JP2023094699A - 治具、装着方法及び取り外し方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】加工工具をマウントに装着するときに、マウントへの衝撃を緩和する。【解決手段】被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、保持面よりも上方に配置され、加工工具が装着されるマウントが先端部に固定されたスピンドルと、チャックテーブルの周りに配置された台座部と、を備える加工装置において、加工工具をマウントに装着する際に利用可能な治具であって、加工工具を支持可能な第1支持部と、第1支持部よりも下方に位置し、台座部により支持される第2支持部と、第1支持部と第2支持部との間に配置される本体部と、を備え、本体部は、気体の注入によって膨張し、気体の排出によって収縮するバルーン部と、バルーン部に気体を注入する注入口と、バルーン部から気体を排出する排出口と、を有し、第1支持部で加工工具が支持された状態でバルーン部を膨張させることにより、マウントに接近する様に加工工具を移動させる治具を提供する。【選択図】図3
Description
本発明は、加工装置のマウントに加工工具を装着する際に利用可能な治具、治具を利用してマウントに加工工具を装着する装着方法、及び、治具を利用してマウントから加工工具を取り外す取り外し方法に関する。
半導体ウェーハ等の被加工物は、例えば、研削装置を用いて所定の厚さに薄化される(例えば、特許文献1参照)。研削装置としては、例えば、インフィード研削を行う装置が知られている。この研削装置は、被加工物を吸引保持した状態で回転可能な円板状のチャックテーブルを備える。チャックテーブルの上方には、研削ユニットが配置されている。
研削ユニットは、鉛直方向に略平行に配置された円柱状のスピンドルを備えており、スピンドルの下端部には、円板状のマウントが固定されている。マウントの下面側には、円環状の研削ホイールが装着される。研削ホイールは、円環状の基台と、基台の一面側において基台の周方向に沿って配置された複数の研削砥石と、を有する。
マウントに研削ホイールを装着する際には、通常、まず、作業者が研削ホイールを手で支持した上で、基台に形成されている複数のねじ穴と、マウントに形成されている複数の貫通孔と、の位置を合わせる。次に、基台の各ねじ穴にボルトを締結する。これにより、研削ホイールがスピンドルに対して固定される。
研削ホイールで被加工物を研削すると、被加工物の研削に伴い研削砥石が消耗するので、定期的に研削ホイールを交換する必要があるが、比較的重量がある研削ホイールの交換作業には労力を要する。そこで、研削ホイールの交換作業時に研削ホイールを支持する治具が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
当該治具は、研削ホイールを支持した状態で回転しながら上昇可能な昇降台を有する。昇降台は、円形の上面を含む円筒形状を有し、昇降台の内周側面には雌ねじが形成されている。昇降台の下部には、円筒形状の支持台が設けられている。
昇降台の雌ねじと、支持台の外周側面に形成されている雄ねじとが、回転可能に結合することで、昇降台は、支持台により回転可能に支持されている。なお、昇降台は、支持台に支持されると共に、支持台の内周部に配置された付勢部によって、所定の力で上方に付勢されている。
当該治具を用いて、研削ホイール等の加工工具をマウントに向かって上昇させるためには、昇降台に加工工具を配置した状態で、昇降台を回転させながら上昇させる。しかし、昇降台の上昇に伴い、研削ホイールの基台の上面と、マウントの下面側とが衝突すると、衝撃によりマウントに傷が付くという問題がある。
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、治具を利用して加工工具をマウントに装着するときに、マウントへの衝撃を緩和することを目的とする。
本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該保持面よりも上方に配置され、加工工具が装着されるマウントが先端部に固定されたスピンドルと、該チャックテーブルの周りに配置された台座部と、を備える加工装置において、該加工工具を該マウントに装着する際に利用可能な治具であって、該加工工具を支持可能な第1支持部と、該第1支持部よりも下方に位置し、該台座部により支持される第2支持部と、該第1支持部と該第2支持部との間に配置される本体部と、を備え、該本体部は、気体の注入によって膨張し、気体の排出によって収縮するバルーン部と、該バルーン部に気体を注入する注入口と、該バルーン部から気体を排出する排出口と、を有し、該第1支持部で該加工工具が支持された状態で該バルーン部を膨張させることにより、該マウントに接近する様に該加工工具を移動させる治具が提供される。
好ましくは、該バルーン部は、該第2支持部から該第1支持部に向かう方向で連結された複数のバルーンを有する。
また、好ましくは、該加工工具は、基台と、該基台に固定された砥石部又はパッド部と、を有し、該第1支持部は、該砥石部又は該パッド部に接触せずに該基台に接触可能である基台接触領域を有する。
また、好ましくは、該第2支持部は、該台座部により支持される脚部と、該脚部の上端部に固定され、該チャックテーブルよりも上方に位置する支持台と、を有し、該バルーン部の下面は、該支持台の上面に接している。
