JP4102250B2

JP4102250B2 - Grinding equipment

Info

Publication number: JP4102250B2
Application number: JP2003150157A
Authority: JP
Inventors: 国広斎田; 史朗村井; 聡史本保; 知之河津
Original assignee: 株式会社日平トヤマ
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP2004351542A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウェーハ、アルミハードディスク、ガラスハードディスク等の電子部品、光学部品を高品位に、超精密に表面加工する研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による研削装置として自動工具交換（以下、ＡＴＣという）装置付きＮＣ研削盤を例に挙げて簡単に説明する（例えば特許文献１参照）。図６は、従来のＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤の左側面を示す模式図である。
【０００３】
図６に示すように、ＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤３０は、主軸２４を回転可能に軸支する主軸ヘッド２６と、ベッド１１に載置された回転テーブル装置４０と、自動工具交換装置５０（以下、ＡＴＣ装置５０）というと、工具ストッカ６０とから構成されている。
【０００４】
主軸ヘッド２６は、ベッド１１の上部のフレーム１２に固定された主軸台２０上に支持され、主軸台２０には、昇降用モータ２１の駆動により主軸ヘッド２６を上下に移動させるためのＺ１軸の主軸昇降機構が備えられている。
【０００５】
また、主軸２４内には、第２の研削用工具である荒加工用砥石工具２３等の自動工具交換用の工具を固定するクランプ機構（図７中のドローバー１７、ボール１８，１８，…等）が内蔵されており、主軸ヘッド２６には、主軸２４を回転させるためのビルトインモータ２５等の回転機構が設けられている。主軸２４の下端面には、第１の研削用工具である仕上げ用砥石工具２２が直付けにて固定されている。
【０００６】
回転テーブル装置４０は、例えば、電子部品の１つである半導体ウェーハＷＨ（ワークＷともいう）を吸着固定し、回転させるための装置であり、ベッド１１上に設けられている。
【０００７】
回転テーブル４１のテーブル上面は、多孔質の吸着パッドが備えられた吸着面となっており、加工中の浮き上がりを防止して均一な厚みに加工することができるように、微細な穴から空気を抜き取る真空チャックとなっている。
【０００８】
ＡＴＣ装置５０は、回転テーブル４１の後部（図６では左側）に設けられており、昇降用モータの駆動よりＡＴＣ装置５０のアーム５１，５２を上下（Ｚ２軸）に移動させるためのＡＴＣ装置昇降機構と、ＡＴＣ装置５０を任意の角度に割り出された旋回可能な旋回装置と、主軸位置の工具、例えば、荒加工用砥石工具２３と工具ストッカ６０までエアーシリンダの駆動により伸縮可能なＸ２軸方向に移動可能とする移動機構が備えられている。
【０００９】
さらに、工具ストッカ６０は、ＡＴＣ装置５０の後部（図６では左側）に設けられている。工具ストッカ６０はＡＴＣ装置５０の旋回中心であるＺ２軸を中心とする円弧状に形成された円弧状ストッカ６５からなり、複数個の工具の貯蔵が可能である。
【００１０】
このようなＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤３０での荒加工用砥石工具２３にて半導体ウェーハＷＨの荒研削加工が終了すると、荒加工用砥石工具２３とカバー手段であるカバー部材１４とが交換される。
【００１１】
図７は、カバー部材１４のカバー本体部１４ａのみが装着された主軸２４を示す断面図である。この場合のカバー部材１４は、テーパシャンク形状をしたカバー本体部１４ａとＡＴＣ用のカバーホルダ部１４ｂとが２ピースとなって嵌合されており、カバー本体部１４ａが工具取付穴である主軸テーパ穴１６に嵌合してクランプされると、カバーホルダ１４ｂは分離し、外される。
【００１２】
そして、主軸２４に直付けにされた仕上げ用砥石工具２２の仕上げ用砥石２２ａにて半導体ウェーハＷＨの最終の仕上げ研削加工が行われ、所定の形状精度に仕上げられる。
【００１３】
また、前記仕上げ工程時には、図７に示すように、カバー部材１４のカバー本体部１４ａによって主軸２４の主軸テーパ穴１６が閉塞された状態に保たれ、これにより主軸テーパ穴１６内に外部から半導体ウェーハＷＨの切り屑等が侵入するのを遮断するようにしている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１４４１８３号公報（段落番号［００４３］〜［００６４］、図１、図７）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載のＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤３０を用いて半導体ウェーハＷＨの仕上げ工程を行うときには、予め荒加工用砥石工具２３を主軸２４から取り外した状態で、カバー部材１４を主軸テーパ穴１６に取り付けておく必要がある。
【００１６】
即ち、前記仕上げ工程を行うときには、まず、荒加工用砥石工具２３をＡＴＣ装置５０のアーム５１で把持し、この荒加工用砥石工具２３を、ドローバー１７及びボール１８等を用いて主軸２４から取り外すと共に、工具ストッカ６０に載置されたカバー部材１４をＡＴＣ装置５０のアーム５１で把持する。そして、ＡＴＣ装置５０をＺ２軸を中心として１８０度回転させ、図７に示すようにアーム５１によってカバー部材１４のカバー本体部１４ａを主軸テーパ穴１６内に嵌合させ、この状態でカバー本体部１４ａをドローバー１７及びボール１８でクランプする。
【００１７】
このように、カバー部材１４を主軸テーパ穴１６に取り付けるために、ＡＴＣ装置５０による動作回数が増え、その結果、半導体ウェーハＷＨの仕上げ工程全体に要する時間が増大して生産性が低下するという問題があった。
【００１８】
また、カバー部材１４を、ＡＴＣ装置５０のアーム５１を用いて主軸テーパ穴１６に取り付ける際に、カバー部材１４の軸心と主軸テーパ穴１６の軸心とが一致せず、カバー部材１４の取り付けを円滑に行えないことがあるという問題があった。
【００１９】
さらに、カバー部材１４を、ＡＴＣ装置５０のアーム５１を用いて主軸テーパ穴１６から取り外す際には、ＡＴＣ装置５０の誤作動によってカバー部材１４をアーム５１によって円滑に把持できないことがあり、トラブルの原因になるという問題があった。
