JP7471059B2 - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工装置及び加工方法に関する。

半導体ウェーハや樹脂パッケージ基板など板状の被加工物にミクロン単位の精度で切削ブレードを切り込ませ、切削溝を形成する加工装置（ダイサー）が知られている（例えば、特許文献１参照）。通常、被加工物は板状であり、平坦なチャックテーブルに直接、又はダイシングテープを介して固定され、切削される。チャックテーブルの保持面（上面）から切削ブレードの先端（下端）までの高さがミクロン単位で制御され、被加工物に所定の深さの溝を形成したり、ダイシングテープを数十ミクロン切り残してダイシングしたりする。チャックテーブルは面内高さばらつきが例えば５～１０um以内に形成されていて、切削中の切削ブレードの高さは基本的には常に一定に制御される。

しかしながら、例えば、被加工物の断面円弧状の円弧面に同じ切り込み深さの切削溝を形成したい、という要望が近年増えている。この種の加工が要望される被加工物は、超音波診断装置のプローブに搭載される超音波振動子（ピエゾ素子）などであり、コンベックス型と呼ばれるプローブの円弧面の尾根に沿って細い加工痕である溝を狭い間隔で形成したいという要望がある（例えば特許文献２参照）。

特開２００９－２７０５２号公報 特許第６０９１７５５号公報

例えば、特許文献１に示された加工装置は、平坦なチャックテーブルに断面円弧状の円弧面を有する被加工物を固定して加工する場合、円弧面の高さの変化に合わせて切削ブレードの高さを変動させる必要があり、また円弧面の曲率の中心に向かって溝を形成する事も出来ないという課題が有った。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、断面円弧状の円弧面に円弧面の曲率の中心に向かって加工痕を形成することができる加工装置及び加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の加工装置は、被加工物の外表面のうちの断面円弧状の円弧面を加工する加工装置であって、被加工物を固定するチャックテーブルと、チャックテーブルに固定された被加工物に加工痕を形成する加工ユニットと、Ｘ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる加工送りユニットと、Ｘ方向と直交するＹ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる割り出し送りユニットと、該加工ユニットをＸ方向とＹ方向との双方と直交するＺ方向に切り込み送りさせる切り込み送りユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、該チャックテーブルは、該円弧面を露出した被加工物が、Ｘ方向の軸心を回転軸として回転可能に固定されるとともに、該円弧面がなす円の中心が該回転軸と一致させて該被加工物を固定する固定部を有し、該固定部は、該被加工物の外表面のうちの円弧面に連なる端面に設けられた穴に挿入されることで、該被加工物を固定するロッドを備え、該制御ユニットは、該円弧面の尾根がＸ方向に沿って該固定部に固定された被加工物の該円弧面に、該加工ユニットでＸ方向に沿った該加工痕を形成した後、該固定部を所定角度回転させることを特徴とする。
本発明の加工装置は、被加工物の外表面のうちの断面円弧状の円弧面を加工する加工装置であって、被加工物を固定するチャックテーブルと、チャックテーブルに固定された被加工物に加工痕を形成する加工ユニットと、Ｘ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる加工送りユニットと、Ｘ方向と直交するＹ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる割り出し送りユニットと、該加工ユニットをＸ方向とＹ方向との双方と直交するＺ方向に切り込み送りさせる切り込み送りユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、該チャックテーブルは、該円弧面を露出した被加工物が、Ｘ方向の軸心を回転軸として回転可能に固定されるとともに、該円弧面がなす円の中心が該回転軸と一致させて該被加工物を固定する固定部を有し、該固定部は、該被加工物を保持しかつ該Ｘ方向の端の端面に穴を設けた保持ユニットと、該穴に挿入されることで該被加工物を固定するロッドを備え、該制御ユニットは、該円弧面の尾根がＸ方向に沿って該固定部に固定された被加工物の該円弧面に、該加工ユニットでＸ方向に沿った該加工痕を形成した後、該固定部を所定角度回転させることを特徴とする。

前記加工装置では、該加工ユニットが、Ｙ方向に軸心を有し、切削ブレードが装着されるスピンドルを備える切削ユニットであり、該加工ユニットの切削ブレードを切り込み送り方向に移動させ、該切削ブレードの先端を接触させる基準面を有する基準ベースと、該基準面と該固定部に固定された被加工物の該円弧面の上端との高さの差を測定する高さ測定器と、を備え、該基準面の高さに基づいて、該切削ブレードの先端と該円弧面の高さを割り出し、該円弧面への該切削ブレードの切り込み深さを制御しても良い。

本発明の加工方法は、前記加工装置を用いて、被加工物の外表面のうちの断面円弧状の該円弧面に加工痕を形成する加工方法であって、該チャックテーブルに、該円弧面の尾根がＸ方向に沿うように、被加工物を該固定部に回転可能に固定する被加工物固定ステップと、該チャックテーブルに固定された被加工物の該円弧面にＸ方向に沿って加工痕を形成する加工ステップと、加工ステップ実施後、被加工物を該所定角度回転させる回転ステップと、該加工ステップ及び回転ステップ実施後、該チャックテーブルから被加工物を離脱させる被加工物離脱ステップと、を備えることを特徴とする。

