JP2013018065A - 薄板状ワークの研削方法及び両頭平面研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアリングに加わる外力の影響を少なくできワークの研削精度を向上させることができると共に、摩擦等の問題が発生せず長期間にわたって良好な研削精度を維持できるようにする。
【解決手段】キャリア４に装着された薄板状のワークＷを一対の静圧パッド１により非接触で静圧支持し、キャリア４を介してワークＷを回転させながら、一対の研削砥石３によりワークＷの両面を研削する両頭平面研削盤において、キャリア４の外周のキャリアリング５を非接触で静圧支持する静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを周方向に複数個備える。キャリアリング５は円筒面状の外周面１２を有し、その外周面１２に近接して各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを略等配に配置する。静圧キャリアガイド６ａ，６ｂは固定しても良いし、フローティング可能にしても良い。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の薄板状ワークを研削する際に使用する薄板状ワークの研削方法及び両頭平面研削盤に関するものである。

横軸両頭平面研削盤を使用してシリコンウェーハ等の薄板状ワークを研削する際には、左右一対の静圧パッドにより非接触で静圧支持されたワークをその中心廻りに回転させながら、横軸廻りに回転する左右一対の研削砥石により所定の仕上げ厚さまで研削する。

ワークを回転自在に支持する支持方式には、ワークの外周に直接接触して支持する直接接触支持方式（特許文献１、２）と、ワークをキャリア、キャリアリングを介して支持するキャリア支持方式（特許文献３）とがあり、また直接接触支持方式にはローラ支持方式（特許文献１）と、ベルト支持方式（特許文献２）とがある。

ローラ支持方式（特許文献１）は、円板状のワークの外周を周方向に複数個の支持ローラにより回転自在に支持し、その何れかの支持ローラによりワークを中心廻りに回転させるようにしている。ベルト支持方式（特許文献２）は、円板状のワークの外周を周方向に二組の支持ベルトにより回転自在に支持し、その支持ベルトによりワークを中心廻りに回転させるようにしている。

キャリア支持方式（特許文献３）は、外周がキャリアリングに固定された薄板状のキャリアの装着孔にワークを装着し、キャリアリングをその外周に略等配に配置された複数個の支持ローラにより接触して支持し、キャリアリングの内周側のリングギヤーに噛合する駆動ギヤにより、キャリアリング、キャリアを介してワークを中心廻りに回転させるようにしている。

特開平１０−１７５１４４号公報 特開平１０−１５６６８１号公報 特開２００５−２０５５２８号公報

従来の直接接触支持方式は、支持ローラ又は支持ベルトでワークの外周を直接支持して、その支持ローラ又は支持ベルトによりワークを駆動して回転させるため、薄板状のワークを高精度に研削する場合には採用できないという問題がある。

一方、キャリア支持方式は外周がキャリアリングに固定された薄板状のキャリアを用い、その装着孔にワークを嵌め込んだ状態で、外周の支持ローラにより支持されたキャリアリングを駆動して回転させるため、直接接触支持方式に比較して薄手のワークを高精度に研削できる利点がある。しかし、従来のキャリア支持方式は、キャリアリングをその外周に略等配に配置された複数個の支持ローラにより接触支持する接触支持方式を採用しているため、次のような問題がある。

即ち、従来は複数個の支持ローラによりガイドリングを挟み込むように接触支持しているため、各支持ローラの振れがキャリアリングに伝わって合成されることになり、その組み合わせによってワークの回転精度が悪化する問題がある。また支持ローラの支軸の取り付け精度、特にキャリアリングの回転中心に対しての平行度に不良があれば、回転以外の力がキャリアリングに伝わってキャリアリングとワークとが傾斜する等の問題がある。

また支持ローラには、キャリアリングにダメージを与え難く、しかも滑らずにキャリアリングを確実に支持できるように、高硬度ウレタン等の樹脂材を注型成型して機械加工で仕上げたものを用いることがあるが、その場合には支持ローラが樹脂製であるため、次のような問題がある。即ち、支持ローラに要求される真円度を安定して出すのが困難であり、また時間の経過により支持ローラの品質の劣化が起こり易く、更には支持ローラが摩耗し易い等の問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、キャリアリングに加わる外力の影響を少なくできワークの研削精度を向上させることができると共に、摩擦等の問題が発生せず長期間にわたって良好な研削精度を維持できる薄板状ワークの研削方法及び両頭平面研削盤を提供することを目的とする。

