JP6444247B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードで被加工物を切削する切削装置に関し、特に、切削ブレードを覆う切削ブレードカバーを備えた切削装置に関する。

従来、切削ブレードで板状ワークを切削する切削装置では、切削ブレードが切削ブレードカバーによって覆われている。このような切削装置においては、切削ブレードのうち板状ワークを切削する切削部分のみを露出させ、切削部分に切削水を供給しながら切削加工が実施される。また、切削加工時に切削水及び切削屑が飛散するのを防止するため、切削ブレードカバーに吸引源を接続し、切削水及び切削屑を切削ブレードカバー内で吸引する切削装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の切削装置では、切削ブレードカバー内の空間が吸引されながら切削加工が実施されるため、切削水及び切削屑が切削ブレードカバーの外側に飛散することがない。この結果、板状ワークに切削屑が付着したり、板状ワークの表面に形成されるデバイスが傷つけられる等の不具合を防止することができる。

特開２０１４−２１０３０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の切削装置では、吸引源の吸引力が非常に高められた状態で切削加工が実施されるため、切削水及び切削屑の吸引先では、切削水や切削ブレードカバー内の空気が混ざった状態で気液分離が上手くなされず、液体を適切に排出することができないという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、切削ブレードカバー内で吸引した空気と切削水とを分離し、切削水を適切に外部へ排出することができる切削装置を提供することを目的とする。

本発明の切削装置は、板状ワークを保持する保持手段と、保持手段が保持する板状ワークを切削ブレードで切削する切削手段と、切削ブレードと板状ワークとに切削水を供給する切削水供給手段と、切削水供給手段で供給された切削水を吸引して排水する吸引排水手段と、を備える切削装置であって、吸引排水手段は、板状ワークに切込ませる切削ブレードの切削領域を露出させ切削ブレードを収容する収容室を有する切削ブレードカバーと、切削ブレードで切削中に収容室を負圧にする負圧生成手段と、を備え、負圧生成手段は、収容室と吸引源とを連通する吸引配管と、吸引配管に配設され収容室から吸引した気体と切削水とを分離して切削水を排水させる分離排水手段と、分離排水手段で分離された切削水を排水する排水配管と、を備え、分離排水手段は、上部に吸引配管を接続し下部に排水配管を接続するシリンダと、シリンダの断面に相当する面積のピストンを吸引配管の接続口と排水配管の接続口との間でシリンダの内部を進退させる進退機構と、シリンダ内を負圧状態に維持してピストンを進退させることによりシリンダ内の切削水を排出するためにピストンに配設する第１の弁と、シリンダに配設する第２の弁と、を備え、第１の弁と第２の弁とは、進退機構を用いてピストンが切削水を排出する方向に移動することによって第１の弁が閉じられ第２の弁が開かれ、ピストンが切削水を排出する方向とは反対の方向に移動することによって少なくとも第１の弁が開かれる構成で、吸引源によるシリンダ内の負圧を維持しつつ切削水を排出することを特徴とする。

この構成によれば、切削加工中に収容室が負圧になることで、切削ブレードカバー内の切削水及び切削屑は、吸引配管を通じて吸引される。このとき、吸引された気体や切削水は、吸引配管からシリンダ内に流れ込むときに流速が急激に落とされる。このとき、空気に対して比較的重量が大きい切削水は、空気から分離される。分離された切削水は、ピストンによって仕切られるシリンダ内の一方の空間に溜められる。シリンダ内の負圧状態を維持するように、ピストンが進退機構によって切削水を排出する方向とは反対の方向に移動されると、第１の弁が開かれる。切削水は第１の弁を通じ、ピストンによって仕切られるシリンダ内の他方の空間に向かって流れ込む。そして、シリンダ内の負圧状態を維持するように、ピストンが進退機構によって切削水を排出する方向に移動されると、第２の弁が開かれる。これにより、他方の空間内の切削水は、排水配管を通じて外に排出される。このように、切削ブレードカバー内の切削水及び切削屑を吸引する切削装置において、シリンダ内の負圧を維持しながら気体と切削水を適切に分離しつつ、切削水等の液体を適切に外部に排出することができる。

本発明によれば、切削ブレードカバー内で吸引した空気と切削水とを分離し、切削水を適切に外部へ排出することができる。

本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。 本実施の形態に係る吸引排水手段の模式図である。 本実施の形態に係る切削水の排水動作の一例を示す図である。 変形例に係る切削水の排水動作の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る吸引排水手段の模式図である。なお、以下では、切削装置の一例を説明するが、本実施の形態に係る切削装置の構成はこれに限定されない。被加工物を切削可能であれば、切削装置をどのような構成としてもよい。

