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技術 エアースピンドルユニット

出願人 株式会社ディスコ
発明者 下村敦
出願日 1998年10月23日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 1998-302221
公開日 2000年5月12日 (18年8ヶ月経過) 公開番号 2000-130438
状態 特許登録済
技術分野 その他の軸受(磁気軸受、静圧軸受等) 工作機械の駆動・送り
主要キーワード エアー供給経路 カジリ現象 温度制御媒体 各排気経路 エアーシール エアー供給口 モータ部内 保持テープ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年5月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

切削装置に搭載され、切削用ブレードが装着されるエアースピンドルユニットにおいて、回転スピンドルを駆動するモータ部に切削屑コンタミ)が侵入しないようにして故障を未然に防止する。

解決手段

回転スピンドル21をラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23によって回転可能に支持するスピンドルハウジング24に、少なくともスラストエアーベアリング23において噴出したエアー排気する排気経路28を設け、その排気経路28の終端である排気口27をモータ部25の外部に設ける。

概要

背景

切削装置に搭載されるエアースピンドルユニットとしては、例えば図5に示す構成のエアースピンドルユニット50が従来例として周知である。

図5に示すエアースピンドルユニット50は、回転ブレード51を先端に装着した回転スピンドル52と、回転スピンドル52をラジアルエアーベアリング53及びスラストエアーベアリング54によって回転可能に支持するスピンドルハウジング55と、回転スピンドル52を回転駆動するロータ56及びステータ57とを有するモータ部58とから概ね構成されている。

スピンドルハウジング55においては、高圧エアー供給口59からエアー供給経路60を介してラジアルエアーベアリング53及びスラストエアーベアリング54に高圧エアーが供給されている。

また、ラジアルエアーベアリング53及びスラストエアーベアリング54において噴出されたエアーの一部は、回転スピンドル52とスピンドルハウジング55との間に形成された隙間61から排出されてエアーシール部を形成し、切削により飛散したコンタミ侵入を防ぐ役割を果たす。

一方、残りのエアーは、スピンドルハウジング55内に設けられた排気経路62を流通してモータ部58に設けられた排気口63から排出され、排出されたエアーはモータ部58の冷却に供される。

概要

切削装置に搭載され、切削用ブレードが装着されるエアースピンドルユニットにおいて、回転スピンドルを駆動するモータ部に切削屑(コンタミ)が侵入しないようにして故障を未然に防止する。

回転スピンドル21をラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23によって回転可能に支持するスピンドルハウジング24に、少なくともスラストエアーベアリング23において噴出したエアーを排気する排気経路28を設け、その排気経路28の終端である排気口27をモータ部25の外部に設ける。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

回転スピンドルと、該回転スピンドルをラジアルエアーベアリング及びスラストエアーベアリングによって回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該回転スピンドルを回転駆動するモータ部と、該ラジアルエアーベアリング及び該スラストエアーベアリングに高圧エアーを供給するエアー供給経路とから少なくとも構成されるエアースピンドルユニットであって、該スピンドルハウジングには、少なくとも該スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアー排気する排気経路を配設し、該排気経路の排気口を該モータ部の外部に設けたエアースピンドルユニット。

請求項2

スピンドルハウジングには、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路と、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路とを独立して設けた請求項1に記載のエアースピンドルユニット。

請求項3

スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部の外部に設け、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部に設けた請求項2に記載のエアースピンドルユニット。

技術分野

0001

本発明は、切削装置に搭載されるエアースピンドルユニットに関し、詳しくは、切削により発生して侵入した切削屑コンタミ)を確実に外部に排出するようにしたエアースピンドルユニットに関するものである。

背景技術

0002

切削装置に搭載されるエアースピンドルユニットとしては、例えば図5に示す構成のエアースピンドルユニット50が従来例として周知である。

0003

図5に示すエアースピンドルユニット50は、回転ブレード51を先端に装着した回転スピンドル52と、回転スピンドル52をラジアルエアーベアリング53及びスラストエアーベアリング54によって回転可能に支持するスピンドルハウジング55と、回転スピンドル52を回転駆動するロータ56及びステータ57とを有するモータ部58とから概ね構成されている。

0004

スピンドルハウジング55においては、高圧エアー供給口59からエアー供給経路60を介してラジアルエアーベアリング53及びスラストエアーベアリング54に高圧エアーが供給されている。

0005

また、ラジアルエアーベアリング53及びスラストエアーベアリング54において噴出されたエアーの一部は、回転スピンドル52とスピンドルハウジング55との間に形成された隙間61から排出されてエアーシール部を形成し、切削により飛散したコンタミの侵入を防ぐ役割を果たす。

0006

一方、残りのエアーは、スピンドルハウジング55内に設けられた排気経路62を流通してモータ部58に設けられた排気口63から排出され、排出されたエアーはモータ部58の冷却に供される。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、隙間61がエアーシール部としての機能を果たしても、コンタミの侵入を完全に阻止するのは困難であり、実際には隙間61から少量ずつながらエアースピンドルユニット50内に微細なコンタミが侵入することがある。

