JP2017148882A - 切削装置及び切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削痕を撮像することによる製造リードタイムへの影響を低減することの可能な切削装置及び切削方法を提供する。【解決手段】切削刃２３のＹ方向位置をＹ＝０、θテーブル４０に対するスピンドルユニット２０の相対的な切削割出送り方向を＋Ｙ方向、切削割出ピッチをＹｐとすると、撮像装置９０Ｌは、ワーク１０の存在平面における、Ｙ＝−（ｋ×Ｙｐ）（但しｋは、ｋ≧０を満たす整数）で表される仮想直線の一部を撮像視野に含む。切削工程においてワーク１０をＸ方向に移動させるときに、撮像装置９０Ｌにより、当該切削工程で形成した切削痕を撮像する。【選択図】図１

Description

本発明は、砥石等の切削刃を用いてワーク（被加工物）を加工する切削装置及び切削方法に関する。

切削装置によりワークに切削加工を行う場合、切削液がかかってワークが動いたり、加工に伴う温度変化によりスピンドルが伸縮したりすることにより、狙った位置からずれた位置に切削痕（カーフ）が形成されたり、切削痕の幅が想定値から外れたりすることがある。下記特許文献１は、半導体ウェハ等のワークに切削加工する切削装置に関し、全ての切削予定線（ストリート）についての切削加工が終了した後で、ミクロ可視光カメラでの撮像によるカーフチェック工程を行うことを開示する。下記特許文献２は、半導体ウェハ等のワークに溝加工を施す加工装置に関し、３〜５本の溝を形成するごとに撮像手段での撮像によるカーフチェックを行うことを開示する。

特開２００５−８５９７３号公報 特開２０１０−８０６６４号公報

特許文献１及び２は、切削痕を撮像することで切削痕の状態をチェックするものであるが、切削工程と撮像工程が別であるため、製造リードタイムに与える影響が大きいという問題があった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、切削痕を撮像することによる製造リードタイムへの影響を低減することの可能な切削装置及び切削方法を提供することにある。

本発明のある態様は、切削装置である。この切削装置は、
ワーク載置用の加工テーブルと、
Ｙ方向に延出するスピンドル、及び前記スピンドルに取り付けられた切削刃を有するスピンドルユニットと、
前記加工テーブル上のワークを撮像可能な第１の撮像装置と、を備え、
前記加工テーブルは、前記Ｙ方向に垂直なＸ方向に相対移動可能であり、
前記スピンドルユニットと前記第１の撮像装置は、前記Ｙ方向に相対移動可能であり、
前記スピンドルユニットは、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の双方に垂直なＺ方向に相対移動可能であり、
前記切削刃のＹ方向位置をＹ＝０、前記加工テーブルに対する前記スピンドルユニットの相対的な切削割出送り方向を＋Ｙ方向、切削割出ピッチをＹｐとすると、前記第１の撮像装置は、前記ワークの存在平面における、
Ｙ＝−（ｋ×Ｙｐ）（但しｋは、ｋ≧０を満たす整数）
で表される仮想直線の一部を撮像視野に含むことを特徴とする。

前記切削装置において、前記ｋが０であってもよい。

前記第１の撮像装置と前記スピンドルのＸ方向離間距離をＡｘ、前記加工テーブル上のワークのＸ方向寸法をＷｘ、前記加工テーブルのＸ方向ストロークをＳｘとすると、
｜Ｓｘ｜≧｜Ａｘ｜＋Ｗｘ
であってもよい。

前記第１の撮像装置が防水仕様であってもよい。

前記スピンドルユニットを挟んで前記第１の撮像装置の反対側に位置する、前記加工テーブル上のワークを撮像可能な第２の撮像装置を備え、前記第２の撮像装置は、前記ワークの存在平面における、
Ｙ＝−（ｊ×Ｙｐ）（但しｊは、ｊ≧０を満たす整数）
で表される仮想直線の一部を撮像視野に含んでもよい。

前記第１の撮像装置と前記スピンドルのＸ方向離間距離をＡｘ、前記第２の撮像装置と前記スピンドルのＸ方向離間距離をＤｘ、前記加工テーブル上のワークのＸ方向寸法をＷｘ、前記加工テーブルのＸ方向ストロークをＳｘとすると、
｜Ｓｘ｜≧｜Ａｘ｜＋｜Ｄｘ｜＋Ｗｘ
であってもよい。

前記第１及び第２の撮像装置が防水仕様であってもよい。

本発明のもう１つの態様は、切削方法である。この切削方法は、少なくともｎ回（但しｎは自然数）の切削工程により、ｎ本の切削痕を形成する切削方法であって、前記ｎ回の切削工程のうち少なくとも１回の切削工程では、当該切削工程又は当該切削工程より前の切削工程で形成された切削痕を撮像する。

ｉ回目（但しｉは、ｉ＝ｋ＋１、ｋ＋２、・・・、ｎ。ｋは、ｋ≧０を満たす整数）の切削工程の少なくともいずれかにおいて、ｉ−ｋ回目の切削工程で形成した切削痕を撮像してもよい。

前記切削方法において、前記ｋが０であってもよい。

前記ｎ回の切削工程で形成したｎ本の切削痕の中に、前記ｎ回の切削工程の後に撮像されていないものがある場合には、撮像されていない切削痕に対応した回数の撮像工程を行い、合計ｎ本の切削痕を撮像してもよい。

切削対象のワークを載置したＸ方向に相対移動可能な加工テーブルと、
前記Ｘ方向に垂直なＹ方向に延出するスピンドル、及び前記スピンドルに取り付けられた切削刃を有するスピンドルユニットと、
前記ワークを撮像可能な第１の撮像装置と、を用い、
各々の切削工程は、
前記スピンドルユニットをＹ方向に相対移動し、今回の切削工程における前記ワークの切削予定線のＹ方向位置と前記切削刃のＹ方向位置とを一致させる第１工程と、
前記切削刃を前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の双方に垂直なＺ方向に相対移動し、前記切削刃のＺ方向相対位置を前記ワークを加工可能な位置にセットする第２工程と、
前記加工テーブルをＸ方向に相対移動し、前記切削刃によって前記ワークに切削痕を形成する第３工程と、
前記切削刃をＺ方向に相対移動し、前記切削刃のＺ方向相対位置を前記ワークを加工しない位置にセットする第４工程と、
前記加工テーブルを前記第３工程と反対向きに相対移動する第５工程と、を含んでもよい。

