JP5096120B2 - Ultrasonic wheel - Google Patents
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Description
本発明は、研削ホイール、カップホイール等の超音波ホイールに関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic wheel such as a grinding wheel or a cup wheel.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと称される分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC,LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って砥粒をボンドで固めた切削ブレードで切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより、個々の発光ダイオード、レーザダイオード等の光デバイスに分割され、電子機器に広く利用される。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are defined by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and ICs, LSIs, etc. are defined in these partitioned regions. Form a device. Then, the semiconductor wafer is cut along a street with a cutting blade in which abrasive grains are hardened with bonds to divide the region where the device is formed to manufacture individual semiconductor chips. In addition, optical device wafers in which gallium nitride compound semiconductors are stacked on the surface of sapphire substrates are also cut along the streets to divide into individual optical devices such as light-emitting diodes and laser diodes, which are widely used in electronic equipment. Is done.
このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。しかるに、研削装置の研削砥石によってウエーハの裏面を研削すると、研削砥石に目詰まりが発生し、研削能力が低下する。特に、サファイヤ,シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチック等の脆性硬質材料やCu電極付きウエーハ等の複合材や金属の研削や加工をすると、研削砥石の目詰まりや発熱による研削能力の低下によって生産性が著しく低下するという問題がある。 The wafer divided in this way is ground to a predetermined thickness by a grinding device before being cut along the street. However, when the back surface of the wafer is ground with the grinding wheel of the grinding device, the grinding wheel is clogged, and the grinding ability is lowered. In particular, when grinding or processing a brittle hard material such as sapphire, silicon nitride, lithium tantalate, or Altic, or a composite material such as a wafer with a Cu electrode, or a metal, it is produced due to clogging of the grinding wheel or a decrease in grinding ability due to heat generation. There is a problem that the performance is significantly reduced.
このような問題を解消するために、被加工物を保持するチャックテーブルと、このチャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石を保持する砥石保持部材との少なくとも一方に、研削砥石による被加工物の研削部に超音波振動を付与する超音波印加手段を配設した研削装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve such a problem, at least one of a chuck table that holds a workpiece and a grindstone holding member that holds a grinding wheel that grinds the workpiece held on the chuck table is provided with a grinding wheel. There has been proposed a grinding apparatus in which ultrasonic application means for applying ultrasonic vibration is provided to a grinding portion of a workpiece (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示されている構造では、特に、メタルボンド等の比較的重いボンドで形成された研削ホイールやカップホイールにおいては、超音波振動子による超音波振動がボンドの影響で減衰したり、不要振動が発生してしまうなど、難削材を円滑に研削や加工できないという問題がある。 However, in the structure disclosed in Patent Document 1, particularly in a grinding wheel or cup wheel formed of a relatively heavy bond such as a metal bond, the ultrasonic vibration by the ultrasonic vibrator is attenuated by the influence of the bond. There is a problem that difficult-to-cut materials cannot be ground and processed smoothly, such as unnecessary vibration.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波振動子が生成する超音波振動を砥石に対して所望の方向に伝達させて十分な振幅を得ることができる超音波ホイールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides an ultrasonic wheel capable of obtaining a sufficient amplitude by transmitting ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibrator to a grindstone in a desired direction. The purpose is to do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる超音波ホイールは、チャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工手段を構成する回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントに取り付けられるホイール基台と、該ホイール基台に装着された円環状の砥石とからなり加工時に超音波振動を生成する超音波ホイールであって、前記ホイール基台は、前記ホイールマウントと連結する円環状の連結部と、該連結部を介して前記ホイールマウントに連結される円環状の砥石装着部とからなり、前記砥石装着部は、前記連結部とは反対面側に装着された前記砥石と、超音波振動を生成する超音波振動子とを有し、かつ、厚み方向の中央に想定した基準ラインを境に当該砥石装着部を前記砥石側と前記連結部側とに二分した場合に、前記砥石側と前記連結部側との超音波振動による変位ベクトルを等しくする重量調整部材を前記連結部側に有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an ultrasonic wheel according to the present invention includes a wheel mount provided at one end of a rotary spindle constituting a processing means for processing a workpiece held on a chuck table. An ultrasonic wheel that includes a wheel base attached to the wheel base and an annular grindstone attached to the wheel base, and generates ultrasonic vibration during processing. The wheel base is connected to the wheel mount. The grindstone is composed of an annular connecting portion and an annular grindstone mounting portion connected to the wheel mount via the connecting portion, and the grindstone mounting portion is mounted on the surface opposite to the connecting portion. And an ultrasonic transducer that generates ultrasonic vibrations, and the whetstone mounting portion is divided into the whetstone side and the connecting portion side with a reference line assumed at the center in the thickness direction as a boundary. When the is characterized by having a weight adjustment member to equalize the displacement vector by ultrasonic vibration of the connecting portion side to the grinding wheel side to the connecting portion.