図１に示すように、切削装置１は、切削ブレード４０を覆う切削ブレードカバー４１を吸引し、切削ブレードカバー４１内を負圧にした状態で板状ワークＷを切削加工するように構成されている。板状ワークＷは、円板状の半導体ウエーハであり、表面が分割予定ライン（不図示）によって複数の領域に区画されている。分割予定ラインで区画された各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等の各種デバイスＤが形成されている。板状ワークＷの裏面には保護テープＴが貼着され、板状ワークＷは保護テープＴを介して環状の支持フレームＦに支持される。なお、板状ワークＷは、半導体ウエーハだけでなく、セラミック、ガラス、サファイヤ系の光デバイスウエーハでもよい。

ハウジング２の上面には、Ｘ軸方向（切削方向）に延びる長方形状の開口部（不図示）が形成されている。この開口部は、チャックテーブル３（保持手段）と共に移動可能な移動板３１及び蛇腹状の防水カバー３２により被覆されている。防水カバー３２の下方には、チャックテーブル３をＸ軸方向に移動させる不図示のボールねじ式の移動機構が設けられている。チャックテーブル３の表面には、ポーラスセラミック材により板状ワークＷを吸着する吸着面３３が形成されている。吸着面３３は、チャックテーブル３内の流路を通じて吸引源に接続されている。

チャックテーブル３は、装置中央の受け渡し位置と切削手段４に臨む加工位置との間で往復移動される。なお、図１は、チャックテーブル３が受け渡し位置に待機した状態を示している。ハウジング２では、この受け渡し位置に隣接した一の角部が一段下がっており、下がった箇所に載置テーブル６が昇降可能に設けられている。載置テーブル６には、板状ワークＷを収容したカセット７が載置される。カセット７が載置された状態で載置テーブル６が昇降することによって、高さ方向で板状ワークＷの引出位置及び押込位置が調整される。

載置テーブル６の後方には、Ｙ軸方向に平行な一対のガイドレール８と、一対のガイドレール８とカセット７との間で板状ワークＷを搬送するプッシュプル機構９と、が設けられている。一対のガイドレール８は、プッシュプル機構９による板状ワークＷの搬送をガイドすると共に、板状ワークＷのＸ軸方向の位置決めをする。プッシュプル機構９は、カセット７から一対のガイドレール８に加工前の板状ワークＷを引き出す他、一対のガイドレール８からカセット７に加工済みの板状ワークＷを押し込むように構成されている。プッシュプル機構９により板状ワークＷのＹ軸方向が位置決めされる。

一対のガイドレール８の近傍には、ガイドレール８とチャックテーブル３との間で板状ワークＷを搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム１０の上面視Ｌ字状のアーム部１０ａが旋回することで板状ワークＷが搬送される。また、受け渡し位置のチャックテーブル３の後方には、スピンナ式の洗浄機構１１が設けられている。洗浄機構１１では、回転中のスピンナテーブル１１ａに向けて洗浄水が噴射されて板状ワークＷが洗浄された後、乾燥エアーが吹き付けられて板状ワークＷが乾燥される。

ハウジング２上には、切削手段４を支持する支持台２０が設けられている。切削手段４は、加工位置のチャックテーブル３の上方に位置付けられており、板状ワークＷの表面から切削ブレード４０を切り込ませて板状ワークＷを切削するように構成される。切削手段４は、板状ワークＷを切削する切削ブレード４０を回転可能に装着する。切削手段４は、ボールネジ式の移動機構（不図示）によって、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成される。

切削手段４は、切削ブレード４０をスピンドル（不図示）の先端に回転可能に装着して構成されている。切削ブレード４０は後述する吸引排水手段５（図２参照）の一部を構成する切削ブレードカバー４１によって周囲が覆われている。切削ブレード４０は、板状ワークＷを切削する切削領域（切削ブレードカバー４１の下側）のみ外部に露出された状態で、切削ブレードカバー４１によって形成される収容室４２（図２参照）内に収容される。