本発明に係る薄板状ワークの研削方法は、キャリアに装着された薄板状ワークを一対の静圧パットにより非接触で静圧支持し、前記キャリアを介して前記ワークを回転させながら、一対の研削砥石により前記ワークの両面を研削するに際し、前記キャリアの外周のキャリアリングを周方向に複数個の静圧キャリアガイドにより非接触で静圧支持するものである。

本発明に係る両頭平面研削盤は、キャリアに装着された薄板状ワークを一対の静圧パットにより非接触で静圧支持し、前記キャリアを介して前記ワークを回転させながら、一対の研削砥石により前記ワークの両面を研削する両頭平面研削盤であって、前記キャリアの外周のキャリアリングを非接触で静圧支持する静圧キャリアガイドを周方向に複数個備えたものである。

前記キャリアリングは円筒面状の外周面を有し、該外周面に近接して前記各静圧キャリアガイドを略等配に配置しても良い。前記静圧キャリアガイドは固定でも良い。また前記静圧キャリアガイドはフローティング可能にしても良い。

前記キャリアリングの回転中心と略平行なフローティング軸により前記各静圧キャリアガイドを枢支し、該各静圧キャリアガイドに、前記キャリアリングの外周面との間に静圧流体を供給する静圧ポケットを前記フローティング軸に対して前記キャリアリングの回転方向に略対称に備えても良い。

前記キャリアリングの回転中心と略平行な枢軸により揺動自在に枢支され且つ少なくとも一部の前記静圧キャリアリングを前記キャリアリングに対して遠近方向に移動可能に支持する支持アームと、該支持アームを前記枢軸廻りに回動させる駆動手段と、前記支持アームを所定位置に停止させるストッパー手段とを備えても良い。

前記静圧キャリアガイドは固定状態と前記キャリアリングの回転中心と略平行なフローティング軸廻りにフローティングするフローティング状態とに変更可能にしても良い。

前記キャリアリングの外周に略等配に配置された３個以上の前記静圧キャリアガイドを備え、該３個以上の静圧キャリアガイドの内、少なくとも１個の前記キャリアガイドの位置を前記キャリアリングの略直径方向に調整して前記３個以上の静圧キャリアガイドを静圧面と前記キャリアリングの外周面との隙間を調整する隙間調整手段を備えても良い。

本発明によれば、キャリアリングを静圧キャリアガイドにより静圧支持するため、キャリアリングに加わる外力の影響を少なくできワークの研削精度を向上させることができると共に、摩擦等の問題が発生せず長期間にわたって良好な研削精度を維持できる利点がある。

本発明の一実施形態を示す横型両頭平面研削盤の概略側面図である。 同概略断面図である。 同要部の拡大側面図である。 同上側の静圧キャリアガイドの支持部の拡大断面図である。 同静圧キャリアガイドの固定状態の断面図である。 同図３のＸ−Ｘ線断面図である。 同静圧キャリアガイドの断面図である。 同静圧キャリアガイドの底面図である。 同静圧キャリアガイドの静圧回路図である。 同図３のＹ−Ｙ線断面図である。 同静圧キャリアガイドのフローティング状態の断面図である。 キャリアリングの真円度の測定結果を示す図である。 従来の接触支持方式でのキャリアリングの外周振れの測定結果を示す図である。 本発明の非接触支持方式でのキャリアリングの外周振れの測定結果を示す図である。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて詳述する。図面は本発明を採用した横型両頭平面研削盤を例示する。この横型両頭平面研削盤は、図１、図２に示すように、左右に相対向して配置され且つ薄板状ワークＷを非接触で静圧支持する左右一対の静圧パッド１と、各静圧パッド１の切り欠き部２に対応して左右方向の砥石軸廻りに回転自在に配置され且つ切り込み軸の軸心方向に移動して静圧パッド１により支持されたワークＷの左右の両側面を研削する左右一対の研削砥石３と、装着されたワークＷを静圧パッド１により保持された状態で切り込み軸の軸心廻りに回転させるキャリア４と、キャリア４の外周を支持するキャリアリング５と、キャリアリング５の外周に略等配に配置され且つキャリアリング５を外周から非接触で回転自在に静圧支持する複数個の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂとを備えている。

各静圧パッド１は切り込み軸の軸心方向に移動可能な左右一対の可動台８の対向端側に配置され、ワークＷを保持する前進位置とワークＷから退避する退避位置との間で切り込み軸方向に移動自在であり、前進位置ではワークＷと対向する静圧面側に供給される静圧水等の静圧流体を介してワークＷを非接触で静圧支持するようになっている。

