KR20180010143A

KR20180010143A - 스핀들 유닛 및 가공 장치

Info

Publication number: KR20180010143A
Application number: KR1020170089749A
Authority: KR
Inventors: 세이지 네모토
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-01-30
Also published as: TW201808534A; JP2018012150A; CN107639535A

Abstract

(과제) 저렴하고도 간이한 구성으로 스핀들축의 회전 방향을 인식하는 것.
(해결 수단) 스핀들 유닛 (42) 이, 연삭 휠 (46) 이 장착된 스핀들축 (44) 과, 스핀들축을 회전 가능하게 지지하는 케이싱 (43) 과, 스핀들축을 회전시키는 모터 (71) 와, 스핀들축의 회전 방향을 검출하는 회전 검출 수단 (81) 을 구비하고 있다. 회전 검출 수단은 스핀들축의 원주 방향으로 간격을 두고 배치된 폭이 상이한 복수의 차광 플레이트 (82) 와, 복수의 차광 플레이트를 검출하는 센서부 (84) 를 구비하고, 차광 플레이트의 검출 리듬의 차이에 의해 스핀들축의 회전 방향을 검출하는 구성으로 했다.

Description

스핀들 유닛 및 가공 장치{SPINDLE UNIT AND MACHINING APPARATUS}

본 발명은 선단에 가공구가 장착된 스핀들 유닛 및 가공 장치에 관한 것이다.

연삭 장치의 스핀들 유닛으로서, 스핀들축의 선단측의 마운트에 가공구로서의 연삭 휠이 장착되고, 스핀들축의 후단측에 구동원이 되는 모터가 연결된 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이런 종류의 스핀들 유닛에서는 통상, 스핀들축과 일체 회전하는 회전체에 슬릿 등이 형성되고, 슬릿 등을 센서부에서 검출하여 스핀들축의 회전 유무 및 회전 속도 (회전수 (rpm)) 를 인식하고 있다. 즉, 슬릿 등이 1 회전하는 시간으로 회전 속도가 인식되고, 일정 시간 동안에 슬릿 등이 센서부에 검출된 횟수로부터 회전수가 인식된다.

일본 공개특허공보 2013－158872호

그런데, 스핀들 유닛에 사용하는 모터에는 인덕션 모터 등이 사용되고 있고, 이런 종류의 모터는 배선의 접속 방법에 의해 스핀들축의 회전 방향을 변경할 수 있게 되어 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 장치측에서는 회전 유무나 회전 속도를 인식할 수 있지만, 모터 배선의 접속 미스 등에 의해 스핀들축의 회전 방향이 잘못되어 있어도 장치측에 회전 방향을 인식시킬 수 없다. 스핀들축에 인코더를 장착함으로써 회전 방향을 인식시키는 것도 고려해볼 수 있지만, 인코더는 고가여서 비용이 증가한다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 저렴하고도 간이한 구성으로 스핀들축의 회전 방향을 인식할 수 있는 스핀들 유닛 및 가공 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

본 발명의 한 양태의 스핀들 유닛은 가공구를 장착하는 마운트를 접속하는 스핀들축과, 그 스핀들축을 회전 가능하게 지지하는 케이싱과, 그 스핀들축에 연결하여 회전 구동원이 되는 모터와, 그 모터에 의한 그 스핀들축의 회전을 검출하는 회전 검출 수단을 구비하는 스핀들 유닛으로서, 그 회전 검출 수단은 그 스핀들축에 접속하여 그 스핀들축의 축심을 중심으로 원주 방향으로 적어도 2 개의 상이한 폭의 검출부와, 회전하는 그 적어도 2 개의 검출부를 검출하는 센서부를 구비하고, 그 스핀들축을 회전시켜 회전하는 그 적어도 2 개의 검출부를 그 센서부가 검출한 검출 리듬의 차이에 의해 회전 방향을 판단할 수 있게 한다.

이 구성에 의하면, 스핀들축의 회전에 수반하여 적어도 2 개의 상이한 폭의 검출부가 센서부에 의해 검출됨으로써, 스핀들축의 회전 방향에 따른 검출 리듬이 회전 검출 수단으로부터 출력된다. 이 때문에, 일정 시간에 있어서의 검출 리듬의 리듬 패턴의 반복 횟수로부터 스핀들축의 회전수가 인식된다. 또, 스핀들축의 회전 방향에 따라 검출 리듬이 상이하기 때문에, 검출 리듬의 차이로부터 스핀들축의 회전 방향을 판단할 수 있다. 이와 같이, 스핀들축의 회전수를 검출하기 위한 구성을 이용하여, 저렴하고도 간이한 구성으로 회전 방향을 검출할 수 있다.

