CN115503134A - 切削刀具更换装置 - Google Patents

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CN115503134A CN202210627977.0A CN202210627977A CN115503134A CN 115503134 A CN115503134 A CN 115503134A CN 202210627977 A CN202210627977 A CN 202210627977A CN 115503134 A CN115503134 A CN 115503134A
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Abstract

本发明提供切削刀具更换装置，在将螺母与形成于主轴的凸台部的外螺纹螺合时，能够防止在凸台部的外螺纹与螺母之间产生卡住，并且能够减轻施加于螺母的负荷。切削刀具更换装置包含螺母装卸单元，该螺母装卸单元具有对螺母进行保持的螺母保持部和使螺母保持部进行旋转的驱动部。在将螺母与形成于切削单元的凸台部的端部的外螺纹螺合时，与通过螺母的螺合而在Y轴方向上移动的速度同步地使螺母装卸单元或切削单元中的一方在Y轴方向上移动，在作用有规定值以上的按压力的情况下，螺母装卸单元或切削单元中的另一方在Y轴方向上退避。

Description

切削刀具更换装置
技术领域
本发明涉及对切削刀具进行装卸的切削刀具更换装置。
背景技术
由分割预定线划分而在正面上形成有IC、LSI等多个器件的晶片通过切削装置而被分割成各个器件芯片，分割得到的各器件芯片用于移动电话、个人计算机等电子设备。
切削装置具有：卡盘工作台，其具有对晶片进行保持的保持面；切削单元，其支承对卡盘工作台所保持的晶片进行切削的切削刀具；X轴进给机构，其将卡盘工作台在X轴方向上进行加工进给；Y轴进给机构，其将切削单元在与X轴方向垂直的Y轴方向上进行分度进给；以及Z轴进给机构，其将切削单元在与X轴方向和Y轴方向分别垂直的Z轴方向上进行切入进给，卡盘工作台的保持面构成为与由X轴方向和Y轴方向所规定的平面大致平行，该切削装置能够将晶片高精度地分割成各个器件芯片。
切削单元构成为：在主轴的前端配设有凸缘，将切削刀具的中央开口部插入到从凸缘的中央突出的凸台部，将螺母螺合在形成于凸台部的端部的外螺纹上而安装切削刀具。
近年来，提出了一种自动更换装置，该自动更换装置能够自动地更换安装于这样的切削装置的切削单元的切削刀具(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-98536号公报
但是，在将螺母螺合于凸台部的外螺纹时，如果凸台部的中心与螺母的中心发生偏移，则存在外螺纹与螺母无法适当地啮合而在外螺纹与螺母之间产生“卡住”这样的问题。另外，还存在对螺母施加负荷而使螺母磨损这样的问题。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供切削刀具更换装置，在将螺母螺合于凸台部的外螺纹时，能够防止在凸台部的外螺纹与螺母之间产生卡住，并且能够减轻施加于螺母的负荷。
根据本发明的一个方面，提供一种切削刀具更换装置，其安装于切削装置，能够相对于切削单元装卸切削刀具，该切削装置包含：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；所述切削单元，其安装有对该卡盘工作台所保持的被加工物进行切削的切削刀具；X轴进给机构，其将该卡盘工作台和该切削单元在X轴方向上进行加工进给；以及Y轴进给机构，其将该卡盘工作台和该切削单元在与X轴方向垂直的Y轴方向上进行分度进给，其中，该切削单元构成为具有在前端配设有凸缘的主轴，将切削刀具的中央开口部插入至从该凸缘的中央突出的凸台部，使螺母与形成于该凸台部的端部的外螺纹螺合，由此能够安装切削刀具，该切削刀具更换装置包含螺母装卸单元，该螺母装卸单元具有对螺母进行保持的螺母保持部和使该螺母保持部进行旋转的驱动部，在将螺母与形成于该凸台部的端部的外螺纹螺合时，与通过螺母的螺合而使该凸台部和螺母在Y轴方向上相对地移动的速度同步地使该螺母装卸单元或该切削单元中的一方在Y轴方向上移动，在作用有规定值以上的按压力的情况下，该螺母装卸单元或该切削单元中的另一方在Y轴方向上退避。
优选的是，在螺母未螺合的情况下，发出警告。
本发明的一个方面的切削刀具更换装置包含螺母装卸单元，该螺母装卸单元具有对螺母进行保持的螺母保持部和使该螺母保持部进行旋转的驱动部，在将螺母与形成于该凸台部的端部的外螺纹螺合时，与通过螺母的螺合而使该凸台部和螺母在Y轴方向上相对地移动的速度同步地使该螺母装卸单元或该切削单元中的一方在Y轴方向上移动，在作用有规定值以上的按压力的情况下，该螺母装卸单元或该切削单元中的另一方在Y轴方向上退避，因此在将螺母与凸台部的外螺纹螺合时，能够防止在凸台部的外螺纹与螺母之间产生卡住，并且能够减轻施加于螺母的负荷。
附图说明
图1是实施方式的切削刀具更换装置的立体图。
图2是图1所示的切削刀具保管单元的分解立体图。
图3是图2所示的支承轴的立体图。
图4是图2所示的支承轴的剖视图。
图5是图1所示的螺母装卸单元的立体图。
图6是图1所示的框体、升降工作台以及基座架台的分解立体图。
图7是图1所示的框体的分解立体图。