キャリア４はワークＷの仕上げ寸法よりも薄い薄板状の円板であって、ワークＷが着脱自在に装着される装着孔９を略同心状に有する。キャリア４は図１〜図４に示すように、その外周に略同心状に配置されたキャリアリング５と、キャリアリング５内に固定され且つキャリア４の外周をキャリアリング５側に押える押えリング１０とにより支持されている。キャリアリング５は円筒面状に形成された外周面１２をキャリア４の回転中心に対して略同心状に有し、また軸心方向の両側の端面は静圧パッド１の静圧面の外周側の段部１１と隙間をおいて対向している。キャリア４、キャリアリング、押えリング１０によりキャリア手段７が構成されており、ワークＷの出し入れ等は、このキャリア手段７を一体として出し入れする。

なお、キャリアリング５には肉厚が薄く、真円度を高め易いアルミナ等のセラミック材が用いられているが、ステンレス等の金属製でも良い。押えリング１０の内周にはリングギヤー１３が設けられ、そのリングギヤー１３に噛合する駆動ギヤー１４により、キャリア４、キャリアリング５を含むキャリア手段７を回転駆動するようになっている。

各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂは一方の可動台８のキャリア４と対向する対向端側に装着され、キャリアリング５の外周に周方向に３個以上が略等配に配置されている。例えば、この実施形態では４個の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂが略四等配に配置されており、その各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂは、図３、図４、図６に示すように、フローティング軸１５ａ，１５ｂを介して可動台８に枢着されると共に、固定手段１６ａ，１６ｂ、規制手段１７ａ，１７ｂを介して固定状態とフローティング状態とに変更可能に装着されている。

各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂには、図７及び図８に示すように、キャリアリング５の回転方向（以下、単に回転方向という）の略中央にフローティング軸１５ａ，１５ｂが挿通される軸孔２０が形成されると共に、軸孔２０の両側に配置された２個のピン孔２１と、キャリアリング５の外周面１２に微少隙間を置いて対向する静圧面２２と、この静圧面２２側に設けられた２個の静圧ポケット２３と、２個の静圧ポケット２３間に配置された逃がし溝２４とが設けられている。フローティング軸１５ａ，１５ｂ、ピン孔２１、軸孔２０はキャリアリング５の回転軸心及び切り込み軸と略平行であり、ピン孔２１は軸孔２０に対して回転方向の両側に略対称に配置されている。

各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２はキャリアリング５の外周面１２に沿って円弧状に形成され、キャリアリング５の外周面１２との間に微少隙間（例えば１０〜３０μｍ程度）を置いて直径方向に対向している。静圧ポケット２３は静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との間に静圧水等の静圧流体を供給するためのもので、静圧面２２から凹入し且つ回転方向に長い凹部により構成され、フローティング軸１５ａ，１５ｂ、軸孔２０に対して回転方向の両側に略対称に配置されている。各静圧ポケット２３は内部の連通孔２５から静圧面２２と反対側の可撓ホース２６等を介して静圧流体の供給源２９に接続されている。

各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの内、キャリアリング５の直径方向に相対向する２個の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂは、図９に示すように同一回路２７を介して静圧流体の供給源２９に接続されている。なお、各回路２７には圧力調整弁３０、流量計３１が介装され、これらにより圧力、流量が管理されている。

上側の２個の静圧キャリアガイド６ａは、図３、図４、図６に示すように、枢軸３３により可動台８に揺動自在に枢着された支持アーム３４に装着され、キャリア手段７を着脱するときに、駆動手段１９により支持アーム３４を枢軸３３廻りに揺動させて上側の静圧キャリアガイド６ａをキャリアリング５の遠近方向に移動させるようになっている。枢軸３３はフローティング軸１５ａと略平行である。

支持アーム３４の一端側には収容部３５内に静圧キャリアガイド６ａが装着され、他端側に駆動手段１９を構成するシリンダ３６が連結されている。収容部３５は、図４、図６に示すように、支持アーム３４の側壁３５ａ，３５ｂ間にキャリアリング５の直径方向に貫通して設けられており、この収容部３５内に静圧キャリアガイド６ａが収容され、その収容部３５の両側の側壁３５ａ，３５ｂを貫通して支持アーム３４に挿通されたフローティング軸１５ａにより静圧キャリアガイド６ａが枢支されている。収容部３５内の静圧キャリアガイド６ａは、図３、図６に示すように、固定手段１６ａにより支持アーム３４に適宜角度で固定可能であり、また固定手段１６ａを解除したときには規制手段１７ａにより規制されるフローティング範囲内でフローティング可能である。

