JP6875675B2 - On-board trueing equipment and machine tools - Google Patents
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Description
この発明は機上ツルーイング・ドレッシング装置および工作機械に関し、より詳細には、工作機械上において工具を電気加工を用いてツルーイングするツルーイング装置と、当該ツルーイング装置を備えた工作機械に関する。 The present invention relates to an on-machine truing dressing device and a machine tool, and more particularly to a truing device for truing a tool on a machine tool by electric machining, and a machine tool provided with the truing device.
シリコンウェハやガラス基板などの脆性材料で構成されたワークに対して、切断や溝入れなどの加工を行う工作機械としてダイシング装置が提案されている。 A dicing device has been proposed as a machine tool for cutting or grooving a workpiece made of a brittle material such as a silicon wafer or a glass substrate.
ダイシング装置は、回転する主軸(回転軸)に円盤状(リング型)のブレードを装着した形態とされており、ブレードの外周部をワークに対して相対的に切り込み送りすることで、ワークを切断あるいはワークに溝入れを施すように構成されている。 The dicing device has a form in which a disk-shaped (ring-shaped) blade is attached to a rotating spindle (rotating shaft), and the work is cut by cutting and feeding the outer peripheral portion of the blade relative to the work. Alternatively, the work is configured to be grooved.
ところで、このようなダイシング装置は、主に半導体ウェハの切断や溝入れに用いられるが、近年における半導体装置の小型化、高集積化に伴って、ワークに対して高精度な加工が可能なブレードやダイシング装置の提供が求められている。 By the way, such a dicing device is mainly used for cutting and grooving semiconductor wafers, but with the recent miniaturization and high integration of semiconductor devices, blades capable of high-precision machining of workpieces are possible. And the provision of dicing equipment is required.
このような高精度な加工を実現するために、出願人らは、外周部に微小なダイヤモンドを焼結させてなる焼結ダイヤモンド(PCD:Poly Crystalline Diamond)を用いたブレードを提案している(たとえば、特許文献1参照)。 In order to realize such high-precision processing, the applicants have proposed a blade using a sintered diamond (PCD: Poly Crystalline Diamond) formed by sintering a minute diamond on the outer peripheral portion (PCD: Poly Crystalline Diamond). For example, see Patent Document 1).
外周部を焼結ダイヤモンドで構成したブレードを採用するダイシング装置は、従来のブレード(たとえば、外周部にダイヤモンドチップを埋め込んでなるブレード)を採用したダイシング装置に比べて高精度の加工が実現可能である。 A dicing device that employs a blade whose outer circumference is made of sintered diamond can achieve higher precision machining than a dicing device that employs a conventional blade (for example, a blade with a diamond chip embedded in the outer circumference). is there.
しかしながら、外周部を焼結ダイヤモンドで構成したブレードを採用したダイシング装置においても以下のような問題があり、その改善が望まれていた。 However, a dicing apparatus that employs a blade whose outer peripheral portion is made of sintered diamond also has the following problems, and improvement thereof has been desired.
すなわち、円盤状のブレードは、外周部の全周が切り刃として作用することから効率的に加工が行え、しかもブレードの寿命(ブレードの交換周期)が長く経済的であるという利点がある反面、工作機械の主軸への取り付けを正確に行わないと(ブレードの取付に誤差があると)、加工効率の低下やブレードの短命化、さらには加工精度の低下を招くという問題がある。 That is, the disk-shaped blade has an advantage that it can be machined efficiently because the entire circumference of the outer peripheral portion acts as a cutting blade, and the blade life (blade replacement cycle) is long and economical. If the machine tool is not accurately attached to the spindle (if there is an error in the attachment of the blade), there is a problem that the machining efficiency is lowered, the life of the blade is shortened, and the machining accuracy is lowered.
具体的には、たとえば、ブレードの取り付け位置が主軸の径方向にズレると、主軸の回転に伴ってブレードが径方向に振れる、いわゆる芯ブレが発生する。このような芯ブレが発生すると、外周部の一部だけが切り刃として機能することになるため、非効率的であるとともに、部分的な摩耗が発生してブレードの寿命が低下し、さらには、部分的な摩耗による加工精度の低下を招くといった問題が発生する。 Specifically, for example, if the mounting position of the blade deviates in the radial direction of the spindle, the blade swings in the radial direction with the rotation of the spindle, so-called center shake occurs. When such core deviation occurs, only a part of the outer peripheral portion functions as a cutting edge, which is inefficient, causes partial wear, shortens the life of the blade, and further. , There is a problem that the processing accuracy is lowered due to partial wear.
