JP2017100235A

JP2017100235A - バイト旋削方法

Info

Publication number: JP2017100235A
Application number: JP2015234826A
Authority: JP
Inventors: 和裕小池; Kazuhiro Koike; 雅之川瀬; Masayuki Kawase
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-08

Abstract

【課題】同一のピンチャックテーブルで多品種の板状ワークを保持できるようにする。【解決手段】バイト旋削方法は、ピンチャックテーブル２０の複数のピン２２に板状ワーク１の外周に沿ってゲル状の樹脂３を塗布する樹脂塗布工程と、樹脂３を硬化させ樹脂枠３ａを形成する樹脂硬化工程と、バイト旋削手段３０でピン２２の先端２２ａと樹脂枠３ａの上面とを同じ高さに旋削して保持面２００を形成する保持面形成工程と、ピンチャックテーブル２０で板状ワーク１を保持するワーク保持工程と、バイト３６１を周回させ板状ワーク１を旋削加工する旋削加工工程とから構成され、板状ワークの大きさや形状に応じた保持面をピンチャックテーブル２０に形成することができる。よって、同一のピンチャックテーブル２０で多品種の板状ワークを吸引保持できるため、ピンチャックテーブルの交換が不要となり、作業効率が向上する。【選択図】図８

Description

本発明は、バイトによる旋削加工を板状ワークに施すバイト旋削方法に関する。

バイトによる旋削加工を板状ワークに施すバイト旋削装置に備えるチャックテーブルとしては、板状ワークを保持する保持力を強化するために、ピンチャック式のピンチャックテーブルが用いられる。ピンチャックテーブルは、円盤状の基台を有し、基台の表面の外周側には、環状の外周凸部が形成されており、この外周凸部の内側の吸引凹部において複数のピンが立設され、複数のピンの先端により板状ワークの保持面が形成されている（例えば、下記の特許文献１及び２を参照）。

ピンチャックテーブルにおいて板状ワークを吸引保持する際には、板状ワークの外周部を外周凸部に接触させるとともに、板状ワークの中央部を複数のピンの先端により構成される保持面に接触させて複数のピンを覆って、板状ワークと基台の吸引凹部との間に密閉空間を形成する。そして、その密閉空間を負圧にして板状ワークを保持面で吸引保持している。

特開２００５−３４０５９２号公報特開２００８−１４０８３２号公報

上記のようなピンチャックテーブルは、板状ワークの外周部を接触させる外周凸部が必須の構成となっているため、板状ワークの形状や大きさが変更されると、変更後の板状ワークに応じた外周凸部を有するピンチャックテーブルに交換する必要がある。

ピンチャックテーブルを交換した場合は、バイトを周回させる円の周回面とピンチャックテーブルの保持面とを平行にするために、ピンチャックテーブルの保持面を旋削する必要がある。つまり、従来においては、ピンチャックテーブルの交換作業と交換したピンチャックテーブルの保持面に対する旋削とを行う必要があることから、作業効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ピンチャックテーブルを交換することなく、同一のチャックテーブルで多品種の板状ワークを保持できるようにすることを目的としている。

本発明は、基台の表面に複数のピンが立設され、該複数のピンの間に配設される吸引孔を吸引源に連通させ該複数のピンの先端によって板状ワークを保持する保持面が形成されるピンチャックテーブルと、該ピンチャックテーブルに保持される板状ワークの上面に回転軸を軸に周回するバイトを切り込ませて旋削加工するバイト旋削手段と、該ピンチャックテーブルと該旋削手段とを相対的に該回転軸に直交する方向に旋削送りする旋削送り手段と、を備えるバイト旋削装置を用いたバイト旋削方法であって、該ピンチャックテーブルの該複数のピンに板状ワークの外周に沿ってゲル状の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、該樹脂塗布工程の後、該樹脂を硬化させ樹脂枠を形成する樹脂硬化工程と、該樹脂硬化工程の後、該バイト旋削手段で該ピンの先端と該樹脂枠の上面とを同じ高さに旋削して該保持面を形成する保持面形成工程と、該保持面形成工程の後、該ピンチャックテーブルで板状ワークを保持するワーク保持工程と、該ワーク保持工程の後、該バイト旋削手段により該バイトを周回させ板状ワークを旋削加工する旋削加工工程と、から構成される。

