JP2018192533A - スピンドルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルユニットを含む加工装置全体の小型化、構成の簡略化を図ること。【解決手段】マウント（１３）を下端に連結するスピンドル（１１）と、スピンドルを支持するケーシング（１２）とをスピンドルユニット（１０）は備える。マウントは、スピンドルの下端に連結される円板マウント（２７）と、円板マウントの外側で移動手段（２６）により移動する環状マウント（２８）とを備える。移動手段は、環状マウントに連結される環状ピストン（３２）と、環状ピストンをスピンドルの軸心方向に移動させるシリンダ（３０）と、シリンダの収容室（３１）内にエアを供給する第１のエア供給口（３５）と第２のエア供給口（３６）とを備える。第１のエア供給口からのエアの供給で環状ピストンを下方に移動して環状マウントを円板マウントより突出させ、第２のエア供給口からのエアの供給で環状ピストンを上方に移動して円板マウントを環状マウントより突出させる。【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物を加工するための加工具が装着されるスピンドルを備えたスピンドルユニットに関する。

従来、ウエーハ等の被加工物を加工する加工装置として、被加工物を目標である仕上げ厚みまで薄化する研削装置が知られており、また、被加工物の表面の平坦性を高めるべく表面仕上げする研磨装置が知られている。研削装置は、砥石を環状に配設した研削ホイールをスピンドルユニットに装着して回転させて被加工物を研削している。研磨装置は、円板状の基台に研磨パッドを配設し、基台をスピンドルユニットに装着して回転させて被加工物を研磨している。

ここで、特許文献１に示すように、被加工物を研削する研削手段と、研削後の被加工物を研磨する研磨手段とを両方備えた研削研磨装置も知られている。研削研磨装置は、スピンドルユニットを２つ備え、例えば、第１のスピンドルユニットに研削ホイールを装着し、第２のスピンドルユニットに研磨パッドを装着している。また、研削研磨装置は、被加工物を保持する複数の保持テーブルと、複数の保持テーブルが周方向に並んで配置されるターンテーブルとを備えている。研削研磨装置で加工を行う場合、ターンテーブルを間欠的に回転することで、第１のスピンドルユニット及び第２のスピンドルユニットの直下となる加工位置に、保持テーブルを順番に位置付けて被加工物に研削及び研磨加工を行っている。

特開２００５−１５３０９０号公報

しかしながら、上記の研削研磨装置にあっては、スピンドルユニットが２つになる上、２つのスピンドルユニットに対応した加工位置に保持テーブルを移動させる必要があり、そのための構成が複雑化するだけでなく装置全体が大型化する、という問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スピンドルユニットを含む加工装置全体の小型化、構成の簡略化を図ることができるスピンドルユニットを提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様のスピンドルユニットは、被加工物を加工する加工具を装着する装着面を有するマウントを一方の端に連結するスピンドルと、スピンドルを回転可能にベアリングを介して支持するケーシングと、を備えたスピンドルユニットであって、マウントは、スピンドルの一方の端に軸心と中心を一致させ連結する円板マウントと、円板マウントの外側で円板マウントの中心を中心とした環状の環状マウントと、環状マウントをスピンドルの軸心方向に移動させる移動手段とを備え、移動手段は、環状マウントに連結されスピンドルの軸心と中心を一致させた環状の環状ピストンと、環状ピストンを収容する環状の収容室内で環状ピストンをスピンドルの軸心方向に移動可能とするシリンダと、シリンダの収容室内にエアを供給する第１のエア供給口と第２のエア供給口とを備え、第１のエア供給口からエアを供給し環状ピストンをスピンドルの一方の端に向かって移動させ環状マウントの装着面を円板マウントの装着面より突出させ、第２のエア供給口からエアを供給し環状ピストンをスピンドルの他方の端に向かって移動させ円板マウントの装着面を環状マウントの装着面より突出させ、被加工物に対して円板マウントに装着した加工具と環状マウントに装着した加工具とを選択的に使用する事を可能にしたことを特徴とする。

