularly for grinding machines for glassworking |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP9064718A patent/JPH10264021A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003071710A (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Nagase Integrex Co Ltd | Grinding machine |
| EP3715052A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-09-30 | Neptun S.r.l. | Method and device for the automatic measurement of tools, particularly for grinding machines for glassworking |
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