DE102020206016A1

DE102020206016A1 - Schneidvorrichtung

Info

Publication number: DE102020206016A1
Application number: DE102020206016.9A
Authority: DE
Inventors: Zhibo Su; Kazuki TERADA
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2020-11-19
Also published as: JP7341602B2; KR20200131176A; US20200361109A1; US11267155B2; CN111923259A; JP2020185635A; SG10202003857QA; TW202103843A

Abstract

Eine Schneidvorrichtung weist eine Klingenwechselvorrichtung zum Wechseln einer an einer Spindel einer ersten Schneideinheit angebrachten Schneidklinge und zum Wechseln einer an einer Spindel einer zweiten Schneideinheit angebrachten Schneidklinge auf. Die Klingenwechselvorrichtung weist eine Mutteranbring- und -abnehmeinheit zum Anbringen und Abnehmen einer Mutter in der ersten und der zweiten Schneideinheit und eine Klingenanbring- und -abnehmeinheit zum Anbringen und Abnehmen der Schneidklinge in sowohl der ersten als auch der zweiten Schneideinheit auf. Die Mutteranbring- und -abnehmeinheit weist einen Drehschaft, einen an einem Ende des Drehschafts befestigten ersten Mutterdrehabschnitt, einen am anderen Ende des Drehschafts befestigten zweiten Mutterdrehabschnitt, einen Motor und eine mit dem Motor und dem Drehschaft verbundene Leistungsübertragungseinheit auf.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks.
Beschreibung der verwandten Technik
In einem Bauelementchipherstellungsprozess wird ein Wafer mit mehreren Bauelementen an der vorderen Seite benutzt. Das heißt, dass die vordere Seite des Wafers durch mehrere sich kreuzende Teilungslinien (Straßen) geteilt ist, um dadurch mehrere getrennte Bereiche zu definieren, in denen die mehreren Bauelemente wie beispielsweise integrierte Schaltkreise (ICs) und Large-Scale-Integration (LSI)-Schaltkreise jeweils ausgebildet sind. Durch ein Teilen des Wafers entlang der Teilungslinien können mehrere Bauelementchips, welche die mehreren Bauelemente aufweisen, erhalten werden.
Beispielsweise wird eine Schneidvorrichtung benutzt, um den Wafer zu teilen. Die Schneidvorrichtung weist einen Einspanntisch zum Halten des Wafers und eine Schneideinheit zum Schneiden des am Einspanntisch gehaltenen Wafers auf. Die Schneideinheit weist eine Spindel (Drehschaft) und eine an der Spindel angebrachte ringförmige Schneidklinge zum Schneiden des Wafers auf. Die Schneidklinge ist unter Benutzung einer Mutter am vorderen Endabschnitt der Spindel befestigt. Durch ein Drehen der an der Spindel der Schneideinheit angebrachten Schneidklinge und ein Zuführen der Schneideinheit zum Einspanntisch hin wird der Wafer durch die Schneidklinge geschnitten und geteilt. Es gibt einen Fall, in dem das, was als eine Schneidvorrichtung vom einander zugewandten Doppeltyp bezeichnet wird, mit einem Paar Schneideinheiten benutzt wird, um den Wafer zu schneiden. In der Schneidvorrichtung vom einander zugewandten Doppeltyp sind Schneidklingen einander gegenüber angeordnet. Die Benutzung einer solchen Schneidvorrichtung vom einander zugewandten Doppeltyp ermöglicht es, dass zwei Arten von Schneidvorgängen mit unterschiedlichen Schneidbedingungen gleichzeitig durchgeführt werden. Die Schneidbedingungen beinhalten die Art der Schneidklinge und die Tiefe eines Schnittes im Wafer.
Die Schneidklinge wird während des Schneidens des Wafers abgenutzt und wird deswegen periodisch gewechselt. Bei einem Wechseln der Schneidklinge wird zunächst die die (alte) Schneidklinge befestigende Mutter gelöst und entfernt. Danach wird die Schneidklinge von der Spindel entfernt. Danach wird eine neue Schneidklinge am vorderen Endabschnitt der Spindel angebracht und als nächstes durch die Mutter befestigt. In dem Fall, dass ein solcher Vorgang eines Wechselns der Schneidklinge manuell durchgeführt wird, werden Zeit und Aufwand aufgewendet. Ferner besteht in diesem Fall eine Möglichkeit, dass ein Bediener die Schneidklinge oder die Mutter während des Vorgangs versehentlich fallen lässt. Um mit diesem Problem umzugehen, sind Versuche unternommen worden, diesen Vorgang eines Wechselns der Schneidklinge zu automatisieren. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007 - 229843 offenbart eine in einer Schneidvorrichtung vom einander zugewandten Doppeltyp vorgesehene Klingenwechselvorrichtung, die ausgestaltet ist, um den Vorgang eines Wechselns der Schneidklinge automatisch durchzuführen. Diese Klingenwechselvorrichtung weist einen Mechanismus (Klingenanbring- und Abnehm-Einheit) zum Anbringen und Abnehmen der Schneidklinge und einen Mechanismus (Mutteranbring- und Abnehm-Einheit) zum Anbringen und Abnehmen der Mutter zum Befestigen der Schneidklinge am vorderen Endabschnitt der Spindel auf.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die in der Schneidvorrichtung vom einander zugewandten Doppeltyp vorgesehene Klingenwechselvorrichtung weist ein Paar jeweils dem Paar Schneideinheiten entsprechende Mutterdrehabschnitte auf. Die die in einer der zwei Schneideinheiten angebrachte Schneidklinge befestigende Mutter wird durch einen der zwei Mutterdrehabschnitte gehalten und gedreht und die die in der anderen Schneideinheit angebrachte Schneidklinge befestigende Mutter wird durch den anderen Mutterdrehabschnitt gehalten und gedreht. Ferner ist ein Paar Motoren mit dem Paar Mutterdrehabschnitte verbunden, um diese zu drehen. Allerdings weist jeder Motor zum Drehen jedes Mutterdrehabschnitts eine beachtliche Größe und ein beachtliches Gewicht auf. Demgemäß erhöhen sich die Größe und das Gewicht der Klingenwechselvorrichtung in der Ausgestaltung, in der das Paar Motoren mit dem Paar Mutterdrehabschnitte verbunden ist. Ferner müssen bei einem Ausgestalten und Betätigen einer solchen Klingenwechselvorrichtung mehrere Motoren vorbereitet werden und deswegen wird eine Instandhaltung benötigt, was eine Erhöhung der Kosten verursacht.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schneidvorrichtung bereitzustellen, die eine Klingenwechselvorrichtung aufweist, die hinsichtlich ihrer Größe, ihres Gewichts oder ihrer Kosten reduziert werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schneidvorrichtung bereitgestellt, aufweisend: einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks, ein Paar erster und zweiter Schneideinheiten zum Schneiden des am Einspanntisch gehaltenen Werkstücks, wobei sowohl die erste als auch die zweite Schneideinheit eine Spindel und eine an der Spindel angebrachte Schneidklinge aufweist, und eine Klingenwechselvorrichtung zum Wechseln der an der Spindel der ersten Schneideinheit angebrachten Schneidklinge und zum Wechseln der an der Spindel der zweiten Schneideinheit angebrachten Schneidklinge auf, wobei die Klingenwechselvorrichtung aufweist: eine Mutteranbring- und -abnehmeinheit zum Anbringen und Abnehmen einer Mutter zum Befestigen der Schneidklinge an der Spindel sowohl in der ersten als auch in der zweiten Schneideinheit, und eine Klingenanbring- und -abnehmeinheit zum Anbringen der Schneidklinge an der Spindel in sowohl der ersten als auch der zweiten Schneideinheit und zum Abnehmen der Schneidklinge von der Spindel in sowohl der ersten als auch der zweiten Schneideinheit, wobei die Mutteranbring- und -abnehmeinheit aufweist: einen Drehschaft, einen an einem Ende des Drehschafts befestigten ersten Mutterdrehabschnitt zum Halten und Drehen der Mutter zum Befestigen der Schneidklinge an der Spindel der ersten Schneideinheit, einen am anderen Ende des Drehschafts befestigten zweiten Mutterdrehabschnitt zum Halten und Drehen der Mutter zum Befestigen der Schneidklinge an der Spindel der zweiten Schneideinheit, einen Motor, und eine mit dem Motor und dem Drehschaft verbundene Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen der Leistung des Motors zum Drehschaft, um dadurch den Drehschaft zu drehen.
Bevorzugt ist die Drehachse des ersten Mutterdrehabschnitts mit der Drehachse des zweiten Mutterdrehabschnitts ausgerichtet. Bevorzugt weist die Leistungsübertragungseinheit eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung auf, um die Drehgeschwindigkeit des Drehschafts kleiner auszugestalten als die Drehgeschwindigkeit des Motors, wodurch das Drehmoment sowohl des ersten Mutterdrehabschnitts als auch des zweiten Mutterdrehabschnitts größer als das Drehmoment des Motors ausgestaltet wird.
Weiter bevorzugt weist die Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung ein Kegelgetriebe oder ein Hypoid-Getriebe auf.
Die Schneidvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist die Klingenwechselvorrichtung zum Wechseln der Schneidklinge auf. Die Klingenwechselvorrichtung weist den Motor, den Drehschaft, den an einem Ende des Drehschafts befestigten ersten Mutterdrehabschnitt, den am anderen Ende des Drehschafts befestigten zweiten Mutterdrehabschnitt und die Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen der Leistung des Motors zum Drehschaft auf. Die Klingenwechselvorrichtung kann die Leistung des Motors durch die Leistungsübertragungseinheit und den Drehschaft zu dem ersten Mutterdrehabschnitt und dem zweiten Mutterdrehabschnitt übertragen. Das heißt, dass die zwei Mutterdrehabschnitte durch einen einzelnen Motor angetrieben werden können. Demgemäß ist es nicht notwendig, einzelne Motoren für den ersten Mutterdrehabschnitt und den zweiten Mutterdrehabschnitt bereitzustellen, so dass die Größe, das Gewicht oder die Kosten der Klingenwechselvorrichtung reduziert werden können.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden ersichtlicher und die Erfindung selbst wird am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht, die eine Schneidvorrichtung darstellt;
2 ist eine Perspektivansicht, die eine Schneideinheit darstellt;
3 ist eine Perspektivansicht, die eine Anbring- und Abnehm-Einheit darstellt;
4 ist eine Perspektivansicht, die eine Leistungsübertragungseinheit darstellt; und
5 ist eine Perspektivansicht, die das Innere der Leistungsübertragungseinheit darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Zunächst wird eine Schneidvorrichtung 2 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben werden. 1 ist eine Perspektivansicht der Schneidvorrichtung 2.
