CN109746506A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

提供切削装置，防止切削装置沿主轴的轴向变长而大型化，并且高效地进行由透过型传感器进行的切削刀具的前端的检测。该切削装置具有：能够旋转的保持工作台(20)，其具有矩形保持面；切削单元，其在能够旋转的主轴上安装有切削刀具；以及传感器单元，其对进入到投光部与受光部之间的切削刀具的前端进行检测，其中，传感器单元的上端的Z方向上的位置比保持工作台的下端低，并且该传感器单元位于主轴的轴心延伸方向的Z方向下方，在使矩形保持面的短边与Y方向平行时，传感器单元的上方敞开，能够使切削刀具进入到投光部与受光部之间。

Description

切削装置
技术领域
本发明涉及利用切削刀具对保持工作台所保持的板状工件进行切削的切削装置。
背景技术
在切削装置中，使主轴相对于保持工作台的保持面所保持的板状工件进行旋转，并且使安装于主轴的前端的切削刀具切入而进行切削，该切削装置利用透过型传感器来检测切削刀具的前端而识别切削刀具的直径，并且识别出切削刀具的前端与保持面接触时的切削刀具的高度位置，根据这些信息，对切削刀具相对于板状工件的切入深度进行控制(例如，参照专利文献1)。
具体来说，装置预先识别出透过型传感器检测到切削刀具的前端时的切削刀具的高度与切削刀具的前端和保持面接触时的切削刀具的高度之间的差值，通过将该差值与透过型传感器检测到切削刀具的前端时的切削刀具的高度位置相加，计算出切削刀具的前端与保持面接触时的切削刀具的高度位置。
并且，在切削途中也通过透过型传感器对切削刀具的前端进行检测，从而检测出切削刀具的前端的磨损，根据该磨损来调整切削刀具的切入深度。
透过型传感器配设在与保持工作台的保持面大致相同的高度，由此，减少切削刀具的高度方向上的移动距离，实现了对切削刀具的前端检测的高效化。
专利文献1：日本特许第5936923号公报
然而，为了将透过型传感器配设在与保持工作台的保持面大致相同的高度而减少切削刀具的高度方向的移动距离，需要在与保持工作台沿主轴的轴向分离的位置配设透过型传感器，因此存在切削装置沿主轴的轴向变长而大型化的问题。特别是当保持工作台为了对矩形的板状工件进行保持而形成为矩形时，为了避免保持工作台旋转时保持工作台的角部与透过型传感器发生冲突，必须在与保持工作台沿水平方向分离的位置配设透过型传感器，因此切削装置进一步大型化。
并且，当在比保持工作台靠主轴的轴向外侧的位置配设透过型传感器时，为了使透过型传感器对切削刀具的前端进行检测，需要使切削刀具沿主轴的轴向大幅移动，这也成为阻碍生产性的主要原因。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供切削装置，防止切削装置沿主轴的轴向变长而大型化，并且高效地进行由透过型传感器进行的切削刀具的前端的检测。
本发明是切削装置，其具有：保持工作台，其具有对矩形的板状工件进行保持的矩形保持面；旋转单元，其使该保持工作台以该保持工作台的中心为轴而进行旋转；切削单元，其在能够旋转的主轴上安装有切削刀具，对该保持工作台所保持的板状工件进行切削；传感器单元，其使投射检测光的投光部和接受该检测光的受光部对置配置，对进入到该投光部与该受光部之间的该切削刀具的前端进行检测；Z移动单元，其使该切削单元在Z方向上移动，该Z方向是与该矩形保持面垂直的方向；Y移动单元，其使该切削单元在作为该主轴的轴向的Y方向上移动，该Y方向与该Z方向垂直；以及X移动单元，其使该保持工作台在作为该切削刀具的切削方向的X方向上移动，该X方向与该Z方向和该Y方向垂直，其中，该矩形保持面具有短边和长边，该传感器单元的上端的该Z方向上的位置比该保持工作台的下端低，并且该传感器单元配设在该主轴的轴心延伸方向的该Z方向下方，在使该矩形保持面的该短边与该Y方向平行时，该传感器单元的上方敞开，能够使该切削刀具进入到该投光部与该受光部之间。
