CN106166692A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种切削装置，其即使在保持台上的被加工物产生翘曲的情况下，也可维持对被加工物的吸引力。切削装置(1)具有：第1配管(65)，其使吸引面(41)与第1吸引源(64)连通；分支管(61)，其使第1配管分支为朝向第1吸引源的上侧的流出口(62)和朝向第2吸引源(66)的下侧的流出口(63)；以及第2配管(67)，其将下侧的流出口与第2吸引源连通。将分支管的截面积(S1)形成为大于第1配管的截面积(S2)，减缓从第1配管向分支管转移时的流体的流速，并且利用分支形状使得液体向分支管的下侧的流出口下降，将气体与液体分离，利用第1吸引源吸引气体，并利用第2吸引源吸引液体。

Description

切削装置
技术领域
本发明涉及使用磨刀板进行切削刀具的磨削的切削装置。
背景技术
关于切削装置，在切削加工中定期对切削刀具进行磨削以维持切削刀具的切削力。切削刀具的磨削通过使切削刀具在吸引保持于保持台上的作为被加工物的磨刀板的正面切入而进行(例如，参照专利文献1)。在磨刀板的正面通过切削刀具形成有切削槽时，磨刀板的正反面的应力平衡会产生崩溃而使得磨刀板的一个表面(上表面)呈凹状翘曲。磨刀板的翘曲会使得在保持台的上表面与磨刀板的下表面形成间隙，切削水从该间隙浸入而使得吸引力降低。
因此，正在研究的结构是，利用保持台限制随着切削槽的形成而出现的磨刀板的翘曲，以使得保持台的上表面与磨刀板的下表面不形成间隙。作为抑制磨刀板的翘曲的结构，正在研究在保持台上机械按压磨刀板的两端以限制磨刀板的翘曲的结构(例如，参照专利文献2)。同样地，还研究在保持台上机械按压磨刀板的一端并强力地吸引保持磨刀板的另一端侧以限制磨刀板的翘曲的结构(例如，参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-22713号公报
专利文献2：日本特开2011-258689号公报
专利文献3：日本专利第5350908号公报
然而，在如专利文献2、3所示机械地限制磨刀板的翘曲的结构中，保持台的结构会变得复杂。为了抑制磨刀板的翘曲，虽然可以考虑使用强力的吸引泵，然而存在需要大型设备的问题。此外，为了在不使用大型的吸引泵的情况下维持吸引力，可以考虑将从间隙浸入的切削水蓄积于水箱，并定期排水的结构。通常情况下，利用传感器等检测是否正在吸引切削水，通过对阀进行切换以从水箱排出切削水，然而此时会出现吸引力在进行阀的切换的短暂定时降低的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使在保持台上的被加工物产生了翘曲的情况下，也能够维持对被加工物的吸引力的切削装置。
本发明提供一种切削装置，其特征在于，具有：保持台，其具有对板状的被加工物进行吸引保持的吸引面；切削单元，其向利用该保持台吸引保持的被加工物供给切削水并利用切削刀具来切削被加工物；以及吸引力维持单元，其维持该保持台的对被加工物进行吸引保持的吸引力，该吸引力维持单元包括：第1配管，其使该吸引面与第1吸引源连通；分支管，其在该第1配管的途中，分支为朝向该第1吸引源的上侧的流出口和朝向第2吸引源的下侧的流出口；以及第2配管，其将该下侧的流出口与该第2吸引源连通，该第1吸引源和该第2吸引源是喷射器，并分别具有：供给空气的供给口；排出空气的排出口；以及吸引口，其与负压产生部连通，该负压产生部通过使空气从该供给口向该排出口流通而产生负压，使该分支管的截面积形成为大于该第1配管的截面积，利用该截面积的差异使得从该第1配管向该分支管转移时流体的流速变慢，并且利用分支形状使得从该吸引面吸引的气体向分支管的该上侧的流出口行进，从该吸引面吸引的液体向该分支管的该下侧的流出口下降，由此使得气体与液体彼此分离，利用该第2吸引源吸引分离出的该液体而从该第2配管排出，维持该吸引面因该第1吸引源产生的吸引力。