본 발명의 한 양태의 가공 장치는 상기 스핀들 유닛과, 판단 수단을 구비하는 가공 장치로서, 그 판단 수단은 미리 기억되어 있는 제 1 회전 방향의 제 1 리듬과 그 제 1 회전 방향의 반대 방향이 되는 제 2 회전 방향에서의 제 2 리듬과, 그 센서부가 검출한 검출 리듬을 비교하여 그 스핀들축의 회전 방향을 판단한다.

본 발명에 의하면 스핀들축과 함께 회전하는 적어도 2 개의 상이한 폭의 검출부를 센서부에서 검출함으로써, 저렴하고도 간이한 구성으로 스핀들축의 회전 방향을 인식할 수 있다.

도 1 은 본 실시형태의 연삭 장치의 사시도이다.
도 2 는 본 실시형태의 스핀들 유닛의 단면 모식도이다.
도 3 은 본 실시형태의 회전 검출 수단의 상면 모식도이다.
도 4 는 본 실시형태의 회전 검출 수단에 의한 회전 방향의 검출 동작의 설명도이다.
도 5 는 변형예의 회전 검출 수단에 의한 회전 방향의 검출 동작의 설명도이다.
도 6 은 변형예의 회전 검출 수단의 상면 모식도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 실시형태의 연삭 장치에 대해 설명한다. 도 1 은 본 실시형태의 연삭 장치의 사시도이다. 또한, 가공 장치로서 연삭 장치를 예시하여 설명하겠지만, 본 실시형태의 스핀들 유닛을 구비한 가공 장치이면 된다. 또, 연삭 장치는 도 1 에 나타내는 바와 같이 연삭 가공 전용의 장치 구성으로 한정되지 않고, 예를 들어 연삭 가공, 연마 가공, 세정 가공 등의 일련의 가공이 전자동으로 실시되는 풀 오토 타입의 가공 장치에 장착되어도 된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 연삭 장치 (1) 은 다수의 연삭 지석 (47) 을 환상으로 나열한 연삭 휠 (가공구) (46) 을 사용하여, 유지 테이블 (20) 에 유지된 웨이퍼 (W) 를 연삭하도록 구성되어 있다. 웨이퍼 (W) 는 보호 테이프 (T) 가 첩착 (貼着) 된 상태로 연삭 장치 (1) 에 반입되고, 보호 테이프 (T) 를 개재하여 유지 테이블 (20) 에 유지된다. 또한, 웨이퍼 (W) 는 연삭 대상이 되는 판상 부재이면 되고, 실리콘, 갈륨비소 등의 반도체 웨이퍼여도 되고, 세라믹, 유리, 사파이어 등의 광 디바이스 웨이퍼여도 되고, 디바이스 패턴 형성전의 아즈 슬라이스 웨이퍼 (As-sliced wafer) 여도 된다.

연삭 장치 (1) 의 기대 (10) 의 상면에는 X 축 방향으로 연장되는 사각 형상의 개구가 형성되고, 이 개구는 유지 테이블 (20) 과 함께 이동 가능한 이동판 (11) 및 벨로즈 형상의 방수 커버 (12) 에 덮여 있다. 방수 커버 (12) 의 하방에는 유지 테이블 (20) 을 X 축 방향으로 이동시키는 볼 나사식의 진퇴 수단 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 유지 테이블 (20) 은 회전 수단 (도시 생략) 에 연결 되어 있고, 회전 수단의 구동에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 또, 유지 테이블 (20) 의 상면에는 다공질의 포러스재에 의해 웨이퍼 (W) 를 흡인 유지하는 유지면 (21) 이 형성되어 있다.

기대 (10) 상의 칼럼 (15) 에는 연삭 수단 (40) 을 유지 테이블 (20) 에 대해 접근 및 이반시키는 방향 (Z 축 방향) 으로 연삭 이송하는 연삭 이송 수단 (30) 이 형성되어 있다. 연삭 이송 수단 (30) 은 칼럼 (15) 에 배치된 Z 축 방향으로 평행한 1 쌍의 가이드 레일 (31) 과 1 쌍의 가이드 레일 (31) 에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Z 축 테이블 (32) 를 가지고 있다. Z 축 테이블 (32) 의 배면측에는 도시되지 않은 너트부가 형성되고, 이들 너트부에 볼 나사 (33) 이 나사 결합되어 있다. 볼 나사 (33) 의 일단부에 연결된 구동 모터 (34) 에 의해 볼 나사 (33) 이 회전 구동됨으로써, 연삭 수단 (40) 이 가이드 레일 (31) 을 따라 Z 축 방향으로 이동된다.

