JP5068147B2 - 研削ホイール - Google Patents

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段を構成する回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントに取り付けられるホイール基台と、該ホイール基台に装着された円環状の研削砥石とからなり研削時に超音波振動を生成する研削ホイールに関するものである。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと称される分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って砥粒をボンドで固めた切削ブレードで切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。

ところが、サファイヤ、ＳｉＣ等の脆性材やＱＦＮ等の半導体パッケージや金属基板等の靭性材といった難削材については、単に、切削ブレードを切り込ませるだけでは砥粒の目詰まりや加工点付近の発熱の影響等により切削が円滑に行われないという問題がある。そこで、切削ブレードを超音波振動子によって半径方向に振動させ、切削ブレードの回転とともに半径方向の振動を利用して、切断や溝入れ等の加工を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。

このような状況は、研削装置においても同様である。すなわち、上記の如く分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。研削装置の研削砥石によってウエーハの裏面を研削すると、研削砥石の目詰まりやコンタミ排出が円滑にいかない等の影響により研削能力が低下する。特に、サファイヤ、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチック等の脆性硬質材料を研削すると、研削砥石の目詰まり等による研削能力の低下によって生産性が著しく低下するという問題がある。

このような問題を解消するために、被加工物を保持するチャックテーブルと、このチャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石を保持する砥石保持部材との少なくとも一方に、研削砥石による被加工物の研削部に超音波振動を付与する超音波印加手段を配設した研削装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この際、特許文献２では、チャックテーブル側に超音波印加手段を配設しているが、特許文献１に示される技術を利用することで、砥石保持部材側に超音波印加手段を配設することを想定し得る。

特開２００４−２９１６３６号公報 特開平２−２３２１６４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、特に８インチ以上の大口径の研削ホイールにおいては、超音波振動子による振動が所望の方向以外にも不要振動が発生してしまう。この結果、超音波振動を付与しても研削砥石を所望の方向に十分な振幅をもって振動させることができず、難削材を円滑に研削できないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波振動子が生成する超音波振動によって研削砥石を所望の方向に十分な振幅をもって振動させることができる研削ホイールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる研削ホイールは、チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段を構成する回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントに取り付けられるホイール基台と、該ホイール基台に装着された円環状の研削砥石とからなり研削時に超音波振動を生成する研削ホイールであって、前記ホイール基台は、前記ホイールマウントと連結する円環状の連結部と、前記ホイールマウント側を上面として該連結部の下端部に連結された円環状の砥石装着部とからなり、前記砥石装着部は、下面側に装着された前記研削砥石と、超音波振動を生成する超音波振動子とを有し、前記超音波振動子による超音波振動の振動方向に直交する方向に当該砥石装着部を貫通し超音波振動の振動方向に細長く形成された複数の孔状逃げ部を円周方向に離散的に有し、前記連結部は、前記超音波振動子による前記砥石装着部の振動を妨げず、円環状の当該連結部の外周面または内周面に少なくとも一つの円環状溝が形成されて半径方向および厚み方向に弾性的連結構造を有することを特徴とする。
また、本発明にかかる研削ホイールは、チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段を構成する回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントに取り付けられるホイール基台と、該ホイール基台に装着された円環状の研削砥石とからなり研削時に超音波振動を生成する研削ホイールであって、前記ホイール基台は、前記ホイールマウントと連結する円環状の連結部と、前記ホイールマウント側を上面として該連結部の下端部に連結された円環状の砥石装着部とからなり、前記砥石装着部は、下面側に装着された前記研削砥石と、超音波振動を生成する超音波振動子とを有し、前記超音波振動子による超音波振動の振動方向に直交する方向に当該砥石装着部を貫通し超音波振動の振動方向に細長く形成された複数の孔状逃げ部を円周方向に離散的に有し、前記連結部は、前記超音波振動子による前記砥石装着部の振動を妨げず、円環状の当該連結部の半径方向に貫通する複数の貫通孔が円周方向に細長く形成されて厚み方向に弾性的連結構造を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる研削ホイールは、上記発明において、前記超音波振動子は、前記砥石装着部に対して半径方向に超音波振動を生成するよう装着され、前記孔状逃げ部は、前記砥石装着部の厚み方向に貫通し半径方向に細長く形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる研削ホイールは、上記発明において、前記超音波振動子は、前記砥石装着部に対して厚み方向に超音波振動を生成するよう装着され、前記孔状逃げ部は、前記砥石装着部の半径方向に貫通し厚み方向に細長く形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる研削ホイールは、上記発明において、前記孔状逃げ部は、振動方向に連続した細長いスリット孔からなることを特徴とする。

