專利名稱：研磨設(shè)備和研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研磨設(shè)備和研磨方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種使用研磨磨料膜(在下文中稱為“研磨膜”或“膜”)作為工具的研磨設(shè)備和研磨方法。
背景技術(shù)：
近年來對(duì)于高精度工件的需求的發(fā)展已經(jīng)引起對(duì)使用研磨膜完成超磨光的注意。
如日本專利申請(qǐng)審定公開號(hào)No.7-237116中所披露的，對(duì)于超磨光來說，將研磨膜的研磨面壓在背部具有推擠底板的工件上，使得工件轉(zhuǎn)動(dòng)并且振動(dòng)以對(duì)其進(jìn)行研磨。

發(fā)明內(nèi)容
研磨膜的研磨面具有粘附于其上的大量磨粒，并且易于很快成塊，導(dǎo)致研磨性的惡化。
在考慮了以上問題的基礎(chǔ)上作出了本發(fā)明。因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可克服所述退化的研磨設(shè)備和研磨方法。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，依照本發(fā)明的一個(gè)方面，研磨設(shè)備包括研磨膜、被構(gòu)成得用于供給所述膜的膜進(jìn)料器、被構(gòu)成得使得工件轉(zhuǎn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)裝置、被構(gòu)成得使得所述工件相對(duì)于所述膜運(yùn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)裝置、底板組、被構(gòu)成得用于操控底板組以將所述膜壓在工件上的底板組操控器，以及被構(gòu)成得用于延緩所述膜的研磨性退化的退化延緩器。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，研磨方法包括供給研磨膜、使得工件轉(zhuǎn)動(dòng)、使得所述工件相對(duì)于所述膜運(yùn)動(dòng)、操控底板組以將所述膜壓在工件上，以及延緩所述膜的研磨性的退化。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，從所述描述中將更全面地理解本發(fā)明的上述和其他目的和新穎特征，其中圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備的左側(cè)視圖；圖2是圖1設(shè)備的研具的閉合狀態(tài)的后視圖；圖3是圖2研具的打開狀態(tài)的后視圖；圖4是圖2中“A”的詳圖；圖5是圖2研具的膜供給時(shí)限圖；圖6是第一實(shí)施例的第一變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的膜供給時(shí)限圖；圖7是第一實(shí)施例的第二變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的膜供給時(shí)限圖；圖8是第一實(shí)施例的第三變型所涉及的研磨設(shè)備的研具控制系統(tǒng)的視圖；圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備的研具的閉合狀態(tài)的后視圖；圖10是圖9研具的打開狀態(tài)的后視圖；圖11是第二實(shí)施例的第一變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的膜清潔器的截面圖；圖12是第二實(shí)施例的第二變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的膜清潔器的截面圖；圖13是第二實(shí)施例的第三變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的膜清潔器的截面圖；圖14是本發(fā)明第三實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備的左側(cè)視圖；圖15是圖14設(shè)備的研具的閉合狀態(tài)的后視圖；圖16是圖15研具的打開狀態(tài)的后視圖；圖17是圖15研具的上部或下部研具的截面圖；圖18是沿圖17的線“C1”-“C1”所截的截面圖；圖19是第三實(shí)施例的一個(gè)變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的上部研具的底板殼的截面圖；
圖20是沿圖19的線“C2”-“C2”所截的截面圖；圖21是本發(fā)明第四實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備的研具的閉合狀態(tài)的后視圖；圖22是圖21研具的打開狀態(tài)的后視圖；圖23是圖21中“D”的詳圖；圖24是本發(fā)明第五實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備的研具的閉合狀態(tài)的后視圖；圖25是圖24中研具的“E”的詳圖；圖26是圖24中研具的膜的截面圖；圖27是第五實(shí)施例的第一變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的閉合狀態(tài)的側(cè)視圖；圖28是圖27研具的特征曲線圖；圖29是第五實(shí)施例的第二變型所涉及的研磨設(shè)備的閉合狀態(tài)的側(cè)視圖；圖30是本發(fā)明第六實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備的左側(cè)視圖；圖31是圖30設(shè)備的研具的閉合狀態(tài)的后視圖；圖32是圖31研具的打開狀態(tài)的后視圖；圖33是圖31中“F”的詳圖；圖34是圖31研具的上部研具元件的后視圖，其中元件沿CW(順時(shí)針方向)振動(dòng)；圖35是沿CCW(逆時(shí)針方向)振動(dòng)的上部研具元件的后視圖；圖36是圖30設(shè)備的工件的透視圖；圖37是圖31研具處的工件的橫截面圖；圖38是圖31研具的控制系統(tǒng)的視圖；圖39是第六實(shí)施例的一個(gè)變型所涉及的研磨設(shè)備的研具的后視圖；以及圖40A到40D是圖39研具的上部研具的后視圖，其中上部研具正在浮動(dòng)以追蹤工件。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的六個(gè)實(shí)施例，以及其一些變型。相同的元件或器件用相同的附圖標(biāo)記表示。
(第一實(shí)施例)現(xiàn)在將參照?qǐng)D1到圖5對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1示出了正交X-Y-Z坐標(biāo)系所限定的三維空間中的第一實(shí)施例所涉及的作為機(jī)加工工具的研磨設(shè)備100，其中設(shè)備100具有平行于X-軸的加工縱向、平行于Y-軸的加工橫向、以及沿Z-軸的加工高度。
研磨設(shè)備100包括固定于地基(未示出)的機(jī)架FR、安裝于機(jī)架FR上并被構(gòu)成得以滑動(dòng)的方式相對(duì)于機(jī)架FR縱向位移的下部臺(tái)27，以及一對(duì)前后上部臺(tái)26，所述前后上部臺(tái)26分別被安裝于下部臺(tái)27上并被構(gòu)成得以滑動(dòng)的方式相對(duì)于下部臺(tái)27橫向位移。臺(tái)26、27具有受控于NC(數(shù)字控制)控制器C(用作研磨性退化延緩器的制導(dǎo)系統(tǒng))的螺旋進(jìn)給系統(tǒng)(未示出)。
前上部臺(tái)26具有安裝于其上并裝有可與夾盤23一起轉(zhuǎn)動(dòng)的軸21的頭座22。后上部臺(tái)26具有安裝于其上并裝有中心部分25a的尾座25。夾盤23適合于夾緊工件W(例如，圖1中所示的曲軸)的一個(gè)縱向端部，與支撐工件W另一個(gè)縱向端部的中心部分25a合作，以便于將該工件W設(shè)置在用于研磨的位置中。
軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M1通過傳動(dòng)帶24驅(qū)動(dòng)所述軸21以使其轉(zhuǎn)動(dòng)。由編碼器S1檢測(cè)(根據(jù)角位移和/或角速度或rpm(每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)))軸21的轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器S1的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制器C中。當(dāng)馬達(dá)M1通過命令線La受控于控制器C時(shí)，所述工件W被控制得在夾盤23與中心部分25a之間繞其縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
因此，構(gòu)成NC-控制的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20的“以可操作的方式連接的馬達(dá)M1、帶24與軸21的組合”驅(qū)動(dòng)工件W以使其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20可包括編碼器S1，并且包含夾盤23與中心部分25a以構(gòu)成工件夾具。
下部臺(tái)27通常被一組作為壓縮于臺(tái)27的后端和機(jī)架FR的相對(duì)元件之間的平行彈性元件的彈簧34向前偏壓，以使得臺(tái)27的前端與裝配或固定于偏心驅(qū)動(dòng)軸33a上的圓形凸輪盤33的圓周相接觸。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M2通過齒輪組33b驅(qū)動(dòng)所述軸33a以使其轉(zhuǎn)動(dòng)。由編碼器S2檢測(cè)(根據(jù)角位移和/或角速度或rpm)軸33a的轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器S2的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制器C中。馬達(dá)M2通過命令線Lb受控于控制器C。當(dāng)凸輪33繞著軸33a離心地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下部臺(tái)27被驅(qū)動(dòng)得與其上的上部臺(tái)26以及座22、25一起往復(fù)縱向移動(dòng)。
因此，構(gòu)成NC-控制的縱向往復(fù)或振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30的“馬達(dá)M2、齒輪組33b、軸33a、凸輪33以及彈簧34的協(xié)作組合”使得夾持在夾盤23與中心部分25a之間的工件W縱向振動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30可包括編碼器S2、上部和下部臺(tái)26、27，以及座22、25。