固定手段１６ａは静圧キャリアガイド６ａの一方のピン孔２１に圧入された固定ピン３９と、固定ピン３９が嵌脱するピン孔３８ｂを有し且つ支持アーム３４の側面に着脱自在に装着された固定ブラケット３８とを有する。固定ブラケット３８は基部側の固定ボルト４０により支持アーム３４に着脱自在に枢着され、その長孔３８ａを貫通して支持アーム３４側に螺合する調整ボルト４１により固定ボルト４０廻りに角度調整可能である。ピン孔３８ｂは固定ブラケット３８の先端部に設けられ、このピン孔３８ｂ固定ピン３９が嵌脱自在に嵌合している。規制手段１７ａは静圧キャリアガイド６ａの他方のピン孔２１と、収容部３５を貫通してピン孔２１に挿通された規制ピン４２とにより構成され、規制ピン４２とピン孔２１との間にフローティング範囲に相当する隙間が設けられている。

シリンダ３６は支持アーム３４の連結ピン４４と可動台８の枢支ピン４５との間に介在され、支持アーム３４を枢軸３３廻りに揺動させて静圧キャリアガイド６ａをキャリアリング５に対して遠近方向（略直径方向）に移動させるようになっている。支持アーム３４の一端側には、支持アーム３４を所定位置で停止させるストッパー手段４７が設けられている。

ストッパー手段４７は、図３、図６に示すように、可動台８に固定された当接部４８と、支持アーム３４の一端側に調整可能に螺合されたねじ式のストッパー４９とを備え、ストッパー４９を調整することにより、キャリアリング５の直径方向の両側の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２間の間隔が変化し、その両静圧キャリアガイド６ａ，６ｂ間の略中央にキャリアリング５が位置すべく隙間を調整可能である。従って、ストッパー手段４７は静圧キャリアガイド６ａの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間を調整する隙間調整手段を兼用している。

下側の２個の静圧キャリアガイド６ｂは、図３、図５、図１０、図１１に示すように、フローティング軸１５ｂと、固定ブラケット５０を含む固定手段１６ｂ（図３、図５、図１０参照）及び規制手段１７ｂ（図１１参照）とを介して固定状態とフローティング状態とに変更可能に装着されている。

フローティング軸１５ｂは可動台８に固定されている。固定ブラケット５０は長手方向の一端側がフローティング軸１５ｂに対して表裏反転可能で且つフローティング軸１５ｂ廻りに角度調整可能に装着され、また他端側に固定孔５３と、この固定孔５３よりも大径のフローティング凹部５４とが設けられている。静圧キャリアガイド６ｂはフローティング軸１５ｂにより枢支され、また一方のピン孔２１には係合ピン５５が圧入されている。係合ピン５５の固定ブラケット５０側への突出量は、フローティング凹部５４を静圧キャリアガイド６ｂ側に向けたときに、固定孔５３に係合しない程度となっている。

静圧キャリアガイド６ｂを固定するときの固定手段１６ｂは、図３、図５、図１０に示すように、係合ピン５５と固定ブラケット５０のピン孔２１とにより構成され、係合ピン５５をピン孔２１に挿入することにより、静圧キャリアガイド６ｂを固定するようになっている。

また静圧キャリアガイド６ｂのフローティング範囲を規制する規制手段１７ｂは、図１１に示すように、係合ピン５５と固定ブラケット５０のフローティング凹部５４とにより構成され、係合ピン５５がフローティング凹部５４に入ったときの両者の隙間が静圧キャリアガイド６ｂのフローティング範囲に対応するようになっている。

固定ブラケット５０の一端側には、フローティング軸１５ｂの基部を掴む二つ割り状の掴み部５６と、この掴み部５６を締結する締結ボルト５７とが設けられており、固定ブラケット５０はフローティング軸１５ｂに対して角度調整可能である。なお、固定孔５３、フローティング凹部５４は、固定ブラケット５０をフローティング軸１５ｂ廻りに角度調整できるように、固定ブラケット５０の長手方向に長く形成されている。

