KR102157402B1 - Cutting apparatus - Google Patents

Cutting apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR102157402B1
KR102157402B1 KR1020150030229A KR20150030229A KR102157402B1 KR 102157402 B1 KR102157402 B1 KR 102157402B1 KR 1020150030229 A KR1020150030229 A KR 1020150030229A KR 20150030229 A KR20150030229 A KR 20150030229A KR 102157402 B1 KR102157402 B1 KR 102157402B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vibration
cutting
signal
cutting blade
vibration signal
Prior art date
Application number
KR1020150030229A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150105223A (en
Inventor
마사히로 구보
유지 나카니시
구니하루 이즈미
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시기가이샤 디스코 filed Critical 가부시기가이샤 디스코
Publication of KR20150105223A publication Critical patent/KR20150105223A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102157402B1 publication Critical patent/KR102157402B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • B24B27/0683—Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/463—Mechanical treatment, e.g. grinding, ultrasonic treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/799—Apparatus for disconnecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto

Abstract

절삭 중의 이상을 적절하게 검출 가능한 절삭 장치를 제공한다.
절삭 블레이드(60)의 진동에 대응하는 진동 신호를 발생시키는 진동 신호 발생 수단(68)과, 진동 신호 발생 수단에서 발생된 진동 신호에 기초하여 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 제어 수단(78)을 포함하고, 진동 신호 발생 수단은 제1 플랜지 부재(46)에 설치되어 절삭 블레이드의 진동에 대응하는 진동 신호에 상당하는 전압을 발생시키는 초음파 진동자(70)와, 초음파 진동자와 접속되어 전압을 제어 수단에 전송하는 전송 수단(72)으로 구성되며, 제어 수단은 스핀들(42)의 회전에 따른 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 기준 신호와, 피가공물의 절삭에 따른 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 판정 대상 신호를 기억하는 기억 수단(78a)과, 판정 대상 신호로부터 기준 신호를 제거함으로써 얻어지는 신호에 기초하여 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 비교 판정 수단(78c)을 포함하는 구성으로 하였다. A cutting device capable of appropriately detecting an abnormality during cutting is provided.
A vibration signal generating means 68 for generating a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade 60, and a control means 78 for determining the state of the cutting blade based on the vibration signal generated by the vibration signal generating means. The vibration signal generating means is installed on the first flange member 46 to generate a voltage corresponding to the vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade, and the ultrasonic vibrator is connected to the ultrasonic vibrator to transmit the voltage to the control means. It consists of a transmission means 72 for transmitting, and the control means is a reference signal corresponding to a vibration signal due to vibration of the cutting blade according to the rotation of the spindle 42, and vibration due to the vibration of the cutting blade according to cutting of the workpiece. A configuration comprising a storage means 78a for storing a determination target signal corresponding to the signal, and a comparison determination device 78c for determining the state of the cutting blade based on a signal obtained by removing a reference signal from the determination target signal. .

Description

절삭 장치{CUTTING APPARATUS}Cutting device {CUTTING APPARATUS}

본 발명은 판형의 피가공물을 절삭하는 절삭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cutting device for cutting a plate-shaped workpiece.

반도체 웨이퍼로 대표되는 판형의 피가공물은, 예컨대, 원환형의 절삭 블레이드를 구비하는 절삭 장치로 절삭되어, 복수의 칩으로 분할된다. 이 피가공물의 절삭 중에, 절삭 블레이드의 깨짐이나, 절삭 성능의 저하, 이물과의 접촉, 가공 부하의 변화라고 하는 이상이 발생하면, 절삭 블레이드는 진동하여 버린다.A plate-shaped workpiece typified by a semiconductor wafer is cut by, for example, a cutting device including an annular cutting blade, and divided into a plurality of chips. During the cutting of the workpiece, when abnormalities such as cracking of the cutting blade, a decrease in cutting performance, contact with a foreign object, and a change in the machining load occur, the cutting blade vibrates.

그래서, 이러한 이상을 검출하기 위해, 여러가지 방법이 검토되어 있다. 예컨대, 절삭 블레이드의 깨짐은, 광학 센서를 이용하는 방법으로 검출할 수 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 또한, 절삭 블레이드가 장착된 스핀들(모터)의 전류를 모니터하는 방법으로, 가공 부하의 변화를 검출하는 것도 가능하다.Therefore, in order to detect such anomalies, various methods have been studied. For example, cracks in the cutting blade can be detected by a method using an optical sensor (see, for example, Patent Document 1). In addition, as a method of monitoring the current of the spindle (motor) on which the cutting blade is mounted, it is also possible to detect a change in machining load.

특허문헌 1: 일본 특허 제4704816호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 4704816

그러나, 전술한 광학 센서를 이용하는 방법에서는, 절삭 블레이드의 깨짐 이외의 이상을 적절하게 검출할 수 없다고 하는 문제가 있다. 이에 대하여, 전류를 모니터하는 방법은, 절삭 블레이드의 회전에 영향을 끼치는 각종 이상을 검출 가능하지만, 어느 정도의 측정 오차가 있기 때문에 근소한 이상의 검출에는 적합하지 않다.However, in the method using the above-described optical sensor, there is a problem that abnormalities other than cracks of the cutting blade cannot be properly detected. On the other hand, the method of monitoring the current can detect various anomalies affecting the rotation of the cutting blade, but is not suitable for detecting a slight abnormality because there is a certain measurement error.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 절삭 중의 이상을 적절하게 검출 가능한 절삭 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a cutting device capable of appropriately detecting abnormalities during cutting.