图8是安装有图1所示的切削刀具更换装置的切削装置的立体图。
图9是图8所示的卡盘工作台的立体图。
图10是图8所示的切削单元的立体图。
图11是图10所示的刀具罩打开的状态下的切削单元的立体图。
图12是图8所示的切削单元的分解立体图。
图13是示出图1所示的切削刀具更换装置安装于图8所示的切削装置的状态的立体图。
图14是示出图1所示的切削刀具更换装置的切削刀具保管单元与螺母装卸单元相对的状态的立体图。
图15是示出从图14所示的状态起框体朝向切削刀具保管单元前进的状态的立体图。
图16是示出从图15所示的状态起框体后退并且升降工作台上升的状态的立体图。
图17是示出从图16所示的状态起第一移动体朝向切削装置前进的状态的立体图。
图18是示出从图17所示的状态起第二移动体朝向切削装置前进的状态的立体图。
图19是示出使保持着螺母的螺母保持部与主轴的凸台部相对的状态的立体图。
图20是示出将螺母保持部所保持的螺母安装于主轴的凸台部的状态的立体图。
图21是示出在主轴的凸台部安装有螺母的状态的立体图。
标号说明
2：切削刀具更换装置；6：螺母装卸单元；36：切削刀具；38a：中央开口部；50：螺母保持部；170：切削装置；172：卡盘工作台；174：切削单元；176：X轴进给机构；178：Y轴进给机构；220：主轴；222：螺母；226：凸缘；228：凸台部；228a：外螺纹。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
参照图1进行说明，整体用标号2示出的切削刀具更换装置至少具有：切削刀具保管单元4，其对多个切削刀具进行保管；螺母装卸单元6，其相对于切削刀具保管单元4搬出和搬入切削刀具；Y轴方向定位机构8，其将螺母装卸单元6相对于切削刀具保管单元4定位于Y轴方向的作用位置和退避位置；Z轴移动机构10，其使螺母装卸单元6在Z轴方向上移动；以及X轴移动机构12，其使螺母装卸单元6在X轴方向上移动而作用于安装在切削装置的切削单元的主轴上的切削刀具。
另外，X轴方向是图1中箭头X所示的方向，Y轴方向是图1中箭头Y所示的方向，是与X轴方向垂直的方向，Z轴方向是图1中箭头Z所示的方向，是与X轴方向和Y轴方向垂直的上下方向。另外，X轴方向和Y轴方向所规定的平面实质上是水平的。
如图2所示，切削刀具保管单元4包含：驱动齿轮16，其具有沿Y轴方向延伸的旋转轴14；从动齿轮20，其与驱动齿轮16在Z轴方向上分离，具有沿Y轴方向延伸的旋转轴18；无限轨道22，其卷绕于驱动齿轮16和从动齿轮20；以及沿Y轴方向延伸的支承轴24，其以规定的间隔配设于无限轨道22，插入至切削刀具的中央开口部而对切削刀具进行支承。
参照图1和图2进行说明，图示的实施方式的切削刀具保管单元4包含：基座板26(参照图1)；支承壁28，其从基座板26的上表面向上方延伸；以及电动机30，其固定于支承壁28的一面。如图2所示，在电动机30上连结有驱动齿轮16的旋转轴14，电动机30使驱动齿轮16以Y轴方向为轴心而进行旋转。
如图2所示，从动齿轮20配置于驱动齿轮16的上方，从动齿轮20的旋转轴18按照以Y轴方向为轴心旋转自如且在Z轴方向上升降自如的方式支承于支承壁28。在支承壁28上设置有使从动齿轮20在Z轴方向上升降的升降机构(未图示)。升降机构例如具有：滚珠丝杠，其与从动齿轮20的旋转轴18连结，沿Z轴方向延伸；以及电动机，其使该滚珠丝杠进行旋转。
无限轨道22由相互连结的多个连杆片(省略标号)构成，卷绕于驱动齿轮16和从动齿轮20。无限轨道22与通过电动机30使驱动齿轮16进行旋转对应地进行旋转。
在图示的实施方式的切削刀具保管单元4中，通过利用升降机构改变从动齿轮20的Z轴方向的位置，能够调整驱动齿轮16与从动齿轮20的Z轴方向的间隔。另外，在切削刀具保管单元4中，通过适当地增减无限轨道22的连杆片的数量，也能够调整无限轨道22的长度。
如图2所示，支承轴24隔开规定的间隔而在无限轨道22上配设有多个。另外，参照图2和图3可理解，支承轴24具有：圆柱状的基部32，其与无限轨道22连结；以及圆柱状的轴部34，其从基部32的端面沿Y轴方向延伸。轴部34的直径小于基部32的直径。
在图3中还示出了支承于支承轴24的切削刀具36。切削刀具36具有：环状的基台38；以及环状的切刃40，其固定于基台38的外周部。基台38可以由铝合金等适当的金属材料形成。在基台38的中央部设置有圆形的中央开口部38a。切刃40由金刚石等磨粒和金属或树脂等结合材料形成为规定的厚度(例如10μm～30μm左右)，从基台38的外周缘向径向外侧突出。
在支承轴24中，在切削刀具36的中央开口部38a插入轴部34，利用轴部34对多个(例如5个)切削刀具36进行支承。在图示的实施方式中，参照图2可理解，在多个支承轴24中的半数的支承轴24上支承有切削刀具36。另外，如图3所示，在轴部34的前端侧沿周向隔开间隔地安装有用于防止轴部34所支承的切削刀具36飞出的多个球塞42。
如图4所示，在支承轴24的各基部32的内部形成有流路32a，与各流路32a的一个端部连通的多个流路22a形成于无限轨道22。如图3所示，各流路32a的另一端部在比轴部34靠径向外侧的基部32的端面开口。