なお、このようなブレード(工具)の取り付けに伴う不具合は、上述した芯ブレだけでなく、ブレードが主軸の軸方向に振れる場合にも発生する。また、同様の問題は、回転する主軸に工具が装着されるタイプの工作機械であれば、ダイシング装置に限らず、研削盤やフライス盤、マシニングセンタなどの他の工作機械においても生じ得る。 It should be noted that such a defect associated with the attachment of the blade (tool) occurs not only in the above-mentioned core deviation but also when the blade swings in the axial direction of the spindle. Further, the same problem may occur not only in a dicing device but also in other machine tools such as a grinding machine, a milling machine, and a machining center as long as the machine tool is of a type in which a tool is mounted on a rotating spindle.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、汎用性のある機上ツルーイング装置を提供することにより、工具の取り付け精度に影響されることなく高精度な加工を行える工作機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a versatile on-board truing device without being affected by tool mounting accuracy. The purpose is to provide a machine tool capable of high-precision machining.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の機上ツルーイング装置は、工作機械の回転軸に取り付けられた工具のツルーイングを工作機械上で行う機上ツルーイング装置であって、上記工具の回転に伴って変化する放電発生数に基づいて上記工具とツルーイング電極との相対距離を制御する制御部を備えており、上記工具を回転させながら放電加工で上記工具の外周面が円環状に成形されるようにして、上記工具の取り付け誤差を修正するツルーイング機構と、上記工具の形状を測定する形状測定機構と、上記ツルーイング機構および上記形状測定機構の位置を変化させることにより、これらの機構と上記工具との相対距離を制御する位置制御機構とを有し、上記形状測定機構は、上記工具と非接触で、上記工具を静止させたときの工具の輪郭形状と、上記工具を回転させた状態における工具の回転振れを含めた形状とを測定可能な形状測定手段を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the on-machine truing device according to claim 1 of the present invention is an on-machine truing device for truing a tool attached to a rotating shaft of a machine tool on the machine tool. It is equipped with a control unit that controls the relative distance between the tool and the trueing electrode based on the number of discharges that change with the rotation of the tool, and the outer peripheral surface of the tool becomes annular during discharge machining while rotating the tool. so as to be molded, a truing mechanism for correcting the mounting error of the tool, the shape measurement mechanism for measuring the shape of the tool, by changing the position of the truing mechanism and the shape measurement mechanism, these mechanisms The shape measuring mechanism has a position control mechanism for controlling the relative distance between the tool and the tool, and the shape measuring mechanism rotates the contour shape of the tool when the tool is stationary and the tool in rotation without contact with the tool. It is characterized by being provided with a shape measuring means capable of measuring the shape including the rotational runout of the tool in the state of being in the state.
請求項2に記載の機上ツルーイング装置は、請求項1に記載の機上ツルーイング装置において、上記ツルーイング機構が、上記工作機械との間を電気的に絶縁する絶縁手段を備えていることを特徴とする。 The on- board truing device according to claim 2 is the on-board truing device according to claim 1 , wherein the truing mechanism includes an insulating means for electrically insulating from the machine tool. And.
請求項3に記載の機上ツルーイング装置は、請求項1または2に記載の機上ツルーイング装置において、上記ツルーイング機構が、上記工具とツルーイング用の電極との間に加工媒体を供給する加工媒体供給手段を備えていることを特徴とする。
The on- machine truing device according to
請求項4に記載の機上ツルーイング装置は、請求項1から3のいずれかに記載の機上ツルーイング装置において、上記形状測定機構が、上記形状測定手段への異物の付着を防止する保護手段を備えていることを特徴とする。
The on- board truing device according to
請求項5に記載の機上ツルーイング装置は、請求項1から4のいずれかに記載の機上ツルーイング装置において、上記位置制御機構が、上記ツルーイング機構および上記形状測定機構と、上記工具との相対距離を測定する距離測定手段を備えていることを特徴とする。 The on- board truing device according to claim 5 is the on-board truing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the position control mechanism is relative to the truing mechanism, the shape measuring mechanism, and the tool. It is characterized by being provided with a distance measuring means for measuring a distance.
請求項6に記載の機上ツルーイング装置は、請求項1から5のいずれかに記載の機上ツルーイング装置において、上記工作機械に着脱するための手段を備えていることを特徴とする。 The on- board truing device according to claim 6 is the on-board truing device according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that it includes means for attaching and detaching to and from the machine tool.
請求項7に記載の工作機械は、上記工具のツルーイング装置として、請求項1から6のいずれかに記載の機上ツルーイング装置が装着されていることを特徴とする。
The machine tool according to claim 7, as a truing apparatus of the tool, the machine truing device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is fitted.
