JP2012228746A - Grinding device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To dispense with the electrode position accuracy of high accuracy, to prevent any defective electrode contact, and to easily attach/detach a grinding wheel when the grinding wheel for executing the grinding with the ultrasonic vibration is mounted on a wheel mount and used.SOLUTION: A movable electrode 72 for supplying the high frequency power to an ultrasonic vibrator 6 is disposed on a grinding wheel 33. The movable electrode 72 is formed of a material to be attracted by the magnetic force, and accommodated in a case 74 by a spring member 73. A fixed electrode 38 with the magnetic force is disposed on the wheel mount 32 on the outer circumferential side of the movable electrode 72. When the grinding wheel 33 is fastened to the wheel mount 32 by screws 321, the electrodes are disposed opposite to each other. Since the movable electrode 72 and the fixed electrode 38 are brought into contact with each other by the magnetic force, the electrodes can be easily coupled with each other, and only by attaching/detaching the grinding wheel 33 to/from the wheel mount 32, the movable electrode 72 and the fixed electrode 38 can be easily attached/detached to/from each other.

Description

本発明は、超音波振動を伴って被加工物の研削を行う研削装置に関する。   The present invention relates to a grinding apparatus for grinding a workpiece with ultrasonic vibration.

IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に複数形成されたウエーハは、切削装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の各種機器に利用されている。ウエーハは、デバイスに分割される前に、研削砥石を備えた研削ホイールによって裏面が研削されて所定の厚さに形成される。   A wafer in which a plurality of devices such as IC, LSI, etc. are partitioned by a line to be divided and formed on the surface is divided into individual devices by a dividing device such as a cutting device and used for various devices such as mobile phones and personal computers. Yes. Before the wafer is divided into devices, the back surface is ground by a grinding wheel equipped with a grinding wheel to have a predetermined thickness.

また、研削装置を用いてサファイア、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチック等の脆性硬質材料を研削すると、長時間を要し生産性が低いことから、本出願人は、超音波振動子を備えた研削ホイールを使用し、研削ホイールが超音波振動しながら被加工物を研削する研削装置を開発し、特許出願した(特許文献1参照)。   In addition, when grinding brittle hard materials such as sapphire, silicon nitride, lithium tantalate, and Altic using a grinding device, it takes a long time and productivity is low. A grinding device for grinding a workpiece while the grinding wheel vibrates ultrasonically was developed and applied for a patent (see Patent Document 1).

特許文献1に記載された研削装置では、研削ホイールを支持するホイールマウントに連結された回転スピンドルの端部に電力供給手段が連結され、回転スピンドルの軸心の長手方向に形成された空洞部を介して導電線がホイールマウントに延びた構成となっている。そして、ホイールマウントには、導電線が接続された凹型コネクタが形成されており、この凹型コネクタと研削ホイールに形成された凸型コネクタとを接続すると、凸型コネクタに接続された超音波振動子に高周波電力が供給され、研削ホイールが振動する構成となっている。   In the grinding apparatus described in Patent Document 1, a power supply means is connected to an end of a rotary spindle connected to a wheel mount that supports a grinding wheel, and a cavity formed in the longitudinal direction of the axis of the rotary spindle is formed. The conductive wire extends through the wheel mount. The wheel mount is formed with a concave connector to which conductive wires are connected. When this concave connector is connected to the convex connector formed on the grinding wheel, the ultrasonic transducer connected to the convex connector is connected. High frequency power is supplied to the grinding wheel to vibrate.

かかる研削装置では、研削ホイールをホイールマウントに対して着脱する際に、凹型コネクタ及び凸型コネクタを着脱しなければならず、手間がかかるという問題があった。そこで、本出願人は、ホイールマウントに対する研削ホイールの着脱を容易に行うことができる研削装置を開発し、特許出願した(特許文献2参照)。   In such a grinding apparatus, when the grinding wheel is attached to and detached from the wheel mount, the concave connector and the convex connector have to be attached and detached, which is troublesome. Therefore, the present applicant has developed and applied for a patent for a grinding apparatus that can easily attach and detach the grinding wheel to and from the wheel mount (see Patent Document 2).

