JP5823213B2 - 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 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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、その切換制御の状態確認が面倒であると云った問題がある。
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。

特開２００５−１９１０９６号公報（図４、図11等参照）

本発明は、簡単な機構、或は、簡単な器具を用いて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により作業上の安全性を図ることができるのみならず、その切換制御の状態確認を容易に行う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。

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Ｅ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Ｅは、前記回転ブレード着脱部５ａの近傍位置となる前記スピンドルハウジング１の外周に形成した止着面１ａ・１ａと、前記スピンドルハウジングの止着面１ａ・１ａに対して着脱可能に装着させる挟圧固定部310ａ・310ａを有するロック装置本体310 と、前記回転ブレード着脱部５ａに対して固着させる回転ブレード９着脱用のフランジ部材８と、前記フランジ部材８の基部８ａの外周に形成した止着面８ｂ・８ｂと、前記ロック装置本体310 に立設させたロックプレート部材311・311とを含み、
また、前記ロック装置本体310 と前記スピンドルハウジング１とは、ロック装置本体310 の挟圧固定部310ａ・310ａをスピンドルハウジング１の止着面１ａ・１ａに挟着させることにより、前記ロック装置本体310 をスピンドルハウジング１に対して挟圧状に固定させることができるように設定し、
更に、前記ロック装置本体310 と前記スピンドルハウジング１とを挟圧状に固定させたとき、前記ロック装置本体310 に立設させたロックプレート部材311・311と前記フランジ部材８の基部８ａの止着面８ｂ・８ｂとを挟圧状に固定させることができるように設定して構成したことを特徴とする。

本発明によれば、ロック装置本体310 をスピンドルハウジング１に対して着脱可能に設けると共に、このロック装置本体310 とスピンドルハウジング１、及び、ロックプレート部材311 と止着面８ｂとの夫々を係脱させると云った簡単な器具と手順によって、エアースピンドルユニットＡにおけるスピンドル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、そのロック状態又はロック解除状態を目視により容易に確認することができると共に、その状態を確実に維持させることができるので、作業上の安全性を図ることができる。

図１乃至図３は本発明の第一実施例を示しており、図１は本発明に係るスピンドルのロック装置を備えた切削加工装置の要部を示す概略縦断面図である。 図２は、図１に対応する切削加工装置要部の拡大図であり、図２(1)はロック装置装着部の縦断面図、図２(2)はロック装置装着部の端面図、図２(3)はロック装置装着部を取り外した状態の端面図である。 図３は、図２(1)に対応するロック装置装着部の拡大図で、図３(1)はロック装置によるスピンドルのロック状態を、図３(2)はそのロック解除状態を示す縦断面図、図３(3)はロック装置の分解図である。 図４は、第二実施例を示すロック装置装着部であり、図４(1)は該ロック装置装着部の端面図、図４(2)はロック装置装着部を取り外した状態の端面図である。 図５は、第三実施例を示す切削加工装置要部の概略縦断面図であり、該切削加工装置にロック装置を装着した状態を示している。 図６は、図５に対応する切削加工装置を示しており、図６(1)は該切削加工装置要部の正面図、図６(2)は図６(1)のＦ６−Ｆ６線における縦断面図である。 図７は、第四実施例を示す切削加工装置であり、図７(1)は該切削加工装置要部の正面図、図７(2)は図７(1)のＦ７−Ｆ７線における縦断面図である。

以下、図１乃至図３に示す本発明の第一実施例について説明する。

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。

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。

また、スピンドルハウジング１の上端には、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。

図２及び図３に拡大図示するように、このロック及びロック解除機構Ｂは、下端部の回転ブレード着脱部５ａの位置とは反対側となるスピンドルハウジング１の上端部に装着したロック装置本体10と、該ロック装置本体10に装設したロックピン部材11と、スピンドル５の上端に備えたモータ６におけるローター６ａの周面に形成した少なくとも一つの嵌合凹部12とから構成している。
なお、ローター６ａの周面に複数個の嵌合凹部12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。
また、ロック装置本体10は、複数個の固着ネジ10ａ、及び、スピンドルハウジング１に設けたネジ孔15等を介して該スピンドルハウジング１の上端面に固着している。