また、本発明は、上記ピンチャックテーブルの上記保持面を再形成するために上記樹脂枠を除去する樹脂枠除去方法を含むバイト旋削方法であって、該樹脂枠除去方法は、該樹脂枠を加温し該樹脂枠の粘着力を低下させる粘着力低下工程と、該粘着力低下工程で粘着力が低下した該樹脂枠を該ピンから除去する樹脂枠除去工程と、から構成される。

本発明にかかるバイト旋削方法は、ピンチャックテーブルの複数のピンに板状ワークの外周に沿ってゲル状の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、樹脂を硬化させ樹脂枠を形成する樹脂硬化工程と、バイト旋削手段でピンの先端と樹脂枠の上面とを同じ高さに旋削して保持面を形成する保持面形成工程と、ピンチャックテーブルで板状ワークを保持するワーク保持工程と、バイト旋削手段によりバイトを周回させ板状ワークを旋削加工する旋削加工工程とから構成されるため、旋削加工の対象となる板状ワークの大きさや形状に応じた保持面をピンチャックテーブルに形成することができる。したがって、同じピンチャックテーブルで多品種の板状ワークを吸引保持することが可能となるため、ピンチャックテーブルの交換が不要となり、作業効率が向上する。

また、上記バイト旋削方法に含まれる樹脂枠除去方法は、樹脂枠を加温し樹脂枠の粘着力を低下させる粘着力低下工程と、粘着力が低下した樹脂枠をピンから除去する樹脂枠除去工程とから構成されるため、旋削加工の対象となる板状ワークの大きさや形状が変更になっても、ピンチャックテーブルにすでに形成された樹脂枠を除去できるため、ピンチャックテーブルに変更後の板状ワークに応じた保持面を容易に再度形成することができる。

バイト旋削装置の構成を示す斜視図である。（ａ）は、ピンチャックテーブルの構成を斜視図である。（ｂ）は、ピンチャックテーブルの構成を断面図である。（ａ）は、樹脂塗布工程を示す断面図である。（ｂ）は、ウエーハの外周に沿って樹脂が塗布された状態を示す断面図である。樹脂硬化工程を示す断面図である。ピンチャックテーブルに樹脂枠が形成された状態を示す斜視図である。保持面形成工程を示す断面図である。ワーク保持工程を示す断面図である。ピンチャックテーブルに板状ワークが吸引保持された状態を示す斜視図である。旋削加工工程を示す断面図である。粘着力低下工程を示す断面図である。樹脂枠除去工程の第１例を示す断面図である。樹脂枠除去工程の第２例を示す断面図である。

１装置構成
図１に示すバイト旋削装置１０は、被加工物である板状ワークに対してバイトによる旋削加工を施すバイト旋削装置の一例である。バイト旋削装置１０は、Ｙ軸方向に延在する装置ベース１００と、装置ベース１００のＹ軸方向後部に立設されたコラム１０１とを有している。装置ベース１００には、板状ワークを保持するピンチャックテーブル２０と、ピンチャックテーブル２０に吸引保持される板状ワークの上面にＺ軸方向の回転軸を軸に周回するバイトを切り込ませて旋削加工するバイト旋削手段３０と、ピンチャックテーブル２０とバイト旋削手段３０とを相対的に回転軸に直交する方向（Ｙ軸方向）に旋削送りする旋削送り手段４０と、バイト旋削手段３０をＺ軸方向に昇降させる昇降手段５０とを備えている。