また、本発明にかかる超音波ホイールは、上記発明において、前記重量調整部材は、前記砥石装着部の外周寄りの位置に配設されていることを特徴とする。 The ultrasonic wheel according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the weight adjusting member is disposed at a position near the outer periphery of the grindstone mounting portion.
本発明にかかる超音波ホイールは、砥石装着部が、厚み方向の中央に想定した基準ラインを境に当該砥石装着部を砥石側と連結部側とに二分した場合に、砥石側と連結部側との超音波振動による変位ベクトルを等しくする重量調整部材を連結部側に有するので、超音波振動を伝達させた場合に砥石側に生ずる変位ベクトル成分を、重量調整部材を有する連結部側に生ずる変位ベクトルで相殺することで、不要振動の発生をなくして、砥石に対して所望の方向に超音波振動を伝達させることができ、よって、砥石を十分な振幅で振動させながら加工を行わせることができるという効果を奏する。 In the ultrasonic wheel according to the present invention, the grindstone mounting portion is divided into the grindstone side and the connecting portion side when the grindstone mounting portion is divided into the grindstone side and the connecting portion side on the basis of the reference line assumed at the center in the thickness direction. Since there is a weight adjustment member on the connecting portion side that equalizes the displacement vector due to the ultrasonic vibration, a displacement vector component generated on the grindstone side when ultrasonic vibration is transmitted is generated on the connecting portion side having the weight adjusting member. By canceling with the displacement vector, generation of unnecessary vibration can be eliminated and ultrasonic vibration can be transmitted to the grindstone in a desired direction, so that the grindstone can be vibrated with sufficient amplitude. There is an effect that can be.
以下、本発明を実施するための最良の形態である超音波ホイールについて図面を参照して説明する。 Hereinafter, an ultrasonic wheel which is the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態の超音波ホイールを含む加工装置全体の構成例を示す斜視図であり、図2は、電装制御系を併せて示す加工装置に含まれるスピンドルユニットの縦断側面図である。本実施の形態の加工装置は、研削装置であって装置ハウジング2を具備している。装置ハウジング2は、細長く延在する直方体状の主部21と、この主部21の後端部(図1において右上端)に設けられ実質上鉛直に延びる一対の直立壁22とを有する。直立壁22の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール221が設けられている。この一対の案内レール221に加工手段3が上下方向に移動可能に装着されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of the entire processing apparatus including the ultrasonic wheel of the present embodiment, and FIG. 2 is a longitudinal side view of a spindle unit included in the processing apparatus that also shows an electrical equipment control system. is there. The processing apparatus according to the present embodiment is a grinding apparatus and includes an