また、本発明にかかる研削ホイールは、上記発明において、前記孔状逃げ部は、前記砥石装着部の円周方向において均等に離散させて形成されていることを特徴とする。

本発明にかかる研削ホイールは、研削砥石と超音波振動子とを有する砥石装着部が、超音波振動子による超音波振動の振動方向に直交する方向に当該砥石装着部を貫通し超音波振動の振動方向に細長く形成された複数の孔状逃げ部を円周方向に離散的に有するので、超音波振動の所望の振動方向以外の円周方向の振動による撓みを打ち消すように複数の孔状逃げ部が整波機能を果し、よって、超音波振動子が生成する超音波振動によって研削砥石を所望の方向に十分な振幅をもって振動させることができ、研削ホイールが大口径化された場合でも適正に対応することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態である研削ホイールについて図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の研削ホイールを含む研削装置全体の構成例を示す斜視図であり、図２は、電装制御系を併せて示す研削装置に含まれるスピンドルユニットの縦断側面図である。本実施の形態１の研削装置は、装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体状の主部２１と、この主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に延びる一対の直立壁２２とを有する。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１に研削手段３が上下方向に移動可能に装着されている。

研削手段３は、移動基台３１とこの移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１が設けられ、この一対の脚部３１１に一対の案内レール２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２が形成されている。移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられ、この支持部３１３にスピンドルユニット４が取り付けられている。

スピンドルユニット４は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング４１と、このスピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２とを具備している。ここで、図２に示すように、スピンドルハウジング４１は、略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸孔４１１を備えている。スピンドルハウジング４１に形成された軸孔４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ４２１が設けられている。これにより、回転スピンドル４２は、軸孔４１１の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。回転スピンドル４２は、一端部（図２において下端部）がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、その一端にホイールマウント４３が設けられている。このホイールマウント４３の下面に本実施の形態１による研削ホイール５が取り付けられる。研削ホイール５については、後述する。

また、研削装置は、スピンドルユニット４を一対の案内レール２２１に沿って上下方向に移動させる研削ユニット送り機構１０を備えている。研削ユニット送り機構１０は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド１０１を備えている。雄ねじロッド１０１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材１０２，１０３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材１０２には雄ねじロッド１０１を回転駆動するパルスモータ１０４が配設されている。移動基台３１の後面には、その幅方向中央部から後方に延びる貫通雌ねじ孔（図示せず）が形成されており、この貫通雌ねじ孔に雄ねじロッド１０１が螺合している。したがって、パルスモータ１０４が正転すると、移動基台３１、すなわち研削手段３が下降（前進）し、パルスモータ１０４が逆転すると移動基台３１、すなわち研削手段３が上昇（後退）する。

また、ハウジング２の主部２１には、チャックテーブル機構１１が配設されている。チャックテーブル機構１１は、チャックテーブル１２と、このチャックテーブル１２の周囲を覆うカバー部材１３と、カバー部材１３の前後に配設された蛇腹手段１４，１５を具備している。チャックテーブル１２は、回転手段（図示せず）によって回転されるものであり、その上面に被加工物Ｗを吸引手段（図示せず）を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル１２は、チャックテーブル移動手段（図示せず）によって図１に示す被加工物載置域２４とスピンドルユニット４を構成する研削ホイール５と対向する研削域２５との間で移動される。蛇腹手段１４，１５は、キャンパス布の如き適宜材料から形成されている。蛇腹手段１４の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材１３の前端面に固定されている。蛇腹手段１５の前端はカバー部材１３の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル１２が矢印２３ａで示す方向に移動する際には蛇腹手段１４が伸張し蛇腹手段１５が収縮し、逆に、チャックテーブル１２が矢印２３ｂで示す方向に移動する際には蛇腹手段１４が収縮し蛇腹手段１５が伸張する。