【００２０】
そこで、本発明は、ＡＴＣ装置によるカバー部材（カバー手段）の取付作業及び取外し作業をなくし、工程全体に要する時間を短縮して生産性を高めることができるようにした研削装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、主軸ヘッドに回転可能に軸支されて先端側の端面に工具取付穴が開口した主軸と、前記主軸の先端側の外周に設けられた第１の研削用工具と、前記主軸の工具取付穴に着脱可能に設けられた第２の研削用工具と、前記第２の研削工具を前記工具取付穴から脱着した状態で前記工具取付穴を閉塞するカバー手段とを備えてなる研削装置において、前記カバー手段は、前記主軸の先端側に回動可能に設けられた回動軸と、前記回動軸に設けられたウエイトと、前記ウエイトまたは回動軸に設けられたシャッタとを有する第１の回動部材と、同じく前記主軸の先端側に回動可能に設けられた回動軸と、前記回動軸に設けられたウエイトと、前記ウエイトまたは回動軸に設けられたシャッタとを有する第２の回動部材と、によって構成し、前記第１，第２の回動部材は、前記主軸の回転時に前記各ウエイトにそれぞれ作用する遠心力で回動することにより、前記各シャッタを互いに衝合させて前記工具取付穴を閉塞することを特徴とする研削装置である。
【００２２】
請求項１に記載の研削装置によれば、主軸の回転時には、第１，第２の回動部材に設けられたウエイトに遠心力が作用することにより、これら各回動部材が回動軸を中心として回動し、その結果、各シャッタが衝合して（閉じて）主軸の工具取付穴を閉塞することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、第１，第２の回動部材が遠心力で回動する方向とは逆向きに前記第１，第２の回動部材を常時付勢する付勢部材を備えることを特徴とする研削装置である。
【００２４】
請求項２に記載の研削装置によれば、主軸の回転停止時には、付勢部材によって第１，第２の回動部材のシャッタを開いて工具取付穴を外部に開口させることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、主軸の先端側には、第１，第２の回動部材が付勢部材の付勢力によって回動するときに、前記第１，第２の回動部材の回動を規制するストッパを設けたことを特徴とする研削装置である。
【００２６】
請求項３に記載の研削装置によれば、主軸の回転停止時に付勢部材により第１，第２の回動部材が回動したときには、これら回動部材がストッパに係合することにより、これ以上回動部材が回動するのを規制することができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、主軸の先端側には、第１，第２の回動部材のシャッタが衝合するときの衝撃力を緩衝する緩衝部材を設けたことを特徴とする研削装置である。
【００２８】
請求項４に記載の研削装置によれば、主軸の回転時に第１，第２の回動部材のシャッタが衝合したときには、このときの衝撃力を緩衝部材によって緩衝することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る研削装置をＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤に適用した場合を例に挙げ、図１ないし図５の添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１（ａ）は、主軸テーパ穴に荒加工用砥石工具を取り付けた状態を示す部分断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係るＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤７０は、先端側の端面である下端面に工具取付穴である主軸テーパ穴７２が開口して図５中の矢示Ａ方向に回転する主軸７３と、この主軸７３の下端側外周に固着して設けられて主軸７３の一部を構成するディスク７４と、仕上げ用砥石７５ａを有してディスク７４の外周側に固着して設けられた第１の研削用工具である仕上げ用砥石工具７５と、主軸テーパ穴７２内に着脱可能に設けられた第２の研削用工具である荒加工用砥石工具７６と、この荒加工用砥石工具７６を主軸テーパ穴７２から脱着したときに主軸７３の回転に応じて主軸テーパ穴７２を開閉するカバー手段としてのカバー機構８０とを備えている。そして、図１の状態では、荒加工用砥石工具７６を用いて半導体ウェーハＷＨの表面の研削加工を行う。
【００３１】
図２は、主軸テーパ穴７２から荒加工用砥石工具７６を取り外した様子を示している。図２の状態では、仕上げ用砥石工具７５を用いて半導体ウェーハＷＨの表面仕上げ研削加工を行う。
【００３２】
図３は、図２中のカバー機構等を示す要部拡大断面図である。ディスク７４には、図３に示すように、径方向で対向して２個の貫通孔７７（１個のみ図示）が設けられ、この貫通孔７７は、ディスク７４の下端面に開口した大径部７７ａと、ディスク７４の上端面に開口した大径部７７ｂと、これら大径部７７ａ，７７ｂ間を連通した小径部７７ｃとを有している。
【００３３】
また、図１に示すように荒加工用砥石工具７６は、荒加工用砥石７６ａと、この荒加工用砥石７６ａを保持する円板状の砥石ホルダ７６ｂと、この砥石ホルダ７６ｂを保持する段付円柱状の工具ホルダ７６ｃと、工具ホルダ７６ｃに螺着されたプルスタッド７６ｄとを備え、プルスタッド７６ｄは、主軸７３内にドローバー１７及びボール１８，１８，…等を介して引っ張り上げられ、クランプされている。
【００３４】
図４は、主軸の回転停止時においてカバー機構を、外カバーを取り外した状態で示す下面図であり、図５は、主軸の回転時においてカバー機構を、外カバーを取り外した状態で示す下面図である。
カバー機構８０は、図３ないし図５に示すように、ディスク７４の各貫通孔７７内にそれぞれ軸受８２，８２を介して回動可能に設けられた第１，第２の回動部材８３，８３と、貫通孔７７の大径部７７ａ，７７ｂ内に嵌着されて小径部７７ｃ内で軸受８２，８２を挟持するリテーナ８４，８４と、一方のリテーナ８４の外周側に設けられた付勢部材としてのコイルばね８５と、ディスク７４の下端面に径方向で対向して突設された４個のストッパ８６，８６，…と、同じくディスク７の下端面に径方向で対向して突設された２個の緩衝部材８７，８７とによって構成される。
【００３５】
