JP5969334B2 - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、円盤状ワークを加工する加工装置及び加工方法に関する。

円盤状ワークを吸引保持する保持テーブルを備える加工装置は、円盤状ワークを加工するとき、保持テーブルに円盤状ワークを吸引保持させている。円盤状ワークの加工中に円盤状ワークの被保持面を保護する必要があるときには、保護テープを円盤状ワークに貼着し、保護テープ側を保持テーブルの保持面に保持させている。

また、円盤状ワークに反りが発生する場合は、円盤状ワークの面積よりも広い開口部を有するリングフレームに保護テープを貼着するとともに該開口部から露出した保護テープに円盤状ワークを貼着し、円盤状ワークとリングフレームとが一体となったフレームセットを形成し、このフレームセットを保持テーブルの保持面に保持させ、円盤状ワークを加工している（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２０１１−４２００３号公報

しかしながら、円盤状ワークの加工装置への搬入前にあらかじめフレームセットが製作され、上記加工装置では、そのフレームセットを保持テーブルに搬送し、円盤状ワークに加工を施している。したがって、加工装置とは別にフレームセットを製作するための装置が必要であるとともに、加工装置にはフレームセットを搬送する搬送手段などを配設する必要があり、円盤状ワークの周囲にリングフレームが一体化されているために加工装置が大型化してしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、加工装置内においてフレームセットを搬送することなく円盤状ワークを加工することを可能にし、加工装置の省スペース化を図ることに発明の解決すべき課題がある。

第１の発明は、円盤状ワークを搬送するワーク搬送手段と、該ワーク搬送手段により搬送された円盤状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルによって保持された円盤状ワークの上面を加工する加工手段と、を少なくとも備える加工装置であって、該円盤状ワークには、該円盤状ワークの外周よりはみ出した押さえエリアを設けて円形に形成された保護テープが貼着され、該保持テーブルには、円盤状ワークを吸引保持する吸引面と、円盤状ワークからはみ出した該押さえエリアを押さえるリング状のリングフレームの上面が該加工手段による加工の障害にならない高さとなるように該吸引面よりも低いフレーム設置面と、を備えており、該加工装置には、保持テーブルの該フレーム設置面に対するリングフレームの搬入及び搬出を行うフレーム搬送手段と、円盤状ワークの外周に沿って該保護テープを切断するテープ切断手段と、該テープ切断手段によって切断された該押さえエリアを含む該保護テープをクランプして該リングフレームから除去するテープ除去手段と、を備える。

第２の発明は、上記加工装置を用いて円盤状ワークを加工する加工方法であって、円盤状ワークの一方の面に該円盤状ワークの外周よりはみ出した押さえエリアを設けて円形に形成された保護テープを貼着し、該保護テープが貼着された面を下面として該保持テーブルの吸引面が該円盤状ワークを吸引保持するワーク搬入工程と、該ワーク搬入工程の後、上記フレーム搬送手段により上記リングフレームを該保持テーブルに搬入し、上記保護テープの押さえエリアを該リングフレームで押さえて該保護テープを介在させて該リングフレームを前記フレーム設置面に設置するテープ押さえ工程と、該テープ押さえ工程の後、上記加工手段により該円盤状ワークを加工する加工工程と、該加工工程による加工後、上記テープ切断手段により該円盤状ワークの外周に沿って該保護テープを切断するテープ切断工程と、該テープ切断工程の後、該フレーム搬送手段によって該リングフレームを搬出するとともに上記テープ除去手段により該押さえエリアを含む該保護テープを取り除くテープ除去工程と、該テープ除去工程の後、該ワーク搬送手段により該保持テーブルから円盤状ワークを搬出するワーク搬出工程と、から構成される。

本発明に係る加工装置は、円盤状ワークを搬送するワーク搬送手段と、円盤状ワークを吸引保持する吸引面と吸引面より低いフレーム設置面とからなる保持テーブルと、リング状のリングフレームを搬入及び搬出するフレーム搬送手段と、を備えているため、保護テープが貼着された円盤状ワークを保持テーブルにおいて保持し、フレーム設置面にリングフレームを固定することにより、保護テープを介して円盤状ワークとリングフレームとが一体となったフレームセットが形成される。したがって、加工装置においてフレームセットを形成することができ、フレームセットをあらかじめ形成することなく、円盤状ワークを加工することが可能となる。
また、この加工装置は、円盤状ワークの外周に沿って保護テープを切断するテープ切断手段を備えているため、加工装置において加工後の円盤状ワークのみを搬送することができる。そのため、フレームセットを搬送する搬送手段を加工装置に配設する必要がなくなり、加工装置が大型化することを防ぐことができる。
さらに、この加工装置は、リングフレームから保護テープを除去するテープ除去手段を備えているため、リングフレームを繰り返し使用することができる。したがって、リングフレームを複数準備する必要がない。

