JP6200685B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工水を供給しながら加工をする加工装置に関する。

切削や研削などの加工をする加工装置において、加工箇所に加工水を当てて加工屑を除去することが知られている。そして、加工屑を取り込んだ加工水は、例えば、廃水として排出される。加工屑を含む加工水は、加工によって飛散し、加工手段の周囲を覆うカバーに付着する。そこで、特許文献１では、加工屑を取り込んだ加工水がカバー内部に付着してカバーが汚れるのを防ぐ加工装置が提案されている。

特開２００６−２４７７６０号公報

しかし、加工屑は、カバーだけでなく、加工屑を取り込んだ加工水の排出経路などにも付着する。このため、加工水の排出経路などを頻繁に清掃する必要がある。清掃のために加工装置を停止すると、加工装置の生産性が低下する。

本発明は、加工水の排出経路などに加工屑が付着するのを防ぎ、清掃の頻度を低減し、加工装置の生産性を向上することを目的とする。

本発明にかかる加工装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、該保持手段に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段と、該加工水供給手段で供給する該加工水の中に微細気泡を生成する微細気泡生成手段と、を備え、該微細気泡生成手段は、水を砕く水破砕部と、通過する水に回転力を付与する回転力付与部と、水の回転を高速化する高速回転部と、水の中に微細気泡を生成する気泡生成部と、該気泡生成部に外気を取り込む気体取込部と、を有する。

加工手段は、被加工物を切削する切削ブレード又は被加工物を研削する研削ホイールを含むことが望ましい。

本発明に係る加工装置によれば、加工水供給手段で供給する加工水の中に微細気泡を生成することにより、加工水に含まれる微細気泡が加工屑を吸着し又は分散させるので、被加工物や加工水の排出経路などに加工屑が付着するのを防ぎ、清掃の頻度を低減して、加工装置の生産性を向上することができる。

加工装置を示す斜視図。 微細気泡生成装置を示す断面図。

図１に示すように、加工装置１０は、ウェーハなどの被加工物２１を保持する保持手段１１と、被加工物２１を加工する加工手段１２と、加工水供給源８１と接続され加工水供給源８１から供給される加工水の中に微細気泡を生成する微細気泡生成手段１３と、微細気泡を含む加工水を被加工物２１に供給する加工水供給手段１４と、加工屑を取り込んだ加工水を排出する加工水排出手段１５とを備える。

被加工物２１は、例えばリング状のフレーム２２に貼付されたテープ２３に貼付することによりフレーム２２に支持されている。

保持手段１１は、例えばチャックテーブルであり、保持テーブルの上に載置した被加工物２１を吸着して保持する。保持手段１１は、±Ｘ方向に移動可能であり、被加工物２１を保持した状態で、加工室１６内に移動する。

加工手段１２は、加工室１６内に配置され、加工室１６内に移動した保持手段１１によって保持された被加工物２１に対して加工を施す。加工手段１２は、例えば、回転する切削ブレード１２０により被加工物２１を切削する切削手段である。加工手段１２による被加工物２１の加工により、加工屑が発生するが、加工手段１２は、被加工物２１に向けて加工水を吐出して加工箇所を冷却するとともに加工屑を除去するノズル１２１を備えている。
なお、加工手段には、その他に、研削ホイール（不図示）により被加工物２１を研削する研削手段などもある。

加工水供給源８１から微細気泡生成手段１３に供給される加工水は、例えば純水や水道水などである。微細気泡生成手段１３は、加工水供給源８１から供給された加工水の中に、いわゆるマイクロバブルなどの微細気泡を発生させる。

加工水供給手段１４は、微細気泡生成手段１３に接続された取込口を有し、微細気泡生成手段１３が生成した微細気泡を含む加工水を加工手段１２に供給する。加工手段１２は、加工している被加工物２１に、加工水供給手段１４から供給された加工水を、ノズル１２１から噴きかける。これにより、加工水が加工屑を取り込み、加工屑が除去される。
加工水排出手段１５は、加工室１６内で加工屑を取り込んだ加工水を廃水として、排出口から外部に排出する。

加工水には微細気泡が含まれているので、被加工物２１がマイクロバブル効果により洗浄されてきれいになる。また、加工水に取り込まれた加工屑が、被加工物２１や加工室１６内や加工水排出手段１５に付着することなく、加工水とともに排出される。その理由は、通常、加工水中の加工屑は、互いに凝集し自重で沈降して被加工物２１の表面に付着するが、ゼータ電位がプラスに帯電した加工屑は、マイナスの電荷を帯びた微細気泡に吸着されて排出され、ゼータ電位がマイナスに帯電した加工屑は、マイナスの電荷を帯びた微細気泡と反発して加工水中で分散されるため、凝集が防止されて加工屑が小さいままの状態が維持され、自重による沈降スピードが低下して被加工物２１や加工室１６内や加工水排出手段１５に付着する前に排出されるからであると考えられる。
これにより、加工室１６内や加工水排出手段１５を洗浄する頻度を少なくすることができるので、加工装置１０の稼働率を高め、生産性を向上することができる。

図２に示すように、微細気泡生成手段１３は、管形状であり、＋ｘ方向から供給された加工水の中に微細気泡を生成し、生成した微細気泡を含む加工水を−ｘ方向へ排出する。微細気泡生成手段１３は、供給された水を砕く水破砕部１３１と、通過する水に回転力を付与する回転力付与部１３３と、水の回転を高速にする高速回転部１３５と、外気を取り込む気体取込部１３７と、微細気泡を生成する気泡生成部１３９とを有する。

