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発明の名称 薄板円板状ワークの両面研削装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−217079
公開日 平成10年(1998)8月18日
出願番号 特願平9−25161
出願日 平成9年(1997)2月7日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 瑛之助 (外3名)
発明者 笹倉 閑樹 / 吉村 保男 / 上田 浩一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】端面の円形研削面同志が対向するとともに軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる1対の研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加工面が前記1対の研削砥石の研削面にそれぞれ対向するとともに前記ワークの外周が前記研削面の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記研削面内に位置するように前記ワークを前記研削面の間の研削加工位置に支持して自転させるワーク自転手段とを備えており、前記ワーク自転手段が、前記研削砥石の間から外に出ている前記ワークの部分の両面の加工面に流体を供給してその静圧により前記ワークを軸方向に非接触支持する静圧式軸方向支持手段と、前記ワークを径方向に支持して回転させる径方向支持駆動手段とを備えていることを特徴とする薄板円板状ワークの両面研削装置。
【請求項2】前記径方向支持駆動手段が、前記ワークの外周に接触して前記ワークの径方向の位置を規制する少なくとも2個のローラを備え、これらのローラの少なくとも1個が、前記ワークを回転させる駆動ローラであることを特徴とする請求項1の薄板円板状ワークの両面研削装置。
【請求項3】前記研削砥石が、外周部の環状端面が研削面となったカップ状のものであり、前記径方向支持駆動手段が、前記ワークの外周に接触して前記ワークの径方向の位置を規制する少なくとも2個のローラを備え、これらのローラのうち、1個は、前記一方の研削砥石の研削面の内側の中心にその研削砥石の軸心を中心に回転しうるように取付けられて前記研削砥石の間にある前記ワークの部分の外周に接触するローラであり、他の1個は、前記研削砥石の間および前記軸方向支持手段から外に出ている前記ワークの部分の外周に接触して回転するローラであり、いずれか一方が、前記ワークを回転させる駆動ローラであることを特徴とする請求項1の薄板円板状ワークの両面研削装置。
【請求項4】前記径方向支持駆動手段が、前記研削砥石の間および前記軸方向支持手段から外に出ている前記ワークの部分の外周に接触して前記ワークの径方向の位置を規制する少なくとも2対のローラを備え、各対の2個のローラの相互間隔が前記ワークの外周に形成された位置決め用平坦部の円周方向の寸法より大きく、これらのローラの少なくとも2個が、前記ワークを回転させる駆動ローラであることを特徴とする請求項1の薄板円板状ワークの両面研削装置。
【請求項5】前記径方向支持駆動手段が、前記研削砥石の間および前記軸方向支持手段から外に出ている前記ワークの部分を径方向の両側から挟んで外周に接触しかつ前記ワークの周方向に移動しうるように配置される1対のベルトを備え、これらのベルトの少なくとも一方が、前記ワークの周方向に駆動されることにより前記ワークを回転させる駆動ベルトであることを特徴とする請求項1の薄板円板状ワークの両面研削装置。
【請求項6】端面の円形研削面同志が対向するとともに軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる1対の研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加工面が前記1対の研削砥石の研削面にそれぞれ対向するとともに前記ワークの外周が前記研削面の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記研削面内に位置するように前記ワークを前記研削面の間の研削加工位置に支持して自転させるワーク自転手段とを備えており、前記ワーク自転手段が、前記研削砥石の間から外に出ている前記ワークの部分の両面の加工面に流体を供給してその静圧により前記ワークを軸方向に非接触支持する静圧式軸方向支持手段と、前記ワークの外周の所定の2箇所に接触するシューを備え、前記研削砥石の回転力と前記シューの働きにより前記ワークが回転させられるようになされていることを特徴とする薄板円板状ワークの両面研削装置。
【請求項7】前記ワーク自転手段が、前記ワークを自転させながら前記研削面と平行な方向に前記ワークを往復移動させる手段を備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項の薄板円板状ワークの両面研削装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄板円板状ワークの両面研削装置、さらに詳しくは、たとえば半導体ウェーハなどのような薄板円板状ワークの両面を同時に研削する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ワークの両面を同時に研削する装置として、端面の研削面同志が対向するように配置されて回転する1対の研削砥石の間に、回転する円板状のキャリヤのポケットに入れたワークを通すものが従来から知られている。この場合、研削砥石の研削面の外径(直径)は、ワークの外径より大きくなくてはならない。また、キャリヤには、通常、外周寄りの円周上に複数のポケットが等間隔をおいて形成されており、キャリヤの一部もウェーハとともに1対の研削砥石の間に入るが、この部分のキャリヤの厚さは、もちろん、研削時の1対の砥石の間隔すなわちワークの仕上がり厚さより小さくなくてはならない。
【0003】ところで、現在用いられている半導体ウェーハには外径が約200mm(8インチ)のものと約300mm(12インチ)のものがあるが、いずれも厚さ(研削仕上がり寸法)は0.8mm程度であり、外径に比べて厚さがきわめて薄いものである。このようなウェーハを上記のような装置で研削する場合、ウェーハの外径が比較的大きいため、砥石の外径が大きくなり、ウェーハを収容して回転するキャリヤも大きくなる。このため、装置が大型になる。また、ウェーハの厚さが薄いため、ウェーハとともに研削砥石の間に入るキャリヤの部分を非常に薄くする必要がある。研削砥石の間に入るキャリヤのとくにポケットの部分には、これに収容されているワークを介して研削力が作用するが、この部分を薄くすると強度が低下し、ワークを円滑に移動させることが困難になる。このため、従来は、ウェーハの両面研削は困難であった。
【0004】ウェーハ以外の薄板円板状のワークの場合にも、同様の問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、薄板円板状ワークの両面を同時にかつ容易に研削でき、加工品質が高く、しかも小型化が可能な装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項1の発明は、端面の円形研削面同志が対向するとともに軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる1対の研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加工面が前記1対の研削砥石の研削面にそれぞれ対向するとともに前記ワークの外周が前記研削面の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記研削面内に位置するように前記ワークを前記研削面の間の研削加工位置に支持して自転させるワーク自転手段とを備えており、前記ワーク自転手段が、前記研削砥石の間から外に出ている前記ワークの部分の両面の加工面に流体を供給してその静圧により前記ワークを軸方向に非接触支持する静圧式軸方向支持手段と、前記ワークを径方向に支持して回転させる径方向支持駆動手段とを備えていることを特徴とするものである。
