加工装置的制作方法

本发明涉及加工装置，该加工装置包含：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；以及加工构件，其对该卡盘工作台所保持的被加工物实施加工。

背景技术：

在通过磨削装置对由分割预定线划分并在正面上形成有ic、lsi等多个器件的晶片的背面进行磨削而形成为规定的厚度之后，通过划片装置将晶片分割成各个器件芯片，并将分割得到的器件芯片应用于移动电话、个人计算机等电子设备。

磨削装置大致包含：卡盘工作台，其对晶片进行保持；磨削构件，其将对该卡盘工作台所保持的晶片进行磨削的磨削磨轮(工具)安装成能够旋转，该磨削装置能够将晶片加工至希望的厚度(例如，参照专利文献1。)。

并且，划片装置大致包含：卡盘工作台，其对晶片进行保持；以及切削构件，其将对该卡盘工作台所保持的晶片进行切削的切削刀具(工具)安装成能够旋转，该划片装置能够将晶片高精度地分割成各个器件芯片(例如，参照专利文献2。)。

专利文献1：日本特开2010-052057号公报

专利文献2：日本特开2010-173002号公报

上述的磨削构件、切削构件构成为包含：主轴，在该主轴上安装有工具；以及空气轴承，其通过提供高压空气而以非接触状态对该主轴进行支承，该磨削构件、切削构件以几乎没有摩擦阻力的状态将该主轴支承为能够旋转，并抑制振动而使高精度的磨削、切削成为可能。然而，当灰尘、粉尘、水等从外部侵入到提供空气的提供路径或排气路径中时，或者随着压力、温度变化而产生的水等异物堵塞住提供空气的提供路径或排气路径时，不能对空气轴承提供充分的高压空气，不能维持该非接触状态，存在产生咬接现象而使磨削构件和切削构件破损的担心。另外，也会因在该路径上产生空气泄漏而产生同样的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要的技术课题在于提供一种加工装置，在对加工用的工具进行支承的空气轴承中，能够将空气轴承的咬接现象防患于未然。

根据本发明，提供加工装置，该加工装置包含：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；以及加工构件，其对该卡盘工作台所保持的被加工物实施加工，该加工装置的特征在于，该加工构件具有：主轴；主轴外壳，其将该主轴支承为能够旋转，并且该主轴外壳具有空气提供路、与该空气提供路连接的空气提供口、排气路以及与该排气路连接的排气口，空气轴承，在该主轴与该主轴外壳之间划分出该空气轴承，该空气轴承与该空气提供路和该排气路连通而利用高压空气对该主轴进行支承；工具，其安装在该主轴的前端；高压空气源；空气提供路径，其将该高压空气源与该空气提供口连接；压力计，其配设在该空气提供路径上；以及流量计，其配设在该空气提供路径上，对该压力计检测出的压力值设定第1容许值，对该流量计检测出的流量值设定第2容许值。

优选当该压力计检测出的压力值脱离该第1容许值或该流量计检测出的流量值脱离该第2容许值的情况下，对操作者进行警告，特别是，当该压力计检测出的压力值维持该第1容许值、该流量计检测出的流量值低于第2容许值的情况下，警告在该空气提供路或该排气路上产生了异物的堵塞，当该压力计检测出的压力值维持该第1容许值、该流量计检测出的流量值高于第2容许值的情况下，警告在该空气提供路或该排气路上产生了空气泄漏。

根据本发明，除了压力计之外，还能够通过流量计检测出的流量值来进行对于从空气源对空气轴承提供的空气的管理，所以能够预知尽管提供空气的压力维持为希望的压力但水等异物堵塞在向空气轴承提供空气的提供路或排气路上、没有对空气轴承提供充分的高压空气的情况下的咬接现象，从而将配设有空气轴承的加工构件例如磨削构件、切削构件等的破损防患于未然。

并且，构成为当该压力计检测出的压力值脱离第1容许值或该流量计检测出的流量值脱离第2容许值的情况下对操作者执行警告，特别是，当该压力计检测出的压力值维持该第1容许值、该流量计检测出的流量值低于第2容许值的情况下，能够警告在该空气提供路或该排气路上产生了异物的堵塞，当该压力计检测出的压力值维持该第1容许值、该流量计检测出的流量值高于第2容许值的情况下，能够警告在该空气提供路或该排气路上产生了空气泄漏。

