JP2013052465A - エアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアースピンドルユニットＡにおけるスピンドル５のロック状態又はロック解除状態の切換制御及びその確認作業を自動的に行い、作業の安全性と作業効率を向上する。
【解決手段】ロック装置(Ｂ)における装置本体10にロックピン部材11及びロックピン部材11に対する位置制御ピン部材12と位置制御ピン部材12の位置検出センサ13ｂとを設ける。また、ロックピン部材11をスピンドル５の軸心方向へ進退可能に設け、スピンドル５の周面にはロックピン部材11の先端係合部11ａと嵌合する少なくとも一個のロック孔５ｂを設ける。また、位置検出センサ13ｂにて位置制御ピン部材12の位置を検出することにより、ロックピン部材の先端係合部11ａとスピンドルのロック孔５ｂとが嵌合するスピンドル５のロック状態検出信号16をインタロック機構側に伝え、更に、インタロック機構を介してスピンドル５のロック状態を解除した後にモータ部の動作を開始させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エアースピンドルユニット等に装設するスピンドルのロック装置の改良に関する。

エアースピンドルユニットを採用している例としては、例えば、半導体ウェハ等の被加工物の所定位置を切断して最小単位に分割加工するための切削加工装置がある。
また、この切削加工装置のスピンドル（高速回転軸）の先端装着部位に装着して用いるブレード（回転切削刃）はその先端装着部位に対して着脱可能となるように設けており、ブレードの消耗や被加工物の変更等による交換に際してこれを着脱するようにしている。

ところで、ブレードを切削加工装置のスピンドルに装着する場合、例えば、ブレードを二枚のフランジ間に挟持させると共に、この状態で該フランジをスピンドル先端装着部位にナットにて固着する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、スピンドル先端装着部位に対するブレードの着脱操作時においては、ナットとスピンドルとの、所謂、共回り現象を防止する目的でスピンドルが回転しないように係止するスピンドルのロック装置を備えるようにしている。

また、このロック装置は、スピンドルハウジングの外部に設けたロック装置の係止部材をスピンドルハウジング内部のスピンドル周面に設けた係合孔に嵌合させることにより、スピンドルの回転を防止するようにしたものである。
更に、このロック装置の係止部材とスピンドル周面の係合孔との嵌合状態、及び、該両者の非嵌合状態を適宜に切換制御するように構成することが開示されている。
従って、このような構成によれば、ナットとスピンドルとの共回り現象を確実に防止し得るので、スピンドル先端装着部位に対するブレードの着脱操作を改善することが期待できる。

しかしながら、上記したロック装置の構成によれば、スピンドルの回転状態又は非回転状態の切換制御はできるがその確認手段を備えていない。
このため、例えば、スピンドルのロック解除時（回転可能時）に誤ってモータを作動させると云った作業上の危険性がある。
また、スピンドルのロック時（回転不能時）に誤ってモータを作動させてスピンドルにダメージを与えると云った問題がある。
更に、このような問題を解消するためには、スピンドルのロック又はロック解除の確認作業を、都度、人為的に且つ確実に行う必要がある。

