CN115256124A - 加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供加工装置,其能够早期地发现阻碍加工单元(切削单元或磨削单元)所包含的主轴的旋转的不良情况。对使主轴旋转的电动机进行控制的控制单元包含判定部,该判定部根据通过以预先设定的指定旋转速度使主轴旋转而得到的信息,对有无加工单元的不良情况进行判定。由此,能够早期地发现阻碍加工单元所包含的主轴的旋转的不良情况。
Description
技术领域
本发明涉及对被加工物进行加工的加工装置。
背景技术
IC(Integrated Circuit,集成电路)和LSI(Large Scale Integration,大规模集成)等器件的芯片是在移动电话和个人计算机等各种电子设备中不可欠缺的构成要素。
这样的芯片例如是通过使用切削装置将在正面上形成有大量器件的晶片等被加工物按照包含各个器件的区域进行分割而制造的(例如参照专利文献1)。该切削装置例如具有切削单元,该切削单元具有在前端部安装有切削刀具(加工器具)的主轴以及使该主轴旋转的电动机。
另外,该切削刀具具有分散有磨粒的圆环状的切刃(加工磨具)。并且,切削装置一边通过电动机使安装于主轴的前端部的切削刀具旋转一边使切削刀具的切刃与被加工物接触,由此对被加工物进行切削而进行分割。
另外,在芯片的制造中使用的被加工物为了芯片的小型化和轻量化等,大多使用磨削装置在分割前进行薄化。该磨削装置例如具有磨削单元,该磨削单元具有在前端部安装有磨削磨轮(加工器具)的主轴以及使该主轴旋转的电动机。
另外,该磨削磨轮具有圆环状的磨轮基台以及固定于该磨轮基台的一个面的多个磨削磨具(加工磨具)。并且,磨削装置一边通过电动机使安装于主轴的前端部的磨削磨轮旋转一边使多个磨削磨具与被加工物接触,由此对被加工物进行磨削而薄化。
专利文献1:日本特开2010-129623号公报
在切削装置和磨削装置等加工装置中,当以加工器具(切削刀具或磨削磨轮)的旋转速度低的状态进行被加工物的加工(切削或磨削)时,施加至被加工物的负荷(加工负荷)增大。
并且,在该情况下,在被加工物上产生形成崩边(缺损)和裂纹这样的加工不良,通过将被加工物分割而制造的芯片的品质有可能降低。
发明内容
鉴于该点,本发明的目的在于提供加工装置,其能够早期地发现阻碍加工单元(切削单元或磨削单元)所包含的主轴的旋转的不良情况。
根据本发明的一个方式,提供加工装置,其对被加工物进行加工,其中,该加工装置具有:加工单元,其具有主轴和电动机,该主轴在前端部安装有加工磨具,该电动机使该主轴旋转;以及控制单元,其对该电动机的动作进行控制,该控制单元包含判定部,该判定部根据通过以预先设定的指定旋转速度使该主轴旋转而得到的信息,对有无该加工单元的不良情况进行判定。
另外,在本发明中,优选该加工装置还具有对该主轴的旋转速度进行测量的旋转速度测量单元,该判定部根据该旋转速度测量单元所测量的该主轴的旋转速度,计算在使该电动机进行动作使得该主轴旋转之后至该主轴的旋转速度达到该指定旋转速度为止的所需时间,然后根据该所需时间是否超过预先设定的阈值,对有无该加工单元的不良情况进行判定。
或者,在本发明中,优选该加工装置还具有对使该主轴旋转时的该电动机的负荷电流值进行测量的负荷电流值测量单元,该判定部根据在使该主轴稳定地以该指定旋转速度旋转时利用该负荷电流值测量单元测量的该负荷电流值是否超过预先设定的阈值,对有无该加工单元的不良情况进行判定。
在本发明中,对使主轴旋转的电动机进行控制的控制单元包含判定部,该判定部根据通过以预先设定的指定旋转速度使主轴旋转而得到的信息,对有无加工单元的不良情况进行判定。由此,在本发明中,能够早期地发现阻碍加工单元(切削单元或磨削单元)所包含的主轴的旋转的不良情况。
附图说明
图1是示意性示出加工装置的一例的立体图。
图2是示意性示出加工单元的一例的局部剖视侧视图。
图3是示意性示出主轴的前端的构造的一例的分解立体图。
图4是示意性示出切削装置的用于对有无阻碍主轴的旋转的切削单元的不良情况进行判定的构成要素的一例的图。
图5是示意性示出切削装置的用于对有无阻碍主轴的旋转的切削单元的不良情况进行判定的构成要素的其他例的图。
图6是示意性示出至主轴的旋转速度达到指定旋转速度为止的主轴的旋转速度的经时变化的例子的曲线图。
图7是示意性示出至主轴稳定地以指定旋转速度旋转为止的电动机的负荷电流值的经时变化的例子的曲线图。
标号说明