また、前記ストッパ８６は、ディスク７の下端面に螺着されたボルトによって構成され、このボルトの頭部の外周側にはゴム材からなる弾性筒８６ａが装着されている。さらに、緩衝部材８７についても、ストッパ８６と同様にディスク７の下端面に螺着されたボルトによって構成され、このボルトの頭部の外周側にはゴム材からなる弾性筒８７ａが装着されている。
【００３６】
ここで、回動部材８３は、ディスク７４の貫通穴７７内に軸受８２を介して回動可能に支持された段付の円柱体からなる回動軸８８と、この回動軸８８の一端側に廻り止め状態で固定された略台形状の平板からなるウエイト８９と、回動軸８８の近傍に位置してウエイト８９に固着された半円形状の平板からなるシャッタ９４とによって構成されている。また、コイルばね８５は、ディスク７４と一体となったリテーナ８４とウエイト８９に取り付けられている。
【００３７】
そして、図５に示すように、主軸７３の回転時には、ウエイト８９に対して遠心力が作用することにより、回動部材８３が回動軸８８を中心にコイルばね８５のばね力に抗して矢示Ｂ方向へと回動し、その結果、シャッタ９４，９４の衝合面９４ａ，９４ａ同士が衝合（当接）して主軸テーパ穴７２を外側から閉塞するようになっている。また、前記のように各シャッタ９４の衝合面９４ａ同士が衝合したときには、ウエイト８９が緩衝部材８７の弾性筒８７ａと当たることにより、各衝合面９４ａ間で生じる衝撃力を弱めている。なお、衝合面９４ａはシャッタ９４の厚み方向に対して平行な垂直面として形成してもよいし、厚み方向に対して斜めに傾斜した傾斜面として形成してもよいし、また、一方をＶ字形の突部、他方をＶ字溝として形成してもよい。
【００３８】
また、コイルばね８５は、回動軸８８を前記した回動部材８３の回動方向（図５中の矢示Ｂ方向）とは逆向きに常時付勢する構成となっている。このため、図４に示すように主軸７３の回転停止時には、コイルばね８５により回動部材８３が回動軸８８を中心に矢示Ｃ方向へと自動的に回動し、各シャッタ９４が開いて主軸テーパ穴７２が開口する。そして、このとき、シャッタ９４がストッパ８６に係合することにより回動部材８３の回動が規制され、これ以上、回動部材８３が矢示Ｃ方向に回動することがない。
【００３９】
また、リテーナ８４，８４と回動軸８８との間にはそれぞれダストシール９１，９１が装着されると共に、リテーナ８４，８４とディスク７４との間にはＯリング９２，９２が装着され、これらダストシール９１及びＯリング９２は、半導体ウェーハＷＨの切り屑等からなる塵埃が軸受８２側に侵入するのを遮断し、軸受８２の円滑な作動を補償するものである。また、ディスク７４には回動部材８３を外側から覆う外カバー９３が着脱可能に取り付けられ、この外カバー９３は、円環状の平板からなり、回動部材８３とディスク７４との間の小さな隙間等に半導体ウェーハＷＨの切り屑等が侵入するのを防止している。
【００４０】
なお、図１（ｂ）は、半導体ウェーハＷＨの回転テーブル装置４０の断面図である。回転テーブル４１の中心には、スピンドル４２が固着され、スピンドル４２は、上下のベアリング４３（一方のみ図示）を介してベッドに対して鉛直軸回りに回転するものである。
【００４１】
次に、このように構成されるＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤７０の動作について図１ないし図５を参照して説明する。
まず、半導体ウェーハＷＨの表面に荒加工を施すときには、主軸７３の主軸テーパ穴７２に荒加工用砥石工具７６を装着し、この状態で主軸７３を回転駆動等させると共に回転テーブル４１のスピンドル４２を回転駆動させることにより、荒加工用砥石７６ａで半導体ウェーハＷＨの荒研削加工を行う。
【００４２】
次に、半導体ウェーハＷＨの表面に仕上げ加工を施すため、ＡＴＣ装置のアーム等を用いて荒加工用砥石工具７６を主軸テーパ穴７２から取り外し、この状態で主軸７３と一体となった仕上げ用砥石工具７５を回転駆動等させる。そして、この主軸７３の回転時には、ウエイト８９に作用する遠心力により、回動部材８３が回動軸８８を中心にコイルばね８５のばね力（付勢力）に抗して図５中に示す矢示Ｂ方向へと反時計回りに回動する。この結果、図５に示すように、シャッタ９４，９４の衝合面９４ａ，９４ａ同士が衝合して、主軸テーパ穴７２が各シャッタ９４により外側から閉塞される。
【００４３】
そして、主軸テーパ穴７２が各シャッタ９４により閉塞された後、スピンドル４２を回転駆動させることにより、仕上げ用砥石７５ａで半導体ウェーハＷＨの表面仕上げ研削加工を行う。このときには、前記のように主軸テーパ穴７２が各シャッタ９４で閉塞されているから、主軸テーパ穴７２内に外部から半導体ウェーハＷＨの切り屑等からなる塵埃が侵入するのが遮断される。
【００４４】
このため、主軸テーパ穴７２のテーパ面等に前記切り屑が付着する不具合を解消でき、主軸テーパ穴７２内に荒加工用砥石工具７６を挿入して取り付ける際に、工具ホルダ７６ｃと主軸テーパ穴７２との間で前記切り屑による磨耗、損傷等が生じるのを防止することができる。また、前記のように各シャッタ９４が衝合するときには、図５に示すようにウエイト８９が緩衝部材８７の弾性筒８７ａに当接することにより、各シャッタ９４の衝合時における衝撃力を小さく抑え、シャッタ９４の衝合面９４ａに損傷等が生じるのを防止することができる。
【００４５】
そして、半導体ウェーハＷＨの仕上げ加工の終了時には、主軸７３の回転を停止させる。この結果、回動部材８３は、コイルばね８５のばね力により図４に示す矢示Ｃ方向へと時計回りに回動してシャッタ９４が自動的に開くようになる。ここで、前記のように回動部材８３が回動するときには、図４に示すようにシャッタ９４をストッパ８６に係合させることができるから、回動部材８３が必要以上に回動するのを防止でき、主軸テーパ穴７２全体を外部に確実に開口させることができる。
【００４６】
このため、半導体ウェーハＷＨの荒加工を再度行うときには、荒加工用砥石工具７６を、ＡＴＣ装置のアーム等を用いて主軸テーパ穴７２内に容易に挿入でき、荒加工用砥石工具７６の取り付けを簡単に行うことができる。また、ストッパ８６の外周にはゴム材からなる弾性筒８６ａを設けたので、シャッタ９４がストッパ８６に係合するときの衝突力を弱め、シャッタ９４とストッパ８６との間で磨耗、損傷等が生じるのを防止することができる。
【００４７】
従って、本実施の形態によれば、カバー機構８０を主軸７３のディスク７４に一体に設けることができるため、従来技術で述べたようなカバー部材１４を不要にできる。これにより、半導体ウェーハＷＨの荒加工・仕上げ加工時には、従来技術で述べたようにカバー部材１４を取り付けたり、取り外したりする作業を省略でき、カバー部材１４の着脱時に生じるトラブルを解消できると共に、ＡＴＣ装置による動作回数が減らして、半導体ウェーハＷＨの生産性を高めることができる。