本願発明は、断面円弧状の円弧面に円弧面の曲率の中心に向かって溝を形成することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、図１に示された加工装置のチャックテーブルの構成例を示す斜視図である。 図３は、図２に示されたチャックテーブルの固定部及び回転駆動部の構成例を示す斜視図である。 図４は、図３に示された被加工物の円弧面と回転駆動部の回転軸との位置関係を示す被加工物の端面図である。 図５は、実施形態１に係る加工方法の流れを示すフローチャートである。 図６は、図５に示された加工方法の最初の加工ステップを示す被加工物の端面図である。 図７は、図５に示された加工方法の複数回繰り返された後の加工ステップを示す被加工物の端面図である。 図８は、図５に示された加工方法の複数回繰り返された後の加工ステップで切削溝が形成された被加工物の平面図である。 図９は、図８に示された被加工物が図５に示された加工方法の回転ステップで所定角度回転された被加工物の平面図である。 図１０は、図９に示された被加工物の円弧面に加工ステップで切削溝が形成された被加工物の平面図である。 図１１は、図５に示された加工方法の最後の加工ステップ後の被加工物の端面図である。 図１２は、実施形態２に係る加工装置のチャックテーブルの固定部及び回転駆動部の構成例を示す斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る加工装置及び加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示された加工装置のチャックテーブルの構成例を示す斜視図である。図３は、図２に示されたチャックテーブルの固定部及び回転駆動部の構成例を示す斜視図である。図４は、図３に示された被加工物の円弧面と回転駆動部の回転軸との位置関係を示す被加工物の端面図である。図５は、実施形態１に係る加工方法の流れを示すフローチャートである。

（被加工物）
実施形態１に係る図１に示す加工装置１は、被加工物２００の外表面２０６のうちの円弧面２０１を切削ブレード２１で切削加工（加工に相当）して、円弧面２０１に複数の加工痕である切削溝２１０（図１中に点線で示す）を形成する切削装置である。実施形態１では、被加工物２００は、超音波診断装置のプローブに搭載されるものであり、超音波振動子（ピエゾ素子）により構成されている。被加工物２００は、図２及び図３に示すように、外表面２０６に断面円弧状の円弧面２０１が形成されている。円弧面２０１は、被加工物２００の外周方向に凸の円弧状に形成され、尾根の方向に断面形状が一定に形成されている。なお、尾根の方向とは、円弧面２０１の曲率の中心と平行な方向である。

また、実施形態１では、被加工物２００は、円弧面２０１の両端に連なり、それぞれ平坦に形成されているとともに、互いに円弧面２０１の曲率の中心と平行な一対の側面２０２と、円弧面２０１及び一対の側面２０２に連なり、それぞれ平坦に形成されているとともに、互いに平行な一対の端面２０３と、一対の側面２０２及び一対の端面２０３に連なった円弧面２０１の曲率の中心と平行な平坦な底面２０４とを備える。これらの一対の側面２０２と、一対の端面２０３と、底面２０４は、円弧面２０１とともに、被加工物２００の外表面２０６を構成する。被加工物２００は、各端面２０３に被加工物２００を位置決めするための穴２０５を設けている。実施形態１では、穴２０５は、平研形状が円形に形成され、各端面２０３に間隔をあけて２つ設けられている。

（加工装置）
実施形態１に係る加工装置１は、図１に示すように、被加工物２００を固定するチャックテーブル１０と、水平方向と平行なＹ方向に軸心を有し、チャックテーブル１０に固定された被加工物２００に切削水を供給しながら切削加工する加工工具である切削ブレード２１が装着されるスピンドル２２を備える加工ユニット２０と、チャックテーブル１０に固定された被加工物２００を撮像する撮像ユニット３０と、チャックテーブル１０と加工ユニット２０とを相対的に移動させる移動手段である移動ユニット４０と、各構成要素を制御する制御ユニット１００とを少なくとも有する。

移動ユニット４０は、チャックテーブル１０を鉛直方向と平行なＺ方向と平行な軸心回りに回転する図示しない回転駆動源と、Ｙ方向と直交しかつ水平方向と平行なＸ方向にチャックテーブル１０と加工ユニット２０とを相対的に移動させる加工送りユニット４１と、Ｙ方向にチャックテーブル１０と加工ユニット２０とを相対的に移動させる割り出し送りユニット４２と、加工ユニット２０をＸ方向とＹ方向との双方と直交するＺ方向に切り込み送りさせる切り込み送りユニット４３とを少なくとも備える。