연삭 수단 (40) 은 하우징 (41) 을 개재하여 Z 축 테이블 (32) 의 전면에 장착되어 있고, 스핀들 유닛 (42) 로 연삭 휠 (46) 을 중심축 둘레로 회전시키도록 구성되어 있다. 스핀들 유닛 (42) 는 이른바 에어 스핀들이고, 케이싱 (43) 의 내측에서 에어를 개재하여 스핀들축 (44) 를 부동 (浮動) 지지하고 있다. 스핀들축 (44) 의 선단에는 마운트 (45) 가 연결되어 있고, 마운트 (45) 에는 다수의 연삭 지석 (47) 이 환상으로 배치 형성된 연삭 휠 (46) 이 장착되어 있다. 연삭 지석 (47) 은 다이아몬드 지립을 메탈 본드나 레진 본드 등의 결합제로 굳혀 형성되어 있다.

또, 연삭 수단 (40) 의 높이 위치는 리니어 스케일 (51) 에 의해 측정되고 있다. 리니어 스케일 (51) 은 Z 축 테이블 (32) 에 형성된 판독부 (52) 에서 가이드 레일 (31) 의 표면에 형성된 스케일부 (53) 의 눈금을 판독함으로써, 연삭 수단 (40) 의 높이 위치를 측정하고 있다. 기대 (10) 의 상면에는 웨이퍼 (W) 의 두께를 측정하는 두께 측정 수단 (55) 가 형성되어 있다. 두께 측정 수단 (55) 는 유지 테이블 (20) 의 유지면 (21) 및 웨이퍼 (W) 의 상면에 1 쌍의 접촉자 (56, 57) 을 접촉시켜, 유지 테이블 (20) 의 유지면 높이와 웨이퍼 (W) 의 상면 높이의 차분으로부터 웨이퍼 (W) 의 두께를 측정하고 있다.

또, 연삭 장치 (1) 에는 장치 각 부를 통괄 제어하는 제어 수단 (60), 각종 정보를 표시하는 표시 수단 (65) 가 형성되어 있다. 제어 수단 (60) 및 표시 수단 (65) 는 각종 처리를 실행하는 프로세서나 메모리 등에 의해 구성된다. 메모리는 용도에 따라 ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) 등의 하나 또는 복수의 기억 매체로 구성된다. 이 연삭 장치 (1) 에서는 리니어 스케일 (51) 및 두께 측정 수단 (55) 의 측정 결과에 기초하여 제어 수단 (60) 에 의해 연삭 이송량이 제어되고, 연삭 수단 (40) 에 의해 소정 두께까지 웨이퍼 (W) 가 연삭된다.

그런데, 일반적인 연삭 장치에는 스핀들축의 회전수 등을 인식하는 구성이 형성되어 있다. 예를 들어, 스핀들축과 일체로 회전하는 회전체에 슬릿을 형성하고, 포토 센서나 파이버 센서로 슬릿의 일정 시간의 검출 횟수를 카운트하여 스핀들축의 회전수를 검출하고 있다. 그러나, 이 구성에서는 연삭 장치측에 스핀들축의 회전수를 인식시킬 수는 있지만 스핀들축의 회전 방향을 인식시킬 수는 없다. 또, 모터로서 인덕션 모터를 채용하는 경우에는 배선의 접속에 의해 회전 방향이 변경되는데, 배선의 접속 미스 등으로 인해 스핀들축이 역회전되어 버린다.

펌프 등과 같이 정상 작동하고 있는지의 여부에 따라 회전 방향을 용이하게 판별할 수 있는 것이면 되지만, 연삭 장치의 스핀들 유닛과 같이 언뜻 봐서 회전 방향을 판별할 수 없는 것인 경우에는 역회전인 채로 웨이퍼 (W) 를 계속 연삭해 버릴 우려가 있다. 이 경우, 스핀들축에 인코더를 설치하여 회전 방향을 검출할 수도 있다. 그러나, 인코더는 정역회전시키는 모터에 사용되고, 나아가 회전 변위량을 전기신호로서 출력하는 것이고, 연삭 장치의 스핀들 유닛과 같이 일방향으로밖에 회전하지 않아 회전 변위량의 검출도 필요 없는 것에 사용하면 비용이 높아진다.