切削ブレードカバー４１には、切削ブレード４０及び板状ワークＷに切削水を供給する切削水供給源４３（切削水供給手段）と、後述する負圧生成手段５０とが接続されている。切削加工中は、切削水供給源４３から切削水が切削ブレードカバー４１内に供給されると共に、負圧生成手段５０によって収容室４２内が負圧状態に維持される。本実施の形態では、切削水供給源４３から切削液が供給されながら、高速回転された切削ブレード４０によって板状ワークＷが切り込まれることで、板状ワークＷが分割予定ラインに沿って切削される。このとき、収容室４２が負圧状態に維持されるため、切削水及び切削屑が吸引されながら、切削加工が実施される。

支持台２０の側面２０ａには、チャックテーブル３と洗浄機構１１との間で板状ワークＷを搬送する第２の搬送アーム２１が設けられている。第２の搬送アーム２１のアーム部２１ａは斜めに延びており、このアーム部２１ａがＹ軸方向に移動することで板状ワークＷが搬送される。また、支持台２０には、チャックテーブル３の移動経路（Ｘ軸方向）の上方を横切るようにして、撮像部２２を支持する片持支持部２３が設けられている。撮像部２２は片持支持部２３の下方から突出し、撮像部２２によって板状ワークＷが撮像される。撮像部２２による撮像画像は、切削手段４とチャックテーブル３とのアライメントに利用される。

支持台２０の上面には、モニタ２４が配置されている。モニタ２４には、撮像部２２で撮像された画像、切削ブレード検出手段５で検出された切削ブレード４０の状態、板状ワークＷの加工条件等が表示される。また、切削装置１には、装置各部を統括制御する制御手段２５が設けられている。制御手段２５は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。

上記したように、本実施の形態に係る切削装置１は、切削水及び切削屑を吸引しながら切削加工を実施するように構成されている。このような切削加工を実現するため、切削装置１は、切削水や切削水に含まれる切削屑を吸引して排出（排水）する吸引排出手段５を備えている。図２に示すように、吸引排出手段５は、切削ブレード４０を収容する収容室４２を有する切削ブレードカバー４１と、収容室４２を負圧にする負圧生成手段５０とを備えている。

負圧生成手段５０は、吸引源５１と、吸引源５１と切削ブレードカバー４１（収容室４２）とを接続（連通）する吸引配管５２、５３と、収容室４２から吸引した気体（収容室４２内の空気）と液体（切削屑を含んだ切削水）とを分離して液体を排出（排水）する分離排水手段６と、分離排水手段６によって分離された液体を外部に排出（排水）する排水配管５４とを有している。吸引源５１は、例えば、エジェクタによって構成され、エジェクタに圧縮エアーが供給されることで負圧が生成される。吸引配管５２の途中には、吸引配管５２内の圧力を測定する圧力計５５が設けられている。

分離排水手段６は、切削水を溜める貯水タンク６０と、貯水タンク６０の内面に沿って上下に摺動可能なピストン６１と、ピストン６１を上下に進退させる進退機構７とによって構成される。貯水タンク６０は、円形状の底壁部６０ａ及び上壁部６０ｂを上下に対向させ、底壁部６０ａ及び上壁部６０ｂを筒状の側壁部６０ｃで接続することにより、鉛直方向に立ち上がる円柱状に形成される。貯水タンク６０は、例えば、透光性部材で形成される。側壁部６０ｃは、貯水タンク６０内に溜められる切削水を外部に排出するシリンダの一部を構成する。

側壁部６０ｃの上端側（上部）には吸引配管５２が接続され、上壁部６０ｂには吸引配管５３を介して吸引源５１が接続されている。また、側壁部６０ｃの下端側には、排水配管５４が接続されている。ピストン６１は、貯水タンク６０の内径と略同径の円板状に形成されており、貯水タンク６０（側壁部６０ｃ）の断面に相当する面積を有している。ピストン６１の外周には、側壁部６０ｃの内面に当接する環状のピストンパッキン６１ａが設けられている。ピストンパッキン６１ａは、ゴムなどの弾性体で形成され、ピストン６１を側壁部６０ｃの内面に沿って摺動させる摺動部として機能する。

ピストン６１により貯水タンク６０内の空間が上下２つに仕切られる。上側の空間は切削水を溜めるための貯水空間６２（一方の空間）を構成し、下側の空間は切削水を排出するための排水空間６３（他方の空間）を構成する。また、側壁部６０ｃの内面には、排水配管５４との接続部分近傍に内向きに突出する環状の突起部６４が設けられている。この突起部６４は、ピストン６１の移動を規制するストッパの役割を果たす。