本発明の他の態様によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該保持面よりも上方に配置され、加工工具が装着されるマウントが先端部に固定されたスピンドルと、該チャックテーブルの周りに配置された台座部と、を備える加工装置において、治具を利用して該マウントに該加工工具を装着する装着方法であって、該治具は、該加工工具を支持する第1支持部と、該第1支持部よりも下方に位置し、該台座部により支持される第2支持部と、該第1支持部と該第2支持部との間に配置される本体部と、を備え、該本体部は、気体の注入によって膨張し、気体の排出によって収縮するバルーン部と、該バルーン部に気体を注入する注入口と、該バルーン部から気体を排出する排出口と、を有し、該装着方法は、該第1支持部上に該加工工具を配置する配置工程と、該配置工程の後、該バルーン部に気体を注入し該バルーン部を膨張させることで、該マウントに接近する様に該加工工具を上昇させる上昇工程と、該上昇工程の後、該加工工具の基台が該マウントに接した状態で、該マウントと該基台とを固定する固定工程と、を備える装着方法が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該保持面よりも上方に配置され、加工工具が装着されるマウントが先端部に固定されたスピンドルと、該チャックテーブルの周りに配置された台座部と、を備える加工装置において、治具を利用して該マウントから該加工工具を取り外す取り外し方法であって、該治具は、該加工工具を支持する第1支持部と、該第1支持部よりも下方に位置し、該台座部により支持される第2支持部と、該第1支持部と該第2支持部との間に配置される本体部と、を備え、該本体部は、気体の注入によって膨張し、気体の排出によって収縮するバルーン部と、該バルーン部に気体を注入する注入口と、該バルーン部から気体を排出する排出口と、を有し、該取り外し方法は、該バルーン部に気体を注入して該バルーン部を膨張させることで、該第1支持部を該加工工具に接触させる接触工程と、該接触工程の後、該マウントと該加工工具の基台との固定を解除する解除工程と、該解除工程の後、該バルーン部から気体を排出させて該バルーン部を収縮させることで、該加工工具が該第2支持部に接近する様に該加工工具を下降させる下降工程と、を備える取り外し方法が提供される。
本発明の一態様に係る治具を用いれば、第1支持部で加工工具が支持された状態でバルーン部を膨張させる。バルーン部の膨張により、マウントに接近する様に加工工具を移動させるので、加工工具がマウントに衝突しても、バルーン部の衝撃吸収作用によりマウントへの衝撃を緩和できる。
また、当該治具は、加工工具をマウントに装着する際だけでなく、加工工具をマウントから取り外す際にも利用可能である。当該治具を用いることで、加工工具を手で支持していなくても、マウントに対する加工工具の装着及び取り外し作業を行うことができるので、装着時及び取り外し時における作業者の労力を軽減できる。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、第1の実施形態の治具60が使用される研削装置2について説明する。図1は、研削装置(加工装置)2の一部断面側面図である。なお、X軸方向及びY軸方向は、水平面上において互いに直交し、Z軸方向(上下方向)は、X軸方向及びY軸方向に直交する。
研削装置2は、各構成要素を支持又は収容する基台4を備える。基台4の上面側には、X軸方向に長手部を有する直方体状の凹部4aが形成されている。凹部4aの内側には、ボールねじ式のX軸方向移動機構6が設けられている。
X軸方向移動機構6は、X軸方向に略平行に配置された一対のガイドレール(不図示)を有する。一対のガイドレールには、移動板8がスライド可能に支持されている。移動板8の下面側には、ナット部10が設けられている。
ナット部10には、X軸方向に沿って配置されたねじ軸12が回転可能に連結されている。ねじ軸12は、一対のガイドレールの間に配置されている。ねじ軸12の一端部には、モータ等の駆動源14が連結されている。
駆動源14でねじ軸12を回転させれば、移動板8は、X軸方向に沿って移動する。移動板8の上方には、円板状のチャックテーブル16が配置されている。チャックテーブル16の外径は、例えば、370mmである。
チャックテーブル16は、非多孔質のセラミックスで形成された円板状の枠体を有する。枠体の上部には円板状の凹部が形成されており、この凹部には、多孔質セラミックスで形成された円板状の多孔質板が固定されている。多孔質板の外径は、例えば、300mmである。
枠体には、多孔質板と、エジェクタ等の吸引源(不図示)と、を接続するための流路が形成されている。流路を通じて、多孔質板の上面には負圧が伝達する。枠体の上面と、多孔質板の上面とは、略面一であり、保持面16aを構成している。
図1では、便宜上、保持面16aを略平坦に示すが、保持面16aは、中央部が外周部に比べて僅かに(例えば、20μmだけ)突出した円錐形状を有する。保持面16aに被加工物11を載置した状態で多孔質板に負圧を作用させると、被加工物11は、保持面16aの形状に倣って保持面16aで吸引保持される。
