CN110773807A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

提供切削装置，检测刀具安装座的轮毂部与形成于切削刀具的插入口有无接触。刀具更换单元(80)包含：刀具保持部(824)，其对切削刀具(21)的圆形基台(21A)进行保持；以及移动部(825)，其使保持着切削刀具(21)的刀具保持部(824)与刀具安装座(24)的轮毂部(24A)的轴心方向平行地进退，使切削刀具(21)嵌合至轮毂部(24A)或从轮毂部(24A)脱离。控制单元(90)包含：测量部(92)，在刀具更换单元(80)相对于刀具安装座(24)装卸切削刀具(21)时，该测量部对作为向移动部(825)施加的力而输出的信号进行测量；以及判定部(93)，其根据信号的大小而对刀具装卸部(82)或刀具安装座(24)的状态进行判定。

Description

切削装置
技术领域
本发明涉及具有刀具的更换装置的切削装置。
背景技术
以往开发了一种切削装置，其中，该切削装置具有：切削单元，其以能够装卸的方式安装有对被加工物进行切削的切削刀具；以及切削刀具的更换装置，其以自动的方式对该切削单元的切削刀具进行更换(例如，参照专利文献1和专利文献2)。在这种切削装置中，切削刀具例如构成为具有切刃部，该切刃部设置于在中央形成有插入口的圆形基台的外周缘。另外，切削刀具的更换装置具有：刀具装卸单元，其相对于刀具安装座的轮毂部(轴部)装卸切削刀具的圆形基台的插入口；以及紧固螺母装卸单元，其对要紧固于刀具安装座的轮毂部的紧固螺母进行装卸。紧固螺母装卸单元具有配设于支承臂的前端的螺母转动单元，刀具装卸单元具有配设于支承臂的前端的保持部(刀具保持部)。
专利文献1：日本特许第2617876号公报
专利文献2：日本特开2007-208114号公报
另外，为了以自动的方式实施切削刀具的更换，需要将刀具装卸单元的保持部的轴心与刀具安装座的轮毂部的轴心位置调整在一条直线上。当反复实施多次更换作业时，由于温度变化或轴的劣化，有可能产生保持部的轴心与刀具安装座的轮毂部的轴心的位置偏移，在产生了位置偏移的情况下，设想了如下的状况：刀具安装座的轮毂部与圆形基台的插入口的缘部在贯穿插入时接触，圆形基台的金属(铝)会附着于轮毂部而咬住。
在以往的结构中，在相对于刀具安装座的轮毂部装卸切削刀具时，通过气缸使保持着切削刀具的保持部相对于刀具安装座进退。因此，存在如下的问题：在刀具安装座的轮毂部与圆形基台的插入口的缘部接触的情况下，直至保持部经由切削刀具卡在轮毂部上而无法移动为止，在切削装置上是无法进行检测的。另外，在刀具安装座的轮毂部与圆形基台的插入口的缘部接触的状态下，担心会由于使切削刀具强行插入至轮毂部的力而引起切削刀具的更换装置或刀具安装座的故障。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供切削装置，通过检测刀具安装座的轮毂部与形成于切削刀具的插入口有无接触，能够防止切削刀具的更换装置或刀具安装座的故障。
根据本发明的一个方式，提供切削装置，其具有：切削单元，其利用固定于刀具安装座的切削刀具对卡盘工作台所保持的被加工物进行切削，该刀具安装座安装在主轴的前端；切削刀具的更换装置，其将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸而进行更换，该切削刀具具有圆形基台和配置在该圆形基台的外周缘的切刃部，该圆形基台在中央具有插入口；以及控制单元，其使该切削单元和该更换装置驱动，其中，该刀具安装座包含：轮毂部，其贯穿插入至该圆形基台的该插入口中，沿该主轴的轴心方向延伸；以及凸缘部，其在该轮毂部的后方沿径向突出，与该切削刀具抵接，该更换装置包含：保持部，其按照装卸自如的方式对该圆形基台进行保持；以及移动部，在该保持部已使该插入口与该轮毂部面对的状态下，该移动部使该保持部在与该轮毂部的轴心方向平行的方向上进退，使该切削刀具嵌合至该轮毂部或从该轮毂部脱离，该控制单元包含：测量部，在该更换装置将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸时，该测量部对作为向该更换装置的该移动部施加的力而输出的信号进行测量；以及判定部，其根据该信号而对该更换装置和该刀具安装座的状态进行判定。
根据该结构，具有判定部，该判定部在切削刀具的装卸时，根据作为向移动部施加的力而输出的信号，对切削刀具的更换装置和刀具安装座的状态进行判定，因此通过该信号的大小能够判定出刀具安装座的轮毂部与形成于切削刀具的插入口有无接触。因此，能够防止在轮毂部与插入口接触的状态下强行进行切削刀具的装卸，从而能够防止切削刀具的更换装置或刀具安装座的故障。
优选该移动部包含对向该移动部施加的力进行测量的传感器。优选该移动部包含电动机，该信号至少包含该电动机的电流、电压、负载、速度、转矩、偏差以及位置中的任意一个。
