JP6654850B2 - 加工装置 - Google Patents

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本発明は、板状ワークを吸引保持する保持手段を備える加工装置に関する。
切削装置や研削装置などの加工装置は、加工対象となる板状ワークを吸引保持するチャックテーブルを備えている。チャックテーブルは、板状ワークを吸引保持する吸引保持面を上面に有するポーラス体と、ポーラス体を囲繞する枠体とを少なくとも備えている。枠体には、吸引保持面と吸引源とを連通させる吸引路が形成されており、この吸引路を通じて吸引保持面に吸引作用を発揮させて板状ワークを吸引保持している。
また、チャックテーブルとしては、板状ワークのサイズが変更しても同一のチャックテーブルで吸引保持可能なユニバーサルチャックテーブルがある。ユニバーサルチャックテーブルは、板状ワークのサイズに対応した複数の吸引保持面が、仕切りによってテーブルの中心を中心にして同心円状に複数のエリアに仕切られて構成されている。そして、ユニバーサルチャックテーブルを用いて板状ワークを吸引保持するときには、板状ワークのサイズに応じた吸引路を開いて、吸引源の吸引力が作用する吸引保持面の径を変更している(例えば、下記の特許文献1及び2を参照)。
特開2000−232083号公報 特開2001−385562号公報
しかし、上記のようなチャックテーブルでは、吸引保持しようとする板状ワークのサイズに合わせたそれぞれの吸引保持面が吸引源に連通するように、枠体内のそれぞれの吸引路を開閉させるバルブを備える必要がある。
また、板状ワークに例えば研削加工を施す際には、チャックテーブルは、板状ワークを吸引保持しながら回転する必要があることから、チャックテーブルにロータリージョイントを備える必要がある。つまり、それぞれの吸引保持面と吸引源とを連通させるために、ロータリージョイントに吸引保持面の数と同じ数の吸引路を備える必要があり、ロータリージョイントの構造が複雑となるとともに高価になるという問題がある。
このように、ロータリージョイント内に複数の吸引路を形成すると、ロータリージョイントの構造が軸方向に長くなり、チャックテーブルの下側において長く突き出した構造となってしまう。これにより、チャックテーブルの回転中にロータリージョイントの軸心がずれる可能性が高くなり、ロータリージョイントに回転振動が発生し、この振動がチャックテーブルに伝達されて、板状ワークの被研削面に斑が発生するという悪影響が生じている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ロータリージョイントの回転振動を防止するとともに、大きさや形状の異なる板状ワークに対応する吸引保持面の切替えを容易にできるようにすることを目的としている。
本発明は、吸引保持面において板状ワークを吸引保持する保持手段と、該保持手段が吸引保持する板状ワークを研削砥石によって研削加工する研削手段と、を備える研削装置であって、該保持手段は、チャックテーブルと、該チャックテーブルが装着されるベースと、吸引源に接続するために複数に分岐する分岐管を有する切替部と、該切替部と吸引源とを連通する流路と、を備え、該ベースの下端には回転可能なロータリージョイントが連結され、該流路は該ロータリージョイントの内部に1本形成され、該チャックテーブルは、板状ワークの形状および大きさに対応して切り換え可能に多孔質部材を境部で区画複数の吸引保持面を有する保持板と、該保持板の該吸引保持面を露出させて該保持板を収容する枠体と、を備え、該枠体は、それぞれの該吸引保持面と接続するそれぞれの吸引孔を備え、該ベースは、該枠体が装着される装着面と、一端が径方向外周側において該切替部と接続可能であるとともに他端が該装着面に装着された該枠体のそれぞれの該吸引孔に連通それぞれの吸引路と、を備え、板状ワークの被保持面の大きさに応じ該吸引路を選択して該切替部の該分岐管に接続し、該被保持面の大きさに応じた該吸引保持面を選択して該吸引源に連通させることにより、板状ワークを該吸引保持面で保持して該研削手段で研削加工する。