ついで、本実施の形態１の研削ホイール５について、図３および図４を参照して説明する。図３は、研削ホイールを示す分解斜視図であり、図４は、連結部の一部の断面図である。本実施の形態１の研削ホイール５は、例えば８インチ以上の大口径のものであり、ホイールマウント４３に取り付けられるホイール基台５１と、このホイール基台５１の下面に円環状をなすように装着される複数の研削砥石５２とからなる。ホイール基台５１はホイールマウント４３に対応する大きさに形成されてホイールマウント４３と連結するための円環状の連結部５１１と、ホイールマウント４３側を上面として連結部５１１の下端部に連結された円環状の砥石装着部５１２とからなる。

連結部５１１の上部側はホイールマウント４３に固定されて拘束側となるもので、ホイールマウント４３に形成された複数個の図示しないボルト挿通孔と対応する複数個のネジ孔５１１ａが形成されている。また、砥石装着部５１２が固着される連結部５１１の下部側は、図４の断面図に示すように、外周面および内周面に複数のスリット状の円環状溝５１１ｂが互い違いに食い込み形成されることで、後述する超音波振動子による砥石装着部５１２の振動を妨げないように半径方向および厚み方向に弾性を有し、上部の拘束部側との間の振動を絶縁する弾性的連結構造として構成されている。

砥石装着部５１２は、中央部に開口５１２ａが形成されて、全体的に円環状に形成されたものであるが、開口５１２ａの大きさは配線を挿通し得るものであればよく、小さめであってもよい。このような砥石装着部５１２の下面側の外周寄りの位置には、複数個の研削砥石５２が周方向に適宜に接着剤によって円環状をなすように装着されている。円環状をなす形状に形成された１個の研削砥石であってもよい。

さらに、砥石装着部５１２において、例えば研削砥石５２よりも内周側位置であって、研削ホイール５の中心周りに円環状に配設された研削砥石５２と同心円をなす上下両面位置には、適宜の接着剤によって装着された円環状の超音波振動子６が配設されている。これら超音波振動子６は、砥石装着部５１２を介して研削砥石５２に超音波振動を付与するためのものであり、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって形成されている。本実施の形態１の超音波振動子６としては、例えばＰＺＴ振動子が用いられている。また、超音波振動子６の目的とする振動方向は、砥石装着部５１２の半径方向となるように設定されている。このようにして砥石装着部５１２の上下両面に装着された超音波振動子６の表裏面の＋，−端子には、導電線６１の一端がそれぞれ接続されている。なお、下面側の超音波振動子６の＋，−端子に対しては開口５１２ａを通して導電線６１が接続されている。また、導電線６１の他端は、図示しない凸型コネクタに接続されている。この凸型コネクタは、後述する電力供給手段に着脱可能に接続される。

また、砥石装着部５１２において、超音波振動子６の振動方向と円周方向とに直交する方向である上下厚み方向に貫通させた孔状逃げ部５１３が円周方向に複数個離散的に形成されている。これら孔状逃げ部５１３は、所望の振動方向である半径方向に連続した細長い直線状のスリット孔からなり、外周側において切欠き形状で形成されている。孔状逃げ部５１３の内周側は、例えば、砥石装着部５１２の幅の半分以上内側となる位置まで形成されている。また、孔状逃げ部５１３は、砥石装着部５１２の円周方向に適宜個数形成されるが、孔状逃げ部５１３により囲まれる部分が極力矩形状に近づく個数であることが好ましく、さらには、円周方向において均等に離散させて形成することが好ましい。

このように構成された研削ホイール５は、ホイールマウント４３に形成されたボルト挿通孔によってそれぞれ挿通された締結ボルト５５をネジ孔５１１ａにそれぞれ螺着することによって、マウントホイール４３に着脱可能に装着される。

図２に戻って説明を続けると、スピンドルユニット４は、回転スピンドル４２を回転駆動するための電動モータ７を備えている。この電動モータ７は、例えば永久磁石式モータによるもので、回転スピンドル４２の中間部に形成されたモータ装着部４２２に装着された永久磁石からなるロータ７１と、このロータ７１の外周側においてスピンドルハウジング４１に配設されたステータコイル７２とからなる。この電動モータ７は、ステータコイル７２に後述する電力供給手段によって交流電力を供給することによりロータ７１が回転し、このロータ７１を装着した回転スピンドル４２を回転させる。