特許文献2に記載された研削装置では、研削ホイールに環状の超音波振動子が配設されているとともに、その周囲に超音波振動子と電気的に接続された2つの環状電極が設けられており、ホイールマウントに研削ホイールを装着することにより、当該2つの環状電極がホイールマウントの下端に設けられた2つの電極と接触し、研削ホイールが超音波振動する構成となっている。   In the grinding apparatus described in Patent Document 2, an annular ultrasonic vibrator is disposed on a grinding wheel, and two annular electrodes that are electrically connected to the ultrasonic vibrator are provided around the annular ultrasonic vibrator. By mounting the grinding wheel on the wheel mount, the two annular electrodes come into contact with the two electrodes provided at the lower end of the wheel mount, and the grinding wheel is vibrated ultrasonically.

特開2008−23693号公報JP 2008-23893 A 特開2010−194650号公報JP 2010-194650 A

しかし、特許文献2における環状電極の配設位置には高い精度が要求されるため、誤差により電極の接触不良が生じるおそれがある。また、電極同士が点接触により接続されるため、超音波振動を伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化すると、電極の接触不良が生じることがある、   However, since high accuracy is required for the arrangement position of the annular electrode in Patent Document 2, there is a possibility that an electrode contact failure may occur due to an error. In addition, since the electrodes are connected by point contact, if the node region, which is a region where vibration is canceled during processing with ultrasonic vibration, changes, electrode contact failure may occur.

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着して使用する場合において、高精度な電極位置精度を不要とするとともに、超音波振動加工時のノード領域変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱できるようにすることを目的とする。   The present invention has been considered in view of such a problem, and when using a grinding wheel for grinding with ultrasonic vibration mounted on a wheel mount, high precision electrode position accuracy is unnecessary, It is an object of the present invention to prevent electrode contact failure even when a node region changes during ultrasonic vibration machining, and to easily attach and detach a grinding wheel.

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段とを備えた研削装置に関するもので、研削手段は、スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、ホイールマウントとネジによって締結されホイールベースに環状超音波振動子を備えるとともにホイールベースの自由端部に複数の研削砥石が環状に配設された研削ホイールと、スピンドルを回転駆動する駆動源とを含んでおり、研削ホイールのホイールベースには、環状超音波振動子に高周波電力を供給する可動電極が配設されており、可動電極は、磁力により引きつけられる材質で形成されバネ部材に連結されてケースに収納されており、ホイールマウントには、研削ホイールをネジにより締結した状態において可動電極に向き合う位置でありかつ可動電極よりも研削ホイールの半径方向外周側に、磁力を持つ固定電極が配設されており、研削ホイールは、ネジによりホイールマウントに締結する際、バネ部材の引っ張り張力より強力な固定電極の磁力により可動電極が固定電極に接触し、スピンドルを回転させると、可動電極にはたらく遠心力により、可動電極よりも研削ホイールの半径方向外周側に配設された固定電極に対して可動電極が接触圧力を加える構造としている。   The present invention relates to a grinding apparatus including a chuck table for holding a workpiece and a grinding means for grinding the workpiece held on the chuck table. The grinding means is rotatable in a spindle housing. The accommodated spindle, a wheel mount fixed to the tip of the spindle, and an annular ultrasonic vibrator on the wheel base that is fastened by the wheel mount and screws, and a plurality of grinding wheels are annularly arranged at the free end of the wheel base. A grinding wheel and a drive source for rotationally driving the spindle. A movable electrode for supplying high-frequency power to the annular ultrasonic transducer is disposed on the wheel base of the grinding wheel. Is formed of a material that is attracted by magnetic force, and is connected to a spring member and housed in a case. A fixed electrode having a magnetic force is disposed at a position facing the movable electrode in a state where the grinding wheel is fastened with a screw, and on the outer peripheral side in the radial direction of the grinding wheel with respect to the movable electrode. When fastening to the wheel mount with screws, the movable electrode comes into contact with the fixed electrode by the magnetic force of the fixed electrode stronger than the tensile tension of the spring member, and when the spindle is rotated, it is ground rather than the movable electrode by the centrifugal force that acts on the movable electrode The movable electrode applies contact pressure to the fixed electrode disposed on the outer peripheral side in the radial direction of the wheel.