本発明にかかる加工装置は、板状ワークを吸引保持する保持手段と、保持手段が吸引保持する板状ワークを加工する加工手段とを備え、保持手段は、チャックテーブルと、チャックテーブルが装着されるベースと、吸引源に接続し複数に分岐する分岐管を有する切替部とを備え、チャックテーブルは、境で区画された複数の吸引保持面を有する保持板と、保持板を収容する枠体とを備え、枠体は、吸引保持面を吸引源に連通させるためにそれぞれの吸引保持面に対応する吸引孔を備え、ベースは、枠体が装着される装着面と、装着面に装着された該枠体のそれぞれの吸引孔を吸引源に連通させる吸引路と、を備え、板状ワークの被保持面の大きさに応じてベースの吸引路を選択して切替部の分岐管に接続させることにより、吸引源の連通先となる吸引保持面を切替えるように構成したため、例えば、ベースの下端に連結されるロータリージョイント内に複数の吸引路を設ける必要がなくなり、ロータリージョイントを短く構成することができる。これにより、板状ワークの加工中に、回転するロータリージョイントに回転振動が発生するのを防止し、チャックテーブルに回転振動が伝達されないため、加工に悪影響を及ぼすのを防止することができる。
加工装置の一例の構成を示す斜視図である。 保持手段の構成を示す分解斜視図である。 保持手段の構成を示す断面図である。 保持手段の構成を示す平面図である。 保持手段及び研削手段の動作例を示す断面図である。 保持手段の変形例の構成を示す断面図である。 保持手段の変形例の構成を示す平面図である。
図1に示すように、加工装置1は、被加工物である板状ワークを研削加工する加工装置の一例であって、Y軸方向に延在する装置ベース2を有する。装置ベース2の上面には、板状ワークを吸引保持する保持手段10がカバー3によって覆われ、Y軸方向に移動可能な構成となっている。
装置ベース2のY軸方向後部には、Z軸方向に延在するコラム4が立設されている。コラム4のY軸方向前方において、保持手段10が吸引保持する板状ワークを研削加工する加工手段5と、保持手段10に対して接近及び離反する研削送り方向(Z軸方向)に加工手段5を昇降させる昇降手段6とが配設されている。加工手段5は、Z軸方向の回転軸を有するスピンドル50と、スピンドル50の周囲を囲繞するスピンドルハウジング51と、スピンドルハウジング51を保持するホルダ52と、スピンドル50の一端に取り付けられたモータ53と、スピンドル50の下端にマウント54を介して装着された研削ホイール55と、研削ホイール55の下部に環状に固着された研削砥石56とを備えている。加工手段5は、モータ53による駆動により研削ホイール55を所定の回転速度で回転させることができる。
昇降手段6は、Z軸方向に延在するボールネジ60と、ボールネジ60の一端に接続されたモータ61と、ボールネジ60と平行に延在する一対のガイドレール62と、内部に備えたナットがボールネジ60に螺合するとともに側部がガイドレール62に摺接する昇降板63とを備える。昇降板63には、ホルダ52が連結されている。そして、モータ61がボールネジ60を回動させると、一対のガイドレール62に沿って昇降板63とともに加工手段5をZ軸方向に昇降させることができる。
保持手段10は、板状ワークを吸引保持するチャックテーブル11と、チャックテーブル11が装着されるベース16と、吸引源に接続され複数に分岐する分岐管を有する切替部20と、を備えている。チャックテーブル11は、多孔質部材を備え堺部で区画された吸引保持面を有する保持板12と、保持板12の吸引保持面を露出させて保持板12の周囲を囲繞して収容する枠体14とを備えている。
図2は、保持板12が枠体14に収容される前の状態を示している。保持板12は、円盤状に形成されており、その上面が円形板状の板状ワークを吸引保持する複数の吸引保持面となっている。複数の吸引保持面は、円環状の境部13a,13bによって3つのエリアに区画されて構成されている。すなわち、保持板12の吸引保持面は、境部13aの外側の面を含む最も大きいリング状の第1の吸引保持面120と、境部13aの内側のリング状からなる第2の吸引保持面121と、境部13bの内側のリング状からなる第3の吸引保持面122とにそれぞれ区画された構成となっている。なお、吸引保持面のエリアの数は、特に限定されない。