0008

そして、隙間61から侵入した微細なコンタミは排気経路62に至り、排気口63からモータ部58に排出されてモータ部58の故障を引き起こす原因になる。

0009

このように、切削装置に配設されるエアースピンドルユニットにおいては、モータ部の冷却機能を維持しつつ、モータ部にコンタミが侵入して故障を引き起こすのを防止することに解決すべき課題を有している。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、回転スピンドルと、該回転スピンドルをラジアルエアーベアリング及びスラストエアーベアリングによって回転可能に支持するスピンドルハウジングと、回転スピンドルを回転駆動するモータ部と、ラジアルエアーベアリング及びスラストエアーベアリングに高圧エアーを供給するエアー供給経路とから少なくとも構成されるエアースピンドルユニットであって、スピンドルハウジングには、少なくともスラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路を配設し、排気経路の排気口をモータ部の外部に設けたエアースピンドルユニットを提供するものである。

0011

そして、スピンドルハウジングには、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路と、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路とを独立して設けたこと、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部の外部に設け、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部に設けたことを付加的要件とするものである。

0012

このように構成されるエアースピンドルユニットは、少なくともスラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部の外部に設けたことにより、回転スピンドルとスピンドルハウジングとの隙間からコンタミが侵入したとしてもモータ部内には排出されず、外部に排出されるようになる。

0013

また、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路とラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路とを独立して設けたことにより、一方の排気経路にコンタミが存在しても他方の排気経路には影響を及ぼすことがない。

0014

更に、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部の外部に設け、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部に設けたことにより、モータ部の十分な冷却を行うと共にコンタミがモータ部に侵入するのを防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

本発明の実施の形態として、図1に示す切削装置10に搭載されるエアースピンドルユニット20のいくつかの例について説明する。なお、以下に挙げるすべての実施の形態に共通する部位には同一の符号を付して説明することとする。

0016

図1に示した切削装置10において、例えばウェーハWを切削しようとするときは、保持テープTを介してフレームFに保持されたウェーハWがチャックテーブル11に吸引保持される。そして、チャックテーブル11がX軸方向に移動してアライメント手段12の直下に位置付けられ、パターンマッチング等の処理によって切削領域が検出され、切削領域と回転ブレード13とのY軸方向の位置合わせが行われる。こうして位置合わせがなされると、更にチャックテーブル11がX軸方向に移動し、切削手段14の作用を受けて切削が行われる。

0017

切削手段14は、回転ブレード13と、回転ブレード13が装着されるエアースピンドルユニット20とから概ね構成される。そして、エアースピンドルユニット20は、例えば図2図4に示すように構成される。

0018

まず図2は、本発明の第一の実施の形態を示したもので、エアースピンドルユニット20aは、回転スピンドル21と、回転スピンドル21をラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23によって回転可能に支持するスピンドルハウジング24と、回転スピンドル21を回転駆動するロータ25a及びステータ25bを有するモータ部25と、ラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23に高圧エアーを供給するための経路であるエアー供給経路26と、スラストエアーベアリング23から噴出されたエアーを流通させて排気口27において排出する排気経路28とから構成されている。

0019

回転スピンドル21の基部側は、モータ部25を構成するロータ25aと連結しており、ロータ25aに回転駆動されて回転スピンドル21が回転する構成となっている。また、回転スピンドル21の先端部側には、スピンドル本体よりも径の大きなスラストプレート30が形成されている。

0020

スピンドルハウジング24は、回転スピンドル21を外周面側から覆うようにして略筒状に形成されており、内側に設けた多数の分岐路31から回転スピンドル21の軸心に向けてエアーを噴出して回転スピンドル21との間で一定の距離を維持するラジアルエアーベアリング22と、スラストプレート30の左右両側からスラストプレート30を挟持するようにエアーを噴出して回転スピンドル21を支持するスラストエアーベアリング23を有している。

0021

ラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23は、スピンドルハウジング24内に配設されたエアー供給経路26を介してエアー供給口33に連通しており、エアー供給口33から供給されエアー供給経路26を流通してラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23から噴出するエアーによって回転スピンドル21が回転可能に支持されている。

0022

なお、エアー供給経路26を流通するエアーは、スピンドルハウジング24の温度を制御する温度制御媒体としての役割も果たし、また、ラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23から噴出されるエアーは、回転スピンドル21の温度を制御する温度制御媒体としての役割も果たす。そして結果としてこれらのエアーによって回転スピンドル21の温度が制御され、回転スピンドル21に熱歪みが生ずるのを未然に防止している。

0023

エアー供給経路26を流通したエアーは、ラジアルエアーベアリング22及びスラストエアーベアリング23において噴出されてエアーベアリングを形成した後、一部のエアーはスピンドルハウジング24の先端部においてスピンドル21との間に形成された隙間34から排出され、エアーシール部を構成する。そしてこのエアーシール部によってコンタミがエアースピンドルユニット20aの内部に侵入するのを防止している。

