JP3113002B2 - Polishing head, polishing apparatus and processing method - Google Patents
Polishing head, polishing apparatus and processing methodInfo
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体、ガラス、セラ
ミックス、金属単体または金属酸化物の単結晶等の硬脆
材料の表面を研磨加工する研磨ヘッドおよび研磨装置に
関するものである。本発明の加工は、特に、研磨砥粒を
被加工物に衝突させ、被加工物の微少な領域にエネルギ
ーを与え原子単位の除去を行い加工を進行させる方法で
あるところのいわゆるEEM(Elastic Emi
ssionMachining)に基づく研磨加工によ
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing head and a polishing apparatus for polishing a surface of a hard and brittle material such as a semiconductor, glass, ceramics, a single metal or a single crystal of a metal oxide. The processing of the present invention is a method of so-called EEM (Elastic Emi), which is a method of colliding abrasive grains with a workpiece, applying energy to a minute region of the workpiece and removing the atomic units to advance the processing.
This is due to a polishing process based on session machining.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の研磨装置は、通常、特開昭62−
88565号公報等に示されるように、図7(A),
(B)に示すように構成されている。2. Description of the Related Art Conventional polishing apparatuses are generally disclosed in
As shown in JP-A-88565, etc., FIG.
It is configured as shown in FIG.
【0003】図において、エアレール102の取付足1
02’は主軸のヘッド101に装着されている。エアレ
ール102およびエアテーブル103は、エアレール1
02に跨ってその上をスライドし、エアスライダを構成
している。枠104はエアテーブル103に固設され、
エアシリンダ105は枠104に固設されている。エア
シリンダ105にはエアベアリングを介して垂直シャフ
ト106が設けられ、その下端部にはポリウレタン球等
からなる弾性球体の工具107が装着されている。垂直
シャフト106はフレキシブルジョイント108を介し
てモータで回転される回転シャフトになっている。ま
た、垂直シャフト106は、前記エアスライダにより水
平Y方向にエアスライドされるようになっている。[0003] In the figure, a mounting foot 1 of an air rail 102 is shown.
02 ′ is attached to the head 101 of the main shaft. The air rail 102 and the air table 103 are connected to the air rail 1.
The air slider is slid over the straddle 02 and constitutes an air slider. The frame 104 is fixed to the air table 103,
The air cylinder 105 is fixed to the frame 104. A vertical shaft 106 is provided on the air cylinder 105 via an air bearing, and an elastic spherical tool 107 made of a polyurethane sphere or the like is attached to a lower end of the vertical shaft 106. The vertical shaft 106 is a rotating shaft that is rotated by a motor via a flexible joint 108. The vertical shaft 106 is slid in the horizontal Y direction by the air slider.
【0004】被加工物109は、Z方向(上下方向)と
X方向(水平方向)に数値制御の変位可能なX−Z数値
制御手段110のアーム111に垂直に取り付けられて
いる。水槽112は、水平台114に取り付けられ、研
磨材微粉末粒子の懸濁液113が入っている。主軸のヘ
ッド101は操作上の便宜からX−Y−Z方向に動き任
意の位置で停止できるようにされている。被加工物10
9の表面に懸濁液の一定厚みの軸受的流れを形成するた
めに、垂直シャフト106は被加工物109の加工表面
に向けて任意の一定微小圧力が常にかけられるように配
置されている。A workpiece 109 is vertically mounted on an arm 111 of XZ numerical control means 110 which can be numerically displaced in a Z direction (vertical direction) and an X direction (horizontal direction). The water tank 112 is attached to a horizontal base 114 and contains a suspension 113 of fine abrasive particles. The head 101 of the main shaft is moved in the XYZ directions for convenience in operation and can be stopped at an arbitrary position. Workpiece 10
In order to form a constant-thickness bearing-like flow of the suspension on the surface of the workpiece 9, the vertical shaft 106 is arranged so that an arbitrary constant minute pressure is always applied to the working surface of the workpiece 109.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、以下
のような欠点があった。The above conventional example has the following drawbacks.
【0006】回転シャフトが垂直、および被加工物の加
工面が垂直で固定であるために、球面やコロイダル面の
ような加工面の場合加工することができない場合があ
る。たとえば、図8において、弾性球体工具107は、
被加工物109の下方部分を加工できない。Since the rotating shaft is vertical and the processing surface of the workpiece is vertical and fixed, it may not be possible to perform processing on a processing surface such as a spherical surface or a colloidal surface. For example, in FIG. 8, the elastic spherical tool 107
The lower part of the workpiece 109 cannot be machined.
【0007】EEM研磨法により加工を行う場合には、
弾性球体工具の被加工物へ押し付けた際のつぶれ面面積
の大きさによって加工領域の大きさが決定される。つぶ
れ面面積は押付力(研磨加工力)に比例するから、被加
工物の曲率に対して弾性球体工具を傾斜させたときの必
要研磨加工力の連続的な変化に対応できない上記従来例
では、加工面積精度を期待できない。When processing by the EEM polishing method,
The size of the machining area is determined by the size of the crushed surface area when the elastic sphere tool is pressed against the workpiece. Since the crushing surface area is proportional to the pressing force (polishing processing force), in the above conventional example which cannot cope with a continuous change in the required polishing processing force when the elastic spherical tool is inclined with respect to the curvature of the workpiece, Cannot expect machining area accuracy.
【0008】曲率に対して一定の角度を有することがで
きないため、加工領域の誤差が大きい。たとえば、図9
において、被加工物への投影面FとGとでは加工位置に
よってその面積の大きさが異なる。さらに、被加工物1
09が大口径な場合、回転シャフトが長くなり、弾性球
体工具107の回転によって振動が誘発される。[0008] Since it is not possible to have a constant angle with respect to the curvature, errors in the processing area are large. For example, FIG.
In, the size of the area differs between the projection planes F and G on the workpiece depending on the processing position. Further, the workpiece 1
When the diameter of 09 is large, the rotating shaft becomes long, and the rotation of the elastic spherical tool 107 induces vibration.
