JP5643729B2 - Spindle locking device in air spindle unit - Google Patents
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Description
本発明は、エアースピンドルユニット等に装設するスピンドルのロック装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a spindle locking device installed in an air spindle unit or the like.
エアースピンドルユニットを採用している例としては、例えば、半導体ウェハ等の被加工物の所定位置を切断して最小単位に分割加工するための切削加工装置がある。
また、この切削加工装置のスピンドル(高速回転軸)の先端装着部位に装着して用いるブレード(回転切削刃)はその先端装着部位に対して着脱可能となるように設けており、ブレードの消耗や被加工物の変更等による交換に際してこれを着脱するようにしている。
As an example in which the air spindle unit is employed, there is a cutting apparatus for cutting a predetermined position of a workpiece such as a semiconductor wafer and dividing it into a minimum unit.
In addition, a blade (rotary cutting blade) used by attaching to the tip mounting portion of the spindle (high-speed rotating shaft) of this cutting apparatus is provided so as to be detachable from the tip mounting portion. This is attached or detached when the workpiece is changed due to a change or the like.
ところで、ブレードを切削加工装置のスピンドルに装着する場合、例えば、ブレードを二枚のフランジ間に挟持させると共に、この状態で該フランジをスピンドル先端装着部位にナットにて固着する構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
そして、スピンドル先端装着部位に対するブレードの着脱操作時においては、ナットとスピンドルとの、所謂、共回り現象を防止する目的でスピンドルが回転しないように係止するスピンドルのロック装置を備えるようにしている。
By the way, when the blade is mounted on the spindle of the cutting apparatus, for example, a configuration is known in which the blade is sandwiched between two flanges and the flange is fixed to the spindle tip mounting portion with a nut in this state. (For example, refer to Patent Document 1).
When the blade is attached to or detached from the spindle tip mounting portion, a spindle locking device is provided for locking the spindle so as not to rotate in order to prevent a so-called co-rotation phenomenon between the nut and the spindle. .
また、このロック装置は、スピンドルハウジングの外部に設けたロック装置の係止部材をスピンドルハウジング内部のスピンドル周面に設けた係合孔に嵌合させることにより、スピンドルの回転を防止するようにしたものである。
更に、このロック装置の係止部材とスピンドル周面の係合孔との嵌合状態、及び、該両者の非嵌合状態を適宜に切換制御するように構成することが開示されている。
従って、このような構成によれば、ナットとスピンドルとの共回り現象を確実に防止し得るので、スピンドル先端装着部位に対するブレードの着脱操作を改善することが期待できる。
In addition, this locking device prevents the rotation of the spindle by fitting a locking member of the locking device provided outside the spindle housing into an engagement hole provided in the spindle peripheral surface inside the spindle housing. Is.
Further, it is disclosed that the fitting state of the locking member of the locking device and the engagement hole of the spindle peripheral surface and the non-fitting state of the both are appropriately switched and controlled.
Therefore, according to such a configuration, the joint rotation phenomenon between the nut and the spindle can be surely prevented, so that it can be expected that the operation of attaching and detaching the blade to the spindle tip mounting portion is improved.
しかしながら、上記したロック装置の構成によれば、スピンドルの回転状態又は非回転状態の切換制御はできるがその確認手段を備えていない。
このため、例えば、スピンドルのロック解除時(回転可能時)に誤ってモータを作動させると云った作業上の危険性がある。
また、スピンドルのロック時(回転不能時)に誤ってモータを作動させてスピンドルにダメージを与えると云った問題がある。
更に、このような問題を解消するためには、スピンドルのロック又はロック解除の確認作業を、都度、人為的に且つ確実に行う必要がある。
However, according to the configuration of the lock device described above, switching control between the rotation state and the non-rotation state of the spindle can be performed, but the confirmation means is not provided.
For this reason, for example, there is a work risk that the motor is erroneously operated when the spindle is unlocked (when it is rotatable).
Further, there is a problem that the spindle is damaged by accidentally operating the motor when the spindle is locked (when rotation is impossible).
Further, in order to solve such a problem, it is necessary to manually and surely perform a confirmation operation of the spindle locking or unlocking each time.
本発明は、エアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック状態又はロック解除状態の切換制御を確実に行うことができるのみならず、スピンドルのロック又はロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができるスピンドルのロック装置を提供することを目的とする。 The present invention not only enables reliable control of switching between the locked state and unlocked state of the spindle in the air spindle unit, but also automatically confirms whether the spindle is locked or unlocked. An object of the present invention is to provide a spindle locking device that can improve safety and work efficiency.
