JP2022187143A - 切削ブレード交換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スピンドルのボス部に形成された雄ネジにナットを螺合する際、ボス部の雄ネジとナットとの間にかじりが発生するのを防止することができると共に、ナットにかかる負荷を軽減することができる切削ブレード交換装置を提供する。【解決手段】切削装置170の切削手段174は、スピンドルの先端にフランジが配設され、フランジの中央から突出したボス部に切削ブレード36の中央開口部を挿入し、ボス部の端部に形成された雄ネジにナットを螺合して切削ブレード36を装着する構成となっている。切削ブレード交換装置2は、ナットを保持するナット保持部と、ナット保持部を回転させる駆動部とを備えたナット着脱ユニット6を含む。切削手段174のボス部の端部に形成された雄ネジにナットが螺合する際、ナットの螺合によってY軸方向に移動する速度に同期してナット着脱ユニット6または切削手段174の一方がY軸方向に移動し、ナット着脱ユニット6または切削手段174の他方がY軸方向にフリーになっている。【選択図】図13
Description
本発明は、切削ブレードを着脱する切削ブレード交換装置に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、切削装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスチップは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
切削装置は、ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードをナットで支持した切削手段と、チャックテーブルをX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、X軸方向に直交するY軸方向に切削手段を割り出し送りするY軸送り手段と、X軸方向およびY軸方向のそれぞれに直交するZ軸方向に切削手段を切り込み送りするZ軸送り手段とを備え、チャックテーブルの保持面はX軸方向およびY軸方向で規定されていて、ウエーハを高精度に個々のデバイスチップに分割することができる。
切削手段は、スピンドルの先端にフランジが配設され、フランジの中央から突出したボス部に切削ブレードの中央開口部を挿入し、ボス部の端部に形成された雄ネジにナットを螺合して切削ブレードを装着する構成となっている。
本出願人は、このような切削装置の切削手段に装着された切削ブレードを自動的に交換できる自動交換装置を提案した(たとえば特許文献1参照)。
しかし、ボス部の雄ネジにナットを螺合する際、ボス部の中心とナットの中心とがズレていると、雄ネジとナットとが適正に噛み合わず、雄ネジとナットとの間に「かじり」が発生するという問題がある。また、ナットに負荷がかかりナットが摩耗するという問題もある。
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、ボス部の雄ネジにナットを螺合する際、ボス部の雄ネジとナットとの間にかじりが発生するのを防止することができると共に、ナットにかかる負荷を軽減することができる切削ブレード交換装置を提供することである。
本発明によれば、上記課題を解決する以下の切削ブレード交換装置が提供される。すなわち、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをX軸方向に直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段と、を含む切削装置に装着され、該切削手段に切削ブレードを着脱する切削ブレード交換装置であって、該切削手段は、スピンドルの先端にフランジが配設され、該フランジの中央から突出したボス部に切削ブレードの中央開口部を挿入し、該ボス部の端部に形成された雄ネジにナットを螺合して切削ブレードを装着する構成となっており、該切削ブレード交換装置は、ナットを保持するナット保持部と、該ナット保持部を回転させる駆動部とを備えたナット着脱ユニットを含み、該ボス部の端部に形成された雄ネジにナットが螺合する際、ナットの螺合によってY軸方向に移動する速度に同期して該ナット着脱ユニットまたは該切削手段の一方がY軸方向に移動し、該ナット着脱ユニットまたは該切削手段の他方がY軸方向にフリーになっている切削ブレード交換装置が提供される。
好ましくは、ナットが螺合されなかった場合、警告を発する。
本発明の切削ブレード交換装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをX軸方向に直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段と、を含む切削装置に装着され、該切削手段に切削ブレードを着脱する切削ブレード交換装置であって、該切削手段は、スピンドルの先端にフランジが配設され、該フランジの中央から突出したボス部に切削ブレードの中央開口部を挿入し、該ボス部の端部に形成された雄ネジにナットを螺合して切削ブレードを装着する構成となっており、該切削ブレード交換装置は、ナットを保持するナット保持部と、該ナット保持部を回転させる駆動部とを備えたナット着脱ユニットを含み、該ボス部の端部に形成された雄ネジにナットが螺合する際、ナットの螺合によってY軸方向に移動する速度に同期して該ナット着脱ユニットまたは該切削手段の一方がY軸方向に移動し、該ナット着脱ユニットまたは該切削手段の他方がY軸方向にフリーになっているので、ボス部の雄ネジにナットを螺合する際、ボス部の雄ネジとナットとの間にかじりが発生するのを防止することができると共に、ナットにかかる負荷を軽減することができる。
以下、本発明に従って構成された切削ブレード交換装置の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1を参照して説明すると、全体を符号2で示す切削ブレード交換装置は、複数の切削ブレードを保管する切削ブレード保管手段4と、切削ブレード保管手段4から切削ブレードを搬出および搬入するナット着脱ユニット6と、ナット着脱ユニット6を切削ブレード保管手段4に対してY軸方向の作用位置と退避位置とに位置づけるY軸方向位置付け手段8と、ナット着脱ユニット6をZ軸方向に移動するZ軸移動手段10と、ナット着脱ユニット6をX軸方向に移動して、切削装置の切削手段のスピンドルに装着された切削ブレードに作用するX軸移動手段12と、を少なくとも備える。
