JPH10277920A - ラップ加工用ワーク保持装置およびラップ盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラップ圧を自動制御で可変設定すること。 【解決手段】 上下方向に駆動される上下移動体より支
持されるハウジング１５と、ハウジング１５より回転可
能かつ所定範囲だけ上下動可能に支持され下端部にワー
ク保持部１７を有するワーク主軸１９と、ワーク主軸１
９を回転駆動する主軸回転駆動手段２１と、ワーク主軸
１９をハウジング１５に対して上昇方向に浮上させる主
軸浮上手段２３とを有し、ワーク主軸１９は自重と主軸
浮上手段２３により与えられる浮上力との平衡関係によ
りラップ圧を可変設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はラップ加工用ワー
ク保持装置およびラップ盤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のラップ盤は、図３、図４に示され
ているように、ダイヤモンド微粉粒等による砥粒を散布
されたラップテーブル１００上に、ワークＷとウエイト
１０１とを載せてウエイト１０１によりラップ圧を与
え、フォーク状のガイドローラ部材１０２によりワーク
Ｗとウエイト１０１との重ね合わせ体を自転可能に保持
し、ラップテーブル１００の回転により、ワークＷとウ
エイト１０１との重ね合わせ体を従動的に自転させてラ
ップによるワークＷの表面仕上げを行うようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のラ
ップ盤では、ラップ圧の変更はウエイト１０１の付け替
えにより行う必要があり、ラップ圧を自動制御で可変設
定することができない。

【０００４】また、上述のような従来のラップ盤では、
ラップ研磨量を計測してラップ研磨量を定量的に調整、
管理することが難しく、ラップ盤によるラップ仕上げの
ＮＣプログラムによって数値制御化を実現することがで
きない。

【０００５】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、ラップ圧を自動制御で可変設定で
き、またラップ研磨量を計測してラップ研磨量を定量的
に制御することができ、数値制御によるラップ仕上げを
可能にするラップ加工用ワーク保持装置およびラップ盤
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のラップ加工用ワーク保持装置
は、上下方向に駆動される上下移動体より支持されるハ
ウジングと、前記ハウジングより回転可能かつ所定範囲
だけ上下動可能に支持され下端部にワーク保持部を有す
るワーク主軸と、前記ワーク主軸を回転駆動する主軸回
転駆動手段と、前記ワーク主軸を前記ハウジングに対し
て上昇方向に浮上させる主軸浮上手段とを有し、前記ワ
ーク主軸は自重と前記主軸浮上手段により与えられる浮
上力との平衡関係によりラップ圧を可変設定するもので
ある。

【０００７】この発明によるラップ加工用ワーク保持装
置では、ワーク主軸が主軸回転駆動手段によって回転駆
動されることによってワーク保持部に保持されているワ
ークが主軸回転数をもって強制的に回転駆動され、ワー
ク主軸の自重と主軸浮上手段によりワーク主軸に与えら
れる浮上力との平衡関係によりラップ圧が可変設定され
る。

【０００８】請求項２によるラップ加工用ワーク保持装
置は、請求項１に記載のラップ加工用ワーク保持装置に
おいて、前記ワーク主軸が下限位置に位置していること
を検出する下限位置検出手段を有しているものである。

【０００９】この発明によるラップ加工用ワーク保持装
置では、ハウジング全体の降下によってワーク主軸のワ
ーク保持部に保持されているワークがラップテーブルに
当接（接触）し、引き続きハウジングが降下すると、ワ
ーク主軸がハウジングに対して上昇変位し、ワーク主軸
が下限位置より離脱する。このことが下限位置検出手段
により検出され、ワークがラップテーブルに接触する座
標位置（Ｚ軸座標値）を計測することが可能になる。こ
の下限位置検出のＺ軸座標位置よりラップ研磨量分だけ
ハウジングを降下させ、ワーク主軸が再び下限位置にま
で降下したことを下限位置検出手段によって検出するこ
とで、ラップ研磨量を定量的に設定、制御することがで
きる。

【００１０】また、上述の目的を達成するために、請求
項３に記載のラップ盤は、回転可能に設けられたラップ
テーブルと、前記ラップテーブルを回転駆動する回転駆
動手段と、請求項１または２に記載のラップ加工用ワー
ク保持装置を支持して上下方向に移動可能な上下移動体
と、前記上下移動体を上下方向に位置決め駆動するサー
ボ装置とを有しているものである。