2:切削装置;4:基台;6:罩;8:切削单元(加工单元);10:卡盘工作台;11:被加工物;12:盒台;14:盒;16:监视器;18:警告灯(指示灯);20:主轴(20a:推力板、20b:一端部(前端部));22:壳体(22a:空气提供路、22b:空气提供口)(22c:第1提供路、22d:第2提供路、22e:开口部);24:径向空气轴承部(径向空气轴承);26:推力空气轴承部(推力空气轴承);28:安装座;30:凸缘部(30a:正面、30b:凸部、30c:前端面);32:支承轴(32a:螺纹牙);34:切削刀具;36:基台(36a:开口);38:切刃;40:螺母;42:电动机;44:定子;46:转子;48:控制单元(48a、48b:判定部);50:旋转速度测量单元;52:负荷电流值测量单元。
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是示意性示出本发明的加工装置的一例(切削装置)的立体图。另外,图1所示的X轴方向(前后方向、加工进给方向)和Y轴方向(左右方向、分度进给方向)是在水平面上相互垂直的方向,另外,Z轴方向(上下方向)是与X轴方向和Y轴方向垂直的方向(铅垂方向、切入进给方向)。
图1所示的切削装置2具有搭载各构成要素的基台4。在基台4的上部安装有覆盖基台4的上表面侧的罩6。在罩6的内部收纳有对被加工物11进行切削的切削单元(加工单元)8。该切削单元8与切削单元移动机构(未图示)连接,例如能够沿着Y轴方向和Z轴方向移动。另外,后文对切削单元8的详细内容进行叙述。
在切削单元8的下方设置有对被加工物11进行保持的卡盘工作台10。卡盘工作台10与卡盘工作台移动机构(未图示)连接,例如能够沿着X轴方向移动。另外,卡盘工作台10与旋转机构(未图示)连接,能够以与Z轴方向大致平行的直线作为旋转轴线而旋转。
在基台4的角部设置有盒台12。在盒台12的上表面上载置有能够收纳多个被加工物11的盒14。该盒台12与盒台移动机构(未图示)连接,例如能够沿着Z轴方向移动。该盒台移动机构按照能够适当地搬出搬入被加工物11的方式调整载置于盒台12的盒14的高度。
在罩6的侧面6a上设置有作为用户界面的触摸面板式的监视器16。另外,在罩6的上表面6b上设置有警告灯(指示灯)18。并且,上述切削装置2的构成要素与控制单元(在图1中未图示)连接。该控制单元具有中央处理装置(CPU)以及包含主存储装置(易失性存储器)和辅助存储装置(非易失性存储器)的存储装置,对上述切削装置2的构成要素的动作进行控制。
图2是示意性示出切削单元(加工单元)8的局部剖视侧视图。切削单元8具有以与Y轴方向大致平行的直线作为旋转轴线而旋转的主轴20。该主轴20收纳于构成为筒状的壳体22的内侧的空间。在壳体22的内部(壁材的内部)设置有与主轴20的旋转轴线大致平行的空气提供路22a。
空气提供路22a经由空气提供口22b而与外部的空气提供源(未图示)连接。另外,空气提供路22a经由第1提供路22c而与径向空气轴承部(径向空气轴承)24连接,经由第2提供路22d而与推力空气轴承部(推力空气轴承)26连接。
从空气提供源向径向空气轴承部24和推力空气轴承部26提供高压的空气,由此主轴20保持为在壳体22的内侧的空间内浮起的状态。例如径向空气轴承部24通过朝向主轴20吹送与主轴20的旋转轴线垂直的朝向的空气而使主轴20的位置在与旋转轴线垂直的方向上保持恒定。
另一方面,推力空气轴承部26通过朝向设置于主轴20的圆盘状的推力板20a吹送与主轴20的旋转轴线平行的朝向的空气而使主轴20的位置在与旋转轴线平行的方向上保持恒定。通过径向空气轴承部24和推力空气轴承部26稳定地支承高速旋转的主轴20。
在壳体22的一端(前端)侧设置有开口部22e。主轴20按照一端部(前端部)20b从壳体22露出的方式插入至开口部22e。即,主轴20的前端部20b从壳体22的开口部22e向外侧突出。图3是示意性示出主轴20的前端的构造的分解立体图。
在主轴20的前端设置有安装座28。安装座28具有圆盘状的凸缘部30以及从凸缘部30的正面30a的中央部突出的圆筒状的支承轴32。在凸缘部30的外周部设置有从正面30a突出的环状的凸部30b。凸部30b的前端面30c与正面30a大致平行地形成。
在支承轴32的外周面上形成有螺纹牙32a。另外,在支承轴32的前端面的中央部形成有凹部32b。在支承轴32上安装有对被加工物11进行切削的环状的切削刀具(加工器具)34。切削刀具34具有:由铝(Al)等金属材料形成的环状的基台36;以及沿着基台36的外周缘形成的环状的切刃(加工磨具)38。