本発明に係る研削装置においては、超音波振動子に高周波電力を供給する可動電極が研削ホイールに配設され、可動電極が磁力により引きつけられる材質で形成されバネ部材によりケースに収納されているとともに、ホイールマウントには磁力をもつ固定電極が可動電極よりも外周側に配設されており、研削ホイールを研削マウントにネジにより締結する時に互いの電極が向き合うように配置され、磁力により可動電極と固定電極とが接触するため、電極同士の接続が容易であり、研削ホイールをホイールマウントに対して着脱するだけで、可動電極と固定電極との着脱も容易に行うことができる。また、磁力に加えて遠心力により可動電極が固定電極に対して接触圧力を加えるため、回転中においても可動電極と固定電極とをより確実に接触させることができる。   In the grinding apparatus according to the present invention, the movable electrode that supplies high-frequency power to the ultrasonic vibrator is disposed on the grinding wheel, and the movable electrode is formed of a material that is attracted by magnetic force and is housed in the case by a spring member. In the wheel mount, a fixed electrode having magnetic force is disposed on the outer peripheral side of the movable electrode, and when the grinding wheel is fastened to the grinding mount with screws, the electrodes are arranged so that each other faces each other. Since the fixed electrodes are in contact with each other, the electrodes can be easily connected to each other, and the movable electrode and the fixed electrode can be easily attached / detached only by attaching / detaching the grinding wheel to / from the wheel mount. Further, since the movable electrode applies a contact pressure to the fixed electrode by centrifugal force in addition to the magnetic force, the movable electrode and the fixed electrode can be more reliably brought into contact even during rotation.

研削装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a grinding device. 研削装置の一部の構成を略示的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a part of grinding apparatus roughly. 固定電極を備えたホイールマウントの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the wheel mount provided with the fixed electrode. 研削ホイールの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a grinding wheel. 研削ホイールをホイールマウントに装着し固定電極と可動電極とが向き合った状態を略示的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the state with which the grinding wheel was mounted | worn to the wheel mount and the fixed electrode and the movable electrode faced each other. 研削ホイールをホイールマウントに装着し固定電極と可動電極とが接触した状態を略示的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the state which mounted | wore the grinding wheel with the wheel mount and the fixed electrode and the movable electrode contacted. 被加工物を研削する状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which grinds a to-be-processed object.

図1に示す研削装置1は、チャックテーブル2に保持された被加工物に対して研削手段3によって研削加工が施される装置であり、チャックテーブル2は、回転可能であるとともに、前後方向に移動可能となっている。   A grinding apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus in which a workpiece held on a chuck table 2 is subjected to grinding by a grinding means 3, and the chuck table 2 is rotatable and is capable of rotating in the front-rear direction. It is movable.

研削手段3は、鉛直方向の軸心を有しスピンドルハウジング30中に回転可能に収容されたスピンドル31と、スピンドル31の一方の先端(下端)に固定されたホイールマウント32と、ホイールマウント32に固定された研削ホイール33とを備えている。   The grinding means 3 includes a spindle 31 having a vertical axis and rotatably accommodated in a spindle housing 30, a wheel mount 32 fixed to one tip (lower end) of the spindle 31, and a wheel mount 32. And a fixed grinding wheel 33.

研削手段3は、研削送り手段4によって駆動されて昇降可能となっている。研削送り手段4は、鉛直方向に延びるボールネジ40と、ボールネジ40と平行に配設された一対のガイドレール41と、ボールネジ40の一端に連結されボールネジ40を正逆両方向に回動させるモータ42と、ボールネジ40に螺合する内部のナット(図示せず)を有するとともに側部がガイドレール41に摺接した昇降部43と、昇降部43に連結され研削手段3を支持する支持部44とから構成されており、モータ42によって駆動されてボールネジ40が回動することにより昇降部43がガイドレール41にガイドされて昇降すると、研削手段3も昇降する構成となっている。   The grinding means 3 is driven by the grinding feed means 4 and can be moved up and down. The grinding feed means 4 includes a ball screw 40 extending in the vertical direction, a pair of guide rails 41 arranged in parallel to the ball screw 40, a motor 42 connected to one end of the ball screw 40 and rotating the ball screw 40 in both forward and reverse directions. And an elevating part 43 having an internal nut (not shown) screwed into the ball screw 40 and having a side part slidably contacting the guide rail 41, and a support part 44 connected to the elevating part 43 and supporting the grinding means 3 When the ball screw 40 is driven by the motor 42 to rotate and the elevating part 43 is guided by the guide rail 41 and moves up and down, the grinding means 3 is also moved up and down.

