研削装置
【課題】超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着する場合に高精度な電極位置精度を不要とすると共に、超音波振動加工時のノード領域の変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱可能な研削装置を提供すること。
【解決手段】研削装置（１）は、研削ホイール（４１）がネジによりホイールマウント（３１）に締結され、可動電極部（７１）がシール部材（４１８）の外側から外力により押圧されると、可動電極（７１３）がホイールマウント（３１）に取り付けられた絶縁部材（６１）の被係合凹部（６１ａ）内に係合され、固定電極（６２）に接触した状態で固定部材（６３）によって固定され、環状電極（４１５）に通電されると共に可動電極部（７１）がホイールベース（４１３）に非接触とされる。
【解決手段】研削装置（１）は、研削ホイール（４１）がネジによりホイールマウント（３１）に締結され、可動電極部（７１）がシール部材（４１８）の外側から外力により押圧されると、可動電極（７１３）がホイールマウント（３１）に取り付けられた絶縁部材（６１）の被係合凹部（６１ａ）内に係合され、固定電極（６２）に接触した状態で固定部材（６３）によって固定され、環状電極（４１５）に通電されると共に可動電極部（７１）がホイールベース（４１３）に非接触とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削装置に関し、例えば、超音波振動を伴って被加工物の研削を行う研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パソコンなどの各種機器の製造工程においては、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）が設けられた略円盤形状のウェーハが用いられている。このウェーハにおいては、表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された複数の領域にそれぞれ集積回路が形成される。そして、ウェーハを分割予定ラインに沿って切断することにより、各種機器に用いられる個々のデバイスを製造する。このウェーハは、個々のデバイスに分割される前に、研削砥石を有する研削ホイールを備えた研削装置によって、裏面が研削されて所望の厚さに調整される。
【０００３】
ところで、研削装置によってウェーハの裏面を研削すると、研削に伴って生じる研削屑によって研削砥石に目詰まりが生じる場合がある。特に、サファイア、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチックなどの脆性硬質材料を研削する場合、研削砥石の目詰まりが生じやすく、研削に長時間を要し生産性が低下する場合がある。このような問題点に着目し、本出願人は、研削ホイールに環状の超音波振動子を配設し、研削時に研削ホイールを超音波振動させることにより、研削屑による研削砥石の目詰まりを抑制できる研削装置を開発し、既に特許出願している（特許文献１参照）。
【０００４】
かかる研削装置においては、研削ホイールを支持するホイールマウントに連結された回転スピンドルの端部に超音波振動子に電力を供給する電力供給手段が接続される。回転スピンドルは、軸心の長手方向に空洞部が形成されており、この空洞部を介して電力供給手段に接続された導電線が配設される。この導電線はホイールマウントに設けられた凹型コネクタに接続される。特許文献１に記載の研削装置においては、研削ホイールをホイールマウントに装着する際に、ホイールマウントに設けられた凹型コネクタに超音波振動子に接続された凸型コネクタを接続することにより、超音波振動子に高周波電力が供給されて研削ホイールが超音波振動する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された研削装置においては、研削ホイールをホイールマウントに対して着脱する際に、凹型コネクタ及び凸型コネクタを着脱しなければならず、研削ホイールの着脱に手間を要する場合がある。このような問題点に着目し、本出願人は、凹型コネクタ及び凸型コネクタを介さずに研削ホイールの超音波振動子と電力供給手段とを電気的に接続することにより、ホイールマウントに対する研削ホイールの着脱を容易に行うことができる研削装置を開発し、既に特許出願している（特許文献２参照）。
【０００６】
かかる研削装置においては、研削ホイールに設けられた環状の超音波振動子の周囲に２つの環状電極を配設し、環状電極と超音波振動子とを電気的に接続すると共に、電力供給手段に電気的に接続された一対の押圧電極をホイールマウントに配設する。特許文献２に記載の研削装置においては、ホイールマウントに研削ホイールを装着した際に、一対の押圧電極が２つの環状電極に向けて突出して一対の押圧電極と２つの環状電極とが接触する。この構成により、凹型コネクタ及び凸型コネクタを介さずに超音波振動子と電力供給手段とを電気的に接続できるので、ホイールマウントに対する研削ホイールの着脱が容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３６９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９４６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の研削装置においては、一対の押圧電極が２つの環状電極に向けて突出することによって一対の押圧電極と環状電極とを電気的に接続するので、一対の押圧電極及び２つの環状電極の配設位置の誤差により、一対の押圧電極と環状電極との間の接触不良が生じるおそれがある。また、一対の押圧電極と２つの環状電極との接点で電気的に接続するため、研削砥石の摩耗や研削ホイールの回転数の変化により、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化すると、電極間の接点不良が生じることがある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着して使用する場合において、高精度な電極位置精度を不要とすると共に、超音波振動加工時のノード領域変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱できる研削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、前記ホイールマウントは、中央の自由端面近傍で且つ前記研削ホイールをネジにより締結した状態において前記可動電極に向き合う位置に配設された固定電極と、前記固定電極が底に配設され前記可動電極が係合される絶縁体から成る被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを有し、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により前記可動電極が前記固定電極に接触した状態で固定され前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする。
【００１１】
この研削装置によれば、研削ホイールがネジによりホイールマウントに締結され、可動電極部がシール部材の外側から外力により押圧されると、可動電極がホイールマウントの被係合凹部内に係合され固定電極に接触した状態で固定部材によって固定され、環状電極に通電されると共に可動電極部がホイールベースに非接触とされる。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイールをホイールマウントに装着した後、指等で可動電極部を押圧するだけで固定電極と可動電極とが接続されるので、研削ホイールを容易に着脱することが可能となる。また、固定部材によって可動電極が固定された状態において、可動電極部がホイールベースに非接触とされることから、ホイールベースの振動が可動電極部に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極と可動電極とが接触した状態で固定部材により可動電極が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定電極と可動電極とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定電極と可動電極との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。
【００１２】
本発明の研削装置においては、前記ホイールマウントには、当該ホイールマウントの前記固定電極を前記ホイールマウントの自由端面側に付勢する付勢部材を有し、前記被係合凹部に前記可動電極が係合し前記固定部材により前記可動電極が固定されると前記固定電極の端面と前記可動電極の端面が密接することが好ましい。
【００１３】
本発明の研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、前記ホイールマウントは、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結した状態において前記可動電極に対応した位置に配設され前記可動電極が係合される被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを含み、前記固定部材は導電性であり高周波電力源に連結されており、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により押圧固定され、前記固定部材から前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする。
【００１４】
この研削装置によれば、研削ホイールがネジによりホイールマウントに締結され、可動電極部がシール部材の外側から外力により押圧されると、可動電極がホイールマウントの被係合凹部内に係合され固定電極として機能する固定部材によって固定され、環状電極に通電されると共に、可動電極部がホイールベースに非接触とされる。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイールをホイールマウントに装着した後、指等で可動電極部を押圧するだけで固定電極として機能する固定部材と可動電極とが接続されるので、研削ホイールを容易に着脱することが可能となる。また、固定部材によって可動電極が固定された状態において、可動電極部がホイールベースに非接触とされることから、ホイールベースの振動が可動電極部に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極として機能する固定部材により可動電極が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定部材と可動電極とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定部材と可動電極との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。
【００１５】
本発明の研削ホイールは、上記研削装置に使用される研削ホイールであって、前記規制部は、導電性を有し、前記ホイールベースの固定端部側の前記開口より大径で且つ前記可動電極が前記開口から突設するように前記被収容部を懸架し、前記フレキシブル導線は、導電性を有する前記規制部から前記環状超音波振動子に積層された前記環状電極に連結し、前記ホイールマウントと離反時には、前記環状電極と連結している導電性を有する前記規制部が前記ホイールベースに接触し、前記環状超音波振動子に帯電した電荷が放電されることを特徴とする。
【００１６】
この研削ホイールによれば、導電性を有する材料で構成された規制部が、ホイールベースの開口より大径に形成されて被収容部を懸架すると共に、規制部と環状電極とをフレキシブル導線を介して連結したことから、規制部と環状電極とが電気的に接続される。これにより、環状超音波振動子上に設けられた環状電極が規制部を介して短絡されるので、圧電効果により環状超音波振動子に帯電した電荷を放電することができ、研削ホイールを安全に取り扱うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着して使用する場合において、高精度な電極位置精度を不要とすると共に、超音波振動加工時のノード領域変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱できる研削装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係る研削装置の外観斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る研削装置の一部の構成を略示的に示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント周辺の斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る研削装置の研削ホイールの斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの断面模式図である。