본건 발명자는 고가의 인코더를 사용하지 않고 저렴하고도 간이하게 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 인식하는 구성을 검토하고, 스핀들축 (44) 의 회전수 등을 인식하는 구성을 개량하여 회전 방향을 인식할 수 있는 스핀들 유닛 (42) 를 완성시켰다. 이로써, 스핀들축 (44) 의 회전수 등에 부가하여 회전 방향을 연삭 장치 (1) 에 인식시킬 수 있다. 또, 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 표시 수단 (65) 로 표시함으로써, 모터 (71) 의 배선의 접속 미스 등에 의한 스핀들축 (44) 의 역회전을 오퍼레이터에게 알릴 수 있게 되어 있다.

이하, 도 2 및 도 3 을 참조하여 본 실시형태의 스핀들 유닛에 대해 설명한다. 도 2 는 본 실시형태의 스핀들 유닛의 단면 모식도이다. 도 3 은 본 실시형태의 회전 검출 수단의 상면 모식도이다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 스핀들 유닛 (42) 는 직립 자세의 스핀들축 (44) 를 케이싱 (43) 으로 둘러싸고, 스핀들축 (44) 의 측면에 대해 케이싱 (43) 으로부터 에어를 분출시켜, 스핀들축 (44) 를 회전 가능하게 지지하는 에어 베어링을 형성하고 있다. 스핀들축 (44) 의 선단에는 연삭 휠 (46) 을 장착한 마운트 (45) 가 접속되고, 스핀들축 (44) 의 후단에는 회전 구동원의 모터 (71) 이 연결되어 있다. 모터 (71) 은 스핀들축 (44) 의 상단 부분에 형성된 로터 (72) 와 냉각 재킷 (74) 를 개재하여 케이싱 (43) 의 내주면에 형성된 스테이터 (73) 으로 구성되어 있다. 냉각 재킷 (74) 내에는 다수의 냉각수로 (75) 가 형성되어 있고, 냉각수로 (75) 에 의해 모터 (71) 의 발열이 억제되고 있다.

스핀들축 (44) 의 하단 부분 및 중간 부분에는 대직경의 원판부 (76, 77) 이 형성되고, 케이싱 (43) 의 하단 부분에는 원판부 (76, 77) 의 사이에 진입하도록 환상부 (78) 이 형성되어 있다. 이 경우, 스핀들축 (44) 의 원판부 (76, 77) 와 케이싱 (43) 의 환상부 (78) 사이에는 에어의 통로가 되는 미소한 간극이 형성되어 있다. 환상부 (78) 의 외면에는 다수의 분사구 (79) 가 형성되어 있고, 각 분사구 (79) 는 환상부 (78) 내의 유로를 통해서 에어 공급원 (80) 에 접속되어 있다. 환상부 (78) 의 다수의 분사구 (79) 로부터 스핀들축 (44) 의 외면으로 에어가 분사됨으로써, 스핀들축 (44) 가 케이싱 (43) 에 대해 에어를 개재하여 부동 지지된다.

이 때, 케이싱 (43) 의 환상부 (78) 에 의해 에어를 개재하여 넓은 면적으로 스핀들축 (44) 의 원판부 (76, 77) 이 부동 지지되고 있기 때문에, 스핀들축 (44) 에 대해 트러스트 방향으로 작용하는 가공 부하가 분산되고 있다. 또, 스핀들축 (44) 와 케이싱 (43) 내의 에어는 모터 (71) 을 공냉하면서 스핀들 유닛 (42) 의 상방으로부터 배기됨과 함께, 케이싱 (43) 의 하단에 형성된 커버 (67) 의 내측을 지나 스핀들 유닛 (42) 의 하방으로부터 배기된다. 또, 커버 (67) 의 하부 내면에는 커버 (67) 내로의 연삭수의 진입을 방지하는 띠형상의 스펀지재 (68) 이 장착되어 있다.

도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (43) 의 상면에는 모터 (71) 에 의한 스핀들축 (44) 의 회전을 검출하는 회전 검출 수단 (81) 이 장착되어 있다. 회전 검출 수단 (81) 은 스핀들축 (44) 의 축심을 중심으로 한 원주 방향으로 교대로 배치된 폭이 상이한 (중심각이 상이한) 3 개의 팬 형상의 차광 플레이트 (검출부) (82a－82c) 와 3 개의 슬릿 (83a－83c) 를 센서부 (84) 에서 검출하도록 구성되어 있다. 3 개의 차광 플레이트 (82a－82c) 는 스핀들축 (44) 의 축심에 직교하는 수평면내에서, 상이한 폭의 슬릿 (83a－83c) 를 형성하도록 둘레 방향으로 간격을 두고 스핀들축 (44) 에 배치되어 있다.