特開２００５−１９１０９６号公報（図４、図11等参照）

本発明は、エアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック状態又はロック解除状態の切換制御を確実に行うことができるのみならず、スピンドルのロック又はロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができるスピンドルのロック装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、先端に回転ブレード９用の着脱部５ａを設けたスピンドル５と、前記スピンドル５をラジアルエアーベアリング２・３及びスラストエアーベアリング４を介して回転可能に支受させるスピンドルハウジング１と、前記スピンドル５を回転駆動させるモータ部６と、前記スピンドル５のロック及びロック解除機構Ｂとを備えたエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置であって、
前記ロック及びロック解除機構Ｂは、前記スピンドルハウジング１の外部に装設したロック装置本体10と、前記ロック装置本体10に嵌装したロックピン部材11及び前記ロックピン部材11に対する位置制御ピン部材12と、前記ロックピン部材11及び／又は位置制御ピン部材12の位置検出センサ13ａ・13ｂとを含み、
また、前記ロックピン部材11を前記スピンドル５の軸心方向へ進退可能に設けると共に、前記スピンドル５の周面には前記ロックピン部材11の先端係合部11ａと嵌合する少なくとも一個のロック孔５ｂを設け、
更に、前記位置検出センサ13ｂにより、前記ロックピン部材11の先端係合部11ａと前記スピンドル５のロック孔５ｂとが嵌合する前記スピンドル５のロック状態の検出信号16をインタロック機構側に伝えると共に、前記インタロック機構を介して、前記スピンドル５のロック状態を解除した後に前記モータ部６の動作を開始することが可能となるように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、先端に回転ブレード９用の着脱部５ａを設けたスピンドル５と、前記スピンドル５をラジアルエアーベアリング２・３及びスラストエアーベアリング４を介して回転可能に支受させるスピンドルハウジング１と、前記スピンドル５を回転駆動させるモータ部６と、前記スピンドル５のロック及びロック解除機構Ｃとを備えたエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置であって、
前記ロック及びロック解除機構Ｃは、前記スピンドルハウジング１の外部に装設したロック装置本体10と、前記ロック装置本体10に嵌装したロックピン部材11と、前記ロックピン部材11の位置検出センサ13ｃとを含み、
また、前記ロックピン部材11を前記スピンドル５の軸心方向へ進退可能に設けると共に、前記スピンドル５の周面には前記ロックピン部材11の先端係合部11ａと嵌合する少なくとも一個のロック孔５ｂを設け、
また、前記ロックピン部材11を前記スピンドル５の軸心方向へ進退させて前記ロックピン部材11の先端係合部11ａと前記スピンドル５のロック孔５ｂとを係脱操作させる前進後退手段14を備え、
更に、前記位置検出センサ13ｃにより、前記ロックピン部材11の先端係合部11ａと前記スピンドル５のロック孔５ｂとが離脱する前記スピンドル５のロック解除状態の検出信号17、及び、前記ロックピン部材11の先端係合部11ａと前記スピンドル５のロック孔５ｂとが嵌合する前記スピンドル５のロック状態の検出信号18をインタロック機構側に伝えると共に、前記インタロック機構を介して、前記スピンドル５のロック状態を解除した後に前記モータ部６の動作を開始することが可能となるように構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、エアースピンドルユニットＡにおけるスピンドル５の回転状態又は非回転状態の切換制御を確実に行うことができるのみならず、スピンドル５のロック及びロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、エアースピンドルユニットＡにおけるスピンドル５の回転状態又は非回転状態の切換制御を自動的に且つ確実に行うことができるのみならず、スピンドル５のロック及びロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を、より向上させることができる。

図１は、本発明に係るスピンドルのロック装置を備えた切削加工装置の要部を示す概略縦断面図である。 図２は、図１に対応する要部の拡大縦断面図であり、図２(1)はロック装置によるロック解除状態を、図２(2)はロック装置によるロック状態を示している。 図３は、他のロック装置の要部を示す縦断面図であり、図３(1)は該ロック装置によるロック解除状態を、図３(2)は該ロック装置によるロック状態を示している。

以下、図１及び図２に示す本発明の第一実施例について説明する。

図１は、本発明に係るエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置を装備した半導体ウェハ等の切削加工装置を示している。

このエアースピンドルユニットＡ（切削加工装置）は、スピンドルハウジング１の内部にラジアルエアーベアリング２・３及びスラストエアーベアリング４を介してスピンドル５を回転可能に支受している。
また、スピンドル５の上端にはローター６ａとステータ６ｂとを備えたシンクロモータ６を配設しており、これによってスピンドル５を回転駆動させるように設けている。
また、スピンドル５の下端にはブレード着脱部５ａを設けており、このブレード着脱部５ａには一対のフランジ部材７・８を介してブレード９を着脱可能に装着させている。

また、スピンドルハウジング１の外部には、エアースピンドルユニットＡのスピンドル５に対するロック（回転不能状態）及びロック解除（回転可能状態）を行うためのロック及びロック解除機構Ｂを備えたロック装置を装設している。

このロック及びロック解除機構Ｂは、スピンドルハウジング１の外部に装設したロック装置本体10と、該ロック装置本体10に嵌装したロックピン部材11、及び、ロックピン部材11に対する位置制御ピン部材12と、ロックピン部材11及び／又は位置制御ピン部材12の位置検出センサ13ａ・13ｂとを備えている。
また、ロックピン部材11はスピンドル５の軸心方向へ進退可能となる状態で配設すると共に、スピンドル５の周面にはロックピン部材11の先端係合部11ａと嵌合する少なくとも一個以上のロック孔５ｂを設けている。
なお、スピンドル５の周面に複数個のロック孔５ｂを設ける場合は、例えば、その仮想同一円周線上の等間隔位置等に配設することができる。
更に、位置検出センサ13ｂにより、ロックピン部材11の先端係合部11ａとスピンドル５のロック孔５ｂとが嵌合するスピンドル５のロック状態を検出したときは、このロック状態を解除した後にモータ部６の動作を開始することが可能となるインタロック機構（図示なし）を備えている。

