JP2020199603A - 加工装置 - Google Patents

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【課題】剛性を落とすことを抑制しつつ、保持テーブルに伝わる振動を防止することができる加工装置を提供すること。【解決手段】加工装置1は、保持テーブル10と、加工手段20と、X軸移動ユニット30と、を備える。加工装置1は、保持テーブル10の保持面11を支持するベース14と、ベース14を支持し、X軸ナット34を介してX軸方向に移動することでベース14を介して保持テーブル10の保持面11をX軸方向に移動させるX軸スライダー15と、がワッシャーを介してボルト16で少なくとも3箇所ねじ止めされている。加工装置1は、ベース14とX軸スライダー15との隙間17に、X軸スライダー15のX軸方向の移動にともないベース14上で発生する振動を吸収する減衰材18を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、加工装置に関する。
保持テーブルに保持された被加工物を加工する加工装置であって、保持テーブルを支持するX軸スライダーをボールねじの回転によってX軸方向に移動させることで、保持テーブルをX軸方向に移動させる構成が知られている(特許文献1参照)。
特開2018−083237号公報
通常、加工装置では、ボールねじの回転に伴い微小な揺れが発生し、これがX軸スライダーを介して保持テーブルのベースに伝わっている。そして、このベースに伝わる振動により、ベースの上に保持される保持テーブルに独自の振動が励起される。保持テーブル上面での振動は加工品質の悪化につながるため、保持テーブル上面の振動を防止する必要がある。
保持テーブル上面の振動を防止するため、振動源であるボールねじとX軸ナットを介して係合しているX軸スライダーと、振動源の上に設置され、振動を抑制したい対象物である保持テーブルとの間に、樹脂のような軟らかい素材を挟むことで、振動の伝達が切れ、振動が防止されることが期待される。しかしながら、軟らかい素材の上に設置された対象物である保持テーブルは、下にあるX軸スライダーからの振動は切れたとしても、それ自体に衝撃が加わると揺れやすくなり、剛性が落ちるという問題があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、剛性を落とすことを抑制しつつ、保持テーブルに伝わる振動を防止することができる加工装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の加工装置は、被加工物を保持する保持テーブルと、被加工物を加工する加工手段と、該保持テーブルと該加工手段とを、X軸方向に相対的に移動させる移動ユニットと、を備える加工装置であって、該移動ユニットは、軸心がX軸方向と平行に配置されるボールねじと、該ボールねじを軸心回りに回転させるモータと、該ボールねじと平行に設置されるガイドレールと、該ボールねじに固定されるX軸ナットと、を備え、該保持テーブルは、被加工物を保持する保持面と、該保持面を回転可能に支持するモータを収容する筐体と、該筐体を支持するベースと、該ベースを支持し、該X軸ナットに固定され、該ガイドレールに係合し、該ボールねじの回転に伴い該ガイドレールに沿って移動するX軸スライダーと、を備え、該ベースは、該X軸スライダーに固定され、該ベースと該X軸スライダーとの間に該X軸スライダーの移動にともない発生する振動を吸収する減衰材を備えることを特徴とする。
該減衰材は、該ベースの下面と該X軸スライダーの上面に接触する厚み以上であってもよい。
該ベースは、該X軸スライダーにワッシャーを介してボルトで少なくとも3箇所ねじ止めされ、そのうち2箇所の該ボルトは高さ調整手段を備え、該ワッシャーによって形成された該ベースと該X軸スライダーとの隙間に該X軸スライダーの該X軸方向の移動にともない該ベース上で発生する振動を吸収する減衰材を備えてもよい。
本願発明は、剛性を落とすことを抑制しつつ、保持テーブルに伝わる振動を防止することができる。