また、ピストン６１には、中央からずれた位置に開口６１ｂが形成されている。この開口６１ｂを塞ぐように、ピストン６１の下面には、板状のプレート６５が配設される。プレート６５は、ピン６６を介してピストン６１に連結される。プレート６５は、ピン６６を支点に上下方向に揺動可能に構成される。これにより、ピストン６１の開口６１ｂの開閉を切換える第１の弁６７が形成される。なお、図２においては、プレート６５がピストン６１の下面に当接しており、第１の弁６７が閉じられた状態になっている。

排水配管５４には、貯水タンク６０との接続部分近傍に排水配管５４の断面と相補形状のプレート５６が配設されている。プレート５６の一端（上端）はピン５７を介して排水配管５４に連結される。プレート５６は、ピン５７を支点に左右方向に揺動可能に構成される。プレート５６は、エジェクタ５１により貯水タンク６０内が負圧になることで排水配管５４を閉じる方向に動作する、また、プレート５６は、ピストン６１が上昇される際にも、排水配管５４を閉じる方向に動作する。これにより、排水配管５４の開閉を切換える第２の弁５８が形成される。なお、本実施の形態では、第２の弁５８が排水配管５４内に設けられる構成としたが、この構成に限定されない。第２の弁５８は、貯水タンク６０に設けられる構成としてもよい。

一方、プレート５６の他端（下端）側の排水配管５４の内面には、上方に突出する突起部５９が設けられている。突起部５９は、プレート５６に対して貯水タンク６０（貯水空間６２）側に設けられている。この突起部６４は、プレート５６の揺動を規制するストッパとして機能する。なお、図２においては、プレート５６がトーションバネによって付勢される結果、プレート６５の下端が突起部５９に当接しており、第２の弁５８が閉じられた状態になっている。

進退機構７は、例えば、エアシリンダで構成され、上壁部６０ｂの上に設けられている。進退機構７は、円筒状のシリンダ本体７０内でピストン７１を上下に移動可能に構成される。ピストン７１は円板状に形成され、ピストン７１の下面中央には、下方に延びるロッド７２が設けられている。ロッド７２は貯水タンク６０の上壁部６０ｂを貫通し、ロッド７２の先端（下端）がピストン６１の上面中央に連結されている。ピストン６１は、吸引配管５２の接続口と排水配管５４の接続口との間で移動可能に構成される。

シリンダ本体７０の側面の上下端には、配管７３、７４の接続口７５、７６が設けられている。各接続口７５、７６には、配管７３、７４を介して共に電磁弁７７に接続される。電磁弁７７の先には図示しないエアー供給源が接続される。進退機構７では、電磁弁７７によってエアーの供給先を切換えることにより、ピストン７１及びロッド７２の上下動が制御される。

また、貯水タンク６０の側壁部６０ｃの外面には、貯水タンク６０内に溜められる液体の水位を検出する水位計８が設けられる。水位計８は、水位の上限を検出する上限センサ８０と、水位の下限を検出する下限センサ８１とによって構成される。下限センサ８１は、排水配管５４よりも僅かに高い位置で、例えば、ピストン６１の下降端よりも高い位置に設けられる。一方、上限センサ８０は、下限センサ８１より高い位置であって吸引配管５２より低い位置、例えば、ピストン６１の上昇端よりも低い位置に設けられる。

上限センサ８０及び下限センサ８１は、例えば、投光式の光センサで構成される。上限センサ８０（下限センサ８１）は、投光部８０ａ（投光部８１ａ）と受光部８０ｂ（受光部８１ｂ）とを水平方向で対向させ、受光部８０ｂ（受光部８１ｂ）は、投光部８０ａ（投光部８１ａ）から発光される光を受光する。上限センサ８０（下限センサ８１）は、受光部８０ｂ（受光部８１ｂ）の受光量の変化によって水位を検出する。なお、水位計８は、上記した構成に限定されず、例えば、フロート式の水位計で構成されてもよい。

このように構成される切削装置１は、切削水を供給しながら切削ブレード４０を回転させて板状ワークＷの分割予定ラインに切り込ませることにより、板状ワークＷを切削加工する。切削加工中は切削ブレードカバー４１内（収容室４２内）に負圧が生成されているため、切削水及び切削屑は、吸引排水手段５によって吸引される結果、貯水タンク６０に溜められる。所定量の切削水が貯水タンク６０に溜められると、貯水タンク６０内のピストン６１が上下動され、貯水タンク６０の切削水が排水配管５４を通じて外部に排出される。