根据这种结构，将分支管的截面积形成为大于第1配管的截面积以使截面积产生差异，从而使得从保持台的吸引面吸引的气体和液体的流速在从第1配管向分支管转移时变慢。由于该流速的降低，气体向分支管的上侧的流出口行进，而液体利用自重向分支管的下侧的流出口下降，因此气体和液体被适当分离。在分支管中分离的液体被第2吸引源吸引，从而在液体与气体一起从保持台的吸引面吸引的情况下，也能够维持用于将被加工物吸引保持于保持台上的第1吸引源的吸引力。因此，无需使用吸引力较强的泵等的大型吸引设备，可以对于第1吸引源和第2吸引源使用吸引力较弱的喷射器。因此，能够实现被加工物的吸引设备的小型化。
发明的效果
根据本发明，将分支管的截面积形成为大于第1配管的截面积，并将气体与液体适当分离，从而在液体与气体一起从保持台的吸引面吸引的情况下，能够维持对被加工物的吸引力。
附图说明
图1是本实施方式的切削装置的立体图。
图2是本实施方式的保持台和吸引路径的示意剖面图。
图3A和图3B是表示本实施方式的切削装置的磨削动作的变化的剖视图。
图4A和图4B是说明对本实施方式的磨刀板的磨削顺序的剖视图。
标号说明
1：切削装置，4：保持台，5：切削单元，6：吸引力维持单元，11a：第1吸引源的供给口，11b：第1吸引源的排出口，11c：第1吸引源的负压产生部，11d：第1吸引源的吸引口，15a：第2吸引源的供给口，15b：第2吸引源的排出口，15c：第2吸引源的负压产生部，15d：第2吸引源的吸引口，41：保持台的吸引面，52：切削刀具，61：分支管，62：分支管的上侧的流出口，63：分支管的下侧的流出口，64：第1吸引源(喷射器)，65：第1配管，66：第2吸引源(喷射器)，67：第2配管，91：磨刀板(被加工物)，W：工件。
具体实施方式
以下，参照附图，对本实施方式的切削装置进行说明。图1是本实施方式的切削装置的立体图。另外，本实施方式的切削装置不限于图1所示的结构。这里，举例示出了具有一对切削刀具的切削装置，然而不限于这种结构。本发明只要是使用磨刀板作为被加工物来进行切削刀具的磨削的切削装置即可，可用于任意的切削装置。
如图1所示，切削装置1构成为使具有切削刀具52的一对切削单元5和保持工件W的卡盘台3相对移动以切削工件W。工件W在隔着切割带97而被环状框架98支承的状态下被搬入切削装置1。另外，作为工件W，既可以是在硅、砷化镓等的半导体基板上形成有半导体器件的半导体晶片，也可以是在陶瓷、玻璃、蓝宝石类的无机材料基板上形成有光器件的光器件晶片。另外，工件W还可以是器件形成前的半导体基板或无机材料基板。
在切削装置1的基台2的上表面中央以在X轴方向延伸的方式而呈矩形状开口，并且设置有移动板31和防水罩32以覆盖该开口。在移动板31上设置有可绕Z轴旋转的卡盘台3。在防水罩32和移动板31的下方设置有使卡盘台3在X轴方向移动的加工进给单元(未图示)。在卡盘台3的上表面形成有保持工件W的保持面33。在卡盘台3的周围设置有对工件W的周围的环状框架98进行夹持固定的4个夹钳部34。
此外，在移动板31上的卡盘台3的附近设置了具有吸引面41的保持台4，在吸引面41上吸引保持有作为板状的被加工物的磨刀板91。在保持台4的吸引面41形成有多个吸引槽或吸引孔，利用在吸引面41上产生的负压对磨刀板91进行吸引保持。磨刀板91通过将绿碳化硅(GC)、白刚玉(WA)系的磨粒利用树脂结合剂等结合剂固定为上表面观察时呈矩形的板状而成形。通过使切削刀具52在磨刀板91上切入来对切削刀具52进行磨削。