本発明によれば、工具の形状をツルーイングするツルーイング機構に加えて、工具の形状を測定する形状測定機構とこれらの機構の位置を変更する位置制御機構とが機上ツルーイング装置に備えられているので、工作機械側と制御上の連携を行うことなく、工具のツルーイングを行うことができる。そのため、汎用性の高い機上ツルーイング装置を提供することができ、各種工作機械において、工具の取り付け精度に影響されずに高精度な加工を実現することができる。 According to the present invention, in addition to the truing mechanism for truing the shape of the tool, the on-machine truing device is provided with a shape measuring mechanism for measuring the shape of the tool and a position control mechanism for changing the position of these mechanisms. Therefore, it is possible to perform tool truing without coordinating with the machine tool side in terms of control. Therefore, it is possible to provide a highly versatile on-machine truing device, and it is possible to realize high-precision machining in various machine tools without being affected by the tool mounting accuracy.
特に、焼結ダイヤモンドで構成されたブレードを採用するダイシング装置では、ブレードの僅かな取付誤差により加工精度の大幅な低下を招くところ、本発明の機上ツルーイング装置を採用することにより、ブレードの取付誤差をユーザサイドで容易かつ適時に修正することができ、焼結ダイヤモンドブレードの利点を最大限に引き出すことが容易になる。つまり、適時にツルーイングを施すことにより、ブレードの全周における連続切刃間隔と突き出し高さを均一にすることができるので、シリコンカーバイト(SiC)などの高硬度材料の破壊をせずに、延性モードで加工することが可能となる。 In particular, in a dicing device that employs a blade made of sintered diamond, a slight mounting error of the blade causes a significant decrease in processing accuracy. The error can be easily and timely corrected on the user side, making it easier to maximize the benefits of the sintered diamond blade. In other words, by applying truing in a timely manner, the continuous cutting edge spacing and protrusion height can be made uniform over the entire circumference of the blade, so that high-hardness materials such as silicon carbide (SiC) can be made uniform without breaking. It is possible to process in ductility mode.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態1
図1は、本発明に係る機上ツルーイング装置1の概略構成を示している。この機上ツルーイング装置1は、工作機械上で工具のツルーイング(形状創成)を行う装置であって、本実施形態では、工具として円盤状のブレード101を備えたダイシング装置100に適用され、ブレード101の外周面101aのツルーイングを行う機上ツルーイング装置を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 shows a schematic configuration of the on-board truing device 1 according to the present invention. The on-machine truing device 1 is a device for truing (creating a shape) a tool on a machine tool, and in the present embodiment, it is applied to a dicing device 100 provided with a disk-
機上ツルーイング装置1は、ブレード101にツルーイングを施すツルーイング機構2と、ブレード101の形状を測定する形状測定機構3と、これらツルーイング機構2および形状測定機構3とブレード101との相対距離を制御する位置制御機構4と、装置全体を制御する制御部5とを主要部として備えるとともに、ブレード101と後述するツルーイング電極21との間に加工媒体を供給する加工媒体供給手段6と、装置各部に電力を供給する電源部7とを備えて構成されている。
The on-board truing device 1 controls a truing mechanism 2 for truing the
より具体的には、位置制御機構4は、前後左右および上下方向に移動可能なステージ(たとえば、3軸ステージ)41を備えて構成されており、このステージ41上にツルーイング機構2と形状測定機構3とが載置された形態とされている。そして、制御部5による制御によってステージ41を移動(位置を変化)させることにより、ツルーイング機構2および形状測定機構3を選択的にブレード101の近傍(図示例では、ブレード101の直下)に配置できるように構成されている。すなわち、ツルーイングを実施する際には、ツルーイング機構2をブレード101の近傍に配置するツルーイング位置(図1参照)に移動させる一方、ブレード101の形状測定を実施する際には、形状測定機構3をブレード101の近傍に配置する形状測定位置(図1に二点鎖線で示す位置参照)に移動させるように構成されている。
