(57)【要約】【課題】切削装置において、切削ブレードの径を変更した場合においても切削ブレードや光学手段を被加工物に接触させることなくアライメントができるようにすると共に、切削手段に対して負荷をかけずに切削の精度を確保する。【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブル１１と、チャックテーブル１１に保持された被加工物に切削加工を施す切削ブレード３６を備えた切削手段１２と、切削手段１２を切り込み方向に移動させる切り込み駆動手段１４とを少なくとも含む切削装置１０において、切り込み駆動手段１４に、切り込み方向に移動可能な移動基台２５を備え、移動基台２５には切削手段１２を固定し、更に移動基台２５に対して切り込み方向に移動可能に光学手段１３を配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に切削加工を施す切削ブレードを備えた切削手段と、該切削手段を切り込み方向に移動させる切り込み駆動手段とを少なくとも含み、
該切り込み駆動手段は、切り込み方向に移動可能な移動基台を備え、
該移動基台には前記切削手段が固定されると共に、該移動基台に対して切り込み方向に移動可能に前記光学手段が配設された切削装置。
【請求項２】
移動基台には、光学手段を切り込み方向に駆動する光学駆動手段が装着され、
該光学駆動手段は、切り込み方向に配設された第一の送り雄ねじと、該第一の送り雄ねじに連結された第一の駆動源と、該第一の送り雄ねじに螺合する雌ねじを備えた移動部と、該第一の送り雄ねじと平行に配設された第一のガイドレールとから構成され、
前記光学手段は、該移動部に固定される請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
光学手段は、対物レンズと撮像部とから構成され、該対物レンズの焦点が切削ブレードの最下部より下方に位置するように駆動可能に構成される請求項１または２に記載の切削装置。
【請求項４】
切り込み駆動手段は、割り出し方向に移動可能なインデックステーブルに装着され、
該切り込み駆動手段は、切り込み方向に配設された第二の送り雄ねじと、該第二の送り雄ねじに連結された第二の駆動源と、該第二の送り雄ねじと平行に配設された第二のガイドレールと、該第二のガイドレールに摺動可能に係合すると共に該第二の送り雄ねじに螺合する雌ねじを備えた移動基台とから構成される請求項１、２または３に記載の切削装置。
【請求項５】
切り込み駆動手段を構成する第二の駆動源にはロータリーエンコーダを備えており、該切り込み駆動手段は、光学手段を構成する対物レンズの焦点を合わせることができる請求項４に記載の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物を切削する切削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図１０に示す切削装置５０は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、チャックテーブル５１に保持された被加工物を切削する切削手段５２とを備えており、切削手段５２はＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能であり、切削手段５２には高速回転可能な切削ブレード５３を備えている。
【０００３】
切削手段５２の側部には対物レンズ５４を備えた光学手段５５が固定されており、被加工物の切削すべき位置を撮像して検出することができる。また、対物レンズ５４と切削ブレード５３とはＸ軸方向の一直線上に位置していると共に、切削手段５３と光学手段５５とは連動して移動するため、対物レンズ５４を介して撮像されて切削すべき位置が検出された時には、切削ブレード５３のＹ軸方向の位置と検出された切削すべき位置とが自動的に位置合わせされるように構成されている。このような構成を有する切削装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１７１３５号公報（第６頁、第１図）
【０００５】