なお、X軸方向は図1に矢印Xで示す方向であり、Y軸方向は図1に矢印Yで示す方向であってX軸方向に直交する方向であり、Z軸方向は図1に矢印Zで示す方向であってX軸方向およびY軸方向に直交する上下方向である。また、X軸方向およびY軸方向が規定する平面は実質上水平である。
図2に示すとおり、切削ブレード保管手段4は、Y軸方向に延びる回転軸14を有する駆動歯車16と、駆動歯車16とZ軸方向に離間しY軸方向に延びる回転軸18を有する従動歯車20と、駆動歯車16と従動歯車20とに巻き掛けられた無限軌道22と、無限軌道22に所定の間隔で配設され切削ブレードの中央開口部に挿入され切削ブレードを支持するY軸方向に延びる支持軸24とを含む。
図1および図2を参照して説明すると、図示の実施形態の切削ブレード保管手段4は、ベース板26(図1参照。)と、ベース板26の上面から上方に延びる支持壁28と、支持壁28の片面に固定されたモータ30とを含む。図2に示すとおり、モータ30には、駆動歯車16の回転軸14が連結されており、モータ30は、Y軸方向を軸心として駆動歯車16を回転させるようになっている。
図2に示すとおり、従動歯車20は駆動歯車16の上方に配置され、従動歯車20の回転軸18は、Y軸方向を軸心として回転自在かつZ軸方向に昇降自在に支持壁28に支持されている。支持壁28には、従動歯車20をZ軸方向に昇降させる昇降手段(図示していない。)が設けられている。昇降手段は、従動歯車20の回転軸18に連結されZ軸方向に延びるボールねじと、このボールねじを回転させるモータとを有する構成でよい。
無限軌道22は、相互に連結された多数のリンク片(符号省略)から構成されており、駆動歯車16と従動歯車20とに巻き掛けられている。無限軌道22は、モータ30によって駆動歯車16が回転するのに応じて回転するようになっている。
図示の実施形態の切削ブレード保管手段4においては、昇降手段で従動歯車20のZ軸方向の位置を変えることにより、駆動歯車16と従動歯車20とのZ軸方向の間隔が調整できるようになっている。また、切削ブレード保管手段4においては、無限軌道22のリンク片の数量を適宜増減することにより、無限軌道22の長さも調整できるようになっている。
図2に示すとおり、支持軸24は、所定の間隔をおいて無限軌道22に複数配設されている。また、図2と共に図3を参照することによって理解されるとおり、支持軸24は、無限軌道22に連結された円柱状の基部32と、基部32の端面からY軸方向に延びる円柱状の軸部34とを有する。軸部34の直径は基部32の直径よりも小さい。
図3には、支持軸24に支持される切削ブレード36も示されている。切削ブレード36は、環状の基台38と、基台38の外周部に固定された環状の切り刃40とを有する。基台38は、アルミニウム合金等の適宜の金属材料から形成され得る。基台38の中央部には、円形の中央開口部38aが設けられている。切り刃40は、ダイヤモンド等の砥粒と、金属や樹脂等の結合材とから所定の厚み(たとえば10~30μm程度)に形成されており、基台38の外周縁から径方向外側に突出している。
支持軸24においては、切削ブレード36の中央開口部38aに軸部34が挿入され、複数(たとえば5個)の切削ブレード36を軸部34で支持するようになっている。図示の実施形態では、図2を参照することによって理解されるとおり、複数の支持軸24のうち半数の支持軸24に切削ブレード36が支持されている。また、図3に示すとおり、軸部34の先端側には、軸部34で支持した切削ブレード36の飛び出しを防止するための複数のボールプランジャー42が周方向に間隔をおいて装着されている。
図4に示すとおり、支持軸24の各基部32の内部には流路32aが形成されており、各流路32aの一端部に連通する複数の流路22aが無限軌道22に形成されている。各流路32aの他端部は、図3に示す如く、軸部34よりも径方向外側の基部32の端面において開口している。
また、図2に示すとおり、支持壁28には、駆動歯車16の下方においてY軸方向に突出するエアーノズル44が設けられており、エアーノズル44は、高圧エアー供給手段(図示していない。)に接続されている。図示の実施形態では、無限軌道22の回転に伴う支持軸24の軌道において最下端に位置する支持軸24と、エアーノズル44の先端とが対面している。
そして、軸部34の先端側に位置する切削ブレード36が搬出された場合に、エアーノズル44から無限軌道22の流路22aを介して、最下端に位置する支持軸24の基部32の流路32aに高圧エアーを供給することにより、軸部34に残された切削ブレード36を軸部34の先端側に押し出すことができるようになっている。ただし、ボールプランジャー42の作用によって切削ブレード36が軸部34から落下することはない。
図5を参照してナット着脱ユニット6について説明する。ナット着脱ユニット6は、Z軸方向に延びるZ回転軸46と、Z回転軸46に放射状に連結され切削ブレード36を吸引保持するブレード保持部48と、ナットを保持するナット保持部50と、ナット保持部50を回転させる駆動部(図示していない。)とを少なくとも備える。
図5に示すとおり、図示の実施形態のナット着脱ユニット6は更にケーシング52を備え、ケーシング52は、正六角形状の天板54と、天板54の周縁から垂下する矩形板状の6個の側壁56とを有する。天板54の上面からは上記Z回転軸46が突出している。ケーシング52の内部には、Z回転軸46に連結されたモータ(図示していない。)が収容されている。
図示の実施形態では、ケーシング52の6個の側壁56のうち、4個の側壁56にはブレード保持部48が装着され、2個の側壁56にはナット保持部50が装着されており、2個のナット保持部50は対向する一対の側壁56に設けられている。このようにナット着脱ユニット6は、1個のナット保持部50に対して2個のブレード保持部48を備えている。
ブレード保持部48は円筒状に形成されており、ブレード保持部48の端面58には、上記支持軸24の軸部34および切削装置のスピンドルのボス部を受け入れ可能な円形の中央開口部60と、中央開口部60の周囲に周方向に等間隔をおいて配置された複数個の吸引孔62とが設けられている。各吸引孔62は、吸引手段(図示していない。)に接続されている。
