CN105856443B - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

提供切削装置，从任意的工序开始切削刀具的更换作业都能够防止产生因操作员的不注意等引起的问题。切削装置具有：刀具装卸构件(74)，其具有保持切削刀具(46)的刀具保持部(80)且相对于主轴(36)的前端部装卸切削刀具；输入构件(84)，其输入各种指令；控制构件(86)，其控制各部分的动作；刀具检测构件(56、86a、86b)，其对安装于主轴的前端部的切削刀具的有无进行检测；警报构件(88)，其发出规定的警报，当对输入构件输入利用刀具装卸构件将切削刀具安装于主轴的前端部的意思的安装指令时，控制构件在刀具检测构件未检测到切削刀具的情况下执行安装指令的意思，在刀具检测构件检测到切削刀具的情况下不执行安装指令的意思而利用警报构件发出警报。

Description

切削装置
技术领域
本发明涉及具有自动地更换切削刀具的自动换刀器(auto blade changer)的切削装置。
背景技术
在以移动电话为代表的小型轻量的电子设备中，具有IC等电子电路(器件)的器件芯片是必须的结构。例如能够通过如下的方式制造器件芯片：通过被称为间隔道的多条分割预定线来划分由硅等材料形成的半导体晶片的正面，并在各区域中形成器件，然后沿着该间隔道分割半导体晶片。
在对半导体晶片这样的板状的被加工物进行分割时，例如使用在作为旋转轴的主轴的前端部安装有圆盘状的切削刀具的切削装置。使切削刀具高速地旋转而切入被加工物的间隔道，并使切削刀具与被加工物在与间隔道平行的方向上相对地移动，则能够切削被加工物而分割成多个芯片。
如果上述的切削刀具磨损到某程度则进行更换。由此，将切削装置的切削能力维持在较高的状态。近年来，为了缩短切削刀具的更换所需要的时间，将具有自动地更换切削刀具的自动换刀器的切削装置实用化(例如，参照专利文献1)。
并且，还提出了如下的切削刀具的安装机构：在安装于主轴的前端部的刀具座中形成吸引口，从该吸引口作用负压而对切削刀具进行吸附、固定(例如，参照专利文献2)。在该安装机构中，由于能够在不使用螺母等部件的情况下固定切削刀具，因此能够更短时间地更换切削刀具。
专利文献1：日本特开平6-326186号公报
专利文献2：日本特开2002-154054号公报
在具有自动换刀器的上述的切削装置中，例如有时会因未预期的偶发事故而导致自动换刀器停止。在该情况下，操作员需要手动地使自动换刀器再次运行而再次开始切削刀具的更换作业。
但是，在能够从任意的工序再次开始切削刀具的更换作业的情况下，因操作员的不注意等而容易产生问题。例如，如果在切削刀具安装于主轴的状态下从切削刀具的安装工序再次开始更换作业，则存在安装于主轴的切削刀具与新安装的切削刀具发生干涉而使切削装置破损的可能性。
因此，将切削刀具的更换作业限制为仅能够从拆卸工序起再次开始，该拆卸工序从主轴拆卸切削刀具。然而，如果设置这样的限制，则由于在再次开始切削刀具的更换作业之前必须使主轴和自动换刀器恢复到更换作业之前的状态，因此在更换作业的再次开始之前会需要较多的时间。并且，也存在在此之前实施的工序浪费这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供一种切削装置，即使从任意的工序开始进行切削刀具的更换作业也能够防止产生因操作员的不注意等引起的问题。
