JPH09323250A - Polishing head - Google Patents
Polishing headInfo
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- JPH09323250A JPH09323250A JP8145936A JP14593696A JPH09323250A JP H09323250 A JPH09323250 A JP H09323250A JP 8145936 A JP8145936 A JP 8145936A JP 14593696 A JP14593696 A JP 14593696A JP H09323250 A JPH09323250 A JP H09323250A
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Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置に用いら
れる研磨ヘッドに関する。The present invention relates to a polishing head used in a polishing apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】近時、レンズ,ミラー等の光学部品は、
より高い精度を求められるようになっている。特に、紫
外線,軟X線等の短波長を光源として使用する計測装置
や露光装置に使用される光学部品においては、形状精度
で1nmのレベルが要求されている。2. Description of the Related Art Recently, optical components such as lenses and mirrors have been
Higher accuracy is required. In particular, an optical component used in a measuring device or an exposure device that uses a short wavelength such as ultraviolet light or soft X-ray as a light source is required to have a shape accuracy of 1 nm.
【0003】従って、研磨加工においては、表面の平滑
化だけでなく、面形状を高精度に仕上げるために正確な
研磨除去量を得ることが重要である。一般に、研磨除去
量は、研磨装置に取り付けられている研磨ヘッドと加工
面との接触圧力,相対運動速度,および加工時間に比例
することが知られている。Therefore, in polishing, it is important not only to smooth the surface but also to obtain an accurate polishing removal amount in order to finish the surface shape with high precision. Generally, it is known that the removal amount of polishing is proportional to the contact pressure between the polishing head attached to the polishing apparatus and the processing surface, the relative movement speed, and the processing time.
【0004】従って、高精度な研磨加工を行うには、研
磨ヘッドの揺動,回転運動と研磨荷重を精密に制御する
必要がある。そして、特に、仕上げ段階においては研磨
除去量が微量になるため、低荷重を高精度に制御するこ
とが必要となる。なお、一般に、研磨ヘッドの揺動は研
磨装置側によって行われ、回転運動と研磨荷重の制御が
研磨ヘッド側によって行われる。Therefore, in order to perform highly accurate polishing, it is necessary to precisely control the swinging and rotating motions of the polishing head and the polishing load. Further, particularly, in the finishing stage, the amount of polishing removal becomes minute, so that it is necessary to control the low load with high accuracy. Generally, the swinging of the polishing head is performed by the polishing apparatus, and the rotation and the control of the polishing load are performed by the polishing head.
【0005】図3は、従来の研磨ヘッドを示すもので、
この研磨ヘッドは、研磨軸部11,荷重検出部13およ
び荷重制御部15により主体部分が構成されている。研
磨軸部11は、研磨工具17,回転軸19,軸受21,
23,モータ25,回転検出器27,リニアガイド29
およびハウジング31,33,35により構成されてい
る。FIG. 3 shows a conventional polishing head.
The main body of the polishing head is composed of the polishing shaft 11, the load detector 13, and the load controller 15. The polishing shaft portion 11 includes a polishing tool 17, a rotary shaft 19, a bearing 21,
23, motor 25, rotation detector 27, linear guide 29
And housings 31, 33, and 35.
【0006】荷重検出部13は、継手37,荷重検出器
39,テーブル41,リニアガイド43およびハウジン
グ45により構成されている。荷重制御部15は、加圧
器47,制御弁49およびハウジング51により構成さ
れている。そして、これ等研磨軸部11,荷重検出部1
3および荷重制御部15が筐体53,55に取り付けら
れ研磨ヘッドが構成され、制御器57により制御され
る。The load detecting section 13 comprises a joint 37, a load detector 39, a table 41, a linear guide 43 and a housing 45. The load controller 15 includes a pressurizer 47, a control valve 49, and a housing 51. Then, these polishing shaft portion 11 and load detecting portion 1
3 and the load control unit 15 are attached to the casings 53 and 55 to form a polishing head, which is controlled by the controller 57.
【0007】このような研磨ヘッドを用いての加工物の
研磨は以下述べるようにして行われる。先ず、研磨装置
の図示しない移動手段により、研磨ヘッドが加工位置の
真上に位置される。次に、上記移動手段により研磨ヘッ
ドが加工物に接触する直前まで下げられる。Polishing of a workpiece using such a polishing head is performed as described below. First, the polishing head is positioned directly above the processing position by a moving unit (not shown) of the polishing apparatus. Next, the polishing head is lowered by the moving means until just before the polishing head comes into contact with the workpiece.