加工手段3は、移動基台31とこの移動基台31に装着されたスピンドルユニット4を具備している。移動基台31は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部311が設けられ、この一対の脚部311に一対の案内レール221と摺動可能に係合する被案内溝312が形成されている。移動基台31の前面には前方に突出した支持部313が設けられ、この支持部313にスピンドルユニット4が取り付けられている。
The processing means 3 includes a moving
スピンドルユニット4は、支持部313に装着されたスピンドルハウジング41と、このスピンドルハウジング41に回転自在に配設された回転スピンドル42とを具備している。ここで、図2に示すように、スピンドルハウジング41は、略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸孔411を備えている。スピンドルハウジング41に形成された軸孔411に挿通して配設される回転スピンドル42は、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ421が設けられている。これにより、回転スピンドル42は、軸孔411の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。回転スピンドル42は、一端部(図2において下端部)がスピンドルハウジング41の下端から突出して配設されており、その一端にホイールマウント43が設けられている。このホイールマウント43の下面に本実施の形態による超音波ホイール5が取り付けられる。超音波ホイール5については、後述する。
The
また、加工装置は、スピンドルユニット4を一対の案内レール221に沿って上下方向に移動させる加工ユニット送り機構10を備えている。加工ユニット送り機構10は、直立壁22の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド101を備えている。雄ねじロッド101は、その上端部および下端部が直立壁22に取り付けられた軸受部材102,103によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材102には雄ねじロッド101を回転駆動するパルスモータ104が配設されている。移動基台31の後面には、その幅方向中央部から後方に延びる貫通雌ねじ孔(図示せず)が形成されており、この貫通雌ねじ孔に雄ねじロッド101が螺合している。したがって、パルスモータ104が正転すると、移動基台31、すなわち加工手段3が下降(前進)し、パルスモータ104が逆転すると移動基台31、すなわち加工手段3が上昇(後退)する。
Further, the machining apparatus includes a machining
また、ハウジング2の主部21には、チャックテーブル機構11が配設されている。チャックテーブル機構11は、チャックテーブル12と、このチャックテーブル12の周囲を覆うカバー部材13と、カバー部材13の前後に配設された蛇腹手段14,15を具備している。チャックテーブル12は、回転手段(図示せず)によって回転されるものであり、その上面に被加工物Wを吸引手段(図示せず)を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル12は、チャックテーブル移動手段(図示せず)によって図1に示す被加工物載置域24とスピンドルユニット4を構成する超音波ホイール5と対向する研削域25との間で移動される。蛇腹手段14,15は、キャンパス布の如き適宜材料から形成されている。蛇腹手段14の前端は主部21の前面壁に固定され、後端はカバー部材13の前端面に固定されている。蛇腹手段15の前端はカバー部材13の後端面に固定され、後端は装置ハウジング2の直立壁22の前面に固定されている。チャックテーブル12が矢印23aで示す方向に移動する際には蛇腹手段14が伸張し蛇腹手段15が収縮し、逆に、チャックテーブル12が矢印23bで示す方向に移動する際には蛇腹手段14が収縮し蛇腹手段15が伸張する。
The
ついで、本実施の形態の超音波ホイール5について、図3〜図5を参照して説明する。図3は、超音波ホイールを示す分解斜視図であり、図4は、連結部の一部の断面図であり、図5は、ホイール基台部分を示す縦断正面図である。本実施の形態の超音波ホイール5は、ホイールマウント43に取り付けられるホイール基台51と、このホイール基台51の下面に円環状をなすように装着される複数の砥石52とからなる。ホイール基台51はホイールマウント43に対応する大きさに形成されてホイールマウント43と連結するための円環状の連結部511と、連結部511を介してホイールマウント43に連結された円環状の砥石装着部512とからなる。
Next, the ultrasonic wheel 5 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an exploded perspective view showing an ultrasonic wheel, FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a connecting portion, and FIG. 5 is a longitudinal front view showing a wheel base portion. The ultrasonic wheel 5 according to the present embodiment includes a wheel base 51 attached to the