【0007】ワークは、その外周が研削面と交差しかつその中心が研削面内に位置するように、ワーク自転手段の軸方向支持手段および径方向支持駆動手段により研削加工位置に支持されて、自転させられ、1対の研削砥石が、それぞれの研削面をワークの各加工面に接触させた状態で、回転させられる。研削砥石が回転することにより、それらの研削面に接触しているワークの加工面が研削され、ワークの外周が研削面と交差しかつワークの中心が研削面内に位置した状態でワークが自転することにより、ワークが1回転する間に、ワークの加工面の全面が研削面の間を通過して、研削面に接触する。このため、ワークの半径より研削面の外径が少し大きい研削砥石を用いて、ワークをその場で自転させるだけで、その両面の加工面の全面を同時に研削することができる。ワークをその場で自転させるだけでよく、従来のようにキャリヤなどを用いて移動させる必要がないため、薄板円板状のワークであっても容易にかつ確実に研削ができ、しかも装置の小型化が可能である。また、ワークの半径より研削面の外径が少し大きい研削砥石を用いてワークの加工面全体を研削することができ、ワークの外径より研削面の外径が大きい大型の砥石を用いる必要がないため、この点からも、装置の小型化が可能である。
【0008】軸方向支持手段が静圧によりワークを非接触支持するものであるから、ワークを確実に支持することができ、しかも研削の終了したワークの加工面を傷付けることがなく、品質の高い加工面が得られる。また、静圧式軸方向支持手段はワークの両面の加工面に流体を供給するだけのものであるから、装置の構成の簡素化および小型化が可能である。
【0009】したがって、請求項1の発明によれば、薄板円板状ワークの両面を同時にかつ容易に研削でき、加工品質が高く、しかも装置の小型化が可能である。
【0010】請求項1の発明において、たとえば、請求項2のように、前記径方向支持駆動手段が、前記ワークの外周に接触して前記ワークの径方向の位置を規制する少なくとも2個のローラを備え、これらのローラの少なくとも1個が、前記ワークを回転させる駆動ローラである。
【0011】半導体ウェーハには、外周の1箇所が弓形に切欠かれて位置決め用平坦部が形成されたものと、これが形成されていないものとがある。
【0012】位置決め用平坦部が形成されていない完全な円形のワークを鉛直状に支持して研削する場合、ワークの外周の下側部分の2箇所にローラを1個ずつ接触させて、少なくとも1個を駆動ローラとすることにより、ワークを径方向の一定位置に支持して回転させることができる。
【0013】位置決め用平坦部が形成されていないワークを水平状に支持して研削する場合、ワークの外周の3箇所、望ましくはできるだけワークの外周を円周方向に3等分する位置に近い位置に、ローラを1個ずつ接触させて、少なくとも1個を駆動ローラとすればよい。このようにすれば、ワークを径方向の一定位置に確実に支持して円滑に回転させることができる。
【0014】なお、位置決め用平坦部が形成されていないワークを鉛直状に支持して研削する場合も、これを水平状に支持して研削する上記の場合と同様、ワークの外周の下側部分の2箇所と上側部分の1箇所の合計3箇所にローラを1個ずつ接触させて、少なくとも1個を駆動ローラとするのが望ましい。
【0015】位置決め用平坦部が形成されているワークを鉛直状に支持して研削する場合、ワークの外周の下側部分の2箇所において、それぞれ、2個のローラを平坦部の円周方向の寸法より少し大きい間隔をおいて接触させ、少なくとも2個を駆動ローラとすることにより、ワークを径方向の一定位置に支持して回転させることができる。
【0016】位置決め用平坦部が形成されているワークを水平状に支持して研削する場合、ワークの外周の3箇所、望ましくはワークの外周を円周方向に3等分する位置に近い位置において、それぞれ、2個のローラを平坦部の円周方向の寸法より少し大きい間隔をおいて接触させ、少なくとも2個を駆動ローラとすればよい。このようにすれば、ワークを径方向の一定位置に確実に支持して円滑に回転させることができる。この場合、3箇所のうちの2箇所にはローラを2個ずつ設け、残りの1箇所には、1個のローラをワークの径方向に移動しうるように設けて、ばねなどの弾性力によりワークの外周に接触させるようにしてもよい。
【0017】なお、位置決め用平坦部が形成されているワークを鉛直状に支持して研削する場合も、これを水平状に支持して研削する上記の場合と同様、ワークの外周の下側部分の2箇所と上側部分の1箇所の合計3箇所において、ローラを接触させ、少なくとも2個を駆動ローラとするのが望ましい。
【0018】請求項1の発明において、たとえば、請求項3のように、前記研削砥石が、外周部の環状端面が研削面となったカップ状のものであり、前記径方向支持駆動手段が、前記ワークの外周に接触して前記ワークの径方向の位置を規制する少なくとも2個のローラを備え、これらのローラのうち、1個は、前記一方の研削砥石の研削面の内側の中心にその研削砥石の軸心を中心に回転しうるように取付けられて前記研削砥石の間にある前記ワークの部分の外周に接触するローラであり、他の1個は、前記研削砥石の間および前記軸方向支持手段から外に出ている前記ワークの部分の外周に接触して回転するローラであり、いずれか一方が、前記ワークを回転させる駆動ローラである。
【0019】このようにすれば、少数のローラでワークを径方向に確実に支持し、駆動ローラによりワークを確実に回転させることができる。また、ローラの1個が研削砥石の研削面の内側の中心に取付けられていて、研削砥石の研削面の外側に出ないので、その分、装置の小型化ができる。
【0020】請求項1の発明において、たとえば、請求項4のように、前記径方向支持駆動手段が、前記研削砥石の間および前記軸方向支持手段から外に出ている前記ワークの部分の外周に接触して前記ワークの径方向の位置を規制する少なくとも2対のローラを備え、各対の2個のローラの相互間隔が前記ワークの外周に形成された位置決め用平坦部の円周方向の寸法より大きく、これらのローラの少なくとも2個が、前記ワークを回転させる駆動ローラである。
【0021】このようにすれば、位置決め用平坦部が形成されていないワークはもちろん、これが形成されているワークであっても、径方向の一定位置に支持して回転させることができる。
【0022】請求項1の発明において、たとえば、請求項5のように、前記径方向支持駆動手段が、前記研削砥石の間および前記軸方向支持手段から外に出ている前記ワークの部分を径方向の両側から挟んで外周に接触しかつ前記ワークの周方向に移動しうるように配置される1対のベルトを備え、これらのベルトの少なくとも一方が、前記ワークの周方向に駆動されることにより前記ワークを回転させる駆動ベルトである。
【0023】このようにすれば、1対のベルトだけで、確実にワークを径方向に支持して回転させることができ、装置の構成が簡単で、さらに小型化が可能である。また、可撓性を有するベルトをワークの外周に接触させて支持するので、位置決め用平坦部が形成されていないワークはもちろん、これが形成されているワークであっても、その外周を確実に支持して自転させることができる。