工件W的振動(dòng)具有取決于偏心軸33a的偏移量的振幅，所述偏移量即，凸輪33的地理中心與軸33a的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的距離。每單位時(shí)間的振動(dòng)數(shù)量取決于馬達(dá)M2的rpm，并且振動(dòng)的瞬時(shí)速度取決于偏移量乘以馬達(dá)rpm的余弦。最好通過在軸33a與松配合凸輪33的安裝孔之間插入間隔片或調(diào)整片而調(diào)節(jié)偏移量，或通過使用在可控流體壓力下可延展的距離元件而調(diào)節(jié)偏移量。
如果需要的話，工件W可已被模制或軋制、擠壓、變形和/或焊接并且切削、碾磨、鉆孔和/或磨光，以便于在研磨設(shè)備100處被加工(例如，精細(xì)修光或磨光以便于超表面磨光)。工件W具有將在那里(在100處)被加工的總數(shù)為I(I＝預(yù)定整數(shù))的部分{W1(例如，軸頸)、W2(例如，銷)、W3，……、Wi(i＝任意整數(shù)；1≤i≤I)}，其中部分Wi在例如材料、可加工性、空間位置、曲線的外圍形狀和/或表面粗糙度方面可具有彼此不同的加工條件。在本實(shí)施例中，為了便于理解，假定外圍形狀為圓形。
由總數(shù)為J(J＝預(yù)定整數(shù)；J≤I)的選擇性的并且可移除或可更換的研具{100-1、100-2、100-3、……、100-j(j＝任意整數(shù)；1≤j≤J)、……、100-J}的縱向陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)于工件W的研磨，所述研具每個(gè)都由一對(duì)橫向延伸的上部和下部研具110構(gòu)成。J個(gè)研具100-j通過命令線Lc(如果需要的話，可被分支，例如分成為支線Lc1、Lc2、Lc3、……、Lcj、……、LcJ)可同步地或不同步地受控于控制器C。在本實(shí)施例中，為了便于理解，假定J＝I，并且所述控制為同步的。
圖2示出了設(shè)備100的研具100-j的閉合狀態(tài)、圖3示出了研具100-j的打開狀態(tài)。圖4是圖2中“A”的詳圖。
研具100-j由以下部分構(gòu)成適合于使用供給長(zhǎng)度的研磨膜1以協(xié)作的方式研磨工件部分Wi的上部和下部研具110；適合于控制膜1的供給的膜供給系統(tǒng)FF1；以及流體壓力(例如，液壓或氣壓)缸13，所述壓力缸13在控制器C的控制下可操作，用于上部和下部研具110的豎直驅(qū)動(dòng)，以使其分別繞著沿加工-縱向延伸的上部和下部支撐銷14沿CW(順時(shí)針方向)和CCW(逆時(shí)針方向)振動(dòng)，以便于研具100-j的打開-閉合操作。支撐銷14被固定于機(jī)架FR的適當(dāng)元件上。
上部和下部研具110分別形成有沿加工-橫向延伸的上部和下部推臂11、12。上部和下部推臂11、12在它們的上部和下部支撐銷14上的彼此接近的凸出中央部11a、12a處樞轉(zhuǎn)。推臂11、12還在它們的橫向延伸銷13a、13b上的Z形彎曲或直的右側(cè)延伸部分11b、12b的遠(yuǎn)端處樞轉(zhuǎn)，所述延伸部分11b、12b被固定于流體壓力缸13的缸蓋13a和活塞桿13b的遠(yuǎn)端。
推臂11、12分別具有上部和下部左側(cè)延伸部分11c、12c以起到膜擠壓元件(2)的固定器的推動(dòng)器的作用，左側(cè)延伸部分11c、12c在軸21(圖1)的軸向中心線以外延伸，在平面圖中垂直地與中心線和工件部分Wi相交。上部和下部左側(cè)延伸部分11c、12c在它們的相對(duì)側(cè)處分別形成有用于容納以可豎直滑動(dòng)的方式裝配于其中的底板殼3(作為擠壓元件固定器)的上部和下部左側(cè)凹槽11d、12d，以及用于容納固定于其中的上部和下部膜輥R3的上部和下部右側(cè)凹槽11e、12e。左側(cè)延伸部分11c、12c在其豎直外側(cè)處裝有上部和下部橢圓形凸輪16，并且具有分別形成于豎直外側(cè)與上部和下部左側(cè)凹槽11d、12d的底部之間的上部和下部通孔11f、12f，所述通孔11f、12f用于通常被偏壓以沿其滑動(dòng)的上部和下部推桿11g、12g的插入，以跟隨上部和下部凸輪16的移動(dòng)。
通過人工操作或在控制器C的NC控制下，凸輪16以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被裝配于固定在左側(cè)延伸部分11c、11d和控制器C的支撐軸(未示出)上，以便于轉(zhuǎn)動(dòng)以豎直向內(nèi)地推動(dòng)底板殼3。每個(gè)凸輪16的轉(zhuǎn)動(dòng)都可被檢測(cè)并輸入到控制器C。
上部和下部底板殼3在其相對(duì)側(cè)處形成有沿橫向延伸的上部和下部弧形凹槽3a、3b(圖3)，并且具有沿橫向延伸的第一、第二和第三底板2a、2b和2c(作為膜擠壓元件)的一對(duì)上部和下部組2，所述第一、第二和第三底板2a、2b和2c被構(gòu)成得其橫截面基本為梯形的并且沿弧形間隔T(圖4)被嵌在底板殼3中，以便于由這些殼3以及由臂11、12固定。底板2a、2b和2c的暴露面被構(gòu)成為截面為弧形的，具有弧形寬度或弧長(zhǎng)L(圖4)，以便于與待研磨的工件部分Wi的相應(yīng)表面區(qū)域共形。底板2a、2b和2c由橡膠、合成樹脂、金屬(例如，鋁)或金屬合金構(gòu)成以便于具有研磨所需的足夠剛性。
因此，在研具100-j中，構(gòu)成作為底板推動(dòng)機(jī)構(gòu)40的底板組操控器的“底板殼3、桿11g或12g、凸輪16、臂11或12、缸13以及銷14的組合”使得每個(gè)底板組2都共形地推壓工件部分Wi，其中膜1被擠壓于其間，所述底板推動(dòng)機(jī)構(gòu)40包括起到推動(dòng)力調(diào)節(jié)器或調(diào)整器15作用的“桿11g或12g與凸輪16的組合”。調(diào)整器15可由受控于控制器C的液壓或氣壓缸取代。
研磨膜1(參照?qǐng)D26)被提供為卷繞長(zhǎng)度的帶狀的具有良好撓性但不可延展的薄層或疊層(稱作“襯底”)SB，所述薄層或疊層SB具有作為用于被壓在待研磨工件部分Wi上的磨料前或右側(cè)的面Sf，以及作為當(dāng)?shù)装鍤?以及臂11、12推動(dòng)底板2時(shí)將受底板2擠壓的光滑的后或反面的背面Sb。襯底SB至少在其面Sf(例如圖26中的1a)處是用聚酯制成的，并且具有約25μm到130μm范圍內(nèi)的厚度。沿著長(zhǎng)度或膜1間隔處的間斷式長(zhǎng)度，襯底SB的面Sf具有嵌在其中或通過粘合劑作為粘附體附于其上的均勻分布的顆粒AP(例如圖26中的1c)。磨粒AP是由研磨材料(例如氧化鋁、碳化硅、金剛石)制成的，并且具有幾μm到大約200μm范圍內(nèi)的顆粒尺寸。在背面Sb(例如圖26中的1b)處，襯底SB是用防滑材料(例如橡膠、合成樹脂)制成的，它可為粗糙的或被加工或處理以便于防滑。
將膜供給系統(tǒng)FF1形成為具有用于放松被供應(yīng)以用于研磨的膜1的長(zhǎng)度的膜供帶盤5、用于在研磨之后卷繞待卷起的膜1的長(zhǎng)度的膜卷帶盤6、以及用于協(xié)助膜供給和/或在不約束或干擾的情況下改變膜供給方向的必要數(shù)量的膜供給輥Rk(k＝1、2、3、4、5)。供帶盤5、卷帶盤6、供給輥Rk由架FR(圖1)、上部臂11或下部臂12支撐。架FR支撐供帶盤5、卷帶盤6、供應(yīng)協(xié)助輥R4以及卷繞協(xié)助輥R5。
上部和下部臂11、12具有一對(duì)固定于其左側(cè)延伸部分11c、12c左端的豎直延伸并且較長(zhǎng)的上部和下部輥支撐元件11h、12h，以及設(shè)在左側(cè)延伸部分11c、12c的上部和下部右側(cè)凹槽11e、12e中的一對(duì)較短的上部和下部輥支撐部分11i、12i。上部輥支撐元件11h被構(gòu)成得用于支撐一對(duì)供應(yīng)側(cè)方向改變的上部和下部輥R1，所述輥R1用于協(xié)助所供給長(zhǎng)度的膜1，以使其繞過臂11的上部左側(cè)延伸部分11c、進(jìn)入到上部和下部左側(cè)延伸部分11c、12c之間的空間Sp中，并且在空間Sp或相關(guān)縫隙中沿向右向前的方向前進(jìn)。下部輥支撐元件12h被構(gòu)成得用于支撐一對(duì)卷繞側(cè)方向改變的上部和下部輥R2，所述輥R2用于協(xié)助所供給的膜1的長(zhǎng)度，以使其在空間Sp或相關(guān)縫隙中沿著向左向后的方向后退、從空間Sp中退出，并且繞過下部左側(cè)延伸部分12c。上部和下部輥支撐部分11i、12i被構(gòu)成得用于支撐一對(duì)供給方向改變上部和下部輥R3，所述輥R3用于協(xié)助所供給的長(zhǎng)度膜1，以使其返回到空間Sp中。
膜供給系統(tǒng)FF1包括用于驅(qū)動(dòng)卷帶盤6以使其轉(zhuǎn)動(dòng)以纏繞或卷起膜1(使得供帶盤5放松被供給的一段長(zhǎng)度的膜1)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M3，以及用于檢測(cè)馬達(dá)M3轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器S3。馬達(dá)M3通過其間(參照?qǐng)D8)的命令線(Lcj)受控于控制器C。編碼器S3的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制器C。供帶盤5也可由另一個(gè)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器并受控于控制器C的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)，所述控制器C與馬達(dá)M3同步。
膜供給系統(tǒng)FF1還包括一對(duì)上部和下部鎖定裝置7(圖4)分別用于將膜1的供給部分f鎖定在供給側(cè)(在盤5和輥R4、R1或R3之間)和卷帶側(cè)(在輥R3、R2或R5和盤6之間)。鎖定裝置7受控于控制器C(圖1)，以使得膜1在供給側(cè)和卷帶側(cè)如所需要的那樣被拉緊。類似的鎖定裝置可被安置于盤5和輥R4或R1或輥R1、R3之間以及輥R3、R2或輥R2或R5和盤6之間。
當(dāng)在輥R1-R3和R3-R2之間被拉緊時(shí)，膜1在如圖3中在液壓缸13收縮時(shí)研具100-j被打開的位置處被拉直。當(dāng)如圖2中所示的在液壓缸13延展而研具被關(guān)閉時(shí)，膜1被壓縮在底板2a、2b和2c的任一組2與工件部分Wi之間，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30(圖1)沿加工縱向使得工件W振動(dòng)時(shí)，與工件部分Wi的表面區(qū)域共形地彎曲以便于被上部和下部研具110研磨。
在該實(shí)施例中，膜供給系統(tǒng)FF1適合于一系列間斷的供給膜1以使得膜1用其間的間隔在每個(gè)底板組2處進(jìn)行研磨操作。為了有效地研磨以及有效地使用膜1，通過設(shè)定底板寬度L和底板間隔T與供給部分f的比率，將研具100-j構(gòu)成得在每次操作中防止膜區(qū)域的重復(fù)使用，以使得T∶L∶f＝n∶1∶n，其中n是與操作有關(guān)的底板數(shù)量，即，在每個(gè)底板組2中的數(shù)量。
圖5示出了研具100-j處的膜供給時(shí)限。其中n＝3，T＝3×L，并且f＝3×L(＝f1)。