【0009】本発明の目的は、被加工物の表面形状のあ
らゆる曲率に対して必要研磨加工力の連続的な変化に対
応することができる研磨ヘッドおよび研磨装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a polishing head and a polishing apparatus which can cope with a continuous change in required polishing power for any curvature of the surface shape of a workpiece.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の研磨ヘッドは、
研磨砥粒が分散された研磨液中に被加工物が浸され、一
方、弾性球体工具が被加工物に押し付けられ、かつ回転
し、それに誘発される前記研磨液の流れにより研磨液中
の研磨砥粒が前記被加工物に衝突し、前記被加工物の表
面微小領域が加工されるように構成された研磨装置にお
ける前記弾性球体工具を被加工物に押し付ける加重手段
と、前記弾性球体工具を回転させる回転手段とを有する
研磨ヘッドにおいて、前記加重手段は、その可動部の自
重をキャンセルするためのスプリングを装着し、加重軸
の垂直方向の変位を検知する変位検知手段と、前記研磨
ヘッドの傾きを検知する傾き検知手段と、研磨液面の高
さを検知する液面検知手段と、前記スプリングの反力変
化、前記研磨ヘッドの傾き時の自重変化および前記弾性
球体工具の浮力変化を制御する力を発生するエアシリン
ダとを有し、さらに、 前記変位検知手段、前記傾き検知
手段および前記液面検知手段からの信号を基に、前記エ
アシリンダで発生する力を制御することで補正する制御
手段を有することを特徴とする。 A polishing head according to the present invention comprises:
The workpiece is immersed in the polishing liquid in which the abrasive grains are dispersed, while the elastic spherical tool is pressed against the workpiece and rotates, and the polishing in the polishing liquid is caused by the flow of the polishing liquid induced thereby. Abrasive grains collide with the workpiece, and weighting means for pressing the elastic spherical tool against the workpiece in a polishing apparatus configured to process a minute surface area of the workpiece, and the elastic spherical tool A rotating means for rotating the polishing head, wherein the weighting means comprises
Attach a spring to cancel the weight,
Displacement detection means for detecting a vertical displacement of
Tilt detecting means for detecting the tilt of the head, and the height of the polishing liquid level
Liquid level detecting means for detecting the
Change, the weight change when the polishing head is tilted, and the elasticity
Air syringe that generates force to control buoyancy change of spherical tool
And the displacement detection means, the inclination detection
Means and a signal from the liquid level detecting means.
Control to compensate by controlling the force generated in the cylinder
It is characterized by having means.
【0011】本発明の研磨装置は、定盤上に位置決め可
能に設けられたそれぞれ直交する2移動軸と、その上方
に垂直軸回りに回転移動し、回転位置決め可能に設けら
れた回転移動軸とを有するテーブルを備えた研磨装置に
おいて、 被加工物は前記テーブルに固定され、前記被加
工物の法線方向を追従しながら加工するように、前記回
転移動軸上方に設けられたチルティング機構に請求項1
に記載の研磨ヘッドが装着されたことを特徴とする。 The polishing apparatus of the present invention can be positioned on a surface plate.
And two orthogonal movement axes provided above each
To rotate around the vertical axis and
Polishing table equipped with a table having
The work piece is fixed to the table,
In order to process while following the normal direction of the workpiece,
2. A tilting mechanism provided above a rolling movement axis.
Is mounted.
【0012】本発明の研磨装置は、加工液中に被加工物
及び被加工面を研磨加工する研磨工具を浸漬して前記被
加工物を研磨加工する研磨装置において、 前記研磨工具
は回転手段による回転操作と、加圧手段による前記被加
工面への加圧操作を行い、前記研磨工具に加圧力を作用
させる前記加圧手段の加圧部材の加圧方向の軸線周りの
回転規制手段を備えたことを特徴とする。 [0012] The polishing apparatus of the present invention is characterized in that a workpiece
And a polishing tool for polishing the surface to be processed
In a polishing apparatus for polishing a workpiece, the polishing tool
Is the rotation operation by the rotation means, and the
Pressing the surface to apply pressure to the polishing tool
Around the axis in the pressing direction of the pressing member of the pressing means.
It is characterized by having a rotation regulating means.
【0013】本発明の加工方法は、加工液中に被加工物
及び被加工面を加工する加工工具を浸漬して前記被加工
物を加工する加工方法であって、 前記加工工具は回転手
段による回転操作と、加圧手段による前記被加工面への
加圧操作を行い、前記加工液中の前記加工工具の浮力を
計算し、該計算した浮力の分を前記加圧手段の加圧力に
加味して前記被加工面への加工圧力を作用させて加工す
ることを特徴とする。 According to the processing method of the present invention, the work
And immersing a processing tool for processing the surface to be processed
A processing method for processing an object, wherein the processing tool is a rotating hand.
Rotational operation by step and pressing to the surface to be processed by pressurizing means
Perform a pressurizing operation to reduce the buoyancy of the machining tool in the machining fluid.
Calculate, and the calculated buoyancy is applied to the pressing force of the pressurizing means.
In addition, processing is performed by applying a processing pressure to the surface to be processed.
It is characterized by that.
【0014】[0014]
【作用】研磨ヘッドは、エアシリンダにより研磨加工力
を発生し、その加重軸(スピンドル)をエアベアリング
で支持することで前記エアシリンダで発生させる研磨加
工力を損失無く弾性球体工具に伝達することができる。
一方、回転軸もエアベアリングで支持することで前記回
転軸に装着した回転手段で発生させる回転力を損失無く
弾性球体工具に伝達することができる。The polishing head generates a polishing force by means of an air cylinder, and the weighting shaft (spindle) is supported by an air bearing, whereby the polishing force generated by the air cylinder is transmitted to the elastic spherical tool without loss. Can be.
On the other hand, by supporting the rotating shaft with the air bearing, the rotating force generated by the rotating means mounted on the rotating shaft can be transmitted to the elastic spherical tool without loss.
【0015】研磨ヘッドをチルティング装置に搭載し、
被加工物を直交2軸回転1軸のテーブルに水平に装着す
ることで前記研磨ヘッドの加重方向を被加工物の任意の
位置で任意の角度に合致することができる。The polishing head is mounted on a tilting device,
By mounting the workpiece horizontally on a table having two axes of orthogonal rotation and one axis, the load direction of the polishing head can be adjusted to an arbitrary angle at an arbitrary position on the workpiece.
【0016】エアシリンダ下に配設されたエアスピンド
ル、弾性球体工具の回転系等可動部の自重をキャンセル
するためのスプリングを設け、エアシリンダに発生する
力を研磨加工力のみとすることができる。A spring for canceling the weight of the movable portion such as the rotating system of the elastic sphere tool and the air spindle disposed below the air cylinder is provided, and the force generated in the air cylinder can be limited to the polishing processing force. .
【0017】エアスピンドルに研磨ヘッド本体に対する
変位計(変位検知手段)を装着し、かつ補正のための制
御装置を有して、エアシリンダで発生する力の大きさを
制御することでスプリングの伸びによる反力の変化を補
正できる。A displacement meter (displacement detecting means) for the polishing head body is mounted on the air spindle, and a control device for correction is provided to control the magnitude of the force generated by the air cylinder, thereby expanding the spring. The change of the reaction force due to can be corrected.
【0018】研磨ヘッドに角度計(傾き検知手段)を装
着し、かつ補正のための制御手段を有して研磨ヘッドを
傾斜させたときのエアシリンダで発生する力の大きさを
制御することでエアシリンダ下の傾斜度による自重の変
化を補正できる。By mounting a goniometer (tilt detecting means) on the polishing head and having control means for correction, the magnitude of the force generated by the air cylinder when the polishing head is tilted is controlled. The change in own weight due to the inclination degree under the air cylinder can be corrected.