また、ロックピン部材11は、頭部（把持部）11ａと、この頭部11ａの下部に設けたネジ部11ｂと、このネジ部11ｂの下部に設けた軸部11ｃと、この軸部11ｃの下端に設けた係合部11ｄと、この係合部11ｄよりも上側（ネジ部11ｂ側）となる位置に設けた抜止部11ｅとを備えている。
また、ロック装置本体10は、ロックピン部材11の軸部11ｃを嵌装させる貫通孔10ｂと、ロックピン部材11のネジ部11ｂを螺合させるネジ孔10ｃとを備えている。
また、ロックピン部材11をこの貫通孔10ｂに嵌装させたとき、その抜止部11ｅが該貫通孔10ｂに係止することにより、ロックピン部材11がロック装置本体10から離脱しないように設けている。
また、ロック装置本体10とロックピン部材の頭部11ａとの間に該頭部11ａを貫通孔10ｂから離れる方向（上方向）へ移動させるための弾性部材（圧縮スプリング）13を巻装している。
また、ロックピン部材11のネジ部11ｂはロック装置本体10に設けたネジ孔10ｃに対して螺合（ネジ止め）することができるように設けている。
更に、ロックピン部材11を弾性部材13の弾性に抗して貫通孔10ｂ側（下方）へ押し込むと共に、そのネジ部11ｂをロック装置本体10のネジ孔10ｃに螺合させるとロックピン部材11をそのネジ部11ｂ及び貫通孔10ｂを介してロック装置本体10に止着させることができるので、ロック装置本体10に対してロックピン部材11を確実に固定させることができる。
また、このとき、ロックピン部材下端の係合部11ｄは下方へ移動して、スピンドル５の上端に備えたモータ６のローター６ａ周面に形成した嵌合凹部12に嵌合し且つ該両者の嵌合状態を維持することができるように設定している（図３参照）。
更に、ロックピン部材11のネジ部11ｂとロック装置本体10のネジ孔10ｃとの螺合状態を解除させたとき、ロックピン部材の係合部11ｄが弾性部材13の弾性によってローター６ａ周面の嵌合凹部12から離脱し且つ該両者の離脱状態を維持することができるように設定している。
なお、ロックピン部材下端の係合部11ｄとローター６ａ周面の嵌合凹部12との嵌合操作において、該係合部11ｄと嵌合凹部12との位置が合致していないような場合は、ローター６ａ（スピンドル５）を手動にて回転させることにより該両者の位置合わせを簡単に且つ確実に行うことができる。
なお、図中の符号14は、カーボンブラシユニットの位置を概略的に図示している。

第一実施例の構成によれば、ロックピン部材11の頭部11ａを把持すると共に、弾性部材13の弾性に抗して貫通孔10ｂ側へ押し込み、更に、そのネジ部11ｂをロック装置本体10のネジ孔10ｃ螺合させると云った簡易な手動操作によって、ロックピン部材11の係合部11ｄをローター６ａ周面の嵌合凹部12に嵌合させることができる。
従って、ローター６ａを介して、スピンドル５を確実にロック状態とすることができると共に、ロックピン部材11をロック装置本体10に止着（螺着）することによって該ロック状態を確実に維持することができる。
また、これとは逆の手順によって、ロックピン部材11の係合部11ｄをローター６ａ周面の嵌合凹部12から抜き出すことができる。
従って、スピンドル５のロック状態を確実に解除することができると共に、弾性部材13の弾性によってロックピン部材11の係合部11ｄがローター６ａの嵌合凹部12と接触しない位置に移動させ且つその位置を維持することができる。
このため、簡単な機構Ｂのロック装置を用いて、エアースピンドルユニットＡにおけるスピンドル５のロック状態又はロック解除状態の切換制御を簡単に且つ確実に行うことができる。
また、ロック装置本体10に対するロックピン部材11の止着状態を目視することにより、スピンドル５のロック状態又はロック解除状態を容易に確認することができると共に、その状態を確実に維持させることができるので、作業上の安全性を図ることができる。