根据本发明的其他方式，提供切削装置，其具有：送出单元，其将主轴保持为能够在该主轴的轴心方向上进退；切削单元，其利用固定于刀具安装座的切削刀具对卡盘工作台所保持的被加工物进行切削，该刀具安装座安装在该主轴的前端；切削刀具的更换装置，其将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸而进行更换，该切削刀具具有圆形基台和配置在该圆形基台的外周缘的切刃部，该圆形基台在中央具有插入口；以及控制单元，其中，该刀具安装座包含：轮毂部，其贯穿插入至该圆形基台的该插入口中，沿该主轴的轴心方向延伸；以及凸缘部，其在该轮毂部的后方沿径向突出，与该切削刀具抵接，该更换装置包含：保持部，其按照装卸自如的方式对该圆形基台进行保持；以及移动部，在该保持部已使该插入口与该轮毂部面对的状态下，该移动部使该保持部在与该轮毂部的轴心方向平行的方向上进退，使该切削刀具嵌合至该轮毂部或从该轮毂部脱离，该控制单元包含：测量部，在该更换装置将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸时，该测量部对作为向该送出单元施加的力而输出的信号进行测量；以及判定部，其根据该信号而对该刀具安装座和该更换装置的状态进行判定。
根据该结构，具有判定部，该判定部在切削刀具的装卸时根据作为向送出单元施加的力而输出的信号，对切削刀具的更换装置和刀具安装座的状态进行判定，因此通过该信号的大小能够判定出刀具安装座的轮毂部与形成于切削刀具的插入口有无接触。因此，能够防止在轮毂部与插入口接触的状态下强行进行切削刀具的装卸，从而能够防止切削刀具更换装置或刀具安装座的故障。
优选该送出单元包含电动机，该信号至少包含该电动机的电流、电压、负载、速度、转矩、偏差以及位置中的任意一个。
根据本发明，具有判定部，该判定部在切削刀具的装卸时根据作为向送出单元施加的力而输出的信号对切削刀具的更换装置和刀具安装座的状态进行判定，因此通过该信号的大小能够判定刀具安装座的轮毂部与形成于切削刀具的插入口有无接触。因此，能够防止在轮毂部与插入口接触的状态下强行进行切削刀具的装卸，从而能够防止切削刀具更换装置或刀具安装座的故障。
附图说明
图1是第1实施方式的切削装置的结构例的立体图。
图2是切削装置所具有的切削单元的结构例的分解立体图。
图3是示出切削装置所具有的刀具更换单元和刀具更换单元移动机构的结构例的立体图。
图4是示出刀具更换单元的刀具装卸部的内部结构例的局部剖视图。
图5是示出切削刀具的装卸时的电动机转矩(％)的变化的一例的曲线图。
图6是示出切削刀具的装卸时的电动机转矩的标准偏差的变化的一例的曲线图。
图7是示出第2实施方式的切削装置所具有的刀具更换单元的刀具装卸部的内部结构例的局部剖视图。
图8是示出第3实施方式的切削装置所具有的分度进给单元和刀具装卸部的结构例的图。
图9是示出第4实施方式的切削装置的结构例的立体图。
标号说明
2：装置主体；2a：开口部；3：门型框架；10：卡盘工作台；20：切削单元；21：切削刀具；21A：圆形基台；21A1：插入口；21B：切刃；22：主轴；23：壳体；24：刀具安装座；24A：轮毂部；24B：凸缘部；24C：端面；25：紧固螺母；30：加工进给单元；40：分度进给单元(送出单元)；44：电动机；50：切入进给单元；80：刀具更换单元(切削刀具的更换装置)；81：紧固螺母装卸部；82：刀具装卸部；86：刀具架；86A：板体；86B：新刀具收纳部；86C：废弃刀具收纳部；90：控制单元；91：控制部；92：测量部；93：判定部；100、150：切削装置；110：刀具更换单元移动机构；130：刀具贮存器；131：支柱；132：支承部件；133：旋转部件；134：新刀具收纳部；135：废弃刀具收纳部；200：晶片(被加工物)；201：划片带；202：环状框架；811：第1收纳部；812：主轴；813：第1基台；814：螺母保持部；821：第2收纳部；822：臂；823：第2基台；824：刀具保持部；825、825A：移动部；826：滚珠丝杠；827：电动机；830：气缸；831：气缸杆；832：力传感器(传感器)。
具体实施方式
对本发明的实施方式的切削装置进行说明。本发明并不被以下实施方式所记载的内容限定。另外，在以下所记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易想到的内容、实质上相同的内容。另外，以下所记载的结构可以适当组合。另外，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。
[第1实施方式]
图1是第1实施方式的切削装置的结构例的立体图。图2是切削装置所具有的切削单元的结构例的分解立体图。图3是示出切削装置所具有的刀具更换单元和刀具更换单元移动机构的结构例的立体图。图4是示出刀具更换单元的刀具装卸部的内部结构例的局部剖视图。