【0019】研磨ヘッドに研磨液の液面の高さを検知す
るレベル計(液面検知手段)を装着し、かつ補正のため
の制御手段を有して、研磨液中に没するエアシリンダで
発生する力の大きさを制御することで弾性球体工具の体
積分の浮力の変化を補正できる。The polishing head is equipped with a level meter (liquid level detecting means) for detecting the level of the liquid level of the polishing liquid, and has a control means for correction. The air cylinder is submerged in the polishing liquid. By controlling the magnitude of the generated force, it is possible to correct a change in buoyancy corresponding to the volume of the elastic spherical tool.
【0020】回転軸をできる限り弾性球体工具の近辺で
支持することで振動を排除することができる。本発明の
研磨装置は、加圧手段の加圧部材の加圧方向の軸線周り
の回転規制手段を備えたことで、加工物の被加工面を加
工時において、加圧手段が軸線方向に回転することな
く、かつ、研磨工具の位置ずれが最小に押さえられる。
本発明の加工方法は、加工液中の加工工具の浮力を計算
し、該計算した浮力の分を加圧手段の加圧力に加味して
被加工面への加工圧力を作用させて加工するため、加工
工具の沈み量に左右されることなく一定の加工力を発生
することができる。 The vibration can be eliminated by supporting the rotating shaft as close as possible to the elastic spherical tool. Of the present invention
The polishing device is provided around the axis in the pressing direction of the pressing member of the pressing means.
With the rotation control means, the work surface of the workpiece can be added.
During construction, the pressurizing means must not rotate in the axial direction.
And the displacement of the polishing tool is minimized.
The machining method of the present invention calculates the buoyancy of a machining tool in machining fluid.
And adding the calculated buoyancy to the pressing force of the pressurizing means.
Processing by applying processing pressure to the surface to be processed
Generates constant processing force regardless of the amount of tool sinking
can do.
【0021】[0021]
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0022】図2は本発明の第1実施例の研磨ヘッド5
0が装着される研磨装置30を示す斜視図である。FIG. 2 shows a polishing head 5 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a polishing apparatus 30 to which a No. 0 is attached.
【0023】図2において、定盤31には、Yテーブル
32が平行な2本のガイドレール31a,31bに案内
されて矢印Y方向およびその逆方向に往復移動自在に装
着されている。2本のガイドレール31a,31bの間
には、各ガイドレール31a,31bと平行にボールネ
ジ31cが回転自在に軸支されており、前記ボールネジ
31cは、Yテーブル32に設けられた不図示のボール
ナットに螺合し、ボールネジ31cの一端はモータ31
dの出力軸と接続されている。これにより、ボールネジ
31cがモータ31dの駆動により正転、逆転すること
により、Yテーブル32は矢印Y方向およびその逆方向
に往復移動される。In FIG. 2, a Y table 32 is mounted on a surface plate 31 so as to be reciprocally movable in the direction of the arrow Y and in the opposite direction while being guided by two parallel guide rails 31a and 31b. A ball screw 31c is rotatably supported between the two guide rails 31a and 31b in parallel with the respective guide rails 31a and 31b. The ball screw 31c is a ball (not shown) provided on the Y table 32. One end of the ball screw 31c is screwed into the nut,
d is connected to the output shaft. As a result, the Y table 32 is reciprocated in the arrow Y direction and in the opposite direction by the forward and reverse rotation of the ball screw 31c driven by the motor 31d.
【0024】前記Yテーブル32には、Xテーブル33
がガイド32aに案内されて矢印X方向(矢印Y方向に
対して垂直方向)およびその逆方向に往復移動自在に装
着されている。ガイド32aの内側には矢印X方向と平
行にボールネジ33cが回転自在に軸支されており、前
記ボールネジ33cは、Xテーブル33に設けられた不
図示のボールナットに螺合し、ボールネジ33cの一端
はモータ33dの出力軸と接続されている。これによ
り、ボールネジ33cがモータ33dの駆動により正
転、逆転することにより、Xテーブル33は矢印X方向
およびその逆方向に往復移動される。The Y table 32 has an X table 33
Are mounted so as to be reciprocally guided by the guide 32a in the direction of the arrow X (perpendicular to the direction of the arrow Y) and in the opposite direction. A ball screw 33c is rotatably supported inside the guide 32a in a direction parallel to the arrow X direction. The ball screw 33c is screwed into a ball nut (not shown) provided on the X table 33, and one end of the ball screw 33c. Is connected to the output shaft of the motor 33d. As a result, the X table 33 is reciprocated in the direction of the arrow X and in the opposite direction by the forward and reverse rotation of the ball screw 33c driven by the motor 33d.
【0025】前記Xテーブル33には、θテーブル34
が不図示の回転駆動手段を介して装着されており、該回
転駆動手段により矢印θ方向およびその逆方向に正転、
逆転される構成となっている。前記Xテーブル33、Y
テーブル32およびθテーブル34により、被加工物3
6を少なくとも3自由度の位置姿勢で保持する直交2軸
回転1軸のテーブルが構成される。The X table 33 includes a θ table 34
Are mounted via rotation driving means (not shown), and the rotation driving means rotates forward in the direction of the arrow θ and in the direction opposite thereto,
The structure is reversed. X table 33, Y
The work piece 3 is determined by the table 32 and the θ table 34.
6 is held in a position and orientation of at least three degrees of freedom, and a table of two orthogonal rotations and one axis is configured.
【0026】前記θテーブル34に固定されたタブ35
内には、研磨砥粒が分散された研磨液が満たされてお
り、被加工物36はその研磨液中に浸けられた状態で前
記タブ35に固定される。Tab 35 fixed to the θ table 34
The inside is filled with a polishing liquid in which abrasive grains are dispersed, and the workpiece 36 is fixed to the tub 35 while being immersed in the polishing liquid.
【0027】前記被加工物36の上方には、定盤31に
設けられた3個のL字形の研磨フレーム37a,37
b,37cの各先端が位置しており、該各先端に、上下
方向と傾き2方向に位置決め可能な3本の直動機構から
なる、研磨ヘッド50を前記テーブル32,33,34
と異なる少なくとも3自由度の位置姿勢で保持する保持
手段であるZチルティング装置40を装着するための取
付板38が固定されている。Above the workpiece 36, three L-shaped polishing frames 37a, 37 provided on the surface plate 31 are provided.
Each of the tips of the polishing head 50 and the tip 37b is located at the tip of the table 32, 33, and 34.
A mounting plate 38 for mounting a Z tilting device 40, which is a holding means for holding at a position and orientation having at least three degrees of freedom different from the above, is fixed.
【0028】前記Zチルティング装置40について図3
を参照して説明する。FIG. 3 shows the Z tilting device 40.
This will be described with reference to FIG.