Wie in 1 dargestellt ist, weist die Schneidvorrichtung 2 ein Basisgehäuse 4 zum Tragen von unterschiedlichen Komponenten der Schneidvorrichtung 2 auf. Eine rechteckige Öffnung 4a ist an der oberen Oberfläche des Basisgehäuses 4 an einem linken vorderen Eckabschnitt davon ausgebildet. Ein Kassettentragtisch 6 ist in der rechteckigen Öffnung 4a so vorgesehen, dass er vertikal durch einen (nicht dargestellten) Anhebemechanismus bewegbar ist. Eine Kassette 8 ist eingerichtet, um an der oberen Oberfläche des Kassettentragtischs 6 angebracht zu werden. Die Kassette 8 ist in der Lage, mehrere Werkstücke 11 zu speichern. In 1 ist der Umriss der Kassette 8 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Jedes Werkstück 11 ist ein aus einem Halbleiter wie beispielsweise Silizium ausgebildeter scheibenförmiger Wafer.
Mehrere sich kreuzende Teilungslinien (Straßen) sind an der vorderen Seite des Werkstücks 11 ausgebildet, um dadurch mehrere getrennte Bereiche zu definieren, in denen mehrere Bauelemente wie beispielsweise ICs und mikroelektromechanische Systembauelemente (MEMSs) ausgebildet sind. Durch ein Benutzen der Schneidvorrichtung 2, um das Werkstück 11 entlang der Teilungslinien zu schneiden, kann das Werkstück 11 in mehrere die mehreren Bauelemente aufweisende Bauelementchips geteilt werden. Ein kreisförmiges Haftband 13 ist an der hinteren Seite des Werkstücks 11 angebracht. Das Haftband 13 weist Durchmesser auf, der größer als derjenige des Werkstücks 11 ist. Das Haftband ist beispielsweise aus einem Kunststoff ausgebildet. Das Werkstück 11 ist an einem zentralen Abschnitt des Haftbands 13 positioniert. Ein ringförmiger Rahmen 15 mit einer kreisförmigen zentralen Öffnung ist an einem Umfangsabschnitt des Haftbands 13 angebracht. Die zentrale Öffnung des Rahmens 15 weist einen Durchmesser auf, der größer als derjenige des Werkstücks 11 ist. Demgemäß wird das Werkstück 11 durch das Haftband 13 vom Rahmen 15 auf eine solche Weise getragen, dass das Werkstück 11 in der zentralen Öffnung des Rahmens 15 angeordnet ist. Auf diese Weise wird das durch das Haftband 13 vom Rahmen 15 getragene Werkstück 11 in der Kassette 8 gespeichert. Das Werkstück 11 ist hinsichtlich eines Materials, einer Form, einer Struktur, einer Größe etc. nicht beschränkt. Beispielsweise könnte das Werkstück 11 ein aus beliebigen anderen Halbleitern als Silizium ausgebildeter Wafer sein. Ferner könnte der Wafer aus beliebigen anderen Materialien, wie beispielsweise Keramik, Kunststoff und Metall, ausgebildet sein. Ferner sind die am Werkstück 11 ausgebildeten Bauelemente hinsichtlich einer Art, einer Anzahl, einer Form, einer Struktur, einer Größe, einer Gestalt etc. nicht beschränkt. Ferner könnte das Werkstück 11 keine Bauelemente aufweisen. Ferner könnte das Werkstück 11 nicht durch den Rahmen 15 getragen sein. Ferner könnte das Haftband 13 nicht am Werkstück 11 angebracht sein.
Eine rechteckige Öffnung 4b ist an der oberen Oberfläche des Basisgehäuses 4 an der rechten Seite der rechteckigen Öffnung 4a ausgebildet. Die rechteckige Öffnung 4b ist in der durch einen Pfeil X dargestellten X-Richtung (Längsrichtung oder Arbeitszuführrichtung) länglich. Innerhalb der rechteckigen Öffnung 4b sind ein Bewegungsmechanismus 10 vom Kugelgewindespindeltyp und eine staubdichte Abdeckung 12 zum teilweisen Bedecken der oberen Seite des Bewegungsmechanismus 10 vorgesehen. Der Bewegungsmechanismus 10 weist einen (nicht dargestellten) Kugelgewindespindelmechanismus und einen bewegbaren Tisch 10a auf, der eingerichtet ist, um durch den Kugelgewindespindelmechanismus in der X-Richtung bewegt zu werden.
Ein Einspanntisch (Haltetisch) 14 zum Halten des Werkstücks 11 ist am bewegbaren Tisch 10a vorgesehen. Der Einspanntisch 14 ist mit einer (nicht dargestellten) Drehantriebsquelle wie beispielsweise einem Motor verbunden, so dass der Einspanntisch 14 um eine sich in der durch einen Pfeil Z dargestellten Z-Richtung (vertikale Richtung oder Schneidzuführrichtung) erstreckende vertikale Achse drehbar ist. Der Einspanntisch 14 ist durch einen Betrieb des Bewegungsmechanismus 10 (Bearbeitungszuführbetrieb) in der X-Richtung bewegbar. Der Einspanntisch 14 weist eine obere Oberfläche als eine Halteoberfläche 14a zum Halten des Werkstücks 11 auf. Die Halteoberfläche 14a ist durch eine (nicht dargestellte) Ansaugleitung mit einer (nicht dargestellten) Vakuumquelle verbunden. Diese Ansaugleitung ist innerhalb des Einspanntischs 14 ausgebildet. Mehrere Klemmen 16 zum Klemmen des das Werkstück 11 tragenden Rahmens 15 sind am äußeren Umfang des Einspanntischs 14 vorgesehen. Der Rahmen 15 wird so geklemmt, dass er durch die Klemmen 16 gehalten wird.
Ein Paar paralleler Führungsschienen 18 ist oberhalb der Öffnung 4b so vorgesehen, dass sie sich in der durch einen Pfeil Y dargestellten Y-Richtung (seitliche Richtung oder Indexrichtung) erstrecken. Die Führungsschienen 18 sind in der X-Richtung zueinander hin und voneinander weg bewegbar. Jede Führungsschiene 18 weist einen L-förmigen Querschnitt auf eine solche Weise auf, dass sie eine horizontale Oberfläche zum Tragen des Rahmens 15 daran und eine zur horizontalen Oberfläche senkrechte vertikale Oberfläche aufweist. Die Führungsschienen 18 sind auf eine solche Weise angeordnet, dass die jeweiligen vertikalen Oberflächen einander in der X-Richtung gegenüber angeordnet sind. Die Führungsschienen 18 entsprechen einem Übergangsanordnungsbereich zum vorübergehenden Anordnen des Werkstücks 11 und wirken, um den das Werkstück 11 tragenden Rahmen 15 auf eine solche Weise zu tragen, dass der äußere Umfang des Rahmens 15 in der X-Richtung mit den vertikalen Oberflächen der Führungsschienen 18 in Kontakt gebracht wird. Somit wird das vom Rahmen 15 getragene Werkstück 11 durch die Führungsschienen 18 an einer vorgegebenen Position angeordnet (Positioniervorgang).
Eine doppelsäulenartige erste Tragstruktur 20 ist an der oberen Oberfläche des Basisgehäuses 4 so vorgesehen, dass sie die Öffnung 4b überspannt. Eine Schiene 22 ist an der vorderen Oberfläche der ersten Tragstruktur 20 (an der Seite, an der die Führungsschienen 18 vorliegen) so befestigt, dass sie sich in der Y-Richtung erstreckt. Eine Halteeinheit 26 ist durch einen Bewegungsmechanismus 24 mit der Schiene 22 verbunden.
Die Halteeinheit 26 ist eingerichtet, um mit der oberen Oberfläche des Rahmens 15 in Kontakt zu kommen und dadurch den Rahmen 15 unter Ansaugung zu halten. Der Bewegungsmechanismus 24 wirkt so, dass er die Halteeinheit 26 vertikal bewegt und auch die Halteeinheit 26 in der Y-Richtung entlang der Schiene 22 bewegt. Die Halteeinheit 26 wirkt so, dass sie den Rahmen 15 in dem Zustand unter Ansaugung hält, in dem das vom Rahmen 15 getragene Werkstück 11 durch die Führungsschienen 18 positioniert ist, und als nächstes das Werkstück 11 zum Einspanntisch 14 überträgt. Die Halteeinheit 26 weist einen Handhabungsmechanismus 26a zum Handhaben des das Werkstück 11 tragenden Rahmens 15 auf. Der Handhabungsmechanismus 26a ist am linken Ende der Halteeinheit 26 (an der Seite, an der die Öffnung 4a vorliegt) vorgesehen. Der Handhabungsmechanismus 26a ist so ausgestaltet, dass er den Rahmen 15 hält (fasst). Das heißt, dass der das in der Kassette 8 gespeicherte Werkstück 11 tragende Rahmen 15 durch den Handhabungsmechanismus 26a gehalten wird, und dass die Halteeinheit 26 als nächstes in der Y-Richtung bewegt wird, um dadurch das Werkstück 11 vor einem Schneiden von der Kassette 8 zu den Führungsschienen 18 zu übertragen. Umgekehrt wird der das an den Führungsschienen 18 angeordnete Werkstück 11 tragende Rahmen 15 durch den Handhabungsmechanismus 26a gehalten und die Halteeinheit 26 wird als nächstes in der Y-Richtung bewegt, um dadurch das Werkstück 11 nach einem Schneiden von den Führungsschienen 18 zur Kassette 8 zu übertragen.
Ferner ist eine Schiene 28 an der vorderen Oberfläche der ersten Tragstruktur 20 so befestigt, dass sie sich in der Y-Richtung erstreckt. Eine Halteeinheit 32 ist durch einen Bewegungsmechanismus 30 mit der Schiene 28 verbunden. Die Halteeinheit 32 ist eingerichtet, um mit der oberen Oberfläche des Rahmens 15 in Kontakt zu kommen und dadurch den Rahmen 15 unter Ansaugung zu halten. Der Bewegungsmechanismus 30 wirkt so, dass er die Halteeinheit 32 vertikal bewegt und auch die Halteeinheit 32 entlang der Schiene 28 in der Y-Richtung bewegt.
Eine zweite Tragstruktur 34 vom Doppelsäulen-Typ ist an der oberen Oberfläche des Basisgehäuses 4 hinter der ersten Tragstruktur 20 so angeordnet, dass sie die Öffnung 4b überspannt. Ein Paar Bewegungsmechanismen 36a und 36b ist an der vorderen Oberfläche der zweiten Tragstruktur 34 (an der Seite, an der die erste Tragstruktur 20 vorliegt) an einem Paar Säulenabschnitte davon befestigt. Eine Schneideinheit 38a (erste Schneideinheit) ist am unteren Ende des Bewegungsmechanismus 36a vorgesehen und eine Schneideinheit 38b (zweite Schneideinheit) ist am unteren Ende des Bewegungsmechanismus 36b vorgesehen. Der Bewegungsmechanismus 36a dient dazu, die Schneideinheit 38a in der Y-Richtung und der Z-Richtung zu bewegen, wodurch die Y-Position und die Z-Position der Schneideinheit 38a in der Y-Richtung bzw. der Z-Richtung eingestellt wird. Ähnlich dient der Bewegungsmechanismus 36b dazu, die Schneideinheit 38b in der Y-Richtung und der Z-Richtung zu bewegen, wodurch die Y-Position und die Z-Position der Schneideinheit 38b in der Y-Richtung bzw. der Z-Richtung eingestellt werden.