また、スピンドルユニット４は、超音波振動子６に交流電力を供給するとともに電動モータ７に交流電力を供給する電力供給手段８を具備している。電力供給手段８は、スピンドルユニット４の後端部に配設されたロータリトランス８０を具備している。ロータリトランス８０は、回転スピンドル４２の後端に配設された受電手段８１と、この受電手段８１に対向して配設されスピンドルハウジング４１の後端部に配設された給電手段８２とを具備している。受電手段８１は、回転スピンドル４２に装着されたロータ側コア８１１と、このロータ側コア８１１に巻回された受電コイル８１２とからなる。受電コイル８１２には、導電線８１３が接続されている。この導電線８１３は、回転スピンドル４２の中心部に軸方向に形成された孔４２３内に配設され、その先端が図示しない凸型コネクタと嵌合する図示しない凹型コネクタに接続されている。また、給電手段８２は、受電手段８１の外周側に配設されたステータ側コア８２１と、このステータ側コア８２１に配設された給電コイル８２２とからなる。給電コイル８２２は、配線８３を介して交流電力が供給される。

また、電力供給手段８は、ロータリトランス８０の給電コイル８２２に供給する交流電力の交流電源９１と、電圧調整手段９２と、給電手段８２に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段９３と、電圧調整手段９２および周波数調整手段９３を制御する制御手段９４と、この制御手段９４に複数の研削砥石５２に付与する超音波振動子６の超音波振動の振幅等を入力する入力手段９５を具備している。なお、電力供給手段８は、制御回路９６および配線７２１を介して電動モータ７のステータコイル７２に交流電力を供給する。

ここで、スピンドルユニット４の作用について説明する。研削作業を行う際には、電力供給手段８から電動モータ７のステータコイル７２に交流電力が供給される。この結果、電動モータ７が回転して回転スピンドル４２が回転し、回転スピンドル４２の先端に取り付けられた研削ホイール５が回転する。

一方、電力供給手段８は、制御手段９４によって電圧調整手段９２および周波数調整手段９３を制御し、交流電力の電圧を所定電圧に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数に変換して、ロータリトランス８０を構成する給電手段８２の給電コイル８２２に供給する。所定周波数、所定電圧の交流電力が給電コイル８２２に供給されると、回転する受電手段８１の受電コイル８１２、導電線８１３、凹型コネクタ、凸型コネクタ、導電線６１を介して円環状の超音波振動子６に所定電圧、所定周波数の交流電力が印加される。この結果、超音波振動子６は半径方向に超音波振動する。超音波振動子６が発生した超音波振動は、砥石装着部５１２を介して複数の研削砥石５２に伝達される。

次に、本実施の形態１の研削装置の作用について説明する。まず、図１に示すように研削装置の被加工物載置域２４に位置付けられたチャックテーブル１２上に半導体ウエーハ等の研削対象となる被加工物Ｗを載置する。なお、被加工物Ｗが半導体ウエーハの場合、デバイスが形成された表面には保護テープＴが貼着されており、この保護テープＴ側をチャックテーブル１２に載置する。チャックテーブル１２に載置された被加工物Ｗは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル１２上に吸引保持される。そして、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル１２を矢印２３ａで示す方向に移動し、研削域２５に位置付ける。そして、研削ホイール５における研削砥石５２の外周縁がチャックテーブル１２の回転中心（すなわち、被加工物Ｗの中心）を通過するように位置付ける。

このような位置関係に位置付けた後、チャックテーブル１２を例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転させるとともに、研削ホイール５を同一方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。すなわち、電力供給手段８からステータコイル７２に交流電力を供給することにより、電動モータ７が回転して回転スピンドル４２が回転し、回転スピンドル４２の先端に取り付けられた回転ホイール５が回転する。そして、研削ホイール５を下降させて研削砥石５２を被加工物Ｗの上面である裏面（被研削面）に所定の圧力で押圧する。この結果、被加工物Ｗの被研削面は全面に亘って研削される。このとき、複数の研削砥石５２による研削加工部には研削液が供給される。