【図６】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの断面模式図である。
【図７】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの断面模式図である。
【図８】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの他の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る研削装置１の一例を示す外観斜視図である。なお、以下においては、説明の便宜上、図１に示す左下方側を研削装置１の前方側と呼び、同図に示す右上方側を研削装置１の後方側と呼ぶものとする。また、以下においては、説明の便宜上、図１に示す上下方向を研削装置１の上下方向と呼ぶものとする。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る研削装置１は、装置のハウジングを構成する基台１００を有している。基台１００は、研削装置１の前後方向に延在する主部１０１と、この主部１０１の後端部で上方側に延出して設けられた壁部１０２とを有している。主部１０１の上面の前方側には、研削装置１に対する指示を受け付ける操作パネル１０３が設けられている。操作パネル１０３の後方側には、ワークＷ（被加工物）を保持したチャックテーブル１０４を前後に移動可能に支持するテーブル支持台１０５が設けられている。一方、壁部１０２の前面には、上下方向に延びる一対のガイドレール１０６が設けられている。これらのガイドレール１０６に研削ユニット２１（研削手段）が上下方向に移動可能に装着されている。
【００２１】
研削ユニット２１は、研削送り機構１１によって駆動されて昇降可能となっている。研削送り機構１１は、ガイドレール１０６に平行に配設され鉛直方向に延びるボールネジ１１１と、ボールネジ１１１の一端に連結されボールネジ１１１を正逆両方向に回転させるモータ１１２と、ボールネジ１１１に螺合する内部のナット（不図示）を有すると共に、脚部がガイドレール１０６に摺接した移動基台１１３と、移動基台１１３に連結され研削ユニット２１を支持する支持部１１４とから構成される。研削送り機構１１は、モータ１１２によって駆動されたボールネジ１１１が回動することによって、移動基台１１３がガイドレール１０６にガイドされて昇降することにより研削ユニット２１を昇降させる。
【００２２】
研削ユニット２１は、移動基台１１３に装着されたスピンドルユニット２２を備える。スピンドルユニット２２は、支持部１１４によって支持される。スピンドルユニット２２は、支持部１１４に支持されたスピンドルハウジング２２１と、このスピンドルハウジング２２１中に回転自在に配設された回転スピンドル２２２（図１において不図示、図２参照）とを有している。回転スピンドル２２２の下端部は、スピンドルハウジング２２１の下端部を越えて下方側に突出しており、その下端部の先端には円板形状のホイールマウント３１が連結される。ホイールマウント３１には、研削ユニット２１による研削に使用される研削ホイール４１が固定される。なお、ホイールマウント３１は、上面（表面）が水平面に形成されたチャックテーブル１０４に対面可能に配設されている。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係る研削装置１の一部の構成を略示的に示す断面図である。図２に示すように、回転スピンドル２２２は、スピンドルハウジング２２１によって非接触状態で回転可能に支持されている。
【００２４】
研削ユニット２１は、回転スピンドル２２２を回転駆動する駆動源としての電動モータ２３を備える。電動モータ２３は、回転スピンドル２２２の中間部に連結されたロータ２３１と、ロータ２３１の外周側に配設されたステータコイル２３２とを備える。電動モータ２３は、電力供給手段５１から電力の供給を受けて動作する。
【００２５】
電力供給手段５１は、高周波電力源を構成する交流電源５１１と、給電手段２４２の給電コイル２４２ｂとの間に介在する電圧調整手段５１２と、給電コイル２４２ｂ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５１３と、電圧調整手段５１２及び周波数調整手段５１３を制御する制御手段５１４と、超音波振動の振幅等の入力に用いる入力手段５１５と含んで構成されている。
【００２６】
交流電源５１１は、制御回路５１６及び配線５１７を介して電動モータ２３のステータコイル２３２に接続される。このステータコイル２３２に交流電力を供給することによりロータ２３１及び回転スピンドル２２２を回転させることができる。
【００２７】
回転スピンドル２２２の一端部（下端部）には、小径先端部２２３が設けられている。この小径先端部２２３の下端部にホイールマウント３１が固定される。回転スピンドル２２２の他端部（上端部）には、ロータリートランス２４が設けられる。ロータリートランス２４は、回転スピンドル２２２の上端に連結された受電手段２４１と、受電手段２４１の外周側に位置する給電手段２４２とから構成される。
【００２８】
受電手段２４１は、回転スピンドル２２２に連結されたロータコア２４１ａと、ロータコア２４１ａに巻回された受電コイル２４１ｂとから構成されている。給電手段２４２は、受電手段２４１を構成するロータコア２４１ａの外周側に配設されたステータコア２４２ａと、ステータコア２４２ａに配設された給電コイル２４２ｂとから構成される。なお、給電コイル２４２ｂには、配線５１８を介して交流電力が供給される。
【００２９】
受電手段２４１の受電コイル２４１ｂには、導電線２５が接続されている。この導電線２５の一部は、回転スピンドル２２２の軸方向に形成された貫通孔２２２ａを通り、後述するホイールマウント３１の固定電極６２（図２において不図示、図５参照）に接続されている。
【００３０】
ここで、回転スピンドル２２２の下端部に固定されるホイールマウント３１、並びに、このホイールマウント３１に装着される研削ホイール４１の構成について説明する。図３は、本実施の形態に係る研削装置１のホイールマウント３１周辺の斜視図である。なお、図３においては、研削ホイール４１を外したホイールマウント３１を下方側から示している。図４は、本実施の形態に係る研削装置１の研削ホイール４１の斜視図である。なお、図４においては、研削ホイール４１を上方側から示している。
【００３１】
図３に示すように、ホイールマウント３１は、導電性を有する金属材料で構成され、概して円板形状を有している。ホイールマウント３１の下面中央には、回転スピンドル２２２の貫通孔２２２ａに連通する円形状の凹部（以下、「円形凹部」という）３１ａが設けられている。この円形凹部３１ａは、貫通孔２２２ａよりも大径に設けられ、その上端中央で貫通孔２２２ａと連通している。この円形凹部３１ａには、詳細について後述するように、中央部に円形状の開口部を有し、後述する可動電極部７１の可動電極７１３が係合する凹部（以下、「被係合凹部）という」６１ａが設けられた絶縁部材６１が取り付けられる。この絶縁部材６１には、被係合凹部６１ａ内で一部が露出した状態で固定電極６２及び固定部材６３が保持される（図５参照）。また、ホイールマウント３１の外周縁部には、ホイールマウント３１を上下方向に貫通する複数（本実施の形態では６個）のネジ穴３１ｂが設けられている。
【００３２】
図４に示すように、研削ホイール４１は、導電性を有する金属材料で構成され、概して円板形状を有している。研削ホイール４１は、円環形状を有し、ホイールマウント３１に固定される装着リング４１１と、装着リング４１１に環状連結部４１２を介して一体的に形成されたホイールベース４１３と、ホイールベース４１３の自由端部に環状に配設された複数の研削砥石４１４とを備える。
【００３３】
装着リング４１１の外周縁部には、研削ホイール４１の上下方向に貫通する複数（本実施の形態では６個）のネジ穴４１１ａが設けられている。このネジ穴４１１ａは、ホイールマウント３１に設けられたネジ穴３１ｂに対応する位置に配置される。このホイールマウント３１のネジ穴３１ｂと装着リング４１１のネジ穴４１１ａとをネジ３１ｃ（図２参照）によって締結することにより、ホイールマウント３１に研削ホイール４１が装着される。
【００３４】
ホイールベース４１３の中央部には、ホイールベース４１３の上方側（固定端部側）及び下方側（自由端部側）に開口した円形状の収容部４１３ａが設けられている。より具体的には、収容部４１３ａは、ホイールベース４１３を上下方向に貫通する貫通孔で構成される。ホイールベース４１３上の収容部４１３ａの周囲には、収容部４１３ａを構成する円形状の開口部と同心円状に環状超音波振動子４１５が配設される。
【００３５】
なお、環状超音波振動子４１５としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｉ、Ｔｉ）Ｏ３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（Ｋ，Ｎ）（ＫＮｂＯ３）などを用いることができる。
【００３６】
環状超音波振動子４１５の上方には、環状超音波振動子４１５と略同一形状を有する環状電極４１６が積層して配設される。例えば、環状電極４１６は、環状超音波振動子４１５に接着剤等により固着される。環状電極４１６は、フレキシブル導線４１７を介して後述する可動電極部７１（より具体的には、可動電極部７１を構成する規制部７１２）と電気的に接続される。
【００３７】
装着リング４１１とホイールベース４１３とは、環状連結部４１２により連結される。環状連結部４１２には、ホイールベース４１３の周方向に沿って複数のスリット４１２ａが設けられている。これらのスリット４１２ａは、環状連結部４１２を上下方向に貫通して設けられており（図５参照）、ホイールマウント３１に対する環状超音波振動子４１５による超音波振動の伝達を抑制する役割を果たす。
【００３８】
ホイールベース４１３の収容部４１３ａ内には、可動電極部７１が上下方向に進退可能に収容される。可動電極部７１は、収容部４１３ａの上方側の開口に挿通される略円柱形状の被収容部７１１と、被収容部７１１の上面に設けられた円板形状の規制部７１２と、規制部７１２を貫通して配置され、被収容部７１１に保持される可動電極７１３と、被収容部７１１の下面に設けられた円板形状の係合部７１４（図４に不図示、図５参照）とを含んで構成される。
【００３９】
図５、図６及び図７は、ホイールマウント３１及び研削ホイール４１の断面模式図である。なお、図５においては、ホイールマウント３１に研削ホイール４１を対向配置した装着前の状態を示している。図６においては、ホイールマウント３１に研削ホイール４１を装着した状態を示している。図７においては、図６に示す状態から可動電極部７１（より具体的には可動電極７１３）を、絶縁部材６１内の固定電極６２に接触させた状態を示している。
【００４０】
図５に示すように、ホイールベース４１３の上方には、環状連結部４１２を介して装着リング４１１が連結されている。このため、ホイールベース４１３の上面４１３ｂと、ホイールマウント３１の下面３１ｄとの間には、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されると、所定の空間が形成される（図６参照）。上述した可動電極部７１は、この空間内において、ホイールベース４１３に設けられた収容部４１３ａに進退可能に収容される。収容部４１３ａを構成する貫通孔の下方側（自由端部側）の開口部は、伸縮性を有するシール部材４１８により外側（下方側）から塞がれている。このシール部材４１８は、ゴムなどの耐水性及び伸縮性を有する材質で構成され、収容部４１３ａ内への研削水などの浸入を防止する役割を果たす。
【００４１】
可動電極部７１を構成する規制部７１２は、ホイールベース４１３の上方側の開口（収容部４１３ａの開口）より径方向の幅寸法が僅かに大きく形成されている。すなわち、ホイールベース４１３の上方側の開口より大径に設けられており、当該開口を覆うように配置される。規制部７１２は、規制部７１２下面の外周縁部とホイールベース４１３の収容部４１３ａの開口縁部とが当接した状態で、可動電極部７１（より具体的には、被収容部７１１）を懸架し、可動電極部７１の収容部４１３ａ内への落下を規制する。規制部７１２が収容部４１３ａ内への被収容部７１１の落下を規制することにより、可動電極７１３がホイールベース４１３の上方側（固定端部側）の開口（収容部４１３ａの上方側の開口）から突設した状態に維持される。