装置ベース１００のＹ軸方向前部には、旋削加工前の板状ワークを収容するカセット１１ａと、旋削加工後の板状ワークを収容するカセット１１ｂとが対面して配設されている。カセット１１ａ及びカセット１１ｂの近傍には、カセット１１ａからの板状ワークの搬出及びカセット１１ｂへの板状ワークの搬入を行う搬送ロボット１２が配設されている。搬送ロボット１２の可動範囲には、旋削加工前の板状ワークを仮置きして所望の位置に位置決めする仮置き手段１３と、旋削加工後の板状ワークを洗浄する洗浄手段１４とが配設されている。

仮置き手段１３の近傍には、仮置き手段１３からピンチャックテーブル２０に旋削加工前の板状ワークを搬送する第１の搬送手段１５ａが配設されている。また、洗浄手段１４の近傍には、ピンチャックテーブル２０から洗浄手段１４に加工後の板状ワークを搬送する第２の搬送手段１５ｂが配設されている。

装置ベース１００の上面中央部には、矩形状の搬送加工部１０２が形成され、この搬送加工部１０２には、旋削送り手段４０を介してピンチャックテーブル２０が配設されている。旋削送り手段４０は、ピンチャックテーブル２０を下方から支持する移動ベース４１を少なくとも備えている。そして、旋削送り手段４０は、ピンチャックテーブル２０に対して板状ワークの搬出・搬入が行われる搬出入領域Ｐ１と、板状ワークに対して旋削加工が行われる旋削領域Ｐ２との間でピンチャックテーブル２０を移動させることができる。

バイト旋削手段３０は、コラム１０１の前方において、昇降手段５０を介して配設されている。バイト旋削手段３０は、Ｚ軸方向の軸心を有する回転軸となるスピンドル３１と、スピンドル３１を回転可能に囲繞するハウジング３２と、スピンドル３１の一端に接続されたモータ３３と、ハウジング３２を支持する支持部３４と、スピンドル３１の下端に着脱可能に装着されたバイトホイール３５とを備えている。

バイトホイール３５には、板状ワークをバイトによる旋削加工を行うバイトユニット３６が装着されている。バイトユニット３６は、角柱形状のシャンク３６０と、シャンク３６０の下端部に固定されたバイト３６１とにより少なくとも構成される。そして、モータ３３によって駆動されてスピンドル３１が回転することにより、バイトホイール３５に装着されたバイトユニット３６を回転させることができる。

昇降手段５０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ５１と、ボールネジ５１の一端に接続されるモータ５２と、ボールネジ５１と平行に延在するガイドレール５３と、一方の面が支持部３４に連結された昇降板５４とを備えている。一対のガイドレール５３には昇降板５４の他方の面が摺接し、昇降板５４の内部に形成されたナットにはボールネジ５１が螺合している。モータ５２がボールネジ５１を回動させることにより、昇降板５４とともにバイト旋削手段３０を所定の送り速度でＺ軸方向に昇降させることができる。

次に、図２を参照しながらピンチャックテーブル２０の構成について説明する。図２（ａ）に示すように、ピンチャックテーブル２０は、円盤状の基台２１を有している。基台２１は、その外周部に環状の外周凸部２１０が上方に突出して形成され、外周凸部２１０の内側に吸引凹部２１１が形成されている。そして、吸引凹部２１１の表面（底面）には、複数のピン２２が立設されている。

図２（ｂ）に示すように、基台２１の吸引凹部２１１において隣接する各ピン２２の間の隙間２３は、ほぼ等間隔に設定されている。また、複数のピン２２の高さは、同じ高さに設定されており、複数のピン２２の先端２２ａによって板状ワークを保持するための保持面が形成される。なお、ピン２２の個数や材質などは特に限定されない。

基台２１の内部には、吸引路２４が形成されている。吸引路２４の一端は、吸引凹部２１１の表面に形成された吸引孔２５（図示の例では、５つ）に連通している。吸引路２４の他端には、吸引源２６が接続されている。このように構成されるピンチャックテーブル２０では、吸引源２６が、吸引孔２５を介して吸引凹部２１１に負圧を作用させることにより、複数のピン２２の先端２２ａにより形成される保持面に載置された板状ワークを吸引保持することができる。