ところで、切削ブレードカバーに吸引源を接続し、切削水及び切削屑を切削ブレードカバー内で吸引しながら切削加工を実施する切削装置においては、強力な吸引力を維持するために、空気の吸引量が非常に多くなる。このため、切削加工によって生じた切削屑を含む切削水を吸引した場合、吸引先においては、切削ブレードカバー内の空気と切削水とが混在した状態となっている。この切削水を適切に排出するためには、空気と切削水とを分離する必要がある。

例えば、切削ブレードカバーに接続される吸引配管の先に、当該吸引配管の容積より十分に大きい容積のタンクを設けることが考えられる。この場合、吸引配管の出口において、吸引された切削水等の流速が急激に遅くなるため、空気と切削水とを分離して、切削水をタンク内に溜めることができる。しかしながら、このような構成であっても、タンク内に生じる負圧が非常に高い結果、タンク内に溜められた切削水を外に排出することができない。このため、タンク内の切削水を排出するために吸引力を低下させることも考えられるが、この場合、切削水及び切削屑を適切に吸引することができなくなってしまう。また、切削水を強制排出するために、排水専用のポンプを設けることも考えられるが、コストやスペースの関係上、あまり好ましくはない。

そこで、本実施の形態では、切削水を溜める貯水タンク６０内にピストン６１を設け、貯水タンク６０内の負圧（吸引力）を維持しながらピストン６１を駆動させるように構成している。これにより、貯水タンク６０内で空気と液体とを適切に分離し、貯水タンク６０内の負圧状態を維持しつつ、貯水タンク６０内に溜められた切削水を強制的に外に排出することができる。さらには、排水専用のポンプを用いず、簡易な構成で、切削水の排出を実現することができる。

次に、図２及び図３を参照して、切削加工時の切削水及び切削屑の吸引及び排出動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る切削水の排水動作の一例を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂは、吸引排水手段の動作遷移図である。

図２に示すように、吸引排水手段５では、進退機構７のピストン７１及びロッド７２が下降しており、ピストン６１の下面が突起部６４に当接した状態になっている。このとき、排水空間６３の容積に対して貯水空間６２の容積の方が大きくなっており、貯水空間６２に切削水を溜めこむことが可能になっている。

切削加工中においては、吸引源５１に高圧エアーが供給され、収容室４２、吸引配管５２、５３及び貯水空間６２では、負圧状態（例えば、吸引圧力が−５１ｋＰａ）が保たれている。また、第１の弁６７は閉じられた状態になっている。切削加工によって生じる切削屑を含んだ切削水は、収容室４２内の空気と共に吸引配管５２に流れ込む。切削水は空気に混合された状態で、吸引配管５２を通じて貯水タンク６０（貯水空間６２）に向かって吸引される。

吸引配管５２内の流路に比べて貯水タンク６０（貯水空間６２）の容積が十分に大きいため、吸引配管５２の出口においては、貯水空間６２内に流れ込む切削水及び空気の流速が急激に落とされる。これにより、空気に対して比較的重量が大きい切削水は、空気から分離される。空気は吸引源５１を通じて外に排出される一方、切削水は貯水空間６２内に溜めこまれる。このように、切削水と空気を適切に分離することで、切削屑を含んだ切削水のみを貯水空間６２内に溜めることができる。

図３Ａに示すように、貯水空間６２内に切削水が徐々に溜め込まれ、切削水の水位が上限センサ８０によって検出されると、進退機構７が駆動される。進退機構７では、電磁弁７７が切換えられ、ピストン７１及びロッド７２が上昇される。これにより、貯水タンク６０内のピストン６１も一緒に上昇される。このとき、ピストン６１は、吸引源５１が貯水空間６２内の切削水の液面を上昇させようとする速さよりも速く上昇される。

ピストン６１が上昇されることにより、プレート６５には、ピストン６１の開口を開く方向に慣性力が作用する。プレート６５は、ピン６６を支点に下方に回動し、第１の弁６７が開かれる結果、貯水空間６２と排水空間６３とが連通される。また、上記したように、ピストン６１は、吸引源５１が貯水空間６２内の切削水の液面を上昇させようとする速さよりも速く上昇されるため、貯水空間６２内に溜められた切削水は、水位を変えることなく、ピストン６１が上昇された分だけ開口６１ｂを通じて排水空間６３内に流れ込む。

