專利名稱：姿勢控制器和精密加工設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于加工物體的姿勢控制器以及一種配備有該姿勢控制器的精密加工設備，該物體例如為硅片或磁盤基片，其加工后的表面需要具有很高的形狀/尺寸精度和很高的平面度。更具體地，本發(fā)明涉及能夠根據(jù)磨削階段高精度地控制安放在姿勢控制器上的物體的姿勢的姿勢控制器和精密加工設備。
背景技術：
最近，在減小下一代功率器件的尺寸的同時，對減小該器件的能量損耗的需求在逐漸增加。這種需求的一個示例包括需要增加用于電子器件用途的半導體多層結構中的層數(shù)并增大半導體器件的組裝密度。作為用于滿足這種需求的措施的方法的示例包括一種用于將典型地為硅片的半導體晶片的厚度減小為非常小的值的方法；一種防止在加工后的表面和加工后的表面下的部分內(nèi)出現(xiàn)位錯和晶格應變的加工方法；以及這樣一種加工方法，該方法可將表面粗糙度(Ra)減小到從亞納米(nm)級至納米(nm)級的范圍內(nèi)的值，并將加工后的表面的平面度減小到從亞微米(μm)級至微米(μm)級的范圍或更低范圍內(nèi)的值。
在機動車工業(yè)中，作為機動車的功率器件的集成雙極晶體管(IGBT)形成倒相器系統(tǒng)中的主要裝置。希望通過改進使用IGBT的倒相器的性能以及通過減小倒相器的尺寸來進一步提高混合動力車的適銷性。將構成IGBT的硅片的厚度減小到大約50μm至150μm的非常小的值，優(yōu)選地80μm至140μm，更優(yōu)選地為90μm至120μm，以減小開關損耗、穩(wěn)態(tài)損耗和熱損耗，這對于改進倒相器是必要的。此外，可通過在直徑為200mm至400mm的圓形硅片的加工后的表面或在該加工后的表面附近的內(nèi)部形成沒有位錯和晶格應變的理想表面，并通過將表面粗糙度(Ra)減小到從亞納米級至納米級的范圍內(nèi)的值和將平面度減小到從亞微米級至微米級的范圍內(nèi)的值，來提高在半導體上形成電極的加工步驟中的產(chǎn)量并增加半導體多層結構中的層數(shù)。
在當前條件的一般情況下，上述半導體加工過程需要這樣的多步驟過程，該過程包括使用金剛石磨輪的粗磨、研磨、蝕刻和使用散布磨料的濕法化學機械拋光(濕法CMP)。由于在加工后的表面中會形成氧化層、位錯和晶格應變，所以通過使用這種加工步驟的常規(guī)加工方法來獲得理想表面是非常困難的。另外，通過常規(guī)方法加工的晶片的平面度較低，并且在加工期間或在形成電極之后會導致晶片內(nèi)出現(xiàn)斷裂，這會導致產(chǎn)量降低。此外，在常規(guī)加工方法中，隨著晶片直徑增大到200mm、300mm和400mm，使晶片厚度減小到非常小的值的難度越來越大。目前正在進行將直徑為200mm的晶片的厚度減小到100μm級的研究。
需要開發(fā)這樣一種裝置(姿勢控制器)，當在硅半導體晶片上執(zhí)行上述超精密加工時，該裝置能使支承待磨削的物體—例如硅半導體晶片—的旋轉裝置精確地運動非常小的距離。該需求是基于以下事實，即，除了在初始狀態(tài)使磨輪和待磨削物體對齊外，如果不適當?shù)丶m正磨削過程中產(chǎn)生的磨輪與待磨削物體的軸線之間的偏差(不重合)，就不能提高使用磨輪磨削待磨削物體的表面的精度。
通常執(zhí)行使用伺服馬達的方法、使用利用壓電元件的壓電致動器的方法、使用超磁致伸縮致動器的方法等作為使物體精確地運動或位移較小距離的手段。如果上述姿勢控制器由伺服馬達控制，則由于伺服馬達的輸出性能的限制而難以實現(xiàn)該姿勢控制器(的功能)。如果使用伺服馬達或任何其它利用旋轉運動的裝置，則以納米級的精度執(zhí)行控制更是非常困難的。在姿勢控制器由使用壓電元件的壓電致動器控制的情況下，存在這樣的問題，即，如果該元件用于移動大負荷物體例如用于磨削的旋轉裝置，則該元件本身可能會破裂。