【0029】正三角形の三角取付板41の三つの角は、
前記取付板38(図2参照)にそれぞれ固定されてい
る。三角取付板41には、各辺とそれぞれ平行に3個の
軸45a,45b(他は不図示)が固着されており、各
軸45a,45b(他は不図示)ごとにそれぞれブロッ
ク42a,42b,42cが各軸45a,45b(他は
不図示)まわりに回動自在に取り付けられている。ブロ
ック42aの2つの外側部にはロ字状の研磨アーム43
aの図示上下方向の対向する2つの内側部が公知のスラ
イド手段を介してそれぞれ取り付けられており、研磨ア
ーム43aは、その2つの内側部がブロック42aの2
つの外側部にそれぞれ案内されて、ブロック42aに対
して往復移動(図示上下方向)自在となっている。他の
2個の研磨アーム43b,43cも他のブロック42
b,42cに対してそれぞれ同一の構成となっている。The three corners of the equilateral triangle mounting plate 41 are:
Each is fixed to the mounting plate 38 (see FIG. 2). On the triangular mounting plate 41, three shafts 45a, 45b (the others are not shown) are fixed in parallel with the respective sides, and blocks 42a, 42b are respectively provided for the respective shafts 45a, 45b (the other is not shown). , 42c are rotatably mounted around respective shafts 45a, 45b (the others are not shown). The two outside portions of the block 42a are provided with a square-shaped polishing arm 43.
The two inner portions facing each other in the vertical direction in the drawing are attached via known sliding means, and the two inner portions of the polishing arm 43a are the two portions of the block 42a.
It is guided by the two outer portions, and is reciprocally movable (up and down direction in the figure) with respect to the block 42a. The other two polishing arms 43b and 43c are also connected to another block 42.
b and 42c have the same configuration.
【0030】各研磨アーム43a,43b,43cに
は、前記2つの内側部とそれぞれ平行にボールネジ46
a,46b,46cがそれぞれ回転自在に軸支されてお
り、各ボールネジ46a,46b,46cは、各ブロッ
ク42a,42b,42cをそれぞれ挿通し、各ブロッ
ク42a,42b,42cの内部に設けられたボールナ
ット(不図示)にそれぞれ螺合している。また、各ボー
ルネジ46a,46b,46cの図示上端は、各研磨ア
ーム43a,43b,43cの図示上辺に取り付けられ
たモータ44a,44b,44cの出力軸にそれぞれ接
続されている。各研磨アーム43a,43b,43cの
図示下辺はユニバーサルジョイント47a,47b,4
7cを介して三角形の研磨ヘッド取付板48の三つの角
にそれぞれ取り付けられている。Each of the polishing arms 43a, 43b and 43c has a ball screw 46 parallel to the two inner portions.
a, 46b, and 46c are rotatably supported, respectively, and the ball screws 46a, 46b, and 46c are inserted through the blocks 42a, 42b, and 42c, respectively, and provided inside the blocks 42a, 42b, and 42c. Each is screwed to a ball nut (not shown). The illustrated upper ends of the ball screws 46a, 46b, 46c are connected to the output shafts of motors 44a, 44b, 44c attached to the upper sides of the polishing arms 43a, 43b, 43c, respectively. The illustrated lower sides of the polishing arms 43a, 43b, 43c are universal joints 47a, 47b, 4
7c are attached to the three corners of the triangular polishing head mounting plate 48 through the respective 7c.
【0031】前記各研磨アーム43a,43b,43c
は、各ボールネジ46a,46b,46cが各モータ4
4a,44b,44cの駆動によりそれぞれ正転、逆転
されることにより、各ブロック42a,42b,42c
に対してそれぞれ往復運動(図示上下方向)する。たと
えば、各研磨アーム43a,43b,43cを同一の距
離だけ同方向にそれぞれ移動させることにより、研磨ヘ
ッド取付板48を同じ姿勢に保ったまま前記距離だけ移
動させることができる。また、各研磨アーム43a,4
3b,43cをそれぞれ異なる距離だけ移動させること
により、研磨ヘッド取付板48をどの方向にも自在に傾
斜させることができる。Each of the polishing arms 43a, 43b, 43c
Is that each ball screw 46a, 46b, 46c
The blocks 42a, 42b, 42c are rotated forward and backward by the driving of the blocks 4a, 44b, 44c, respectively.
Respectively reciprocate (vertical direction in the figure). For example, by moving each of the polishing arms 43a, 43b, and 43c in the same direction by the same distance, the polishing head mounting plate 48 can be moved by the distance while maintaining the same posture. In addition, each polishing arm 43a, 4
The polishing head mounting plate 48 can be freely inclined in any direction by moving the 3b and 43c by different distances.
【0032】これにより、チルティング装置40は、研
磨ヘッド取付板48に取り付けた研磨ヘッド50(図2
参照)を、タブ35に固定された被加工物36に対し
て、どの方向にも自在に傾斜(チルティング)させるこ
とができ、かつ、自在に上昇、下降させることができ
る。As a result, the tilting device 40 includes a polishing head 50 (FIG. 2) mounted on the polishing head mounting plate 48.
) Can be freely tilted in any direction with respect to the workpiece 36 fixed to the tab 35, and can be freely raised and lowered.
【0033】次に、本実施例の研磨ヘッド50について
図1を参照して説明する。Next, the polishing head 50 of this embodiment will be described with reference to FIG.
【0034】研磨ヘッド50の本体51は、加重軸であ
るスピンドル52とともに加重手段であるエアシリンダ
を構成し、研磨ヘッド取付板48の所定位置に固定され
る。エアベアリングを構成する多孔質材55は、円筒形
状のスピンドル52の外径よりも10μm程度大きい内
径を持ち、供給される空気P3がその隙間に流れ込むエ
アベアリング(いわゆる多孔質絞り)によってスピンド
ル52を非接触で支持する。しかし、上下方向には拘束
なく、したがって、スピンドル52は上下方向(矢印A
方向)には可動である。2つの空気室53a,53bの
各々に供給される空気P1,P2の圧力に差が生ずれ
ば、スピンドル52の上下方向に力が発生する。たとえ
ば、空気室53a,53bの圧力差が1kg/cm2 、
スピンドル52の圧力受け面52a,52bの有効面積
を1cm2 とすれば、上下方向に1kgの力が発生する
ことになる。The main body 51 of the polishing head 50 constitutes an air cylinder as a weighting means together with a spindle 52 as a weighting shaft, and is fixed at a predetermined position on the polishing head mounting plate 48. The porous material 55 constituting the air bearing has an inner diameter that is about 10 μm larger than the outer diameter of the cylindrical spindle 52, and the supplied air P 3 flows into the gap by the air bearing (so-called porous restrictor). Support without contact. However, there is no restriction in the vertical direction, and therefore, the spindle 52 is moved in the vertical direction (arrow A).
Direction). If a difference occurs between the pressures of the air P1 and P2 supplied to each of the two air chambers 53a and 53b, a force is generated in the vertical direction of the spindle 52. For example, the pressure difference between the air chambers 53a and 53b is 1 kg / cm 2 ,
If the effective area of the pressure receiving surfaces 52a and 52b of the spindle 52 is 1 cm 2 , a force of 1 kg is generated in the vertical direction.