チャックテーブル16は、ベアリング(不図示)を介して円環状のテーブルベース18で回転可能に支持されている。テーブルベース18は、1つの固定支持部20aと、2つの可動支持部20bと、を含む傾き調整機構により支持されている。
固定支持部20aの上端部の高さ位置は固定されているが、可動支持部20bの上端部はZ軸方向に沿って移動可能である。なお、図1では、1つの可動支持部20bのみを示し、他の1つの可動支持部20bが省略されている。
1つの固定支持部20a及び2つの可動支持部20bは、移動板8で支持されている。可動支持部20bの上端部の高さ位置を調整することで、円錐形状の保持面16aの一部が研削面(後述)と略平行となる様に、テーブルベース18の傾きが調整される。
移動板8上には、モータ等の回転駆動源(不図示)が配置されている。回転駆動源の出力軸にはプーリ(不図示)が設けられている。回転駆動源の動力は、チャックテーブル16の下部に接続された回転軸22に伝達される。
回転軸22は、テーブルベース18の中央部に形成された貫通孔(不図示)を通り、テーブルベース18よりも下方に突出している。回転軸22の下端部には、プーリ22aが設けられている。回転軸22のプーリ22aと、回転駆動源のプーリとには、無端ベルト24が架けられている。
回転駆動源の出力軸の回転は、無端ベルト24を介して回転軸22へ伝達される。移動板8の上面には、チャックテーブル16の周りを囲む様に、直方体状の外形を有する中空の台座部26が配置されている。
台座部26の上面26aには、チャックテーブル16を露出させるための円形の開口26bが形成されている(図2参照)。なお、保持面16aの全面は、台座部26の上面26aよりも上方に位置している。
台座部26のX軸方向の両側には、X軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状のカバー部材28が設けられている。カバー部材28は、研削加工時に発生する研削屑、研削水等によるX軸方向移動機構6の汚染を防止する。
X軸方向移動機構6の後方(X軸方向の一方)には、上方に突出する態様で直方体状の支持構造4bが設けられている。支持構造4bは、基台4と一体的に形成されている。支持構造4bの前方(X軸方向の他方)側面には、ボールねじ式の研削送りユニット30が設けられている。
研削送りユニット30は、支持構造4bの前方側面に固定され、且つ、Z軸方向に沿って配置された一対のガイドレール32を備える。一対のガイドレール32には、円形の下面を含む円筒形状の保持部材34が、Z軸方向にスライド可能に固定されている。
保持部材34の後方側には、保持部材34と一体的にナット部36が設けられている。ナット部36には、ねじ軸38が回転可能に連結されている。ねじ軸38は、一対のガイドレール32の間においてZ軸方向に沿って配置されている。
ねじ軸38の上端部には、ねじ軸38を回転させるためのモータ等の駆動源40が連結されている。駆動源40でねじ軸38を回転させると、保持部材34はZ軸方向に沿って移動する。
保持部材34内には、円筒形状のスピンドルハウジング42が設けられている。スピンドルハウジング42には、長手方向がZ軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル44の一部(上端部側)が回転可能に収容されている。
スピンドル44の上端部には、モータ等の回転駆動源が設けられている。スピンドル44の下端部(先端部)44aは、保持部材34の下面に形成された貫通開口を介して、保持部材34よりも下方に突出している。但し、スピンドル44は、保持面16aよりも上方に配置されている。
スピンドル44の下端部44aには、円板状のマウント46が固定されている。図2に示す様に、マウント46には、ボルト48により、円環状の研削ホイール(加工工具)50が装着されている。
スピンドル44、マウント46、研削ホイール50等は、被加工物11を研削するための研削ユニット52を構成する。マウント46の外周部には、マウント46の周方向に沿って略等間隔に複数の(例えば、6個の)貫通孔46a1が形成されている。
研削ホイール50は、マウント46と略同径の外径(例えば、300mm)を有する円環状の基台50aを含む。基台50aは、アルミニウム合金等の金属で形成されている。
基台50aの上面側には、基台50aの周方向に沿って略等間隔に複数の(例えば、6個の)ねじ穴50a1が形成されている。1つのねじ穴50a1は、1つの貫通孔46a1とZ軸方向で対応する様に配置される。
貫通孔46a1とねじ穴50a1とを位置合わせした状態で、ボルト48のねじをねじ穴50a1に締結すれば、研削ホイール50がマウント46を介してスピンドル44に装着される。なお、図1では、ボルト48を省略している。
研削ホイール50の基台50aの上面50a2とは反対側に位置する下面側には、複数の研削砥石(砥石部)50bが固定されている。各研削砥石50bは、ダイヤモンド又はcBN(cubic boron nitride)等で形成された砥粒と、樹脂、セラミックス又は金属等で形成され砥粒を固定する結合材(ボンド材)と、を有する。
複数の研削砥石50bは、それぞれ略ブロック形状を有し、基台50aの周方向に沿って略等間隔に配置されている。スピンドル44を回転させると、複数の研削砥石50bの下面の軌跡により、円環状の研削面が形成される。
