JP2011214605A - スピンドルアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】各種装置に搭載されるスピンドルアセンブリ内に水が侵入するのを防止する。
【解決手段】スピンドルハウジング２１に、エア供給口２３０とエアベアリング連通路２３１との間にウェータエアセパレータ２５を配設し、更に、ウォータエアセパレータ２５からエア排出路２４に連通しウォータエアセパレータ２５内で分離された水を排出する水排出路２５０を備え、エア供給口２３０から供給された高圧エアに含有される水分がウォータエアセパレータ２５内で分離され、分離された水分が水排出路２５０から押し出されエア排出路２４を介して外部へ排出されるように構成することにより、エアベアリング側へ水分が進入するのを防ぐ。
【選択図】図２

Description

本発明は、エアベアリングにより支持されて回転可能なスピンドルシャフトを有するスピンドルアセンブリに関する。

被加工物を切削するダイシング装置等には、スピンドルアセンブリが装備され、スピンドルアセンブリに工具が装着されて各種加工が遂行される。

スピンドルアセンブリは、下記特許文献１に示されるように、スピンドルシャフトと、スピンドルシャフトを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、スピンドルシャフトを回転駆動する回転駆動部とを備えている。スピンドルハウジングは、スピンドルシャフトのスラスト方向及びラジアル方向にエアを噴出する噴出口を有し噴出口から噴出されるエアによってスピンドルシャフトを支持するエアベアリングと、エアベアリングに高圧エアを供給するエア供給路と、エアベアリングの噴出口から噴出した使用済みのエアを排出するエア排出路とを含んでいる。かかるエアベアリングには、工場設備の装置外部の高圧エア源から配管を介して高圧エアが供給される。
特開２００９−１９６０２９号公報

特開２００２−００００００号公報

しかし、周囲の環境、結露、その他の外部要因により、または、エア供給設備の不備などにより、供給される高圧エアに水分が混入してしまうことがある。そして、かかる水分がスピンドルアセンブリ内に侵入し、スピンドルアセンブリの故障の原因となっている。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする技術的課題は、スピンドルアセンブリ内に水が侵入するのを防止することである。

本発明は、スピンドルハウジングと、スピンドルハウジング内を挿通して回転可能に配設されたスピンドルシャフトとを備え、スピンドルハウジングは、スピンドルシャフトのスラスト方向及びラジアル方向に高圧エアを噴出する噴出口を有し噴出口から噴出される高圧エアによってスピンドルシャフトを支持するエアベアリングと、エアベアリングに高圧エアを供給するエア供給路と、エアベアリングの噴出口から噴出した使用済みのエアを排出するエア排出路とを含むスピンドルアセンブリに関するもので、エア供給路は、エアベアリングへ連通するエアベアリング連通路と、高圧エア供給源から流入する高圧エアをエアベアリング連通路に供給するエア供給口とを含み、スピンドルハウジングには、エア供給口とエアベアリング連通路との間にウェータエアセパレータが配設され、更に、ウォータエアセパレータからエア排出路に連通しウォータエアセパレータ内で分離された水を排出する水排出路を有しており、エア供給口から供給された高圧エアに含有される水分は、ウォータエアセパレータ内で分離され、分離された水分は、水排出路から押し出されエア排出路を介して外部へ排出される。

上記スピンドルアセンブリにおいて、スピンドルハウジングには、少なくともエアベアリングの周囲を囲繞するように冷却用流体路が配設され、冷却用流体路は、ウォータエアセパレータの周囲を囲繞するように連通していることが望ましい。

本発明では、スピンドルハウジング内のエア供給口とエアベアリングとの間にウォータエアセパレータを配設し、ウォータエアセパレータにより分離された水分がウォータエアセパレータからエア排出路に排出されて除去されるように構成したため、エアベアリング側へ水分が侵入するのを防ぐことができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 スピンドルアセンブリの構成の一例を略示的に示す断面図である。 水分がエア排出路に導かれる状態を示す説明図である。