連結部511の上部側はホイールマウント43に固定されて拘束側となるもので、ホイールマウント43に形成された複数個の図示しないボルト挿通孔と対応する複数個のネジ孔511aが形成されている。また、砥石装着部512が固着される連結部511の下部側は、図4の断面図に示すように、外周面および内周面に複数のスリット状の円環状溝511bが互い違いに食い込み形成されることで、後述する超音波振動子による砥石装着部512の振動を妨げないように半径方向および厚み方向に弾性を有し、上部の拘束部側との間の振動を絶縁する弾性的連結構造として構成されている。
The upper side of the connecting
砥石装着部512は、中央部に開口512aが形成されて、全体的に円環状に形成されたものであるが、開口512aの大きさは配線を挿通し得るものであればよく、小さめであってもよい。このような砥石装着部512の下面側(連結部511とは反対面側)の外周寄りの位置には、複数個の砥石52が周方向に適宜に接着剤によって円環状をなすように装着されている。円環状をなす形状に形成された1個の研削砥石であってもよい。
The
さらに、砥石装着部512において、例えば砥石52よりも内周側位置であって、超音波ホイール5の中心周りに円環状に配設された砥石52と同心円をなす上下両面位置には、適宜の接着剤によって装着された複数個の超音波振動子6が円環状をなすように配設されている。円環状をなす形状に形成された1個の超音波振動子であってもよい。これら超音波振動子6は、砥石装着部512を介して砥石52に超音波振動を付与するためのものであり、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって形成されている。本実施の形態の超音波振動子6としては、例えばPZT振動子が用いられている。また、超音波振動子6の目的とする振動方向は、砥石装着部512の半径方向となるように設定されている。このようにして砥石装着部512の上下両面に装着された超音波振動子6の表裏面の+,−端子には、導電線61の一端がそれぞれ接続されている。なお、下面側の超音波振動子6の+,−端子に対しては開口512aを通して導電線61が接続されている。また、導電線61の他端は、図示しない凸型コネクタに接続されている。この凸型コネクタは、後述する電力供給手段に着脱可能に接続される。
Further, in the
また、砥石装着部512の連結部511側において、例えば砥石52の位置に相当する外周寄りの位置には、円環状の重量調整部材513が固定されている。これにより、砥石装着部512は、重量調整部材513を介して連結部511に連結されている。ここで、重量調整部材513は、図5に示すように、砥石装着部512の厚み方向の中央に想定した基準ラインLを境に砥石装着部512を砥石側部分Aと連結部側部分Bとに二分した場合に、砥石側部分Aと連結部側部分Bとの超音波振動による変位ベクトルδ1,δ2を等しくするためのものである。
Further, an annular
ここで、重量調整部材513が満たすべき条件について説明する。まず、基準ラインLに対して砥石側部分A(砥石52を含む)の体積、密度、重さ、弾性率をそれぞれV1,ρ1,m1,E1とし、振幅減衰率をξ1、共振時の角速度をω1、振動印加力をF1とすると、変位ベクトルδ1は、運動方程式に従い、
δ1=F1/(V1・ρ1・m1 2+2・m1・ξ1・ω1+E1)
で示される。同様に、基準ラインLに対して連結部側部分A(重量調整部材513までを含む)の体積、密度、重さ、弾性率をそれぞれV2,ρ2,m2,E2とし、振幅減衰率をξ2、共振時の角速度をω2、振動印加力をF2とすると、変位ベクトルδ2は、運動方程式に従い、
δ2=F2/(V2・ρ2・m2 2+2・m2・ξ2・ω2+E2)
で示される。
Here, the conditions that the
δ 1 = F 1 / (V 1 · ρ 1 · m 1 2 +2 · m 1 · ξ 1 · ω 1 + E 1 )
Indicated by Similarly, the volume, density, weight, and elastic modulus of the connecting portion side portion A (including the weight adjusting member 513) with respect to the reference line L are V 2 , ρ 2 , m 2 , and E 2 , respectively, and the amplitude is attenuated. When the rate is ξ 2 , the angular velocity at resonance is ω 2 , and the vibration application force is F 2 , the displacement vector δ 2 follows the equation of motion:
δ 2 = F 2 / (V 2 · ρ 2 · m 2 2 + 2 · m 2 · ξ 2 · ω 2 + E 2 )
Indicated by
よって、δ1=δ2となるためには、重量調整部材513は、
F1/(V1・ρ1・m1 2+2・m1・ξ1・ω1+E1)
=F2/(V2・ρ2・m2 2+2・m2・ξ2・ω2+E2)
を満たす体積、密度、重さ、弾性率からなる材料で形成されていればよい。この条件を満たすためには、本実施の形態のように、重量調整部材513を砥石装着部512においてできるだけ外周寄りの位置に設けるのが有利であるが、上記条件を満たせば、特に、外周寄りの位置に限らず、連結部側部分Bの適宜位置に設けてもよい。
