JP2013056395A

JP2013056395A - ブレード着脱補助治具

Info

Publication number: JP2013056395A
Application number: JP2011196281A
Authority: JP
Inventors: Masami Sato; 正視佐藤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-03-28

Abstract

【課題】トルクレンチを使用することなく、固定ナットを回転して規定のトルクで固定ナットを締結又は弛緩することのできるブレード着脱補助治具を提供する。
【解決手段】スピンドル１０と、ブレードマウント２２と、固定ナット３８と、スピンドル１０の回転を停止する回転停止機構と、を備えたブレード着脱補助治具であって、該回転停止機構により該スピンドル１０の回転が停止された状態で、該固定ナット３８に形成された被係合部と係合して該固定ナット３８を回転させるナット回転部７０と、該ナット回転部７０の外周に配置され、該固定ナット３８の外周部を把持するナット把持部８０と、該ナット回転部７０に回転トルク規制部８８を介して連結された本体把持部９０とを具備し、該回転トルク規制部８８は、該本体把持部９０を回転させて該固定ナット３８を締結又は弛緩する際、該ナット回転部７０に掛かる回転トルクを所定のトルク以下に規制する。
【選択図】図７

Description

本発明は、被加工物を切削加工する切削装置の切削ブレードを着脱するためのブレード着脱補助治具に関する。

ダイシング装置等の切削装置は、一般的に、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、切削用の切削ブレードが装着された切削ユニットとを備えており、高速回転する切削ブレードを被加工物に切り込ませながら双方を相対移動させることによって、被加工物を切削加工する。

この切削ユニットは、高速回転可能なスピンドルの一端に、切削ブレードをフランジ等により挟持し、更に固定ナットを締結することにより切削ブレードをスピンドルに装着する構成である。ところで、このような切削ブレードは、消耗又は破損により、或いは被加工物の種類や切削加工の内容等に応じて適宜交換する必要がある。

このようなブレード交換時には、スピンドルの回転をロック機構で停止させた状態でナット回転用の治具を固定ナットにはめ、トルクが管理されたトルクドライバ又はトルクレンチで治具を介してナットを締結又は弛緩させ、フランジから切削ブレードを着脱する（例えば、特開２００４−２３５２５０号公報参照）。

更には、固定ナットとナット回転用の治具との係合を容易に制御することができる構造のブレード着脱補助装置が特開２００４−２８１７００号公報に開示されており、このような装置により作業者はスピンドルの回転を停止させたり、固定ナットとナット回転用の治具が外れるのを防ぐために押さえつけたりする動作が不要となったため、ブレード交換作業は片手で実施可能となっている。

特開２００４−２３５２５０号公報特開２００４−２８１７００号公報

しかし、特許文献２記載のブレード着脱補助装置では、ナット回転用の治具にトルクレンチを係合させてトルクレンチを回転させることで固定ナットを締結又は弛緩させることは従来と変わりなく、その場合、治具にトルクレンチを係合させる際は治具を押さえつつトルクレンチを挿入するために両手が必要になり、治具とトルクレンチの二つの工具の分はどうしても占有スペースを小さくすることはできず、近年小型化の一途をたどる切削装置の狭い内部空間において、非常にやりにくい作業であるという状態は続いている。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トルクレンチを使用することなく、固定ナットを回転して規定のトルクで固定ナットを締結又は弛緩することのできるブレード着脱補助治具を提供することである。

本発明によると、切削ブレードが装着される高速回転可能なスピンドルと、該スピンドルに着脱可能に装着されるブレードマウントと、該切削ブレードを該ブレードマウントに固定する固定ナットと、該スピンドルの回転を停止する回転停止機構と、を備えた切削装置のブレード着脱補助治具であって、該回転停止機構により該スピンドルの回転が停止された状態で、該固定ナットに形成された被係合部と係合して該固定ナットを回転させるナット回転部と、該ナット回転部の外周に配置され、該ナット回転部により該固定ナットを回転させる際に、該固定ナットの外周部を把持するナット把持部と、該ナット回転部に回転トルク規制部を介して連結された本体把持部とを具備し、該回転トルク規制部は、該本体把持部を回転させて該固定ナットを締結又は弛緩する際、該ナット回転部に掛かる回転トルクを所定のトルク以下に規制することを特徴とするブレード着脱補助治具が提供される。