【００４８】
また、主軸７３の回転時に生じる遠心力を利用して回動部材８３を回動させることができるため、例えば回動部材８３を電動で動かす必要がなくなり、電気配線等を不要にでき、ＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤７０全体の構造を簡略化することができる。
【００４９】
なお、前記実施の形態では、シャッタ９４をウエイト８９に一体に取り付ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、シャッタとウエイトの両方を回動軸に一体に取り付ける構成としてもよい。
【００５０】
また、前記実施の形態では、コイルばね８５をディスク７４と回動軸８８との間に設ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、コイルばねをディスクとウエイトとの間に設けてもよいし、ディスクとシャッタとの間に設けてもよい。
【００５１】
さらに、前記実施の形態では、付勢部材としてコイルばねを用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、ゴム等の弾性を有する材料を用いて付勢部材を構成してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、請求項1に係る発明によれば、従来技術で述べたようなカバー部材を不要にでき、カバー部材の着脱時に生じるトラブルを解消できると共に、ＡＴＣ装置による動作回数が減らして、半導体ウェーハ等の電子部品、光学部品の生産性等を高めることができる。また、遠心力を利用して第１，第２の回動部材を回動できるため、例えばこれら各回動部材を電動で動かす必要がなくなり、電気配線等を不要にでき、研削装置全体の構造を簡略化できる。
【００５３】
請求項２に係る発明によれば、主軸の回転停止時には、付勢部材によって第１，第２の回動部材のシャッタを開いて工具取付穴を外部に開口させることができ、第２の研削用工具の取り付けを簡単に行うことができる。
【００５４】
請求項３に係る発明によれば、主軸の回転停止時に付勢部材により第１，第２の回動部材が回動したときには、これら回動部材がストッパに係合することにより、これ以上、回動部材が回動するのを規制することができる。
【００５５】
請求項４に係る発明によれば、主軸の回転時に第１，第２の回動部材のシャッタが衝合したときには、このときの衝撃力を緩衝部材によって緩衝することができ、シャッタに損傷等が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤を示す部分断面図で、（ａ）は、主軸テーパ穴に荒加工用砥石工具を取り付けた状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は、半導体ウェーハの回転テーブル装置の部分断面図である。
【図２】図１中の主軸テーパ穴から荒加工用砥石工具を取り外した状態を示す部分断面図である。
【図３】図２中のカバー機構等を示す要部拡大断面図である。
【図４】図２中の主軸の回転停止時においてカバー機構を、外カバーを取り外した状態で示す下面図である。
【図５】図２中の主軸の回転時においてカバー機構を、外カバーを取り外した状態で示す下面図である。
【図６】従来のＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤の左側面を示す模式図である。
【図７】主軸テーパ穴にカバー部材のカバー本体部が装着された主軸を示す断面図である。
【符号の説明】
２６主軸ヘッド
７０ＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤（研削装置）
７２主軸テーパ穴（工具取付穴）
７３主軸
７４ディスク
７５仕上げ用砥石工具（第１の研削用工具）
７６荒加工用砥石工具（第２の研削用工具）
８０カバー機構（カバー手段）
８３第１，第２の回動部材
８５コイルばね（付勢部材）
８６ストッパ
８７緩衝部材
８９ウエイト
９４シャッタ
９４ａ衝合面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a grinding apparatus that performs high-quality surface processing of electronic parts and optical parts such as semiconductor wafers, aluminum hard disks, and glass hard disks.
[0002]
[Prior art]
An NC grinder with an automatic tool changer (hereinafter referred to as ATC) device will be briefly described as an example of a conventional grinding device (see, for example, Patent Document 1). FIG. 6 is a schematic view showing the left side of a conventional NC grinder with an ATC device.
[0003]
As shown in FIG. 6, the NC grinder 30 with an ATC device includes a spindle head 26 that rotatably supports the spindle 24, a rotary table device 40 placed on the bed 11, and an automatic tool changer 50 (hereinafter referred to as “the tool changer 50”). The ATC device 50) is composed of a tool stocker 60.
[0004]
The spindle head 26 is supported on a spindle stock 20 fixed to the frame 12 at the upper part of the bed 11, and the spindle stock 20 has a Z1 axis for moving the spindle head 26 up and down by driving a lifting motor 21. A spindle lifting mechanism is provided.
