特開 2024-157391 破損検出機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157391

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】破損検出機構

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/12 20060101AFI20241030BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20241030BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20241030BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20241030BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

B24B49/12

H01L21/78 F

B24B27/06 M

B23Q17/09 C

B23Q17/24 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071728

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】523156361

【氏名又は名称】ファクトリーファイブ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141955

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100085419

【弁理士】

【氏名又は名称】大垣 孝

(72)【発明者】

【氏名】田中 知行

(72)【発明者】

【氏名】横田 満

【テーマコード（参考）】

3C029

3C034

3C158

5F063

【Ｆターム（参考）】

3C029DD06

3C029DD20

3C034AA19

3C034BB93

3C034CA09

3C034CA22

3C034DD18

3C158AA03

3C158AC02

3C158BA09

3C158CB06

3C158DA17

5F063AA41

5F063AA48

5F063DD20

5F063DE11

5F063DE16

5F063DE23

5F063DE32

(57)【要約】

【課題】従来と比べて検出能力を向上させる。
【解決手段】制御部と、発光部と、投光ファイバと、複数の光ファイバを有する受光ファイバ群と、検出部とを備えて構成される。投光ファイバの出射端と、受光ファイバ群の入射端は、回転ブレードを挟んで、対向する位置に配置されている。発光部は、検査光を出力し、投光ファイバは、発光部から出力される検査光を出射する。受光ファイバ群は、投光ファイバから出射された検査光を受光して、検出部に送る。制御部は、検出部から送られる検出信号に基づいて、回転ブレードの破損を検出する。受光ファイバ群は、第１ファイバ及び第２ファイバを備え、第１ファイバ及び第２ファイバの入射端は、回転ブレードの径方向に沿って配置され、第１ファイバが回転ブレードの外周側に配置され、第２ファイバが回転ブレードの中心側に配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイシング装置が備える、対向する第１主面及び第２主面を含み、かつ第１主面及び第２主面の平面形状が円形状の平板状体である回転ブレードの破損を検出する破損検出機構であって、
制御部と、発光部と、投光ファイバと、複数の光ファイバを有する受光ファイバ群と、検出部とを備え、
前記投光ファイバの出射端と、前記受光ファイバ群の入射端は、前記回転ブレードを挟んで、対向する位置に配置されており、
前記発光部は、検査光を出力し、
前記投光ファイバは、前記発光部から出力される前記検査光を出射し、
前記受光ファイバ群は、前記投光ファイバから出射された前記検査光を受光して、前記検出部に送り、
前記制御部は、前記検出部から送られる検出信号に基づいて、前記回転ブレードの破損を検出し、
前記受光ファイバ群は、第１ファイバ及び第２ファイバを備え、
前記第１ファイバ及び前記第２ファイバの入射端は、前記回転ブレードの径方向に沿って配置され、
前記第１ファイバが回転ブレードの外周側に配置され、
前記第２ファイバが回転ブレードの中心側に配置される
ことを特徴とする破損検出機構。

【請求項2】

前記検出部は、
第１ファイバから受光した光を、受光量に応じた強度の電気信号に変換して第１アナログ電気信号を生成する、第１受光素子と、
第２ファイバから受光した光を、受光量に応じた強度の電気信号に変換して第２アナログ電気信号を生成する、第２受光素子と、
前記第１アナログ電気信号を、ディジタル信号に変換して、第１ディジタル電気信号を生成する、第１ＡＤＣと、
前記第２アナログ電気信号を、ディジタル信号に変換して、第２ディジタル電気信号を生成する、第２ＡＤＣと、
前記第１ディジタル電気信号と、前記第２ディジタル電気信号の、排他的論理和を示す排他的論理和信号を生成する、排他的論理和回路と、
前記排他的論理和信号と周期信号との論理積演算を行い、パルス信号を生成する、信号幅パルス変換回路と
を備える請求項１に記載の破損検出機構。

