JP2000130438A - エアースピンドルユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削装置に搭載され、切削用のブレードが装
着されるエアースピンドルユニットにおいて、回転スピ
ンドルを駆動するモータ部に切削屑（コンタミ）が侵入
しないようにして故障を未然に防止する。 【解決手段】 回転スピンドル２１をラジアルエアーベ
アリング２２及びスラストエアーベアリング２３によっ
て回転可能に支持するスピンドルハウジング２４に、少
なくともスラストエアーベアリング２３において噴出し
たエアーを排気する排気経路２８を設け、その排気経路
２８の終端である排気口２７をモータ部２５の外部に設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削装置に搭載さ
れるエアースピンドルユニットに関し、詳しくは、切削
により発生して侵入した切削屑（コンタミ）を確実に外
部に排出するようにしたエアースピンドルユニットに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】切削装置に搭載されるエアースピンドル
ユニットとしては、例えば図５に示す構成のエアースピ
ンドルユニット５０が従来例として周知である。

【０００３】図５に示すエアースピンドルユニット５０
は、回転ブレード５１を先端に装着した回転スピンドル
５２と、回転スピンドル５２をラジアルエアーベアリン
グ５３及びスラストエアーベアリング５４によって回転
可能に支持するスピンドルハウジング５５と、回転スピ
ンドル５２を回転駆動するロータ５６及びステータ５７
とを有するモータ部５８とから概ね構成されている。

【０００４】スピンドルハウジング５５においては、高
圧エアー供給口５９からエアー供給経路６０を介してラ
ジアルエアーベアリング５３及びスラストエアーベアリ
ング５４に高圧エアーが供給されている。

【０００５】また、ラジアルエアーベアリング５３及び
スラストエアーベアリング５４において噴出されたエア
ーの一部は、回転スピンドル５２とスピンドルハウジン
グ５５との間に形成された隙間６１から排出されてエア
ーシール部を形成し、切削により飛散したコンタミの侵
入を防ぐ役割を果たす。

【０００６】一方、残りのエアーは、スピンドルハウジ
ング５５内に設けられた排気経路６２を流通してモータ
部５８に設けられた排気口６３から排出され、排出され
たエアーはモータ部５８の冷却に供される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、隙間６
１がエアーシール部としての機能を果たしても、コンタ
ミの侵入を完全に阻止するのは困難であり、実際には隙
間６１から少量ずつながらエアースピンドルユニット５
０内に微細なコンタミが侵入することがある。

【０００８】そして、隙間６１から侵入した微細なコン
タミは排気経路６２に至り、排気口６３からモータ部５
８に排出されてモータ部５８の故障を引き起こす原因に
なる。

【０００９】このように、切削装置に配設されるエアー
スピンドルユニットにおいては、モータ部の冷却機能を
維持しつつ、モータ部にコンタミが侵入して故障を引き
起こすのを防止することに解決すべき課題を有してい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、回転スピンドルと、該回
転スピンドルをラジアルエアーベアリング及びスラスト
エアーベアリングによって回転可能に支持するスピンド
ルハウジングと、回転スピンドルを回転駆動するモータ
部と、ラジアルエアーベアリング及びスラストエアーベ
アリングに高圧エアーを供給するエアー供給経路とから
少なくとも構成されるエアースピンドルユニットであっ
て、スピンドルハウジングには、少なくともスラストエ
アーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気
経路を配設し、排気経路の排気口をモータ部の外部に設
けたエアースピンドルユニットを提供するものである。

【００１１】そして、スピンドルハウジングには、スラ
ストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気す
る排気経路と、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出
したエアーを排気する排気経路とを独立して設けたこ
と、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアー
を排気する排気経路の排気口をモータ部の外部に設け、
ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排
気する排気経路の排気口をモータ部に設けたことを付加
的要件とするものである。

【００１２】このように構成されるエアースピンドルユ
ニットは、少なくともスラストエアーベアリングにおい
て噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ
部の外部に設けたことにより、回転スピンドルとスピン
ドルハウジングとの隙間からコンタミが侵入したとして
もモータ部内には排出されず、外部に排出されるように
なる。