More specifically, the
ツルーイング機構2は、放電加工によってブレード101の外周面101aの形状をツルーイングする機構であって、ブレード101の外周面101aと対面可能に構成されたツルーイング電極21と、ブレード101への給電を行う給電手段22と、ツルーイング時の切込量を制御する切込量制御手段23とを主要部として構成されている。
The truing mechanism 2 is a mechanism for truing the shape of the outer
ツルーイング電極21は、ブレード101の外周面101aのツルーイング仕上げ形状に対応した形状の放電面21aを備えた金属電極で構成されている。ここで、ブレード101の外周面101aの仕上げ形状が所定の幅寸法(加工目的に応じて適宜設定されるが、たとえば50μm程度の幅寸法)を有する円環状の形態とされるので、本実施形態に示すツルーイング電極21は、放電面21aが平面を構成する電極(具体的には板状電極)で構成されている。つまり、放電面21aを平面で構成することで、ブレード101を回転させながらツルーイングすることによって、ブレード101の外周面101aが円環状に成形されるように構成している(詳細は後述する)。
The
そして、このツルーイング電極21は、図1に示すように、切込量制御手段23によってツルーイング時の切込量が制御可能に構成されている。具体的には、切込量制御手段23は、基端部が絶縁部材24を介してステージ41に固定されるとともに、先端部がカバー部材25を介してツルーイング電極21の裏面(放電面21aと反対側の面)に固定されたピエゾアクチュエータ26で構成されており、制御部5によるピエゾアクチュエータ26の制御によって、ツルーイング電極21を上下方向(つまり、ブレード101の外周面101aとの相対距離を接近・離反させる方向)に移動可能に構成されている。
Then, as shown in FIG. 1, the truing
ピエゾアクチュエータ26は、周知のとおり、ピエゾ圧電効果を応用した圧電素子であって、コンパクトなサイズで位置決めを正確に行うことができるため、機上ツルーイング装置に好適である。本実施形態では、このような特性を利用して切込量制御手段23にピエゾアクチュエータ26を用いているが、ツルーイング電極21の高精度な位置決めが可能であれば、ピエゾアクチュエータ26以外の位置決め手段を切込量制御手段23として用いることも可能である。また、位置制御機構4でツルーイング電極21を高精度に位置決めが可能であれば、ピエゾアクチュエータ26を省略しても良い。なお、ピエゾアクチュエータ26の駆動電源は、電源部7のアクチュエータ駆動回路72から供給されるようになっている。
As is well known, the
絶縁部材24は、ツルーイング電極21とダイシング装置100とを電気的に絶縁するために備えられた絶縁手段であって、本実施形態では、上部が開口した箱状に形成されており、その底部がステージ41上に固定されている。そして、この絶縁部材24内に上述したピエゾアクチュエータ26が収容されている。具体的には、ピエゾアクチュエータ26の基端部が絶縁部材24の底面に固定されている。なお、この絶縁部材24は、たとえば、プラスチックやセラミックスなどの公知の絶縁材料で構成される。
The insulating
カバー部材25は、加工媒体供給手段6から供給される加工媒体(特に液体の加工媒体)がピエゾアクチュエータ26にかかるのを防止するとともに、ツルーイング電極21を取り付けるための基台を構成する部材であって、本実施形態では、絶縁部材24の開口部の外側に遊嵌可能な形状(図示例では、下方が開口された箱型形状)を呈した部材で構成されている。
The
そして、このカバー部材25の上面にはツルーイング電極21が交換可能に固定される。図示例では、ツルーイング電極21がビス8によってカバー部材25に固定されるように構成している。また、このカバー部材25の内底面(絶縁部材24の開口部を覆う天井面)には、ピエゾアクチュエータ26の先端部が着脱可能に固定されている。図示例では、ピエゾアクチュエータ26の先端部がビス9によってカバー部材25に固定されるように構成している。
Then, the trueing
しかして、このように構成されたカバー部材25は、ピエゾアクチュエータ26の前進(伸長動作)に伴ってツルーイング電極21をブレード101に接近させる一方、ピエゾアクチュエータ26の後退(短縮動作)に伴ってツルーイング電極21をブレード101から離反させるように動作する。
Thus, the
また、カバー部材25では、ツルーイング電極21と電源部7(具体的には、放電用電源部71)との接続も行われる。すなわち、ツルーイング電極21の取り付け位置には、カバー部材25を貫通してツルーイング電極21と接触可能な給電ピン10が設けられており、この給電ピン10が放電用電源部71に接続されている。このようにツルーイング電極21への通電がカバー部材25を介して行われることから、カバー部材25も絶縁体で構成しておくのが好ましい。
Further, in the
ブレード101への給電手段22は、図2に示すように、ツルーイング機構の一部として、給電ブラシ11と、該給電ブラシ11から給電を受けるカプラ12とを主要部として構成される。
As shown in FIG. 2, the power feeding means 22 to the
給電ブラシ11は、電源部7の放電用電源部71と接続されており、放電用電源71から供給される電力をカプラ12に供給するように構成されている。なお、カプラ12は、後述するようにダイシング装置100の主軸102とともに高速で回転するが、この回転中、給電ブラシ11はカプラ12との電気的な接触(通電状態)を維持するように構成されている。
The
カプラ12は、その基端部にダイシング装置100の主軸102の先端に装着可能な主軸取り付け部13が設けられるとともに、その先端部にはブレード101の装着が可能な工具取り付け部14が設けられている。
The
これら主軸取り付け部13および工具取り付け部14の具体的な形状は、カプラ12を装着する工作機械の主軸や工具の形状に応じて適宜設定されるが、本実施形態では、主軸取り付け部13は、主軸102の先端に設けられたテーパシャンク部102aと係合可能な嵌合穴の形態とされる。また、工具取り付け部14は、主軸102のテーパシャンク部102aと同形のテーパシャンクの形態とされる。そして、図2に示すように、主軸102の先端にカプラ12を装着するとともに、カプラ12の工具取り付け部14にブレード101を装着するようになっている。なお、カプラ12の主軸102への取り付け並びにカプラ12へのブレード101の取り付けは、いずれも着脱可能、すなわち、カプラ12およびブレード101はいずれも交換可能とされている。