【００４２】
また、規制部７１２は、導電性を有する金属材料で構成される。この規制部７１２と、環状超音波振動子４１５に積層された環状電極４１６との間でフレキシブル導線４１７が連結されている。すなわち、ホイールマウント３１から研削ホイール４１が離反した状態においては、環状超音波振動子４１５の表面側とホイールベース４１３とがフレキシブル導線４１７及び規制部７１２を介して電気的に接続される。一方で、環状超音波振動子４１５の裏面側は、導電性部材で構成されたホイールベース４１３と接触しているので、環状超音波振動子４１５の上面側と下面側とが短絡される。
【００４３】
保管時等のように、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されていない状態においては、周囲の雰囲気に応じて研削ホイール４１の伸縮等が発生し得る。このような研削ホイール４１の伸縮は、例えば、真夏の外気から空調設備により温度管理された室内へ移動させる際の温度変化等の要因により発生することが考えられる。研削ホイール４１の伸縮等に代表される外部からの応力は、環状超音波振動子４１５における圧電作用の発生原因となる。外部からの応力が作用する状況下においては、環状超音波振動子４１５の圧電作用により環状超音波振動子４１５の表面が帯電する事態が発生し得る。このような事態が発生した場合、ホイールマウント３１に対する装着作業時等において、研削ホイール４１を安全に取り扱うことが困難となる。このような事態に対応すべく、本実施の形態に係る研削ホイール４１においては、導電性を有する金属材料で構成した規制部７１２を環状超音波振動子４１５と電気的に接続すると共に、ホイールマウント３１から研削ホイール４１が離反した状態で規制部７１２をホイールベース４１３に接触させることにより、環状超音波振動子４１５の上面側と下面側とを短絡させている。これにより、圧電作用により環状超音波振動子４１５に帯電した電荷を放電することができ（すなわち、環状超音波振動子４１５による圧電作用による帯電を防止でき）、研削後に取り外した研削ホイール４１を安全に取り扱うことが可能となる。
【００４４】
可動電極７１３は、磁力により引き付けられる材料、例えば、鉄により構成され、概して円柱形状を有する。可動電極７１３は、規制部７１２の略中央部に配置され、少なくとも一部が規制部７１２の上面から上方に突出するように設けられる。なお、可動電極７１３の上端部には、平面部が設けられている。
【００４５】
可動電極７１３の側面を構成する周面には、半球形状の凹部７１３ａが設けられている。可動電極７１３の周面には、例えば、可動電極７１３の軸心を挟んで反対側の位置に２個の凹部７１３ａが設けられる。このように２個の凹部７１３ａを設けたのは、詳細について後述するように、ホイールマウント３１に対する装着時における研削ホイール４１の向きに関わらず、被係合凹部６１ａに露出する固定部材６３の一部と係合可能とするためである。なお、可動電極７１３に設けられる凹部７１３ａの数及び形状については、上記内容に限定されるものでなく適宜変更が可能である。
【００４６】
係合部７１４は、被収容部７１１の下面に設けられており、収容部４１３ａ内に配置される。係合部７１４は、規制部７１２と同様に、ホイールベース４１３の開口（収容部４１３ａの上方側及び下方側の開口）より径方向の幅寸法が僅かに大きく設けられており、被収容部７１１が収容部４１３ａから上方側又は下方側に離脱するのを防止する役割を果たす。また、係合部７１４は、ホイールマウント３１に装着された研削ホイール４１を取り外す際に収容部４１３ａの内壁面と接触して、被係合凹部６１ａに係合した可動電極７１３を被係合凹部６１ａから脱落させる役割を果たす
【００４７】
一方、ホイールマウント３１の中央に設けられた円形凹部３１ａには、絶縁体からなる絶縁部材６１が取り付けられる。絶縁部材６１は、概して円盤形状を有し、その下端部が僅かにホイールマウント３１の下面３１ｄから下方側（研削ホイール４１側）に突出するように取り付けられる。絶縁部材６１の下面中央には、概して円柱形状の空間を形成するように被係合凹部６１ａが設けられている。また、絶縁部材６１には、被係合凹部６１ａの内側に一部が露出するように固定電極６２及び固定部材６３が支持されている。
【００４８】
固定電極６２は、上下方向に延在する軸部６２１と、この軸部６２１の下端部に設けられた円板形状の平面部６２２とを含んで構成される。平面部６２２の外周縁部は、被係合凹部６１ａの周面部（被係合凹部６１ａを規定する絶縁部材６１の内周面部）に設けられた環状溝６１ｂに収容され、固定電極６２の一定範囲以上の移動を規制する規制部として機能する。平面部６２２の上面であって軸部６２１の周囲には、付勢部材を構成するコイルばね６２３が配置されている。コイルばね６２３は、下端部が平面部６２２の上面で係止され、上端部が絶縁部材６１の内壁面で係止される。固定電極６２は、コイルばね６２３により下方側（ホイールマウント３１の自由端部側）に付勢された状態で絶縁部材６１に支持され、一定範囲で上下動可能に構成される。なお、固定電極６２を構成する平面部６２２の下面は、被係合凹部６１ａの底面に配設されている。
【００４９】
固定電極６２を構成する軸部６２１の上端部は、絶縁部材６１の上面から上方側に突出する。この軸部６２１の突出部分に、回転スピンドル２２２内に形成された貫通孔２２２ａに配置された導電線２５ａが接続されている。一方、導電線２５ａと異なる他の導電線２５ｂは、ホイールマウント３１自体に接続されている。例えば、導電線２５ｂは、貫通孔２２２ａの内壁面に接続される。
【００５０】
固定部材６３は、例えば、水平方向に延在する金属製の筒状体６３１と、この筒状体６３１内に配置されるコイルばね６３２と、筒状体６３１の一端部（図５に示す左方側端部）に組み込まれた球状体６３３とを含むプランジャーで構成される。球状体６３３は、コイルばね６３２の付勢力により被係合凹部６１ａ側に付勢される一方、筒状体６３１の一部で一定位置以上の移動が制限される。なお、筒状体６３１の他端部（図５に示す右方側端部）には、コイルばね６３２の一端を係止する壁部が設けられている。図５に示すように、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されていない状態において、球状体６３３は、被係合凹部６１ａの周面部から、可動電極７１３の移動経路上に一部が突出するように位置決めされる。固定部材６３は、可動電極部７１を構成する可動電極７１３が被係合凹部６１ａに係合した状態で、可動電極７１３の側面（周面）に球状体６３３を押し当てて可動電極７１３を固定する役割を果たす。
【００５１】
ホイールベース４１３の中央に開口した収容部４１３に収容される可動電極部７１と、ホイールマウント３１の自由端面の中央近傍の円形凹部３１ａに取り付けられた絶縁部材６１内に保持される固定電極６２とは、研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結される状態において、互いに向き合う位置に配設される。
【００５２】
研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結されると、図６に示すように、可動電極７１３の先端部（上端部）が僅かに被係合凹部６１ａに入り込む。この場合、可動電極７１３の先端部は、固定部材６３の球状体６３３に当接していない。このため、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着された状態においても、可動電極部７１（より具体的には、被収容部７１１）が規制部７１２により収容部４１３ａの開口縁部に懸架された状態（初期状態）においては、球状体６３３は、被係合凹部６１ａの周面部から、可動電極７１３の移動経路上に一部が突出した状態で維持される。
【００５３】
一方、図６に示す状態から、外力（例えば、作業者の指等による押圧力）によってシール部材４１８を介して可動電極部７１が上方側に押圧されると、これに伴って可動電極部７１が上方側に移動し、被係合凹部６１ａ内に進入する。固定部材６３の球状体６３３は、可動電極７１３の周面上を摺動し、凹部７１３ａに到達するまでの過程でコイルばね６３２の付勢力に抗して筒状体６３１内に退避する。
【００５４】
可動電極７１３の上面が固定電極６２を構成する平面部６２２の下面に当接する位置まで可動電極部７１が移動すると、図７に示すように、球状体６３３は、コイルばね６３２の付勢力に応じて被係合凹部６１ａ側に移動し、凹部７１３ａ内に嵌まり込む。これにより、可動電極７１３が固定電極６２に接触した状態で可動電極部７１が固定される。特に、固定電極６２は、コイルばね６２３により下方側に付勢されていることから、固定電極６２の端面（平面部６２２の下面）と可動電極７１３の端面（上面）とが密着した状態で固定される。このため、可動電極７１３と固定電極６２との接続安定性が確保される。このように可動電極７１３が固定電極６２に接触した状態においては、規制部７１２がホイールベース４１３の収容部４１３ａの開口縁部から離間して、可動電極部７１がホイールベース４１３と非接触状態になる。
【００５５】
また、規制部７１２は、フレキシブル導線４１７を介して環状超音波振動子４１５（環状電極４１６）に電気的に接続された状態を維持している。このため、固定電極６２と可動電極７１３とが電気的に接続されると共に、フレキシブル導線４１７を介して可動電極７１３に電気的に接続された環状超音波振動子４１５が固定電極６２と電気的に接続される。この結果、電力供給手段５１から固定電極６２を介して環状超音波振動子４１５に電源が供給され、超音波振動を伴った研削ホイール４１による研削加工が可能となる。
【００５６】
なお、固定電極６２と可動電極７１３とが接続した状態においては、環状超音波振動子４１５の裏面側に生じた電荷は、導電部材で構成されたホイールベース４１３、ホイールベース４１３と締結されたホイールマウント３１及びホイールマウント３１に接続された導電線２５ｂを介して出力される。そして、研削装置１のグランド端子を介して接地される。
【００５７】
このように、本実施の形態に係る研削装置１においては、研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結され、可動電極部７１がシール部材４１８の外側から外力により押圧されると、可動電極７１３がホイールマウント３１の被係合凹部６１ａ内に係合され、固定電極６２に接触した状態で固定部材６３によって固定されて環状電極４１６が通電される。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイール４１をホイールマウント３１に装着した後、指等で可動電極部７１を押圧するだけで固定電極６２と可動電極７１３とが接続されるので、研削ホイール４１を容易に着脱することが可能となる。
【００５８】
また、固定部材６３によって可動電極７１３が固定された状態において、可動電極部７１がホイールベース４１３に非接触とされることから、ホイールベース４１３の振動が可動電極部７１に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極６２と可動電極７１３とが接触した状態で固定部材６３により可動電極７１３が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定電極６２と可動電極７１３とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定電極６２と可動電極７１３との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。さらに、可動電極部７１をホイールマウント３１の中央部に配設したことから、研削ホイール４１の回転に伴う遠心力の影響を受けずに安定して接続状態を維持することが可能となる。
【００５９】
なお、固定電極６２と可動電極７１３とを接触させる際に、可動電極部７１に加えられる外力を利用することから、これらの接触に磁力を利用する場合のように、ワーク（被加工物）Ｗに対して磁力の影響を与えることもない。
【００６０】
次に、図１に示した研削装置１を用いて被加工物（ワーク）Ｗを研削する場合の研削装置１の動作について説明する。ワークＷは、被保持面にテープＴが貼着されてチャックテーブル１０４に保持される。そして、チャックテーブル１０４が後方側に移動することにより、ワークＷが研削ユニット２１の下方側の領域に位置づけられる。
【００６１】