2 ist eine Perspektivansicht, welche die Schneideinheit 38a darstellt. Wie in 2 dargestellt ist, weist die Schneideinheit 38a ein hohles zylindrisches Gehäuse 70 auf. Eine feste zylindrische Spindel (Drehschaft) 72 ist im Gehäuse 70 drehbar getragen. Ein vorderer Endabschnitt (ein Endabschnitt) der Spindel 72 steht vom Gehäuse 70 so vor, dass er freiliegt. Eine Anbringung 74 ist an diesem vorderen Endabschnitt der Spindel 72 befestigt. Die Anbringung 74 ist in einer Seitenansicht kreisförmig. Eine (nicht dargestellte) Drehantriebsquelle wie beispielsweise ein Motor ist mit einem Basisendabschnitt (dem anderen Endabschnitt) der Spindel 72 verbunden, um die Spindel 72 zu drehen.
Die Anbringung 74 weist einen scheibenförmigen Flanschabschnitt 76 und einen von der vorderen Oberfläche 76a des Flanschabschnitts 76 an einem zentralen Abschnitt davon vorstehenden festen zylindrischen Tragschaft 78 auf. Ein ringförmiger Vorsprung 76b ist an der vorderen Oberfläche 76a des Flanschabschnitts 76 an einem Umfangsabschnitt davon ausgebildet. Der vordere Endabschnitt des Vorsprungs 76b ist im Wesentlichen zur vorderen Oberfläche 76a des Flanschabschnitts 76 parallel. Ein Gewindeabschnitt 78a ist an der äußeren Umfangsoberfläche des Tragschafts 78 ausgebildet. Eine Vertiefung 78b ist an der vorderen Endoberfläche des Tragschafts 78 an einem zentralen Abschnitt davon ausgebildet. Eine ringförmige Schneidklinge 80 zum Schneiden des Werkstücks 11 ist am Tragschaft 78 der Anbringung angebracht.
Die Schneidklinge 80 weist eine ringförmige Basis 82 und einen entlang des äußeren Umfangs der Basis 82 ausgebildeten ringförmigen Schneidrand 84 auf. Die Basis 82 weist ein kreisförmiges zentrales Loch 82a auf. Ein ringförmiger Vorsprung 82b ist um die Öffnung 82a der Basis 82 so ausgebildet, dass er von der vorderen Oberfläche der Basis 82 vorsteht. Der Vorsprung 82b der Basis 82 dient als ein bei einem Anbringen oder Abnehmen der Schneidklinge 80 zu greifender Greifabschnitt, wie im Folgenden beschrieben wird. Der Schneidrand 84 ist durch ein Binden von abrasiven Körnern, wie beispielsweise diamantenen abrasiven Körnern, mit einer Nickelbeschichtungsschicht als ein Bindemittel ausgebildet. Allerdings sind die abrasiven Körner und das Bindemittel zum Ausbilden des Schneidrandes 84 nicht beschränkt und können beispielsweise gemäß dem Material des Werkstücks 11 und Details hinsichtlich des Schneidens geeignet gewählt werden.
Eine ringförmige Mutter 86 zum Befestigen der Schneidklinge 80 wird am Gewindeabschnitt 78a des Tragschafts 78 eingeschraubt. Die Mutter 86 weist eine kreisförmige zentrale Öffnung 86a mit einem dem Durchmesser des Tragschafts 78 entsprechenden Durchmesser auf. Die Öffnung 86a der Mutter 86 weist ein dem Gewindeabschnitt 78a des Tragschafts 78 entsprechendes Innengewinde auf. Das heißt, dass das Innengewinde der Öffnung 86a der Mutter 86 eingerichtet ist, um in den Gewindeabschnitt 78a des Tragschafts 78 einzugreifen. Ferner weist die Mutter 86 mehrere Durchgangslöcher 86b (z. B. vier Durchgangslöcher, wie dargestellt), die sich in der axialen Richtung der Mutter 86 (entlang der Dicke der Mutter 86) erstrecken, auf. Die Durchgangslöcher 86b sind entlang des äußeren Umfangs der Mutter 86 in im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet.
Die Schneidklinge 80 wird auf die folgende Weise an der Spindel 72 angebracht. Zunächst wird die Schneidklinge 80 auf eine solche Weise an der Anbringung 74 angebracht, dass der Tragschaft 78 der Anbringung 74 durch die Öffnung 82a der Basis 82 der Schneidklinge 80 eingeführt wird. Danach wird die Mutter 86 mit dem Gewindeabschnitt 78a des Tragschafts 78 in Schraubeingriff gebracht, bis die Mutter 86 eingeschraubt ist. Demgemäß wird die Basis 82 der Schneidklinge 80 sicher zwischen der Mutter 86 und der vorderen Endoberfläche des Vorsprungs 76b des Flanschabschnitte 76 der Anbringung 74 gehalten. Auf diese Weise wird die Schneidklinge 80 am vorderen Endabschnitt der Spindel 72 angebracht.
Während die Schneideinheit 38a unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden ist, ist die Ausgestaltung der Schneideinheit 38b derjenigen der Schneideinheit 38a ähnlich. Die in der Schneideinheit 38a angebrachte Schneidklinge 80 und die in der Schneideinheit 38b angebrachte Schneidklinge 80 sind einander in der Y-Richtung gegenüber angeordnet. Wenn auch nicht dargestellt, ist jede der Schneideinheiten 38a und 38b mit einer Düse zum Zuführen eines Schneidfluids wie beispielsweise Reinwasser zum Werkstück 11 und der Schneidklinge 80 versehen.
Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Abbildungseinheit (Kamera) 40 zum Abbilden des am Einspanntisch 14 gehaltenen Werkstücks 11 neben der Schneideinheit 38a vorgesehen. Ähnlich ist eine weitere Abbildungseinheit 40 neben der Schneideinheit 38b vorgesehen. Eine durch die Abbildungseinheit 40 für die Schneideinheit 38a erhaltene Abbildung wird bei einer Ausrichtung zwischen dem am Einspanntisch 14 gehaltenen Werkstück 11 und der Schneideinheit 38a benutzt. Ähnlich wird eine durch die Abbildungseinheit 40 für die Schneideinheit 38b erhaltene Abbildung bei einer Ausrichtung zwischen dem Werkstück 11 und der Schneideinheit 38b verwendet.
Das Werkstück 11 wird durch ein Betätigen der Schneideinheiten 38a und 38b auf die folgende Weise geschnitten. Das Werkstück 11 wird durch das Haftband 13 am Einspanntisch 14 platziert und der Rahmen 15 wird durch die Klemmen 16 befestigt. In diesem Zustand wird ein von der Vakuumquelle erzeugtes Vakuum auf die Halteoberfläche 14a de Einspanntischs 14 aufgebracht, um dadurch das Werkstück 11 durch das Haftband 13 an der Halteoberfläche 14a unter Ansaugung zu halten. Danach wird jede Schneidklinge 80 gedreht und zugeführt, um das Werkstück 11 zu schneiden, während Schneidfluid in Richtung zum Werkstück 11 zugeführt wird. Auf diese Weise wird das Werkstück 11 durch jede Schneidklinge 80 geschnitten.
Eine Reinigungseinheit 42 zum Reinigen des von jeder Schneidklinge 80 geschnittenen Werkstücks 11 ist an der rechten Seite der Öffnung 4b (an der Seite gegenüber der Öffnung 4a) vorgesehen. Die Reinigungseinheit 42 weist einen Drehtisch 44 zum Halten des Werkstücks 11 in einem im Basisgehäuse 4 definierten zylindrischen Reinigungsraum auf. Eine (nicht dargestellte) Drehantriebsquelle ist mit dem unteren Ende des Drehtischs 44 verbunden, um den Drehtisch 44 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu drehen. Eine Düse 46 zum Sprühen eines Reinigungsfluids zum am Drehtisch 44 gehaltenen Werkstück 11 hin ist über dem Drehtisch 44 vorgesehen. Beispielsweise ist das Reinigungsfluid ein durch ein Mischen von Wasser und Luft erhaltenes Mischfluid. Das Werkstück 11 wird durch ein Betätigen der Reinigungseinheit 42 auf die folgende Weise gereinigt. Das Werkstück 11 wird zunächst unter Ansaugung am Drehtisch 44 gehalten und Fluid wird von der Düse 46 zum Werkstück 11 hin gesprüht, um dadurch das Werkstück 11 zu reinigen.
Auf diese Weise wird das von den Schneideinheiten 38a und 38b geschnittene Werkstück 11 durch eine Betätigung der Halteeinheit 32 zur Reinigungseinheit 42 übertragen und dann durch die Reinigungseinheit 42 gereinigt. Danach wird das Werkstück 11 von der Halteeinheit 26 unter Ansaugung gehalten und zu den Führungsschienen 18 übertragen. Nach einem Positionieren des Werkstücks 11 durch ein Betätigen der Führungsschienen 18 wird der das Werkstück 11 tragende Rahmen 15 vom Handhabungsmechanismus 26a der Halteeinheit 26 gegriffen und dann wird das Werkstück 11 durch eine Betätigung der Halteeinheit 26 in der Kassette 8 gespeichert.
Eine Klingenwechselvorrichtung (Klingenwechselmechanismus) 50 ist an der hinteren Seite der zweiten Tragstruktur 34 (an der zu der Seite, an der die erste Tragstruktur 20 vorgesehen ist, gegenüberliegenden Seite) vorgesehen. Die Klingenwechselvorrichtung 50 dient dazu, die an der Spindel 72 der Schneideinheit 38a angebrachte Schneidklinge 80 (siehe 2) zu wechseln und auch die an der Spindel 72 der Schneideinheit 38b angebrachte Schneidklinge 80 zu wechseln. Die Klingenwechselvorrichtung 50 weist ein Paar Klingenhalterungen 52a und 52b zum Tragen und Speichern von mehreren Schneidklingen 80 auf. Die Klingenhalterungen 52a und 52b sind einander in der Y-Richtung gegenüber angeordnet.
