JP2015047651A - Bite cutting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物に対してバイトによる切削を行うバイト切削装置に関する。 The present invention relates to a cutting tool for cutting a workpiece with a cutting tool.
表面にバンプと称される電極が複数形成された被加工物は、バイト切削装置を用いて表面側を削ることにより、バンプの高さが揃えられる。バイト切削装置は、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、保持テーブルに保持された被加工物の表面と平行な方向に回転する切り刃をを装着したバイトホイールを有するバイト切削手段とを少なくとも備えている(例えば、下記の特許文献1を参照)。 A workpiece in which a plurality of electrodes called bumps are formed on the surface is made to have the same bump height by cutting the surface side using a cutting tool. The cutting tool includes a holding table having a holding surface for holding a workpiece, and a cutting tool having a cutting wheel equipped with a cutting blade that rotates in a direction parallel to the surface of the workpiece held by the holding table. (For example, refer to Patent Document 1 below).
バイト切削装置において切り刃の高さ位置の原点を設定するセットアップには、接触式のセンサが用いられている。具体的には、作業者は、保持テーブル上で切り刃に対応した位置にセンサを載置し、バイトホイールが回転しないようにバイトホイールを押さえた状態で切削手段を下降させ、センサに切り刃を接触させて接触を検知した時のバイト切削手段の高さ位置を原点とし、その原点を基準として被加工物に対する切込み深さを制御している。 A contact type sensor is used for setting up the origin of the height position of the cutting blade in the cutting tool. Specifically, the operator places the sensor at a position corresponding to the cutting blade on the holding table, lowers the cutting means while holding the bite wheel so that the bite wheel does not rotate, and puts the cutting blade on the sensor. The height position of the cutting tool when the contact is detected is detected as the origin, and the depth of cut with respect to the workpiece is controlled based on the origin.
しかしながら、上記のように接触式のセンサを用いた切り刃のセットアップにおいては、センサにおいて接触を検知した際のバイト切削手段の高さ位置を原点とするため、セットアップ作業は非常に煩雑で手間がかかるという問題がある。 However, in the setup of the cutting blade using the contact type sensor as described above, since the height position of the cutting tool when the contact is detected by the sensor is the origin, the setup work is very complicated and troublesome. There is a problem that it takes.
また、切り刃は、例えば単結晶のダイヤモンドから構成されており、加工にともなって磨耗するため、所定のタイミングで切り刃の高さ位置を検出する必要があるが、接触式のセンサを用いた手法においては、保持テーブルで被加工物を保持している間は切り刃の高さ位置を検出することができない。 In addition, the cutting blade is made of, for example, single-crystal diamond, and wears with processing, so it is necessary to detect the height position of the cutting blade at a predetermined timing, but a contact-type sensor was used. In the technique, the height position of the cutting blade cannot be detected while the workpiece is held by the holding table.
本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、保持テーブルにおいて被加工物を保持している間であっても、容易に切り刃の高さ位置を検出できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to easily detect the height position of a cutting blade even while a workpiece is held on a holding table. And
本発明は、バイト切削装置であって、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持面に直交する回転軸を有するスピンドルと、該スピンドルに装着され該保持手段において保持された被加工物の上面を切削する切り刃を装着したバイトホイールと、を有するバイト切削手段と、発光面を含む発光手段と、該発光面に対面し該発光手段からの光を受光する受光手段とを備え、該発光手段で発光され該受光手段で受光される光が該切り刃で遮られることにより該切り刃の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該バイト切削手段と該高さ位置検出手段とを相対移動させて該切り刃を該発光面と該受光面との間に位置づける位置づけ手段と、該バイト切削手段を該回転軸方向に移動させる移動手段と、を備える。 The present invention relates to a cutting tool, a holding unit having a holding surface for holding a workpiece, a spindle having a rotation axis orthogonal to the holding surface, and a spindle mounted on the spindle and held by the holding unit. A cutting tool having a cutting wheel for cutting the upper surface of the workpiece, a cutting tool having a cutting tool, a light emitting device including a light emitting surface, and a light receiving device that faces the light emitting surface and receives light from the light emitting device. A height position detecting means for detecting the height position of the cutting blade by blocking the light emitted by the light emitting means and received by the light receiving means by the cutting blade, the cutting tool and the height A positioning means for relatively moving the position detecting means to position the cutting blade between the light emitting surface and the light receiving surface; and a moving means for moving the cutting tool in the direction of the rotation axis.