The specific shapes of the
また、カプラ12は、図2に示すように、先端部および外周部を構成する外側部材15と、基端部の中央部分(主軸取り付け部13)を構成する内側部材16の2重構造で構成されている。具体的には、外側部材15は金属などの導体で構成される。これは、図2に示すように、カプラ12の外周部に給電ブラシ11が当接されることによって、ブレード101に放電用の電力が供給されるようにするためである。これに対して、内側部材16は絶縁体で構成さる。これは、給電ブラシ11を介してカプラ12に供給される放電用の電力が主軸102を通じてダイシング装置100に供給されないようにするためであり、カプラ12側の絶縁体(内部部材16)とツルーイング機構2側の絶縁部材とが絶縁手段となって、機上ツルーイング装置1とダイシング装置100とが電気的に絶縁される。
Further, as shown in FIG. 2, the
なお、本実施形態では、ブレード101のカプラ12への取り付けおよびカプラ12の主軸102への取り付けは、図2に示すように、これらを貫通する連結ボルト17によって行われる。これにより、主軸102とともにブレード101が回転可能とされる。なお、この連結ボルト17は、同ボルト17を介して主軸102に通電されるのを防止するため絶縁体で構成される。
In the present embodiment, the
形状測定機構3は、ブレード101の形状(具体的には、ブレード101の外周面101aの形状)を非接触方式で測定するための機構であって、本実施形態では、この形状測定機構3における形状測定手段として静電容量センサ31を用いており、該センサ31での測定結果は制御部5に入力されるように構成されている。
The
ここで、形状測定機構3が測定対象とするブレード101の形状は、ブレード101を静止させたときの形状(輪郭形状)はもちろんのこと、ブレード101を回転させた状態での形状、つまり、ブレード101の回転時における回転振れ(ブレ)を含めた形状(ブレード101の回転軌跡)も含まれる。回転振れの測定は、後述するように、ブレード101を回転させながらその状態を静電容量センサ31で測定し、制御部5において回転振れの状態を解析するように構成される。回転振れの測定にあたっては、ブレード101を加工時と同じ回転数で回転させた状態で測定を行うのが好ましい。
Here, the shape of the
なお、本実施形態では、形状測定機構3として静電容量センサを31を用いた場合を示したが、ブレード101の形状測定(回転振れを含む)が可能であれば、静電容量センサ31に代えてレーザ変位計やCCDカメラ等の他のセンサ類を用いたり、あるいはこれらを併用することも可能である。
In the present embodiment, the case where the
また、形状測定機構3を構成するセンサ類は、特に図示しないが、形状測定時に開く開閉扉を備えた保護ケース内に収容されたり、あるいは、エアカーテンを備えるなど、加工媒体等の異物が形状測定手段に付着するのを防止する保護手段を備えておくのが好ましい。
Further, although the sensors constituting the
位置制御機構4は、上述したように、ステージ41を備えて構成される。ステージ41は、ステージ基台42上に設けられており、この基台42上で前後左右および上下方向に移動可能なように構成されている。ステージ41の上面は図1に示すように平坦面とされ、このステージ41上にツルーイング機構3および形状測定機構4が載置・固定されている。
As described above, the
そして、この位置制御機構4には、さらに、ツルーイング機構2および形状測定機構3とブレード101との相対距離を測定する距離測定手段(図示せず)が備えられている。この距離測定手段は、ツルーイング電極21の放電面21aとブレード101の外周面101aとの相対距離および静電容量センサ31とブレード101の外周面101aとの相対距離を測定するもので、この距離測定手段で得られる情報も制御部5に供給されるように構成されている。なお、この距離測定手段としては、形状測定手段と同様の構成、すなわち、非接触方式で相対距離を測定するセンサ類(たとえば、静電容量センサやレーザ変位計、さらにはCCDカメラ等の撮像素子など)が用いられる。また、この距離測定手段についても異物の付着を防止する保護手段を設けるのが好ましい。
The
ステージ基台42は、ステージ41の基台を構成するとともに、機上ツルーイング装置1をダイシング装置100に装着するための図示しない装着機構を備えて構成される。この装着機構は、機上ツルーイング装置1をダイシング装置100に着脱可能に装着する構造を備えていることが好ましい。たとえば、ダイシング装置100の特定部位を把持する機構、あるいは、ダイシング装置100に設けられた凸部または凹部と嵌合する機構などが好適に採用される。また、これらの装着機構は、機上ツルーイング装置1のダイシング装置100への固定とともに、機上ツルーイング装置1の位置決めを行うように構成しておくのが好ましい。なお、この装着機構は、特定の工作機械への装着を対象とするものではなく、不特定の工作機械に対応可能な汎用性のある装着機構であることが望ましい。
The
制御部5は、機上ツルーイング装置1全体を制御する制御装置で構成される。この制御部5は、マイクロコンピュータを備えて構成されており、形状測定機構3から得られる情報や距離測定手段から得られる情報などに基づいて、ツルーイング電極21の切込量を演算するとともに、その演算結果と放電発生数や極間電圧に基づいてピエゾアクチュエータ26の駆動制御を行うなどの各種処理を実行するように構成されている。
The control unit 5 is composed of a control device that controls the entire on-board truing device 1. The control unit 5 is configured to include a microcomputer, and calculates the depth of cut of the truing