在第一次操作中，當(dāng)工件W振動(dòng)時(shí)，第一、第二和第三底板2a、2b和2c沿其弧形暴露面具有寬度為L(zhǎng)的第一、第二和第三帶點(diǎn)的工作區(qū)段Wp(2a的p＝1、2b的p＝2、2c的p＝3)，在這種情況下膜1具有用于面Sf處研磨操作的寬度為L(zhǎng)的陰影區(qū)(參照?qǐng)D26)。第一底板2a覆蓋第一工作區(qū)段Wp(p＝1)，并且使用相應(yīng)的膜區(qū)域17，第一底板2a目前是相關(guān)的。
在第一次操作之后，第一供給部分使得膜1移動(dòng)一個(gè)距離f1＝3×L，從而膜區(qū)域17的右側(cè)位移到第二工作區(qū)段Wp(p＝2)左側(cè)的相鄰位置，以使得膜區(qū)域17覆蓋第二工作區(qū)段Wp(p＝2)后面的L寬度區(qū)域尾部。
在第二次操作中，剛好在以上提及的尾部區(qū)域的前面，第二底板2b使用相應(yīng)的新膜區(qū)域以便于研磨。
在第二次操作之后，第二供給部分使得膜1移動(dòng)另一個(gè)距離f1，從而膜區(qū)域17的右側(cè)位移到剛好在第三工作區(qū)段Wp(p＝3)后面的尾部區(qū)域的左側(cè)的相鄰位置，以使得膜區(qū)域17覆蓋第三工作區(qū)段Wp(p＝3)后面的另一個(gè)尾部區(qū)域后的L寬度區(qū)域尾部。
在第三次操作中，剛好在上述另一個(gè)尾部區(qū)域的前面，第三底板2c使用相應(yīng)的新膜區(qū)域以便于研磨。
在第三次操作之后，第三供給部分使得膜1移動(dòng)另一個(gè)距離f1，從而膜區(qū)域17的右側(cè)位移到剛好在第三工作區(qū)段Wp(p＝3)前面的前面區(qū)域右側(cè)的位置，以使得區(qū)域17覆蓋前面區(qū)域。
在第四次操作中，剛好在以上提及的前面區(qū)域的后面，第三底板2c使用相應(yīng)的新膜區(qū)域以便于研磨。
在第四次操作之后，第四供給部分使得膜1移動(dòng)另一個(gè)距離f1，從而膜區(qū)域17的右側(cè)位移到第三工作區(qū)段Wp(p＝3)前面的超越區(qū)域右側(cè)的位置，在其間連接有三個(gè)L寬度區(qū)域，以使得膜區(qū)域17覆蓋所述超越區(qū)域。
在第五次操作中，剛好在以上提及的三個(gè)區(qū)域的后面，第三底板2c使用相應(yīng)的新膜區(qū)域以便于研磨。應(yīng)該注意的是，在最后的工作區(qū)段Wp(p＝3)之后，在之間沒有不使用的區(qū)域的情況下整個(gè)膜區(qū)域被連接，以使得膜1的襯底面Sf已被完全一次使用，從而允許均勻的研磨操作和膜1的有效使用。
(第一實(shí)施例的第一變型)圖6示出了第一實(shí)施例的第一變型所涉及的研磨設(shè)備的研具100-j處的膜供給時(shí)限，其中n＝4，T＝4×L，并且f＝4×L(＝f2)。
在該研具100-j中，每個(gè)底板組2具有覆蓋沿其弧形暴露面具有寬度為L(zhǎng)的第一、第二、第三和第四帶點(diǎn)的工作區(qū)段Wq(2a的q＝1、2b的q＝2、2c的q＝3、2d的q＝4)的四個(gè)底板2a、2b、2c和2d，在這種情況下膜1具有用于面Sf處研磨操作的寬度為L(zhǎng)的陰影區(qū)。在第一次操作中，第一底板2a覆蓋第一工作區(qū)段Wq(q＝1)，并且使用相應(yīng)的膜區(qū)域18，其現(xiàn)在與第五供給部分之后的第六次操作有關(guān)。
在該變型中，在最后的工作區(qū)段Wq(q＝4)之后，在之間沒有不使用的區(qū)域的情況下整個(gè)膜區(qū)域被連接，以使得膜1的襯底面Sf已被完全一次使用，從而允許均勻的研磨操作和膜1的有效使用。
(第一實(shí)施例的第二變型)圖7示出了第一實(shí)施例的第二變型所涉及的研磨設(shè)備的研具100-j處的膜供給時(shí)限，其中n＝2，T＝2×L，并且f＝2×L(＝f3)。
在該研具100-j中，每個(gè)底板組2具有覆蓋沿其弧形暴露面具有寬度為L(zhǎng)的第一和第二帶點(diǎn)的工作區(qū)段Wr(2a的r＝1、2b的r＝2)的兩個(gè)底板2a、2b，在這種情況下膜1具有用于面Sf處研磨操作的寬度為L(zhǎng)的陰影區(qū)。在第一次操作中，第一底板2a覆蓋第一工作區(qū)段Wr(r＝1)，并且使用相應(yīng)的膜區(qū)域19，其現(xiàn)在與第三供給部分之后的第四次操作有關(guān)。
在該變型中，在最后的工作區(qū)段Wr(r＝4)之后，在之間沒有不使用的區(qū)域的情況下整個(gè)膜區(qū)域被連接，以使得膜1的襯底面Sf已被完全一次使用，從而允許均勻的研磨操作和膜1的有效使用。
(第一實(shí)施例的第三變型)圖8示出了第一實(shí)施例的第三變型所涉及的研磨設(shè)備的研具100-j的控制系統(tǒng)。
該變型不同于第一實(shí)施例100之處在于，通過布置于上部和下部底板殼3之間的膜路徑的迂路附近的攝像機(jī)180，檢測(cè)膜1的襯底面Sf，以找到未使用或可用于研具101-j的下部研具111的底板組2處的研磨操作的重復(fù)使用區(qū)域，并且來自于攝像機(jī)180的圖像數(shù)據(jù)由圖像處理器181處理，以輸入到控制器C。
在控制器C處，處理所輸入的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生以下命令通過支線Lcj輸出到卷帶盤6的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M3，以及鎖定裝置7，如果需要的話實(shí)現(xiàn)膜供給f的校正(圖4)，以避免使用(在下部研具111的底板組2處的操作中)與研具101-j的上部研具111的底板組2處的參考操作之后相比更多的阻塞區(qū)域。
工件W(圖1)可為凸輪軸，并且工件部分Wi(圖4)可為凸輪凸起。在這樣的情況中，甚至在下部研具2的底板組2處，膜供給也被控制得不重復(fù)使用曾經(jīng)使用過的區(qū)域。
(第二實(shí)施例)現(xiàn)在將參照?qǐng)D9和圖10描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖9示出了第二實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備200的研具200-j的閉合狀態(tài)，圖10示出了研磨設(shè)備200的研具200-j的打開狀態(tài)。
該實(shí)施例200不同于第一實(shí)施例100之處在于，膜供給系統(tǒng)FF2具有布置于上部和下部研具110之間并由研具110或框架FR(圖1)支撐的膜清潔器CL1，以允許膜1的重復(fù)使用和均勻研磨。
清潔器CL1被構(gòu)成得用于在上部研具11的底板組2處的研磨操作之后或者當(dāng)研具200-j離開研磨操作時(shí)清潔襯底面Sf(參照?qǐng)D26)。在相關(guān)驅(qū)動(dòng)的操作狀態(tài)的一次掃描之后，清潔器CL1的接通-斷開時(shí)限以及工作狀態(tài)受控于控制器C(圖1)。該掃描可覆蓋圖像處理器181(圖8)的圖像數(shù)據(jù)以檢查膜1的堵塞或通過清潔可去除的異物。
(第二實(shí)施例的第一變型)圖11示出了第二實(shí)施例的第一變型所涉及的研磨設(shè)備210的研具210-j的膜清潔器CL2，并且對(duì)應(yīng)于圖9的“B”的詳圖。
該變型不同于第二實(shí)施例200之處在于，膜供給系統(tǒng)FF21具有膜清潔器CL2，所述膜清潔器CL2包括超聲波刷207、以及設(shè)在輥R3之間的輔助膜輥R31、R32上的膜1的迂路。輥R31被如此布置，即，使得膜1被彎曲或被舉起以使得以襯底面Sf露在外側(cè)的方式通過刷207輕而易舉地清潔它?？蓪⑶鍧嵠鰿L2布置得用于清潔輥R3、R31和/或R32處的膜1。
(第二實(shí)施例的第二變型)圖12示出了第二實(shí)施例的第二變型所涉及的研磨設(shè)備211的研具211-j的膜清潔器CL3。
該變型不同于第二實(shí)施例200之處在于，膜供給系統(tǒng)FF22具有膜清潔器CL3，所述膜清潔器CL3包括超聲波清洗槽208、以及設(shè)在輥R3之間的輔助膜輥R31、R32上的膜1的迂路。輥R31被如此布置，即，使得膜1被彎曲或被舉起以使得襯底面Sf在外側(cè)被浸泡，從而在清洗槽208中可輕而易舉地清潔它。清潔液體可以是用于研磨的冷卻液，且是從冷卻液儲(chǔ)存槽供應(yīng)的?？蓪⑶鍧嵠鰿L3布置得或使其延伸以便于清潔輥R3、R31和/或R32處的膜1。
(第二實(shí)施例的第三變型)圖13示出了第二實(shí)施例的第三變型所涉及的研磨設(shè)備212的研具212-j的膜清潔器CL4。
該變型不同于第二實(shí)施例200之處在于，膜供給系統(tǒng)FF23具有膜清潔器CL4，所述膜清潔器CL4包括高壓噴嘴209、以及設(shè)在輥R3之間的輔助膜輥R31、R32上的膜1的迂路。輥R31被如此布置，即，使得膜1被彎曲或被舉起以使得以襯底面Sf露在外側(cè)的方式通過來自于噴嘴209的射流輕而易舉地清潔它。被噴成射流的清洗液可為用于研磨的冷卻液并且是從冷卻液儲(chǔ)存箱中供應(yīng)的?？蓪⑶鍧嵠鰿L4布置得用于清潔輥R3、R31、和/或R32處的膜1。
(第三實(shí)施例)現(xiàn)在將參照?qǐng)D14到圖18描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖14示出了第三實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備300，圖15是設(shè)備300的研具300-j的閉合狀態(tài)，圖16是研磨設(shè)備300的研具300-j的打開狀態(tài)。圖17是研具300-j的上部或下部研具310的推臂11或12的截面圖，以及圖18是沿圖17的線“C1”-“C1”所截的截面圖。
該實(shí)施例不同于前述實(shí)施例之處在于，研具300-j具有上部和下部研具310，每個(gè)都分別裝有包括推力調(diào)節(jié)器315和連接于外部潤(rùn)滑劑泵P的內(nèi)部潤(rùn)滑劑分配供應(yīng)系統(tǒng)LD的底板推動(dòng)機(jī)構(gòu)340，并且膜供給系統(tǒng)FF3具有與之共同操作的形狀。如第一實(shí)施例100中所描述的，來自于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M1、M2的轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器S1、S2的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)由信號(hào)線L1、L2被輸入到控制器C。
上部推臂11(或下部推臂12)形成有用于容納底板殼3的上部(或下部)左側(cè)矩形凹槽11a(或12a)。該底板殼3可沿凹槽11a(或12a)豎直地滑動(dòng)以通過調(diào)節(jié)器315調(diào)節(jié)推力，所述調(diào)節(jié)器315為底板殼推動(dòng)彈簧和彈簧力調(diào)整螺絲的組合。
底板殼3形成有沿加工縱向延伸的半圓形凹槽，所述凹槽具有切割于其中的沿加工縱向延伸的徑向狹縫345，將梯形突出部分344限定于其間作為底板支撐。這些突出部分344使得它們的弧形頂部343作為底板組2的各個(gè)底板附于其上的半圓形凹槽的其余部分，并且研磨膜1以波狀的方式沿突出部分頂部343和徑向狹縫345的左右壁被引導(dǎo)，以使得徑向空間342被限定于左右壁上的膜1長(zhǎng)度之間。