この構成によれば、異なるマウントに装着した加工具を選択的に使用できるので、単一のスピンドルユニットによって２種の加工具による異なる加工を選択的に実施することができる。これにより、スピンドルユニットを含む加工装置にて、スピンドルユニットの設置数を減らすことができ、且つ、２つのスピンドルユニットの加工位置間を移動させる機構を省略することができる。この結果、加工装置における構成の簡略化、部品点数の削減を実現でき、加工装置全体での軽量化、小型化を図ることができる。しかも、環状ピストンによって環状マウントを移動させるので、環状マウントが軸心から離れた位置で環状ピストンにより支持される。従って、軸心位置にて支持される場合に比べ、加工中に生じる力によって環状マウントが所望の位置から傾くことを防ぐことができる。これにより、環状マウントに装着した加工具による加工精度を安定して良好に保つことが可能となる。

本発明のスピンドルユニットにおいて、ベアリングは、エアの供給によりアキシャルエアベアリングとラジアルエアベアリングとを形成し、アキシャルベアリングは、シリンダの上面に対してエアを噴きつけて形成されるとよい。

また、本発明のスピンドルユニットにて、シリンダの第１のエア供給口と第２のエア供給口とにエアを供給するエア供給手段は、スピンドルの他方の端に接続するロータリジョイントと、スピンドルの軸内に配設され第１のエア供給口とエア供給源とを連通する第１のエア供給路と、第２のエア供給口とエア供給源とを連通する第２のエア供給路とを備えるとよい。

また、本発明のスピンドルユニットにて、スピンドル軸内に配設され加工具に加工液を供給する加工液供給路を備えるとよい。

また、本発明のスピンドルユニットにて、ロータリジョイントは、筒状の回転軸と、回転軸を回転可能に支持するエアベアリングを形成するハウジングと、を備え、回転軸は、筒を形成する厚み内で軸心方向に延在してスピンドルの第１のエア供給路に接続する第３のエア供給路と、スピンドルの第２のエア供給路に接続する第４のエア供給路とを備え、ハウジングは、外壁に形成したベアリングエア供給口から供給したエアを内壁から噴出させてエアベアリングを形成し回転軸を回転可能に支持するベアリングエア供給路と、外壁に形成した第１の供給口から供給したエアを回転軸の第３のエア供給路に連通する第１の連通路と、外壁に形成した第２の供給口から供給したエアを回転軸の第４のエア供給路に連通する第２の連通路と、内壁に形成しエアベアリングを形成するエアを排気する排気溝と、を備えるとよい。

本発明によれば、スピンドルユニットを含む加工装置全体の小型化、構成の簡略化を図ることができる。

実施の形態に係るスピンドルユニットの縦断面図である。 ロータリジョイント及びスピンドルの一部の縦断面図である。 回転軸の概略斜視図である。 研磨パッドを使用する場合の説明図である。 研削ホイールを使用する場合の説明図である。 環状マウントが突出した状態を示す説明用概略斜視図である。 円板マウントが突出した状態を示す説明用概略斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るスピンドルユニットについて説明する。図１は、実施の形態に係るスピンドルユニットの縦断面図である。

図１に示すように、スピンドルユニット１０は、軸心の延出方向が上下方向に向けられたスピンドル１１と、スピンドル１１を囲繞して回転可能に支持するケーシング１２とを備えている。また、スピンドルユニット１０は、スピンドル１１の一方の端となる下端に連結されたマウント１３と、スピンドル１１の他方の端となる上端に接続されたロータリジョイント１５とを備えている。なお、ロータリジョイント１５には電磁弁Ｖを介してシリンダ用エア供給源Ａが接続されている。

スピンドル１１は、上方領域を形成して回転駆動源のモータ１６が連結される第１軸部１１ａと、第１軸部１１ａの下方に大径のベアリング板１１ｂを介在させて配置される第２軸部１１ｃとを備えている。また、スピンドル１１の軸中心となる内部には研削液（加工液）を供給するための研削液供給路（加工液供給路）１１ｄが形成されている。なお、研削液供給路１１ｄを囲う位置には、後述する第１のエア供給路及び第２のエア供給路が配設形成されている。

モータ１６は、スピンドル１１の第１軸部１１ａに設けられたロータ１６ａと、冷却ジャケット１６ｂを介してケーシング１２の内周面に設けられたステータ１６ｃとを備えている。冷却ジャケット１６ｂ内には多数の冷却水路が形成されており、ケーシング１２に設けられた冷却水供給部１２Ａから冷却水が供給され、冷却水排出部１２Ｂから冷却水がケーシング１２の外部に排出される。