Therefore, in order to satisfy δ 1 = δ 2 , the
F 1 / (V 1 · ρ 1 · m 1 2 +2 · m 1 · ξ 1 · ω 1 + E 1 )
= F 2 / (V 2 · ρ 2 · m 2 2 + 2 · m 2 · ξ 2 · ω 2 + E 2 )
What is necessary is just to be formed with the material which consists of the volume, density, weight, and elasticity modulus which satisfy | fill. In order to satisfy this condition, it is advantageous to provide the
このように構成された超音波ホイール5は、ホイールマウント43に形成されたボルト挿通孔によってそれぞれ挿通された締結ボルト55をネジ孔511aにそれぞれ螺着することによって、マウントホイール43に着脱可能に装着される。
The ultrasonic wheel 5 configured as described above is detachably attached to the
図2に戻って説明を続けると、スピンドルユニット4は、回転スピンドル42を回転駆動するための電動モータ7を備えている。この電動モータ7は、例えば永久磁石式モータによるもので、回転スピンドル42の中間部に形成されたモータ装着部422に装着された永久磁石からなるロータ71と、このロータ71の外周側においてスピンドルハウジング41に配設されたステータコイル72とからなる。この電動モータ7は、ステータコイル72に後述する電力供給手段によって交流電力を供給することによりロータ71が回転し、このロータ71を装着した回転スピンドル42を回転させる。
Returning to FIG. 2 and continuing the description, the
また、スピンドルユニット4は、超音波振動子6に交流電力を供給するとともに電動モータ7に交流電力を供給する電力供給手段8を具備している。電力供給手段8は、スピンドルユニット4の後端部に配設されたロータリトランス80を具備している。ロータリトランス80は、回転スピンドル42の後端に配設された受電手段81と、この受電手段81に対向して配設されスピンドルハウジング41の後端部に配設された給電手段82とを具備している。受電手段81は、回転スピンドル42に装着されたロータ側コア811と、このロータ側コア811に巻回された受電コイル812とからなる。受電コイル812には、導電線813が接続されている。この導電線813は、回転スピンドル42の中心部に軸方向に形成された孔423内に配設され、その先端が図示しない凸型コネクタと嵌合する図示しない凹型コネクタに接続されている。また、給電手段82は、受電手段81の外周側に配設されたステータ側コア821と、このステータ側コア821に配設された給電コイル822とからなる。給電コイル822は、配線83を介して交流電力が供給される。
Further, the
また、電力供給手段8は、ロータリトランス80の給電コイル822に供給する交流電力の交流電源91と、電圧調整手段92と、給電手段82に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段93と、電圧調整手段92および周波数調整手段93を制御する制御手段94と、この制御手段94に複数の砥石52に付与する超音波振動子6の超音波振動の振幅等を入力する入力手段95を具備している。なお、電力供給手段8は、制御回路96および配線721を介して電動モータ7のステータコイル72に交流電力を供給する。
The
ここで、スピンドルユニット4の作用について説明する。加工作業(研削作業)を行う際には、電力供給手段8から電動モータ7のステータコイル72に交流電力が供給される。この結果、電動モータ7が回転して回転スピンドル42が回転し、回転スピンドル42の先端に取り付けられた超音波ホイール5が回転する。
Here, the operation of the
一方、電力供給手段8は、制御手段94によって電圧調整手段92および周波数調整手段93を制御し、交流電力の電圧を所定電圧に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数に変換して、ロータリトランス80を構成する給電手段82の給電コイル822に供給する。所定周波数、所定電圧の交流電力が給電コイル822に供給されると、回転する受電手段81の受電コイル812、導電線813、凹型コネクタ、凸型コネクタ、導電線61を介して円環状の超音波振動子6に所定電圧、所定周波数の交流電力が印加される。この結果、超音波振動子6は半径方向に超音波振動する。超音波振動子6が発生した超音波振動は、砥石装着部512を介して複数の砥石52に伝達される。
On the other hand, the power supply means 8 controls the voltage adjusting means 92 and the frequency adjusting means 93 by the control means 94 to control the voltage of the AC power to a predetermined voltage, and converts the frequency of the AC power to a predetermined frequency, thereby rotating the rotary power. The power is supplied to the