附图说明

图1是磨削装置的整体立体图。

图2是适用于图1所示的磨削装置的磨削单元的纵剖视图。

图3是用于对根据本发明而实施的程序进行说明的流程图。

图4是作为其他的实施方式而示出的切削单元的纵剖视图。

标号说明

1：磨削装置；2：静止基台；10：磨削单元；10′：切削单元；12：主轴外壳；13：支承部；15：主轴；20：伺服电动机；50：空气提供源；52：压力计；53：流量计；54：空气提供路；56：排气路；60：径向空气轴承；70：推力空气轴承。

具体实施方式

以下，参照附图对根据本发明而构成的加工装置的优选的实施方式进行详细地说明。

作为第一实施方式，在图1中示出了根据本发明而构成的具有加工构件的磨削装置的整体立体图。在图1所示的磨削装置1上立起设置有静止基台2和从该静止基台2的背面朝向上方的柱3。在柱3上固定有在上下方向上延伸的一对导轨4。

磨削单元10具有主轴外壳12和对主轴外壳12进行保持的支承部13，该支承部13安装在移动基台14上，该移动基台14沿着一对导轨4在上下方向上移动，磨削单元10(磨削构件)以能够在上下方向上移动的方式安装。

磨削单元10包含：主轴15，其以能够旋转的方式收纳在主轴外壳12内；伺服电动机20，其对主轴15进行旋转驱动；轮安装座22，其固定在主轴15的前端；以及磨削磨轮24，其以能够装拆的方式在轮安装座22上，并在其下表面具有呈环状配设的多个磨具26。

磨削装置1具有磨削单元进给机构30，该磨削单元进给机构30由使磨削单元10沿着一对导轨4在上下方向上移动的滚珠丝杠和脉冲电动机构成。该磨削单元进给机构30通过对脉冲电动机进行旋转驱动而使滚珠丝杠旋转，并使移动基台14在上下方向上移动。

在静止基台2的上表面上配设有作为对被加工物进行保持的保持构件的卡盘工作台机构36，该卡盘工作台机构36构成为通过未图示的移动机构而在晶片装拆位置与磨削位置之间移动，其中，该磨削位置与磨削单元10相对。

在图2中示出了具有空气提供路54和排气路56的磨削单元10的纵剖视图。磨削单元10的主轴外壳12将主轴15支承在其中心，主轴15具有一体形成的圆板形状的止推板71，在该主轴外壳12中包含利用空气对主轴15的径向方向进行支承的径向空气轴承60和利用空气对主轴15的夹着止推板71的推力方向进行支承的推力空气轴承70。

在磨削单元10的主轴外壳12的外周部配设有空气提供口541和排气口561。在主轴外壳12内形成有对空气轴承提供高压空气的空气提供路54(图中，以粗线示出)和将经过了径向空气轴承60、推力空气轴承70的空气排出的排气路56(图中，以细线示出)。从外部的空气提供源50提供该高压空气(例如，0.6mpa)，经由空气提供路径51导入到空气提供口541，并经过各空气轴承而从排气口561排出到外部。

从空气提供口541导入的高压空气经由从形成在主轴外壳12内的空气提供路54的中途分支出的一侧的空气提供路54而从形成在径向空气轴承60上的空气喷出口54a喷出。并且，该高压空气也经由从该分支出的另一侧的空气提供路54而从形成在推力空气轴承70上的空气喷出口54b喷出。

径向空气轴承60、推力空气轴承70构成为：通过从该空气喷出口54a、54b提供的高压空气而形成具有微小的间隙(5～10μm)的高压空气层，并通过主轴外壳12以非接触状态对主轴15进行支承。由此能够以极小的阻力稳定地进行高速旋转。另外，在主轴15的上端部形成有用于使主轴15旋转驱动的伺服电动机20，该伺服电动机20由定子20a和转子20b构成。

空气提供源50是在配置有本实施方式的加工装置的工厂等加工现场对多个各种装置提供高压空气的装置，其构成为即使各装置中消耗的高压空气的量发生稍许变化也维持大致恒定的压力而对该主轴12进行稳定地支承。

在从该空气提供源50对磨削单元10提供高压空气的空气提供路径51上配设有对空气提供路径51内的压力进行检测的压力计52、以及对在空气提供路径51内流通的高压空气的流量进行检测的流量计53，所检测出的压力值和流量值被输出给后述的控制构件。

