JP2019034408A - ブレード着脱装置及びブレード着脱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルからブレードを着脱する際に、ブレード面やフランジ端面に傷を発生させないので、従来の問題を根本的に解決することができる。【解決手段】ブレード中心孔が形成されたブレード胴体部１５の端面１５Ａにクランプ手段４０のクランプ爪５０を押し当てた状態で、クランプ爪５０によりブレード胴体部１５の周面１５Ｂを把持するブレードクランプ工程と、ナット部材１８をナット回転手段４２のナットチャック５４で保持し、ナット回転手段４２でナット部材１８を回転させるナット回転工程と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明はブレード自動交換装置及びブレード自動交換方法に係り、特に半導体ウエハなどに薄溝をブレードで切削加工するダイシング装置等の切削装置においてブレードを自動交換するブレード自動交換装置及びブレード自動交換方法に関する。

切削装置の１つであるダイシング装置では、半導体ウエハ面に碁盤目状に形成されたチップ同士の間を、高速回転する円盤状の薄い丸刃（ブレード）で切削加工し、半導体ウエハ面に薄溝を形成することにより、個々のチップに分割する。

スピンドルへブレードを取り付ける取付構造としては、例えば特許文献１に見られるように、スピンドルの先端部に嵌合する２つのフランジでブレードを挟持し、先端ネジ部に螺合したナットを締め付けることで、スピンドルにブレードを取り付けている。

ところで、ブレードは切削加工するにしたがって磨耗するので、所定量磨耗した時には交換する必要がある。また、加工する溝の形状を変更する場合にも、溝の形状に対応したブレードに交換する必要がある。このように、ダイシング装置等の切削装置ではブレードを頻繁に交換する必要がある。

ブレードを交換する時には、スピンドルのシャフトが回転しないように固定した上で、ナットを回転させてナットの締結を緩め、ブレードをスピンドルから取り外す。また、ナットを締め付ける方向に回転させることによりブレードをスピンドルに取り付ける。

しかし、スピンドルに対するブレードの着脱のためにナットを回転させると、ナットの回転と一緒にブレードが連れ回り、ブレードの刃面やフランジのフランジ端面（刃面と接する面）とが擦れる。これにより、刃面やフランジ端面に傷がつく。

刃面やブレード端面に傷がある状態でスピンドルにブレードを取り付けると、ブレードの回転軸方向の振れが大きくなる。これにより、半導体ウエハに切削加工された溝の幅が大きくなるとともに、溝の周辺に欠けや割れが発生するという問題がある。

このための対策として、従来は特許文献１に見られるように、フランジ端面修正冶具によって、傷の発生したフランジ端面を定期的に研磨することで傷がなくなるように修正していた。

特許３４７２３９０号公報

しかしながら、フランジ端面を定期的に研磨する従来の方法は、スピンドルからブレードを着脱する際に刃面やフランジ端面に傷を発生しないようにするものではなく、従来の問題点を根本的に解決するものではない。

また、ブレードの自動交換において、フランジ端面の研磨工程が増えるので、作業効率が低下する。

このような背景から、スピンドルからブレードを着脱する際に、刃面やフランジ端面に傷を発生させないブレードの自動交換装置や自動交換方法が要望されていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、スピンドルからブレードを着脱する際に、刃面やフランジ端面に傷を発生させないので、従来の問題を根本的に解決することができ、且つ作業効率を向上させることができるブレード自動交換装置及びブレード自動交換方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、スピンドルに取り付けられた丸刃形状のブレードを自動交換するブレード自動交換装置において、前記スピンドルのシャフト先端部に設けられたブレード取付用のフランジ部材のブレード挿嵌部にブレード中心孔が挿嵌させたブレードの両面を前記フランジ部材のブレード保持面と前記ブレード挿嵌部に螺合されるナット部材とで挟持することで前記スピンドルに対して着脱自在に取り付けられたブレードであって、前記ブレードを前記ナット部材に対して着脱するブレード着脱機構部は、前記ブレード中心孔が形成されたブレード胴体部の端面に押し当てた状態で前記ブレード胴体部の周面を把持するクランプ手段と、前記ナット部材を回転させるナット回転手段と、前記クランプ手段及び前記ナット回転手段を前記スピンドルに対して進退させる進退手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより、ブレード着脱機構部は、進退手段によりクランプ手段をブレード中心孔が形成されたブレード胴体部の端面に押し当てた状態でブレード胴体部の周面を把持してブレードの動きを固定する。そして、ブレードを固定した状態で、ナット回転手段によりナット部材を回転してナット部材を緩める又は締め付けることができる。

したがって、ブレードをフランジ部材から着脱する際に、ナット部材の回転と一緒にブレードが連れ回りすることを防止できる。

また、クランプ手段によって、ブレード胴体部の端面に押し当てて密着状態でブレードを把持できるので、把持されているブレードのがたつきがなくなる。したがって、ナット回転手段でナット部材を回転させたときに、ブレードが振動しない。