切削装置においては、被加工物の厚さ等に対応させて切削ブレードも大径のものを用いたり小径のものを用いたりすることがあるが、大径の切削ブレードを用いる場合には、光学手段による撮像時の焦点位置より切削ブレードの最下部が低い位置に位置することがあり、この場合は切削ブレードが被加工物に接触するという問題がある。
【０００６】
また、焦点位置が切削ブレードの最下部より低くなるように光学手段の位置を調整しても、被加工物の厚さが焦点距離に近いか、または焦点距離を超えるような場合には、切削の際に光学手段が被加工物に接触するという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２のように、顕微鏡（図１０では光学手段５５に相当）を固定部材（図１０では切削手段５２に相当）に対して昇降可能に取り付けた構成の切削装置も開示されている。
【０００８】
【特許文献２】
特開平７−１５３７１９号公報
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示された構成によると、顕微鏡の重みで切削手段に負荷がかかって不安定となり、歪みが生じて切り込み深さに誤差が生じるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、切削装置においては、切削ブレードの径を変更した場合においても切削ブレードや光学手段を被加工物に接触させることなくアライメントができるようにすると共に、切削手段に対して負荷をかけずに切削の精度を確保することに課題を有している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物に切削加工を施す切削ブレードを備えた切削手段と、切削手段を切り込み方向に移動させる切り込み駆動手段とを少なくとも含み、切り込み駆動手段は、切り込み方向に移動可能な移動基台を備え、移動基台には切削手段が固定されると共に、移動基台に対して切り込み方向に移動可能に光学手段が配設された切削装置を提供する。
【００１２】
そしてこの切削装置は、移動基台に光学手段を切り込み方向に駆動する光学駆動手段が装着され、光学駆動手段が、切り込み方向に配設された第一の送り雄ねじと、第一の送り雄ねじに連結された第一の駆動源と、第一の送り雄ねじに螺合する雌ねじを備えた移動部と、第一の送り雄ねじと平行に配設された第一のガイドレールとから構成され、光学手段が移動部に固定されること、光学手段が対物レンズと撮像部とから構成され、対物レンズの焦点が切削ブレードの最下部より下方に位置するように駆動可能に構成されること、切り込み駆動手段が割り出し方向に移動可能なインデックステーブルに装着され、切り込み駆動手段は、切り込み方向に配設された第二の送り雄ねじと、第二の送り雄ねじに連結された第二の駆動源と、第二の送り雄ねじと平行に配設された第二のガイドレールと、第二のガイドレールに摺動可能に係合すると共に第二の送り雄ねじに螺合する雌ねじを備えた移動基台とから構成されること、切り込み駆動手段を構成する第二の駆動源にはロータリーエンコーダを備えており、切り込み駆動手段は、光学手段を構成する対物レンズの焦点を合わせることができることを付加的な要件とする。
【００１３】
上記のように構成される切削装置においては、切削手段と光学手段とがそれぞれ独立して移動できる構成としたので、被加工物の厚さ等に対応させて大径の切削ブレードを用いた場合でも、光学手段の焦点位置を切削ブレードの最下部よりも下方に位置付けることができるため、切削位置を撮像して検出する際に切削ブレードが被加工物に接触することがない。
【００１４】
また、被加工物の厚さが、光学手段を構成する対物レンズの焦点距離に近いか、または焦点距離を超える場合は、光学手段を被加工物から遠ざける方向に移動させて切削を行うことができるため、切削の際に光学手段が被加工物に接触することもない。
【００１５】
更に、切削手段を切り込み方向に移動させる切り込み駆動手段に移動基台を備え、この移動基台に切削手段を固定させると共に光学手段を切り込み方向に移動可能に構成し、切り込み駆動手段を構成する第二の駆動源にロータリーエンコーダを備えることで、切り込み駆動手段の位置付け精度を高くすることができ、これにより光学手段の位置付け精度も高くなるため、光学駆動手段の位置付け精度を高くする必要がなくなる。