【0008】この後、荷重検出器39が所定の値を示す
まで、加圧器47により研磨軸部11が押し下げられ、
研磨工具17が加工物に押し当てられる。そして、荷重
検出器39が所定の値を示した位置で研磨軸部11の押
し下げが停止され、モータ25の駆動により回転軸19
および研磨工具17が回転され研磨加工が開始される。Thereafter, the polishing shaft 11 is pushed down by the pressurizer 47 until the load detector 39 indicates a predetermined value.
A polishing tool 17 is pressed against the workpiece. Then, the pressing of the polishing shaft 11 is stopped at a position where the load detector 39 indicates a predetermined value, and the rotation of the rotating shaft 19 is
Then, the polishing tool 17 is rotated to start polishing.
【0009】なお、必要な研磨除去量を得るために、予
め、研磨荷重に対しての適正な加工時間が計算により求
められており、この時間だけ研磨加工が行われる。しか
しながら、上述したような研磨ヘッドでは、荷重検出器
39が示す値に、研磨軸部11の軸受21,23やリニ
アガイド29等の可動部で発生する摩擦力も含まれるた
め、荷重検出器39が示す値が、研磨工具17先端での
実際の研磨荷重を示す値と異なり、計算で得た加工時間
では求める除去量が得られないという問題が発生する。In order to obtain a necessary polishing removal amount, an appropriate processing time for a polishing load is previously calculated, and the polishing is performed only for this time. However, in the above-described polishing head, since the value indicated by the load detector 39 includes the frictional force generated in the movable parts such as the bearings 21 and 23 of the polishing shaft 11 and the linear guide 29, the load detector 39 is The indicated value is different from the value indicating the actual polishing load at the tip of the polishing tool 17, and a problem arises that the required removal amount cannot be obtained with the processing time obtained by calculation.
【0010】従って、このような低荷重領域での研磨加
工においては、研磨軸部11の可動部分で発生する摩擦
力を低く押さえることが重要になる。従来、研磨軸部の
可動部分で発生する摩擦力を低く押さえることができる
研磨ヘッドとして、例えば、特開昭63−232929
号公報に開示されるものが知られている。Therefore, in the polishing process in such a low load region, it is important to keep the frictional force generated in the movable portion of the polishing shaft 11 low. Conventionally, as a polishing head capable of holding down a frictional force generated in a movable portion of a polishing shaft portion, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-232929
The one disclosed in Japanese Patent Application Publication No. JP-A-2006-26095 is known.
【0011】図4は、この公報に開示される研磨ヘッド
を示すもので、この研磨ヘッドでは、回転軸59が流体
軸受61により非接触で回転自在に支持されている。ま
た、回転軸59にモータ63のロータ65が固着され、
ステータ67を回りに配置することにより、回転軸59
が非接触で回転可能とされている。さらに、回転軸59
の軸方向の移動が、空気流入口69,71からの流体圧
を用いて行われ、研磨軸59が摩擦力を低く押さえた状
態で移動可能とされている。FIG. 4 shows a polishing head disclosed in this publication. In this polishing head, a rotating shaft 59 is rotatably supported by a fluid bearing 61 in a non-contact manner. Further, the rotor 65 of the motor 63 is fixed to the rotating shaft 59,
By disposing the stator 67 around the rotating shaft 59
Are rotatable in a non-contact manner. Further, the rotation shaft 59
Is performed using the fluid pressure from the air inlets 69 and 71, and the polishing shaft 59 can be moved in a state where the frictional force is kept low.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の研磨ヘッドでは、回転軸59の上下の移動に
より、モータ63のロータ65とステータ67との間に
おいて軸長方向に相対的な位置ずれが生じ、磁気バラン
スを保つ方向に磁気吸引力が発生するため、位置ずれの
度合いにより磁気吸引力の大きさが異なり、安定した研
磨荷重を得ることが困難であるという問題があった。However, in such a conventional polishing head, the vertical displacement of the rotary shaft 59 causes relative displacement between the rotor 65 of the motor 63 and the stator 67 in the axial direction. Occurs, and the magnetic attraction force is generated in the direction of maintaining the magnetic balance. Therefore, the magnitude of the magnetic attraction force varies depending on the degree of positional deviation, and there is a problem that it is difficult to obtain a stable polishing load.
【0013】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、モータのロータとステータとの相
対移動による磁気吸引力の発生を容易,確実に解消し、
安定した研磨荷重を得ることができる研磨ヘッドを提供
することを目的とする。The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and easily and surely eliminates the generation of a magnetic attraction force due to the relative movement of the rotor and the stator of the motor.