ブレード保持部48においては、切削ブレード保管手段4に保管されている切削ブレード36の基台38にブレード保持部48の端面58が接触する位置に位置づけられた状態において、吸引手段によって各吸引孔62に吸引力を生成することにより切削ブレード36を吸引保持するようになっている。
図5を参照して説明を続けると、ナット保持部50は、ケーシング52の側壁56に固定された円筒状のハウジング64と、ハウジング64の内部に回転自在に収容され上記駆動部によって回転される環状の回転体66とを含む。
回転体66には、切削装置のスピンドルのボス部を受け入れ可能な中央開口部68が形成されている。回転体66の端面66aには、複数個の吸引孔70と、複数個のピン72とが交互に周方向に間隔をおいて設けられている。各吸引孔70は、吸引手段(図示していない。)に接続されている。ピン72は、回転体66に内蔵されたバネ(図示していない。)によって回転体66の端面66aから突出する位置(図5に示す位置)に位置づけられていると共に、回転体66の内部に向かって押されると、バネが収縮して回転体66の内部に収容される。また、ピン72は、ナットに形成されたピン孔の位置に対応して配置されている。
ナット着脱ユニット6においては、吸引手段で各吸引孔70に吸引力を生成してナットをナット保持部50で吸引保持すると共に、ナットに形成されたピン孔にピン72を挿入した状態において、駆動部によって回転体66を回転させることにより、切削装置のスピンドルに切削ブレード36を固定するためのナットをスピンドルのボス部に形成された雄ネジに螺合および螺脱することができるようになっている。
なお、ナットをスピンドルのボス部から螺脱する(取り外す)際に、ナット保持部50のピン72の位置と、ナットのピン孔の位置とがズレている場合でも、スピンドルのボス部に装着されているナットの端面に回転体66の端面66aを位置づけて、ピン72を回転体66の内部に収容した後に、駆動部によって回転体66を回転させると、ピン72の位置がピン孔の位置に整合したときにバネによってピン72が押し出され、ピン孔にピン72が挿入される。
上記のとおりに構成され得るナット着脱ユニット6は、図示の実施形態では図1に示すとおり、枠体74の内部に配設されている。枠体74は、昇降テーブル76にY軸方向に移動自在に支持され、昇降テーブル76は、ベース架台78にZ軸方向に昇降自在に支持されている。
図1と共に図6を参照して説明すると、枠体74は、矩形板状の底部80と、底部80の上面四隅から上方に延びる4個の支柱82と、各支柱82の上端に固定された板状の天井部84(図1参照。)とを含む。底部80の下面には、Y軸方向に延びる溝86aが形成された被ガイド部材86がX軸方向に間隔をおいて一対設けられている。
昇降テーブル76は、矩形状の天板88と、天板88の下面四隅から下方に延びる4個の円柱状の脚部90とを含む。天板88の上面には、X軸方向に間隔をおいてY軸方向に延びる一対のガイドレール92が設けられており、一対のガイドレール92は、枠体74の一対の被ガイド部材86の溝86aに摺動自在に篏合している。
また、昇降テーブル76の天板88の上面には、Y軸方向位置付け手段8が設けられている。Y軸方向位置付け手段8は、一対のガイドレール92間においてY軸方向に延びるボールねじ94と、ボールねじ94を回転させるモータ96とを有する。ボールねじ94のナット部(図示していない。)は、枠体74の底部80の下面に固定されている。
Y軸方向位置付け手段8においては、ボールねじ94によりモータ96の回転運動を直線運動に変換して枠体74に伝達し、一対のガイドレール92に沿って枠体74をY軸方向に移動させる。このように、ナット着脱ユニット6が配設された枠体74は、昇降テーブル76に配設されたY軸方向に延びるガイドレール92に摺動可能に支持され、Y軸方向位置付け手段8によって切削ブレード保管手段4に対してY軸方向の作用位置と退避位置とに位置付けられるようになっている。
上記作用位置は、ナット着脱ユニット6のブレード保持部48が切削ブレード保管手段4に接近した位置であって、切削ブレード保管手段4に支持されている切削ブレード36をブレード保持部48によって吸引保持可能な位置である。また、上記退避位置は、上記作用位置よりもナット着脱ユニット6のブレード保持部48が切削ブレード保管手段4から離間した位置である。
また、図示の実施形態のY軸方向位置付け手段8においては、モータ96が停止している時に、ナット着脱ユニット6に対して、Y軸方向に所定値以上の押し付け力が作用すると、枠体74と共にナット着脱ユニット6がY軸方向に移動するのを許容するようになっている。
図6に示すとおり、ベース架台78は、フレーム98と、フレーム98の上部に固定された矩形状のベース板100とを含む。ベース板100の四隅には、昇降テーブル76の脚部90が摺動自在に挿入される4個の円形孔102が形成されている。また、ベース板100の中央部には雌ネジ104が形成されている。
図6を参照して説明を続けると、昇降テーブル76およびベース架台78には、Z軸移動手段10が連結されている。Z軸移動手段10は、Z軸方向に延びるボールねじ106と、ボールねじ106を回転させるモータ108と、モータ108の上端に固定された連結板110とを含む。ボールねじ106は、ベース板100の雌ネジ104に螺合している。連結板110は、昇降テーブル76の天板88の下面にボルト(図示していない。)等の適宜の連結手段によって固定されている。
Z軸移動手段10においては、ボールねじ106によりモータ108の回転運動を直線運動に変換し、ベース架台78に対して昇降テーブル76を昇降させることによって、ナット着脱ユニット6が配設された枠体74をZ軸方向に移動させる。
図7を参照して説明すると、ナット着脱ユニット6は、枠体74の内部に配設された第一の移動体112に配設され、第一の移動体112は第二の移動体114の下部に配設されたX軸方向に延びる第一のガイドレール116に吊り下げられた状態で摺動可能に支持され、第二の移動体114は枠体74の天井部84に配設されたX軸方向に延びる第二のガイドレール118に吊り下げられた状態で摺動可能に支持されている。