加工媒体供給手段6は、ブレード101のツルーイング時に、ブレード101とツルーイング電極21との間に加工媒体(たとえば、放電加工油、脱イオン水、超純水、その他の比抵抗値が高い液体あるいは切削油、水溶性切削油、水溶性研削油、あるいは電解液、あるいはエア、窒素、アルゴン、ヘリウム、その他の気体)を供給する供給手段を構成している。図示例では、加工媒体供給手段6として液体噴射用のノズルを示しており、該ノズル6から噴射された加工媒体がブレード101とツルーイング電極21の間に供給されるようになっている。また、加工媒体供給手段6は、位置調整機構を有することが好ましい。
The processing medium supply means 6 provides a processing medium (for example, electric discharge machining oil, deionized water, ultrapure water, or other liquid having a high specific resistance value or cutting) between the
電源部7は、機上ツルーイング装置1の各部に電力を供給する電源装置であって、上述したように、放電用電源部71とピエゾアクチュエータ26の駆動回路72とを主要部として備えている。なお、放電用電源部71には放電加工に用いられる公知の電源装置が用いられる。たとえば、RC放電回路やトランジスタ回路などを備えた電源装置が用いられる。なお、放電用電源部71から出力するパルス波形としては、単極性パルスや両極性パルス、さらには、極性に応じてパルス数や休止時間・電圧印加時間を変更した特定波形のパルスなどを用いることができる。
The power supply unit 7 is a power supply device that supplies electric power to each unit of the on-board truing device 1, and includes a discharge
次に、このように構成された機上ツルーイング装置1によるツルーイング手順について説明する。 Next, the truing procedure by the on-board truing device 1 configured in this way will be described.
(1)機上ツルーイング装置1をダイシング装置100の所定位置に装着する。
この装着は、上述したように位置制御機構4のステージ基台42に備えられた装着機構を用いて行う。これにより、機上ツルーイング装置1がダイシング装置100に位置決め固定される。
(1) The on-board truing device 1 is mounted at a predetermined position of the dicing device 100.
This mounting is performed using the mounting mechanism provided on the
(2)次に、形状測定機構3を用いてブレード101の形状測定を行う。
ブレード101の形状測定にあたっては、まず、位置制御機構4を作動させて、形状測定機構3を形状測定位置に移動させる。そして、この状態でダイシング装置100の主軸102を回転させる。ここで、主軸102の回転開始/回転停止の制御(操作)は、ダイシング装置100側の制御(操作)によって行う。すなわち、主軸102の回転に関する制御(操作)は専らダイシング装置100側で行うようにしている。なお、このときの主軸102の回転数には、たとえば、ダイシング装置100による加工時の回転数と同じ回転数が用いられる。
(2) Next, the shape of the
In measuring the shape of the
そして、主軸102が回転している状態、つまり、ブレード101が回転している状態で、静電容量センサ31によるブレード101の形状測定を行い、制御部5にツルーイング時の切込量を演算させる。なお、この形状測定にあたっては、距離測定手段を用いて静電容量センサ31とブレード101との相対距離を測定し、その測定結果に基づいて形状測定で取得したデータの補正を行うように構成してもよい。
Then, in a state where the
(3)ブレード101の形状測定ならびにツルーイング時の切込量の演算が完了すると、制御部5は、静電容量センサ31からのデータの取り込みを終了し、位置制御機構4を作動させて、ツルーイング機構2をツルーイング位置に移動させ、ブレード101のツルーイングを開始する。
(3) When the shape measurement of the
このツルーイングにあたり、制御部5は、演算した切込量に基づいてピエゾアクチュエータ26の駆動制御を行い、ツルーイング電極21によるツルーイングを行う。つまり、ツルーイング電極21の放電面21aとブレード101の外周面101aとの間で放電を行わせ、ブレード101にツルーイングを施す。その際、制御部5は、距離測定手段を用いてブレード101とツルーイング電極21との相対距離と放電発生数や極間電圧を確認しながらピエゾアクチュエータ26の駆動制御を行う。
In this tsuruing, the control unit 5 controls the drive of the
なお、このツルーイングにおいては、ピエゾアクチュエータ26の前進による切込と併用して、位置制御機構3を水平方向にスライドさせる等の処理を行うように構成してもよい。
In this truing, the
(4)ツルーイング電極21による切込が完了すると、制御部5は、ピエゾアクチュエータ26を後退させてツルーイングを終了する。
(4) When the cutting by the truing
その際、ツルーイングの修了後に再び形状測定機構3を形状測定位置に移動させて、ツルーイングの仕上がり状況を確認するブレード101の形状測定を行うように構成してもよい。
At that time, the
このように、本発明に係る機上ツルーイング装置1によれば、ブレード101の形状をツルーイングするツルーイング機構2に加えて、ブレード101の形状を測定する形状測定機構3とこれらの機構2,3の位置を変更する位置制御機構4とが機上ツルーイング装置1に備えられているので、機上ツルーイング装置1の制御部5は、ダイシング装置100側と制御上の連携を行うことなく、ブレード101のツルーイングを実施することができる。そのため、汎用性の高い機上ツルーイング装置1を提供することができ、各種工作機械において、工具の取り付け精度に影響されずに高精度な加工を実現することができる。
