JP2018206808A - ブレード検査装置及びブレード検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードの均質性を定量的に判定することができるブレード検査装置及びブレード検査方法を提供する。【解決手段】ブレード２４をブレード保持機構部１２によって保持し、荷重印加装置１４によってブレード２４に荷重を印加して、ブレードを弾性変形させ、荷重印加装置によるブレード２４の弾性変形量に応じた反発荷重であって、荷重印加装置１４とブレード２４との間に作用する反発荷重を検出する荷重検出手段によって検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、ブレード検査装置及びブレード検査方法に係り、特に、半導体ウェーハ等のワークに対して切削加工を行うブレードの均質性を検査するブレード検査装置及びブレード検査方法に関する。

ダイシング装置は、半導体装置又は電子部品が形成されたウェーハ等のワークに対して切断又は溝入れ等の切削加工を行う。ダイシング装置は、スピンドルユニットの回転軸に装着されて高速で回転するブレードを有しており、回転するブレードの切刃をワークに接触させて切削加工を行う。

ダイシング装置に使用されるブレードとしては、切刃と支持部であるハブとが一体となったハブブレードが知られており、また、特許文献１の如く、ハブを備えていない円環形状の薄刃ブレード（以下、ブレードと称する。）も知られている。

特許文献１のブレードは、厚さが０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の円環形状のメタル基材と、メタル基材の外周縁部に形成された切刃と、を備えている。メタル基材は、例えば、Ｃｕ−Ｓｎにより形成され、このメタル基材にはダイヤモンド砥粒が分散されて配されている。

特開２０１１−２５１３５１号公報

特許文献１のような構成のブレードは、軽く力を加えると変形し、力を加えるのをやめると元の形状に戻る。その間のブレードの変形（撓み）は連続的である。

しかしながら、基材（特許文献１ではメタル基材）の性質又は状態が不均質のブレードの場合には、ブレードの変形は連続的ではなく、その変形の過程で変位点が存在する。そのため、従来から、ブレードの均質性を判定する作業が行われているが、従来の判定方法は、ブレードの端を作業者が手で持ってブレードを軽く振ることにより、その感触の違いによってブレードの均質性を判定していた。つまり、従来の判定方法は、作業者の感覚に依存するものなので、ブレードの均質性を定量的に判定することができないという欠点があった。

一方、特願昭６２-２６９８７７号公報には、円盤状物品の測定面の変位を距離センサによって測定することにより、円盤状物品の形状の歪を検査する検査装置が開示されている。

しかしながら、ブレードの基材の性質又は状態は、ブレードの形状の違いに表れないため、特願昭６２-２６９８７７号公報の検査装置では、ブレードの均質性を判定することはできなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ブレードの均質性を定量的に判定することができるブレード検査装置及びブレード検査方法を提供することを目的とする。

本発明のブレード検査装置は、本発明の目的を達成するために、第１面と第１面と平行な第２面とを有する円盤状の基材の外周縁部に切刃が形成されたブレードの検査装置であって、ブレードを保持する保持手段と、保持手段に保持されたブレードに荷重を印加して、ブレードを弾性変形させる荷重印加手段と、荷重印加手段によるブレードの弾性変形量に応じた反発荷重であって、荷重印加手段とブレードとの間に作用する反発荷重を検出する荷重検出手段と、を備える。

本発明の一形態は、荷重印加手段は、ブレードの第１面に荷重を印加する第１荷重印加手段と、ブレードの第２面に荷重を印加する第２荷重印加手段と、を備えることが好ましい。

本発明の一形態は、荷重印加手段は、ブレードの第１面と第２面に平行な面内方向に対して直交する方向に荷重を印加することが好ましい。

本発明の一形態は、保持手段は、中心軸を有する円環状の枠と、枠の外周に沿って枠に取り付けられた複数の保持位置調整部であって、枠の中心軸に直交する方向に進退可能に取り付けられた保持位置調整部と、保持位置調整部に取り付けられてブレードを保持する保持部と、を備えることが好ましい。

本発明の一形態は、荷重印加手段は、ブレードの周方向に沿って配置され、ブレードを押圧する複数の押圧部と、ブレードに対する複数の押圧部の押圧位置をブレードの径方向に調整する押圧位置調整部と、を備えることが好ましい。

本発明のブレード検査方法は、本発明の目的を達成するために、第１面と第１面と平行な第２面とを有する円盤状の基材の外周縁部に切刃が形成されたブレードの検査方法であって、荷重印加手段によってブレードに荷重を印加して、ブレードを弾性変形させる荷重印加工程と、荷重印加工程におけるブレードの弾性変形量に応じた反発荷重であって、荷重印加手段とブレードとの間に作用する反発荷重を荷重検出手段によって検出する荷重検出工程と、を備える。

本発明の一形態は、荷重印加工程は、ブレードの第１面に荷重を印加する第１荷重印加工程と、ブレードの第２面に荷重を印加する第２荷重印加工程と、を含み、荷重検出工程は、第１荷重印加工程によるブレードの弾性変形量に応じた第１反発荷重であって、荷重印加手段とブレードとの間に作用する第１反発荷重を荷重検出手段によって検出する第１荷重検出工程と、第２荷重印加工程によるブレードの弾性変形量に応じた第２反発荷重であって、荷重印加手段とブレードとの間に作用する第２反発荷重を荷重検出手段によって検出する第２荷重検出工程と、を含むことが好ましい。