これにより、スピンドルからブレードを着脱する際に、ブレードの刃面とフランジ部材のブレード保持面（従来のフランジ端面と同義）とが擦れることがないので、刃面やフランジ保持面に傷を発生させないようにできる。したがって、従来のように、フランジ端面修正冶具によって、フランジ保持面を定期的に研磨する必要がない。

これにより、スピンドルからブレードを着脱する際に、刃面やフランジ端面に傷を発生させないので、従来の問題を根本的に解決することができ、且つ作業効率を向上させることができる。

本発明のブレード自動交換装置の態様において、前記クランプ手段のクランプ爪と前記ナット回転手段のナットチャックは、前記進退手段によって前記スピンドルに対して進退する１つのスライド部材に搭載されるとともに、前記クランプ爪を前記ブレード胴体部の端面に押し当てたときに前記ナットチャックが前記ナット部材の端面に当接するように、前記スピンドル側から見て、前記ナットチャックが前記クランプ爪よりも所定長さだけ凹んだ位置に配置されていることが好ましい。

これにより、ブレード着脱機構部がスピンドルの方向に前進したときに、クランプ爪がブレード胴体部の端面に押し当たり、同時にナットチャックがナット部材の端面に当接する。したがって、クランプ手段とナット回転手段とを１つのスライド部材に搭載してスピンドルに対して進退させることができるので、ブレード自動交換装置をコンパクト化できる。

本発明のブレード自動交換装置の態様において、前記クランプ爪の前記スピンドル側の面が段差構造に形成され、段差構造の凹面で前記ブレード胴体部の端面に押し当て、凸面で前記ブレード胴体部の周面を把持することが好ましい。

これにより、クランプ爪のスピンドル側の面を段差構造にするという簡単な構成で、ブレード胴体部の端面に押し当てる機能と、周面を把持する機能とを持たせることができる。

本発明のブレード自動交換装置の態様において、前記ブレード着脱機構部により前記フランジ部材から取り外したブレードを仮置きするブレード仮置き機構部と、取り付けるブレードを保持して前記フランジ部材のブレード挿嵌部に挿嵌するブレード挿嵌機構部と、前記ブレード着脱機構部及び前記ブレード挿嵌機構部を前記スピンドルに正対させるように移動する移動機構部と、を有することが好ましい。

これにより、ブレードの自動交換を一連の連続した流れで行うことができる。

上記目的を達成するために、本発明は、スピンドルに取り付けられた丸刃形状のブレードを自動交換するブレード自動交換方法において、前記スピンドルのシャフト先端部に設けられたブレード取付用のフランジ部材のブレード挿嵌部にブレード中心孔が挿嵌させたブレードの両面を前記フランジ部材のブレード保持面と前記ブレード挿嵌部に螺合されるナット部材とで挟持することで前記スピンドルに対して着脱自在に取り付けられたブレードであって、前記ブレードを前記ナット部材に対して着脱するブレード着脱工程は、前記ブレード中心孔が形成されたブレード胴体部の端面にクランプ手段のクランプ爪を押し当てるブレード押し当て工程と、前記クランプ爪を前記端面に押し当てた状態で、該クランプ爪により前記ブレード胴体部の周面を把持するブレードクランプ工程と、前記ナット部材をナット回転手段のナットチャックで保持するナット保持工程と、前記ナット回転手段で前記ナット部材を回転させるナット回転工程と、前記フランジ部材から前記ナット部材と一緒に前記ブレードを取り外すブレード取り外し工程と、を備えたことを特徴とする。

これにより、スピンドルからブレードを着脱する際に、刃面やフランジ端面に傷を発生させないので、従来の問題を根本的に解決することができ、且つ作業効率を向上させることができる。

本発明のブレード自動交換方法の態様において、前記クランプ爪を前記ブレード胴体部の端面に押し当てたときに前記ナット回転手段のナットチャックが前記ナット部材の端面に当接することが好ましい。

更には、前記クランプ爪の前記スピンドル側の面が段差構造に形成され、段差構造の凹面で前記ブレード胴体部の端面に押し当て、凸面で前記ブレード胴体部の周面を把持することが好ましい。

更に、本発明のブレード自動交換方法の態様において、前記ブレード着脱工程により前記フランジ部材から取り外した旧ブレードを仮置きする旧ブレード仮置工程と、取り付ける新ブレードを保持して前記フランジ部材の前記ブレード挿嵌部に挿嵌する新ブレード挿嵌工程と、前記新ブレードのブレード胴体部の端面にクランプ手段のクランプ爪を押し当てる新ブレード押し当て工程と、前記クランプ爪を前記端面に押し当てた状態で、該クランプ爪により前記ブレード胴体部の周面を把持する新ブレードクランプ工程と、前記ナット部材を回転させて該ナット部材を締め付けることにより前記新ブレードを前記フランジ部材に取り付けるナット回転工程と、を備えることが好ましい。