また、ピストン６１が上昇している間は第１の弁６７が開かれ貯水空間６２と排水空間６３とが連通され、切削水の液面を上昇させることなく切削水が貯水空間６２から排水空間６３に流れ込むため、貯水空間６２の容積は維持される。このため、貯水空間６２の圧力が上昇することはなく、ピストン６１が上昇している間であっても貯水空間６２及び収容室４２の負圧が維持される。よって、ピストン６１の上昇時に切削加工中の切削水及び切削屑の吸引が妨げられることがない。

ピストン６１が上昇端まで移動されると、進退機構７の電磁弁７７が切換えられ、進退機構７のピストン７１及びロッド７２の下降が開始される。このとき、貯水空間６２の容積が縮められ、貯水空間６２内には、所定の水位（上限センサ８０が検出した水位）を維持したまま切削水が僅かに残っている。

ピストン７１及びロッド７２が下降されると、図３Ｂに示すように、貯水タンク６０内のピストン６１及び貯水空間６２内の切削水も一緒に下降される。ピストン６１が下降されることにより、プレート６５には、ピストン６１の開口を閉じる方向に慣性力が作用する。プレート６５は、ピン６６を支点に上方に回動し、この結果、第１の弁６７が閉じられる。

第１の弁６７が閉じられた状態で、ピストン６１がさらに下降されると、排水空間６３内の切削水がピストン６１によって下方に押し込まれる。これにより、プレート５６は、切削水から力を受けてトーションバネの付勢力に抗してピン５７を支点に回動する。この結果、第２の弁５８が開かれ、排水空間６３と排水配管５４とが連通される。切削水は、排水空間６３（貯水タンク６０）から排水配管５４を通じて外に排出される。なお、ピストン６１が下降している間、貯水空間６２の容積が大きくなることで、貯水空間６２内の負圧が僅かに下がるが（例えば、吸引圧力が−５５ｋＰａ）、貯水空間６２内の負圧状態は維持されているため、切削加工中の切削水及び切削屑の吸引が妨げられることがない。

そして、貯水空間６２内の切削水の水位が下限センサ８１によって検出されたところで、進退機構７の駆動が停止され、ピストン６１の下降が停止する。ピストン６１が停止した後、再び貯水空間６２内に切削水が貯め込まれ、上記した一連の動作が繰り返される。この結果、貯水タンク６０内の切削水が外に排出される。このように、貯水空間６２内の負圧を維持した状態で、ピストン６１を昇降させることにより、切削水及び切削屑の吸引を継続しながら切削加工及び切削水の排出を実施することができる。また、下限センサ８１が貯水空間６０に貯水される切削水を検知しなくなるまでピストン６１を連続で往復昇降させ、連続的に排水動作を実施してもよい。この場合、貯水空間６２に貯水された切削水の排水をより効果的に実施することができる。

以上のように、本実施の形態に係る切削装置１によれば、切削加工中に収容室４２が負圧になることで、切削ブレードカバー４１内の切削水及び切削屑は、吸引配管５２を通じて吸引される。このとき、吸引された気体や切削水は、吸引配管５２から貯水タンク６０内に流れ込むときに流速が急激に落とされる。このとき、空気に対して比較的重量が大きい切削水は、空気から分離される。分離された切削水は、ピストン６１によって仕切られる貯水タンク６０内の一方の空間（貯水空間６２）に溜められる。貯水空間６２内に所定量の切削水が溜められると、貯水タンク６０内の負圧状態を維持するようにピストン６１が進退機構７によって切削水を排出する方向とは反対の方向に移動される。これにより、第１の弁６７が開かれ、切削水は第１の弁６７を通じ、ピストン６１によって仕切られる貯水タンク６０内の他方の空間（排水空間６３）に向かって流れ込む。そして、貯水タンク６０内の負圧状態を維持するようにピストン６１が進退機構７によって切削水を排出する方向に移動されると、第２の弁５８が開かれる。これにより、排水空間６３内の切削水は、排水配管５４を通じて外に排出される。このように、切削ブレードカバー４１内の切削水及び切削屑を吸引する切削装置１において、貯水タンク６０内の負圧を維持しながら気体と切削水を分離しつつ、切削水等の切削水を適切に外部に排出することができる。

次に、図４を参照して、変形例に係る吸引排水手段について説明する。図４は、変形例に係る切削水の排水動作の説明図である。図４においては、貯水タンク内のピストン及び第１の弁の構成のみ本実施の形態と相違する。以下、相違点を重点的に説明し、本実施の形態と同一の構成については一部説明を省略する。