센서부 (84) 는 이른바 투과형의 파이버 센서이고, 차광 플레이트 (82) 의 외주측을 사이에 두고 투광부 (85) 와 수광부 (86) 을 상하로 대향시키고 있다. 투광부 (85) 로부터의 광이 차광 플레이트 (82a－82c) 에 의해 차광됨으로써, 센서부 (84) 에 의해 차광 플레이트 (82a－82c) 가 검출된다. 이 때문에, 스핀들축 (44) 가 회전하여 투광부 (85) 와 수광부 (86) 의 사이를 차광 플레이트 (82a－82c) 와 슬릿 (83a－83c) 가 통과함으로써, 광의 투과와 차광이 반복된 검출 리듬이 센서부 (84) 로부터 출력된다. 이 센서부 (84) 로부터 출력되는 검출 리듬의 차이에 의해 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단할 수 있게 되어 있다.

또, 제어 수단 (60) 에는 스핀들축 (44) 의 회전수를 인식하는 인식 수단 (61) 및 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단하는 판단 수단 (62) 가 형성되어 있다. 인식 수단 (61) 은 회전 검출 수단 (81) 에 접속되어 있고, 회전 검출 수단 (81) 으로부터 출력된 검출 리듬에 기초하여 스핀들축 (44) 의 회전수 (rpm) 를 인식하고 있다. 예를 들어, 인식 수단 (61) 은 일정 시간내의 검출 리듬에 나타나는 리듬 패턴의 반복 횟수로부터 스핀들축 (44) 의 회전수를 인식한다. 이 경우, 일정 시간내의 차광 플레이트 (82a－82c), 슬릿 (83a－83c) 중 어느 것의 검출 횟수로부터 스핀들축 (44) 의 회전수가 인식되어도 된다.

판단 수단 (62) 는 회전 검출 수단 (81) 에 접속되어 있고, 회전 검출 수단 (81) 으로부터 출력된 검출 리듬으로부터 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단하고 있다. 판단 수단 (62) 는 제 1 회전 방향을 나타내는 제 1 리듬, 제 1 회전 방향의 반대 방향이 되는 제 2 회전 방향을 나타내는 제 2 리듬을 미리 기억하고 있고, 회전 검출 수단 (81) 의 센서부 (84) 에서 검출한 검출 리듬과 비교하여 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단하고 있다. 또, 판단 수단 (62) 에는 스핀들축 (44) 의 회전수나 회전 속도와 함께 회전 방향을 표시하는 표시 수단 (65) 가 접속되어 있다. 또한, 표시 수단 (65) 는 스핀들축 (44) 의 역회전만을 표시하도록 해도 된다.

또한, 회전 검출 수단 (81) 의 센서부 (84) 에서 검출한 검출 리듬은 예를 들어 차광 상태를 ON, 투과 상태를 OFF 로 한 펄스 신호로서 출력된다. 또, 판단 수단 (62) 에 미리 기억된 제 1, 제 2 리듬은 실제로 스핀들축 (44) 를 정역회전시켰을 때의 회전 검출 수단 (81) 의 출력을 기억하고 있다. 또한, 제 1, 제 2 리듬은 실험적으로 구해진 값에 한정되지 않고, 경험적 또는 이론적으로 구해진 값이어도 된다. 또, 표시 수단 (65) 으로 스핀들축 (44) 의 역회전을 표시하는 구성 대신에, 경고음, 비프음 등과 같이 소리나, 램프의 점멸이나 점등 등과 같이 발광으로 스핀들축 (44) 의 역회전을 알려도 된다.

이와 같이, 센서부 (84) 에서 검출한 검출 리듬에 따라 스핀들축 (44) 의 회전 방향이 연삭 장치 (1) 측에서 인식된다. 이 때문에, 스핀들축 (44) 의 역회전을 오퍼레이터에게 알려, 정상적인 회전 방향이 되도록 모터 (71) 의 배선을 다시 접속할 수 있다. 따라서, 스핀들축 (44) 가 역회전인 채로 웨이퍼 (W) 가 계속 연삭되는 것을 방지할 수 있다. 또, 회전수 등의 검출에 사용하는 회전 검출 수단 (81) 로 회전 방향을 검출함으로써, 인코더를 사용하는 구성과 비교하여, 저렴하고도 간이한 구성으로 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 검출할 수 있게 되어 있다.