考慮到常規(guī)技術中的上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人對用于以納米或埃量級的高精度精確地移動噸量級的大負荷物體的設備進行了研究，并且開發(fā)了一種可無摩擦地精確移動的可彈性移動工作臺，這是基于這樣的考慮，即，在將噸量級的大負荷加工單元安放在可無摩擦地移動的可彈性移動工作臺上的情況下，該加工單元在垂直于重力方向的方向上的移動不會受所安放物體的重量的影響。日本專利公報(Kokai)No.2001-265441 A公開了使用該可彈性移動工作臺的發(fā)明。該發(fā)明由可無摩擦地移動的可彈性移動工作臺和超磁致伸縮致動器構成。該可彈性移動工作臺通過設置在超磁致伸縮致動器上的桿的變形而移動，以執(zhí)行定位。該可無摩擦地移動的可彈性移動工作臺由框架和可彈性移動的支承件構成。該框架通過該支承件安裝在基座上。該支承件由沖擊彈性類似于彈簧且強度足夠高以支承重量為噸量級的物體的材料制成。多個超磁致伸縮致動器附裝在該框架的端面上。通過施加基于定位命令值的電流而被激勵的磁場作用在每個超磁致伸縮元件上，以使該元件伸展(即，伸縮)。
本發(fā)明的發(fā)明人還在日本專利公報(Kokai)No.2002-127003A中公開了一種涉及姿勢控制器(具有姿勢控制器的精密加工設備)的發(fā)明，該姿勢控制器中裝有控制系統(tǒng)和超磁致伸縮致動器，該控制系統(tǒng)用于補償由上述超磁致伸縮元件的磁滯特性導致的反應延遲，該超磁致伸縮致動器能夠防止由該超磁致伸縮致動器的線圈產(chǎn)生的焦耳熱或渦電流導致的精度的降低。補償由磁滯特性導致的反應延遲的控制系統(tǒng)使用由數(shù)學函數(shù)(直線函數(shù)、圓弧函數(shù)、樣條函數(shù)等)表示的磁滯模型，優(yōu)選地是基于Preisach模型的反模型，該模型是用于預測磁性材料的磁化狀態(tài)變化的模型。在該姿勢控制器內(nèi)，兩個板在相互間隔開的狀態(tài)下通過一個連接件連接。在垂直于更靠近連接件的側面的上部板的一側上設有一個超磁致伸縮致動器。在與更靠近連接件的側面相對的上部板的一側下方設有兩個超磁致伸縮致動器。該連接件由可彈性變形且強度足夠高以支承噸量級的物體的材料制成，如日本專利公報(Kokai)No.2001-265441A中的對應元件。在該發(fā)明中，對這三個超磁致伸縮致動器的運動進行控制，以在三維空間內(nèi)糾正磨輪軸線與工件軸線之間的微小偏差。
日本專利公報(Kokai)No.2001-265441A中公開的精確定位裝置和日本專利公報(Kokai)No.2002-127003A中公開的姿勢控制器中的每一個均能夠在支承具有較大重量的物體(例如用于用磨輪進行磨削的旋轉裝置)的同時精確控制該物體的定位。但是，在這些裝置內(nèi)在兩個板之間設有兩個超磁致伸縮致動器和一個支承件(或連接件)，并且在其中一個板相對于另一個板運動時由支承件(或連接件)造成的限制是不可避免的，這是因為該支承件(或連接件)是具有高強度的彈性件。即，如果此支承件的強度較高，則板在垂直于軸線方向的運動被更有力地限制。在運動側的板的運動自由度因此限制而受限。另外，如果僅通過超磁致伸縮致動器使板運動，則存在這樣的問題，即，超磁致伸縮致動器產(chǎn)生的熱量會影響定位裝置(姿勢控制器)的其它組成部件，并且會使其它組成部件受到損壞或使姿勢控制的精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種這樣的姿勢控制器，該姿勢控制器能夠在支承具有較大重量的物體—例如用磨輪進行磨削的旋轉裝置—的同時精確控制該物體的姿勢，而基本上不會對一個板相對于另一個板的運動施加任何重大限制。