JPH0669436U - 静圧空気軸受を有する回転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は静圧空気軸受を有する回転装置に関
し、回転体のバランスが不良である場合にも、不良であ
ることを検出可能にして回転装置自体の破損といった最
悪事態を防止できるようにすることを目的とする。 【構成】 気体噴出口１１，１２，１３，１４を有する
外筒１と、外筒１に収容される回転体２と、気体噴出口
に気体を供給する給気手段３とを備え、回転体２が外筒
１より浮上した状態で回転する静圧空気軸受を有する回
転装置において、回転体２に電気的に接触し且つ外筒１
からは電気的に絶縁されている端子４３，４４と、端子
４３，４４と外筒１との間の電気的導通を検出する導通
検出手段４とを備えるように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ダイシング装置等に使用されるスピンドルモータ等の静圧空気軸受 を有する回転装置に関し、特に回転体にブレード等を取り付けた場合の取り付け バランスが悪い時に回転体が外筒に焼け付くのを未然に防止できる回転装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

静圧空気軸受を有する回転装置は、回転体が外筒から浮上した状態で回転する ため軸受部での摩耗がなく、高速回転することが可能であり、高速回転する装置 で広く使用されている。半導体ウエハから半導体チップを切り出すのに使用され るダイシング装置においても、切削刃であるブレードが取り付けられる回転体が 高速回転する必要があるため、軸受部の耐久性を考慮して空気軸受が使用される 。このような回転機構を有するモータをスピンドルモータと呼んでいる。

【０００３】 図２はスピンドルモータの構造を示す断面図である。図２において、参照番号 １は外筒であり、給気口１６から供給される圧縮空気が噴出する気体噴出口１１ 、１２、１３、１４を有する。２は外筒１に収容される回転体であり、気体噴出 口１１、１２、１３、１４から噴出される圧縮空気により外筒１から浮上した状 態で高速に回転する。１５はモータを形成するコイルである。

【０００４】 図２のような装置では、気体が軸受の役割を行うため、気体噴出口１１、１２ 、１３、１４より吹き出された気体が外筒１と回転体２の間に薄い気体の層を形 成し、回転体２を保持する必要がある。そのため、外筒１と回転体２の表面は一 定の微小な間隔になるように精密に加工されている。 回転装置においては回転体のバランスをとることが重要であり、もし回転体の バランスが不十分であると、回転時に回転体が振動するという問題が生じる。特 にこのバランスの不釣り合いによる影響は回転数が大きいほど大きくなるため、 高速回転する静圧空気軸受を有する回転装置では重要である。図２のような回転 装置をダイシング装置に使用する場合、回転体２の先端部のシャフト２１に台座 を設けその台座にブレードを取り付けるが、ブレードを台座に取り付けた上でバ ランス調整するのは作業性の点からも難しい。そこで、ブレードは台座に対して 高精度な嵌め合い精度で加工された上で個々にバランス調整されており、ブレー ドの軸穴を台座にはめ込んで固定している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ブレードは個々にバランス調整されているが、ある程度のばらつきを有する。 その上、使用されるに従ってブレードが摩耗し、バランスが変化する。更に、ブ レードは台座に対して高精度な嵌め合い精度で加工されているが、台座にはめ込 むためにはある程度の隙間が必要であり、取り付け状態によってバランスに差が 出る。従って、上記のようにブレードを台座に取り付けた場合、まれにバランス が不十分な状態が生じる。

【０００６】 バランスが不十分な状態が生じると、回転時に回転体及び外筒が振動し、たわ み等の現象が発生する。静圧空気軸受を有する回転装置では、外筒１と回転体２ との表面の間隔は微小であり、このような振動やたわみが発生すると、外筒１の 表面と回転体２の表面とが接触し、表面を損傷するという問題が発生する。この ような振動やたわみは回転体のバランスが悪いほど大きく、一旦接触が発生して 表面が損傷すると、表面の損傷により更にバランスが悪化し、最終的には外筒１ と回転体２との表面が焼きつき、スピンドルモータが破壊されることになる。こ のような状態になったスピンドルモータは、廃棄する以外ない。このような問題 はダイシング装置に使用するスピンドルモータに限らず、静圧空気軸受を有する 回転装置に共通した問題である。