本発明に係る加工方法では、ワーク搬入工程の後にテープ押さえ工程を実施することにより、リングフレームが保護テープの押さえエリアを押さえてフレーム設置面に設置されるため、保護テープを介して円盤状ワークとリングフレームとが一体となったフレームセットを形成することができる。したがって、フレームセットをあらかじめ形成することなく、円盤状ワークを加工することが可能となる。
また、加工工程の後にテープ切断工程及びワーク搬出工程を実施することにより、加工後の円盤状ワークのみを搬送することができるため、フレームセットを搬送する搬送手段を加工装置に配設する必要がなくなり、加工装置が大型化することを防ぐことができる。
さらに、テープ切断工程の後にテープ除去工程を実施することにより、リングフレームから保護テープが除去されるため、リングフレームを繰り返し使用することが可能となり、リングフレームを複数準備しておくためのスペースが不要となり、加工装置のさらなる小型化を図ることができる。

加工装置の構成を示す斜視図である。 保持テーブルの構成を示す断面図である。 リングフレームの例を示す斜視図である。 保護テープが貼着された円盤状ワークの構成を示す断面図である。 ワーク搬入工程を示す断面図である。 テープ押さえ工程を示す断面図である。 テープ切断工程を示す断面図である。 テープ除去工程において、リングフレーム及び切断された保護テープを持ち上げる状態を示す断面図である。 テープ除去工程において、リングフレームから保護テープを剥離する状態を示す断面図である。 ワーク搬出工程を示す断面図である。

１ 装置構成
図１に示す加工装置１は、保護テープが貼着された円盤状の被加工物に加工を施す加工装置である。加工装置１は、基台２を有し、基台２の上面には矩形の支持台３が配設されている。また、基台２のＹ軸方向後部側には、Ｚ軸方向にのびるコラム４が立設されている。

図１に示すように、支持台３の上面には、被加工物を保持し自転可能な保持テーブル１０が配設されている。コラム４の側部においては、被加工物に加工を施す加工手段２０が加工送り手段２５を介して配設されている。加工手段２０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１を回転可能に支持するハウジング２２と、スピンドル２１の下端に装着された加工ホイール２３と、加工ホイール２３の下部に固着された砥石２４とを備えている。そして、ハウジング２２の内部に設けられたモータがスピンドル２１を回転駆動することにより、加工ホイール２３を所定の回転速度で回転させることができる。

加工送り手段２５は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ２６と、ボールネジ２６の一端に接続されたモータ２７と、ボールネジ２６と平行にのびる一対のガイドレール２８と、中央部に備えたナットがボールネジ２６に螺合するとともに側部が一対のガイドレール２８に摺接する昇降部２９と、を備えている。モータ２７がボールネジ２６を回転させ、一対のガイドレール２８に沿って昇降部２９をＺ軸方向に移動させることにより、昇降部２９に連結された加工手段２０を昇降させ、保持テーブル１０に保持された被加工物に対して加工を施すことができる。

図２に示す保持テーブル１０は、多孔質部材によって形成される保持部１０１を備えており、保持部１０１の表面側が被加工物を吸引保持する吸引面１０２となっている。保持部１０１の下方には、吸引孔１０３が形成されており、吸引孔１０３は吸引源１０４に接続されている。図１及び図２に示すように、保持テーブル１０の周縁部には、吸引面１０２よりも低い高さを有するリング状のフレーム設置面１０５と、フレーム設置面１０５の内周側から起立した外側面１０６が形成されている。フレーム設置面１０５は、図３に示すリング状に形成された金属製のリングフレーム８が載置される面であり、フレーム設置面１０５には、リングフレーム８が磁気で固定されるように電磁石を配設するようにしてもよい。