枠体14には、保持板12を嵌め込むための嵌合凹部140が形成されている。嵌合凹部140の底部には、保持板12のそれぞれの吸引保持面に吸引力を作用させるための複数の吸引孔15a,15b及び15cを備えている。吸引孔15cは、嵌合凹部140の中心に配設され、吸引孔15a,15bは、互いに径方向の異なる位置に配設されている。そして、枠体14の嵌合凹部140に保持板12を嵌め込むと、図3に示すように、第1の吸引保持面120の下方側に吸引孔15aが位置づけられ、第2の吸引保持面121の下方側に吸引孔15bが位置づけられ、第3の吸引保持面122の下方側に吸引孔15cが位置づけられ、チャックテーブル11として構成される。
ベース16は、図3に示すように、枠体14が装着される装着面160と、装着面160に装着された枠体14のそれぞれの吸引孔15a〜15cを吸引源19に連通させるための複数の吸引路とを備えている。複数の吸引路は、吸引孔15aに連通する第1の吸引路17aと、吸引孔15bに連通する第1の吸引路17bと、吸引孔15cに連通する第1の吸引路17cと、切替部20を介して第1の吸引路17a〜17cのうちの一以上に連通する第2の吸引路18とにより構成されている。第2の吸引路18は、ベース16の下端に連結されたロータリージョイント22の内部に形成された流路220を通じて吸引源19に連通している。このロータリージョイント22は、1つの流路220のみを備えた構造となっているため、軸方向の長さが比較的短い構成となっている。
ロータリージョイント22には、ベース16を回転させるための回転手段が配設されている。回転手段は、モータ23と、モータ23に取り付けられた駆動プーリ24と、ロータリージョイント22に取り付けられた従動プーリ25と、駆動プーリ24と従動プーリ25とに巻かれたベルト26とにより構成されている。そして、モータ23により駆動プーリ24を駆動させると、ベルト26が従動プーリ25を従動させてベース16を回転させ、これにともないベース16に装着されたチャックテーブル11を回転させることができる。
切替部20は、例えば、マニホールドで構成され、図3に示すように、ベース16の側部において、例えばブラケット27によって取り付けられている。切替部20は、第1の吸引路17a〜17cに接続される複数の分岐管21a,21b及び21cを有している。図4に示すように、分岐管21aは吸引孔15aに連通する第1の吸引路17aに対応し、分岐管21bは吸引孔15bに連通する第1の吸引路17bに対応し、分岐管21cは吸引孔15cに連通する第1の吸引路17cに対応した構成となっている。このように、切替部20では、加工対象となる板状ワークの被保持面の大きさに応じた第1の吸引路17a〜17cのうちの一以上を選択して、第1の吸引路17a〜17cと対応関係にある分岐管21a〜21cに接続することにより、第1の吸引保持面120,第2の吸引保持面121または第3の吸引保持面122を吸引源19に連通させることができる。
次に、加工装置1において、図5に示す板状ワークWを保持手段10で吸引保持する動作及び板状ワークWを加工手段5で研削する動作について説明する。板状ワークWは、円形板状の被加工物の一例である。なお、本実施形態では、チャックテーブル11の各吸引保持面の大きさとして、第1の吸引保持面120が例えば直径450mmに設定され、第2の吸引保持面121が例えば直径300mmに設定され、第3の吸引保持面122が例えば直径150mmに設定されているものとする。