図1は、実施形態に係る加工装置の構成の概略を示す斜視図である。 図2は、実施形態に係る加工装置の構成の要部を示す側面図である。 図3は、実施形態に係る加工装置の構成の要部を示す上面図である。 図4は、実施形態に係る加工装置の構成の要部の詳細を示す断面図である。 図5は、実施形態に係る加工装置の構成の要部の詳細を示す断面図である。 図6は、実施形態に係る加工装置のベースの一例を示す底面図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る加工装置1を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係る加工装置1の構成の概略を示す斜視図である。実施形態に係る加工装置1は、例えば、図1に示すように、被加工物100に設定された分割予定ライン103に沿って切削加工を実施する。加工装置1は、本発明では、切削加工を実施する形態に限定されず、レーザー光線を用いたアブレーション加工やステルスダイシングを実施する形態であってもよい。
まず、実施形態に係る加工装置1の加工対象である被加工物100について説明する。被加工物100は、図1に示すように、シリコン、サファイア、ガリウムなどを基板101とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。被加工物100は、基板101の表面102に形成された複数の分割予定ライン103によって格子状に区画されたデバイス領域104を備える。
被加工物100は、表面102の裏側の裏面106に基板101より径の大きい粘着テープであるダイシングテープ107が貼着され、ダイシングテープ107の外周に環状のフレーム108が貼着される。すなわち、被加工物100は、環状のフレーム108の開口にダイシングテープ107を介して支持されている。
なお、被加工物100の基板101の材質、形状、構造、大きさ等に制限はなく、例えば、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる任意の形状の基板101を被加工物100として用いることもできる。また、デバイス領域104及びデバイス領域104に形成される各デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。さらに、被加工物100の基板101の表面102に、機能層としてのLow−k層ともいう低誘電率絶縁体被膜を積層し、低誘電率絶縁体被膜が回路を形成する導電体膜と積層されてデバイス領域104の各デバイスを形成する構成としてもよい。
次に、実施形態に係る加工装置1について説明する。加工装置1は、図1に示すように、被加工物100を保持する保持テーブル10と、分割予定ライン103に沿って被加工物100を加工する加工手段20と、加工送り手段であるX軸移動ユニット30と、割り出し送り手段であるY軸移動ユニット50と、切り込み送り手段であるZ軸移動ユニット60と、を備える。なお、以下の説明に用いられるX軸方向(第1方向、所定の方向)、Y軸方向(第2方向)、及びZ軸方向(第3方向)は、互いに垂直であるものとする。
保持テーブル10は、分割予定ライン103に沿った加工が可能な状態に表面102を露出させて、被加工物100の裏面106側を保持する。保持テーブル10は、具体的には、テーブル面においてダイシングテープ107を介して裏面106側を吸着保持するとともに、テーブル面の外周の把持部でフレーム108を把持して保持する。
加工手段20は、切削ブレード21を含み、切削ブレード21で分割予定ライン103に沿って切削加工をすることで、被加工物100を切削加工する切削手段であり、加工手段20−1と、加工手段20−2と、を含む。加工装置1は、図1に示すように、加工手段20−1,20−2を2つ備えた、すなわち、2スピンドルのダイサ、いわゆるフェイシングデュアルタイプの切削装置である。
Y軸移動ユニット50とZ軸移動ユニット60とは、図1に示すように、加工装置1の装置本体2にX軸移動ユニット30を跨いで設けられた門型の支持構造3に設けられている。支持構造3は、装置本体2のX軸移動ユニット30を挟む両側にそれぞれ立設された柱部3−1,3−2と、柱部3−1,3−2の上端を連結する水平梁3−3と、で構成されている。加工装置1は、本実施形態では、二対のY軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60を有しており、一方の一対のY軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60が、一方の柱部3−1及び水平梁3−3に渡って設けられ、他方の一対のY軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60が、他方の柱部3−2及び水平梁3−3に渡って設けられている。