Die Klingenhalterung 52a weist einen sich in der Y-Richtung erstreckenden zylindrischen Tragschaft 54a und ein am vorderen Ende des Tragschafts 54a befestigtes scheibenförmiges Element 56a auf. Ähnlich weist die Klingenhalterung 52b einen sich in der Y-Richtung erstreckenden zylindrischen Tragschaft 54b und ein am vorderen Ende des Tragschafts 54b befestigtes scheibenförmiges Element 56b auf. Der Tragschaft 54a ist mit einer (nicht dargestellten) Drehantriebsquelle wie beispielsweise einem Motor verbunden so dass der Tragschaft 54a um seine sich in der Y-Richtung erstreckende horizontale Achse drehbar ist. Ähnlich ist der Tragschaft 54b mit einer (nicht dargestellten) Drehantriebsquelle wie beispielsweise einem Motor verbunden, so dass der Tragschaft 54b um seine sich in der Y-Richtung erstreckende horizontale Achse drehbar ist. Mehrere Schneidklingen 80 sind an der vorderen Seite des scheibenförmigen Elements 56a (an der Seite, an der die Klingenhalterung 52b vorliegt) gespeichert und mehrere Schneidklingen 80 sind ähnlich an der vorderen Seite des scheibenförmigen Elements 56b (an der Seite, an der die Klingenhalterung 52a vorliegt) gespeichert. Beispielsweise sind in 1 sechs Schneidklingen 80 am scheibenförmigen Element 56a so gespeichert, dass sie in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang des äußeren Umfangs des scheibenförmigen Elements 56a angeordnet sind. Ähnlich sind sechs Schneidklingen 80 am scheibenförmigen Element 56b so gespeichert, dass sie in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang des äußeren Umfangs des scheibenförmigen Elements 56b angeordnet sind. Die am scheibenförmigen Element 56a gespeicherten mehreren Schneidklingen 80 sind jeweils den am scheibenförmigen Element 56a gespeicherten mehreren Schneidklingen 80 gegenüber angeordnet.
Eine plattenförmige Basis 58 ist in einem zwischen den Klingenhalterungen 52a und 52b definierten Bereich vorgesehen. Die Basis 58 ist an einem hinter der zweiten Tragstruktur 34 vorgesehenen (nicht dargestellten) Befestigungselement befestigt. Die Basis 58 ist im Wesentlichen zu einer horizontalen Ebene (d. h. eine durch die X-Richtung und die Y-Richtung definierte X-Y-Ebene) parallel. Ein Bewegungsmechanismus 60 ist an der unteren Oberfläche der Basis 58 befestigt.
Der Bewegungsmechanismus 60 weist eine drehbar an der unteren Oberfläche der Basis 58 getragene Kugelgewindespindel 62 auf. Ein bewegbares Element 64 steht mit der Kugelgewindespindel 62 in Schraubeingriff. Das bewegbare Element 64 weist eine Form wie ein rechteckiges Prisma auf. Ein Tragelement 66 ist an der unteren Oberfläche des bewegbaren Elements 64 befestigt. Das Tragelement 66 weist in einer Seitenansicht eine im Wesentlichen C-förmige Ausgestaltung auf. Das Tragelement 66 dient dazu, eine Anbring- und Abnehmeinheit (Anbring- und Abnehmmechanismus) 68 zum Anbringen und Abnehmen der Schneidklinge 80 und der Mutter 86 (siehe 2) zu tragen. Ein (nicht dargestellter) Pulsmotor zum Drehen der Kugelgewindespindel 62 ist mit einem Ende der Kugelgewindespindel 62 verbunden. Wenn die Kugelgewindespindel 62 durch diesen Pulsmotor gedreht wird, wird das bewegbare Element 64 in der X-Richtung bewegt und die durch das am bewegbaren Element 64 befestigte Tragelement 66 getragene Anbring- und Abnehmeinheit 68 wird demgemäß entlang der Kugelgewindespindel 62 in der X-Richtung bewegt. Mit dieser Ausgestaltung kann die X-Position der Anbring- und Abnehmeinheit 68 in der X-Richtung gesteuert werden.
3 ist eine Perspektivansicht, welche die Anbring- und Abnehmeinheit 68 darstellt. Das die Anbring- und Abnehmeinheit 68 tragende Tragelement 66 weist einen plattenförmigen oberen Wandabschnitt 66a, der an der unteren Oberfläche des bewegbaren Elements 64 so befestigt ist, dass er sich in der X-Richtung horizontal erstreckt, einen plattenförmigen Seitenwandabschnitt 66b, der von der unteren Oberfläche des oberen Wandabschnitts 66a an seinem hinteren Endabschnitt nach unten vorsteht, und einen von der vorderen Oberfläche des Seitenwandabschnitts 66b an seinem unteren Endabschnitt vorstehenden plattenförmigen Tragabschnitt 66c auf. Das heißt, dass der Tragabschnitt 66c im Wesentlichen parallel zum oberen Wandabschnitt 66a ist. Die Anbring- und Abnehmeinheit 68 wird durch den Tragabschnitt 66c des Tragelements 66 getragen.
Die Anbring- und Abnehmeinheit 68 weist eine Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 zum Anbringen und Abnehmen der Mutter 86 (siehe 2) zum Befestigen der Schneidklinge 80 an der Spindel 72 und eine Klingenanbring- und -abnehmeinheit 140 zum Anbringen der (neuen) Schneidklinge 80 an der Spindel 72 und Abnehmen der (alten) Schneidklinge 80 von der Spindel 72 auf. Sowohl die Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 als auch die Klingenanbring- und -abnehmeinheit 140 sind an der oberen Oberfläche des Tragabschnitts 66c des Tragelements 66 befestigt.
Die Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 weist einen Motor 102 als eine Drehantriebsquelle und eine mit dem Motor 102 verbundene Leistungsübertragungseinheit (Leistungsübertragungsmechanismus) 104 auf. Der Motor 102 und die Leistungsübertragungseinheit 104 sind in der X-Richtung nebeneinander angeordnet. Der Motor 102 weist ein hohles kubisches Gehäuse 102a zum Speichern von Komponenten, wie beispielsweise einem Rotor und einem Stator, und einen Drehschaft (Ausgabeschaft) 102b (siehe 4) auf, der so mit dem Rotor verbunden ist, dass er sich in der Z-Richtung erstreckt. Ein oberer Endabschnitt des Drehschafts 102b steht von der oberen Oberfläche des Gehäuses 102a vor und ein scheibenförmiges Rollenelement (Antriebsscheibe) 102c ist an diesem oberen Endabschnitt des Drehschafts 102b befestigt. Wenn elektrische Leistung zum Motor 102 zugeführt wird, werden der Drehschaft 102b und das Rollenelement 102c gemeinsam um eine sich in der Z-Richtung erstreckende vertikale Achse gedreht.
Die Leistungsübertragungseinheit 104 weist ein hohles kubisches Gehäuse 104a und einen Drehschaft 104b auf, der im Gehäuse 104a so gespeichert ist, dass er sich in der Z-Richtung erstreckt. Ein oberer Endabschnitt des Drehschafts 104b steht von der oberen Oberfläche des Gehäuses 104a vor und ein scheibenförmiges Rollenelement (Antriebsscheibe) 104c ist an diesem oberen Endabschnitt des Drehschafts 104b befestigt. Das Gehäuse 104a weist ein sich in der Y-Richtung erstreckendes zentrales Durchgangsloch 104d auf und ein Drehschaft 106 ist durch das Durchgangsloch 104d des Gehäuses 104a eingebracht. Das heißt, dass gegenüberliegende Endabschnitte des Drehschafts 106 von den rechten und linken Seitenoberflächen des Gehäuses 104a vorstehen. Der in 3 dargestellte Drehschaft 106 ist aus einem einzelnen zylindrischen Schaft ausgestaltet. Der Drehschaft 106 wird durch das Gehäuse 104a so getragen, dass er um eine sich in der Y-Richtung erstreckende horizontale Achse drehbar ist. Der Drehschaft 106 ist mit dem Drehschaft 104b im Gehäuse 104a verbunden. Ein Verbindungsmechanismus zum Verbinden des Drehschafts 104b und des Drehschafts 106 wird detailliert unten beschrieben werden.
Der Motor 102 und die Leistungsübertragungseinheit 104 sind miteinander durch ein Endlos-Verbindungselement 108, wie beispielsweise einen Riemen und eine Kette, verbunden. Das Verbindungselement 108 ist zwischen dem Rollenelement 102c des Motors 102 und dem Rollenelement 104c der Leistungsübertragungseinheit 104 auf eine solche Weise geführt, dass es in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des Rollenelements 102c und der äußeren Umfangsoberfläche des Rollenelements 104c kommt. Das heißt, dass das Verbindungselement 108 zwischen den Rollenelementen 102c und 104c so geführt ist, dass es in einer Draufsicht eine ovale Form ausbildet. Somit bilden das Rollenelement 102c, das Rollenelement 104c und das Verbindungselement 108 einen Rollenmechanismus aus. Wenn elektrische Leistung zum Motor 102 zugeführt wird, wird der Drehschaft 102b des Motors 102 gedreht. Demgemäß wird durch das Rollenelement 102c, das Verbindungselement 108 und das Rollenelement 104c eine vom Motor 102 erzeugte Drehantriebskraft auf den Drehschaft 104b übertragen, so dass der Drehschaft 104b um seine sich in der Z-Richtung erstreckende vertikale Achse gedreht wird. Danach wird die Drehkraft des Drehschafts 104b durch ein (unten zu beschreibendes) Getriebe auf den Drehschaft 106 übertragen, so dass der Drehschaft 106 um seine sich in der Y-Richtung erstreckende horizontale Achse gedreht wird. Auf diese Weise wird die Leistung des Motors 102 durch die Leistungsübertragungseinheit 104 zum Drehschaft 106 übertragen.
Ein Mutterdrehabschnitt (Mutterdreheinheit) 110a ist an einem Ende (linkes Ende) des Drehschafts 106 befestigt. Der Mutterdrehabschnitt 110a dient dazu, die Mutter 86 (siehe 2) zu halten und zum Befestigen der Schneidklinge 80 an der Spindel 72 der Schneideinheit 38a zu drehen. Ähnlich ist ein Mutterdrehabschnitt (Mutterdreheinheit) 110b am anderen Ende (rechtes Ende) des Drehschafts 106 befestigt. Der Mutterdrehabschnitt 110b dient dazu, die Mutter 86 zu halten und zum Befestigen der Schneidklinge 80 an der Spindel 72 der Schneideinheit 38b zu drehen. Demgemäß werden, wenn der Drehschaft 106 gedreht wird, die Mutterdrehabschnitte 110a und 110b um ihre jeweiligen sich in der Y-Achsenrichtung erstreckenden horizontalen Achsen zusammen mit dem Drehschaft 106 gedreht. Die Drehachse des Mutterdrehabschnitts 110a ist mit der Drehachse des Mutterdrehabschnitts 110b in der Axialrichtung des Drehschafts 106 ausgerichtet.