図１に示すように、基台２のＹ軸方向前部には、被加工物を搬送するワーク搬送手段１１が配設されている。ワーク搬送手段１１は、Ｚ軸方向にのび上下動及び回転可能な支持部１１０と、支持部１１０に連結された搬送アーム１１１と、搬送アーム１１１の先端に装着され被加工物を吸着保持する吸着面１１３を有する搬送パッド１１２と、を備えている。そして、支持部１１０の回転により搬送アーム１１１が旋回すると、搬送パッド１１２を保持テーブル１０の上方に移動させることができる。

また、ワーク搬送手段１１は、支持部１１０を上下方向に移動させる上下手段１５ａと、搬送パッド１１２の吸着面１１３に吸引力を供給して被加工物を吸着させるワーク保持手段１６とに接続されている。ワーク保持手段１６には、例えば、吸引源が含まれている。

ワーク搬送手段１１の近傍には、図３に示した中央部が開口したリング状のリングフレーム８を保持テーブル１０のフレーム設置面１０５に搬入するとともにフレーム設置面１０５に載置されたリングフレーム８を搬出するフレーム搬送手段１２が配設されている。フレーム搬送手段１２は、Ｚ軸方向にのびる支持部１２０と、支持部１２０に連結された搬送アーム１２１と、搬送アーム１２１の先端に装着された円板１２２と、円板１２２において周方向に所定間隔を設けて取り付けられた複数のフレーム保持部１２３と、により構成されている。

また、フレーム搬送手段１２は、円板１２２を移動させる移動手段１８と、支持部１２０を上下方向に移動させる上下手段１５ｂと、フレーム保持部１２３に吸引力を供給するフレーム保持手段１７とに接続されている。フレーム保持手段１７には、例えば、吸引源が含まれている。そして、支持部１２０の回転により搬送アーム１２１が旋回すると、円板１２２を保持テーブル１０の上方に移動させることができる。

図１に示すように、コラム４の近傍には、被加工物に貼着された保護テープを切断するテープ切断手段１３が配設されている。テープ切断手段１３には、切刃部１３０を備えており、切刃部１３０を上下方向に移動させる上下手段１５ｃが接続されている。

フレーム搬送手段１２の近傍には、テープ除去手段１４が配設されている。テープ除去手段１４は、保護テープをクランプするクランプ部１４０を備えており、クランプ部１４０は、保護テープの一端をクランプすることができる。

２ 装置の動作例
以下では、加工装置１の動作例について説明する。図４に示す円盤状ワーク５は、上面５ａが加工が施される面となっており、上面５ａと反対側にある面が下面５ｂとなっている。加工の際には、円形に切断された保護テープ６を円盤状ワーク５の下面５ｂに貼着する。図４に示すように、保護テープ６は、円盤状ワーク５よりも大径となっており、円盤状ワーク５の外周５ｃからはみ出した部分が、図３に示したリングフレーム８で押圧する押さえエリア７となっている。

（１）ワーク搬入工程
図１に示すワーク搬送手段１１の搬送パッド１１２を図４に示す円盤状ワーク５の上面５ａに接触させ、ワーク保持手段１６が搬送パッド１１２の吸着面１１３に吸引力を作用させることにより、円盤状ワーク５の上面５ａを吸着保持する。そして、図１に示す支持部１１０が回転することにより搬送アーム１１１が旋回し、搬送パッド１１２を保持テーブル１０の上方に移動させる。

次に、図５に示すように、上下手段１５ａによって円盤状ワーク５を吸着保持した搬送パッド１１２を下降させ、円盤状ワーク５の下面５ｂに貼着されている保護テープ６側を保持テーブル１０の吸引面１０２に載置する。

保護テープ６が保持テーブル１０の吸引面１０２に載置されると、図５の部分拡大図に示すように、押さえエリア７が、吸引面１０２より低い高さのフレーム設置面１０５の上方に位置する。そして、図５に示す吸引源１０４が保持テーブル１０の吸引面１０２に吸引力を作用させることにより、吸引面１０２に載置された保護テープ６側を吸引し、円盤状ワーク５を吸引保持する。

（２）テープ押さえ工程
ワーク搬入工程を実施した後、図１に示したフレーム搬送手段１２によって、図３に示したリングフレーム８を保持テーブル１０に搬送する。まず、図６に示すフレーム保持手段１７により、円板１２２に取り付けられた複数のフレーム保持部１２３がリングフレーム８を保持する。次いで、図１に示す支持部１２０が回転することにより搬送アーム１２１が旋回し、円板１２２を保持テーブル１０の上方に移動させる。