ここで、図1に戻る。研削ホイール50により研削される被加工物11は、例えば、円板状のシリコン製のウェーハである。被加工物11の表面11a側には、IC(Integrated Circuit)等のデバイスが形成されている。
被加工物11の研削時には、デバイスの保護のために、表面11a側に樹脂製の保護テープ13を貼り付ける。そして、研削装置2の前方に位置する搬入搬出位置A1にチャックテーブル16を配置した状態で、裏面11bが露出する様に、保持面16aに被加工物11を配置する。
次に、表面11a側を保持面16aで吸引保持し、チャックテーブル16を研削位置A2へ移動させる。研削位置A2では、チャックテーブル16を所定の回転数(例えば、300rpm)で回転させると共に、スピンドル44を所定の回転数(例えば、3200rpm)で回転させる。
この状態で、研削砥石50bに純水等の研削水を所定の流量で供給しながら、研削送りユニット30で研削ユニット52を下方に所定の速度(例えば、1.0μm/s)で下降させる(即ち、研削送りする)。研削面が裏面11bに接触することにより、裏面11b側が研削される。
被加工物11が所定の厚さとなるまで被加工物11を薄化した後、研削ユニット52を上昇させ、チャックテーブル16を搬入搬出位置A1に戻す。次いで、研削済みの被加工物11を取り出し、新たな被加工物11を同様にチャックテーブル16に載置する。
この様にして、複数の被加工物11の研削を順次行う。研削を進めるにつれて、研削砥石50bは摩耗するので、使用済みの研削ホイール50を、新たな研削ホイール50に交換する必要がある。
研削ホイール50の交換には、治具60を利用する。図2は、研削ホイール50、治具60等の分解斜視図である。治具60は、アルミニウム合金等の金属で形成された第1支持部62を有する。
図3に示す様に、第1支持部62は、円錐台状の基台接触領域62aと、円板状のベース部62bと、を含む。第1支持部62は、基台接触領域62aの外周側面62a1が基台50aの内周側面50a3に接触した状態で、研削ホイール50を支持する。
それゆえ、第1支持部62は、研削砥石50bに接触すること無く、研削ホイール50を支持可能である。また、第1支持部62の高さ62cは、研削ホイール50が第1支持部62で支持された状態で研削砥石50bの下面が本体部64の上面64a1に接触しない程度に、十分に高い。
従って、新たな研削ホイール50をマウント46に装着する際に、第1支持部62で研削ホイール50を支持しても、治具60の構成要素に研削砥石50bが接触しない。それゆえ、治具60に付着したごみ等で研削砥石50bが汚染されることを防止できる。
加えて、治具60が研削ホイール50を支持した状態で治具60の構成要素に研削砥石50bが接触しないので、研削ホイール50が上昇して基台50aがマウント46に接触しても、研削砥石50bはZ軸方向で物理的に挟持されない。それゆえ、研削ホイール50の取り付け時における研削砥石50bの損傷を低減できる。
第1支持部62の下面62b1には、蛇腹状の側部を有する円筒形状の本体部64の上面64a1が接着剤等で固定されている。本体部64は、バルーン部64aを有する。図3は、収縮状態のバルーン部64a等を示す図である。
バルーン部64aは、例えば、樹脂製の繊維で形成された織布や、樹脂、ゴム等の膜で形成されている。バルーン部64aは、その側部に円筒型蛇腹を有し、高さ方向60a(即ち、第2支持部72(後述)から第1支持部62に向かう方向)に沿って交互に山及び谷が配置されている。
バルーン部64aが円筒型蛇腹を有することで、バルーン部64aは、膨張時にバルーン部64aの径方向に比べて高さ方向60aに沿って膨みやすくなる。更に、バルーン部64aの収縮時に、バルーン部64aを高さ方向60aに沿ってコンパクトにたたむこともできる。
本実施形態では、バルーン部64aの膨張により、マウント46に接近する様に研削ホイール50を移動させるので、研削ホイール50がマウント46に衝突しても、バルーン部64aの衝撃吸収作用によりマウント46への衝撃を緩和できる。
加えて、本実施形態の治具60は、特許文献2に記載の治具に比べて、昇降台を上方に付勢する付勢部を有しない。本実施形態の治具60では、付勢部を有しない分だけ、構造を簡素化できると共に、治具60の重量を軽くできる。
バルーン部64aの内部には、1つながりの空間が形成されており、この空間は、注入排出口64bに接続されている。注入排出口64bは、例えば、バルーン部64aの側部の下端部に設けられている。なお、図3では、注入排出口64bを黒丸で示す。
注入排出口64bは、エア(気体)70a(図4参照)をバルーン部64aに注入するための注入口、及び、バルーン部64aからエア70aを排出するための排出口として機能する。
注入排出口64bには、配管68を介してエア供給源70が接続されている。エア供給源70は、工場等の建物に設置されており、エアコンプレッサ、フィルタ、エアタンク等を含む。
配管68の途中には、バルーン部64aにエア70aを注入する際に開状態とされる第1電磁弁68aが設けられている。また、第1電磁弁68aと注入排出口64bとの間には、バルーン部64a内のエア70aを排出する際に開状態とされる第2電磁弁68bが設けられている。
本実施形態の第1電磁弁68a及び第2電磁弁68bは、作業者の手作業で開閉が制御される手動制御式であるが、研削装置2に設けられたコンピュータからの制御信号で開閉が制御されてもよい。