【0035】一方、先端にポリウレタンなどの弾性体で
製作された弾性球体工具65は回転軸64に装着され、
この回転軸64は、複数のエアベアリングにより支持さ
れている。すなわち、多孔質材61によりラジアル方向
を、多孔質材63aおよび63bによってスラスト方向
を、各々非接触に支持されている。それぞれの多孔質材
61,63a,63bのハウジング62には、エンコー
ダ60b(不図示)を内蔵したモータ60aがビス等で
固設され、その出力軸60cが回転軸64に固定され、
弾性球体工具65の回転手段が構成されている。この回
転手段により、モータ60aの回転が回転軸64を介し
弾性球体工具65に伝達され、矢印B方向に回転する。
さらに、スピンドル52で発生した力は、スピンドル5
2に固定された取付板59を介してハウジング62、多
孔質材63a,63b、回転軸64、弾性球体工具65
へと伝達される。On the other hand, an elastic sphere tool 65 made of an elastic material such as polyurethane at the tip is mounted on a rotating shaft 64,
The rotating shaft 64 is supported by a plurality of air bearings. That is, the radial direction is supported by the porous material 61, and the thrust direction is supported by the porous materials 63a and 63b in a non-contact manner. A motor 60a having a built-in encoder 60b (not shown) is fixed to the housing 62 of each of the porous members 61, 63a, 63b with screws or the like, and the output shaft 60c is fixed to the rotary shaft 64.
The rotation means of the elastic spherical tool 65 is configured. By this rotating means, the rotation of the motor 60a is transmitted to the elastic spherical tool 65 via the rotating shaft 64, and rotates in the direction of arrow B.
Further, the force generated by the spindle 52 is
2, a housing 62, porous materials 63 a and 63 b, a rotating shaft 64, an elastic sphere tool 65 via a mounting plate 59 fixed to
Is transmitted to.
【0036】こうして回転方向と上下方向の力が弾性球
体工具の先端に与えられて、次のように加工が行われ
る。すなわち、研磨砥粒が分散された研磨液中に浸され
た被加工物36に加工力により弾性球体工具65が押し
付けられ、弾性変形を起こす。加えて、弾性球体工具6
5の回転により誘発される研磨液の流れにより、研磨液
が弾性球体工具65と被加工物36との接触域に引込ま
れる。研磨液中の砥粒が被加工物36に衝突し、被加工
物36の表面微小領域を除去していく。上下方向の力の
大きさにより接触領域の大小が決まり、弾性球体工具6
5の回転速度によりその接触域に引き込まれる研磨砥粒
の時間あたりの量が決定され、加工の分解能が決まる。In this manner, the rotational and vertical forces are applied to the tip of the elastic sphere tool, and the processing is performed as follows. That is, the elastic spherical tool 65 is pressed by the processing force against the workpiece 36 immersed in the polishing liquid in which the abrasive grains are dispersed, and elastically deforms. In addition, the elastic spherical tool 6
Due to the flow of the polishing liquid induced by the rotation of 5, the polishing liquid is drawn into the contact area between the elastic spherical tool 65 and the workpiece 36. Abrasive grains in the polishing liquid collide with the workpiece 36 and remove a minute area on the surface of the workpiece 36. The size of the contact area is determined by the magnitude of the vertical force, and the elastic spherical tool 6
The rotation speed of 5 determines the amount of abrasive grains drawn into the contact area per time, and determines the resolution of processing.
【0037】次に、図4を参照して本実施例の回り止め
機構について説明する。Next, the detent mechanism of the present embodiment will be described with reference to FIG.
【0038】スピンドル52は、本体51にネジ等で固
設されたプレート56a,56b、各プレート56a,
56bの各々に設置された多孔質プレート57a,57
b、およびスピンドル52にネジ等で固設された移動プ
レート58からなる回り止め機構によって中心軸回りの
回転が規制される。すなわち、エアベアリングを構成す
る多孔質プレート57a,57bにそれぞれ供給された
空気P4,P5は、移動プレート58と多孔質プレート
57a,57bとの小さな膜を形成し、非接触に移動プ
レート58を支持し、矢印C方向に可動としながらも、
その直交方向には不動となる。したがって、図1中で、
研磨ヘッド50のスピンドル52はその中心軸回りに回
転せず、加工中の弾性球体工具65の位置のずれが最小
に押えられる。The spindle 52 includes plates 56a and 56b fixed to the main body 51 with screws or the like, and the plates 56a and 56b.
The porous plates 57a, 57 installed in each of the 56b
The rotation around the central axis is regulated by a rotation preventing mechanism comprising a moving plate 58 fixed to the spindle 52 with screws or the like. That is, the air P4 and P5 supplied to the porous plates 57a and 57b constituting the air bearing form a small film of the moving plate 58 and the porous plates 57a and 57b, and support the moving plate 58 in a non-contact manner. And while being movable in the direction of arrow C,
It does not move in the orthogonal direction. Therefore, in FIG.
The spindle 52 of the polishing head 50 does not rotate around its central axis, and the displacement of the elastic spherical tool 65 during processing is suppressed to a minimum.
【0039】なお、取付板59はスピンドル52に対し
て任意の角度(φ)に設定され、工具回転中心(固定=
0の部分)が被加工物36に接触しないように、たとえ
ば角度φは45゜に設定される。The mounting plate 59 is set at an arbitrary angle (φ) with respect to the spindle 52, and the tool rotation center (fixed =
For example, the angle φ is set to 45 ° so that the “0” portion does not contact the workpiece 36.
【0040】次に、図5を参照して加工圧の制御につい
て説明する。Next, the control of the processing pressure will be described with reference to FIG.
【0041】サーボ弁71は、空気源73から空気室5
3a,53bに供給する空気量を各々独立してコントロ
ールする。スピンドル52の圧力受け面52a,52b
の有効面積がそれぞれ既知であるので、この部分の発生
する力はこの有効面積に圧力差を乗じたものとなる。目
標荷重をこの有効面積で割った値と差圧センサ71で読
み取った値とが同じものになるように、コントローラ7
4はサーボ弁72が空気室53a,53bの各々に供給
する空気量を制御することで目標荷重を達成する。The servo valve 71 is provided from the air source 73 to the air chamber 5.
The amount of air supplied to 3a and 53b is controlled independently. Pressure receiving surfaces 52a, 52b of spindle 52
Are known, the force generated at this portion is the effective area multiplied by the pressure difference. The controller 7 is set so that the value obtained by dividing the target load by the effective area and the value read by the differential pressure sensor 71 are the same.
4 achieves the target load by controlling the amount of air supplied by the servo valve 72 to each of the air chambers 53a and 53b.