第一の移動体112は、矩形板状の本体120を有する。本体120の中央部には、円形孔122が形成されている。円形孔122には、ナット着脱ユニット6のZ回転軸46が挿入され、Z回転軸46は本体120に回転不能に固定される。Z回転軸46に連結されているナット着脱ユニット6のモータが駆動すると、第一の移動体112に対してナット着脱ユニット6のケーシング52が回転し、ブレード保持部48およびナット保持部50が任意の向きに位置づけられる。
第一の移動体112の本体120の上面には、X軸方向に延びる溝124aが形成された被ガイド部材124がY軸方向に間隔をおいて一対設けられている共に、X軸方向に延びる貫通孔126aが形成されたブロック126が固定されている。
第二の移動体114は、矩形板状の本体128を有し、第一のガイドレール116は、本体128の下面にY軸方向に間隔をおいて一対設けられている。第一のガイドレール116は、第一の移動体112の一対の被ガイド部材124の溝124aに摺動自在に篏合しており、第一の移動体112は、第二の移動体114に配設された第一のガイドレール116に吊り下げられた状態で摺動可能に支持されている。
第二の移動体114の本体128の下方には、第二の移動体114に対して第一の移動体112をX軸方向に移動させる第一のX軸移動手段が設けられている。図示の実施形態の第一のX軸移動手段は、エアシリンダ130から構成されている。エアシリンダ130のシリンダチューブ130aは、本体128の下面に固定され、一対の第一のガイドレール116間においてX軸方向に延びている。エアシリンダ130のピストンロッド130bの先端は、第一の移動体112のブロック126の貫通孔126aに篏合して連結されている。
第一のX軸移動手段としてのエアシリンダ130は、ピストンロッド130bを進退させることによって、第二の移動体114に対して第一の移動体112を第一のガイドレール116に沿ってX軸方向に移動させる。
第二の移動体114の本体128の上面には、X軸方向に延びる溝132aが形成された被ガイド部材132がY軸方向に間隔をおいて一対設けられている共に、X軸方向に延びる雌ネジ134aが形成されたブロック134が固定されている。
第二のガイドレール118は、枠体74の天井部84の下面にY軸方向に間隔をおいて一対設けられている。第二のガイドレール118は、第二の移動体114の一対の被ガイド部材132の溝132aに摺動自在に篏合しており、第二の移動体114は、第二の移動体114に配設された第一のガイドレール116に吊り下げられた状態で摺動可能に支持されている。
枠体74の天井部84の下方には、天井部84に対して第二の移動体114をX軸方向に移動させる第二のX軸移動手段136が設けられている。図示の実施形態の第二のX軸移動手段136は、一対の第二のガイドレール118間においてX軸方向に延びるボールねじ138と、ボールねじ138を回転させるモータ140とを有する。ボールねじ138は、第二の移動体114のブロック134の雌ネジ134aに螺合しており、モータ140は天井部84の下面に固定されている。
第二のX軸移動手段136は、ボールねじ138によりモータ140の回転運動を直線運動に変換して第二の移動体114に伝達し、天井部84に対して第二の移動体114を第二のガイドレール118に沿ってX軸方向に移動させる。
図示の実施形態のX軸移動手段12は、第一のX軸移動手段としてのエアシリンダ130と、ボールねじ138およびモータ140を有する第二のX軸移動手段136と、を含む。図示の実施形態においては、第一のX軸移動手段としてのエアシリンダ130で第一の移動体112を移動させることにより、ナット着脱ユニット6を素早くX軸方向に前進させることができると共に、第二のX軸移動手段136で第二の移動体114を移動させることにより、ナット着脱ユニット6のX軸方向位置を容易に微調整することができるようになっている。このように、ナット着脱ユニット6は、第一の移動体112および第二の移動体114によってX軸方向に進出自在に構成されている。
次に、図8ないし図13を参照して、上述した切削ブレード交換装置2が装着される切削装置170について説明する。
図8に示すとおり、切削装置170は、被加工物を保持するチャックテーブル172と、チャックテーブル172に保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段174と、チャックテーブル172と切削手段174とをX軸方向に加工送りするX軸送り手段176と、チャックテーブル172と切削手段174とをX軸方向に直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段178と、X軸方向およびY軸方向のそれぞれに直交するZ軸方向に切削手段174を切り込み送りするZ軸送り手段180とを備える。
図8および図9を参照して説明すると、切削装置170は、基台182(図8参照。)の上面にX軸方向に移動自在に設けられたX軸可動板184と、X軸可動板184の上面に固定された支柱186と、支柱186の上端に固定されたカバー板188とを備える。カバー板188には、円形開口188aが形成されている。チャックテーブル172は、支柱186の上端に回転自在に搭載され、カバー板188の円形開口188aを通って上方に延びている。チャックテーブル172は、支柱186に内蔵されたモータ(図示していない。)によってZ軸方向を軸心として回転される。
図9に示すとおり、チャックテーブル172の上端部分には、吸引手段(図示していない。)に接続された多孔質の円形状の吸着チャック190が配置されている。チャックテーブル172においては、吸引手段で吸着チャック190の上面に吸引力を生成することにより、吸着チャック190の上面に載せられた被加工物を吸引保持するようになっている。このようにチャックテーブル172においては、吸着チャック190の上面が被加工物を保持する保持面となっており、保持面はX軸方向およびY軸方向で規定されるXY平面上に位置づけられている。また、チャックテーブル172の周縁には、周方向に間隔をおいて複数のクランプ192が配置されている。