另外，如图2所示，在支承壁28上设置有在驱动齿轮16的下方沿Y轴方向突出的空气喷嘴44，空气喷嘴44与高压空气提供源(未图示)连接。在图示的实施方式中，在伴随着无限轨道22的旋转的支承轴24的轨道上位于最下端的支承轴24与空气喷嘴44的前端相对。
而且，在将位于轴部34的前端侧的切削刀具36搬出的情况下，从空气喷嘴44经由无限轨道22的流路22a而向位于最下端的支承轴24的基部32的流路32a提供高压空气，由此能够将在轴部34上剩余的切削刀具36推出到轴部34的前端侧。但是，通过球塞42的作用，切削刀具36不会从轴部34落下。
参照图5对螺母装卸单元6进行说明。螺母装卸单元6至少具有：Z旋转轴46，其沿Z轴方向延伸；刀具保持部48，其呈放射状连结于Z旋转轴46，对切削刀具36进行吸引保持；螺母保持部50，其对螺母进行保持；以及驱动部(未图示)，其使螺母保持部50进行旋转。
如图5所示，图示的实施方式的螺母装卸单元6还具有壳体52，壳体52具有正六边形状的顶板54以及从顶板54的周缘垂下的矩形板状的6个侧壁56。上述Z旋转轴46从顶板54的上表面突出。在壳体52的内部收纳有与Z旋转轴46连结的电动机(未图示)。
在图示的实施方式中，在壳体52的6个侧壁56中的4个侧壁56安装有刀具保持部48，在2个侧壁56安装有螺母保持部50，2个螺母保持部50设置于对置的一对侧壁56。这样，螺母装卸单元6相对于1个螺母保持部50具有2个刀具保持部48。
刀具保持部48形成为圆筒状，在刀具保持部48的端面58上设置有圆形的中央开口部60和多个吸引孔62，该圆形的中央开口部60能够接受上述支承轴24的轴部34和切削装置的主轴的凸台部，该多个吸引孔62在中央开口部60的周围沿周向隔开等间隔而配置。各吸引孔62与真空泵等吸引源(未图示)连接。
在刀具保持部48被定位于刀具保持部48的端面58与切削刀具保管单元4所保管的切削刀具36的基台38接触的位置的状态下，通过吸引源在各吸引孔62中产生吸引力，由此对切削刀具36进行吸引保持。
参照图5继续进行说明，螺母保持部50包含：圆筒状的壳体64，其固定于壳体52的侧壁56；以及环状的旋转体66，其旋转自如地收纳于壳体64的内部，通过上述驱动部进行旋转。
在旋转体66上形成有能够接受切削装置的主轴的凸台部的中央开口部68。在旋转体66的端面66a上沿周向隔开间隔而交替地设置有多个吸引孔70和多个销72。各吸引孔70与吸引源(未图示)连接。销72通过内置于旋转体66的弹簧(未图示)而被定位于从旋转体66的端面66a突出的位置(图5所示的位置)，并且当朝向旋转体66的内部按压时，弹簧收缩而收纳于旋转体66的内部。另外，销72与形成于螺母的销孔的位置对应地配置。
在螺母装卸单元6中，利用吸引源在各吸引孔70中生成吸引力而利用螺母保持部50对螺母进行吸引保持，并且在将销72插入至形成于螺母的销孔的状态下，通过驱动部使旋转体66进行旋转，由此能够将用于将切削刀具36固定于切削装置的主轴的螺母相对于形成在主轴的凸台部的外螺纹螺合和解除螺合(卸下)。
另外，在将螺母从主轴的凸台部解除螺合(卸下)时，在螺母保持部50的销72的位置与螺母的销孔的位置发生偏移的情况下，当在将旋转体66的端面66a定位在安装于主轴的凸台部的螺母的端面上而将销72收纳于旋转体66的内部之后通过驱动部使旋转体66进行旋转时，在销72的位置与销孔的位置一致时，通过弹簧将销72推出，从而将销72插入至销孔中。
在图示的实施方式中，如图1所示，可以如上述那样构成的螺母装卸单元6配设于框体74的内部。框体74在Y轴方向上移动自如地支承于升降工作台76，升降工作台76在Z轴方向上升降自如地支承于基座架台78。
参照图1和图6进行说明，框体74包含：矩形板状的底部80；4个支柱82，它们从底部80的上表面四角向上方延伸；以及板状的顶部84(参照图1)，其固定于各支柱82的上端。在底部80的下表面上沿X轴方向隔开间隔而设置有一对被引导部件86，该被引导部件86形成有沿Y轴方向延伸的槽86a。
升降工作台76包含：矩形状的顶板88；以及4个圆柱状的脚部90，它们从顶板88的下表面四角向下方延伸。在顶板88的上表面上沿X轴方向隔开间隔而设置有沿Y轴方向延伸的一对导轨92，一对导轨92滑动自如地嵌合于框体74的一对被引导部件86的槽86a。
另外，在升降工作台76的顶板88的上表面设置有Y轴方向定位机构8。Y轴方向定位机构8具有在一对导轨92之间沿Y轴方向延伸的滚珠丝杠94以及使滚珠丝杠94进行旋转的电动机96。滚珠丝杠94的螺母部(未图示)固定于框体74的底部80的下表面。
在Y轴方向定位机构8中，通过滚珠丝杠94将电动机96的旋转运动转换成直线运动并传递至框体74，使框体74沿着一对导轨92在Y轴方向上移动。这样，配设有螺母装卸单元6的框体74以能够滑动的方式支承于配设在升降工作台76上的沿Y轴方向延伸的导轨92，通过Y轴方向定位机构8相对于切削刀具保管单元4被定位于Y轴方向的作用位置和退避位置。
上述作用位置是螺母装卸单元6的刀具保持部48与切削刀具保管单元4接近的位置，是能够通过刀具保持部48对切削刀具保管单元4所支承的切削刀具36进行吸引保持的位置。另外，与上述作用位置相比，上述退避位置是螺母装卸单元6的刀具保持部48远离切削刀具保管单元4的位置。
另外，图示的实施方式的Y轴方向定位机构8构成为：在电动机96停止时，当在Y轴方向上对螺母装卸单元6作用规定值以上的按压力时，允许螺母装卸单元6与框体74一起在Y轴方向上移动。