【請求項3】

前記光ファイバ群が、第１～第Ｎ（Ｎは３以上の整数）ファイバを備え、
前記第１～第Ｎファイバの入射端は、前記回転ブレードの径方向に沿って配置され、
前記第ｍファイバ（ｍは２以上Ｎ以下の整数）は、前記第ｍ－１ファイバよりも回転ブレードの中心側に配置される
請求項２に記載の破損検出機構。

【請求項4】

切替により選択されるｍに対し、
第１受光素子が、第ｍ－１ファイバに入射された光を受光し、
第２受光素子が、第ｍファイバに入射された光を受光する
請求項３に記載の破損検出機構。

【請求項5】

前記光ファイバ群が、第１～第４ファイバを備え、
前記第３ファイバ及び前記第４ファイバは、前記第１ファイバ及び前記第２ファイバに対して、周方向に隣接する位置に設けられる
請求項２に記載の破損検出機構。

【請求項6】

前記検出部と同じ構成の予備検出部をさらに備え、
前記予備検出部の第１受光素子が、前記第３ファイバに入射された光を受光し、
前記予備検出部の第２受光素子が、前記第４ファイバに入射された光を受光する
請求項５に記載の破損検出機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ダイシング装置が備える回転ブレードの破損を検出する機構に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のデバイスが形成されたウエハは、例えば、回転ブレードを備えるダイシング装置で切削加工され、各デバイスに対応する複数のチップに分割される。回転ブレードは、円形状であり、回転するスピンドルの先端部分に装着される。回転ブレードの外周部分は、ダイヤモンドなどの砥粒を結合材料で結合して形成された切れ刃となっている。回転ブレードを回転させてウエハに切り込ませることで、ウエハが切削される。

【0003】

回転ブレードは、切削時の負荷によって欠け等の破損が発生することがある。破損した回転ブレードを使用し続けると、切削中に被加工物を破損させる恐れがある。このため、このような回転ブレードの不具合を検出するための機構が必要となる。

【0004】

回転ブレードの破損を検出する機構（破損検出機構）としては、光ファイバを利用する技術がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示された破損検出機構は、発光部と接続された光ファイバ（出射側光ファイバ）と、受光部と接続された光ファイバ（入射側光ファイバ）を備える。発光部からの光を出射する出射側光ファイバの出射端と、出射側光ファイバから出射された光が入射する入射側光ファイバの入射端とは、回転ブレードを挟んで、対向して配置される。

【0005】

特許文献１に開示された破損検出機構では、回転ブレードに破損がない場合には、出射側光ファイバから出射される光の少なくとも一部が切れ刃で遮られる。このため、入射側光ファイバに入射され、受光部で受光される光の受光量は小さくなる。一方、回転ブレードに欠け等の破損がある場合には、遮られていた光が入射側光ファイバに到達するため受光量が増大する。受光部は、受光した光を電気信号に変換する。この電気信号を検出し、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で処理することによって、受光量の増大に基づく回転ブレードの破損が検出される。

【0006】

ここで、光ファイバを用いた破損検出機構の特性として、出射側光ファイバの出射端から放出される光は、光ファイバの内面反射を繰り返した結果として、広角な光となって出射される。対応する入射側光ファイバは、出射側光ファイバと同じ外径寸法の光ファイバを用いるので、入射側光ファイバは円錐状に拡散した光のうち、入射端の径分しか受け取ることができない。

【0007】

このため、回転ブレードには広い範囲で光が当たる一方で、入射側光ファイバにはその一部しか入射されない。このため、従来の破損検出機構では、例えば微少な欠け等を検出する場合、検出アンプの利得を上げる必要がある。この結果、利得を上げれば応答周波数が落ちるというアンプ特性に起因して、従来の破損検出機構では、微少な欠け等を高感度で検出することが難しかった。