本発明の一形態は、荷重印加手段は、ブレードの第１面と第２面に平行な面内方向に対して直交する方向に荷重を印加することが好ましい。

本発明によれば、ブレードの均質性を定量的に判定することができる。

実施形態に係るブレード検査装置の斜視図 （Ａ）はブレードの斜視図、（Ｂ）はブレードの側面図 ブレード保持機構部の全体斜視図 ブレード保持機構部の要部正面図 ブレード保持機構部の要部斜視図 駆動部の概略構成を示すブロック図 押圧部の斜視図 押圧部の組立斜視図 押し治具及び引き治具の平面図 実施形態に係るブレード検査方法の一例を示したフローチャート 均質なブレードの検査結果を説明した説明図 不均質なブレードの検査結果を説明した説明図 不均質なブレードの検査結果を説明した説明図 ブレードに対する支えピンと押しピンの配置位置を示した説明図 検査開始位置の設定を行う手順の一例を示したフローチャート ブレードの検査手順の一例を示したフローチャート 均質なブレードの検査結果を示したグラフ 不均質なブレードの検査結果を示したグラフ 不均質なブレードの検査結果を示したグラフ （Ａ）及び（Ｂ）は閾値を設定してブレードの良否を判定する説明図

以下、添付図面に従って本発明に係るブレード検査装置及びブレード検査方法の好ましい実施形態について詳説する。

図１は、実施形態のブレード検査装置１０の外観を示す斜視図である。

ブレード検査装置１０は、ブレード保持機構部（保持手段に相当）１２と、荷重印加装置（荷重印加手段、第１荷重印加手段及び第２荷重印加手段に相当）１４と、ロードセル（荷重検出手段に相当）１６と、から構成される。ブレード保持機構部１２及び荷重印加装置１４は、テーブル１８の上面１８Ａの所定の位置に固定されている。

また、ブレード検査装置１０は、荷重印加装置１４及びロードセル１６に接続されたコントローラ２０と、コントローラ２０に接続されたモニタ２２と、を備える。コントローラ２０は、荷重印加装置１４の動作を制御する制御部として構成されるとともに、荷重印加装置１４によるロードセル１６の移動量（ブレードの弾性変形量に相当）と、ロードセル１６によって検出された後述のブレードの反発荷重とを示す信号を処理する信号処理部として構成される。コントローラ２０は、これらの信号が入力されると、ロードセル１６の移動位置と、その移動位置におけるブレードの反発荷重とを対応付けし、その対応付けしたグラフをモニタ２２に表示させる機能も備えている。

図２（Ａ）は、ブレード検査装置１０によって検査されるブレード２４の一例を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、ブレード２４の側面図である。ブレード２４は、基材２６を有し、この基材２６の外周縁部に切刃２８が形成されて構成される。基材２６は、第１面２６Ａと第１面２６Ａと平行な第２面２６Ｂとを有する円盤状で、かつ中央部に円形の開口部２４Ａを有する円環状に形成されている。

実施形態では、ブレード２４の基材２６として、Ｃｕ−Ｓｎにより形成されたメタル基材を例示するが、基材２６の材質は限定されるものではなく、例えば、樹脂製の基材であってもよい。

以下の説明において、図１に矢印で示したＸ方向は、水平方向を指し、Ｘ方向のうち（＋）方向を前方、（−）方向を後方と称する。また、Ｘ方向と総称した場合には、Ｘ（＋）、（−）の双方向を含むものとする。図１のＹ方向は、Ｘ方向に直交する水平方向を指し、Ｙ方向のうち（＋）方向を左方、（−）方向を右方と称する。また、Ｙ方向と総称した場合には、Ｙ（＋）、（−）の双方向を含むものとする。図１のＺ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する鉛直方向を指し、Ｚ方向のうち（＋）方向を上方、（−）方向を下方と称する。また、Ｚ方向と総称した場合には、Ｚ（＋）、（−）の双方向を含むものとする。後述するように、ロードセル１６は、ブレード保持機構部１２に保持されたブレード２４に対して、Ｙ方向及びＺ方向の位置が調整され、その後、Ｘ方向に移動されることにより前述の反発荷重を検出する。

次に、ブレード保持機構部１２について図３〜図５を参照して説明する。図３は、ブレード保持機構部１２の全体斜視図であり、図４は、ブレード保持機構部１２の要部正面図であり、図５は、ブレード保持機構部１２の要部斜視図である。

図３の如く、ブレード保持機構部１２は、円環状の枠３０と、枠３０を図１のテーブル１８に支持するための枠台３２と、を備える。枠台３２は、Ｙ方向に沿って配置され、枠台３２の上部の中央部には、Ｖ字状の溝３２Ａが形成されている。この溝３２Ａに枠３０の外周面が載置されることにより、枠３０は、枠台３２に対して立てられた状態で支持される。このとき、枠３０は、枠３０の中心軸ＰがＸ方向に沿うように枠台３２に支持される。

枠台３２の上部のＹ方向の端部には、ポール３４、３４がＺ方向に立設され、ポール３４、３４の上端部には梁３６がＹ方向に架け渡されている。梁３６の中央部には、ネジ孔３８がＺ方向に貫通して形成されており、このネジ孔３８には、ネジ棒４０が螺合されている。ネジ棒４０の下端部には、枠台３２に対向したクランプ４２が設けられ、ネジ棒４０の上端部にはツマミ４４が設けられている。よって、ツマミ４４によってネジ棒４０をネジ孔３８に対してＺ（−）方向に螺入していくと、クランプ４２が枠３０の外周面に押圧され、これによって枠３０が枠台３２に固定される。