本発明のブレード自動交換装置及びブレード自動交換方法によれば、スピンドルからブレードを着脱する際に、刃面やフランジ端面に傷を発生させないので、従来の問題を根本的に解決することができ、且つ作業効率を向上させることができる。

スピンドルへのブレード取り付け構造の説明図 本発明のブレード自動交換装置の全体構成の斜視図 本発明のブレード自動交換装置を上から見た図 ブレード着脱機構部を説明する側面断面図 ブレード着脱機構部のクランプ手段とナット回転手段の説明図 本発明のブレード自動交換方法においてブレード着脱機構部をスピンドル方向に前進させて使用済みの旧ブレードの取り外しを開始する図 ブレード着脱機構部のクランプ爪をブレードへ押し当てる押し当て工程図 クランプ爪でブレードを把持するクランプ工程図 ブレード着脱機構部のナットチャックでナット部材を保持するナット保持工程図 ナットチャックでナット部材を緩める方向に回転するナット回転工程図 使用済みブレードの取り外しが終了しブレード着脱機構部を退避する退避工程図 ブレード着脱機構部をスピンドル方向に前進させて交換する新ブレードの取り付けを開始する図 ブレード着脱機構部のクランプ爪をブレードへ押し当てる押し当て工程図 クランプ爪でブレードを把持するクランプ工程図 ナットチャックでナット部材を締め付ける方向に回転するナット回転工程図 クランプ爪の把持を解除した状態でナット部材を再度締め付ける再締め付け工程図 ブレードの交換を終了しブレード着脱機構部を退避する退避工程図

以下、添付図面に従って本発明のブレード自動交換装置及びブレード自動交換方法に関する実施の形態について説明する。

［ブレード取り付け構造］
図１は、丸刃形状のブレードをスピンドルへ取り付けるブレード取付け構造を示すものである。図１（Ａ）はスピンドルにブレードを取り付ける前の図で、図１（Ｂ）はブレードをスピンドルに取り付けた後の図である。

図１に示すように、スピンドル１０のシャフト１１先端部にブレード取付用のフランジ部材１２が設けられ、ブレード１４はフランジ部材１２を介してスピンドル１０に取り付けられる。

図１（Ａ）に示すように、フランジ部材１２は、ブレード１４の直径よりも小さな円板状のブレード保持部１２Ａと、ブレード保持部１２Ａの中心部から軸芯方向に突起した円柱状のブレード挿嵌部１２Ｂとで構成される。そして、フランジ部材１２の軸芯方向に形成された貫通孔（図示せず）にフランジ固定ボルト１６が挿入され、スピンドル１０のシャフト１１の先端面から軸芯方向に穿設された螺合孔（図示せず）に螺合する。これにより、フランジ部材１２がスピンドル１０に固定される。

ブレード１４は、上記したフランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに挿嵌するブレード中心孔（図示せず）が形成された円筒状のブレード胴体部１５と、ブレード胴体部１５のスピンドル側の面に一体的に形成されてフランジ部材１２のブレード保持部１２Ａよりも大径な刃部１７と、で構成される。

刃部１７が形成された刃面は平坦面に形成され、フランジ部材１２のブレード保持面１２Ｃに面接するとともに、刃面からブレード胴体部１５がスピンドル反対側に突起している。この突起したブレード胴体部１５を後記するクランプ手段４０のクランプ爪５０で把持する。

そして、フランジ部材１２にブレード１４を取り付ける場合には、ブレード挿嵌部１２Ｂにブレード中心孔を挿嵌させて、ブレード両面をブレード保持面１２Ｃとブレード挿嵌部１２Ｂに螺合されるナット部材１８とで挟持することでブレード１４をフランジ部材１２に着脱自在に取り付ける。したがって、ブレード挿嵌部１２Ｂの前記した挟持する位置には、ナット部材１８が螺合する雄ネジが刻設されている。

上述の通り、ブレード１４はフランジ部材１２を介してスピンドル１０に取り付けられている。したがって、以下の記載では、フランジ部材１２に対してブレード１４を着脱することで説明するが、スピンドル１０に対してブレード１４を着脱することと同義である。また、以下に記載するブレード自動交換装置２０の各機構部の動作説明は、フランジ部材１２からブレード１４を取り外すときの動作で説明する。

［ブレード自動交換装置の全体構成］
図２はブレード自動交換装置２０の全体構成を示す斜視図、図３は上面図である。また、図４はブレード着脱機構部２２を説明する側面図であり、ブレード着脱機構部２２の要部を拡大した部分拡大図Ａ及びＢを一緒に図示している。

なお、図２及び図３において、スピンドル１０として、２台のスピンドル１０Ａ、１０Ｂを対向配置した例で図示しているが、本実施の形態でのブレード１４の着脱は右側のスピンドル１０Ａについて行う場合で説明する。