なお、注入排出口64bへ供給されるエア70aの圧力、流量等を制御するために、エア供給源70と、第1電磁弁68aとの間には、例えば、比例制御弁(不図示)が設けられる。
バルーン部64aの下面64a2は、円筒形状の第2支持部72の上面72a1に接しており、接着剤等で固定されている。この様に、バルーン部64aは、第1支持部62と第2支持部72との間に配置されている。
第1支持部62よりも下方に位置する第2支持部72は、円板状の支持台72aを有する。支持台72aの上面72a1は、接着剤等でバルーン部64aの下面64a2に固定されている。
支持台72aの下面の外周部には、円筒形状の脚部72bの上端部が固定されている。脚部72bは、その下面が台座部26の上面26aと接した状態で、台座部26で支持されている。
脚部72bは、高さ方向60aにおいて、台座部26の上面26aの高さ位置から保持面16aの最も高い位置までの距離よりも長い所定の長さを有する。それゆえ、第2支持部72の脚部72bを台座部26に配置した場合、支持台72aは、チャックテーブル16よりも上方に必ず位置する。
従って、治具60が台座部26で支持された場合に、第2支持部72は、保持面16aに接触しない。これにより、支持台72aに付着したごみ等で保持面16aが汚染されることを防止できる。
治具60が台座部26で支持された状態で、第1電磁弁68aを開状態、且つ、第2電磁弁68bを閉状態とすると、バルーン部64aにエア70aが注入され、バルーン部64aが高さ方向60aに沿って膨張する。
図4は、膨張状態のバルーン部64aを示す図である。バルーン部64aを膨張させることにより、マウント46に接近する様に研削ホイール50を上方に移動させることができる。
例えば、バルーン部64aの上面64a1から下面64a2までの高さが10cm以上15cm以下の所定値となるまでバルーン部64aを膨張させると、基台50aの上面50a2がマウント46の下面46a2に接触する。
この状態において、ボルト48でマウント46と研削ホイール50とを固定すれば、研削ホイール50がマウント46を介してスピンドル44に装着される。次に、図5から図8を参照し、治具60を利用してマウント46に研削ホイール50を装着する装着方法を説明する。
図5は、装着方法のフロー図である。なお、図5から図8では、マウント46に研削ホイール50が固定されていない状況で、マウント46に研削ホイール50を装着する場合を説明する。
まず、チャックテーブル16を搬入搬出位置A1に移動させた後、治具60で保持面16aを覆う様に治具60を台座部26上に配置した上で、第1支持部62上に研削ホイール50を配置する(配置工程S10)。
図6は、配置工程S10を示す図である。配置工程S10では、上述の様に、基台接触領域62aが研削砥石50bに接触せずに、基台50aの内周側面50a3に接する様に、第1支持部62上に研削ホイール50を配置する。
配置工程S10の後、X軸方向移動機構6によりチャックテーブル16をスピンドル44の直下に位置する交換位置A3(図1参照)に移動させる。そして、研削ホイール50が第1支持部62で支持された状態で、第2電磁弁68bの閉状態を維持したまま、第1電磁弁68aを開状態とする。
これにより、バルーン部64aにエア70aが注入され、バルーン部64aが膨張する。バルーン部64aの膨張により、基台50aがマウント46に接近する様に、研削ホイール50は高さ方向60aに沿って上昇する(上昇工程S20)。
図7は、上昇工程S20を示す図である。上昇工程S20では、基台50aの上面50a2がマウント46の下面46a2に接するまで、研削ホイール50を高さ方向60aに沿って膨張させる。なお、バルーン部64aの上昇速度は、エア70aの流量により適宜調整される。
上面50a2が下面46a2に接した後、第1電磁弁68aを閉状態とする。上昇工程S20の後、基台50aの上面50a2がマウント46の下面46a2に接した状態で、ボルト48によりマウント46と基台50aとを固定する(固定工程S30)。図8は、固定工程S30を示す図である。
治具60を用いれば、バルーン部64aの膨張により、マウント46に接近する様に研削ホイール50を移動させるので、上昇工程S20において研削ホイール50がマウント46に衝突しても、バルーン部64aの衝撃吸収作用によりマウント46への衝撃を緩和できる。
次に、図9から図12を参照し、治具60を利用してマウント46から研削ホイール50を取り外す取り外し方法を説明する。図9は、取り外し方法のフロー図である。マウント46から研削ホイール50を取り外す際には、まず、チャックテーブル16を搬入搬出位置A1に移動させた上で、治具60を台座部26上に配置する。
次に、チャックテーブル16を交換位置A3に移動させる。そして、第2電磁弁68bの閉状態を維持したまま、第1電磁弁68aを開状態とすることで、バルーン部64aにエア70aを注入し、バルーン部64aを膨張させる。
これにより、第1支持部62を上昇させ、研削ホイール50の基台50aの内周側面50a3に、第1支持部62の基台接触領域62aを接触させる(接触工程S40)。基台接触領域62aが内周側面50a3に接した後、第1電磁弁68aを閉状態とする。
図10は、接触工程S40後の治具60等を示す図である。接触工程S40の後、ボルト48を取り外すことで、マウント46と研削ホイール50の基台50aとの固定を解除する(解除工程S50)。図11は、解除工程S50を示す図である。