根据本发明，提供一种切削装置，其特征在于，该切削装置具有：卡盘工作台，其保持被加工物；切削构件，其具有被旋转驱动的主轴和安装于该主轴的前端部的切削刀具，该切削构件对保持在该卡盘工作台上的被加工物进行切削；刀具装卸构件，其具有保持该切削刀具的刀具保持部，该刀具装卸构件将该切削刀具相对于该主轴的前端部进行装卸；移动构件，其使该切削构件与该刀具装卸构件在能够装卸该切削刀具的装卸位置和与该装卸位置相比相互分离的分离位置之间相对地移动；刀具架，其与定位于该分离位置的该刀具装卸构件对应地配置，能够收纳使用前或者使用后的多个该切削刀具；输入构件，其输入各种指令；控制构件，其控制各部分的动作；刀具检测构件，其对安装于该主轴的前端部的该切削刀具的有无进行检测；以及警报构件，其发出规定的警报，当对该输入构件输入了利用该刀具装卸构件将该切削刀具安装于该主轴的前端部的意思的安装指令时，该控制构件在该刀具检测构件未检测到该切削刀具的情况下执行该安装指令的内容，在该刀具检测构件检测到该切削刀具的情况下不执行该安装指令的内容而利用该警报构件发出警报。
在本发明中，优选该切削构件具有刀具座，该刀具座具有圆盘状的凸缘部以及从该凸缘部突出的凸台部，且该刀具座固定于该主轴的前端部，该切削刀具包含：圆盘状的基台，该基台具有与该凸缘部接触的接触面且在中央部形成有供该刀具座的该凸台部插入的贯通孔；以及切刃，该切刃形成于该基台的外周部，该刀具座具有吸引构件，该吸引构件对该切削刀具的该基台的该接触面侧进行吸引，该吸引构件具有：吸引口，其在对该基台的该接触面侧进行支承的该凸缘部的支承面侧开口；吸引源，其产生负压；吸引路径，其将该吸引口与该吸引源连接；以及压力计，其设置于该吸引路径，对该吸引路径内的压力进行测定并将测定结果发送给该控制构件，该控制构件具有：存储部，其存储基准值和从该压力计发送的该测定结果，该基准值与在该刀具座上保持有该切削刀具的状态下的该吸引路径内的压力对应地设定；以及判定部，其根据存储在该存储部中的该基准值与该测定结果对是否在该主轴的前端部安装有该切削刀具进行判定，该刀具检测构件由该压力计、该存储部以及该判定部构成。
本发明的切削装置构成为具有：刀具检测构件，其对安装于主轴的前端部的切削刀具的有无进行检测；以及警报构件，其发出警报，如果对输入构件输入将切削刀具安装于主轴的前端部的意思的安装指令，则控制构件在借助刀具检测构件未检测到切削刀具的情况下执行安装指令的意思，在刀具检测构件检测到切削刀具的情况下不执行安装指令的意思而利用警报构件发出警报。
由此，即使是在切削刀具安装于主轴的前端部的状态下错误地输入了安装指令的情况下，切削装置也不会破损。这样，根据本发明的切削装置，即使从任意的工序开始进行切削刀具的更换作业，也能够防止产生因操作员的不注意等引起的问题。
附图说明
图1是示意性示出本实施方式的切削装置的结构例的图。
图2是示意性示出切削单元的构造的分解立体图。
图3是主要示出切削单元的剖面的图。
图4是示意性示出自动换刀器的周边的构造的立体图。
图5的(A)是示意性示出刀具装卸单元的构造的立体图，图5的(B)是示意性示出刀具装卸单元的构造的局部剖视俯视图，图5的(C)是从切削单元侧观察刀具装卸单元的侧视图。
图6是示意性示出控制装置的结构例等的框图。
标号说明