當(dāng)突出部分頂部343推動(dòng)底板時(shí)，底板組2共形地壓在工件W(或工件部分Wi)的相應(yīng)表面區(qū)域上，并且工件W的其余表面區(qū)域在徑向空間342的開口端延伸。為了將膜1拉入到每個(gè)狹縫345的深度中，在狹縫底部提供了膜迂路供給器341，所述供給器341由一對(duì)緊固于狹縫345左右壁的彈簧349以及張緊輥350構(gòu)成，所述張緊輥350以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式由彈簧349懸掛并通常由彈簧349的彈力徑向向外偏壓，使得膜1在該方向上被拉緊。以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被懸掛的輥350具有減輕被膜1磨損的趨勢(shì)，從而賦予迂路供給器341延長(zhǎng)的操作壽命，允許膜1的平滑供給和膜供給系統(tǒng)FF3的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
為了安裝，將充足長(zhǎng)度的膜1插入到狹縫345中以具有一次形成于其中的徑向迂路，在返回以穿過工件W與相關(guān)底板之間之前，在梯形突出部分344的近端處在張緊輥350上翻轉(zhuǎn)。使用狹縫345的膜1的波狀布置確保了每個(gè)徑向空間342在每個(gè)前端342a和后端342b處打開，并且由張緊輥350周圍的膜迂路、左右側(cè)處的膜1的相對(duì)長(zhǎng)度、以及待研磨的工件W的圓周的露出區(qū)域限定。工件W的圓周交替地具有未被膜1覆蓋的露出區(qū)域和由膜1覆蓋的區(qū)域。
內(nèi)部潤(rùn)滑劑供應(yīng)系統(tǒng)LD被形成為底板殼3中的潤(rùn)滑劑路徑346的網(wǎng)絡(luò)，并通過聯(lián)結(jié)器348和連接管347與外部潤(rùn)滑劑泵P相連接，所述管347具有彈性并可延展，從而避免過度的動(dòng)載荷施加于底板組2或底板殼3上。
每個(gè)徑向空間342都在其前端342a和后端342b兩處與潤(rùn)滑劑路徑346相通，以使得潤(rùn)滑劑從那里流入，并且沿膜1的面Sf引導(dǎo)潤(rùn)滑劑，以確保在待研磨的工件表面區(qū)域上以及在膜1與工件W的研磨表面區(qū)域之間的輸送，使得潤(rùn)滑劑以直接接觸的方式沿工件表面流動(dòng)，或流動(dòng)到待加工的工件W的一點(diǎn)，從而在潤(rùn)滑劑與工件W之間的接觸面積得到有效的擴(kuò)展。
應(yīng)該注意的是，所泵送的潤(rùn)滑劑沿加工縱向從潤(rùn)滑劑路徑346被輸送到徑向空間342中，直接沖洗露在空間342內(nèi)側(cè)的膜面Sf，從而從膜面Sf上清洗土塵。
還應(yīng)該注意的是，具有波狀迂路的膜1交替地具有底板與振動(dòng)的工件W之間的受壓區(qū)域和限定徑向空間342的迂路區(qū)域，其中在受壓區(qū)域工件W隨著熱量的消散被摩擦研磨，而在迂路區(qū)域工件W露出。當(dāng)每個(gè)徑向空間342中的潤(rùn)滑劑流被(膜1迂路區(qū)域的)露出面Sf朝向露出的工件表面引導(dǎo)時(shí)，大部分潤(rùn)滑劑與奪去工件熱量的土塵一起通過與外部相通的前后中心空間342c、342d流出，并且其余部分被供應(yīng)到膜1的受壓區(qū)域與工件W之間，穿過其間的間隙，從中奪去熱量，以流出到下一個(gè)徑向空間342。因此潤(rùn)滑劑被引向待研磨的工件表面上，并位于工件表面與膜之間，或位于膜和底板之間，導(dǎo)致其冷卻和去除土塵，否則潤(rùn)滑劑的所述侵入作用可能會(huì)很困難。
前述作用在膜迂路供給器341的各個(gè)位置處展開，允許潤(rùn)滑劑向待加工工件的多個(gè)點(diǎn)的供應(yīng)容易化，以及潤(rùn)滑劑與工件W之間接觸面積擴(kuò)展方面的相應(yīng)增加，從而能夠更平滑地去除土塵，以及膜1和工件W冷卻的增強(qiáng)。
(第三實(shí)施例的變型)圖19示出了第三實(shí)施例的一個(gè)變型所涉及的研磨設(shè)備的任一研具的上部研具的底板殼303，圖20是沿圖19的線“C2”-“C2”所截的截面圖。
該變型不同于第三實(shí)施例之處在于，從外部潤(rùn)滑劑泵P(圖17)處供應(yīng)的潤(rùn)滑劑被分配并且霧化或被排出以便于被淋在操作中的研磨膜1區(qū)域的背側(cè)Sb(參照?qǐng)D26)，并且底板殼303以及內(nèi)部潤(rùn)滑劑分配供應(yīng)系統(tǒng)LD1具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，而且膜供給系統(tǒng)FF31具有與之共同操作的形狀。
將中空的底板殼303構(gòu)成得具有沿加工縱向延伸的真空底板殼元件361，所述底板殼元件361包括半圓柱形頂部361a、前后豎直部分361b，以及左右側(cè)部361c；以及多個(gè)沿加工縱向延伸的支撐元件344，所述支撐元件344沿徑向被布置于底板殼元件361內(nèi)側(cè)的成角度的等間隔處。
底板殼元件361具有加罩結(jié)構(gòu)，所述加罩結(jié)構(gòu)形成有以合作的方式限定了半圓柱形或筒狀拱頂形的中空部分362的外壁363a和內(nèi)壁363b，所述中空部分362用于將所供應(yīng)的潤(rùn)滑劑分配在內(nèi)壁363b上。內(nèi)壁363b形成有多個(gè)均勻分布的通孔364，所述通孔364用于霧化或排出所分配的潤(rùn)滑劑以使其噴淋到限定于支撐元件344之間的多個(gè)沿加工縱向延伸的梯形狹縫345中。支撐元件344具有附于其徑向內(nèi)部近端的底板組2，并且支撐元件344在其徑向外端處被固定于內(nèi)壁363b。
膜供給系統(tǒng)FF31在每個(gè)梯形狹縫345中都具有膜迂路供給器349，所述膜迂路供給器349由緊固于內(nèi)壁363b的一對(duì)前后彈簧349以及沿加工縱向延伸的張緊輥350構(gòu)成，所述張緊輥350以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式由彈簧349懸掛并通常由彈簧349的彈力徑向向外偏壓。研磨膜1穿過底板殼303與工件W(或工件部分Wi)以及波形迂路之間，以交替地具有底板與研磨的工件W的表面區(qū)域之間的受壓區(qū)域，并且一段長(zhǎng)度的迂路在張緊輥350上伸長(zhǎng)，限定了徑向空間342，在那里露出了待研磨工件W的表面區(qū)域。
潤(rùn)滑劑供應(yīng)系統(tǒng)LD1由中空部分362、孔364、由迂路膜1的背面Sf限定的包括前后端345a和345b的外部徑向空間345、由迂路膜1的面Sf限定的內(nèi)部徑向空間342，以及與外部相通的前后中心空間342c和342d構(gòu)成。
從頂部361a噴淋的水沖洗每個(gè)外部徑向空間345，一些流入到內(nèi)部徑向空間342中，大部分離開中心空間342c和342d，從膜1的區(qū)域和待冷卻的工件W中奪去摩擦熱量。從前后部分361b噴淋到每個(gè)內(nèi)部徑向空間342中的水由膜1引導(dǎo)并顯示出與第三實(shí)施例相似的效果。
不考慮膜迂路供給器341的位置，水被噴淋到整個(gè)空間區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了總的膜冷卻，同時(shí)確保了潤(rùn)滑劑對(duì)于所加工或待加工的工件的所有點(diǎn)的供應(yīng)，并有效地去除了土塵和掉落的磨粒，使得工件被精整得具有提高的均勻表面光潔度，以及改進(jìn)的加工質(zhì)量。
(第四實(shí)施例)現(xiàn)在將參照?qǐng)D21到23描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖21示出了第四實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備400的研具400-j的閉合狀態(tài)，圖22是研具400-j的打開狀態(tài)。圖23是圖21中“D”的詳圖。
該實(shí)施例與前述實(shí)施例的不同之處在于，設(shè)備400除作為沿加工縱向往復(fù)或振動(dòng)機(jī)構(gòu)30(圖1)的“工件振動(dòng)器”之外，還包括作為上部和下部沿加工橫向往復(fù)或振動(dòng)機(jī)構(gòu)432(圖23)的組合的“膜振動(dòng)器”。每個(gè)振動(dòng)機(jī)構(gòu)432都擔(dān)負(fù)膜1振動(dòng)的責(zé)任以使其足夠快從而不受工件轉(zhuǎn)動(dòng)速度的影響。為了使得沿膜1供給方向的膜振動(dòng)有效，振動(dòng)機(jī)構(gòu)432使用振動(dòng)定向豎直膜拉伸機(jī)436和張力定向的橫向膜拉伸機(jī)437。拉伸機(jī)437負(fù)責(zé)以與振動(dòng)同步的方式將膜供給到拉伸機(jī)432，并且在上部和下部振動(dòng)機(jī)構(gòu)432之間被共用。
研具400-j(圖21-22)包括被構(gòu)成得用于膜1的NC-控制供給的膜供給系統(tǒng)FF4；以及一對(duì)上部和下部研具410，每個(gè)都分別裝有底板推動(dòng)器440，所述底板推動(dòng)器440具有用于將底板組402推向待研磨的工件W(或工件部分Wi)表面區(qū)域的底板殼403，其中膜1被壓在其間。
豎直膜拉伸機(jī)436包括適合于使得膜1通過任一底板組402的底板繞其形成迂路的徑向張緊輥R44，以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)器M44，所述振動(dòng)器M44被構(gòu)成得使得輥R44沿徑向振動(dòng)。所述振動(dòng)也可通過例如流體壓力缸實(shí)現(xiàn)。
水平膜拉伸機(jī)437包括適合于使得膜1通過底板組402繞其形成迂路的徑向張緊輥R3，以及彈性元件438(例如彈簧)，所述彈性元件438適合于沿徑向向外的方向正常偏壓輥R3，允許供應(yīng)拉伸機(jī)436處的膜振動(dòng)所需的膜1的必要長(zhǎng)度。當(dāng)研具400-j關(guān)閉時(shí)由桿支撐的輥R3由導(dǎo)桿439(圖21-22)引導(dǎo)以便于被設(shè)置在被牽引的位置中。
膜供給系統(tǒng)FF4包括分別使用上部和下部張緊輥R4、R5的上部和下部張力控制器441，所述張力控制器441由固定于機(jī)架FR(圖1)的上部和下部彈性元件443(諸如彈簧)(圖23)沿其膜張力方向正常偏壓?？刂破?41在鎖定裝置與任一底板組402之間提供張力公差，以助于膜供應(yīng)和沿供給方向的平滑的膜振動(dòng)。在膜供給系統(tǒng)FF4的供應(yīng)側(cè)或卷起側(cè)，張緊輥R4或R5具有位于膜鎖扣裝置7的作用點(diǎn)與底板組2之間的膜1上的作用點(diǎn)。
為了精細(xì)振動(dòng)，底板組402可被多重分開以重復(fù)振動(dòng)定向的膜拉伸機(jī)和張力定向的膜拉伸機(jī)的交替布置。
工件W可具有轉(zhuǎn)動(dòng)離心的偏移軸部分Wi，所述轉(zhuǎn)動(dòng)離心是通過可振動(dòng)臂11、12的合作隨著研磨進(jìn)行的。