次に、本実施の形態の加工装置の作用について説明する。まず、図1に示すように研削装置の被加工物載置域24に位置付けられたチャックテーブル12上に半導体ウエーハ等の研削対象となる被加工物Wを載置する。なお、被加工物Wが半導体ウエーハの場合、デバイスが形成された表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル12に載置する。チャックテーブル12に載置された被加工物Wは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル12上に吸引保持される。そして、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル12を矢印23aで示す方向に移動し、研削域25に位置付ける。そして、超音波ホイール5における砥石52の外周縁がチャックテーブル12の回転中心(すなわち、被加工物Wの中心)を通過するように位置付ける。
Next, the operation of the processing apparatus of the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 1, a workpiece W to be ground, such as a semiconductor wafer, is placed on the chuck table 12 positioned in the
このような位置関係に位置付けた後、チャックテーブル12を例えば300rpmの回転速度で回転させるとともに、超音波ホイール5を同一方向に例えば6000rpmの回転速度で回転させる。すなわち、電力供給手段8からステータコイル72に交流電力を供給することにより、電動モータ7が回転して回転スピンドル42が回転し、回転スピンドル42の先端に取り付けられた回転ホイール5が回転する。そして、超音波ホイール5を下降させて砥石52を被加工物Wの上面である裏面(被加工面)に所定の圧力で押圧する。この結果、被加工物Wの被加工面は全面に亘って研削される。このとき、複数の砥石52による加工部には加工液が供給される。
After being positioned in such a positional relationship, the chuck table 12 is rotated at a rotational speed of, for example, 300 rpm, and the ultrasonic wheel 5 is rotated in the same direction at a rotational speed of, for example, 6000 rpm. That is, by supplying AC power from the power supply means 8 to the
このような加工時には、電力供給手段8によってロータリトランス80を構成する給電手段82の給電コイル822に所定電圧、所定周波数の交流電力を供給する。この結果、回転する受電手段81の受電コイル812、導電線813、凹型コネクタ、凸型コネクタ、導電線61を介して超音波振動子6に所定電圧、所定周波数の交流電力が印加される。これにより、超音波振動子6は、半径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、砥石装着部512を介して複数の砥石52に伝達され、複数の砥石52が半径方向に超音波振動する。
At the time of such processing, AC power having a predetermined voltage and a predetermined frequency is supplied to the
この際、重量調整部材513がないとすると、超音波振動子6が発生した超音波振動は、所望の振動方向である砥石装着部512の半径方向(水平方向)の成分だけでなく、基準ラインLに対して砥石側部分Aに片寄った砥石52の重みによる下向きの変位ベクトルδ1成分による不要な振動も生ずる。このため、全体的には、仮想線による両矢印で示すような不要な振動を含む振動状態となり、場合によって、振動が減衰してしまうものである。これにより、超音波振動を付与しても砥石52を所望の半径方向に十分な振幅をもって振動させることができず、難削材を円滑に研削できなくなってしまう。超音波ホイール5が大口径化するほど、砥石52の重みによる変位ベクトルδ1成分が大きくなるため、顕著となる。
At this time, if there is no
ここで、本実施の形態では、砥石装着部512において、連結部側部分Bに重量調整部材513を付加することで、超音波振動を発生させた場合に基準ラインLに対して連結部側部分Bにも重量調整部材513の重みによる上向きの変位ベクトルδ2成分を生じさせ、この変位ベクトルδ2が砥石側部分Aの変位ベクトルδ1と等しくなるようにしている。これにより、上下方向に生ずる変位ベクトルδ1,δ2成分同士が相殺され、不要振動の発生がなくなる。よって、超音波振動子6を駆動させた場合、砥石52に対して図5中に実線の両矢印で示す基準ラインLに沿う所望の半径方向に超音波振動を伝達させ、砥石52を十分な振幅で振動させることができ、難削材を円滑に研削することができる。