As described above, according to the on-board truing device 1 according to the present invention, in addition to the truing mechanism 2 that trues the shape of the
たとえば、工具に関しては、図3に示すような軸付のブレード101であっても本発明に係る機上ツルーイング装置1を適用することができる。また、ツルーイング電極21の形状を、図4に示すようなコ字状に形成することで、ブレード101の外周面101aに加えてブレード101の側面もツルーイングすることができる。さらには、ブレード以外の工具(たとえば、図5に示すようなエンドミル101′や図示しないカップ型砥石など)についても本発明の機上ツルーイング装置1でツルーイングを行うことが可能である。
For example, with respect to the tool, the on-machine truing device 1 according to the present invention can be applied even to the
また、本発明は、焼結ダイヤモンドで構成されたブレードを採用するダイシング装置100に採用することにより、ブレード101の取付誤差をユーザサイドで容易に修正することができるようになり、焼結ダイヤモンドブレードの利点を最大限に引き出すことが可能になる。つまり、ユーザサイドで適宜ツルーイングを実施することにより、ブレード101の全周における連続切刃間隔と突き出し高さを均一にすることができるので、シリコンカーバイト(SiC)などの高硬度材料の破壊をせずに、延性モードで加工することが可能になる。
Further, by adopting the present invention in the dicing apparatus 100 that employs a blade made of sintered diamond, the mounting error of the
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。 It should be noted that the above-described embodiment shows a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these, and various design changes can be made within the scope of the present invention.
たとえば、上述した実施形態では、工作機械としてダイシング装置100を用いた場合を示したが、本発明に係る機上ツルーイング装置1は、工具を主軸に取り付けるタイプの工作機械であれば、たとえば、研削盤やフライス盤やマシニングセンタなど他の態様の工作機械にも適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, the case where the dicing device 100 is used as the machine tool is shown. However, if the machine tool 1 according to the present invention is a machine tool of a type in which a tool is attached to a spindle, for example, grinding is performed. It can also be applied to other types of machine tools such as machines, milling machines and machining centers.
また、上述した実施形態では、放電加工を用いてツルーイング施す場合を示したが、電気的な加工(電気加工)であれば、レーザ加工や電解加工、さらには、これらを複合的に組み合わせた態様でツルーイングを行うように構成することも可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where the truing is performed by using electric discharge machining is shown, but in the case of electrical machining (electric machining), laser machining, electrolytic machining, and a combination of these are combined. It is also possible to configure it to perform truing with.
さらに、上述した実施形態では、ツルーイングに用いる放電加工法として、ツルーイング電極21に板状電極を用いたブロック電極法を採用した場合を示したが、ツルーイングを施す工具の材質や形状に応じて、他の放電加工法(たとえば、ワイヤ電極を用いるワイヤ放電加工法や、ワイヤ電極のバックアップ機構を有するWEDG(Wire Electro-Discharge Grinding)法、さらには、これらを複合的に組み合わせた加工法)を用いてツルーイングを行うように構成することも可能である。すなわち、放電加工を用いたツルーイングであれば、ツルーイング電極21の形状は、対象とする工具の形状などに合わせて適宜設計変更可能である。
Further, in the above-described embodiment, a case where a block electrode method using a plate-shaped electrode for the truing
また、上述した実施形態では、工具の材質として焼結ダイヤモンドを用いた場合を示したが、電気加工によるツルーイングが可能な工具(たとえば、超硬工具など)であれば、工具の材質は適宜変更可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where sintered diamond is used as the material of the tool is shown, but if the tool can be trued by electric processing (for example, a cemented carbide tool), the material of the tool can be changed as appropriate. It is possible.