図４の如く、枠３０には、４本の枠棒（保持位置調整部に相当）４６、４８、５０、５２が、枠３０の外周に沿って９０度の間隔で備えられている。また、これらの枠棒４６〜５２は、長手軸Ａを有し、この長手軸Ａが枠３０の中心軸Ｐに直交するように枠３０に備えられている。

また、枠棒４６〜５２には、長手軸Ａに沿った長孔４６Ａ、４８Ａ、５０Ａ、５２Ａが形成されており、この長孔４６Ａ〜５２Ａには、図５の如く、クランプネジ５４のネジ部（不図示）がそれぞれ挿入されている。

クランプネジ５４は、図４の如く、枠３０の周囲に３０度の間隔で形成された複数のネジ孔５６のうち選択されたネジ孔５６に螺合され、クランプネジ５４をネジ孔５６に締結することにより、枠棒４６〜５２が枠３０に固定される。また、クランプネジ５４に対して枠棒４６〜５２を、各々の長孔４６Ａ〜５２Ａを介してスライドさせることにより、枠棒４６〜５２が枠３０の中心軸Ｐに直交する方向に進退可能となる。枠棒４６〜５２の進退位置をクランプネジ５４によって調整することにより、枠棒４６〜５２によるブレード２４の保持位置が調整される。

枠３０の中心軸Ｐに対して下方に位置する枠棒４６、４８の上端部には、ピン５８がＸ方向に突設され、このピン５８の外周面には、図５の如く、支え溝５８Ａ（保持部に相当）が形成されている。この支え溝５８Ａにブレード２４の切刃２８が載置される。

枠３０の中心軸Ｐに対して上方に位置する枠棒５０、５２は、枠３０をＸ方向において挟持するように、それぞれ一対備えられて構成されている。これらの枠棒５０、５２の下端部には、先端が半球状の支えピン６０（保持部に相当）がＸ方向に対向して突設され、これらの支えピン６０、６０によってブレード２４の基材２６がＸ方向において挟持、又は好ましくは１ｍｍ以下の隙間をもって保持される。

上記の如く、ブレード２４は、切刃２８がピン５８の支え溝５８Ａに載置され、基材２６が支えピン６０、６０によって挟持又は保持されることにより、ブレード保持機構部１２に保持される。また、ブレード２４は、枠棒４６〜５２によるブレード２４の保持位置を調整することにより、枠３０の中心軸Ｐにブレード２４の中心軸Ｑを合致させた状態で保持される。

以上が、ブレード保持機構部１２の構成である。

次に、図１に示した荷重印加装置１４及びロードセル１６について説明する。

荷重印加装置１４は、上面にステージ６２が形成された箱状の本体６４と、本体６４に格納された図６に示す駆動部６６と、ロードセル１６に連結された図７及び図８に示す荷重印加部６８と、を備える。なお、図６は、駆動部６６の概略構成を示すブロック図であり、図７は、荷重印加部６８の斜視図であり、図８は、荷重印加部６８の組立斜視図である。

図６の如く、駆動部６６は、ボールネジ７０と、ボールネジ７０を駆動するステッピングモータ７２と、を備えている。ボールネジ７０のネジ棒（不図示）はＸ方向に沿って配置され、ボールネジ７０のナット部（不図示）には、後述する位置調整機構部７４を介してロードセル１６が搭載されている。よって、ステッピングモータ７２が駆動されると、ボールネジ７０によってロードセル１６がＸ方向に移動される。また、ステッピングモータ７２は、コントローラ２０によって制御されている。つまり、コントローラ２０は、ステッピングモータ７２を介してＸ方向に移動されるロードセル１６の移動量（ブレードの弾性変形量に相当）と移動速度を制御することができる。

駆動部６６によってロードセル１６がＸ（＋）、（−）方向に順次移動されると、ロードセル１６に備えられた荷重印加部６８が、図１のブレード保持機構部１２に保持されたブレード２４をＸ（＋）、（−）方向に順次押圧する。これにより、荷重印加装置１４は、ブレード保持機構部１２に保持されたブレード２４に荷重を印加して、ブレード２４を弾性変形させることができる。

図８の如く荷重印加部６８は、十字状に形成された押し治具７６及び引き治具７８を備える。押し治具７６は、ロードセル１６のロードボタン８２の先端部に固定される。具体的には、ロードボタン８２の先端部には、不図示のネジ部が形成され、押し治具７６の中央部７７にはナット８４が固定されており、このナット８４を前述のネジ部に螺合することにより押し治具７６がロードボタン８２の先端部に固定される。

ロードセル１６は、ロードボタン８２の中心軸ＲがＸ方向に沿うように位置調整機構部７４（図１参照）に搭載されている。また、押し治具７６は、押し治具７６の中央部７７の中心軸Ｔから放射状に延設された４本のアーム部（押圧位置調整部に相当）７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ、７６Ｄを備えており、アーム部７６ＡはＹ（＋）方向に、アーム部７６ＢはＹ（−）方向に、アーム部７６ＣはＺ（＋）方向に、アーム部７６ＤはＺ（−）方向にそれぞれ延設されている。

引き治具７８は、ロードボタン８２の先端部に連結された連結管８６に固定される。具体的には、連結管８６の先端部にはネジ部８６Ａが形成され、引き治具７８の中央部７９にはナット８８が固定されており、このナット８８をネジ部８６Ａに螺合することにより引き治具７８が連結管８６を介してロードボタン８２の先端部に固定される。