そして、チャックテーブル２を例えば３００ＲＰＭほどの回転速度で回転させると共に、回転スピンドル２２２を回転させることにより、研削ホイール４１を例えば６０００ＲＰＭ程度の回転速度で回転させながら、研削送り機構１１が研削ユニット２１を降下させることにより、回転する研削砥石４１４をワークＷに接触させて研削を行うことが可能となる。そして、ワークＷが所望の厚さとなった時点で研削ユニット２１を上昇させて研削を終了する。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る研削装置１の他の構成例について説明する。図８は、本実施の形態に係る研削装置１の他の構成例を示す図であり、図７に対応する一部の断面を模式的に示している。なお、以下においては、本実施の形態に係る研削装置１の他の構成例における相違点のみ説明するものとする。また、以下の説明においては、説明の便宜上、他の構成例に係る研削装置を研削装置１０と呼ぶものとする。また、図８において、図７と同一の構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６３】
この研削装置１０においては、図８に示すように、固定部材６３とは別に固定電極６２を備えるのではなく、固定部材６３に固定電極６２としての機能を付与する点で上記実施の形態に係る研削装置１と相違する。固定電極６２としての機能を付与することから、固定部材６３を構成する筒状体６３１、コイルばね６３２及び球状体６３３は、導電性を有する金属材料で構成される。また、回転スピンドル２２２内に形成された貫通孔２２２ａに配置された導電線２５ａが固定部材６３に接続される点で上記実施の形態に係る研削装置１と相違する。図８においては、導電線２５ａが絶縁部材６１内を通過して固定部材６３に接続される場合について示しているが、導電線２５ａの接続経路については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
【００６４】
また、この研削装置１０においては、固定電極６２を備えないことから、絶縁部材６１の形状において上記実施の形態に係る研削装置１と相違する。研削装置１０の被係合凹部６１ａは、可動電極部７１を構成する可動電極７１３の上下方向の寸法に応じた位置に底面部（被係合凹部６１ａを規定する絶縁部材６１の下面部）６１ｃが設けられている。
【００６５】
このような相違点を有する研削装置１０においても、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されていない状態、並びに、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着された状態における固定部材６３の球状体６３３の状態は、上記実施の形態に係る研削装置１と同様である（図５及び図６参照）。
【００６６】
そして、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着された状態から外力（作業者の指等による押圧力）によってシール部材４１８を介して可動電極部７１が上方側に押圧されると、これに伴って可動電極部７１が上方側に移動し、被係合凹部６１ａ内に進入する。固定部材６３の球状体６３３は、可動電極７１３の周面上を摺動し、凹部７１３ａに到達するまでの過程でコイルばね６３２の付勢力に抗して筒状体６３１内に退避する。
【００６７】
可動電極７１３の上面が被係合凹部６１ａの底面部６１ｃに当接する位置まで可動電極部７１が移動すると、球状体６３３は、コイルばね６３２の付勢力に応じて被係合凹部６１ａ側に移動し、凹部７１３ａ内に嵌まり込む。これにより、可動電極７１３が被係合凹部６１ａ内に係合した状態で可動電極部７１が固定される。この状態においては、規制部７１２がホイールベース４１３の収容部４１３ａの開口縁部から離間して、可動電極部７１がホイールベース４１３と非接触状態になる。
【００６８】
また、規制部７１２は、フレキシブル導線４１７を介して環状超音波振動子４１５（環状電極４１６）に電気的に接続された状態を維持している。このため、固定電極として機能する固定部材６３と可動電極７１３とが電気的に接続されると共に、フレキシブル導線４１７を介して可動電極７１３に電気的に接続された環状超音波振動子４１５が固定電極として機能する固定部材６３と電気的に接続される。この結果、電力供給手段５１から固定部材６３を介して環状超音波振動子４１５に電源が供給され、超音波振動を伴った研削ホイール４１による研削加工が可能となる。
【００６９】
このように、図８に示す研削装置１０においても、研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結され、可動電極部７１がシール部材４１８の外側から外力により押圧されると、可動電極７１３がホイールマウント３１の被係合凹部６１ａ内に係合され、固定電極として機能する固定部材６３によって固定されて環状電極４１６が通電される。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイール４１をホイールマウント３１に装着した後、指等で可動電極部７１を押圧するだけで固定電極として機能する固定部材６３と可動電極７１３とが接続されるので、研削ホイール４１を容易に着脱することが可能となる。
【００７０】
また、固定部材６３によって可動電極７１３が固定された状態において、可動電極部７１がホイールベース４１３に非接触とされることから、ホイールベース４１３の振動が可動電極部７１に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極として機能する固定部材６３により可動電極７１３が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定部材６３と可動電極７１３とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定部材６３と可動電極７１３との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。さらに、可動電極部７１をホイールマウント３１の中央部に配設したことから、研削ホイール４１の回転に伴う遠心力の影響を受けずに安定して接続状態を維持することが可能となる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００７２】
例えば、上記実施の形態においては、可動電極７１３の側面（周面）を押圧する固定部材６３をプランジャーで構成する場合について説明している。しかしながら、固定部材６３の構成については、これに限定されるものではなく可動電極部７１（より具体的には可動電極７１）を被係合凹部６１ａ内で固定することができれば任意の構成を適用である。例えば、板ばね等の弾性部材で固定部材６３を構成することができる。導電性を有する金属材料で板ばねを採用することにより、他の構成例に係る研削装置１０にも適用することが可能である。
【００７３】
また、可動電極７１３自体を、被係合凹部６１ａの所定位置に固定される構成とすることも可能である。例えば、被係合凹部６１ａの周面に凹部を設ける一方、この凹部に係合可能な凸部を可動電極７１３の周面に設けてもよい。また、可動電極７１３の周面に、バナナプラグ等のように弾性変形可能な弾性片を設け、この弾性片で被係合凹部６１ａの所定位置に位置決めするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明は、超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着して使用する場合において、高精度な電極位置精度を不要とすると共に、超音波振動加工時のノード領域変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱できるという効果を有し、特に、サファイア、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチックなどの脆性硬質材料の研削装置として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１、１０ 研削装置
１１ 研削送り機構
１００ 基台
１０１ 主部
１０２ 壁部
１０３ 操作パネル
１０４ チャックテーブル
１０５ テーブル支持台
１０６ ガイドレール
１１１ ボールネジ
１１２ モータ
１１３ 移動基台
１１４ 支持部
２１ 研削ユニット（研削手段）
２２ スピンドルユニット
２２１ スピンドルハウジング
２２２ 回転スピンドル
２２２ａ 貫通孔
２２３ 小径先端部
２３ 電動モータ（駆動源）
２３１ ロータ
２３２ ステータコイル
２４ ロータリートランス
２４１ 受電手段
２４２ 給電手段
２４１ａ ロータコア
２４１ｂ 受電コイル
２４２ａ ステータコア
２４２ｂ 給電コイル
２５ 導電線
３１ ホイールマウント
３１ａ 凹部（円形凹部）
３１ｂ ネジ穴
３１ｃ ネジ
４１ 研削ホイール
４１１ 装着リング
４１１ａ ネジ穴
４１２ 環状連結部
４１２ａ スリット
４１３ ホイールベース
４１３ａ 収容部
４１４ 研削砥石
４１５ 環状超音波振動子
４１６ 環状電極
４１７ フレキシブル導線
４１８ シール部材
５１ 電力供給手段
５１１ 交流電源
５１２ 電圧調整手段
５１３ 周波数調整手段
５１４ 制御手段
５１５ 入力手段
５１６ 制御回路
５１７ 配線
５１８ 配線
６１ 絶縁部材
６１ａ 凹部（被係合凹部）
６１ｂ 環状溝
６１ｃ 底面部
６２ 固定電極
６２１ 軸部
６２２ 平面部
６２３ コイルばね（付勢部材）
６３ 固定部材
６３１ 筒状体
６３２ コイルばね
６３３ 球状体
７１ 可動電極部
７１１ 被収容部
７１２ 規制部
７１３ 可動電極
７１３ａ 凹部
７１４ 係合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削装置に関し、例えば、超音波振動を伴って被加工物の研削を行う研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パソコンなどの各種機器の製造工程においては、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）が設けられた略円盤形状のウェーハが用いられている。このウェーハにおいては、表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された複数の領域にそれぞれ集積回路が形成される。そして、ウェーハを分割予定ラインに沿って切断することにより、各種機器に用いられる個々のデバイスを製造する。このウェーハは、個々のデバイスに分割される前に、研削砥石を有する研削ホイールを備えた研削装置によって、裏面が研削されて所望の厚さに調整される。
【０００３】
ところで、研削装置によってウェーハの裏面を研削すると、研削に伴って生じる研削屑によって研削砥石に目詰まりが生じる場合がある。特に、サファイア、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチックなどの脆性硬質材料を研削する場合、研削砥石の目詰まりが生じやすく、研削に長時間を要し生産性が低下する場合がある。このような問題点に着目し、本出願人は、研削ホイールに環状の超音波振動子を配設し、研削時に研削ホイールを超音波振動させることにより、研削屑による研削砥石の目詰まりを抑制できる研削装置を開発し、既に特許出願している（特許文献１参照）。
【０００４】
かかる研削装置においては、研削ホイールを支持するホイールマウントに連結された回転スピンドルの端部に超音波振動子に電力を供給する電力供給手段が接続される。回転スピンドルは、軸心の長手方向に空洞部が形成されており、この空洞部を介して電力供給手段に接続された導電線が配設される。この導電線はホイールマウントに設けられた凹型コネクタに接続される。特許文献１に記載の研削装置においては、研削ホイールをホイールマウントに装着する際に、ホイールマウントに設けられた凹型コネクタに超音波振動子に接続された凸型コネクタを接続することにより、超音波振動子に高周波電力が供給されて研削ホイールが超音波振動する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された研削装置においては、研削ホイールをホイールマウントに対して着脱する際に、凹型コネクタ及び凸型コネクタを着脱しなければならず、研削ホイールの着脱に手間を要する場合がある。このような問題点に着目し、本出願人は、凹型コネクタ及び凸型コネクタを介さずに研削ホイールの超音波振動子と電力供給手段とを電気的に接続することにより、ホイールマウントに対する研削ホイールの着脱を容易に行うことができる研削装置を開発し、既に特許出願している（特許文献２参照）。
【０００６】