【0008】

このような状況において、この出願に係る発明者らは、検査光の照射範囲を、回転ブレードの径に沿って細長く絞ることで、検出アンプの利得を上げなくても、十分な強度の検査光を回転ブレードに照射することができる破損検出機構を提案している（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示されている破損検出機構では、検出アンプの利得を上げる必要が生じないため、応答周波数の低下が生じず、回転ブレードの破損を高感度で検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１４－１５９０６４号公報

【特許文献2】特開２０２０－０９６１５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述の特許文献２に開示されている破損検出機構では、例えば、外形φ５６ｍｍのブレードについて、スリットの無いブレードでは、０．５ｍｍ程度にまで検出能力が向上している。一方、スリットのあるブレードでは、検出能力の向上は、１ｍｍ程度にとどまっている。

【0011】

これは、スリットのあるブレードのスリット付近で破損した場合には、入射側光ファイバに入射される光の強度のみでは、破損を検出できない場合があるためである。この場合は、スリット部分に検査光が照射される際に得られる光パルスのパルス形状の変化に基づいて破損を検出できるが、スリットのないブレードでの検出能力には至らない。

【0012】

そこで、この発明の目的は、従来と比べて検出能力を向上させる、回転ブレードの破損を検出できる破損検出機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上述した課題を解決するために、この発明の、ダイシング装置が備える、対向する第１主面及び第２主面を含み、かつ第１主面及び第２主面の平面形状が円形状の平板状体である回転ブレードの破損を検出する破損検出機構は、制御部と、発光部と、投光ファイバと、複数の光ファイバを有する受光ファイバ群と、検出部とを備えて構成される。投光ファイバの出射端と、受光ファイバ群の入射端は、回転ブレードを挟んで、対向する位置に配置されている。発光部は、検査光を出力し、投光ファイバは、発光部から出力される検査光を出射する。受光ファイバ群は、投光ファイバから出射された検査光を受光して、検出部に送る。制御部は、検出部から送られる検出信号に基づいて、回転ブレードの破損を検出する。

【0014】

受光ファイバ群は、第１ファイバ及び第２ファイバを備え、第１ファイバ及び第２ファイバの入射端は、回転ブレードの径方向に沿って配置され、第１ファイバが回転ブレードの外周側に配置され、第２ファイバが回転ブレードの中心側に配置される。

【0015】

この発明の破損検出機構の好適実施形態によれば、検出部は、第１ファイバから受光した光を、受光量に応じた強度の電気信号に変換して第１アナログ電気信号を生成する、第１受光素子と、第２ファイバから受光した光を、受光量に応じた強度の電気信号に変換して第２アナログ電気信号を生成する、第２受光素子と、第１アナログ電気信号を、ディジタル信号に変換して、第１ディジタル電気信号を生成する、第１ＡＤＣと、第２アナログ電気信号を、ディジタル信号に変換して、第２ディジタル電気信号を生成する、第２ＡＤＣと、第１ディジタル電気信号と、第２ディジタル電気信号の、排他的論理和を示す排他的論理和信号を生成する、排他的論理和回路と、排他的論理和信号と周期信号との論理積演算を行い、パルス信号を生成する、信号幅パルス変換回路とを備える。

【0016】

この発明の破損検出機構の他の好適実施形態によれば、光ファイバ群が、第１～第Ｎ（Ｎは３以上の整数）ファイバを備え、第１～第Ｎファイバの入射端は、回転ブレードの径方向に沿って配置され、第ｍファイバ（ｍは２以上Ｎ以下の整数）は、第ｍ－１ファイバよりも回転ブレードの中心側に配置される。

【0017】

さらに、切替により選択されるｍに対し、第１受光素子が、第ｍ－１ファイバに入射された光を受光し、第２受光素子が、第ｍファイバに入射された光を受光するのがよい。

【0018】

この発明の破損検出機構の他の好適実施形態によれば、光ファイバ群が、第１～第４ファイバを備え、第３ファイバ及び第４ファイバは、第１ファイバ、第２ファイバに対して、周方向に隣接する位置に設けられる。