引き治具７８は、押し治具７６と同様に、引き治具７８の中央部７７の中心軸Ｔから放射状に延設された４本のアーム部（押圧位置調整部に相当）７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄを備えており、アーム部７８ＡはＹ（＋）方向に、アーム部７８ＢはＹ（−）方向に、アーム部７８ＣはＺ（＋）方向に、アーム部７８ＤはＺ（−）方向にそれぞれ延設されている。

なお、引き治具７８は、ブレード２４の反発荷重を検出する直前に連結管８６に固定される。すなわち、引き治具７８は、ブレード保持機構部１２に保持されたブレード２４の開口部２４Ａ（図３参照）に連結管８６を挿通した後に連結管８６に固定される。これにより、ブレード２４を挟んで押し治具７６がＸ（−）方向側に配置され、引き治具７８がＸ（＋）方向側に配置される。

図９は、押し治具７６及び引き治具７８の平面図である。

なお、押し治具７６と引き治具７８とは同一構成なので、ここでは、押し治具７６の構成を説明する。引き治具７８の構成については、押し治具７６と同一の符号を付すことで説明を省略する。

押し治具７６のアーム部７６Ａ〜７６Ｄには、アーム部７６Ａ〜７６Ｄの長手軸Ｂに沿った長孔９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄが形成される。これらの長孔９０Ａ〜９０Ｄには、図７の如く、先端が円錐形状の押しピン（押圧部に相当）９２が長孔９０Ａ〜９０Ｄに摺動自在に取り付けられている。また、アーム部７６Ａ〜７６Ｄには、図９の如く、長孔９０Ａ〜９０Ｄに沿ってスケール９４がそれぞれ形成されている。このスケール９４の０点は、押し治具７６の中心Ｓ（中心軸Ｔと等価）に設定されている。よって、このように構成された押し治具７６によれば、スケール９４の目盛を見ることで、押し治具７６の中心Ｓに対する押しピン９０の取り付け位置（押圧位置）を確認することができる。すなわち、荷重印加部６８は、ブレード２４の周方向に沿って配置され、ブレード２４を押圧する複数の押しピン９２と、ブレード２４に対する複数の押しピン９２の押圧位置をブレード２４の径方向に調整する押圧位置調整部と、４本のアーム部７６Ａ〜７６Ｄを備えている。

押し治具７６に取り付けられた４本の押しピン９２は、図７の如くブレード２４の第１面２６Ａに対向され、引き治具に取り付けられた４本の押しピン９２は、ブレード２４の第２面２６Ｂに対向されている。

したがって、荷重印加装置１４の駆動部６６（図６参照）によってロードセル１６をＸ（＋）方向に移動させると、押し治具７６に取り付けられた４本の押しピン９２（図７参照）がブレード２４の第１面２６Ａを押圧し、ブレード２４をＸ（＋）方向に弾性変形させる。このときにブレード２４に生じる反発荷重が、すなわち、押し治具７６とブレード２４との間に作用する反発荷重がロードセル１６によって検出される。

また、押し治具７６の４本の押しピン９２は、その長手軸がＸ方向に沿って配置されている。よって、押し治具７６の４本の押しピン９２は、ブレード２４の第１面２６Ａと第２面２６Ｂに平行な面内方向に対して直交する方向に前述の荷重を第１面２６Ａに印加することができる。これにより、ブレード２４が効率よく弾性変形される。

一方、駆動部６６（図６参照）によってロードセル１６をＸ（−）方向に移動させると、引き治具７８に取り付けられた４本の押しピン９２（図７参照）がブレード２４の第２面２６Ｂを押圧し、ブレード２４をＸ（−）方向に弾性変形させる。このときにブレード２４に生じる反発荷重が、すなわち、引き治具７８とブレード２４との間に作用する反発荷重がロードセル１６によって検出される。

また、引き治具７８の４本の押しピン９２は、その長手軸がＸ方向に沿って配置されている。よって、引き治具７８の４本の押しピン９２は、ブレード２４の第１面２６Ａと第２面２６Ｂに平行な面内方向に対して直交する方向に前述の荷重を第２面２６Ｂに印加することができる。これにより、ブレード２４が効率よく弾性変形される。

図１に示したロードセル１６は、位置調整機構部７４を介して本体６４のステージ６２に搭載され、図６の駆動部６６によってＸ方向に移動される。

位置調整機構部７４は、ステージ６２に対するロードセル１６のＹ（＋）、（−）方向及びＺ（＋）、（−）方向の位置を調整する既知の機構部であるので、その詳細な説明は省略する。

ロードセル１６も既知のものであり、例えば、ロードボタン８２に接続されたコラム型起歪体を有し、コラム起歪体に歪ゲージが貼付されて構成されたものである。 ロードセル１６は、荷重印加部６８とブレード２４との間に作用する反発荷重、つまり、ブレード２４が復元しようとする復元力に相当する反発荷重を、これに比例した電圧に変換することにより、反発荷重を検出する。なお、実施形態では歪みゲージ式のロードセルを例示するが、油圧式、空気圧式のものであってもよい。