【００１３】また、スラストエアーベアリングにおいて
噴出したエアーを排気する排気経路とラジアルエアーベ
アリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路と
を独立して設けたことにより、一方の排気経路にコンタ
ミが存在しても他方の排気経路には影響を及ぼすことが
ない。

【００１４】更に、スラストエアーベアリングにおいて
噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部
の外部に設け、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出
したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部に設
けたことにより、モータ部の十分な冷却を行うと共にコ
ンタミがモータ部に侵入するのを防止することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、図１
に示す切削装置１０に搭載されるエアースピンドルユニ
ット２０のいくつかの例について説明する。なお、以下
に挙げるすべての実施の形態に共通する部位には同一の
符号を付して説明することとする。

【００１６】図１に示した切削装置１０において、例え
ばウェーハＷを切削しようとするときは、保持テープＴ
を介してフレームＦに保持されたウェーハＷがチャック
テーブル１１に吸引保持される。そして、チャックテー
ブル１１がＸ軸方向に移動してアライメント手段１２の
直下に位置付けられ、パターンマッチング等の処理によ
って切削領域が検出され、切削領域と回転ブレード１３
とのＹ軸方向の位置合わせが行われる。こうして位置合
わせがなされると、更にチャックテーブル１１がＸ軸方
向に移動し、切削手段１４の作用を受けて切削が行われ
る。

【００１７】切削手段１４は、回転ブレード１３と、回
転ブレード１３が装着されるエアースピンドルユニット
２０とから概ね構成される。そして、エアースピンドル
ユニット２０は、例えば図２〜図４に示すように構成さ
れる。

【００１８】まず図２は、本発明の第一の実施の形態を
示したもので、エアースピンドルユニット２０ａは、回
転スピンドル２１と、回転スピンドル２１をラジアルエ
アーベアリング２２及びスラストエアーベアリング２３
によって回転可能に支持するスピンドルハウジング２４
と、回転スピンドル２１を回転駆動するロータ２５ａ及
びステータ２５ｂを有するモータ部２５と、ラジアルエ
アーベアリング２２及びスラストエアーベアリング２３
に高圧エアーを供給するための経路であるエアー供給経
路２６と、スラストエアーベアリング２３から噴出され
たエアーを流通させて排気口２７において排出する排気
経路２８とから構成されている。

【００１９】回転スピンドル２１の基部側は、モータ部
２５を構成するロータ２５ａと連結しており、ロータ２
５ａに回転駆動されて回転スピンドル２１が回転する構
成となっている。また、回転スピンドル２１の先端部側
には、スピンドル本体よりも径の大きなスラストプレー
ト３０が形成されている。

【００２０】スピンドルハウジング２４は、回転スピン
ドル２１を外周面側から覆うようにして略筒状に形成さ
れており、内側に設けた多数の分岐路３１から回転スピ
ンドル２１の軸心に向けてエアーを噴出して回転スピン
ドル２１との間で一定の距離を維持するラジアルエアー
ベアリング２２と、スラストプレート３０の左右両側か
らスラストプレート３０を挟持するようにエアーを噴出
して回転スピンドル２１を支持するスラストエアーベア
リング２３を有している。

【００２１】ラジアルエアーベアリング２２及びスラス
トエアーベアリング２３は、スピンドルハウジング２４
内に配設されたエアー供給経路２６を介してエアー供給
口３３に連通しており、エアー供給口３３から供給され
エアー供給経路２６を流通してラジアルエアーベアリン
グ２２及びスラストエアーベアリング２３から噴出する
エアーによって回転スピンドル２１が回転可能に支持さ
れている。