ワークＷの研削に際しては、キャリア４に装着されたワークＷを一対の静圧パッド１により左右両側から非接触で静圧支持すると共に、キャリアリング５の外周に略四等配に配置された各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧ポケット２３からキャリアリング５の外周面１２に静圧流体を供給して、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂにより静圧流体を介してキャリアリング５を非接触で静圧支持し、駆動ギヤー１４によりリングギヤー１３を介してキャリアリング５を駆動しキャリア４に装着されたワークＷをその回転軸心廻りに回転させて、一対の研削砥石３によりワークＷの両面を所定仕上げ寸法になるまで研削する。

このようにすれば、外周の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂによりキャリアリング５を非接触で静圧支持することができる。即ち、キャリアリング５の外周面１２との間には各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂから供給される静圧流体があり、この各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂにより静圧流体を介してキャリアリング５を外周側から非接触で静圧支持できる。一方、キャリアリング５の両端面との間には、従来と同様に各静圧パッド１から供給される静圧流体があり、各静圧パッド１により静圧流体を介して非接触で静圧支持できる。

このためキャリアリング５の外周及び両端面の全てが非接触で静圧支持されることになり、ガイドローラによりキャリアリング５を支持する従来の接触支持方式に比較して、研削サイクル中にキャリアリング５からキャリア４を介してワークＷに加わる外力が少なくなり、ワークＷの回転精度（主に外周振れ）を改善できる。従って、ワークＷの研削精度を向上させることができる。

しかも、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂにより静圧流体を介して非接触でキャリアリング５を回転自在に静圧支持するため、接触支持方式の場合のような部材相互の接触による摩耗等の問題がなく、半永久的に良好な回転精度を維持することができる。このため摩耗等によるワークＷの研削精度の悪化、保全工数の増加、消耗品の費用の発生等を防止することができる。

またキャリアリング５の外周に略四等配に配置された各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの内、キャリアリング５の直径方向の両側に配置された静圧キャリアガイド６ａ，６ｂは、図３に示すように、静圧流体の圧力及び流量が十分大である同一回路２７に接続されているため、静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との間の隙間が変動したときには、同一回路２７内の圧力を揃えようとする力が働き、キャリアリング５が定位置を保とうとするため、安定した回転精度を得ることができる。

即ち、何等かの原因により対向する一対の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの圧力バランスが崩れて、例えば下側の静圧キャリアガイド６ｂとキャリアリング５との隙間が狭くなった場合には、その静圧キャリアガイド６ｂの静圧ポケット２３内の圧力が上昇する。一方、上側の静圧キャリアガイド６ａとキャリアリング５との隙間が広くなり、その静圧キャリアガイド６ａの静圧ポケット２３内の圧力が低下する。このため両静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧ポケット２３の圧力差により、キャリアリング５は両静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの間の隙間が均等になるように移動して定位置を保つことになる。

キャリアリング５の外周面１２はキャリア４の回転中心に対して略同心状の円筒面であって、静圧流体の圧力が逃げる溝等がない形状であり、このキャリアリング５の外周面１２に静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２が微少隙間をおいて近接しているため、静圧流体によりキャリアリング５を安定性よく支持することができ、キャリアリング５の安定した回転精度を得ることができる。しかも各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２には、キャリアリング５の回転方向に２個の静圧ポケット２３があり、その中間の逃がし溝２４で二分割した構成となっているので、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂ単体でキャリアリング５の回転方向の両側における静圧流体の圧力をバランスさせることができる。

キャリア手段７の着脱時にはシリンダ３６により支持アーム３４を図３に二点鎖線で示すように枢軸３３廻りに図３のａ矢示方向に揺動させて、上側の２個の静圧キャリアガイド６ａをキャリアリング５の直径方向に離間させる。またキャリアリング５を所定位置に入れた後は，シリンダ３６により支持アーム３４を枢軸３３廻りに反ａ矢示方向へと回動させる。そして、上側の静圧キャリアガイド６ａの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２とが所定隙間になると、ストッパー４９が当接部４８に当接して支持アーム３４の回動を規制する。

このようにシリンダ３６により支持アーム３４を駆動して上側の静圧キャリアガイド６ａを移動させることにより、キャリアリング５の直径方向の両側に配置された一対の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂ間の間隔が変化するため、キャリアリング５の出し入れを容易に行うことができ、またその自動化を容易に図ることができる。