도 4 를 참조하여, 회전 검출 수단에 의한 회전 방향의 검출 동작에 대해 설명한다. 도 4 는 본 실시형태의 회전 검출 수단에 의한 회전 방향의 검출 동작의 설명도이다. 또한, 도 4A 는 스핀들축이 정회전한 상태, 도 4B 는 스핀들축이 역회전한 상태를 각각 나타내고 있다. 또, 회전 검출 수단에는 제 1 리듬으로서 도시 반시계 회전 방향의 검출 리듬이 기억되어 있고, 제 2 리듬으로서 도시 시계 회전 방향의 검출 리듬이 기억되어 있는 것으로 한다.

도 4A 에 나타내는 바와 같이, 화살표 A 방향으로 스핀들축 (44) 가 회전하면, 전압의 ON 구간 (T1a), OFF 구간 (T2b), ON 구간 (T1b), OFF 구간 (T2c), ON 구간 (T1c), OFF 구간 (T2a) 가 반복된 검출 리듬이 회전 검출 수단 (81) 으로부터 출력된다. 검출 리듬의 ON 구간 (T1a－T1c) 에서는 센서부 (84) 의 광이 차광 플레이트 (82a－82c) 로 차광됨으로써, 각 차광 플레이트 (82a－82c) 의 플레이트폭에 따른 기간만 전압이 ON 이 된다. 검출 리듬의 OFF 구간 (T2a－T2c) 에서는 센서부 (84) 의 광이 슬릿 (83a－83c) 를 투과함으로써, 각 슬릿 (83a－83c) 의 슬릿폭에 따른 기간만 전압이 OFF 가 된다.

즉, 검출 리듬의 ON 구간 (T1a－T1c) 는 각각 차광 플레이트 (82a－82c) 에 대응하고, 검출 리듬의 OFF 구간 (T2a－T2c) 는 각각 슬릿 (83a－83c) 에 대응하고 있다. 회전 검출 수단 (81) 으로 검출된 검출 리듬과 제 1, 제 2 리듬이 비교되고, 검출 리듬이 제 1 리듬과 일치하고 있다고 하여, 스핀들축 (44) 가 반시계 회전 방향으로 회전하고 있다고 판단된다. 이와 같이, 검출 리듬으로부터 차광 플레이트 (82a), 슬릿 (83b), 차광 플레이트 (82b), 슬릿 (83c), 차광 플레이트 (82c), 슬릿 (83a) 의 순으로 센서부 (84) 를 통과하고 있다고 인식된다.

한편, 도 4B 에 나타내는 바와 같이, 화살표 B 방향으로 스핀들축 (44) 가 회전하면, 전압의 ON 구간 (T1c), OFF 구간 (T2c), ON 구간 (T1b), OFF 구간 (T2b), ON 구간 (T1a), OFF 구간 (T2a) 가 반복된 검출 리듬이 회전 검출 수단 (81) 으로부터 출력된다. 회전 검출 수단 (81) 으로 검출된 검출 리듬과 제 1, 제 2 리듬이 비교되고, 검출 리듬이 제 2 리듬과 일치하고 있다고 하여, 스핀들축 (44) 가 시계 회전 방향으로 회전하고 있다고 판단된다. 이와 같이, 검출 리듬으로부터 차광 플레이트 (82c), 슬릿 (83c), 차광 플레이트 (82b), 슬릿 (83b), 차광 플레이트 (82a), 슬릿 (83a) 의 순으로 센서부 (84) 를 통과하고 있다고 인식된다.

그런데, 회전 검출 수단 (81) 의 차광 플레이트 (82a－82c), 슬릿 (83a－83c) 의 크기가 상이하기 때문에, 중량 밸런스에 편차가 생겨 스핀들축 (44) 가 편심되어 진동이 생길 우려가 있다. 이 때문에, 스핀들축 (44) 에 대한 중량 밸런스가 균일해지도록, 차광 플레이트 (82a－82c) 의 중량이 조정된다. 예를 들어, 차광 플레이트 (82a－82c) 의 두께 변경, 재료 변경, 추의 추가, 구멍뚫기 가공 등이 센서부 (84) 에 의한 검출에 영향을 미치지 않게 실시된다. 이로써, 차광 플레이트 (82) 의 크기가 다르더라도, 스핀들축 (44) 가 편심되는 경우가 없어, 웨이퍼 (W) 의 가공 정밀도가 악화되는 경우가 없다.