本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠根據(jù)加工階段選擇致動器的輸出電平的姿勢控制器。本發(fā)明的又一目的是提供一種配備有根據(jù)至少一個上述目的的姿勢控制器以實現(xiàn)高精度磨削的精密加工設備。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于控制所安放物體的姿勢的姿勢控制器，該姿勢控制器包括在由X軸和Y軸限定的平面內(nèi)延伸的第一平板構件；與第一平板構件平行設置且與第一平板構件間隔開的第二平板構件；在這兩個平板構件的彼此相對的表面內(nèi)形成的凹部；設置在第一平板構件和第二平板構件之間的球形件，該球形件的部分配合在凹部內(nèi)；設置在第一平板構件和第二平板構件之間且可沿垂直于由X軸和Y軸限定的平面的Z軸方向伸展的第一致動器；以及連接到第二平板構件并且可沿由X軸和Y軸限定的平面內(nèi)的合適方向伸展的第二致動器，其中，第二平板構件與安放于其上的物體一起處于一種姿勢，可相對于第一平板構件運動，并且球形件通過可彈性變形的粘合劑粘結在第一平板構件和/或第二平板構件上。
第一平板構件和第二平板構件中的每一個均由強度足夠高以支承安放在第二平板構件上的物體的重量的材料形成。優(yōu)選地，該材料是非磁性的。該材料并不局限于一種特定材料。但是，可使用奧氏體不銹鋼(SUS)。
設置在第一平板構件和第二平板構件之間的球形件也由強度足夠高以至少支承安放在第二平板構件上的物體的重量的材料形成。因此，根據(jù)所安放物體的設定重量而形成球形件的材料也可選自多種材料。球形件的材料的示例包括金屬。
凹部形成為第一平板構件和第二平板構件的將與該球形件相接觸的部分。球形件設置在平板構件之間，并且該球形件的部分配合在凹部內(nèi)。凹部的尺寸(深度、開口直徑等)根據(jù)例如平板構件和球形件的尺寸以及所需的姿勢控制精度而適當?shù)卣{節(jié)。但是，在球形件的部分配合在這兩個平板構件的凹部內(nèi)的階段，在第一平板構件和第二平板構件之間需要至少保持預定的間隔。該間隔設置為這樣的值，即，可使得即使當通過對第二致動器的操作而使第二平板構件傾斜時，該第二平板構件也不會接觸第一平板構件。
這兩個平板構件的彼此相對的凹部部分的表面與球形件可通過粘合劑粘結。可使用在常溫下具有彈性這一特性的合適的粘合劑作為該粘合劑。例如，可使用彈性環(huán)氧樹脂粘合劑或任何其它彈性粘合劑。例如，可使用拉伸剪切強度為10-15Mpa、衰減系數(shù)為2-7Mpa·sec優(yōu)選地為4.5Mpa·sec，以及彈簧常數(shù)為80-130GN/m優(yōu)選地為100GN/m的粘合劑。粘合劑薄膜的厚度可設為約0.2毫米。
可以設想這樣的實現(xiàn)模式，其中，僅在第一平板構件和第二平板構件之一內(nèi)形成凹部，該球形件的一部分配合在凹部內(nèi)，并且凹部表面與球形件通過粘合劑粘結，以及可以設想其中在兩個平板構件內(nèi)均形成凹部的實現(xiàn)模式。
可以設想姿勢控制器的這樣的實現(xiàn)模式，其中，如俯視圖中所示，球形件和兩個第一致動器設置在第一平板構件和第二平板構件之間，并處于對應于在平面內(nèi)自由選擇的三角形的頂點的位置處。可設想本發(fā)明的這樣一種實現(xiàn)模式，其中，第二致動器至少在第二平板構件的四個邊緣中的一個處連接到該第二平板構件。如果至少使用這三個致動器，則第二平板構件與直接安放在其上的物體一起處于一種姿勢，同時可相對于第一平板構件三維地移動。當?shù)诙桨鍢嫾苿訒r，從下方支承第二平板構件的球形件表面上的粘合劑發(fā)生彈性變形，以使第二平板構件基本不受限制地自由移動。