図2に示すように、スピンドル31は、スピンドルハウジング30によって非接触状態で回転可能に支持されている。   As shown in FIG. 2, the spindle 31 is rotatably supported by the spindle housing 30 in a non-contact state.

研削手段3には、スピンドル31を回転駆動する駆動源35を備えている。駆動源35は、電動モータであり、スピンドル31の中間部に連結されたロータ350と、ロータ350の外周側に配設されたステータコイル351とを備えている。駆動源35は、電力供給手段5から電力の供給を受けて動作する。   The grinding means 3 includes a drive source 35 that rotationally drives the spindle 31. The drive source 35 is an electric motor, and includes a rotor 350 connected to an intermediate portion of the spindle 31 and a stator coil 351 disposed on the outer peripheral side of the rotor 350. The drive source 35 operates by receiving power supply from the power supply means 5.

電力供給手段5は、交流電源50と、交流電源50のステータコイル361との間に介在する電圧調整手段51と、ステータコイル361に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段52と、電圧調整手段51及び周波数調整手段52を制御する制御手段53と、超音波振動の振幅等の入力に用いる入力手段54とを備えている。   The power supply means 5 includes an AC power supply 50, a voltage adjusting means 51 interposed between the stator coil 361 of the AC power supply 50, a frequency adjusting means 52 for adjusting the frequency of the AC power supplied to the stator coil 361, a voltage The control means 53 which controls the adjustment means 51 and the frequency adjustment means 52, and the input means 54 used for input of the amplitude etc. of an ultrasonic vibration are provided.

交流電源50は、制御回路55及び配線56を介して駆動源35のステータコイル351に接続されており、ステータコイル351に交流電力を供給することによりロータ350及びスピンドル31を回転させることができる。   The AC power supply 50 is connected to the stator coil 351 of the drive source 35 via the control circuit 55 and the wiring 56, and the rotor 350 and the spindle 31 can be rotated by supplying AC power to the stator coil 351.

スピンドル31の一端は小径先端部310となっており、小径先端部310にホイールマウント32が固定されている。   One end of the spindle 31 is a small-diameter tip 310, and the wheel mount 32 is fixed to the small-diameter tip 310.

スピンドル31の他端には、ロータリートランス36を備えている。ロータリートランス36は、スピンドル31の上端に連結された受電手段360と、受電手段360の外周側に位置する給電手段361とから構成される。受電手段360は、スピンドル31に連結されたロータコア360aと、ロータコア360aに巻回された受電コイル360bとから構成されている。   A rotary transformer 36 is provided at the other end of the spindle 31. The rotary transformer 36 includes a power receiving unit 360 connected to the upper end of the spindle 31 and a power feeding unit 361 located on the outer peripheral side of the power receiving unit 360. The power receiving unit 360 includes a rotor core 360a connected to the spindle 31 and a power receiving coil 360b wound around the rotor core 360a.

給電手段361は、受電手段360を構成するステータコア360bの外周側に配設されたステータコア361aと、ステータコア361aに配設された給電コイル361bとから構成される。給電コイル361bには、配線57を介して交流電力が供給される。   The power feeding unit 361 includes a stator core 361a disposed on the outer peripheral side of the stator core 360b constituting the power receiving unit 360, and a power feeding coil 361b disposed on the stator core 361a. AC power is supplied to the power supply coil 361b through the wiring 57.

受電手段360の受電コイル360bには、導電線37が接続されている。この導電線37は、スピンドル31の軸方向に形成された孔37aを通り、図3に示す固定電極38に接続されている。   A conductive wire 37 is connected to the power receiving coil 360 b of the power receiving means 360. The conductive wire 37 passes through a hole 37a formed in the axial direction of the spindle 31 and is connected to the fixed electrode 38 shown in FIG.

図3に示す固定電極38は、ホイールマウント32の下面から下方に突出した状態で複数(図3の例では2つ)固着されており、それぞれが磁性を有している。   A plurality of fixed electrodes 38 shown in FIG. 3 are fixed (two in the example of FIG. 3) in a state of protruding downward from the lower surface of the wheel mount 32, and each has magnetism.