이상과 같이, 본 실시형태의 스핀들 유닛 (42) 에 의하면, 스핀들축 (44) 의 회전에 수반하여 상이한 폭의 3 개의 차광 플레이트 (82) 가 센서부 (84) 에 검출됨으로써, 스핀들축 (44) 의 회전 방향에 따른 검출 리듬이 회전 검출 수단 (81) 으로부터 출력된다. 이 때문에, 일정 시간에 있어서의 검출 리듬의 리듬 패턴의 반복 횟수로부터 스핀들축 (44) 의 회전수가 인식된다. 또, 스핀들축 (44) 의 회전 방향에 따라 검출 리듬이 상이하기 때문에, 검출 리듬의 차이로부터 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단할 수 있다. 이와 같이, 스핀들축 (44) 의 회전수를 검출하기 위한 구성을 이용하여, 저렴하고도 간이한 구성으로 회전 방향을 검출할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 회전 검출 수단 (81) 은 검출부로서 3 개의 차광 플레이트 (82a－82c) 를 구비하는 구성으로 했으나 이 구성에 한정되지 않는다. 회전 검출 수단은 적어도 2 개의 상이한 폭의 검출부를 구비하고 있으면 되고, 예를 들어, 2 개의 차광 플레이트를 사용하여 스핀들축의 회전 방향을 검출하도록 해도 된다. 이하, 도 5 를 참조하여 변형예의 회전 검출 수단에 의한 회전 방향의 검출 동작에 대해 설명한다. 도 5 는 변형예의 회전 검출 수단에 의한 회전 방향의 검출 동작의 설명도이다.

도 5A 에 나타내는 바와 같이, 변형예의 회전 검출 수단 (91) 은 스핀들축 (44) 의 축심을 중심으로 한 원주 방향으로 폭이 상이한 (중심각이 상이한) 2 개의 팬 형상의 차광 플레이트 (92a, 92b) 를 배치하고, 차광 플레이트 (92a, 92b) 의 사이에 동일폭의 슬릿 (93a, 93b) 를 형성하고 있다. 이 회전 검출 수단 (91) 은 2 개의 차광 플레이트 (92a, 92b) 를 센서부 (94) 에서 교대로 검출하기 때문에, 회전 방향이 다르더라도 ON 구간 (T1a), OFF 구간 (T2), ON 구간 (T1b), OFF 구간 (T2), ON 구간 (T1a…) 과 같이 동일한 검출 리듬이 반복된다. 이 경우, 검출 리듬의 선두의 ON 구간에 주목함으로써 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단할 수 있다.

예를 들어, 센서부 (94) 의 초기 위치가 슬릿 (93a) 에 맞춰진 경우에는 선두의 ON 구간으로서 ON 구간 (T1a, T1b) 중 어느 것이 검출되는지에 따라 스핀들축 (44) 의 회전 방향이 판단된다. 선두의 ON 구간으로서 ON 구간 (T1b) 이 검출되면 스핀들축 (44) 의 회전 방향이 반시계 회전 방향이라고 판단된다. 한편, 도 5B 에 나타내는 바와 같이, 선두의 ON 구간으로서 ON 구간 (T1a) 가 검출되면 스핀들축 (44) 의 회전 방향이 시계 회전이라고 판단된다. 단, 센서부 (94) 의 초기 위치를 슬릿 (93b) 에 맞춘 경우에는 판단 결과가 반대로 되기 때문에, 센서부 (94) 의 초기 위치를 파악해 둘 필요가 있다.

또, 도 5C 에 나타내는 바와 같이, 센서부 (94) 의 초기 위치가 차광 플레이트 (92a) 의 도중에 맞춰진 경우에는 선두의 ON 구간의 길이에 따라 스핀들축 (44) 의 회전 방향이 판단된다. 선두의 ON 구간으로서 ON 구간 (T1a) 의 절반 이하의 구간이 검출되면, 스핀들축 (44) 의 회전 방향이 반시계 회전이라고 판단된다. 한편, 도 5D 에 나타내는 바와 같이, 선두의 ON 구간으로서 ON 구간 (T1a) 의 절반 이상의 구간이 검출되면, 스핀들축 (44) 의 회전 방향이 시계 회전 방향이라고 판단된다. 또한, 센서부 (94) 의 초기 위치를 차광 플레이트 (92b) 의 도중에 맞춘 경우에도, 동일하게 하여 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 회전 검출 수단 (81) 이 검출부로서 팬 형상의 차광 플레이트 (82a－82c) 를 구비하는 구성으로 했으나 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 회전 검출 수단 (96) 은 검출부로서 상이한 폭의 직사각형 형상의 차광 플레이트 (97a－97c) 를 구비하여도 된다. 차광 플레이트 (97a－97c) 사이에 슬릿이 존재하지 않게 되지만, 이와 같은 구성이더라도 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 검출할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 검출부로서 차광 플레이트, 센서부로서 파이버 센서를 예시하여 설명했지만 이 구성에 한정되지 않는다. 회전 검출 수단은 검출부를 검출할 수 있는 구성이면 되고, 예를 들어, 검출부로서 금속 플레이트, 센서부로서 자기 센서 등의 근접 센서를 구비하여도 되고, 검출부로서 반사 플레이트, 센서부로서 반사형의 포토 센서를 구비하여도 된다.