[0005]
Further, in the main shaft 24, a clamp mechanism (draw bar 17, balls 18, 18,... In FIG. 7, etc.) for fixing a tool for automatic tool change such as a roughing grindstone tool 23 which is a second grinding tool. The spindle head 26 is provided with a rotation mechanism such as a built-in motor 25 for rotating the spindle 24. A finishing grindstone tool 22 that is a first grinding tool is fixed directly to the lower end surface of the main shaft 24.
[0006]
The rotary table device 40 is, for example, a device for sucking and fixing a semiconductor wafer WH (also referred to as a workpiece W), which is one of electronic components, and rotating it, and is provided on the bed 11.
[0007]
The upper surface of the rotary table 41 is a suction surface provided with a porous suction pad, and air is passed through the fine holes so that it can be processed to a uniform thickness while preventing lifting during processing. The vacuum chuck is pulled out.
[0008]
The ATC device 50 is provided at the rear portion (left side in FIG. 6) of the rotary table 41, and the ATC device lifting / lowering for moving the arms 51 and 52 of the ATC device 50 up and down (Z2 axis) by driving the lifting motor. The mechanism, the swivel device capable of swiveling the ATC device 50 at an arbitrary angle, and the tool at the main shaft position, for example, the roughing grindstone tool 23 and the tool stocker 60 can be expanded and contracted by driving an air cylinder. A moving mechanism that can move in the direction is provided.
[0009]
Further, the tool stocker 60 is provided at the rear portion (left side in FIG. 6) of the ATC device 50. The tool stocker 60 includes an arcuate stocker 65 formed in an arcuate shape about the Z2 axis, which is the turning center of the ATC device 50, and can store a plurality of tools.
[0010]
When the rough grinding of the semiconductor wafer WH is completed by the roughing grindstone tool 23 in the NC grinder 30 with the ATC device, the roughing grindstone tool 23 and the cover member 14 serving as cover means are exchanged. .
[0011]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main shaft 24 to which only the cover main body portion 14a of the cover member 14 is attached. In this case, the cover member 14 has a taper shank-shaped cover main body portion 14a and an ATC cover holder portion 14b fitted in two pieces, and the cover main body portion 14a is a spindle taper that is a tool mounting hole. When fitted in the hole 16 and clamped, the cover holder 14b is separated and removed.
[0012]
Then, the final finishing grinding of the semiconductor wafer WH is performed by the finishing grindstone 22a of the finishing grindstone tool 22 directly attached to the main shaft 24, and finished to a predetermined shape accuracy.
[0013]
Further, at the time of the finishing step, as shown in FIG. 7, the spindle taper hole 16 of the spindle 24 is kept closed by the cover main body portion 14 a of the cover member 14. The intrusion of chips or the like of the wafer WH is blocked.
[0014]
[Patent Document 1]
JP 2002-144183 A (paragraph numbers [0043] to [0064], FIGS. 1 and 7)
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when performing the finishing process of the semiconductor wafer WH using the NC grinder 30 with an ATC device described in Patent Document 1, the cover member 14 is tapered with the rough grinding tool 23 removed from the spindle 24 in advance. It is necessary to attach to the hole 16.
[0016]
That is, when performing the finishing step, first, the roughing grindstone tool 23 is gripped by the arm 51 of the ATC device 50, and the roughing grindstone tool 23 is removed from the main spindle 24 using the draw bar 17, the ball 18, and the like. At the same time, the cover member 14 placed on the tool stocker 60 is gripped by the arm 51 of the ATC device 50. Then, the ATC device 50 is rotated 180 degrees around the Z2 axis, and the cover main body portion 14a of the cover member 14 is fitted into the main shaft taper hole 16 by the arm 51 as shown in FIG. 14 a is clamped by the draw bar 17 and the ball 18.
[0017]
As described above, in order to attach the cover member 14 to the spindle taper hole 16, the number of operations by the ATC device 50 increases, and as a result, the time required for the entire finishing process of the semiconductor wafer WH increases and productivity decreases. was there.
[0018]
Further, when the cover member 14 is attached to the spindle taper hole 16 using the arm 51 of the ATC device 50, the axis of the cover member 14 and the axis of the spindle taper hole 16 do not coincide with each other, and the cover member 14 is attached. There was a problem that it could not be performed smoothly.
[0019]
Furthermore, when the cover member 14 is removed from the spindle taper hole 16 using the arm 51 of the ATC device 50, the cover member 14 may not be smoothly gripped by the arm 51 due to malfunction of the ATC device 50, and trouble may occur. There was a problem of causing it.
[0020]
Therefore, the present invention provides a grinding apparatus that eliminates the work of attaching and removing the cover member (cover means) by the ATC apparatus, shortens the time required for the entire process, and increases the productivity. Objective.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured to solve the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is characterized in that the spindle is rotatably supported by the spindle head and has a tool attachment hole opened at the end face on the tip side. The first grinding tool provided on the outer periphery on the tip side of the spindle, the second grinding tool detachably provided in the tool attachment hole of the spindle, and the second grinding tool are attached to the tool. And a cover device that closes the tool mounting hole in a state of being detached from the hole. The cover device includes a rotation shaft that is rotatably provided on a distal end side of the main shaft, and the rotation device. A first rotating member having a weight provided on the shaft, and a shutter provided on the weight or the rotating shaft, a rotating shaft that is also rotatably provided on the tip side of the main shaft, The weight provided on the rotation shaft and the weight or rotation And a second rotating member having a shutter provided on the first and second rotating members, and the first and second rotating members are rotated by a centrifugal force acting on each of the weights when the main shaft rotates. Accordingly, the tool mounting hole is closed by bringing the shutters into contact with each other.
[0022]
According to the grinding device of the first aspect, when the main shaft rotates, the centrifugal force acts on the weights provided on the first and second rotating members, so that each of the rotating members is centered on the rotating shaft. As a result, the shutters collide (close) and the tool mounting hole of the main shaft can be closed.