また、図２に示すように、ロックピン部材11はスピンドル５の軸心方向へ進退可能に設けると共に、弾性部材11ｂの弾性を受けてその先端係合部11ａがスピンドル５のロック孔５ｂと嵌合する方向（スピンドル５の軸心方向）へ弾性移動するように設定している。
また、ロックピン部材11の略中央部には位置制御ピン部材12との係合周溝11ｃを設けている。
また、ロックピン部材11に対する位置制御ピン部材12は該ロックピン部材11の軸方向と直交する方向へ嵌装している。更に、この位置制御ピン部材12の先端係合部12ａは弾性部材12ｂの弾性を受けて、その先端係合部12ａがロックピン部材11と係合する方向へ弾性移動するように設定している。
なお、後述するように、位置制御ピン部材12の先端係合部12ａとロックピン部材11の係合周溝11ｃとの嵌合時は、ロックピン部材11の先端係合部11ａがスピンドル５の周面と接触したり、或は、そのロック孔５ｂと嵌合しない位置にまで移動した状態にあり、また、この位置において位置制御ピン部材12がロックピン部材11の移動を確実に停止させることができるように設定している（図２(1)参照）。

また、図２(1)に示すように、ロックピン部材11を、弾性部材11ｂの弾性に抗して、その先端係合部11ａをスピンドル５のロック孔５ｂから完全に離脱する位置まで移動したとき、位置制御ピン部材12の先端係合部12ａは弾性部材12ｂの弾性押圧力にてロックピン部材11と係合する方向へ弾性移動すると共に、該先端係合部12ａはロックピン部材11の係合周溝11ｃ内に嵌合するように設定している。
このロックピン部材11の移動は、ロックピン部材11の基端（右端）部11ｄを把持して引き出すと云った手動（人為的手段）にて行うことができる。
また、このとき、ロックピン部材11の基端部11ｄはロック装置本体10の外部に突出すると共に、位置検出センサ13ａによってロックピン部材11の位置を検出することができる。そして、位置検出センサ13ａによるロックピン部材11の位置検出はスピンドル５のロック解除状態を検出したことになる。更に、この位置検出信号15をインタロック機構（図示なし）側へ伝えるように構成している。
なお、このとき、位置制御ピン部材12はロックピン部材11側へ移動しているため位置検出センサ13ｂによる位置制御ピン部材12の位置検出はできないが、この場合は、位置制御ピン部材12がロックピン部材11の係合周溝11ｃと嵌合していることを意味している。
従って、この情報は、位置検出センサ13ａによるロックピン部材11の位置検出の場合と同様に、スピンドル５のロック解除状態を検出した信号として利用することができる。

また、図２(2)に示すように、弾性部材12ｂの弾性に抗して、位置制御ピン部材12の基端（下端）部12ｃを把持し手動にて引き下げることにより、その先端係合部12ａをロックピン部材11の係合周溝11ｃ内から引き出すと、該位置制御ピン部材12とロックピン部材11との嵌合状態を解くことができる。
この両者の嵌合状態を解くことにより、ロックピン部材11は弾性部材11ｂの弾性押動力を受けてスピンドル５の軸心側へ移動し且つそのロック孔５ｂと嵌合する。
従って、位置制御ピン部材12の基端部12ｃを引き下げると、ロックピン部材11と位置制御ピン部材12との嵌合状態を解くことができると共に、ロックピン部材11とスピンドル５とを嵌合させてスピンドル５が回転しないようにロックすることができる。
なお、スピンドル５のロック孔５ｂとロックピン部材11の先端係合部11ａとの位置が合致していない場合は、スピンドル５を手動にて回転させることにより両者の位置合わせを行うことができるので、該両者の嵌合操作を簡単且つ確実に行うことができる。
また、このとき、位置制御ピン部材12の基端部12ｃはロック装置本体10の外部に突出すると共に、位置検出センサ13ｂによって該位置制御ピン部材12の位置を検出することができる。そして、位置検出センサ13ｂによる位置制御ピン部材12の位置検出はスピンドル５のロック状態を検出したことになる。更に、この位置検出信号16をインタロック機構（図示なし）側へ伝えるように構成している。
なお、このとき、ロックピン部材11はスピンドル５側（左方向）へ移動しているため位置検出センサ13ａによるロックピン部材11の位置検出はできないが、この場合は、ロックピン部材11がスピンドル５のロック孔５ｂと嵌合していることを意味している。
従って、この情報は、位置検出センサ13ｂによる位置制御ピン部材12の位置検出の場合と同様に、スピンドル５のロック状態を検出した信号として利用することができる。