図3に示すように、ホイールマウント32には、鉛直方向に貫通する貫通孔320が環状に複数形成されており、この貫通孔320に図2に示すネジ321を挿入し、図4に示す研削ホイール33のネジ穴33aに締結することにより、研削ホイール33がホイールマウント32に固定される。   As shown in FIG. 3, the wheel mount 32 is formed with a plurality of annular through holes 320 penetrating in the vertical direction. Screws 321 shown in FIG. 2 are inserted into the through holes 320, and grinding shown in FIG. The grinding wheel 33 is fixed to the wheel mount 32 by fastening to the screw hole 33 a of the wheel 33.

図4に示すように、研削ホイール33は、ホイールマウント32に固定される装着リング330と、装着リング330の下方に一体に形成されたホイールベース331と、ホイールベース331の下面の自由端部に環状に固着された複数の研削砥石332とから構成されている。   As shown in FIG. 4, the grinding wheel 33 includes a mounting ring 330 fixed to the wheel mount 32, a wheel base 331 integrally formed below the mounting ring 330, and a free end portion on the lower surface of the wheel base 331. It comprises a plurality of grinding wheels 332 fixed in an annular shape.

ホイールベース331の中心部には円形の中心孔331aが形成されており、この中心孔331aの周囲には、中心孔331aと同心円状に形成された環状超音波振動子6を備えている。環状超音波振動子6としては、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zi、Ti)O)、リチウムナイオベート(LiNbO)、リチウムタンタレート(LiTaO)、ニオブ酸カリウムナトリウム(K,N)(KnbO)等を用いることができる。 A circular center hole 331a is formed at the center of the wheel base 331, and an annular ultrasonic transducer 6 formed concentrically with the center hole 331a is provided around the center hole 331a. As the annular ultrasonic transducer 6, barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zi, Ti) O 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), niobium Sodium potassium acid (K, N) (KnbO 3 ) or the like can be used.

ホイールベース331においては、環状超音波振動子6の外周側に電極接続部7が複数(図3の例では2つ)配設されている。個々の電極接続部7は、環状超音波振動子6に電気的に接続される導電線70と、導電線70が固定される固定板71と、固定板71よりも外周側に位置し固定板71と電気的に導通する可動電極72と、固定板71と可動電極72とを連結するバネ部材73と、これらを収容するケース74とから構成されている。ケース74には、研削ホイール33の径方向外周側の端部に開口部740が形成されており、バネ部材73の伸縮により開口部740を介して可動電極72が出没可能となっている。   In the wheel base 331, a plurality (two in the example of FIG. 3) of electrode connection portions 7 are disposed on the outer peripheral side of the annular ultrasonic transducer 6. Each electrode connection portion 7 includes a conductive wire 70 electrically connected to the annular ultrasonic transducer 6, a fixing plate 71 to which the conductive wire 70 is fixed, and an outer peripheral side of the fixing plate 71. A movable electrode 72 that is electrically connected to 71, a spring member 73 that connects the fixed plate 71 and the movable electrode 72, and a case 74 that accommodates these members. In the case 74, an opening 740 is formed at an end portion on the radially outer side of the grinding wheel 33, and the movable electrode 72 can be projected and retracted through the opening 740 by the expansion and contraction of the spring member 73.

可動電極72は、磁力により引きつけられる材質、例えば金属により形成されている。また、バネ部材73の伸縮方向は、研削ホイール33の径方向であり、バネ部材73よりも当該径方向の外周側に可動電極72が位置している。   The movable electrode 72 is made of a material that is attracted by magnetic force, for example, metal. The expansion / contraction direction of the spring member 73 is the radial direction of the grinding wheel 33, and the movable electrode 72 is located on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the spring member 73.

装着リング330には、周方向に離間して複数のスリット330aが形成されている。このスリット330aは、超音波振動がホイールマウント32に伝達されるのを抑制する役割を果たす。   A plurality of slits 330 a are formed in the mounting ring 330 so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction. The slit 330 a plays a role of suppressing transmission of ultrasonic vibration to the wheel mount 32.

図5に示すように、装着リング330とホイールベース331とは環状連結部333によって連結されている。ホイールベース331の底面331bと環状連結部333の内側面333aとによって囲まれる空間334に電極接続部7が収容されている。なお、図5においては電極接続部7を1つのみ図示しているが、他にも少なくとも1個は電極接続部7が空間334に配設されている。   As shown in FIG. 5, the mounting ring 330 and the wheel base 331 are connected by an annular connecting portion 333. The electrode connection portion 7 is accommodated in a space 334 surrounded by the bottom surface 331 b of the wheel base 331 and the inner side surface 333 a of the annular coupling portion 333. In FIG. 5, only one electrode connection portion 7 is illustrated, but at least one other electrode connection portion 7 is disposed in the space 334.