【0042】しかし、前述したように、スピンドル52
は上下方向の拘束がないため、この可動部分の自重をキ
ャンセルしなければ自重は目標荷重に加算される。そこ
で、本実施例では、空気室53a,53bの圧力差を最
小限にするため、スプリング54の一端を本体51に、
他端をスピンドル52にそれぞれ固設し、スピンドル5
2以下の自重をキャンセルする。スプリング54を用い
ず、空気室53a,53bとの圧力差を用い、スプリン
グ54以下の可動部の自重を支える場合もあるが、この
場合、自重をキャンセルするための圧力がオフセットと
して差圧センサ71に加わるため、差圧測定のS/N比
が悪化し、荷重精度が落ちる。スプリング54について
は、たとえば可動部の自重が3kgで目標荷重のダイナ
ミックレンジを0〜500gとしたときにスプリング5
4でキャンセルする自重分を3kgとすれば、空気圧に
よりスピンドルで発生させる荷重は0〜500gとな
る。また、スプリング54は、スピンドル52の上下方
向の位置が可動有効範囲の中心位置で自重をキャンセル
するように設定するが、スピンドル52の本体51に対
する位置が変化した場合には、スプリング54が発生す
る反力が変化する。コントローラ74は、変位計66お
よびアンプ75でスピンドル52の位置を測定し、スプ
リング54のバネ定数からスプリング54の発生する反
力を計算し、被加工物36に対して発生する目標荷重が
スピンドル52の位置にかかわらず一定になるように空
気室53a,53b間の差圧を制御する。However, as described above, the spindle 52
Since there is no restriction in the vertical direction, the own weight of the movable portion is added to the target load unless the own weight is cancelled. Therefore, in this embodiment, one end of the spring 54 is connected to the main body 51 in order to minimize the pressure difference between the air chambers 53a and 53b.
The other end is fixed to the spindle 52, respectively.
Cancel the weight of 2 or less. In some cases, the spring 54 is not used and the pressure difference between the air chambers 53a and 53b is used to support the own weight of the movable portion below the spring 54. In this case, the pressure for canceling the own weight is offset as the differential pressure sensor 71. , The S / N ratio of the differential pressure measurement deteriorates, and the load accuracy decreases. Regarding the spring 54, for example, when the weight of the movable portion is 3 kg and the dynamic range of the target load is 0 to 500 g,
If the own weight to be canceled in step 4 is 3 kg, the load generated on the spindle by air pressure is 0 to 500 g. The spring 54 is set such that the vertical position of the spindle 52 cancels its own weight at the center position of the movable effective range. However, when the position of the spindle 52 with respect to the main body 51 changes, the spring 54 is generated. The reaction force changes. The controller 74 measures the position of the spindle 52 with the displacement meter 66 and the amplifier 75, calculates the reaction force generated by the spring 54 from the spring constant of the spring 54, and calculates the target load generated on the workpiece 36 by the spindle 52. The pressure difference between the air chambers 53a and 53b is controlled so as to be constant regardless of the position.
【0043】研磨ヘッド50の傾きによるエアシリンダ
の発生力補正について説明する。The correction of the force generated by the air cylinder due to the inclination of the polishing head 50 will be described.
【0044】あらかじめ加重軸(スピンドル)52を垂
直状態で可動部の自重を求め、コントローラ74に登録
する。被加工物36の加工面の曲率の法線方向に研磨ヘ
ッド50の加重軸(スピンドル)52を一致させたと
き、図1に示す角度計90で検知した研磨ヘッド50の
水平に対する角度を不図示のアンプを介してコントーラ
74に送る。コントーラ74では、この検出した角度か
ら現在の可動部の自重を計算し、先に登録した可動部の
自重に対して減少した分だけエアシリンダで発生する力
を大きくし、被加工物36の加工面の曲率の法線方向に
ついて常に一定の研磨加工力を発生する。The weight of the movable part is obtained in advance with the weighting shaft (spindle) 52 in a vertical state, and registered in the controller 74. When the weight axis (spindle) 52 of the polishing head 50 is made coincident with the normal direction of the curvature of the processing surface of the workpiece 36, the angle of the polishing head 50 with respect to the horizontal detected by the goniometer 90 shown in FIG. To the controller 74 via the amplifier. The controller 74 calculates the current weight of the movable portion from the detected angle, and increases the force generated by the air cylinder by an amount corresponding to the reduced weight of the previously registered movable portion, thereby processing the workpiece 36. A constant polishing force is always generated in the direction normal to the curvature of the surface.
【0045】弾性球体工具65が研磨液92に没するた
めに生じる浮力を起因とするエアシリンダの発生力補正
について説明する。The correction of the force generated by the air cylinder due to the buoyancy generated when the elastic spherical tool 65 is immersed in the polishing liquid 92 will be described.
【0046】図1に示すレベル計91にて検出された研
磨液92の液面の高さを不図示のアンプを介してコント
ローラ74へ送る。コントーラ74は、この検出した液
面の高さから弾性球体工具65の研磨液中に没している
体積相当の浮力を計算し、この分だけエアシリンダに発
生する力を大きくし、弾性球体工具65の沈み量に左右
されることなく常に一定の研磨加工力を発生する。The level of the polishing liquid 92 detected by the level meter 91 shown in FIG. 1 is sent to the controller 74 via an amplifier (not shown). The controller 74 calculates the buoyancy corresponding to the volume of the elastic spherical tool 65 immersed in the polishing liquid from the detected liquid level, and increases the force generated in the air cylinder by the calculated amount. A constant polishing power is always generated without being affected by the amount of sinking.
【0047】次に、本発明の第2実施例について図6を
参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0048】ボビン82にビス等で固設された荷重軸8
5は角形であり、その4面を本体83に取り付けられた
4個の多孔質パッド84a,84b,84c,84d
(不図示)によって非接触に支持されている。したがっ
て、4方向より拘束されているために、軸回りの回転は
不可となり、実施例1の如く、回り止めを設ける必要が
なくなる。非接触に支持するため、上下方向には損失な
く力が伝達され、ボイスコイルモータ81(以下、VC
M81という)に発生する力がダイレクトに弾性球体工
具65に伝わる。VCM81の発生する力は、ボビン8
2の上下方向の位置による差異を生じるので、変位計8
6でその位置を読み取り、その差を補正するようにVC
M81に流れる電流をコントロールする。研磨ヘッド5
0の傾き補正、弾性球体工具65の浮力補正も行う。Load shaft 8 fixed to bobbin 82 with screws or the like
Reference numeral 5 denotes a square, and four surfaces thereof are provided with four porous pads 84a, 84b, 84c, 84d attached to the main body 83.
(Not shown) in a non-contact manner. Therefore, since it is restricted from four directions, rotation about the axis becomes impossible, and it is not necessary to provide a detent as in the first embodiment. Because of non-contact support, force is transmitted in the vertical direction without loss, and the voice coil motor 81 (hereinafter referred to as VC
M81) is transmitted directly to the elastic spherical tool 65. The force generated by the VCM 81 is the bobbin 8
Since there is a difference depending on the vertical position of the displacement meter 2, the displacement meter 8
6 to read the position, and adjust the VC so that the difference is corrected.