優(yōu)選地，第一和第二致動器中的每一個均具有至少一個超磁致伸縮元件。該超磁致伸縮元件可由稀土金屬例如鏑或鋱與鐵或鎳的合金制成。形式為桿的超磁致伸縮元件可在磁場的作用下伸展大約1-2μm，該磁場通過向圍繞超磁致伸縮元件的線圈施加電流而產(chǎn)生。該超磁致伸縮元件具有這樣的特性，即，可用在2kHz或更低的頻率范圍內(nèi)，且具有微微秒(10-12秒)響應速度和大約15-25kJ/cm3的輸出性能，例如比下述壓電元件的輸出性能高約20至50倍。
可設想本發(fā)明的姿勢控制器的另一種實現(xiàn)模式，其中，在球形件的表面上用上述粘合劑形成薄膜，并且球形件和粘合劑薄膜分開以便可相對于彼此運動。
粘合劑由上述可彈性變形的材料制成。例如，可在金屬球形件的表面上形成由此粘合劑形成的薄膜。在本發(fā)明中，為了減小對第二平板構件的限制程度，球形件和該球形件的外周面上的粘合劑相互分離開。例如，在球形件的表面上形成石墨薄膜，并且在該石墨薄膜的外周面上形成由粘合劑形成的薄膜。粘合劑和石墨薄膜不會彼此粘在一起。該粘合劑和石墨薄膜被制成基本上彼此分離開。因此，當?shù)诙桨鍢嫾苿訒r，球形件可在固定位置在不受限制的狀態(tài)下旋轉，同時表面層中的粘合劑響應第二平板構件的變形而發(fā)生彈性變形，且不會被球形件限制。
在本發(fā)明中，提供了用于實現(xiàn)第一平板構件的合適的平板構件、粘合劑和球形件(該球形件的表面上的薄膜)，該粘合劑粘結在第一平板構件上，而該球形件(或該球形件的表面上的薄膜)沒有粘結在粘合劑上。減小對第二扁平板構件的運動的限制程度以實現(xiàn)對姿勢控制器所要求的非常精確的實時運動。此外，由于對第二平板構件的限制程度接近無限制狀態(tài)，所以與常規(guī)技術相比，第二平板構件運動時第二致動器所需的能量減少。
在根據(jù)本發(fā)明的姿勢控制器的一個優(yōu)選實施例中，在第一致動器和第二致動器中的每一個內(nèi)均設有壓電元件和超磁致伸縮元件。
超磁致伸縮元件的材料和性能如上所述。壓電元件由鋯鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti)O3)、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)或類似物形成。該壓電元件具有這樣的特性，即，可用在10kHz或更高的頻率范圍內(nèi)，且具有納秒(10-9)響應速度。該壓電元件的輸出功率低于超磁致伸縮元件的輸出功率，并且適用于在較輕的負荷范圍內(nèi)的高精度定位控制(姿勢控制)。文中提到的壓電元件還包括電致伸縮元件。
根據(jù)本發(fā)明，可根據(jù)所安放物體的重量和磨削階段的需要在每個致動器內(nèi)選擇性地使用超磁致伸縮元件和壓電元件。因此，可有效地減小在僅使用超磁致伸縮元件的情況下產(chǎn)生的熱量的影響。由于該超磁致伸縮元件和壓電元件中的每一個都具有高響應速度，所以在本發(fā)明中以這樣的方式選擇性地使用超磁致伸縮元件和壓電元件，即，原則上使用壓電元件，當需要時使用超磁致伸縮元件。由于可選擇性地使用這兩種元件，所以可提高致動器操作期間的能量效率。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種精密加工設備，該設備包括用于使磨輪旋轉的第一旋轉裝置、支承第一旋轉裝置的第一基座、用于使待磨削的物體旋轉的第二旋轉裝置，以及支承第二旋轉裝置的第二基座，其中，上述姿勢控制器設置在第一旋轉裝置和第一基座之間或設置在第二旋轉裝置和第二基座之間。