かかる研削装置においては、研削ホイールに設けられた環状の超音波振動子の周囲に２つの環状電極を配設し、環状電極と超音波振動子とを電気的に接続すると共に、電力供給手段に電気的に接続された一対の押圧電極をホイールマウントに配設する。特許文献２に記載の研削装置においては、ホイールマウントに研削ホイールを装着した際に、一対の押圧電極が２つの環状電極に向けて突出して一対の押圧電極と２つの環状電極とが接触する。この構成により、凹型コネクタ及び凸型コネクタを介さずに超音波振動子と電力供給手段とを電気的に接続できるので、ホイールマウントに対する研削ホイールの着脱が容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３６９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９４６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の研削装置においては、一対の押圧電極が２つの環状電極に向けて突出することによって一対の押圧電極と環状電極とを電気的に接続するので、一対の押圧電極及び２つの環状電極の配設位置の誤差により、一対の押圧電極と環状電極との間の接触不良が生じるおそれがある。また、一対の押圧電極と２つの環状電極との接点で電気的に接続するため、研削砥石の摩耗や研削ホイールの回転数の変化により、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化すると、電極間の接点不良が生じることがある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着して使用する場合において、高精度な電極位置精度を不要とすると共に、超音波振動加工時のノード領域変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱できる研削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、前記ホイールマウントは、中央の自由端面近傍で且つ前記研削ホイールをネジにより締結した状態において前記可動電極に向き合う位置に配設された固定電極と、前記固定電極が底に配設され前記可動電極が係合される絶縁体から成る被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを有し、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により前記可動電極が前記固定電極に接触した状態で固定され前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする。
【００１１】
この研削装置によれば、研削ホイールがネジによりホイールマウントに締結され、可動電極部がシール部材の外側から外力により押圧されると、可動電極がホイールマウントの被係合凹部内に係合され固定電極に接触した状態で固定部材によって固定され、環状電極に通電されると共に可動電極部がホイールベースに非接触とされる。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイールをホイールマウントに装着した後、指等で可動電極部を押圧するだけで固定電極と可動電極とが接続されるので、研削ホイールを容易に着脱することが可能となる。また、固定部材によって可動電極が固定された状態において、可動電極部がホイールベースに非接触とされることから、ホイールベースの振動が可動電極部に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極と可動電極とが接触した状態で固定部材により可動電極が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定電極と可動電極とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定電極と可動電極との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。
【００１２】
本発明の研削装置においては、前記ホイールマウントには、当該ホイールマウントの前記固定電極を前記ホイールマウントの自由端面側に付勢する付勢部材を有し、前記被係合凹部に前記可動電極が係合し前記固定部材により前記可動電極が固定されると前記固定電極の端面と前記可動電極の端面が密接することが好ましい。
【００１３】
本発明の研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、前記ホイールマウントは、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結した状態において前記可動電極に対応した位置に配設され前記可動電極が係合される被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを含み、前記固定部材は導電性であり高周波電力源に連結されており、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により押圧固定され、前記固定部材から前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする。
【００１４】
この研削装置によれば、研削ホイールがネジによりホイールマウントに締結され、可動電極部がシール部材の外側から外力により押圧されると、可動電極がホイールマウントの被係合凹部内に係合され固定電極として機能する固定部材によって固定され、環状電極に通電されると共に、可動電極部がホイールベースに非接触とされる。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイールをホイールマウントに装着した後、指等で可動電極部を押圧するだけで固定電極として機能する固定部材と可動電極とが接続されるので、研削ホイールを容易に着脱することが可能となる。また、固定部材によって可動電極が固定された状態において、可動電極部がホイールベースに非接触とされることから、ホイールベースの振動が可動電極部に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極として機能する固定部材により可動電極が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定部材と可動電極とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定部材と可動電極との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。
【００１５】
本発明の研削ホイールは、上記研削装置に使用される研削ホイールであって、前記規制部は、導電性を有し、前記ホイールベースの固定端部側の前記開口より大径で且つ前記可動電極が前記開口から突設するように前記被収容部を懸架し、前記フレキシブル導線は、導電性を有する前記規制部から前記環状超音波振動子に積層された前記環状電極に連結し、前記ホイールマウントと離反時には、前記環状電極と連結している導電性を有する前記規制部が前記ホイールベースに接触し、前記環状超音波振動子に帯電した電荷が放電されることを特徴とする。
【００１６】
この研削ホイールによれば、導電性を有する材料で構成された規制部が、ホイールベースの開口より大径に形成されて被収容部を懸架すると共に、規制部と環状電極とをフレキシブル導線を介して連結したことから、規制部と環状電極とが電気的に接続される。これにより、環状超音波振動子上に設けられた環状電極が規制部を介して短絡されるので、圧電効果により環状超音波振動子に帯電した電荷を放電することができ、研削ホイールを安全に取り扱うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着して使用する場合において、高精度な電極位置精度を不要とすると共に、超音波振動加工時のノード領域変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱できる研削装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係る研削装置の外観斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る研削装置の一部の構成を略示的に示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント周辺の斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る研削装置の研削ホイールの斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの断面模式図である。
【図６】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの断面模式図である。
【図７】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの断面模式図である。
【図８】本実施の形態に係る研削装置のホイールマウント及び研削ホイールの他の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る研削装置１の一例を示す外観斜視図である。なお、以下においては、説明の便宜上、図１に示す左下方側を研削装置１の前方側と呼び、同図に示す右上方側を研削装置１の後方側と呼ぶものとする。また、以下においては、説明の便宜上、図１に示す上下方向を研削装置１の上下方向と呼ぶものとする。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る研削装置１は、装置のハウジングを構成する基台１００を有している。基台１００は、研削装置１の前後方向に延在する主部１０１と、この主部１０１の後端部で上方側に延出して設けられた壁部１０２とを有している。主部１０１の上面の前方側には、研削装置１に対する指示を受け付ける操作パネル１０３が設けられている。操作パネル１０３の後方側には、ワークＷ（被加工物）を保持したチャックテーブル１０４を前後に移動可能に支持するテーブル支持台１０５が設けられている。一方、壁部１０２の前面には、上下方向に延びる一対のガイドレール１０６が設けられている。これらのガイドレール１０６に研削ユニット２１（研削手段）が上下方向に移動可能に装着されている。
【００２１】
研削ユニット２１は、研削送り機構１１によって駆動されて昇降可能となっている。研削送り機構１１は、ガイドレール１０６に平行に配設され鉛直方向に延びるボールネジ１１１と、ボールネジ１１１の一端に連結されボールネジ１１１を正逆両方向に回転させるモータ１１２と、ボールネジ１１１に螺合する内部のナット（不図示）を有すると共に、脚部がガイドレール１０６に摺接した移動基台１１３と、移動基台１１３に連結され研削ユニット２１を支持する支持部１１４とから構成される。研削送り機構１１は、モータ１１２によって駆動されたボールネジ１１１が回動することによって、移動基台１１３がガイドレール１０６にガイドされて昇降することにより研削ユニット２１を昇降させる。
【００２２】
研削ユニット２１は、移動基台１１３に装着されたスピンドルユニット２２を備える。スピンドルユニット２２は、支持部１１４によって支持される。スピンドルユニット２２は、支持部１１４に支持されたスピンドルハウジング２２１と、このスピンドルハウジング２２１中に回転自在に配設された回転スピンドル２２２（図１において不図示、図２参照）とを有している。回転スピンドル２２２の下端部は、スピンドルハウジング２２１の下端部を越えて下方側に突出しており、その下端部の先端には円板形状のホイールマウント３１が連結される。ホイールマウント３１には、研削ユニット２１による研削に使用される研削ホイール４１が固定される。なお、ホイールマウント３１は、上面（表面）が水平面に形成されたチャックテーブル１０４に対面可能に配設されている。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係る研削装置１の一部の構成を略示的に示す断面図である。図２に示すように、回転スピンドル２２２は、スピンドルハウジング２２１によって非接触状態で回転可能に支持されている。
【００２４】
研削ユニット２１は、回転スピンドル２２２を回転駆動する駆動源としての電動モータ２３を備える。電動モータ２３は、回転スピンドル２２２の中間部に連結されたロータ２３１と、ロータ２３１の外周側に配設されたステータコイル２３２とを備える。電動モータ２３は、電力供給手段５１から電力の供給を受けて動作する。
【００２５】
電力供給手段５１は、高周波電力源を構成する交流電源５１１と、給電手段２４２の給電コイル２４２ｂとの間に介在する電圧調整手段５１２と、給電コイル２４２ｂ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５１３と、電圧調整手段５１２及び周波数調整手段５１３を制御する制御手段５１４と、超音波振動の振幅等の入力に用いる入力手段５１５と含んで構成されている。