An object of the present invention is to provide a polishing head that can obtain a stable polishing load.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1の研磨ヘッド
は、一端に研磨工具が固着される回転軸と、前記回転軸
を軸長方向に移動可能に支持する流体軸受と、前記回転
軸に固定されるロータと前記ロータの回りに非接触で配
置されるステータとを有するモータと、前記回転軸の他
端に取り付けられた継手を介して前記回転軸に接続され
る荷重検出器と、前記荷重検出器を前記回転軸の軸長方
向に案内するリニアガイドと、前記荷重検出器を介して
前記回転軸に負荷を与える加圧器とを備え、前記モータ
のロータの軸長方向長さを、前記ステータの軸長方向長
さと、前記ロータの軸長方向への最大移動長さと、前記
ローターの移動時に前記ロータに作用する磁気吸引力の
変化がなくなる前記ステータからの前記ロータの突出長
である磁気吸引力安定長の2倍の長さとを加えた長さよ
り長くしてなることを特徴とする。A polishing head according to a first aspect of the present invention comprises a rotary shaft having a polishing tool fixed to one end thereof, a fluid bearing for movably supporting the rotary shaft in the axial direction, and the rotary shaft. A motor having a fixed rotor and a stator arranged around the rotor in a non-contact manner; a load detector connected to the rotary shaft via a joint attached to the other end of the rotary shaft; A linear guide that guides the load detector in the axial direction of the rotary shaft, and a pressurizer that applies a load to the rotary shaft via the load detector, the axial length of the rotor of the motor, The axial length of the stator, the maximum moving length of the rotor in the axial direction, and the projecting length of the rotor from the stator that eliminates the change in the magnetic attraction force acting on the rotor when the rotor moves. Low magnetic attraction And characterized by being longer than the length plus the twice the length of the long.
【0015】(作用)請求項1の研磨ヘッドでは、回転
軸に固定されるロータとロータの回りに非接触で配置さ
れるステータとからなるモータを駆動すると、流体軸受
に支持される回転軸が回転され、研磨工具が回転され
る。一方、加圧器を動作すると、荷重検出器がリニアガ
イドに案内され回転軸の軸長方向に移動し、この荷重検
出器に流体継手を介して接続される回転軸が軸長方向に
移動される。(Operation) In the polishing head of the first aspect, when the motor including the rotor fixed to the rotating shaft and the stator arranged around the rotor in a non-contact manner is driven, the rotating shaft supported by the fluid bearing is The polishing tool is rotated and rotated. On the other hand, when the pressurizer is operated, the load detector is guided by the linear guide and moves in the axial direction of the rotating shaft, and the rotating shaft connected to the load detector via the fluid coupling is moved in the axial direction. .
【0016】そして、この研磨ヘッドでは、図5に示す
ように、モータのロータ1の軸長方向長さL1が、ステ
ータ2の軸長方向長さL2と、回転軸3の移動によるロ
ータ1の軸長方向への最大移動長さ2Sと、ロータ1の
移動時にロータ1に作用する磁気吸引力の変化がなくな
るステータ2からのロータ1の突出長である磁気吸引力
安定長Xの2倍の長さとを加えた長さより長くされてい
る。In this polishing head, as shown in FIG. 5, the axial length L 1 of the rotor 1 of the motor is the axial length L 2 of the stator 2 and the rotor due to the movement of the rotary shaft 3. 2 of the maximum moving length 2S of the rotor 1 in the axial direction and the magnetic attracting force stable length X which is the protruding length of the rotor 1 from the stator 2 where the change of the magnetic attracting force acting on the rotor 1 when the rotor 1 moves is eliminated. It is longer than the double length plus the length.
【0017】すなわち、一般に、図6に示すように、ス
テータ2とロータ1の磁気バランスがとれた状態より、
軸長方向に相対的な位置ずれが生じたときには、軸長方
向に磁気吸引力が発生する。ここで、位置ずれをxm、
軸長方向の磁気吸引力をFkgfとすると、軸長方向の
磁気吸引力Fは次式によって求めることができる。That is, generally, as shown in FIG. 6, from the state where the stator 2 and the rotor 1 are magnetically balanced,
When a relative displacement occurs in the axial direction, a magnetic attraction force is generated in the axial direction. Here, the positional deviation is xm,
When the magnetic attraction force in the axial direction is Fkgf, the magnetic attraction force F in the axial direction can be obtained by the following equation.