在基台36的中央部按照支承轴32能够插入的方式设置有在厚度方向上贯通基台36的开口36a。另外,在基台36的开口36a的周围设置有沿着基台36的厚度方向向正面侧突出的环状的凸部36b。切刃38例如是通过利用镀镍层固定由金刚石等形成的磨粒而形成的。不过,对于切刃38的磨粒和结合材料的材质没有限制,根据被加工物11的材质和加工目的等而适当地选择。
在支承轴32的螺纹牙32a上紧固用于固定切削刀具34的环状的螺母40。在螺母40的中央部形成有与支承轴32的直径对应的圆形的开口40a。在开口40a中形成有与形成于支承轴32的螺纹牙32a对应的螺纹牙。
切削刀具34按照支承轴32插入至基台36的开口36a的方式安装于安装座28。并且,当将螺母40螺合于支承轴32的螺纹牙32a而紧固时,切削刀具34被凸缘部30的前端面30c和螺母40夹持。由此,将包含切刃(加工磨具)38的切削刀具34安装于主轴20的一端部(前端部)20b。
如图2所示,在主轴20的另一端侧连结有赋予用于使主轴20旋转的力的电动机42。电动机42包含固定于壳体22的内侧的定子44以及与主轴20一体化的转子46。
并且,主轴20根据作用于定子44与转子46之间的磁力而旋转。另外,这里,主轴20与转子46一体化,但也可以将分别形成的主轴20与转子46连结。
提供至径向空气轴承部24和推力空气轴承部26的空气的一部分通过主轴20的前端部20b与壳体22之间的间隙(开口部22e的一部分)而排出(喷出)到壳体22的外部。通过该空气的流动,将主轴20的前端部20b与壳体22的开口部22e之间的间隙密封(空气密封)。
这里,当在提供至径向空气轴承部24和推力空气轴承部26的空气中混入有异物且/或该空气的压力瞬间地降低的情况下,有时主轴20与异物和/或壳体22等接触而损伤。另外,由于切削单元8的维护中的误操作(例如在未向径向空气轴承部24和推力空气轴承部26提供空气的状态下使主轴20旋转等),有时也使主轴20损伤。
这样的损伤也被称为主轴咬接,会阻碍主轴20的旋转。另外,在电动机42劣化的情况下,也阻碍主轴20的旋转。鉴于这些点,在切削装置2中,控制单元包含判定部,该判定部对有无这样的阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况进行判定。
图4和图5是示意性示出切削装置2的用于对有无阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况进行判定的构成要素的图。图4和图5所示的控制单元48能够控制收纳于壳体22的电动机42的动作而使安装于主轴20的前端部的切削刀具34旋转。
另外,在图4所示的切削装置2中设置有测量主轴20的旋转速度的旋转速度测量单元50。利用该旋转速度测量单元50测量的主轴20的旋转速度随时输入控制单元48。并且,控制单元48具有利用从旋转速度测量单元50输入的信息而对有无阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况进行判定的判定部48a。
在该判定中利用的信息例如是旋转速度测量单元50所测量的主轴20的旋转速度。具体而言,判定部48a根据旋转速度测量单元50所测量的主轴20的旋转速度,计算在使电动机42进行动作使得主轴20旋转之后至主轴20的旋转速度达到指定旋转速度为止的所需时间。并且,判定部48a根据所计算的所需时间是否超过预先设定的阈值而对有无阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况进行判定。另外,该阈值可以预先存储于控制单元48的存储装置。
图6是示意性示出至主轴20的旋转速度达到指定旋转速度V为止利用旋转速度测量单元50测量的主轴20的旋转速度的经时变化的例子的曲线图。在利用旋转速度测量单元50测量的主轴20的旋转速度如图6所示的虚线A那样变化的情况下,所计算的上述所需时间未超过阈值T1。在该情况下,判定部48a判定为没有阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况。
另一方面,在利用旋转速度测量单元50测量的主轴20的旋转速度如图6所示的单点划线B那样变化的情况下,所计算的上述所需时间超过阈值T1。在该情况下,判定部48a判定为存在阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况。并且,在该情况下,控制单元48控制监视器16和/或警告灯18而将切削单元8的不良情况通知给切削装置2的操作者。