図４に示すように、変形例に係る吸引排水手段１５０では、ピストン１５１によって、貯水タンク６０内の空間が貯水空間６２と排水空間６３に仕切られている。ピストン１５１は、貯水タンク６０の内径と略同径の円板部１５２と、円板部１５２の中央から上方に立ち上がる箱状部１５３とによって構成される。円板部１５２の中央には矩形状の開口１５４が形成されており、この開口１５４に沿って、下方に開口された直方体の箱状部１５３が円板部１５２に連結される。箱状部１５３は、対向する一対の側面に開口１５５が形成されている。この開口１５５を塞ぐように、開口１５５の上端側にはピン１５６を介して矩形状のプレート１５７が連結されている。これにより、プレート１５７は、ピン１５６を支点に揺動可能に構成される。また、箱状部１５３の上面中央には、進退機構７のロッド７２の下端が接続されている。

初期状態においては、自重によりプレート１５７の先端部分が円板部１５２の開口端に当接し、プレート１５７が鉛直方向に沿っている。これにより、開口１５５が塞がれて収容室４２の負圧が維持され、貯水空間６２内に切削水を溜められる。このように、プレート１５７とピン１５６とで第１の弁１５８が形成され、初期状態においては一対の第１の弁１５８が塞がれた状態になっている。

このように構成される吸引排水手段１５０では、第１の実施の形態と同様に、切削加工中は、収容室４２、吸引配管５２、５３及び貯水空間６２が、負圧状態に保たれている。切削加工によって生じる切削屑を含んだ切削水は、収容室４２内の空気と共に吸引配管５２に流れ込む。貯水空間６２内に流れ込んだ切削水及び空気は気液分離され、切削水が貯水空間６２内に溜めこまれる。

図４Ａに示すように、貯水空間６２内に切削水が徐々に溜め込まれ、切削水の水位が上限センサ８０によって検出されると、進退機構７が駆動される。進退機構７は、ピストン７１及びロッド７２が上昇させると共に、貯水タンク６０内のピストン１５１も一緒に上昇させる。このとき、ピストン１５１は、吸引源５１が貯水空間６２内の切削水の液面を上昇させようとする速さよりも速く上昇される。

ピストン１５１が上昇されることにより、プレート１５７には、箱状部１５３の開口１５５を開く方向に慣性力が作用する。これにより、第１の弁１５８が開かれる。また、上記したように、ピストン１５１は、吸引源５１が貯水空間６２内の切削水の液面を上昇させようとする速さよりも速く上昇されるため、貯水空間６２内に溜められた切削水は、水位を変えることなく、ピストン１５１が上昇された分だけ開口１５５を通じて排水空間６３内に流れ込む。また、ピストン１５１が上昇している間、貯水空間６２内の負圧が維持されているため、切削加工中の切削水及び切削屑の吸引が妨げられることがない。

ピストン１５１が上昇端まで移動されると、ピストン７１及びロッド７２が下降されることで、貯水タンク６０内のピストン１５１も一緒に下降される。上記したように、ピストン１５１の上昇中は、プレート１５７には開口１５５を開く方向に慣性力が作用していたが、ピストン１５１が下降されることにより、プレート１５７には開口１５５を開く方向に慣性力は作用しない。この場合、プレート１５７の自重によってプレート１５７には開口１５５を塞ぐ方向に力が作用する。この結果、第１の弁１５８が閉じられる。

第１の弁１５８が閉じられた状態で、ピストン１５１がさらに下降されると、排水空間６３内の切削水がピストン１５１によって下方に押し込まれる。これにより、プレート５６は切削水から力を受けて回動し、第２の弁５８が開かれる。この結果、排水空間６３と排水配管５４とが連通され、切削水は排水配管５４を通じて外に排出される（図４Ｂ参照）。

なお、図３に示す本実施の形態では、プレート６５が自重で開く方向に動作するのに対し、図４に示す変形例では、プレート１５７が自重を利用して第１の弁１５８を閉じるようにしている。これにより、ピストン１５１を下降させて排水空間６３内の切削水を押し出すときの応答性を高めることができる。

そして、図４Ｂに示すように、貯水空間６２内の切削水の水位が下限センサ８１によって検出されたところで、進退機構７の駆動が停止され、ピストン１５１の下降が停止する。このように、貯水空間６２内の負圧を維持した状態で、ピストン１５１を昇降させることにより、切削水及び切削屑の吸引を継続しながら切削加工及び切削水の排出を実施することができる。