此外，在基台2的上表面设置有竖立设置为跨越在X轴方向上延伸的开口的门型的柱部21。门型的柱部21设置有使一对切削单元5在Y轴方向移动的分度进给单元7、以及使一对切削单元5在Z轴方向移动的切入进给单元8。分度进给单元7具有配置于柱部21的前面且与Y轴方向平行的一对导轨71、以及以能够滑动的方式设置于一对导轨71上的电动机驱动的一对Y轴台72。切入进给单元8具有配置于各Y轴台72的前表面且与Z轴方向平行的一对导轨81、以及以能够滑动的方式设置于一对导轨81上的电动机驱动的Z轴台82。
在各Z轴台82的下部设置有对工件W进行切削的切削单元5。此外，在各Y轴台72的背面侧形成有未图示的螺母部，在这些螺母部中螺合有滚珠丝杠73。此外，在各Z轴台82的背面侧形成有未图示的螺母部，在这些螺母部中螺合有滚珠丝杠83。在Y轴台72用的滚珠丝杠73、Z轴台82用的滚珠丝杠83的一端部分别连结有驱动电动机74、84。通过这些驱动电动机74、84对滚珠丝杠73、83进行旋转驱动，使得一对切削单元5沿着导轨71、81在Y轴方向和Z轴方向移动。
一对切削单元5构成为，在从外壳51突出的主轴(未图示)的末端将切削刀具52安装为能够旋转。切削刀具52例如将金刚石磨粒利用树脂结合剂加固而成形为圆板状。此外，在切削单元5的外壳51设置有对工件W的上表面进行摄像的摄像单元53，根据摄像单元53的摄像图像，将切削刀具52相对于工件W校准。一对切削单元5从切削喷嘴(未图示)向工件W喷射切削水，并利用切削刀具52切削工件W。
在如上构成的切削装置1中，从协助切削刀具52的切削的部位开始产生磨损，从而使得切削刀具52的末端形状被破坏，因此定期对切削刀具52的末端使用磨刀板91实施磨削。如下进行对切削刀具52的磨削，对利用保持台4的吸引面41吸引保持的磨刀板91供给切削水，并且利用高速旋转的切削刀具52对磨刀板91进行切削。由此，切削刀具52清楚地呈现出来，并且由于切削加工而磨损的切削刀具52的末端形状变得整齐。
此时，在磨刀板91与保持台4之间通过磨粒的凹凸而空出细微的间隙，然而仅能够允许微量的切削水进入，不会对保持台4的吸引力带来不良影响。然而，如果重复进行磨削而在磨刀板91上产生凹状的翘曲，则会在磨刀板91与保持台4之间空出较大的间隙而使得切削水与气体一起被吸引而可能无法维持吸引力。因此，虽然研究了抑制磨刀板91的翘曲以防止液体向保持台4内的进入而维持吸引力，然而导致保持台4成为复杂的结构。
于是，本发明人对于在磨刀板91翘曲的状态下，维持对磨刀板91的吸引力的结构进行了研究。在切削装置1中，在从吸引面41朝向吸引源的管路的途中设置了T字形状的分支管61(参照图2)，划分出供气体通过的路径和供切削水通过的路径，利用一个吸引源吸引气体以保持磨刀板91，并且通过另一个吸引源排出切削水以抑制吸引力的降低。由此，在液体与气体一起从保持台4吸引的情况下，由于能够维持保持台4的吸引力，因此在磨刀板91翘曲的状态下，能够在保持台4上持续地吸引保持磨刀板91。
以下，对保持台的吸引路径详细进行说明。图2是本实施方式的保持台和吸引路径的示意图。另外，本实施方式的保持台和吸引路径不限于这种结构，可以适当进行变更。
在保持台4的下方设置有维持保持台4对磨刀板91的吸引力的吸引力维持单元6。吸引力维持单元6具有：使保持台4的吸引面41与第1吸引源64连通的第1配管65；在第1配管65的途中分支为朝向第1吸引源64的上侧的流出口62和朝向第2吸引源66的下侧的流出口63的T字形状的分支管61；以及使下侧的流出口63与第2吸引源66连通的第2配管67。即，利用在第1配管65的途中设置的分支管61，向朝向第1吸引源64的吸引路径和朝向第2吸引源66的吸引路径分支。