【0024】請求項6の発明は、端面の円形研削面同志が対向するとともに軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる1対の研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加工面が前記1対の研削砥石の研削面にそれぞれ対向するとともに前記ワークの外周が前記研削面の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記研削面内に位置するように前記ワークを前記研削面の間の研削加工位置に支持して自転させるワーク自転手段とを備えており、前記ワーク自転手段が、前記研削砥石の間から外に出ている前記ワークの部分の両面の加工面に流体を供給してその静圧により前記ワークを軸方向に非接触支持する静圧式軸方向支持手段と、前記ワークの外周の所定の2箇所に接触するシューを備え、前記研削砥石の回転力と前記シューの働きにより前記ワークが回転させられるようになされていることを特徴とするものである。
【0025】請求項6の発明の場合も、請求項1の発明の場合と同様、薄板円板状ワークの両面を同時にかつ容易に研削でき、加工品質が高く、しかも装置の小型化が可能である。また、2つのシューだけでワークを径方向に支持して回転させることができ、装置の構成の簡素化および小型化が可能である。さらに、研削砥石の回転力を利用してワークを回転させることができるので、他に動力源を必要とせず、この点からも装置の構成の簡素化および小型化が可能である。
【0026】請求項1の発明において、たとえば、請求項7のように、前記ワーク自転手段が、前記ワークを自転させながら前記研削面と平行な方向に前記ワークを往復移動させる手段を備えている。
【0027】このようにすれば、ワークは自転しながら研削面と平行な方向に往復移動し、その結果、とくにワークの中心部の平面度、面粗度を向上させることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明を半導体ウェーハの両面研削に適用した実施形態について説明する。
【0029】図1〜図3は第1実施形態を示し、図1はその両面研削装置の全体構成を示している。第1実施形態は、位置決め用平坦部が形成されていないワークを対象とするものである。両面研削装置は横軸両頭平面研削盤(1) にワーク自転手段としてのワーク自転装置(2) が付加されたものであり、自転装置(2) の詳細が図2および図3に示されている。この実施形態の説明において、図1の紙面表側を前、同裏側を後とし、前から後を見たときの左右すなわち図1の左右を左右とする。
【0030】研削盤(1) は、水平なベッド(3) 、およびベッド(3) の上面に取付けられた左右の砥石ヘッド(4)(5)を備えている。詳細な図示は省略したが、各砥石ヘッド(4)(5)は、互いに独立して前後および上下方向の角度調整ができるように、ベッド(3) に固定されている。各砥石ヘッド(4)(5)内に、それぞれ、水平な砥石軸(6)(7)が回転支持されている。左右の砥石軸(6)(7)の軸心は左右方向にのびる1つの共通な水平線上にあり、各砥石軸(6)(7)はそれぞれの砥石ヘッド(4)(5)に対して左右方向に移動させられるようになっている。左側砥石ヘッド(4) より右側に突出した砥石軸(6) の先端部にカップ状の左側研削砥石(8) が固定され、右側砥石ヘッド(5) より左側に突出した砥石軸(7) の先端部に同形状、同寸法の右側研削砥石(9) が固定される。左側砥石(8) の環状の鉛直右端面は左側円形研削面(8a)、右側砥石(9) の環状の鉛直左端面は右側円形研削面(9a)となっており、これらの研削面(8a)(9a)が互いに平行な状態で対向している。この実施形態の場合、各砥石(8)(9)の外周と研削面(8a)(9a)の外周は一致している。左右の砥石軸(6)(7)の少なくとも一方が左右方向に移動することにより、左右の砥石(8)(9)が左右方向すなわち軸方向に相対移動する。左右の砥石軸(6)(7)は、図示しない適当な駆動手段により、互いに同方向(左側から見て反時計方向)に同速度で回転させられる。研削盤(1) の他の部分は、公知の横軸両頭平面研削盤と同様に構成することができる。
【0031】自転装置(2) は、ワーク(ウェーハ)(W) の両面の加工面(a)(b)が左右の研削面(8a)(9a)にそれぞれ対向するとともにワーク(W) の外周が研削面(8a)(9a)の外周と交差しかつワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)内に位置するように、ワーク(W) を左右の研削面(8a)(9a)の間に鉛直に支持して自転させるものであり、左側砥石ヘッド(4) および右側砥石軸(7) の部分に設けられている。
【0032】左側砥石ヘッド(4) の上面に後から見てL字状のベース(10)が固定され、その右側面上部に砥石ヘッド(4) より右側に張出した鉛直状の支持板(11)が固定されている。そして、この支持板(11)の右端部に、左右の厚さに比べて前後幅および高さが大きい鉛直厚板状の静圧支持ブロック(12)の左側面が固定されている。ブロック(12)の前側の部分は支持板(11)より下方に突出し、その下部がさらに前方に突出している。この突出部分(12a) の下縁は砥石(8)(9)の外径より少し直径の大きい凹形の円弧状に形成され、この円弧状の部分が砥石(8)(9)の後側部分のすぐ上方に位置している。ブロック(12)の突出部分(12a) を含む前側部分に、その高さ全体にわたりかつ前縁まで達するスリット(13)が形成されている。スリット(13)の左右幅は、ワーク(W) の厚さよりわずかに大きい。ブロック(12)の突出部分(12a) におけるスリット(13)の左右両側の壁の対向面に、静圧みぞ(16)が形成されている。突出部分(12a) のスリット(13)の両側の壁にはみぞ(16)に連通する空気供給穴(17)が形成され、この穴(17)にブロック(12)の外側から空気供給ホース(18)(19)が接続されている。そして、図示しない空気供給装置からホース(18)(19)および穴(17)を通して、みぞ(16)に空気が供給されるようになっている。
【0033】支持ブロック(12)は、静圧によりワーク(W) を軸方向に非接触支持する静圧式軸方向支持手段を構成している。
【0034】ベース(10)の右側面下部に砥石ヘッド(4) より右側に張出した支持部材(20)が固定され、この支持部材(20)に、駆動ローラ(21)が左右方向の水平軸を中心に回転しうるように取付けられている。支持部材(20)には、また、駆動用電動モータ(22)が取付けられ、これにより、駆動ローラ(21)が左側から見て時計方向に回転させられるようになっている。駆動ローラ(21)の左右幅はワーク(W) の厚さより大きく、駆動ローラ(21)はブロック(12)の突出部分(12a) のスリット(13)の後側下方で砥石(8)(9)の軸心より少し上方の砥石(8)(9)の後側に位置している。
【0035】右側砥石軸(7) の左端に、砥石(9) の右端の円板状の部分を貫通して左側にのびる小径部(7a)が形成され、研削面(9a)の内側に位置する小径部(7a)の左端部に、研削面(9a)の内径より外径の小さいガイドローラ(従動ローラ)(23)が砥石軸(7) の軸心を中心に遊転しうるように取付けられている。ガイドローラ(23)の右端は、研削面(9a)より少し右側(内側)に位置している。また、ガイドローラ(23)は研削面(9a)より左側に突出し、その突出量はワーク(W) の厚さより大きい。そして、左右の砥石(8)(9)が研削作業位置にあるとき、ガイドローラ(23)の左端部が左側砥石(8) の研削面(8a)の内側に位置するようになっている。