以上が、荷重印加装置１４及びロードセル１６の構成である。

次に、ブレード検査装置１０によるブレード検査方法の一例について、図１０のフローチャートを参照して説明する。

まず、ブレード保持工程（Ｓ１０）において、ブレード２４をブレード保持機構部１２に保持させる。

具体的には、図３の如く、枠棒４６〜５２によるブレード２４の保持位置を調整した後、ブレード２４の切刃２８を、ピン５８の支え溝５８Ａに載置し、ブレード２４の基材２６を支えピン６０、６０によって挟持又は保持する。これにより、ブレード２４は、ブレード２４の中心軸Ｑが枠３０の中心軸Ｐに合致した状態で、ブレード保持機構部１２に保持される。また、このときの支えピン６０、６０は、基材２６が弾性変形しない程度の小さい力で基材２６を挟持又は保持する。

次に、荷重印加工程において、ブレード２４に荷重印加部６８によって荷重を印加して、ブレード２４を弾性変形させる。

荷重印加工程は、ブレード２４の第１面２６Ａに荷重を印加する第１荷重印加工程（Ｓ２０）と、ブレード２４の第２面２６Ｂに荷重を印加する第２荷重印加工程（Ｓ４０）と、を含んでいる。なお、荷重印加工程は、２回に限定されず１回のみであってもよい。

第１荷重印加工程（Ｓ２０）は、下記の第１荷重検出工程をその工程中に含んでおり、第２荷重印加工程（Ｓ４０）も同様に、下記の第２荷重検出工程をその工程中に含んでいる。また、荷重検出工程においても、２回に限定されず１回のみであってもよい。

まず、第１荷重印加工程（Ｓ２０）では、荷重印加装置１４の駆動部６６（図６参照）によってロードセル１６をＸ（＋）方向に移動させ、押し治具７６に取り付けられた４本の押しピン９２（図７参照）をブレード２４の第１面２６Ａに当接させる。そして、その当接位置をスタート点として、スタート点から更にロードセル１６をＸ（＋）方向に一定距離移動させる。そして、ロードセル１６の移動中における、押し治具７６とブレード２４との間に作用する反発荷重（第１反発荷重）を、ロードセル１６が一定周期で検出する（第１荷重検出工程）。そして、コントローラ２０は、スタート点からのロードセル１６の距離（ブレード２４の弾性変形量）とロードセル１６によって検出されている反発荷重とを関連付けし、その関連付けしたグラフをモニタ２２に表示させる。

第１荷重印加工程（Ｓ２０）が終了すると、第１判定工程（Ｓ３０）において、モニタ２２に表示された前述のグラフを作業者が確認し、そのグラフの状況からブレード２４の均質性を判定する。この判定方法については後述する。

次に、第２荷重印加工程（Ｓ４０）では、荷重印加装置１４の駆動部６６（図６参照）によってロードセル１６をＸ（−）方向に移動させ、引き治具７８に取り付けられた４本の押しピン９２（図７参照）をブレード２４の第２面２６Ｂに当接させる。そして、その当接位置をスタート点として、スタート点から更にロードセル１６をＸ（−）方向に一定距離移動させる。そして、ロードセル１６の移動中における、引き治具７８とブレード２４との間に作用する反発荷重（第２反発荷重）を、ロードセル１６が一定周期で検出する（第２荷重検出工程）。そして、コントローラ２０は、スタート点からのロードセル１６の距離（ブレード２４の弾性変形量）とロードセル１６によって検出されている反発荷重とを関連付けし、その関連付けしたグラフをモニタ２２に表示させる。

第２荷重印加工程（Ｓ４０）が終了すると、第２判定工程（Ｓ５０）において、モニタ２２に表示された前述のグラフを作業者が確認し、そのグラフの状況からブレード２４の均質性を判定する。

次に、ブレード２４の均質性の判定方法の一例について、図１１〜図１３を参照して説明する。

図１１は、均質なブレード２４の検査結果を説明した説明図であり、図１２及び図１３は、不均質なブレード２４の検査結果を説明した説明図である。

図１１（Ａ）の如く、第１面２６Ａと第２面２６Ｂとが平坦なブレード２４では、つまり、均質なブレード２４では、図１１（Ｂ）の如く、第１面２６Ａに荷重をＸ（＋）方向に印加して得られた検査結果と、図１１（Ｃ）の如く、第２面２６Ｂに荷重をＸ（−）方向に印加して得られた検査結果が同じ結果となる。つまり、ブレード２４の弾性変形量（ｍｍ）に応じた反発荷重（Ｎ）が等しく、その間のブレード２４の変形（撓み）は連続的となる。この検査結果がモニタ２２に表示される。

図１１のブレード２４に対して、図１２のブレード２４は、第２面２６Ｂ側に凸状に変形したものである。図１２のブレード２４では、図１２（Ｂ）の如く、Ｘ（＋）方向の荷重を第１面２６Ａに印加した場合、ブレード２４の変形は連続的となるのに対し、図１２（Ｃ）の如く、Ｘ（−）方向の荷重を第２面２６Ｂに印加した場合には、弾性変形量ａ（ｍｍ）の位置で反発荷重（Ｎ）に変位点が発生する。

一方、図１３のブレード２４は、第１面２６Ａ側に凸状に変形したものである。図１３のブレード２４では、図１３（Ｃ）の如く、Ｘ（−）方向の荷重を第２面２６Ｂに印加した場合、ブレード２４の変形は連続的となるのに対し、図１３（Ｂ）の如く、Ｘ（＋）方向の荷重を第１面２６Ａに印加した場合には、弾性変形量ｂ（ｍｍ）の位置で反発荷重（Ｎ）に変位点が発生する。