また、図２(2)に示すスピンドル５のロック状態から、図２(1)に示すスピンドル５のロック解除状態に移行する場合は、図２(2)に示すロックピン部材11を手動にて引き出せばよい。
即ち、前述したように、図２(2)に示すロックピン部材11の基端部11ｄを把持して引き出すと、その先端係合部11ａはスピンドル５のロック孔５ｂから完全に離脱すると共に、その係合周溝11ｃと位置制御ピン部材12の先端係合部12ａとを嵌合させることができる。
このため、スピンドル５のロック状態を解除すると共に、このロック解除状態を維持させることができる。

なお、この実施例では、ロックピン部材11と位置制御ピン部材12、及び、該両部材の位置検出センサ13ａ・13ｂを設ける場合を示すと共に、ロックピン部材11と位置検出センサ13ａとの組み合わせと、位置制御ピン部材12と位置検出センサ13ｂとの組み合わせについて説明している。
しかしながら、この組み合わせのいずれか一方のみを採用する構成であっても差し支えない。

第一実施例の構成によれば、ロックピン部材11と位置制御ピン部材12とを把持して引き出すと云った簡易な手動操作によって、スピンドル５のロック状態又はロック解除状態の切換制御を確実に行うことができるのみならず、その切換制御状態を確実に維持させることができる。
更に、スピンドル５のロック又はロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができる。

次に、本発明に係る第二実施例の形態を、図３に基づいて説明する。

第二実施例は、図３に示すように、ロック及びロック解除機構Ｃにおけるロックピン部材11の駆動源として、電磁ソレノイド或はロータリーソレノイド等の電磁機構14及びモータ等の前進後退手段を備えることにより、ロックピン部材11の先端係合部11ａとスピンドル５のロック孔５ｂとの係脱操作を自動的に行うように構成したものである。
また、その他の構成については前実施例について説明した事項と同様である。
即ち、このロック及びロック解除機構Ｃは、スピンドルハウジング１の外部に装設したロック装置本体10と、ロック装置本体10に嵌装したロックピン部材11と、ロックピン部材11の位置検出センサ13ｃとを含む。また、ロックピン部材11をスピンドル５の軸心方向へ進退可能に設けると共に、スピンドル５の周面にはロックピン部材11の先端係合部11ａと嵌合する少なくとも一個のロック孔５ｂを設ける。また、ロックピン部材11をスピンドル５の軸心方向へ進退させてロックピン部材11の先端係合部11ａとスピンドル５のロック孔５ｂとを係脱操作させる電磁機構14（前進後退手段）を備えている。

第二実施例の構成においては、電磁機構14を介して、ロックピン部材11の先端係合部11ａをスピンドル５のロック孔５ｂから完全に離脱する位置まで移動させることにより、ロックピン部材11によるスピンドル５のロックを解除できる（図３(1)参照）。
また、このとき、ロックピン部材11の基端部11ｄはロック装置本体10の外部に突出すると共に、位置検出センサ13ｃによってロックピン部材11の位置を検出することができる。そして、位置検出センサ13ｃによるロックピン部材11の位置検出はスピンドル５のロック解除状態を検出したことになる。更に、この位置検出信号17をインタロック機構（図示なし）側へ伝えるように構成している。

また、図３(2)に示すように、電磁機構14を介して、ロックピン部材11の先端係合部11ａをスピンドル５のロック孔５ｂに嵌合させる位置まで移動させて、スピンドル５が回転しないようにロックすることができる。
また、このとき、ロックピン部材11はスピンドル５側（左方向）へ移動しているため位置検出センサ13ｃによるロックピン部材11の位置検出はできないが、この場合は、ロックピン部材11がスピンドル５のロック孔５ｂと嵌合していることを意味している。
従って、この情報をスピンドル５のロック状態を検出した信号18としてインタロック機構（図示なし）側へ伝えるように構成している。