チャックテーブル１０は、図１及び図２に示すように、回転駆動源に支持される円板状のテーブル本体１１と、テーブル本体１１上に設けられた固定部１２と、テーブル本体１１上に設けられた回転駆動部１３とを備える。テーブル本体１１は、上面が平坦に形成され、水平方向と平行に配置される。テーブル本体１１は、上面から凹の凹部１１１が設けられている。

固定部１２は、図２及び図３に示すように、支持部材１２１と、一対の軸本体１２３とを備える。支持部材１２１が直線状に形成され、長手方向がテーブル本体１１の径方向と平行に配置されている。また、支持部材１２１は、長手方向の中央部がテーブル本体１１の凹部１１１に重なる位置に配置されている。実施形態１では、長手方向の両端部の厚みよりも中央部の厚みが厚く形成されている。

一対の軸本体１２３は、それぞれ、ロッド１２４が固定されている。一対の軸本体１２３は、ロッド１２４が互いに相対するように支持部材１２１の両端部に取り付けられている。ロッド１２４は、軸本体１２３よりも細い円柱状に形成され、外径が穴２０５の内径と等しい。

また、ロッド１２４は、各軸本体１２３に２つ設けられている。固定部１２は、一対の軸本体１２３のロッド１２４が支持部材１２１上に底面２０４が重ねられた被加工物２００の穴２０５に挿入されることで、被加工物２００を固定する。また、固定部１２は、一対の軸本体１２３のロッド１２４が穴２０５から抜け出ることで、被加工物２００の固定を解除し、被加工物２００がチャックテーブル１０から離脱することを許容する。なお、本発明では、ロッド１２４は、軸本体１２３に着脱自在でも良く、被加工物２００にロッド１２４を固定してからロッド１２４を軸本体１２３に固定してもいい。または、ロッド１２４は、軸本体１２３に対して進退自在でも良く、その場合、被加工物２００を支持部材１２１に載置し、被加工物２００の穴２０５に１２４を挿入しても良い。また、図２では、被加工物２００より軸本体１２３の方が上端が高い位置に配置されているが、実際には、切削ブレード２１が軸本体１２３に衝突しないよう、軸本体１２３は被加工物２００よりも上端が低くなるよう形成されているのが望ましい。

回転駆動部１３は、固定部１２を回転軸であるＸ方向と平行な軸心１３１（図２及び図３に一点鎖線で示す）回りに回転するものである。回転駆動部１３は、図２に示すように、固定部１２をテーブル本体１１に軸心１３１回りに回転自在に支持する一対の軸受ユニット１３２と、固定部１２を軸心１３１回りに回転するモータ１３３とを備える。

軸受ユニット１３２は、軸本体１２３と１対１で対応して設けられている。軸受ユニット１３２は、テーブル本体１１に取り付けられて、対応する軸本体１２３を軸心１３１回りに回転自在に支持する。モータ１３３は、テーブル本体１１に取り付けられ、一方の軸本体１２３を軸心１３１回りに回転させる。また、実施形態１では、モータ１３３は、一方の軸受ユニット１３２とともにテーブル本体１１に取り付けられる防水カバー１３４により覆われている。防水カバー１３４は、切削水がモータ１３３に付着することを規制するものである。

チャックテーブル１０は、固定部１２により被加工物２００を固定することで、円弧面２０１を露出した状態で被加工物２００を固定する。チャックテーブル１０は、被加工物２００を固定した固定部１２を軸心１３１回りに回転することで、被加工物２００を軸心１３１を回転軸として回転可能に固定する。このように、円弧面２０１を露出した被加工物２００が、軸心１３１を回転軸として回転可能に固定部１２に固定される。また、チャックテーブル１０では、図４に示すように、円弧面２０１の曲率の中心が被加工物２００の回転軸である軸心１３１となっている。このために、チャックテーブル１０は、軸心１３１回りに被加工物２００を固定した固定部１２を回転しても、被加工物２００の円弧面２０１の上端のＺ方向の位置即ち高さが変化しない。

加工ユニット２０は、チャックテーブル１０に固定された被加工物２００を切削加工して、被加工物２００に切削溝２１０を形成する切削ユニットである。加工ユニット２０は、切削ブレード２１と、切削ブレード２１が装着されるスピンドル２２と、スピンドル２２を回転自在に支持し割り出し送りユニット４２によりＹ方向に移動自在に設けられかつ切り込み送りユニット４３によりＺ方向に移動自在に設けられたスピンドルハウジング２３とを備えるものである。加工ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００に対して、割り出し送りユニット４２によりＹ方向に移動自在に設けられ、かつ、切り込み送りユニット４３によりＺ方向に移動自在に設けられている。

加工ユニット２０は、割り出し送りユニット４２及び切り込み送りユニット４３により、チャックテーブル１０のテーブル本体１１の上面の任意の位置に切削ブレード２１を位置付け可能となっている。切削ブレード２１は、略リング形状を有する極薄の切削砥石である。スピンドル２２は、切削ブレード２１を回転させることで被加工物２００を切削加工する。スピンドルハウジング２３は、スピンドル２２を軸心回りに回転自在に収容している。加工ユニット２０は、スピンドル２２に切削ブレード２１を装着することにより、切削ブレード２１を回転可能に保持する。加工ユニット２０のスピンドル２２及び切削ブレード２１の軸心は、Ｙ方向と平行に設定されている。