[0023]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an urging member that constantly urges the first and second rotating members in a direction opposite to a direction in which the first and second rotating members rotate by centrifugal force. It is a grinding device characterized by comprising.
[0024]
According to the grinding device of the second aspect, when the rotation of the main shaft is stopped, the shutter of the first and second rotating members can be opened by the biasing member to open the tool mounting hole to the outside.
[0025]
According to a third aspect of the present invention, when the first and second rotating members are rotated by the urging force of the urging member on the front end side of the main shaft, the first and second rotating members are It is a grinding device provided with a stopper for restricting rotation.
[0026]
According to the grinding device of the third aspect, when the first and second rotating members are rotated by the urging member when the rotation of the main shaft is stopped, the rotating members are engaged with the stopper. As described above, the rotation of the rotation member can be restricted.
[0027]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a grinding apparatus characterized in that a buffer member for buffering an impact force when the shutters of the first and second rotating members collide with each other is provided on the tip end side of the main shaft. It is.
[0028]
According to the grinding device of the fourth aspect, when the shutters of the first and second rotating members collide with each other during the rotation of the main shaft, the impact force at this time can be buffered by the buffer member.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a case where the grinding apparatus according to the present invention is applied to an NC grinder with an ATC apparatus will be described as an example, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS.
[0030]
Fig.1 (a) is a fragmentary sectional view which shows the state which attached the grindstone tool for roughing to the spindle taper hole. As shown in FIG. 1, in the NC grinder 70 with an ATC device according to the present embodiment, a spindle taper hole 72 as a tool mounting hole is opened at a lower end surface which is an end surface on the front end side, and an arrow in FIG. A main shaft 73 that rotates in the A direction, a disk 74 that is fixed to the outer periphery on the lower end side of the main shaft 73 and that forms a part of the main shaft 73, and a grinding wheel 75a for finishing is fixed to the outer peripheral side of the disk 74. A finishing grindstone tool 75 which is a first grinding tool provided as a first grinding tool, a roughing grindstone tool 76 which is a second grinding tool detachably provided in the spindle taper hole 72, and A cover mechanism 80 is provided as cover means for opening and closing the spindle taper hole 72 according to the rotation of the spindle 73 when the processing grindstone tool 76 is detached from the spindle taper hole 72. In the state of FIG. 1, the surface of the semiconductor wafer WH is ground using the roughing grindstone tool 76.
[0031]
FIG. 2 shows a state where the roughing grindstone tool 76 is removed from the main spindle taper hole 72. In the state of FIG. 2, the surface grinding of the semiconductor wafer WH is performed using the finishing grindstone tool 75.
[0032]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the cover mechanism and the like in FIG. As shown in FIG. 3, the disk 74 is provided with two through holes 77 (only one is shown) opposed in the radial direction, and the through hole 77 has a large diameter opened at the lower end surface of the disk 74. It has a portion 77a, a large diameter portion 77b opened at the upper end surface of the disk 74, and a small diameter portion 77c communicating between the large diameter portions 77a and 77b.
[0033]
As shown in FIG. 1, the roughing grindstone tool 76 includes a roughing grindstone 76a, a disc-shaped grindstone holder 76b that holds the roughing grindstone 76a, and a stepped portion that holds the grindstone holder 76b. A cylindrical tool holder 76c and a pull stud 76d screwed to the tool holder 76c are provided. The pull stud 76d is pulled into the main shaft 73 via the draw bar 17 and the balls 18, 18,. Has been.
[0034]
FIG. 4 is a bottom view showing the cover mechanism with the outer cover removed when the spindle stops rotating, and FIG. 5 is a bottom view showing the cover mechanism with the outer cover removed when the spindle rotates. It is.
As shown in FIGS. 3 to 5, the cover mechanism 80 includes first and second rotating members 83 that are rotatably provided in the through holes 77 of the disk 74 via bearings 82 and 82, respectively. 83, retainers 84 and 84 that are fitted in the large diameter portions 77a and 77b of the through-hole 77 and sandwich the bearings 82 and 82 in the small diameter portion 77c, and an urging force provided on the outer peripheral side of one retainer 84 A coil spring 85 as a member, four stoppers 86, 86,... Projecting radially opposite to the lower end surface of the disk 74, and projecting opposite to the lower end surface of the disk 7 in the radial direction. The two buffer members 87 and 87 are formed.
[0035]
The stopper 86 is constituted by a bolt screwed to the lower end surface of the disk 7, and an elastic cylinder 86a made of a rubber material is mounted on the outer peripheral side of the head of the bolt. Further, the buffer member 87 is also constituted by a bolt screwed to the lower end surface of the disk 7 like the stopper 86, and an elastic cylinder 87a made of a rubber material is mounted on the outer peripheral side of the head of the bolt. .
[0036]
Here, the rotating member 83 includes a rotating shaft 88 formed of a stepped columnar body rotatably supported in the through hole 77 of the disk 74 via a bearing 82, and one end side of the rotating shaft 88. A weight 89 made of a substantially trapezoidal flat plate fixed in a non-rotating state, and a shutter 94 made of a semicircular flat plate fixed to the weight 89 and positioned in the vicinity of the rotation shaft 88. . The coil spring 85 is attached to a retainer 84 and a weight 89 that are integrated with the disk 74.
[0037]
As shown in FIG. 5, when the main shaft 73 rotates, a centrifugal force acts on the weight 89, so that the rotating member 83 resists the spring force of the coil spring 85 around the rotating shaft 88. As a result, the abutting surfaces 94a and 94a of the shutters 94 and 94 are abutted (abutted) to close the spindle taper hole 72 from the outside. Further, as described above, when the abutting surfaces 94a of the shutters 94 abut each other, the impact force generated between the abutting surfaces 94a is weakened by the weight 89 coming into contact with the elastic cylinder 87a of the buffer member 87. . The abutting surface 94a may be formed as a vertical surface parallel to the thickness direction of the shutter 94, may be formed as an inclined surface inclined obliquely with respect to the thickness direction, or one of them may be formed. You may form a V-shaped protrusion and the other as a V-shaped groove.