ケーシング１２は、モータ１６を囲繞する上側形成部１２ａと、スピンドル１１の第２軸部１１ｃを囲繞する下側形成部１２ｂと、上側形成部１２ａ及び下側形成部１２ｂの間にてベアリング板１１ｂの外周側に位置する中間形成部１２ｃとを備えている。ここで、スピンドル１１は、ベアリング１８を介してケーシング１２に支持されている。ベアリング１８は、エアの供給によって上アキシャルベアリング２０、下アキシャルベアリング２１、ラジアルベアリング２２を形成する。

上アキシャルベアリング２０は、ベアリング板１１ｂと、ベアリング板１１ｂの下方に対向するケーシング１２の下側形成部１２ｂとによって形成される。下側形成部１２ｂの上面には多数の噴出口２０ａが形成され、噴出口２０ａからベアリング板１１ｂの下面に高圧エアが噴きつけられる。これにより、ベアリング板１１ｂの下面と下側形成部１２ｂの上面との間にエアが流れ込み、それらの間に僅かな隙間が形成された状態が維持されてアキシャルベアリングとして機能するようになる。

下アキシャルベアリング２１は、マウント１３を構成するシリンダ３０と、シリンダ３０の上方に対向するケーシング１２の下側形成部１２ｂとによって形成される。下側形成部１２ｂの下面にも多数の噴出口２１ａが形成され、噴出口２１ａからシリンダ３０の上面に対して高圧エアが噴きつけられる。これにより、シリンダ３０の上面と下側形成部１２ｂの下面との間にエアが流れ込み、それらの間に僅かな隙間が形成された状態が維持されてアキシャルベアリングとして機能するようになる。

ラジアルベアリング２２は、スピンドル１１の第２軸部１１ｃと、第２軸部１１ｃの外周にて径方向に対向するケーシング１２における下側形成部１２ｂの内周面とによって形成される。下側形成部１２ｂの内周面にも多数の噴出口２２ａが形成され、噴出口２２ａから第２軸部１１ｃの外周面に高圧エアが噴きつけられる。これにより、第２軸部１１ｃの外周面と下側形成部１２ｂの内周面との間にエアが流れ込み、それらの間に僅かな隙間が形成された状態が維持されてラジアルベアリングとして機能するようになる。

各噴出口２０ａ、２１ａ、２２ａは、下側形成部１２ｂ内に形成された流路２３に接続されている。流路２３は、中間形成部１２ｃ内の流路２４を通じて高圧エア源（不図示）に接続され、高圧エア源から供給される高圧エアを各噴出口２０ａ、２１ａ、２２ａで噴出できるようになっている。

マウント１３は、スピンドル１１の下端に連結される移動手段２６と、移動手段２６の下端に連結される円板マウント２７と、円板マウント２７の外側に位置する環状の環状マウント２８とを備えている。

移動手段２６は、上部円柱部と上部円柱部の下に形成される上部円柱部より小径の下部円柱部とからなる段付き円柱状をなすシリンダ３０と、シリンダ３０の上部円柱部内に形成される環状の収容室３１内に収容されて上下方向に移動可能とされた環状ピストン３２と、環状ピストン３２から下方に延びるロッド３３とを備えている。ロッド３３は、図１では１本のみを図示したが、環状ピストン３２の周方向に等角度（例えば１２０°）毎に複数設けられる。

シリンダ３０は、上方に形成されてケーシング１２の下側形成部１２ｂと概略同一の外径寸法に形成された大径部３０ａと、大径部３０ａの下端に連なる小径部３０ｂとを備えた形状に形成される。大径部３０ａの上面には、下アキシャルベアリング２１の噴出口２１ａからの高圧エアが噴きつけられ、大径部３０ａがベアリング板としても機能するように設けられる。大径部３０ａの下面からは、環状ピストン３２に連なるロッド３３が突出しており、ロッド３３の下端は環状マウント２８の上面に固定される。従って、環状ピストン３２はロッド３３を介して環状マウント２８に連結されている。

ここで、収容室３１の上面には第１のエア供給口３５が形成され、収容室３１の下面には第２のエア供給口３６が形成されている。第１のエア供給口３５から収容室３１にエアを供給することで、収容室３１における環状ピストン３２の上方空間が圧力上昇して環状ピストン３２を下方に移動させる。一方、第２のエア供給口３６から収容室３１にエアを供給することで、収容室３１における環状ピストン３２の下方空間が圧力上昇して環状ピストン３２を上方に移動させる（図５参照）。