前記第１の撮像装置による前記切削痕の撮像を、ｎ回の内少なくとも１回の切削工程の前記第３工程で行ってもよい。

前記第１の撮像装置による前記切削痕の撮像を、ｎ回の内少なくとも１回の切削工程の前記第５工程で行ってもよい。

切削対象のワークを載置したＸ方向に相対移動可能な加工テーブルと、
前記Ｘ方向に垂直なＹ方向に延出するスピンドル、及び前記スピンドルに取り付けられた切削刃を有するスピンドルユニットと、
前記ワークを撮像可能な第１及び第２の撮像装置と、を用い、
前記第２の撮像装置は、前記スピンドルユニットを挟んで前記第１の撮像装置の反対側に位置し、
各々の切削工程は、
前記スピンドルユニットをＹ方向に相対移動し、今回の切削工程における前記ワークの第１の切削予定線のＹ方向位置と前記切削刃のＹ方向位置とを一致させる第１工程と、
前記加工テーブルを＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に相対移動し、前記切削刃によって前記ワークに切削痕を形成する第２工程と、を含み、
前記第２工程では、前記加工テーブルを、前回の切削工程の第２工程とは反対向きに相対移動してもよい。

前記ｎ回の切削工程の後に所定回数の撮像工程を行い、合計ｎ本の切削痕を撮像し、
前記撮像工程は、
前記Ｙ方向移動手段により撮像装置を相対移動し、今回の撮像工程で撮像する未撮像の切削痕を含む仮想直線の一部を前記撮像装置の撮像視野に含ませる工程と、
前記Ｘ方向移動手段により前記加工テーブルを前記撮像装置に対して相対移動し、前記撮像装置によって前記切削痕を撮像する工程と、を含んでもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現をシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、切削痕を撮像することによる製造リードタイムへの影響を低減することの可能な切削装置及び切削方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る切削装置１の概略斜視図。 図１に示す撮像装置９０Ｌの構成例（その１）を示す断面図。 図１に示す撮像装置９０Ｌの構成例（その２）を示す断面図。 切削装置１の概略平面図。 同概略正面図。 図５の状態から切削刃２３を加工可能位置まで下降させた状態の概略正面図。 図４の状態からワーク１０を＋Ｘ方向に移動させるストロークの途中における概略平面図。 同概略正面図。 図７の状態からワーク１０を更に＋Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの＋側端部に来た状態の概略平面図。 同概略正面図。 図１０の状態から切削刃２３を退避位置まで上昇させた状態の概略正面図。 図１１の状態からワーク１０を−Ｘ方向に移動させるストロークの途中における概略平面図。 同概略正面図。 図１２の状態からワーク１０を更に−Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの−側端部に来た状態の概略平面図。 同概略正面図。 図１４の状態から切削刃２３を＋Ｙ方向に切削割出ピッチＹｐだけ移動させた状態の概略平面図。 図１６の状態から切削刃２３を加工可能位置まで下降させた状態の概略正面図。 図１７の状態からワーク１０を＋Ｘ方向に移動させるストロークの途中における概略平面図。 同概略正面図。 図１８の状態からワーク１０を更に＋Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの＋側端部に来た状態の概略平面図。 同概略正面図。 切削装置１における切削動作の流れを示すフローチャート。 本発明の実施の形態２に係る切削装置２の概略平面図。 本発明の実施の形態３に係る切削装置３の概略斜視図。 切削装置３の概略平面図。 同概略正面図。 図２５の状態からワーク１０を＋Ｘ方向に移動させるストロークの途中における概略平面図。 同概略正面図。 図２７の状態からワーク１０を更に＋Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの＋側端部に来た状態の概略平面図。 同概略正面図。 図２９の状態から切削刃２３を＋Ｙ方向に切削割出ピッチＹｐだけ移動させた状態の概略平面図。 図３１の状態からワーク１０を−Ｘ方向に移動させるストロークの途中における概略平面図。 同概略正面図。 図３２の状態からワーク１０を更に−Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの−側端部に来た状態の概略平面図。 同概略正面図。 切削装置３における切削動作の流れを示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１
図１〜図２２を参照し、本発明の実施の形態１を説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る切削装置１の概略斜視図である。図１により、互いに直交する三方向であるＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向、並びに各方向の±（正負）を定義する。なお、以下の説明において、各方向の前に「＋」又は「−」を付さない場合は、各方向の正負は限定されないものとする。また、切削刃２３のＹ方向位置をＹ＝０とする。切削装置１は、スピンドルユニット２０と、Ｘ方向移動手段としての加工テーブルユニット５０と、第１の撮像装置としての撮像装置９０Ｌと、位置決め用カメラ９２と、を備える。なお、「切削」は、切断及び溝加工の双方を含む概念である。

スピンドルユニット２０は、フランジ２１と、スピンドル２２と、砥石等の切削刃２３と、Ｚスライダ２５と、を有する。スピンドル２２の延出方向がＹ方向と定義される。切削刃２３は、例えば基材に固定砥粒を付着させた回転砥石であり、フランジ２１によってスピンドル２２に取り付けられ、スピンドル２２に垂直な面（ＸＺ平面と平行な平面）内で回転するようになっている。