如图6所示，基座架台78包含框架98以及固定于框架98的上部的矩形状的基座板100。在基座板100的四角形成有供升降工作台76的脚部90滑动自如地插入的4个圆形孔102。另外，在基座板100的中央部形成有内螺纹104。
参照图6继续进行说明，在升降工作台76和基座架台78上连结有Z轴移动机构10。Z轴移动机构10包含：滚珠丝杠106，其沿Z轴方向延伸；电动机108，其使滚珠丝杠106进行旋转；以及连结板110，其固定于电动机108的上端。滚珠丝杠106与基座板100的内螺纹104螺合。连结板110通过螺栓(未图示)等适当的连结件而固定于升降工作台76的顶板88的下表面。
在Z轴移动机构10中，通过滚珠丝杠106将电动机108的旋转运动转换成直线运动而使升降工作台76相对于基座架台78升降，由此使配设有螺母装卸单元6的框体74在Z轴方向上移动。
参照图7进行说明，螺母装卸单元6配设在配设于框体74的内部的第一移动体112，第一移动体112以悬挂在配设于第二移动体114的下部的沿X轴方向延伸的第一导轨116上的状态被支承为能够滑动，第二移动体114以悬挂在配设于框体74的顶部84的沿X轴方向延伸的第二导轨118上的状态被支承为能够滑动。
第一移动体112具有矩形板状的主体120。在主体120的中央部形成有圆形孔122。在圆形孔122中插入螺母装卸单元6的Z旋转轴46，Z旋转轴46以不能旋转的方式固定于主体120。当与Z旋转轴46连结的螺母装卸单元6的电动机进行驱动时，螺母装卸单元6的壳体52相对于第一移动体112进行旋转，将刀具保持部48和螺母保持部50定位于任意的朝向。
在第一移动体112的主体120的上表面上沿Y轴方向隔开间隔而设置有一对形成有沿X轴方向延伸的槽124a的被引导部件124，并且固定有形成有沿X轴方向延伸的贯通孔126a的块126。
第二移动体114具有矩形板状的主体128，在主体128的下表面上沿Y轴方向隔开间隔而设置有一对第一导轨116。第一导轨116以滑动自如的方式嵌合于第一移动体112的一对被引导部件124的槽124a，第一移动体112以悬挂在配设于第二移动体114的第一导轨116上的状态被支承为能够滑动。
在第二移动体114的主体128的下方设置有使第一移动体112相对于第二移动体114在X轴方向上移动的第一X轴移动机构。图示的实施方式的第一X轴移动机构由气缸130构成。气缸130的缸筒130a固定于主体128的下表面，在一对第一导轨116之间沿X轴方向延伸。气缸130的活塞杆130b的前端与第一移动体112的块126的贯通孔126a嵌合地连结。
作为第一X轴移动机构的气缸130使活塞杆130b进退，由此使第一移动体112相对于第二移动体114沿着第一导轨116在X轴方向上移动。
在第二移动体114的主体128的上表面沿Y轴方向隔开间隔而设置有一对形成有沿X轴方向延伸的槽132a的被引导部件132，并且固定有形成有沿X轴方向延伸的内螺纹134a的块134。
在框体74的顶部84的下表面沿Y轴方向隔开间隔而设置有一对第二导轨118。第二导轨118以滑动自如的方式嵌合于第二移动体114的一对被引导部件132的槽132a，第二移动体114以悬挂在配设于顶部84的下表面的第二导轨118上的状态被支承为能够滑动。
在框体74的顶部84的下方设置有使第二移动体114相对于顶部84在X轴方向上移动的第二X轴移动机构136。图示的实施方式的第二X轴移动机构136具有：滚珠丝杠138，其在一对第二导轨118之间沿X轴方向延伸；以及电动机140，其使滚珠丝杠138进行旋转。滚珠丝杠138与第二移动体114的块134的内螺纹134a螺合，电动机140固定于顶部84的下表面。
第二X轴移动机构136通过滚珠丝杠138将电动机140的旋转运动转换成直线运动并传递至第二移动体114，使第二移动体114相对于顶部84沿着第二导轨118在X轴方向上移动。
图示的实施方式的X轴移动机构12包含作为第一X轴移动机构的气缸130以及具有滚珠丝杠138和电动机140的第二X轴移动机构136。在图示的实施方式中，通过利用作为第一X轴移动机构的气缸130使第一移动体112移动，能够使螺母装卸单元6快速地在X轴方向上前进，并且通过利用第二X轴移动机构136使第二移动体114移动，能够容易地微调整螺母装卸单元6的X轴方向位置。这样，螺母装卸单元6构成为通过第一移动体112和第二移动体114在X轴方向上进出自如。
接着，参照图8至图13对安装有上述切削刀具更换装置2的切削装置170进行说明。
如图8所示，切削装置170具有：卡盘工作台172，其对被加工物进行保持；切削单元174，其安装有对卡盘工作台172所保持的被加工物进行切削的切削刀具；X轴进给机构176，其将卡盘工作台172和切削单元174在X轴方向上进行加工进给；Y轴进给机构178，其将卡盘工作台172和切削单元174在与X轴方向垂直的Y轴方向上进行分度进给；以及Z轴进给机构180，其将切削单元174在与X轴方向和Y轴方向分别垂直的Z轴方向上进行切入进给。
参照图8和图9进行说明，切削装置170具有：X轴可动板184，其在X轴方向上移动自如地设置于基台182(参照图8)的上表面；支柱186，其固定于X轴可动板184的上表面；以及罩板188，其固定于支柱186的上端。在罩板188上形成有圆形开口188a。卡盘工作台172旋转自如地搭载于支柱186的上端，通过罩板188的圆形开口188a而向上方延伸。卡盘工作台172通过内置于支柱186的电动机(未图示)而以Z轴方向为轴心进行旋转。