図5に示すように、ネジ321を締結してホイールマウント32に研削ホイール33を固定すると、固定電極38と電極接続部7の可動電極72とが向き合った状態となる。また、固定電極38は、可動電極72よりも研削ホイール33の半径方向外周側に位置する。   As shown in FIG. 5, when the screw 321 is fastened and the grinding wheel 33 is fixed to the wheel mount 32, the fixed electrode 38 and the movable electrode 72 of the electrode connection portion 7 face each other. The fixed electrode 38 is located on the outer peripheral side in the radial direction of the grinding wheel 33 with respect to the movable electrode 72.

そして、可動電極72は、図6に示すように、固定電極38の磁力によって、バネ部材73の伸張を伴って開口部740から外側に出て固定電極38に近づく方向に移動し、固定電極38に接続される。すなわち、固定電極38の磁力はバネ部材73の引っ張り張力より強く、かかる磁力により電極接続部7を引きつけて接触させる。このように、研削ホイール33をホイールマウント32に取り付けるだけで固定電極38と可動電極72とが接続されるため、電力供給手段5から供給された高周波電力が、導電線37及び固定電極38を介して可動電極72に伝わり、可動電極72が環状超音波振動子6に高周波電力を供給することができる。   Then, as shown in FIG. 6, the movable electrode 72 moves outwardly from the opening 740 with the extension of the spring member 73 and moves in a direction approaching the fixed electrode 38 due to the magnetic force of the fixed electrode 38. Connected to. That is, the magnetic force of the fixed electrode 38 is stronger than the tensile tension of the spring member 73, and the electrode connecting portion 7 is attracted and brought into contact with the magnetic force. Thus, since the fixed electrode 38 and the movable electrode 72 are connected only by attaching the grinding wheel 33 to the wheel mount 32, the high frequency power supplied from the power supply means 5 passes through the conductive wire 37 and the fixed electrode 38. Therefore, the movable electrode 72 can supply high-frequency power to the annular ultrasonic transducer 6.

一方、固定電極38と電極接続部7とは磁力によって接続されているため、ネジ321を緩めて研削ホイール33をホイールマウント32から取り外すと、固定電極38と電極接続部7との接続が解除される。   On the other hand, since the fixed electrode 38 and the electrode connecting portion 7 are connected by magnetic force, when the grinding wheel 33 is removed from the wheel mount 32 by loosening the screw 321, the connection between the fixed electrode 38 and the electrode connecting portion 7 is released. The

このように、ホイールマウント32に対して研削ホイール33を取り付けることによって固定電極38と電極接続部7とが磁力により接触し、研削ホイール33をホイールマウント32から取り外すことで電極接続部7が固定電極38から離れるため、ホイールマウント32に対する研削ホイール33の着脱とは別に固定電極38と可動電極72との接触状態を操作する必要がなく、研削ホイールの着脱を容易とすることができる。また、固定電極38と可動電極72とは磁力により引き合って接触するため、高い位置精度が要求されることはなく、誤差による接触不良が生じることもない。   Thus, by attaching the grinding wheel 33 to the wheel mount 32, the fixed electrode 38 and the electrode connecting portion 7 come into contact with each other by magnetic force, and by removing the grinding wheel 33 from the wheel mount 32, the electrode connecting portion 7 becomes the fixed electrode. Therefore, it is not necessary to operate the contact state between the fixed electrode 38 and the movable electrode 72 separately from the attachment / detachment of the grinding wheel 33 to / from the wheel mount 32, and the attachment / detachment of the grinding wheel can be facilitated. In addition, since the fixed electrode 38 and the movable electrode 72 are attracted and contacted by magnetic force, high positional accuracy is not required, and contact failure due to error does not occur.

次に、図1に示した研削装置1を用いて被加工物(ワーク)Wを研削する場合に装置の動作について説明する。ワークWは、被保持面にテープTが貼着されてチャックテーブル2に保持される。そして、チャックテーブル2が後方側に移動することにより、ワークWが研削手段3の下方に位置づけされる。   Next, the operation of the apparatus when the workpiece (workpiece) W is ground using the grinding apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described. The workpiece W is held on the chuck table 2 with the tape T attached to the held surface. Then, the workpiece W is positioned below the grinding means 3 as the chuck table 2 moves rearward.

