JPH10277895A - 研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークの研削時において、ワーク支持部材に砥
石ホルダが接触するのを防止する。 【解決手段】一対の回転砥石１５，１６を回転砥石ホル
ダ２９，４３に支持した状態で、それらの研削面１５
ａ，１６ａが平行となるように設ける。回転砥石ホルダ
２９，４３とに、円環状をなす上下両回転リング６３，
６４を配置し、両回転リング６３，６４に凹凸面６３
ａ，６４ａを形成する。ワーク支持板６０にワーク１７
を支持して、そのワークの両面を両回転砥石１５，１６
の研削面１５ａ，１６ａにより平行に研削する。このと
き、ワーク支持板６０と各回転リング６３，６４の対向
面６３ａ，６４ａとの間に動圧が発生するため、両砥石
１５，１６とワーク支持板６０とは非接触状態に保持さ
れることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体で使用され
る硬質な薄板状のワークの表面を超精密に研削する研削
盤、特に一対の回転砥石を有する両頭研削盤に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の両頭平面研削盤で
は、上下両回転軸が同一軸線上に回転可能に配置されて
いる。各回転軸の対向端部には両回転砥石が上下回転砥
石ホルダを介してそれぞれ取り付けられ、それらの回転
砥石はその研削面が平行となるように対向配置されてい
る。両回転砥石間にはワークを支持するためのワーク保
持機構が移動可能に設けられ、それにはワークより薄い
ワーク支持板が設けられている。そして、ワーク支持板
にワークが支持された状態で、両回転砥石が回転される
とともに、ワークに接近移動されて、両回転砥石の研削
面により、ワークの両面が平行に研削されるようになっ
ている。従って、ワーク支持板は、上下両砥石によって
削られず、ワークのみが研削される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ワーク支持
板は自重等により撓んでしまうことが多く、ワーク研削
時において、回転砥石に対し非接触状態に保持させるこ
とが困難であった。ワーク支持板をシート状をなす極め
て薄いものにして張設することも考えられるが、ワーク
研削時にワークに加えられる研削抵抗に耐えるのが困難
である。

【０００４】本発明の目的は、砥石ホルダとワーク支持
部材との間に動圧を発生させることにより、ワーク支持
部材が砥石に接触するのを防止することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、同一軸線上において回転される一対の砥石ホルダに
それぞれ砥石を支持するとともに、両砥石間にワークを
支持するためのワーク支持部材を設けた研削盤におい
て、前記砥石ホルダ及びワーク支持部材の少なくとも一
方には、それらの間に動圧を発生させる動圧発生手段を
設けた。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記動圧発生手段は、砥石を包囲する
ように砥石ホルダに設けられている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を両頭平面研削盤に
具体化した一実施形態を、図面に基づいて詳細に説明す
る。

【０００８】図１〜図４に示すように、両頭平面研削盤
は下部フレーム１１を備え、その下部フレーム１１上に
は中間フレーム１００が固定され、中間フレーム１１０
には上部フレーム１１１が固定されている。下部フレー
ム１１には下部砥石回転昇降機構１２及びワーク保持機
構１４が装設され、上部フレーム１１１には上部砥石回
転昇降機構１３が装設されている。両砥石回転昇降機構
１２，１３には回転砥石１５，１６が配設され、それら
の回転砥石１５，１６の上部又は下部端面の研削面１５
ａ，１６ａが平行となるように対向配置されている。そ
して、ワーク１７がワーク保持機構１４に支持された状
態で、両砥石回転昇降砥石機構１２，１３の回転砥石１
５，１６間に挿入配置され、それらの回転砥石１５，１
６の研削面１５ａ，１６ａにより、ワーク１７の両面が
同時に研削されるようになっている。