加工手段20−1は、切削ブレード21−1を含む。加工手段20−1は、一方の一対のY軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60を介して、一方の柱部3−1に設けられている。一方の一対のY軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60は、保持テーブル10に対する加工手段20−1の相対位置を、それぞれY軸方向及びZ軸方向に移動する。
加工手段20−2は、切削ブレード21−2を含む。加工手段20−2は、他方の一対のY軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60を介して、他方の柱部3−2に設けられている。他方の一対のY軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60は、保持テーブル10に対する加工手段20−2の相対位置を、それぞれY軸方向及びZ軸方向に移動する。
Y軸移動ユニット50及びZ軸移動ユニット60には、保持テーブル10に対する加工手段20−1及び加工手段20−2のそれぞれの相対位置を測定する不図示のY軸測定ユニット及びZ軸測定ユニットがそれぞれ設けられている。
図2は、実施形態に係る加工装置1の構成の要部を示す側面図である。図3は、実施形態に係る加工装置1の構成の要部を示す上面図である。図4は、実施形態に係る加工装置1の構成の要部の詳細を示す断面図である。図5は、実施形態に係る加工装置1の構成の要部の詳細を示す断面図である。図6は、実施形態に係る加工装置1のベース14の一例を示す底面図である。図4は、図3のIV−IV断面図である。図5は、図3のV−V断面図である。
保持テーブル10は、図2に示すように、保持面11と、保持面台12と、筐体13と、ベース14と、X軸スライダー15と、を備える。保持面11は、被加工物100を保持する面であり、保持面台12の上面に形成されている。保持面台12は、筐体13の上方に設けられ、筐体13によって支持されている。筐体13は、保持面11を回転可能に支持する不図示のモータを収容する。ベース14は、筐体13の下方に設けられ、筐体13を支持する。X軸スライダー15は、ベース14の下方に設けられ、ベース14を支持する。
X軸スライダー15は、図2に示すように、X軸移動ユニット30のX軸ナット34に固定され、X軸移動ユニット30のガイドレール33に係合し、X軸移動ユニット30のボールねじ31の回転に伴いガイドレール33に沿って移動する。
本発明の構成要素に係る移動ユニットに相当するX軸移動ユニット30は、保持テーブル10と加工手段20とをX軸方向に相対的に移動させる移動機構であり、本実施形態では、具体的には、図2に示すように、保持テーブル10を加工手段20に対してX軸方向に沿って相対的に移動させる移動機構である。
X軸移動ユニット30は、図2に示すように、軸心がX軸方向と平行に配置されるボールねじ31と、ボールねじ31を軸心回りに回転させるモータ32と、ボールねじ31と平行に設置されるガイドレール33と、ボールねじ31に固定されるX軸ナット34と、を備える。
ボールねじ31は、保持テーブル10の後述するX軸スライダー15の下部に配置されており、X軸スライダー15を支持するX軸ナット34と螺合している。モータ32は、ボールねじ31を回転駆動してX軸ナット34をX軸方向に移動させ、X軸ナット34を介してX軸スライダー15をX軸方向に移動させる。モータ32は、本実施形態では、ボールねじ31を回転駆動するための回転力を発生させるサーボモータが例示される。
ガイドレール33は、図3に示すように、Y軸方向にボールねじ31を挟んで一対に設けられており、X軸スライダー15の下部に配置された不図示のレール受け部をX軸方向に移動自在に支持する。
X軸ナット34は、ボールねじ31に螺合されて固定されており、ボールねじ31の回転駆動に伴ってX軸方向に移動する。X軸ナット34は、X軸スライダー15を支持しており、X軸方向に移動することに伴って、X軸スライダー15をX軸方向に移動させる。