2：加工装置；4：基台；4a：开口；6：X轴移动工作台；8：防尘防滴罩；10：卡盘工作台；10a：保持面；12：夹具；14：切削单元(切削构件)；16：支承构造；18：切削单元移动机构(移动构件)；20：Y轴导轨；22：Y轴移动板；24：Y轴滚珠丝杠；26：Z轴导轨；28：Z轴移动板；30：Z轴滚珠丝杠；32：Z轴脉冲电动机；34：主轴外壳；34a：收纳空间；34b：流路(吸引流路)；36：主轴；36a：流路(吸引路径)；38：刀具座；38a：贯通孔；38b：流路(吸引路径)；40：凸缘部；40a：支承面；40b：吸引口；42：凸台部；44：螺母；46：切削刀具；48：基台(毂状基台)；48a：贯通孔；48b：背面(接触面)；50：切刃；52：配管(吸引流路)；54：吸引源；56：压力计(刀具检测构件)；60：自动换刀器；62：自动换刀器移动机构(移动构件)；64：导轨；66：移动块；68：滚珠丝杠；70：脉冲电动机；72：壳体；74：刀具装卸单元(刀具装卸构件)；76：臂；78：基台；78a：第1底面；78b：第2底面；80：刀具保持部；80a：按压销；80b：爪；80c：螺旋弹簧；82：刀具架；84：操作面板(输入构件)；86：控制装置(控制构件)；86a：存储部(刀具检测构件)；86b：判定部(刀具检测构件)；88：警报装置(警报构件)。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示意性示出本实施方式的切削装置的结构例的图。如图1所示，切削装置2具有支承各构造的基台4。
基台4的上表面形成有在X轴方向(加工进给方向)上较长的矩形状的开口4a。在该开口4a内设置有X轴移动工作台6、使X轴移动工作台6向X轴方向移动的X轴移动机构(未图示)以及覆盖X轴移动机构的防尘防滴罩8。
X轴移动机构具有与X轴方向平行的一对X轴导轨(未图示)，X轴移动工作台6以能够滑动的方式设置于X轴导轨。在X轴移动工作台6的下表面侧设置有螺母部(未图示)，与X轴导轨平行的X轴滚珠丝杠(未图示)与该螺母部螺合。
X轴脉冲电动机(未图示)与X轴滚珠丝杠的一端部连结。如果利用X轴脉冲电动机使X轴滚珠丝杠旋转，则X轴移动工作台6沿着X轴导轨在X轴方向上移动。
在X轴移动工作台6的上表面设置有吸引保持半导体晶片或树脂基板、陶瓷基板等板状的被加工物(未图示)的卡盘工作台10。卡盘工作台10与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，绕与Z轴方向(铅垂方向)平行的旋转轴旋转。并且，卡盘工作台10利用上述的X轴移动机构在X轴方向上移动。
卡盘工作台10的正面(上表面)成为吸引保持被加工物的保持面10a。该保持面10a通过形成在卡盘工作台10的内部的流路(未图示)与吸引源(未图示)连接。在卡盘工作台10的周围设置有用于对支承被加工物的框架(未图示)进行夹持固定的夹具12。
在基台4的上表面上，对切削单元(切削构件)14进行支承的门型的支承构造16以跨越开口4a的方式配置。在支承构造16的正面侧设置有使切削单元14向Y轴方向(分度进给方向)和Z轴方向移动的切削单元移动机构(移动构件)18。
切削单元移动机构18具有配置在支承构造16的正面上部且与Y轴方向平行的一对Y轴导轨20。构成切削单元移动机构18的Y轴移动板22以能够滑动的方式设置在Y轴导轨20上。
在Y轴移动板22的背面侧设置有螺母部(未图示)，与Y轴导轨20平行的Y轴滚珠丝杠24与该螺母部螺合。Y轴滚珠丝杠24的一端部与Y轴脉冲电动机(未图示)连结。如果利用Y轴脉冲电动机使Y轴滚珠丝杠24旋转，则Y轴移动板22沿着Y轴导轨20在Y轴方向上移动。
在Y轴移动板22的正面上设置有与Z轴方向平行的一对Z轴导轨26。Z轴移动板28以能够滑动的方式设置于Z轴导轨26。
在Z轴移动板28的背面侧设置有螺母部(未图示)，与Z轴导轨26平行的Z轴滚珠丝杠30与该螺母部螺合。Z轴滚珠丝杠30的一端部与Z轴脉冲电动机32连结。如果利用Z轴脉冲电动机32使Z轴滚珠丝杠30旋转，则Z轴移动板28沿着Z轴导轨26在Z轴方向上移动。