Here, in this embodiment, when the ultrasonic vibration is generated by adding the
また、このような研削動作において、超音波ホイール5の砥石装着部512(重量調整部材513)とホイールマウント43とは、弾性的連結構造を有する連結部511を介して連結されており、砥石装着部512の半径方向の振動に円環状溝511bが形成された連結部511の下部側が追従して半径方向に弾性的に変位するので、超音波振動を妨げることはない。同時に、連結部511の上部側はホイールマウント43に固定されて拘束部となるように構成されているので、超音波振動がホイールマウント43側には伝達されないように絶縁される。
Further, in such a grinding operation, the grindstone mounting portion 512 (weight adjusting member 513) of the ultrasonic wheel 5 and the
なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態の超音波ホイールは、研削ホイールへの適用例を示すが、研削ホイールに限らず、ダイアモンドホイール等と称されるカップホイールの場合であっても同様に適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, although the ultrasonic wheel of this Embodiment shows the example applied to a grinding wheel, even if it is the case of the cup wheel called not only a grinding wheel but a diamond wheel etc., it is applicable similarly.
3 加工手段
5 超音波ホイール
6 超音波振動子
12 チャックテーブル
42 回転スピンドル
43 ホイールマウント
51 ホイール基台
52 砥石
511 連結部
512 砥石装着部
513 重量調整部材
A 砥石側部分
B 連結部側部分
L 基準ライン
W 被加工物
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ホイール基台は、前記ホイールマウントと連結する円環状の連結部と、該連結部を介して前記ホイールマウントに連結される円環状の砥石装着部とからなり、
前記砥石装着部は、前記連結部とは反対面側に装着された前記砥石と、超音波振動を生成する超音波振動子とを有し、かつ、厚み方向の中央に想定した基準ラインを境に当該砥石装着部を前記砥石側と前記連結部側とに二分した場合に、前記砥石側と前記連結部側との超音波振動による変位ベクトルを等しくする重量調整部材を前記連結部側に有することを特徴とする超音波ホイール。 A wheel base attached to a wheel mount provided at one end of a rotary spindle constituting a processing means for processing a workpiece held on a chuck table, and an annular grindstone mounted on the wheel base. An ultrasonic wheel that generates ultrasonic vibration during processing,
The wheel base is composed of an annular connecting portion connected to the wheel mount, and an annular grindstone mounting portion connected to the wheel mount via the connecting portion,
The grindstone mounting portion includes the grindstone mounted on the side opposite to the connecting portion and an ultrasonic vibrator that generates ultrasonic vibration, and has a reference line assumed at the center in the thickness direction. When the grindstone mounting portion is divided into the grindstone side and the connecting portion side, the connecting portion side has a weight adjusting member for equalizing displacement vectors due to ultrasonic vibrations on the grindstone side and the connecting portion side. An ultrasonic wheel characterized by that.
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