【０００７】 しかしこのような回転体に取り付ける部材によるバランスの悪化に起因する故 障については、特に精密なバランス調整を要するものについて部材を取り付けた 上でバランス調整する以外対策が行われていない。バランス調整には専用の測定 器が必要であり、精密なバランス調整を行うにはかなりの熟練が必要であり、実 際に回転装置を使用する場所で回転体に部材を取り付けた上でバランス調整する のは作業工程上からも難しい。特にダイシング装置では、ブレードを頻繁に交換 するため、交換の度にバランス調整することはできない。そのため現状のダイシ ング装置では、上記のように台座に対して高精度な嵌め合い精度で加工したブレ ードを個々にバランス調整して台座にはめ込んで固定している。そのため、稀で はあるが、スピンドルモータが焼きつくという問題が発生している。スピンドル モータは、精密な加工を必要とするため非常に高価であり、故障して廃棄される といった事態を極力避ける必要がある。

【０００８】 本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであり、静圧空気軸受を有する回転 装置において、部材を取り付けた上でバランス調整を行わないでも、外筒と回転 体との表面が焼きついて廃棄しなくてはならないような事態が発生しないように することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案の静圧空気軸受を有する回転装置は、回転中 の外筒と回転体との接触を検出できるようにする。 すなわち、本考案の静圧空気軸受を有する回転装置は、気体噴出口を有する外 筒と、この外筒に収容される回転体と、気体噴出口に気体を供給する給気手段と を備え、回転体が外筒より浮上した状態で回転する空気軸受を有する回転装置に おいて、回転体に電気的に接触し且つ外筒からは電気的に絶縁されている端子と 、端子と外筒との間の電気的導通を検出する導通検出手段とを備えることを特徴 とする。

【００１０】

【作用】

回転体に取り付ける部材はある程度バランス調整されているため、たとえ部材 を取り付けた回転体のバランスが不十分であっても、即座に外筒と回転体が焼き つくのではなく、焼きつくまえに回転体が外筒に接触する頻度が増加するという 現象が起きる。そこで、回転体に電気的に接触し且つ外筒からは電気的に絶縁さ れている端子と外筒との間の電気的導通を導通検出手段で検出すれば、回転体が 外筒に接触するという予兆現象を検出できる。もし回転体が外筒に接触する頻度 が所定値以上に増加した場合には、回転体のバランスが不十分であり、そのまま 回転させた場合焼けつく恐れがあるので回転を停止させる。そして別の部材を取 り付ける等の良好なバランス状態にする対策を行えば、高価な回転装置の破損は 防止できる。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案を適用したスピンドルモータの構成を示す図である。 図１において、参照番号１はスピンドルモータの外筒であり、２は外筒１に収 容される回転体（ロータ）である。回転体２の先端２１には、ブレード等の部材 が取り付けられる。３は圧縮空気源であり、ホース３１を介して外筒１の給気口 １６に圧縮空気を供給する。給気口１６に供給された圧縮空気は、外筒１に設け られた経路を通って空気噴出口１１、１２、１３、１４から吹き出される。回転 体２の表面と外筒１の表面は微小な隙間になるように精密に加工されており、こ の隙間に空気噴出口１１、１２、１３、１４から吹き出された圧縮空気が充填さ れるため、回転体２は外筒１より浮上して回転する。

【００１２】 ４２は電気絶縁性の部材であり、先端に導電性ブラシ４４を有する導電部材４ ３を保持する。導電性ブラシ４４の先端は回転体２の回転中心付近に接触してい る。４は導電部材４３と外筒１との間の電気的導通性を検出するための部分であ り、ＤＣ電源４１と、抵抗４５と比較器（コンパレータ）４６と、基準電源４７ とを有する。回転体２が外筒１に接触していない状態では、導電部材４３と外筒 １との間は絶縁しているため抵抗４５には電圧は印加されず、コンパレータ４６ のマイナス端子にはアース電位が入力される。従って、この入力電位は基準電源 ４７の電位ＶＲより低くなる。