図9に示すとおり、X軸送り手段176は、X軸可動板184に連結されX軸方向に延びるボールねじ198と、ボールねじ198を回転させるモータ200とを有する。X軸送り手段176は、ボールねじ198によりモータ200の回転運動を直線運動に変換してX軸可動板184に伝達し、基台182の案内レール182aに沿ってX軸可動板184を移動させると共に、チャックテーブル172をX軸方向に加工送りする。
図8に示すとおり、切削装置170は、チャックテーブル172を跨って配置された門型のフレーム202を含む。フレーム202は、Y軸方向に間隔をおいて基台182の上面から上方に延びる一対の支柱204と、一対の支柱204の上端間に架け渡されY軸方向に延びる梁206とを有する。
切削手段174は、梁206の片側の側面(図8において背面側の側面)にY軸方向に間隔をおいて一対設けられている。図示の実施形態の切削装置170においては、切削ブレード36が対面するように一対の切削手段174が設けられており、チャックテーブル172に保持された被加工物を一対の切削ブレード36によって同時に切削加工を施すことができるようになっている。なお、切削手段174は1個であってもよい。
図10に示すとおり、各切削手段174は、Y軸方向に移動自在に梁206の片側の側面に支持される矩形状のY軸可動部材208と、Y軸可動部材208にZ軸方向に昇降自在に支持された断面L字状のZ軸可動部材210と、Z軸可動部材210の下端に固定されたスピンドルハウジング212とを備える。
Y軸可動部材208の片側の側面(図10において手前側の側面)には、Z軸方向に間隔をおいてY軸方向に延びる一対の被案内溝208aが形成され、被案内溝208aは、梁206の片側の側面において上下方向に間隔をおいてY軸方向に延びる一対の案内レール(図示していない。)に摺動自在に連結される。
Y軸送り手段178は、梁206の片側の側面においてY軸方向に延びるボールねじ214と、ボールねじ214を回転させるモータ216とを有する。ボールねじ214はY軸可動部材208に連結されている。Y軸送り手段178は、ボールねじ214によりモータ216の回転運動を直線運動に変換してY軸可動部材208に伝達し、梁206の片側の側面に付設された案内レールに沿ってY軸可動部材208をY軸方向に割り出し送りする。
また、図示の実施形態のY軸送り手段178においては、モータ216が停止している時に、スピンドルハウジング212に対して、Y軸方向に所定値以上の押し付け力が作用すると、Y軸可動部材208と共にスピンドルハウジング212がY軸方向に移動するのを許容するようになっている。
Y軸可動部材208の他側の側面(図10において背面側の側面)には、Y軸方向に間隔をおいてZ軸方向に延びる一対の案内レール(図示していない。)が形成されており、Z軸可動部材210は、Y軸可動部材208の一対の案内レールに摺動自在に連結される一対の被案内溝(図示していない。)を有する。
Z軸送り手段180は、Z軸可動部材210に連結されZ軸方向に延びるボールねじ(図示していない。)と、このボールねじを回転させるモータ218とを有する。Z軸送り手段180は、ボールねじによりモータ218の回転運動を直線運動に変換してZ軸可動部材210に伝達し、Y軸可動部材208の案内レールに沿ってZ軸可動部材210をZ軸方向に切り込み送りする。
図11を参照して説明すると、スピンドルハウジング212には、Y軸方向を軸心として回転自在に円柱状のスピンドル220が支持されていると共に、スピンドル220を回転させるモータ(図示していない。)が収容されている。スピンドル220の先端には、被加工物を切削する切削ブレード36がナット222により着脱自在に固定されている。
スピンドルハウジング212の先端には、切削ブレード36を覆うブレードカバー224が装着されている。ブレードカバー224は、スピンドルハウジング212の先端に固定された第一のカバー部材224aと、第一のカバー部材224aの先端に移動自在に装着された第二のカバー部材224bとを有する。第二のカバー部材224bは、エアシリンダ等の適宜のアクチュエータ(図示していない。)によってX軸方向に移動されるようになっており、切削ブレード36の交換時には図11に示す開放位置に位置づけられ、切削加工時には図10に示す閉塞位置に位置づけられる。
図12に示すとおり、スピンドル220の先端側外周面には、径方向外側に突出する環状のフランジ226が設けられている。フランジ226の先端面の径方向内側部分には環状の凹所226aが形成されており、フランジ226の先端面の外周側部分は、軸方向に突出した環状の受け部226bとなっている。また、フランジ226よりも更に先端側には、フランジ226の中央から突出するボス部228が設けられている。ボス部228の先端部外周面には、雄ネジ228aが形成されている。
そして、切削ブレード36の中央開口部38aにボス部228を挿入し、ボス部228の雄ネジ228aとナット222とが螺合される(嵌め合わされる)ことにより、フランジ226の受け部226bとナット222とに切削ブレード36が挟み込まれてボス部228に着脱自在に固定される。また、ナット222の側面には、ナット着脱ユニット6のナット保持部50のピン72が挿入される複数個のピン孔222aが周方向に等間隔をおいて形成されている。
図8に示すとおり、フレーム202の梁206の他側の側面(図8において手前側の側面)には、チャックテーブル172に保持された被加工物を撮像する一対の撮像手段230がY軸方向に移動自在に装着されていると共に、撮像手段230をY軸方向に移動させる一対の移動手段232が装着されている。
移動手段232は、梁206の他側の側面においてY軸方向に延びるボールねじ234と、ボールねじ234を回転させるモータ236とを有する。ボールねじ234は撮像手段230に連結されている。そして、移動手段232は、モータ236の回転運動を直線運動に変換して撮像手段230に伝達し、梁206の他側の側面に付設された案内レール206aに沿って撮像手段230をY軸方向に移動させる。なお、撮像手段230は1個であってもよい。
切削装置170を用いて、ウエーハ等の被加工物に対して切削加工を施す際は、まず、チャックテーブル172に被加工物を吸着させる。次いで、X軸送り手段176でチャックテーブル172を撮像手段230の下方に移動させると共に、移動手段232で撮像手段230のY軸方向位置を調整する。次いで、撮像手段230で上方から被加工物を撮像して被加工物の切削領域を検出する。