在Z轴移动板28的下部设置有对吸引保持在卡盘工作台10上的被加工物进行切削的切削单元14。如果像上述那样使Y轴移动板22和Z轴移动板28移动，则切削单元14在Y轴方向和Z轴方向上移动。
图2是示意性示出切削单元14的构造的分解立体图，图3是主要示出切削单元14的剖面的图。如图2和图3所示，切削单元14具有固定在Z轴移动板28的下部的主轴外壳34。
在主轴外壳34的内部形成有收纳作为旋转轴的主轴36(图3)的收纳空间34a。借助供给到该收纳空间34a的压缩空气以浮动状态支承主轴36。
主轴36的前端部(一端部)形成为圆锥台状，露出至主轴外壳34的外部。在该主轴36的前端部安装有刀具座38。另一方面，主轴36的基端侧(另一端侧)与用于使主轴36旋转的电动机(未图示)连结。
刀具座38包含向径向外侧延伸的圆盘状的凸缘部40以及从凸缘部40的正面侧突出的凸台部42。在刀具座38的中央形成有贯通凸缘部40和凸台部42的贯通孔38a，主轴36的前端部从背面侧与该贯通孔38a嵌合。
在主轴36的前端的外周面设置有螺纹槽，能够拧入螺母44。如果在使主轴36的前端部与刀具座38的贯通孔38a嵌合的状态下将螺母44拧入主轴36的前端，则能够将刀具座38固定于主轴36。
凸缘部40的正面的外周侧成为对切削刀具46的背面侧进行支承的支承面40a。该支承面40a从Y轴方向(主轴36的轴心方向)观察时形成为圆环状，与切削刀具46的背面侧接触。
切削刀具46是所谓的毂状刀具，在圆盘状的基台(毂状基台)48的外周部设置有对被加工物进行切削的圆环状的切刃50。切刃50例如在金属或树脂等接合材料(结合材料)中混合金刚石或CBN(Cubic Boron Nitride)等磨粒而形成为规定的厚度。
在基台48的中央形成有与凸台部42大致相同直径的贯通孔48a。使凸台部42与该贯通孔48a嵌合，并使基台48的背面(接触面)48b与凸缘部40的支承面40a接触，从而将切削刀具46安装于刀具座38。
在刀具座38的内部形成有传递负压的流路(吸引路径)38b。该流路38b的一端侧在凸缘部40的正面侧(支承面40a侧)开口，成为吸引切削刀具46的吸引口40b。另一方面，流路38b的另一端侧在贯通孔38a的内周面开口。
在主轴36的内部也形成有传递负压的流路(吸引路径)36a。流路36a的一端侧在主轴38的前端部的外周面开口，与流路38b的另一端侧连接。
另一方面，流路36a的另一端侧经由形成于主轴外壳34的流路(吸引流路)34b、与流路34b连接的配管(吸引流路)52等而与产生负压的吸引源54连接。并且，在配管52中设置有对流路38b、流路36a、流路34b以及配管52的内部的压力进行测定的压力计56。
如上所述，将切削刀具46安装于刀具座38，并通过配管52、流路34b、流路36a、流路38b以及吸引口40b使吸引源54的负压作用于基台48的背面48b侧，则切削刀具46固定于支座凸缘40。
如图1所示，在与安装于切削单元14的切削刀具46相对的位置上设置有自动更换切削刀具46的自动换刀器60。图4是示意性示出自动换刀器60的周边的构造的立体图。
如图4所示，在自动换刀器60的下方设置有使自动换刀器60在X轴方向上移动的自动换刀器移动机构(移动构件)62。
自动换刀器移动机构62具有与X轴方向平行的一对导轨64，在导轨64上以能够滑动的方式设置有移动块66。在移动块66的下表面侧设置有螺母部(未图示)，与导轨64平行的滚珠丝杠68与该螺母部螺合。
