(57)【要約】【課題】工具を自動交換装置により交換する主軸装置において、回転軸先端の孔部と工具とが嵌脱自在に係合する係合面の清浄性を維持し、孔部に侵入した異物を排除するカバー部材を提供する。【解決手段】主軸装置の回転軸先端に形成され、工具を係合する孔部を密封するカバー部材１において、前記孔部に係合する係合部３ａに、溝部３ｃを刻設し、さらに溝部３ｃに払拭部材３ｄを配設し、係合部３ａが係合する際、払拭部材３ｄが前記孔部の表面を払拭することを特徴とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸装置の回転軸先端に形成され、かつ工具の一端と係合して前記工具を着脱自在に支持可能とする孔部に、テーパ形状を有する係合部が係合して孔部開口を閉蓋するカバー部材であって、
前記係合部には、溝部が刻設され、さらにこの溝部には払拭部材が配設され、前記係合部が係合する又は係合を解除する際、前記払拭部材が前記孔部の表面を払拭することを特徴とするカバー部材。
【請求項２】
前記溝部は、前記係合部のテーパ大径部の外周縁部に刻設されていることを特徴とする請求項１に記載のカバー部材。
【請求項３】
前記溝部は、前記係合部のテーパ小径部からテーパ大径部にむけて直線的に刻設されていることを特徴とする請求項１に記載のカバー部材。
【請求項４】
前記溝部は、前記係合部に螺旋状に刻設されていることを特徴とする請求項１に記載のカバー部材。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つのカバー部材の前記係合部を前記主軸装置の前記孔部に係合させ、前記回転軸と前記カバー部材間で相対回転を行わせることで前記孔部表面を払拭する洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具を自動交換装置により交換する主軸装置において、回転軸先端の孔部に係合して孔部開口を閉蓋するとともに孔部と工具とが嵌脱自在に係合する係合面の清浄機能を保持し、孔部に侵入し付着した異物を排除するカバー部材および洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図６に基づいて、ウェーハ研削装置（主軸装置）を一例に、従来のカバー部材による、回転軸先端の孔部への異物侵入の防止方法について述べる。図６は、ウェーハ研削装置のスピンドル部分を模式的に示す断面図である。
【０００３】
ウェーハ研削装置においては、スピンドル１１（回転軸）の下端周縁部に上部砥石台１５が固定され、テーパ穴１４（孔部）にツールホルダ２１を介して、下部砥石台２５（工具）が接続されている。このツールホルダ２１の係合部は、円錐形状のテーパ面を有し、テーパ穴１４の内側面全体に係合しながらテーパ穴開口端に密着係合するものである。そしてウェーハ表面の研削は、このような二重構造の砥石を回転させ、まず下部砥石２６で荒加工した後、下部砥石台２５を取り外して、上部砥石１６にて研削する方法が知られている。
【０００４】
そして、下部砥石２６で荒加工終了後、上部砥石１６で研削する工程に移る際、ツールホルダ２１と同一形態でかつフランジ部２が脱離するカバー部材（図示せず）により、テーパ穴１４の開口部を密閉し、研磨粉や砥粒のテーパ穴１４への侵入を防いでいた。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１４４１８３号公報（第６−７頁、第７図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかるカバー部材によれば、テーパ穴１４に対し新規に侵入する異物を排除することは可能であるが、既に侵入した異物を除去するのは難しい。又、工具自動交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｏｌ  Ｃｈａｎｇｅｒ）による工具の連続交換により、侵入した異物が残留累積し、この累積した異物によりツールホルダ２１とテーパ穴１４との係合面に隙間が発生し、ツールホルダ２１が異物により支持されることとなる。