解除工程S50の後、第1電磁弁68aの閉状態を維持したまま、第2電磁弁68bを開状態とすることで、バルーン部64aからエア70aを排出させて、バルーン部64aを高さ方向60aに沿って収縮させる。
これにより、研削ホイール50が第2支持部72に接近する様に研削ホイール50を下降させる(下降工程S60)。図12は、下降工程S60を示す図である。
治具60を用いることで、研削ホイール50を手で支持していなくてもボルト48の取り付け及び取り外し等の作業を行うことができるので、研削ホイール50の装着時及び取り外し時における作業者の労力を軽減できる。
次に、第2の実施形態の治具60について説明する。図13は、第2の実施形態における収縮状態のバルーン部64a等を示す図である。第2の実施形態は、バルーン部64aの構造が、第1の実施形態と異なる。
第2の実施形態のバルーン部64aは、高さ方向60aに沿って直列的に連結され、且つ、側部にそれぞれ円筒型蛇腹を有する上方バルーン64c及び下方バルーン64d(複数のバルーン)を有する。上方バルーン64cの内部の空間と、下方バルーン64dの内部の空間とは、境界64eで隔てられており、互いに独立している。
上方バルーン64cの側部の下端部には、第1の注入排出口64b1が設けられており、下方バルーン64dの側部の下端部には、第2の注入排出口64b2が設けられている。なお、図13では、第1の注入排出口64b1及び第2の注入排出口64b2を黒丸で示す。
第1の注入排出口64b1を介したエア70aの注入又は排出により、上方バルーン64cは膨張又は縮小し、第2の注入排出口64b2を介したエア70aの注入又は排出により、下方バルーン64dは膨張又は縮小する。
本実施形態では、上方バルーン64c及び下方バルーン64dの一方が破損してエア70aがリークしても、上方バルーン64c及び下方バルーン64dの他方を膨張及び収縮させることで、バルーン部64aの機能をある程度維持できる。
それゆえ、例えば、上方バルーン64cが破れてエア70aがリークした場合でも、研削ホイール50が傾いて治具60から落下するリスクを低減できる。なお、第2の実施形態では、バルーン部64aを、2つのバルーンで構成したが、3つ以上のバルーンで構成してもよい。
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、マウント46に対する装着及び取り外しの対象が、研削ホイール50ではなく研磨ホイール(加工工具)80である。つまり、第3の実施形態の加工装置は、研磨装置82である(図14(A)参照)。
図14(A)は、第3の実施形態における収縮状態のバルーン部64a等を示す図であり、図14(B)は、研磨ホイール80及び第1支持部92の拡大図である。研磨ホイール80は、アルミニウム合金等の金属で形成された円環状の基台80aを有する。
基台80aの径方向の中央部には、貫通口80a1が形成されている。貫通口80a1は、研磨時に被加工物11等へ供給される研磨液の供給路となる。基台80aの下面側には、樹脂が含浸された不織布、発泡樹脂等で形成された環状のパッド部80bが設けられている。
パッド部80bには、ダイヤモンド等で形成された砥粒(不図示)が設けられてもよい。なお、パッド部80bに砥粒が設けられていない場合には、遊離砥粒が混入された研磨液が、パッド部80bに供給される。パッド部80bは、貫通口80a1と略同心状に配置され、且つ、貫通口80a1よりも大径の貫通口80b1を有する。
研磨ホイール80の外径は、例えば、450mmである。研磨ホイール80は、上述の治具60と略同じ構造の治具90で支持される。それゆえ、治具60と略同じ構成については説明を省略する。
治具90は、第1支持部62とは異なる形状の第1支持部92を有する。第1支持部92は、円柱状の基台接触領域92aと、基台接触領域92aよりも大径の円板状のベース部92bと、を含む。
図14(B)に示す様に、第1支持部92は、基台接触領域92aの上面92a1が基台80aの径方向の中心部に位置する露出面80a3に接触した状態で、研磨ホイール80を支持する。それゆえ、第1支持部92は、パッド部80bに接触せずに、研磨ホイール80を支持可能である。
また、基台接触領域92aの高さ92cは、研磨ホイール80が第1支持部92で支持された状態でパッド部80bの下面がベース部92bの上面92b1に接触しない程度に、十分に高い。
従って、新たな研磨ホイール80をマウント46に装着する際に、第1支持部92で研磨ホイール80を支持しても、治具90の構成要素にパッド部80bが接触しないので、治具90に付着したごみ等でパッド部80bが汚染されることを防止できる
なお、基台接触領域92aは、基台80aの径方向の中心部に位置する露出面80a3に代えて、又は、露出面80a3と共に、基台80aの径方向の外周部の少なくとも三箇所を支持又は固定する突起部(不図示)を有してもよい。
第3の実施形態でも、第1の実施形態と同様に、バルーン部64aを膨張及び収縮させることで、研磨ホイール80を上昇及び下降させることができる。それゆえ、配置工程S10から固定工程S30までの装着方法や、接触工程S40から下降工程S60までの取り外し方法も同様に実施できる。