本发明的切削装置的传感器单元的上端的Z方向上的位置比保持工作台的下端低，并且在主轴的轴心延伸方向的Z方向下方配设有传感器单元，在使矩形保持面的短边与Y方向平行时传感器单元的上方敞开，能够使切削刀具进入到投光部与受光部之间，由此，即使保持工作台进行旋转，保持工作台的角部与透过型传感器也不会发生冲突，因此不用在与保持工作台沿主轴的轴向分离的位置配设传感器单元。因此，不用使切削刀具沿主轴的轴向(Y方向)大幅移动，切削刀具便能够进入到传感器单元的投光部与受光部之间，因此能够防止阻碍生产性。并且，能够防止切削装置因主轴的轴向变长而大型化。
附图说明
图1是示出切削装置的例子的立体图。
图2是示出切削装置的一部分的俯视图。
图3是示出通过传感器单元对切削刀具进行检测的状态的俯视图。
图4是示出切削装置的一部分的侧视图。
图5是示出板状工件的例子的立体图。
标号说明
1：切削装置；10：基台；11：门型柱；12a、12b：柱部；13：架设部；14：支架；141：基部；142：腕部；144a、144b：传感器单元；145a、145b：投光部；146a、146b：受光部；147a、147b：被进入部；20：保持工作台；200：矩形保持面；200a：吸引孔；20a：长边；20b：短边；21：旋转单元；30：切削单元；30a：第一切削单元；30b：第二切削单元；31：主轴；32：外壳；33：切削刀具；34：拍摄单元；40：X移动单元；41：滚珠丝杠；42：导轨；43：电动机；44：台座；50a：第一Y移动单元；50b：第二Y移动单元；51：滚珠丝杠；52：导轨；53：电动机；54：移动基台；60a：第一Z移动单元；60b：第二Z移动单元；61：滚珠丝杠；62：导轨；63：电动机；64：移动基台；70：控制部；W：板状工件；Wa：正面；L：分割预定线；D：器件；Wb：背面；T：带。
具体实施方式
图1所示的切削装置1是利用切削单元30对保持工作台20所保持的板状工件进行切削的装置，切削单元30由第一切削单元30a和第二切削单元30b构成。
保持工作台20形成为矩形，在其上表面形成有对矩形的板状工件进行吸引保持的矩形保持面200。在矩形保持面200上形成有用于对构成板状工件的各器件进行吸引的吸引孔200a。保持工作台20是对长方形的板状工件进行吸引保持的类型，具有两个长边20a和两个短边20b。
在保持工作台20的下方配设有使保持工作台20以保持工作台20的中心为轴进行旋转的旋转单元21。旋转单元21例如是脉冲电动机，旋转单元21的轴与保持工作台20的下表面连结，保持工作台20能够被旋转单元21驱动而按照规定的角度旋转。
保持工作台20能够被X移动单元40驱动而沿X方向移动。这里，X方向是指在对保持工作台20所保持的板状工件进行切削时保持工作台20所移动的方向(切削进给方向)。X移动单元40配设在基台10的上表面侧，具有：滚珠丝杠41，其沿X方向延伸；一对导轨42，它们与滚珠丝杠41平行配设；电动机43，其与滚珠丝杠41的一端连结；以及台座44，其具有与导轨42螺合的内部的螺母，并且底部与导轨42滑动连接。在台座44的上部固定有旋转单元21，构成为当利用电动机43使滚珠丝杠41旋转从而使台座44被导轨42引导而沿X方向移动时，保持工作台20和旋转单元21也沿X方向移动。
如图2所示，第一切削单元30a和第二切削单元30b包含：能够旋转的主轴31，其具有与X方向垂直的Y方向的轴心；外壳32，其将主轴31支承为能够旋转；以及切削刀具33，其安装于主轴31的前端。在外壳32的侧面配设有对板状工件进行拍摄的拍摄单元34。另外，在图2中，简化了图1所示的第一切削单元30a和第二切削单元30b而进行图示。
如图1所示，在基台10的上表面侧以立起的状态配设有门型柱11。门型柱11包含：两个柱部12a、12b，它们配设在保持工作台20的移动路径的两侧，沿与矩形保持面200垂直的方向(与X方向和Y方向垂直的方向)即Z方向延伸；以及架设部13，其架设在柱部12a、12b的上部之间。
在架设部13的一方(+X侧)的侧面上，配设有第一Y移动单元50a和第二Y移动单元50b，其中，该第一Y移动单元50a使第一切削单元30a在与Z方向垂直的Y方向上移动，该第二Y移动单元50b使第二切削单元30b在Y方向上移动。