本発明にかかるバイト切削装置は、発光面を含む発光手段と受光面を含む受光手段とを備えバイト切削手段の切り刃の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、バイト切削手段と高さ位置検出手段とを相対移動させて該切り刃を高さ位置検出手段に備える発光面と受光面との間に位置づける位置づけ手段とを備えているため、保持手段で被加工物を保持していても、位置づけ手段によって切り刃を発光面と受光面との間に位置づけることができ、切り刃の高さ位置を容易に検出することができる。 A cutting tool according to the present invention comprises a light emitting means including a light emitting surface and a light receiving means including a light receiving surface, a height position detecting means for detecting the height position of the cutting edge of the cutting tool, a cutting tool and a height The position detecting means is relatively moved to position the cutting blade between the light emitting surface and the light receiving surface of the height position detecting means, and the workpiece is held by the holding means. However, the cutting blade can be positioned between the light emitting surface and the light receiving surface by the positioning means, and the height position of the cutting blade can be easily detected.
図1に示すバイト切削装置1は、円形の被加工物Wに対してバイトによる切削(以下、「バイト切削」という。)を行う加工装置であり、Y軸方向にのびる装置ベース2を有している。装置ベース2の上面2aのY軸方向後部には、Z軸方向にのびるコラム3が立設されている。装置ベース2の上面2aのY軸方向前部には、加工前の被加工物Wを収容するカセット4aと、加工後の被加工物Wを収容するカセット4bとが対面して配設されている。
A cutting tool 1 shown in FIG. 1 is a processing apparatus that performs cutting with a cutting tool (hereinafter referred to as “cutting tool”) on a circular workpiece W, and has a device base 2 that extends in the Y-axis direction. ing. A column 3 extending in the Z-axis direction is erected on the rear side in the Y-axis direction of the
カセット4aとカセット4bの近傍には、カセット4aからの被加工物Wの搬出及びカセット4bへの被加工物Wの搬入を行う搬送ロボット5が配設されている。搬送ロボット5は、屈曲可能なアーム5aと、アーム5aの先端部に備えたハンド5bとを備え、カセット4a及びカセット4bにハンド5bが届くように搬送ロボット5が設置されている。また、搬送ロボット5のハンド5bの可動範囲には、加工前の被加工物Wを仮置きして一定の位置に位置決めする仮置き手段6と、加工後の被加工物Wに対し洗浄を行う洗浄手段7とが配設されている。
In the vicinity of the
装置ベース2の上面2aの中央部には、矩形の搬送加工部8が形成されており、搬送加工部8には、被加工物Wを保持する保持面11を有する保持手段10と、保持手段10を下方から支持するとともにY軸方向に移動させる図2に示す位置づけ手段12とを備えている。なお、保持手段10は、回転可能な構成となっていてもよいが、被加工物Wのバイト切削時には回転させる必要はない。
A rectangular
図2に示す位置づけ手段12は、Y軸方向にのびるボールネジ13と、ボールネジ13の一端に接続されたモータ14と、ボールネジ13と平行にのびる一対のガイドレール15と、保持手段10を下方から支持する移動基台16と、を少なくとも備えている。移動基台16の内部のナットがボールネジ13に螺合するとともに、下部が一対のガイドレール15に摺接している。位置づけ手段12は、図1に示す搬送加工部8において、保持手段10を、保持手段10に対して被加工物Wの着脱が行われる着脱領域P1と、被加工物Wに対してバイト切削が行われる切削領域P2との間で移動させることができる。
The positioning means 12 shown in FIG. 2 supports the
仮置き手段6の近傍には、仮置き手段6から着脱領域P1に位置する保持手段10に加工前の被加工物Wを搬送する第1の搬送手段9aが配設されている。また、洗浄手段7の近傍には、着脱領域P1に位置する保持手段10から洗浄手段7に加工後の被加工物Wを搬送する第2の搬送手段9bが配設されている。
In the vicinity of the temporary placement means 6, a first transport means 9a for transporting the workpiece W before processing from the temporary placement means 6 to the