Ｚスライダ２５は、スピンドル２２及びスピンドル２２の駆動モータ（不図示）を支持する。Ｚスライダ２５は、Ｚ方向移動手段としてのＹスライダ７０の支持によりＺ方向に移動（スライド）自在である。Ｙスライダ７０は、Ｙ方向移動手段としてのＹ方向スライドガイド６０（不図示の装置基台側に固定）の支持によりＹ方向に移動（スライド）自在である。よって、スピンドルユニット２０は、互いに直交するＹ方向及びＺ方向に移動自在である。スピンドルユニット２０のＹ方向及びＺ方向への移動により、切削刃２３もＹ方向及びＺ方向に移動する。なお、加工時の切削液は切削液供給ノズル３０から供給される。切削液供給ノズル３０は、スピンドルユニット２０に固定され、切削刃２３と一体にＹ方向及びＺ方向に移動自在である。

撮像装置９０Ｌは、スピンドル２２の＋Ｘ方向側に位置し、加工テーブルユニット５０に保持されたワーク１０を撮像する。撮像装置９０Ｌは、スピンドルユニット２０と共にＹ方向及びＺ方向に移動自在である。なお、撮像装置９０Ｌは、Ｙ方向にはスピンドルユニット２０と共に移動する一方、Ｚ方向にはスピンドルユニット２０と共に移動しないように支持されてもよい。切削刃２３に対する撮像装置９０ＬのＹ方向相対位置は、好ましくは不図示の調整機構により調整可能である。撮像装置９０Ｌは、好ましくはオートフォーカス機能を有する。撮像装置９０Ｌの光軸は、Ｚ方向と平行であり、本実施の形態ではＹ方向位置が切削刃２３と一致する。すなわち、撮像装置９０Ｌの光軸は、切削刃２３の取付位置を通るスピンドル２２に垂直な仮想平面と、ワーク１０の存在平面と、の交線を通る。これにより、撮像装置９０Ｌは、当該交線の一部、すなわちワーク１０の存在平面におけるＹ＝０で表される仮想直線の一部、を撮像視野に含むことになる（図４の撮像視野ＶＬ参照）。なお、当該仮想直線の一部を撮像視野に含む限り、撮像装置９０Ｌの光軸のＹ方向位置は、切削刃２３のＹ方向位置からずれていてもよい。

加工テーブルユニット５０は、加工テーブルとしてのθテーブル４０と、θ軸４１と、Ｘスライダ８０と、Ｘ方向スライドガイド８１と、を有する。θテーブル４０は、Ｚ方向と平行なθ軸４１に支持される。θ軸４１は、不図示の駆動モータで回転される。θテーブル４０は、θ軸４１と一体にθ方向に回転可能である。Ｘスライダ８０は、Ｘ方向スライドガイド８１（不図示の装置基台側に固定）の支持によりＸ方向に移動（スライド）自在である。したがって、θテーブル４０の上面すなわちワーク載置面（Ｚ方向と垂直な平面）上のワーク１０は、ＸＹ平面内で回転可能かつＸ方向に移動自在である。

Ｚスライダ２５、Ｙスライダ７０及びＸスライダ８０の駆動は、例えば公知のボールネジ機構によって為される。なお、上述のワーク１０及び切削刃２３、撮像装置９０Ｌの支持構造は一例に過ぎず、切削刃２３及び撮像装置９０Ｌに対するワーク１０のＸＹＺ各方向に関する相対位置、ＸＹ平面と平行な任意の方向（例えばＸ方向）に対するワーク１０のＺ方向を軸とする相対回転角度を制御可能な任意の支持構造を利用できる。

制御ボックス５の内部には、制御部９５が格納されている。制御部９５は、プロセッサやメモリ、プログラムその他、本装置全体の動作制御及び各種演算（画像処理も含む）に必要な要素を包含する。切削刃２３、θテーブル４０、及び撮像装置９０Ｌ、並びにその他の各構成要素の現在位置データは、制御部９５にリアルタイムで保持される。撮像装置９０Ｌ及び位置決め用カメラ９２の撮像画像は、制御部９５内のメモリに記憶される。

位置決め用カメラ９２は、ワーク１０の不図示の基準マークを含む画像を撮像する。この画像に基づき、切削加工の前にワーク１０の相対的な位置決めが行われる。すなわち、位置決め用カメラ９２の撮像画像に基づき、制御部９５はワーク１０の位置を認識し、θテーブル４０のＸ方向位置及び回転角度、並びにスピンドルユニット２０及び撮像装置９０ＬのＹ方向位置を定める。位置決め用カメラ９２は、１つでも複数でもよい。

図２は、図１に示す撮像装置９０Ｌの構成例（その１）を示す断面図である。なお、断面はＹＺ平面と平行な面である。撮像装置９０Ｌは、防水仕様であり、ここでは例として実用新案登録第３１８２９２４号の撮像装置を用いる。撮像装置９０Ｌは、アルミや樹脂製のハウジング１９１（筐体）と、撮像部１９５と、照明部１９７とを有する。撮像部１９５は、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラである。照明部１９７は、例えばファイバー照明である。

ハウジング１９１内の内部空間１９２と、ハウジング１９１の外部とは、開口１９３で連通される。撮像部１９５は、内部空間１９２を通りかつ開口１９３からハウジング１９１外部へと続く光軸を有する。照明部１９７は、内部空間１９２から開口１９３を通してハウジング１９１の外部を照らす。撮像部１９５の光軸はＺ方向と平行であるのに対し、照明部１９７の光軸はＺ方向に対して所定の角度を成している。開口１９３は、撮像部１９５の撮像範囲及び撮像範囲に明るさを確保できる範囲で可能な限り小さいとよい。