次に、チャックテーブル2を例えば300RPMほどの回転速度で回転させるとともに、スピンドル31を回転させることにより研削ホイール33を例えば6000RPM程度の回転速度で回転させながら、研削送り手段4が研削手段3を降下させることにより、図7に示すように、回転する研削砥石332をワークWに接触させて研削を行う。そして、ワークWが所望の厚さとなった時点で研削手段3を上昇させて研削を終了する。   Next, while rotating the chuck table 2 at a rotational speed of, for example, about 300 RPM and rotating the spindle 31 to rotate the grinding wheel 33 at a rotational speed of, for example, about 6000 RPM, the grinding feed means 4 lowers the grinding means 3. By doing so, as shown in FIG. 7, grinding is performed by bringing the rotating grinding wheel 332 into contact with the workpiece W. And when the workpiece | work W becomes desired thickness, the grinding means 3 is raised and grinding is complete | finished.

図6に示したように、電極接続部7を構成する可動電極72は、バネ部材73に連結されバネ部材73よりも研削ホイール33の外周側に位置しているため、研削中は、スピンドル31及び研削ホイール33が回転することにより、可動電極72には固定電極38側に向けた遠心力が作用する。したがって、磁力による接触に加えて、遠心力によっても可動電極72が固定電極38に接触圧力を加えるため、接触不良が起こるのをより確実に防止することができる。   As shown in FIG. 6, the movable electrode 72 constituting the electrode connecting portion 7 is connected to the spring member 73 and is located on the outer peripheral side of the grinding wheel 33 with respect to the spring member 73. As the grinding wheel 33 rotates, a centrifugal force directed toward the fixed electrode 38 acts on the movable electrode 72. Therefore, in addition to the contact by magnetic force, the movable electrode 72 applies contact pressure to the fixed electrode 38 also by centrifugal force, so that it is possible to more reliably prevent contact failure.

また、可動電極72と固定電極38とは面で接触するため、高精度な位置あわせが不要であり、超音波振動加工時のノード領域が変化しても、接触不良が発生しない。   In addition, since the movable electrode 72 and the fixed electrode 38 are in contact with each other on the surface, highly accurate alignment is unnecessary, and no contact failure occurs even if the node region during ultrasonic vibration processing changes.

超音波振動子として、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)で形成されたものを用いた。上記可動電極72を備えた研削ホイール33を固定電極38を備えたホイールマウント32に装着し、28kHz、150Vの電圧を電力供給手段5から印加したところ、研削砥石332は、28kHzの周波数でラジアル方向(径方向)に10μm前後、スラスト方向(軸方向)に10μm前後の振幅で振動した。   As the ultrasonic transducer, one formed of lead zirconate titanate (PZT) was used. When the grinding wheel 33 provided with the movable electrode 72 is mounted on the wheel mount 32 provided with the fixed electrode 38 and a voltage of 28 kHz and 150 V is applied from the power supply means 5, the grinding wheel 332 is radial in the frequency of 28 kHz. It vibrated with an amplitude of about 10 μm in the (radial direction) and about 10 μm in the thrust direction (axial direction).

一方、従来の研削ホイールをホイールマウントに装着し、同じ条件で電圧を印加すると、研削砥石はラジアル方向に0.2μm前後の振幅でしか振動しなかった。   On the other hand, when a conventional grinding wheel was mounted on a wheel mount and a voltage was applied under the same conditions, the grinding wheel vibrated only with an amplitude of about 0.2 μm in the radial direction.

なお、図2に示した周波数調整手段52として、交流電流の周波数をDC〜500kHzまで調整可能である(株)エヌエフ回路設計ブロックが提供するデジタルファンクションジェレネータ(DF-1905)を使用した。   As the frequency adjusting means 52 shown in FIG. 2, a digital function generator (DF-1905) provided by the NF circuit design block, which can adjust the frequency of the alternating current from DC to 500 kHz, was used.