【００２２】なお、エアー供給経路２６を流通するエア
ーは、スピンドルハウジング２４の温度を制御する温度
制御媒体としての役割も果たし、また、ラジアルエアー
ベアリング２２及びスラストエアーベアリング２３から
噴出されるエアーは、回転スピンドル２１の温度を制御
する温度制御媒体としての役割も果たす。そして結果と
してこれらのエアーによって回転スピンドル２１の温度
が制御され、回転スピンドル２１に熱歪みが生ずるのを
未然に防止している。

【００２３】エアー供給経路２６を流通したエアーは、
ラジアルエアーベアリング２２及びスラストエアーベア
リング２３において噴出されてエアーベアリングを形成
した後、一部のエアーはスピンドルハウジング２４の先
端部においてスピンドル２１との間に形成された隙間３
４から排出され、エアーシール部を構成する。そしてこ
のエアーシール部によってコンタミがエアースピンドル
ユニット２０ａの内部に侵入するのを防止している。

【００２４】更に、スピンドルハウジング２４には、ス
ラストプレート３０の外周部近傍に設けられた流出口３
５、及び、ラジアルエアーベアリング２２の近傍に設け
られた流出口３６からモータ部２５側の端部に設けられ
た排気口２７まで連通する排気経路２８が配設されてお
り、ラジアルエアーベアリング２２、スラストエアーベ
アリング２３において噴出したエアーは、流出口３６、
３５から流出し、排気経路２８を通って排気口２７から
排気される。

【００２５】また、エアーシール部が形成されているに
もかかわらず隙間３４からコンタミが入り込んだとして
も、流出口３５、３６からコンタミが排出されて排気口
２７に排気されるため、ラジアルエアーベアリング２
２、スラストエアーベアリング２３の付近に堆積しない
ようになると共に、排気経路２８を流通したコンタミは
モータ部２５へも流入しない。従って、コンタミが完全
にエアースピンドルユニット２０ａの外部に排出される
ため、カジリ現象を誘発しないだけでなく、モータ部２
５の故障をも回避することができる。

【００２６】次に図３は、本発明の第二の実施の形態を
示したもので、エアースピンドルユニット２０ｂは、図
２に示したエアースピンドルユニット２０ａとほぼ同様
に構成されるが、排気経路が各ベアリングごとに分けて
２本配設されている点が相違している。

【００２７】即ち、スラストエアーベアリング２３から
噴出されて流出口３５から流出したエアーは、第一の排
気経路３７を通って第一の排気口３８から排気され、ラ
ジアルエアーベアリング２２から噴出されて流出口３６
から流出したエアーは、第二の排気経路３９を通って第
二の排気口４０から排気される。

【００２８】このように、排気経路を各ベアリングごと
に独立して設けたことにより、例えば流出口３５から第
一の排気経路３７に侵入したコンタミが流出口３６付近
に現れるといった不都合も生じないため、ラジアルエア
ーベアリング２２にコンタミが堆積することがなくなっ
て、カジリ現象が生じない。

【００２９】次に図４は、本発明の第三の実施の形態を
示したもので、エアースピンドルユニット２０ｃは、図
３に示したエアースピンドルユニット２０ｂとほぼ同様
に構成されるが、排気口が各排気経路ごとに異なる位置
に設けられている点が相違している。

【００３０】即ち、流出口３５から流出して第一の排気
経路３７を流通したエアーは、第一の排気口３８からエ
アースピンドルユニット２０ｃの外部に排出される。一
方、流出口３６から流出して第二の排気経路３９を流通
したエアーは、第二の排気口４１からモータ部２５の内
部に排出される。

【００３１】この場合、第二の排気口４１から排気され
たエアーによってモータ部２５の冷却がより効果的に行
われる。即ち、コンタミは大半が流出口３５から流出す
るため、流出口３６から流出したエアーをモータ部２５
に排出してもモータ部２５の故障を引き起こすことはほ
とんどない。