滚珠丝杠68的一端部与脉冲电动机70连结。如果利用脉冲电动机70使滚珠丝杠68旋转，则移动块66沿着导轨64在X轴方向上移动。
在移动块66的上部固定有自动换刀器60的壳体72。在壳体72的侧方(切削单元14侧)设置有刀具装卸单元(刀具装卸构件)74，该刀具装卸单元(刀具装卸构件)74将切削刀具46安装于刀具座38(主轴36的前端部)以及从主轴36的前端部拆卸切削刀具46。
图5的(A)是示意性示出刀具装卸单元74的构造的立体图，图5的(B)是示意性示出刀具装卸单元74的构造的局部剖视俯视图，图5的(C)是从切削单元14侧观察刀具装卸单元74的侧视图。
如图5的(A)、图5的(B)以及图5的(C)所示，刀具装卸单元74具有从壳体72延伸的臂76。在臂76的前端部固定有形成为圆柱状的基台78的第1底面78a侧。
在基台78的第2底面78b侧设置有刀具保持部80。刀具保持部80包含：从第2底面78b的中央突出的按压销80a；配置在按压销80a的周围并把持切削刀具46的3个爪80b；以及对按压销80a施力的螺旋弹簧80c。
以这种方式构成的自动换刀器60(刀具装卸单元74)和切削单元14借助自动换刀器移动机构62和切削单元移动机构18而相对地移动。
具体而言，自动换刀器60与切削单元14在能够相对于切削单元14装卸切削刀具46的装卸位置以及与装卸位置相比相互分离的分离位置之间移动。
如图1所示，在与定位于分离位置的自动换刀器60相对的位置配置有能够收纳使用前或使用后的多个切削刀具46的刀具架82。
收纳于刀具架82的切削刀具46例如被自动换刀器60搬出而安装于刀具座38。并且，利用自动换刀器60的刀具保持部80将安装于刀具座38的切削刀具46从主轴拆卸，而收纳于刀具架82。
如图1所示，在基台4的上表面设置有供操作员输入各种指示(指令)的操作面板(输入构件)84。并且，X轴移动机构、卡盘工作台10、切削单元14、切削单元移动机构18、压力计56、自动换刀器60、自动换刀器移动机构62、操作面板84等各结构要素与控制装置(控制构件)86连接。
图6是示意性示出控制装置86的结构例的框图。另外，在图6中一并例示出关于控制装置86的连接关系的一部分。在本实施方式的切削装置2中，例如如果向操作面板84输入将切削刀具46安装于刀具座38的意思的指示(安装指令)，则控制装置86通过压力计56对流路38b、流路36a、流路34b以及配管52的内部的压力进行测定。
控制装置86具有能够存储各种信息的存储部86a，将从压力计56发送的测定值(测定结果)存储于该存储部86a。并且，控制装置86具有判定部86b，该判定部86b根据从压力计56发送的测定值来判定是否在刀具座38上安装有切削刀具46。
判定部86b将从压力计56发送的测定值与预先存储于存储部86a的判定用的基准值(阈值)进行比较。判定用的基准值与在刀具座38上安装有切削刀具46的状态下的流路38b、流路36a、流路34b以及配管52的内部的压力对应地设定。
例如，在测定值比判定用的基准值大的情况下，判定部86b判定为未在刀具座38上安装切削刀具46。另一方面，在测定值为判定用的基准值以下的情况下，判定部86b判定为在刀具座38上安装有切削刀具46。
这样，压力计56、存储部86a以及判定部86b作为对安装于刀具座38的切削刀具46的有无进行检测的刀具检测机构(刀具检测构件)而发挥功能。
在判定为未在刀具座38上安装切削刀具46的情况下，控制装置86对切削单元移动机构18、自动换刀器60以及自动换刀器移动机构62进行控制而在刀具座38上安装切削刀具46。