次に、図６に示すように、上下手段１５ｂによってフレーム保持部１２３を下降させ、リングフレーム８を押さえエリア７に載せるとともに所定の荷重をかけて押圧する。これにより、図６の部分拡大図に示すように、保護テープ６の押さえエリア７は、保持テーブル１０の吸引面１０２よりも低い高さのフレーム設置面１０５及びフレーム設置面１０５から起立した外側面１０６にならってリングフレーム８によって下方に落とし込まれる。そして、リングフレーム８の下面及び内周面に保護テープ６が貼着され、リングフレーム８は、外側面１０６の外周側において固定される。

図６の部分拡大図に示すリングフレーム８は、押さえエリア７において保護テープ６に貼着されて固定されると、その上面が円盤状ワーク５の上面５ａよりも低い位置にあり、図１に示す加工手段２０による加工動作の障害とならない高さに位置づけられる。このようにして、保護テープ６を介して円盤状ワーク５とリングフレーム８とが一体となったフレームセット９が形成される。なお、フレーム設置面１０５に電磁石が配設されている場合には、磁力によってリングフレーム８を固定し、容易にフレーム設置面１０５に設置することが可能となる。

（３）加工工程
フレーム押さえ工程を実施した後、フレームセット９を構成する円盤状ワーク５に加工を施す。図１に示す加工ホイール２３を例えば矢印Ａ方向に回転させつつ、加工送り手段２５により所定の加工送り速度で加工ホイール２３に固着された砥石２４を図２に示した円盤状ワーク５の上面５ａに接触するまで下降させる。そして、回転する砥石２４によって保持テーブル１０に保持された円盤状ワーク５の上面５ａを押圧しながら加工を行う。

（４）テープ切断工程
加工工程を実施した後、図７に示すように、テープ切断手段１３により円盤状ワーク５の外周５ｃからはみ出した不要な保護テープ６を切断する。テープ切断手段１３は、保持テーブル１０の上方に移動し、図７に示す上下手段１５ｃが切刃部１３０を円盤状ワーク５の外周５ｃからはみ出した保護テープ６に切り込むまで下降させる。

図７の部分拡大図に示すように、切刃部１３０が保護テープ６に切り込むと、保持テーブル１０は、例えば図１に示した矢印Ｂ方向に回転する。そして、保護テープ６に切り込んだ切刃部１３０が円盤状ワーク５の外周５ｃに沿って保護テープ６を切断する。

（５）テープ除去工程
テープ切断工程を実施した後、切断された保護テープ６を除去する。具体的には、図８に示すように、フレーム搬送手段１２が保持テーブル１０の上方に移動し、図１に示した上下手段１５ｂによって、円板１２２に取り付けられたフレーム保持部１２３を下降させる。そして、フレーム保持部１２３でリングフレーム８を保持したら、フレーム搬送手段１２が上昇することにより、リングフレーム８とともに切断された保護テープ６を持ち上げる。

次に、図９に示すように、テープ除去手段１４のクランプ部１４０でリングフレーム８に貼りついている保護テープ６の一端をクランプする。この状態のままフレーム搬送手段１２が、移動手段１８より例えば斜め上方に移動し、クランプ部１４０にクランプされた保護テープ６をリングフレーム８から除去する。

（６）ワーク搬出工程
テープ除去工程を実施した後、保持テーブル１０に保持された加工後の円盤状ワーク５を搬出する。図１に示すワーク搬送手段１１は、支持部１１０の回転により搬送アーム１１１が旋回し、搬送パッド１１２を保持テーブル１０の上方に移動させる。

図１０に示すように、ワーク搬送手段１１は、搬送パッド１１２によって保持テーブル５に保持された円盤状ワーク５の上面５ａを吸着する。次いで、吸引源１０４による吸引を停止し、吸引面１０２による円盤状ワーク５の吸引保持を解除する。そして、ワーク搬送手段１１は、搬送パッド１１２の吸着面１１３に円盤状ワーク５の上面５ａを吸着した状態のまま上昇し、円盤状ワーク５を保持テーブル１０から搬出する。