第1吸引源64、第2吸引源66是所谓的喷射器，从供给口11a、15a供给的空气从排出口11b、15b被排出。供给口11a、15a分别通过阀12、16而连接有空气供给源13、17，排出口11b、15b分别连接有排气箱14、18。此外，在供给口11a、15a与排出口11b、15b之间的中间部分形成有负压产生部11c、15c，该负压产生部11c、15c减小截面积以使空气从供给口11a、15a向排出口11b、15b流通而产生负压。在第1、第2吸引源64、66的侧表面形成有与负压产生部11c、15c连通的吸引口11d、15d。
第1配管65的吸引路通过吸引口11d而与第1吸引源64的负压产生部11c连通。从空气供给源13供给的空气从供给口11a流向排出口11b，使得流体通过吸引口11d而从第1配管65的吸引路被拉回。同样地，第2配管67的吸引路通过吸引口15d而与第2吸引源66的负压产生部15c连通。从空气供给源17供给的空气从供给口15a流向排出口15b，使得流体通过吸引口15d而从第2配管67的吸引路被拉回。对于从排出口11b、15b排出的流体，利用排气箱14、18的滤网收集混入流体的尘埃和水分。
这样，通过使得第1、第2配管65、67的吸引路成为负压，从而在保持台4的吸引面41上产生吸引力。分支管61的截面积S1形成为大于第1配管65的截面积S2。通过分支管61的截面积与第1配管65的截面积的差异，使得从保持台4的吸引面41吸引的流体在从第1配管65向分支管61转移时的流体的流速变慢。因此，在磨刀板91产生翘曲而从保持台4的吸引面41对包含空气(气体)和切削水(液体)的流体进行吸引的情况下，可通过分支管61处的流体的流速降低而将空气与切削水适当地分离。
并且，利用分支管61的分支形状，使得从吸引面41吸引的空气向分支管61的上侧的流出口62行进，从吸引面41吸引的切削水借助于自重而向分支管61的下侧的流出口63下降。被分支管61分离出的切削水被第2吸引源66吸引而从第2配管67排出，从而维持吸引面41因第1吸引源64产生的吸引力。因此，在磨刀板91产生翘曲的情况下(图中的双点划线)，第1吸引源64对吸引面41的吸引力不会降低，能够在保持台4上持续地吸引保持磨刀板91。
接着，参照图3和图4，对使用磨刀板对切削刀具的磨削详细进行说明。图3A和图3B是本实施方式的磨削动作的变化图。图4A和图4B是本实施方式的对磨刀板的切削顺序的说明图。
如图3A所示，阀12、16打开而从空气供给源13、17供给空气，利用第1、第2吸引源64、66而使得第1、第2配管65、67内的流体被引入。利用第1、第2吸引源64、66而在保持台4的吸引面41上产生负压，使得保持台4上的磨刀板91被吸引保持在吸引面41上。并且，利用切削刀具52从磨刀板91的一端侧切入而形成切削槽92。通过切削刀具52在磨刀板91上的切入，使得切削刀具52的外周面清楚地显现出来，切削刀具52的末端形状变得整齐。
通过切削刀具52的切入而在磨刀板91上形成切削槽92，而该切削槽92仅形成于磨刀板91的正面侧会使得磨刀板91的正反面的应力平衡开始被破坏。然而，在该磨削动作的初始阶段，磨刀板91本身的刚性和吸引面41的吸引力强于磨刀板91的正面侧的收缩力，因此能够保持于保持台4上而不使磨刀板91翘曲。因此，不会通过吸引面41向第1、第2吸引源64、66引入切削水。
如图3B所示，随着切削刀具52在磨刀板91上重复进行切入，磨刀板91的正面侧的收缩力变大。磨刀板91的正面侧的收缩力变得大于磨刀板91本身的刚性和吸引面41的吸引力，从而使得磨刀板91的应力平衡完全被破坏，在磨刀板91的一端侧发生翘曲。由此，在保持台4的吸引面41与磨刀板91的下表面之间形成间隙，包含虚线箭头所示的空气和实线箭头所示的切削水的流体从该间隙吸引到吸引面41。