【0019】

さらに、検出部と同じ構成の予備検出部をさらに備え、予備検出部の第１受光素子が、第３ファイバに入射された光を受光し、予備検出部の第２受光素子が、第４ファイバに入射された光を受光するのがよい。

【発明の効果】

【0020】

この発明による破損検出機構では、受光ファイバ群が２以上の光ファイバを備え、それぞれの光ファイバで受光する光を用いることにより、従来と比べて検出能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】破損検出機構を示す概略図である。

【図2】破損検出機構が備える受光ファイバ群と、検査対象の回転ブレードとの配置関係を示す概略図である。

【図3】破損検出機構が備える検出部の模式図である。

【図4】破損検出機構の動作を説明するための模式図（１）である。

【図5】破損検出機構の動作を説明するための模式図（２）である。

【図6】他の構成例を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

【0023】

（構成）
図１～図４を参照して、この発明の破損検出機構の構成について説明する。図１は、破損検出機構を示す概略図である。

【0024】

破損検出機構１００は、制御部１０、駆動部（ＤＲＩＶＥＲ）２０、発光部３０、投光ファイバ４０、受光ファイバ群７０、検出部９０を備えて構成される。なお、受光ファイバ群７０は、光の伝播方向が互いに平行な、複数の光ファイバで構成される。

【0025】

制御部１０は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって構成されており、破損検出機構１００全体の動作を制御する。制御部１０は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納されている所定の制御プログラムを読みだして実行することにより、各種処理を行う。これら処理の結果等は、適宜ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶手段に格納される。

【0026】

制御部１０は、駆動部２０に指示を送ることによって、発光部３０からの検査光の出力を制御する。また、制御部１０は、検出部９０を経て送られる電気信号である検出信号に基づいて、回転ブレード２００の破損を検出する。

【0027】

投光ファイバ４０は、一端４０ａ側で発光部３０と接続されている。また、受光ファイバ群７０は、一端７０ａ側で検出部９０と接続されている。投光ファイバ４０の他端（出射端）４０ｂと、受光ファイバ群７０の他端（受光端）７０ｂとは、互いに対向する位置に配置されている。

【0028】

破損検出機構１００において、検査対象の回転ブレード２００は、投光ファイバ４０の他端４０ｂと受光ファイバ群７０の他端７０ｂとの間に配置される。回転ブレード２００は、対向する第１主面２００ａ及び第２面２００ｂを含み、かつこれら第１主面２００ａ及び第２面２００ｂの平面形状が円形状の平板状体である。

【0029】

回転ブレード２００は、ダイシング装置（図示せず）において、スピンドル２５０の先端部分に装着されている。スピンドル２５０は、回転ブレード２００の第１主面２００ａ又は第２主面２００ｂの一方の側の中心に、これら第１主面２００ａ及び第２主面２００ｂに直交する方向から、回転ブレード２００に接続されている。スピンドル２５０の回転に連動して、回転ブレード２００は、スピンドル２５０との接続部分を回転軸として回転可能となっている。

【0030】

なお、以下の説明では、回転ブレード２００の第１主面２００ａ及び第２主面２００ｂに沿った平面をＹ－Ｚ平面とし、第１主面２００ａ及び第２主面２００ｂに直交する方向をＸ軸方向とする。また、回転ブレード２００がスリットのあるブレードである場合を説明する。

【0031】

駆動部２０は、制御部１０からの指示に基づき、発光部３０に駆動信号を送る。

【0032】

発光部３０は、駆動部２０から送られる駆動信号に基づき、検査光を出力する。発光部３０としては、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の任意好適な発光素子を用いることができる。