【００３２】更に、図３の場合と同様に、排気経路を各
ベアリングごとに独立して設けたことにより、例えば流
出口３５から第一の排気経路３７に侵入したコンタミが
流出口３６付近に現れるといった不都合も生じないた
め、ラジアルエアーベアリングにコンタミが堆積するこ
とがなくなって、カジリ現象が生じない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエア
ースピンドルユニットは、少なくともスラストエアーベ
アリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の
排気口をモータ部の外部に設けたことにより、回転スピ
ンドルとスピンドルハウジングとの隙間からコンタミが
侵入したとしてもモータ部内には排出されず、外部に排
出されるようになるため、モータ部の故障を未然に防止
することができる。

【００３４】また、スラストエアーベアリングにおいて
噴出したエアーを排気する排気経路とラジアルエアーベ
アリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路と
を独立して設けたことにより、一方の排気経路にコンタ
ミが存在しても他方に排気経路には影響を及ぼすことが
ないため、エアースピンドルユニットの信頼性が高ま
る。例えば、スラストエアーベアリングにおいて噴出し
たエアーを排気する排気経路にコンタミが存在していた
場合でも、そのコンタミはラジアルエアーベアリングに
おいて噴出したエアーを排気する排気経路には至らない
ため、ラジアルエアーベアリングにコンタミが堆積する
ことがなくなって、いわゆるカジリ現象が発生しなくな
る。

【００３５】更に、スラストエアーベアリングにおいて
噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部
の外部に設け、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出
したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部に設
けたことにより、モータ部の十分な冷却を行うと共にコ
ンタミがモータ部に侵入するのを防止することができ
て、エアースピンドルユニットの信頼性がより高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエアースピンドルユニットが搭載
される切削装置の一例を示す斜視図である。

【図２】同エアースピンドルユニットの第一の実施の形
態を示す断面図である。

【図３】同エアースピンドルユニットの第二の実施の形
態を示す断面図である。

【図４】同エアースピンドルユニットの第三の実施の形
態を示す断面図である。

【図５】従来のエアースピンドルユニットを示す断面図
である。

【符号の説明】

１０……切削装置 １１……チャックテーブル １２…
…アライメント手段 １３……回転ブレード １４……切削手段 ２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ……スピンドルユニット ２１……回転スピンドル ２２……ラジアルエアーベア
リング ２３……スラストエアーベアリング ２４……スピンド
ルハウジング ２５……モータ部 ２５ａ……ロータ ２５ｂ……ステ
ータ ２６……エアー供給経路 ２７……排気口 ２８……排
気経路 ３０……スラストプレート ３１……分岐路 ３３……
エアー供給口 ３４……隙間 ３５、３６……流出口 ３７……第一の
排気経路 ３８……第一の排気口 ３９……第二の排気経路 ４
０、４１……第二の排気口 ５０……スピンドルユニット ５１……回転ブレード
５２……回転スピンドル ５３……ラジアルエアーベアリング ５４……スラスト
エアーベアリング ５５……スピンドルハウジング ５６……ロータ ５７
……ステータ ５８……モータ部 ５９……高圧エアー供給口 ６０…
…エアー供給経路 ６１……隙間 ６２……排気経路 ６３……排気口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転スピンドルと、該回転スピンドルを
   ラジアルエアーベアリング及びスラストエアーベアリン
   グによって回転可能に支持するスピンドルハウジング
   と、該回転スピンドルを回転駆動するモータ部と、該ラ
   ジアルエアーベアリング及び該スラストエアーベアリン
   グに高圧エアーを供給するエアー供給経路とから少なく
   とも構成されるエアースピンドルユニットであって、 該スピンドルハウジングには、少なくとも該スラストエ
   アーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気
   経路を配設し、該排気経路の排気口を該モータ部の外部
   に設けたエアースピンドルユニット。
2. 【請求項２】 スピンドルハウジングには、スラストエ
   アーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気
   経路と、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエ
   アーを排気する排気経路とを独立して設けた請求項１に
   記載のエアースピンドルユニット。
3. 【請求項３】 スラストエアーベアリングにおいて噴出
   したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部の外
   部に設け、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出した
   エアーを排気する排気経路の排気口をモータ部に設けた
   請求項２に記載のエアースピンドルユニット。