撮像ユニット３０は、加工ユニット２０と一体的に移動するように、加工ユニット２０に固定されている。撮像ユニット３０は、チャックテーブル１０に保持された切削前の被加工物２００の分割すべき領域を撮像する撮像素子を備えている。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary MOS）撮像素子である。撮像ユニット３０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００を撮像して、被加工物２００と切削ブレード２１との位置合わせを行なうアライメントを遂行するため等の画像を得、得た画像を制御ユニット１００に出力する。

加工送りユニット４１は、チャックテーブル１０及び回転駆動源を支持した図１に示す移動プレート１４をＸ方向に移動させることで、チャックテーブル１０と加工ユニット２０とを相対的にＸ方向に沿って加工送りするものである。割り出し送りユニット４２は、加工ユニット２０を割り出し送り方向であるＹ方向に移動させることで、チャックテーブル１０と加工ユニット２０とを相対的にＹ方向に沿って割り出し送りするものである。切り込み送りユニット４３は、加工ユニット２０を切り込み送り方向であるＺ方向に移動させることで、チャックテーブル１０と加工ユニット２０とを相対的にＺ方向に沿って切り込み送りするものである。

加工送りユニット４１、割り出し送りユニット４２及び切り込み送りユニット４３は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ、ボールねじを軸心回りに回転させる周知のモータ及びチャックテーブル１０又は加工ユニット２０をＸ方向、Ｙ方向又はＺ方向に移動自在に支持する周知のガイドレールを備える。

また、加工装置１は、チャックテーブル１０のＸ方向の位置を検出するため図示しないＸ方向位置検出ユニットと、加工ユニット２０のＹ方向の位置を検出するための図示しないＹ方向位置検出ユニットと、加工ユニット２０のＺ方向の位置を検出するためのＺ方向位置検出ユニットとを備える。Ｘ方向位置検出ユニット及びＹ方向位置検出ユニットは、Ｘ方向、又はＹ方向と平行なリニアスケールと、読み取りヘッドとにより構成することができる。Ｚ方向位置検出ユニットは、モータのパルスで加工ユニット２０のＺ方向の位置を検出する。Ｘ方向位置検出ユニット、Ｙ方向位置検出ユニット及びＺ方向位置検出ユニットは、チャックテーブル１０のＸ方向、加工ユニット２０のＹ方向又はＺ方向の位置を制御ユニット１００に出力する。

また、加工装置１は、基準ベース５０と、図示しない基準位置検出手段と、高さ測定器６０とを備える。実施形態１では、基準ベース５０は、移動プレート１４に取り付けられている。基準ベース５０は、水平方向に沿って平坦な基準面５１を有する。

基準位置検出手段は、切削ブレード２１の切り刃の下端が基準面５１に接触する切削ブレード２１のＺ方向の基準位置を検出するものである。実施形態では、基準位置検出手段は、切り込み送り方向であるＺ方向に移動された切削ブレード２１が基準面５１に接触した時の切削ブレード２１と基準ベース５０との電気的な導通を検出する。基準位置検出手段は、切削ブレード２１と基準ベース５０との電気的な導通を検出すると、導通を検出したことを示す信号を制御ユニット１００に出力し、制御ユニット１００が信号を受信した時のＺ方向位置検出ユニットの検出結果を基準位置として検出する。このように、基準面５１は、加工ユニット２０の切削ブレード２１を切り込み送り方向であるＺ方向に移動させ、切削ブレード２１の切り刃の下端を接触させるものである。

高さ測定器６０は、基準面５１と、固定部１２に固定された被加工物２００の円弧面２０１の上端との高さの差を測定するものである。実施形態１では、高さ測定器６０は、撮像ユニット３０と同様に加工ユニット２０と一体的に移動するように、加工ユニット２０に固定されている。

高さ測定器６０は、基準面５１及び固定部１２に固定された被加工物２００の円弧面２０１の上端に向けてレーザー光を照射し、レーザー光の反射光を受光することで、基準面５１及び固定された被加工物２００の円弧面２０１の上端までの距離を検出して検出結果を制御ユニット１００に出力する。制御ユニット１００は、Ｚ方向位置検出ユニットの検出結果を参照して、高さ測定器６０の検出結果に基づいて、基準面５１及び被加工物２００の円弧面２０１の上端のＺ方向の位置を検出する。なお、実施形態１では、高さ測定器６０は、レーザー光を照射して距離を検出する非接触式のセンサであるが、本発明では、レーザー光を照射するものに限定されない。本発明では、高さ測定器６０は、基準面５１及び被加工物２００の円弧面２０１の上端に接触するプローブを備えて、これらのＺ方向の位置を検出する、所謂接触式のセンサでも良い。なお、本発明では、高さ測定器６０としてカメラを使ってもよく、その場合ピント調整等を用いて高さであるＺ軸方向の位置を検出しても良い。