【0036】詳細な図示は省略したが、砥石ヘッド(4) より右側の砥石軸(6) の前側部分の上方に張出した水平支持板(24)がベース(10)の適当箇所に固定され、その上面に、たとえば空気シリンダなどの適当なアクチュエータ(25)により前後方向に移動させられる移動部材(26)が取付けられている。移動部材(26)に後方に水平にのびる支持棒(27)が固定され、支持棒(27)の後端部に押えローラ(従動ローラ)(28)が左右方向の水平軸を中心に遊転しうるように取付けられている。押えローラ(28)の左右幅は、ワーク(W) の厚さより大きい。押えローラ(28)は、移動部材(26)の移動により、図3に実線で示す後端の作動位置と同図に鎖線で示す前端の待機位置とに切替えられ、作動位置においてブロック(12)の突出部分(12a) の前部のスリット(13)のすぐ上方に位置し、待機位置において突出部分(12a) より前方に離れた砥石(8)(9)の前側部分の上方に位置するようになっている。
【0037】ワーク(W) は、鉛直な姿勢で駆動ローラ(21)とガイドローラ(23)の上にのせられて、研削加工位置に支持される。このとき、ワーク(W) の上側の約半分の部分がブロック(12)の突出部分(12a) のスリット(13)に入り、ブロック(12)の下側に出たワーク(W) の下側部分の外周の2箇所が駆動ローラ(21)とガイドローラ(23)に接触する。また、ワーク(W) の上部が突出部分(12a) から外に出ており、この部分の外周に作動位置に切替えられた第2ガイドローラ(28)が接触するようになっている。
【0038】駆動ローラ(21)、ガイドローラ(23)および押えローラ(28)は、ワーク(W) を径方向に支持して回転させる径方向支持駆動手段を構成している。
【0039】この実施形態の場合、砥石(8)(9)の外径はワーク(W) の外径とガイドローラ(23)の外径の合計より若干大きく、後述する研削作業時には、ワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)の上部の外周と内周の間に位置するようになっている。
【0040】詳細な図示は省略したが、研削装置には、自転装置(2) に対するワーク(W) の搬入、搬出を自動的に行なうためのワーク搬入搬出手段としてのオートローダ(29)が設けられている。
【0041】上記の研削装置において、ワーク(W) の研削作業はたとえば次のようにして行われる。
【0042】研削作業中、左右の砥石(8)(9)は常時回転しており、ブロック(12)のみぞ(16)には常時空気が供給されている。作業開始時には、左右の砥石(8)(9)は研削作業位置より左右に少し離れた待機位置に移動し、押えローラ(28)は待機位置に移動している。このような状態で、ワーク(W) が、オートローダ(29)により、その上縁部を把持されて、ブロック(12)のスリット(13)を通して左右の砥石(8)(9)の間に供給され、駆動ローラ(21)およびガイドローラ(23)の上にのせられる。ワーク(W) がローラ(21)(23)の上にのせられると、押えローラ(28)が作動位置に移動させられて、ワーク(W) の外周に接触し、オートローダ(29)がワーク(W) を放して上方の待機位置に移動する。そして、ワーク(W) は、ブロック(12)のみぞ(16)に供給される空気の静圧により軸方向の非接触支持させるとともに、ローラ(21)(23)(28)により径方向に支持され、所定の研削加工位置に支持される。
【0043】ワーク(W) が研削加工位置に支持されると、駆動ローラ(21)が回転を開始する。そして、駆動ローラ(21)とワーク(W) の外周との間の摩擦力により、ワーク(W) が、研削加工位置において、ほぼその中心を中心に自転させられる。
【0044】ワーク(W) が自転を開始すると、砥石(8)(9)が互いに接近する方向に移動させられ、研削面(8a)(9a)が対応する加工面(a)(b)に接触させられる。これにより、ワーク(W) の下側の部分が砥石(8)(9)で挟まれ、ワーク(W) の外周が研削面(8a)(9a)の外周と交差しかつワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)内に位置する。砥石(8)(9)は、ワーク(W) の仕上がり寸法より決まる所定の研削作業位置まで移動させられ、その位置に所定時間停止させられる。その間に、砥石(8)(9)が回転することにより、それらの研削面(8a)(9a)に接触しているワーク(W) の加工面(a)(b)が研削され、ワーク(W) の外周が研削面(8a)(9a)の外周と交差しかつワーク(W) の中心(c)がを研削面(8a)(9a)内に位置した状態でワーク(W) が自転することにより、ワーク(W) が1回転する間に、ワーク(W) の加工面(a)(b)の全面が研削面(8a)(9a)の間を通過して、研削面(8a)(9a)に接触し、その結果、ワーク(W)が何回転かする間に、両面の加工面(a)(b)の全面が同時に研削される。
【0045】ワーク(W) の研削が終了すると、砥石(8)(9)がワーク(W) から離れ、さらに左右の待機位置まで移動する。砥石(8)(9)がワーク(W) から離れると、駆動ローラ(21)が停止させられ、これにより、ワーク(W) も自転を停止する。ワーク(W) が自転を停止すると、ワーク(W) の上縁部がオートローダ(29)によって把持され、押えローラ(28)が待機位置まで移動させられ、ワーク(W) が、オートローダ(29)により、ブロック(12)のスリット(13)を通して、その上方に搬出される。その後、次に研削されるワーク(W) が前記のように研削加工位置に搬入される。そして、以後は、上記の動作を繰返すことにより、次々に研削が行われる。
【0046】第1実施形態の場合、鉛直状のワーク(W) は重力により下向きの力を受け、しかも砥石(8)(9)が左側から見て反時計方向に回転し、研削面(8a)(9a)の後側上部の後方斜め下向きに移動する部分がワーク(W) に接触するので、ワーク(W) は、砥石(8)(9)の回転により、後方斜め下向きの力を受け、その方向にある駆動ローラ(21)に圧接させられて、確実に回転させられる。また、ワーク(W) は、駆動ローラ(21)により前方斜め下向きの力を受けて、その方向にあるガイドローラ(23)に圧接させられる。そして、ワーク(W) は、2個のローラ(21)(23)により、一定の研削加工位置に支持されて回転させられる。したがって、上部の押えローラ(28)は必ずしも必要ではない。しかし、押えローラ(28)があれば、ワーク(W) の浮上がりを防止し、これを確実に研削加工位置に支持して回転させることができる。
【0047】左右の砥石(8)(9)は、通常は、上記実施形態のように同速度で回転させられるが、たとえば左右の加工面(a)(b)の研削取代配分を変化させたい場合など、場合によっては、左右の砥石(8)(9)の回転速度を変えて研削することもできる。また、左右の砥石(8)(9)を互いに逆方向に回転させて研削することも可能である。
【0048】図4〜図6は第2実施形態を示し、図4はその両面研削装置の全体構成を示している。第2実施形態は、位置決め用平坦部が形成されていないワークとこれが形成されているワークの両方を対象とするものである。両面研削装置は横軸両頭平面研削盤(1) にワーク自転手段としてのワーク自転装置(30)が付加されたものであり、自転装置(30)の詳細が図5および図6に示されている。この実施形態の説明において、図4の紙面表側を前、同裏側を後とし、前から後を見たときの左右すなわち図4の左右を左右とする。
【0049】研削盤(1) は第1実施形態と同じものであり、対応する部分には同一の符号を付している。