上記した課題を解決するための本発明は、先端に回転ブレード9用の着脱部5aを設けたスピンドル5と、前記スピンドル5をラジアルエアーベアリング2・3及びスラストエアーベアリング4を介して回転可能に支受させるスピンドルハウジング1と、前記スピンドル5を回転駆動させるモータ部6と、前記スピンドル5のロック及びロック解除機構Bとを備えたエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置であって、
前記ロック及びロック解除機構Bは、前記スピンドルハウジング1の外部に装設したロック装置本体10と、前記ロック装置本体10に嵌装したロックピン部材11及び前記ロックピン部材11に対する位置制御ピン部材12と、前記ロックピン部材11及び/又は位置制御ピン部材12の位置検出センサ13a・13bとを含み、
また、前記ロックピン部材11を前記スピンドル5の軸心方向へ進退可能に設けると共に、前記スピンドル5の周面には前記ロックピン部材11の先端係合部11aと嵌合する少なくとも一個のロック孔5bを設け、
更に、前記位置検出センサ13bにより、前記ロックピン部材11の先端係合部11aと前記スピンドル5のロック孔5bとが嵌合する前記スピンドル5のロック状態の検出信号16をインタロック機構側に伝えると共に、前記インタロック機構を介して、前記スピンドル5のロック状態を解除した後に前記モータ部6の動作を開始することが可能となるように構成したことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a
The lock and unlock mechanism B includes a
Further, the
Further, the
本発明によれば、エアースピンドルユニットAにおけるスピンドル5の回転状態又は非回転状態の切換制御を確実に行うことができるのみならず、スピンドル5のロック及びロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができる。
According to the present invention, not only can the switching control of the rotation state or the non-rotation state of the
以下、図1及び図2に示す本発明の第一実施例について説明する。 The first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be described below.
図1は、本発明に係るエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置を装備した半導体ウェハ等の切削加工装置を示している。 FIG. 1 shows a cutting apparatus for a semiconductor wafer or the like equipped with a spindle locking device in an air spindle unit according to the present invention.
このエアースピンドルユニットA(切削加工装置)は、スピンドルハウジング1の内部にラジアルエアーベアリング2・3及びスラストエアーベアリング4を介してスピンドル5を回転可能に支受している。
また、スピンドル5の上端にはローター6aとステータ6bとを備えたシンクロモータ6を配設しており、これによってスピンドル5を回転駆動させるように設けている。
また、スピンドル5の下端にはブレード着脱部5aを設けており、このブレード着脱部5aには一対のフランジ部材7・8を介してブレード9を着脱可能に装着させている。
This air spindle unit A (cutting device) supports a
A
A blade attaching / detaching portion 5a is provided at the lower end of the
また、スピンドルハウジング1の外部には、エアースピンドルユニットAのスピンドル5に対するロック(回転不能状態)及びロック解除(回転可能状態)を行うためのロック及びロック解除機構Bを備えたロック装置を装設している。
In addition, a lock device having a lock and unlock mechanism B for locking (unrotatable) and unlocking (rotatable) the air spindle unit A to the
このロック及びロック解除機構Bは、スピンドルハウジング1の外部に装設したロック装置本体10と、該ロック装置本体10に嵌装したロックピン部材11、及び、ロックピン部材11に対する位置制御ピン部材12と、ロックピン部材11及び/又は位置制御ピン部材12の位置検出センサ13a・13bとを備えている。
また、ロックピン部材11はスピンドル5の軸心方向へ進退可能となる状態で配設すると共に、スピンドル5の周面にはロックピン部材11の先端係合部11aと嵌合する少なくとも一個以上のロック孔5bを設けている。
なお、スピンドル5の周面に複数個のロック孔5bを設ける場合は、例えば、その仮想同一円周線上の等間隔位置等に配設することができる。
更に、位置検出センサ13bにより、ロックピン部材11の先端係合部11aとスピンドル5のロック孔5bとが嵌合するスピンドル5のロック状態を検出したときは、このロック状態を解除した後にモータ部6の動作を開始することが可能となるインタロック機構(図示なし)を備えている。
The lock and unlock mechanism B includes a lock device
In addition, the
In addition, when providing the some lock hole 5b in the surrounding surface of the
Further, when the
また、図2に示すように、ロックピン部材11はスピンドル5の軸心方向へ進退可能に設けると共に、弾性部材11bの弾性を受けてその先端係合部11aがスピンドル5のロック孔5bと嵌合する方向(スピンドル5の軸心方向)へ弾性移動するように設定している。
また、ロックピン部材11の略中央部には位置制御ピン部材12との係合周溝11cを設けている。
また、ロックピン部材11に対する位置制御ピン部材12は該ロックピン部材11の軸方向と直交する方向へ嵌装している。更に、この位置制御ピン部材12の先端係合部12aは弾性部材12bの弾性を受けて、その先端係合部12aがロックピン部材11と係合する方向へ弾性移動するように設定している。