このため、ＡＴＣ装置による工具交換が繰り返されるにつれ、工具の結合剛性や回転精度が低下し、高精度加工が困難となり、さらに工具の劣化速度も速くなるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、以上の問題点を解決することを目的としてなされたものであり、スピンドル１１の先端開口部やテーパ穴１４の内側面に異物が付着しても、これら付着物を除去可能とするカバー部材および洗浄方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、まず請求項１に記載のカバー部材は、主軸装置の回転軸先端の孔部に、係合部が係合して孔部開口を閉蓋するカバー部材であって、この係合部には、溝部が刻設され、さらにこの溝部には払拭部材が配設され、係合部が係合する際、又は係合を解除する際、払拭部材が孔部の表面を払拭することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、カバー部材の係合部に払拭部材が配設され、工具からカバー部材へと交換されるたびに、回転軸先端の開口部ならびに孔部の内側面が、払拭部材によりクリーニングされることとなる。これにより、異物が孔部の内側面から開口部にかけて付着しても、払拭することが可能になる。
【００１０】
又、請求項２に記載のカバー部材は、請求項１に記載のカバー部材であって、前記溝部は、前記係合部のテーパ大径部の外周縁部に刻設されていることを特徴とした。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、カバー部材の係合部の下端外周縁部に払拭部材が配設され、工具からカバー部材へと交換されるたびに、回転軸先端の開口部周辺が、払拭部材によりクリーニングされることになる。これにより、異物が孔部の開口部の近傍に付着しても、払拭することが可能になる。
【００１２】
又、請求項３に記載のカバー部材は、請求項１に記載のカバー部材であって、前記溝部は、前記係合部のテーパ小径部からテーパ大径部にむけて直線的に刻設されていることを特徴とした。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、カバー部材の係合部の縦方向に払拭部材が配設されることとなる。これにより、カバー部材を孔部に挿入し、回転させることで、孔部の内側面全体をクリーニングすることが可能になる。これにより、異物が孔部の内側面から開口部にかけて付着しても、払拭することが可能になる。
【００１４】
又、請求項４に記載のカバー部材は、請求項１に記載のカバー部材であって、前記溝部は、前記係合部の側面に螺旋状に刻設されていることを特徴とした。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、払拭部材は、係合部に螺旋状に配設されている。これにより、カバー部材を孔部に挿入するだけで、払拭部材が孔部の内側面を摺動しクリーニングすることが可能となる。これにより、異物が孔部の内側面から開口部にかけて付着しても、払拭することが可能になる。
【００１６】
又、請求項５に記載の洗浄方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つのカバー部材の前記係合部を前記主軸装置の孔部に係合させ、主軸装置の回転軸とカバー部材間で相対回転を行わせることで前記孔部表面を払拭することを特徴とした。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、カバー部材を孔部に挿入し、回転軸あるいはカバー部材のいずれかを回転させることで、確実に孔部の内側面のクリーニングすることが可能となる。これにより、異物が孔部の内側面から開口部にかけて付着しても、確実に払拭することが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第一実施の形態）
図１および図２を参照して本発明における第一実施の形態について説明する。