【０００９】即ち、図２及び図３に示すように、前記下
部砥石回転昇降機構１２の回転砥石台２０は下部フレー
ム１１上にガイド２１を介して、回転砥石１５の回転軸
線と直交する方向へ移動可能に支持されている。移動用
モータ２２はフレーム１１の側部に配設され、このモー
タ２２の回転により、ボールネジ２３を介して回転砥石
台２０が移動される。軸支筒２４は回転砥石台２０に回
転砥石１５の回転軸線方向へガイド２４ａを介して昇降
可能に支持されている。昇降用モータ２５は回転砥石台
２０の下部に配設され、このモータ２５の回転により、
ウォームとウォームホイールで構成される回転伝達機構
２６及びボールネジ２７を介して軸支筒２４が昇降され
る。なお、この昇降ストロークはわずかである。

【００１０】回転軸２８は前記軸支筒２４内に回転可能
に支持され、その上端には回転砥石ホルダ２９を介して
回転砥石１５が装着されている。加工用モータ３４は軸
支筒２４の内部に配設され、研削加工に際して、この加
工用モータ３４の回転により、回転軸２８及び回転砥石
ホルダ２９を介して回転砥石１５が高速回転される。

【００１１】図３及び図４に示すように、前記上部砥石
回転昇降機構１３の軸支筒３８は上部フレーム１１１上
にガイド３９を介して、回転砥石１６の回転軸線方向へ
昇降可能に支持されている。昇降用モータ４０は上部フ
レーム１１１の側部に配設され、このモータ４０の回転
により、ボールネジ４１を介して軸支筒３８が昇降され
る。

【００１２】回転軸４２は前記軸支筒３８内に回転可能
に支持され、その下端には回転砥石ホルダ４３を介して
回転砥石１６が装着されている。加工用モータ４８は軸
支筒３８の内部に配設され、研削加工に際して、このモ
ータ４８の回転により、回転軸４２及び回転砥石ホルダ
４３を介して回転砥石１６が高速回転される。

【００１３】図２，図４，図５及び図７に示すように、
前記ワーク保持機構１４の支持台５２は両砥石回転昇降
機構１２，１３間において、下部フレーム１１上に配設
されている。移動枠５３は支持台５２上に一対のガイド
レール５４を介して、下部砥石回転昇降機構１２の回転
砥石台２０の移動方向と同方向へ移動可能に支持されて
いる。移動用モータ５５は支持台５２上に配設され、こ
のモータ５５の回転により、ボールネジ５６を介して移
動枠５３が移動される。

【００１４】円環状の回転枠５７は前記移動枠５３内に
３個のガイドローラ５８を介して回転可能に支持され、
その下部外周にはギヤ５９が形成されている。回転枠５
７の下面に形成された周溝５７ａには押さえリング７１
が配設され、この押さえリング７１には回転枠５７に貫
通されたボルト７２の先端が螺合されている。回転枠５
７と押さえリング７１との間には、円形状をなすワーク
支持部材としてのワーク支持板６０が挟入され、前記ボ
ルト７２を締め付けることにより、永久変形をおこすワ
ーク支持板６０全体は、自重により撓んだりすることが
ないように、緊張状態に保持されている。

【００１５】なお、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、
回転枠５７には複数（同図では４カ所）の切欠き部５７
ｂが形成されている。又、図９に示すように、押さえリ
ング７１には複数（同図では４カ所）の溝７１ａが形成
されている。図１０に示すように、この切欠き部５７ｂ
には押付け片７３がボルト７４により回転枠５７にその
半径方向から取り付けられている。回転枠５７の切欠き
部５７ｂと押付け片７３との間には隙間が形成され、か
つそれに対応する押さえリング７１には、前記溝７１ａ
が設けられている。そのため、万が一、押付け片７３の
押圧力により、ワーク支持板６０が撓んでも、ワーク支
持板６０は、溝７１ａの部分だけさらに半径方向外方へ
変形することとなり、元の緊張状態に戻されることとな
る。

【００１６】ワーク支持板６０の中央付近にはワーク１
７を着脱可能にセットするためのセット孔６０ａが形成
されている。セット孔６０ａの中心と、ワーク支持板６
０の中心とは同一或いは図４に示すように僅かに偏心し
ている。又、セット孔６０ａの内側部には係止突起６０
ｂが形成されており、この係止突起６０ｂはワーク１７
に形成されたノッチ１７ａに係合可能になっている。回
転用モータ６１は移動枠５３上に配設され、そのモータ
軸には回転枠５７のギヤ５９に噛合するギヤ６２が固定
されている。そして、このモータ６１の回転により、ギ
ヤ６２，５９を介して回転枠５７が低速回転される。