由于第一Y移动单元50a和第二Y移动单元50b的结构相同，所以以下赋予共同的标号来进行说明。第一Y移动单元50a和第二Y移动单元50b具有：滚珠丝杠51，其沿Y方向延伸；一对导轨52，它们与滚珠丝杠51平行配设；电动机53，其与滚珠丝杠51的一端连结；以及移动基台54，其具有与滚珠丝杠51螺合的内部的螺母，并且侧部与导轨52滑动接触。在各个移动基台54上分别配设有使第一切削单元30a在Z方向上移动的第一Z移动单元60a和使第二切削单元30b在Z方向上移动的第二Z移动单元60b，各个移动基台54分别借助第一Z移动单元60a和第二Z移动单元60b对第一切削单元30a和第二切削单元30b进行支承。利用电动机53使滚珠丝杠51进行旋转从而使移动基台54被导轨52引导而沿Y方向移动，与此相伴地第一Z移动单元60a和第一切削单元30a以及第二Z移动单元60b和第二切削单元30b分别在Y方向上移动。
由于第一Z移动单元60a和第二Z移动单元60b的结构相同，所以以下赋予共同的标号来进行说明。第一Z移动单元60a和第二Z移动单元60b具有：滚珠丝杠61，其沿Z方向延伸；一对导轨62，它们与滚珠丝杠61平行配设；电动机63，其与滚珠丝杠61的一端连结；以及移动基台64，其具有与滚珠丝杠61螺合的内部的螺母，并且侧部与导轨62滑动接触。各个移动基台64分别对第一切削单元30a和第二切削单元30b进行支承。利用电动机63使滚珠丝杠61进行旋转，从而使移动基台64被导轨62引导而在Z方向上移动，与此相伴地第一切削单元30a和第二切削单元30b分别在Z方向上移动。
X移动单元40、第一Y移动单元50a、第二Y移动单元50b、第一Z移动单元60a以及第二Z移动单元60b通过控制部70来控制。控制部70至少具有CPU和存储器。
如图2所示，在构成门型柱11的两个柱部12a、12b的侧面上分别安装有支架14。各个支架14包含：沿+X方向延伸的基部141，其一端分别安装于柱部12a、12b；以及腕部142，其从基部141的前端起在Y方向上且向互相接近的方向延伸。在各腕部142的上部，分别配设有对切削刀具33的前端进行检测的传感器单元144a、144b。传感器单元144a具有对置配置的投光部145a和受光部146a，受光部146a接受由投光部145a沿Y方向投射的光。并且，传感器单元144b由投光部145b和受光部146b构成，受光部146b接受由投光部145b沿Y方向投射的光。在投光部145a与受光部146a之间和投光部145b与受光部146b之间，分别形成有作为用于使切削刀具33进入的间隙的被进入部147a、147b。
各传感器单元144a、144b的上端的Z方向上的位置比保持工作台20的下端201低，并且，各传感器单元144a、144b的光轴位于构成第一切削单元30a和第二切削单元30b的主轴31的轴心的延伸方向下方。即，由于构成第一切削单元30a和第二切削单元30b的切削刀具33在Y方向和Z方向上移动，所以在切削刀具33的Y方向和Z方向的移动范围内配设各传感器单元144a、144b，传感器单元144a配设在构成第一切削单元30a的切削刀具33的移动范围内，传感器单元144b配设在构成第二切削单元30b的切削刀具33的移动范围内。换言之，各传感器单元144a、144b位于主轴31的轴心的下方或将轴心延长而得的区域的下方。
另外，也可以在架设部13的另一方(-X侧)的侧面上配设使第一切削单元30a在与Z方向垂直的Y方向上移动的第一Y移动单元50a和使第二切削单元30b在Y方向上移动的第二Y移动单元50b。在该情况下，第一Z移动单元60a和第二Z移动单元60b以及第一切削单元30a和第二切削单元30b也配设在架设部13的-X侧。并且，与第一切削单元30a、第二切削单元30b的配设位置对应地通过支架14将各传感器单元144a、144b分别安装于柱部12a、12b。
如图2所示，当旋转单元21使保持工作台20进行旋转而使矩形保持面200的长边20a与X方向平行、短边20b与Y方向平行时，无论保持工作台20的X方向的位置如何，传感器单元144a、144b的上方都是敞开的，能够使切削刀具33分别进入到投光部145a与受光部146a之间的被进入部147a和投光部145b与受光部146b之间的被进入部147b。另一方面，当保持工作台20的长边20a与Y方向平行、短边20b与X方向平行时，在保持工作台20的X方向的某些位置，保持工作台20位于传感器单元144a、144b的上方，因此无法使切削刀具33进入到传感器单元144a、144b的被进入部147a、147b。