またストッパー手段４７のねじ式のストッパー４９が当接部４８に当接する位置を調整することにより、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間を任意に調整することができる。即ち、ストッパー４９を調整することにより、ストッパー４７が当接部４８に当接するときの支持アーム３４の位置が変化し、キャリアリング５の直径方向の両側の静圧キャリアガイド６ａの静圧面２２間の間隔が変化する。そして、キャリアリング５の直径方向の両側の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂからキャリアリング５の外周へと静圧流体を供給したときに、両静圧キャリアガイド６ａ，６ｂ間の略中央にキャリアリング５が位置し、キャリアリング５の外周面１２と両側の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２との間隔が略一致する。従って、キャリアリング５の直径方向の両側の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２間の間隔に応じて、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との間隔を調整することができる。

各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂは固定状態とフローティング状態とに変更可能であり、必要に応じて段取りを変更することにより、適宜使い分けることができる。例えば、キャリアリング５の真円度が高くキャリアリング５を確実に静圧支持できる場合には、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを固定状態とし、またキャリアリング５の真円度が低い場合には各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂをフローティング状態とすることができる。また下側の２個の静圧キャリアガイド６ｂを固定し、上側の２個の静圧キャリアガイド６ａをフローティング状態とすることもできる。

図３、図６は各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを固定した状態を示す。上側の静圧キャリアガイド６ａを固定する場合には、図３、図５、図６、図１０に示すように静圧キャリアガイド６ａの固定ピン３９を固定ブラケット３８のピン孔３８ｂに挿入し、また固定ブラケット３８を固定ボルト４０で支持アーム３４に枢着する。この状態で固定ボルト４０廻りに長孔３８ａの範囲内で固定ブラケット３８を回動させると、静圧キャリアガイド６ａがフローティング軸１５ａ廻りに回動して、フローティング軸１５ａの両側で静圧キャリアガイド６ａの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間が変化するので、フローティング軸１５ａの両側でその隙間が略均等になった位置で調整ボルト４１を締め付けて固定すれば良い。

なお、静圧キャリアガイド６ａの固定に際しての調整代は通常ピン孔２１の規制ピン４２との隙間の範囲内であるため、規制ピン４２はピン孔２１に挿通したままで良い。また静圧キャリアガイド６ａの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間の大小は、ストッパー手段４７により適宜調整する。

下側の静圧キャリアガイド６ｂを固定する場合には、図５、図１０に示すように、静圧キャリアガイド６ｂと固定ブラケット５０との固定孔５３に係合ピン５５を挿入し、フローティング軸１５ｂの両側で静圧キャリアガイド６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間が略均等になるように、固定ブラケット５０の角度をフローティング軸１５ｂ廻りに廻して調整した後、締結ボルト５７を締め付けて固定ブラケット５０をフローティング軸１５ｂに固定する。これによって下側の静圧キャリアガイド６ｂが固定状態となる。

このように各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを固定した場合にも、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２に２個の静圧ポケット２３があり、この各静圧ポケット２３からキャリアリング５の外周面１２に静圧流体が供給されるので、静圧流体を介してキャリアリング５を静圧支持することができる。また各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂが固定状態であるため、キャリアリング５のフラツキを防止してキャリアリング５を確実に静圧支持することができる。

上側の静圧キャリアガイド６ａをフローティング状態にする場合には、固定ブラケット３８を取り外せば、静圧キャリアガイド６ａの固定ピン３９が固定ブラケット３８のピン孔３８ｂから外れるので、固定手段１６ａによる静圧キャリアガイド６ａの固定を解除できる。これによって規制ピン４２とピン孔２１との隙間の範囲内で静圧キャリアガイド６ａをフローティング軸１５ａ廻りにフローティングさせることができる。

また下側の静圧キャリアガイド６ｂをフローティング状態にする場合には、図１１に示すように固定ブラケット５０を反転させて、規制手段１７ｂの範囲内で静圧キャリアガイド６ｂをフローティング可能に装着する。先ず最初に静圧キャリアガイド６ｂをフローティング軸１５ｂから取り外して、固定ブラケット５０を表裏反転させてフローティング軸１５ｂに装着する。次に静圧キャリアガイド６ｂをフローティング軸１５ｂに套嵌して、その係合ピン５５を固定ブラケット５０のフローティング凹部５４に係合させる。

そして、フローティング軸１５ｂの両側で静圧キャリアガイド６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間が略均等になるように、固定ブラケット５０をフローティング軸１５ｂ廻りに調整して締結ボルト５７により固定する。これによって係合ピン５５とフローティング凹部５４との隙間の範囲内で静圧キャリアガイド６ｂをフローティング軸１５ｂ廻りにフローティングさせることができる。