X軸移動ユニット30には、図2に示すように、X軸スライダー15のX軸方向の位置を測定するX軸測定ユニット40が設けられている。X軸測定ユニット40は、図2に示すように、X軸方向に延びるX軸スライダー15の軌道に沿って装置本体2上に配置されたX軸スケール41と、X軸スケール41に向けてX軸スライダー15の下方に取り付けられたX軸読み取りユニット42と、を備える。X軸測定ユニット40は、X軸読み取りユニット42でX軸スケール41の目盛を読み取ることで、X軸スライダー15のX軸方向の位置を測定することにより、X軸スライダー15の上方に支持された保持面台12上の保持面11のX軸方向の位置を測定する。
ベース14は、本実施形態では、図3に示すように、XY平面内において、保持面台12上の保持面11よりも大きく形成されている。ベース14は、特に所定の3方向に、保持面台12上の保持面11よりも大きく形成されており、この大きく形成された3箇所に、図2に示すように、Z軸方向に沿ってボルト16が貫通する貫通孔14−2が形成されている。ここで、所定の3方向とは、保持面11に軸心を中心とする円における円周方向に概ね等間隔となる方向である。また、ベース14においてボルト16が貫通する貫通孔14−2が形成された3箇所は、保持面11に軸心を中心とする円における円周方向に概ね等間隔となる位置である。なお、ベース14は、少なくとも3箇所にボルト16が貫通する貫通孔14−2が形成されていればよく、4箇所以上に形成されていてもよい。
ベース14は、本実施形態では、図4及び図5に示すように、高さ調整手段70を有するボルト16−2が貫通する貫通孔14−2における下面14−1側の領域に、ベース14の側方側から窪んで形成された領域である窪み部14−3が形成されている。
ベース14は、本実施形態では、図5に示すように、ベース14の上方の中央部と側方とを連通する空間である空洞14−4が形成されている。空洞14−4は、本実施形態では、例えば、ベース14の中央部をZ軸方向に貫通する形態であるが、本発明はこれに限定されない。
空洞14−4は、ベース14の側方側からベース14の上方の中央部の筐体13に向けて延びる配管90が配置されている。空洞14−4内に配置される配管90は、例えば、筐体13の内部に収容された不図示のモータを駆動するための電気的配線や、保持面台12上の保持面11で被加工物100を吸引保持するためのエア管及び電気的配線、保持面11の裏に装着して保持面11における振動を測定する加速度検出器を動作させるための電気的配線等を収容する。
X軸スライダー15は、本実施形態では、図3に示すように、XY平面内において長方形状であり、ベース14よりもさらに全方位に大きく形成されている。X軸スライダー15は、ベース14に形成された3箇所の貫通孔14−2とそれぞれ対応する位置に、当該貫通孔14−2とそれぞれ連通し、ボルト16が螺合するねじ穴15−2が形成されている。
ベース14は、ボルト16が貫通孔14−2に貫通されて、貫通孔14−2と連通するX軸スライダー15のねじ穴15−2に螺合して固定されることで、図4及び図5に示すように、X軸スライダー15にワッシャー71,81を介して、図3に示すように、ボルト16で3箇所ねじ止めされている。このように、本発明では、ベース14は、X軸スライダー15に固定されていればよく、ベース14を固定する構造は、実施形態に記載されたものに限定されない。なお、ベース14は、X軸スライダー15にボルト16で少なくとも3箇所ねじ止めされていればよく、4箇所以上ねじ止めされていてもよい。
ベース14をX軸スライダー15にねじ止めしている3箇所のボルト16は、図3に示すように、そのうち1か所のボルト16−1が高さ調整手段を備えないものであり、図4及び図5に示すように、ワッシャー81を介してねじ止めしている。また、これらの3箇所のボルト16は、図3に示すように、そのうち2箇所のボルト16−2が高さ調整手段70を備えるものであり、図4及び図5に示すように、ワッシャー71を介してねじ止めしている。
ボルト16−2が備える高さ調整手段70は、図4及び図5に示すように、ワッシャー71と、調整ボルト72と、バネワッシャー73と、円筒部材74と、を備える。高さ調整手段70を構成するワッシャー71、調整ボルト72、バネワッシャー73及び円筒部材74は、いずれも中央領域をZ軸方向に沿ってボルト16−2により貫通されている。
ワッシャー71及び調整ボルト72は、いずれも窪み部14−3に設けられている。調整ボルト72の内周に形成されたねじ溝とボルト16−2とは、互いに螺合している。