如图1所示，切削装置100例如是对借助划片带201而支承于环状框架202的开口的晶片(被加工物)200实施切削加工的装置。切削装置100具有卡盘工作台10、具有切削刀具21的切削单元20、加工进给单元30、分度进给单元(送出单元)40、切入进给单元50、盒升降机60、清洗单元70、刀具更换单元(刀具的更换装置)80以及控制单元90。另外，切削装置100具有用于将支承于上述环状框架202的晶片200分别搬送至卡盘工作台10、盒升降机60以及清洗单元70的搬送单元(未图示)。在本实施方式的切削装置100中，Y轴方向(分度进给方向)是切削刀具21的旋转轴线的方向。X轴方向(加工进给方向)是与切削刀具21的旋转轴线垂直的方向。Z轴方向(切入进给方向)是铅垂方向。X轴方向和Y轴方向在同一水平面上垂直，Z轴方向与该同一水平面垂直。
如图1所示，作为被加工物的晶片200例如是以硅作为母材的圆板状的半导体晶片或以蓝宝石、SiC(碳化硅)等作为母材的光器件晶片。晶片200在由形成于正面侧的格子状的分割预定线划分的多个区域内形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)等器件。晶片200借助粘贴于背面侧的划片带201而支承于环状框架202。晶片200在支承于环状框架202的状态下被保持于卡盘工作台10上。另外，对于被加工物的材质、形状、构造、大小等没有限制，例如也可以将由其他半导体材料、陶瓷、树脂、金属等材料构成的基板作为被加工物。
卡盘工作台10配设成能够沿着X轴方向在设置于装置主体2的上表面的开口部2a上移动。卡盘工作台10具有保持面11和多个(四个)夹具12。卡盘工作台10形成为圆板状，通过未图示的旋转单元绕与Z轴方向(铅垂方向)大致平行的旋转轴旋转。保持面11是卡盘工作台10的铅垂方向的上端面，相对于水平面平坦地形成。保持面11例如由多孔陶瓷等构成，通过未图示的真空吸引源的负压对晶片200进行吸引保持。多个夹具12配设于保持面11的周围的四个位置，对环状框架202进行夹持而固定。
切削单元20对卡盘工作台10所保持的晶片200进行切削加工。在装置主体2的上表面上按照在Y轴方向上跨越开口部2a的方式设置有门型框架3。在本实施方式中，一对切削单元20、20分别借助分度进给单元40和切入进给单元50而固定于门型框架3上。
如图2所示，切削单元20具有壳体23、主轴22、刀具安装座24、切削刀具21、紧固螺母25以及螺栓26。另外，虽省略了图示，但切削单元20具有喷嘴，该喷嘴在切削加工时分别朝向切削刀具21的刃尖和加工点提供切削水。
切削刀具21是所谓的轮毂刀具，其具有圆板状的圆形基台21A和圆环状的切刃21B，该圆环状的切刃21B固定于该圆形基台21A的外周缘而对晶片200进行切削。圆形基台21A是金属(例如铝)制造的，在中央部形成有插入口21A1。切刃21B由金刚石或CBN(CubicBoron Nitride：立方氮化硼)等磨粒和金属或树脂等结合材料构成，形成为规定的厚度。
主轴22使切削刀具21旋转而对晶片200进行切削。壳体23固定于切入进给单元50，壳体23将主轴22支承为旋转自如。在主轴22的一端侧连结有电动机(未图示)，该电动机收纳于壳体23内，使该主轴22旋转。另外，主轴22的另一端(前端)从壳体23向外部突出，在该另一端的外周安装有刀具安装座24。
刀具安装座24对切削刀具21进行支承。刀具安装座24是金属制造的，该刀具安装座24具有：圆筒状的轮毂部24A，其安装于主轴22的一端部的外周；以及凸缘部24B，其从轮毂部24A的外周面朝向径向外延伸。轮毂部24A沿主轴22的轴心方向延伸，在轮毂部24A的外周面上形成有外螺纹。轮毂部24A贯穿插入于上述切削刀具21的圆形基台21A中所形成的插入口21A1。凸缘部24B与轮毂部24A所插入的切削刀具21的圆形基台21A抵接，凸缘部24B具有与该圆形基台21A抵接的端面24C。
通过使主轴22的另一端嵌入至轮毂部24A内并使螺栓26拧入主轴22的另一端，从而刀具安装座24被固定于主轴22。另外，切削刀具21的插入口21A1嵌入至轮毂部24A的外周部，紧固螺母25固定于该轮毂部24A的外周部的外螺纹。由此，利用紧固螺母25和形成于刀具安装座24的凸缘部24B的端面24C夹持而对切削刀具21进行固定。
另外，如图1所示，在切削单元20上按照一体地移动的方式固定有对晶片200进行拍摄的拍摄部29。拍摄部29构成为具有对卡盘工作台10所保持的晶片200的上表面进行拍摄的CCD相机，例如获取用于进行晶片200的分割预定线与切削刀具21的对准的图像。
加工进给单元30使卡盘工作台10和切削单元20在X轴方向上相对移动。加工进给单元30具有沿X轴方向延伸的未图示的滚珠丝杠或电动机等驱动源，使对卡盘工作台10进行支承的未图示的X轴移动基台在X轴方向上移动。另外，加工进给单元30具有：罩部件31，其配设于开口部2a而覆盖X轴移动基台；以及波纹部件32，其在罩部件31的前后沿X轴方向延伸。