【００１１】この発明によるラップ盤では、サーボ装置
によって上下移動体およびこれに取り付けられている上
述の発明によるラップ加工用ワーク保持装置の位置決め
制御が行われ、ラップ研磨量を定量的に設定、制御する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。

【００１３】図１はこの発明によるラップ加工用ワーク
保持装置を有するラップ盤の一つの実施の形態を示して
いる。

【００１４】図１に示されているように、ラップ盤は、
竪軸１により自身の中心周りに回転可能な設けられた円
盤状のラップテーブル３と、ラップテーブル３を回転駆
動するテーブル駆動電動機５と、Ｚ軸送りねじ７によっ
てＺ軸方向に移動するＺ軸スライダ（上下移動体）９
と、Ｚ軸送りねじ７を回転駆動する位置検出器付きのＺ
軸サーボモータ１１と、Ｚ軸スライダ９に固定装着され
たラップ加工用ワーク保持装置１３とを有している。

【００１５】ラップ加工用ワーク保持装置１３は、Ｚ軸
スライダ９に固定されるハウジング１５と、ハウジング
１５より回転可能かつ所定範囲だけ上下動可能に支持さ
れ下端部に微傾斜機能付きの真空チャック式のワーク保
持台１７を取り付けられたワーク主軸１９と、ワーク主
軸１９を回転駆動する主軸電動機２１と、ワーク主軸１
９をハウジング１５に対して上昇方向に浮上させる空気
圧式の主軸浮上手段２３とを有している。

【００１６】図２はラップ加工用ワーク保持装置１３の
詳細構造を示している。

【００１７】ワーク主軸１９は空気静圧軸受２５によっ
てハウジング１５により回転可能に支持されている。ハ
ウジング１５の上端部には主軸浮上手段２３のシリンダ
チューブ２７とカップリングハウジング２９とが順に接
続固定されており、カップリングハウジング２９の上端
部に主軸電動機２１が搭載されている。

【００１８】シリンダチューブ２７内にはワーク主軸１
９の軸線方向中間部に設けられたフランジ状のピストン
３１があり、ピストン３１の下側に空気通路３３より圧
力空気を供給される空気室３５が画定されている。

【００１９】ワーク主軸１９のＺ軸方向の移動範囲は、
空気静圧軸受２５のスリーブ端２５ａとシリンダチュー
ブ２７に固定された上部スリーブ３６のスリーブ端３６
ａとの間の軸線方向間隙により決まっている。

【００２０】上述の空気室３３に圧力空気が供給される
ことにより、ワーク主軸１９がハウジング１５に対して
浮上し、ワーク主軸１９の自重と空気室３３に供給され
た圧力空気による浮上力との平衡関係によりラップ圧が
可変設定される。

【００２１】ピストン３１の軸線方向中間部には位置検
出用の円環状突起部３７が設けられている。シリンダチ
ューブ２７には円環状突起部３７の近接によりワーク主
軸１９が下限位置に位置していることを検出する下限近
接スイッチ３９と、ワーク主軸１９が上限位置に位置し
ていることを検出する上限近接スイッチ４１とが取り付
けられている。

【００２２】カップリングハウジング２９内には、ピン
４３によってワーク主軸１９の上端部に固定連結された
板片部材４５と、軸受部材４７によってカップリングハ
ウジング２９より回転可能に支持されブッシュ４９によ
って主軸電動機２１のロータ軸５１に駆動連結され板片
部材４５を軸線方向に変位可能に受け入れ係合する二叉
状部材５３とが配置され、板片部材４５と二叉状部材５
３との間に空気通路５５より圧力空気を供給されること
により、空気静圧カップリングを構成している。