The current flowing to M81 is controlled. Polishing head 5
The inclination correction of 0 and the buoyancy correction of the elastic spherical tool 65 are also performed.
【0049】なお、弾性球体工具65を回転させる構成
については第1実施例と同様である。The structure for rotating the elastic spherical tool 65 is the same as that of the first embodiment.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上説明したように本発明による研磨ヘ
ッドは、エアシリンダにより研磨加工力を発生し、その
加重軸(スピンドル)をエアベアリングで支持すること
で前記エアシリンダで発生させる研磨加工力を損失無く
弾性球体工具に伝達し、回転軸をエアシリンダで支持す
ることで回転軸に装着した回転手段で発生させる回転力
を損失無く弾性球体工具に伝達し、前記エアシリンダ下
に配設されたエアスピンドル、弾性球体工具の回転系等
可動部の自重をキャンセルするためのスプリングを設
け、前記エアシリンダに発生する力を研磨加工力のみと
することで研磨加工力の精度を向上させることができ
る。As described above, in the polishing head according to the present invention, the polishing force is generated by the air cylinder, and the load shaft (spindle) is supported by the air bearing to thereby generate the polishing force generated by the air cylinder. Is transmitted to the elastic sphere tool without loss, and the rotating shaft supported by the air cylinder is transmitted to the elastic sphere tool without loss, and the rotational force generated by the rotating means mounted on the rotating shaft is disposed under the air cylinder. It is possible to improve the accuracy of the polishing force by providing a spring for canceling the weight of the movable part such as the rotating system of the elastic spindle tool and the air spindle, and using only the polishing force as the force generated in the air cylinder. it can.
【0051】また、スピンドル変位、研磨ヘッドの傾
き、研磨液面の高さをそれぞれ検知する各検知手段と、
各検知手段からの信号に基づいて、シリンダに発生する
力を制御する制御手段とを有することで研磨加工力を常
に一定にし、弾性球体工具を被加工物に押し付けた際の
弾性球体工具のつぶれ面面積精度を向上させることがで
きる。さらに、工具の回転軸をできる限り弾性球体の工
具の近辺で支持し、振動を排除することができる。Each detecting means for detecting the spindle displacement, the inclination of the polishing head, and the height of the polishing liquid surface,
A control means for controlling a force generated in the cylinder based on a signal from each detection means, so that the grinding force is always constant, and the elastic spherical tool is crushed when the elastic spherical tool is pressed against the workpiece. The surface area accuracy can be improved. Further, the rotation axis of the tool can be supported as close as possible to the tool in the form of an elastic sphere, so that vibration can be eliminated.
【0052】一方、本発明による研磨装置は、チルティ
ング装置と直交2軸回転1軸のテーブルとを有し、前記
保持手段に研磨ヘッドを装着し、また、前記テーブル上
に被加工物を装着することにより、被加工物の表面形状
のあらゆる曲率に対してその法線方向と研磨ヘッドの加
重方向とを一致させることができるので、あらゆる曲率
の被加工物に対応し、リアルタイムでエアシリンダの発
生力を制御して研磨加工力を常に一定にし、高精度な研
磨加工を実現することができる。また、本発明の研磨装
置は、加圧手段の加圧部材の加圧方向の軸線周りの回転
規制手段を備えたことで、加工物の被加工面を加工時に
おいて、加圧手段が軸線方向に回転することなく、か
つ、研磨工具の位置ずれが最小に押さえられる。さら
に、本発明の加工方法は、加工液中の加工工具の浮力を
計算し、該計算した浮力の分を加圧手段の加圧力に加味
して被加工面への加工圧力を作用させて加工するため、
加工工具の沈み量に左右されることなく一定の加工力を
発生することができる。 On the other hand, a polishing apparatus according to the present invention has a tilting device and a table having two axes of orthogonal rotation and one axis. A polishing head is mounted on the holding means, and a workpiece is mounted on the table. By doing so, it is possible to match the normal direction and the weighting direction of the polishing head with respect to any curvature of the surface shape of the workpiece, so that it can handle workpieces of all curvatures and adjust the air cylinder in real time. By controlling the generated force, the polishing processing force is always kept constant, and highly accurate polishing processing can be realized. Further, the polishing apparatus of the present invention
The rotation of the pressure member around the axis in the pressure direction of the pressure member
The provision of the regulating means allows the work surface of the workpiece
Without the pressing means rotating in the axial direction.
First, the displacement of the polishing tool is minimized. Further
In addition, the machining method of the present invention reduces the buoyancy of a machining tool in machining fluid.
Calculate and add the calculated buoyancy to the pressure of the pressurizing means.
To apply the processing pressure to the surface to be processed
Constant processing power regardless of the sinking amount of the processing tool
Can occur.
【図1】本発明の研磨ヘッドの第1実施例を示す要部断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a first embodiment of a polishing head according to the present invention.
【図2】本実施例の研磨ヘッドが装着される研磨装置を
示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a polishing apparatus to which the polishing head of the present embodiment is mounted.
【図3】本実施例中のZチルティング装置を示す斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view showing a Z tilting device according to the embodiment.
【図4】本実施例のまわり止め機構を示す正面図であ
る。FIG. 4 is a front view showing a rotation stopping mechanism of the embodiment.
【図5】本実施例の加工圧の制御を説明するための図で
ある。FIG. 5 is a diagram for explaining control of a processing pressure according to the embodiment.
【図6】本発明の研磨ヘッドの第2実施例を示す要部断
面図である。FIG. 6 is a sectional view of a principal part showing a second embodiment of the polishing head of the present invention.
【図7】研磨装置の従来例を示し、(A)は正面図、
(B)は側面図である。FIG. 7 shows a conventional example of a polishing apparatus, (A) is a front view,
(B) is a side view.