図１（ａ）は本実施例におけるカバー部材１の縦断面を示す断面図である。図１（ｂ）は本実施例におけるカバー部材１の斜視図である。カバー部材１は、スピンドル１１（図２）の先端開口部１７（図２）に着脱自在に取り付けられるもので、プルスタッド４とシャンク部３とフランジ部２とからなる。シャンク部３は、円錐形状を有し、小径方向の上部約三分の二は、均一のテーパ部３ａ（係合部）を形成しており、最上部にはプルスタッド４を螺入するための雌ねじ部３ｂを有する。そして溝部３ｃが、テーパ部３ａの下端外周縁部に形成されている。さらに、シャンク部３は、下部端面に嵌脱孔３ｅを有し、フランジ部２の嵌脱ピン２ａをピン軸方向に着脱可能となるように拘持する。
【００１９】
フランジ部２は、シャンク部３に対して同軸に、かつ上下方向に着脱可能なように取り付けられている（図２（ｃ）参照）。そして、フランジ部２の上部端面には嵌脱ピン２ａが固定されており、この嵌脱ピン２ａが嵌脱孔３ｅに嵌入することによりフランジ部２は、シャンク部３に対して拘持される。また、把持部２ｂは、フランジ部２の胴部を局所的に絞ったものであり、この把持部２ｂに工具自動交換装置（ＡＴＣ  ）の図示しないアームが係合し、カバー部材１を自動搬送可能とするために把持するものである。
【００２０】
払拭部材３ｄは、溝部３ｃの斜面から水平面にかけて、さらにテーパ部３ａの下端周縁部を覆うように配設されている（図１（ｂ）参照）。さらに、溝部３ｃの斜面にかかる部分の払拭部材３ｄの肉厚は、テーパ部３ａの表面から突出する程度とする。又、水平面にかかる部分の払拭部材３ｄの肉厚は、カバー部材１をテーパ穴１４に係合した場合、払拭部材３ｄが先端開口部１７に十分接触する程度とする（図２（ｂ）参照）。
【００２１】
そして、この払拭部材３ｄの材質は、スポンジ状の低弾性部材であって、例えば発砲ポリウレタンスポンジかＰＶＡスポンジが好適である。そして、この払拭部材３ｄは、カバー部材１がテーパ穴１４（図２）に係合する際に、先端開口部１７ならびにテーパ穴１４の内側面に付着した異物を払拭する。
【００２２】
図２は、ウェーハ研削装置（主軸装置）のスピンドル（回転軸）部分を模式的に示した断面図である。スピンドル１１は、先端にスピンドル１１と中心軸が同一でかつシャンク部３と係合するテーパ穴１４（孔部）と、このテーパ穴１４の小径部分からさらに連続して、中心軸に沿って貫通する貫通孔８を有している。そして、砥石１６が固着された砥石台１５が、先端開口部１７の外周に位置し、スピンドル１１に一体化して固定されている。
【００２３】
貫通孔８の孔径は上部から下部に向けて貫通孔８ａ、貫通孔８ｂ、貫通孔８ｃと段階的に広がっている。なお、貫通孔８ｂと貫通孔８ｃとの境界８ｄにおいては、緩やかなテーパにより内側面が形成されており、貫通孔８ｃの反対端には貫通孔端面８ｅが形成されている。
【００２４】
ドローバ１２は、単一の外径を有し、貫通孔８ｃに摺接し、中心軸方向に上下方向に移動可能で先端が貫通孔端面８ｅに当接するように挿入されている。そして、ドローバ１２の先端には、貫通孔８の径方向にのみ可動するようにボール１８が中心軸に対して対象に設置されている。そして、貫通孔８ｃの孔径は、ボール１８の直径の二倍に頭部４ａの最大径を加算した値より若干大きい値である。
これに対して、貫通孔８ｂの孔径は、ボール１８の直径の二倍に軸部４ｂの軸径を加算した値より若干大きめの値である。そして、貫通孔８ａの孔径は、ドローバ１２が軸方向に可動できるクリアランスを加算した値となっている。
【００２５】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）に基づいて、カバー部材１のテーパ穴１４への脱着動作の説明を行う。図示しないＡＴＣ装置により、カバー部材１をテーパ穴１４へ取り付ける場合は、まず図２（ａ）に示すように、ドローバ１２の先端を貫通孔端面８ｅの方向に下ろす。すると、ボール１８、１８…が、貫通孔８ｃの内側面に移動して接し、プルスタット４の頭部４ａが通り抜け可能な程度にボール１８の間隔が広がりアンクランプ状態となる。
【００２６】
次に、図示しないＡＴＣ装置のアームにより、把持部２ｂが把持されたカバー部材１をテーパ穴１４に係合させる。この時、払拭部材３ｄは先端開口部１７の表面を弾性的に押さえつつ払拭し、付着した異物を払拭部材３ｄの気泡内部に取り込む。さらに、スピンドル１１がカバー部材１に対して緩やかに相対回転すれば、払拭部材３ｄの接触部分は周方向に摺動することとなるので、さらに異物の払拭効果が向上する。また、カバー部材１を抜き取る時にも、払拭部材３ｄと先端開口部１７との接触部分が摺動し、払拭効果が発揮される。