円板マウント２７は、シリンダ３０における小径部３０ｂの下端面に固定され、言い換えると、スピンドル１１の下端にシリンダ３０を介在させて連結される。円板マウント２７と、シリンダ３０における大径部３０ａの下面との間には、上下方向に延びる棒状のガイド３８が設けられる。ガイド３８は、図１では１本のみを図示したが、例えば、隣り合うロッド３３の中間にそれぞれ配置する等、円板マウント２７の周方向に複数設けられる。環状マウント２８にはガイド３８が貫通するガイド穴２８ａが形成され、ガイド３８に沿うガイド穴２８ａの上下動で環状マウント２８の上下動が案内される。

円板マウント２７の下面は装着面として形成され、板状の被加工物を研削加工する研削ホイール（加工具）４０が装着される。研削ホイール４０には多数の研削砥石４１が環状に配設されている。円板マウント２７及び研削ホイール４０には研削液（加工液）用の流路２７ａ、４０ａが形成されている。各流路２７ａ、４０ａは相互に連通しており、また、円板マウント２７の流路２７ａは、シリンダ３０に形成された流路３０ｃにも連通し、シリンダ３０の流路３０ｃは、スピンドル１１の研削液供給路１１ｄに連通している。研削液供給路１１ｄの上端（上流端）は、後述する研削液用流路を通じて不図示の研削液供給源（加工液供給源）に接続され、研削液供給路１１ｄ及び各流路３０ｃ、２７ａ、４０ａを通じ、研削ホイール４０の流路４０ａの下流端から研削液が流れ出す。これにより、研削加工時には研削液によって研削砥石４１及び被加工物が冷却されると共に、被加工物の上面から研削屑が研削液と共に洗い流される。

環状マウント２８の内側の開口には、シリンダ３０の小径部３０ｂが非接触となるように貫通している。環状マウント２８の下面は装着面として形成され、被加工物を研磨加工する環状の研磨パッド（加工具）４３が環状となる基台４４及びプラテン４５を介して装着される。研磨パッド４３、基台４４及びプラテン４５の内径寸法は、円板マウント２７及び研削ホイール４０の外径寸法より大きく形成される。従って、研磨パッド４３、基台４４及びプラテン４５の内側に円板マウント２７及び研削ホイール４０が接触せずに収容され、研削ホイール４０に対して研磨パッド４３が上下方向に相対移動可能となる。

ここで、円板マウント２７及び環状マウント２８それぞれの中心位置（軸心位置）は、上下方向に向けられ、且つ、スピンドル１１の中心位置（軸心位置）と一致するように配設される。従って、それらの構成の中心位置が一致するような位置関係となっている。

図２は、ロータリジョイント及びスピンドルの一部の縦断面図である。図２に示すように、スピンドル１１においては、加工液供給路１１ｄを囲う位置にて１２０°間隔毎に３本のエア供給路１１ｅ、１１ｆ（１本は不図示）が配設形成されている。３本のエア供給路のうちの１本は第１のエア供給路１１ｅ、他の１本は第２のエア供給路１１ｆとされ、残りの１本は予備用供給路として本実施の形態では使用されない。各エア供給路１１ｅ、１１ｆは、スピンドル１１の軸心方向と平行に延出している。ここにおいて、第１のエア供給路１１ｅ、第２のエア供給路１１ｆ及びロータリジョイント１５を含んでエア供給手段５０が構成される。

第１のエア供給路１１ｅは、シリンダ３０内に形成された流路３０ｄに連通して第１のエア供給口３５にエアを供給する。第２のエア供給路１１ｆは、シリンダ３０内に形成された流路３０ｅに連通して第２のエア供給口３６にエアを供給する。

ロータリジョイント１５は、筒状の回転軸５１と、回転軸５１を回転可能に支持するハウジング５２とを備えている。

回転軸５１の下端は、フランジ状に形成されてスピンドル１１の上端に連結され、スピンドル１１と回転軸５１とが一体に軸心周りに回転可能となっている。回転軸５１は、筒の内部空間として軸心位置に形成された研削液用流路５１ａを備え、この研削液用流路５１ａはスピンドル１１の研削液供給路１１ｄと連通している。研削液用流路５１ａは不図示の研削液供給源（加工液供給源）に接続される。