如图9所示，在卡盘工作台172的上端部分配置有与吸引源(未图示)连接的多孔质的圆形状的吸附卡盘190。在卡盘工作台172中，利用吸引源在吸附卡盘190的上表面上产生吸引力，由此对载置于吸附卡盘190的上表面的被加工物进行吸引保持。这样，在卡盘工作台172中，吸附卡盘190的上表面成为对被加工物进行保持的保持面，保持面被定位在由X轴方向和Y轴方向所限定的XY平面上。另外，在卡盘工作台172的周缘沿周向隔开间隔而配置有多个夹具192。
如图9所示，X轴进给机构176具有：滚珠丝杠198，其与X轴可动板184连结，沿X轴方向延伸；以及电动机200，其使滚珠丝杠198进行旋转。X轴进给机构176通过滚珠丝杠198将电动机200的旋转运动转换成直线运动并传递至X轴可动板184，使X轴可动板184沿着基台182的导轨182a移动，并且将卡盘工作台172在X轴方向上进行加工进给。
如图8所示，切削装置170包含跨越卡盘工作台172而配置的门型的框架202。框架202具有：一对支柱204，它们在Y轴方向上隔开间隔而从基台182的上表面向上方延伸；以及梁206，其架设在一对支柱204的上端之间，沿Y轴方向延伸。
在梁206的一侧的侧面(在图8中为背面侧的侧面)上沿Y轴方向隔开间隔而设置有一对切削单元174。在图示的实施方式的切削装置170中，按照使切削刀具36相对的方式设置有一对切削单元174，能够通过一对切削刀具36同时对卡盘工作台172所保持的被加工物进行切削加工。另外，切削单元174也可以为1个。
如图10所示，各切削单元174具有：矩形状的Y轴可动部件208，其在Y轴方向上移动自如地支承于梁206的一侧的侧面；剖面L字状的Z轴可动部件210，其在Z轴方向上升降自如地支承于Y轴可动部件208；以及主轴壳体212，其固定于Z轴可动部件210的下端。
在Y轴可动部件208的一侧的侧面(在图10中为近前侧的侧面)上沿Z轴方向隔开间隔而形成有沿Y轴方向延伸的一对被引导槽208a，被引导槽208a与在梁206的一侧的侧面上沿上下方向隔开间隔而沿Y轴方向延伸的一对导轨(未图示)滑动自如地连结。
Y轴进给机构178具有：滚珠丝杠214，其在梁206的一侧的侧面上沿Y轴方向延伸；以及电动机216，其使滚珠丝杠214进行旋转。滚珠丝杠214与Y轴可动部件208连结。Y轴进给机构178通过滚珠丝杠214将电动机216的旋转运动转换成直线运动并传递至Y轴可动部件208，将Y轴可动部件208沿着附设于梁206的一侧的侧面的导轨在Y轴方向上进行分度进给。
另外，图示的实施方式的Y轴进给机构178构成为：在电动机216停止时，当在Y轴方向上对主轴壳体212作用规定值以上的按压力时，允许主轴壳体212与Y轴可动部件208一起在Y轴方向上移动。
在Y轴可动部件208的另一侧的侧面(在图10中为背面侧的侧面)上沿Y轴方向隔开间隔而形成有沿Z轴方向延伸的一对导轨(未图示)，Z轴可动部件210具有与Y轴可动部件208的一对导轨滑动自如地连结的一对被引导槽(未图示)。
Z轴进给机构180具有：滚珠丝杠(未图示)，其与Z轴可动部件210连结，沿Z轴方向延伸；以及电动机218，其使该滚珠丝杠进行旋转。Z轴进给机构180通过滚珠丝杠将电动机218的旋转运动转换成直线运动并传递至Z轴可动部件210，将Z轴可动部件210沿着Y轴可动部件208的导轨在Z轴方向上进行切入进给。
参照图11进行说明，在主轴壳体212中，按照以Y轴方向为轴心旋转自如的方式支承有圆柱状的主轴220，并且收纳有使主轴220进行旋转的电动机(未图示)。在主轴220的前端通过螺母222装卸自如地固定有对被加工物进行切削的切削刀具36。
在主轴壳体212的前端安装有覆盖切削刀具36的刀具罩224。刀具罩224具有固定于主轴壳体212的前端的第一罩部件224a以及移动自如地安装于第一罩部件224a的前端的第二罩部件224b。第二罩部件224b构成为通过气缸等适当的致动器(未图示)而在X轴方向上移动，在切削刀具36的更换时被定位于图11所示的打开位置，在切削加工时被定位于图10所示的关闭位置。
如图12所示，在主轴220的前端侧外周面上设置有向径向外侧突出的环状的凸缘226。在凸缘226的前端面的径向内侧部分形成有环状的凹部226a，凸缘226的前端面的外周侧部分成为沿轴向突出的环状的承受部226b。另外，在比凸缘226更靠前端侧的位置设置有从凸缘226的中央突出的凸台部228。在凸台部228的前端部外周面上形成有外螺纹228a。
将凸台部228插入至切削刀具36的中央开口部38a，将凸台部228的外螺纹228a与螺母222螺合(嵌合)，由此切削刀具36被凸缘226的承受部226b和螺母222夹持而装卸自如地固定于凸台部228。另外，在螺母222的侧面上沿周向隔开等间隔而形成有供螺母装卸单元6的螺母保持部50的销72插入的多个销孔222a。
如图8所示，在框架202的梁206的另一侧的侧面(在图8中为近前侧的侧面)上按照在Y轴方向上移动自如的方式安装有对卡盘工作台172所保持的被加工物进行拍摄的一对拍摄单元230，并且安装有使拍摄单元230在Y轴方向上移动的一对移动机构232。