分度进给单元40使卡盘工作台10和各切削单元20在Y轴方向上相对移动。分度进给单元40具有：一对导轨41，它们沿Y轴方向延伸；滚珠丝杠42，其配设成与导轨41平行；Y轴移动基台43，其固定于与滚珠丝杠42螺合的未图示的螺母，滑动自如地配设于导轨41上；以及电动机44，其使滚珠丝杠42旋转。分度进给单元40通过电动机44使滚珠丝杠42旋转，从而使对切削单元20和切入进给单元50进行支承的Y轴移动基台43在Y轴方向上移动。
切入进给单元50使切削单元20在与卡盘工作台10的保持面11垂直的Z轴方向上移动。切入进给单元50具有：一对导轨51，它们沿Z轴方向延伸，固定于Y轴移动基台43；滚珠丝杠52，其配设成与导轨51平行；Z轴移动基台53，其固定于与滚珠丝杠52螺合的未图示的螺母，滑动自如地配设于导轨51上；以及电动机54，其使滚珠丝杠52旋转。切入进给单元50通过电动机54使滚珠丝杠52旋转，从而使对切削单元20进行支承的Z轴移动基台53在Z轴方向上移动。
盒升降机60将收纳有多个晶片200的盒61支承为能够相对于装置主体2在铅垂方向上升降。清洗单元70利用旋转工作台71对通过切削单元20进行了切削的晶片200进行保持而进行清洗。
刀具更换单元80以自动的方式对安装于切削单元20的切削刀具21进行更换。在该图1中，为了方便作图，仅描绘出一方的刀具更换单元80，但在切削装置100中分别与各切削单元20对应而配置有一对刀具更换单元80。如图1所示，各刀具更换单元80配置于门型框架3的后方，沿着装置主体2的开口部2a在远离切削单元20的退避位置和与切削单元20的切削刀具21对置的装卸位置之间移动。在退避位置的附近配置有刀具架86，其收纳相对于切削单元20进行装卸的切削刀具21。该刀具架86具有：板体86A，其与刀具更换单元80对置而配置；以及并列设置在该板体86A上的与刀具更换单元80相同的高度位置的新刀具收纳部86B和废弃刀具收纳部86C，新刀具收纳部86B对新的切削刀具21进行收纳，废弃刀具收纳部86C对从切削单元20拆卸的切削刀具21进行收纳。
如图3所示，刀具更换单元80被支承于使刀具更换单元80在X轴方向上移动的刀具更换单元移动机构110的上部。刀具更换单元移动机构110具有与X轴方向平行的一对导轨111，在这些导轨111上以能够滑动的方式设置有移动块112。在移动块112的下表面侧设置有螺母部(未图示)，在该螺母部上螺合有与导轨111平行的滚珠丝杠113。在滚珠丝杠113的一个端部连结有电动机114。通过电动机114使滚珠丝杠113旋转，从而移动块112沿着导轨111在X轴方向上移动。在本实施方式中，刀具更换单元移动机构110配置于装置主体2的开口部2a内，移动块112的上部和刀具更换单元80在装置主体2的外部露出。
在移动块112的上部固定有刀具更换单元80。刀具更换单元80具有：紧固螺母装卸部81，其相对于切削单元20(刀具安装座24)装卸紧固螺母25；以及刀具装卸部82，其相对于切削单元20装卸切削刀具21。
紧固螺母装卸部81具有主轴812，该主轴812在形成为圆筒状的第1收纳部811内绕Y轴旋转。该主轴812的一端(基端)收纳于第1收纳部811内，并且与用于使该主轴812旋转的电动机(未图示)连结。另外，主轴812的另一端(前端)在第1收纳部811的外部露出，在该另一端(前端)固定有形成为圆柱状的第1基台813。在第1基台813的前端面813A的外周部分设置有包含多个(例如四个)爪814A的螺母保持部814。
通过利用螺母保持部814的四个爪814A对紧固螺母25(图2)进行保持并使主轴812旋转，从而能够将紧固螺母25安装于切削单元20的刀具安装座24或者将紧固螺母25从刀具安装座24拆卸。
刀具装卸部82具有臂822，该臂822从形成为圆筒状的第2收纳部821沿Y轴方向延伸。在该臂822的前端固定有形成为圆柱状的第2基台823。在第2基台823的前端面823A的外周部分设置有包含多个(例如四个)爪824A的刀具保持部(保持部)824。另外，在第2收纳部821内设置有移动部825，该移动部825借助臂822而使第2基台823和刀具保持部824在Y轴方向(轮毂部的轴心方向)上进退自如。
如图4所示，移动部825具有在第2收纳部821内绕Y轴旋转的滚珠丝杠826。该滚珠丝杠826的一端(基端)与用于使该滚珠丝杠826旋转的电动机827连结。该电动机827与未图示的驱动器连接。另外，滚珠丝杠826的另一端(前端)与形成于臂822内的螺纹孔828螺合。该臂822的外周面例如呈多边形形状，从而臂822形成为不会相对于第2收纳部821绕Y轴旋转。因此，当滚珠丝杠826通过电动机827的旋转而正转或反转时，与该滚珠丝杠826螺合的臂822在第2收纳部821内滑动而在Y轴方向上进退。