これらの図に示すように、ブレード自動交換装置２０は、主として、ブレード着脱機構部２２、ブレード仮置き機構部２４、ブレード挿嵌機構部２６で構成される。そして、ブレード着脱機構部２２及びブレード挿嵌機構部２６は、移動機構部２７によってスピンドル１０に正対させるように移動される。

移動機構部２７は、主として、基台２８上に旋回自在に支持された円板状の旋回テーブル３０と、旋回テーブル３０を旋回させる旋回モータ３２とで構成される。また、旋回テーブル３０と、旋回モータ３２の回転軸（図示せず）に設けられたプーリ（図示せず）との間にタイミングベルト３４が掛け渡され、ブレード自動交換を制御する制御部３６によって旋回タイミングが制御される。

そして、旋回テーブル３０上には、直径方向に直動ガイドレール３８が敷設され、直動ガイドレール３８の一方端側にブレード着脱機構部２２が配置され、他方端側にブレード挿嵌機構部２６が配置される。

また、ブレード仮置き機構部２４は、基台２８上であって、旋回テーブル３０の近傍に配置される。

なお、図示しなかったが、基台２８はブレード１４を交換する交換位置と、待機する待機位置との間で移動可能に設けられ、スピンドル１０からブレード１４を着脱するときに、図２及び図３の位置に移動する。

（ブレード着脱機構部）
ブレード着脱機構部２２は、ナット部材１８を締め付けてブレード１４をフランジ部材１２に取り付けたり（着動作）、ナット部材１８を緩めてブレード１４をフランジ部材１２から取り外したり（脱動作）する機構部である。即ち、ブレード着脱機構部２２は、クランプ手段４０と、ナット回転手段４２と、クランプ手段４０及びナット回転手段４２をスピンドル１０Ａに対して進退させる進退手段４４とで構成される。

クランプ手段４０及びナット回転手段４２は、直動ガイドレール３８にリニアベアリング３９（図４参照）を介してスライド自在に設けられたスライド部材４６に搭載される。即ち、スライド部材４６のスピンドル１０Ａ側に立設された支持部材４８に、クランプ手段４０及びナット回転手段４２が支持される。

次にクランプ手段４０の構成を説明する。

図２〜図４に示すように、クランプ手段４０は、上爪５０Ａと下爪５０Ｂとで構成されるクランプ爪５０と、上爪５０Ａと下爪５０Ｂとを上下方向にスライド自在に支持するレール（図示せず）と、上爪５０Ａと下爪５０Ｂとを把持動作（クランプ動作）させるクランプ駆動シリンダ５２と、で構成される。なお、図４では、クランプ爪５０、レール、及びクランプ駆動シリンダ５２の連結関係は省略している。また、本実施の形態では、クランプ爪５０を上爪５０Ａと下爪５０Ｂとの２つの爪で説明するが、爪の数はこれに限定されるものではない。

図５は、クランプ手段４０のクランプ爪５０及びナット回転手段４２のナットチャック５４をスピンドル１０Ａ側から見た図である。図５（Ａ）は支持部材４８に支持されたクランプ爪５０のみを示し、図５（Ｂ）はクランプ爪５０とナットチャック５４を示す。図５（Ｃ）はクランプ爪５０をブレード胴体部１５の端面１５Ａ（図１（Ｂ）参照）に押し当ててブレード胴体部１５の周面１５Ｂ（図１（Ｂ）参照）を把持している図である。なお、図５（Ｃ）の二点鎖線はブレード１４を示す。

図５（Ａ）に示すように、クランプ爪５０を構成する上爪５０Ａは上に凸な湾曲形状に形成され、下爪５０Ｂは下に凸な湾曲形状に形成される。そして、図５（Ｃ）に示すように、上爪５０Ａと下爪５０Ｂは、ブレード１４のブレード胴体部１５に対して直交する方向に延設される。

また、図４中の要部拡大図Ａは上爪５０Ａの段差構造を示す断面図であり、ブレード１４を網目模様で示した。図４の要部拡大図Ａにおいて、上爪５０Ａは図４の表裏方向に延設されている。図４の要部拡大図Ａに示すように、湾曲形状に形成された上爪５０Ａのスピンドル１０側の面は、外縁側（要部拡大図Ａの上側）の凸面ａと内縁側（要部拡大図Ａの下側）の凹面ｂとの段差構造に形成される。同様に、図４の本体図に示すように、湾曲形状に形成された下爪５０Ｂのスピンドル側の面は、外縁側（図４の下側）の凸面ｃと内縁側（図４の上側）の凹面ｄとの段差構造に形成される。

これにより、ブレード着脱機構部２２をスピンドル１０Ａ側に前進させることによって、クランプ爪５０の上爪５０Ａの凹面ｂと下爪５０Ｂの凹面ｄとがブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当たる。即ち、図５（Ｃ）で説明すると、上爪５０Ａと下爪５０Ｂの網目部分がブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当たる。