気体供給孔１９８,１９９は、圧縮空気源から内部空間１９２へ与圧気体（圧縮空気）を供給するためのものである。気体は通常は大気であるが、不活性雰囲気を求める場合などは、窒素やアルゴンガス等としてもよい。気体は、不図示のポンプ或いはコンプレッサ等の圧空供給手段、または当該気体が高圧封入されたタンク等から、レギュレータ等の圧力や流量の調整用の器具を介して、任意の圧力で供給される。なお、供給気体は、標準的な工場エア（例えば０.２ＭＰａ〜０.５ＭＰａ）でもよい。気体供給孔１９８,１９９を通して内部空間１９２に供給された気体は、開口１９３からハウジング１９１の外部に噴き出される。開口１９３から気体を噴き出すことで、切削液や削り屑又はその混合物（以下「切削液等」とも表記）による撮像部１９５のレンズあるいは照明部１９７の汚染を防止できる。また、ワーク１０上の切削液等を吹き飛ばすことができ、切削痕（カーフ）の撮像を正確かつ確実に行うことができる。すなわち、切削液や削り屑あるいはそれらの混合物の影響範囲内に撮像装置を置いても撮像不能となるリスクを低減することが可能となる。

図３は、図１に示す撮像装置９０Ｌの構成例（その２）を示す断面図である。本構成例は、図２に示した構成例と異なり、照明部は２つであり、気体供給孔は１つである。その他の点は、図２に示した構成と同様である。すなわち、この撮像装置は、ハウジング２９１と、撮像部２９５と、照明部２９７Ａ,２９７Ｂとを有し、ハウジング２９１において気体供給孔２９９は１つである。照明部２９７Ａ,２９７Ｂは、撮像部２９５を挟んで対向し、それぞれＺ方向と所定角度を持って開口２９３を通して外部を照射する。なお、ハウジング２９１及び撮像部２９５は、筒状のホルダ２８０に支持され、ホルダ２８０はブラケット２８５によって装置側に固定される。本撮像装置も、図２に示したものと同様の作用効果を奏する。また、照明部を２つとしたことで、影の発生を防止し、より確実な撮像及び撮像画像の認識が可能である。

図４〜図２１を参照し、切削装置１による切削動作を説明する。なお、図４〜図２１において、加工テーブルユニット５０は、簡易的に１つのブロックで示している。図４及び図７等に示すＣ１,Ｃ２,・・・,Ｃｎの各線は、ワーク１０の切削予定線（ストリート）を示す仮想線であり、ここではｎ回の切削工程によりｎ本の切削痕を形成する切削方法を説明する。図４に示すように、切削対象となるワーク１０のＸ方向寸法をＷｘ、撮像装置９０Ｌの光軸とスピンドル２２の中心軸（切削刃２３の回転中心軸）とのＸ方向離間距離をＡｘ、加工テーブルユニット５０によるワーク１０のＸ方向ストローク（θテーブル４０のＸ方向ストローク）をＳｘとすると、
｜Ｓｘ｜≧｜Ａｘ｜＋Ｗｘ 式１
である。なお、ワーク１０に形成した切削痕を端部から端部まで撮像する必要が無い場合は、｜Ｓｘ｜＜｜Ａｘ｜＋Ｗｘであってもよい。以下の説明において、切削刃２３のＹ方向及びＺ方向への移動は、スピンドルユニット２０の同方向への移動によって行われる。

切削装置１による切削動作では、図４に示すように、加工テーブルユニット５０によりワーク１０を切削刃２３の−Ｘ方向側（Ｘ方向基準位置）にセットしておき、切削刃２３のＹ方向位置を、ワーク１０の切削予定線Ｃ１のＹ方向位置と一致させる。その後、切削刃２３を、ワーク１０を加工可能なＺ方向位置まで下降（−Ｚ方向に移動）させる（図５→図６）。続いて、図７〜図１０に示すように、加工テーブルユニット５０によりワーク１０を＋Ｘ方向に移動し、切削刃２３によってワーク１０に切削痕ｋｒ１を形成する。このとき、切削刃２３による加工は、好ましくはダウンカットとする。すなわち、切削刃２３の回転方向は、図８等に示す正面視において時計回りとする。ダウンカットにすることで、アッパーカットの場合と比較して、切削加工の品質が高められる。図７及び図８は、図４の状態からワーク１０を＋Ｘ方向に移動させるストロークの途中であって、撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬ内に切削痕ｋｒ１の一端（＋Ｘ方向側の端部）が入った状態を示している。図９及び図１０は、図７の状態からワーク１０を更に＋Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの＋側端部に来た状態を示している。図９及び図１０の状態では、撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬ内に切削痕ｋｒ１の他端（−Ｘ方向側の端部）が入っている。往路撮像の場合、図７及び図８の状態から図９及び図１０の状態に至る過程で、撮像装置９０Ｌにより切削痕ｋｒ１を撮像（撮影）する。撮像装置９０Ｌによる切削痕の撮像は、好ましくは複数回行い、切削痕の少なくとも一端、中間部、及び他端をそれぞれ含む画像を取得する。

図９及び図１０に示すようにワーク１０がＸ方向ストロークの＋側端部に来たら、図１１に示すように、切削刃２３を、ワーク１０を加工しないＺ方向位置まで上昇（＋Ｚ方向に移動）させる。続いて、図１２〜図１５に示すように、加工テーブルユニット５０によりワーク１０を−Ｘ方向に移動する。図１２及び図１３は、図１１の状態からワーク１０を−Ｘ方向に移動させるストロークの途中であって、撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬ内に切削痕ｋｒ１の他端（−Ｘ方向側の端部）が入った状態を示している。復路撮像の場合、図１１の状態から図１２及び図１３の状態に至る過程で、撮像装置９０Ｌにより切削痕ｋｒ１を撮像（撮影）する。なお、前述の往路撮像の場合、切削痕の一端を含む所定範囲はワーク１０を＋Ｘ方向に移動させながらの撮像になるが、復路撮像の場合、切削痕の全長について、ワーク１０を一旦停止して撮像することもできる。ワーク１０を移動させながらの撮像の場合、必要に応じてストロボ（照明装置）を利用して明るさを確保する。なお、撮像装置９０Ｌの光軸とスピンドル２２の中心軸とのＸ方向離間距離Ａｘをワーク１０のＸ方向寸法Ｗｘ以上（｜Ａｘ｜≧Ｗｘ）とすれば、切削痕の形成後に当該切削痕の一端が撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬに入ることになり、往路撮像の場合においても、切削痕の全長について、ワーク１０を一旦停止して撮像することができる。