例えば、図5に示すように、径の大きい板状ワークW(例えば直径450mm)を保持手段10で吸引保持する場合には、切替部20によって、チャックテーブル11の第1の吸引保持面120に吸引力を作用させる。具体的には、ベース16内部の第1の吸引路17aを選択して分岐管21aに接続し、第1の吸引保持面120に吸引源19を連通させる。また、第1の吸引路17bを選択して分岐管21bに接続し、第2の吸引保持面121に吸引源19を連通させる。さらに、第1の吸引路17cを選択して分岐管21cに接続し、第3の吸引保持面122に吸引源19を連通させる。これにより、吸引力が作用した第1の吸引保持面120、第2の吸引保持面121及び第3の吸引保持面122において板状ワークWを吸引保持することができる。
次いで、第1の吸引保持面120、第2の吸引保持面121及び第3の吸引保持面122において板状ワークWを吸引保持したら、モータ23がチャックテーブル11を例えば矢印A方向に回転させるとともに、加工手段5の下方にチャックテーブル11を移動させる。続いて、図1に示した昇降手段6によって、加工手段5とチャックテーブル11とが相対的に接近する方向に加工手段5を下降させる。加工手段5は、スピンドル50を回転させることにより、研削ホイール55を例えば矢印A方向に回転させながら、昇降手段6により加工手段5をチャックテーブル11に接近する方向に下降させて、研削砥石56で板状ワークWを所定の厚みに至るまで研削する。このとき、回転するロータリージョイント22の軸心がずれることはなく、ロータリージョイント22に回転振動が抑制される。そのため、チャックテーブル11が振動することなく安定して回転するため、板状ワークWを良好に研削することができる。
本実施形態では、チャックテーブル11の第1の吸引保持面120、第2の吸引保持面121及び第3の吸引保持面122において板状ワークWを吸引保持する場合について説明したが、加工対象となる板状ワークの大きさが小さい場合は、切替部20によって、第1の吸引路17bや第1の吸引路17cを選択して分岐管21b及び分岐管21cまたは分岐管21cのみに接続し、第2の吸引保持面121及び第3の吸引保持面122または第3の吸引保持面122のみに吸引力を作用させればよい。なお、第1の吸引路17a〜17cのうちの一以上を選択して使用する際には、使用しない第1の吸引路17a〜17cから分岐管21a〜21cを外して閉栓しておくことが好ましい。
このように、加工装置1は、板状ワークを吸引保持する保持手段10を備え、保持手段10は、チャックテーブル11が装着されるベース16の側部において分岐管21a,21b及び21cを有する切替部20が取り付けられ、切替部20によって、ベース16内部の第1の吸引路17a,17bまたは17cを選択して吸引源19の連通先となる第1の吸引保持面120,121または122を切替えるように構成したため、ベース16の下端に接続されたロータリージョイント22内に複数の吸引路を設ける必要がなくなり、従来に比べてロータリージョイント22の構成を簡易にすることができる。よって、板状ワークWの研削中に、回転するロータリージョイント22に回転振動が発生するのを防止することができ、チャックテーブル11に回転振動が伝達されないため、研削加工に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
また、保持手段10では、加工しようとする板状ワークの被保持面の大きさに応じて、切替部20によって、ベース16側で第1の吸引路17a〜17cの選択を行い、吸引源19を所望の第1の吸引保持面120,第2の吸引保持面121または第3の吸引保持面122に連通させることができるため、チャックテーブル11の吸引保持面のエリアを多く設定することができる。従来においては、ロータリージョイントの流路の数よりも吸引保持面のエリアが多い場合には、ベースからチャックテーブルを取り外して使用しない吸引路を閉栓していたが、保持手段10によれば、ロータリージョイント22の流路220の数よりも吸引保持面のエリアを多く設定しても、ベース16からチャックテーブル11を取り外す必要がなく、所望の第1の吸引保持面120,第2の吸引保持面121または第3の吸引保持面122に切替えて使用することができる。