[0038]
The coil spring 85 is configured to always urge the rotation shaft 88 in the direction opposite to the rotation direction of the rotation member 83 (the direction indicated by the arrow B in FIG. 5). For this reason, as shown in FIG. 4, when the rotation of the main shaft 73 is stopped, the rotating member 83 is automatically rotated about the rotating shaft 88 in the direction of arrow C by the coil spring 85, and each shutter 94 is opened. Thus, the spindle taper hole 72 is opened. At this time, when the shutter 94 engages with the stopper 86, the rotation of the rotation member 83 is restricted, and the rotation member 83 does not further rotate in the arrow C direction.
[0039]
Further, dust seals 91 and 91 are mounted between the retainers 84 and 84 and the rotation shaft 88, respectively, and O-rings 92 and 92 are mounted between the retainers 84 and 84 and the disk 74, respectively. 91 and the O-ring 92 are configured to block the dust made of chips or the like of the semiconductor wafer WH from entering the bearing 82 side and compensate for the smooth operation of the bearing 82. An outer cover 93 that covers the rotating member 83 from the outside is detachably attached to the disk 74. The outer cover 93 is an annular flat plate, and a small gap between the rotating member 83 and the disk 74. Etc., the chips of the semiconductor wafer WH are prevented from entering.
[0040]
FIG. 1B is a cross-sectional view of the turntable device 40 of the semiconductor wafer WH. A spindle 42 is fixed to the center of the rotary table 41, and the spindle 42 rotates about a vertical axis with respect to the bed via upper and lower bearings 43 (only one is shown).
[0041]
Next, the operation of the NC grinder 70 with the ATC device configured as described above will be described with reference to FIGS.
First, when roughing the surface of the semiconductor wafer WH, a roughing grindstone tool 76 is attached to the spindle taper hole 72 of the spindle 73, and the spindle 73 of the rotary table 41 is rotated and driven in this state. By rotating, the semiconductor wafer WH is roughly ground by the roughing grindstone 76a.
[0042]
Next, in order to finish the surface of the semiconductor wafer WH, the roughing grindstone tool 76 is removed from the main spindle taper hole 72 using an arm or the like of the ATC device, and in this state, the finishing whetstone integrated with the main spindle 73 is removed. The tool 75 is driven to rotate. When the main shaft 73 is rotated, the rotating member 83 opposes the spring force (biasing force) of the coil spring 85 around the rotating shaft 88 due to the centrifugal force acting on the weight 89. It rotates counterclockwise in the direction indicated by B. As a result, as shown in FIG. 5, the abutting surfaces 94 a, 94 a of the shutters 94, 94 abut each other, and the spindle taper hole 72 is closed from the outside by each shutter 94.
[0043]
Then, after the spindle taper hole 72 is closed by the shutters 94, the spindle 42 is rotationally driven to perform surface finish grinding of the semiconductor wafer WH with the finishing grindstone 75a. At this time, the spindle taper hole 72 is closed by the shutters 94 as described above, and therefore, dust from the semiconductor wafer WH is prevented from entering the spindle taper hole 72 from the outside.
[0044]
For this reason, the problem that the chips adhere to the tapered surface of the spindle taper hole 72 can be eliminated, and when the roughing grindstone tool 76 is inserted into the spindle taper hole 72 and attached, the tool holder 76c and the spindle taper hole It is possible to prevent the wear, damage, etc. caused by the above-mentioned chips with respect to 72. Further, when each shutter 94 abuts as described above, the weight 89 abuts on the elastic cylinder 87a of the buffer member 87 as shown in FIG. Further, it is possible to prevent damage to the abutting surface 94a of the shutter 94.
[0045]
Then, at the end of the finishing process of the semiconductor wafer WH, the rotation of the main shaft 73 is stopped. As a result, the rotating member 83 is rotated clockwise in the direction of arrow C shown in FIG. 4 by the spring force of the coil spring 85, so that the shutter 94 is automatically opened. Here, when the rotating member 83 rotates as described above, the shutter 94 can be engaged with the stopper 86 as shown in FIG. Therefore, the entire main spindle taper hole 72 can be reliably opened to the outside.
[0046]
For this reason, when the roughing of the semiconductor wafer WH is performed again, the roughing grindstone tool 76 can be easily inserted into the main spindle taper hole 72 by using an arm or the like of the ATC device, and the roughing grindstone tool 76 is attached. It can be done easily. Further, since an elastic cylinder 86a made of a rubber material is provided on the outer periphery of the stopper 86, the collision force when the shutter 94 is engaged with the stopper 86 is weakened, and wear, damage, etc. are caused between the shutter 94 and the stopper 86. It can be prevented from occurring.
[0047]
Therefore, according to the present embodiment, since the cover mechanism 80 can be provided integrally with the disk 74 of the main shaft 73, the cover member 14 as described in the prior art can be dispensed with. As a result, when roughing and finishing the semiconductor wafer WH, the work of attaching and removing the cover member 14 as described in the prior art can be omitted, and troubles occurring when the cover member 14 is attached and detached can be eliminated. The number of operations by the apparatus can be reduced, and the productivity of the semiconductor wafer WH can be increased.
[0048]
In addition, since the rotating member 83 can be rotated using the centrifugal force generated when the main shaft 73 rotates, for example, the rotating member 83 does not need to be moved electrically, and electrical wiring or the like can be made unnecessary. The entire structure of the attached NC grinder 70 can be simplified.
[0049]
In the above-described embodiment, the case where the shutter 94 is integrally attached to the weight 89 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, both the shutter and the weight are pivoted. It is good also as a structure integrally attached to.