好ましくは、回転トルク規制部は、ナット回転部に掛かるトルクが所定のトルクに達すると、ナット回転部と本体把持部との連結を遮断するクラッチ機構を備えている。

本発明のブレード着脱補助治具によると、トルクレンチの構造が治具内に内蔵されているため、別途トルクレンチを使用することなく、固定ナットを回転して規定のトルクで固定ナットを締結又は弛緩することができる。また、トルクレンチを使用しないので固定ナット着脱の際占有スペースを小さくすることも可能となる。

更に、固定ナットを係合したナット回転用の治具をフランジの雄ねじに仮止めするために回転して螺合するという動作と、ナット回転用の治具をトルクを掛けて本締めするために回転して螺合するという二つの螺合動作を一つの動作に集約することができるので、迅速に固定ナットの締結又は弛緩を行うことができる。

切削装置の外観斜視図である。切削ユニットの斜視図である。スピンドルとスピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。ブレードマウントが固定されたスピンドルとハブブレードとの関係を示す分解斜視図である。切削ユニットの縦断面図である。本発明実施形態に係るブレード着脱補助治具の縦断面図である。図７（Ａ）は固定ナット装着前のブレード着脱補助治具の縦断面図、図７（Ｂ）は固定ナット装着後、フランジに装着前のブレード着脱補助治具の縦断面図である。ブレードマウントの雄ねじに固定ナットを螺合し、本体把持部を回転させてトルクを掛けて固定ナットを締結している状態のブレード着脱補助治具の縦断面図である。ブレード着脱補助治具の回転トルク規制部のトルクプレートを示す図である。図９のＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）はトルクが係る前の状態を、（Ｂ）はトルクがかかった状態を、（Ｃ）はトルクが解放されて空転している状態をそれぞれ示している。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明のブレード着脱補助治具を使用することのできる切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２は、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持されたウエーハＷを吸引保持するチャックテーブル６と、チャックテーブル６に保持されたウエーハＷを切削加工する切削ユニット４を備えている。

図２を参照すると、切削ユニット４の斜視図が示されている。切削ユニット４は、スピンドルハウジング８中に回転可能に収容されたスピンドル１０と、スピンドル１０の先端に装着された切削ブレード１２と、切削ブレード１２の上半分をカバーするホイールカバー１４と、切削水を切削ブレード１２に供給する切削水供給ノズル１６とを備えている。

切削加工時には、切削ブレード１２は矢印Ａ方向に回転される。１８は切削ブレード１２の着脱時にスピンドル１０の回転を停止するための回転停止機構（ロック機構）であり、係合部材がスピンドル１０に形成された係合穴に係合することによりスピンドル１０をロックする。

図３を参照すると、切削ユニット４のスピンドル１０と、スピンドル１０に装着されるブレードマウント２２との関係を示す分解斜視図が示されている。切削ユニット４のスピンドルハウジング８中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル１０が回転可能に収容されている。スピンドル１０はテーパ部１０ａ及び先端小径部１０ｂを有しており、先端小径部１０ｂには雄ねじ２０が形成されている。

２２はボス部２４と、ボス部２４と一体的に形成されたマウントフランジ２６とから構成されるブレードマウントであり、ボス部２４に雄ねじ２８が形成されている。更に、ブレードマウント２２は装着穴２９を有している。

ブレードマウント２２は、装着穴２９をスピンドル１０の先端小径部１０ｂ及びテーパ部１０ａに挿入して、ナット３０を雄ねじ１０ｂに螺合して締め付けることにより、図４に示すようにスピンドル１０の先端部に取り付けられる。

本実施形態は、ブレードマウント２２をスピンドル１０の先端に固定するのにナット３０を使用したナットタイプの装着構造であるが、図７（Ｂ）及び図８に示すように、ナットに代わりボルト３１をスピンドル１０の先端に螺合することにより、ブレードマウント２２をスピンドル１０の先端に取り付けるボルトタイプの装着構造であってもよい。

図４はブレードマウント２２が固定されたスピンドル１０と、切削ブレード１２との装着関係を示す分解斜視図である。切削ブレード１２はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ３４を有する円形基台３２の外周にニッケル母材中にダイアモンド砥粒が分散された切刃１２ａが電着されて構成されている。