【００２６】
交流電源５１１は、制御回路５１６及び配線５１７を介して電動モータ２３のステータコイル２３２に接続される。このステータコイル２３２に交流電力を供給することによりロータ２３１及び回転スピンドル２２２を回転させることができる。
【００２７】
回転スピンドル２２２の一端部（下端部）には、小径先端部２２３が設けられている。この小径先端部２２３の下端部にホイールマウント３１が固定される。回転スピンドル２２２の他端部（上端部）には、ロータリートランス２４が設けられる。ロータリートランス２４は、回転スピンドル２２２の上端に連結された受電手段２４１と、受電手段２４１の外周側に位置する給電手段２４２とから構成される。
【００２８】
受電手段２４１は、回転スピンドル２２２に連結されたロータコア２４１ａと、ロータコア２４１ａに巻回された受電コイル２４１ｂとから構成されている。給電手段２４２は、受電手段２４１を構成するロータコア２４１ａの外周側に配設されたステータコア２４２ａと、ステータコア２４２ａに配設された給電コイル２４２ｂとから構成される。なお、給電コイル２４２ｂには、配線５１８を介して交流電力が供給される。
【００２９】
受電手段２４１の受電コイル２４１ｂには、導電線２５が接続されている。この導電線２５の一部は、回転スピンドル２２２の軸方向に形成された貫通孔２２２ａを通り、後述するホイールマウント３１の固定電極６２（図２において不図示、図５参照）に接続されている。
【００３０】
ここで、回転スピンドル２２２の下端部に固定されるホイールマウント３１、並びに、このホイールマウント３１に装着される研削ホイール４１の構成について説明する。図３は、本実施の形態に係る研削装置１のホイールマウント３１周辺の斜視図である。なお、図３においては、研削ホイール４１を外したホイールマウント３１を下方側から示している。図４は、本実施の形態に係る研削装置１の研削ホイール４１の斜視図である。なお、図４においては、研削ホイール４１を上方側から示している。
【００３１】
図３に示すように、ホイールマウント３１は、導電性を有する金属材料で構成され、概して円板形状を有している。ホイールマウント３１の下面中央には、回転スピンドル２２２の貫通孔２２２ａに連通する円形状の凹部（以下、「円形凹部」という）３１ａが設けられている。この円形凹部３１ａは、貫通孔２２２ａよりも大径に設けられ、その上端中央で貫通孔２２２ａと連通している。この円形凹部３１ａには、詳細について後述するように、中央部に円形状の開口部を有し、後述する可動電極部７１の可動電極７１３が係合する凹部（以下、「被係合凹部）という」６１ａが設けられた絶縁部材６１が取り付けられる。この絶縁部材６１には、被係合凹部６１ａ内で一部が露出した状態で固定電極６２及び固定部材６３が保持される（図５参照）。また、ホイールマウント３１の外周縁部には、ホイールマウント３１を上下方向に貫通する複数（本実施の形態では６個）のネジ穴３１ｂが設けられている。
【００３２】
図４に示すように、研削ホイール４１は、導電性を有する金属材料で構成され、概して円板形状を有している。研削ホイール４１は、円環形状を有し、ホイールマウント３１に固定される装着リング４１１と、装着リング４１１に環状連結部４１２を介して一体的に形成されたホイールベース４１３と、ホイールベース４１３の自由端部に環状に配設された複数の研削砥石４１４とを備える。
【００３３】
装着リング４１１の外周縁部には、研削ホイール４１の上下方向に貫通する複数（本実施の形態では６個）のネジ穴４１１ａが設けられている。このネジ穴４１１ａは、ホイールマウント３１に設けられたネジ穴３１ｂに対応する位置に配置される。このホイールマウント３１のネジ穴３１ｂと装着リング４１１のネジ穴４１１ａとをネジ３１ｃ（図２参照）によって締結することにより、ホイールマウント３１に研削ホイール４１が装着される。
【００３４】
ホイールベース４１３の中央部には、ホイールベース４１３の上方側（固定端部側）及び下方側（自由端部側）に開口した円形状の収容部４１３ａが設けられている。より具体的には、収容部４１３ａは、ホイールベース４１３を上下方向に貫通する貫通孔で構成される。ホイールベース４１３上の収容部４１３ａの周囲には、収容部４１３ａを構成する円形状の開口部と同心円状に環状超音波振動子４１５が配設される。
【００３５】
なお、環状超音波振動子４１５としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｉ、Ｔｉ）Ｏ３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（Ｋ，Ｎ）（ＫＮｂＯ３）などを用いることができる。
【００３６】
環状超音波振動子４１５の上方には、環状超音波振動子４１５と略同一形状を有する環状電極４１６が積層して配設される。例えば、環状電極４１６は、環状超音波振動子４１５に接着剤等により固着される。環状電極４１６は、フレキシブル導線４１７を介して後述する可動電極部７１（より具体的には、可動電極部７１を構成する規制部７１２）と電気的に接続される。
【００３７】
装着リング４１１とホイールベース４１３とは、環状連結部４１２により連結される。環状連結部４１２には、ホイールベース４１３の周方向に沿って複数のスリット４１２ａが設けられている。これらのスリット４１２ａは、環状連結部４１２を上下方向に貫通して設けられており（図５参照）、ホイールマウント３１に対する環状超音波振動子４１５による超音波振動の伝達を抑制する役割を果たす。
【００３８】
ホイールベース４１３の収容部４１３ａ内には、可動電極部７１が上下方向に進退可能に収容される。可動電極部７１は、収容部４１３ａの上方側の開口に挿通される略円柱形状の被収容部７１１と、被収容部７１１の上面に設けられた円板形状の規制部７１２と、規制部７１２を貫通して配置され、被収容部７１１に保持される可動電極７１３と、被収容部７１１の下面に設けられた円板形状の係合部７１４（図４に不図示、図５参照）とを含んで構成される。
【００３９】
図５、図６及び図７は、ホイールマウント３１及び研削ホイール４１の断面模式図である。なお、図５においては、ホイールマウント３１に研削ホイール４１を対向配置した装着前の状態を示している。図６においては、ホイールマウント３１に研削ホイール４１を装着した状態を示している。図７においては、図６に示す状態から可動電極部７１（より具体的には可動電極７１３）を、絶縁部材６１内の固定電極６２に接触させた状態を示している。
【００４０】
図５に示すように、ホイールベース４１３の上方には、環状連結部４１２を介して装着リング４１１が連結されている。このため、ホイールベース４１３の上面４１３ｂと、ホイールマウント３１の下面３１ｄとの間には、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されると、所定の空間が形成される（図６参照）。上述した可動電極部７１は、この空間内において、ホイールベース４１３に設けられた収容部４１３ａに進退可能に収容される。収容部４１３ａを構成する貫通孔の下方側（自由端部側）の開口部は、伸縮性を有するシール部材４１８により外側（下方側）から塞がれている。このシール部材４１８は、ゴムなどの耐水性及び伸縮性を有する材質で構成され、収容部４１３ａ内への研削水などの浸入を防止する役割を果たす。
【００４１】
可動電極部７１を構成する規制部７１２は、ホイールベース４１３の上方側の開口（収容部４１３ａの開口）より径方向の幅寸法が僅かに大きく形成されている。すなわち、ホイールベース４１３の上方側の開口より大径に設けられており、当該開口を覆うように配置される。規制部７１２は、規制部７１２下面の外周縁部とホイールベース４１３の収容部４１３ａの開口縁部とが当接した状態で、可動電極部７１（より具体的には、被収容部７１１）を懸架し、可動電極部７１の収容部４１３ａ内への落下を規制する。規制部７１２が収容部４１３ａ内への被収容部７１１の落下を規制することにより、可動電極７１３がホイールベース４１３の上方側（固定端部側）の開口（収容部４１３ａの上方側の開口）から突設した状態に維持される。
【００４２】
また、規制部７１２は、導電性を有する金属材料で構成される。この規制部７１２と、環状超音波振動子４１５に積層された環状電極４１６との間でフレキシブル導線４１７が連結されている。すなわち、ホイールマウント３１から研削ホイール４１が離反した状態においては、環状超音波振動子４１５の表面側とホイールベース４１３とがフレキシブル導線４１７及び規制部７１２を介して電気的に接続される。一方で、環状超音波振動子４１５の裏面側は、導電性部材で構成されたホイールベース４１３と接触しているので、環状超音波振動子４１５の上面側と下面側とが短絡される。
【００４３】
保管時等のように、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されていない状態においては、周囲の雰囲気に応じて研削ホイール４１の伸縮等が発生し得る。このような研削ホイール４１の伸縮は、例えば、真夏の外気から空調設備により温度管理された室内へ移動させる際の温度変化等の要因により発生することが考えられる。研削ホイール４１の伸縮等に代表される外部からの応力は、環状超音波振動子４１５における圧電作用の発生原因となる。外部からの応力が作用する状況下においては、環状超音波振動子４１５の圧電作用により環状超音波振動子４１５の表面が帯電する事態が発生し得る。このような事態が発生した場合、ホイールマウント３１に対する装着作業時等において、研削ホイール４１を安全に取り扱うことが困難となる。このような事態に対応すべく、本実施の形態に係る研削ホイール４１においては、導電性を有する金属材料で構成した規制部７１２を環状超音波振動子４１５と電気的に接続すると共に、ホイールマウント３１から研削ホイール４１が離反した状態で規制部７１２をホイールベース４１３に接触させることにより、環状超音波振動子４１５の上面側と下面側とを短絡させている。これにより、圧電作用により環状超音波振動子４１５に帯電した電荷を放電することができ（すなわち、環状超音波振動子４１５による圧電作用による帯電を防止でき）、研削後に取り外した研削ホイール４１を安全に取り扱うことが可能となる。
【００４４】
可動電極７１３は、磁力により引き付けられる材料、例えば、鉄により構成され、概して円柱形状を有する。可動電極７１３は、規制部７１２の略中央部に配置され、少なくとも一部が規制部７１２の上面から上方に突出するように設けられる。なお、可動電極７１３の上端部には、平面部が設けられている。
【００４５】
可動電極７１３の側面を構成する周面には、半球形状の凹部７１３ａが設けられている。可動電極７１３の周面には、例えば、可動電極７１３の軸心を挟んで反対側の位置に２個の凹部７１３ａが設けられる。このように２個の凹部７１３ａを設けたのは、詳細について後述するように、ホイールマウント３１に対する装着時における研削ホイール４１の向きに関わらず、被係合凹部６１ａに露出する固定部材６３の一部と係合可能とするためである。なお、可動電極７１３に設けられる凹部７１３ａの数及び形状については、上記内容に限定されるものでなく適宜変更が可能である。
【００４６】
係合部７１４は、被収容部７１１の下面に設けられており、収容部４１３ａ内に配置される。係合部７１４は、規制部７１２と同様に、ホイールベース４１３の開口（収容部４１３ａの上方側及び下方側の開口）より径方向の幅寸法が僅かに大きく設けられており、被収容部７１１が収容部４１３ａから上方側又は下方側に離脱するのを防止する役割を果たす。また、係合部７１４は、ホイールマウント３１に装着された研削ホイール４１を取り外す際に収容部４１３ａの内壁面と接触して、被係合凹部６１ａに係合した可動電極７１３を被係合凹部６１ａから脱落させる役割を果たす
【００４７】
一方、ホイールマウント３１の中央に設けられた円形凹部３１ａには、絶縁体からなる絶縁部材６１が取り付けられる。絶縁部材６１は、概して円盤形状を有し、その下端部が僅かにホイールマウント３１の下面３１ｄから下方側（研削ホイール４１側）に突出するように取り付けられる。絶縁部材６１の下面中央には、概して円柱形状の空間を形成するように被係合凹部６１ａが設けられている。また、絶縁部材６１には、被係合凹部６１ａの内側に一部が露出するように固定電極６２及び固定部材６３が支持されている。
【００４８】
固定電極６２は、上下方向に延在する軸部６２１と、この軸部６２１の下端部に設けられた円板形状の平面部６２２とを含んで構成される。平面部６２２の外周縁部は、被係合凹部６１ａの周面部（被係合凹部６１ａを規定する絶縁部材６１の内周面部）に設けられた環状溝６１ｂに収容され、固定電極６２の一定範囲以上の移動を規制する規制部として機能する。平面部６２２の上面であって軸部６２１の周囲には、付勢部材を構成するコイルばね６２３が配置されている。コイルばね６２３は、下端部が平面部６２２の上面で係止され、上端部が絶縁部材６１の内壁面で係止される。固定電極６２は、コイルばね６２３により下方側（ホイールマウント３１の自由端部側）に付勢された状態で絶縁部材６１に支持され、一定範囲で上下動可能に構成される。なお、固定電極６２を構成する平面部６２２の下面は、被係合凹部６１ａの底面に配設されている。