本实施方式的磨削装置1具有未图示的控制构件，该控制构件由计算机构成，具有：中央处理装置(cpu)，其根据控制程序来进行运算处理；只读存储器(rom)，其对控制程序等进行储存；能够读写的随机存取存储器(ram)，其对运算结果等进行随时储存；以及输入接口和输出接口。对该控制构件的该输入接口输入来自配设在上述高压空气的空气提供路径51上的压力计52的压力值信号、来自流量计53的流量值信号、以及配设在伺服电动机20上的未图示的旋转速度传感器、加速度传感器的输出值等。并且，从该输出接口输出针对伺服电动机20的输出信号、针对操作者的警告信号等。在上述控制构件的只读存储器(rom)中存储有根据图3所示的流程图而构成的程序，在实施磨削装置1中所实施的针对被加工物的加工的期间，在每个规定的时间内重复执行该程序，对加工状态进行监视。

本实施方式的磨削装置1大致由以上那样构成，对其作用进行说明。

在图1所示的磨削装置1中，当将晶片载置在构成保持构件的卡盘工作台机构36上时，从该控制构件输出对构成伺服电动机20的定子20a施加电力的控制信号，使与转子20b连结的主轴15旋转，成为能够通过安装在主轴15上的磨削磨轮24的磨具26来进行规定的磨削加工的待机状态。另外，在对伺服电动机20提供电力的情况下，事先从空气提供源50对磨削单元10提供高压空气，在主轴外壳12的内部以非接触状态对该主轴15进行支承。

在对伺服电动机20提供电力并使该磨削单元10的主轴15旋转的状态下，移动基台14沿着一对导轨4下降，在与作为被加工物的晶片的磨削面接触之后开始磨削加工，并一边以恒定的磨削进给速度下降一边执行磨削加工。这里，为了对该磨削装置1中的异常进行检测，在每个规定的时间内重复执行基于图3所示的流程图的程序。

当该程序开始时，将设置在空气提供路径51上的压力计52检测出的压力值输入并存储在该控制构件中(步骤s1)。进而，将设置在空气提供路径51上的流量计53检测出的流量值输入并存储在该控制构件中(步骤s2)。

在该控制构件中以具有规定的容许范围的方式预先设定并存储有该磨削单元10的空气轴承所容许的高压空气的压力容许值和流量容许值，在本实施方式中，例如，设定为压力容许值＝0.5～0.6mpa、流量容许值＝48～52升/分钟。当在步骤s1、s2中对控制构件输入了空气提供路径51的压力值、流量值之后，对该压力值是否落在该压力容许值内进行判定(步骤s3)。在判定为该压力值落在压力容许值内(是)的情况下，判断为压力不存在异常，进入下一个步骤，对由流量计53检测出的流量值是否落在流量容许值内进行判定(步骤s4)。在判定为流量值落在上述的流量容许值内(是)的情况下，进入步骤s41，使异常标志＝0(没有异常)，该程序完成，在下一个时间点上再次执行该程序。另外，在初次执行该程序时，作为初期设定，异常标志被设定为0。

回到步骤s3继续进行说明，当判定为在步骤s3中检测出的空气提供路径51的压力值不在压力容许值内(否)的情况下，进入步骤s31，使异常标志＝1并存储在控制构件中，进入步骤s7，根据该异常标志的值来实施针对操作者的异常的警告(蜂鸣器、监视器中的异常显示、红色灯的点亮等)。另外，也可以将高压空气的空气提供路径51中的压力异常(异常标志＝1)推断为空气提供源50的异常，并将该内容显示在监视器等中(例如，显示“提供空气压力异常”等)。

当在步骤s3中判定为压力值落在压力容许值内(是)之后，进入步骤s4，作为进行了流量值是否落在流量容许值内的判定的结果，在判定为该流量值不在流量容许值内(否)的情况下，进入步骤s5。在步骤s5中，对该流量值是否为流量容许值以上进行判定，在判定为流量值不是流量容许值以上(否)的情况下，被判定为处于流量容许值以下，所以进入步骤s51，使异常标志＝2并存储在控制构件中。然后，进入步骤s7，根据异常标志的值来实施针对操作者的异常的警告(蜂鸣器、监视器中的异常显示、红色灯的点亮等)。另外，当在步骤s5中判定为否的情况下，由于推断为在高压空气的提供路径、或排气路径上的任意路径上产生了异物等堵塞，所以将该内容显示在操作者能够目视确认的监视器中(例如，显示“产生异物堵塞”等)而进行警告。