コラム3の前方には、被加工物Wに対してバイト切削を行うバイト切削手段20と、バイト切削手段20をZ軸方向に移動させる移動手段30とを備えている。バイト切削手段20は、保持手段10の保持面11と直交するZ軸方向の軸心を有し回転軸となるスピンドル21と、スピンドル21を回転可能に囲繞するハウジング22と、スピンドル21の一端に接続されたモータ23と、ハウジング22を支持する支持部24と、スピンドル21の下端に着脱可能に装着されたバイトホイール200とを備えている。
In front of the column 3, there are provided a
図3に示すように、バイトホイール200には、バイトユニット201が装着されている。バイトユニット201は、角柱形状に形成されるバイトシャンク202と、ネジ締結によってバイトシャンク202に固定されたバイト203と、バイト203の先端に着脱自在に装着される切り刃204と、切り刃204の角度を調整するつまみ部205とを備えている。そして、図1に示すモータ23がスピンドル21を回転させると、バイトホイール200を所定の回転速度で回転させることができる。
As shown in FIG. 3, a
図1に示す移動手段30は、Z軸方向にのびるボールネジ31と、ボールネジ31の一端に接続されるモータ32と、ボールネジ31と平行にのびるガイドレール33と、一方の面が支持部24に連結された昇降台34とを備えている。昇降台34は、内部に形成されたナットがボールネジ31に螺合するとともに側部が一対のガイドレール33に摺接している。モータ32がボールネジ31を回動させることにより、昇降台34とともにバイト切削手段20を所定の送り速度でZ軸方向に昇降させることができる。
1 includes a
バイト切削装置1は、バイト切削手段20の高さ位置を検出する高さ位置検出手段40を備えている。高さ位置検出手段40は、例えば移動基台16の上面側であって保持手段11の外周側に配設されており、図2に示した位置づけ手段12によって、保持手段10とともにY軸方向に移動可能となっている。
The cutting tool 1 includes a height position detecting means 40 for detecting the height position of the
図4に示すように、高さ位置検出手段40は、枠体41と、枠体41の上面に配置された検出部42と、検出部42の一端側に発光面43を含む発光手段430と、検出部42の他端側に受光面44を含む受光手段440とを備えている。発光面43と受光面44との間には、図3に示した切り刃204が進入可能な空隙45が形成されている。枠体41には、検出部42をカバーする保護カバー46が、軸支部47に接続された軸部48によって回転可能に取り付けられている。軸部48が回転することにより、保護カバー46を回転させ検出部42をカバーすることができる。なお、高さ位置検出手段40の配設位置は、特に限定されるものではなく、保持手段10の周辺であって、バイトユニット201と高さ位置検出手段40との相対移動により、切り刃204が空隙45に進入しうる位置であればよい。
As shown in FIG. 4, the height position detection means 40 includes a
図5に示すように、高さ位置検出手段40の発光面43には、光源400が接続されており、高さ位置検出手段40の受光面44には、光電変換部401が接続されている。光源400から送られる光により、発光面43から測定光を発光させることができ、発光面43と対面する受光面44で測定光を受光したら、光電変換部401において受光された測定光を出力電圧に変換して電圧認識部403に送ることができる。
As shown in FIG. 5, a light source 400 is connected to the
電圧認識部403には、切り刃の高さ位置における基準電圧があらかじめ記憶された基準電圧設定部402が接続されている。電圧認識部403は、基準電圧設定部402に記憶された基準電圧と光電変換部401で変換された出力電圧とを比較し出力電圧が降下し基準電圧に到達したと認識したら、到達した旨の検出信号を基準位置検出部404に送ることができる。基準位置検出部404は、バイト切削手段20のZ軸方向の位置を検出するスケール49に接続されており、光電変換部401から出力された電圧が基準電圧に達すると、そのときのスケール49の位置情報を読み出してバイト切削手段20のZ軸方向の原点として記憶する。
A reference
次に、バイト切削装置1の動作について説明する。図1に示す円形の被加工物Wは、バイト切削の対象となる被加工物の一例である。被加工物Wは、例えば樹脂性のウェーハやTSVウェーハ(Through Silicon Via)である。被加工物Wは、格子状の分割予定ラインSによって区画された領域のそれぞれにデバイスDが形成されており、デバイスDが形成された面が上面Waとなっている。一方、上面Waと反対側にある面が保持手段10に保持される下面Wbとなっている。加工前の被加工物Wは、カセット4aに複数収容される。まず、カセット4aに収容された被加工物Wが加工されカセット4bに収容されるまでの基本的な流れについて説明する。
Next, the operation of the cutting tool 1 will be described. A circular workpiece W shown in FIG. 1 is an example of a workpiece to be cut. The workpiece W is, for example, a resinous wafer or a TSV wafer (Through Silicon Via). In the workpiece W, the device D is formed in each of the regions partitioned by the lattice-shaped division lines S, and the surface on which the device D is formed is the upper surface Wa. On the other hand, the surface opposite to the upper surface Wa is the lower surface Wb held by the holding means 10. A plurality of workpieces W before processing are accommodated in the