図１４及び図１５に示すようにワーク１０がＸ方向ストロークの−側端部に来たら、図１６に示すように、切削刃２３を＋Ｙ方向にＹｐだけ移動し、切削刃２３のＹ方向位置をワーク１０の切削予定線Ｃ２のＹ方向位置と一致させる。なお、Ｙｐは切削割出ピッチであり、＋Ｙ方向は切削割出送り方向（インデキシング方向）である。その後、図１７に示すように切削刃２３を、ワーク１０を加工可能な位置まで下降させる。続いて、図１８〜図２１に示すように、加工テーブルユニット５０によりワーク１０を＋Ｘ方向に移動し、切削刃２３によってワーク１０に切削痕ｋｒ２を形成する。撮像装置９０Ｌによる切削痕ｋｒ２の撮像は、切削痕ｋｒ１の撮像と同様に行われる。以降、同様の流れを継続し、合計ｎ本の切削痕を形成、撮像する。

図２２は、切削装置１における切削動作の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに示す動作は、図１に示す制御部９５が切削プログラムを実行することで実現される。初期状態として、制御部９５は、ワーク１０を、図４に示すように切削刃２３の−Ｘ方向側に位置させておく。制御部９５は、カウンタｉの値を１にセットし（Ｓ１）、切削刃２３のＹ方向位置を、切削予定線ＣｉのＹ方向位置に合わせる（Ｓ２）。その後、制御部９５は切削刃２３を、ワーク１０を加工可能な位置まで下降させる（Ｓ３）。続いて制御部９５は、ワーク１０を＋Ｘ方向に移動させる（Ｓ４）。ここで切削刃２３によるワーク１０の切削加工を行う（ｉ番目の切削痕を形成する）。往路撮像の場合、ステップＳ４において、撮像装置９０Ｌによりｉ番目の切削痕を撮像する。その後、制御部９５は切削刃２３を、ワーク１０を加工しない位置まで上昇させる（Ｓ５）。続いて制御部９５は、ワーク１０を−Ｘ方向に移動させる（Ｓ６）。ここでは切削刃２３による切削加工は行わない。復路撮像の場合、ステップＳ６において、撮像装置９０Ｌによりｉ番目の切削痕を撮像する。制御部９５は、ｉ＝ｎになるまで（Ｓ７）、すなわちｎ本の切削痕の形成及び撮像が済むまで、カウンタｉをインクリメントして（Ｓ８）、ステップＳ２〜Ｓ６の動作（切削工程）を繰り返し行う。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 撮像装置９０Ｌは、ワーク１０の存在平面におけるＹ＝０で表される仮想直線（切削刃２３の存在平面とワーク１０の存在平面との交線）の一部を撮像視野に含み、ワーク１０の切削工程における、スピンドルユニット２０に対するワーク１０のＸ方向への相対移動を利用して、当該切削工程で形成した切削痕を撮像するため、従来のように切削工程と撮像工程が別である場合と比較して、切削痕を撮像することによる製造リードタイムへの影響を低減することができる。

(2) 各回の切削工程（図２２のステップＳ２〜Ｓ６）の中で、当該切削工程で形成した切削痕を逐次撮像するため、加工不良が発生次第検出可能で、切削割出ピッチＹｐの補正等により迅速な対応が可能となる。これにより不良品発生率の低減が可能となる。また、撮像した切削痕の画像を基に、刻一刻と変化する切削刃２３の状態も監視することができ、高品質の切削加工に寄与できる。

(3) ワーク１０のＸ方向ストロークが上記式１の関係を満たすため、撮像装置９０Ｌは、ワーク１０の切削痕の両端部をそれぞれ撮像することができ、切削痕の状態を精度良く監視することができる。

(4) 撮像装置９０Ｌは、防水仕様であるため、切削刃２３の近傍に配置されても、切削液等による汚染を抑制でき、切削痕の撮像を正確かつ確実に行うことができる。

実施の形態２
図２３は、本発明の実施の形態２に係る切削装置２の概略平面図である。図２３に示す構成は、図４と比較して、撮像装置９０Ｌの光軸のＹ方向位置が、
Ｙ＝−（ｋ×Ｙｐ）（但しｋは、ｋ≧１を満たす整数） 式２
に変わった点で相違し、その他の点で一致する。すなわち、式２においてｋを０にしたものが実施の形態１（図４）であり、ｋ≧１としたものが本実施の形態（図２３）である。本実施の形態では、撮像装置９０Ｌの光軸は、切削刃２３の取付位置から−Ｙ方向にｋ×Ｙｐだけオフセットした位置を通るスピンドル２２に垂直な仮想平面と、ワーク１０の存在平面と、の交線を通る。これにより、撮像装置９０Ｌは、当該交線の一部、すなわちワーク１０の存在平面における上記式２で表される仮想直線の一部、を撮像視野に含むことになる。なお、当該仮想直線の一部を撮像視野に含む限り、撮像装置９０Ｌの光軸のＹ方向位置は、上記式２で表されるＹ方向位置からずれていてもよい。

本実施の形態では、ｋ回目の切削工程までは撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬに切削痕が入らないため、切削痕の撮像はｋ＋１回目以降の切削工程で行う。すなわち、ｉ回目（但しｉは、ｉ＝ｋ＋１、ｋ＋２、・・・、ｎ）の切削工程において、ｉ−ｋ回目の切削工程で形成した切削痕を撮像装置９０Ｌで撮像する。また、ｎ回の切削工程が終わっても未撮像の切削痕がｋ本残るため、ｎ回の切削工程の後に、ｋ回の撮像工程を行う。各撮像工程は、撮像装置９０ＬをＹ方向に移動して、任意の未撮像の切削痕を含む仮想直線の一部を撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬに含ませる工程と、ワーク１０をＸ方向に移動させ、撮像装置９０Ｌによって切削痕を撮像する工程と、を含む。本実施の形態によれば、実施の形態１と比較して製造リードタイムの面では遅れるものの、実施の形態１と比較して撮像装置９０Ｌが切削刃２３から離間するため、切削液等による撮像装置９０Ｌへの悪影響は低減される。