【0033】

発光部３０から出力された検査光は、投光ファイバ４０を経て、回転ブレード２００に出射（投光）される。

【0034】

回転ブレード２００に投光された光のうち、回転ブレード２００で遮られなかったものは、受光ファイバ群７０に送られる。ここでは、複数の光ファイバを備える受光ファイバ群７０が、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２の２本の光ファイバを備える例を説明する。

【0035】

図２は、破損検出機構が備える受光ファイバ群と、検査対象の回転ブレードとの配置関係を示す概略図である。図２は、受光ファイバ群と回転ブレードを、回転ブレードの第１主面側から見た図である。以下の説明において、受光ファイバ群７０が備えるファイバの位置は、受光ファイバ群７０の他端７０ｂを、回転ブレード２５０の第１主綿２５０ａ側からみたときの、Ｙ－Ｚ平面における位置を指すものとする。

【0036】

受光ファイバ群７０の他端７０ｂにおいて、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２は、それぞれ、回転ブレード２００の径方向に沿って配置される。ここでは、第１ファイバ７１が回転ブレード２００の外周側に配置され、第２ファイバ７２が回転ブレード２００の中心側に配置されるものとする。また、投光ファイバ４０の他端４０ｂは、例えば、Ｙ－Ｚ平面でみたときに、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２を結ぶ線分の中心に配置される。このように配置すると、投光ファイバ４０からの光が回転ブレード２００に遮られない場合に、第１ファイバ７１と第２ファイバ７２とに入力される光が、互いに同程度となる。

【0037】

また、図２に示すように、回転ブレード２００がスリットのあるブレードであって、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２を結ぶ直線が、回転ブレード２００のスリット２７０の中心を通るとき、Ｙ－Ｚ平面において、第２ファイバ７２がスリット２７０に含まれる位置にあるのが良い。

【0038】

また、第１ファイバ７１については、少なくとも一部がスリット２７０に含まれる位置にあるのが良い。第１ファイバ７１の全部がスリット２７０に含まれる位置にある場合は、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２が、回転ブレード２００のスリット２７０の位置にあるときのみ光が入射される。

【0039】

一方、第１ファイバ７１の一部は、回転ブレード２００の外周よりも外側にあってもよい。このように配置すると、ブレードの欠けが生じやすい、回転ブレード２００の外周付近に、第１ファイバが配置されるので、破損検出にとって都合が良い。また、一部が、回転ブレード２００の外側にあることで、第１ファイバ７１には、回転ブレード２００のスリットの位置によらず、光が入射されるので、破損検出機構が正常に動作していることの確認に用いることができる。

【0040】

図３は、破損検出機構が備える検出部の模式図である。また、図４（Ａ）～（Ｈ）は、破損検出機構の動作を説明するための模式図である。図４（Ａ）～（Ｈ）は、横軸に時間を取って示している。図４（Ａ）は、受光ファイバ群７０が配置された位置の回転ブレード２５０の形状を示している。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、それぞれ、第１アナログ電気信号及び第２アナログ電気信号を示している。図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）は、それぞれ、第１ディジタル電気信号及び第２ディジタル電気信号を示している。図４（Ｆ）は、排他的論理和信号を示している。図４（Ｇ）及び図４（Ｈ）は、信号幅パルス変換回路の出力を示している。

【0041】

第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２を備える受光ファイバ群７０に入力された光は、検出部９０に送られる。検出部９０は、第１受光素子９０１及び第２受光素子９０２、第１アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）９１１及び第２ＡＤＣ９１２、排他的論理和回路９３０、信号幅パルス変換回路９５０を備えて構成される。

【0042】

第１受光素子９０１及び第２受光素子９０２は、入力された光を、受光量に応じた強度の電気信号に変換する機能を有する素子であり、例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）等の任意好適な受光素子と、必要に応じて増幅素子とを備えて構成される。

【0043】

第１受光素子９０１は、第１ファイバ７１から受光した光を第１アナログ電気信号に変換して、第１ＡＤＣ９１１に送る。第２受光素子９０２は、第２ファイバ７２から受光した光を第２アナログ電気信号に変換して、第２ＡＤＣ９１２に送る。