切削ブレード１２の装着穴３６をブレードマウント２２のボス部２４に挿入し、固定ナット３８をボス部２４の雄ねじ２８に螺合して締め付けることにより、切削ブレード１２がスピンドル１０に取り付けられる。固定ナット３８は、円周方向に１２０度離間した３個の係合穴（被係合部）３９を有している。

図５を参照すると、切削ユニット４の縦断面図が示されている。スピンドルハウジング８の壁内には、軸方向に伸長する環状エア供給路５０が形成されており、環状エア供給路５０からは軸方向及び円周方向に所定の間隔を開けて複数の第１分岐路５０ａがそれぞれ中心方向に向けて放射状に形成され、スピンドル１０の外周に形成したラジアルエアベアリング５２に連通している。

図示しないエア供給源からの高圧の圧縮エアがスピンドルハウジング８に形成されたエア供給口４８を介して環状エア供給路５０に供給される。スピンドル１０は一体的に形成された環状スラストプレート４６を有している。

環状エア供給路５０の前方部（図５で左端部）には、環状スラストプレート４６の両面に対向させて円周方向に所定の間隔を開けて複数の第２分岐路５０ｂがそれぞれ設けられ、環状スラストプレート４６の両側面に形成されたスラストエアベアリング５４に連通している。

従って、エア供給源からの圧縮エアが環状エア供給路５０、第１及び第２分岐路５０ａ，５０ｂを介してラジアルエアベアリング５２及びスラストエアベアリング５４に供給され、高速回転するスピンドル１０を微小なぶれを発生させることなく安定して支持する。

４０はステータ４２及びロータ４４からなるサーボモータであり、スピンドル１０を回転駆動する。１８はロック機構（回転停止機構）であり、スピンドルハウジング８に配設されている。ロック機構１８は、スピンドルハウジング８に固定されたシリンダ部５６と、シリンダ部５６内に移動可能に配設された係止部材５８とを含んでいる。

係止部材５８は、比較的大径で短い頭部５８ａと、比較的小径で長い胴部５８ｂとからなり、頭部５８ａの直径はシリンダ部５０の内径と略同一となる様に調整されているので、頭部５８ａの外周面がシリンダ部５６の内周面と密接する。

このため、頭部５８ａはその一側と他側との間を気密状態に保ちながらシリンダ部５６内をスピンドル１０に近づく方向或いは遠ざかる方向に円滑に往復移動できる。このように、係止部材５８はシリンダ部５６内にピストンとして機能する。

コイルばね６０が係止部材５８の胴部５８ｂに外嵌されてシリンダ部５６の内部空間に設置されている。シリンダ部５６の内部空間に突出するように突起部５６ａが形成されており、この突起部５６ａは係止部材５８の頭部５８ａと当接して、係止部材５８がスピンドル１０から離れる方向に過度に移動することを制限する。

ロック機構１８のシリンダ部５６の一端にはエア供給用ノズル６４が装着されている。エア供給用ノズル６４には係止部材５８を収容しているシリンダ部５６の内部空間と連通する連通孔５７が形成されている。

エア供給用ノズル６４及び連通孔５７を介して加圧されたエアをシリンダ部５６の係止部材５８の頭部５８ａ側の内部空間に供給すると、係止部材５８がコイルばね６０の付勢力に抗して移動して、係止部材５８の先端がスピンドル１０に形成された係合穴６２に係合し、スピンドル１０をロックすることができる。係合穴６２は、例えばスピンドル１０の外周方向に１２０度離間して３個形成されている。

図６を参照すると、本発明実施形態に係るブレード着脱補助治具６８の縦断面図が示されている。ブレード着脱補助治具６８は、ロック機構１８でスピンドル１０の回転が停止された状態で、固定ナット３８に形成された係合穴（被係合部）３９と係合して固定ナット３８を回転させるナット回転部７０と、ナット回転部７０の外周に配置されてナット回転部７０により固定ナット３８を回転させる際に、固定ナット３８の外周部を把持する円筒状のナット把持部８０と、ナット回転部７０に回転トルク規制部８８を介して連結された本体把持部９０とから構成される。

ナット回転部７０は円筒状のナット回転部本体７２を有しており、ナット回転部本体７２にはトルクプレート７４が複数のねじ（本実施形態では３個）７６により固定されている。ナット回転部本体７２は、例えばアルミニウム合金から形成されている。