本發(fā)明涉及一種通過將上述姿勢控制器裝在磨削單元中而獲得的精密加工設備。該精密加工設備能夠通過使用該單元對待磨削的物體連續(xù)地執(zhí)行從粗磨到超精磨的過程。采用其中姿勢控制器安裝在基座上的設置以提高磨削精度。
使用本發(fā)明的精密加工設備的磨削方法沒有特制限定。例如，包括使用金剛石磨輪的粗磨步驟和使用粘合磨料(CMG磨輪)的終磨步驟的磨削方法。粘合磨料(CMG磨輪)是用于在以化學機械磨削(CMG)來執(zhí)行終磨時使用的磨輪的粘合劑。該方法僅用于執(zhí)行使用CMG磨輪的磨削過程，而不是常規(guī)技術中的包括蝕刻、研磨和拋光的多步驟過程。目前在進行對CMG方法的研發(fā)。使用姿勢控制器可確保在磨輪與待磨削物體的軸線之間存在很小偏差，該偏差是由機械因素或伴隨加工的摩擦而產(chǎn)生的熱量或振動導致的位移產(chǎn)生的。在粗磨時，需要使第二平板構件移動較大距離(因為通過將磨輪壓靠在待磨削物體上而磨削至預定深度)，因此，使高輸出的超磁致伸縮元件伸展。在終磨時，不需要使第二平板構件移動較大距離(因為例如在預定的恒壓下執(zhí)行磨削)，因此，使具有較低輸出的壓電元件伸展。這樣，可實現(xiàn)具有高能量效率的磨削。
此外，始終檢測軸線之間的微小偏差。檢測到的微小偏差在計算機內(nèi)通過數(shù)值處理進行處理，以作為必需的伸展量輸入超磁致伸縮元件(超磁致伸縮致動器)和壓電元件(壓電致動器)中的每一個。
從上文可理解，覆蓋有可彈性變形的粘合劑的球形件設置在相互平行設置的平板構件之間，以使可相對于另一個運動的平板構件能夠自由運動，而基本不受任何限制。因此，可根據(jù)致動器的操作實現(xiàn)平板構件的實時運動，而不需要致動器具有任何過高的輸出能量。另外，該平板構件的運動由本發(fā)明的姿勢控制器內(nèi)的具有超磁致伸縮元件和壓電元件的致動器控制，因此可相對于加工階段選擇性地使用這些元件，從而使超磁致伸縮元件產(chǎn)生的熱量的影響最小并提高能量效率。而且，裝配有上述姿勢控制器的本發(fā)明的精密加工設備能夠在整個過程中實時糾正磨輪和待磨削物體的軸線之間的偏差，從而可以高精度對待磨削的物體進行精加工。


圖1是姿勢控制器的實施例的俯視圖；圖2是沿圖1中的線II-II的剖視圖；圖3是沿圖1中的線III-III的剖視圖；以及圖4是精密加工設備的實施例的側視圖。
具體實施例方式
下面將參照

本發(fā)明的實施例。圖1是姿勢控制器的實施例的俯視圖。圖2是沿圖1中的線II-II的剖視圖。圖3是沿圖1中的線III-III的剖視圖。圖4是精密加工設備的實施例的側視圖。所示的姿勢控制器的實施例由一對第一致動器和一對第二致動器構成。當然，所設置的致動器的數(shù)量并不限于該實施例中的數(shù)量。
圖1示出姿勢控制器1的一個實施例，圖2示出沿圖1中的線II-II的剖視圖。姿勢控制器1具有在其頂部開放且由第一平板構件21和側壁211構成的框架。該框架可由例如SUS材料制成。在彼此相對的成對側壁211之間設有第二平板構件22，第二致動器4b設置在第二平板構件22和側壁211之間。在第一平板構件21和第二平板構件22之間具有合適的間隔L。間隔L足夠大以便即使當?shù)诙桨鍢嫾?2傾斜時也可防止第一平板構件21和第二平板構件22相互干涉。在所示實施例中，在側壁211和第二平板構件22之間設有多個彈簧5以及第二致動器4b，以將第二平板構件22保持在X-Y平面內(nèi)。