另外,在图5所示的切削装置2中设置有对使主轴20旋转的电动机42的负荷电流值进行测量的负荷电流值测量单元52。利用该负荷电流值测量单元52测量的电动机42的负荷电流值随时输入控制单元48。并且,控制单元48具有利用从负荷电流值测量单元52输入的信息而对有无阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况进行判定的判定部48b。
在该判定中利用的信息例如是在未进行切削单元8对被加工物11的切削的状态下使主轴20稳定地以指定旋转速度旋转时利用负荷电流值测量单元52测量的电动机42的负荷电流值。具体而言,判定部48b根据该负荷电流值是否超过预先设定的阈值而对有无阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况进行判定。另外,该阈值可以预先存储于控制单元48的存储装置。
图7是示意性示出至主轴20稳定地以指定旋转速度旋转为止利用负荷电流值测量单元52测量的电动机42的负荷电流值的经时变化的例子的曲线图。在利用负荷电流值测量单元52测量的电动机42的负荷电流值如图7所示的虚线C那样变化的情况下,主轴20稳定地以指定旋转速度旋转时的电动机42的负荷电流值未超过阈值T2。在该情况下,判定部48b判定为没有阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况。
另一方面,在利用负荷电流值测量单元52测量的电动机42的负荷电流值如图7所示的单点划线D那样变化的情况下,主轴20稳定地以指定旋转速度旋转时的电动机42的负荷电流值超过阈值T2。在该情况下,判定部48b判定为存在阻碍主轴20的旋转的切削单元8的不良情况。并且,在该情况下,控制单元48控制监视器16和/或警告灯18而将切削单元8的不良情况通知给切削装置2的操作者。
在上述切削装置2中,对使主轴20旋转的电动机42进行控制的控制单元48包含判定部48a或判定部48b,判定部48a或判定部48b根据通过利用预先设定的指定旋转速度使主轴20旋转而得到的信息,对有无切削单元8的不良情况进行判定。由此,在上述切削装置2中,能够早期地发现阻碍切削单元8所包含的主轴20的旋转的不良情况。
另外,上述切削装置2是本发明的加工装置的一例,本发明的加工装置不限于切削装置2。例如本发明的加工装置的加工单元可以是切削单元,该切削单元具有在前端部安装有垫圈型的切削刀具(仅由环状的切刃(加工磨具)构成的切削刀具)的主轴以及使该主轴旋转的电动机。
另外,本发明的加工装置可以是磨削装置,该磨削装置具有:加工单元,其具有主轴和电动机,主轴在前端部安装有包含多个磨削磨具(加工磨具)的磨削磨轮,电动机使该主轴旋转;以及控制单元,其对该电动机的动作进行控制。
另外,本发明的加工装置可以同时具有包含判定部48a和判定部48b的控制单元48、旋转速度测量单元50以及负荷电流值测量单元52。除此以外,上述实施方式的构造和方法等只要不脱离本发明的目的的范围,则可以适当地变更并实施。
Claims (3)
1.一种加工装置,其对被加工物进行加工,其中,
该加工装置具有:
加工单元,其具有主轴和电动机,该主轴在前端部安装有加工磨具,该电动机使该主轴旋转;以及
控制单元,其对该电动机的动作进行控制,
该控制单元包含判定部,该判定部根据通过以预先设定的指定旋转速度使该主轴旋转而得到的信息,对有无该加工单元的不良情况进行判定。
2.根据权利要求1所述的加工装置,其特征在于,
该加工装置还具有对该主轴的旋转速度进行测量的旋转速度测量单元,
该判定部根据该旋转速度测量单元所测量的该主轴的旋转速度,计算在使该电动机进行动作使得该主轴旋转之后至该主轴的旋转速度达到该指定旋转速度为止的所需时间,然后根据该所需时间是否超过预先设定的阈值,对有无该加工单元的不良情况进行判定。
3.根据权利要求1所述的加工装置,其特征在于,
该加工装置还具有对使该主轴旋转时的该电动机的负荷电流值进行测量的负荷电流值测量单元,
该判定部根据在使该主轴稳定地以该指定旋转速度旋转时利用该负荷电流值测量单元测量的该负荷电流值是否超过预先设定的阈值,对有无该加工单元的不良情况进行判定。
Applications Claiming Priority (2)
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