搬送ロボット5は、カセット4aから加工前の被加工物Wを1枚搬出し、仮置き手段6に搬送する。仮置き手段6において被加工物Wの中心位置を位置決めした後、第1の搬送手段9aによって、被加工物Wを、着脱領域P1に位置する保持手段10に搬送する。
The transport robot 5 unloads one workpiece W before processing from the
保持手段10に被加工物Wを搬送後、図2に示す位置づけ手段12によって、保持手段10をY軸方向に移動させ、切削領域P2にあるバイト切削手段20の下方に移動させる。その後、移動手段30によって昇降台34とともにバイト切削手段20をZ軸方向に移動させ、バイト切削手段20により被加工物Wに対してバイト切削を行う。
After conveying the workpiece W to the holding means 10, the holding means 10 is moved in the Y-axis direction by the positioning means 12 shown in FIG. 2, and is moved below the cutting
図6に示すように、バイト切削手段20を所定のZ軸方向の位置に位置づけ、バイト切削手段20を構成するスピンドル21が回転し、所定の回転速度でバイトホイール200を、例えば矢印A方向に回転させる。そして、保持手段10をY軸方向に移動させながら、保持手段10の保持面11と平行な方向に円運動する切り刃204を被加工物Wの上面Wa側に接触させて切削する。かかる切削により、例えば、被加工物Wの表面Waに複数の電極が形成されている場合は、複数の電極の高さを揃えることができる。
As shown in FIG. 6, the cutting
被加工物Wのバイト切削が完了した後、図1に示す切削領域P2に位置する保持手段10がY軸方向に移動し、着脱領域P1に戻る。そして、切削済みの被加工物Wは、第2の搬送手段9bによって洗浄手段7に搬送され、洗浄及び乾燥が行われた後、搬送ロボット5のハンド5bに保持されてカセット4bに収容される。
After the cutting of the workpiece W is completed, the holding means 10 located in the cutting area P2 shown in FIG. 1 moves in the Y-axis direction and returns to the attachment / detachment area P1. Then, the cut workpiece W is transferred to the
次に、バイト切削手段20の切り刃204の高さ位置を検出する処理について説明する。バイト切削装置1では、切り刃204の高さ位置の検出は、被加工物Wの加工中には行わないが、例えば1枚の被加工物Wを切削する毎に行ってもよいし、複数の被加工物Wを切削した後に行ってもよい。
Next, a process for detecting the height position of the
切り刃204の高さ位置の検出時は、図7に示すように、バイトホイール200を、例えば10〜100rpmの回転速度で回転させつつZ軸方向に下降させ、回転する切り刃204を発光面43と受光面44との間の空隙45に進入させる。この際、図2に示した位置づけ手段12によって、高さ位置検出手段40とバイト切削手段20とをY軸方向に相対移動させることにより、空隙45において切り刃204の回転軌跡が位置づけられるように調整する。
At the time of detecting the height position of the
このとき、高さ位置検出手段40は、発光面43から受光面44に向けて測定光を発光させ、受光面44で受光された測定光を図5に示した光電変換部401に送る。電圧認識部403は、光電変換部401によって変換された出力電圧が基準電圧に達しているかどうかを判断する。なお、図5に示す電圧認識部403には、基準電圧設定部402が記憶する基準電圧をあらかじめ設定しておく。基準電圧は、例えば3Vとなっている。
At this time, the height position detection means 40 emits measurement light from the
ここで、図7に示す切り刃204が降下し空隙45に進入していくにつれて、発光面43から受光面44にむけて投光されている測定光が切り刃204によって徐々に遮光されると、受光面44で受光される測定光の光量も減少していき、光電変換部401で変換され電圧認識部403で認識される出力電圧も下がっていく。そのため、図5のグラフに示すように、電圧認識部403で出力電圧を認識し始めてから所定時間経過すると、出力電圧が下降し基準電圧に達する。なお、図5のグラフに示した波形が櫛歯状になるのは、バイトホイール200が回転し切り刃204が空隙45を通過するときのみ遮光されるからである。
Here, as the
電圧認識部403は、光電変換部401によって変換される出力電圧が基準電圧に達したと認識したとき、該出力電圧が基準電圧に到達した旨の検出信号を基準位置検出部404に送る。そして、基準位置検出部404は、該検出信号を受けたとき、スケール49が検出したバイト切削手段20のZ軸方向における高さ位置を、バイト切削手段20のZ軸方向の基準位置とする。例えば、当該基準位置が保持手段10の保持面11のZ軸方向の位置と等しくなるように高さ位置検出手段40の位置を調整しておけば、被加工物Wの所望の高さに切り刃204を接触させる制御を容易に行うことができる。一方、当該基準位置が保持手段10の保持面11のZ軸方向の位置と等しくない場合でも、当該基準位置と保持手段10の保持面11のZ軸方向の位置とのZ軸方向の距離を装置に記憶しておけば、被加工物Wの所望の高さに切り刃204を接触させることができる。
When the