制御ユニット１００は、加工装置１の上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物２００に対する加工動作を加工装置１に実施させるものである。なお、制御ユニット１００は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、加工装置１を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して加工装置１の上述した構成要素に出力する。

また、制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される表示ユニット１０１及びオペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力ユニット１０２と図示しない報知ユニットに接続されている。入力ユニット１０２は、表示ユニット１０１に設けられたタッチパネルにより構成される。報知ユニットは、音と光の少なくとも一方を発して、加工装置のオペレータに報知する。

実施形態１に係る加工方法は、加工装置１を用いて、被加工物２００の外周の断面円弧状の円弧面２０１に尾根と平行な切削溝２１０を円弧面２０１の周方向に等間隔に形成する方法である。また、実施形態１に係る加工方法は、被加工物２００の円弧面２０１に軸心１３１に対して直交する断面において、軸心１３１に向って延びた切削溝２１０を形成する方法である。

実施形態１に係る加工方法は、図５に示すように、被加工物固定ステップＳＴ１と、加工ステップＳＴ２と、回転ステップＳＴ４と、被加工物離脱ステップＳＴ５とを備える。

（被加工物固定ステップ）
被加工物固定ステップＳＴ１は、チャックテーブル１０に、円弧面２０１の尾根がＸ方向に沿うように、被加工物２００を固定部１２に軸心１３１回りに回転可能に固定するステップである。被加工物固定ステップＳＴ１では、入力ユニット１０２を介して加工内容情報を制御ユニット１００が受け付けて記憶装置に記憶し、チャックテーブル１０がオペレータなどにより回転駆動源上に設置される。なお、加工内容情報は、切削溝２１０の幅、互いに隣り合う切削溝２１０間の距離、各切削溝２１０の円弧面２０１から溝底までの深さ、及びこれらの許容値、切削溝２１０の数を含む。

被加工物固定ステップＳＴ１は、固定部１２の支持部材１２１上に被加工物２００の底面２０４を載置し、加工装置１のロッド１２４を伸張させて、ロッド１２４を穴２０５に侵入させて、被加工物２００が、チャックテーブル１０の固定部１２に固定される。こうして、被加工物固定ステップＳＴ１では、チャックテーブル１０の固定部１２には、円弧面２０１の円周面が成す円の中心が固定部１２の回転軸である軸心１３１に一致させて被加工物２００を固定する。

被加工物固定ステップＳＴ１では、加工装置１が基準ベース５０の基準面５１上に加工ユニット２０の切削ブレード２１を位置付け、切削ブレード２１をＺ方向に沿って下降させて基準面５１に接触させて、制御ユニット１００が基準位置を検出して、記憶装置に記憶する。被加工物加工ステップＳＴ２では、加工装置１が、基準ベース５０の基準面５１上に高さ測定器６０を位置付け、高さ測定器６０で基準面５１までの距離を測定して、制御ユニット１００が高さ測定器６０及びＺ方向位置検出ユニットの検出結果等から基準面５１のＺ方向の位置を検出して、記憶装置に記憶する。

被加工物固定ステップＳＴ１では、加工装置１が、チャックテーブル１０に固定された被加工物２００の円弧面２０１の上端の上方に高さ測定器６０を位置付け、高さ測定器６０で円弧面２０１の上端までの距離を測定して、制御ユニット１００が高さ測定器６０及びＺ方向位置検出ユニットの検出結果等から円弧面２０１の上端のＺ方向の位置を検出して、記憶装置に記憶する。こうして、被加工物固定ステップＳＴ１では、制御ユニット１００は、高さ測定器６０で基準面５１までの距離を測定することで、基準面５１のＺ方向の位置に基づいて、被加工物２００の円弧面２０１の上端のＺ方向の位置を割り出す。被加工物固定ステップＳＴ１では、制御ユニット１００が基準面５１のＺ方向の位置と被加工物２００の円弧面２０１の上端のＺ方向の位置とから基準面５１と被加工物２００の円弧面２０１の上端との高さの差を検出する。

被加工物固定ステップＳＴ１では、加工装置１がチャックテーブル１０に固定された被加工物２００の上方に撮像ユニット３０を位置付け、撮像ユニット３０にチャックテーブル１０上の被加工物２００を撮像させ、回転駆動源を制御して、被加工物２００の円弧面２０１の尾根即ち回転駆動部１３の回転軸である軸心１３１をＸ方向と平行に位置付ける被加工物２００と切削ブレード２１との位置合わせを行うアライメントを遂行する。