在刀具保持部824已使圆形基台21A的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A面对的状态下，通过利用刀具保持部824的四个爪824A对切削刀具21的圆形基台21A的外周部进行保持并使滚珠丝杠826旋转，从而能够使刀具保持部824在Y轴方向上进退。因此，能够使切削刀具21嵌合至切削单元20的刀具安装座24的轮毂部24A，或者使切削刀具21从轮毂部24A脱离。
控制单元90对以切削单元20和刀具更换单元80为首的切削装置100的各构成要素的动作进行控制，如图1和图4所示，控制单元90具有控制部91、测量部92以及判定部93。控制部91具有CPU(central processing unit：中央处理器)那样的微处理器，在RAM(randomaccess memory：随机存取存储器)上执行存储于ROM(read only memory：只读存储器)的计算机程序，生成用于控制切削装置100的各构成要素的控制信号。测量部92对作为向刀具装卸部82的移动部825施加的力而从该电动机827输出的各种信号进行测量。作为该信号，测量部92例如对电动机827的电流值、电压值、负载、速度、转矩值、滚珠丝杠826的位置中的至少一个、或者这些各值(参数)的偏差或标准偏差中的至少一个进行测量。该偏差是表示与作为标准的一定的数值或目标值的偏差的数值，标准偏差是表示多个数据的波动的数值。
另外，判定部93根据所测量的信号对刀具装卸部82和刀具安装座24的状态进行判定。具体而言，在切削刀具21的装卸时，对电动机827的转矩值进行监视，在该转矩值超过规定的阈值的情况下，判定为刀具安装座24的轮毂部24A与切削刀具21的插入口21A1发生了接触因而切削刀具21处于未正常插入的状态。这里，在将切削刀具21安装于刀具安装座24的轮毂部24A时，优选按照切削刀具21与刀具安装座24的凸缘部24B的端面24C不抵接的移动量对电动机827进行控制，将切削刀具21插入至刀具安装座24的轮毂部24A。根据该结构，能够对刀具安装座24的轮毂部24A与切削刀具21的插入口21A1的接触和刀具安装座24的凸缘部24B的端面24C与切削刀具21的接触加以区分而进行判定。
另外，控制单元90与由显示切削动作的图像或错误信息等的液晶显示装置等构成的显示单元95以及用于通知错误信息的显示灯96连接。
接着，对切削刀具21的更换动作进行说明。在利用刀具更换单元80将安装于切削单元20的切削刀具21拆卸的情况下，首先使刀具更换单元移动机构110进行动作而使刀具更换单元80移动至装卸位置，使紧固螺母装卸部81与切削单元20对置。接着，利用紧固螺母装卸部81的螺母保持部814的四个爪814A对紧固螺母25(图2)进行保持并使主轴812旋转，从而将紧固螺母25从切削单元20的刀具安装座24拆卸。
接着，如图4所示，使刀具更换单元80的刀具装卸部82与切削单元20对置，使移动部825的电动机827旋转，借助臂822而使刀具保持部824朝向切削单元20的切削刀具21进出。当刀具保持部824的四个爪824A对切削刀具21的圆形基台21A进行保持时，使移动部825的电动机827向反方向旋转，从而借助臂822而使刀具保持部824从切削单元20退避。
在该情况下，控制单元90的测量部92测量电动机827的转矩(％)作为向移动部825施加的力。该转矩(％)是电动机827的输出转矩值相对于最大转矩值的比例。图5是示出切削刀具的装卸时的转矩(％)的变化的一例的曲线图。在该图5中，将在切削刀具的安装时所产生的转矩(％)设为正，因此切削刀具的拆卸时的转矩(％)为负。在将切削刀具21从刀具安装座24拆卸的情况下，在切削刀具21顺利地从刀具安装座24拆卸时，所测量的转矩(％)为-α(％)左右，但随着拆卸的试行次数增加，有时切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A接触。当由于该接触而产生磨损时，所测量的转矩(％)发生变动而上升，存在超过0(％)的趋势。因此，在本实施方式中，例如在满足-α＜-α1＜0的-α1(％)的位置设定规定的阈值120，在所测量的转矩(％)超过(高于)该阈值120的情况下，判定部93判定为切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A发生了接触。
当判定部93判定为切削刀具21与刀具安装座24的轮毂部24A的接触时，控制部91使切削刀具21的拆卸动作中断，并且使显示单元95和显示灯96显示接触这一情况。因此，切削装置100的操作者能够执行如下的处理：进行刀具安装座24的清扫或更换；调整刀具装卸部82与刀具安装座24的位置关系；等等，能够将刀具更换单元80或刀具安装座24的故障防患于未然。
在所测量的转矩(％)未超过该阈值120的情况下，即在切削刀具21从刀具安装座24顺利地拆卸的情况下，使刀具更换单元移动机构110进行动作而使刀具更换单元80移动至退避位置，将所拆卸的切削刀具21收纳于刀具架86的废弃刀具收纳部86C。