次いで、撮像手段230で検出した被加工物の切削領域に基づいて、チャックテーブル172を回転させ、切削手段174の切削ブレード36に対する被加工物の切削領域の向きを調整する。次いで、X軸送り手段176でチャックテーブル172をX軸方向に移動させると共に、Y軸送り手段178でスピンドルハウジング212をY軸方向に移動させ、被加工物の切削領域の上方に一対の切削ブレード36を位置づける。
次いで、Z軸送り手段180でスピンドルハウジング212を下降させ、高速回転させた切削ブレード36の切り刃40を被加工物の切削領域に切り込ませると共に、切削ブレード36の切り刃40を切り込ませた部分に切削水を供給しながら、チャックテーブル172をX軸方向に加工送りすることによって、被加工物の切削領域に所定の切削加工を施す。Y軸送り手段178でスピンドルハウジング212をY軸方向に割り出し送りしながら、上記切削加工を適宜繰り返し、被加工物の切削領域のすべてに切削加工を施す。切削工程が終了した切削加工済みの被加工物は次工程に搬送される。
切削工程を繰り返し実施すると切削ブレード36は摩耗し、切削ブレード36の磨耗が所定量に達すると切削精度が維持されなくなるため、スピンドル220のボス部228に装着されている切削ブレード36を新たな切削ブレード36に交換する必要がある。また、スピンドル220のボス部228に装着されている切削ブレード36の摩耗が所定量に達していない場合でも、前に切削加工を施した被加工物の素材と異なる素材の被加工物に切削加工を施すときは、被加工物の素材に応じた切削ブレード36に交換する必要が生じることもある。
図示の実施形態では図13に示すとおり、切削装置170の切削ブレード36を自動的に交換できる切削ブレード交換装置2が切削装置170に装着されており、以下、切削ブレード交換装置2を用いて切削ブレード36を交換する方法について説明する。
図13に示すとおり、切削ブレード交換装置2は、切削装置170のX軸方向奥側に配置されており、ユーザーに既に納品した切削装置170に後から装着することができるようになっている。切削ブレード交換装置2を用いて、切削装置170に装着されている切削ブレード36を交換する際は、まず、切削ブレード保管手段4の無限軌道22を回転させ、切削装置170に搬入すべき新たな切削ブレード36を支持している支持軸24を所定位置(たとえば、支持軸24の軌道における最下端の位置)に位置づける。
次いで、図14に示すとおり、ナット着脱ユニット6のZ回転軸46に連結されているモータによりケーシング52を回転させることにより、ブレード保持部48が装着されているケーシング52の側壁56をX軸方向に沿わせ、ブレード保持部48を切削ブレード保管手段4に対面させる。また、X軸移動手段12およびZ軸移動手段10を作動させ、上記所定位置の支持軸24の軸部34をブレード保持部48の中央開口部60(図5参照。)に挿入することができるように、ブレード保持部48のX軸方向位置およびZ軸方向位置を調整する。
次いで、図15に示すとおり、Y軸方向位置付け手段8によって枠体74をY軸方向に移動させ、支持軸24に支持されている切削ブレード36をブレード保持部48によって保持可能な作用位置にナット着脱ユニット6を位置づける。これによって、上記所定位置の支持軸24の軸部34をブレード保持部48の中央開口部60に挿入すると共に、軸部34の先端側に位置する切削ブレード36の端面にブレード保持部48の端面58を接触させる。次いで、ブレード保持部48の各吸引孔62に吸引力を生成し、軸部34の先端側に位置する切削ブレード36をブレード保持部48で吸引保持する。
次いで、Y軸方向位置付け手段8を作動させ、ナット着脱ユニット6を切削ブレード保管手段4からY軸方向に離間させて退避位置に位置づける。次いで、ナット着脱ユニット6のケーシング52を180°回転させ、切削ブレード36を吸引保持したブレード保持部48の反対側のブレード保持部48を切削ブレード保管手段4に対面させる。
次いで、Y軸方向位置付け手段8を作動させ、反対側のブレード保持部48によって支持軸24の切削ブレード36を保持可能な作用位置にナット着脱ユニット6を位置づける。次いで、反対側のブレード保持部48の各吸引孔62に吸引力を生成し、軸部34の先端側に位置する切削ブレード36をブレード保持部48によって吸引保持する。これによって、4個のブレード保持部48のうち対向する一対のブレード保持部48で、新たな切削ブレード36を吸引保持した状態となる。
次いで、図16に示すとおり、Y軸方向位置付け手段8によって枠体74をY軸方向に移動させると共に、Z軸移動手段10で昇降テーブル76をZ軸方向に移動させる。これによって、切削ブレード保管手段4からナット着脱ユニット6を離間させて退避位置に位置づけると共に、切削装置170に対するナット着脱ユニット6のY軸方向位置およびZ軸方向位置を調整する。位置調整後のナット着脱ユニット6のY軸方向位置は、切削装置170の一対の切削手段174の間であり、位置調整後のナット着脱ユニット6のZ軸方向位置は、チャックテーブル172の保持面よりも上方である。
次いで、図17に示すとおり、第一のX軸移動手段としてのエアシリンダ130によって第一の移動体112をX軸方向に移動させ、ナット着脱ユニット6を切削装置170の一対の切削手段174の間に向かって前進させる。次いで、図18に示すとおり、第二のX軸移動手段136によって第二の移動体114をX軸方向に移動させ、一対の切削手段174に対するナット着脱ユニット6のX軸方向位置を調整する。
具体的には、ナット着脱ユニット6の一対のブレード保持部48で吸引保持している新たな一対の切削ブレード36の中心のX軸方向位置と、一対の切削手段174に装着されている一対の切削ブレード36の中心のX軸方向位置とを整合させる。また、切削ブレード交換装置2のZ軸移動手段10または切削装置170のZ軸送り手段180を作動させ、ブレード保持部48の切削ブレード36の中心のZ軸方向位置と、切削手段174の切削ブレード36の中心のZ軸方向位置とを整合させる。
次いで、ナット着脱ユニット6のケーシング52を60°回転させ、一対のナット保持部50を一対の切削手段174の切削ブレード36に対面させる。なお、第一・第二の移動体112、114を前進させる前に、ケーシング52を60°回転させておいてもよい。