図14(A)に示す状態で、第2電磁弁68bの閉状態を維持したまま、第1電磁弁68aを開状態とすると、バルーン部64aへエア70aが注入され、バルーン部64aが高さ方向90aに沿って膨張する。
図15は、第3の実施形態における膨張状態のバルーン部64a等を示す図である。基台80aの上面80a2がマウント46の下面46a2に接するまで研磨ホイール80を上昇させた後、第1電磁弁68aを閉状態とする。
本実施形態でも、バルーン部64aの膨張により、マウント46に接近する様に研磨ホイール80を移動させるので、研磨ホイール80がマウント46に衝突しても、バルーン部64aの衝撃吸収作用によりマウント46への衝撃を緩和できる。
なお、第1電磁弁68aの閉状態を維持したまま、第2電磁弁68bを開状態とすることで、バルーン部64aからエア70aを排出させて、バルーン部64aを高さ方向90aに沿って収縮させることもできる。
治具90を用いることで、研磨ホイール80を手で支持していなくてもボルト48の取り付け及び取り外し等の作業を行うことができるので、研磨ホイール80の装着時及び取り外し時における作業者の労力を軽減できる。
その他、上述の実施形態に係る構造、方法等は、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できる。研削装置2や研磨装置82には、洗浄用のエアノズル(不図示)が設けられている場合がある。
このエアノズルに接続されるエア供給源を、上述のエア供給源70として利用すれば、既存の設備を利用して治具60,90を使用できる。しかし、バルーン部64aに注入される気体は、エア70aに限定されない。
エア70aに代えて、他の気体(窒素ガス、炭酸ガス等)を使用してもよい。また、上述の実施形態では、エア70aの注入口と排出口とを1つの注入排出口64bとしたが、注入口と、排出口とを、個別に設けてもよい。
ところで、バルーン部64aの膨張時及び収縮時に、バルーン部64aが高さ方向60a,90aに沿って膨張及び収縮する様に、支柱等のガイド部材(不図示)を設けてもよい。
上述の研削装置2、研磨装置82は、作業者が被加工物11を手作業で搬入する所謂マニュアル型であるが、カセットに収容された被加工物11が装置内へ自動搬送され、研削、研磨後の洗浄まで行う所謂フルオート型であってもよい。
また、研削装置2は、インフィード研削に限定されず、クリープフィード研削を行う装置であってもよい。研磨装置82は、湿式研磨に限定されず、乾式研磨を行う装置であってもよい。
2:研削装置(加工装置)、4:基台、4a:凹部、4b:支持構造
6:X軸方向移動機構、8:移動板
10:ナット部、12:ねじ軸、14:駆動源
11:被加工物、11a:表面、11b:裏面、13:保護テープ
16:チャックテーブル、16a:保持面、18:テーブルベース
20a:固定支持部、20b:可動支持部
22:回転軸、22a:プーリ、24:無端ベルト
26:台座部、26a:上面、26b:開口、28:カバー部材
30:研削送りユニット、32:ガイドレール、34:保持部材、36:ナット部
38:ねじ軸、40:駆動源、42:スピンドルハウジング
44:スピンドル、44a:下端部(先端部)
46:マウント、46a1:貫通孔、46a2:下面
48:ボルト、50:研削ホイール(加工工具)
50a:基台、50a1:ねじ穴、50a2:上面、50a3:内周側面
50b:研削砥石(砥石部)、52:研削ユニット
60:治具、60a:高さ方向
62:第1支持部、62a:基台接触領域、62a1:外周側面
62b:ベース部、62b1:下面、62c:高さ
64:本体部、64a:バルーン部、64a1:上面、64a2:下面
64b:注入排出口、64b1:第1の注入排出口、64b2:第2の注入排出口
64c:上方バルーン、64d:下方バルーン、64e:境界
68:配管、68a:第1電磁弁、68b:第2電磁弁
70:エア供給源、70a:エア(気体)
72:第2支持部、72a:支持台、72a1:上面、72b:脚部
80:研磨ホイール(加工工具)
80a:基台、80a1:貫通口、80a2:上面、80a3:露出面
80b:パッド部、80b1:貫通口、82:研磨装置(加工装置)
90:治具、90a:高さ方向
92:第1支持部、92a:基台接触領域、92a1:上面
92b:ベース部、92b1:上面、92c:高さ
A1:搬入搬出位置、A2:研削位置、A3:交換位置
S10:配置工程、S20:上昇工程、S30:固定工程
S40:接触工程、S50:解除工程、S60:下降工程
6:X軸方向移動機構、8:移動板
10:ナット部、12:ねじ軸、14:駆動源
11:被加工物、11a:表面、11b:裏面、13:保護テープ
16:チャックテーブル、16a:保持面、18:テーブルベース
20a:固定支持部、20b:可動支持部
22:回転軸、22a:プーリ、24:無端ベルト
26:台座部、26a:上面、26b:開口、28:カバー部材
30:研削送りユニット、32:ガイドレール、34:保持部材、36:ナット部
38:ねじ軸、40:駆動源、42:スピンドルハウジング
44:スピンドル、44a:下端部(先端部)
46:マウント、46a1:貫通孔、46a2:下面
48:ボルト、50:研削ホイール(加工工具)
50a:基台、50a1:ねじ穴、50a2:上面、50a3:内周側面
50b:研削砥石(砥石部)、52:研削ユニット
60:治具、60a:高さ方向
62:第1支持部、62a:基台接触領域、62a1:外周側面