水破砕部１３１は、複数（例えば２枚）の円板状のプレート３１ａ，３１ｂを有する。各プレート３１ａ，３１ｂには、±ｘ方向に貫通する複数（例えば４個）の穴３１１が開いている。複数のプレート３１は、±ｘ方向に所定の間隔を空けて、穴３１１の位置がずれるように配設される。例えば、プレート３１ｂは、プレート３１ａに対して４５度回転した向きに配置される。＋ｘ方向から供給された加工水は、プレート３１ａに当たって砕かれた後、プレート３１ｂに当たって更に砕かれる。これにより、水に含有される空気と水とが分離しやすくなる。

回転力付与部１３３は、複数（例えば４本）の管３３を有する。複数の管３３は、１つに束ねられ、螺旋状にねじれた状態で配設される。管３３の数は、水破砕部１３１のプレート３１のうち−ｘ方向側の端に位置するプレート３１ｂの穴３１１の数と等しく、管３３の＋ｘ方向端部は、プレート３１ｂの穴３１１の位置と対応している。水破砕部１３１で砕かれた加工水は、プレート３１ｂの穴３１１から噴出し、そのまま直進して管３３の中に流入し、管３３のねじれによって回転力が付与される。管３３に流入しない加工水は、管３３と管３３との隙間を通る。管３３と管３３との隙間も、管３３のねじれに伴って螺旋状にねじれているので、管３３と管３３との隙間を通った加工水にも、回転力が付与される。

高速回転部１３５は、逆円錐状の流路であり、＋ｘ方向端部における内径が最も大きく、−ｘ方向に向けて徐々に内径が小さくなっている。回転力付与部１３３で回転力を付与された加工水が、徐々に内径が狭くなる高速回転部１３５を通過することにより、回転速度が速くなる。また、遠心力により、水に含まれていた空気が中心軸に集まり、水が外周に集まって、空気と水とが分離する。

気泡生成部１３９は、円錐状の流路であり、＋ｘ方向端部における内径が最も小さく、−ｘ方向に向けて徐々に内径が大きくなっている。気泡生成部１３９の＋ｘ方向端部における内径は、高速回転部１３５の−ｘ方向端部における内径よりも大きく、気泡生成部１３９の＋ｘ方向端部と、高速回転部１３５の−ｘ方向端部との間は、±ｘ方向に所定の間隔（例えば１ｍｍ）を空けて配置されている。

気体取込部１３７は、微細気泡生成手段１３の側面に設けられた貫通穴３８と、貫通穴３８に螺合する調整ねじ３７とを有する。調整ねじ３７には、例えばスリットが設けられている。調整ねじ３７を回転させて、貫通穴３８との間の隙間を調整することにより、気体取込部１３７が取り込む外気の量を調整する。
高速回転部１３５の−ｘ方向端部から加工水が勢いよく噴出することにより、高速回転部１３５の外側の空間１３６から空気を引き込み、空間１３６の気圧が下がって、ほぼ真空状態となる。外部との気圧差により、気体取込部１３７から外気が取り込まれる。
高速回転部１３５から高速回転しながら噴出した加工水が、徐々に内径が広くなる気泡生成部１３９を通過することにより、高速回転部１３５で分離された空気や、気体取込部１３７から取り込まれた外気が微細気泡になる。気体取込部１３７から外気を取り込むことにより、生成される微細気泡の量を多くすることができる。

このようにして加工水の中に微細気泡を生成することにより、被加工物２１の洗浄効果が高まり、加工屑が被加工物２１に再付着したり、加工室１６内や加工水排出手段１５に付着したりするのを防ぐことができる。これにより、加工室１６内や加工水排出手段１５を洗浄する頻度を少なくすることができるので、加工装置１０の稼働率を高め、生産性を向上することができる。

以上説明した実施形態は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本質的でない部分の構成を、他の構成に置き換えてもよい。
加工水排出手段１５の排出口は、ドレインに接続してもよいし、廃水から加工屑を取り除く加工屑除去装置に接続してもよい。加工屑除去装置により加工屑を除去された廃水は、廃棄してもよいし、再利用してもよい。

１０ 加工装置、１１ 保持手段、１２ 加工手段、
１３ 微細気泡生成手段、１３１ 水破砕部、１３３ 回転力付与部、
１３５ 高速回転部、１３６ 空間、１３７ 気体取込部、１３９ 気泡生成部、
１４ 加工水供給手段、１５ 加工水排出手段、１６ 加工室、
２１ 被加工物、２２ フレーム、２３ テープ、
３１ プレート、３１１ 穴、３３ 管、３７ 調整ねじ、３８ 貫通穴、
８１ 加工水供給源

Claims (2)

1. 被加工物を保持する保持手段と、
   該保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、
   該保持手段に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段と、
   該加工水供給手段で供給する該加工水の中に微細気泡を生成する微細気泡生成手段と、
   を備え、
   該微細気泡生成手段は、水を砕く水破砕部と、通過する水に回転力を付与する回転力付与部と、水の回転を高速化する高速回転部と、水の中に微細気泡を生成する気泡生成部と、該気泡生成部に外気を取り込む気体取込部と、を有する
   加工装置。
2. 前記加工手段は、被加工物を切削する切削ブレード又は被加工物を研削する研削ホイールを含む、請求項１記載の加工装置

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