２バイト旋削方法
次に、バイト旋削装置１０を用いて、板状ワーク１に対して旋削加工を施すバイト旋削方法について説明する。板状ワーク１は、四角形板状の被加工物の一例である。板状ワーク１を旋削加工する前に、板状ワーク１をピンチャックテーブル２０で吸引保持できる状態にするために、板状ワーク１の形状及び大きさに応じた保持面をピンチャックテーブル２０に形成する。なお、板状ワーク１は、吸引凹部２１１の内部に収まる大きさに形成されているものとする。

（樹脂塗布工程）
図３に示すように、ピンチャックテーブル２０に載置された板状ワーク１の外周に沿って複数のピン２２に向けてゲル状の樹脂を塗布する。樹脂塗布工程では、板状ワーク１の代わりに板状ワーク１と同じ形状及び大きさを有するダミーワークを用いてもよい。また、板状ワーク１の周囲に沿うように樹脂を塗布できれば、板状ワーク１やダミーワークをピンチャックテーブル２０に載置しなくてもよい。

図３（ａ）に示すように、例えば、樹脂を滴下する樹脂供給手段２を、板状ワーク１の外周よりもわずかに外側で、かつピン２２の上方側に位置づけ、板状ワーク１の外周に沿ってゲル状の樹脂３をピン２２に向けて滴下する。その結果、図３（ｂ）に示すように、板状ワーク１の外周に沿うようにして、隙間２３に樹脂３が充填される。樹脂３としては、加熱によって硬化するタイプの熱硬化性樹脂や紫外線の照射によって硬化するタイプの紫外線硬化性樹脂を使用することが好ましい。

このようして、ピンチャックテーブル２０に樹脂３を塗布したら、ピンチャックテーブル２０から板状ワーク１を一旦搬出してもよいし、板状ワーク１を搬出せずに後記の樹脂硬化工程を実施してもよい。ピンチャックテーブル２０に載置させた板状ワークがダミーワークの場合は、少なくとも後記のワーク保持工程の前までにピンチャックテーブル２０からダミーワークを搬出する。

（樹脂硬化工程）
樹脂塗布工程を実施した後、図４に示すように、ピンチャックテーブル２０に塗布した樹脂３を硬化させる。樹脂３が紫外線硬化性樹脂からなる場合には、例えば、硬化手段４から樹脂３に向けて紫外線を照射して樹脂３を硬化させることにより、図５に示す四角形状の樹脂枠３ａを形成する。樹脂枠３ａの上面の高さは均一でないため、ピン２２の先端２２ａの高さ位置と一致していない。樹脂３が熱硬化樹脂からなる場合には、ヒータなどの加熱手段を用いて樹脂３を加熱して硬化させればよい。

また、図５に示すように、基台２１の吸引凹部２１１の表面に、例えば、板状ワーク１に対応する領域の外側（樹脂枠３ａよりも外側）の位置にも複数の吸引孔２５ａが形成されている場合には、板状ワーク１のバキュームリークを防止するために、各吸引孔２５ａにも図３に示した樹脂３を塗布しておき、樹脂硬化工程で樹脂３を硬化させて各吸引孔２５ａを塞いでおく。なお、樹脂硬化工程では、樹脂３が粘着力を備えて硬化される。よって、保持面形成工程で樹脂３をバイト旋削しても樹脂３がピン２２に粘着されているので、バイト旋削時に剥がれることがない。