또, 본 실시형태에서는 판단 수단 (62) 가 검출 리듬과 제 1, 제 2 리듬을 비교하여 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단하는 구성에 대해 설명했지만 이 구성에 한정되지 않는다. 판단 수단 (62) 는 검출 리듬의 리듬 패턴만으로 스핀들축 (44) 의 회전 방향을 판단해도 된다.

또, 본 실시형태에서는 연삭 장치 (1) 의 스핀들 유닛 (42) 에 대해 설명했지만 이 구성에 한정되지 않는다. 스핀들 유닛은 스핀들축의 회전 방향을 판단할 수 있는 구성이면 되고, 예를 들어 연마 장치나 절삭 장치의 스핀들 유닛이어도 된다. 이 경우, 연마 장치의 스핀들 유닛에는 가공구로서 연마 패드가 장착되고, 절삭 장치의 스핀들 유닛에는 가공구로서 절삭 블레이드가 장착된다.

또, 본 실시형태 및 변형예를 설명했지만, 본 발명의 다른 실시형태로서 상기 실시형태 및 변형예를 전체적 또는 부분적으로 조합한 것이어도 된다.

또, 본 발명의 실시형태는 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경, 치환, 변형되어도 된다. 나아가서는 기술의 진보 또는 파생되는 다른 기술에 의해 본 발명의 기술적 사상을 다른 방법으로 실현할 수 있으면 그 방법을 이용하여 실시되어도 된다. 따라서, 특허 청구의 범위는 본 발명의 기술적 사상의 범위내에 포함될 수 있는 모든 실시형태를 커버하고 있다.

또, 본 실시형태에서는 본 발명을 연삭 장치의 스핀들 유닛에 적용한 구성에 대해 설명했지만, 저렴하고도 간이한 구성으로 스핀들축의 회전 방향을 인식할 수 있는 가공 장치의 스핀들 유닛에 적용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 저렴하고도 간이한 구성으로 스핀들축의 회전 방향을 인식할 수 있다는 효과를 가지고, 특히 인덕션 모터를 사용한 스핀들 유닛 및 가공 장치에 유용하다.

1 : 연삭 장치 (가공 장치)
42 : 스핀들 유닛
43 : 케이싱
44 : 스핀들축
45 : 마운트
46 : 연삭 휠 (가공구)
61 : 인식 수단
62 : 판단 수단
71 : 모터
81, 91, 96 : 회전 검출 수단
82, 92, 97 : 차광 플레이트 (검출부)
83, 93 : 슬릿
84, 94, 98 : 센서부

Claims

가공구를 장착하는 마운트를 접속하는 스핀들축과, 그 스핀들축을 회전 가능하게 지지하는 케이싱과, 그 스핀들축에 연결하여 회전 구동원이 되는 모터와, 그 모터에 의한 그 스핀들축의 회전을 검출하는 회전 검출 수단을 구비하는 스핀들 유닛으로서,
그 회전 검출 수단은 그 스핀들축에 접속하여 그 스핀들축의 축심을 중심으로 원주 방향으로 적어도 2 개의 상이한 폭의 검출부와, 회전하는 그 적어도 2 개의 검출부를 검출하는 센서부를 구비하고,
그 스핀들축을 회전시켜 회전하는 그 적어도 2 개의 검출부를 그 센서부가 검출한 검출 리듬의 차이에 의해 회전 방향을 판단할 수 있게 하는, 스핀들 유닛.
제 1 항에 기재된 스핀들 유닛과, 판단 수단을 구비하는 가공 장치로서,
그 판단 수단은 미리 기억되어 있는 제 1 회전 방향의 제 1 리듬과 그 제 1 회전 방향의 반대 방향이 되는 제 2 회전 방향에서의 제 2 리듬과, 그 센서부가 검출한 검출 리듬을 비교하여 그 스핀들축의 회전 방향을 판단하는, 가공 장치.