【0018】 F=(−1/4)(dP/dx)(δkc /μ0 )2 ×(P0 /PX )2 (Bmax2/9.8) ・・・(1) ここで、dP/dxはパーミアンスの変化率:H/m P0 はx=0のときのパーミアンス:H PX はxのときのパーミアンス:H δはエアギャップ:m kc はカータ係数 μ0 は空気の透磁率:μ0 =4π×10-7 Bmax はx=0のときのエアギャップ最大磁束密度:T
である。F = (− 1/4) (dP / dx) (δk c / μ 0 ) 2 × (P 0 / P X ) 2 (Bmax 2 /9.8) (1) where dP / dx is the rate of change of permeance: H / m P 0 is the permeance when x = 0: H P X is the permeance when x: x is the air gap: m k c is the Carter coefficient μ 0 is the air Permeability: μ 0 = 4π × 10 -7 Bmax is the air gap maximum magnetic flux density when T = 0: T
It is.
【0019】一方、xだけずれたときのパーミアンスP
X は次式で求められる。 Px =P1 +2P2 =μ0 ×D(4 log(1+(πx/2δkc )) +(π(LC −2x)/δkc )) ・・・(2) ここで、LCは磁石(ロータ1)の軸方向の長さ:m Dはギャップの平均径:m である。On the other hand, the permeance P when deviated by x
X is obtained by the following equation. P x = P 1 + 2P 2 = μ 0 × D (4 log (1+ (πx / 2δk c )) + (π (L C -2x) / δk c )) (2) where L C is The axial length of the magnet (rotor 1): m D is the average diameter of the gap: m 2.
【0020】さらに、パーミアンスの変化率dP/dx
は次式で求められる。 dP/dx=(dP1 /dx)+2(dP2 /dx) =(2μ0 Dπ/δkc ) ×((1/(1+(πx/2δkc )))−1)・・・(3) ここで、(1)式に、(2)式および(3)式で求めた
値を代入すれば、位置ずれxによる磁気吸引力Fを求め
ることができる。Further, the rate of change of permeance dP / dx
Is calculated by the following equation. dP / dx = (dP 1 / dx) +2 (dP 2 / dx) = (2μ 0 Dπ / δk c) × ((1 / (1+ (πx / 2δk c))) - 1) ··· (3) Here, by substituting the values obtained by the equations (2) and (3) into the equation (1), the magnetic attraction force F due to the positional deviation x can be obtained.
【0021】そして、必要な数値を決めてこれを計算し
ていくと、位置ずれxが大きくなるに従って磁気吸引力
Fは大きくなっていく。次に、ステータ2とロータ1と
の位置関係が図7のような場合について考える。この場
合には、xだけずれたときのパーミアンスPX を求める
式は次式のようになる。When the necessary numerical value is determined and calculated, the magnetic attraction force F increases as the displacement x increases. Next, consider a case where the positional relationship between the stator 2 and the rotor 1 is as shown in FIG. In this case, the formula for obtaining the permeance P X when it is shifted by x is as follows.
【0022】 Px =P1 +P2 =μ0 ×D(2 log(1+(πx/2δkc )) +(π(LC −x)/δkc )) ・・・(4) 従って、パーミアンスの変化率dP/dxは次式で求め
られる。 dP/dx=(dP1 /dx)+(dP2 /dx) =(μ0 Dπ/δkc ) ×((1/(1+(πx/2δkc )))−2)・・・(5) そして、(1)式に、(4)式および(5)式で求めた
値を代入すると、図7の場合の位置ずれxによる磁気吸
引力Fを求めることができる。P x = P 1 + P 2 = μ 0 × D (2 log (1+ (πx / 2δk c )) + (π (L C −x) / δk c )) (4) Therefore, the permeance The change rate dP / dx of is calculated by the following equation. dP / dx = (dP 1 / dx) + (dP 2 / dx) = (μ 0 Dπ / δk c ) × ((1 / (1+ (πx / 2δk c )))-2) ... (5) Then, by substituting the values obtained by the equations (4) and (5) into the equation (1), the magnetic attraction force F due to the positional deviation x in the case of FIG. 7 can be obtained.