移动机构232具有：滚珠丝杠234，其在梁206的另一侧的侧面上沿Y轴方向延伸；以及电动机236，其使滚珠丝杠234进行旋转。滚珠丝杠234与拍摄单元230连结。而且，移动机构232将电动机236的旋转运动转换成直线运动并传递至拍摄单元230，使拍摄单元230沿着附设于梁206的另一侧的侧面的导轨206a在Y轴方向上移动。拍摄单元230例如是包含拍摄元件或光学系统等的相机。另外，该拍摄单元230也可以为1个。
在使用切削装置170对晶片等被加工物实施切削加工时，首先，将被加工物吸附于卡盘工作台172。接着，利用X轴进给机构176使卡盘工作台172移动至拍摄单元230的下方，并且利用移动机构232调整拍摄单元230的Y轴方向位置。接着，利用拍摄单元230从上方拍摄被加工物而检测被加工物的切削区域。
接着，根据拍摄单元230所检测的被加工物的切削区域，使卡盘工作台172进行旋转，调整被加工物的切削区域相对于切削单元174的切削刀具36的朝向。接着，利用X轴进给机构176使卡盘工作台172在X轴方向上移动，并且利用Y轴进给机构178使主轴壳体212在Y轴方向上移动，将一对切削刀具36定位于被加工物的切削区域的上方。
接着，利用Z轴进给机构180使主轴壳体212下降，使高速旋转的切削刀具36的切刃40切入至被加工物的切削区域，并且一边对切入了切削刀具36的切刃40的部分提供切削水，一边将卡盘工作台172在X轴方向上进行加工进给，由此对被加工物的切削区域实施规定的切削加工。一边利用Y轴进给机构178将主轴壳体212在Y轴方向上进行分度进给，一边适当地重复上述切削加工，对被加工物的所有切削区域实施切削加工。将结束了切削工序的切削加工完成的被加工物搬送至下一工序。
当重复实施切削工序时，切削刀具36发生磨损，当切削刀具36的磨损达到规定量时，无法维持切削精度，因此需要将安装于主轴220的凸台部228的切削刀具36更换成新的切削刀具36。另外，即使在安装于主轴220的凸台部228的切削刀具36的磨损未达到规定量的情况下，有时在对材料与之前实施切削加工的被加工物的材料不同的被加工物实施切削加工时，也需要更换成与被加工物的材料对应的切削刀具36。
在图示的实施方式中，如图13所示，在切削装置170上安装有能够自动地更换切削装置170的切削刀具36的切削刀具更换装置2，以下对使用切削刀具更换装置2更换切削刀具36的方法进行说明。
如图13所示，切削刀具更换装置2配置于切削装置170的X轴方向里侧，能够在之后安装于已经交付给用户的切削装置170。在使用切削刀具更换装置2更换安装于切削装置170的切削刀具36时，首先，使切削刀具保管单元4的无限轨道22进行旋转，将对要搬入到切削装置170的新的切削刀具36进行支承的支承轴24定位于规定位置(例如支承轴24的轨道中的最下端的位置)。
接着，如图14所示，通过与螺母装卸单元6的Z旋转轴46连结的电动机使壳体52进行旋转，由此使安装有刀具保持部48的壳体52的侧壁56沿着X轴方向，使刀具保持部48与切削刀具保管单元4相对。另外，使X轴移动机构12和Z轴移动机构10进行动作，按照能够将上述规定位置的支承轴24的轴部34插入至刀具保持部48的中央开口部60(参照图5)的方式调整刀具保持部48的X轴方向位置和Z轴方向位置。
接着，如图15所示，通过Y轴方向定位机构8使框体74在Y轴方向上移动，将螺母装卸单元6定位于能够通过刀具保持部48保持支承轴24所支承的切削刀具36的作用位置。由此，将上述规定位置的支承轴24的轴部34插入至刀具保持部48的中央开口部60，并且使刀具保持部48的端面58与位于轴部34的前端侧的切削刀具36的端面接触。接着，在刀具保持部48的各吸引孔62产生吸引力，利用刀具保持部48对位于轴部34的前端侧的切削刀具36进行吸引保持。
接着，使Y轴方向定位机构8进行动作，使螺母装卸单元6从切削刀具保管单元4沿Y轴方向离开而定位于退避位置。接着，使螺母装卸单元6的壳体52旋转180°，使吸引保持着切削刀具36的刀具保持部48的相反侧的刀具保持部48与切削刀具保管单元4相对。
接着，使Y轴方向定位机构8进行动作，将螺母装卸单元6定位于能够通过相反侧的刀具保持部48对支承轴24的切削刀具36进行保持的作用位置。接着，在相反侧的刀具保持部48的各吸引孔62中产生吸引力，通过刀具保持部48对位于轴部34的前端侧的切削刀具36进行吸引保持。由此，成为利用4个刀具保持部48中的对置的一对刀具保持部48对新的切削刀具36进行吸引保持的状态。
接着，如图16所示，通过Y轴方向定位机构8使框体74在Y轴方向上移动，并且利用Z轴移动机构10使升降工作台76在Z轴方向上移动。由此，使螺母装卸单元6从切削刀具保管单元4离开而定位于退避位置，并且调整螺母装卸单元6相对于切削装置170的Y轴方向位置和Z轴方向位置。位置调整后的螺母装卸单元6的Y轴方向位置在切削装置170的一对切削单元174之间，位置调整后的螺母装卸单元6的Z轴方向位置在比卡盘工作台172的保持面靠上方的位置。
接着，如图17所示，通过作为第一X轴移动机构的气缸130使第一移动体112在X轴方向上移动，使螺母装卸单元6朝向切削装置170的一对切削单元174之间前进。接着，如图18所示，通过第二X轴移动机构136使第二移动体114在X轴方向上移动，调整螺母装卸单元6相对于一对切削单元174的X轴方向位置。