【００１７】図２，図３，図５に示すように、前記両回
転砥石ホルダ２９，４３の外周部にはワーク支持板６０
にそれぞれ対向するように、ホルダ２９，４３の軸線を
中心とした円環状をなす上下両回転リング６３，６４が
それぞれ固定され、ネジ７０により着脱可能に固定さ
れ、両砥石１５，１６を包囲している。この上下両回転
リング６３，６４は、同一径となっており、ワーク支持
板６０との間に僅かな隙間が形成されている。

【００１８】図６に示すように、前記両回転リング６
３，６４のそれぞれ対向する面には、動圧発生手段とし
ての凹凸面６３ａ，６４ａが形成されている。そして、
この凹凸面６３ａ，６４ａには螺旋形溝部６５が等間隔
に複数形成されることによって構成されている。各溝部
６５は、同一円周上に等間隔をおいて配置されており、
それらの深さは数μｍ〜数ｍｍとなっている。

【００１９】次に、前記のように構成された両頭平面研
削盤の動作を説明する。さて、この両頭平面研削盤にお
いて、研削加工を行う場合には、ワーク１７がワーク保
持機構１４のワーク支持板６０のセット孔６０ａの内部
に支持された状態で、下部の回転砥石１５に載置される
ように、上下両砥石回転昇降機構１２，１３の回転砥石
１５，１６間に挿入配置される。更に、回転用モータ６
１が回転することにより、ギヤ５９，６２を介して回転
枠５７が回転され、ワーク１７は両回転砥石１５，１６
の間に挿入配置された状態で水平面内を低速で回転す
る。この状態で、上下両砥石回転昇降機構１２，１３の
回転砥石１５，１６が高速回転されるとともに、上部砥
石回転昇降機構１３の回転砥石１６がワーク１７に向か
って下降接近されて、両回転砥石１５，１６の研削面１
５ａ，１６ａにより、ワーク１７の両面が同時に研削さ
れる。

【００２０】このように、ワーク１７の研削加工が行わ
れている際において、両回転リング６３，６４が両回転
砥石１５，１６と共に高速回転され、それとともにワー
ク支持板６０と各回転リング６３，６４との間の隙間が
ごく僅かであるため、それらの隙間に動圧が発生する。
この動圧により、ワーク支持板６０が水平状態に保持さ
れ、両砥石１５，１６の研削面１５ａ，１６ａはワーク
支持板６０に対して非接触状態に保持されることとな
る。

【００２１】ちなみに、回転砥石１５，１６は研削加工
やドレッシングによってその厚みが減っていく。従っ
て、それらの厚みの変化によってワーク支持板６０と両
回転リング６３，６４との位置関係が変化することにな
るので、以下の何れか一つの対策が講じられる。

【００２２】・両回転砥石１５，１６の厚みが減った場
合、それに合わせて両回転リング６３，６４の厚みが減
るように、両回転リング６３，６４をドレッサ等により
削る。この場合には削ることによって溝部６５が消滅し
ないように溝部６５を深くしておく。

【００２３】・両回転砥石１５，１６の厚みの減少分を
見込んで両回転リング６３，６４を初めから薄くしてお
く。この場合両回転リング６３，６４が薄くなるまでは
両回転リング６３，６４とワーク支持板６０との間の隙
間が大きくなるため、強力な動圧が生じるように、溝部
６５の深さ、数、形状を設定する。

【００２４】・溝部６５として、厚みの異なるものを複
数種類用意しておき、両回転リング６３，６４の厚みの
減少に合わせて溝部６５を交換する。次に、本実施形態
から見い出せる効果を以下に記載する。