実施の形態３
図２４〜図３６を参照し、本発明の実施の形態３を説明する。図２４は、本発明の実施の形態３に係る切削装置３の概略斜視図である。この切削装置３は、図１等に示した実施の形態１のものと比較して、第２の撮像装置としての撮像装置９０Ｒを更に備える点で相違し、その他の点で一致する。撮像装置９０Ｒの構成は、撮像装置９０Ｌと同じでよい。

撮像装置９０Ｒは、スピンドル２２の−Ｘ方向側（スピンドルユニット２０を挟んで撮像装置９０Ｌの反対側）に位置し、加工テーブルユニット５０に保持されたワーク１０を撮像する。撮像装置９０Ｒは、スピンドルユニット２０と共にＹ方向及びＺ方向に移動自在である。なお、撮像装置９０Ｒは、Ｙ方向にはスピンドルユニット２０と共に移動する一方、Ｚ方向にはスピンドルユニット２０と共に移動しないように支持されてもよい。切削刃２３に対する撮像装置９０ＲのＹ方向相対位置は、好ましくは不図示の調整機構により調整可能である。撮像装置９０Ｒは、好ましくはオートフォーカス機能を有する。撮像装置９０Ｒの光軸は、Ｚ方向と平行であり、本実施の形態ではＹ方向位置が切削刃２３と一致する。すなわち、撮像装置９０Ｒの光軸は、切削刃２３の取付位置を通るスピンドル２２に垂直な仮想平面と、ワーク１０の存在平面と、の交線を通る。これにより、撮像装置９０Ｌは、当該交線の一部、すなわちワーク１０の存在平面におけるＹ＝０で表される仮想直線の一部、を撮像視野に含むことになる（図２５の撮像視野ＶＲ参照）。なお、当該仮想直線の一部を撮像視野に含む限り、撮像装置９０Ｒの光軸のＹ方向位置は、切削刃２３のＹ方向位置からずれていてもよい。

図２５〜図３５を参照し、切削装置３による切削動作を説明する。なお、図２５〜図３５において、加工テーブルユニット５０は、簡易的に１つのブロックで示している。図２５及び図２７等に示すＣ１,Ｃ２,・・・,Ｃｎの各線は、ワーク１０の切削予定線（ストリート）を示す仮想線であり、ここではｎ回の切削工程によりｎ本の切削痕を形成する切削方法を説明する。図２５に示すように、切削対象となるワーク１０のＸ方向寸法をＷｘ、撮像装置９０Ｌの光軸とスピンドル２２の中心軸とのＸ方向離間距離をＡｘ、撮像装置９０Ｒの光軸とスピンドル２２の中心軸のＸ方向離間距離をＤｘ、加工テーブルユニット５０によるワーク１０のＸ方向ストロークをＳｘとすると、
｜Ｓｘ｜≧｜Ａｘ｜＋｜Ｄｘ｜＋Ｗｘ 式３
である。なお、ワーク１０に形成した切削痕を端部から端部まで撮像する必要が無い場合は、｜Ｓｘ｜＜｜Ａｘ｜＋｜Ｄｘ｜＋Ｗｘであってもよい。以下の説明において、切削刃２３のＹ方向及びＺ方向への移動は、スピンドルユニット２０の同方向への移動によって行われる。

切削装置３による切削動作では、図２５に示すように、加工テーブルユニット５０によりワーク１０を切削刃２３の−Ｘ方向側（Ｘ方向基準位置）にセットしておき、切削刃２３のＹ方向位置を、ワーク１０の切削予定線Ｃ１のＹ方向位置と一致させる。その後、図２６に示すように、切削刃２３を、ワーク１０を加工可能なＺ方向位置まで下降（−Ｚ方向に移動）させる。続いて、図２７〜図３０に示すように、加工テーブルユニット５０によりワーク１０を＋Ｘ方向に移動し、切削刃２３によってワーク１０に切削痕ｋｒ１を形成する。図２７及び図２８は、図２５の状態からワーク１０を＋Ｘ方向に移動させるストロークの途中であって、撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬ内に切削痕ｋｒ１の一端（＋Ｘ方向側の端部）が入った状態を示している。図２９及び図３０は、図２７の状態からワーク１０を更に＋Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの＋側端部に来た状態を示している。図２９及び図３０の状態では、撮像装置９０Ｌの撮像視野ＶＬ内に切削痕ｋｒ１の他端（−Ｘ方向側の端部）が入っている。図２７及び図２８の状態から図２９及び図３０の状態に至る過程で、撮像装置９０Ｌにより切削痕ｋｒ１を撮像（撮影）する。

図２９及び図３０に示すようにワーク１０がＸ方向ストロークの＋側端部に来たら、図３１に示すように、切削刃２３を＋Ｙ方向にＹｐだけ移動し、切削刃２３のＹ方向位置をワーク１０の切削予定線Ｃ２のＹ方向位置と一致させる。続いて、図３２〜図３５に示すように、加工テーブルユニット５０によりワーク１０を−Ｘ方向に移動し、切削刃２３によってワーク１０に切削痕ｋｒ２を形成する。図３２及び図３３は、図３１の状態からワーク１０を−Ｘ方向に移動させるストロークの途中であって、撮像装置９０Ｒの撮像視野ＶＲ内に切削痕ｋｒ２の他端（−Ｘ方向側の端部）が入った状態を示している。図３４及び図３５は、図３２の状態からワーク１０を更に−Ｘ方向に移動させ、ワーク１０がＸ方向ストロークの−側端部に来た状態を示している。図３４及び図３５の状態では、撮像装置９０Ｒの撮像視野ＶＲ内に切削痕ｋｒ２の一端（＋Ｘ方向側の端部）が入っている。図３２及び図３３の状態から図３４及び図３５の状態に至る過程で、撮像装置９０Ｒにより切削痕ｋｒ２を撮像（撮影）する。撮像装置９０Ｒによる切削痕の撮像は、撮像装置９０Ｌと同様に好ましくは複数回行い、切削痕の少なくとも一端、中間部、及び他端をそれぞれ含む画像を取得する。以降、同様の流れを継続し、合計ｎ本の切削痕を形成、撮像する。