【００２７】
次に、ドローバ１２を上部に引き上げると、ボール１８は、貫通孔８ｃの内側面を摺接しつつ上部に移動するが、ボール１８が境界８ｄに接するにあたり、複数のボール１８が互いに近接していくこととなる。そして、ボール１８が貫通孔８ｂの内側面に接するにあたり、ボール１８は同時に軸部４ｂの軸側面にも接することとなり、ボール１８は若干、弾性変形し、プルスタッド４の軸部４ｂを内径方向に外側から押圧することとなる。さらに、ボール１８が頭部４ａに接するにあたり、カバー部材１は中心軸方向に引き上げられ、テーパ部３ａとテーパ穴１４との隙間が縮まり、テーパ穴１４の開口端にシャンク部３のシャンク下端部３ｆの上面が強く押接されクランプ状態となる。これにより、テーパ穴１４とシャンク部３は強く係合することになり、テーパ穴１４から貫通孔８にかけてのスピンドル１１の内部は、完全に密封状態となる。
【００２８】
次に、ＡＴＣ装置の図示しないアームが把持部２ｂを把持しつつ、下方に移動すると図２（ｃ）に示すように、フランジ部２がシャンク部３から離脱する。これにより、シャンク部３の底面は、砥石１６の当接面より上部に位置することとなり、図示しない被研削物に対して研削作業を施す際も、カバー部材１が被研削物に接触することなく、さらにスピンドル１１の内部に異物が侵入することもない。
【００２９】
なお、以上において、ウェーハ研削装置を一例として説明したが、本発明にかかるカバー部材１の適用は、本例に限定されるものではなく、主軸装置において広く適用されるものである。例えば、今回のめくら蓋、洗浄専用シャンク、洗浄兼用ツール、ツールとして切削工具、研削砥石等、用途として、ウェーハ加工、セラミック加工、鉄、非鉄金属加工でもよい。
【００３０】
（第二実施の形態）
次に図３を参照して本発明における第二実施の形態について説明する。図３（ａ）は、第二実施の形態における、カバー部材１０の縦断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ線の横断面図である。なお、図３において、図１と共通する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
シャンク部１３には、テーパ部３ａ（係合部）の小径部から大径部まで、直線的に図中縦方向に溝部１３ｃが刻設されている。図３においては、三本の溝部１３ｃが横断面上に等間隔で配置されているが、この溝部１３ｃの配置ならびに本数は、本図で示した形態にとらわれることなく任意に設定可能である。また、溝部１３ｃ及び払拭部材１３ｄは、シャンク下端部３ｆの外周部にまで達していてもよい。さらに払拭部材１３ｄは、配置される溝部１３ｃより幅狭でかつ短尺なものであってよい。
【００３２】
溝部１３ｃには、払拭部材１３ｄが、テーパ部３ａから突出するように配設されている。そして、このカバー部材１０がテーパ穴１４（図２（ｂ））に係合し、この払拭部材１３ｄがテーパ穴１４の内側面を弾性的に押圧している状態で、スピンドル１１を緩やかに回転させると、先端開口部１７（図２）近傍のみならず、テーパ穴１４（図２）の内側面に付着した異物も除去可能となる。これにより、第一実施形態に示すカバー部材１よりさらに高い払拭効果が得られることになる。
【００３３】
（第三実施の形態）
次に図４および図５を参照して本発明における第三実施の形態について説明する。本実施の形態は、払拭部２３ｄ、同３３ｄを配設する溝部２３ｃ、同３３ｃを螺旋状にテーパ部３ａ（係合部）の表面に刻設したものである。図４（ａ）は、溝部２３ｃの形態を三条螺旋とした場合の正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。また図５は、溝部３３ｃの形態を一条螺旋とした場合の正面図である。また、図中、溝部２３ｃ（３３ｃ）及び払拭部材２３ｄ（３３ｄ）は、シャンク下端部３ｆの外周部にまで達していてもよい。さらに払拭部材２３ｄ（３３ｄ）は、配置される溝部２３ｃ（３３ｃ）より幅狭でかつ短尺なものであってよい。
【００３４】