【００２５】・各回転リング６３，６４の凹凸面６３
ａ，６４ａにて、砥石ホルダ２９，４３とワーク支持部
材６０との間に動圧を発生させることにより、ワーク支
持板６０を両回転砥石１５，１６に対し非接触状態で保
持することができる。従って、ワーク支持板６０が両回
転砥石１５，１６で削られるのを防止できる。

【００２６】・両回転リング６３，６４を両砥石ホルダ
２９，４３に設けただけであって、可動部分は存在しな
い。従って、ワーク支持板６０に対する両回転砥石１
５，１６の接触防止を簡単な構成で達成できる。

【００２７】・両凹凸面６３ａ，６４ａが螺旋状の溝６
５により構成されているため、強力な動圧を発生させ
て、ワーク支持板６０と両回転砥石１５，１６との接触
を確実に防止できる。

【００２８】なお、前記実施形態は次のように構成して
もよい。 ・上下両回転リング６３，６４における凹凸面６３ａ，
６４ａの形状を適宜に変更すること。例えば、図１１に
示すように、凹凸面６３ａ，６４ａを回転リング６３，
６４の半径方向に延びる溝部６６により構成すること。

【００２９】・ワーク支持板６０に動圧発生手段を設け
ること。例えば、ワーク支持板６０の上下両面に凹凸が
設けられたシートを貼り付けたり、ワーク支持板６０の
上下両面を粗面加工して凹凸を形成したりする。この場
合、砥石ホルダ２９，４３側に動圧発生手段を設けて
も、設けなくても何れでもよいが、ワーク支持板６０と
砥石ホルダ２９，４３との間の隙間を狭い状態に保持す
る手段を設ける。

【００３０】・両回転リング６３，６４を両回転砥石１
５，１６と一体に形成する。次に、前記実施形態から把
握できる請求項以外の技術的思想について、それらの効
果とともに記載する。

【００３１】・動圧発生手段は、動圧発生用の凹凸面を
有し、その凹凸面は複数の溝部（６５）により構成され
ている請求項１又は請求項２に記載の研削盤。この構成
によれば、強力な動圧を発生させることができる。

【００３２】・動圧発生手段は凹凸面を有し、この凹凸
面は砥石の半径方向に延びる複数の溝（６６）により構
成されている請求項１又は請求項２に記載の研削盤。こ
のように構成すれば、凹凸面の加工が容易である。

【００３３】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１、請求項２
に記載の発明によれば、動圧発生手段により、砥石ホル
ダとワーク支持部材との間に動圧を発生させることによ
り、ワーク支持板を砥石に対し非接触状態で保持するこ
とができるため、ワーク支持部材が砥石に削られるのを
防止できる。しかも、実施形態のように単なるリングを
設ければよいので、簡単な構成にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の両頭平面研削盤の一実施形態を示
す正面図。

【図２】 下部フレーム部分の断面図。

【図３】 上部フレーム部分の断面図。

【図４】 ワーク保持機構の平面図。

【図５】 ワーク保持機構を示す拡大断面図。

【図６】 リングの平面図。

【図７】 ワーク保持機構の端部を示す部分拡大断面
図。

【図８】 （ａ）は回転枠の平面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるα−α断面図、（ｃ）は（ａ）におけるβ−β断
面図。

【図９】 押さえリングの斜視図。

【図１０】ワーク保持機構の端部を示す部分拡大断面
図。

【図１１】 別の実施形態を示すリングの平面図。

【符号の説明】

１５，１６…砥石、１７…ワーク、２９，４３…砥石ホ
ルダ、６０…ワーク支持板（ワーク支持部材）、６３
ａ，６４ａ…凹凸面（動圧発生手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一軸線上において回転される一対の砥石
   ホルダにそれぞれ砥石を支持するとともに、両砥石間に
   ワークを支持するためのワーク支持部材を設けた研削盤
   において、 前記砥石ホルダ及びワーク支持部材の少なくとも一方に
   は、それらの間に動圧を発生させる動圧発生手段を設け
   た研削盤。
2. 【請求項２】前記動圧発生手段は、砥石を包囲するよう
   に砥石ホルダに設けられている請求項１に記載の研削
   盤。