そこで、実施形態の判定方法の一例として、図１２及び図１３に示す変位点が発生したブレード２４を不均質なものと判定する。よって、変位点の有無をモニタ２２にて確認するだけで、ブレード２４の均質性を判定することができる。したがって、実施形態のブレード検査装置１０を使用することにより、ブレード２４の均質性を定量的に判定することができる。

また、図１２及び図１３に示したように、凸状に変形したブレード２４の場合には、２回の荷重印加工程（第１荷重印加工程及び第２荷重印加工程）を経なければ、ブレード２４の均質性を判定することができない。よって、２回の荷重印加工程を検査工程に備えることは有効的である。

なお、ブレード２４の均質性の判定は、凸状の変形のみで判定されるものではなく、基材２６の性質又は状態で判定されるものもある。このようなブレード２４であっても、つまり、均質性が形状の違いに表れないブレード２４であっても、実施形態のブレード検査装置１０を使用すれば、ブレード２４の均質性を判定することができる。

具体的に説明すると、均質性が形状の違いに表れないブレード２４の場合、ブレード２４の弾性変形量（ｍｍ）に応じた反発荷重（Ｎ）が連続的に増加しない検査結果が得られる。例えば、ブレード２４を弾性変形させていく初期段階では反発荷重が一定で、中期段階から後期段階にかけて反発荷重が急増していく傾向となったり、初期段階では反発荷重が連続的に増加するが、中期段階から後期段階にかけて反発荷重が一定となったりする検査結果が得られる。このようなブレード２４も不均質と判定する。

したがって、均質性が形状の違いに表れないブレード２４の場合であっても、実施形態のブレード検査装置１０を使用することにより、ブレード２４の均質性を定量的に判定することができる。

〔実施例〕
外径５８ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのブレード２４を使用し、検査を行った。

検査の概略を説明すると、ブレード２４は、ブレード保持機構部１２に立てて固定し、押し治具７６をブレード２４の第１面２６Ａに当接させてブレード２４に荷重を加え、反発荷重をロードセル１６にて検出する。その後、引き治具７８をブレード２４の第２面２６Ｂに当接させてブレード２４に荷重を加え、反発荷重をロードセル１６にて検出する。

コントローラ２０は、ロードセル１６によって検出された荷重とロードセル１６の位置（ブレード２４の弾性変形量）を高速にサンプリングし、検査結果をモニタ２２に表示させる。そして、表示された検査結果に基づいてブレード２４の均質性を作業者が判定する。なお、ロードセル１６のサンプリング周期（データ収集間隔）は、一例として０．５ｍｓｅｃに設定する。また、ロードセル１６の位置を検出するスケールを別途設け、そのスケールの位置をコントローラ２０がサンプリングすることにより、ロードセル１６の位置を取得してもよい。

以下、検査の具体例を説明する。

＜検査準備＞
１）ブレード２４のサイズに合わせて、押し治具７６と引き治具７８の押しピン９２の位置を図９の如く調整する。図９の例では、４本の押しピン９２を、押し治具７６及び引き治具７８の中心Ｓから２１ｍｍ離れた位置に設定する。つまり、４本の押しピン９２は、ブレード２４の内径近辺を押圧する位置に設定される。

２）ブレード２４の寸法に合わせて、ブレード保持機構部１２の支えピン６０の位置を図４及び図５の如く調整する。図４及び図５の例では、４本の支えピン６０を、枠３０の中心軸Ｐから２４．５ｍｍ離れた位置に設定する。つまり、４本の支えピン６０は、ブレード外径と内径の中点近辺を支える位置に設定される。

図１４は、ブレード２４に対する支えピン６０と押しピン９２の配置位置を示した説明図である。

図１４の例では、４本の押しピン９２がブレード２４の中心軸Ｑを中心とする半径２１ｍｍの円周上に配置され、２本の支えピン６０がブレード２４の中心軸Ｑを中心とする半径２４．５ｍｍの円周上に配置されている。なお、この配置位置は一例である。ブレード２４に対する支えピン６０と押しピン９２の配置位置は、支えピン６０によってブレード２４を安定的に支持し、押えピン９２によってブレード２４を安定的に弾性変形させることが可能な位置であればよい。

３）対向する２本の支えピン６０、６０の間隔を０．２ｍｍに調整し、ブレード２４が変形しない程度の力でブレード２４を対向する２本の支えピン６０、６０で保持する。

４）ブレード２４の上側を左右の支えピン６０、６０の間に挿入し、ブレード２４の下側を２本のピン５８の支え溝５８Ａに挿入して、枠３０にブレード２４を立てた状態で保持させる。

５）枠３０を図３の如く、枠台３２に固定する。

６）押し治具７６をブレード２４の近くまでＸ（＋）方向に移動させ、連結管８６をブレード２４の開口部２４Ａに挿通し、連結管８６に引き治具７８を、図７の如く接続する。

＜検査開始位置の設定＞
図１５は、検査開始位置の設定を行う手順の一例を示したフローチャートである。

まず、コントローラ２０の記憶部（不図示）に記憶されている前回の反発荷重をゼロにリセットし（Ｓ１００）、押し治具７６をＸ（＋）方向に少し押し込みながら（Ｓ１１０）、そのときにロードセル１６にて検出される荷重値を取得する（Ｓ１２０）。

そして、ロードセル１６にて検出される荷重値が０．０８０（Ｎ）に到達するまで、Ｓ１１０、Ｓ１２０の処理を行い、ロードセル１６にて検出される荷重値が０．０８０（Ｎ）に到達したところで押し治具７６のＸ（＋）方向の押し込みを停止する（Ｓ１３０）。