62b:ベース部、62b1:下面、62c:高さ
64:本体部、64a:バルーン部、64a1:上面、64a2:下面
64b:注入排出口、64b1:第1の注入排出口、64b2:第2の注入排出口
64c:上方バルーン、64d:下方バルーン、64e:境界
68:配管、68a:第1電磁弁、68b:第2電磁弁
70:エア供給源、70a:エア(気体)
72:第2支持部、72a:支持台、72a1:上面、72b:脚部
80:研磨ホイール(加工工具)
80a:基台、80a1:貫通口、80a2:上面、80a3:露出面
80b:パッド部、80b1:貫通口、82:研磨装置(加工装置)
90:治具、90a:高さ方向
92:第1支持部、92a:基台接触領域、92a1:上面
92b:ベース部、92b1:上面、92c:高さ
A1:搬入搬出位置、A2:研削位置、A3:交換位置
S10:配置工程、S20:上昇工程、S30:固定工程
S40:接触工程、S50:解除工程、S60:下降工程
Claims (6)
- 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該保持面よりも上方に配置され、加工工具が装着されるマウントが先端部に固定されたスピンドルと、該チャックテーブルの周りに配置された台座部と、を備える加工装置において、該加工工具を該マウントに装着する際に利用可能な治具であって、
該加工工具を支持可能な第1支持部と、
該第1支持部よりも下方に位置し、該台座部により支持される第2支持部と、
該第1支持部と該第2支持部との間に配置される本体部と、を備え、
該本体部は、
気体の注入によって膨張し、気体の排出によって収縮するバルーン部と、
該バルーン部に気体を注入する注入口と、
該バルーン部から気体を排出する排出口と、
を有し、
該第1支持部で該加工工具が支持された状態で該バルーン部を膨張させることにより、該マウントに接近する様に該加工工具を移動させることを特徴とする治具。 - 該バルーン部は、該第2支持部から該第1支持部に向かう方向で連結された複数のバルーンを有することを特徴とする請求項1に記載の治具。
- 該加工工具は、基台と、該基台に固定された砥石部又はパッド部と、を有し、
該第1支持部は、該砥石部又は該パッド部に接触せずに該基台に接触可能である基台接触領域を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の治具。 - 該第2支持部は、
該台座部により支持される脚部と、
該脚部の上端部に固定され、該チャックテーブルよりも上方に位置する支持台と、
を有し、
該バルーン部の下面は、該支持台の上面に接していることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の治具。 - 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該保持面よりも上方に配置され、加工工具が装着されるマウントが先端部に固定されたスピンドルと、該チャックテーブルの周りに配置された台座部と、を備える加工装置において、治具を利用して該マウントに該加工工具を装着する装着方法であって、
該治具は、
該加工工具を支持する第1支持部と、
該第1支持部よりも下方に位置し、該台座部により支持される第2支持部と、
該第1支持部と該第2支持部との間に配置される本体部と、を備え、
該本体部は、
気体の注入によって膨張し、気体の排出によって収縮するバルーン部と、
該バルーン部に気体を注入する注入口と、
該バルーン部から気体を排出する排出口と、
を有し、
該装着方法は、
該第1支持部上に該加工工具を配置する配置工程と、
該配置工程の後、該バルーン部に気体を注入し該バルーン部を膨張させることで、該マウントに接近する様に該加工工具を上昇させる上昇工程と、
該上昇工程の後、該加工工具の基台が該マウントに接した状態で、該マウントと該基台とを固定する固定工程と、
を備えることを特徴とする装着方法。 - 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該保持面よりも上方に配置され、加工工具が装着されるマウントが先端部に固定されたスピンドルと、該チャックテーブルの周りに配置された台座部と、を備える加工装置において、治具を利用して該マウントから該加工工具を取り外す取り外し方法であって、
該治具は、
該加工工具を支持する第1支持部と、
該第1支持部よりも下方に位置し、該台座部により支持される第2支持部と、
該第1支持部と該第2支持部との間に配置される本体部と、を備え、
該本体部は、
気体の注入によって膨張し、気体の排出によって収縮するバルーン部と、
該バルーン部に気体を注入する注入口と、
該バルーン部から気体を排出する排出口と、
を有し、
該取り外し方法は、
該バルーン部に気体を注入して該バルーン部を膨張させることで、該第1支持部を該加工工具に接触させる接触工程と、
該接触工程の後、該マウントと該加工工具の基台との固定を解除する解除工程と、
該解除工程の後、該バルーン部から気体を排出させて該バルーン部を収縮させることで、該加工工具が該第2支持部に接近する様に該加工工具を下降させる下降工程と、
を備えることを特徴とする取り外し方法。
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