（保持面形成工程）
樹脂硬化工程を実施した後、図６に示すように、バイト旋削手段３０を用いて複数のピン２２の先端２２ａと樹脂枠３ａの上面とを同じ高さに旋削して保持面を形成する。具体的には、バイト旋削手段３０は、バイト３６１を樹脂枠３ａに接近する方向に下降させ、
バイト３６１の刃先を所定の高さに合わせる。続いて、バイト３６１を例えば矢印Ａ方向に回転させるとともに、ピンチャックテーブル２０を水平方向（Ｙ軸方向）に旋削送りしながら、水平方向に周回するバイト３６１の刃先を複数のピン２２の先端２２ａ及び樹脂枠３ａに切り込ませて旋削する。このように旋削して複数のピン２２の先端２２ａと樹脂枠３ａの上面とが同じ高さに揃えられると、ピンチャックテーブル２０に、板状ワーク１に対応する保持面２００が形成される。

（ワーク保持工程）
保持面形成工程を実施した後、図７に示すように、ピンチャックテーブル２０で板状ワーク１を保持する。具体的には、保持面形成工程で形成された保持面２００に板状ワーク１を載置して複数のピン２２が覆われると、覆われた各ピン２２の間の隙間２３が密閉される。次いで、吸引源２６の吸引力によって、密閉された隙間２３内を負圧にすることにより、保持面２００で板状ワーク１を吸引保持する。このとき、板状ワーク１の外周は、樹脂枠３ａの上面に接触しているため、バキュームリークが発生することはない。このようにして、図８に示すように、ピンチャックテーブル２０において板状ワーク１を安定して吸引保持することができる。

（旋削加工工程）
ワーク保持工程を実施した後、図９に示すように、バイト旋削手段３０によって、板状ワーク１を旋削加工する。具体的には、バイト旋削手段３０は、バイト３６１をピンチャックテーブル２０に保持された板状ワーク１に接近する方向に下降させ、バイト３６１の刃先を所定の高さに合わせる。続いて、バイト３６１を例えば矢印Ａ方向に回転させるとともに、ピンチャックテーブル２０を水平方向（Ｙ軸方向）に旋削送りしながら、保持面２００と水平方向に周回するバイト３６１の刃先を板状ワーク１の上面に切り込ませて旋削加工する。そして、板状ワーク１の上面全域が所望の平坦面に達した時点で、バイト旋削手段３０を上昇させて旋削加工が完了する。

このように、本発明にかかるバイト旋削方法では、ピンチャックテーブル２０の複数のピン２２に板状ワーク１の外周に沿ってゲル状の樹脂３を塗布した後、樹脂３を硬化させて樹脂枠３ａを形成し、その後、バイト旋削手段３０でピン２２の先端２２ａと樹脂枠３ａの上面とを同じ高さに旋削するため、旋削加工の対象となる板状ワーク１の大きさや形状に応じた保持面２００をピンチャックテーブル２０に形成することができる。よって、同一のピンチャックテーブル２０で多品種の板状ワークを吸引保持することが可能となるため、ピンチャックテーブルの交換が不要となり、作業効率が向上する。

上記したバイト旋削方法は、ピンチャックテーブル２０の保持面を再形成するための樹脂枠除去方法が含まれる構成でもよい。すなわち、樹脂枠除去方法では、板状ワーク１に応じて形成されたピンチャックテーブル２０の保持面２００を元の状態（ピンチャックテーブル２０に樹脂枠３ａが形成されていない状態）に戻して、板状ワーク１と大きさや形状の異なる板状ワークをピンチャックテーブル２０で吸引保持できるように保持面を再形成する。以下では、樹脂枠除去方法について説明する。

（粘着力低下工程）
図１０に示すように、例えば、ヒータなどの加温手段５を用いて、ピンチャックテーブル２０に形成された樹脂枠３ａの粘着力を低下させる。具体的には、加温手段５を樹脂枠３ａの上方側に位置づけ、例えば、８０℃で所定時間加温させることにより、樹脂枠３ａの粘着力を低下させる。

（樹脂枠除去工程）
図１１に示すように、上記粘着力低下工程で粘着力が低下した樹脂枠３ａをピン２２の間の隙間２３から除去する。例えば、引っかき棒により構成される除去手段６を用いて樹脂枠３ａを隙間２３から掻き出して除去する。また、例えば、粘着パッドにより構成される除去手段７に樹脂枠３ａを粘着させて隙間２３から除去してもよい。