このような研削加工時には、電力供給手段８によってロータリトランス８０を構成する給電手段８２の給電コイル８２２に所定電圧、所定周波数の交流電力を供給する。この結果、回転する受電手段８１の受電コイル８１２、導電線８１３、凹型コネクタ、凸型コネクタ、導電線６１を介して超音波振動子６に所定電圧、所定周波数の交流電力が印加される。これにより、超音波振動子６は、半径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、砥石装着部５１２を介して複数の研削砥石５２に伝達され、複数の研削砥石５２が半径方向に超音波振動する。

この際、本実施の形態１のように、大口径化した研削ホイール５の場合、超音波振動子６が発生した超音波振動は、所望の振動方向である砥石装着部５１２の半径方向だけでなく、砥石装着部５１２の円周方向にも不要な振動を発生させ、円周方向に撓みを生じさせてしまう。これにより、超音波振動を付与しても研削砥石５２を所望の半径方向に十分な振幅をもって振動させることができず、難削材を円滑に研削できなくなってしまう。研削ホイール５が大口径化するほど、顕著となる。

ここで、本実施の形態１では、砥石装着部５１２において、厚み方向に貫通し半径方向に細長く形成された複数のスリット孔による孔状逃げ部５１３を円周方向に離散的に有するので、超音波振動の所望の振動方向以外となる円周方向の振動による撓みは打ち消される。すなわち、複数の孔状逃げ部５１３が超音波振動子６の振動を所望の半径方向にのみ生ずるように整波機能を果すこととなる。よって、超音波振動子６が生成する超音波振動によって研削砥石５２を所望の半径方向に十分な振幅をもって振動させることができ、難削材を円滑に研削することができる。

また、このような研削動作において、研削ホイール５の砥石装着部５１２とホイールマウント４３とは、弾性的連結構造を有する連結部５１１を介して連結されており、砥石装着部５１２の半径方向の振動に円環状溝５１１ｂが形成された連結部５１１の下部側が追従して半径方向に弾性的に変位するので、超音波振動を妨げることはない。同時に、連結部５１１の上部側はホイールマウント４３に固定されて拘束部となるように構成されているので、超音波振動がホイールマウント４３側には伝達されないように絶縁される。

（変形例）
図５は、本実施の形態１の変形例を示す研削ホイール５の斜視図である。本変形例は、円環状に形成された超音波振動子６に代えて、円弧状に形成された複数個の超音波振動子６Ａを砥石装着部５１２の上下両面に円環状をなすように装着し、その超音波振動の振動方向が砥石装着部５１２の半径方向となるように設定したものである。また、本変形例は、外周側において切欠き形状としたスリット孔による孔状逃げ部５１３に代えて、砥石装着部５１２の内外周の幅内で厚み方向に貫通させた複数のスリット孔による孔状逃げ部５１４を形成したものである。

本変形例の場合も、実施の形態１の場合と同様の効果を奏する。なお、実施の形態１において、孔状逃げ部５１４を形成するようにしてもよく、本変形例において孔状逃げ部５１３を形成するようにしてもよい。

（実施の形態２）
図６は、本実施の形態２の研削ホイールを示す分解斜視図である。本実施の形態２の研削ホイール５Ａのホイール基台５１Ａは、ホイールマウント４３に対応する大きさに形成されてホイールマウント４３と連結するための円環状の連結部５２１と、ホイールマウント４３側を上面として連結部５２１の下端部に連結された円環状の砥石装着部５２２とからなる。

連結部５２１の上部側はホイールマウント４３に固定されて拘束側となるもので、ホイールマウント４３に形成された複数個の図示しないボルト挿通孔と対応する複数個のネジ孔５２１ａが形成されている。また、砥石装着部５２２が固着される連結部５２１の下部側は、半径方向に貫通する複数の貫通孔５２１ｂが円周方向に細長く形成されることで、後述する超音波振動子による砥石装着部５２２の振動を妨げないように厚み方向に弾性を有し、上部の拘束部側との間の振動を絶縁する弾性的連結構造として構成されている。ここで、貫通孔５２１ｂは、例えば２段で互い違いに形成されることで変形しやすくされている。