（加工ステップ、回転ステップ）
図６は、図５に示された加工方法の最初の加工ステップを示す被加工物の端面図である。図７は、図５に示された加工方法の複数回繰り返された後の加工ステップを示す被加工物の端面図である。図８は、図５に示された加工方法の複数回繰り返された後の加工ステップで切削溝が形成された被加工物の平面図である。図９は、図８に示された被加工物が図５に示された加工方法の回転ステップで所定角度回転された被加工物の平面図である。図１０は、図９に示された被加工物の円弧面に加工ステップで切削溝が形成された被加工物の平面図である。図１１は、図５に示された加工方法の最後の加工ステップ後の被加工物の端面図である。

加工ステップＳＴ２は、チャックテーブル１０に固定された被加工物２００の円弧面２０１にＸ方向に沿って切削溝２１０を形成するステップである。加工ステップＳＴ２では、チャックテーブル１０に固定された被加工物２００の最初に切削溝２１０が形成される位置が円弧面２０１の上端に位置するように、軸心回りに固定部１２を回転する。

加工ステップＳＴ２では、加工ユニット２０の切削ブレード２１に切削水を供給しながらスピンドル２２で切削ブレード２１を回転させるとともに、切削ブレード２１に対して被加工物２００の最初に切削溝２１０が形成される位置がＸ方向に並ぶ位置に、切削ブレード２１に対して被加工物２００を位置付ける。

加工ステップＳＴ２では、入力ユニット１０２から加工開始指示を受け付けると、基準位置、基準面５１のＺ方向の高さ、被加工物２００の円弧面２０１の上端のＺ方向の位置及びＺ方向位置検出ユニットの検出結果等に基づいて、切り込み送りユニット４３を制御して、加工ユニット２０の切削ブレード２１の切り刃の下端を、加工内容情報で定められた深さの切削溝２１０を形成できるＺ方向の位置に位置付ける。こうして、加工ステップＳＴ２では、加工装置１が基準面５１のＺ方向の位置に基づいて、切削ブレード２１の切り刃の下端と円弧面２０１のＺ方向の位置を割り出し、円弧面２０１への切削ブレード２１の切り込み深さを制御する。加工ステップＳＴ２では、加工装置１が、チャックテーブル１０を加工送りユニット４１でＸ方向の一方向に切削ブレード２１に近付く方向に移動させて、図６に示すように、切削ブレード２１を被加工物２００の円弧面２０１に切り込ませて、切削溝２１０を形成する。

加工方法では、加工装置１が切削溝２１０を被加工物２００のＸ方向の全長に亘って形成すると、加工内容情報で定められた全ての切削溝２１０を形成したか否かを判定する（ステップＳＴ３）。加工方法では、加工内容情報で定められた全ての切削溝２１０を形成していないと判定する（ステップＳＴ３：Ｎｏ）と、回転ステップＳＴ４に進む。

回転ステップＳＴ４は、加工ステップＳＴ２実施後、被加工物２００を所定角度回転させるステップである。回転ステップＳＴ４では、加工装置１が、切削ブレード２１を円弧面２０１に接触しなくなるＺ方向の位置まで一旦上昇させる。また、回転ステップＳＴ４では、加工装置１が、回転駆動部１３で被加工物２００を、所定角度として、形成済の切削溝２１０と次に形成する切削溝２１０との間隔が加工内容情報で定められた切削溝２１０間の間隔となる角度回転させて、加工ステップＳＴ２に戻る。こうして、回転ステップＳＴ４では、制御ユニット１００は、円弧面２０１の尾根がＸ方向に沿って固定部１２に固定された被加工物２００の円弧面２０１に、加工ユニット２０でＸ方向に沿った切削溝２１０を形成した後、固定部１２を所定角度回転させる。

２回目以降の加工ステップＳＴ２では、加工装置１がチャックテーブル１０をＸ方向の前述した一方向の逆向きの他方向に移動した後、回転中の切削ブレード２１に対して被加工物２００の次に切削溝２１０が形成される位置がＸ方向に並ぶ位置に、切削ブレード２１に対して被加工物２００を位置付ける。２回目以上の加工ステップＳＴ２では、最初の加工ステップＳＴ２と同様に、切り込み送りユニット４３を制御して、加工ユニット２０の切削ブレード２１の切り刃の下端を、加工内容情報で定められた深さの切削溝２１０を形成できるＺ方向の位置に位置付ける。２回目以降の加工ステップＳＴ２では、加工装置１が、チャックテーブル１０を加工送りユニット４１でＸ方向の一方向に切削ブレード２１に近付く方向に移動させて、切削ブレード２１を被加工物２００の円弧面２０１に切り込ませて、切削溝２１０を形成する。

こうして、加工装置１は、加工方法において、図７に示すように、加工内容情報で定められた幅、深さ及び間隔で円弧面２０１に複数の切削溝２１０を形成する。加工装置１は、図８に示すように、加工ステップＳＴ２において、円弧面２０１の上端に切削溝２１０を形成した後、図９に示すように、回転ステップＳＴ４において、被加工物２００を所定角度回転させて、円弧面２０１の次に切削溝２１０を形成する位置を上端に位置付け、次の加工ステップＳＴ２において、図１０に示すように、円弧面２０１の上端に次の切削溝２１０を形成する。こうして、加工装置１は、加工内容情報で定められた全ての切削溝２１０を形成するまで加工ステップＳＴ２と回転ステップＳＴ４とを繰り返す。なお、図８、図９及び図１０は、切削溝２１０を白地で示し、切削溝２１０が未形成の円弧面２０１を網掛けで示している。