ちなみに、クランプ爪５０がブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当たることが可能なように、ブレード胴体部１５の直径はナット部材１８の直径よりも大きく形成されている。

クランプ爪５０をブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当てて密着させた状態で、クランプ駆動シリンダ５２を駆動してクランプ爪５０を閉じ動作させる。これにより、上爪５０Ａの上部ａと下爪５０Ｂの下部とがブレード胴体部１５の周面１５Ｂの４箇所を、線接触状態で把持する。

このようにクランプ爪５０でブレード胴体部１５の周面１５Ｂの複数か所を線接触状態で把持することで、フランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに挿嵌されたブレード１４が動かないように把持される。特に、ブレード１４の回転方向の動きがロックされる。

なお、クランプ爪５０とブレード胴体部１５の周面１５Ｂとの線接触する数は４箇所に限定するものではない。

次にナット回転手段４２について説明する。

図２〜図４に示すように、ナット回転手段４２は、ナット部材１８の周縁部をチャックする円盤状のナットチャック５４と、ナットチャック５４を回転させるナット回転モータ５６と、ナット回転モータ５６の動力をナットチャック５４に伝達する動力伝達機構とで構成される。動力伝達機構は、複数のギア５８、６０やトルクリミッタ６２等で構成される。

図５（Ｂ）に示すように、ナット回転手段４２は、支持部材４８から横方向に突出した突出部４８Ａに設けられた軸受６３にナットチャック５４の回転軸５４Ａが回転自在に支持される。

図４に示すように、ナットチャック５４は、クランプ爪５０の上爪５０Ａと下爪５０Ｂとの間であって、スピンドル１０Ａ側から見て、クランプ爪５０がブレード胴体部１５に突き当たる面よりも所定長Ｌだけ凹んだ位置に配置される。

ここで、所定長Ｌとは、クランプ爪５０をブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当てた時に、同時にナットチャック５４がナット部材１８の端面１８Ａに当接するための凹み寸法を言う。また、クランプ爪５０がブレード胴体部１５に突き当たる面とは、上爪５０Ａの凹んだ下部ｂの面と下爪５０Ｂの凹んだ上部ｄの面とを結ぶ面を言う。

したがって、ブレード着脱機構部２２がスピンドル１０Ａ側に前進したときに、クランプ爪５０がブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当たり、同時にナットチャック５４がナット部材１８の端面１８Ａに当接するようになっている。これにより、クランプ手段４０とナット回転手段４２とを１つのスライド部材４６に搭載してスピンドル１０Ａに対して進退させることができるので、ブレード自動交換装置２０をコンパクト化できる。

また、ナットチャック５４の周縁部には、４枚の板バネをリング状に配設したチャック爪６４が設けられ、チャック爪６４でナット部材１８の外周部をチャックする。なお、チャック爪６４の板バネ枚数は４枚に限定するものではない。

図４中の要部拡大図Ｂは、チャック爪６４先端の鈎形状の係合部Ｐがナット部材１８の係合溝Ｑに係合している断面図であり、ブレード胴体部１５を網目模様で示した。

図５（Ｂ）に戻って、円盤状のナットチャック５４の周縁部内側面には、９０度間隔で合計４つのピン６６が出没自在に設けられる。

一方、図４の本体図に示すように、ナット部材１８の端面１８Ａには、ナットチャックの４つのピン６６に対応してピン６６が挿入されるナット部材１８のピン孔１８Ｂが合計４つ形成されている。ピン６６及びピン孔１８Ｂの数は４つに限定されない。

ピン６６を出没させる手段としては例えばバネ（図示せず）の付勢力を利用することができる。即ち、ナットチャック５４をナット部材１８の端面に当接させた状態でナットチャック５４を回転し、ナットチャック５４のピン６６と、ナット部材１８のピン孔１８Ｂとが一致にしたときにピン６６が飛び出してナット部材１８のピン孔１８Ｂに挿入される方式を採用できる。

これにより、ナットチャック５４がスピンドル１０Ａ側に前進して、フランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに挿嵌されたナット部材１８に当接することにより、ナットチャック５４のチャック爪６４が開いてナット部材１８の周縁部をチャックするとともに、ピン６６がナット部材１８のピン孔１８Ｂに挿入される。

この状態でナット回転モータ５６を駆動することによって、フランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに挿嵌されたナット部材１８を正方向又は逆方向に回転させ、ナット部材１８を締め付けたり、緩めたりすることができる。また、ナットチャック５４のチャック爪６４でナット部材１８をチャックしているので、ナット部材１８を緩めた後、ナット部材１８をブレード挿嵌部１２Ｂから引き抜くことができる。