[0050]
In the above-described embodiment, the case where the coil spring 85 is provided between the disk 74 and the rotating shaft 88 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this example. May be provided between the disc and the weight, or may be provided between the disc and the shutter.
[0051]
Furthermore, in the said embodiment, although the case where a coil spring was used as an urging member was described as an example, the present invention is not limited to this, and the urging member is configured using an elastic material such as rubber. May be.
[0052]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the invention according to claim 1, the cover member as described in the prior art can be made unnecessary, the trouble caused when the cover member is attached and detached can be solved, and the number of operations by the ATC device can be reduced. Thus, productivity of electronic parts such as semiconductor wafers and optical parts can be improved. Further, since the first and second rotating members can be rotated using centrifugal force, for example, there is no need to move each of these rotating members electrically, and electrical wiring or the like can be dispensed with. It can be simplified.
[0053]
According to the second aspect of the present invention, when the rotation of the main shaft is stopped, the shutter of the first and second rotating members can be opened by the biasing member to open the tool mounting hole to the outside, and the second grinding The tool can be easily installed.
[0054]
According to the invention of claim 3, when the first and second rotating members are rotated by the urging member when the rotation of the main shaft is stopped, the rotating members are engaged with the stopper, so that The rotation of the rotating member can be restricted.
[0055]
According to the fourth aspect of the present invention, when the shutters of the first and second rotating members collide with each other during the rotation of the main shaft, the impact force at this time can be buffered by the buffer member, and the shutter is damaged. Can be prevented from occurring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an NC grinder with an ATC device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a partial cross-sectional view showing a state where a roughing grindstone tool is attached to a spindle taper hole. (B) is a fragmentary sectional view of the turntable device of a semiconductor wafer.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a state where a roughing grindstone tool is removed from the spindle taper hole in FIG. 1;
3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a cover mechanism and the like in FIG. 2. FIG.
4 is a bottom view showing the cover mechanism with the outer cover removed when rotation of the spindle in FIG. 2 is stopped. FIG.
FIG. 5 is a bottom view showing the cover mechanism with the outer cover removed when the main shaft in FIG. 2 rotates.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the left side of a conventional NC grinder with an ATC device.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main shaft in which a cover body portion of a cover member is mounted in the main shaft taper hole.
[Explanation of symbols]
26 Spindle head 70 NC grinder with ATC device (grinding device)
72 Spindle taper hole (tool mounting hole)
73 Spindle 74 Disc 75 Finishing wheel tool (first grinding tool)
76 Roughing wheel tool (second grinding tool)
80 Cover mechanism (cover means)
83 First and second rotating members 85 Coil spring (biasing member)
86 Stopper 87 Buffer member 89 Weight 94 Shutter 94a Abutting surface

Claims

主軸ヘッドに回転可能に軸支されて先端側の端面に工具取付穴が開口した主軸と、前記主軸の先端側の外周に設けられた第１の研削用工具と、前記主軸の工具取付穴に着脱可能に設けられた第２の研削用工具と、前記第２の研削工具を前記工具取付穴から脱着した状態で前記工具取付穴を閉塞するカバー手段とを備えてなる研削装置において、
前記カバー手段は、
前記主軸の先端側に回動可能に設けられた回動軸と、前記回動軸に設けられたウエイトと、前記ウエイトまたは回動軸に設けられたシャッタとを有する第１の回動部材と、
同じく前記主軸の先端側に回動可能に設けられた回動軸と、前記回動軸に設けられたウエイトと、前記ウエイトまたは回動軸に設けられたシャッタとを有する第２の回動部材と、
によって構成し、
前記第１，第２の回動部材は、前記主軸の回転時に前記各ウエイトにそれぞれ作用する遠心力で回動することにより、前記各シャッタを互いに衝合させて前記工具取付穴を閉塞することを特徴とする研削装置。A spindle that is rotatably supported by the spindle head and has a tool mounting hole opened on the end face on the tip side, a first grinding tool provided on the outer periphery on the tip side of the spindle, and a tool mounting hole on the spindle In a grinding apparatus comprising: a second grinding tool detachably provided; and a cover unit that closes the tool mounting hole in a state where the second grinding tool is detached from the tool mounting hole.
The cover means includes
A first rotation member having a rotation shaft rotatably provided on a tip end side of the main shaft, a weight provided on the rotation shaft, and a shutter provided on the weight or the rotation shaft; ,
Similarly, a second rotation member having a rotation shaft provided rotatably at the tip end side of the main shaft, a weight provided on the rotation shaft, and a shutter provided on the weight or the rotation shaft. When,
Composed by
The first and second rotating members are rotated by centrifugal forces acting on the weights when the main shaft is rotated, thereby causing the shutters to abut each other and closing the tool mounting hole. A grinding device characterized by the above.

前記第１，第２の回動部材が前記遠心力で回動する方向とは逆向きに前記第１，第２の回動部材を常時付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の研削装置。The biasing member which always urges | biases the said 1st, 2nd rotation member in the direction opposite to the direction which the said 1st, 2nd rotation member rotates with the said centrifugal force is characterized by the above-mentioned. Item 2. The grinding apparatus according to Item 1.

前記主軸の先端側には、前記第１，第２の回動部材が前記付勢部材の付勢力によって回動するときに、前記第１，第２の回動部材の回動を規制するストッパを設けたことを特徴とする請求項２に記載の研削装置。A stopper that restricts the rotation of the first and second rotating members when the first and second rotating members are rotated by the urging force of the urging member at the front end side of the main shaft. The grinding apparatus according to claim 2, further comprising:

前記主軸の先端側には、前記第１，第２の回動部材のシャッタが衝合するときの衝撃力を緩衝する緩衝部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の研削装置。4. The shock absorber according to any one of claims 1 to 3, wherein a buffer member for buffering an impact force when the shutters of the first and second rotating members abut each other is provided on the tip side of the main shaft. The grinding apparatus according to claim 1.