次に、押し治具７６をＸ（−）方向に少し引きながら、（Ｓ１４０）、そのときにロードセル１６にて検出される荷重値を取得する（Ｓ１５０）。

そして、ロードセル１６にて検出される荷重値が、０．０８０（Ｎ）から０．００５（Ｎ）に到達するまで、Ｓ１４０、Ｓ１５０の処理を行い、ロードセル１６にて検出される荷重値が０．００５（Ｎ）に到達したところで押し治具７６のＸ（−）方向の押し込みを停止し（Ｓ１６０）、その位置を検査開始位置としてリセットする（Ｓ１７０）。つまり、その位置を荷重と変位（ブレード２４の弾性変形量）のゼロ点位置としてリセットする。なお、荷重値の０．０８０（Ｎ）と０．００５（Ｎ）の値は、ノイズを考慮した値である。

以上で、押し治具７６による検査開始位置の設定が終了する。なお、引き治具７６による検査開始位置の設定も、図１５のＳ１００〜Ｓ１７０と同様の手順により設定する。

<検査手順>
図１６は、ブレード２４の検査手順の一例を示したフローチャートである。

１）コントローラ２０に設けられたスタートボタン（不図示）を押すと、荷重印加装置１４及びロードセル１６に電源が投入されて、ブレード２４の検査が開始される。

２）まず、押し治具７６の検査開始位置を設定する（Ｓ２００）。この検査開始位置の設定は、図１５に示したフローチャートに基づいて行う。

３）次に、設定された検査開始位置から押し治具７６をＸ（＋）方向に所定の速度で１ｍｍ移動させる。これにより、ブレード２４がＸ（＋）方向に弾性変形されていき、コントローラ２０は、ブレード２４の弾性変形量と、押し治具７６とブレード２４との間に作用する反発荷重とを取得する（Ｓ２１０）。

コントローラ２０は、ブレード２４の弾性変形量と反発荷重とを関連付けし、その関連付けしたグラフをモニタ２２に表示させる。作業者は、そのグラフを見てブレード２４の合否、つまり均質性を判定する（Ｓ２２０）。

押し治具７６による検査が終了すると、
４）引き治具７８の検査開始位置を設定する（Ｓ２３０）。この検査開始位置の設定も、図１５に示したフローチャートに基づいて行う。

５）次に、設定された検査開始位置から引き治具７６をＸ（−）方向に所定の速度で１ｍｍ移動させる。これにより、ブレード２４がＸ（−）方向に弾性変形され、コントローラ２０は、ブレード２４の弾性変形量と、押し治具７６とブレード２４との間に作用する反発荷重とを取得する（Ｓ２４０）。

コントローラ２０は、ブレード２４の弾性変形量と反発荷重とを関連付けし、その関連付けしたグラフをモニタ２２に表示させる。作業者は、そのグラフを見てブレード２４の合否、つまり均質性を判定する（Ｓ２５０）。

そして最後に、コントローラ２０は、検査結果をコントローラ２０の記憶部に保存する。以上の検査手順により１枚のブレード２４の検査が終了する。

上記の実施例のような検査を行うと、均質なブレード２４の場合には、図１７に示すような検査結果が示すグラフがモニタ２２に表示される。

図１７に示すグラフは、ブレード２４に対し、第１面２６Ａと第２面２６Ｂに平行な面内方向に対して直交する方向に荷重を印加して、ブレード２４を１ｍｍ弾性変形させたときの反発荷重（Ｎ）の変化を示している。

図１７のグラフによれば、ブレード２４の弾性変形量に対して、反発荷重が徐々に連続的に変化するものなので、均質なブレード２４であると判定することができる。

一方、不均質なブレード２４の場合には、図１７のグラフと異なる傾向の検査結果を得ることができる。その検査結果を示すグラフが図１８及び図１９に示されている。

不均質なブレード２４では、ブレード２４に荷重を印加すると、図１８のグラフの如く、ある点で形状変化が逆転する現象が生じる。図１８のグラフによれば、ブレード２４の弾性変形量が０〜０．１９６ｍｍまでは、反発荷重が連続的に増加していくが、弾性変形量が０．１９６ｍｍを超えた時点で反発荷重が低下し、弾性変形量が０．２３１ｍｍを超えると反発荷重が増加していく。つまり、弾性変形量が０．１９６ｍｍのときに形状変化が逆転している。

図１８のグラフを作業者が見ることにより、作業者の技量に依存することなく、そのブレード２４が不均質なものであることを定量的に判定することができる。

また、図１９のグラフでは、ブレード２４を弾性変形させていく初期段階（０〜０．２６１ｍｍ）では反発荷重が略一定で、中期段階から後期段階にかけて反発荷重が増加している。このブレード２４は、均質性が形状の違いに表れない不均質なものである。

よって、図１９のグラフを作業者が見ることにより、作業者の技量に依存することなく、そのブレード２４が不均質なものであることを定量的に判定することができる。

前述の判定例は、作業者がグラフを見て作業者が判定する例であるが、コントローラ２０に閾値を設定することにより、その閾値に基づいてブレード検査装置１０が判定を行うようにしてもよい。

例えば、図２０（Ａ）の検査結果を示すグラフにおいて、反発荷重の極大点ｃと極小点ｄとの差に閾値を設定し、その差が閾値以下の場合には均質なブレード２４であると判定し、閾値を超えた場合には不均質なブレード２４であると判定する。