每個第二致動器由具有適當剛度的軸向件4b3、超磁致伸縮元件4b1和壓電元件4b2構成。超磁致伸縮元件4b1通過將線圈(未示出)圍繞一元件安裝而構成，并且可通過使電流流過線圈而產(chǎn)生的磁場使該超磁致伸縮元件伸展。也可通過向壓電元件4b2施加電壓而使壓電元件4b2伸展。此外，可根據(jù)檢測傳感器(未示出)檢測到的所安放物體(例如旋轉裝置等)的位置信息向超磁致伸縮元件4b1或壓電元件4b2施加合適的電流或電壓。可相對于加工階段根據(jù)是否需要使第二平板構件22移動較大距離來選擇性地操作超磁致伸縮元件4b1和壓電元件4b2。與常規(guī)技術中相同，超磁致伸縮元件4b1可由稀土金屬例如鏑或鋱與鐵或鎳的合金制成。壓電元件4b2可由鋯鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti)O3)、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)或類似物制成。
在姿勢控制器1安裝在例如扁平基座上的情況下，當要使第二平板構件22沿X-Y平面(水平方向)位移時，操作第二致動器4b；當要使第二平板構件22沿Z方向(垂直方向)位移時，操作第一致動器4a。與第二致動器4b一樣，每個第一致動器4a由具有適當剛度的軸向件4a3、超磁致伸縮元件4a1和壓電元件4a2構成。
在第一平板構件21和第二平板構件22之間設有球形件3以及第一致動器4a。圖3詳細示出球形件3。
球形件3由球核31以及薄膜32構成，該球核31例如由金屬制成，該薄膜32設置在球核31的周面上并且例如由石墨形成。此外，在薄膜32的外周面上形成由能夠在常溫下彈性變形的粘合劑6形成的薄膜。可將拉伸剪切強度為10-15Mpa、衰減系數(shù)為2-7Mpa·sec優(yōu)選地為4.5Mpa·sec，以及彈簧常數(shù)為80-130GN/m優(yōu)選地為100GN/m的粘合劑(彈性的基于環(huán)氧樹脂的粘合劑)用作粘合劑6。粘合劑薄膜的厚度可設為約0.2毫米。
凹部21a和22a形成為將要與球形件3相接觸的第一平板構件21和第二平板構件22的部分。球形件3的部分配合在凹部21a和22a中以使球形件3定位。形成為球形件3的外周面上的薄膜的粘合劑6粘附在凹部21a和22a內(nèi)的表面上，但是與球形件3(構成球形件3的薄膜32)分開，從而球形件3可在粘合劑6的薄膜內(nèi)自由旋轉。
當在任何負荷被安放在第二平板構件22上的狀態(tài)下通過操作第一致動器4a和第二致動器4b來控制負荷的姿勢時，由粘合劑6形成的薄膜彈性變形，以允許第二平板構件22進行三維的自由移動。此時，構成球形件3的球核31支承負荷的重量并且僅在固定位置旋轉，而不會限制其外周面上的粘合劑6的薄膜。球形件3的基本功能僅是支承負荷的重量，并且球形件3和粘合劑6不會互相粘在一起。因此，粘合劑6可根據(jù)第二平板構件22的移動自由地彈性變形，而不會被球形件3限制。因此，第二平板構件22僅受到對應于粘合劑6的彈性變形的反作用力的極小的限制。
下面將參照圖4說明裝有上述姿勢控制器1的精密加工設備10的一個精密加工設備10是例如能夠對待磨削的物體a一例如硅片一連續(xù)地執(zhí)行從粗磨到最終的精磨(最終精加工)的過程的磨削設備。設置在基座19上的構成精密加工設備10的主要部件是使磨輪15旋轉的第一旋轉裝置13、支承旋轉裝置13的第一基座14、使待磨削的物體a旋轉且同時保持物體a的第二旋轉裝置11、以及支承旋轉裝置11的第二基座12。
第一基座14固定在螺紋連接到進給螺桿17的螺母18上，該進給螺桿17附裝在伺服馬達16的輸出軸上。第一旋轉裝置13可隨著螺母18的移動而朝待磨削的物體a(沿箭頭X的方向)移動。
上述姿勢控制器1安裝在第二基座12和第二旋轉裝置11之間。