図１に示す切削装置１は、チャックテーブル１０において切削対象のウェーハを保持し、チャックテーブル１０に保持されたウェーハに対して切削手段１１を作用させてウェーハの切削を行う装置であり、チャックテーブル１０は、Ｘ軸送り手段１２によって駆動されてＸ軸方向に移動可能に構成され、切削手段１１は、Ｙ軸送り手段１３及びＺ軸送り手段１４によって駆動されてＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成されている。

切削手段１１は、スピンドルアセンブリ２と、スピンドルアセンブリ２に取り付けられチャックテーブル１０に保持されたウェーハを切削する切削ブレード１１０とを備えている。また、切削手段１１には、ウェーハの切削すべき位置を検出して切削ブレード１１０との位置合わせを行うためのアライメント手段１５が固定され、アライメント手段１５は切削手段１１と連動する構成となっている。アライメント手段１５には撮像部１５０を備えており、撮像部１５０が取得した画像と予め記憶してあるウェーハの画像とのマッチングによって切削すべき位置を検出することができる。

Ｘ軸送り手段１２は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ１２０と、ボールネジ１２０に平行に配設された一対のガイドレール１２１と、ボールネジ１２０の一端に連結されたモータ１２２と、図示しない内部のナットがボールネジ１２０に螺合すると共に下部がガイドレール１２１に摺接するスライド部１２３と、スライド部１２３に固定されチャックテーブル１０を所望角度回転させるパルスモータを内部に備えた駆動部１２４とから構成され、モータ１２２に駆動されてボールネジ１２０が回動するのに伴い、スライド部１２３がガイドレール１２１上をＸ軸方向に摺動し、これに伴いチャックテーブル１０もＸ軸方向に移動する構成となっている。

Ｙ軸送り手段１３は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１３０と、ボールネジ１３０に平行に配設された一対のガイドレール１３１と、ボールネジ１３０の一端に連結されたパルスモータ１３２と、図示しない内部のナットがボールネジ１３０に螺合すると共に下部がガイドレール１３１に摺接するスライド部１３３とから構成され、パルスモータ１３２に駆動されてボールネジ１３０が回動するのに伴い、スライド部１３３がガイドレール１３１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い切削手段１１もＹ軸方向に移動する構成となっている。

Ｚ軸送り手段１４は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ１４０と、ボールネジ１４０に平行に配設された一対のガイドレール１４１と、ボールネジ１４０の一端に連結されたパルスモータ１４２と、図示しない内部のナットがボールネジ１４０に螺合すると共に側部がガイドレール１４１に摺接し切削手段１１を支持する支持部１４３とから構成され、パルスモータ１４２に駆動されてボールネジ１４０が回動するのに伴い支持部１４３がガイドレール１４１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い切削手段１１もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

図２に示すように、切削手段１１を構成するスピンドルアセンブリ２は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドルシャフト２０がスピンドルハウジング２１の内部に挿通されスピンドルハウジング２１によって回転可能に支持されて構成されている。スピンドルシャフト２０の先端部には、マウント１１１を介して切削ブレード１１０が装着される。

スピンドルシャフト２０のうち、切削ブレード１１０が装着される側（図２における左側）には、スピンドルシャフト２０の側面２０ａから平板状に拡径するスラストプレート２０１が形成されている。また、スピンドルシャフト２０の後部側には、モータ２００が連結されており、モータ２００がスピンドルシャフト２０を回転駆動する構成となっている。

スピンドルハウジング２１は、ほぼ円筒状に形成されており、スラストプレート２０１が収容される位置におけるスピンドルハウジング２１の内径は、スラストプレート２０１の外径に対応させて拡径している。スピンドルハウジング２１において、スラストプレート２０１の表裏面に対面する位置には、スラストプレート２０１の表裏面に向けて噴出口２１１ａ、２１１ｂからそれぞれエアーを噴出してスピンドルシャフト２０をスラスト方向に支持するスラストベアリング２１１が配設されている。