次に進退手段４４の構成について説明する。

図２及び図３に示すように、直動ガイドレール３８の近傍に、ピストンロッド６８Ａのストローク動作が直動ガイドレール３８に平行なシリンダ装置６８が設けられる。

一方、スライド部材４６からピストンロッド６８Ａの先端部側にブラケット８０が突出される。そして、ピストンロッド６８Ａの先端部とブラケット８０とが連結される。これにより、シリンダ装置６８のピストンロッド６８Ａが伸び動作をすると、ブレード着脱機構部２２がスピンドル１０Ａに接近する方向に前進し、ピストンロッド６８Ａが縮み動作をすると、ブレード着脱機構部２２がスピンドル１０Ａから離間する方向に後退する。

（ブレード仮置き機構部）
図２及び図３に示すように、ブレード仮置き機構部２４は、基台２８上に立設された支柱８２の上端部に、ブレード１４のブレード中心孔が挿通される円柱状の挿通軸８４が水平方向に設けられる。これにより、クランプ手段４０及びナット回転手段４２によりフランジ部材１２からブレード１４を取り外した後、ブレード仮置き機構部２４の位置へ旋回テーブル３０を旋回させて、取り外したブレード１４を挿通軸８４に仮置きすることができる。

なお、ブレード仮置き機構部２４は、１台でもよいが、複数台設けることが好ましい。図２及び図３では２台設けた例で示しており、１台のブレード仮置き機構部２４にはブレード１４が仮置きされた図で示している。

これにより、スピンドル１０が複数台ある場合に、１台のブレード仮置き機構部２４に比べて複数台のスピンドル１０のブレード１４を短時間で交換することができる。

（ブレード挿嵌機構部）
図２及び図３に示すように、ブレード挿嵌機構部２６は、直動ガイドレール３８にリニアベアリング９０を介してスライド自在に設けられたスライド部材９２に搭載される。

ブレード挿嵌機構部２６は、交換するブレード１４を保持し、交換先のスピンドル１０Ａにおけるフランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂにブレード１４を挿嵌する機構部である。即ち、ブレード挿嵌機構部２６は、ブレードチャック８６と、ブレードチャック８６をスピンドル１０Ａに対して進退させる進退手段８８とで構成される。

ブレードチャック８６は、ブレード１４のブレード胴体部１５をチャックして保持できる手段であればどのような手段でもよい。図２及び図３では、垂直面上において１２０度の中心角で放射状に配設された３本の拡縮自在なブレードチャック爪８６Ａを、チャック本体部８６Ｂに設けたメカニカルチャックの例で図示している。

また、ブレード挿嵌機構部２６は、ブレード着脱機構部２２の進退手段４４と同様であり、スライド部材９２から突出したブラケット９４にシリンダ装置９６のピストンロッド９６Ａの先端部が連結される。

［制御部］
図２及び図３に示すように、制御部３６は、信号ケーブル又は無線を介して、ブレード着脱機構部２２、ブレード挿嵌機構部２６、及び旋回テーブル３０の旋回モータ３２に接続され、これらを制御することによって、以下に説明する動作ステップを実施する。

次に、上記の如く構成されたブレード自動交換装置２０を用いてブレード１４を交換するブレード自動交換方法を説明する。

［ブレード自動交換方法］
本実施の形態のブレード自動交換方法では、図２及び図３の右側のスピンドル１０Ａから使用済みの旧ブレード１４Ａを取り外し、交換する新ブレード１４Ｂを取り付けるまでの動作ステップで説明する。

なお、動作ステップの説明は、図６〜図１７を用いて説明するが、特徴的なステップであるブレード着脱機構部２２の動作ステップを図示し、ブレード仮置き機構部２４及びブレード挿嵌機構部２６の動作ステップは図示していない。

作業者は、ブレード交換の前準備として、スピンドル１０Ａのシャフト１１が回転しないように、ロックピン（図示せず）によって回転拘束してから、ブレード自動交換装置２０の運転を開始する。これにより、制御部３６からの指令によって、以下の動作ステップが自動的に行われる。

先ず、図６〜図１１に示すように、ブレード着脱機構部２２は、ブレード着脱工程のうちフランジ部材１２から旧ブレード１４Ａを取り外すブレード脱工程を行う。

図６に示すように、クランプ手段４０とナット回転手段４２を搭載するスライド部材４６を矢印方向Ｘ₁に前進させる（旧ブレード取り外し開始工程）。

そして、図７に示すようにクランプ手段４０のクランプ爪５０を旧ブレード１４Ａのブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当てる（旧ブレード押し当て工程）。これにより、クランプ爪５０をブレード胴体部１５の端面１５Ａに密着させる。同時に、ナット回転手段４２のナットチャック５４がナット部材１８の端面に当接する。旧ブレード１４Ａに押し当てる力は１００ｇｆ程度の小さな力でよい。

次に、図８に示すように、クランプ爪５０の上爪５０Ａ及び下爪５０Ｂを接近する矢印方向Ｙ₁に移動させて、ブレード胴体部１５の周面１５Ｂを把持する（旧ブレードクラン
プ工程）。これにより、旧ブレード１４Ａはクランプ爪５０によって動かないように固定される。特に旧ブレード１４Ａの回転方向の動きがロックされる。