次いで、一対の切削手段174のそれぞれのブレードカバー224の第二のカバー部材224bを開放位置(図11参照。)に位置づける。次いで、切削装置170のY軸送り手段178によって切削手段174をY軸方向に移動させ、スピンドル220のボス部228に切削ブレード36を固定しているナット222をナット保持部50の回転体66の端面66aに接触させる。そうすると、ナット保持部50のピン72がナット222に押されて回転体66の内部に収容されると共に、スピンドル220のボス部228が回転体66の中央開口部68に収容される。
次いで、ナット着脱ユニット6の駆動部でナット保持部50の回転体66を回転させると、各ピン72がナット222のピン孔222aと合致したときに、各ピン72がピン孔222aに嵌合し、回転体66の回転運動が各ピン72を介してナット222に伝達され、ナット222が緩む。これによって、切削手段174のボス部228の雄ネジ228aからナット222を螺脱する(取り外す)ことができる。また、ナット保持部50の各吸引孔70に吸引力を生成し、取り外したナット222をナット保持部50で吸引保持する。
次いで、Y軸送り手段178によって切削手段174をナット着脱ユニット6から離間させると共に、ナット着脱ユニット6のケーシング52を60°回転させ、切削ブレード36を吸引保持していない空のブレード保持部48を切削手段174の切削ブレード36に対面させる。
次いで、Y軸送り手段178によって切削手段174をナット着脱ユニット6に接近させ、切削手段174のスピンドル220のボス部228をブレード保持部48の中央開口部60に挿入すると共に、切削手段174の切削ブレード36の端面に、空のブレード保持部48の端面58を接触させる。次いで、ブレード保持部48の各吸引孔62に吸引力を生成し、切削手段174の切削ブレード36をブレード保持部48で吸引保持する。
次いで、Y軸送り手段178によって切削手段174をナット着脱ユニット6から離間させると共に、ナット着脱ユニット6のケーシング52を60°回転させ、新たな切削ブレード36を吸引保持しているブレード保持部48を切削手段174のスピンドル220のボス部228に対面させる。
次いで、Y軸送り手段178によって切削手段174をナット着脱ユニット6に接近させ、スピンドル220のボス部228を新たな切削ブレード36の中央開口部38aに挿入して、スピンドル220のフランジ226の受け部226bに切削ブレード36の端面を接触させる。次いで、ブレード保持部48の吸引力を解除し、ブレード保持部48からスピンドル220のボス部228に新たな切削ブレード36を受け渡す。
次いで、Y軸送り手段178によって切削手段174をナット着脱ユニット6から離間させると共に、ナット着脱ユニット6のケーシング52を60°回転させ、図19に示すとおり、取り外したナット222を吸引保持しているナット保持部50を切削手段174のスピンドル220のボス部228に対面させる。
次いで、Y軸送り手段178によって切削手段174をナット着脱ユニット6に接近させ、ナット保持部50で吸引保持したナット222をスピンドル220のボス部228に篏合させる。次いで、ナット222を取り外したときとは逆方向にナット着脱ユニット6の駆動部を作動させてナット222を回転させ、ボス部228の雄ネジ228aにナット222を螺合する。
ボス部228の雄ネジ228aにナット222を螺合する際は、雄ネジ228aにナット222が螺合することによりナット222に対してボス部228がY軸方向に移動する速度に同期して、図20に示すとおり、切削装置170のY軸送り手段178によって、ボス部228を有する切削手段174をY軸方向に移動させる。この場合の切削手段174の移動速度は、(ナット222のピッチ)×(ナット222の回転速度)である。
あるいは、上記とは反対に、雄ネジ228aにナット222を螺合する際、雄ネジ228aにナット222が螺合することによりボス部228に対してナット222がY軸方向に移動する速度に同期して、切削ブレード交換装置2のY軸方向位置づけ手段8によって、ナット222を保持しているナット着脱ユニット6をY軸方向に移動させてもよい。この場合のナット着脱ユニット6の移動速度は、上記の切削手段174と同様に、(ナット222のピッチ)×(ナット222の回転速度)である。
これによって、切削手段174に装着すべき新たな切削ブレード36をスピンドル220のフランジ226の受け部226bとナット222とで挟み込んで、スピンドル220のボス部228に切削ブレード36を固定することができる。
ここで、ボス部228の雄ネジ228aにナット222を螺合する際に、ボス部228の中心とナット222の中心とがズレている場合について説明する。
ボス部228の中心とナット222の中心とがズレている場合において、Y軸送り手段178によって切削手段174をY軸方向に移動させて、雄ネジ228aにナット222を強引に螺合しようとすると、雄ネジ228aにナット222が適正に噛み合わないため、ナット着脱ユニット6およびスピンドルハウジング212に対してY軸方向に所定値以上の押し付け力が作用することになる。
上述したとおり、切削ブレード交換装置2のY軸方向位置付け手段8は、モータ96が停止している時に、ナット着脱ユニット6に対して、Y軸方向に所定値以上の押し付け力が作用すると、枠体74と共にナット着脱ユニット6がY軸方向に移動するのを許容するようになっている。
このため、ボス部228の中心とナット222の中心とがズレている場合に、ナット222を回転させつつ、ボス部228を有する切削手段174をY軸方向に移動させることにより、雄ネジ228aにナット222を強引に螺合しようとしても、ナット着脱ユニット6が押し付け力によって移動して切削手段174から逃げてしまうから、雄ネジ228aにナット222が螺合することがない。
また、切削装置170のY軸送り手段178は、先述のとおり、モータ216が停止している時に、スピンドルハウジング212に対して、Y軸方向に所定値以上の押し付け力が作用すると、Y軸可動部材208と共にスピンドルハウジング212がY軸方向に移動するのを許容するようになっている。
このため、ボス部228の中心とナット222の中心とがズレている場合に、ナット222を回転させつつ、上記とは反対に、ナット222を保持しているナット着脱ユニット6をY軸方向に移動させることにより、雄ネジ228aにナット222を強引に螺合させようとしても、切削手段174のスピンドルハウジング212が押し付け力によって移動してナット着脱ユニット6から逃げてしまうから、雄ネジ228aにナット222が螺合することがない。