Die Mutterdrehabschnitte 110a und 110b weisen jeweils ein an einem Ende des Drehschafts 106 befestigtes zylindrisches Drehelement 112 auf. Das Drehelement 112 ist normalerweise durch eine Feder oder dergleichen in Richtung zur der Leistungsübertragungseinheit 104 gegenüberliegenden Seite vorgespannt und wenn auf das Drehelement 112 eine externe Kraft in seiner Axialrichtung aufgebracht wird, ist das Drehelement 112 gegen eine Spannkraft der Feder in der Y-Richtung bewegbar. Das Drehelement 112 weist eine zur zu der Seite, an der die Leistungsübertragungseinheit 104 vorliegt, gegenüberliegenden Seite gerichtete vordere Oberfläche 112a auf.
Das Drehelement 112 weist vier von der vorderen Oberfläche 112a vorstehende Haltestifte 114 auf. Die vier Haltestifte 114 sind eingerichtet, um in jeweilige der vier Durchgangslöcher 86b der Mutter 86 eingebracht zu werden (siehe 2). Das heißt, dass die vier Haltestifte 114 so ausgebildet sind, dass sie den Positionen und Größen der vier Durchgangslöcher 86b entsprechen. Die vier Haltestifte 114 weisen den gleichen Durchmesser auf, der im Wesentlichen dem Durchmesser jedes Durchgangslochs 86b entspricht. Während in dieser bevorzugten Ausführungsform vier Haltestifte 114 ausgebildet sind, könnten mehrere jeweils den mehreren Durchgangslöchern 86b entsprechende Haltestifte 114 in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet sein; die Anzahl der mehreren Durchgangslöcher 86b könnte geeignet festgelegt sein.
Ferner sind mehrere Greifelemente 116 zum Greifen der Mutter 86 am äußeren Umfang des Drehelements 112 so vorgesehen, dass sie entlang des äußeren Umfangs des Drehelements 112 in im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet sind. Jedes Greifelement 116 ist ein sich im Wesentlichen entlang des Drehelements 112 erstreckendes stabförmiges Element und ein Basisendabschnitt (ein Ende) jedes Greifelements 116 ist an der äußeren Umfangsoberfläche des Drehelements 112 befestigt. In der in 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die vier Greifelemente 116 am Drehelement 112 befestigt. Ein vorderer Endabschnitt (das andere Ende) jedes Greifelements 116 steht von der vorderen Oberfläche 112a des Drehelements 112 vor und ein Klauenabschnitt 116a ist an diesem vorderen Endabschnitt jedes Greifelements 116 so ausgebildet, dass es in Richtung zur Mittenlinie (Achse) des Drehelements 112 geneigt ist. Ferner ist das Greifelement 116 in der radialen Richtung des Drehelements 112 durch eine Feder oder dergleichen normal gespannt, so dass jeder Klauenabschnitt 116a in der radialen Richtung des Drehelements 112 bewegbar ist.
Eine hohle zylindrische Abdeckung 118 ist um das Drehelement 112 vorgesehen, um die äußere Umfangsoberfläche des Drehelements 112 zu umgeben. Ein Teil des Drehelements 112 und der Basisendabschnitt jedes Greifelements 116 sind in der Abdeckung 118 gespeichert. Wenn das Drehelement 112 durch eine Aufbringung einer externen Kraft in der axialen Richtung zur Abdeckung 118 hin gedrückt wird, werden das Drehelement 112 und die mehreren Greifelemente 116 gegen die Spannkraft der Feder in die Abdeckung 118 eingebracht.
Wenn das Drehelement 112 wie oben erwähnt in die Abdeckung 118 gedrückt wird, kommt der vordere Endabschnitt jedes Greifelements 116 mit der inneren Wand der Abdeckung 118 in Kontakt, um von der inneren Wand der Abdeckung 118 gegen die Spannkraft der Feder gedrückt zu werden. Demgemäß wird der am vorderen Endabschnitt jedes Greifelements 116 ausgebildete Klauenabschnitt 116a in der radialen Richtung des Drehelements 112 nach innen bewegt. Folglich erstreckt sich jedes Greifelement 116 in der axialen Richtung des Drehelements 112 entlang der inneren Wand der Abdeckung 118 (geschlossener Zustand). In diesem geschlossenen Zustand ist der Klauenabschnitt 116a jedes Greifelements 116 in der radialen Richtung des Drehelements 112 radial innerhalb des äußeren Umfangsrandes des Drehelements 112 positioniert. Umgekehrt wird das Drehelement 112, wenn die auf das Drehelement 112 aufgebrachte externe Kraft entfernt wird, durch die Spannkraft der Feder axial aus der Abdeckung 118 heraus bewegt, so dass der eingedrückte Zustand des vorderen Endabschnitts jedes Greifelements 116 durch die innere Wand der Abdeckung 118 aufgehoben wird. Folglich wird der vordere Endabschnitt jedes Greifelements 116 durch die Spannkraft der Feder in der radialen Richtung des Drehelements 112 nach außen bewegt. Demgemäß erstreckt sich jedes Greifelement 116 in einer von der axialen Richtung des Drehelements 112 abweichenden Richtung (offener Zustand). In diesem offenen Zustand ist der Klauenabschnitt 116a jedes Greifelements 116 in der radialen Richtung des Drehelements 112 radial außerhalb des äußeren Umfangsrands des Drehelements 112 positioniert. Der andere Mutterdrehabschnitt 110b weist die gleiche Ausgestaltung auf wie die des Mutterdrehabschnitts 110a.
Jeder der Mutterdrehabschnitte 110a und 110b dient dazu, die Mutter 86 zu halten und zu drehen. Die Mutter 86 wird auf die unten beschriebene Weise durch den Mutterdrehabschnitt 110a gedreht. Der Betrieb des Mutterdrehabschnitts 110b ist dem Betrieb des Mutterdrehabschnitts 110a ähnlich und die Beschreibung des Betriebs des Mutterdrehabschnitts 110b wird deswegen weggelassen. Zunächst wird die Mutter 86 mit der vorderen Oberfläche 112a des Drehelements 112 so in Kontakt gebracht, dass die mehreren Haltestifte 114 des Drehelements 112 in ein jeweiliges der mehreren Durchgangslöcher 86b (siehe 2) der Mutter 86 eingebracht werden können. Danach wird das Drehelement 112 in die Abdeckung 118 gedrückt, so dass die mehreren Greifelement 116 in den geschlossenen Zustand kommen und die Klauenabschnitte 116a demgemäß in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche der Mutter 86 kommen, wodurch die Mutter 86 gegriffen wird. In diesem Zustand, in dem die Mutter 86 von den mehreren Greifelementen 116 gehalten wird, wird der Motor 102 betätigt. Folglich wird das Drehmoment des Motors 102 durch die Leistungsübertragungseinheit 104 zum Drehschaft 106 übertragen, wodurch der Drehschaft 106 gedreht wird. Demgemäß wird das am Drehschaft 106 befestigte Drehelement 112 gedreht, so dass die von den am Drehelement 112 befestigten Greifelementen 116 gehaltene Mutter 86 gedreht wird. Auf diese Weise kann die Mutter 86 durch den Mutterdrehabschnitt 110a gehalten und gedreht werden. Das heißt, dass die Mutter 86 bei einem Wechseln der in der Schneideinheit 38a angebrachten Schneidklinge automatisch durch einen Betrieb der Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 angebracht und abgenommen werden kann. Ähnlich kann die Mutter 86 vom Mutterdrehabschnitt 110b gehalten und gedreht werden. Demgemäß kann die Mutter 86 bei einem Wechseln der in der Schneideinheit 38b angebrachten Schneidklinge 80 durch einen Betrieb der Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 automatisch angebracht und abgenommen werden. Unten wird detailliert der spezifische Betrieb der Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 bei einem Wechseln der Schneidklinge 80 beschrieben werden.
Wie oben beschrieben ist, wird das Drehmoment des Motors 102 durch die Leistungsübertragungseinheit 104 zum Drehschaft 106 übertragen. Insbesondere weist die Leistungsübertragungseinheit 104 einen Mechanismus zum Übertragen des Drehmoments des Drehschafts 104b zum Drehschaft 106 auf, um dadurch den Drehschaft 106 zu drehen. 4 ist eine Perspektivansicht, welche die Leistungsübertragungseinheit 104 darstellt, und 5 ist eine Perspektivansicht, die das Innere der Leistungsübertragungseinheit 104 darstellt. In 5 ist das Gehäuse 104a der Leistungsübertragungseinheit 104 nicht dargestellt.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist, weist die Leistungsübertragungseinheit 104 ein ringförmiges erstes Lager 120 und ein ringförmiges zweites Lager 122 zum drehbaren Tragen des Drehschafts 106 im Gehäuse 104a auf. Das erste Lager 120 ist so befestigt, dass es den Drehschaft 106 an einem Abschnitt an der linken Seite, an welcher der Mutterdrehabschnitt 110a vorliegt, umgibt. Das zweite Lager 122 ist so befestigt, dass es den Drehschaft 106 an einem Abschnitt an der rechten Seite, an welcher der Mutterdrehabschnitt 110b vorliegt, umgibt.
Ferner weist die Leistungsübertragungseinheit 104 eine Zahnradeinheit 124 zum Wandeln des Drehmoments des Drehschafts 104b in das Drehmoment des Drehschafts 106 auf. Die Zahnradeinheit 124 ist aus einem am Drehschaft 104b befestigten ersten Zahnrad 126 und einem am Drehschaft 106 befestigten zweiten Zahnrad 128 ausgestaltet. Demgemäß ist die Zahnradeinheit 124 so ausgestaltet, dass sie das Drehmoment um die vertikale Achse in das Drehmoment um die horizontale Achse wandelt. Das erste Rad 126 ist mit dem unteren Ende des Drehschafts 104b verbunden (siehe 3), so dass sich die Drehachse des ersten Zahnrads 126 in der Z-Richtung erstreckt. Ein gezahnter Abschnitt 126a ist am unteren Endabschnitt des ersten Zahnrads 126 ausgebildet. Auf der anderen Seite weist das zweite Zahnrad 128 eine ringförmige Form auf und ist mit dem Drehschaft 106 so verbunden, dass es ihn an einem Abschnitt zwischen dem ersten Lager 120 und dem zweiten Lager 122 umgibt. Ein gezahnter Abschnitt 128a ist an einer dem zweiten Lager 122 gegenüber angeordneten Seitenoberfläche des zweiten Zahnrads 128 ausgebildet. Der gezahnte Abschnitt 128a des zweiten Zahnrades 128 steht in Eingriff mit dem gezahnten Abschnitt 126a des ersten Zahnrades 126. Die andere Seitenoberfläche des dem ersten Lager 120 gegenüber angeordneten zweiten Zahnrades 128 dient als eine Tragoberfläche 128b zum Tragen des ersten Lagers 120.