【0044】

第１アナログ電気信号（図４（Ｂ）参照）及び第２アナログ電気信号（図４（Ｃ）参照）は、回転ブレード２００のスリット２７０が、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２が配置されている箇所を通過する時刻に、同期する。すなわち、第１アナログ電気信号及び第２アナログ電気信号は、外周差によるわずかな違いを除いて、ほぼ完全に同期したアナログ信号である。

【0045】

破損していないスリット（例えば、図４（Ａ）中、Ｉで示す部分）では、第１アナログ電気信号と、第２アナログ電気信号は、ほぼ同時に立ち上がり、ほぼ同時に立ち下がる。

【0046】

一方、破損しているスリット（例えば、図４（Ａ）中、ＩＩで示す部分）では、第１アナログ電気信号と、第２アナログ電気信号は、破損していないスリットに比べて、第１アナログ電気信号の幅が大きくなる。

【0047】

第１ＡＤＣ９１１及び第２ＡＤＣ９１２は、入力されたアナログ信号を、ディジタル信号に変換する機能を有する素子であり、ＡＤＣとして知られている、任意好適な素子で構成される。なお、第１ＡＤＣ９１１及び第２ＡＤＣ９１２として、低電圧源９２０で生成される閾値電圧が入力され、入力されたアナログ信号の電圧が閾値電圧を超えたときに１を出力し、それ以外の時に０を出力するコンパレータを用いてもよい。

【0048】

第１ＡＤＣ９１１は、入力された第１アナログ電気信号を第１ディジタル電気信号（図４（Ｄ）参照）に変換して、排他的論理和回路９３０に送る。また、第２ＡＤＣ９１２は、入力された第２アナログ電気信号を第２ディジタル電気信号（図４（Ｅ）参照）に変換して、排他的論理和回路９３０に送る。

【0049】

図３では、第１受光素子９０１で生成された第１アナログ電気信号が、第１ＡＤＣ９１１に送られ、第２受光素子９０２で生成された第２アナログ電気信号が、第２ＡＤＣ９１２に送られる例を示しているが、これに限定されない。第１アナログ電気信号及び第２アナログ電気信号を、第１ＡＤＣ９１１及び第２ＡＤＣ９１２に加えて制御部１０に送る構成にしてもよい。制御部１０が、第１アナログ電気信号及び第２アナログ電気信号を受け取ることにより、これらのパルス形状から、破損の形状や、破損の原因を解析することが可能になる。

【0050】

排他的論理和回路９３０は、２つの入力が等しい場合、すなわち、ともに「１」、又は、ともに「０」の場合は、「０」を、排他的論理和信号として出力し、２つの入力が異なっている場合、すなわち、一方が「１」で他方が「０」の場合は、「１」を排他的論理和信号として出力する（図４（Ｆ）参照）。

【0051】

破損していないスリットでは、第１ディジタル信号及び第２ディジタル信号がともに「１」となり、排他的論理和信号は「０」となる。一方、スリット以外では、第１ディジタル信号及び第２ディジタル信号がともに「０」となり、排他的論理和信号は「０」となる。

【0052】

これに対し、破損している箇所では、第１ディジタル信号が「１」となり、第２ディジタル信号が「０」となる。従って、破損が大きい場合は、排他的論理和信号が「１」となる部分の幅（以下、排他的論理和信号の幅と称することもある。）が大きくなり、破損が小さい場合は、排他的論理和信号の幅が小さくなる。このように、排他的論理和信号の幅が、破損の周方向の大きさを示す。