このように各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂをフローティング可能にした後、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの各静圧ポケット２３からキャリアリング５の外周面１２に静圧流体を供給すると、その静圧流体を介してキャリアリング５を静圧支持することができる。またフローティング軸１５ａ，１５ｂの両側で静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間に違いが生じたときには、フローティング軸１５ａ，１５ｂの両側の隙間が略一致するように静圧キャリアガイド６ａ，６ｂがフローティング軸１５ａ，１５ｂ廻りにフローティングする。このため静圧キャリアガイド６ａ，６ｂとキャリアリング５との接触を未然に防止することができる。更に静圧キャリアガイド６ａ，６ｂのフローティング範囲を規制する規制手段１７ａ，１７ｂがあるため、静圧キャリアガイド６ａ，６ｂのフローティング軸１５ａ，１５ｂ廻りの不安定な揺動等を防止できる。

各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの全てを固定状態又はフローティング状態にして使用する他、例えば下側の２個の静圧キャリアガイド６ｂを固定し、支持アーム３４に装着された上側の２個の静圧キャリアガイド６ａをフローティング軸１５ａ廻りにフローティング可能にして使用することもできる。この場合には、キャリアリング５の着脱作業を容易にしながらも、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間を小さくして、キャリアリング５を安定的に静圧支持できる。

即ち、上側の静圧キャリアガイド６ａを枢軸３３廻りに回動する支持アーム３４に装着する場合、この静圧キャリアガイド６ａを支持アーム３４に固定すれば、誤差の集積等によって静圧キャリアガイド６ａがキャリアリング５と接触する恐れがあり、静圧キャリアガイド６ａ，６ｂとキャリアリング５との隙間を小さくし難くなる。しかし、支持アーム３４に対して静圧キャリアガイド６ａをフローティング可能に装着することにより、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間を小さくしながらも、上側の静圧キャリアガイド６ａのフローティングによってキャリアリング５との接触を防止できる。

因みにセラミック製のキャリアリング５を用いて、本発明の非接触支持方式と従来の支持ローラによる接触支持方式とについて検証したところ、本発明の非接触支持方式では従来の接触支持方式に比較してキャリアリング５の外周振れを１／５程度に抑えることができた。図１２はキャリアリング５の真円度の測定結果を示す。図１３は従来の接触支持方式の場合、図１４は本発明の非接触支持方式の場合の夫々のキャリアリング５の外周振れの測定結果を示す。

キャリアリング５には図１２に示すように外周真円度が約５μｍ（実測値４．５μｍ）のセラミック製を用いて、従来の接触支持方式、本発明の非接触支持方式の夫々におけるキャリアリング５の外周振れを測定した。従来の接触支持方式の場合には、外周振れの測定値は図１３に示すように約１５μｍであり、これからキャリアリング５の外周真円度（約５μｍ）を差し引くと、外周振れは約１０μｍとなる。これに対して非接触支持方式の場合の振れの測定値は図１４に示すように約７μｍであり、これからキャリアリング５の外周真円度（約５μｍ）を差し引くと、外周振れは約２μｍとなる。

してみると本発明の非接触支持方式では、従来の接触支持方式に比較してキャリアリング５の外周振れを１／５程度に抑えることができる。このためキャリアリング５の回転精度はキャリア４を介してその内周に接しているワークＷに直接伝わり、研削サイクル中に一対の研削砥石３で挟み込まれて固定されたワークＷの研削点に作用して、ワークＷの研削に直ちに影響を与えるることになるが、本発明の非接触支持方式を採用することにより、キャリアリング５の外周振れの影響を小さくでき、ワークＷの安定した研削精度を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば実施形態では、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを固定状態とフローティング状態とに変更可能にしているが、全ての静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを固定式又はフローティング式にしても良いし、下側の複数個の静圧キャリアガイド６ｂを固定式とし、上側の複数個の静圧キャリアガイド６ａをフローティング式としても良い。

静圧キャリアガイド６ａ，６ｂはキャリアリング５の外周に略等配に配置することが望ましいが、複数個の静圧キャリアガイド６ａ，６ｂによってキャリアリング５を静圧支持できる限りは、略等配に配置する必要はない。また静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを略等配に配置する場合、静圧キャリアガイド６ａ，６ｂは３個以上あれば良い。そして、静圧キャリアガイド６ａ，６ｂが３個の場合には、例えば下側に２個の静圧キャリアガイド６ｂを配置し、上側の１個の静圧キャリアガイド６ａをキャリアリング５の直径方向に移動可能に設けても良い。