【0050】自転装置(30)は、ベッド(3) および左右の砥石ヘッド(4)(5)の部分に設けられている。
【0051】左側砥石ヘッド(4) の上面に、後から見てL字状をなし砥石ヘッド(4) より右側に張出した前後1対のベース(31)(32)が固定されている。前側のベース(31)の右側面と後側のベース(32)の右側面下部に、鉛直厚板状の静圧支持ブロック(33)の前後両端部が固定されている。ブロック(33)は、たとえば、左右2枚の板(34)(35)を重ね合わせることにより構成され、ブロック(33)の前後方向中央部は下方に突出している。この突出部分の下縁は砥石(8)(9)の外径より少し直径の大きい凹形の円弧状に形成され、この円弧状の部分が砥石(8)(9)のすぐ上方に位置している。ブロック(33)の左右両端部を除く部分において、板(34)(35)の間に高さ全体にわたるスリット(36)が形成されている。このスリット(36)の前後幅はワーク(W) の外径より少し大きく、左右間隔はワーク(W) の厚さよりわずかに大きい。スリット(36)の部分の各板(34)(35)の対向面に静圧みぞ(37)が形成されており、各板(34)(35)のみぞ(37)は空気供給穴(38)を介して空気供給ホース(39)(40)に接続されている。
【0052】後側のベース(32)の右側面の支持ブロック(33)の上の部分に、鉛直圧板状のガイドブロック(41)が固定されている。ガイドブロック(41)も左右2枚の板を重ね合わせることにより構成され、これらの板の前側部分の間に、ブロック(33)のスリット(36)の左側部分の上側に連続するスリット(42)が高さ全体にわたりかつ前縁まで達するように形成されている。ガイドブロック(41)のスリット(42)の左右壁および後壁(底壁)は、支持ブロック(33)のそれらと一致している。
【0053】左右の砥石ヘッド(4)(5)の間のベッド(3) の上面に、前後方向および上下方向に広がりを持つ鉛直支持板(43)が固定されている。支持板(43)は左右方向から見て略凹形をなし、その前後両側の部分が砥石(8)(9)の前後両側を上方にのび、その上端部がブロック(33)の下方突出部分の前後両側まで達している。支持板(43)の前後両側の部分の上部に、上下2個ずつ、合計4個のローラ(44)(45)が左右方向の水平軸を中心に回転しうるように取付けられている。下側の2個のローラ(44)の相互間隔は上側の2個のローラ(45)の相互間隔よりも小さく、これら4個のローラ(44)(45)で鉛直状態のワーク(W) を受けて支持できるようになっている。また、前側の2個のローラ(44)(45)の相互間隔および後側の2個のローラ(44)(45)の相互間隔は、それぞれ、ワーク(W) の位置決め用平坦部(f) の円周方向の寸法より少し大きい。下側の2個のローラ(44)は駆動ローラであり、支持板(43)に取付けられた電動モータ(46)により所定方向に回転駆動されるようになっている。駆動ローラ(44)の相互間隔は、ワーク(W) の位置決め用平坦部(f) の円周方向の寸法より大きい。上側の2個のローラ(45)は、自由に回転しうるガイドローラ(従動ローラ)である。ローラ(44)(45)の左右幅はワーク(W) の厚さより大きく、ローラ(44)(45)の左右幅の中心位置は支持ブロック(33)のスリット(36)の左右方向の中心位置とほぼ一致している。
【0054】右側砥石ヘッド(5) の上面に砥石ヘッド(5) より少し左側に突出したベース(47)が固定され、その上面に固定された前後方向にのびる水平ガイド板(48)の上面に、図示しない空気シリンダ、ボールねじなどの適当なアクチュエータにより前後方向に移動させられる移動部材(49)が取付けられている。移動部材(49)の後端寄りの部分に後側に向かって斜め下方にのびるアーム(50)の前端部が左右方向にのびる水平軸を中心に回動しうるように取付けられ、アーム(50)の後端部に押えローラ(従動ローラ)(51)が左側にのびる軸(52)を中心に遊転しうるように取付けられている。アーム(50)の後端部は、ばね(53)により下向きに付勢されている。押えローラ(51)の左右幅は、ワーク(W) の厚さより大きい。押えローラ(51)は、移動部材(49)の移動により、図6に実線で示す後端の作動位置と同図に鎖線で示す前端の待機位置とに切替えられ、作動位置においてブロック(33)のスリット(36)の前後方向中央部のすぐ上方に位置し、待機位置においてスリット(36)より前方のブロック(33)の上方に位置するようになっている。
【0055】ワーク(W) は、鉛直な姿勢で2個の駆動ローラ(44)と2個のガイドローラ(45)の上にのせられて、研削加工位置に支持される。このとき、ワーク(W) の上側の約半分の部分がブロック(33)のスリット(36)に入り、支持ブロック(33)の前後両側および下側に出たワーク(W) の下側部分の外周がローラ(44)(45)に接触する。また、ワーク(W) の上部が支持ブロック(33)から少し出ており、この部分に作動位置に切替えられた押えローラ(51)がばね(53)により圧接するようになっている。
【0056】駆動ローラ(44)、ガイドローラ(45)および押えローラ(51)は、ワーク(W) を径方向に支持して回転させる径方向支持駆動手段を構成している。
【0057】この実施形態の場合、砥石(8)(9)の外径はワーク(W) の外径の約65%であり、後述する研削作業時には、ワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)の上部の外周と内周の間に位置するようになっている。
【0058】研削装置には、第1実施形態の場合と同様のオートローダ(29)が設けられている。
【0059】上記の研削装置において、ワーク(W) の研削作業はたとえば次のようにして行われる。
【0060】作業開始時には、押えローラ(51)は待機位置に移動している。このような状態で、オートローダ(29)により、ワーク(W) が、ガイドブロック(41)のスリット(42)および支持ブロック(33)のスリット(36)を通して左右の砥石(8)(9)の間に供給され、駆動ローラ(44)およびガイドローラ(45)の上にのせられる。ワーク(W) がローラ(44)(45)の上にのせられると、オートローダ(29)がワーク(W) を放して上方の待機位置に移動し、押えローラ(51)が作動位置に移動させられて、ワーク(W) の上部外周に圧接させられる。そして、ワーク(W) は、ブロック(33)のみぞ(37)に供給される空気の静圧により軸方向に非接触支持させるとともに、ローラ(44)(45)(51)により径方向に支持され、所定の研削加工位置に支持される。
【0061】ワーク(W) が研削加工位置に支持されると、駆動ローラ(44)が回転を開始する。そして、駆動ローラ(44)とワーク(W) の外周との間の摩擦力により、ワーク(W) が、研削加工位置において、ほぼその中心を中心に自転させられる。
【0062】ワーク(W) が自転を開始すると、第1実施形態の場合と同様、砥石(8)(9)が研削加工位置まで移動させられて、その位置に所定時間停止させられ、その間に、ワーク(W) の両面の加工面(a)(b)の全面が同時に研削される。
【0063】ワーク(W) の研削が終了すると、砥石(8)(9)がワーク(W) から離れ、さらに左右の待機位置まで移動する。砥石(8)(9)がワーク(W) から離れると、駆動ローラ(44)が停止させられ、これにより、ワーク(W) も自転を停止する。ワーク(W) が自転を停止すると、押えローラ(51)が待機位置まで移動させられ、オートローダ(29)により、ワーク(W) が支持ブロック(33)のスリット(36)およびガイドブロック(41)のスリット(42)を通してその上方に搬出される。