在磨削階段可更換磨輪15。例如，在粗磨時使用金剛石磨輪，在最后的表面精加工階段可使用CMG磨輪。在此磨削方法中，在粗磨時，根據(jù)螺母18的移動對待磨削的物體a的表面進行粗磨。在最終精加工時，可在將第一旋轉裝置13壓靠在待磨削的物體a上的壓力從一個等級調整到另一個等級的同時執(zhí)行最終精磨。在從粗磨步驟到終磨步驟的整個過程中，在姿勢控制器1適當?shù)卣{整第一旋轉裝置13和第二旋轉裝置11的軸線之間的偏差的同時執(zhí)行磨削。通過上述CMG加工過程，可得到平面度為10至20nm/inch的頂端。
已參照附圖詳細說明了本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明的具體結構并不局限于所述實施例?？稍诓幻撾x本發(fā)明的要旨的情況下對設計等進行各種改變。本發(fā)明包含這些改變。
權利要求
1.一種用于控制所安放的物體的姿勢的姿勢控制器，該姿勢控制器包括在由X軸和Y軸限定的平面內(nèi)延伸的第一平板構件；與第一平板構件平行設置且與該第一平板構件間隔開的第二平板構件，在這兩個平板構件的彼此相對的表面內(nèi)形成有凹部；設置在第一平板構件和第二平板構件之間的球形件，該球形件的部分配合在凹部內(nèi)；設置在第一平板構件和第二平板構件之間的第一致動器，該第一致動器可沿垂直于由X軸和Y軸限定的平面的Z軸方向伸展；以及連接到第二平板構件上的第二致動器，該第二致動器可沿由X軸和Y軸限定的平面內(nèi)的適當方向伸展，其中，第二平板構件與安放在該第二平板構件上的物體一起處于一種姿勢，可相對于第一平板構件運動，并且該球形件通過可彈性變形的粘合劑粘結在第一平板構件和/或第二平板構件上。
2.根據(jù)權利要求1所述的姿勢控制器，其特征在于，在球形件的表面上形成該粘合劑的薄膜，并且球形件和該粘合劑的薄膜彼此分開以便可彼此相對運動。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的姿勢控制器，其特征在于，在第一致動器和第二致動器中的每個致動器內(nèi)均設有壓電元件和超磁致伸縮元件。
4.一種精密加工設備，包括用于旋轉磨輪的第一旋轉裝置；支承第一旋轉裝置的第一基座；用于旋轉待磨削物體的第二旋轉裝置；以及支承第二旋轉裝置的第二基座，其中，在第一旋轉裝置和第一基座之間或在第二旋轉裝置和第二基座之間設有根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的姿勢控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠根據(jù)磨削階段精確地控制安放在姿勢控制器上的物體的姿勢的姿勢控制器和精密加工設備。該姿勢控制器由第一平板構件(21)和與第一平板構件平行設置且與第一平板構件間隔距離(L)的第二平板構件(22)構成。在第一和第二平板構件(21、22)之間設有球形件(3)，且該球形件的部分配合在分別形成在第一和第二平板構件(21、22)內(nèi)的凹部(21a、22a)中。在該平板構件之間設有可沿垂直于由X軸和Y軸限定的平面的Z軸方向伸展的第一致動器(4a)?？裳赜蒟軸和Y軸限定的平面內(nèi)的合適方向伸展的第二致動器(4b)連接到第二平板構件(22)上。第二平板構件(22)與安放在其上的物體一起處于一種姿勢，可相對于第一平板構件運動，球形件(3)通過可彈性變形的粘合劑(6)粘結在第一和第二平板構件(21、22)上。
文檔編號B24B47/22GK1796047SQ20051009740
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權日2004年12月28日
發(fā)明者神谷純生, 巖瀨久雄, 永池哲也, 江田弘, 周立波 申請人:豐田自動車株式會社