なお、このスピンドル５のロック状態においては、例えば、回転ブレード９の交換作業時等において該回転ブレード９の着脱ナットを緩めるような場合に、該スピンドル５と着脱ナットとの共回り現象を防止することができる。
また、回転ブレード９の交換作業終了時等においてスピンドル５を回転させる場合は、
ロック装置本体10とロックピン部材11とを離脱させることにより、スピンドル５のロック状態を確実に解除することができる。

次に、本発明に係る第二実施例の形態を、図４に基づいて説明する。

前実施例においては、ロックピン部材の係合部(11ｄ)をローター周面の嵌合凹部(12)に嵌合させる構成を示している。
第二実施例は、このような嵌合凹部(12)に替えて、ローター６ａの上端部に軸方向の嵌合孔部112を設けて構成したものであり、その他の構成は前実施例のものと実質的に同一であるため、説明の重複を避けるため、次に構成上の要旨について説明する。
即ち、ロック及びロック解除機構Ｃを構成する嵌合孔部112は、スピンドル５の上端に備えたモータ６におけるローター６ａの軸方向に少なくとも一つ設けている。
なお、ロックピン部材111のネジ部(11ｂ)をロック装置本体110のネジ孔(10ｃ)に螺合して固定させたとき、ロックピン部材111の係合部(11ｄ)がスピンドルに設けたモータ６におけるローター６ａの軸方向の嵌合孔部112に嵌合し且つ該両者の嵌合状態を維持することができるように設定している。
更に、ロックピン部材111のネジ部(11ｂ)とロック装置本体110のネジ孔(10ｃ)との螺合状態を解除させたとき、ロックピン部材111の係合部(11ｄ)が弾性部材(13)の弾性によってローター６ａの軸方向の嵌合孔部112から離脱し且つ該両者の離脱状態を維持することができるように設定している。

第二実施例の構成によれば、ロックピン部材111をローター６ａの軸方向に形成した嵌合孔部112に係脱させると云った手動操作の点を除いて、前実施例において説明した作用効果と実質的に同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明に係る第三実施例の形態を、図５及び図６に基づいて説明する。

第三実施例が第一実施例及び第二実施例と異なる点は次のとおりであり、その他の点については前各実施例について説明した事項と同様である。従って、説明の重複を避けるため、共通する構成については同じ符号を付している。
この実施例では、ロック装置をスピンドルハウジングに対して着脱可能に設けた構成に特徴がある。
即ち、この実施例に示したロック及びロック解除機構Ｄは、回転ブレード着脱部５ａの近傍位置となるスピンドルハウジング１の外周に形成した止着面１ａ・１ａと、このスピンドルハウジングの止着面１ａ・１ａに対して着脱可能に装着させる挟圧固定部210ａ・210ａを有するロック装置本体210と、回転ブレード着脱部５ａに対して固着させる回転ブレード９着脱用のフランジ部材８と、フランジ部材８の基部８ａにその軸心方向へ形成した少なくとも一つの嵌合孔部212と、ロック装置本体210に立設させたロックピン部材211とを含んでいる。
また、このロック装置本体210とスピンドルハウジング１とは、ロック装置本体210の挟圧固定部210ａ・210ａをスピンドルハウジング１の止着面１ａ・１ａに挟着させることにより、ロック装置本体210をスピンドルハウジング１に対して挟圧状に固定させることができるように設定している。
更に、このロック装置本体210とスピンドルハウジング１とを挟圧状に固定したとき、ロック装置本体210に立設させたロックピン部材211とフランジ部材８の基部８ａの嵌合孔部212とを嵌合させることができるように設定している。