【0064】他は、第1実施形態の場合と同様である。
【0065】第2実施形態の場合、鉛直状のワーク(W) は重力により下向きの力を受ける。ワーク(W) に位置決め用平坦部が形成されていない場合、ワーク(W) は、その下側部分に常に接触している4個のローラ(44)(45)により、一定の研削加工位置に支持されて回転させられる。ワーク(W) に位置決め用平坦部(f) が形成されている場合でも、ワーク(W) の下側部分の2箇所にローラ(44)(45)が2個ずつ設けられ、各箇所における2個のローラ(44)(45)の相互間隔が平坦部(f) の円周方向の寸法より少し大きいので、これら各箇所において、常に、2個のローラ(44)(45)のうちの少なくとも1個がワーク(W) の外周の平坦部(f) 以外の部分に接触する。また、2個の駆動ローラ(44)の相互間隔が平坦部(f) の円周方向の寸法より大きいので、常に、少なくとも1個の駆動ローラ(44)がワーク(W) の外周の平坦部(f) 以外の部分に接触する。そして、ワーク(W) は、下側の4個のローラ(44)(45)により一定の研削加工位置に支持されて、駆動ローラ(44)により回転させられる。したがって、上部の押えローラ(51)は必ずしも必要ではない。しかし、押えローラ(51)があれば、ワーク(W) の浮上がりを防止し、これを確実に研削加工位置に支持して回転させることができる。なお、押えローラ(51)は、ばね(53)により下側すなわちワーク(W) の径方向内側に付勢されているので、ワーク(W) の外周の形状に追従し、平坦部(f) を含むワーク(W) の外周に常に圧接してこれを確実に支持することができる。
【0066】図7〜図12は第3実施形態を示し、図7はその両面研削装置の全体構成を示している。第3実施形態は、位置決め用平坦部が形成されていないワークとこれが形成されているワークの両方を対象とするものである。両面研削装置は横軸両頭平面研削盤(1) にワーク自転手段としてのワーク自転装置(54)が付加されたものであり、自転装置(54)の詳細が図8〜図12に示されている。この実施形態の説明において、図7の紙面表側を前、同裏側を後とし、前から後を見たときの左右すなわち図7の左右を左右とする。
【0067】研削盤(1) は第1実施形態と同じものであり、対応する部分には同一の符号を付している。
【0068】自転装置(54)は、左側砥石ヘッド(4) の部分に設けられている。
【0069】砥石ヘッド(4) の上面に、砥石ヘッド(4) より右側に少し張出すとともに前後方向に長く伸びたベース(55)が固定され、その上面に後から見てL字状の水平移動部材(56)が取付けられている。移動部材(56)は、図示しない適当な駆動手段により、ベース(55)の上面に沿って前後方向に移動させられる。移動部材(56)の右側面に、上下方向にのびる鉛直板状の昇降部材(57)が取付けられている。昇降部材(57)は、図示しない適当な駆動手段により、移動部材(56)の右側面に沿って上下に移動させられる。
【0070】昇降部材(57)の下縁の前後方向中央部は台形状に切欠かれ、この切欠き(58)の中央部の昇降部材(57)の下縁部に鉛直板状の静圧支持ブロック(59)の上部が固定されている。ブロック(59)は、たとえば、左右2枚の板(60)(61)を重ね合わせることにより構成され、切欠き(58)の部分を通って昇降部材(57)の下縁より下方に突出している。ブロック(59)の下縁は、砥石(8)(9)の外径より少し直径の大きい凹形の円弧状に形成されている。ブロック(59)の昇降部材(57)より下方に突出した部分の前後方向の最大幅はワーク(W) の外径より少し小さく、この部分に、前後の幅全体にわたりかつ下縁まで達するスリット(62)が形成されている。このスリット(62)の左右間隔は、ワーク(W) の厚さよりわずかに大きい。スリット(62)の部分の各板(60)(61)の対向面に静圧みぞ(63)が形成されており、各板(60)(61)のみぞ(63)は空気供給穴(64)を介して空気供給ホース(65)(66)に接続されている。
【0071】昇降部材(57)の右側面に、昇降部材(57)と平行な板状の前後1対の開閉部材(67)と、これを開閉するための空気シリンダ(68)とが取付けられている。昇降部材の下端寄りの部分の前後2箇所に右側に水平にのびるピン(69)が固定され、開閉部材(67)の上寄りで前後方向のほぼ中央部が、これらのピン(69)にそれぞれ回動自在に取付けられている。シリンダ(68)は昇降部材(57)の上部の前後方向中央部に下向きに取付けられ、そのシリンダロッド(68a) の先端部(下端部)が、リンク(70)を介して、1対の開閉部材(67)の上端部で前後方向内寄りの部分に連結されている。シリンダ(68)の真下でブロック(59)より少し上方の昇降部材(57)の部分に、ロッド(68a) の下向きの移動を規制するためのストッパ(71)が上下位置調整可能に固定されている。ロッド(68a) がのびてストッパ(71)に当たる下端位置まで移動すると、1対の開閉部材(67)は、図9に示すように、下部が閉じて全体がほぼ鉛直になる閉位置まで回動する。ロッド(68a) が縮んでストッパ(71)から所定距離上方に離れた上端位置まで移動すると、1対の開閉部材(67)は、図12に示すように、下部が前後に開いて全体が八字状になる開位置まで回動する。
【0072】各開閉部材(67)の昇降部材(57)の切欠き(58)の上縁より下方に突出している部分の右側面に、それぞれ、右側に水平にのびる軸を中心に回転する3個のローラ(72)(73)が取付けられ、各開閉部材(67)の3個のローラ(72)(73)に無端状の位置保持ベルト(74)(75)が巻きかけられている。ベルト(74)(75)は、ブロック(59)および砥石(8)(9)の間から外に出ているワーク(W) の外周部を径方向(前後方向)の両側から挟んで径方向に支持するとともに、ワーク(W) を自転させるものであり、適当な可撓性材料たとえばゴムよりなる。各ベルト(74)(75)の外周側の面は平坦であり、その幅はワーク(W) の厚さより大きい。各ベルト(74)(75)の幅の中心位置は、ブロック(59)のスリット(62)の左右方向の中心位置とほぼ一致している。ローラ(72)(73)は、開閉部材(67)の下方突出部分の上下で前後方向内側の部分の2箇所と、同部分の高さの中間部で前後方向外側の部分の1箇所に設けられている。後側開閉部材(67)の3個のローラ(73)および前側開閉部材(67)の後側の2個のローラ(73)は開閉部材(67)に固定されたピン(図示略)を中心に自由に回転するガイドローラ(従動ローラ)であり、後側のベルト(75)は、ワーク(W) の回転につれて長さ方向に移動する従動ベルトである。前側開閉部材(67)の前側の1個のローラ(72)は、電動モータ(76)により駆動される駆動ローラであり、これにかけられた前側のベルト(74)は、長さ方向に駆動されてワーク(W) を回転させる駆動ベルトである。前側開閉部材(67)の下方突出部分に閉位置において前後方向にのびる長穴(77)が形成され、この長穴(77)に、水平右向きに配置されたモータ(76)の先端側(右端側)の部分が、長穴(77)の長さ方向(前後方向)には移動しうるが軸方向(左右方向)には移動しないように取付けられている。そして、開閉部材(67)より右側に突出したモータ軸(図示略)にの先端部に、駆動ローラ(72)が固定されている。前側開閉部材(67)の下方突出部分の左側面に、モータ(76)を前側に付勢するばね内蔵型プランジャ(78)が設けられ、これにより、駆動ローラ(72)が前側に付勢されて、駆動ベルト(74)に所定の張力が付与されている。