具体而言，使螺母装卸单元6的一对刀具保持部48所吸引保持的新的一对切削刀具36的中心的X轴方向位置与安装于一对切削单元174的一对切削刀具36的中心的X轴方向位置一致。另外，使切削刀具更换装置2的Z轴移动机构10或切削装置170的Z轴进给机构180进行动作，使刀具保持部48的切削刀具36的中心的Z轴方向位置与切削单元174的切削刀具36的中心的Z轴方向位置一致。
接着，使螺母装卸单元6的壳体52旋转60°，使一对螺母保持部50与一对切削单元174的切削刀具36相对。另外，也可以在使第一、第二移动体112、114前进之前使壳体52旋转60°。
接着，将一对切削单元174各自的刀具罩224的第二罩部件224b定位于打开位置(参照图11)。接着，通过切削装置170的Y轴进给机构178使切削单元174在Y轴方向上移动，使将切削刀具36固定于主轴220的凸台部228的螺母222与螺母保持部50的旋转体66的端面66a接触。于是，螺母保持部50的销72被螺母222按压而收纳于旋转体66的内部，并且将主轴220的凸台部228收纳于旋转体66的中央开口部68。
接着，当利用螺母装卸单元6的驱动部使螺母保持部50的旋转体66进行旋转时，在各销72与螺母222的销孔222a一致时，各销72与销孔222a嵌合，旋转体66的旋转运动经由各销72而传递至螺母222，将螺母222松动。由此，能够将螺母222从切削单元174的凸台部228的外螺纹228a解除螺合(卸下)。另外，在螺母保持部50的各吸引孔70产生吸引力，利用螺母保持部50对所卸下的螺母222进行吸引保持。
接着，通过Y轴进给机构178使切削单元174从螺母装卸单元6分离，并且使螺母装卸单元6的壳体52旋转60°，使未保持着切削刀具36的空的刀具保持部48与切削单元174的切削刀具36相对。
接着，通过Y轴进给机构178使切削单元174与螺母装卸单元6接近，将切削单元174的主轴220的凸台部228插入至刀具保持部48的中央开口部60，并且使空的刀具保持部48的端面58与切削单元174的切削刀具36的端面接触。接着，在刀具保持部48的各吸引孔62产生吸引力，利用刀具保持部48对切削单元174的切削刀具36进行吸引保持。
接着，通过Y轴进给机构178使切削单元174从螺母装卸单元6分离，并且使螺母装卸单元6的壳体52旋转60°，使吸引保持着新的切削刀具36的刀具保持部48与切削单元174的主轴220的凸台部228相对。
接着，通过Y轴进给机构178使切削单元174与螺母装卸单元6接近，将主轴220的凸台部228插入至新的切削刀具36的中央开口部38a，使切削刀具36的端面与主轴220的凸缘226的承受部226b接触。接着，解除刀具保持部48的吸引力，从刀具保持部48向主轴220的凸台部228交接新的切削刀具36。
接着，通过Y轴进给机构178使切削单元174从螺母装卸单元6分离，并且使螺母装卸单元6的壳体52旋转60°，如图19所示，使吸引保持着所卸下的螺母222的螺母保持部50与切削单元174的主轴220的凸台部228相对。
接着，通过Y轴进给机构178使切削单元174与螺母装卸单元6接近，使螺母保持部50所吸引保持的螺母222嵌合于主轴220的凸台部228。接着，使螺母装卸单元6的驱动部进行动作而使螺母222向与将螺母222卸下时相反的方向进行旋转，将螺母222与凸台部228的外螺纹228a螺合。
在将螺母222螺合于凸台部228的外螺纹228a时，与通过螺母222与外螺纹228a螺合而使凸台部228相对于螺母222在Y轴方向上移动的速度(凸台部228和螺母222在Y轴方向上相对地移动的速度)同步地，如图20所示，通过切削装置170的Y轴进给机构178，使具有凸台部228的切削单元174在Y轴方向上移动。该情况下的切削单元174的移动速度为(螺母222的间距)×(螺母222的旋转速度)。
或者也可以在将螺母222螺合于外螺纹228a时，与通过螺母222与外螺纹228a螺合而使螺母222相对于凸台部228在Y轴方向上移动的速度(凸台部228和螺母222在Y轴方向上相对地移动的速度)同步地，通过切削刀具更换装置2的Y轴方向定位机构8，使保持着螺母222的螺母装卸单元6在Y轴方向上移动。该情况下的螺母装卸单元6的移动速度与上述切削单元174同样地为(螺母222的间距)×(螺母222的旋转速度)。
由此，能够利用主轴220的凸缘226的承受部226b与螺母222夹持要安装于切削单元174的新的切削刀具36而将切削刀具36固定于主轴220的凸台部228。
这里，对在将螺母222与凸台部228的外螺纹228a螺合时凸台部228的中心与螺母222的中心发生偏移的情况进行说明。
在凸台部228的中心与螺母222的中心发生偏移的情况下，当通过Y轴进给机构178使切削单元174在Y轴方向上移动而要将螺母222强行地与外螺纹228a螺合时，螺母222无法适当地啮合于外螺纹228a，因此会在Y轴方向上对螺母装卸单元6和主轴壳体212作用规定值以上的按压力。
如上所述，切削刀具更换装置2的Y轴方向定位机构8构成为：在电动机96停止时，当在Y轴方向上对螺母装卸单元6作用规定值以上的按压力时，允许螺母装卸单元6与框体74一起在Y轴方向上移动。
因此，在凸台部228的中心与螺母222的中心发生偏移的情况下，即使通过一边使螺母222进行旋转一边使具有凸台部228的切削单元174在Y轴方向上移动而要将螺母222强行地螺合于外螺纹228a，螺母装卸单元6也会由于按压力移动而从切削单元174退避，因此螺母222不会螺合于外螺纹228a。