図３は、回転軸の概略斜視図である。図２及び図３に示すように、回転軸５１は、研削液用流路５１ａを囲う位置にて１２０°間隔毎に３本のエア供給路５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ（図３では１本は不図示）が配設形成されている。３本のエア供給路のうちの１本は第３のエア供給路５１ｂ、他の１本は第４のエア供給路５１ｃとされ、残りの１本は予備用供給路５１ｄとして本実施の形態では使用されない。各エア供給路５１ｂ〜５１ｄは、回転軸５１の筒を形成する厚み内で軸心方向と平行に延出している。第３のエア供給路５１ｂはスピンドル１１の第１のエア供給路１１ｅに接続され、第４のエア供給路５１ｃはスピンドル１１の第２のエア供給路１１ｆに接続される。

回転軸５１の外周面には、３本の周溝として第１の周溝５１ｅ、第２の周溝５１ｆ及び予備用周溝５１ｇが形成されている。これら周溝のうち、中央に位置する第１の周溝５１ｅは回転軸５１内部にて第３のエア供給路５１ｂに連通し、上側の第２の周溝５１ｆは回転軸５１内部にて第２のエア供給路５１ｃに連通する。なお、下側の予備用周溝５１ｇは予備用供給路５１ｄに連通しているが、本実施の形態では使用されない。

図２におけるハウジング５２の左側部分には、上下に並んで５本の流路が形成されている。これら流路のうち、上から３番目に位置する流路は第１の連通路５３とされる。第１の連通路５３は、ハウジング５２の内壁にて第１の周溝５１ｅに連通し、この第１の周溝５１ｅを通じて第３のエア供給路５１ｂに連通する。第１の連通路５３は、ハウジング５２の外壁側をエアが供給される第１の供給口５３ａとして形成し、この第１の供給口５３ａが電磁弁Ｖを介してシリンダ用エア供給源Ａに接続される。また、第１の連通路５３は、電磁弁Ｖによって大気開放される。

ハウジング５２における５本の流路のうち、上から２番目に位置する流路は第２の連通路５４とされる。第２の連通路５４は、ハウジング５２の内壁にて第２の周溝５１ｆに連通し、この第１の周溝５１ｅを通じて第４のエア供給路５１ｃに連通する。第２の連通路５４は、ハウジング５２の外壁側をエアが供給される第２の供給口５４ａとして形成し、この第２の供給口５４ａが電磁弁Ｖを介してシリンダ用エア供給源Ａに接続される。また、第２の連通路５４は、電磁弁Ｖによって大気開放される。

ハウジング５２における５本の流路のうち、上から４番目に位置する流路は予備用連通路５５とされる。予備用連通路５５は、ハウジング５２の内壁にて第３の周溝５１ｇに連通し、この第３の周溝５１ｇを通じて予備用供給路５１ｄ（図３参照）に連通する。本実施の形態では、予備用連通路５５はハウジング５２の外壁側にて栓等によって閉塞される。

ハウジング５２における５本の流路のうち、最上位及び最下位となる流路は上側ベアリングエア供給路（ベアリングエア供給路）５７、下側ベアリングエア供給路（ベアリングエア供給路）５８とされる。上側ベアリングエア供給路５７及び下側ベアリングエア供給路５８は、ハウジング５２の外壁側を上側ベアリングエア供給口（ベアリングエア供給口）５７ａ及び下側ベアリングエア供給口（ベアリングエア供給口）５８ａとして形成する。上側ベアリングエア供給路５７及び下側ベアリングエア供給路５８は、ハウジング５２の内壁側を噴出口５７ｂ、５８ｂとして形成し、噴出口５７ｂ、５８ｂから回転軸５１の外周面に高圧エアが噴きつけられる。上側ベアリングエア供給路５７及び下側ベアリングエア供給路５８は、上側ベアリングエア供給口５７ａ及び下側ベアリングエア供給口５８ａを通じて高圧エア源（不図示）に接続される。これにより、高圧エア源から供給される高圧エアを各噴出口５７ｂ、５８ｂから回転軸５１の外周面に噴きつけできるようになる。従って、回転軸５１の外周面とハウジング５２の内壁との間にエアが流れ込み、それらの間に僅かな隙間が形成された状態が維持されてラジアルベアリングとして機能するようになる。