この実施例では、例えば、図６(2)に示すように、ロック装置本体210のロックピン部材211をフランジ部材基部８ａの嵌合孔部212に嵌合させながら、ロック装置本体210の挟圧固定部210ａ・210ａをスピンドルハウジング１の止着面１ａ・１ａに対して挟圧状に係合させ、且つ、この状態で該ロック装置本体210及びスピンドルハウジング１の両者を固定させることによって、スピンドル５を確実にロックすることができる。
即ち、このとき、ロック装置本体210はスピンドルハウジング１の止着面１ａによって固定されるため、該ロック装置本体210に固定したロックピン部材211はフランジ部材基部の嵌合孔部212を介してスピンドル５を固定させることになる。
なお、このスピンドル５のロック状態においては、例えば、回転ブレード９の交換作業時等において該回転ブレード９の着脱ナットを緩めるような場合に、該スピンドル５と着脱ナットとの共回り現象を防止することができる。
また、回転ブレード９の交換作業終了時等においてスピンドル５を回転させる場合は、
ロック装置本体210の挟圧固定部210ａ・210ａとスピンドルハウジング１の止着面１ａ・１ａ、及び、該ロック装置本体210のロックピン部材211とフランジ部材基部８ａの嵌合孔部212とを離脱させることにより、スピンドル５のロック状態を確実に解除することができる。

第三実施例の構成によれば、ロック装置本体210をスピンドルハウジング１に対して着脱可能に設けると共に、該ロック装置本体210とスピンドルハウジング１、及び、ロックピン部材211と嵌合孔部212との夫々を係脱させると云った簡単な手順によって、エアースピンドルユニットＡにおけるスピンドル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、ロック装置本体210とスピンドルハウジング１、及び、ロックピン部材211と嵌合孔部212との装着（若しくは、係着）状態を目視することによって、スピンドル５のロック状態又はロック解除状態を容易に確認することができると共に、その状態を確実に維持させることができるので、作業上の安全性を図ることができる。

次に、本発明に係る第四実施例の形態を、図７に基づいて説明する。

第四実施例は第三実施例の変形例であり、第三実施例のものと異なる点は次のとおりである。なお、その他の点については前各実施例について説明した事項と同様であるため、説明の重複を避けるため、共通する構成については同じ符号を付している。
第三実施例においては、ロック装置本体(210)のロックピン部材(211)とフランジ部材基部の嵌合孔部(212)とを嵌合させる構成を示している。
第四実施例は、このような構成に替えて、ロック装置本体310とスピンドルハウジング１とを挟圧状に固定したとき、ロック装置本体310に立設させたロックプレート部材311とフランジ部材基部８ａの止着面８ｂとを挟圧状に固定させることにより、スピンドル５のロックを行うように構成したものである。
即ち、この実施例に示したロック及びロック解除機構Ｅは、回転ブレード着脱部５ａの近傍位置となるスピンドルハウジング１の外周に形成した止着面１ａ・１ａと、スピンドルハウジングの止着面１ａ・１ａに対して着脱可能に装着させる挟圧固定部310ａ・310ａを有するロック装置本体310と、回転ブレード９の着脱部５ａに対して固着させる回転ブレード９着脱用のフランジ部材８と、このフランジ部材８の基部８ａの外周に形成した止着面８ｂ・８ｂと、ロック装置本体310に立設させたロックプレート部材311・311とを含んでいる。
また、このロック装置本体310とスピンドルハウジング１とは、ロック装置本体310の挟圧固定部310ａ・310ａをスピンドルハウジング１の止着面１ａ・１ａに挟着させることにより、ロック装置本体310をスピンドルハウジング１に対して挟圧状に固定させることができるように設定している。
更に、このロック装置本体310とスピンドルハウジング１とを挟圧状に固定したとき、ロック装置本体310に立設させたロックプレート部材311・311とフランジ部材基部８ａの止着面８ｂ・８ｂとを挟圧状に固定させることができるように設定している。