【００４９】
固定電極６２を構成する軸部６２１の上端部は、絶縁部材６１の上面から上方側に突出する。この軸部６２１の突出部分に、回転スピンドル２２２内に形成された貫通孔２２２ａに配置された導電線２５ａが接続されている。一方、導電線２５ａと異なる他の導電線２５ｂは、ホイールマウント３１自体に接続されている。例えば、導電線２５ｂは、貫通孔２２２ａの内壁面に接続される。
【００５０】
固定部材６３は、例えば、水平方向に延在する金属製の筒状体６３１と、この筒状体６３１内に配置されるコイルばね６３２と、筒状体６３１の一端部（図５に示す左方側端部）に組み込まれた球状体６３３とを含むプランジャーで構成される。球状体６３３は、コイルばね６３２の付勢力により被係合凹部６１ａ側に付勢される一方、筒状体６３１の一部で一定位置以上の移動が制限される。なお、筒状体６３１の他端部（図５に示す右方側端部）には、コイルばね６３２の一端を係止する壁部が設けられている。図５に示すように、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されていない状態において、球状体６３３は、被係合凹部６１ａの周面部から、可動電極７１３の移動経路上に一部が突出するように位置決めされる。固定部材６３は、可動電極部７１を構成する可動電極７１３が被係合凹部６１ａに係合した状態で、可動電極７１３の側面（周面）に球状体６３３を押し当てて可動電極７１３を固定する役割を果たす。
【００５１】
ホイールベース４１３の中央に開口した収容部４１３に収容される可動電極部７１と、ホイールマウント３１の自由端面の中央近傍の円形凹部３１ａに取り付けられた絶縁部材６１内に保持される固定電極６２とは、研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結される状態において、互いに向き合う位置に配設される。
【００５２】
研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結されると、図６に示すように、可動電極７１３の先端部（上端部）が僅かに被係合凹部６１ａに入り込む。この場合、可動電極７１３の先端部は、固定部材６３の球状体６３３に当接していない。このため、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着された状態においても、可動電極部７１（より具体的には、被収容部７１１）が規制部７１２により収容部４１３ａの開口縁部に懸架された状態（初期状態）においては、球状体６３３は、被係合凹部６１ａの周面部から、可動電極７１３の移動経路上に一部が突出した状態で維持される。
【００５３】
一方、図６に示す状態から、外力（例えば、作業者の指等による押圧力）によってシール部材４１８を介して可動電極部７１が上方側に押圧されると、これに伴って可動電極部７１が上方側に移動し、被係合凹部６１ａ内に進入する。固定部材６３の球状体６３３は、可動電極７１３の周面上を摺動し、凹部７１３ａに到達するまでの過程でコイルばね６３２の付勢力に抗して筒状体６３１内に退避する。
【００５４】
可動電極７１３の上面が固定電極６２を構成する平面部６２２の下面に当接する位置まで可動電極部７１が移動すると、図７に示すように、球状体６３３は、コイルばね６３２の付勢力に応じて被係合凹部６１ａ側に移動し、凹部７１３ａ内に嵌まり込む。これにより、可動電極７１３が固定電極６２に接触した状態で可動電極部７１が固定される。特に、固定電極６２は、コイルばね６２３により下方側に付勢されていることから、固定電極６２の端面（平面部６２２の下面）と可動電極７１３の端面（上面）とが密着した状態で固定される。このため、可動電極７１３と固定電極６２との接続安定性が確保される。このように可動電極７１３が固定電極６２に接触した状態においては、規制部７１２がホイールベース４１３の収容部４１３ａの開口縁部から離間して、可動電極部７１がホイールベース４１３と非接触状態になる。
【００５５】
また、規制部７１２は、フレキシブル導線４１７を介して環状超音波振動子４１５（環状電極４１６）に電気的に接続された状態を維持している。このため、固定電極６２と可動電極７１３とが電気的に接続されると共に、フレキシブル導線４１７を介して可動電極７１３に電気的に接続された環状超音波振動子４１５が固定電極６２と電気的に接続される。この結果、電力供給手段５１から固定電極６２を介して環状超音波振動子４１５に電源が供給され、超音波振動を伴った研削ホイール４１による研削加工が可能となる。
【００５６】
なお、固定電極６２と可動電極７１３とが接続した状態においては、環状超音波振動子４１５の裏面側に生じた電荷は、導電部材で構成されたホイールベース４１３、ホイールベース４１３と締結されたホイールマウント３１及びホイールマウント３１に接続された導電線２５ｂを介して出力される。そして、研削装置１のグランド端子を介して接地される。
【００５７】
このように、本実施の形態に係る研削装置１においては、研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結され、可動電極部７１がシール部材４１８の外側から外力により押圧されると、可動電極７１３がホイールマウント３１の被係合凹部６１ａ内に係合され、固定電極６２に接触した状態で固定部材６３によって固定されて環状電極４１６が通電される。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイール４１をホイールマウント３１に装着した後、指等で可動電極部７１を押圧するだけで固定電極６２と可動電極７１３とが接続されるので、研削ホイール４１を容易に着脱することが可能となる。
【００５８】
また、固定部材６３によって可動電極７１３が固定された状態において、可動電極部７１がホイールベース４１３に非接触とされることから、ホイールベース４１３の振動が可動電極部７１に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極６２と可動電極７１３とが接触した状態で固定部材６３により可動電極７１３が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定電極６２と可動電極７１３とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定電極６２と可動電極７１３との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。さらに、可動電極部７１をホイールマウント３１の中央部に配設したことから、研削ホイール４１の回転に伴う遠心力の影響を受けずに安定して接続状態を維持することが可能となる。
【００５９】
なお、固定電極６２と可動電極７１３とを接触させる際に、可動電極部７１に加えられる外力を利用することから、これらの接触に磁力を利用する場合のように、ワーク（被加工物）Ｗに対して磁力の影響を与えることもない。
【００６０】
次に、図１に示した研削装置１を用いて被加工物（ワーク）Ｗを研削する場合の研削装置１の動作について説明する。ワークＷは、被保持面にテープＴが貼着されてチャックテーブル１０４に保持される。そして、チャックテーブル１０４が後方側に移動することにより、ワークＷが研削ユニット２１の下方側の領域に位置づけられる。
【００６１】
そして、チャックテーブル２を例えば３００ＲＰＭほどの回転速度で回転させると共に、回転スピンドル２２２を回転させることにより、研削ホイール４１を例えば６０００ＲＰＭ程度の回転速度で回転させながら、研削送り機構１１が研削ユニット２１を降下させることにより、回転する研削砥石４１４をワークＷに接触させて研削を行うことが可能となる。そして、ワークＷが所望の厚さとなった時点で研削ユニット２１を上昇させて研削を終了する。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る研削装置１の他の構成例について説明する。図８は、本実施の形態に係る研削装置１の他の構成例を示す図であり、図７に対応する一部の断面を模式的に示している。なお、以下においては、本実施の形態に係る研削装置１の他の構成例における相違点のみ説明するものとする。また、以下の説明においては、説明の便宜上、他の構成例に係る研削装置を研削装置１０と呼ぶものとする。また、図８において、図７と同一の構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６３】
この研削装置１０においては、図８に示すように、固定部材６３とは別に固定電極６２を備えるのではなく、固定部材６３に固定電極６２としての機能を付与する点で上記実施の形態に係る研削装置１と相違する。固定電極６２としての機能を付与することから、固定部材６３を構成する筒状体６３１、コイルばね６３２及び球状体６３３は、導電性を有する金属材料で構成される。また、回転スピンドル２２２内に形成された貫通孔２２２ａに配置された導電線２５ａが固定部材６３に接続される点で上記実施の形態に係る研削装置１と相違する。図８においては、導電線２５ａが絶縁部材６１内を通過して固定部材６３に接続される場合について示しているが、導電線２５ａの接続経路については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
【００６４】
また、この研削装置１０においては、固定電極６２を備えないことから、絶縁部材６１の形状において上記実施の形態に係る研削装置１と相違する。研削装置１０の被係合凹部６１ａは、可動電極部７１を構成する可動電極７１３の上下方向の寸法に応じた位置に底面部（被係合凹部６１ａを規定する絶縁部材６１の下面部）６１ｃが設けられている。
【００６５】
このような相違点を有する研削装置１０においても、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着されていない状態、並びに、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着された状態における固定部材６３の球状体６３３の状態は、上記実施の形態に係る研削装置１と同様である（図５及び図６参照）。
【００６６】
そして、研削ホイール４１がホイールマウント３１に装着された状態から外力（作業者の指等による押圧力）によってシール部材４１８を介して可動電極部７１が上方側に押圧されると、これに伴って可動電極部７１が上方側に移動し、被係合凹部６１ａ内に進入する。固定部材６３の球状体６３３は、可動電極７１３の周面上を摺動し、凹部７１３ａに到達するまでの過程でコイルばね６３２の付勢力に抗して筒状体６３１内に退避する。
【００６７】
可動電極７１３の上面が被係合凹部６１ａの底面部６１ｃに当接する位置まで可動電極部７１が移動すると、球状体６３３は、コイルばね６３２の付勢力に応じて被係合凹部６１ａ側に移動し、凹部７１３ａ内に嵌まり込む。これにより、可動電極７１３が被係合凹部６１ａ内に係合した状態で可動電極部７１が固定される。この状態においては、規制部７１２がホイールベース４１３の収容部４１３ａの開口縁部から離間して、可動電極部７１がホイールベース４１３と非接触状態になる。
【００６８】
また、規制部７１２は、フレキシブル導線４１７を介して環状超音波振動子４１５（環状電極４１６）に電気的に接続された状態を維持している。このため、固定電極として機能する固定部材６３と可動電極７１３とが電気的に接続されると共に、フレキシブル導線４１７を介して可動電極７１３に電気的に接続された環状超音波振動子４１５が固定電極として機能する固定部材６３と電気的に接続される。この結果、電力供給手段５１から固定部材６３を介して環状超音波振動子４１５に電源が供給され、超音波振動を伴った研削ホイール４１による研削加工が可能となる。
【００６９】
このように、図８に示す研削装置１０においても、研削ホイール４１がネジ３１ｃによりホイールマウント３１に締結され、可動電極部７１がシール部材４１８の外側から外力により押圧されると、可動電極７１３がホイールマウント３１の被係合凹部６１ａ内に係合され、固定電極として機能する固定部材６３によって固定されて環状電極４１６が通電される。これにより、コネクタなどの特別な部品を介さずに研削ホイール４１をホイールマウント３１に装着した後、指等で可動電極部７１を押圧するだけで固定電極として機能する固定部材６３と可動電極７１３とが接続されるので、研削ホイール４１を容易に着脱することが可能となる。
【００７０】