【００２３】つぎに、図１を参照してラップ盤の制御系
について説明する。

【００２４】Ｚ軸サーボモータ１１に設けられているロ
ータリエンコーダ等による位置検出器６３が検出するワ
ーク主軸１９のＺ軸座標位置はＮＣ装置６１に入力され
る。ＮＣ装置６１は、位置検出器６３よりワーク主軸１
９のＺ軸座標位置を、下限近接スイッチ３９よりワーク
主軸１７が下限位置に位置しているか否かを示す信号
を、上限近接スイッチ４１よりワーク主軸１７が上限位
置に位置しているか否かを示す信号を各々入力し、ロー
ドされているＮＣプログラミングを実行し、テーブル駆
動電動機５にテーブル回転数指令を、主軸電動機２１に
主軸回転数指令を、Ｚ軸サーボモータ１１にラップ研磨
量指令を、電空レギュレータ６５にラップ圧指令を各々
出力する。なお、電空レギュレータ６５に対するラップ
圧指令は、Ｄ／Ａコンバータ６９の出力によりアナログ
信号で行われる。

【００２５】電空レギュレータ６５は、圧縮空気源６７
よりの圧縮空気をラップ圧指令に応じた値に調圧し、調
圧後の圧縮空気をラップ加工用ワーク保持装置１３の空
気通路３３に供給する。

【００２６】なお、ワーク主軸１９のＺ軸座標位置の検
出は、位置検出器６３以外に、要求精度に応じてＺ軸リ
ニアセンサにより行うことも可能である。

【００２７】つぎに、上述の構成によるＮＣラップ盤の
定量ラップ動作について説明する。

【００２８】まず、ワーク保持台１７の下底面にウエハ
等のワークＷを吸着保持し、ワーク保持台１７の微傾斜
機能によってラップテーブル３のテーブル面３ａに対す
るワークＷの保持姿勢を修正する。

【００２９】ワーク取付作業が完了すると、ＮＣプログ
ラミングが起動され、Ｚ軸サーボモータ１１によってＺ
軸スライダ９と共にラップ加工用ワーク保持装置１３を
降下させる。

【００３０】このラップ加工用ワーク保持装置１３の降
下によってワーク保持台１７のワークＷがラップテーブ
ル３のテーブル面３ａと当接し、引き続きのラップ加工
用ワーク保持装置１３の降下によりハウジング１５に対
してワーク主軸１９が上昇変位し、ワーク主軸１７が下
限位置より離間することにより、下限近接スイッチ３９
の出力信号がオンよりオフに変化する。この信号反転時
の位置検出器６３の出力信号をワーク接触位置情報（Ｚ
軸座標値）として取り込む。

【００３１】この後に、上限近接スイッチ４１の出力信
号がオフよりオンに変化した時点で、ワーク主軸１９が
上限位置に位置したとして、Ｚ軸サーボモータ１１によ
るラップ加工用ワーク保持装置１３の降下を停止する。

【００３２】つぎに、Ｚ軸サーボモータ１１にラップ研
磨量指令を与え、指令値によるラップ研磨量だけ、Ｚ軸
サーボモータ１１によってＺ軸スライダ９と共にラップ
加工用ワーク保持装置１３を上昇させる。これによりワ
ーク保持台１７のワークＷがラップテーブル３のテーブ
ル面３ａと当接した状態のまま、ハウジング１５の側が
ワーク主軸１９を残して上昇変位する。

【００３３】つぎに、電空レギュレータ６５にラップ圧
指令に与え、ラップ圧指令に応じて調圧された圧縮空気
を空気通路３３により主軸浮上手段２３の空気室３５に
供給する。これにより、ワーク主軸１９の自重と主軸浮
上手段２３によってワーク主軸１９に与えられる浮上力
との平衡関係によりラップ圧がＮＣプログラミングによ
り指令されたラップ圧指令値に自動的に設定される。

【００３４】つぎに、テーブル回転数指令をテーブル駆
動電動機５に与えてラップテーブル３をＮＣプログラミ
ングにより指令されたテーブル回転数指令値をもって回
転させると共に、主軸回転数指令を主軸電動機２１に与
えてワーク主軸１９をＮＣプログラミングにより指令さ
れた主軸回転数指令値をもって回転させる。

【００３５】これによりワークＷが強制回転された状態
で、効率のよいラップ研磨が所定のラップ圧をもって行
われる。

【００３６】ラップ研磨が進行することにより、ワーク
Ｗの加工代の低減によってワークＷと共にワーク主軸１
９が自重で降下する。ラップ研磨量指令によるラップ研
磨が完了すると、ワーク主軸１９は元の下限位置に位置
するようになり、このことが下限近接スイッチ３９の出
力信号により検出されると、すなわち、下限近接スイッ
チ３９の出力信号がオフよりオンに変化すると、テーブ
ル駆動電動機５、主軸電動機２１の回転を停止してラッ
プ動作を停止する。これにより所定のラップ圧による定
量ラップ加工が行われたことになる。