膜拉伸機(jī)437的彈簧438與兩個(gè)輥R44或任一輥R44的徑向向外移動(dòng)一起擴(kuò)展以供應(yīng)必要長(zhǎng)度的膜1，允許輥R44的平滑移動(dòng)。膜1是薄的但是足夠堅(jiān)固以承受拉動(dòng)。
在膜振動(dòng)器和工件振動(dòng)器的合作中，工件W經(jīng)受與膜1的Z字型接觸，以便于通過增加數(shù)量的磨粒研磨，允許更短的有效加工。Z字型工件使得土塵更小并且更易去除，并且具有減小堵塞的趨勢(shì)。對(duì)于曲軸的60-mm直徑的軸部分來說，輥R44的振幅在0.5到2.0mm(最好約為1mm)范圍內(nèi)的研磨是適當(dāng)?shù)?。?duì)于輥R44的振動(dòng)頻率來說，10Hz到數(shù)千Hz(而最好為80Hz或更多)范圍內(nèi)的研磨是適當(dāng)?shù)摹?br> (第五實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D24到圖26描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。圖24示出了第五實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備500的研具500-j的閉合狀態(tài)，圖25是圖24中的“E”的詳圖，而圖26是膜1的截面圖。
該實(shí)施例與前述實(shí)施例的不同之處在于，研具500-j具有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括具有通過數(shù)據(jù)線L51與之相連的攝影機(jī)504的粗糙度檢測(cè)器RD，以及用于處理來自于檢測(cè)器RD的作為檢測(cè)數(shù)據(jù)的圖片數(shù)據(jù)的控制器C。
檢測(cè)器RD適合于根據(jù)膜供給系統(tǒng)FF5的輥R1之間的膜1未使用區(qū)域的面Sf(圖26)的表面粗糙度檢測(cè)磨料狀態(tài)。
控制器C適合于控制經(jīng)由命令線L52控制卷帶盤6的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M3；經(jīng)由命令線L53控制每個(gè)底板推動(dòng)器540的推力調(diào)節(jié)器15；以及經(jīng)由命令線L50控制的校準(zhǔn)器507，所述校準(zhǔn)器507用于校準(zhǔn)攝影機(jī)504上游的輥R1之間的膜1的面Sf上的磨粒AP的突出部分高度h(圖26，在襯底1b的粘附層之上)。
粗糙度檢測(cè)器RD可為超深度結(jié)構(gòu)測(cè)量顯微鏡(VK-8500，Keyence)，非接觸性三維表面形狀粗糙度測(cè)量器(New View 5000ZaigoCo.，Ltd)，或任何市場(chǎng)上可買到的檢測(cè)器。
校準(zhǔn)器507由受控于控制器C的校準(zhǔn)器體570和由校準(zhǔn)器體570驅(qū)動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形校準(zhǔn)器工具571構(gòu)成。工具571具有附于其上的磨料金剛石顆粒。工具571與被供給的膜1的F的面Sf相接觸。當(dāng)工具571被驅(qū)動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在由攝影機(jī)504檢測(cè)之前，面Sf上的磨粒AP(圖26)被研磨到一個(gè)高度。
檢測(cè)器RD從攝影機(jī)504中分析圖片數(shù)據(jù)，并計(jì)算磨粒AP的突出部分高度，所述高度被輸入到控制器C中，在那里其被處理以確定膜1的堵塞狀態(tài)和研磨能力。確定結(jié)果的數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在控制器C中。當(dāng)膜1進(jìn)入操作時(shí)，控制器C根據(jù)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)控制每個(gè)推力調(diào)節(jié)器15以利于期望的研磨，或用于膜供給控制的馬達(dá)M3以避免使用低研磨能力的膜區(qū)域，在校準(zhǔn)之后的正常操作中，底板推力以及膜供給是恒定的。
(第五實(shí)施例的第一變型)圖27示出了第五實(shí)施例的第一變型所涉及的研磨設(shè)備501的研具501-j的閉合狀態(tài)，圖28是研具501-j的P-h特征曲線圖。
該變型與第五實(shí)施例的不同之處在于，攝影機(jī)504被布置得用于檢測(cè)底板組2之間途中的膜1。攝影機(jī)504通過數(shù)據(jù)線L54與粗糙度檢測(cè)器RD相連接，并且連接于檢測(cè)器RD的控制器C具有連接于膜供給系統(tǒng)FF51的卷帶盤驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M3的命令線L55，以及連接于每個(gè)底板推動(dòng)器541的推力調(diào)節(jié)器15的命令線L56。
攝影機(jī)504攝取研磨膜1上的磨粒狀態(tài)的圖像，并將該圖像輸送到粗糙度檢測(cè)器RD。粗糙度檢測(cè)器RD從圖像中計(jì)算磨粒的突出部分高度。將突出部分高度的計(jì)算結(jié)果從粗糙度檢測(cè)器RD輸送到控制器C?？刂破鰿判斷磨粒的堵塞程度，并儲(chǔ)存判斷結(jié)果和所檢測(cè)堵塞的位置，然后，控制器C控制研磨設(shè)備每個(gè)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)。
根據(jù)磨粒的突出部分高度，控制器C控制馬達(dá)M3和推力調(diào)節(jié)器15以確保穩(wěn)定的研磨。
當(dāng)研磨膜1的堵塞位置研磨工件時(shí)，研磨變得不充分，從而不能獲得期望的表面光潔度。因此，控制器C判斷磨粒的堵塞程度，突出部分高度是否在執(zhí)行適當(dāng)研磨的狀態(tài)下。如果磨粒較大程度堵塞的話，控制器C控制馬達(dá)M3以傳送研磨膜，從而不使用磨粒堵塞的位置。
如果磨粒被堵塞到較大程度的話，控制器C控制推力調(diào)節(jié)器15以增強(qiáng)底板推力。這樣，在磨粒堵塞的情況下，也可獲得工件的期望的表面光潔度。
磨粒的突出部分高度與底板推力P之間的關(guān)系如圖7中所示的。
如果磨粒的突出部分高度是100％的話，那么當(dāng)?shù)装逋屏是100％時(shí)可獲得工件的期望的表面光潔度。然而，如果磨粒的突出部分高度是60％的話，那么當(dāng)?shù)装逋屏是100％時(shí)不可獲得工件的期望的表面光潔度，也就是說，底板推力P必須是120％。
根據(jù)磨粒的突出部分高度，控制器C控制馬達(dá)M3和推力調(diào)節(jié)器1 5以確保穩(wěn)定的研磨。因此，研磨設(shè)備顯示出這樣的效果，即，可獲得工件表面的穩(wěn)定的研磨量和工件的期望的表面光潔度。
(第五實(shí)施例的第二變型)圖29示出了第五實(shí)施例的第二變型所涉及的研磨設(shè)備502的研具502-j的閉合狀態(tài)。
該變型與第五實(shí)施例的不同之處在于，攝影機(jī)504被布置得用于檢測(cè)底板組2之間途中的膜1。攝影機(jī)504通過數(shù)據(jù)線L57與粗糙度檢測(cè)器RD相連接，并且連接于檢測(cè)器RD的控制器C具有連接于膜供給系統(tǒng)FF52的卷帶盤驅(qū)動(dòng)馬達(dá)M3的命令線L58，以及連接于每個(gè)底板推動(dòng)器542的推力調(diào)節(jié)器15的命令線L59。
攝影機(jī)504攝取研磨膜1上的磨粒狀態(tài)的圖像，并將該圖像輸送到粗糙度檢測(cè)器RD。粗糙度檢測(cè)器RD根據(jù)其圖像計(jì)算磨粒的突出部分高度。將突出部分高度的計(jì)算結(jié)果從粗糙度檢測(cè)器RD輸送到控制器C?？刂破鰿判斷磨粒的堵塞程度，并儲(chǔ)存判斷結(jié)果和所檢測(cè)堵塞的位置，然后，控制器C控制研磨設(shè)備每個(gè)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)。
在磨粒被堵塞到較大程度的情況下，控制器C為將來反饋判斷結(jié)果?？刂破鰿根據(jù)所計(jì)算的磨粒的突出部分高度判斷磨粒的堵塞程度和研磨膜1的堵塞位置，并反饋判斷結(jié)果以便于使得研磨膜1的輸送量和工件的底板推力最優(yōu)化。由控制器C反饋的內(nèi)容儲(chǔ)存在儲(chǔ)存單元中，以備將來使用。
(第六實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D30到圖37描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。圖30示出了第六實(shí)施例所涉及的研磨設(shè)備600；圖31是設(shè)備600的研具600-j的閉合狀態(tài)；圖32是研具600-j的打開狀態(tài)；圖33是圖31中“F”的詳圖；圖34示出了沿CW(順時(shí)針方向)振動(dòng)的上部研具元件671；圖35是沿CCW(逆時(shí)針方向)振動(dòng)的上部研具元件671；圖36和圖37示出了作為工件W的凸輪軸660；圖38示出了研具600-j的控制系統(tǒng)。
具體地，參照?qǐng)D30到33，本實(shí)施例的研磨設(shè)備600裝有凸起的底板671、671，所述底板671、671被保持得朝向工件W推動(dòng)研磨膜1的研磨表面(所述表面為撓性的但是不可延展的)，并且底板671、671可操作地顯示其振動(dòng)頭的浮動(dòng)運(yùn)動(dòng)；以及浮動(dòng)單元630(浮動(dòng)裝置)，所述浮動(dòng)單元630使得底板671、671隨著工件W的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行浮動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而執(zhí)行研磨操作，同時(shí)將研磨膜1壓在待研磨工件W的表面665上。浮動(dòng)單元30包括與底板671、671相連接的驅(qū)動(dòng)裝置631，以使得底板671、671被迫產(chǎn)生浮動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)圖36中所示的工件W適用于凸輪軸660時(shí)，每個(gè)凸輪凸起661的外圓周表面都是待研磨的表面665。如圖37中所示的，凸輪凸起661由待研磨的部分Ca、Cb1、Cb2、Cc1、Cc2以及Cd構(gòu)成，并且底部Cd具有恒定的曲率半徑，部分Cb1、Cb2具有線性圓周，頂部Ca具有較小的曲率半徑。也就是說，凸輪凸起661的表面665形成有其中從轉(zhuǎn)動(dòng)中心處的半徑改變的不圓形狀。
如圖31和32中所示的，通過銷14以這種方式可轉(zhuǎn)動(dòng)地提供這對(duì)上部臂11和下部臂12，即，使得底板671、671附于其上的其遠(yuǎn)端部分可操作地沿Z方向相對(duì)打開和關(guān)閉。也就是說，使用研磨膜1執(zhí)行上部臂11和下部臂12的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)上部臂11和下部臂12處于打開運(yùn)動(dòng)時(shí)，底板671、671與插入研磨膜1的凸輪凸起661相抵靠，相反當(dāng)上部臂11和下部臂12處于關(guān)閉運(yùn)動(dòng)時(shí)，解除了底板671、671與插入研磨膜1的凸輪凸起661之間的抵靠。