【図8】図7に示す研磨装置で球面加工物を加工する際
の模式図である。8 is a schematic diagram when processing a spherical workpiece with the polishing apparatus shown in FIG. 7;
【図9】図7に示す研磨装置で球面加工物を加工する際
の加工域を表す図である。9 is a diagram illustrating a processing area when processing a spherical workpiece by the polishing apparatus shown in FIG. 7;
30 研磨装置 31 定盤 32 Yテーブル 33 Xテーブル 34 θテーブル 35 タブ 36 被加工物 36a 被加工物面 37a,37b,37c 研磨フレーム 40 Zチルティング装置 41 三角取付板 42a,42b,42c ブロック 43a,43b,43c 研磨アーム 44a,44b,44c モータ 45a,45b,45c 軸 46a,46b,46c ボールネジ 47a,47b,47c ユニバーサルジョイント 48 研磨ヘッド取付板 50 研磨ヘッド 51 本体 52 スピンドル 52a スピンドル圧力受け面a 52b スピンドル圧力受け面b 53a 空気室a 53b 空気室b 54 スプリング 55 多孔質材 56a,56b プレート 57a,57b 多孔質プレート 58 移動プレート 59 取付板 60a モータ 60c 出力軸 61 多孔質材 62 ハウジング 63a 多孔質材 63b 多孔質材 64 回転軸 65 工具 66 変位計 71 差圧センサ 72 サーボ弁 73 空気源 74 コントローラ 81 ボイスコイルモータ 82 ボビン 83 本体 84a 多孔質パッド 84b 多孔質パッド 84c 多孔質パッド 85 加重軸 86 変位計 90 角度計 91 レベル計 92 研磨液 Reference Signs List 30 Polishing device 31 Surface plate 32 Y table 33 X table 34 θ table 35 Tab 36 Workpiece 36a Workpiece surface 37a, 37b, 37c Polishing frame 40 Z tilting device 41 Triangular mounting plate 42a, 42b, 42c Block 43a, 43b, 43c Polishing arms 44a, 44b, 44c Motors 45a, 45b, 45c Shafts 46a, 46b, 46c Ball screws 47a, 47b, 47c Universal joint 48 Polishing head mounting plate 50 Polishing head 51 Main body 52 Spindle 52a Spindle pressure receiving surface a 52b Spindle Pressure receiving surface b 53a Air chamber a 53b Air chamber b 54 Spring 55 Porous material 56a, 56b Plate 57a, 57b Porous plate 58 Moving plate 59 Mounting plate 60a Motor 60c Output shaft 61 Porous material 62 Housing 63a Porous material 63b Porous material 64 Rotary shaft 65 Tool 66 Displacement gauge 71 Differential pressure sensor 72 Servo valve 73 Air source 74 Controller 81 Voice coil motor 82 Bobbin 83 Main body 84a Porous pad 84b Porous pad 84c Porous pad 85 Weight axis 86 Displacement meter 90 Angle meter 91 Level meter 92 Polishing liquid
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−107964(JP,A) 特開 昭62−88565(JP,A) 特開 昭63−232975(JP,A) 特開 平1−210258(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 37/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-107964 (JP, A) JP-A-62-88565 (JP, A) JP-A-63-232975 (JP, A) JP-A-1- 210258 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B24B 37/00
Claims (4)
物が浸され、一方、弾性球体工具が被加工物に押し付け
られ、かつ回転し、それに誘発される前記研磨液の流れ
により研磨液中の研磨砥粒が前記被加工物に衝突し、前
記被加工物の表面微小領域が加工されるように構成され
た研磨装置における前記弾性球体工具を被加工物に押し
付ける加重手段と、前記弾性球体工具を回転させる回転
手段とを有する研磨ヘッドにおいて、前記加重手段は、その可動部の自重をキャンセルするた
めのスプリングを装着し、加重軸の垂直方向の変位を検
知する変位検知手段と、前記研磨ヘッドの傾きを検知す
る傾き検知手段と、研磨液面の高さを検知する液面検知
手段と、前記スプリングの反力変化、前記研磨ヘッドの
傾き時の自重変化および前記弾性球体工具の浮力変化を
制御する力を発生するエアシリンダとを有し、さらに、 前記変位検知手段、前記傾き検知手段および前記液面検
知手段からの信号を基に、前記エアシリンダで発生する
力を制御することで補正する制御手段を有することを特
徴とする研磨ヘッド。 1. A workpiece is immersed in a polishing liquid in which abrasive grains are dispersed, while an elastic sphere tool is pressed and rotated against the workpiece, and the flow of the polishing liquid induced by the rotation is performed. Weight means for pressing the elastic spherical tool against the workpiece in a polishing apparatus configured so that the abrasive grains in the polishing liquid collide with the workpiece, and a fine surface area of the workpiece is processed. A rotating means for rotating the elastic spherical tool, wherein the weighting means cancels its own weight of the movable part.
The spring in the vertical direction to detect the vertical displacement of the load shaft.
Displacement detecting means for detecting the inclination of the polishing head.
Tilt detection means and liquid level detection to detect the height of the polishing liquid level
Means for changing the reaction force of the spring,
The change in own weight during tilting and the change in buoyancy of the elastic spherical tool
An air cylinder for generating a controlling force, further comprising: the displacement detecting means, the tilt detecting means, and the liquid level detecting means.
Generated in the air cylinder based on the signal from the knowledge means
It has a control means for correcting by controlling the force.
Polishing head
ぞれ直交する2移動軸と、その上方に垂直軸回りに回転
移動し、回転位置決め可能に設けられた回転移動軸とを
有するテーブルを備えた研磨装置において、 被加工物は前記テーブルに固定され、前記被加工物の法
線方向を追従しながら加工するように、前記回転移動軸
上方に設けられたチルティング機構に請求項1に記載の
研磨ヘッドが装着されたことを特徴とする研磨装置。2. A table having two orthogonal moving axes provided on a surface plate so as to be positionable, and a rotary moving axis provided above and rotatable about a vertical axis so as to be capable of rotational positioning. 2. The polishing apparatus according to claim 1 , wherein a workpiece is fixed to the table, and a tilting mechanism provided above the rotation axis so as to process the workpiece while following a normal direction of the workpiece. 3. A polishing head, wherein the polishing head is mounted.
加工する研磨工具を浸漬して前記被加工物を研磨加工す
る研磨装置において、 前記研磨工具は回転手段による回転操作と、加圧手段に
よる前記被加工面への加圧操作を行い、前記研磨工具に
加圧力を作用させる前記加圧手段の加圧部材の加圧方向
の軸線周りの回転規制手段を備えたことを特徴とする研
磨装置。 3. A work piece and a work surface are polished in a working fluid.
Polish the workpiece by immersing the polishing tool to be processed.
In the polishing apparatus, the polishing tool is operated by rotating means by rotating means and pressing means.
Pressure operation on the surface to be processed by the polishing tool
The pressing direction of the pressing member of the pressing means for applying a pressing force
Characterized by being provided with a rotation restricting means around the axis of
Polishing equipment.
する加工工具を浸漬して前記被加工物を加工する加工方
法であって、 前記加工工具は回転手段による回転操作と、加圧手段に
よる前記被加工面への 加圧操作を行い、前記加工液中の
前記加工工具の浮力を計算し、該計算した浮力の分を前
記加圧手段の加圧力に加味して前記被加工面への加工圧
力を作用させて加工することを特徴とする研磨液中の加
工方法。 4. A work and a work surface are machined in a working fluid.
Method of processing the workpiece by immersing the processing tool to be processed
Method, wherein the working tool is rotated by a rotating means,
Pressurizing the surface to be processed according to
Calculate the buoyancy of the machining tool and add the calculated buoyancy
The working pressure on the work surface in consideration of the pressing force of the pressing means.
Processing in a polishing liquid characterized by processing by applying force
Construction method.
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---|---|---|---|
JP03252401A JP3113002B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Polishing head, polishing apparatus and processing method |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0592362A JPH0592362A (en) | 1993-04-16 |
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- 1991-09-30 JP JP03252401A patent/JP3113002B2/en not_active Expired - Fee Related
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