図１２に示すように、吸引手段８を用いて樹脂枠除去工程を実施してもよい。吸引手段８は、例えば、吸引パッドにより構成され、吸引源８０に接続されている。このように構成される吸引手段８に樹脂枠３ａを吸着させて隙間２３から除去する。

このように、バイト旋削方法に含まれる樹脂枠除去方法では、樹脂枠３ａの粘着力を低下させてから、粘着力の低下した樹脂枠３ａを除去するため、旋削加工の対象となる板状ワークの大きさや形状が変更になっても、ピンチャックテーブル２０にすでに形成された樹脂枠３ａを除去できるため、ピンチャックテーブル２０に変更後の板状ワークに応じた保持面を容易に再度形成することが可能となる。

なお、本実施形態に示したバイト旋削方法を用いた旋削加工の対象となる板状ワークの形状、大きさ及び材質は特に限定されない。そのため、本実施形態に示した四角形板状の板状ワーク１に限られず、多角形状の板状ワークや円形板状の板状ワークを旋削加工の対象としてもよい。

１：板状ワーク２：樹脂供給手段３：樹脂３ａ：樹脂枠
４：硬化手段５：加温手段６，７：除去手段８：吸引手段８０：吸引源
１０：バイト旋削装置１００：装置ベース１０１：コラム１０２：搬送加工部
１１ａ，１１ｂ：カセット１２：搬送ロボット１３：仮置き手段１４：洗浄手段
１５ａ：第１の搬送手段１５ｂ：第２の搬送手段
２０：ピンチャックテーブル２００：保持面２１：基台２１０：外周凸部
２１１：吸引凹部２２：ピン２２ａ：先端２３：隙間２４：吸引路
２５：吸引孔２６：吸引源
３０：バイト旋削手段３１：スピンドル３２：ハウジング３３：モータ
３４：支持部３５：バイトホイール３６：バイトユニット
３６０：シャンク３６１：バイト
４０：旋削送り手段４１：移動ベース
５０：昇降手段５１：ボールネジ５２：モータ５３：ガイドレール５４：昇降板

Claims

基台の表面に複数のピンが立設され、該複数のピンの間に配設される吸引孔を吸引源に連通させ該複数のピンの先端によって板状ワークを保持する保持面が形成されるピンチャックテーブルと、該ピンチャックテーブルに保持される板状ワークの上面に回転軸を軸に周回するバイトを切り込ませて旋削加工するバイト旋削手段と、該ピンチャックテーブルと該旋削手段とを相対的に該回転軸に直交する方向に旋削送りする旋削送り手段と、を備えるバイト旋削装置を用いたバイト旋削方法であって、
該ピンチャックテーブルの該複数のピンに板状ワークの外周に沿ってゲル状の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
該樹脂塗布工程の後、該樹脂を硬化させ樹脂枠を形成する樹脂硬化工程と、
該樹脂硬化工程の後、該バイト旋削手段で該ピンの先端と該樹脂枠の上面とを同じ高さに旋削して該保持面を形成する保持面形成工程と、
該保持面形成工程の後、該ピンチャックテーブルで板状ワークを保持するワーク保持工程と、
該ワーク保持工程の後、該バイト旋削手段により該バイトを周回させ板状ワークを旋削加工する旋削加工工程と、から構成されるバイト旋削方法。
前記ピンチャックテーブルの前記保持面を再形成するために前記樹脂枠を除去する樹脂枠除去方法を含むバイト旋削方法であって、
該樹脂枠除去方法は、
該樹脂枠を加温し該樹脂枠の粘着力を低下させる粘着力低下工程と、
該粘着力低下工程で粘着力が低下した該樹脂枠を該ピンから除去する樹脂枠除去工程と、から構成される請求項１記載のバイト旋削方法。