次に、図９に示すように、ナット回転手段４２のナットチャック５４をナット部材１８の端面１８Ａに当接した状態で回転させて、ナットチャック５４のピン６６をナット部材１８のピン孔１８Ｂに挿入する。合わせて、ナットチャック５４のチャック爪６４でナット部材１８をチャックする（ナット保持工程）。

次に、図１０に示すように、ナットチャック５４を矢印方向Ｚ₁に回転動作させてナット部材１８を回転し、ナット部材１８の締結を完全に緩める（ナット回転工程）。これにより、フランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに形成された雄ネジからナット部材１８が外れる。このナットチャック５４の回転動作において、旧ブレード１４Ａはクランプ爪５０で動かないように固定されている。これにより、ナット部材１８の回転と一緒に旧ブレード１４Ａが連れ回りすることを防止できる。したがって、旧ブレード１４Ａの刃面とフランジ部材１２のブレード保持面１２Ｃとが擦れることがない。

また、クランプ爪５０で旧ブレード１４Ａを把持する際に、クランプ爪５０をブレード胴体部１５の端面１５Ａに押しつけて密着させた状態で旧ブレード１４Ａを把持できるので、把持されている旧ブレード１４Ａのがたつきがなくなる。したがって、ナット回転手段４２でナット部材１８を回転させたときに、旧ブレード１４Ａが振動しないので、刃面やブレード保持面１２Ｃに傷がつくのを一層確実に防止できる。

この結果、旧ブレード１４Ａをスピンドル１０Ａから取り外す際に、従来のようにブレードの刃面やフランジ部材１２のブレード保持面１２Ｃに傷がつくことを確実に防止できる。

次に、図１１に示すように、スライド部材４６を矢印方向Ｘ₂に後退させて、ナット部材１８と旧ブレード１４Ａとをフランジ部材１２から取り外す（退避工程）。このとき、旧ブレード１４Ａはクランプ爪５０に把持され、ナット部材１８はナットチャック５４にチャックされており、ナット部材１８と旧ブレード１４Ａとを一体物としてフランジ部材１２から取り外すことができる。

次に、ブレード着脱機構部２２とブレード仮置き機構部２４とにより、取り外した旧ブレード１４Ａを仮置きする仮置き工程が行われる。

即ち、旋回テーブル３０を旋回し、ブレード着脱機構部２２をブレード仮置き機構部２４に正対する位置に移動させる。そして、スピンドル１０Ａのフランジ部材１２から取り外した旧ブレード１４Ａをブレード仮置き機構部２４の挿通軸８４に挿嵌させる（旧ブレード仮置き工程）。これにより、ブレード着脱機構部２２にはナット部材１８のみが保持された状態となる。

次に、ブレード挿嵌機構部２６のより、旧ブレード１４Ａが取り外されたスピンドル１４Ａのフランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに新ブレード１４Ｂを挿嵌するブレード挿嵌工程が行われる。

即ち、旋回テーブル３０を旋回し、ブレード挿嵌機構部２６をスピンドル１０Ａに正対させる。そして、ブレード挿嵌機構部２６をスピンドル１０Ａ方向に前進させて、ブレードチャック８６にチャックした交換する新ブレード１４Ｂを、フランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに挿嵌する（新ブレード挿嵌工程）。

次に、図１２〜図１７に示すように、ブレード着脱機構部２２により、ブレード着脱工程のうち、フランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに挿嵌された新ブレード１４Ｂを取り付けるブレード着工程が行われる。

先ず、旋回テーブル３０を旋回し、ナット部材１８を保持したブレード着脱機構部２２を、スピンドル１０Ａに正対する位置に移動させる。スピンドル１０Ａのフランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂにはブレード挿嵌機構部２６によって新ブレード１４Ｂが既に挿嵌されている（新ブレード取り付け開始工程）。

次に、図１２に示すように、ナット部材１８を保持したブレード着脱機構部２２を、矢印方向Ｘ₁に前進させて、図１３に示すようにクランプ手段４０のクランプ爪５０をブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当てる（新ブレード押し当て工程）。同時に、ナットチャック５４に保持されたナット部材１８がフランジ部材１２のブレード挿嵌部１２Ｂに挿嵌される。

次に、図１４に示すように、クランプ爪５０の上爪５０Ａ及び下爪５０Ｂを接近する矢印方向Ｙ₁に移動させて、ブレード胴体部１５の端面１５Ａに押し当てた状態でブレード
胴体部１５の周面１５Ｂを把持する（新ブレードクランプ工程）。これにより、新ブレード１４Ｂはクランプ爪５０によって動かないように固定される。特に、新ブレード１４Ｂの回転方向の動きがロックされる。