静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２にフローティング軸１５ａ，１５ｂに対して回転方向に略対称に静圧ポケット２３を設ける場合、実施形態に例示するように回転方向に二分割して配置しても良いし、回転方向に長い１個の静圧ポケット２３を連続状に設けても良い。支持アーム３４を駆動する駆動手段１９はシリンダ３６の他、モータにより構成し、そのモータによりねじ軸又はギヤーを介して支持アーム３４を駆動するようにしても良い。

静圧キャリアガイド６ａ，６ｂをキャリアリング５に対して遠近方向に移動させる場合、可動台８にキャリアリング５の略直径方向の案内機構を設け、その案内機構に沿って移動自在に静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを設けても良い。また実施形態では、支持アーム３４を所定位置に停止させるストッパー手段４７と、静圧キャリアガイド６ａ，６ｂの静圧面２２とキャリアリング５の外周面１２との隙間を調整する隙間調整手段とを兼用するようにしているが、この両者は別々に設けても良い。

全ての静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを同一回路２７を経て静圧流体の供給源２９に接続しても良いし、各静圧キャリアガイド６ａ，６ｂを個別に独立する圧力制御回路を介して供給源２９に接続しても良い。更に実施形態では、横型平面研削盤について例示したが、縦型でも同様に実施することが可能である。またワークＷは薄板状のものであれば、何であっても良い。

１ 静圧パット
３ 研削砥石
４ キャリア
５ キャリアリング
６ａ，６ｂ 静圧キャリアガイド
１２ 外周面
１５ａ，１５ｂ フローティング軸
１６ａ，１６ｂ 固定手段
１７ａ，１７ｂ 規制手段
１９ 駆動手段
２１ ピン孔
２２ 静圧面
２９ 供給源
３３ 枢軸
３４ 支持アーム
４７ ストッパー手段（隙間調整手段）
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. キャリアに装着された薄板状ワークを一対の静圧パットにより非接触で静圧支持し、前記キャリアを介して前記ワークを回転させながら、一対の研削砥石により前記ワークの両面を研削するに際し、前記キャリアの外周のキャリアリングを周方向に複数個の静圧キャリアガイドにより非接触で静圧支持することを特徴とする薄板状ワークの研削方法。
2. キャリアに装着された薄板状ワークを一対の静圧パットにより非接触で静圧支持し、前記キャリアを介して前記ワークを回転させながら、一対の研削砥石により前記ワークの両面を研削する両頭平面研削盤において、前記キャリアの外周のキャリアリングを非接触で静圧支持する静圧キャリアガイドを周方向に複数個備えたことを特徴とする両頭平面研削盤。
3. 前記キャリアリングは円筒面状の外周面を有し、該外周面に近接して前記各静圧キャリアガイドを略等配に配置したことを特徴とする請求項２に記載の両頭平面研削盤。
4. 前記静圧キャリアガイドは固定であることを特徴とする請求項２又は３に記載の両頭平面研削盤。
5. 前記静圧キャリアガイドはフローティング可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の両頭平面研削盤。
6. 前記キャリアリングの回転中心と略平行なフローティング軸により前記各静圧キャリアガイドを枢支し、該各静圧キャリアガイドに、前記キャリアリングの外周面との間に静圧流体を供給する静圧ポケットを前記フローティング軸に対して前記キャリアリングの回転方向に略対称に備えたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の両頭平面研削盤。
7. 前記キャリアリングの回転中心と略平行な枢軸により揺動自在に枢支され且つ少なくとも一部の前記静圧キャリアリングを前記キャリアリングに対して遠近方向に移動可能に支持する支持アームと、該支持アームを前記枢軸廻りに回動させる駆動手段と、前記支持アームを所定位置に停止させるストッパー手段とを備えたことを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の両頭平面研削盤。
8. 前記静圧キャリアガイドは固定状態と、前記キャリアリングの回転中心と略平行なフローティング軸廻りにフローティングするフローティング状態とに変更可能であることを特徴とする請求項２〜７の何れかに記載の両頭平面研削盤。
9. 前記キャリアリングの外周に略等配に配置された３個以上の前記静圧キャリアガイドを備え、該３個以上の静圧キャリアガイドの内、少なくとも１個の前記キャリアガイドの位置を前記キャリアリングの略直径方向に調整して前記３個以上の静圧キャリアガイドを静圧面と前記キャリアリングの外周面との隙間を調整する隙間調整手段を備えたことを特徴とする請求項２〜８の何れかに記載の両頭平面研削盤。

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