また、図２０（Ｂ）の検査結果を示すグラフにおいて、反発荷重の増加率、及び反発荷重が増加しない（増加率の小さい）ｅ−ｆ区間の長さに閾値を設定し、その閾値に基づいてブレード２４の良否を判定してもよい。

具体的には、反発荷重の増加率については、上限値と下限値を閾値として設定し、増加率が上限値と下限値との間の範囲にある場合には、均質なブレード２４であると判定し、増加率が上限値を超えたり、下限値を下回ったりした場合には、不均質なブレード２４であると判定する。

反発荷重が増加しない区間の長さに閾値を設定した場合には、その長さが閾値以下の場合には、均質なブレード２４であると判定し、その長さが閾値を超えた場合には、不均質なブレード２４であると判定する。

なお、実施形態では、ブレード２４に荷重を印加する荷重印加手段として、ブレード２４を押しピン９２で押圧する押圧型の荷重印加手段を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ブレード２４を吸着手段によって吸着してブレード２４に荷重を印加する吸引型の荷重印加手段であっても適用することができる。

１０…ブレード検査装置、１２…ブレード保持機構部、１４…荷重印加装置、１６…ロードセル、１８…テーブル、２０…コントローラ、２２…モニタ、２４…ブレード、２６…基材、２６Ａ…第１面、２６Ｂ…第２面、２８…切刃、３０…枠、３２…枠台、３４…ポール、３６…梁、３８…ネジ孔、４０…ネジ棒、４２…クランプ、４４…ツマミ、４６、４８、５０、５２…枠棒、４６Ａ、４８Ａ、５０Ａ、５２Ａ…長孔、５４…クランプネジ、５６…ネジ孔、５８…ピン、５８Ａ…支え溝、６０…支えピン、６２…ステージ、６４…本体、６６…駆動部、６８…荷重印加部、７０…ボールネジ、７２…ステッピングモータ、７４…位置調整機構部、７６…押し治具、７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ、７６Ｄ…アーム部、７８…引き治具、７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄ…アーム部、８２…ロードボタン、８４…ナット、８６…連結管、８８…ナット、９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄ…長孔、９２…押しピン、９４…スケール

Claims (8)

1. 第１面と前記第１面と平行な第２面とを有する円盤状の基材の外周縁部に切刃が形成されたブレードの検査装置であって、
   前記ブレードを保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された前記ブレードに荷重を印加して、前記ブレードを弾性変形させる荷重印加手段と、
   前記荷重印加手段による前記ブレードの弾性変形量に応じた反発荷重であって、前記荷重印加手段と前記ブレードとの間に作用する前記反発荷重を検出する荷重検出手段と、
   を備える、ブレード検査装置。
2. 前記荷重印加手段は、
   前記ブレードの前記第１面に前記荷重を印加する第１荷重印加手段と、
   前記ブレードの前記第２面に前記荷重を印加する第２荷重印加手段と、
   を備える、請求項１に記載のブレード検査装置。
3. 前記荷重印加手段は、前記ブレードの前記第１面と前記第２面に平行な面内方向に対して直交する方向に前記荷重を印加する、請求項１又は２に記載のブレード検査装置。
4. 前記保持手段は、
   中心軸を有する円環状の枠と、
   前記枠の外周に沿って前記枠に取り付けられた複数の保持位置調整部であって、前記枠の中心軸に直交する方向に進退可能に取り付けられた保持位置調整部と、
   前記保持位置調整部に取り付けられて前記ブレードを保持する保持部と、
   を備える、請求項１、２又は３に記載のブレード検査装置。
5. 前記荷重印加手段は、
   前記ブレードの周方向に沿って配置され、前記ブレードを押圧する複数の押圧部と、
   前記ブレードに対する前記複数の押圧部の押圧位置を前記ブレードの径方向に調整する押圧位置調整部と、
   を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のブレード検査装置。
6. 第１面と前記第１面と平行な第２面とを有する円盤状の基材の外周縁部に切刃が形成されたブレードの検査方法であって、
   荷重印加手段によって前記ブレードに荷重を印加して、前記ブレードを弾性変形させる荷重印加工程と、
   前記荷重印加工程における前記ブレードの弾性変形量に応じた反発荷重であって、前記荷重印加手段と前記ブレードとの間に作用する前記反発荷重を荷重検出手段によって検出する荷重検出工程と、
   を備える、ブレード検査方法。
7. 前記荷重印加工程は、
   前記ブレードの前記第１面に前記荷重を印加する第１荷重印加工程と、
   前記ブレードの前記第２面に前記荷重を印加する第２荷重印加工程と、を含み、
   前記荷重検出工程は、
   前記第１荷重印加工程による前記ブレードの弾性変形量に応じた第１反発荷重であって、前記荷重印加手段と前記ブレードとの間に作用する前記第１反発荷重を前記荷重検出手段によって検出する第１荷重検出工程と、
   前記第２荷重印加工程による前記ブレードの弾性変形量に応じた第２反発荷重であって、前記荷重印加手段と前記ブレードとの間に作用する前記第２反発荷重を前記荷重検出手段によって検出する第２荷重検出工程と、
   を含む、請求項６に記載のブレード検査方法。
8. 前記荷重印加手段は、前記ブレードの前記第１面と前記第２面に平行な面内方向に対して直交する方向に前記荷重を印加する、請求項６又は７に記載のブレード検査方法。

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