次に、図１５に示すように、ナットチャック５４を矢印方向Ｚ₂に回転動作させてナット部材１８を回転して締め付け、新ブレード１４Ｂをナット部材１８とフランジ部材１２のブレード保持面１２Ｃとに挟持する（ナット回転工程）。

このナットチャック５４の回転動作において、新ブレード１４Ｂはクランプ爪５０で動かないように固定されている。これにより、ナット部材１８の回転と一緒に新ブレード１４Ｂが連れ回ることを防止できる。したがって、新ブレード１４Ｂの刃面やフランジ部材１２のブレード保持面１２Ｃが擦れることがない。

また、クランプ爪５０で新ブレード１４Ｂを把持する際に、クランプ爪５０をブレード胴体部１５の端面１５Ａに押しつけて密着させた状態で新ブレード１４Ｂを把持できるので、把持されている新ブレード１４Ｂのがたつきがなくなる。したがって、ナット回転手段４２でナット部材１８を回転させたときに、新ブレード１４Ｂが振動しないので、刃面やブレード保持面１２Ｃに傷がつくのを一層確実に防止できる。

この結果、新ブレード１４Ｂをスピンドル１０Ａに取り付ける際に、従来のように刃面やブレード保持面１２Ｃに傷がつくことを確実に防止できる。

次に、図１６に示すように、クランプ爪５０の上爪５０Ａと下爪５０Ｂを離間する矢印方向Ｙ₂に動作させて、新ブレード１４Ｂからクランプ爪５０を外し、ナットチャック５４をナット部材１８に押し当てた状態でナットチャック５４を矢印方向Ｚ₂に再度回転動作させてナット部材１８を確実に締め付ける（ナット締め付け工程）。

この最終的な締め付けにおいて、新ブレード１４Ｂはナット部材１８とフランジ部材１２のブレード保持面１２Ｃで挟持されており、且つナット部材１８の回転量は極めて小さいので、ブレードの刃面やフランジ部材１２のブレード保持面１２Ｃに傷がつくことはない。

最後に、図１７に示すように、スライド部材４６を矢印方向Ｘ₂に後退させて、ブレード着脱機構部２２をスピンドル１０Ａから退避させる。

以上のステップにより、スピンドル１０Ａから使用済みの旧ブレード１４Ａを自動的に取り外して、交換する新ブレード１４Ｂを自動的に取り付けることができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…スピンドル、１１…シャフト、１２…フランジ部材、１２Ａ…ブレード保持部、１２Ｂ…ブレード挿嵌部、１２Ｃ…ブレード保持面、１４…ブレード、１４Ａ…旧ブレード、１４Ｂ…新ブレード、１５…ブレード胴体部、１６…フランジ固定ボルト、１７…刃部、１８…ナット部材、１８Ａ…ナット部材の端面、１８Ｂ…ナット部材のピン孔、２０…ブレード自動交換装置、２２…ブレード着脱機構部、２４…ブレード仮置き機構部、２６…ブレード挿嵌機構部、２８…基台、３０…旋回テーブル、３２…旋回モータ、３４…タイミングベルト、３６…制御部、３８…直動ガイドレール、３９…リニアベアリング、４０…クランプ手段、４２…ナット回転手段、４４…進退手段、４６…スライド部材、４８…支持部材、５０…クランプ爪、５０Ａ…上爪、５０Ｂ…下爪、５２…クランプ駆動シリンダ、５４…ナットチャック、５６…ナット回転モータ、５８、６０…ギア、６２…トルクリミッタ、６４…ナットチャックのチャック爪、６６…ナットチャックのピン、６８…シリンダ装置、６８Ａ…ピストンロッド、８０…ブラケット、８２…支柱、８４…挿通軸、８６…ブレードチャック、８８…進退手段、９０…リニアベアリング、９２…スライド部材、９４…ブラケット、９６…シリンダ装置、９６Ａ…ピストンロッド

Claims (2)

1. スピンドルに設けられたブレード挿嵌部にブレード中心孔を挿嵌させて前記ブレード挿嵌部にナット部材を螺合することにより前記スピンドルに着脱自在に取り付けられるブレードの着脱装置であって、
   前記ブレード中心孔が形成されたブレード胴体部の端面に押し当てた状態で前記ブレード胴体部の周面を把持するクランプ手段と、
   前記ナット部材を回転させるナット回転手段と、
   を備えるブレード着脱装置。
2. スピンドルに設けられたブレード挿嵌部にブレード中心孔を挿嵌させて前記ブレード挿嵌部にナット部材を螺合することにより前記スピンドルに着脱自在に取り付けられるブレードの着脱方法であって、
   前記ブレード中心孔が形成されたブレード胴体部の端面にクランプ手段のクランプ爪を押し当てた状態で、前記クランプ爪により前記ブレード胴体部の周面を把持するブレードクランプ工程と、
   前記ナット部材をナット回転手段のナットチャックで保持し、前記ナット回転手段で前記ナット部材を回転させるナット回転工程と、
   を備えるブレード着脱方法。
   

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