如圖34和35中所示的，底板671、671具有橫截面為凸起環(huán)形的凸起遠(yuǎn)端，所述凸起遠(yuǎn)端用于將研磨膜1的研磨表面推向工件W。在當(dāng)前已申報(bào)的實(shí)施例中，底板671、671被操作以顯示與接觸點(diǎn)或片的浮動(dòng)是可變的，所述接觸點(diǎn)或片將通過研磨膜1與凸輪凸起661的表面665相接觸。順便提及的是，在這里詞語(yǔ)“接觸”表示底板671、671與插入研磨膜1的工件W的圓周表面相抵靠。
底板671、671分別被容納于底板殼673、673中以便于可操作地顯示用于使其頭隨振動(dòng)銷(支撐軸)672、672振動(dòng)的浮動(dòng)，所述振動(dòng)銷672、672被布置于穿過凸輪軸60的中心軸O的線上。底板殼673、673被分別容納于形成于上部臂11和下部臂12的凹入部分627、627中，以便于相對(duì)于工件W縮回。底板殼673、673可分別移動(dòng)，同時(shí)由凹入部分627、627的內(nèi)表面引導(dǎo)其外表面。對(duì)于底板殼673、673的后表面來說，提供了彈簧674、674，每個(gè)彈簧都包括一壓縮盤簧用于夾緊工件，以經(jīng)由研磨膜1分別將底板671、671壓在表面665上。
如圖33中所示的，浮動(dòng)單元630裝有與操作桿632和馬達(dá)4相連接的連桿機(jī)構(gòu)633。提供了傳感器S4以感測(cè)操作桿632的移動(dòng)位置，從而檢測(cè)每個(gè)底板671的浮動(dòng)位置。由操作桿632、連桿機(jī)構(gòu)633和馬達(dá)4構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)631。順便提及的是，底板671、671的初始位置被限定為如圖33中所示的其位置。
底板671、671的浮動(dòng)方向是相互間的任意組合。例如，如果上部底板671顯示出從其初始位置繞振動(dòng)銷672沿順時(shí)針方向的浮動(dòng)的話，那么下部底板671顯示出從其初始位置繞振動(dòng)銷672沿順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向的浮動(dòng)。
參照?qǐng)D34和圖35，將詳細(xì)地描述在其頭振動(dòng)時(shí)可操作地處于浮動(dòng)中的每個(gè)底板671的作用。在圖34中，示出了顯示出從其初始位置沿順時(shí)針方向的浮動(dòng)處于最大值的底板671，而在圖35中，示出了顯示出從其初始位置沿逆時(shí)針方向的浮動(dòng)處于最大值的底板671。順便提及的是，在圖34和圖35中，以附圖標(biāo)記612示出了磨粒。
如圖34中所示的，當(dāng)?shù)装?71顯示出從其初始位置沿順時(shí)針方向的浮動(dòng)處于最大值時(shí)，被推動(dòng)的底板671與研磨膜1的后表面在點(diǎn)A1上彼此壓力接觸，并且研磨膜1的研磨表面與工件W在點(diǎn)A2上彼此壓力接觸。另一方面，如圖35中所示的，當(dāng)?shù)装?71顯示出從其初始位置沿逆時(shí)針方向的浮動(dòng)處于最大值時(shí)，由于底板671與研磨膜1沒有相互滑動(dòng)，因此被推動(dòng)的底板671與研磨膜1的后表面在點(diǎn)B1上彼此壓力接觸，并且研磨膜1的研磨表面與工件W在點(diǎn)B2上彼此壓力接觸。
因此，底板671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)被散布在接觸點(diǎn)A1與B1之間的范圍內(nèi)。另外，研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)被散布在接觸點(diǎn)A2與B2之間的范圍內(nèi)。如果從初始位置沿每個(gè)順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向的頭振動(dòng)角被設(shè)定為角α的話，圍繞作為中心的振動(dòng)銷72的該范圍將被限定為角θ，將其表示為θ＝2α。
在這種方式下，在研磨操作期間，由于每個(gè)底板671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)，因此底板推力不會(huì)集中在底板671的一個(gè)點(diǎn)上，因此，防止底板671局部嚴(yán)重?fù)p壞。而且，由于研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)，因此底板推力不會(huì)集中在研磨膜1的一個(gè)點(diǎn)上，因此，可防止研磨膜1的堵塞和磨粒612的局部嚴(yán)重剝落。
圖38是示意性簡(jiǎn)圖，示出了研磨設(shè)備600的控制系統(tǒng)。
參照?qǐng)D38，轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器S1到S3、傳感器S4與控制器(控制裝置)C相連接，并且有關(guān)于研磨操作期間的凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)位置和用于限定底板671、671的浮動(dòng)位置的操作桿632的移動(dòng)位置的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制器C。而且有關(guān)于用于限定工件轉(zhuǎn)動(dòng)速度Vw的馬達(dá)M1的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和用于限定振動(dòng)速度Vo的馬達(dá)M2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制器C。控制器C控制以使得底板671、671顯示響應(yīng)于轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器S1所檢測(cè)的凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的浮動(dòng)。
用以改變底板671、671的浮動(dòng)的控制是通過以這種方式控制浮動(dòng)單元630的驅(qū)動(dòng)裝置631的操作執(zhí)行的，所述方式即，使得底板671，671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)和研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)響應(yīng)于研磨操作期間的凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)位置而改變。
更具體地說，控制器C響應(yīng)于研磨操作期間的凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)位置發(fā)送控制信號(hào)，以控制馬達(dá)M4的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制操作桿632，以便于可收縮地移動(dòng)，并且響應(yīng)于該作用，操作連桿機(jī)構(gòu)633以使得底板671、671分別顯示圍繞振動(dòng)銷672、672的浮動(dòng)。因此，每個(gè)底板671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍(例如，圖34中所示的接觸點(diǎn)A1與B1之間的范圍)內(nèi)，以及，研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍(例如，圖35中所示的接觸點(diǎn)A2與B2之間的范圍)內(nèi)。
接下來，將詳細(xì)地描述本實(shí)施例的上述研磨設(shè)備600的操作。
首先，以與前述實(shí)施例相同的方式，凸輪軸660被設(shè)置于頭座22與尾座25之間，而后這對(duì)上部臂11和下部臂12被關(guān)閉以與每個(gè)凸輪凸起661對(duì)齊，同時(shí)將研磨膜1設(shè)置于凸輪凸起661的表面665上。
接著，最好當(dāng)向研磨膜1施加張力并夾緊凸輪軸660時(shí)，彈簧74的推力將底板671、671推向凸輪凸起661，并且研磨膜1的研磨表面被推向待研磨的表面665。
然后，在通過操作振動(dòng)單元30而沿其軸向向凸輪軸660施加振動(dòng)并且通過操作轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元20而使得凸輪軸660繞其中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分別容納底板671、671的底板殼673、673隨著凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)而收縮移動(dòng)，因此，每個(gè)凸輪凸起661的表面665都被研磨了。
在所述研磨操作期間，轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器S1檢測(cè)每個(gè)凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并且控制器C控制底板671、671以使其顯示響應(yīng)于所檢測(cè)的凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的浮動(dòng)。也就是說，控制器C控制馬達(dá)M4以收縮操作桿634，隨之開動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)633，并且使得底板671、671顯示圍繞作為中心的振動(dòng)銷672、672的浮動(dòng)。
因此，每個(gè)底板671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)，并且，研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)。
在所述研磨操作期間，使得凸輪軸660正向轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)置次數(shù)(例如，5次)，之后使其反向轉(zhuǎn)動(dòng)相同的次數(shù)。通過改變凸輪軸660的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可消除研磨膜1的堵塞并且保持其性能。
以這種方式，在所述研磨操作期間，由于每個(gè)底板671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)，因此底板推力不會(huì)集中在底板671的一個(gè)點(diǎn)上，因此，防止底板671局部嚴(yán)重?fù)p壞。