Das erste Zahnrad 126 und das zweite Zahnrad 128 sind so angeordnet, dass der gezahnte Abschnitt 126a in Eingriff mit dem gezahnten Abschnitt 128a steht. Der gezahnte Abschnitt 126a und der gezahnte Abschnitt 128a sind so ausgestaltet, dass, wenn das erste Zahnrad 126 mit einer sich in der Z-Richtung erstreckenden Drehachse gedreht wird, das zweite Zahnrad 128 mit einer sich in der Y-Richtung erstreckenden Drehachse durch die Drehung des ersten Zahnrads 126 gedreht wird. Beispielsweise sind das erste Zahnrad 126 und das zweite Zahnrad 128 durch ein Kegelgetriebe (z. B. ein Spiral-Kegelgetriebe oder ein gerades Kegelgetriebe) oder ein Hypoid-Getriebe ausgestaltet.
Eine Abdeckung 130 ist an einer Seite des zweiten Lagers 122, an welcher der Mutterdrehabschnitt 110b vorliegt, vorgesehen. Die Abdeckung 130 weist in einer Seitenansicht eine rechteckige Form auf. Ein Teil der Abdeckung 130 ist so in das Gehäuse 104a eingebracht (siehe 4), dass es die dem Mutterdrehabschnitt 110b gegenüber angeordnete Seitenoberfläche des Gehäuses 104a abdeckt. Die dem zweiten Lager 122 gegenüber angeordnete Seitenoberfläche der Abdeckung 130 dient als eine Tragoberfläche 130a zum Tragen des zweiten Lagers 122.
Das Drehmoment des Drehschafts 140b wird auf die folgende Weise durch die Getriebeeinheit 124 zum Drehschaft 106 übertragen. Wenn der Drehschaft 104b der Leistungsübertagungseinheit 104 durch ein Betätigen des Motors 102 gedreht wird (siehe 3), wird das erste Zahnrad 126 gedreht, so dass das mit dem ersten Zahnrad 126 in Eingriff stehende zweite Zahnrad 128 um die sich in der Y-Richtung erstreckende Achse gedreht wird. Demgemäß wird der mit dem zweiten Zahnrad 128 integrierte Drehschaft 106 um die sich in der Y-Richtung erstreckende Achse gedreht, wodurch die Mutterdrehabschnitte 110a und 110b gedreht werden. Auf diese Weise wird das Drehmoment des Drehschafts 104b durch die Getriebeeinheit 124 zum Drehschaft 106 übertragen.
Im Fall, dass die Anzahl an Zähnen des zweiten Zahnrads 128 größer ist als die Anzahl an Zähnen des ersten Zahnrads 126, wird bei einem Übertragen des Drehmoments des Motors 102 zum Drehschaft 106 die Drehgeschwindigkeit des Drehschafts 106 geringer als die Drehgeschwindigkeit des Motors 102 (d.h. die Drehgeschwindigkeit des Drehschafts 102b und des Drehschafts 104b) sein. Mit anderen Worten dient die Leistungsübertragungseinheit 104 in diesem Fall als eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung. In diesem Fall können das Drehmoment sowohl des Mutterdrehabschnitts 110a als auch des Mutterdrehabschnitts 110b größer ausgestaltet werden als das Drehmoment des Motors 102.
Wie in 3 dargestellt ist, ist die Klingenanbring- und -abnehmeinheit 140 hinter der Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 vorgesehen. Die Klingenanbring- und -abnehmeinheit 140 weist einen Motor 142 und eine mit dem Motor 142 verbundene Leistungsübertragungseinheit (Leistungsübertragungsmechanismus) 144 auf. Der Motor 142 und die Leistungsübertragungseinheit 144 sind in der X-Richtung nebeneinander angeordnet.
Der Motor 142 weist ein hohles kubisches Gehäuse 142a und einen (nicht dargestellten) Drehschaft auf, der im Gehäuse 142a drehbar so getragen ist, dass er sich in der Z-Richtung erstreckt. Ein oberer Endabschnitt dieses Drehschafts steht von der oberen Oberfläche des Gehäuses 142a vor und ein scheibenförmiges Rollenelement (Antriebsscheibe) 142b ist an diesem oberen Endabschnitt des Drehschafts befestigt. Demgemäß werden, wenn elektrische Leistung zum Motor 142 zugeführt wird, der Drehschaft des Motors 142 und das Rollenelement 142b zusammen um eine sich in der Z-Richtung erstreckende vertikale Achse gedreht. Die Ausgestaltung des Motors 142 kann ähnlich wie die Ausgestaltung des Motors 102 der Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 erfolgen.
Die Leistungsübertragungseinheit 144 weist ein hohles kubisches Gehäuse 144a und einen Drehschaft 144b auf, der im Gehäuse 144a drehbar so getragen ist, dass er sich in der Z-Richtung erstreckt. Ein oberer Endabschnitt des Drehschafts 144b steht von der oberen Oberfläche des Gehäuses 144a vor und ein scheibenförmiges Rollenelement (Antriebsscheibe) 144c ist an diesem oberen Endabschnitt des Drehschafts 144b befestigt. Das Gehäuse 144a weist ein sich in der Y-Richtung erstreckendes zentrales Durchgangsloch 144d auf. Ein Drehschaft 146 ist durch das Durchgangsloch 144d des Gehäuses 144a eingebracht und gegenüberliegende Endabschnitte des Drehschafts 146 stehen von den rechten und linken Seitenoberflächen des Gehäuses 144a vor. Die Ausgestaltung der Leistungsübertragungseinheit 144 kann zur Ausgestaltung der Leistungsübertragungseinheit 104 der Mutteranbring- und - abnehmeinheit 100 ähnlich erfolgen. Ferner kann die Ausgestaltung des Drehschafts 146 ähnlich zur Ausgestaltung des Drehschafts 106 der Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 erfolgen.
Der Motor 142 und die Leistungsübertragungseinheit 144 sind miteinander durch ein Endlos-Verbindungselement 148, wie beispielsweise einen Riemen und eine Kette, verbunden. Ein Verbindungsverfahren zum Verbinden des Motors 142 und der Leistungsübertragungseinheit 144 ist demjenigen zum Verbinden des Motors 102 und der Leistungsübertragungseinheit 104 in der Mutteranbring- und -abnehmeinheit 100 ähnlich.
Eine Klingenhalteeinheit 150a ist an einem Ende (linkes Ende) des Drehschafts 146 befestigt. Die Klingenhalteeinheit 150a dient dazu, die (neue) Schneidklinge 80 an der Schneideinheit 38a (siehe 1) anzubringen und auch die (alte) Schneidklinge 80 von der Schneideinheit 38a abzunehmen. Ähnlich ist eine Klingenhalteeinheit 150b am anderen Ende (rechtes Ende) des Drehschafts 146 befestigt. Die Klingenhalteeinheit 150b dient dazu, die (neue) Schneidklinge 80 an der Schneideinheit 38b anzubringen (siehe 1) und auch die (alte) Schneidklinge 80 von der Schneideinheit 38b abzunehmen. Die Klingenhalteeinheit 150a weist ein plattenförmiges Tragelement 152 mit einer ovalen Form in einer Seitenansicht und ein Paar an einer Seitenoberfläche des Tragelements 152 an der zur Leistungsübertragungseinheit 144 gegenüber angeordneten Seite befestigte Klingengreifeinheiten 154a und 154b auf. Die Klingengreifeinheit 154a ist an einem Endabschnitt des Tragelements 152 befestigt und die Klingengreifeinheit 154b ist am anderen Endabschnitt des Tragelements 152 befestigt. Die andere Klingenhalteeinheit 150b weist die gleiche Ausgestaltung wie diejenige der Klingenhalteeinheit 150a auf.
Die Klingengreifeinheiten 154a und 154b weisen jeweils eine am Tragelement 152 befestigte zylindrische Basis 156 auf. Die zylindrische Basis 156 weist eine zu der der Leistungsübertragungseinheit 144 gegenüber angeordneten Seite orientierte vordere Oberfläche 156a auf. Ein Positionierungsstift 158 steht von der vorderen Oberfläche 156a der Basis 156 an der Mitte davon vor. Der Positionierungsstift 158 weist einen vorderen Endabschnitt auf, der eingerichtet ist, um in die am Tragschaft 78 der Anbringung 74 ausgebildete Vertiefung 78b eingebracht zu werden (siehe 2). Das heißt, dass der vordere Endabschnitt des Positionierungsstifts 158 so ausgebildet ist, dass er der Position und Größe der Vertiefung 78b entspricht.
Mehrere Greifelemente 160 zum Greifen des Vorsprungs 82b (siehe 2) der Schneidklinge 80 sind am äußeren Umfang der Basis 156 so vorgesehen, dass sie in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang des äußeren Umfangs der Basis 156 angeordnet sind. Jedes Greifelement 160 ist ein sich entlang der Basis 156 erstreckendes stabförmiges Element und ein Basisendabschnitt (ein Ende) jedes Greifelements 160 ist an der äußeren Umfangsoberfläche der Basis 156 befestigt. In der in 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die vier Greifelemente 160 an der Basis 156 befestigt. Ein vorderer Endabschnitt (das andere Ende) jedes Greifelements 160 steht von der vorderen Oberfläche 156a der Basis 156 vor und ein Klauenabschnitt 160a ist an diesem vorderen Endabschnitt jedes Greifelements 160 so ausgebildet, dass er in Richtung zur Mittenlinie (Achse) der Basis 156 geneigt ist. Ein (nicht dargestellter) Bewegungsmechanismus zum Bewegen des vorderen Endabschnitts jedes Greifelements 160 in der radialen Richtung der Basis 156 ist in der Basis 156 gespeichert. Dieser Bewegungsmechanismus dient dazu, wählbar einen Betriebszustand anzunehmen, in dem der Klauenabschnitt 160a jedes Greifelements 160 mit der äußeren Umfangsoberfläche des Vorsprungs 82b (siehe 2) der Schneidklinge 80 in Kontakt kommt, um dadurch die Schneidklinge 80 zu greifen (geschlossener Zustand) und einen Nicht-Betriebszustand anzunehmen, in dem der Klauenabschnitt 160a vom obigen geschlossenen Zustand nach radial auswärts der Basis 156 bewegt wird, um dadurch den gegriffenen Zustand der Schneidklinge 80 zu beenden (offener Zustand). Die andere Klingengreifeinheit 154b weist die gleiche Ausgestaltung wie diejenige der Klingengreifeinheit 154a auf.
Die Klingenhalteeinheit 150a dient dazu, die an der Schneideinheit 38a angebrachte (alte) Schneidklinge 80 zu halten und auch die an der Klingenhalterung 52a (siehe 1) gespeicherte (neue) Schneidklinge 80 zu halten. Ähnlich dient die Klingenhalteeinheit 150b dazu, die an der Schneideinheit 38b angebrachte (alte) Schneidklinge 80 zu halten und auch die an der Klingenhalterung 52b (siehe 1) gespeicherte (neue) Schneidklinge 80 zu halten. Das heißt, dass die Klingenhalteeinheit 150a bei einem Wechseln der an der Schneideinheit 38a angebrachten Schneidklinge 80 betätigt wird, um die an der Schneideinheit 38a angebrachte (alte) Schneidklinge 80 durch die an der Klingenhalterung 52a gespeicherte (neue) Schneidklinge 80 zu ersetzen. Ähnlich wird die Klingenhalteeinheit 150b bei einem Wechseln der an der Schneideinheit 38b angebrachten Schneidklinge 80 betätigt, um die an der Schneideinheit 38b angebrachte (alte) Schneidklinge 80 durch die an der Klingenhalterung 52b gespeicherte (neue) Schneidklinge 80 zu ersetzen. Ein besonderer Vorgang der Klingenhalteeinheiten 150a und 150b bei einem Wechseln der Schneidklinge 80 wird detailliert unten beschrieben werden.