在这样构成的切削装置1中，为了准确地控制对保持工作台20所保持的板状工件的切入深度，作为开始切削前的准备，进行如下的设置作业：控制部70使用传感器单元144a、144b对各切削刀具33与保持工作台20的矩形保持面200接触时的第一切削单元30a、第二切削单元30b的Z方向的高度位置进行识别。通过独立且同样的方法对第一切削单元30a和第二切削单元30b的双方进行该设置，以下仅对第一切削单元30a的设置进行说明。
首先，使切削装置1成为保持工作台20不存在于传感器单元144a、144b的上方、至少被进入部147a、147b的上方敞开的状态。例如，如图1所示，使保持工作台20向+X方向退避，使保持工作台20的-X侧的端部位于比传感器单元144a、144b的+X侧的端部靠+X侧的位置的状态，或者，如图2所示，使旋转单元21以保持工作台20的中心210(参照图4)为中心进行旋转而成为保持工作台20的短边20b与Y方向平行的状态。
接着，第一Y移动单元50a使第一切削单元30a在Y方向上移动，从而将构成第一切削单元30a的切削刀具33定位在传感器单元144a的正上方。然后，第一Z移动单元60a使第一切削单元30a在Z方向上逐渐下降，如图3所示，使切削刀具33的下端移动到传感器单元144a的被进入部147a。这样的话，从投光部145a投射的检测光被切削刀具33遮挡，变得无法通过受光部146a检测到检测光，由此对切削刀具33的前端进行检测。控制部70根据第一Z移动单元60a的电动机63的旋转角度等对受光部146a变得无法检测到光时的第一切削单元30a的Z方向的高度位置Z1(参照图4)进行识别。
并且，控制部70预先识别出切削刀具33与保持工作台20的矩形保持面200接触时的第一切削单元30a的Z方向的高度位置Z2与上述Z1之间的差值H(参照图4)，通过将Z1与H相加，计算出切削刀具33与矩形保持面200接触时的第一切削单元30a的Z方向的高度位置Z2。
这样，在对第一切削单元30a和第二切削单元30b分别计算出Z2而结束设置之后，例如将图5所示的板状工件W吸引保持在保持工作台20的矩形保持面200上。另外，保持工作台20上的板状工件W的保持也可以在开始设置之前进行。
该板状工件W形成为纵向和横向的长度不同的长方体状(在俯视观察时为矩形)，在正面Wa上纵横地形成有分割预定线L，在由分割预定线L划分出的区域内形成有器件D。在板状工件W的背面Wb粘贴有带T，带T侧被保持工作台20的矩形保持面200保持。
然后，使利用矩形保持面200保持着矩形的板状工件W的保持工作台20向-X方向移动，通过第一Y移动单元50a和第二Y移动单元50b使第一切削单元30a和第二切削单元30b的拍摄单元34移动到板状工件W的上方。
接着，拍摄单元34对板状工件W的正面Wa进行拍摄，通过图案匹配等图像处理来检测待切削的分割预定线L。然后，控制部70对第一Y移动单元50a和第二Y移动单元50b进行驱动而进行检测出的待切削的分割预定线L与切削刀具33的Y方向的对位。
接着，控制部70对第一Z移动单元60a和第二Z移动单元60b进行驱动而使第一切削单元30a和第二切削单元30b分别下降，使旋转的切削刀具33的下端位于比板状工件W的背面Wb低且比矩形保持面200高的位置。然后，X移动单元40使保持工作台20向-X方向移动而沿着分割预定线L进行切削。此时，切削刀具33的下端切入到带T。由此，沿着分割预定线L将板状工件W切断。
接着，第一Y移动单元50a和第二Y移动单元50b使第一切削单元30a和第二切削单元30b分别按照相邻的分割预定线L的距离移动，同样沿着下一条分割预定线L将板状工件W切断。以这种方式依次沿着分割预定线L对板状工件W进行切削，当沿着相同方向的全部的分割预定线L对板状工件W进行了切削时，以图4所示的保持工作台20的中心210为中心，利用旋转单元21使保持工作台20旋转90度而进行同样的切削，由此，沿着全部的分割预定线L对板状工件W进行纵横切断而分割成各个芯片。