【0023】必要な数値を決めてこれを計算していく
と、位置ずれxがある値より大きくなると磁気吸引力F
はほぼ一定になる。すなわち、位置ずれxがある値より
大きくなると、ロータ1の移動により、新たな磁気吸引
力が発生しないことになる。そこで、本発明では、図4
に示したように、モータのロータ1の長さL1が、ステ
ータ2の長さL2に、ロータ1の軸長方向への最大移動
長さ2Sと、磁気吸引力が一定となる位置ずれ量X(以
下磁気吸引力安定長という)の2倍を加えた長さとされ
る。When the necessary numerical value is determined and calculated, the magnetic attraction force F is obtained when the positional deviation x becomes larger than a certain value.
Is almost constant. That is, when the positional deviation x becomes larger than a certain value, the movement of the rotor 1 does not generate a new magnetic attraction force. Therefore, in the present invention, FIG.
Positional deviation as shown, the length L 1 of the rotor 1 of the motor, the length L 2 of the stator 2, consisting a maximum movement length 2S in the axial direction of the rotor 1, the magnetic attraction force constant It is set to a length obtained by adding twice the amount X (hereinafter referred to as magnetic attraction force stable length).
【0024】このようにすることにより、回転軸3の移
動によりロータ1とステータ2との間に位置ずれが生じ
ても、ロータ1の両端は常に磁気吸引力の発生しない位
置ずれ量を越えているので磁気吸引力の発生を抑えるこ
とができる。By doing so, even if a displacement occurs between the rotor 1 and the stator 2 due to the movement of the rotating shaft 3, both ends of the rotor 1 always exceed a displacement amount at which magnetic attraction force is not generated. Therefore, the generation of magnetic attraction can be suppressed.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0026】図1は、本発明の研磨ヘッドの一実施形態
を示すもので、この研磨ヘッドは、研磨軸部81,荷重
検出部83および荷重制御部85により主体部分が構成
されている。研磨軸部81は、先端に研磨工具87が装
着される回転軸89を有している。この回転軸89は、
ハウジング91の中央を貫通して配置され、上下を空気
軸受93,95により支持されている。FIG. 1 shows an embodiment of the polishing head of the present invention. The polishing head is mainly composed of a polishing shaft 81, a load detector 83 and a load controller 85. The polishing shaft 81 has a rotating shaft 89 at the tip of which a polishing tool 87 is mounted. This rotating shaft 89 is
It is arranged so as to penetrate the center of the housing 91, and is supported vertically by air bearings 93 and 95.
【0027】空気軸受93,95には、空気供給源97
が、フィルタ99および配管101,103を介して接
続されている。回転軸89の中央には、モータ105の
ロータ107が固定され、ロータ107の回りにステー
タ109が配置されている。このモータ105は、ロー
タ107が永久磁石により、ステータ109が電磁石に
より構成されるブラシレスのモータであり、制御器11
1に接続することによりACサーボモータを構成してい
る。The air bearings 93 and 95 have an air supply source 97.
Are connected via the filter 99 and the pipes 101 and 103. A rotor 107 of the motor 105 is fixed at the center of the rotating shaft 89, and a stator 109 is arranged around the rotor 107. The motor 105 is a brushless motor in which a rotor 107 is made of a permanent magnet and a stator 109 is made of an electromagnet.
1 constitutes an AC servomotor.
【0028】なお、モータ105の使用回転数の範囲は
10〜100rpmである。回転軸89の上部には、光
電式のロータリーエンコーダからなる回転検出器113
が配置されている。The range of the rotational speed of the motor 105 used is 10 to 100 rpm. A rotation detector 113 composed of a photoelectric rotary encoder is provided above the rotation shaft 89.
Is arranged.
【0029】荷重検出部83は、筺体115内に配置さ
れ、ロードセルからなる荷重検出器117を有してい
る。荷重検出器117は、回転軸89の上端に配置され
る流体継手119に連結されている。また、荷重検出器
117は、クロスローラガイドからなるリニアガイド1
21により上下方向に移動自在に案内されている。The load detection unit 83 is arranged in the housing 115 and has a load detector 117 composed of a load cell. The load detector 117 is connected to a fluid coupling 119 arranged at the upper end of the rotary shaft 89. The load detector 117 is a linear guide 1 including a cross roller guide.
It is guided by 21 so as to be vertically movable.
【0030】荷重制御部85は、筺体115の上部に配
置され、空気圧シリンダからなる加圧器123を有して
いる。加圧器123は、ハウジング125を介して筺体
115に固定され、ピストンロッド123aが荷重検出
器117に連結されている。加圧器123には、空気供
給源97が、制御弁127および配管129,131を
介して接続されている。The load control section 85 is arranged above the housing 115 and has a pressurizer 123 composed of a pneumatic cylinder. The pressurizer 123 is fixed to the housing 115 via the housing 125, and the piston rod 123 a is connected to the load detector 117. An air supply source 97 is connected to the pressurizer 123 via a control valve 127 and pipes 129 and 131.