溝部２３ｃ（３３ｃ）には、払拭部材２３ｄ（３３ｄ）が、テーパ部３ａの表面から突出するように配設され、さらにテーパ部３ａの下端外周縁部にも配設されている。そして、カバー部材２０（３０）をテーパ穴１４（図２）に挿入すると、払拭部材２３ｄ（３３ｄ）がテーパ穴１４の内側面を弾性的に押圧しつつ、上方向に払拭するので、先端開口部１７近傍のみならず、テーパ穴１４の内側面に付着した異物も除去可能となる。すなわち、スピンドル１１を回転させることがなくとも第二実施の形態に示した場合と同等の効果が得られることになる。なお、スピンドル１１を回転させても構わない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係るカバー部材により以下に示す優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、回転軸先端の孔部に、カバー部材でめくら蓋することにより、係合面に異物が侵入することを防止しつつ、侵入した異物を除去することが可能になる。これにより、自動工具交換が繰り返されても、係合面に異物が蓄積することが無い為、回転軸先端部と工具との結合剛性や回転精度の低下が抑制され、高精度加工性能を維持することができる。
【００３６】
請求項２に記載の発明によれば、回転軸先端の孔部に、カバー部材を係合すると先端開口部の近傍に付着した異物を除去することが可能になる。
【００３７】
請求項３に記載の発明によれば、回転軸先端の孔部に、カバー部材を係合した後、相対的に軸回転させると、先端開口部の近傍のみならず孔部の内側面全体に渡り、付着した異物を除去することが可能になる。
【００３８】
請求項４に記載の発明によれば、回転軸先端の孔部に、カバー部材を回転させることなく挿入するだけで、先端開口部の近傍のみならず孔部の内側面全体に渡り、付着した異物を除去することが可能になる。
【００３９】
請求項５に記載の発明によれば、回転軸先端の孔部の開口部近傍や孔部の内側面全体に渡り付着した異物の除去をより確実にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）第一実施の形態にかかるカバー部材の縦断面図である。
（ｂ）第一実施の形態にかかるカバー部材の斜視図である。
【図２】主軸装置の回転軸部分を模式的に示した断面図である。
【図３】（ａ）第二実施の形態にかかるカバー部材の縦断面図である。
（ｂ）第二実施の形態にかかるカバー部材の横断面図である。
【図４】（ａ）第三実施の形態にかかるカバー部材であって、溝部の形態を三条螺旋とした場合の正面図である。
（ｂ）第三実施の形態にかかるカバー部材であって、溝部の形態を三条螺旋とした場合の横断面図である。
【図５】第三実施の形態にかかるカバー部材であって、溝部の形態を一条螺旋とした場合の縦断面図である。
【図６】ウェーハ研削装置の回転軸部分を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０    カバー部材
２    フランジ部
２ａ    嵌脱ピン
２ｂ    把持部
３、１３、２３、３３    シャンク部
３ａ    テーパ部（係合部）
３ｂ    雌ねじ部
３ｃ、１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ    溝部
３ｄ、１３ｄ、２３ｄ、３３ｄ    払拭部材
３ｅ    嵌脱孔
３ｆ    シャンク下端部
４    プルスタット
４ａ    頭部
４ｂ    軸部
８、８ａ、８ｂ、８ｃ    貫通孔
８ｄ    境界
８ｅ    貫通孔端面
１１    スピンドル（回転軸）
１２    ドローバ
１４    テーパ穴（孔部）
１５    上部砥石台
１６    上部砥石
１７    先端開口部
１８    ボール
２１    ツールホルダ
２５    下部砥石台（工具）
２６    下部砥石
【図１】
2004283931.tif 000003
【図２】
2004283931.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004283931.tif 000006
【図５】
2004283931.tif 000007
【図６】
2004283931.tif 000008