図３６は、切削装置３における切削動作の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに示す動作は、図２４に示す制御部９５が切削プログラムを実行することで実現される。初期状態として、制御部９５は、ワーク１０を、図２５に示すように切削刃２３の−Ｘ方向側に位置させておく。制御部９５は、切削刃２３を、ワーク１０を加工可能な位置まで下降させ（Ｓ１１）、カウンタｉの値を１にセットし（Ｓ１２）、切削刃２３のＹ方向位置を、切削予定線ＣｉのＹ方向位置に合わせる（Ｓ１３）。続いて制御部９５は、ワーク１０を＋Ｘ方向に移動させる（Ｓ１４）。ここで切削刃２３によるワーク１０の切削加工を行い（ｉ番目の切削痕を形成し）、かつ当該切削加工にて形成した切削痕（ｉ番目の切削痕）を撮像装置９０Ｌにより撮像する。制御部９５は、ｉ＜ｎであれば（Ｓ１５、Ｎｏ）、ｉをインクリメントし（Ｓ１６）、切削刃２３のＹ方向位置を、切削予定線ＣｉのＹ方向位置に合わせる（Ｓ１７）。続いて制御部９５は、ワーク１０を−Ｘ方向に移動させる（Ｓ１８）。ここで切削刃２３によるワーク１０の切削加工を行い（ｉ番目の切削痕を形成し）、かつ当該切削加工にて形成した切削痕（ｉ番目の切削痕）を撮像装置９０Ｒにより撮像する。制御部９５は、ｉ＝ｎになるまで（Ｓ１５又はＳ１９）、すなわちｎ本の切削痕の形成及び撮像が済むまで、カウンタｉをインクリメントして（Ｓ１６又はＳ２０）、ステップＳ１３及びＳ１４、又はステップＳ１７及びＳ１８の動作（切削工程）を繰り返し行う。

本実施の形態では、いずれの切削痕も実施の形態１の往路撮像に対応した撮像動作となり、切削痕の所定範囲はワーク１０をＸ方向に移動させながらの撮像になる。但し、撮像装置９０Ｌの光軸とスピンドル２２の中心軸とのＸ方向離間距離Ａｘをワーク１０のＸ方向寸法Ｗｘ以上（｜Ａｘ｜≧Ｗｘ）とし、かつ撮像装置９０Ｒの光軸とスピンドル２２の中心軸のＸ方向離間距離Ｄｘをワーク１０のＸ方向寸法Ｗｘ以上（｜Ｄｘ｜≧Ｗｘ）とすることで、切削痕の全長について、ワーク１０を一旦停止して撮像することもできる。また、往路においてダウンカットでの切削加工を行った場合は、復路ではアッパーカットでの切削工程となり、往路においてアッパーカットでの切削加工を行った場合は、復路ではダウンカットでの切削工程となる。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができると共に、往路及び復路の双方で切削加工を行うため、実施の形態１と比較して製造リードタイムを短縮化できる。なお、本実施の形態の変形例として、実施の形態２と同様に、撮像装置９０Ｌの光軸のＹ方向位置を上記式２のように変更してもよい。また、撮像装置９０Ｒの光軸のＹ方向位置を、
Ｙ＝−（ｊ×Ｙｐ）（但しｊは、ｊ≧１を満たす整数）
に変更してもよい。好ましくはｋ＝ｊであるが、ｋ≠ｊであってもよい。ｋ＝ｊ＝０は、図２５に対応する。ｋ,ｊが奇数の場合、撮像装置９０Ｌによる撮像をワーク１０の−Ｘ方向ストローク動作の中で行い、撮像装置９０Ｒによる撮像をワーク１０の＋Ｘ方向ストローク動作の中で行えばよい。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

実施の形態では、切削刃２３によりワーク１０に形成した切削痕の全てを撮像する例を説明したが、例えば奇数番目又は偶数番目の切磋痕のみを撮像する等、撮像する切削痕の数を限定してもよい。その場合も、切削工程におけるワーク１０のＸ方向への移動を利用して切削痕の撮像を行うことで、製造リードタイムへの影響を低減できる。

１〜３ 切削装置、５ 制御ボックス、１０ ワーク、２０ スピンドルユニット、
２１ フランジ、２２ スピンドル、２３ 切削刃、２５ Ｚスライダ、４０ θテーブル（加工テーブル）、６０ Ｙ方向スライドガイド、７０ Ｙスライダ、８０ Ｘスライダ、８１ Ｘ方向スライドガイド、９０Ｌ,９０Ｒ 撮像装置、９２ 位置決め用カメラ、９５ 制御部、Ｃ１,Ｃ２,・・・,Ｃｎ 切削（又は加工）予定線

Claims (16)