另一方面，在将收纳于刀具架86的切削刀具21安装于切削单元20的情况下，刀具装卸部82将新的切削刀具21从刀具架86的新刀具收纳部86B取出。并且，使刀具更换单元移动机构110进行动作而使刀具更换单元80移动至装卸位置，使刀具装卸部82与切削单元20的刀具安装座24对置。
接着，使移动部825的电动机827旋转，借助臂822而使刀具保持部824所保持的切削刀具21朝向切削单元20的刀具安装座24进出。由此，刀具安装座24的轮毂部24A插入切削刀具21的插入口21A1而将切削刀具21安装于该轮毂部24A。
在该情况下，控制单元90的测量部92测量电动机827的转矩(％)作为向移动部825施加的力。如图5所示，在将切削刀具21安装于刀具安装座24的情况下，在将切削刀具21顺利地安装于刀具安装座24时，所测量的转矩(％)为β(％)左右，但随着安装的试行次数增加，有时切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A接触。当由于该接触而产生磨损时，所测量的转矩(％)发生变动而存在降低至接近0(％)的趋势。因此，在本实施方式中，例如在内容0＜β1＜β的β1(％)的位置设定规定的阈值121，在所测量的转矩(％)超过(低于)该阈值121的情况下，判定部93判定为切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A发生了接触。
当判定部93判定为切削刀具21与刀具安装座24的轮毂部24A的接触时，控制部91使切削刀具21的安装动作中断，并且使显示单元95和显示灯96显示接触这一情况。因此，切削装置100的操作者能够执行如下的处理：进行刀具安装座24的清扫或更换；调整刀具装卸部82与刀具安装座24的位置关系；等等，能够将刀具更换单元80或刀具安装座24的故障防患于未然。
在所测量的转矩(％)未超过该阈值121的情况下，即在切削刀具21顺利地安装于刀具安装座24的情况下，使刀具更换单元移动机构110进行动作而使紧固螺母装卸部81与切削单元20对置。接着，在利用紧固螺母装卸部81的螺母保持部814的四个爪814A对紧固螺母25进行保持的状态下使主轴812旋转，从而将紧固螺母25安装于切削单元20的刀具安装座24，利用该紧固螺母25和刀具安装座24对切削刀具21进行夹持。
[变形例]
在本实施方式中，对在所测量的转矩(％)超过规定的阈值-α1(％)、β1(％)的情况下判定为切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A发生了接触的结构进行了说明，但本发明并不限于此。图6是示出切削刀具的装卸时的电动机转矩的标准偏差的变化的一例的曲线图。在该变形例中，如图6所示，求出从切削刀具21的安装开始至完成的期间以及从切削刀具21的拆卸开始至完成的期间的电动机827的转矩值的标准偏差(偏差)，对该标准偏差进行监视。如上所述，在将切削刀具21顺利地安装于刀具安装座24的情况下，电动机827的转矩值稳定，标准偏差也在0附近变化。另一方面，当切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A发生了接触而产生磨损时，所测量的转矩值上升，因此标准偏差急剧上升。
因此，在本变形例中，在满足0＜γ的γ的位置设定规定的阈值122，在所测量的转矩值的标准偏差超过(高于)该阈值122的情况下，判定部93判定为切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A发生了接触。这样，在本变形例中，能够使切削刀具21的装卸时的阈值通用，能够容易地判定出切削刀具21的插入口21A1与刀具安装座24的轮毂部24A是否发生了接触。另外，在本实施方式中，作为表示向移动部825施加的力的信号，使用了电动机827的转矩％或转矩值的标准偏差，但例如可以使用电动机827的电流值、电压值、负载、速度、滚珠丝杠826的位置中的至少一个、或者这些各值(参数)的偏差或标准偏差中的至少一个。另外，也可以是，刀具更换单元80例如采用在臂822与第2基台823之间具有力传感器(未图示)的结构，测量部92通过电动机827所测量的信号和力传感器所检测的力对表示向移动部825施加的力的信号进行测量。力传感器是对在使电动机827进行动作时向移动部825A施加的力(负载、力矩)进行检测的传感器。
[第2实施方式]
接着，对第2实施方式进行说明。图7是示出第2实施方式的切削装置所具有的刀具更换单元的刀具装卸部的内部结构例的局部剖视图。在该第2实施方式中，刀具装卸部的移动部的结构与上述第1实施方式不同。因此，在第2实施方式中，对刀具装卸部的移动部的结构进行说明，对于与上述实施方式相同的结构标记相同的标号而进行说明。