ハウジング５２の内壁において、上側ベアリングエア供給路５７における下方隣接位置及び下側ベアリングエア供給路５８における上方隣接位置には、内壁の周方向に延びる環状の排気溝５２ａ、５２ｂが形成されている。これら排気溝５２ａ、５２ｂには、隣接する噴出口５７ｂ、５８ｂから噴きつけられたエアが流れ込み、このエアの流れによっても上記のラジアルベアリングとしての機能に寄与する。

ここで、ハウジング５２の内壁において、第１の連通路５３と第２の連通路５４との間、第１の連通路５３と予備用連通路５５との間にも、内壁の周方向に延びる環状の排気溝５２ｃ、５２ｄが形成される。第１の連通路５３及び第２の連通路５４に供給されるエアは、その一部が隣接する排気溝５２ａ、５２ｃ、５２ｄに流れ込み、このエアの流れによっても上記のラジアルベアリングとしての機能に寄与することとなる。

各排気溝５２ａ〜５２ｄは、ハウジング５２の内壁より図２中右側に形成された排気流路６０に連通している。排気流路６０は、排気溝５２ａ〜５２ｄから流れ込んだエアを装置の外部に排出する。

回転軸５１の上端側にはフランジ状のベアリング板６１が形成されている。ハウジング５２は、ベアリング板６１の上下両側を囲繞する形状に形成されている。ハウジング５２には、ベアリング板６１の上下両面に高圧エアを噴きつける噴出口６２が形成されている。噴出口６２は、ハウジング５２に形成されたアキシャルベアリングエア供給路（ベアリングエア供給路）６３に連通しており、アキシャルベアリングエア供給路６３は、ハウジング５２の外壁側をアキシャルベアリングエア供給口６３ａとして形成する。アキシャルベアリングエア供給路６３は、アキシャルベアリングエア供給口（ベアリングエア供給口）６３ａを通じて高圧エア源（不図示）に接続される。これにより、高圧エア源から供給される高圧エアを噴出口６２からベアリング板６１の外周面に噴きつけ、ベアリング板６１とハウジング５２の内面との間に僅かな隙間が形成された状態が維持されてアキシャルベアリングとして機能するようになる。

続いて、上述したスピンドルユニット１０にて使用する研削ホイール４０及び研磨パッド４３の切換方法について図２に加え、図４及び図５を参照して説明する。図４は、研磨パッドを使用する場合の説明図であり、図５は、研削ホイールを使用する場合の説明図である。研磨パッド４３を使用する場合には、図２及び図４に示すように、電磁弁Ｖにてシリンダ用エア供給源Ａからのエアがロータリジョイント１５における第１の連通路５３に流れるように制御する。第１の連通路５３に流れるエアは、第３のエア供給路５１ｂ、スピンドル１１の第１のエア供給路１１ｅ、シリンダ３０の流路３０ｄの順に流れて第１のエア供給口３５に達する。

そして、第１のエア供給口３５からシリンダ３０の収容室３１にエアが供給され、収容室３１における環状ピストン３２の上方空間が圧力上昇して環状ピストン３２がスピンドル１１の一方の端となる下端方向に移動する。この移動によって、環状マウント２８が下方に移動され、環状マウント２８の下面となる装着面が円板マウント２７の下面となる装着面より突出した状態となる（図６参照）。これにより、環状マウント２８に装着した研磨パッド４３が研削ホイール４０の下端より下方に配置され、被加工物（不図示）に研磨パッド４３だけが接触するようにして研磨加工を実施できるようになる。

一方、この状態から研削ホイール４０を使用する場合、図５に示すように、電磁弁Ｖにてシリンダ用エア供給源Ａからのエアがロータリジョイント１５における第２の連通路５４に流れるように制御する。第２の連通路５４に流れるエアは、第４のエア供給路５１ｃ、スピンドル１１の第２のエア供給路１１ｆ、シリンダ３０の流路３０ｅの順に流れて第２のエア供給口３６に達する。

そして、第２のエア供給口３６からシリンダ３０の収容室３１にエアが供給され、収容室３１における環状ピストン３２の下方空間が圧力上昇して環状ピストン３２がスピンドル１１の他方の端となる上端方向に移動する。この移動によって、環状マウント２８が上方に移動され、円板マウント２７の下面となる装着面が環状マウント２８の下面となる装着面より突出した状態となる（図７参照）。これにより、円板マウント２７に装着した研削ホイール４０が研磨パッド４３の下端より下方に配置され、被加工物（不図示）に研削ホイール４０だけが接触するようにして研削加工を実施できるようになる。