また、実施形態１の加工方法は、予め定められた所定数の切削溝２１０を形成した毎、即ち、予め定められた所定回、加工ステップＳＴ２を実施した後に、形成した切削溝２１０の良否を判定する。切削溝２１０の良否を判定する際には、切削溝２１０が形成された被加工物２００の上方に撮像ユニット３０を位置付け、撮像ユニット３０で切削溝２１０が形成された被加工物２００を撮像する。制御ユニット１００が、撮像ユニット３０が撮像して得た画像に周知の画像処理を行って、切削溝２１０を抽出して、切削溝２１０の幅、切削溝２１０間の間隔等が許容値を超えているか否か、切削溝２１０間が倒れているか否か等を判定する。制御ユニット１００が許容値を超えていない及び倒れていないと判定すると、回転ステップＳＴ４に進む。制御ユニット１００が許容値を超えた又は倒れていると判定すると、報知ユニットを動作させてオペレータに報知し、加工方法を一旦停止する。

また、加工方法では、図１１に示すように、加工内容情報で定められた全ての切削溝２１０を形成したと判定する（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）と、被加工物離脱ステップＳＴ５に進む。こうして、形成された切削溝２１０は、円弧面２０１の上端に切削ブレード２１が切り込まされて形成されるので、被加工物２００の断面において軸心１３１に向かって延在することとなる。

（被加工物離脱ステップ）
被加工物離脱ステップＳＴ５は、加工ステップＳＴ２及び回転ステップＳＴ４実施後、チャックテーブル１０から被加工物２００を離脱させるステップである。被加工物離脱ステップＳＴ５では、加工装置１が、加工装置１が、切削ブレード２１を円弧面２０１に接触しなくなるＺ方向の位置まで一旦上昇させた後、チャックテーブル１０を加工ユニット２０の下方から退避させて、ロッド１２４を縮小する。オペレータ等がチャックテーブル１０から切削溝２１０が形成された被加工物２００を取り出して、加工方法を終了する。

以上、説明したように、実施形態１に係る加工装置１および加工方法では、チャックテーブル１０の回転駆動部１３は、固定部１２が固定した被加工物２００の円弧面２０１の曲率の中心に合致する軸心１３１回りに被加工物２００を回転する。その結果、加工装置１及び加工方法は、被加工物２００の円弧面２０１の尾根に沿って同じ切り込み深さの切削溝２１０を形成することができ、断面円弧状の円弧面２０１に円弧面２０１の曲率の中心に向かって切削溝２１０を形成することができるという効果を奏する。

また、加工装置１は、切削ブレード２１が接触できる基準面５１を有する基準ベース５０と、基準面５１と被加工物２００の円弧面２０１の上端のＺ方向の高さを測定できる高さ測定器６０とを備えるので、切削ブレード２１の被加工物２００への切り込み深さを容易に制御することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る加工装置を図面に基づいて説明する。図１２は、実施形態２に係る加工装置のチャックテーブルの固定部及び回転駆動部の構成例を示す斜視図である。図１２は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る加工装置１は、チャックテーブル１０の固定部１２が支持部材１２１の長手方向の中央部に固定され、被加工物２００を保持する保持ユニット１５を備え、保持ユニット１５にロッド１２４が侵入する穴２０５が設けられていること以外、実施形態１と同じである。

実施形態２に係る加工装置１および加工方法では、チャックテーブル１０の回転駆動部１３は、固定部１２が固定した被加工物２００の円弧面２０１の曲率の中心に合致する軸心１３１回りに被加工物２００を回転するので、実施形態１と同様に、断面円弧状の円弧面２０１に円弧面２０１の曲率の中心に向かって切削溝２１０を形成することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態等に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。実施形態１及び実施形態２では、加工装置１が切削装置である場合を説明したが、本発明では、加工装置は、切削装置に限定されずに、例えば、被加工物２００に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射して被加工物２００の円弧面２０１に加工痕であるレーザー加工溝を形成するレーザー加工装置でも良い。この場合、レーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニットが下降ユニット及び加工工具に相当する。