当在步骤s5中判定为流量值为流量容许值以上(是)的情况下，进入步骤s6，使异常标志＝3并存储在控制构件中。然后，进入步骤s7，根据异常标志的值来实施针对操作者的异常的警告(蜂鸣器、监视器中的异常显示、红色灯的点亮等)。另外，当在步骤s5中流量值为流量容许值以上的情况下，由于推断为在高压空气的提供路径或排气路径上的任意路径上产生了空气泄漏，所以将该内容显示在操作者能够目视确认的监视器在(例如，显示“产生空气泄漏”等)而进行警告。另外，在异常标志为1～3的情况下，除了将异常内容如上述那样具体显示在监视器中而进行警告之外，或者可以代替上述方式而采用能够使操作者区分出异常的种类的下述各种警告方式：通过附带于加工装置的警告灯的颜色来对异常进行警告；以及将上述异常标志的值作为错误代码进行显示等。

如上述那样，当在工厂等中从容量较大的高压空气提供源对多个装置提供高压空气的情况下，即使在各装置中消耗的高压空气的流量会稍许变化，也能够将对各装置提供的高压空气的压力值保持为大致恒定。因此，如果在各装置中的空气的提供路径、排出路径上产生堵塞或空气泄漏也仅对来自压力计的检测值进行监视，则在漏检了该异常的状态下继续使用加工构件，存在空气轴承不能正常地发挥功能、主轴外壳与主轴接触而产生咬接现象、空气轴承部发生破损的担心。与此相对，在根据本发明构成的加工装置中，除了在高压空气的提供路径上设置压力计之外，还设置流量计，通过将由压力计检测出的压力值和流量计检测出的流量值相配合地进行监视，假设即使压力值维持在容许值内，也能够在产生咬接现象之前立即对高压空气的提供路径、排出路径的异常进行检测而预知咬接现象的产生，防止造成较大的破损。

并且，在本发明中，由于能够根据由流量计检测出的流量值为流量容许值以上或是以下来区别出是高压空气的泄漏或是空气的提供路径、排气路径的堵塞，所以能够快速地对异常的产生进行检测，并且容易对异常原因进行确定。

作为根据本发明构成的第二实施方式，在图4中示出了适用于切削装置的切削单元10′，并示出了具有与提供高压空气的空气提供路径51连接的空气提供路54和排气路56的该切削单元10′的纵剖视图。另外，对与上述的第一实施方式的磨削单元10相同的结构赋予相同的编号而省略其详细的说明。通过凸缘部件28将圆环状的切削刀具27夹持在该切削单元10′的主轴15的前端部。第一实施方式的磨削单元10构成为其主轴15的轴以指向上下方向的方式配置并沿着导轨4在作为磨削进给方向的上下方向上移动，但该第二实施方式的切削单元10′在未图示的切削装置上被配设成其主轴15的轴向指向水平方向。

在本实施方式的切削单元10′中，由于将主轴15配设在水平方向上来进行切削加工，所以在与主轴15的轴垂直的方向即径向方向上最大程度地承受负荷。因此，当在提供路径54和排气路径56的任意一个上产生了异常的情况下，在主轴15的径向空气轴承60中产生咬接现象的可能性变大。因此，在本实施方式中，也与第一实施方式同样，通过执行基于图3所示的流程图的程序而实施异常判定和警告，能够对异常的产生进行快速地检测，并且对异常原因进行确定。

在上述的第一、第二实施方式中，示出了将本发明适用于将磨削磨具作为工具的磨削装置、将切削刀具作为工具的切削装置中的例子，但本发明并不仅限于此，能够适用于具有所谓的加工构件的加工装置，例如车床加工装置、铣床加工装置等，其中，所述加工构件包含：主轴；外壳，在该外壳中配设有利用空气对该主轴进行支承的空气轴承；以及工具，其安装在该主轴的前端，该外壳具有：空气提供口，其与对该空气轴承提供空气的空气提供路连通；以及排气口，其与排气路连通并将空气从该空气轴承排出。