また、固定部材６３によって可動電極７１３が固定された状態において、可動電極部７１がホイールベース４１３に非接触とされることから、ホイールベース４１３の振動が可動電極部７１に伝わる事態を防止でき、振動による電極間の接触不良を回避することが可能となる。特に、固定電極として機能する固定部材６３により可動電極７１３が固定されることから、高精度な電極位置精度を要さずに固定部材６３と可動電極７１３とを電気的に接続することが可能となると共に、超音波振動に伴う加工時に振動が相殺される領域であるノード領域が変化した場合においても、固定部材６３と可動電極７１３との間の電極間の接触不良を抑制することが可能となる。さらに、可動電極部７１をホイールマウント３１の中央部に配設したことから、研削ホイール４１の回転に伴う遠心力の影響を受けずに安定して接続状態を維持することが可能となる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００７２】
例えば、上記実施の形態においては、可動電極７１３の側面（周面）を押圧する固定部材６３をプランジャーで構成する場合について説明している。しかしながら、固定部材６３の構成については、これに限定されるものではなく可動電極部７１（より具体的には可動電極７１）を被係合凹部６１ａ内で固定することができれば任意の構成を適用である。例えば、板ばね等の弾性部材で固定部材６３を構成することができる。導電性を有する金属材料で板ばねを採用することにより、他の構成例に係る研削装置１０にも適用することが可能である。
【００７３】
また、可動電極７１３自体を、被係合凹部６１ａの所定位置に固定される構成とすることも可能である。例えば、被係合凹部６１ａの周面に凹部を設ける一方、この凹部に係合可能な凸部を可動電極７１３の周面に設けてもよい。また、可動電極７１３の周面に、バナナプラグ等のように弾性変形可能な弾性片を設け、この弾性片で被係合凹部６１ａの所定位置に位置決めするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明は、超音波振動を伴って研削を行う研削ホイールをホイールマウントに装着して使用する場合において、高精度な電極位置精度を不要とすると共に、超音波振動加工時のノード領域変化によっても電極接触不良を発生させず、かつ、研削ホイールを容易に着脱できるという効果を有し、特に、サファイア、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチックなどの脆性硬質材料の研削装置として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１、１０ 研削装置
１１ 研削送り機構
１００ 基台
１０１ 主部
１０２ 壁部
１０３ 操作パネル
１０４ チャックテーブル
１０５ テーブル支持台
１０６ ガイドレール
１１１ ボールネジ
１１２ モータ
１１３ 移動基台
１１４ 支持部
２１ 研削ユニット（研削手段）
２２ スピンドルユニット
２２１ スピンドルハウジング
２２２ 回転スピンドル
２２２ａ 貫通孔
２２３ 小径先端部
２３ 電動モータ（駆動源）
２３１ ロータ
２３２ ステータコイル
２４ ロータリートランス
２４１ 受電手段
２４２ 給電手段
２４１ａ ロータコア
２４１ｂ 受電コイル
２４２ａ ステータコア
２４２ｂ 給電コイル
２５ 導電線
３１ ホイールマウント
３１ａ 凹部（円形凹部）
３１ｂ ネジ穴
３１ｃ ネジ
４１ 研削ホイール
４１１ 装着リング
４１１ａ ネジ穴
４１２ 環状連結部
４１２ａ スリット
４１３ ホイールベース
４１３ａ 収容部
４１４ 研削砥石
４１５ 環状超音波振動子
４１６ 環状電極
４１７ フレキシブル導線
４１８ シール部材
５１ 電力供給手段
５１１ 交流電源
５１２ 電圧調整手段
５１３ 周波数調整手段
５１４ 制御手段
５１５ 入力手段
５１６ 制御回路
５１７ 配線
５１８ 配線
６１ 絶縁部材
６１ａ 凹部（被係合凹部）
６１ｂ 環状溝
６１ｃ 底面部
６２ 固定電極
６２１ 軸部
６２２ 平面部
６２３ コイルばね（付勢部材）
６３ 固定部材
６３１ 筒状体
６３２ コイルばね
６３３ 球状体
７１ 可動電極部
７１１ 被収容部
７１２ 規制部
７１３ 可動電極
７１３ａ 凹部
７１４ 係合部
【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、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、
前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、
前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、
前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、
前記ホイールマウントは、中央の自由端面近傍で且つ前記研削ホイールをネジにより締結した状態において前記可動電極に向き合う位置に配設された固定電極と、前記固定電極が底に配設され前記可動電極が係合される絶縁体から成る被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを有し、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により前記可動電極が前記固定電極に接触した状態で固定され前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記ホイールマウントには、当該ホイールマウントの前記固定電極を前記ホイールマウントの自由端面側に付勢する付勢部材を有し、前記被係合凹部に前記可動電極が係合し前記固定部材により前記可動電極が固定されると前記固定電極の端面と前記可動電極の端面が密接することを特徴とする請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、
前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、
前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、
前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、
前記ホイールマウントは、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結した状態において前記可動電極に対応した位置に配設され前記可動電極が係合される被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを含み、前記固定部材は導電性であり高周波電力源に連結されており、
前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により押圧固定され、前記固定部材から前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする研削装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の研削装置に使用される研削ホイールであって、
前記規制部は、導電性を有し、前記ホイールベースの固定端部側の前記開口より大径で且つ前記可動電極が前記開口から突設するように前記被収容部を懸架し、前記フレキシブル導線は、導電性を有する前記規制部から前記環状超音波振動子に積層された前記環状電極に連結し、
前記ホイールマウントと離反時には、前記環状電極と連結している導電性を有する前記規制部が前記ホイールベースに接触し、前記環状超音波振動子に帯電した電荷が放電されることを特徴とする研削ホイール。
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、
前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、
前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、
前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、
前記ホイールマウントは、中央の自由端面近傍で且つ前記研削ホイールをネジにより締結した状態において前記可動電極に向き合う位置に配設された固定電極と、前記固定電極が底に配設され前記可動電極が係合される絶縁体から成る被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを有し、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により前記可動電極が前記固定電極に接触した状態で固定され前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記ホイールマウントには、当該ホイールマウントの前記固定電極を前記ホイールマウントの自由端面側に付勢する付勢部材を有し、前記被係合凹部に前記可動電極が係合し前記固定部材により前記可動電極が固定されると前記固定電極の端面と前記可動電極の端面が密接することを特徴とする請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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手段と、前記研削手段に使用される研削ホイールと、を備えた研削装置であって、
前記研削手段は、スピンドルハウジングと、前記スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、前記スピンドルの先端に固定されたホイールマウントと、前記スピンドルを回転駆動する駆動源とを含み、
前記研削ホイールは、前記ホイールマウントとネジによって締結され、導電性部材で形成されたホイールベースと、前記ホイールベースの自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、前記ホイールベースに配設された環状超音波振動子と、前記環状超音波振動子に積層されて配設された環状電極と、前記ホイールベースの中央に固定端部側および自由端部側に開口した収容部と、前記収容部に収容された可動電極部と、前記ホイールベースの前記自由端部側の開口を外側から塞ぐ伸縮性のシール部材とを含み、
前記可動電極部は、前記環状超音波振動子に電力を供給するための可動電極と、前記可動電極を保持し前記開口に挿通する被収容部と、前記可動電極が前記固定端部側の前記開口から突設するように前記被収容部を規制する規制部と、前記可動電極部から前記環状電極に連結する導電性のフレキシブル導線とを含み、前記被収容部は前記ホイールベースの前記収容部に進退可能に収容されており、
前記ホイールマウントは、前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結した状態において前記可動電極に対応した位置に配設され前記可動電極が係合される被係合凹部と、前記被係合凹部に前記可動電極が係合した状態で前記可動電極の側面に押し当てて前記可動電極を固定する固定部材とを含み、前記固定部材は導電性であり高周波電力源に連結されており、
前記研削ホイールがネジにより前記ホイールマウントに締結され、前記可動電極部が前記ホイールマウントの前記開口の前記シール部材側から外力により押圧されると、前記可動電極が前記ホイールマウントの前記被係合凹部に係合されるとともに前記固定部材により押圧固定され、前記固定部材から前記環状電極に通電されるとともに、前記可動電極部が前記ホイールベースに非接触になることを特徴とする研削装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の研削装置に使用される研削ホイールであって、
前記規制部は、導電性を有し、前記ホイールベースの固定端部側の前記開口より大径で且つ前記可動電極が前記開口から突設するように前記被収容部を懸架し、前記フレキシブル導線は、導電性を有する前記規制部から前記環状超音波振動子に積層された前記環状電極に連結し、
前記ホイールマウントと離反時には、前記環状電極と連結している導電性を有する前記規制部が前記ホイールベースに接触し、前記環状超音波振動子に帯電した電荷が放電されることを特徴とする研削ホイール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６６９５８（Ｐ２０１３−６６９５８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５９０１（Ｐ２０１１−２０５９０１）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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