从吸引面41吸引的流体在保持台4的内部流路42中通过，被输送至在第1配管65的途中设置的分支管61。分支管61的流路的截面积形成为大于第1配管65的流路的截面积，在流体从第1配管65进入分支管61时会使得流体的速度降低。并且，流体内的空气在分支管61内直线行进而从上侧的流出口62被第1吸引源64吸引，流体内的切削水在分支管61内凭借自重而被拉向下方，从下侧的流出口63被第2吸引源66吸引。这样，在分支管61内空气与切削水适当分离，分别在各个吸引路被吸引。
这样，通过第2吸引源66主要吸引切削水，而通过第1吸引源64吸引空气，从而抑制由第1吸引源64产生的吸引力的降低。因此，在磨刀板91产生翘曲而从保持台4的吸引面41对空气和切削水进行吸引的情况下，能够使第2吸引源66吸引切削水而使第1吸引源64持续吸引空气。因此，无需设置吸引泵等的吸引力较强的吸引设备作为吸引源，可以使用吸引力较弱的喷射器对磨刀板91进行吸引保持。
作为第1吸引源64、第2吸引源66，既可以使用相同的喷射器，也可以使用吸引力不同的喷射器。例如，作为第1吸引源64可使用现有的喷射器，而作为第2吸引源66可使用至少具备能够吸引切削水的吸引力的喷射器。因此，作为第2吸引源66，还可以使用吸引力比第1吸引源64弱的小型的喷射器。根据这种结构，也能够抑制第1吸引源64的吸引力的降低，因此在磨刀板91翘曲的情况下能够适当地持续进行吸引保持。
接着，说明切削刀具52对磨刀板91的磨削顺序。图4A示出从磨刀板91的中央向两侧使磨刀板91左右平衡地用于磨削的情况。在这种情况下，从磨刀板91的中央起进行切入，并且使得磨刀板91的切削槽92不会偏向左右任意一方，从而使得磨刀板91的正面侧的收缩力不会局部变强。然而，在磨刀板91上形成有多条切削槽92，从而在磨刀板91的两端产生轿小的翘曲，在保持台4与磨刀板91之间形成间隙。
在保持台4与磨刀板91之间形成间隙的情况下，虽然能够将磨刀板91在吸引面41上吸引保持，然而无法将在磨刀板91产生翘曲的部位用于切削刀具52的磨削。即，根据这种磨削顺序，无法将未被切削刀具52切入的磨刀板91的两端侧的区域A1用于切削刀具52的磨削。因此，可用于切削刀具52的磨削的剩余区域仅限于区域A1的内侧的区域A2。根据这种磨削顺序无法有效使用磨刀板91。
图4B示出从板状的磨刀板91的一端侧按顺序用于磨削的情况。这种情况下，从磨刀板91的一端侧进行切入，磨刀板91的切削槽92集中形成于一端侧。因此，在较早的阶段就使得磨刀板91的应力平衡被破坏，在磨刀板91的一端侧产生轿大的翘曲，在保持台4的吸引面41与磨刀板91的下表面之间形成间隙。另外，磨刀板91的一端侧已形成有切削槽92，不会用于对切削刀具52的磨削。
如上所述，在保持台4与磨刀板91之间形成有间隙的情况下，能够将磨刀板91吸引保持于吸引面41上。此时，在磨刀板91产生翘曲的部位是已用于切削刀具52的磨削的部位，在未用于切削刀具52的磨削的部位不会产生翘曲。即，根据这种磨削顺序，在磨刀板91的已形成有切削槽92的区域A3会产生翘曲，因此能够将未产生翘曲的剩余区域A4用于对切削刀具52的磨削。根据这种磨削顺序能够有效使用磨刀板91。
如本实施方式所述，以磨刀板91在保持台4上翘曲作为前提的结构中，相比于图4A所示的磨削顺序而言，按照图4B所示的磨削顺序进行磨削，能够更加有效地使用整个磨刀板91。