Wie in 1 dargestellt ist, weist die Schneidvorrichtung 2 ferner einen Steuerungsabschnitt (Steuerungseinheit) 90 zum Steuern jeder Komponente, welche die Schneidvorrichtung 2 ausbildet, auf. Die mehreren die Schneidvorrichtung 2 ausbildenden Komponenten (z. B. der Bewegungsmechanismus 10, der Einspanntisch 14, der Bewegungsmechanismus 24, die Halteeinheit 26, der Bewegungsmechanismus 30, die Halteeinheit 32, die Bewegungsmechanismen 36a und 36b, die Schneideinheiten 38a und 38b, die Abbildungseinheiten 40, die Reinigungseinheit 42 und die Klingenwechselvorrichtung 50) sind mit dem Steuerungsabschnitt 90 verbunden und der Betrieb jeder Komponente wird durch den Steuerungsabschnitt 90 gesteuert. Beispielsweise ist der Steuerungsabschnitt 90 durch einen Computer mit einer Verarbeitungseinheit, wie beispielsweise einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), und einer Speichereinheit, wie beispielsweise einem Flash-Speicher, ausgestaltet. Die Bearbeitungseinheit wird gemäß in der Speichereinheit gespeicherter Software betätigt, wodurch die Steuerung jeder Komponente durch den Steuerungsabschnitt 90 realisiert wird.
Durch ein Verwenden der in der Schneidvorrichtung 2 vorhandenen Klingenwechselvorrichtung 50 können die an den Schneideinheiten 38a und 38b angebrachten Schneidklingen 80 automatisch gewechselt werden. Nun wird der Betrieb der Klingenwechselvorrichtung 50 bei einem Wechseln der an den Schneideinheiten 38a und 38b angebrachten Schneidklingen 80 beschrieben werden. Zur einfacheren Darstellung wird der Vorgang bei einem Wechseln der an der Schneideinheit 38a angebrachten Schneidklinge 80 beschrieben werden.
Zunächst wird der Bewegungsmechanismus 60 betätigt, um die Anbring- und Abnehmeinheit 68 in der X-Richtung zu bewegen, so dass die Klingengreifeinheit 154b der Klingenhalteeinheit 150a (siehe 3) einer gezielten der mehreren an der Klingenhalterung 52a gespeicherten (neuen) Schneidklingen 80 gegenüber angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt kann durch ein Drehen des Tragschafts 54a der Klingenhalterung 52a, um dadurch das scheibenförmige Element 56a zu drehen, die der Klingengreifeinheit 154b gegenüber anzuordnende Zielschneidklinge 80 geändert werden. Danach wird der mit der Klingenhalterung 52a verbundene (nicht dargestellte) Bewegungsmechanismus betätigt, um die Klingenhalterung 52a in der Y-Richtung zu bewegen, so dass die der Klingengreifeinheit 154d gegenüber angeordnete Zielschneidklinge 80 sich der Klingengreifeinheit 154b annähert. Zu diesem Zeitpunkt werden die mehreren Greifelemente 160 der Klingengreifeinheit 154b im offenen Zustand gehalten. Danach wird der Vorsprung 82b der an der Klingenhalterung 52a gehaltenen Zielschneidklinge 80 innerhalb der mehreren Greifelemente 160 positioniert. Danach werden die mehreren Greifelemente 160 nach radial innen bewegt, um in den geschlossenen Zustand zu kommen. Demgemäß wird die an der Klingenhalterung 52a gehaltene Zielschneidklinge 80 von der Klingengreifeinheit 154b gegriffen. Danach wird die Klingenhalterung 52a in der Y-Richtung von der Klingengreifeinheit 154b weg bewegt.
Danach wird der Bewegungsmechanismus 60 betätigt, um die Anbring- und Abnehmeinheit 68 in der X-Richtung so zu bewegen, dass die Anbring- und Abnehmeinheit 68 unterhalb der zweiten Tragstruktur 34 und der ersten Tragstruktur 20 verläuft, und dann so positioniert, dass sie der Schneideinheit 38a gegenüber angeordnet ist. In 1 ist die Anbring- und Abnehmeinheit 68 zur einfacheren Darstellung über und hinter der ersten Tragstruktur 20 und der zweiten Tragstruktur 34 dargestellt. Tatsächlich ist die Anbring- und Abnehmeinheit 68 allerdings auf der gleichen Höhe wie diejenige der Schneideinheiten 38a und 38b festgelegt und es ist ihr ermöglicht, durch den unter der ersten Tragstruktur 20 und der zweiten Tragstruktur 34 definierten Raum zu verlaufen.
Die Anbring- und Abnehmeinheit 68 ist so positioniert, dass der Mutterdrehabschnitt 110a (siehe 3) der an der Schneideinheit 38a angebrachten (alten) Schneidklinge 80 gegenüber angeordnet ist. Die Positionsbeziehung zwischen dem Mutterdrehabschnitt 110a und der Schneideinheit 38a kann durch den Bewegungsmechanismus 36a und den Bewegungsmechanismus 60 eingestellt werden. Danach wird der Bewegungsmechanismus 36a betätigt, um die Schneideinheit 38 zum Mutterdrehabschnitt 110a hin zu bewegen. Demgemäß wird die die an der Schneideinheit 38a angebrachte Schneidklinge 80 befestigende Mutter 86 (siehe 2) bewegt, um die vordere Oberfläche 112a des Drehelements 112 (siehe 3) des Mutterdrehabschnitts 110a zu drücken. Zu diesem Zeitpunkt werden die mehreren Haltestifte 114 des Mutterdrehabschnitts 110a in die Durchgangslöcher 86b (siehe 2) der Mutter 86 eingebracht. Wenn das Drehelement 112 von der Mutter 86 axial gedrückt wird, wird das Drehelement 112 in die Abdeckung 118 eingebracht, so dass die mehreren Greifelemente 116 (siehe 3) des Drehelements 112 in den geschlossenen Zustand kommen. Folglich wird die Mutter 86 von den Klauenabschnitten 116a der mehreren Greifelemente 116 gegriffen.
Danach wird der Motor 102 (siehe 3) betätigt, um den Drehschaft 106 zu drehen, und um dadurch den Mutterdrehabschnitt 110a in einer ersten Richtung (z. B. der in 3 durch einen Pfeil A dargestellten Richtung) zu drehen. Folglich wird die vom Mutterdrehabschnitt 110a gegriffene Mutter 86 gedreht, um gelöst zu werden. Dann wird die Mutter 86 vom Tragschaft 78 der Anbringung 74 entfernt (siehe 2). Danach wird die Schneideinheit 38a in der Y-Richtung vom Mutterdrehabschnitt 110a weg bewegt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt das Drehelement 112 eingebracht in der Abdeckung 118, so dass die Mutter 86 vom Mutterdrehabschnitt 110a gehalten bleibt, selbst nach einem Entfernen der Mutter 86 vom Drehschaft 78.
Danach wird der Bewegungsmechanismus 60 betätigt, um die Anbring- und Abnehmeinheit 68 in der X-Richtung zu bewegen, so dass die Klingengreifeinheit 154a der Klingenhalteeinheit 150a (siehe 3) der an der Schneideinheit 38a angebrachten (alten) Schneidklinge 80 gegenüber angeordnet wird. Danach wird der Bewegungsmechanismus 36a betätigt, um die Schneideinheit 38a zur Klingengreifeinheit 154a hin zu bewegen, so dass sich die an der Schneideinheit 38a angebrachte Schneidklinge 80 der Klingengreifeinheit 154a annähert. Zu diesem Zeitpunkt werden die mehreren Greifelemente 160 der Klingengreifeinheit 154a im offenen Zustand gehalten. Ferner wird der Positionierstift 158 der Klingengreifeinheit 154a in die Vertiefung 78b des Tragschafts 78 der Anbringung 74 eingebracht (siehe 2). Demgemäß wird die Klingengreifeinheit 154a mit der am Tragschaft 78 der Anbringung 74 angebrachten Schneidklinge 80 axial ausgerichtet. In diesem Zustand wird der Vorsprung 82b (siehe 2) der Schneidklinge 80 radial innerhalb der mehreren Greifelemente 160 positioniert. Danach werden die mehreren Greifelemente 160 nach radial innen bewegt, um in den geschlossenen Zustand zu kommen. Folglich wird der Vorsprung 82b der an der Schneideinheit 38a angebrachten Schneidklinge 80 von den Klauenabschnitten 160a der mehreren Greifelemente 160 gegriffen. Danach wird die Schneideinheit 38a in der Y-Richtung von der Klingengreifeinheit 154a weg bewegt. Demgemäß wird die (alte) Schneidklinge 80 von der Schneideinheit 38a entfernt und von der Klingengreifeinheit 154a gehalten.
Danach wird der Motor 142 (siehe 3) betätigt, um den Drehschaft 146 um 180 Grad zu drehen. Demgemäß wird das Tragelement 152 um 180 Grad gedreht, um dadurch die Position der Klingengreifeinheit 154a zur Position der Klingengreifeinheit 154b und umgekehrt zu ändern. Das heißt, dass die die (neue) Zielschneidklinge 80 haltende Klingengreifeinheit 154b nun so positioniert ist, dass sie der Schneideinheit 38a gegenüber angeordnet ist.
Danach wird der Bewegungsmechanismus 36a betätigt, um die Schneideinheit 38a in der Y-Richtung in Richtung zur Klingengreifeinheit 154b zu bewegen, so dass sich die Schneideinheit 38a der Klingengreifeinheit 154b annähert. Demgemäß wird der Tragschaft 78 der Anbringung 74 durch die Öffnung 82a (siehe 2) der von der Klingengreifeinheit 154b gehaltenen Zielschneidklinge 80 eingebracht. Danach werden die mehreren Greifelemente 160 der Klingengreifeinheit 154b nach radial auswärts bewegt, um den offenen Zustand anzunehmen. Demgemäß wird die Zielschneidklinge 80 am Tragschaft 78 der am vorderen Endabschnitt der Spindel 72 befestigten Anbringung 74 angebracht. Danach wird die Schneideinheit 38a in der Y-Richtung von der Klingengreifeinheit 154b weg bewegt.