また、被加工物を何枚か加工した後に同様の方法によりバイト切削手段20の基準位置を認識するようにしれば、切り刃204が磨耗した場合であっても、その磨耗に対応して基準位置を調整することができるため、切り刃204に磨耗がある場合でも、被加工物WのZ軸方向の所望の位置に切り刃204を接触させて、被加工物Wを所望の厚みに加工することができる。かかる基準位置の認識は、保持手段10に被加工物Wを保持した状態においても行うことができる。
Further, if the reference position of the
さらに、バイトホイール200や切り刃204の交換直後にバイト切削手段20の基準位置を認識しておき、被加工物Wを何枚か加工した後に同様にバイト切削手段20の基準位置を認識した場合に、基準位置が変化していれば、その変化量は切り刃204の磨耗量であるため、切り刃204の先端にどの程度の磨耗が生じているのかを検出することができ、作業者は、磨耗量に応じて新たなバイトホイール200や切り刃204に交換することができる。
Furthermore, immediately after replacement of the
以上のとおり、バイト切削装置1は、発光面43を含む発光手段430と受光面44を含む受光手段440とを有する高さ位置検出手段40と、バイト切削手段20と高さ位置検出手段40とを相対移動させて切り刃204を高さ位置検出手段40に備える発光面43と受光面44との間の空隙45に位置づける位置づけ手段12とを備えているため、保持手段10で被加工物Wを保持していても、位置づけ手段12によって、切り刃204の回転する軌道上に発光面43と受光面44との間の空隙45を位置づけることができるため、切り刃204の高さ位置を容易に検出することができる。
As described above, the cutting tool 1 includes the height position detecting means 40 including the light emitting means 430 including the
1:バイト切削装置 2:装置ベース 2a:上面 3:コラム 4a,4bカセット
5:搬送ロボット 5a:アーム 5b:ハンド 6:仮置き手段 7:洗浄手段
8:搬送加工部 9a:第1の搬送手段 9b:第2の搬送手段 10:保持手段
11:保持面 12:位置づけ手段 13:ボールネジ 14:モータ
15:ガイドレール 16:移動基台
20:バイト切削手段 21:スピンドル 22:ハウジング 23:モータ
24:支持部
200:バイトホイール 201:バイトユニット 202:バイトシャンク
203:バイト 204:切り刃 205:つまみ部
30:移動手段 31:ボールネジ 32:モータ 33:ガイドレール 34:昇降台
40:高さ位置検出手段 41:枠体 42:検出部
430:発光手段43:発光面 440:受光手段 44:受光面
45:空隙 46:保護カバー 47:軸支部 48:軸部 49:スケール
400:光源 401:光電変換部 402:基準電圧設定部 403:電圧認識部
404:基準位置検出部
1: Tool cutting device 2:
Claims (1)
被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、
該保持面に直交する回転軸を有するスピンドルと、該スピンドルに装着され該保持手段において保持された被加工物の上面を切削する切り刃を装着したバイトホイールと、を有するバイト切削手段と、
発光面を含む発光手段と、該発光面に対面し該発光手段からの光を受光する受光手段とを備え、該発光手段で発光され該受光手段で受光される光が該切り刃で遮られることにより該切り刃の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該バイト切削手段と該高さ位置検出手段とを相対移動させて該切り刃を該発光面と該受光面との間に位置づける位置づけ手段と、
該バイト切削手段を該回転軸方向に移動させる移動手段と、を備えたバイト切削装置。 A cutting tool,
Holding means having a holding surface for holding the workpiece;
A bite cutting means having a spindle having a rotation axis orthogonal to the holding surface, and a bite wheel having a cutting blade attached to the spindle and cutting an upper surface of a workpiece held by the holding means;
A light-emitting means including a light-emitting surface; and a light-receiving means that faces the light-emitting surface and receives light from the light-emitting means, and the light emitted by the light-emitting means and received by the light-receiving means is blocked by the cutting blade A height position detecting means for detecting the height position of the cutting blade,
Positioning means for relatively moving the cutting tool and the height position detecting means to position the cutting blade between the light emitting surface and the light receiving surface;
A cutting tool comprising: moving means for moving the cutting tool in the direction of the rotation axis.
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