なお、後述するように、位置制御ピン部材12の先端係合部12aとロックピン部材11の係合周溝11cとの嵌合時は、ロックピン部材11の先端係合部11aがスピンドル5の周面と接触したり、或は、そのロック孔5bと嵌合しない位置にまで移動した状態にあり、また、この位置において位置制御ピン部材12がロックピン部材11の移動を確実に停止させることができるように設定している(図2(1)参照)。
Further, as shown in FIG. 2, the
Further, an engagement
Further, the position
As will be described later, when the front
また、図2(1)に示すように、ロックピン部材11を、弾性部材11bの弾性に抗して、その先端係合部11aをスピンドル5のロック孔5bから完全に離脱する位置まで移動したとき、位置制御ピン部材12の先端係合部12aは弾性部材12bの弾性押圧力にてロックピン部材11と係合する方向へ弾性移動すると共に、該先端係合部12aはロックピン部材11の係合周溝11c内に嵌合するように設定している。
このロックピン部材11の移動は、ロックピン部材11の基端(右端)部11dを把持して引き出すと云った手動(人為的手段)にて行うことができる。
また、このとき、ロックピン部材11の基端部11dはロック装置本体10の外部に突出すると共に、位置検出センサ13aによってロックピン部材11の位置を検出することができる。そして、位置検出センサ13aによるロックピン部材11の位置検出はスピンドル5のロック解除状態を検出したことになる。更に、この位置検出信号15をインタロック機構(図示なし)側へ伝えるように構成している。
なお、このとき、位置制御ピン部材12はロックピン部材11側へ移動しているため位置検出センサ13bによる位置制御ピン部材12の位置検出はできないが、この場合は、位置制御ピン部材12がロックピン部材11の係合周溝11cと嵌合していることを意味している。
従って、この情報は、位置検出センサ13aによるロックピン部材11の位置検出の場合と同様に、スピンドル5のロック解除状態を検出した信号として利用することができる。
Further, as shown in FIG. 2 (1), the
The movement of the
At this time, the
At this time, since the position
Therefore, this information can be used as a signal for detecting the unlocked state of the
また、図2(2)に示すように、弾性部材12bの弾性に抗して、位置制御ピン部材12の基端(下端)部12cを把持し手動にて引き下げることにより、その先端係合部12aをロックピン部材11の係合周溝11c内から引き出すと、該位置制御ピン部材12とロックピン部材11との嵌合状態を解くことができる。
この両者の嵌合状態を解くことにより、ロックピン部材11は弾性部材11bの弾性押動力を受けてスピンドル5の軸心側へ移動し且つそのロック孔5bと嵌合する。
従って、位置制御ピン部材12の基端部12cを引き下げると、ロックピン部材11と位置制御ピン部材12との嵌合状態を解くことができると共に、ロックピン部材11とスピンドル5とを嵌合させてスピンドル5が回転しないようにロックすることができる。
なお、スピンドル5のロック孔5bとロックピン部材11の先端係合部11aとの位置が合致していない場合は、スピンドル5を手動にて回転させることにより両者の位置合わせを行うことができるので、該両者の嵌合操作を簡単且つ確実に行うことができる。
また、このとき、位置制御ピン部材12の基端部12cはロック装置本体10の外部に突出すると共に、位置検出センサ13bによって該位置制御ピン部材12の位置を検出することができる。そして、位置検出センサ13bによる位置制御ピン部材12の位置検出はスピンドル5のロック状態を検出したことになる。更に、この位置検出信号16をインタロック機構(図示なし)側へ伝えるように構成している。
なお、このとき、ロックピン部材11はスピンドル5側(左方向)へ移動しているため位置検出センサ13aによるロックピン部材11の位置検出はできないが、この場合は、ロックピン部材11がスピンドル5のロック孔5bと嵌合していることを意味している。
従って、この情報は、位置検出センサ13bによる位置制御ピン部材12の位置検出の場合と同様に、スピンドル5のロック状態を検出した信号として利用することができる。
Further, as shown in FIG. 2 (2), the distal end engaging portion of the position
By releasing the fitting state of the two, the
Therefore, when the
If the positions of the lock hole 5b of the
At this time, the
At this time, the position of the
Therefore, this information can be used as a signal for detecting the locked state of the
また、図2(2)に示すスピンドル5のロック状態から、図2(1)に示すスピンドル5のロック解除状態に移行する場合は、図2(2)に示すロックピン部材11を手動にて引き出せばよい。
即ち、前述したように、図2(2)に示すロックピン部材11の基端部11dを把持して引き出すと、その先端係合部11aはスピンドル5のロック孔5bから完全に離脱すると共に、その係合周溝11cと位置制御ピン部材12の先端係合部12aとを嵌合させることができる。
このため、スピンドル5のロック状態を解除すると共に、このロック解除状態を維持させることができる。
When shifting from the locked state of the
That is, as described above, when the
For this reason, the locked state of the
なお、この実施例では、ロックピン部材11と位置制御ピン部材12、及び、該両部材の位置検出センサ13a・13bを設ける場合を示すと共に、ロックピン部材11と位置検出センサ13aとの組み合わせと、位置制御ピン部材12と位置検出センサ13bとの組み合わせについて説明している。
しかしながら、この組み合わせのいずれか一方のみを採用する構成であっても差し支えない。
In this embodiment, the
However, it may be a configuration that employs only one of these combinations.