1. ワーク載置用の加工テーブルと、
   Ｙ方向に延出するスピンドル、及び前記スピンドルに取り付けられた切削刃を有するスピンドルユニットと、
   前記加工テーブル上のワークを撮像可能な第１の撮像装置と、を備え、
   前記加工テーブルは、前記Ｙ方向に垂直なＸ方向に相対移動可能であり、
   前記スピンドルユニットと前記第１の撮像装置は、前記Ｙ方向に相対移動可能であり、
   前記スピンドルユニットは、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の双方に垂直なＺ方向に相対移動可能であり、
   前記切削刃のＹ方向位置をＹ＝０、前記加工テーブルに対する前記スピンドルユニットの相対的な切削割出送り方向を＋Ｙ方向、切削割出ピッチをＹｐとすると、前記第１の撮像装置は、前記ワークの存在平面における、
   Ｙ＝−（ｋ×Ｙｐ）（但しｋは、ｋ≧０を満たす整数）
   で表される仮想直線の一部を撮像視野に含むことを特徴とする、切削装置。
2. 前記ｋが０であることを特徴とする、請求項１に記載の切削装置。
3. 前記第１の撮像装置と前記スピンドルのＸ方向離間距離をＡｘ、前記加工テーブル上のワークのＸ方向寸法をＷｘ、前記加工テーブルのＸ方向ストロークをＳｘとすると、
   ｜Ｓｘ｜≧｜Ａｘ｜＋Ｗｘ
   であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の切削装置。
4. 前記第１の撮像装置が防水仕様であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の切削装置。
5. 前記スピンドルユニットを挟んで前記第１の撮像装置の反対側に位置する、前記加工テーブル上のワークを撮像可能な第２の撮像装置を備え、前記第２の撮像装置は、前記ワークの存在平面における、
   Ｙ＝−（ｊ×Ｙｐ）（但しｊは、ｊ≧０を満たす整数）
   で表される仮想直線の一部を撮像視野に含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の切削装置。
6. 前記第１の撮像装置と前記スピンドルのＸ方向離間距離をＡｘ、前記第２の撮像装置と前記スピンドルのＸ方向離間距離をＤｘ、前記加工テーブル上のワークのＸ方向寸法をＷｘ、前記加工テーブルのＸ方向ストロークをＳｘとすると、
   ｜Ｓｘ｜≧｜Ａｘ｜＋｜Ｄｘ｜＋Ｗｘ
   であることを特徴とする、請求項５に記載の切削装置。
7. 前記第１及び第２の撮像装置が防水仕様であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の切削装置。
8. 少なくともｎ回（但しｎは自然数）の切削工程により、ｎ本の切削痕を形成する切削方法であって、前記ｎ回の切削工程のうち少なくとも１回の切削工程では、当該切削工程又は当該切削工程より前の切削工程で形成された切削痕を撮像する、切削方法。
9. ｉ回目（但しｉは、ｉ＝ｋ＋１、ｋ＋２、・・・、ｎ。ｋは、ｋ≧０を満たす整数）の切削工程の少なくともいずれかにおいて、ｉ−ｋ回目の切削工程で形成した切削痕を撮像する、請求項８に記載の切削方法。
10. 前記ｋが０であることを特徴とする、請求項９に記載の切削方法。
11. 前記ｎ回の切削工程で形成したｎ本の切削痕の中に、前記ｎ回の切削工程の後に撮像されていないものがある場合には、撮像されていない切削痕に対応した回数の撮像工程を行い、合計ｎ本の切削痕を撮像する、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の切削方法。
12. 切削対象のワークを載置したＸ方向に相対移動可能な加工テーブルと、
    前記Ｘ方向に垂直なＹ方向に延出するスピンドル、及び前記スピンドルに取り付けられた切削刃を有するスピンドルユニットと、
    前記ワークを撮像可能な第１の撮像装置と、を用い、
    各々の切削工程は、
    前記スピンドルユニットをＹ方向に相対移動し、今回の切削工程における前記ワークの切削予定線のＹ方向位置と前記切削刃のＹ方向位置とを一致させる第１工程と、
    前記切削刃を前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の双方に垂直なＺ方向に相対移動し、前記切削刃のＺ方向相対位置を前記ワークを加工可能な位置にセットする第２工程と、
    前記加工テーブルをＸ方向に相対移動し、前記切削刃によって前記ワークに切削痕を形成する第３工程と、
    前記切削刃をＺ方向に相対移動し、前記切削刃のＺ方向相対位置を前記ワークを加工しない位置にセットする第４工程と、
    前記加工テーブルを前記第３工程と反対向きに相対移動する第５工程と、を含むことを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の切削方法。
13. 前記第１の撮像装置による前記切削痕の撮像を、ｎ回の内少なくとも１回の切削工程の前記第３工程で行うことを特徴とする、請求項１２に記載の切削方法。
14. 前記第１の撮像装置による前記切削痕の撮像を、ｎ回の内少なくとも１回の切削工程の前記第５工程で行うことを特徴とする、請求項１２に記載の切削方法。
15. 切削対象のワークを載置したＸ方向に相対移動可能な加工テーブルと、
    前記Ｘ方向に垂直なＹ方向に延出するスピンドル、及び前記スピンドルに取り付けられた切削刃を有するスピンドルユニットと、
    前記ワークを撮像可能な第１及び第２の撮像装置と、を用い、
    前記第２の撮像装置は、前記スピンドルユニットを挟んで前記第１の撮像装置の反対側に位置し、
    各々の切削工程は、
    前記スピンドルユニットをＹ方向に相対移動し、今回の切削工程における前記ワークの第１の切削予定線のＹ方向位置と前記切削刃のＹ方向位置とを一致させる第１工程と、
    前記加工テーブルを＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に相対移動し、前記切削刃によって前記ワークに切削痕を形成する第２工程と、を含み、
    前記第２工程では、前記加工テーブルを、前回の切削工程の第２工程とは反対向きに相対移動することを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の切削方法。
16. 前記ｎ回の切削工程の後に所定回数の撮像工程を行い、合計ｎ本の切削痕を撮像し、
    前記撮像工程は、
    前記Ｙ方向移動手段により撮像装置を相対移動し、今回の撮像工程で撮像する未撮像の切削痕を含む仮想直線の一部を前記撮像装置の撮像視野に含ませる工程と、
    前記Ｘ方向移動手段により前記加工テーブルを前記撮像装置に対して相対移動し、前記撮像装置によって前記切削痕を撮像する工程と、を含むことを特徴とする、請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の切削方法。

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