刀具装卸部82在形成为圆筒状的第2收纳部821内设置有移动部825A，该移动部825A借助臂822而使第2基台823和刀具保持部824在Y轴方向(轮毂部的轴心方向)上进退自如地移动。如图7所示，该移动部825A具有气缸830，该气缸830被收纳于第2收纳部821内，具有在Y轴方向上进退的气缸杆831。气缸830的气缸杆831的一端(基端)收纳于气缸830内，气缸杆831的另一端(前端)与臂822连结。当气缸830使气缸杆831进退时，与该气缸杆831连结的臂822在第2收纳部821内滑动而在Y轴方向上进退。
在臂822的前端借助力传感器832而固定有第2基台823。力传感器832是对在使气缸830进行动作时向移动部825A施加的力(负载、力矩)进行检测的传感器。力传感器832例如具有多个应变仪(未图示)，通过对该应变仪的应变量进行检测而检测出向移动部825A施加的力。力传感器832将检测信号输出至测量部92，测量部92对向移动部825A施加的力进行测量。
判定部93根据所测量的向移动部825A施加的力而对刀具装卸部82和刀具安装座24的状态进行判定。具体而言，在切削刀具21的装卸时，对力传感器832所检测的负载进行监视，在该负载超过规定的阈值的情况下，判定为刀具安装座24的轮毂部24A与切削刀具21的插入口21A1发生了接触因而切削刀具21处于未正常插入的状态。这里，在将切削刀具21安装于刀具安装座24的轮毂部24A时，优选按照切削刀具21与刀具安装座24的凸缘部24B的端面24C不抵接的方式限定气缸830的冲程，将切削刀具21插入至刀具安装座24的轮毂部24A。根据该结构，能够对刀具安装座24的轮毂部24A与切削刀具21的插入口21A1的接触和刀具安装座24的凸缘部24B的端面24C与切削刀具21的接触加以区分而进行判定。
这样，在本实施方式中，刀具装卸部82的移动部825A采用了具有对向移动部825A施加的力进行测量的力传感器832的结构。因此，例如在现有的结构的臂822与第2基台823之间设置力传感器832，通过该力传感器832所检测的信号的大小，能够判定刀具安装座24的轮毂部24A与形成于切削刀具21的插入口21A1有无接触。因此，能够防止在轮毂部24A与插入口21A1接触的状态下强行进行切削刀具21的装卸，从而能够防止刀具装卸部82或刀具安装座24的故障。
[第3实施方式]
接着，对第3实施方式进行说明。图8是示出第3实施方式的切削装置所具有的分度进给单元和刀具装卸部的结构例的图。在该第3实施方式中，利用分度进给单元40使切削单元20相对于刀具装卸部82进退，从而执行切削刀具21相对于刀具安装座24的装卸。对于与上述实施方式相同的结构标记相同的标号而进行说明。
如上所述，分度进给单元(送出单元)40具有电动机44，该电动机44用于使切削单元20相对于卡盘工作台10在Y轴方向上移动。在本实施方式中，控制单元90的测量部92对作为在相对于刀具安装座24的轮毂部24A装卸切削刀具21时向分度进给单元40的电动机44施加的力而输出的信号进行测量。具体而言，与第1实施方式同样地，也可以使用电动机44的转矩(％)或转矩值(包含偏差或标准偏差)，另外例如也可以使用电动机44的电流值、电压值、负载、速度、滚珠丝杠42的位置中的至少一个、或者这些各值(参数)的偏差或标准偏差中的至少一个。
判定部93根据向电动机44施加的力而对刀具装卸部82和刀具安装座24的状态进行判定。具体而言，在切削刀具21的装卸时，对电动机44的转矩值进行监视，在该转矩值超过规定的阈值的情况下，判定为刀具安装座24的轮毂部24A与切削刀具21的插入口21A1发生了接触因而切削刀具21处于未正常插入的状态。这里，在将切削刀具21安装于刀具安装座24的轮毂部24A时，优选按照切削刀具21与刀具安装座24的凸缘部24B的端面24C不抵接的移动量控制电动机44，将切削刀具21插入至刀具安装座24的轮毂部24A。根据该结构，能够对刀具安装座24的轮毂部24A与切削刀具21的插入口21A1的接触和刀具安装座24的凸缘部24B的端面24C与切削刀具21的接触加以区分而进行判定。
这样，在本实施方式中，控制单元90具有：测量部92，其在刀具装卸部82相对于刀具安装座24装卸切削刀具21时，对作为向分度进给单元40施加的力而输出的信号进行测量；以及判定部93，其根据信号对刀具安装座24和刀具装卸部82的状态进行判定，因此，能够判定刀具安装座24的轮毂部24A与形成于切削刀具21的插入口21A1有无接触。因此，能够防止在轮毂部24A与插入口21A1接触的状态下强行进行切削刀具21的装卸，从而能够防止刀具装卸部82或刀具安装座24的故障。
另外，也可以如上述第1实施方式和第2实施方式那样采用如下的结构：刀具装卸部82具有移动部825(电动机827)或移动部825A(气缸830)，该移动部825(电动机827)或该移动部825A(气缸830)使第2基台823和刀具保持部824在Y轴方向(轮毂部的轴心方向)上进退自如地移动，还可以采用如下的结构：分度进给单元40不移动，使刀具保持部824进退而进行切削刀具21的装卸，测量部92对在装卸时作为向分度进给单元40的电动机44施加的力而输出的信号进行测量。