この実施例では、図７(2)に示すように、ロック装置本体310のロックプレート部材311・311をフランジ部材基部８ａの止着面８ｂ・８ｂに係合させながら、ロック装置本体310の挟圧固定部310ａ・310ａをスピンドルハウジング１の止着面１ａ・１ａに対して挟圧状に係合させ、且つ、この状態で該ロック装置本体310及びスピンドルハウジング１の両者を固定させることによって、スピンドル５を確実にロックすることができる。
即ち、このとき、ロック装置本体310はスピンドルハウジング１の止着面１ａによって固定されるため、該ロック装置本体310に固定したロックプレート部材311・311はフランジ部材基部の止着面８ｂ・８ｂを介してスピンドル５を固定させることになる。
なお、このスピンドル５のロック状態においては、例えば、回転ブレード９の交換作業時等において該回転ブレード９の着脱ナットを緩めるような場合に、該スピンドル５と着脱ナットとの共回り現象を防止することができる。
また、回転ブレード９の交換作業終了時等においてスピンドル５を回転させる場合は、
ロック装置本体310の挟圧固定部310ａ・310ａとスピンドルハウジング１の止着面１ａ・１ａ、及び、該ロック装置本体310のロックプレート部材311・311とフランジ部材基部の止着面８ｂ・８ｂとを離脱させることにより、スピンドル５のロック状態を確実に解除することができる。

第四実施例の構成によれば、ロック装置本体310をスピンドルハウジング１に対して着脱可能に設けると共に、該ロック装置本体310とスピンドルハウジング１、及び、ロックプレート部材311・311とフランジ部材基部の止着面８ｂ・８ｂとの夫々を係脱させると云った簡単な手順によって、エアースピンドルユニットＡにおけるスピンドル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、ロック装置本体310とスピンドルハウジング１、及び、ロックプレート部材311とフランジ部材基部の止着面８ｂとの装着（係着）状態を目視することによって、スピンドル５のロック状態又はロック解除状態を容易に確認することができると共に、その状態を確実に維持させることができるので、作業上の安全性を図ることができる。

Ａ エアースピンドルユニット（切削加工装置）
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
Ｄ ロック及びロック解除機構
Ｅ ロック及びロック解除機構
１ スピンドルハウジング
１ａ 止着面
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
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
８ａ フランジ部材の基部
８ｂ 止着面
９ ブレード
10 ロック装置本体
10ａ 固着ネジ
10ｂ 貫通孔
10ｃ ネジ孔
11 ロックピン部材
11ａ 頭部（把持部）
11ｂ ネジ部
11ｃ 軸部
11ｄ 係合部
11ｅ 抜止部
12 嵌合凹部
13 弾性部材（圧縮スプリング）
14 カーボンブラシユニット
15 ネジ孔
110 ロック装置本体
111 ロックピン部材
112 嵌合孔部
210 ロック装置本体
210ａ 挟圧固定部
211 ロックピン部材
212 嵌合孔部
310 ロック装置本体
310ａ 挟圧固定部
311 ロックプレート部材

Claims (1)

1. 先端に回転ブレード用の着脱部を設けたスピンドルと、
   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、
   前記回転ブレード着脱部の近傍位置となる前記スピンドルハウジングの外周に形成した止着面と、
   前記スピンドルハウジングの止着面に対して着脱可能に装着させる挟圧固定部を有するロック装置本体と、
   前記回転ブレード着脱部に対して固着させる回転ブレード着脱用のフランジ部材と、
   前記フランジ部材の基部の外周に形成した止着面と、
   前記ロック装置本体に立設させたロックプレート部材とを含み、
   また、前記ロック装置本体と前記スピンドルハウジングとは、ロック装置本体の挟圧固定部をスピンドルハウジングの止着面に挟着させることにより、前記ロック装置本体をスピンドルハウジングに対して挟圧状に固定させることができるように設定し、
   更に、前記ロック装置本体と前記スピンドルハウジングとを挟圧状に固定させたとき、前記ロック装置本体に立設させたロックプレート部材と前記フランジ部材の基部の止着面とを挟圧状に固定させることによって前記スピンドルを確実にロックすることができ、
   前記スピンドルを回転させる場合には、前記ロック装置本体の挟圧固定部と前記スピンドルハウジングの止着面とを離脱させること、及び、前記ロック装置本体のロックプレート部材と前記フランジ部材の基部の止着面とを離脱させることによって、前記スピンドルのロック状態を確実に解除することができるように設定して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。

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