【００１６】
また、光学駆動手段は切削手段に装着されるのではなく、移動基台に装着されるため、切削手段に負荷がかからず歪みも生じない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、図１に示す切削装置１０について説明する。この切削装置１０は、被加工物を保持するチャックテーブル１１と、チャックテーブル１１に保持された被加工物に切削加工を施す切削手段１２と、被加工物を撮像する光学手段と１３と、切削手段１２を切り込み方向（Ｚ軸方向）に移動させる切り込み駆動手段１４とを備えている。
【００１８】
この切削装置１０においては、基台１５に門型の壁部１６が立設されており、壁部１６をくぐるようにしてＸ軸方向に第一のボールねじ１７及び一対の第一のレール１８が配設されている。第一のレール１８にはチャック基台１９が摺動可能に係合しており、第一のボールねじ１７にはチャック基台１９の内部のナット（図示せず）が螺合している。また、第一のボールねじ１７には第一のパルスモータ２０が連結されており、第一のパルスモータ２０に駆動されて第一のボールねじ１７が回動する構成となっている。
【００１９】
チャック基台１９の上部にはパルスモータ２０ａが配設され、更にその上部にはチャックテーブル１１が連結されている。このチャックテーブル１１は、パルスモータ２０ａに駆動されて回転可能である。また、第一のパルスモータ２０に駆動されて第一のボールねじ１７が回動することによりチャック基台１９がＸ軸方向に移動するのに伴いチャックテーブル１１もＸ軸方向に移動する構成となっている。
【００２０】
壁部１６の側面にはＹ軸方向に第二のボールねじ２１が配設されていると共に、第二のボールねじ２１と平行に一対の第二のレール２２が配設されている。第二のボールねじ２１には第二のパルスモータ２３が連結されており、第二のパルスモータ２３に駆動されて第二のボールねじ２１が回動する構成となっている。
【００２１】
第二のレール２２には、インデックステーブル２４が摺動可能に係合していると共に、インデックステーブル２４の内部のナット（図示せず）が第二のボールねじ２１に螺合しており、第二のパルスモータ２３に駆動されて第二のボールねじ２１が回動することにより、インデックステーブル２４がＹ軸方向（割り出し方向）に移動する構成となっている。また、インデックステーブル２４のＹ軸方向の位置は、リニアスケール２４ａによって計測され、計測によって得た情報は、第二のパルスモータ２３の制御に供され、精密な制御が可能となっている。
【００２２】
インデックステーブル２４には、切り込み駆動手段１４が装着されている。この切り込み駆動手段１４には、切り込み方向に移動可能な移動基台２５を備え、移動基台２５には切削手段１２が固定されている。また、移動基台２５にはブラケット２５ａを介して光学手段１３を切り込み方向に駆動する光学駆動手段２６が装着されているため、移動基台２５に対して光学手段１３が切り込み方向に移動可能となっている。
【００２３】
図２に示すように、光学駆動手段２６は、切り込み方向に配設された第一の送り雄ねじ２７と、第一の送り雄ねじ２７に連結された第一の駆動源２８と、第一の送り雄ねじ２７に螺合する雌ねじを備えた移動部２９と、第一の送り雄ねじ２７に平行に配設された第一のガイドレール３０とから構成されており、第一の駆動源２８に駆動されて第一の送り雄ねじ２７が回動するのに伴い移動部２９が昇降する構成となっている。
【００２４】
移動部２９には光学手段１３が固定されており、移動部２９の昇降に連動して昇降する。光学手段１３は、図示の例では２つの対物レンズ３１ａ、３１ｂ及び撮像部３２とから構成される。例えば、対物レンズ３１ａは倍率が５倍、対物レンズ３１ｂは倍率が５０倍というように、これら２つの対物レンズは倍率が異なっており、倍率が低い方の対物レンズで大まかな位置合わせを行った後に、倍率が高い方の対物レンズで正確な位置合わせを行うことができる。なお、光学手段１３においては対物レンズを必ずしも２つ備えている必要はなく、１つのみ備えた構成としてもよい。