【0073】この実施形態の場合、砥石(8)(9)の外径はワーク(W) の外径の約70%であり、後述する研削作業時には、ワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)の上部の外周と内周の間に位置するようになっている。
【0074】図示は省略したが、研削盤(1) の後方の適当箇所に、ワーク搬入装置とワーク搬出装置が設けられており、自転装置(54)のベース(55)はこれらの搬入装置および搬出装置の上方までのびている。
【0075】上記の研削装置において、ワーク(W) の研削作業はたとえば次のようにして行われる。
【0076】作業開始時には、昇降部材(57)は、開閉部材(67)の最下部が砥石(8)(9)より上方に位置する待機位置まで上昇し、前後の開閉部材(67)は開位置まで開いている。
【0077】まず、このような状態で、移動部材(56)がワーク搬入装置の上方位置まで移動する。ワーク搬入装置では、ワーク(W) が1枚ずつ、加工面が左右を向いた鉛直な状態で所定の搬入位置に供給される。移動部材(56)は、開位置にある開閉部材(67)のベルト(74)(75)が搬入位置にあるワーク(W) の真上にきたときに停止し、その後、昇降部材(57)が所定のワーク搬入位置まで下降する。これにより、ワーク(W) が前後のベルト(74)(75)の間の空間に入り、ワーク(W) の上部がブロック(59)のスリット(62)に入って、みぞ(63)に供給される空気の静圧により軸方向に支持される。このとき、図12に示すように、前後のベルト(74)(75)の対向部分は、ワーク(W) の前後の外周部から離れ、直線状になっている。次に、シリンダロッド(68a) がのびてストッパ(71)に当接し、これにより開閉部材(67)が閉位置まで閉じる。開閉部材(67)が閉位置まで閉じると、前後のベルト(74)(75)の対向部分の前後幅はワーク(W) の直径より小さくなるが、開閉部材(67)が閉じていく途中で、まず、ワーク(W) の前後の外周部がベルト(74)(75)に圧接し、さらに、可撓材料よりなるベルト(74)(75)の対向部分が、ワーク(W) の外周に沿って前後方向外側に彎曲する。この実施形態の場合、開閉部材(67)が閉位置まで閉じたときに、各ベルト(74)(75)にワーク(W) の前後の円周の約1/4の部分が圧接し、これによりワーク(W) が径方向に支持される。開閉部材(67)が閉位置まで閉じたならば、昇降部材(57)が待機位置まで上昇する。これにより、ワーク(W) がベルト(74)(75)とブロック(59)により支持されて、ワーク搬入装置から持ち上げられる。
【0078】昇降部材(57)が待機位置まで上昇したならば、移動部材(56)が左右の砥石(8)(9)を結ぶ線の上方位置まで移動して停止する。移動部材(67)が停止したならば、昇降部材(57)が所定の研削作業位置まで下降し、駆動ローラ(72)が回転する。駆動ローラ(72)が回転することにより、駆動ベルト(74)が長さ方向に駆動され、その対向部分がワーク(W) の円周方向に移動する。そして、ベルト(74)に圧接しているワーク(W) の外周部が、ベルト(74)との間の摩擦力によって円周方向に移動させられ、これにより、ワーク(W) が回転させられる。ワーク(W) の回転により、従動ベルト(75)に圧接しているワーク(W) の外周部も円周方向に移動し、従動ベルト(75)の対向部分がワーク(W) との間の摩擦力により長さ方向に移動させられる。そして、これにより、ワーク(W) がほぼその中心(c) を中心に自転する。また、昇降部材(57)が研削作業位置まで下降すると、ワーク(W) の下側部分が左右の砥石(8)(9)の間に入り、図9に示すように、ワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)の上部の外周と内周の間に位置する。
【0079】昇降部材(57)が研削作業位置まで下降して、ワーク(W) が自転を開始したならば、第1実施形態の場合と同様、砥石(8)(9)が研削作業位置まで移動させられて、その位置に所定時間停止させられ、その間に、ワーク(W) の両面の加工面(a)(b)の全面が同時に研削される。このとき、閉位置にある前後の開閉部材(67)の前後間隔は砥石(8)(9)の外径より大きいので、砥石(8)(9)と開閉部材(67)が干渉することはない。なお、研削中、必要があれば、昇降部材(57)を上下方向に往復移動させ、これにより、ワーク(W) を、上下方向、すなわち、研削面(8a)(9a)に平行であってワーク(W) の中心(c) と砥石(8)(9)の軸心を結ぶ方向に往復移動させる。この往復移動は、常にワーク(W) の外周が研削面(8a)(9a)と交差しかつワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)内に位置する範囲内で行われる。たとえば、往復移動のストロークは約5mmである。このようにワーク(W) を往復移動させることにより、とくにワーク(W) の中心部の平面度、面粗度を向上させることができる。
【0080】ワーク(W) の研削が終了すると、砥石(8)(9)がワーク(W) から離れ、さらに左右の待機位置まで移動する。砥石(8)(9)がワーク(W) から離れると、駆動ローラ(72)が回転を停止し、昇降部材(57)が待機位置まで上昇する。駆動ローラ(72)が停止することにより、ベルト(74)(75)およびワーク(W) も停止する。昇降部材(57)が待機位置まで上昇すると、移動部材(56)がワーク搬出装置の上方位置まで移動し、ワーク(W) を所定の搬出位置の真上に位置させる。移動部材(56)が停止すると、昇降部材(57)が搬出位置まで下降し、シリンダロッド(68a) が縮んで開閉部材(67)が開位置まで開く。これにより、ワーク(W) が、ベルト(74)(75)から離れて、搬出位置に移され、搬出装置により搬出される。開閉部材(67)が開いてワーク(W) を離したならば、昇降部材(57)が待機位置まで上昇し、以後は、上記の動作を繰返すことにより、次々に研削が行われる。
【0081】他は、第1実施形態の場合と同様である。
【0082】研削中にワーク(W) を往復移動させる場合、往復移動の方向は、上記のようにワーク(W) の中心(c) と砥石(8)(9)の軸心を結ぶ方向あるいはこれに近い方向が望ましいが、研削面(8a)(9a)と平行な他の方向に往復移動させてもよい。
【0083】第3実施形態の場合、ワーク(W) の外周部が可撓材料よりなるベルト(74)(75)に圧接されられ、ベルト(74)(75)はワーク(W) の外周の形状に合わせて自由に変形するから、位置決め用平坦部が形成されていないワーク(W) はもちろん、位置決め用平坦部(f) が形成されているワーク(W) であっても、その外周部を確実に支持して自転させることができる。
【0084】駆動ベルト(74)を駆動する駆動ローラ(72)の数は複数であってもよい。また、1対のベルト(74)(75)の両方を駆動ベルトとしてもよい。
【0085】上記実施形態では、1対の開閉部材(67)が回動することにより開閉するようになっているが、たとえば平行移動により開閉するようにしてもよい。また、ベルト(74)(75)の支持手段は任意であり、必ずしも開閉部材に取付ける必要はない。
【0086】図13〜図15は第4実施形態を示し、図13はその両面研削装置の全体構成を示している。第4実施形態は、位置決め用平坦部が形成されていないワークを対象とするものである。両面研削装置は横軸両頭平面研削盤(1) にワーク自転手段としてのワーク自転装置(80)が付加されたものであり、自転装置(80)の詳細が図14および図15に示されている。この実施形態の説明において、図13の紙面表側を前、同裏側を後とし、前から後を見たときの左右すなわち図13の左右を左右とする。