【００１３】 一方回転体２が外筒１に接触した状態では、導電部材４３と外筒１との間は導 通しているため抵抗４５にＤＣ電源４１の電圧が印加され、コンパレータ４６の マイナス端子にはＤＣ電源４１の電圧に近似した電圧が入力される。この電圧よ りも基準電源４７の電位ＶＲを低く設定しておけば、コンパレータ４６の出力は 上記の回転体２が外筒１に接触していない状態の時から変化する。すなわち、回 転体２が外筒１に接触するとコンパレータ４６の出力が変化する。

【００１４】 回転体２は通常外筒１から浮上して回転しており、コンパレータ４６の出力は 変化しないが、回転体２のバランスが不十分で回転体２及び外筒１が振動した場 合には回転体２が外筒１に接触し、コンパレータ４６の出力が変化する。実際に は回転体２の外筒１への接触は一瞬であり、コンパレータ４６からはパルス状の 出力が得られる。回転体２のバランスが不十分な場合、回転体２が外筒１に接触 する頻度が徐々に増加し、最終的に回転体２が外筒１に焼きつく。そこで本実施 例では、コンパレータ４６から出力されるパルスの発生頻度を検出し、発生頻度 が所定値以上に達した時にスピンドルモータの回転を停止してスピンドルモータ の破損を防止する。参照番号５１から５８はコンパレータ４６から出力されるパ ルスの発生頻度が所定値になったことを検出して、スピンドルモータの回転を停 止するように警告するための部分である。

【００１５】 ５１はシュミットトリガ回路である。コンパレータ４６から出力されるパルス は、回転体２が外筒１に瞬間的に接触して発生するため、一回の接触であっても 複数のピークを有するパルスになることがあり、その場合でもシュミットトリガ 回路５１を通すことにより一個のパルスになる。５３はタイマ５２によって所定 時間毎にリセットされるカウンタであり、この所定時間内にコンパレータ４６か ら所定回数のパルスが出力された時にカウンタ値がオーバーフローして、フリッ プフロップ（ＦＦ）５４への出力が変化する。すなわち、コンパレータ４６から 出力されるパルスの発生頻度が所定値以上になった時に、フリップフロップ５４ への出力が変化し、フリップフロップ５４の出力状態が変化する。これによりブ ザー５５から警報が出力されると共に、トランジスタ５８が導通してＬＥＤ５７ に電流が流れ、ＬＥＤ５７が点灯する。作業者は、ブザー５５から警報が出力さ れ、ＬＥＤ５７が点灯した時には直ちにスピンドルモータの回転を停止する。も しダイシング装置であれば、ブレードを別のものに交換して作業を再開する。こ のようにすることで、スピンドルモータの破損が回避されると共に、加工中の半 導体ウエハの破損も回避できる。但し、簡易的にパルスカウントを行なわず直接 ブザーを駆動することも可能である。

【００１６】 回転体２に接触する導電性ブラシ４４は、回転体２が高速に回転するため、回 転速度の相対的に遅い回転中心付近で回転体２に接触することが望ましい。

【００１７】

【考案の効果】

以上のように、本考案の静圧空気軸受を有する回転装置は、回転体のバランス の不良をそれによって引き起こされる振動による回転体と外筒との間の接触とし て検出できるため、回転装置事態の破損といった最悪事態を回避することが可能 になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静圧空気軸受を有する回転装置の実施
例であるスピンドルモータの構成を示す図である。

【図２】一般的なスピンドルモータの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…外筒 ２…回転体 ３…給気手段 ４…導通検出手段 １１、１２、１３、１４…気体噴出口 ４３、４４…端子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体噴出口（１１，１２，１３，１４）
   を有する外筒（１）と、 該外筒（１）に収容される回転体（２）と、 前記気体噴出口に気体を供給する給気手段（３）とを備
   え、前記回転体（２）が前記外筒（１）より浮上した状
   態で回転する静圧空気軸受を有する回転装置において、 前記回転体（２）に電気的に接触し且つ前記外筒（１）
   からは電気的に絶縁されている端子（４３，４４）と、 該端子（４３，４４）と前記外筒（１）との間の電気的
   導通を検出する導通検出手段（４）とを備えることを特
   徴とする静圧空気軸受を有する回転装置。