【００２５】
図１に示すように、切り込み駆動手段１４は、切り込み方向に配設された第二の送り雄ねじ３３と、第二の送り雄ねじ３３に連結された第二の駆動源３４と、第二の送り雄ねじ３３に螺合する雌ねじ（図示せず）を備えた移動基台２５と、第二の送り雄ねじ３３と平行に配設された第二のガイドレール３５とから構成され、移動基台２５は第二のガイドレール３５に摺動可能に係合しており、第二の駆動源３４に駆動されて第二の送り雄ねじ３３が回動するのに伴い、移動基台２５が第二のガイドレール３５に沿って昇降し、これに伴い切削手段１２及び光学手段１３が昇降する構成となっている。
【００２６】
切削手段１２は、Ｙ軸方向に配設されたスピンドルの先端に切削ブレード３６が装着されたもので、切削ブレード３６は、対物レンズ３１ｂとＸ軸方向に一直線上に位置している。
【００２７】
図３を参照して説明すると、チャックテーブル１１に保持された被加工物を切削するときは、チャックテーブル１１をＸ軸方向に移動させると共に、インデックステーブル２４を移動させながら被加工物４０を対物レンズ３１ａの直下に位置付け、撮像部３２において切削すべき位置を大まかに検出する。そして次に、インデックステーブル２４を若干Ｙ軸方向に移動させることにより対物レンズ３１ｂを切削すべき位置の直上に位置付け、切削すべき位置を精密に検出して切削ブレード３６とのＹ軸方向の位置合わせを行う。
【００２８】
上記のようにして切削すべき位置を検出する際は、図３に示すように、光学手段１３を構成する対物レンズ３１ａ（３１ｂ）の焦点を被加工物４０の表面に合わせて撮像を行い、パターンマッチング等の処理によって切削すべき位置を検出する。そして、当該検出を行った後に、図４に示すように、チャックテーブル１１をＸ軸方向に移動させると共に、切削ブレード３６ａを高速回転させながら切削手段１２を下降させ、切削ブレード３６ａを被加工物４０に切り込ませて切削を行う。
【００２９】
図３に示すように、対物レンズ３１ａ（３１ｂ）の焦点位置は切削ブレード３６ａの最下部より下に位置しているため、通常は切削位置の検出時に切削ブレード３６ａが被加工物４０に接触することはない。
【００３０】
しかし、図４に示すように、外径の大きい切削ブレード３６ｂを用いた場合には、光学手段１３の焦点位置より切削ブレード３６ｂの最下部の方が下方に位置していると、切削手段１２と光学手段１３とを一緒に下降させて焦点を合わせようとすると切削位置の検出の際に切削ブレード３６ｂが被加工物４０に接触してしまう。そこでこの場合は、図５に示すように、第一の駆動源２８の駆動により光学手段１３を下降させ、切削ブレード３６ｂを被加工物に接触しない位置に退避させて切削位置の検出を行い、切削の際に、図６に示すように光学手段１３を上昇させてから切削手段１２を下降させて切削を行えば、切削時に対物レンズ３１ａ（３１ｂ）が被加工物に接触することもない。このようにして切削位置の検出及び切削を行うことで、被加工物及び切削ブレード３６ｂを傷付けることがないと共に、切削位置の検出を円滑に行うことができる。
【００３１】
また、図３に示したように、被加工物４０の厚さＴ１が焦点距離Ｌより十分に小さい場合は、切削手段１２と光学手段１３とを一緒に下降させても、図７に示すように切削ブレード３６ａが被加工物に切り込んだ際に、光学手段１３を構成する対物レンズ３１ａ（３１ｂ）が被加工物に接触することもない。
【００３２】
しかし、図８に示すように、被加工物４１の厚さＴ２が対物レンズ３１ａ（３１ｂ）の焦点距離Ｌに近いか、切削時にまたは焦点距離Ｌを超える場合は、切削手段１２と光学手段１３とを一緒に下降させて切削を行うと光学手段１３が被加工物４１に接触してしまう。そこで、図９に示すように、切削の際に光学手段１３を上昇させて被加工物４１から遠ざける方向に移動させてから切削を行えば、切削時に光学手段１３が被加工物４１に接触することを防止することもでき、この点でも被加工物を傷付けることがなく、切削を円滑に行うことができる。
【００３３】