如上所述，在本实施方式的切削装置1中，将分支管61的截面积形成为大于第1配管65的截面积以使得截面积产生差异，从而使从保持台4的吸引面41吸引的空气和切削水的流速在从第1配管65向分支管61转移时变慢。该流速的降低使得空气向分支管61的上侧的流出口62行进，而切削水借助于自重向分支管61的下侧的流出口63下降，因此使得空气与切削水适当分离。在分支管61分离出的切削水被第2吸引源66吸引，从而在切削水与空气一起从保持台4的吸引面41吸引的情况下，可维持将磨刀板91吸引保持于保持台4上的第1吸引源64的吸引力。因此，无需使用吸引量较大的泵等的大型吸引设备，可以对第1吸引源64和第2吸引源66使用吸引量较小的喷射器。
另外，本发明不限于上述实施方式，可进行各种变更并实施。上述实施方式中，不限于附图所示出的大小和形状等，可以在发挥本发明的效果的范围内适当变更。此外，在不脱离本发明的目的的范围内可以适当变更并实施。
例如，在上述实施方式中，在第1吸引源64、第2吸引源66上分别连接有空气供给源13、17和阀12、16，然而不限于这种结构。例如，可以在第1、第2吸引源64、66设置共通的空气供给源和阀。在第1吸引源64、第2吸引源66使用共通的空气供给源和阀，能够简化装置结构。根据这种结构，也能够抑制在保持台4上磨刀板91产生翘曲时的保持台4的吸引力的降低。
此外，在上述实施方式中，使用了T字形状的分支管61，然而分支管61的形状不限于T字形状。只要构成为分支管61的截面积大于第1配管65的截面积，通过上侧的流出口62和下侧的流出口63分支为能够将气体与液体分离即可。例如，既可以形成为分支管61向斜上方和斜下方分支的横向Y字形状，也可以形成为分支管61向上下分支的横向T字形状。此外，分支管61只要能够将气体与液体分离，则可以分支为两股以上。
此外，上述实施方式中，作为切削装置1而举例示出了刀具切割用的切削装置，然而不限于这种结构。切削装置1可以是边缘裁剪用的切削装置。在边缘裁剪用的切削装置的情况下，可以试试将切削刀具的末端整形为平坦的平坦磨削。
此外，上述实施方式中，作为被加工物而举例示出磨刀板91进行了说明，然而不限于这种结构。被加工物只要是在保持台4的吸引面41上保持的板状的物体即可，例如，可以是用作设置用的样本的虚设工件。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明具备在保持台上的被加工物产生翘曲的情况下，可维持对被加工物的吸引力的效果，对于使用磨刀板进行切削刀具的磨削的切削装置而言尤为有用。

Claims (1)

1.一种切削装置，其特征在于，具有：
保持台，其具有吸引面，该吸引面对板状的被加工物进行吸引保持；
切削单元，其向利用该保持台吸引保持的被加工物供给切削水并利用切削刀具来切削被加工物；以及
吸引力维持单元，其维持该保持台的对被加工物进行吸引保持的吸引力，
该吸引力维持单元包括：
第1配管，其使该吸引面与第1吸引源连通；
分支管，其在该第1配管的途中，分支为上侧的流出口和下侧的流出口，该上侧的流出口朝向该第1吸引源，该下侧的流出口朝向第2吸引源；以及
第2配管，其使该下侧的流出口与该第2吸引源连通，
该第1吸引源和该第2吸引源是喷射器，并分别具有：
供给空气的供给口；
排出空气的排出口；以及
吸引口，其与负压产生部连通，该负压产生部通过使空气从该供给口向该排出口流通而产生负压，
使该分支管的截面积形成为大于该第1配管的截面积，利用该截面积的差异使得从该第1配管向该分支管转移时流体的流速变慢，并且利用分支形状使得从该吸引面吸引的气体向分支管的该上侧的流出口行进，从该吸引面吸引的液体向该分支管的该下侧的流出口下降，由此使得气体与液体彼此分离，利用该第2吸引源吸引分离出的该液体而从该第2配管排出，维持该吸引面因该第1吸引源产生的吸引力。
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