【0031】なお、制御弁127に供給される空気圧
は、4kgf/cm2 であるが、空気圧シリンダからな
る加圧器123には、制御弁127によって必要圧に制
御された空気が供給される。図1において符号111は
制御器を示している。この制御器111は、荷重検出器
117からの荷重信号、および回転検出器113からの
回転軸89の回転信号を入力する。The air pressure supplied to the control valve 127 is 4 kgf / cm 2 , but the pressurizer 123 composed of a pneumatic cylinder is supplied with the air controlled to the required pressure by the control valve 127. In FIG. 1, reference numeral 111 indicates a controller. The controller 111 inputs a load signal from the load detector 117 and a rotation signal of the rotating shaft 89 from the rotation detector 113.
【0032】そして、これ等の信号に基づいて、制御弁
127およびモータ105の回転数を制御する。この実
施形態では、図2に示すように、モータ105のロータ
107の軸長方向長さL1が、ステータ109の軸長方
向長さL2と、回転軸89の移動によるロータ107の
軸長方向への最大移動長さ2Sと、磁気吸引力安定長X
の2倍の長さとを加えた長さと同一の長さとされてい
る。Then, the rotation speeds of the control valve 127 and the motor 105 are controlled based on these signals. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the axial direction length L 1 of the rotor 107 of the motor 105, the axial direction length L 2 of the stator 109, the axial length of the rotor 107 due to the movement of the rotary shaft 89 Direction maximum movement length 2S and magnetic attraction force stable length X
It is said that the length is the same as the length obtained by adding twice the length.
【0033】すなわち、より具体的には、空気の透磁率
μ0 を4π×10-7H/m、ギャップの平均径Dを2
1.7×10-3m、エアギャップδを0.5×10
-3m、カータ係数kc を1.12、エアギャップの磁束
密度Bを0.773Tとし、ステータ3aの長さを7.
5×10-3mとする。また、ロータ107の軸長方向へ
の最大移動長さ2Sを磁気吸引力安定長Xの2倍とす
る。That is, more specifically, the magnetic permeability μ 0 of air is 4π × 10 −7 H / m, and the average diameter D of the gap is 2
1.7 × 10 -3 m, air gap δ 0.5 × 10
-3 m, the Carter coefficient k c is 1.12, the magnetic flux density B in the air gap is 0.773 T, and the length of the stator 3a is 7.
It is set to 5 × 10 -3 m. Further, the maximum moving length 2S of the rotor 107 in the axial direction is set to be twice the magnetic attraction force stable length X.
【0034】そして、図7に示したように、ロータ1の
長さLCを、ステータ2の長さに位置ずれxを加えた長
さとし、位置ずれxを変えながら上述した(4)式、
(5)式に代入し、さらに上述した(1)式により位置
ずれxでの磁気吸引力Fを求めたところ、位置ずれxが
6×10-3mを越えるあたりから磁気吸引力Fが約0.
8kgfの一定値になった。Then, as shown in FIG. 7, the length L C of the rotor 1 is set to the length of the stator 2 plus the positional deviation x, and the positional deviation x is changed while the above equation (4) is given.
Substituting into the equation (5) and further obtaining the magnetic attraction force F at the positional displacement x by the above equation (1), the magnetic attraction force F is about when the positional displacement x exceeds 6 × 10 −3 m. 0.
It became a constant value of 8 kgf.
【0035】そこで、この実施形態では、磁気吸引力安
定長Xを6×10-3mとし、ステータ109の長さ7.
5×10-3mに対して、ロータ107の長さを、ステー
タ109の両端に磁気吸引力安定長6×10-3mの2倍
をそれぞれ加えた長さ31.5×10-3mにしている。
上述した研磨ヘッドでは、回転軸89に固定されるロー
タ107とロータ107の回りに非接触で配置されるス
テータ109とからなるモータ105を駆動すると、空
気軸受93,95に支持される回転軸89が回転され、
研磨工具87が回転される。Therefore, in this embodiment, the magnetic attraction force stable length X is set to 6 × 10 −3 m, and the length of the stator 109 is set to 7.
For 5 × 10 −3 m, the length of the rotor 107 is 31.5 × 10 −3 m, which is twice the magnetic attraction force stable length of 6 × 10 −3 m at both ends of the stator 109. I have to.