なお、図１に示した切り込み駆動手段１４を構成する第二の駆動源３４には、切り込み深さを高精度に制御するためのロータリーエンコーダを備えており、第二の駆動源３４によって光学手段１３を切り込み方向に移動させてロータリーエンコーダの情報に基づいて切り込み方向の位置を制御すれば、光学手段１３を構成する対物レンズ３１ａ、３１ｂの焦点を高精度に合わせることができる。従って、この場合は光学駆動手段２６の位置付け精度を高くする必要がなくなり、光学駆動手段２６を安価に構成することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る切削装置においては、切削手段と光学手段とがそれぞれ独立して移動できる構成としたので、被加工物の厚さ等に対応させて大径の切削ブレードを用いた場合でも、光学手段の焦点位置を切削ブレードの最下部よりも下方に位置付けることができ、切削位置を撮像して検出する際に切削ブレードが被加工物に接触することがないため、被加工物及び切削ブレードを傷付けることがないと共に、切削位置の検出を円滑に行うことができる。
【００３５】
また、被加工物の厚さが、光学手段を構成する対物レンズの焦点距離に近いか、または焦点距離を超える場合は、光学手段を被加工物から遠ざける方向に移動させて切削を行うことができるため、切削の際に光学手段が被加工物に接触することを防止することもでき、この点でも被加工物及び光学手段を傷付けることがなく、切削を円滑に行うことができる。
【００３６】
更に、切削手段を切り込み方向に移動させる切り込み駆動手段に移動基台を備え、この移動基台に切削手段を固定させると共に光学手段を切り込み方向に移動可能に構成し、切り込み駆動手段を構成する第二の駆動源にロータリーエンコーダを備えることで、切り込み駆動手段の位置付け精度を高くすることができ、これにより光学手段の焦点位置付け精度も高くなるため、光学駆動手段自体の位置付け精度を高くする必要がなくなり、光学駆動手段を安価に構成することができる。
【００３７】
また、光学駆動手段は切削手段に装着されるのではなく、移動基台に装着されるため、切削手段に負荷がかからず歪みも生じないため、切削の精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る切削装置の一例を示す斜視図である。
【図２】同切削装置を構成する光学駆動手段の一例を示す斜視図である。
【図３】被加工物の切削位置を検出する様子を示す説明図である。
【図４】被加工物を切削する様子を示す説明図である。
【図５】被加工物の切削位置検出時に大径の切削ブレードが被加工物に接触する様子を示す説明図である。
【図６】光学手段を下降させて切削位置を検出する様子を示す説明図である。
【図７】光学手段を上昇させて被加工物を切削する様子を示す説明図である。
【図８】光学手段が厚い被加工物に接触する様子を示す説明図である。
【図９】光学手段を上昇させて被加工物を切削する様子を示す説明図である。
【図１０】従来の切削装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…切削装置  １１…チャックテーブル
１２…切削手段  １３…光学手段
１４…切り込み駆動手段  １５…基台  １６…壁部
１７…第一のボールねじ  １８…第一のレール
１９…チャック基台  ２０…第一のパルスモータ
２１…第二のボールねじ  ２２…第二のレール
２３…第二のパルスモータ
２４…インデックステーブル
２４ａ…リニアスケール  ２５…移動基台
２６…光学駆動手段  ２７…第一の送り雄ねじ
２８…第一の駆動源  ２９…移動部
３０…第一のガイドレール
３１ａ、３１ｂ…対物レンズ  ３２…撮像部
３３…第二の送り雄ねじ  ３４…第二の駆動源
３５…第二のガイドレール  ３６…切削ブレード
４０…被加工物
【図１】
2004303931.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004303931.tif 000010
【図９】
2004303931.tif 000011
【図１０】
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