砥石装着部５２２は、中央部に開口５２２ａが大きく形成されて、全体的に円環状に形成されたものである。このような砥石装着部５２２の下面側の外周寄りの位置には、複数個の研削砥石５２が周方向に適宜に接着剤によって円環状をなすように装着されている。円環状をなす形状に形成された１個の研削砥石であってもよい。

さらに、砥石装着部５２２において、外周面には、適宜の接着剤によって装着された複数個の超音波振動子６Ｂが配設されている。これら超音波振動子６Ｂは、砥石装着部５２２を介して研削砥石５２に超音波振動を付与するためのものである。ここで、超音波振動子６Ｂの目的とする振動方向は、砥石装着部５２２の厚み方向となるように設定されている。

また、砥石装着部５２２において、超音波振動子６Ｂの振動方向と円周方向とに直交する方向である半径方向に貫通させた孔状逃げ部５２３が円周方向に複数個離散的に形成されている。これら孔状逃げ部５２３は、所望の振動方向である厚み方向に連続した細長い直線状のスリット孔からなる。孔状逃げ部５２３のスリット長さは、例えば、砥石装着部５２２の厚みの半分以上となる長さで形成されている。また、孔状逃げ部５２３は、砥石装着部５２２の円周方向に適宜個数形成されるが、孔状逃げ部５２３により囲まれる部分が極力矩形状に近づく個数であることが好ましく、さらには、円周方向において均等に離散させて形成することが好ましい。なお、孔状逃げ部５２３は、孔状逃げ部５１３の場合と同様に、下端側において切欠き形状に形成してもよい。

このように構成された研削ホイール５Ａは、ホイールマウント４３に形成されたボルト挿通孔によってそれぞれ挿通された締結ボルト５５をネジ孔５２１ａにそれぞれ螺着することによって、マウントホイール４３に着脱可能に装着される。

そして、本実施の形態２のように、大口径化した研削ホイール５Ａの場合、超音波振動子６Ｂが発生した超音波振動は、所望の振動方向である砥石装着部５１２の厚み方向だけでなく、砥石装着部５２２の円周方向にも不要な振動を発生させ、内外周面において円周方向に撓みを生じさせてしまう。これにより、超音波振動を付与しても研削砥石５２を所望の厚み方向に十分な振幅をもって振動させることができず、難削材を円滑に研削できなくなってしまう。研削ホイール５Ａが大口径化するほど、顕著となる。また、研削ホイール５Ａの厚みが厚くなるほど、顕著となる。

ここで、本実施の形態２では、砥石装着部５２２において、半径方向に貫通し厚み方向に細長く形成された複数のスリット孔による孔状逃げ部５２３を円周方向に離散的に有するので、超音波振動の所望の振動方向以外となる円周方向の振動による撓みは打ち消される。すなわち、複数の孔状逃げ部５１３が超音波振動子６Ｂの振動を所望の厚み方向にのみ生ずるように整波機能を果すこととなる。よって、超音波振動子６Ｂが生成する超音波振動によって研削砥石５２を所望の厚み方向に十分な振幅をもって振動させることができ、難削材を円滑に研削することができる。

また、このような研削動作において、研削ホイール５Ａの砥石装着部５２２とホイールマウント４３とは、弾性的連結構造を有する連結部５２１を介して連結されており、砥石装着部５２２の厚み方向の振動に貫通孔５２１が形成された連結部５２１の下部側が追従して厚み方向に弾性的に変位するので、超音波振動を妨げることはない。同時に、連結部５２１の上部側はホイールマウント４３に固定されて拘束部となるように構成されているので、超音波振動がホイールマウント４３側には伝達されないように絶縁される。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、実施の形態では、孔状逃げ部５１３，５１４，５２３を振動方向に連続した細長い直線状のスリット孔として形成したが、目的外となる方向の振動に基づく撓みを打ち消すように吸収し得る形状であればよく、内周側から外周側に向けて幅広となるテーパ状のスリット孔でよいのはもちろん、複数の丸形状の貫通孔を振動方向に並べたような構造であってもよい。

また、連結部５１１は、例えば３本の円環状溝５１１ｂを有する例で説明したが、砥石装着部５１２の振動に追従して半径方向に弾性的に変位可能であれば、内周面または外周面に少なくとも一つの円環状溝５１１ｂを有する構成であってもよい。