以上のように、加工装置１では、ワーク搬入工程において円盤状ワーク５がワーク搬送手段１１により保持テーブル１０に搬送された後、テープ押さえ工程において、フレーム搬送手段１２により搬送されるリング状のリングフレーム８が、保護テープ６の押さえエリア７を押さえるとともに保持テーブル１０に形成されたフレーム設置面１０５に設置されることにより、保護テープ６を介して円盤状ワーク５とリングフレーム８とが一体となったフレームセット９が加工装置１において形成される。したがって、フレームセット９をあらかじめ形成することなく、円盤状ワーク５を加工することが可能となる。また、円盤状ワーク５の加工後は、テープ切断手段１３によって保護テープ６を切断することができるため、加工後の円盤状ワーク５のみを搬送することができる。そのため、フレームセット９を搬送する搬送手段を加工装置に配設する必要がなくなり、加工装置の省スペース化を図ることが可能となる。また、テープ除去手段１４によってリングフレーム８から保護テープ６を除去することができるため、リングフレーム８を繰り返し使用することができ、リングフレームを複数準備しておくためのスペースが不要となり、加工装置のさらなる小型化を図ることができる。

なお、本実施形態では、加工手段２０として砥石２４を備えたものを例に挙げて説明したが、加工手段はこれには限定されない。

１：加工装置
２：基台
３：支持台
４：コラム
５：円盤状ワーク ５ａ：上面 ５ｂ：下面 ５ｃ：外周
６：保護テープ ７：押さえエリア
８：リングフレーム
９：フレームセット
１０：保持テーブル
１０１：保持部
１０２：吸引面
１０３：吸引孔
１０４：吸引源
１０５：フレーム設置面
１１：ワーク搬送手段
１１０：支持部
１１１：搬送アーム
１１２：搬送パッド
１１３：吸着面
１２：フレーム搬送手段
１２０：支持部
１２１：搬送アーム
１２２：円板
１２３：フレーム保持部
１３：テープ切断手段 １３０：切刃部
１４：テープ除去手段 １４０：クランプ部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：上下手段
１６：ワーク保持手段
１７：フレーム保持手段
１８：移動手段
２０：加工手段 ２１：スピンドル ２２：ハウジング ２３：加工ホイール
２４：砥石
２５：加工送り手段 ２６：ボールネジ ２７：モータ ２８：ガイドレール
２９：昇降部

Claims (2)

1. 円盤状ワークを搬送するワーク搬送手段と、該ワーク搬送手段により搬送された円盤状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルによって保持された円盤状ワークの上面を加工する加工手段と、を少なくとも備える加工装置であって、
   該円盤状ワークには、該円盤状ワークの外周よりはみ出した押さえエリアを設けて円形に形成された保護テープが貼着され、
   該保持テーブルには、円盤状ワークを吸引保持する吸引面と、
   円盤状ワークからはみ出した該押さえエリアを押さえるリング状のリングフレームの上面が該加工手段による加工の障害にならない高さとなるように該吸引面よりも低い位置にあるフレーム設置面と、を備えており、
   該加工装置には、該保持テーブルの該フレーム設置面に対する該リングフレームの搬入及び搬出を行うフレーム搬送手段と、
   円盤状ワークの外周に沿って該保護テープを切断するテープ切断手段と、
   該テープ切断手段によって切断された該押さえエリアを含む保護テープをクランプして該リングフレームから除去するテープ除去手段と、を備える加工装置。
2. 請求項１に記載の加工装置を用いて円盤状ワークを加工する加工方法であって、
   該円盤状ワークの外周よりはみ出した押さえエリアを設けて円形に形成された保護テープを円盤状ワークの一方の面に貼着し、該保護テープが貼着された面を下面として前記ワーク搬送手段によって円盤状ワークを前記保持テーブルに搬入し、該保持テーブルの吸引面が該円盤状ワークを吸引保持するワーク搬入工程と、
   該ワーク搬入工程の後、前記フレーム搬送手段により前記リングフレームを該保持テーブルに搬入し、該保護テープの該押さえエリアを該リングフレームで押さえて該保護テープを介して該リングフレームを前記フレーム設置面に設置するテープ押さえ工程と、
   該テープ押さえ工程の後、前記加工手段により該円盤状ワークを加工する加工工程と、
   該加工工程による加工後、前記テープ切断手段により該円盤状ワークの外周に沿って該保護テープを切断するテープ切断工程と、
   該テープ切断工程の後、該フレーム搬送手段によって該リングフレームを搬出するとともに前記テープ除去手段により該押さえエリアを含む該保護テープを取り除くテープ除去工程と、
   該テープ除去工程の後、該ワーク搬送手段により該保持テーブルから円盤状ワークを搬出するワーク搬出工程と、から構成される加工方法。

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