1:研削装置
2:チャックテーブル
3:研削手段
30:スピンドルハウジング 31:スピンドル
32:ホイールマウント
320:貫通孔 321:ネジ
33:研削ホイール 33a:ネジ穴
330:装着リング 330a:スリット
331:ホイールベース 332:研削砥石 333:環状連結部
334:空間
35:駆動源 350:ロータ 351:ステータコイル
36:ロータリートランス
360:受電手段 360a:ロータコア 360b:受電コイル
361:給電手段 361a:ステータコア 361b:給電コイル
37:導電線 37a:孔 38:固定電極
4:研削送り手段
40:ボールネジ 41:ガイドレール 42:モータ 43:昇降部
44:支持部
5:電力供給手段
50:交流電源 51:電圧調整手段 52:周波数調整手段
53:制御手段 54:入力手段 55:制御回路 56,57:配線
6:環状超音波振動子
7:電極接続部
70:導電線 71:固定板 72:可動電極 73:バネ部材
74:ケース 740:開口部
1: Grinding device 2: Chuck table 3: Grinding means 30: Spindle housing 31: Spindle 32: Wheel mount 320: Through hole 321: Screw 33: Grinding wheel 33a: Screw hole 330: Mounting ring 330a: Slit 331: Wheel base 332 : Grinding wheel 333: annular connecting portion 334: space 35: drive source 350: rotor 351: stator coil 36: rotary transformer 360: power receiving means 360 a: rotor core 360 b: power receiving coil 361: power feeding means 361 a: stator core 361 b: power feeding coil 37: Conductive wire 37a: Hole 38: Fixed electrode 4: Grinding feed means 40: Ball screw 41: Guide rail 42: Motor 43: Lifting part 44: Support part 5: Power supply means 50: AC power supply 51: Voltage adjustment means 52: Frequency adjustment Means 53: System Control means 54: Input means 55: Control circuit 56, 57: Wiring 6: Annular ultrasonic transducer 7: Electrode connecting portion 70: Conductive wire 71: Fixed plate 72: Movable electrode 73: Spring member 74: Case 740: Opening

Claims (1)

被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段とを備えた研削装置であって、
該研削手段は、スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、該スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、該ホイールマウントとネジによって締結されホイールベースに環状超音波振動子を備えるとともに該ホイールベースの自由端部に複数の研削砥石が環状に配設された研削ホイールと、該スピンドルを回転駆動する駆動源とを含んでおり、
該研削ホイールの該ホイールベースには、該環状超音波振動子に高周波電力を供給する可動電極が配設されており、
該可動電極は、磁力により引きつけられる材質で形成されバネ部材に連結されてケースに収納されており、
該ホイールマウントには、該研削ホイールをネジにより締結した状態において該可動電極に向き合う位置でありかつ該可動電極よりも該研削ホイールの半径方向外周側に、磁力を持つ固定電極が配設されており、
該研削ホイールは、ネジにより該ホイールマウントに締結する際、該バネ部材の引っ張り張力より強力な該固定電極の磁力により該可動電極が該固定電極に接触し、
該スピンドルを回転させると、該可動電極にはたらく遠心力により、該可動電極よりも研削ホイールの半径方向外周側に配設された該固定電極に対して該可動電極が接触圧力を加える構造としたことを特徴とする研削装置。
A grinding apparatus comprising a chuck table for holding a workpiece and a grinding means for grinding the workpiece held on the chuck table,
The grinding means includes a spindle rotatably accommodated in a spindle housing, a wheel mount fixed to the tip of the spindle, an annular ultrasonic transducer on a wheel base fastened by the wheel mount and the wheel, A grinding wheel in which a plurality of grinding wheels are annularly arranged at the free end of the wheel base, and a drive source for rotationally driving the spindle,
The wheel base of the grinding wheel is provided with a movable electrode that supplies high-frequency power to the annular ultrasonic transducer,
The movable electrode is formed of a material attracted by a magnetic force, is connected to a spring member, and is housed in a case.
The wheel mount is provided with a fixed electrode having a magnetic force at a position facing the movable electrode in a state where the grinding wheel is fastened with a screw and on a radially outer side of the grinding wheel with respect to the movable electrode. And
When the grinding wheel is fastened to the wheel mount with a screw, the movable electrode comes into contact with the fixed electrode by the magnetic force of the fixed electrode stronger than the tensile tension of the spring member,
When the spindle is rotated, the movable electrode applies a contact pressure to the fixed electrode disposed on the outer peripheral side in the radial direction of the grinding wheel with respect to the movable electrode by centrifugal force acting on the movable electrode. A grinding apparatus characterized by that.
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