0024

更に、スピンドルハウジング24には、スラストプレート30の外周部近傍に設けられた流出口35、及び、ラジアルエアーベアリング22の近傍に設けられた流出口36からモータ部25側の端部に設けられた排気口27まで連通する排気経路28が配設されており、ラジアルエアーベアリング22、スラストエアーベアリング23において噴出したエアーは、流出口36、35から流出し、排気経路28を通って排気口27から排気される。

0025

また、エアーシール部が形成されているにもかかわらず隙間34からコンタミが入り込んだとしても、流出口35、36からコンタミが排出されて排気口27に排気されるため、ラジアルエアーベアリング22、スラストエアーベアリング23の付近堆積しないようになると共に、排気経路28を流通したコンタミはモータ部25へも流入しない。従って、コンタミが完全にエアースピンドルユニット20aの外部に排出されるため、カジリ現象を誘発しないだけでなく、モータ部25の故障をも回避することができる。

0026

次に図3は、本発明の第二の実施の形態を示したもので、エアースピンドルユニット20bは、図2に示したエアースピンドルユニット20aとほぼ同様に構成されるが、排気経路が各ベアリングごとに分けて2本配設されている点が相違している。

0027

即ち、スラストエアーベアリング23から噴出されて流出口35から流出したエアーは、第一の排気経路37を通って第一の排気口38から排気され、ラジアルエアーベアリング22から噴出されて流出口36から流出したエアーは、第二の排気経路39を通って第二の排気口40から排気される。

0028

このように、排気経路を各ベアリングごとに独立して設けたことにより、例えば流出口35から第一の排気経路37に侵入したコンタミが流出口36付近に現れるといった不都合も生じないため、ラジアルエアーベアリング22にコンタミが堆積することがなくなって、カジリ現象が生じない。

0029

次に図4は、本発明の第三の実施の形態を示したもので、エアースピンドルユニット20cは、図3に示したエアースピンドルユニット20bとほぼ同様に構成されるが、排気口が各排気経路ごとに異なる位置に設けられている点が相違している。

0030

即ち、流出口35から流出して第一の排気経路37を流通したエアーは、第一の排気口38からエアースピンドルユニット20cの外部に排出される。一方、流出口36から流出して第二の排気経路39を流通したエアーは、第二の排気口41からモータ部25の内部に排出される。

0031

この場合、第二の排気口41から排気されたエアーによってモータ部25の冷却がより効果的に行われる。即ち、コンタミは大半が流出口35から流出するため、流出口36から流出したエアーをモータ部25に排出してもモータ部25の故障を引き起こすことはほとんどない。

0032

更に、図3の場合と同様に、排気経路を各ベアリングごとに独立して設けたことにより、例えば流出口35から第一の排気経路37に侵入したコンタミが流出口36付近に現れるといった不都合も生じないため、ラジアルエアーベアリングにコンタミが堆積することがなくなって、カジリ現象が生じない。

発明の効果

0033

以上説明したように、本発明に係るエアースピンドルユニットは、少なくともスラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部の外部に設けたことにより、回転スピンドルとスピンドルハウジングとの隙間からコンタミが侵入したとしてもモータ部内には排出されず、外部に排出されるようになるため、モータ部の故障を未然に防止することができる。

0034

また、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路とラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路とを独立して設けたことにより、一方の排気経路にコンタミが存在しても他方に排気経路には影響を及ぼすことがないため、エアースピンドルユニットの信頼性が高まる。例えば、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路にコンタミが存在していた場合でも、そのコンタミはラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路には至らないため、ラジアルエアーベアリングにコンタミが堆積することがなくなって、いわゆるカジリ現象が発生しなくなる。

0035

更に、スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部の外部に設け、ラジアルエアーベアリングにおいて噴出したエアーを排気する排気経路の排気口をモータ部に設けたことにより、モータ部の十分な冷却を行うと共にコンタミがモータ部に侵入するのを防止することができて、エアースピンドルユニットの信頼性がより高まる。

図面の簡単な説明

0036

図1本発明に係るエアースピンドルユニットが搭載される切削装置の一例を示す斜視図である。
図2同エアースピンドルユニットの第一の実施の形態を示す断面図である。
図3同エアースピンドルユニットの第二の実施の形態を示す断面図である。
図4同エアースピンドルユニットの第三の実施の形態を示す断面図である。
図5従来のエアースピンドルユニットを示す断面図である。

--

0037

10……切削装置11……チャックテーブル12……アライメント手段
13……回転ブレード14……切削手段
20、20a、20b、20c……スピンドルユニット
21……回転スピンドル22……ラジアルエアーベアリング
23……スラストエアーベアリング24……スピンドルハウジング
25……モータ部 25a……ロータ25b……ステータ
26……エアー供給経路27……排気口 28……排気経路
30……スラストプレート31……分岐路33……エアー供給口
34……隙間 35、36……流出口37……第一の排気経路
38……第一の排気口 39……第二の排気経路 40、41……第二の排気口
50……スピンドルユニット 51……回転ブレード 52……回転スピンドル
53……ラジアルエアーベアリング 54……スラストエアーベアリング
55……スピンドルハウジング 56……ロータ 57……ステータ
58……モータ部 59……高圧エアー供給口 60……エアー供給経路
61……隙間 62……排気経路 63……排気口

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