複数のねじ７６と整列して３個の係合ピン７８が円周方向に１２０度離間してナット回転部本体３２の先端から突出するように配設されている。各係合ピン７８はコイルばね７９によりナット回転部本体７２の先端から突出する方向に付勢されている。

ナット回転部本体７２の外周には円筒状のナット把持部８０が配設されており、ナット把持部８０は円周方向に離間した複数のピン８２によりナット回転部本体７２と摺動可能に連結されている。ナット把持部８０は例えば合成樹脂から形成されている。

ナット回転部本体７２の先端側の外周には固定ナット３８の外周に形成された環状の把持溝３８ａに係合して固定ナット３８を把持する複数の爪部８４が配設されている。各爪部８４の脚部８６がナット回転部本体７２の外周に形成された嵌合穴８７中に嵌合されて、図示を省略したコイルばねにより各爪部８４はナット回転部本体７２の外周方向に付勢されている。図６に示された状態では、円筒状のナット把持部８０が爪部８４を押さえて外周方向への変位を阻止している。

回転トルク規制部８８は、トルクプレート７４と、ねじ９４により本体把持部９０に固定された保持プレート９２と、トルクプレート７４のボルト貫通穴１１４（図９参照）中に挿入されたボルト９６と、ゴム等の弾性体から形成されたスペーサ１０２と、スペーサ１０２とボルト９６の頭部９６ａとの間に介装された押さえプレート１０４及び座金１０６と、ボルト９６の先端に固定された座金９８とトルクプレート７４との間に介装されたコイルばね１００を含んでいる。

回転トルク規制部８８は更に、トルクプレート７４の摺動面１１２に形成された互いに円周方向に６０度離間した６個の凹部１１６（図９参照）と、トルクプレート７４の摺動面１１２上を摺動する３個の鋼球１０８を含んでいる。保持プレート９２は鋼球１０８をトルクプレート７４の摺動面１１２と押さえプレート１０４との間を転動するように保持する。

ナット把持部８０と本体把持部９０との間にはコイルばね１１０が介装されており、このコイルばね１１０によりナット把持部８０と本体把持部９０とは互いに離れる方向に付勢されている。本体把持部９０は例えば合成樹脂から形成されている。

以下、図７及び図８を参照して、ブレード着脱補助治具６８を使用した固定ナット３８の締結動作について説明する。まず、固定ナット３８を締結する前に、図５に示すロック機構１８を作動して、ロック機構１８の係止部材５８をスピンドル１０に形成された係合穴６２に係合して、スピンドル１０をロックする。この状態で、ブレード着脱補助治具６８を使用した固定ナット３８の締結動作を実施する。

図７（Ａ）を参照すると、固定ナット３８装着前のブレード着脱補助治具６８の縦断面図が示されている。片方の手でナット把持部８０を保持し、他方の手で本体把持部９０を把持してナット把持部８０に介して押し上げる。

その結果、コイルばね１１０が圧縮されナット把持部８０に固定されたピン８２がナット回転部本体７２に形成された長穴８３中をスライドして、ナット回転部本体７２がナット把持部８０に対して押し上げられる。

これにより、爪部８４はナット把持部８０によりその下半分が押さえられているだけなので、爪部８４の先端部分が図示しないコイルばねの付勢力により外周方向に開くことになる。

よって、この状態で係合ピン７８を固定ナット３８の係合穴３９中に係合し、爪部８４の先端部を固定ナット３８の環状把持溝３８ａに位置付けて本体把持部９０を離すと、ナット把持部８０はコイルばね１１０の付勢力により図７（Ｂ）に示す位置まで上昇し、爪部８４が固定ナット３８の環状把持溝３８ａを把持する。この状態では、固定ナット３８は爪部８４によりその外周部が把持されているので、ブレード着脱補助治具６８から抜け落ちることはない。

図８に示すように、ブレード着脱補助治具６８に把持された固定ナット３８をブレードマウント２２のボス部２４に形成された雄ねじ２８に螺合して本体把持部９０を矢印Ｒ方向に回転させると、回転トルク規制部８８を介してこの回転トルクがナット回転部７０に伝達され、固定ナット３８がブレードマウント２２の雄ねじ２８に締結される。