なお、第二実施例では、ロックピン部材11の駆動源としてロータリーソレノイド等の電磁機構14を用いる場合を示しているが、ロータリーソレノイドを用いる場合は、その回転軸の回転角度に対応した位置に制御状態の表示、例えば、「ロック」と「ロック解除」等のような適正な信号表示を行うことが可能である。
このように、スピンドル５の制御状態に対応して、作業者がその制御状態を目視においても同時に確認できるようにすれば、より作業上の安全性を図ることができる。

第二実施例の構成によれば、ロックピン部材11の駆動源として電磁機構14を備えることにより、ロックピン部材11の先端係合部11ａとスピンドル５のロック孔５ｂとの係脱操作を自動的に行うように構成したものであるから、スピンドル５のロック状態又はロック解除状態の切換制御をより確実に行うことができるのみならず、その切換制御状態を確実に維持させることができる。
更に、スピンドル５のロック又はロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができる。

Ａ エアースピンドルユニット
Ｂ ロック及びロック解除機構
Ｃ ロック及びロック解除機構
１ スピンドルハウジング
２ ラジアルエアーベアリング
３ ラジアルエアーベアリング
４ スラストエアーベアリング
５ スピンドル
５ａ ブレード着脱部
５ｂ ロック孔
６ シンクロモータ
６ａ ローター
６ｂ ステータ
７ フランジ部材
８ フランジ部材
９ 回転ブレード
10 ロック装置本体
11 ロックピン部材
11ａ 先端係合部
11ｂ 弾性部材
11ｃ 係合周溝
11ｄ 基端（右端）部
12 位置制御ピン部材
12ａ 先端係合部
12ｂ 弾性部材
12ｃ 基端（下端）部
13ａ 位置検出センサ
13ｂ 位置検出センサ
13ｃ 位置検出センサ
14 電磁機構（前進後退手段）
15 位置検出信号
16 位置検出信号
17 位置検出信号
18 信号

Claims (2)

1. 先端に回転ブレード用の着脱部を設けたスピンドルと、
   前記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を介して回転可能に支受させるスピンドルハウジングと、
   前記スピンドルを回転駆動させるモータ部と、
   前記スピンドルのロック及びロック解除機構とを備えたエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置であって、
   前記ロック及びロック解除機構は、
   前記スピンドルハウジングの外部に装設したロック装置本体と、
   前記ロック装置本体に嵌装したロックピン部材及び前記ロックピン部材に対する位置制御ピン部材と、
   前記ロックピン部材、及び／又は、位置制御ピン部材の位置検出センサとを含み、
   また、前記ロックピン部材を前記スピンドルの軸心方向へ進退可能に設けると共に、前記スピンドルの周面には前記ロックピン部材の先端係合部と嵌合する少なくとも一個のロック孔を設け、
   更に、前記位置検出センサにより、前記ロックピン部材の先端係合部と前記スピンドルのロック孔とが嵌合する前記スピンドルのロック状態の検出信号をインタロック機構側に伝えると共に、前記インタロック機構を介して、前記スピンドルのロック状態を解除した後に前記モータ部の動作を開始することが可能となるように構成したことを特徴とするエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置。
2. 先端に回転ブレード用の着脱部を設けたスピンドルと、
   前記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を介して回転可能に支受させるスピンドルハウジングと、
   前記スピンドルを回転駆動させるモータ部と、
   前記スピンドルのロック及びロック解除機構とを備えたエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置であって、
   前記ロック及びロック解除機構は、
   前記スピンドルハウジングの外部に装設したロック装置本体と、
   前記ロック装置本体に嵌装したロックピン部材と、
   前記ロックピン部材の位置検出センサとを含み、
   また、前記ロックピン部材を前記スピンドルの軸心方向へ進退可能に設けると共に、前記スピンドルの周面には前記ロックピン部材の先端係合部と嵌合する少なくとも一個のロック孔を設け、
   また、前記ロックピン部材を前記スピンドルの軸心方向へ進退させて前記ロックピン部材の先端係合部と前記スピンドルのロック孔とを係脱操作させる前進後退手段を備え、
   更に、前記位置検出センサにより、前記ロックピン部材の先端係合部と前記スピンドルのロック孔とが離脱する前記スピンドルのロック解除状態の検出信号、及び、前記ロックピン部材の先端係合部と前記スピンドルのロック孔とが嵌合する前記スピンドルのロック状態の検出信号をインタロック機構側に伝えると共に、前記インタロック機構を介して、前記スピンドルのロック状態を解除した後に前記モータ部の動作を開始することが可能となるように構成したことを特徴とするエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置。

Images