第一実施例の構成によれば、ロックピン部材11と位置制御ピン部材12とを把持して引き出すと云った簡易な手動操作によって、スピンドル5のロック状態又はロック解除状態の切換制御を確実に行うことができるのみならず、その切換制御状態を確実に維持させることができる。
更に、スピンドル5のロック又はロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができる。
According to the configuration of the first embodiment, the switching control between the locked state and the unlocked state of the
Furthermore, by automatically performing a confirmation operation for locking or unlocking the
次に、本発明に係る第二実施例の形態を、図3に基づいて説明する。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
第二実施例は、図3に示すように、ロック及びロック解除機構Cにおけるロックピン部材11の駆動源として、電磁ソレノイド或はロータリーソレノイド等の電磁機構14及びモータ等の前進後退手段を備えることにより、ロックピン部材11の先端係合部11aとスピンドル5のロック孔5bとの係脱操作を自動的に行うように構成したものである。
また、その他の構成については前実施例について説明した事項と同様である。
即ち、このロック及びロック解除機構Cは、スピンドルハウジング1の外部に装設したロック装置本体10と、ロック装置本体10に嵌装したロックピン部材11と、ロックピン部材11の位置検出センサ13cとを含む。また、ロックピン部材11をスピンドル5の軸心方向へ進退可能に設けると共に、スピンドル5の周面にはロックピン部材11の先端係合部11aと嵌合する少なくとも一個のロック孔5bを設ける。また、ロックピン部材11をスピンドル5の軸心方向へ進退させてロックピン部材11の先端係合部11aとスピンドル5のロック孔5bとを係脱操作させる電磁機構14(前進後退手段)を備えている。
As shown in FIG. 3, the second embodiment includes an
Other configurations are the same as those described in the previous embodiment.
That is, the lock and unlock mechanism C includes a
第二実施例の構成においては、電磁機構14を介して、ロックピン部材11の先端係合部11aをスピンドル5のロック孔5bから完全に離脱する位置まで移動させることにより、ロックピン部材11によるスピンドル5のロックを解除できる(図3(1)参照)。
また、このとき、ロックピン部材11の基端部11dはロック装置本体10の外部に突出すると共に、位置検出センサ13cによってロックピン部材11の位置を検出することができる。そして、位置検出センサ13cによるロックピン部材11の位置検出はスピンドル5のロック解除状態を検出したことになる。更に、この位置検出信号17をインタロック機構(図示なし)側へ伝えるように構成している。
In the configuration of the second embodiment, the tip
At this time, the
また、図3(2)に示すように、電磁機構14を介して、ロックピン部材11の先端係合部11aをスピンドル5のロック孔5bに嵌合させる位置まで移動させて、スピンドル5が回転しないようにロックすることができる。
また、このとき、ロックピン部材11はスピンドル5側(左方向)へ移動しているため位置検出センサ13cによるロックピン部材11の位置検出はできないが、この場合は、ロックピン部材11がスピンドル5のロック孔5bと嵌合していることを意味している。
従って、この情報をスピンドル5のロック状態を検出した信号18としてインタロック機構(図示なし)側へ伝えるように構成している。
Further, as shown in FIG. 3 (2), the
At this time, since the
Therefore, this information is transmitted to the interlock mechanism (not shown) side as a
なお、第二実施例では、ロックピン部材11の駆動源としてロータリーソレノイド等の電磁機構14を用いる場合を示しているが、ロータリーソレノイドを用いる場合は、その回転軸の回転角度に対応した位置に制御状態の表示、例えば、「ロック」と「ロック解除」等のような適正な信号表示を行うことが可能である。
このように、スピンドル5の制御状態に対応して、作業者がその制御状態を目視においても同時に確認できるようにすれば、より作業上の安全性を図ることができる。
In the second embodiment, the case where an
As described above, if the operator can confirm the control state by visual observation at the same time in accordance with the control state of the
第二実施例の構成によれば、ロックピン部材11の駆動源として電磁機構14を備えることにより、ロックピン部材11の先端係合部11aとスピンドル5のロック孔5bとの係脱操作を自動的に行うように構成したものであるから、スピンドル5のロック状態又はロック解除状態の切換制御をより確実に行うことができるのみならず、その切換制御状態を確実に維持させることができる。
更に、スピンドル5のロック又はロック解除の確認作業を自動的に行うことにより、作業上の安全性と作業の効率化を図ることができる。
According to the configuration of the second embodiment, the
Furthermore, by automatically performing a confirmation operation for locking or unlocking the
A エアースピンドルユニット
B ロック及びロック解除機構