また、上述した実施形態では、位置制御機構4のステージ41を平坦面で構成した場合を示したが、たとえば、ツルーイング機構2を載置するステージと形状測定機構3を載置するステージとを角度をつけて「く」字状に配置し、ツルーイング機構2によるツルーイングと形状測定機構3による形状測定を同時に行えるように構成することも可能である。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
さらには、上述したように、本発明に係る機上ツルーイング装置は、工具のドレッシング装置としても使用可能である。すなわち、本発明に係る機上ツルーイング装置は、工具のツルーイングを電気的な加工によって行うように構成されていることから、この電気的な加工機能を利用して工具の目立てを行うドレッシング装置として、また、ツルーイングおよびドレッシングの双方を行う装置(ツルーイング・ドレッシング装置)として用いることも可能である。 Furthermore, as described above, the on-board truing device according to the present invention can also be used as a tool dressing device. That is, since the on-machine truing device according to the present invention is configured to perform tool truing by electrical machining, it can be used as a dressing device for sharpening tools by utilizing this electrical machining function. It can also be used as a device for performing both truing and dressing (truing dressing device).
具体的には、本発明に係る機上ツルーイング装置を用いて工具のドレッシングを行う場合、上記ツルーイング電極21を電解ドレッシングまたは放電ドレッシング用の電極として用いるとともに、位置制御機構4によってツルーイング電極21と工具との相対距離をドレッシングに適した距離に制御しながら、工具のドレッシング(電解ドレッシングまたは放電ドレッシング)を行う。なお、本発明をドレッシング装置(ツルーイング・ドレッシング装置)として用いる場合におけるドレッシングの対象となる工具は、電解ドレッシングまたは放電ドレッシングが可能な工具(たとえば、メタルボンド砥石など)であればその種類を問わず、また、工具の形状(たとえば、カップ型砥石など)についてもツルーイング電極21の形状を工具の形状に対応させることによって適宜対応可能である。
Specifically, when dressing a tool using the on-board truing device according to the present invention, the truing
1 機上ツルーイング装置
2 ツルーイング機構
3 形状測定機構
4 位置制御機構
5 制御部
6 加工媒体の供給手段
11 給電ブラシ
12 カプラ
13 主軸取り付け部
14 工具取り付け部
21 ツルーイング電極
21a 放電面
22 給電手段
23 切込量制御手段
24 絶縁部材
25 カバー部材
26 ピエゾアクチュエータ
100 ダイシング装置(工作機械)
101 ブレード(工具)
102 主軸(回転軸)
1 Machine tooling device 2
101 blade (tool)
102 Spindle (rotating shaft)
Claims (7)
前記工具とツルーイング電極との相対距離によって変化する放電発生数に基づいて前記工具とツルーイング電極との相対距離を制御する制御部を備えており、前記工具を回転させながら放電加工で前記工具の外周面が円環状に成形されるように前記工具の回転振れを含めた形状を修正するツルーイング機構と、
前記工具の形状を測定する形状測定機構と、
前記ツルーイング機構および前記形状測定機構の位置を変化させることにより、これらの機構と前記工具との相対距離を制御する位置制御機構とを有し、
前記形状測定機構は、前記工具と非接触で、前記工具を静止させたときの工具の輪郭形状と、前記工具を回転させた状態における工具の回転振れを含めた形状とを測定可能な形状測定手段を備えている
ことを特徴とする機上ツルーイング装置。 It is an on-machine tooling device that performs tooling of tools attached to the rotating shaft of a machine tool on the machine tool.
It is provided with a control unit that controls the relative distance between the tool and the trueing electrode based on the number of electric discharges generated depending on the relative distance between the tool and the trueing electrode, and the outer circumference of the tool is subjected to electric discharge machining while rotating the tool. A trueing mechanism that corrects the shape of the tool, including rotational runout, so that the surface is formed into an annular shape.
A shape measuring mechanism for measuring the shape of the tool and
It has a position control mechanism that controls the relative distance between these mechanisms and the tool by changing the positions of the truing mechanism and the shape measuring mechanism.
The shape measuring mechanism can measure the contour shape of the tool when the tool is stationary and the shape including the rotational runout of the tool when the tool is rotated without contacting the tool. An on-board truing device characterized by being equipped with means.
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