図6及び図7に示す保持手段30は、板状ワークを吸引保持する保持手段の変形例であって、円形板状の板状ワークのほか、矩形状の板状ワークも吸引保持することが可能となっている。保持手段30は、チャックテーブル31と、チャックテーブル31が装着されるベース36と、吸引源19に接続され複数の分岐管を有する2つの切替部40,41とを備えている。
チャックテーブル31は、複数の吸引保持面を有する矩形状の保持板32と、保持板32の吸引保持面を露出させて保持板32の周囲を囲繞して収容する枠体34とを備えている。保持板32の複数の吸引保持面は、円環状の境部33a,33b及び33cによって4つのエリアに区画されて構成されている。すなわち、保持板32の吸引保持面は、図7に示すように、境部33aの外側の面を含む四角形状の第1の吸引保持面320と、境部33aの内側のリング状からなる第2の吸引保持面321と、境部33bの内側のリング状からなる第3の吸引保持面322と、境部33cの内側のリング状からなる第4の吸引保持面323とにそれぞれ区画された構成となっている。なお、吸引保持面のエリアの数は、保持手段10と同様に特に限定されるものではない。
枠体34は、図6に示すように、保持板32を嵌め込むための嵌合凹部340が形成されている。嵌合凹部340の底部には、保持板32のそれぞれの吸引保持面に吸引力を作用させるための複数の吸引孔35a,35b,35c及び35dを備えている。そして、枠体34の嵌合凹部340に保持板32を嵌め込むと、第1の吸引保持面320の下方側に吸引孔35aが位置づけられ、第2の吸引保持面321の下方側に吸引孔35bが位置づけられ、第3の吸引保持面322の下方側に吸引孔35cが位置づけられ、第4の吸引保持面323の下方側に吸引孔35dが位置づけられ、チャックテーブル31として構成される。
ベース36は、枠体34が装着される装着面360と、装着面360に装着された枠体34のそれぞれの吸引孔35a〜35dを吸引源19に連通させるための複数の吸引路を備えている。複数の吸引路は、吸引孔35aに連通する第1の吸引路37aと、吸引孔35bに連通する第1の吸引路37bと、吸引孔35cに連通する第1の吸引路37cと、吸引孔35dに連通する第1の吸引路37dと、切替部40,41を介して第1の吸引路37a〜37cのうちの一以上に連通する第2の吸引路38とにより構成されている。第2の吸引路38は、保持手段10と同様、ベース36の下端に連結されたロータリージョイント22の内部の流路220を通じて吸引源19に連通している。ロータリージョイント22には、上記保持手段10と同様に、ベース36を回転させるための回転手段が配設されている。
切替部40,41は、ベース36の側部において、ブラケット27,27aによって取り付けられている。切替部40,41は、第1の吸引路37a〜37dに接続される分岐管42a,42b,42c及び42dを有している。図7に示すように、分岐管42aは吸引孔35aに連通する第1の吸引路37aに対応し、分岐管42bは吸引孔35bに連通する第1の吸引路37bに対応し、分岐管42cは吸引孔35cに連通する第1の吸引路37cに対応し、分岐管42dは吸引孔35dに連通する第1の吸引路37dに対応した構成となっている。切替部40,41では、上記した切替部20と同様、加工対象となる板状ワークの被保持面の大きさに応じた第1の吸引路37a〜37dのうちの一以上を選択して、第1の吸引路37a〜37dと対応関係にある分岐管42a〜42dに接続することにより、第1の吸引保持面320,第2の吸引保持面321,第3の吸引保持面322または第4の吸引保持面323を吸引源19に連通させることができる。
例えば、矩形状の板状ワークを保持手段30で吸引保持する場合には、切替部40,41によって、ベース36内の第1の吸引路37aを選択して分岐管42aに接続して第1の吸引保持面320に吸引源19を連通させ、第2の吸引路37bを選択して分岐管42bに接続して第2の吸引保持面321に吸引源19を連通させ、第3の吸引路37cを選択して分岐管42cに接続して第3の吸引保持面322に吸引源19を連通させ、第4の吸引路37dを選択して分岐管42dに接続して第4の吸引保持面323に吸引源19を連通させることにより、吸引力が作用した第1の吸引保持面320、第2の吸引保持面321、第3の吸引保持面322及び第4の吸引保持面において板状ワークを吸引保持することができる。このように、保持手段30についても、上記保持手段10と同様に、円形板状や矩形状の板状ワークの研削中に、回転するロータリージョイント22に回転振動が発生するのを防止し、研削加工に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