また、本発明では、固定部１２の被加工物２００の固定方法は、実施形態１及び実施形態２に記載されたものに限定されない。例えば、本発明では、固定部１２が、軸本体１２３を備えずに、穴２０５に侵入可能なロッド１２４を図示しないバネによって進退可能にし、バネの付勢力によりロッド１２４を穴２０５に侵入させて被加工物２００を固定しても良い。また、本発明では、固定部１２が、被加工物２００の両端面２０３に当接する一対の当接部材と、各当接部材を被加工物２００に向けて付勢するバネ等を備え、バネの付勢力により一対の当接部材で被加工物２００を挟み込んで固定しても良い。また、本発明では、固定部１２が、支持部材１２１の中央部に埋設された永久磁石等を備え、永久磁石の磁力により支持部材１２１の表面に被加工物２００の底面２０４を吸着して固定しても良い。また、本発明では、固定部１２が、支持部材１２１の中央部に真空吸引源に接続した吸引孔を設け、真空吸引源が吸引孔を通して支持部材１２１の中央部上に重ねられた底面２０４を吸引保持して被加工物２００を固定しても良い。

１ 加工装置
１０ チャックテーブル
１２ 固定部
２０ 加工ユニット（切削ユニット）
２１ 切削ブレード（加工工具）
２２ スピンドル
４１ 加工送りユニット
４２ 割り出し送りユニット
４３ 切り込み送りユニット
５０ 基準ベース
５１ 基準面
６０ 高さ測定器
１００ 制御ユニット
１３１ 軸心
２００ 被加工物
２０１ 円弧面
２０６ 外表面
２１０ 切削溝（加工痕）
ＳＴ１ 被加工物固定ステップ
ＳＴ２ 加工ステップ
ＳＴ４ 回転ステップ
ＳＴ５ 被加工物離脱ステップ

Claims (4)

1. 被加工物の外表面のうちの断面円弧状の円弧面を加工する加工装置であって、
   被加工物を固定するチャックテーブルと、
   チャックテーブルに固定された被加工物に加工痕を形成する加工ユニットと、
   Ｘ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる加工送りユニットと、
   Ｘ方向と直交するＹ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる割り出し送りユニットと、
   該加工ユニットをＸ方向とＹ方向との双方と直交するＺ方向に切り込み送りさせる切り込み送りユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、
   該チャックテーブルは、
   該円弧面を露出した被加工物が、Ｘ方向の軸心を回転軸として回転可能に固定されるとともに、該円弧面がなす円の中心が該回転軸と一致させて該被加工物を固定する固定部を有し、
   該固定部は、該被加工物の外表面のうちの円弧面に連なる端面に設けられた穴に挿入されることで、該被加工物を固定するロッドを備え、
   該制御ユニットは、
   該円弧面の尾根がＸ方向に沿って該固定部に固定された被加工物の該円弧面に、該加工ユニットでＸ方向に沿った該加工痕を形成した後、
   該固定部を所定角度回転させる加工装置。
2. 被加工物の外表面のうちの断面円弧状の円弧面を加工する加工装置であって、
   被加工物を固定するチャックテーブルと、
   チャックテーブルに固定された被加工物に加工痕を形成する加工ユニットと、
   Ｘ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる加工送りユニットと、
   Ｘ方向と直交するＹ方向に該チャックテーブルと該加工ユニットとを相対的に移動させる割り出し送りユニットと、
   該加工ユニットをＸ方向とＹ方向との双方と直交するＺ方向に切り込み送りさせる切り込み送りユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、
   該チャックテーブルは、
   該円弧面を露出した被加工物が、Ｘ方向の軸心を回転軸として回転可能に固定されるとともに、該円弧面がなす円の中心が該回転軸と一致させて該被加工物を固定する固定部を有し、
   該固定部は、該被加工物を保持しかつ該Ｘ方向の端の端面に穴を設けた保持ユニットと、該穴に挿入されることで該被加工物を固定するロッドを備え、
   該制御ユニットは、
   該円弧面の尾根がＸ方向に沿って該固定部に固定された被加工物の該円弧面に、該加工ユニットでＸ方向に沿った該加工痕を形成した後、
   該固定部を所定角度回転させる加工装置。
3. 該加工ユニットが、Ｙ方向に軸心を有し、切削ブレードが装着されるスピンドルを備える切削ユニットであり、
   該加工ユニットの切削ブレードを切り込み送り方向に移動させ、該切削ブレードの先端を接触させる基準面を有する基準ベースと、
   該基準面と該固定部に固定された被加工物の該円弧面の上端との高さの差を測定する高さ測定器と、を備え、
   該基準面の高さに基づいて、該切削ブレードの先端と該円弧面の高さを割り出し、該円弧面への該切削ブレードの切り込み深さを制御する請求項１又は請求項２に記載の加工装置。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の加工装置を用いて、被加工物の外表面のうちの断面円弧状の該円弧面に加工痕を形成する加工方法であって、
   該チャックテーブルに、該円弧面の尾根がＸ方向に沿うように、被加工物を該固定部に回転可能に固定する被加工物固定ステップと、
   該チャックテーブルに固定された被加工物の該円弧面にＸ方向に沿って加工痕を形成する加工ステップと、
   該加工ステップ実施後、被加工物を該所定角度回転させる回転ステップと、
   該加工ステップ及び回転ステップ実施後、該チャックテーブルから被加工物を離脱させる被加工物離脱ステップと、を備える加工方法。

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