【0053】

排他的論理和信号は、信号幅パルス変換回路９５０に送られる。信号幅パルス変換回路９５０は、排他的論理和信号の幅に応じた数のパルスに変換する。信号幅パルス変換回路９５０は、発振器９４０で生成される周期信号と、排他的論理和回路９３０で生成される排他的論理和信号の、論理積（ＡＮＤ）をパルス信号（図４（Ｇ））として出力する。例えば、スリットにおける第１ディジタル電気信号及び第２ディジタル信号の幅が１μｓｅｃに対して、周期信号の周期は５０ｎｓｅｃとする。制御部１０はこの論理積信号のパルスを計数して、破損検出を行う。

【0054】

スリットにおいて、第１アナログ電気信号と第２アナログ電気信号の立ち上がりと立ち下がりが完全に一致しているならば、回転ブレード２００が破損していない場合は、論理積信号のパルスの数は０となる。一方、回転ブレード２００において、破損すると、パルスの計数が増える。従って、このパルスの数を監視しておくことで、回転ブレード２００の破損を容易に検出することができる。

【0055】

図３では、発振器９４０で生成される周期信号と、排他的論理和回路９３０で生成される排他的論理和信号の、論理積（ＡＮＤ）を制御部１０に送り、パルスを計数する例を示しているが、これに限定されない。第１ＡＤＣ９１１で生成された第１ディジタル信号及び第２ＡＤＣ９１２で生成された第２ディジタル信号を、制御部１０に送る構成にしてもよい。この場合、制御部１０が、第１ディジタル信号（図４（Ｄ）参照）及び第２ディジタル信号（図４（Ｅ）参照）のパルスを計数できる。

【0056】

ブレードに破損がない場合は、第１ディジタル信号（図４（Ｄ）参照）及び第２ディジタル信号（図４（Ｅ）参照）のパルスの数と、論理積信号のパルスの数とは、一定の比となる。従って、第１ディジタル信号及び第２ディジタル信号の少なくとも一方と、論理積信号との、パルスの数の比を監視すれば、破損の発生をより容易に検出できる。

【0057】

上述のように、この発明の破損検出装置は、受光ファイバ群として、スリットに対して法線上に配置した第１ファイバ及び第２ファイバを使って、ひとつのパルス信号から周期性と同等の幅信号を持つスリットの信号だけを除去することでブレードの破損を抽出できる。スリットに対して法線上に配置した複数のファイバを用いるのは、ブレードの破損により生じる信号と、スリット部分で生じる信号のいずれもパルス信号であるため、一般的なパルスカウンターでパルス数だけをカウントしたのでは、スリットによる信号かブレードの破損信号かを判別できないことによる。

【0058】

また、抽出されたパルス信号にブレードの破損により生じるパルスの時間幅の１／１０～１／２０程度の短い周期のパルス信号で論理和を取ることにより、一般的なパルスカウンターでも容易に破損部分だけの信号を取得できる。さらに、ブレードの破損により生じる破損信号と、破損信号より短い周期のパルス信号との論理和を取ることにより、パルス数の多寡で破損信号そのものの幅の大きさも容易に判別できる。

【0059】

また、複数のファイバを群として使用することで、ファイバ位置の前後上下関係から、論理演算をかけることで、目的の信号成分を抜き取り易くしたり、光量を増加させてアンプの利得の影響を受けづらくしたりできる。

【0060】

なお、光軸のずれや、ジッターなどにより、第１ディジタル信号と第２ディジタル信号の立ち上がりと立ち下がりに、わずかなずれが生じ、パルスが発生する場合がある（図４（Ｈ）参照）。この場合であっても、一定時間の計数により、破損していない状態でのパルス数を取得しておけば、このパルス数の増加により、破損検出を行うことができる。

【0061】

なお、ここでは、スリットがあるブレードを用いる例を説明したが、スリットがないブレードにも適用できる。

【0062】

図５を参照して、スリットがないブレードにおける破損検出機構の動作を説明する。図５（Ａ）～（Ｆ）は破損検出機構の動作を説明するための模式図である。図５（Ａ）～（Ｆ）は、横軸に時間を取って示している。図５（Ａ）、図５（Ｃ）及び図５（Ｅ）は、受光ファイバ群７０が配置された位置を通過する回転ブレード２５０の形状を示している。図５（Ｂ）、図５（Ｄ）及び図５（Ｅ）は、信号幅パルス変換回路９５０の出力を示している。