バネワッシャー73は、ベース14の上面側に設けられている。円筒部材74は、ベース14の貫通孔14−2に貫通して、バネワッシャー73とワッシャー71及び調整ボルト72との間に設けられており、ボルト16−2がX軸スライダー15のねじ穴15−2に締め付けられ過ぎないように、ベース14のZ軸方向の高さを保護している。
高さ調整手段70は、ベース14の側方側から調整ボルト72を回転させることで、ワッシャー71と調整ボルト72との相対的なZ軸方向の位置を変化させることによりワッシャー71と調整ボルト72のZ軸方向の高さを変化させ、これに伴い、窪み部14−3の下面を押し上げる高さを変化させる。これにより、高さ調整手段70は、ベース14の上面の傾斜を変化させ、保持面台12上の保持面11の傾斜を変化させることができる。
本実施形態では、ベース14をX軸スライダー15にねじ止めしている3箇所のボルト16のうち、2箇所のボルト16−2に、このような高さ調整手段70が備えられているので、保持面台12上の保持面11の傾斜を好適に低減して、水平に調整することができる。
保持テーブル10では、図2、図4及び図5に示すように、ベース14の下面14−1とX軸スライダー15の上面15−1との間には、隙間17が形成されている。本実施形態では、図4及び図5に示すように、ワッシャー71,81によって、より詳細には、ステンレス等の鉄系の剛性の高い素材(剛素材)が使用されたワッシャー71,81のZ軸方向の高さに起因して、所定の高さの隙間17が形成されているが、本発明はこれに限定されず、ワッシャー71,81と同様の剛素材で形成されたいかなる機構により、隙間17が形成されてもよい。
保持テーブル10は、この隙間17に設置されたシート状の減衰材18を備える。減衰材18は、ベース14とX軸スライダー15との間に設けられ、X軸スライダー15の移動にともない発生する振動を吸収するものである。実施形態では、減衰材18は、軟らかい素材(軟素材)で形成されており、X軸スライダー15のX軸方向の移動に伴ってベース14上で発生する振動を吸収する。減衰材18の素材は、本実施形態では、ソルボセイン(登録商標)が好適に使用される。
減衰材18は、隙間17の高さ以上、すなわち、ベース14の下面14−1とX軸スライダー15の上面15−1とに接触する厚み以上である。また、減衰材18は、隙間17の高さの1.1倍以下、すなわち、ベース14の下面14−1とX軸スライダー15の上面15−1とに接触する厚みの1.1倍以下であることが好ましく、この場合、高さ調整手段70による保持面台12上の保持面11の傾斜の調整範囲の減少を抑制することができる。また減衰材18の厚みが厚すぎるとボルト16により固定されているのではなく減衰材18の上にベース14が保持されている状態になるので剛性が落ちるため上記の範囲が好ましい。
減衰材18は、ベース14と対向する側の面の全面が、ベース14の下面14−1に接触して設置されることが好ましく、すなわち、図6に示すように、ベース14の下面14−1側における貫通孔14−2、窪み部14−3及び空洞14−4が形成された領域を避けた領域14−5(図6の斜線が付された領域)に設置されることが好ましく、この場合、減衰材18の振動吸収機能を効率よく発揮させることができる。なお、減衰材18は、本実施形態では領域14−5の一部に設置しているが、本発明はこれに限定されず、領域14−5の全面に設置してもよい。
本実施形態では、ベース14及びX軸スライダー15が、共にXY平面内において、保持面台12上の保持面11よりも大きく形成されているので、減衰材18は、ベース14の下面14−1側における保持面11がZ軸方向に投影される領域14−6(図6の破線内の領域)の端部までに渡って設置することができ、これにより、保持面11の端部まで好適に振動を防止することができる。
減衰材18は、図6に示すように、本実施形態のように個片化して設置する場合、中央の空洞14−4を挟んで、所定の平面内の第1方向(本実施形態ではX軸方向)に2つ以上、第1方向に直交する平面内の第2方向(本実施形態ではY軸方向)に2つ以上設置することが好ましく、この場合、保持面11の振動をXY平面内においてバランスよく防止することができるとともに、減衰材18に起因する保持面11の傾斜を好適に抑制することができる。なお、減衰材18は、本発明では上記の設置形態に限定されず、他には、ベース14の領域14−5において、空洞14−4が形成された領域を囲繞するように一体に設置してもよく、この場合でも、空洞14−4に対して平面内の互いに直交する第1方向及び第2方向にバランスよく設置することが好ましい。