C ロック及びロック解除機構
1 スピンドルハウジング
2 ラジアルエアーベアリング
3 ラジアルエアーベアリング
4 スラストエアーベアリング
5 スピンドル
5a ブレード着脱部
5b ロック孔
6 シンクロモータ
6a ローター
6b ステータ
7 フランジ部材
8 フランジ部材
9 回転ブレード
10 ロック装置本体
11 ロックピン部材
11a 先端係合部
11b 弾性部材
11c 係合周溝
11d 基端(右端)部
12 位置制御ピン部材
12a 先端係合部
12b 弾性部材
12c 基端(下端)部
13a 位置検出センサ
13b 位置検出センサ
13c 位置検出センサ
14 電磁機構
15 位置検出信号
16 位置検出信号
17 位置検出信号
18 信号
A Air spindle unit B Lock and unlock mechanism C Lock and unlock
10 Locking device body
11 Lock pin member
11a Tip engagement part
11b Elastic member
11c engagement circumferential groove
11d Base end (right end)
12 Position control pin member
12a Tip engagement part
12b Elastic member
12c Base end (lower end)
13a Position detection sensor
13b Position detection sensor
13c Position detection sensor
14 Electromagnetic mechanism
15 Position detection signal
16 Position detection signal
17 Position detection signal
18 signals
Claims (1)
前記スピンドルをラジアルエアーベアリング及びスラストエアーベアリングを介して回転可能に支受させるスピンドルハウジングと、
前記スピンドルを回転駆動させるモータ部と、
前記スピンドルのロック及びロック解除機構とを備えたエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置であって、
前記ロック及びロック解除機構は、
前記スピンドルハウジングの外部に装設したロック装置本体と、
前記ロック装置本体に嵌装したロックピン部材及び前記ロックピン部材に対する位置制御ピン部材と、
前記ロックピン部材、及び/又は、位置制御ピン部材の位置検出センサとを含み、
また、前記ロックピン部材を前記スピンドルの軸心方向へ進退可能に設けると共に、前記スピンドルの周面には前記ロックピン部材の先端係合部と嵌合する少なくとも一個のロック孔を設け、
更に、前記位置検出センサにより、前記ロックピン部材の先端係合部と前記スピンドルのロック孔とが嵌合する前記スピンドルのロック状態の検出信号をインタロック機構側に伝えると共に、前記インタロック機構を介して、前記スピンドルのロック状態を解除した後に前記モータ部の動作を開始することが可能となるように構成したことを特徴とするエアースピンドルユニットにおけるスピンドルのロック装置。 A spindle provided with a detachable part for a rotating blade at the tip;
A spindle housing for rotatably supporting the spindle via a radial air bearing and a thrust air bearing;
A motor unit for rotating the spindle;
A spindle locking device in an air spindle unit comprising the spindle locking and unlocking mechanism,
The lock and unlock mechanism is
A locking device body installed outside the spindle housing;
A lock pin member fitted to the lock device body and a position control pin member for the lock pin member;
A position detection sensor of the lock pin member and / or position control pin member,
Further, the lock pin member is provided so as to be able to advance and retreat in the axial direction of the spindle, and at least one lock hole is provided on the peripheral surface of the spindle to be fitted with a tip engagement portion of the lock pin member.
Furthermore, the position detection sensor transmits a detection signal of the locked state of the spindle in which the tip engaging portion of the lock pin member and the lock hole of the spindle are fitted to the interlock mechanism side, and the interlock mechanism Thus, the spindle locking device in the air spindle unit is configured so that the operation of the motor unit can be started after releasing the locked state of the spindle.
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