【0063】

破損がない場合（図５（Ａ）参照）は、第１ディジタル電気信号及び第２ディジタル電気信号は、つねに「０」となり、論理積信号にパルスが生じない（図５（Ｂ）参照）。しかし、外周部に破損が生じる（図５（Ｃ）中、IIIで示す部分）と、破損が生じた部分では、第１ディジタル信号が「１」となり、第２ディジタル信号が「０」となる。従って、排他的論理和信号が「１」となり、パルスが発生する（図５（Ｄ）参照）。このように、破損の大きさに応じた数のパルスが計数される。

【0064】

同様に、ブレードの摩耗も検出できる。摩耗がない場合（図５（Ａ）参照）は、第１ディジタル電気信号及び第２ディジタル電気信号は、つねに「０」となり、論理積信号にパルスが生じない（図５（Ｂ）参照）。しかし、外周部に摩耗が生じる（図５（Ｅ）参照）と、摩耗により、第１ディジタル信号が常に「１」となる。このとき、第２ディジタル信号が「０」である。従って、排他的論理和信号が「１」となり、パルスが発生する（図５（Ｆ）参照）。このように、摩耗によりパルスが計数される。摩耗により計数されるパルスの数は、周期信号のパルスの数に対応する。

【0065】

また、ここでは、受光ファイバ群７０が第１ファイバと第２ファイバの２つのファイバを備える例を説明したが、他の構成例として、受光ファイバ群７０が、さらに、１以上のファイバを備えてもよい。

【0066】

図６を参照して、他の構成例を説明する。図６は、他の構成例を説明するための模式図である。

【0067】

図６（Ａ）に示すように、受光ファイバ群７０が、第１ファイバ、第２ファイバを結ぶ直線上の、第ｎ－１（ｎは３以上の整数）ファイバよりも、ブレードの中心側に、第ｎファイバを備える構成にしてもよい。

【0068】

この場合、先ず、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２で、破損検出を行う。ここで、第１ディジタル電気信号が、「１」のみを示すようになった場合、ブレードの摩耗が考えられる。その後、第２ファイバ７２及び第３ファイバ７３を用いて、第１ファイバ７１と第２ファイバ７２を用いる場合と同じ処理により、破損検出を行う。

【0069】

このように、受光ファイバ群７０が、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２に加えて、第１ファイバ７１、第２ファイバ７２を結ぶ直線上に、さらに、１以上のファイバを備えることで、ブレードの摩耗検出、及び、摩耗したブレードに対する破損検出が可能になる。

【0070】

また、例えば、受光ファイバ群７０が、第１ファイバ７１、第２ファイバ７２に対して、周方向に隣接する位置に、第３ファイバ７３及び第４ファイバ７４を備える構成にしてもよい。この構成では、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２で破損検出を行うとともに、第３ファイバ７３及び第４ファイバ７４でも、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２で行われる破損検出と同様の破損検出を行う。

【0071】

第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２での破損検出と、第３ファイバ７３及び第４ファイバ７４での破損検出の、２系統の破損検出を行うと、第１ファイバ７１及び第２ファイバ７２における誤検出を確認できる。

【符号の説明】

【0072】

１０：制御部
２０：駆動部
３０：発光部
４０：投光ファイバ
７０：受光ファイバ群
７１：第１ファイバ
７２：第２ファイバ
９０：検出部
１００：破損検出機構
２００：回転ブレード
２５０：スピンドル
９０１、９０２：受光素子
９１１、９１２：ＡＤＣ
９２０：低電圧源
９３０：排他的論理和回路
９４０：発振器
９５０：信号幅パルス返還回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】