【００３７】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施
の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１によるラップ加工用ワーク保持装置によれば、ワーク
主軸が主軸回転駆動手段によって回転駆動されることに
よってワーク保持部に保持されているワークが主軸回転
数をもって強制的に回転駆動され、ワーク主軸の自重と
主軸浮上手段によりワーク主軸に与えられる浮上力との
平衡関係によりラップ圧が可変設定されるから、ウエイ
トの交換等を必要とすることなくラップ圧を所要値を自
動設定すること、ラップ圧を自動制御で可変設定するこ
とが可能になる。

【００３９】請求項２によるラップ加工用ワーク保持装
置によれば、ハウジング全体の降下によってワーク主軸
のワーク保持部に保持されているワークがラップテーブ
ルに当接し、引き続きハウジングが降下すると、ワーク
主軸がハウジングに対して上昇変位し、ワーク主軸が下
限位置より離脱する。このことが下限位置検出手段によ
り検出され、ワークがラップテーブルに接触するＺ軸座
標値を計測することが可能になり、この下限位置検出の
Ｚ軸座標位置よりラップ研磨量分だけハウジングを降下
させ、ワーク主軸が再び下限位置にまで降下したことを
下限位置検出手段によって検出することで、ラップ研磨
量を定量的に制御することができ、数値制御によるラッ
プ仕上げが可能になる。

【００４０】請求項３によるラップ盤によれば、サーボ
装置によって上下移動体およびこれに取り付けられてい
る上述の発明によるラップ加工用ワーク保持装置の位置
決め制御が行われから、ラップ研磨量を定量的に制御す
ることができ、数値制御によるラップ仕上げが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるラップ盤の一つの実施の形態を
示す構成図である。

【図２】この発明によるラップ加工用ワーク保持装置一
つの実施の形態を示す断面図である。

【図３】従来のラップ盤を示す正面図である。

【図４】従来のラップ盤を示す平面図である。

【符号の説明】

３ ラップテーブル ５ テーブル駆動電動機 ７ Ｚ軸送りねじ ９ Ｚ軸スライダ（上下移動体） １１ Ｚ軸サーボモータ １３ ラップ加工用ワーク保持装置 １５ ハウジング １７ ワーク保持台 １９ ワーク主軸 ２１ 主軸電動機 ２３ 主軸浮上手段 ２７ シリンダチューブ ２９ カップリングハウジング ３１ ピストン ３５ 空気室 ３７ 円環状突起部 ３９ 下限近接スイッチ ４１ 上限近接スイッチ ４５ 板片部材 ５１ ロータ軸 ５３ 二叉状部材 ６１ ＮＣ装置 ６３ 位置検出器 ６５ 電空レギュレータ ６７ 圧縮空気源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に駆動される上下移動体より支
   持されるハウジングと、前記ハウジングより回転可能か
   つ所定範囲だけ上下動可能に支持され下端部にワーク保
   持部を有するワーク主軸と、前記ワーク主軸を回転駆動
   する主軸回転駆動手段と、前記ワーク主軸を前記ハウジ
   ングに対して上昇方向に浮上させる主軸浮上手段とを有
   し、前記ワーク主軸は自重と前記主軸浮上手段により与
   えられる浮上力との平衡関係によりラップ圧を可変設定
   することを特徴とするラップ加工用ワーク保持装置。
2. 【請求項２】 前記ワーク主軸が下限位置に位置してい
   ることを検出する下限位置検出手段を有していることを
   特徴とする請求項１に記載のラップ加工用ワーク保持装
   置。
3. 【請求項３】 回転可能に設けられたラップテーブル
   と、前記ラップテーブルを回転駆動する回転駆動手段
   と、請求項１または２に記載のラップ加工用ワーク保持
   装置を支持して上下方向に移動可能な上下移動体と、前
   記上下移動体を上下方向に位置決め駆動するサーボ装置
   とを有していることを特徴とするラップ盤。