(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に回転ブレードが装着される回転スピンドルと、
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、
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おいて噴出された高圧エアーを該回転スピンドルと該スピンドルハウジングとの間の隙間から排気することにより形成されエアーシール部と
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、
該スラストエアーベアリングは該エアーシール部に隣接し、
該回転スピンドルの先端側から順に、該エアーシール部、該スラストエアーベアリング、該ラジアルエアーベアリング、該モータ部が配設され、
該スピンドルハウジングには、該スラストエアーベアリングにおいて噴出したエアーと該エアーシール部から侵入したコンタミとを排気する排気経路の排気口を該モータ部の外部に設け、該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該モータ部に設けたエアースピンドルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【００１０】
【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、先端に回転ブレードが装着される回転スピンドルと、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、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おいて噴出された高圧エアーを該回転スピンドルと該スピンドルハウジングとの間の隙間から排気することにより形成されるエアーシール部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、スラストエアーベアリングはエアーシール部に隣接し、回転スピンドルの先端側から順に、エアーシール部、スラストエアーベアリング、ラジアルエアーベアリング、モータ部が配設され、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とエアーシール部から侵入したコンタミと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該モータ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】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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の付近に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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
【発明の効果】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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】
【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。
【符号の説明】
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
【図１】
0004420993.tif 000002
【図２】
0004420993.tif 000003
【図３】
0004420993.tif 000004
【図４】
0004420993.tif 000005
【図５】
0004420993.tif 000006