スピンドルハウジング２１の内周面２１ａ、すなわちスピンドルシャフト２０の側面２０ａに対面する面には、スピンドルシャフト２０の軸心に向けてエアを噴出する噴出口２１２ａが複数形成されており、これらの噴出口２１２ａは、噴出されるエアによってスピンドルシャフト２０をラジアル方向に支持するラジアルベアリング２１２を構成している。そして、前述のスラストベアリング２１１とラジアルベアリング２１２とで、高圧エアによってスピンドルシャフト２０を支持するエアベアリング２２が構成されている。

スラストベアリング２１１及びラジアルベアリング２１２には、これらに高圧エアを供給するエア供給路２３が連通している。エア供給路２３は、スピンドルハウジング２１の後部に連結されるとともに外部の高圧エア供給源３と接続されたエア供給口２３０を備えている。エア供給口２３０には、高圧エア供給源３から高圧エアが流入する。

エア供給口２３０は、スラストベアリング２１１及びラジアルベアリング２１２に直接連通するエアベアリング連通路２３１に連通しており、エアベアリング連通路２３１に対して高圧エアを供給する。そして、その高圧エアは、エアベアリング連通路２３１を介してスラストベアリング２１１及びラジアルベアリング２１２に供給され噴出される。

エアベアリング連通路２３１を流れる高圧エアの一部は、スピンドルシャフト２０とスピンドルハウジング２１との間に形成された隙間２０２から噴出され、切削加工中において切削屑や切削水がスピンドルアセンブリ２の内部に入り込むのを防止するエアカーテン２０３を形成する。

スピンドルハウジング２１には、スラストエアベアリング２１１及びラジアルエアベアリング２１２から噴出されたエアを回収してエア排出路に導く回収路２４１が形成されている。
回収路２４１に回収されたエアは、スピンドルハウジング２１の後部側に戻り、エア排出路２４から排出される。そして、スピンドルハウジング２１の内部の空間を通って排気口２４０から排気される。

スピンドルハウジング２１においては、エア供給口２３０とエアベアリング連通路２３１との間にウォータエアセパレータ２５が配設されている。このウォータエアセパレータ２５は、水分を遮断することによりエアのみをエアベアリング連通路２３１に通過させるフィルタ２５１を有している。図示の例におけるウォータエアセパレータ２５では、エアの通過方向に直交する方向に水排出路２５０が設けられており、この水排出路２５０は、エア排出路２４に交差した状態で連通しており、ウォータエアセパレータ２５で分離された水分２５ａをエア排出路２４に押し出す機能を有している。水排出路２５０は、例えば直径が０．５ｍｍ程度のオリフィスにより形成される。

スピンドルハウジング２１には、エアベアリング２２の周囲を囲繞するように冷却用流体路２６が形成されている。図示の例における冷却用流体路２６は、螺旋状に形成されているが、この形状には限定されない。冷却用流体路２６には、スピンドルシャフト２０の回転による熱を冷却するための水、空気等の冷却媒体が流れる。冷却用流体路２６は、ウォータエアセパレータ２５の周囲をも囲繞するように配設されている。

図１に示したチャックテーブル１０に保持されたウェーハを切削するにあたっては、図２に示したモータ２００によってスピンドルシャフト２０を回転駆動して切削ブレード１１０を高速回転させる。このとき、スラストエアベアリング２１１及びラジアルエアベアリング２１２からは常に高圧エアが噴出されており、このエアの圧力によってスピンドルシャフト２０とスピンドルハウジング２１の内周面２１ａとの間の間隔は一定に保たれ非接触となっている。そして、その状態で、Ｘ軸送り手段１２がチャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させるとともに、スピンドルアセンブリ２を下降させ、切削ブレード１１０をウェーハに作用させて切削を行う。