另外，如上所述，切削装置170的Y轴进给机构178构成为：在电动机216停止时，当在Y轴方向上对主轴壳体212作用规定值以上的按压力时，允许主轴壳体212与Y轴可动部件208一起在Y轴方向上移动。
因此，在凸台部228的中心与螺母222的中心发生偏移的情况下，即使通过一边使螺母222进行旋转一边与上述相反地使保持着螺母222的螺母装卸单元6在Y轴方向上移动而要将螺母222强行地螺合于外螺纹228a，切削单元174的主轴壳体212也由于按压力移动而从螺母装卸单元6退避，因此螺母222不会螺合于外螺纹228a。
因此，根据图示的实施方式，在凸台部228的中心与螺母222的中心发生偏移的情况下，螺母222不会螺合于凸台部228的外螺纹228a，因此能够防止在外螺纹228a与螺母222之间产生卡住，并且能够减轻施加于螺母222的负荷。
另外，优选构成为在螺母222未螺合于外螺纹228a的情况下对操作者发出警告。关于警告，例如可以通过在附设于切削刀具更换装置2或切削装置170的监视器上显示出警告画面而执行，或者也可以通过从附设于切削刀具更换装置2或切削装置170的扬声器发出警告音而执行。另外，在螺母保持部50的旋转体66的旋转持续规定时间以上的情况下，能够判定为螺母222未螺合于外螺纹228a。
返回对切削刀具36的更换方法的说明。在将螺母222螺合于凸台部228的外螺纹228a之后，解除螺母保持部50的吸引力。接着，将切削单元174的刀具罩224的第二罩部件224b定位于关闭位置。另外，关于如上所述的螺母222和切削刀具36的卸下、安装，可以对一对切削单元174同时进行，也可以分别进行。
接着，使第一、第二移动体112、114后退，并且使螺母装卸单元6的壳体52旋转60°，使所卸下的一对切削刀具36中的一方与切削刀具保管单元4相对。另外，使切削刀具保管单元4的无限轨道22进行旋转，将未支承切削刀具36的空的支承轴24定位于规定位置(例如支承轴24的轨道中的最下端的位置)。
接着，使X轴移动机构12和Z轴移动机构10进行动作，按照能够将上述规定位置的支承轴24的轴部34插入至刀具保持部48所吸引保持的一方的切削刀具36的中央开口部38a的方式调整刀具保持部48的X轴方向位置和Z轴方向位置。
接着，通过Y轴方向定位机构8使框体74在Y轴方向上移动，将上述规定位置的支承轴24的轴部34插入至刀具保持部48所吸引保持的一方的切削刀具36的中央开口部38a，并且使一方的切削刀具36的端面与支承轴24的基部32的端面接触。接着，解除刀具保持部48的吸引力，将所卸下的一对切削刀具36中的一方交接至支承轴24。
另外，通过Y轴方向定位机构8使螺母装卸单元6从切削刀具保管单元4分离，并且使螺母装卸单元6的壳体52旋转180°，使吸引保持着所卸下的一对切削刀具36中的另一方的相反侧的刀具保持部48与切削刀具保管单元4相对。接着，通过Y轴方向定位机构8使框体74在Y轴方向上移动，将上述规定位置的支承轴24的轴部34插入至相反侧的刀具保持部48所吸引保持的另一方的切削刀具36的中央开口部38a，并且使另一方的切削刀具36的端面与支承轴24所支承的切削刀具36的端面接触。接着，解除刀具保持部48的吸引力，将所卸下的一对切削刀具36中的另一方交接至支承轴24。这样，能够使用切削刀具更换装置2更换切削装置170的切削刀具36。
如上所述，在图示的实施方式中，在将螺母222螺合于凸台部228的外螺纹228a时，与通过螺母222的螺合而在Y轴方向上移动的速度同步地使螺母装卸单元6或切削单元174的主轴壳体212中的一方在Y轴方向上移动，螺母装卸单元6或切削单元174的主轴壳体212中的另一方在Y轴方向上自由(能够移动、能够退避)，因此在凸台部228的中心与螺母222的中心发生偏移的情况下，螺母222不与凸台部228的外螺纹228a螺合，能够防止在外螺纹228a与螺母222之间产生卡住，并且能够减轻施加于螺母222的负荷。

Claims (2)

1.一种切削刀具更换装置，其安装于切削装置，能够相对于切削单元装卸切削刀具，该切削装置包含：
卡盘工作台，其对被加工物进行保持；
所述切削单元，其安装有对该卡盘工作台所保持的被加工物进行切削的切削刀具；
X轴进给机构，其将该卡盘工作台和该切削单元在X轴方向上进行加工进给；以及
Y轴进给机构，其将该卡盘工作台和该切削单元在与X轴方向垂直的Y轴方向上进行分度进给，
其中，
该切削单元构成为具有在前端配设有凸缘的主轴，将切削刀具的中央开口部插入至从该凸缘的中央突出的凸台部，使螺母与形成于该凸台部的端部的外螺纹螺合，由此能够安装切削刀具，
该切削刀具更换装置包含螺母装卸单元，该螺母装卸单元具有对螺母进行保持的螺母保持部和使该螺母保持部进行旋转的驱动部，
在将螺母与形成于该凸台部的端部的外螺纹螺合时，与通过螺母的螺合而使该凸台部和螺母在Y轴方向上相对地移动的速度同步地使该螺母装卸单元或该切削单元中的一方在Y轴方向上移动，在作用有规定值以上的按压力的情况下，该螺母装卸单元或该切削单元中的另一方在Y轴方向上退避。
2.根据权利要求1所述的切削刀具更换装置，其中，
在螺母未螺合的情况下，发出警告。
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