当以这种方式进行切削时，由于切削刀具33的前端发生磨损，所以在切削途中的任意的时机计算磨损的程度，根据该磨损来调整切削刀具33对板状工件W的切入深度。例如，在沿着规定的条数的分割预定线L对板状工件W进行了切削之后，或者在对板状工件W切削了规定的距离之后，计算磨损的程度。
如图2和图3所示，如果是保持工作台20的长边20a与X方向平行、短边20b与Y方向平行的状态，则传感器单元144a、144b的上方是敞开的，因此不用使保持工作台20旋转就能够与设置时同样地使切削刀具33进入到被进入部147a、147b而检测切削刀具33的前端。另一方面，在保持工作台20以保持工作台20的长边20a与Y方向平行、短边20b与X方向平行的状态位于传感器单元144a、144b的上方的情况下，通过使保持工作台20旋转90度而使传感器单元144a、144b的上方敞开，然后同样地使切削刀具33进入到被进入部147a、147b而检测切削刀具33的前端。
控制部70对检测到切削刀具33的前端时的第一切削单元30a和第二切削单元30b的Z方向的位置Z3(未图示)进行识别，在该位置比设置时的Z1的值小的情况下，在控制部70中计算出(Z1-Z3)，将该值设为校正值。另外，在(Z1-Z3)的值为规定的值以上的情况下，控制部70判断为应该对切削刀具33进行更换，并向操作人员通知该情况。
当求出校正值时，再次开始板状工件W的切削。切削时的第一切削单元30a和第二切削单元30b的Z方向的位置是与磨损检测前相比沿-Z方向下降了该校正值的位置。另一方面，在将切削刀具33更换为新刀具的情况下，在进行了与上述同样的设置之后，再次开始切削。通过以这种方式来应对切削刀具33的磨损，能够调整切削刀具33对板状工件W的切入深度。
如以上那样，在切削装置1中，传感器单元144a、144b被配设成传感器单元144a、144b的上端的Z方向上的位置比保持工作台20的下端低，在使矩形保持面200的短边20b与Y方向平行时，传感器单元144a、144b的上方敞开而使切削刀具33进入到投光部145a、145b与受光部146a、146b之间的被进入部147a、147b，由此，即使保持工作台20进行旋转，保持工作台20的角部与传感器单元144a、144b也不会发生冲突，因此不用在与保持工作台20沿主轴31的轴向分离的位置配设传感器单元144a、144b。因此，能够防止切削装置1沿主轴31的轴向变长而大型化。并且，在使切削刀具33进入到传感器单元144a、144b的被进入部147a、147b时，由于不需要使切削刀具33沿主轴31的轴向(Y方向)大幅移动，因此能够防止阻碍生产性。
另外，在图1～4所示的切削装置1中，构成为在门型柱11的柱部12a、12b的侧面上借助支架14安装传感器单元144a、144b，但安装传感器单元的位置并不限于柱部12a、12b。例如，也可以构成为在基台10上所设置的台的上方配设传感器单元。即使在使用支架的情况下，支架的安装位置和形状也并不限定于图1～4所示的例子。
并且，上述切削装置1构成为具有两个切削单元30a、30b，但切削单元也可以只有1个。

Claims (1)

1.一种切削装置，其具有：
保持工作台，其具有对矩形的板状工件进行保持的矩形保持面；
旋转单元，其使该保持工作台以该保持工作台的中心为轴而进行旋转；
切削单元，其在能够旋转的主轴上安装有切削刀具，对该保持工作台所保持的板状工件进行切削；
传感器单元，其使投射检测光的投光部和接受该检测光的受光部对置配置，对进入到该投光部与该受光部之间的该切削刀具的前端进行检测；
Z移动单元，其使该切削单元在Z方向上移动，该Z方向是与该矩形保持面垂直的方向；
Y移动单元，其使该切削单元在作为该主轴的轴向的Y方向上移动，该Y方向与该Z方向垂直；以及
X移动单元，其使该保持工作台在作为该切削刀具的切削方向的X方向上移动，该X方向与该Z方向和该Y方向垂直，
其中，
该矩形保持面具有短边和长边，
该传感器单元的上端的该Z方向上的位置比该保持工作台的下端低，并且该传感器单元配设在该主轴的轴心延伸方向的该Z方向下方，在使该矩形保持面的该短边与该Y方向平行时，该传感器单元的上方敞开，能够使该切削刀具进入到该投光部与该受光部之间。
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