In the polishing head described above, when the motor 105 including the rotor 107 fixed to the rotating shaft 89 and the stator 109 arranged around the rotor 107 in a non-contact manner is driven, the rotating shaft 89 supported by the air bearings 93 and 95. Is rotated,
The polishing tool 87 is rotated.
【0036】一方、加圧器123を動作すると、荷重検
出器117がリニアガイド121に案内され回転軸89
の軸長方向に移動し、この荷重検出器117に流体継手
119を介して接続される回転軸89が軸長方向に移動
される。そして、上述した研磨ヘッドを用いての加工物
の研磨は以下述べるようにして行われる。On the other hand, when the pressurizer 123 is operated, the load detector 117 is guided by the linear guide 121 and the rotating shaft 89
, And the rotating shaft 89 connected to the load detector 117 via the fluid coupling 119 is moved in the axial direction. Polishing of a workpiece using the above-described polishing head is performed as described below.
【0037】先ず、研磨装置の図示しない移動手段によ
り、研磨ヘッドが加工位置の真上に位置される。次に、
上記移動手段により研磨ヘッドが加工物に接触する直前
まで下げられる。この後、荷重検出器117が所定の値
を示すまで、加圧器123により回転軸89が押し下げ
られ、研磨工具87が加工物に押し当てられる。First, the polishing head is positioned right above the processing position by the moving means (not shown) of the polishing apparatus. next,
The moving means lowers the polishing head until just before the polishing head comes into contact with the workpiece. Thereafter, the rotating shaft 89 is pressed down by the pressurizer 123 until the load detector 117 indicates a predetermined value, and the polishing tool 87 is pressed against the workpiece.
【0038】そして、荷重検出器117が所定の値を示
した位置で回転軸89の押し下げが停止され、モータ1
05の駆動により回転軸89および研磨工具87が回転
され研磨加工が開始される。なお、必要な研磨除去量を
得るために、予め、研磨荷重に対しての適正な加工時間
が計算により求められており、この時間だけ研磨加工が
行われる。Then, when the load detector 117 shows a predetermined value, the pushing down of the rotary shaft 89 is stopped, and the motor 1 is stopped.
The drive shaft 05 rotates the rotating shaft 89 and the polishing tool 87 to start polishing. In addition, in order to obtain a necessary polishing removal amount, an appropriate processing time for a polishing load is previously calculated, and the polishing is performed only for this time.
【0039】以上のように構成された研磨ヘッドでは、
モータ105のロータ107の軸長方向長さL1を、ス
テータ109の軸長方向長さL2と、ロータ107の軸
長方向への最大移動長さ2Sと、磁気吸引力安定長Xの
2倍の長さとを加えた長さにしたので、モータ105の
ロータ107とステータ109との相対移動による磁気
吸引力の発生を容易,確実に解消することができる。In the polishing head configured as described above,
The axial direction length L 1 of the rotor 107 of the motor 105, the axial direction length L 2 of the stator 109, and the maximum movement length 2S in the axial direction of the rotor 107, the magnetic attraction force stable length X 2 Since the length is doubled, the generation of the magnetic attraction force due to the relative movement of the rotor 107 and the stator 109 of the motor 105 can be easily and reliably eliminated.
【0040】従って、安定した研磨荷重を得ることが可
能になり、より精度の高い研磨加工が可能になる。な
お、上述した実施形態では、加圧器123に空気圧シリ
ンダを用いた例について説明したが、本発明はかかる実
施形態に限定されるものではなく、荷重検出器117に
よる値を制御器111に戻して低荷重の制御ができるも
のであれば良く、油等の圧力を利用した流体圧シリン
ダ、あるいは電気により駆動力を発生する電歪素子、ボ
イスコイルモータ等でも良い。Therefore, it is possible to obtain a stable polishing load, and it is possible to perform polishing processing with higher precision. In the above-described embodiment, the example in which the pneumatic cylinder is used as the pressurizer 123 has been described, but the present invention is not limited to this embodiment, and the value by the load detector 117 is returned to the controller 111. A fluid pressure cylinder that uses pressure of oil or the like, an electrostrictive element that generates a driving force by electricity, a voice coil motor, or the like may be used as long as it can control a low load.