[第4实施方式]
接着，对第4实施方式进行说明。图9是示出第4实施方式的切削装置的结构例的立体图。在该第4实施方式中，切削装置150在刀具更换单元80的退避位置的附近具有刀具贮存器130，该刀具贮存器130收纳要相对于切削单元20进行装卸的切削刀具21。同样在该图9中，为了方便作图，仅描绘出一方的刀具更换单元80和刀具贮存器130。另外，对于与上述实施方式相同的结构标记相同的标号而进行说明。
如图9所示，刀具贮存器130具有：支柱131，其配设于装置主体2上；以及支承部件132，其借助旋转部件133而安装于支柱131的上端。在支承部件132的正面侧呈同心圆状设置有：新刀具收纳部134，其对新的切削刀具21进行收纳；以及废弃刀具收纳部135，其对从切削单元20拆卸的切削刀具21进行收纳。收纳于新刀具收纳部134的更换用的切削刀具21包含相同和/或不同的刀具种类的切削刀具。
旋转部件133在内部具有未图示的电动机，配设于支柱131的上端。电动机的旋转轴的前端与支承部件132的背面中央连结。由此，支承部件132构成为能够进行以旋转轴为轴中心的间歇的旋转。并且，支承部件132通过旋转轴的间歇的旋转而将新刀具收纳部134或废弃刀具收纳部135定位成与刀具更换单元80的刀具装卸部82对置。
根据本实施方式，切削装置150具有对多个切削刀具21进行收纳的刀具贮存器130，因此能够定期地或在紧急时容易地更换切削刀具21。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。

Claims (5)

1.一种切削装置，其具有：
切削单元，其利用固定于刀具安装座的切削刀具对卡盘工作台所保持的被加工物进行切削，该刀具安装座安装在主轴的前端；
切削刀具的更换装置，其将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸而进行更换，该切削刀具具有圆形基台和配置在该圆形基台的外周缘的切刃部，该圆形基台在中央具有插入口；以及
控制单元，其使该切削单元和该更换装置驱动，
其中，
该刀具安装座包含：
轮毂部，其贯穿插入至该圆形基台的该插入口中，沿该主轴的轴心方向延伸；以及
凸缘部，其在该轮毂部的后方沿径向突出，与该切削刀具抵接，
该更换装置包含：
保持部，其按照装卸自如的方式对该圆形基台进行保持；以及
移动部，在该保持部已使该插入口与该轮毂部面对的状态下，该移动部使该保持部在与该轮毂部的轴心方向平行的方向上进退，使该切削刀具嵌合至该轮毂部或从该轮毂部脱离，
该控制单元包含：
测量部，在该更换装置将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸时，该测量部对作为向该更换装置的该移动部施加的力而输出的信号进行测量；以及
判定部，其根据该信号而对该更换装置和该刀具安装座的状态进行判定。
2.根据权利要求1所述的切削装置，其中，
该移动部包含对向该移动部施加的力进行测量的传感器。
3.根据权利要求1所述的切削装置，其中，
该移动部包含电动机，该信号至少包含该电动机的电流、电压、负载、速度、转矩、偏差以及位置中的任意一个。
4.一种切削装置，其具有：
送出单元，其将主轴保持为能够在该主轴的轴心方向上进退；
切削单元，其利用固定于刀具安装座的切削刀具对卡盘工作台所保持的被加工物进行切削，该刀具安装座安装在该主轴的前端；
切削刀具的更换装置，其将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸而进行更换，该切削刀具具有圆形基台和配置在该圆形基台的外周缘的切刃部，该圆形基台在中央具有插入口；以及
控制单元，
其中，
该刀具安装座包含：
轮毂部，其贯穿插入至该圆形基台的该插入口中，沿该主轴的轴心方向延伸；以及
凸缘部，其在该轮毂部的后方沿径向突出，与该切削刀具抵接，
该更换装置包含：
保持部，其按照装卸自如的方式对该圆形基台进行保持；以及
移动部，在该保持部已使该插入口与该轮毂部面对的状态下，该移动部使该保持部在与该轮毂部的轴心方向平行的方向上进退，使该切削刀具嵌合至该轮毂部或从该轮毂部脱离，
该控制单元包含：
测量部，在该更换装置将该切削刀具相对于该刀具安装座进行装卸时，该测量部对作为向该送出单元施加的力而输出的信号进行测量；以及
判定部，其根据该信号而对该刀具安装座和该更换装置的状态进行判定。
5.根据权利要求4所述的切削装置，其中，
该送出单元包含电动机，该信号至少包含该电动机的电流、电压、负载、速度、转矩、偏差以及位置中的任意一个。
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