このように、本実施の形態のスピンドルユニット１０では、被加工物に対し、円板マウント２７に装着した研削ホイール４０と、環状マウント２８に装着した研磨パッド４３とを選択的に使用する事が可能となる。

なお、環状ピストン３２に移動時において、第１のエア供給口３５及び第２のエア供給口３６の何れか一方からエアを供給しているとき、他方は収容室３１内のエアの排気口として機能する。エアを排気する場合は、上述したエアを供給する経路にて逆方向にエアが流れ、電磁弁Ｖから外部にエアが排出される。

このような実施の形態によれば、シリンダ３０の環状ピストン３２を移動させることによって、研磨パッド４３の内側に研削ホイール４０を収容したり突出させたりすることができる。これにより、単一のスピンドルユニット１０にて、研削ホイール４０及び研磨パッド４３の使用を簡単に切り換えでき、異なる加工となる研削及び研磨を選択的に実施することができる。従って、１台の加工装置にて研削及び研磨の両方の加工を行う場合、２体のスピンドルユニットを設けずに単一のスピンドルユニット１０にて対応でき、スピンドルユニット１０の設置数を削減できる。更に、２つのスピンドルユニットの加工位置間を移動させる機構を省略することもできる。その結果、スピンドルユニット１０を備えた加工装置の構成を簡略化でき、且つ、加工装置の大きさを小型化することができる。

また、環状ピストン３２によって環状マウント２８を移動する構成としたので、それらの連結位置をスピンドル１１の軸心位置より外側に離れた位置に設定することができる。これにより、加工中に環状マウント２８の軸心位置が傾くような力が加わっても、例えば軸心位置にピストンを設けた構成に比べ、かかる力に対する抗力を大きく確保でき、環状マウント２８及び研磨パッド４３が傾くことを抑制して加工精度を高めることができる。

また、下アキシャルベアリング２１では、シリンダ３０の上面にエアを噴きつけているので、シリンダ３０がベアリング板と同様に機能するようになる。つまり、下アキシャルベアリング２１だけに用いられるベアリング板を省略することができ、構成を簡略化することができる。しかも、スピンドルユニット１０の軸心方向の全長を短縮でき、且つ、ベアリング１８と各マウント２７、２８とを接近した設計を採用できるので、これによっても、研削ホイール４０や研磨パッド４３が傾くことを抑制して加工精度向上を図ることができる。

なお、円板マウント２７及び環状マウント２８に装着する加工具は、種々の変更が可能であり、例えば、両方のマウント２７、２８とも研削ホイールを装着したり、研磨パッドを装着したりしてもよい。この場合には、一方で粗加工を行い、他方で仕上げ加工を行うことが例示できる。

また、被加工物は、加工の種類に応じて、例えば、半導体デバイスウェーハ、光デバイスウェーハ、パッケージ基板、半導体基板、無機材料基板、酸化物ウェーハ、生セラミックス基板、圧電基板等の各種ワークが用いられてもよい。半導体デバイスウェーハとしては、デバイス形成後のシリコンウェーハや化合物半導体ウェーハが用いられてもよい。光デバイスウェーハとしては、デバイス形成後のサファイアウェーハやシリコンカーバイドウェーハが用いられてもよい。また、パッケージ基板としてはＣＳＰ（Chip Size Package）基板、半導体基板としてはシリコンやガリウム砒素等、無機材料基板としてはサファイア、セラミックス、ガラス等が用いられてもよい。さらに、酸化物ウェーハとしては、デバイス形成後又はデバイス形成前のリチウムタンタレート、リチウムナイオベートが用いられてもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれる全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、スピンドルユニットを含む加工装置全体の大きさを小型化、構成の簡略化を図ることができるという効果を有し、２種類の回転する加工具によってそれぞれ加工を行う加工装置に有用である。