図９及び図１０を参照して、固定ナット３８締結時の回転トルク規制部８８による回転トルクの規制作用について説明する。図９に示すように、トルクプレート７４の摺動面１１２には互いに６０度離間して６個の凹部１１６が形成されている。この凹部１１６は、図１０（Ａ）に示すように、比較的緩やかな傾斜面１１６ａと比較的急な傾斜面１１６ｂを有している。

図１０（Ａ）に示すように、トルクプレート７４の摺動面１１２上を摺動する鋼球１０８には、回転トルク規制部８８のコイルばね１００の付勢力によりトルクプレート７４を矢印Ａ方向に付勢し、押さえプレート１０４を矢印Ｂ方向に規制する押し付け力が作用している。

図１０（Ａ）に示すように、固定ナット３８の締結時にはトルクプレート７４を矢印Ｒ方向に回転する。本実施形態では、鋼球１０８と凹部１１６とにより所定以上の回転トルクの伝達を遮断するクラッチ機構１１８を構成する。

図１０（Ａ）に示す状態からトルクプレート７４を矢印Ｒ方向に回転して図１０（Ｂ）に示す状態になると、鋼球１０８が凹部１１６中に落ち込む。この状態で本体把持部９０を矢印Ｒ方向に回転して固定ナット３８をブレードマウント２２の雄ねじ２８に締め付ける。

トルクプレート７４の回転トルクがコイルばね１００の付勢力及び傾斜面１１６ａの傾斜角で規制される所定トルク以上になると、鋼球１０８は傾斜面１１６ａを滑って、図１０（Ｃ）に示すように、凹部１１６から抜け出すことになる。

この状態では、鋼球１０８はトルクプレート７４の摺動面１１２上を滑るため、本体把持部９０のトルクがトルクプレート７４に伝達されず、固定ナット３８の締結が完了する。よって、固定ナット３８は所定のトルクでブレードマウント２２の雄ねじ２８に締結されることになる。

ブレードマウント２２のボス部２４に形成された雄ねじ２８から固定ナット３８を取り外すには、係合ピン７２を固定ナット３８の係合穴３９中に係合し、爪部８４で固定ナット３８の外周部を把持した状態で、本体把持部９０を図８に示した矢印Ｒ方向と反対方向に回転する。

これにより、鋼球１０８がトルクプレート７４の凹部１１６の比較的急な傾斜面１１６ｂに係合してトルクプレート７４が回転されるため、固定ナット３８の弛緩時には締結時に比べてより大きなトルクをトルクプレート７４を介してナット回転部７０に伝達することができ、固定ナット３８を容易に確実に取り外すことができる。

４切削ユニット
１０スピンドル
１２切削ブレード
１８ロック機構（回転停止機構）
２２ブレードマウント
２６マウントフランジ
２８雄ねじ
３８固定ナット
５２ラジアルエアベアリング
５４スラストエアベアリング
６８ブレード着脱補助治具
７０ナット回転部
７２ナット回転部本体
７４トルクプレート
７８係合ピン
８０ナット把持部
８４爪部
８８回転トルク規制部
９０本体把持部
９２保持プレート
９６ボルト
１００コイルばね
１０２スペーサ
１０４押さえプレート
１０８鋼球
１１０コイルばね
１１２摺動面
１１６凹部
１１６ａ，１１６ｂ傾斜面
１１８クラッチ機構

Claims

切削ブレードが装着される高速回転可能なスピンドルと、該スピンドルに着脱可能に装着されるブレードマウントと、該切削ブレードを該ブレードマウントに固定する固定ナットと、該スピンドルの回転を停止する回転停止機構と、を備えた切削装置のブレード着脱補助治具であって、
該回転停止機構により該スピンドルの回転が停止された状態で、該固定ナットに形成された被係合部と係合して該固定ナットを回転させるナット回転部と、
該ナット回転部の外周に配置され、該ナット回転部により該固定ナットを回転させる際に、該固定ナットの外周部を把持するナット把持部と、
該ナット回転部に回転トルク規制部を介して連結された本体把持部とを具備し、
該回転トルク規制部は、該本体把持部を回転させて該固定ナットを締結又は弛緩する際、該ナット回転部に掛かる回転トルクを所定のトルク以下に規制することを特徴とするブレード着脱補助治具。
前記回転トルク規制部は、前記ナット回転部に掛かるトルクが前記所定のトルクに達すると、該ナット回転部と該本体把持部との連結を遮断するクラッチ機構を備えることを特徴とする請求項１記載のブレード着脱補助治具。