而且，由于研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)，因此底板推力不會(huì)集中在研磨膜1的一個(gè)點(diǎn)上，因此，可防止研磨膜1的堵塞和磨粒612的局部嚴(yán)重脫落。這意味著，在觀察研磨膜1的工作體積時(shí)，由于工作表面被分散了，從而增加了工作體積。因此，由于研磨膜1的工作體積的增加，研磨的表面665具有提高的研磨光潔度并且可減少操作次數(shù)。
盡管凸輪軸660具有多個(gè)凸輪凸起661，但是研磨操作是在所有凸輪凸起661上同步地執(zhí)行的。在完成了研磨操作之后，這對(duì)上部臂11和下部臂12被打開并取出凸輪軸660。接著，如果期望的話，以相同的方式將作為工件W的凸輪軸660設(shè)置于研磨設(shè)備600中。
如上所述的，在本實(shí)施例的研磨設(shè)備600中提供了研磨膜1；包括其橫截面為凸起圓形的凸起遠(yuǎn)端的底板671、671，所述凸起遠(yuǎn)端用于將研磨膜1的研磨表面推向工件W，并且所述底板671、671被容納于底板殼673、673中，以可操作地顯示用于使其頭關(guān)于振動(dòng)銷672、672振動(dòng)的浮動(dòng)；以及以這種方式使得底板671、671響應(yīng)于工件W的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的浮動(dòng)單元630，所述方式即，每個(gè)底板671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)并且研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)被散布在某一范圍內(nèi)。因此，可防止底板671局部嚴(yán)重?fù)p壞以及可防止研磨膜1的堵塞和磨粒612的局部嚴(yán)重脫落。另外，由于研磨膜1的工作體積的增加，研磨的表面665具有提高的研磨光潔度并且可減少操作次數(shù)。
另外，浮動(dòng)單元630包括與底板671、671相連接的驅(qū)動(dòng)裝置631，以使得底板671、671被迫產(chǎn)生浮動(dòng)，并且還提供了控制器C，所述控制器C控制驅(qū)動(dòng)裝置631，以便于以這種方式改變底板671、671的浮動(dòng)，所述方式即，使得底板671、671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)和研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)響應(yīng)于研磨操作期間的凸輪凸起661的轉(zhuǎn)動(dòng)位置而改變。因此，散布接觸點(diǎn)的范圍可被任意地并有利地設(shè)定。
順便提及的是，由于研磨膜1是撓性但非延展的，因此可用工件W執(zhí)行優(yōu)選的研磨操作。
(第六實(shí)施例的變型)圖39示出了第六實(shí)施例的一個(gè)變型所涉及的研磨設(shè)備的研具601-j的上部和下部浮動(dòng)單元631，圖40A到40D正在浮動(dòng)以追蹤工件W的上部浮動(dòng)單元631。
該研磨適合于研磨只沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的工件。該研磨設(shè)備包括凸起底板671和浮動(dòng)單元631。凸起底板671被形成為凸形的，具有用于將研磨膜的帶磨粒的表面推向工件的凸起的尖端部分，并且凸起底板671被保持以執(zhí)行浮動(dòng)。浮動(dòng)單元631使得凸起底板671依照工件的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行浮動(dòng)。
如圖39中所示的，浮動(dòng)單元631包括一對(duì)用于沿浮動(dòng)方向向凸起底板671施加反作用彈力的彈簧元件675、676。由一對(duì)彈簧元件675、676施加的力這樣作用，即，使得凸起底板671沿與工件轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向浮動(dòng)。也就是說，在工件沿箭頭所指示的方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，由一對(duì)彈簧元件675、676施加的力這樣作用，即，使得上部凸起底板671浮動(dòng)到左側(cè)，同時(shí)使得下部凸起底板671浮動(dòng)到右側(cè)。
彈簧元件675、676具有不同的彈簧常數(shù)以向凸起底板671施加上述力。例如，在彈簧元件675、676由盤簧構(gòu)成的情況下，彈簧元件675的彈簧常數(shù)大于彈簧元件676的彈簧常數(shù)。在彈簧元件675、676由壓縮盤簧構(gòu)成的情況下，彈簧元件676的彈簧常數(shù)大于彈簧元件675的彈簧常數(shù)。
通過操作轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元40同時(shí)通過操作振動(dòng)單元30而沿軸向向凸輪軸660施加振動(dòng)而使得凸輪軸660圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得容納底板671的底板殼673以一種方式在凹入部分27中前進(jìn)和收縮，所述方式即分別追隨可適用的凸輪凸起部分661的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而研磨凸輪凸起部分661的預(yù)加工表面665。
如圖40A到40D中所示的，當(dāng)研磨工件W時(shí)，工件W只沿箭頭所指示的方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由一對(duì)彈簧元件675、676施加的力這樣作用，即，使得凸起底板671沿與工件轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向浮動(dòng)。
依照工件W的轉(zhuǎn)動(dòng)，凸起底板671在圖40A到40D中朝向向右方向浮動(dòng)。當(dāng)工件W的加工部分從頂部區(qū)域移動(dòng)到動(dòng)作區(qū)域時(shí)，彈簧元件675的作用使得凸起底板671在圖40A到40D中朝向向左方向浮動(dòng)。(見圖40D)因此，凸起底板671與研磨膜1之間的接觸點(diǎn)被散布在恒定區(qū)域內(nèi)，并且，研磨膜1與工件W之間的接觸點(diǎn)被散布在恒定區(qū)域內(nèi)，從而減少了凸起底板671的局部損壞、研磨膜1的堵塞以及磨粒的分離。
在上述實(shí)施例中，由于浮動(dòng)單元630的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)631迫使凸起底板671以浮動(dòng)的方式振動(dòng)，可為加工期間工件W的各種轉(zhuǎn)動(dòng)位置精確地控制凸起底板671的振動(dòng)。例如，對(duì)于研磨頂部區(qū)域Ca和動(dòng)作區(qū)域Cb1和Cb2所要求的非常精細(xì)的表面光潔度的凸輪凸起部分661來說，可將凸起底板671控制得僅當(dāng)工件W停留在加工頂部區(qū)域Ca或動(dòng)作區(qū)域Cb1和Cb2的轉(zhuǎn)動(dòng)位置中時(shí)以浮動(dòng)的方式振動(dòng)?？蓪⑼蛊鸬装?71控制得當(dāng)工件W進(jìn)行一次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)以浮動(dòng)的方式振動(dòng)，或當(dāng)工件W以預(yù)定范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)有限的時(shí)間。
盡管上述浮動(dòng)單元630的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)631是由桿632、連桿機(jī)構(gòu)633、馬達(dá)M4等構(gòu)成的，但是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)631也可由其他部件構(gòu)成。例如，流體壓力缸，諸如液壓缸或氣壓缸，可用于使得凸起底板671以浮動(dòng)的方式被迫振動(dòng)。多個(gè)凸起底板671(在所示的示例中為上部底板和下部底板)可獨(dú)立地與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)631相連接。
盡管，包含在浮動(dòng)單元630中的彈性元件675和676由盤簧構(gòu)成，但是彈性元件675和676也可由其他材料構(gòu)成，諸如板簧、碟形彈簧以及彈性橡膠材料，只要彈性元件可將力施加于凸起底板671上，以使得凸起底板671沿與工件W的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向以浮動(dòng)的方式振動(dòng)。
在這里合并參考日本專利申請(qǐng)No.2003-058954、No.2003-034088、No.2003-066595、No.2003-036701、No.2003-058964以及No.2003-034064的內(nèi)容。
雖然已經(jīng)使用專用名詞描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但這僅是出于解釋的目的，并且應(yīng)該理解的是，在不脫離以下權(quán)利要求的精神或范圍的情況下，技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行改變和修正。
權(quán)利要求
1.一種研磨設(shè)備，包括研磨膜；供給所述膜的膜供給器；使工件轉(zhuǎn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)裝置；使所述工件相對(duì)于所述膜運(yùn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)裝置；底板組；操控所述底板組以將所述膜壓在工件上的底板組操控器；以及延緩所述膜的研磨性的退化的退化延緩器。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板組包括具有一定寬度的第一底板和具有所述寬度的第二底板，所述第二底板在與所述第一底板保持所述寬度乘以一個(gè)整數(shù)的距離處，并且退化延緩器包括控制膜供給器以所述寬度的距離供給膜的控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板組包括數(shù)量等于所述整數(shù)的底板。
4.如權(quán)利要求2所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板組包括第一底板組和第二底板組，并且退化延緩器包括用于檢測(cè)所述第一底板組和第二底板組之間膜的研磨表面狀態(tài)的檢測(cè)器，并且所述控制器根據(jù)由所述檢測(cè)器檢測(cè)的狀態(tài)控制所述膜供給器。
5.如權(quán)利要求1所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板組包括第一底板組和第二底板組，并且退化延緩器包括用于清潔所述第一底板組和第二底板組之間的膜研磨表面的清潔器。
6.如權(quán)利要求5所述的研磨設(shè)備，其特征在于退化延緩器包括用于以使所述研磨表面朝外的方式卷繞所述膜的膜卷繞器。