【0087】研削盤(1) は第1実施形態と同じものであり、対応する部分には同一の符号を付している。この実施形態の場合、左右の砥石(8)(9)は、互いに同方向(左から見て反時計方向)に同速度で回転させられる。
【0088】自転装置(80)は、ベッド(3) および左側砥石ヘッド(4) の部分に設けられている。
【0089】左側砥石ヘッド(4) の上面に砥石ヘッド(4) より右側に突出したベース(81)が固定され、その右端部に第1実施形態の場合と同様の静圧支持ブロック(82)の上部が固定されている。ブロック(82)の前側の部分はベース(81)より下方に突出し、この突出部分(82a) を含むブロック(82)の下部の前縁が砥石(8)(9)の外径より少し直径の大きい凹形の円弧状に形成され、この円弧状の部分が砥石(8)(9)のすぐ後方に位置している。ブロック(82)の突出部分(82a) を含む前側部分に、その高さ全体にわたりかつ前縁まで達するスリット(83)が形成されている。スリット(83)の左右幅は、ワーク(W) の厚さよりわずかに大きい。ブロック(82)の下部におけるスリット(83)の左右両側の壁の対向面に静圧みぞ(84)が形成されており、各壁のみぞ(84)は空気供給穴(85)を介して空気供給ホース(86)(87)に接続されている。
【0090】左右の砥石ヘッド(4)(5)の間のベッド(3) の上面に、前後方向および上下方向に広がりを持つ鉛直支持板(88)が固定されている。支持板(88)は左右方向から見て略凹形をなし、その前側突出部分(88a) が砥石(8)(9)の前側をその上縁近くまでのび、後側突出部分(88b) が砥石(8)(9)の後側をその高さの中間部近くまでのびている。支持板(88)の後側突出部分(88a) の上端部にワーク(W) の外周に接触してこれを受ける第1シュー(89)が固定されている。シュー(89)のワーク(W) を受ける面は前側斜め上方を向き、その左右幅はワーク(W) の厚さより大きい。また、シュー(89)は、ブロック(82)の突出部分(82a) のスリット(83)のすぐ後方であって砥石(8)(9)の軸心より少し低い位置に位置している。支持板(88)の前側突出部分(88a) の上端部と後側突出部分(88b) の下部の左側面にブロック状の支持部材(90)(91)が斜めに固定され、前側の支持部材(90)の後下向きの面に形成された有底穴(92)内に可動部材(93)が移動自在にはめ入れられている。可動部材(93)は、穴(92)の底壁の貫通穴に外側から回転自在に挿入されたボルト(94)にねじはめられ、ボルト(94)を回転させることにより可動部材(93)の位置が調整されるようになっている。鋼製帯状の第2シュー(95)の両端部が可動部材(93)と後側の支持部材(91)に固定され、ボルト(94)で可動部材(93)を斜め前方に引張ることにより、シュー(95)が緊張状態に保持されている。第2シュー(95)の左右方向の厚さはワーク(W) の厚さより少し小さく、シュー(95)の幅の狭い斜め上向きの面がワーク(W) の外周に接触してこれを受けるようになっている。第2シュー(95)の左右方向の位置はブロック(82)のスリット(83)の左右方向の中心位置とほぼ一致し、シュー(95)は、左右の砥石(8)(9)の間に位置し、ブロック(82)の下方と砥石(8)(9)の軸心の下方を通って後下方から前上方に向かって斜めにのびている。
【0091】図示は省略したが、研削装置には、第1実施形態の場合と同様のオートローダが設けられている。
【0092】上記の研削装置において、ワーク(W) の研削作業はたとえば次のようにして行われる。
【0093】まず、オートローダにより、ワーク(W) が、ブロック(82)のスリット(83)を通して左右の砥石(8)(9)の間に供給され、2つのシュー(89)(95)の上にのせられる。これにより、ワーク(W) の前側の約半分の部分が左右の砥石(8)(9)の間に入るとともに、後側の約半分の部分がスリット(83)の下部に入り、ワーク(W) は、ブロック(82)のみぞ(84)に供給される空気の静圧により軸方向の非接触支持させるとともに、シュー(89)(95)により径方向に支持され、所定の研削加工位置に支持される。このとき、ブロック(82)から出ているワーク(W) の後側部分であってその中心(c) より少し下側の部分が第1シュー(89)で受けられ、ブロック(82)から出て左右の砥石(8)(9)の間にあるワーク(W) の下側部分であって、その中心(c)より少し前側の部分が第2シュー(95)で受けられる。ワーク(W) がシュー(89)(95)の上にのせられると、オートローダがワーク(W) を離して上方の待機位置に移動する。
【0094】ワーク(W) が研削加工位置に支持されると、砥石(8)(9)が互いに接近する方向に移動させられ、研削面(8a)(9a)が対応する加工面(a)(b)に接触させられる。これにより、ワーク(W) の前側の部分が砥石(8)(9)で挟まれ、ワーク(W) の外周が研削面(8a)(9a)の外周と交差しかつワーク(W) の中心(c) が研削面(8a)(9a)の後部の外周と内周の間に位置する。また、このとき、ワーク(W) の外周がシュー(89)(95)に接触しているだけであって、ワーク(W) の回転を阻止するものがないので、ワーク(W) は同一方向に回転している砥石(8)(9)から回転力を受け、シュー(89)(95)に押付けられて、シュー(89)(95)に対してすべりながら回転する。これにより、ワーク(W) は、ほぼその中心(c) を中心に砥石(8)(9)と同じ方向(左から見て反時計方向)に自転する。砥石(8)(9)は、ワーク(W) の仕上がり寸法より決まる所定の研削加工位置まで移動させられ、その位置に所定時間停止させられる。その間に、砥石(8)(9)の回転と、それによるワーク(W) の自転とにより、第1実施形態の場合と同様、ワーク(W) の両面の加工面(a)(b)の全面が同時に研削される。
【0095】ワーク(W) の研削が終了すると、砥石(8)(9)がワーク(W) から離れ、さらに左右の待機位置まで移動する。砥石(8)(9)がワーク(W) から離れると、ワーク(W)に対する回転駆動力がなくなるため、ワーク(W) も自転を停止する。ワーク(W)の自転が停止すると、オートローダ(29)により、ワーク(W) がブロック(82)のスリット(83)を通してその上方に搬出される。
【0096】他は、第1実施形態の場合と同様である。
【0097】上記各実施形態においては、静圧式軸方向支持手段に空気を供給しているが、たとえば研削に使用する水など、他の流体を供給するようにしてもよい。
【0098】第1、第2および第4実施形態においても、ワーク自転装置がワークを自転させながら研削面と平行な方向に往復移動させるようにしてもよい。その場合、往復移動手段の構成は任意であり、静圧式軸方向支持手段と径方向支持駆動手段の両方を往復移動させるものであってもよいし、径方向支持駆動手段だけを往復移動させるものであってもよい。静圧式軸方向支持手段は静圧によりワークを非接触支持するものであるから、これを往復移動させずに、径方向支持駆動手段だけを往復移動させても、ワークを往復移動させることができる。
【0099】上記各実施形態においては、研削砥石の軸心が水平である横軸の両面研削装置を示したが、上記と同様の構成で研削砥石の軸心が鉛直である縦型のものとすることもできる。
【0100】また、この発明は、半導体ウェーハ以外の薄板円板状ワークの研削にも適用することができる。




 

 


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