与此相对，在判定为在刀具座38上安装有切削刀具46的情况下，控制装置86不进行在刀具座38上安装切削刀具46的动作，而是利用警报装置(警报构件)88发出警报。
如上所述，本实施方式的切削装置2构成为具有：刀具检测机构(刀具检测构件)，其检测安装于刀具座38(主轴36的前端部)的切削刀具46的有无；以及警报装置(警报构件)88，其发出警报，如果对操作面板(输入构件)84输入将切削刀具46安装于刀具座38的意思的指示(安装指令)，则控制装置(控制构件)86在通过刀具检测机构未检测到切削刀具46的情况下执行指示的内容，在通过刀具检测机构检测到切削刀具46的情况下则不执行指示的内容而是利用警报装置88发出警报。
由此，即使是当在刀具座38上安装有切削刀具46的状态下错误地输入了安装的指示的情况下，切削装置2也不会破损。这样，根据本实施方式的切削装置2，即使从任意的工序开始进行切削刀具46的更换作业，也能够防止产生因操作员的不注意等引起的问题。
另外，上述实施方式的结构、方法等在不脱离本发明的目的的范围内可以适当变更而实施。

Claims (2)

1.一种切削装置，该切削装置具有：卡盘工作台，其保持被加工物；切削构件，其具有被旋转驱动的主轴和安装于该主轴的前端部的切削刀具，该切削构件对保持在该卡盘工作台上的被加工物进行切削；以及刀具装卸构件，其具有保持该切削刀具的刀具保持部，该刀具装卸构件将该切削刀具相对于该主轴的前端部进行装卸，该切削装置的特征在于，该切削装置还具有：
移动构件，其使该切削构件与该刀具装卸构件在能够装卸该切削刀具的装卸位置和与该装卸位置相比相互分离的分离位置之间相对地移动；
刀具架，其与定位于该分离位置的该刀具装卸构件对应地配置，能够收纳使用前或者使用后的多个该切削刀具；
输入构件，其输入各种指令；
控制构件，其控制各部分的动作；
刀具检测构件，其对安装于该主轴的前端部的该切削刀具的有无进行检测；以及
警报构件，其发出规定的警报，
当对该输入构件输入了利用该刀具装卸构件将该切削刀具安装于该主轴的前端部的意思的安装指令时，该控制构件在该刀具检测构件未检测到该切削刀具的情况下执行该安装指令的内容，在该刀具检测构件检测到该切削刀具的情况下则不执行该安装指令的内容而利用该警报构件发出警报。
2.根据权利要求1所述的切削装置，其特征在于，
该切削构件具有刀具座，该刀具座具有圆盘状的凸缘部以及从该凸缘部突出的凸台部，且该刀具座固定于该主轴的前端部，
该切削刀具包含：圆盘状的基台，该基台具有与该凸缘部接触的接触面且在中央部形成有供该刀具座的该凸台部插入的贯通孔；以及切刃，该切刃形成于该基台的外周部，
该刀具座具有吸引构件，该吸引构件对该切削刀具的该基台的该接触面侧进行吸引，
该吸引构件具有：吸引口，其在对该基台的该接触面侧进行支承的该凸缘部的支承面侧开口；吸引源，其产生负压；吸引路径，其将该吸引口与该吸引源连接；以及压力计，其设置于该吸引路径，对该吸引路径内的压力进行测定并将测定结果发送给该控制构件，
该控制构件具有：存储部，其存储基准值以及从该压力计发送的该测定结果，该基准值与在该刀具座上保持有该切削刀具的状态下的该吸引路径内的压力对应地设定；以及判定部，其根据存储在该存储部中的该基准值和该测定结果而对在该主轴的前端部是否安装有该切削刀具进行判定，
该刀具检测构件由该压力计、该存储部以及该判定部构成。
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