実施形態に係る加工装置1は、ベース14及びX軸スライダー15が、少なくとも3箇所においてワッシャー71,81を介してねじ止めされることで、Z軸方向にベース14、ワッシャー71,81及びX軸スライダー15と、剛素材で形成された部材で固定されているため、剛性が落ちることが十分に抑制され、それ自体に衝撃が加わっても揺れにくいものとなる。
実施形態に係る加工装置1は、これに加えて、ベース14及びX軸スライダー15が、ワッシャー71,81によって形成された隙間17に、軟素材で形成された減衰材18が設置されることで、Z軸方向にベース14、減衰材18及びX軸スライダー15と、軟素材で形成された部材を含んで構成されている領域を有するため、X軸スライダー15から保持テーブル10の上方側の保持面台12上の保持面11に向けて伝わる振動を防止することができる。
このように、実施形態に係る加工装置1は、ベース14とX軸スライダー15とを跨ぐ部分において、剛素材で形成された部材のみで構成されている領域と、軟素材で形成された部材を含んで構成されている領域とを共存させているので、剛性を落とすことを抑制しつつ、保持テーブル10に伝わる振動を防止することができるという作用効果を奏する。また、加工装置1は、軟素材の厚みを適切にすることで軟素材の上にベース14が保持されているのではなく、剛素材によって固定されている状態にし、剛性を維持したまま保持テーブル10に伝わる振動を防止している。
また、実施形態に係る加工装置1は、減衰材18が、ベース14の下面14−1とX軸スライダー15の上面15−1とに接触する厚み以上である。このため、実施形態に係る加工装置1は、軟素材で形成された部材を含んで構成されている領域を確実に存在させることができるので、より確実に保持テーブル10に伝わる振動を防止することができるという作用効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
1 加工装置
10 保持テーブル
11 保持面
12 保持面台
13 筐体
14 ベース
14−1 下面
15 X軸スライダー
15−1 上面
16,16−1,16−2 ボルト
17 隙間
18 減衰材
20 加工手段
30 X軸移動ユニット
31 ボールねじ
32 モータ
33 ガイドレール
34 X軸ナット
70 高さ調整手段
71,81 ワッシャー
100 被加工物

Claims (3)

  1. 被加工物を保持する保持テーブルと、
    被加工物を加工する加工手段と、
    該保持テーブルと該加工手段とを、X軸方向に相対的に移動させる移動ユニットと、
    を備える加工装置であって、
    該移動ユニットは、
    軸心がX軸方向と平行に配置されるボールねじと、
    該ボールねじを軸心回りに回転させるモータと、
    該ボールねじと平行に設置されるガイドレールと、
    該ボールねじに固定されるX軸ナットと、
    を備え、
    該保持テーブルは、
    被加工物を保持する保持面と、
    該保持面を回転可能に支持するモータを収容する筐体と、
    該筐体を支持するベースと、
    該ベースを支持し、該X軸ナットに固定され、該ガイドレールに係合し、該ボールねじの回転に伴い該ガイドレールに沿って移動するX軸スライダーと、
    を備え、
    該ベースは、該X軸スライダーに固定され、
    該ベースと該X軸スライダーとの間に該X軸スライダーの移動にともない発生する振動を吸収する減衰材を備えることを特徴とする、加工装置。
  2. 該減衰材は、
    該ベースの下面と該X軸スライダーの上面に接触する厚み以上であることを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
  3. 該ベースは、該X軸スライダーにワッシャーを介してボルトで少なくとも3箇所ねじ止めされ、そのうち2箇所の該ボルトは高さ調整手段を備え、
    該ワッシャーによって形成された該ベースと該X軸スライダーとの隙間に該X軸スライダーの該X軸方向の移動にともない該ベース上で発生する振動を吸収する減衰材を備えることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の加工装置。
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