Danach wird der Bewegungsmechanismus 60 betätigt, um die Anbring- und Abnehmeinheit 68 in der X-Richtung zu bewegen, so dass der die Mutter 86 (siehe 2) haltende Mutterdrehabschnitt 110a (siehe 3) der an der Schneideinheit 38a angebrachten Zielschneidklinge 80 gegenüber angeordnet wird. Danach wird der Bewegungsmechanismus 36a betätigt, um die Schneideinheit 38a in der Y-Richtung in Richtung zum Mutterdrehabschnitt 110a zu bewegen. Demgemäß wird die vom Mutterdrehabschnitt 110a gehaltene Mutter 86 am vorderen Ende des Tragschafts 78 der Anbringung 74 positioniert (siehe 2). Danach wird der Motor 102 (siehe 3) betätigt, um den Drehschaft 106 zu drehen und um dadurch den Mutterdrehabschnitt 110a in einer zweiten Richtung (z. B. der in 3 durch einen Pfeil B dargestellten Richtung) entgegengesetzt zur ersten Richtung zu bewegen. Demgemäß wird die Mutter 86 in der zweiten Richtung gedreht, um am Gewindeabschnitt 78a des Tragschafts 78 der Anbringung 74 eingeschraubt zu werden (siehe 2). Folglich wird die Zielschneidklinge 80 zwischen dem Vorsprung 76b der Anbringung 74 und der Mutter 86 gehalten und demgemäß an der Spindel 72 der Schneideinheit 78a befestigt.
Wie oben beschrieben, weist die Zahnradeinheit 124 (siehe 4 und 5) das erste Zahnrad 126 und das zweite Zahnrad 128 auf. In diesem Fall wird dadurch, dass die Anzahl an Zähnen des zweiten Zahnrads 128 größer ist als die Anzahl an Zähnen des ersten Zahnrads 126, eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung durch die Getriebeeinheit 124 erhalten. Im Fall eines Benutzens der Leistungsübertragungseinheit 104 mit der Getriebeeinheit 124 als eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung kann das Drehmoment des Mutterdrehabschnitts 110a erhöht werden. Demgemäß kann bei einem Drehen des Mutterdrehabschnitts 110a, um die Mutter 86 (siehe 2) am Gewindeabschnitt 78a der Anbringung 74 einzuschrauben, die Mutter 86 sicherer eingeschraubt werden.
Danach wird die Schneideinheit 38a in der Y-Richtung vom Mutterdrehabschnitt 110a weg bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Drehelement 112 axial in Richtung nach außerhalb der Abdeckung 118 bewegt, so dass die mehreren Greifelemente 116 in den offenen Zustand kommen. Demgemäß wird der gegriffene Zustand der Mutter 86 durch die mehreren Greifelemente 116 beendet. Danach wird der Bewegungsmechanismus 60 betätigt, um die Anbring- und Abnehmeinheit 68 zur initialen Position (zwischen den Klingenhalterungen 52a und 52b) zu bewegen. In dieser initialen Position wird die von der Klingengreifeinheit 154a gehaltene (alte) Schneidklinge 80 an der Klingenhalterung 52a abgelegt. Auf diese Weise wird die Schneidklinge 80 durch die Klingenwechselvorrichtung 50 automatisch gewechselt. Das heißt, dass die alte Schneidklinge 80 von der Klingenwechselvorrichtung 50 automatisch durch die neue Schneidklinge 80 ersetzt wird.
Während der Vorgang bei einem Wechseln der an der Schneideinheit 38a angebrachten Schneidklinge 80 beschrieben worden ist, wird auch der Vorgang bei einem Wechseln der an der Schneideinheit 38b angebrachten Schneidklinge 80 ähnlich durchgeführt. In diesem Fall wird die Klingenhalteeinheit 150b betätigt, um die an der Schneideinheit 38b angebrachte (alte) Schneidklinge 80 durch die an der Klingenhalterung 52b gespeicherte (neue) Zielschneidklinge 80 zu ersetzen. Ferner wird der Mutterdrehabschnitt 110b betätigt, um die Mutter 86 zum Befestigen der Schneidklinge 80 an der Schneideinheit 38b anzubringen und abzunehmen. Der Betrieb der Schneideinheit 38b, des Mutterdrehabschnitts 110b und der Klingenhalteeinheit 150b bei einem Wechseln der an der Schneideinheit 38b angebrachten Schneidklinge 80 sind den Vorgängen der Schneideinheit 38a, des Mutterdrehabschnitts 110a bzw. der Klingenhalteeinheit 150a ähnlich.
Wie oben beschrieben, weist die Schneidvorrichtung 2 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die Klingenwechselvorrichtung 50 zum Wechseln der Schneidklinge 80 auf. Die Klingenwechselvorrichtung 50 weist den Motor 102, den Drehschaft 106, den an einem Ende des Drehschafts 106 befestigten Mutterdrehabschnitt 110a, den am anderen Ende des Drehschafts 106 befestigten Mutterdrehabschnitt 110b und die Leistungsübertagungseinheit 104 zum Übertragen der Leistung des Motors 102 zum Drehschaft 106 auf. Die Klingenwechselvorrichtung 50 kann die Leistung des Motors 102 durch die Leistungsübertragungseinheit 104 und den Drehschaft 106 zu den Mutterdrehabschnitten 110a und 110b übertragen. Das heißt, dass die zwei Mutterdrehabschnitte 110a und 110b durch den einzelnen Motor 102 angetrieben werden können. Demgemäß ist es nicht notwendig, einzelne Motoren für die Mutterdrehabschnitte 100a und 100b bereitzustellen, so dass die Klingenwechselvorrichtung 50 hinsichtlich ihrer Größe, ihres Gewichts oder ihrer Kosten reduziert werden kann.
Die Ausgestaltung der Klingenwechselvorrichtung 50 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann geeignet innerhalb des Bereichs modifiziert werden, in dem die Schneidklinge 80 gewechselt werden kann. Beispielsweise kann die Klingenwechselvorrichtung ferner einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen der Anbring- und Abnehmeinheit 68 in der Y-Richtung und ein Bewegungsmechanismus zum Bewegen der Anbring- und Abnehmeinheit 68 in der Z-Richtung aufweisen. In diesem Fall kann die Position der Anbring- und Abnehmeinheit 68 durch ein Benutzen dieser Bewegungsmechanismen bei einem Wechseln der Schneidklinge 80 gesteuert werden.
Während die Klingenwechselvorrichtung 50 in dieser bevorzugten Ausführungsform hinter der zweiten Tragstruktur 34 angeordnet ist, ist die Anordnung der Klingenwechselvorrichtung 50 nicht beschränkt. Beispielsweise könnten die Klingenhalterungen 52a und 52b und die Anbring- und Abnehmeinheit 68 vor oder seitlich der ersten Tragstruktur 20 angeordnet sein. Ferner ist der Mechanismus zum Steuern der Bewegung der Anbring- und Abnehmeinheit 68 nicht beschränkt. Beispielsweise könnte ein Roboterarm mit der Anbring- und Abnehmeinheit 68 verbunden sein, um die Bewegung der Anbring- und Abnehmeinheit 68 zu steuern.
Ferner ist die Ausgestaltung der Klingenhalterungen 52a und 52b, die in der Lage sind, die mehreren Schneidklingen 80 zu speichern, nicht beschränkt. Beispielsweise könnte jede der Klingenhalterungen 52a und 52b, die in der Lage sind, die mehreren Schneidklingen 80 zu speichern, mit einem Bewegungsmechanismus zum Bewegen einer gewählten der mehreren Schneidklingen 80 zu einer Position, an der die gewählte Schneidklinge 80 an der Anbring- und Abnehmeinheit 68 angebracht werden kann, versehen sein.
Ferner ist der Drehschaft 106 (siehe 3) in dieser bevorzugten Ausführungsform ein einzelner Schaft. Als eine Modifikation könnte der Drehschaft 106 aus einem ersten Drehschaft (erster Schaft) und einem zweiten Drehschaft (zweiter Schaft) ausgestaltet sein; der Mutterdrehabschnitt 110a ist am vorderen Ende des ersten Drehschafts befestigt und der Mutterdrehabschnitt 110b ist am vorderen Ende des zweiten Drehschafts befestigt. In diesem Fall ist das mit dem ersten Zahnrad 126 in Eingriff stehende zweite Zahnrad 128 sowohl am ersten Drehschaft als auch am zweiten Drehschaft befestigt. Ferner ist die Achse des ersten Drehschafts mit der Achse des zweiten Drehschafts ausgerichtet.
Beliebige weitere Strukturen und Verfahren in dieser bevorzugten Ausführungsform könnten geeignet modifiziert werden, ohne vom Bereich des Gegenstands der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Patentansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalente des Schutzbereichs der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007 [0004]
JP 229843 [0004]

Claims

Schneidvorrichtung, aufweisend: einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks; ein Paar erster und zweiter Schneideinheiten zum Schneiden des am Einspanntisch gehaltenen Werkstücks, wobei sowohl die erste als auch die zweite Schneideinheit eine Spindel und eine an der Spindel angebrachte Schneidklinge aufweist; und eine Klingenwechselvorrichtung zum Wechseln der an der Spindel der ersten Schneideinheit angebrachten Schneidklinge und zum Wechseln der an der Spindel der zweiten Schneideinheit angebrachten Schneidklinge, wobei die Klingenwechselvorrichtung aufweist: eine Mutteranbring- und -abnehmeinheit zum Anbringen und Abnehmen einer Mutter zum Befestigen der Schneidklinge an der Spindel sowohl in der ersten als auch in der zweiten Schneideinheit, und eine Klingenanbring- und -abnehmeinheit zum Anbringen der Schneidklinge an der Spindel in sowohl der ersten als auch der zweiten Schneideinheit und Abnehmen der Schneidklinge von der Spindel in sowohl der ersten als auch der zweiten Schneideinheit, wobei die Mutteranbring- und -abnehmeinheit aufweist: einen Drehschaft, einen an einem Ende des Drehschafts befestigten ersten Mutterdrehabschnitt zum Halten und Drehen der Mutter zum Befestigen der Schneidklinge an der Spindel der ersten Schneideinheit, einen am anderen Ende des Drehschafts befestigten zweiten Mutterdrehabschnitt zum Halten und Drehen der Mutter zum Befestigen der Schneidklinge an der Spindel der zweiten Schneideinheit, einen Motor, und eine mit dem Motor und dem Drehschaft verbundene Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen der Leistung des Motors zum Drehschaft, um dadurch den Drehschaft zu drehen.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehachse des ersten Mutterdrehabschnitts mit der Drehachse des zweiten Mutterdrehabschnitts ausgerichtet ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistungsübertragungseinheit eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung aufweist, um die Drehgeschwindigkeit des Drehschafts kleiner auszugestalten als die Drehgeschwindigkeit des Motors, und um das Drehmoment des ersten Mutterdrehabschnitts und des zweiten Mutterdrehabschnitts größer auszugestalten als das Drehmoment des Motors.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung ein Kegelgetriebe oder ein Hypoid-Getriebe aufweist.