以上のように、図４に示す変形例においても、図３に示す本実施の形態と同様に、貯水タンク６０内の負圧を維持しながら気体と液体を分離しつつ、切削水等の液体を適切に外部に排出することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した各実施の形態では、進退機構７をエアシリンダで構成としたが、この構成に限定されない。進退機構７は、例えば、電動式のアクチュエータで構成されてもよい。

また、上記した各実施の形態では、吸引源５１をエジェクタで構成としたが、この構成に限定されない。吸引源５１は、切削ブレードカバー４１を吸引するものであれば、どのように構成されてもよい。

また、上記した各実施の形態では、ピストン６１、１５１が円形状に形成される構成としたが、この構成に限定されない。ピストン６１、１５１は、第１の弁６７、１５８を備える構成であれば、どのように構成されてもよく、例えば、立方体で形成されてもよい。

また、上記した各実施の形態では、水位計８（上限センサ８０及び下限センサ８１）によって、貯水タンク６０に溜められる切削水の水位に応じて進退機構７を駆動させる構成としたが、この構成に限定されない。進退機構７は、例えば、所定周期でピストン６１、１５１を進退させるように制御されてもよい。また、下限センサ８１を設けないで、上限センサ８０が検知したときにピストン６１、１５１を一往復昇降させる等、設定回数にてピストン６１、１５１を進退させて排水動作を実施してもよい。この場合、下限センサ８１に用いることなくピストン６１、１５１を進退させて、切削水の排水が可能になる。

また、上記した各実施の形態においては、ピストン６１、１５１が下降するときに第１の弁６７、１５８が閉じられればよく、第１の弁６７、１５８はどのように閉じられてもよい。第１の弁６７、１５８は、例えば、貯水タンク６０の負圧によって吸引されることで閉じられてもよい。また、第１の弁６７、１５８は、プレート６５、１５７にトーションバネを設け、トーションバネの付勢力で閉じられてもよい。また、第２の弁５８も同様に、プレート５６にトーションバネを設け、トーションバネの付勢力で排水配管５４を閉じるように構成してもよい。

以上説明したように、本発明は、切削ブレードカバー内で吸引した空気と切削水とを分離し、切削水を適切に外部へ排出することができるという効果を有し、特に、切削ブレードを覆う切削ブレードカバーを備えた切削装置に有用である。

Ｗ 板状ワーク
１ 切削装置
３ チャックテーブル（保持手段）
４ 切削手段
４０ 切削ブレード
４１ 切削ブレードカバー
４２ 収容室
４３ 切削水供給手段
５、１５０ 吸引排水手段
５０ 負圧生成手段
５１ 吸引源
５２、５３ 吸引配管
５４ 排水配管
５８ 第２の弁
６ 分離排水手段
６０ 貯水タンク（シリンダ）
６１、１５１ ピストン
６７、１５８ 第１の弁
７ 進退機構

Claims (1)

1. 板状ワークを保持する保持手段と、該保持手段が保持する板状ワークを切削ブレードで切削する切削手段と、該切削ブレードと板状ワークとに切削水を供給する切削水供給手段と、該切削水供給手段で供給された切削水を吸引して排水する吸引排水手段と、を備える切削装置であって、
   該吸引排水手段は、板状ワークに切込ませる該切削ブレードの切削領域を露出させ該切削ブレードを収容する収容室を有する切削ブレードカバーと、該切削ブレードで切削中に該収容室を負圧にする負圧生成手段と、を備え、
   該負圧生成手段は、該収容室と吸引源とを連通する吸引配管と、該吸引配管に配設され該収容室から吸引した気体と切削水とを分離して切削水を排水させる分離排水手段と、該分離排水手段で分離された切削水を排水する排水配管と、を備え、
   該分離排水手段は、上部に該吸引配管を接続し下部に該排水配管を接続するシリンダと、該シリンダの断面に相当する面積のピストンを該吸引配管の接続口と該排水配管の接続口との間で該シリンダの内部を進退させる進退機構と、該シリンダ内を負圧状態に維持して該ピストンを進退させることにより該シリンダ内の切削水を排出するために該ピストンに配設する第１の弁と、該シリンダに配設する第２の弁と、を備え、
   該第１の弁と該第２の弁とは、該進退機構を用いて該ピストンが切削水を排出する方向に移動することによって該第１の弁が閉じられ該第２の弁が開かれ、該ピストンが該切削水を排出する方向とは反対の方向に移動することによって少なくとも第１の弁が開かれる構成で、該吸引源による該シリンダ内の負圧を維持しつつ切削水を排出することを特徴とする切削装置。

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