【0041】また、この加圧器123には、制御できる
荷重範囲が1×10-2〜1kgfで、荷重精度が設定荷
重の±5%以内のものが望ましい。It is desirable that the pressurizer 123 has a controllable load range of 1 × 10 -2 to 1 kgf and a load accuracy of within ± 5% of the set load.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上述べたように請求項1の研磨ヘッド
では、モータのロータの軸長方向長さを、ステータの軸
長方向長さと、ロータの軸長方向への最大移動長さと、
磁気吸引力安定長の2倍の長さとを加えた長さより長く
したので、モータのロータとステータとの相対移動によ
る磁気吸引力の発生を容易,確実に解消することができ
る。As described above, in the polishing head according to claim 1, the axial length of the rotor of the motor is the axial length of the stator, and the maximum moving length of the rotor in the axial direction.
Since the length is made longer than the length obtained by adding twice the magnetic attraction force stable length, the generation of the magnetic attraction force due to the relative movement of the rotor and the stator of the motor can be easily and reliably eliminated.
【0043】従って、安定した研磨荷重を得ることが可
能になり、より精度の高い研磨加工が可能になる。Therefore, it is possible to obtain a stable polishing load, and it is possible to perform polishing processing with higher accuracy.
【図1】本発明の研磨ヘッドの一実施形態を示す断面図
である。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a polishing head of the present invention.
【図2】図1のモータのロータとステータとの長さ関係
を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a length relationship between a rotor and a stator of the motor shown in FIG.
【図3】従来の研磨ヘッドの一例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional polishing head.
【図4】従来の研磨ヘッドの他の例を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing another example of a conventional polishing head.
【図5】本発明のモータのロータとステータとの長さ関
係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a length relationship between a rotor and a stator of the motor of the present invention.
【図6】モータのロータとステータとの長さが等しい場
合にロータとステータとの位置ずれによって生じる磁気
吸引力Fと位置ずれxとの関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a magnetic attraction force F and a positional shift x generated by a positional shift between the rotor and the stator when the rotor and the stator of the motor have the same length.
【図7】モータのロータがステータの長さより長い場合
にロータとステータとの位置ずれによって生じる磁気吸
引力Fと位置ずれxとの関係を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a magnetic attraction force F and a positional deviation x generated by a positional deviation between the rotor and the stator when the rotor of the motor is longer than the length of the stator.
87 研磨工具 89 回転軸 93,95 空気軸受 105 モータ 107 ロータ 109 ステータ 113 回転検出器 117 荷重検出器 119 流体継手 121 リニアガイド 123 加圧器 133 継手本体 135 空気室 137 ディスク部材 87 Polishing tool 89 Rotary shaft 93,95 Air bearing 105 Motor 107 Rotor 109 Stator 113 Rotation detector 117 Load detector 119 Fluid coupling 121 Linear guide 123 Pressurizer 133 Joint body 135 Air chamber 137 Disk member
Claims (1)
と、 前記回転軸に固定されるロータと前記ロータの回りに非
接触で配置されるステータとを有するモータと、 前記回転軸の他端に取り付けられた継手を介して前記回
転軸に接続される荷重検出器と、 前記荷重検出器を前記回転軸の軸長方向に案内するリニ
アガイドと、 前記荷重検出器を介して前記回転軸に負荷を与える加圧
器とを備え、 前記モータのロータの軸長方向長さを、前記ステータの
軸長方向長さと、前記ロータの軸長方向への最大移動長
さと、前記ローターの移動時に前記ロータに作用する磁
気吸引力の変化がなくなる前記ステータからの前記ロー
タの突出長である磁気吸引力安定長の2倍の長さとを加
えた長さより長くしてなることを特徴とする研磨ヘッ
ド。1. A rotary shaft to which an abrasive tool is fixed at one end, a fluid bearing that supports the rotary shaft so as to be movable in the axial direction, a rotor fixed to the rotary shaft, and no contact around the rotor. And a load detector connected to the rotary shaft via a joint attached to the other end of the rotary shaft, the load detector in the axial direction of the rotary shaft. A linear guide for guiding and a pressurizer for applying a load to the rotary shaft via the load detector, wherein the axial length of the rotor of the motor is the axial length of the stator and the axial length of the rotor is A maximum movement length in the axial direction and a length that is twice the magnetic attraction force stable length that is the protruding length of the rotor from the stator that eliminates the change in the magnetic attraction force that acts on the rotor when the rotor moves. Longer than the added length A polishing head that is characterized by being bent.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8145936A JPH09323250A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Polishing head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8145936A JPH09323250A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Polishing head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09323250A true JPH09323250A (en) | 1997-12-16 |
Family
ID=15396499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8145936A Pending JPH09323250A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Polishing head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09323250A (en) |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP8145936A patent/JPH09323250A/en active Pending
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