さらに、連結部５１１の円環状溝５１１ｂ部分は、半径方向および厚み方向に弾性的であるので、厚み方向に振動させる実施の形態２において、連結部５２１に代えて、実施の形態１の連結部５１１を用いるようにしてもよい。

さらに、ホイールマウントと砥石装着部とを連結する連結部に関しては、連結部５１１，５２１のような構成に限らず、例えば、材料的には、ゴム、プラスチックス（樹脂成形品）、紙、オイルなどを用い、構造的には、バネ形状、減衰構造（ダンパ、油圧オイル）などを適宜利用することで、超音波振動を妨げない弾性的連結構造を有するものとしてもよい。

本発明の実施の形態１の研削ホイールを含む研削装置全体の構成例を示す斜視図である。 電装制御系を併せて示す研削装置に含まれるスピンドルユニットの縦断側面図である。 研削ホイールを示す分解斜視図である。 連結部の一部の断面図である。 実施の形態１の変形例を示す研削ホイールの斜視図である。 本発明の実施の形態２の研削ホイールを示す分解斜視図である。

符号の説明

３ 研削手段
５，５Ａ 研削ホイール
６，６Ａ，６Ｂ 超音波振動子
１２ チャックテーブル
４２ 回転スピンドル
４３ ホイールマウント
５１，５１Ａ ホイール基台
５２ 研削砥石
５１１，５２１ 連結部
５１１ｂ 円環状溝
５２１ｂ 貫通孔
５１２，５２２ 砥石装着部
５１３，５１４，５２３ 孔状逃げ部
Ｗ 被加工物

Claims (6)

1. チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段を構成する回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントに取り付けられるホイール基台と、該ホイール基台に装着された円環状の研削砥石とからなり研削時に超音波振動を生成する研削ホイールであって、
   前記ホイール基台は、前記ホイールマウントと連結する円環状の連結部と、前記ホイールマウント側を上面として該連結部の下端部に連結された円環状の砥石装着部とからなり、
   前記砥石装着部は、下面側に装着された前記研削砥石と、超音波振動を生成する超音波振動子とを有し、前記超音波振動子による超音波振動の振動方向に直交する方向に当該砥石装着部を貫通し超音波振動の振動方向に細長く形成された複数の孔状逃げ部を円周方向に離散的に有し、
   前記連結部は、前記超音波振動子による前記砥石装着部の振動を妨げず、円環状の当該連結部の外周面または内周面に少なくとも一つの円環状溝が形成されて半径方向および厚み方向に弾性的連結構造を有することを特徴とする研削ホイール。
2. チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段を構成する回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントに取り付けられるホイール基台と、該ホイール基台に装着された円環状の研削砥石とからなり研削時に超音波振動を生成する研削ホイールであって、
   前記ホイール基台は、前記ホイールマウントと連結する円環状の連結部と、前記ホイールマウント側を上面として該連結部の下端部に連結された円環状の砥石装着部とからなり、
   前記砥石装着部は、下面側に装着された前記研削砥石と、超音波振動を生成する超音波振動子とを有し、前記超音波振動子による超音波振動の振動方向に直交する方向に当該砥石装着部を貫通し超音波振動の振動方向に細長く形成された複数の孔状逃げ部を円周方向に離散的に有し、
   前記連結部は、前記超音波振動子による前記砥石装着部の振動を妨げず、円環状の当該連結部の半径方向に貫通する複数の貫通孔が円周方向に細長く形成されて厚み方向に弾性的な弾性的連結構造を有することを特徴とする研削ホイール。
3. 前記超音波振動子は、前記砥石装着部に対して半径方向に超音波振動を生成するよう装着され、
   前記孔状逃げ部は、前記砥石装着部の厚み方向に貫通し半径方向に細長く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研削ホイール。
4. 前記超音波振動子は、前記砥石装着部に対して厚み方向に超音波振動を生成するよう装着され、
   前記孔状逃げ部は、前記砥石装着部の半径方向に貫通し厚み方向に細長く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研削ホイール。
5. 前記孔状逃げ部は、振動方向に連続した細長いスリット孔からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の研削ホイール。
6. 前記孔状逃げ部は、前記砥石装着部の円周方向において均等に離散させて形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の研削ホイール。

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