スラストエアベアリング２１１及びラジアルエアベアリング２１２に対しては、高圧エア供給源３からエア供給口２３０を介して高圧エアが供給されるが、この高圧エアには、結露や外部要因等によって水分２５ａが混入することがある。しかし、その水分２５ａは、ウォータエアセパレータ２５のフィルタ２５１の外周壁２５１ａにおいて止まって落下し、フィルタ２５１を通過したエアと分離される。そして、図３に示すように、分離された水分２５ａは、ウォータエアセパレータ２５の内部の圧縮空気によって水排出路２５０を通ってエア排出路２４に導かれる。エア排出路２４には、排気口２４０に向けて高圧エアが流れているため、その高圧エアによって水分も外部に排出される。

ウォータエアセパレータ２５の配設位置に特に限定はないが、図２の例のように、高圧エアがエアベアリング２２において使用される直前に配設すると、エアベアリング２２においてエアが噴出されるまでに水分が混入する可能性が低くなるため、水分が混じったエアが噴出されるのをより確実に防止することができる。

また、ウォータエアセパレータ２５の周囲に冷却用流体路２６を配設していることにより、ウォータエアセパレータ２５に進入したエアの温度が下がることで露点が下がるため、より多くの水分を除去することができる。

エア供給口２３０から流入する高圧エアの各部位における消費量は、例えば以下の通りである。

１：切削装置
１０：チャックテーブル
１１：切削手段 １１０：切削ブレード １１１：マウント
１２：Ｘ軸送り手段
１２０：ボールネジ １２１：ガイドレール １２２：モータ １２３：スライド部
１２４：駆動部
１３：Ｙ軸送り手段
１３０：ボールネジ １３１：ガイドレール １３２：パルスモータ
１３３：スライド濡
１４：Ｚ軸送り手段
１４０：ボールネジ １４１：ガイドレール １４２：パルスモータ １４３：支持部
１５：アライメント手段 １５０：撮像部
２：スピンドルアセンブリ
２０：スピンドルシャフト ２００：モータ ２０１：スラストプレート ２０２：隙間
２０３：エアカーテン
２１：スピンドルハウジング
２１１：スラストベアリング ２１１ａ、２１１ｂ：噴出口
２１２：ラジアルベアリング ２１２ａ：噴出口
２２：エアベアリング
２３；エア供給路 ２３０：エア供給口 ２３１：エアベアリング連通路
２４：エア排出路 ２４０：排気口 ２４１：回収路
２５：ウォータエアセパレータ ２５０：水排出路 ２５１：フィルタ
２６：冷却用流体路

Claims (2)

1. スピンドルハウジングと、該スピンドルハウジング内を挿通して回転可能に配設されたスピンドルシャフトと、を備え、
   該スピンドルハウジングは、該スピンドルシャフトのスラスト方向及びラジアル方向に高圧エアを噴出する噴出口を有し該噴出口から噴出される高圧エアによって該スピンドルシャフトを支持するエアベアリングと、該エアベアリングに高圧エアを供給するエア供給路と、該エアベアリングの噴出口から噴出した使用済みのエアを排出するエア排出路と、を含む、
   スピンドルアセンブリであって、
   該エア供給路は、該エアベアリングへ連通するエアベアリング連通路と、高圧エア供給源から流入する高圧エアを該エアベアリング連通路に供給するエア供給口と、を含み、
   該スピンドルハウジングには、該エア供給口と該エアベアリング連通路との間にウェータエアセパレータが配設され、更に、該ウォータエアセパレータから該エア排出路に連通し該ウォータエアセパレータ内で分離された水を排出する水排出路を有しており、
   該エア供給口から供給された高圧エアに含有される水分は、該ウォータエアセパレータ内で分離され、該分離された水分は、該水排出路から押し出され該エア排出路を介して外部へ排出される、
   スピンドルアセンブリ。
2. 該スピンドルハウジングには、少なくとも該エアベアリングの周囲を囲繞するように冷却用流体路が配設され、
   該冷却用流体路は、該ウォータエアセパレータの周囲を囲繞するように連通している、請求項１記載のスピンドルアセンブリ。

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