１０ スピンドルユニット
１１ スピンドル
１１ａ 研削液供給部（加工液供給部）
１１ｅ 第１のエア供給路
１１ｆ 第２のエア供給路
１２ ケーシング
１３ マウント
１５ ロータリジョイント
１８ ベアリング
２０ 上アキシャルベアリング
２１ 下アキシャルベアリング
２２ ラジアルベアリング
２６ 移動手段
２７ 円板マウント
２８ 環状マウント
３０ シリンダ
３１ 収容室
３２ 環状ピストン
３５ 第１のエア供給口
３６ 第２のエア供給口
４０ 研削ホイール（加工具）
４３ 研磨パッド（加工具）
５０ エア供給手段
５１ 回転軸
５１ｂ 第３のエア供給路
５１ｃ 第４のエア供給路
５２ ハウジング
５２ａ〜５２ｅ 排気溝
５３ 第１の連通路
５３ａ 第１の供給口
５４ 第２の連通路
５４ａ 第２の供給口
５７ 上側ベアリングエア供給路（ベアリングエア供給路）
５７ａ 上側ベアリングエア供給口（ベアリングエア供給口）
５８ 下側ベアリングエア供給路（ベアリングエア供給路）
５８ａ 下側ベアリングエア供給口（ベアリングエア供給口）
６３ アキシャルベアリングエア供給路（ベアリングエア供給路）
６３ａ アキシャルベアリングエア供給口（ベアリングエア供給口）

Claims (5)

1. 被加工物を加工する加工具を装着する装着面を有するマウントを一方の端に連結するスピンドルと、該スピンドルを回転可能にベアリングを介して支持するケーシングと、を備えたスピンドルユニットであって、
   該マウントは、該スピンドルの一方の端に軸心と中心を一致させ連結する円板マウントと、該円板マウントの外側で該円板マウントの中心を中心とした環状の環状マウントと、該環状マウントを該スピンドルの軸心方向に移動させる移動手段とを備え、
   該移動手段は、該環状マウントに連結され該スピンドルの軸心と中心を一致させた環状の環状ピストンと、該環状ピストンを収容する環状の収容室内で該環状ピストンを該スピンドルの軸心方向に移動可能とするシリンダと、該シリンダの該収容室内にエアを供給する第１のエア供給口と第２のエア供給口とを備え、
   該第１のエア供給口からエアを供給し該環状ピストンを該スピンドルの一方の端に向かって移動させ該環状マウントの装着面を該円板マウントの装着面より突出させ、該第２のエア供給口からエアを供給し該環状ピストンを該スピンドルの他方の端に向かって移動させ該円板マウントの装着面を該環状マウントの装着面より突出させ、被加工物に対して該円板マウントに装着した加工具と該環状マウントに装着した加工具とを選択的に使用する事を可能にしたスピンドルユニット。
2. 該ベアリングは、エアの供給によりアキシャルエアベアリングとラジアルエアベアリングとを形成し、
   該アキシャルベアリングは、該シリンダの上面に対してエアを噴きつけて形成される請求項１記載のスピンドルユニット。
3. 該シリンダの該第１のエア供給口と該第２のエア供給口とにエアを供給するエア供給手段は、
   該スピンドルの他方の端に接続するロータリジョイントと、該スピンドルの軸内に配設され該第１のエア供給口とエア供給源とを連通する第１のエア供給路と、該第２のエア供給口とエア供給源とを連通する第２のエア供給路とを備えた請求項１または請求項２に記載のスピンドルユニット。
4. 該スピンドル軸内に配設され該加工具に加工液を供給する加工液供給路を備えた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスピンドルユニット。
5. ロータリジョイントは、
   筒状の回転軸と、該回転軸を回転可能に支持するエアベアリングを形成するハウジングと、を備え、
   該回転軸は、筒を形成する厚み内で軸心方向に延在して該スピンドルの該第１のエア供給路に接続する第３のエア供給路と、該スピンドルの該第２のエア供給路に接続する第４のエア供給路とを備え、
   該ハウジングは、外壁に形成したベアリングエア供給口から供給したエアを内壁から噴出させてエアベアリングを形成し該回転軸を回転可能に支持するベアリングエア供給路と、外壁に形成した第１の供給口から供給したエアを該回転軸の該第３のエア供給路に連通する第１の連通路と、外壁に形成した第２の供給口から供給したエアを該回転軸の該第４のエア供給路に連通する第２の連通路と、内壁に形成しエアベアリングを形成するエアを排気する排気溝と、を備えた請求項３記載のスピンドルユニット。

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