7.如權(quán)利要求5所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述清潔器包括超聲波刷。
8.如權(quán)利要求5所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述清潔器包括超聲波浴槽。
9.如權(quán)利要求5所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述清潔器包括噴嘴。
10.如權(quán)利要求5所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述膜包括撓性和不可延展的襯底。
11.如權(quán)利要求1所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板組包括第一底板和第二底板，并且退化延緩器包括用于為膜提供限定在所述第一底板和第二底板之間的第一空間的第一迂路的第一迂路提供裝置，以及用于將潤(rùn)滑劑供給到第一空間的潤(rùn)滑劑供給器。
12.如權(quán)利要求11所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述膜包括撓性和不可延展的襯底。
13.如權(quán)利要求11所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板組包括第三底板，退化延緩器包括用于為膜提供限定在所述第二底板和第三底板之間的第二空間的第二迂路的第二迂路提供裝置，以及潤(rùn)滑劑供給器用于將潤(rùn)滑劑供給到第二空間。
14.如權(quán)利要求11所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述第一迂路提供裝置包括用于使第一迂路圍繞其的張緊輥和沿著第一迂路的迂回方向偏壓張緊輥的偏壓元件。
15.如權(quán)利要求14所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述張緊輥是可轉(zhuǎn)動(dòng)的。
16.如權(quán)利要求11所述的研磨設(shè)備，其特征在于退化延緩器包括底板殼，所述底板殼具有用于支撐所述第一底板的第一支撐部分和用于支撐所述第二底板的第二支撐部分，第一支撐部分和第二支撐部分沿著工件的徑向延伸，并且在第一支撐部分和第二支撐部分之間限定一用于容納第一迂路和從底板殼彈性懸掛的第一迂路提供裝置的狹縫。
17.如權(quán)利要求16所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述潤(rùn)滑劑供給器包括形成在所述底板殼中并與第一空間相通的潤(rùn)滑劑路徑網(wǎng)絡(luò)。
18.如權(quán)利要求11所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述潤(rùn)滑劑供給器用于從第一迂路提供裝置周圍輸送潤(rùn)滑劑。
19.如權(quán)利要求1所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述退化延緩器包括用于使膜在膜的供給方向上以大于工件轉(zhuǎn)速的速度振動(dòng)的膜振動(dòng)器。
20.如權(quán)利要求19所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述第二驅(qū)動(dòng)裝置包括用于使工件在其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向上相對(duì)于膜振動(dòng)的工件振動(dòng)器。
21.如權(quán)利要求19所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述膜振動(dòng)器包括振動(dòng)膜抽拉裝置，所述振動(dòng)膜抽拉裝置具有膜輥，膜輥上有通過底板組繞過其周圍的膜；用于使膜輥沿著工件的第一徑向振動(dòng)的徑向振動(dòng)器；張緊膜抽拉裝置，所述張緊膜抽拉裝置具有張緊輥，張緊輥上有通過底板組繞過其周圍的膜；以及用于沿著工件的不同于第一徑向的第二徑向彈性偏壓張緊輥的偏壓元件。
22.如權(quán)利要求21所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述膜振動(dòng)器包括振動(dòng)膜抽拉裝置、另一個(gè)振動(dòng)膜抽拉裝置和設(shè)置在它們之間的張緊膜抽拉裝置。
23.如權(quán)利要求19所述的研磨設(shè)備，其特征在于膜供給器包括用于將膜鎖定在膜上的第一作用點(diǎn)處的膜鎖定器，并且所述膜振動(dòng)器包括用于在所述第一作用點(diǎn)和底板組之間的膜上的第二作用點(diǎn)處控制薄膜張緊的張緊控制器。
24.如權(quán)利要求19所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述膜包括撓性和不可延展的襯底。
25.如權(quán)利要求1所述的研磨設(shè)備，其特征在于退化延緩器包括用于檢測(cè)膜的研磨表面的狀態(tài)的膜檢測(cè)器，以及根據(jù)所檢測(cè)的狀態(tài)控制所述膜供給器和底板組操控器之一的控制器。
26.如權(quán)利要求25所述的研磨設(shè)備，其特征在于所檢測(cè)的狀態(tài)包括研磨表面的研磨粒的突出狀態(tài)。
27.如權(quán)利要求25所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述退化延緩器包括根據(jù)所檢測(cè)的狀態(tài)對(duì)研磨表面進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)器。
28.如權(quán)利要求25所述的研磨設(shè)備，其特征在于膜檢測(cè)器可在研磨操作之前對(duì)研磨表面的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。
29.如權(quán)利要求25所述的研磨設(shè)備，其特征在于膜檢測(cè)器可在研磨操作之后對(duì)研磨表面的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。
30.如權(quán)利要求1所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板組包括凸面底板，所述底板組操控器包括使底板浮動(dòng)的底板浮動(dòng)器，以及所述退化延緩器包括用于控制底板、膜和工件之間的接觸部位的控制器。
31.如權(quán)利要求30所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述控制器包括用于檢測(cè)工件位置的檢測(cè)器，以及能夠根據(jù)所檢測(cè)的位置驅(qū)動(dòng)底板以改變接觸位置的驅(qū)動(dòng)器。
32.如權(quán)利要求30所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述底板浮動(dòng)器包括懸垂底板的一對(duì)彈簧，以及控制器控制所述對(duì)彈簧的位置以改變底板的位置。
33.如權(quán)利要求32所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述對(duì)彈簧具有不同的彈簧常數(shù)。
34.如權(quán)利要求30所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述膜包括撓性和不可延展的襯底。
35.如權(quán)利要求1所述的研磨設(shè)備，其特征在于所述退化延緩器包括用于使膜的阻塞延緩的阻塞延緩器。
36.一種研磨設(shè)備，包括研磨膜；用于供給所述膜的膜供給裝置；用于使工件轉(zhuǎn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)裝置；用于使所述工件相對(duì)于所述膜移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)裝置；底板組；用于操控所述底板組以將所述膜壓在工件上的底板組操控裝置；以及用于延緩所述膜的研磨性退化的退化延緩裝置。
37.一種研磨方法，包括供給研磨膜；轉(zhuǎn)動(dòng)工件；使所述工件相對(duì)于所述膜移動(dòng)；操控所述底板組以將所述膜壓在工件上；以及延緩所述膜的研磨退化。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述底板組包括具有一定寬度的第一底板和具有所述寬度的第二底板，所述第二底板在與所述第一底板保持所述寬度乘以一個(gè)整數(shù)的距離處，并且所述延緩包括控制膜供給器以所述寬度的距離供給膜。
39.如權(quán)利要求38所述的研磨方法，其特征在于所述底板組包括數(shù)量等于所述整數(shù)的底板。
40.如權(quán)利要求37所述的研磨方法，其特征在于所述底板組包括第一底板組和第二底板組，并且所述延緩包括檢測(cè)所述第一底板組和第二底板組之間的膜的研磨表面的狀態(tài)，并且所述控制是根據(jù)所檢測(cè)的狀態(tài)進(jìn)行的。
41.如權(quán)利要求37所述的研磨方法，其特征在于所述底板組包括第一底板組和第二底板組，并且所述延緩包括清潔所述第一底板組和第二底板組之間的膜的研磨表面。
42.如權(quán)利要求37所述的研磨方法，其特征在于所述底板組包括第一底板和第二底板，并且所述延緩包括為膜提供限定在所述第一底板和第二底板之間的空間的迂路，以及將潤(rùn)滑劑供給到所述空間。
43.如權(quán)利要求37所述的研磨方法，其特征在于所述延緩包括使膜在膜的供給方向上以大于工件轉(zhuǎn)速的速度振動(dòng)。
44.如權(quán)利要求37所述的研磨方法，其特征在于所述延緩包括檢測(cè)膜的研磨表面的狀態(tài)，以及根據(jù)所檢測(cè)的狀態(tài)控制所述供給和操控之一。
45.如權(quán)利要求37所述的研磨方法，其特征在于所述底板組包括凸面底板，所述操控包括使底板浮動(dòng)，以及所述延緩包括控制底板、膜和工件之間的接觸部位。
全文摘要
本發(fā)明公開一種研磨設(shè)備和研磨方法，膜供給器(FF1)供給膜(1)，第一驅(qū)動(dòng)裝置(20)使工件(W)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二驅(qū)動(dòng)裝置(30)使工件(W)相對(duì)于膜(1)運(yùn)動(dòng)，底板組操控器(40)操控底板組(2)以將膜(1)壓在工件(W)上，以及退化延緩器(C)能夠使膜(1)的研磨性的退化延緩。
文檔編號(hào)B24B21/00GK1520961SQ200410003989
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2004年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月12日
發(fā)明者小又正博, 飯泉雅彥, 長(zhǎng)谷川清, 荻野崇, 近藤智浩, 武田和夫, 渡邊孝文, 千田義之, 松下靖志, 之, 夫, 彥, 志, 文, 浩, 清 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社