本実施形態に示した加工装置1は、研削装置として説明したが、この構成に限られず、例えば、バイト切削装置にも本発明を適用することができる。
本実施形態に示した保持手段10,30は、回転可能な構成となっているが、回転しない構成でもよい。従来、回転しないチャックテーブルにおいては、吸引路の切替え作業のためにチャックテーブルをベースから取り外す際に、加工中に使用された加工水等が装置内に落下することがあり、好ましくなかったが、本実施形態に示した切替部20,40及び41によれば、チャックテーブルをベースから取り外すことなく吸引路の切替え作業を容易に行えるため、回転しないチャックテーブルにも有用である。
1:加工装置 2:装置ベース 3:カバー 4:コラム 5:加工手段
50:スピンドル 51:スピンドルハウジング 52:ホルダ 53:モータ
54:マウント 55:研削ホイール 56:研削砥石
6:昇降手段 60:ボールネジ 61:モータ 62:ガイドレール 63:昇降板
10:保持手段 11:チャックテーブル 12:保持板 120:第1の吸引保持面
121:第2の吸引保持面 122:第3の吸引保持面 13a,13b:境部
14:枠体 140:嵌合凹部 15a,15b,15c:吸引孔 16:ベース
160:装着面 17a,17b,17c:第1の吸引路 18:第2の吸引路
19:吸引源 20:切替部 21a,21b,21c:分岐管
22:ロータリージョイント 220:流路 23:モータ 24:駆動プーリ
25:従動プーリ 26:ベルト 27,27a:ブラケット
30:保持手段 31:チャックテーブル 32:保持板
320:第1の吸引保持面 321:第2の吸引保持面 322:第3の吸引保持面
323:第4の吸引保持面 33a,33b,33c:境部 34:枠体
35a,35b,35c,35d:吸引孔 36:ベース 360:装着面
37a,37b,37c,37d:第1の吸引路 38:第2の吸引路
40,41:切替部 42a,42b,42c,42d:分岐管

Claims (1)

  1. 吸引保持面において板状ワークを吸引保持する保持手段と、該保持手段が吸引保持する板状ワークを研削砥石によって研削加工する研削手段と、を備える研削装置であって、
    該保持手段は、チャックテーブルと、該チャックテーブルが装着されるベースと、吸引源に接続するために複数に分岐する分岐管を有する切替部と、該切替部と吸引源とを連通する流路と、を備え、
    該ベースの下端には回転可能なロータリージョイントが連結され、該流路は該ロータリージョイントの内部に1本形成され、
    該チャックテーブルは、板状ワークの形状および大きさに対応して切り換え可能に多孔質部材を境部で区画複数の吸引保持面を有する保持板と、該保持板の該吸引保持面を露出させて該保持板を収容する枠体と、を備え、
    該枠体は、それぞれの該吸引保持面と接続するそれぞれの吸引孔を備え、
    該ベースは、該枠体が装着される装着面と、一端が径方向外周側において該切替部と接続可能であるとともに他端が該装着面に装着された該枠体のそれぞれの該吸引孔に連通それぞれの吸引路と、を備え、
    板状ワークの被保持面の大きさに応じ該吸引路を選択して該切替部の該分岐管に接続し、該被保持面の大きさに応じた該吸引保持面を選択して該吸引源に連通させることにより、板状ワークを該吸引保持面で保持して該研削手段で研削加工する研削装置。
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