したがって、図示の実施形態によれば、ボス部228の中心とナット222の中心とがズレている場合には、ボス部228の雄ネジ228aにナット222が螺合しないので、雄ネジ228aとナット222との間にかじりが発生するのを防止することができると共に、ナット222にかかる負荷を軽減することができる。
また、雄ネジ228aにナット222が螺合しなかった場合には、オペレータに対して警告を発するようになっているのが好ましい。警告については、たとえば、切削ブレード交換装置2または切削装置170に付設されたモニターに警告画面を表示することによって遂行してもよく、あるいは、切削ブレード交換装置2または切削装置170に付設されたスピーカーから警告音を発することにより遂行してもよい。なお、ナット保持部50の回転体66の回転が所定時間以上継続している場合に、雄ネジ228aにナット222が螺合しなかったと判定することができる。
切削ブレード36の交換方法についての説明に戻る。ボス部228の雄ネジ228aにナット222を螺合した後は、ナット保持部50の吸引力を解除する。次いで、切削手段174のブレードカバー224の第二のカバー部材224bを閉塞位置に位置づける。なお、上述したとおりのナット222および切削ブレード36の取り外し、取り付けについては、一対の切削手段174に対して同時に行ってもよく、別々に行ってもよい。
次いで、第一・第二の移動体112、114を後退させると共に、ナット着脱ユニット6のケーシング52を60°回転させ、取り外した一対の切削ブレード36の一方を切削ブレード保管手段4に対面させる。また、切削ブレード保管手段4の無限軌道22を回転させ、切削ブレード36を支持していない空の支持軸24を所定位置(たとえば、支持軸24の軌道における最下端の位置)に位置づける。
次いで、X軸移動手段12およびZ軸移動手段10を作動させ、ブレード保持部48で吸引保持している一方の切削ブレード36の中央開口部38aに上記所定位置の支持軸24の軸部34を挿入することができるように、ブレード保持部48のX軸方向位置およびZ軸方向位置を調整する。
次いで、Y軸方向位置付け手段8によって枠体74をY軸方向に移動させ、ブレード保持部48で吸引保持している一方の切削ブレード36の中央開口部38aに上記所定位置の支持軸24の軸部34を挿入すると共に、一方の切削ブレード36の端面を支持軸24の基部32の端面に接触させる。次いで、ブレード保持部48の吸引力を解除し、取り外した一対の切削ブレード36の一方を支持軸24に受け渡す。
また、Y軸方向位置付け手段8によってナット着脱ユニット6を切削ブレード保管手段4から離間させると共に、ナット着脱ユニット6のケーシング52を180°回転させ、取り外した一対の切削ブレード36の他方を吸引保持している反対側のブレード保持部48を切削ブレード保管手段4に対面させる。次いで、Y軸方向位置付け手段8によって枠体74をY軸方向に移動させ、反対側のブレード保持部48で吸引保持している他方の切削ブレード36の中央開口部38aに上記所定位置の支持軸24の軸部34を挿入すると共に、他方の切削ブレード36の端面を、支持軸24に支持されている切削ブレード36の端面に接触させる。次いで、ブレード保持部48の吸引力を解除し、取り外した一対の切削ブレード36の他方を支持軸24に受け渡す。このようにして、切削ブレード交換装置2を用いて、切削装置170の切削ブレード36を交換することができる。
以上のとおりであり、図示の実施形態においては、ボス部228の雄ネジ228aにナット222が螺合する際、ナット222の螺合によってY軸方向に移動する速度に同期してナット着脱ユニット6または切削手段174のスピンドルハウジング212の一方がY軸方向に移動し、ナット着脱ユニット6または切削手段174のスピンドルハウジング212の他方がY軸方向にフリー(移動可能)になっているから、ボス部228の中心とナット222の中心とがズレている場合には、ボス部228の雄ネジ228aにナット222が螺合せず、雄ネジ228aとナット222との間にかじりが発生するのを防止することができると共に、ナット222にかかる負荷を軽減することができる。
2:切削ブレード交換装置
6:ナット着脱ユニット
36:切削ブレード
38a:中央開口部
50:ナット保持部
170:切削装置
172:チャックテーブル
174:切削手段
176:X軸送り手段
178:Y軸送り手段
220:スピンドル
222:ナット
226:フランジ
228:ボス部
228a:雄ネジ
6:ナット着脱ユニット
36:切削ブレード
38a:中央開口部
50:ナット保持部
170:切削装置
172:チャックテーブル
174:切削手段
176:X軸送り手段
178:Y軸送り手段
220:スピンドル
222:ナット
226:フランジ
228:ボス部
228a:雄ネジ
Claims (2)
- 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをX軸方向に直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段と、を含む切削装置に装着され、該切削手段に切削ブレードを着脱する切削ブレード交換装置であって、
該切削手段は、スピンドルの先端にフランジが配設され、該フランジの中央から突出したボス部に切削ブレードの中央開口部を挿入し、該ボス部の端部に形成された雄ネジにナットを螺合して切削ブレードを装着する構成となっており、
該切削ブレード交換装置は、ナットを保持するナット保持部と、該ナット保持部を回転させる駆動部とを備えたナット着脱ユニットを含み、
該ボス部の端部に形成された雄ネジにナットが螺合する際、ナットの螺合によってY軸方向に移動する速度に同期して該ナット着脱ユニットまたは該切削手段の一方がY軸方向に移動し、該ナット着脱ユニットまたは該切削手段の他方がY軸方向にフリーになっている切削ブレード交換装置。 - ナットが螺合されなかった場合、警告を発する請求項1記載の切削ブレード交換装置。
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