본 발명에 따르면, 절삭 장치로서, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지되는 피가공물을 절삭하는 절삭 블레이드를 갖춘 절삭 수단을 포함하고, 상기 절삭 수단은 스핀들 하우징에 회전 가능하게 지지되는 스핀들과, 상기 스핀들의 단부에 장착되어 상기 절삭 블레이드를 협지하는 제1 플랜지 부재 및 제2 플랜지 부재를 포함하는 것인, 절삭 장치에 있어서, 상기 절삭 블레이드의 진동에 대응하는 진동 신호를 발생시키는 진동 신호 발생 수단과, 상기 진동 신호 발생 수단에서 발생된 진동 신호에 기초하여 상기 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 제어 수단을 포함하며, 상기 진동 신호 발생 수단은 상기 제1 플랜지 부재에 설치되어 상기 절삭 블레이드의 진동에 대응하는 상기 진동 신호에 상당하는 전압을 발생시키는 초음파 진동자와, 상기 초음파 진동자와 접속되어 상기 전압을 상기 제어 수단에 전송하는 전송 수단으로 구성되고, 상기 전송 수단은 상기 제1 플랜지 부재에 장착되는 제1 코일 수단과, 상기 제1 코일 수단과 간격을 두고 대향하게 상기 스핀들 하우징에 설치되는 제2 코일 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 스핀들의 회전에 따른 상기 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 기준 신호와, 피가공물의 절삭에 따른 상기 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 판정 대상 신호를 기억하는 기억 수단과, 상기 판정 대상 신호로부터 상기 기준 신호를 제거함으로써 얻어지는 신호에 기초하여 상기 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 비교 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 장치가 제공된다. According to the present invention, a cutting device includes a chuck table for holding a workpiece, and a cutting means having a cutting blade for cutting the workpiece held on the chuck table, and the cutting means is rotatably supported by a spindle housing. And a first flange member and a second flange member mounted on an end of the spindle to hold the cutting blade, and generating a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade. A vibration signal generating means and a control means for determining a state of the cutting blade based on the vibration signal generated by the vibration signal generating means, wherein the vibration signal generating means is installed on the first flange member and the cutting blade And an ultrasonic vibrator for generating a voltage corresponding to the vibration signal corresponding to the vibration of, and a transmission means connected to the ultrasonic vibrator to transmit the voltage to the control means, and the transmission means is to the first flange member A first coil means to be mounted, and a second coil means installed in the spindle housing facing the first coil means at a distance, wherein the control means is caused by vibration of the cutting blade according to the rotation of the spindle. A storage means for storing a reference signal corresponding to a vibration signal and a judgment object signal corresponding to a vibration signal due to vibration of the cutting blade according to cutting of a workpiece, and a signal obtained by removing the reference signal from the judgment object signal A cutting apparatus is provided, comprising comparison and determination means for determining the state of the cutting blade on the basis of.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 진동 신호의 시간 변화에 상당하는 파형을 푸리에 변환하여 진동을 주파수 성분으로 나누는 해석 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, it is preferable that the control means further includes an analysis means for dividing the vibration by a frequency component by Fourier transforming a waveform corresponding to a time change of the vibration signal.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 기억 수단은 절삭에 이상이 생길 때의 상기 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 이상 판정 신호를 기억하며, 상기 비교 판정 수단은 상기 판정 대상 신호로부터 상기 기준 신호를 제거함으로써 얻어지는 신호를 상기 이상 판정 신호와 비교하여 절삭의 이상 유무를 판정하는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, the storage means stores an abnormality determination signal corresponding to a vibration signal due to vibration of the cutting blade when an abnormality occurs in cutting, and the comparison determination means stores the reference signal from the determination object signal. It is preferable to determine the presence or absence of an abnormality in cutting by comparing the signal obtained by removing the with the abnormality determination signal.

본 발명의 절삭 장치는, 절삭 블레이드의 진동에 대응한 진동 신호를 발생하는 진동 신호 발생 수단과, 진동 신호 발생 수단에서 발생한 진동 신호에 기초하여 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 제어 수단을 구비하기 때문에, 절삭 블레이드의 진동을 수반하는 절삭 중의 이상을 적절하게 검출할 수 있다.Since the cutting apparatus of the present invention includes a vibration signal generating means for generating a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade, and a control means for determining the state of the cutting blade based on the vibration signal generated by the vibration signal generating means, An abnormality during cutting with vibration of the cutting blade can be appropriately detected.

도 1은 본 실시형태에 따른 절삭 장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도.
도 2는 절삭 유닛의 구조를 모식적으로 나타내는 분해 사시도.
도 3은 절삭 유닛의 단면 등을 모식적으로 나타내는 도면.
도 4는 초음파 진동자 및 제1 인덕터의 배치를 모식적으로 나타내는 도면.
도 5의 (A)는 제어 장치에 전송되는 전압의 파형(시간 영역의 파형)의 예를 나타내는 그래프이며, 도 5의 (B)는 푸리에 변환 후의 파형(주파수 영역의 파형)의 예를 나타내는 그래프.
도 6의 (A)는 기준 신호의 예를 나타내는 그래프이며, 도 6의 (B)는 판정 대상 신호의 예를 나타내는 그래프이고, 도 6의 (C)는 판정 대상 신호로부터 기준 신호를 제거하여 얻어지는 신호의 예를 나타내는 그래프. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of a cutting device according to the present embodiment.
Fig. 2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of a cutting unit.
3 is a diagram schematically showing a cross section of a cutting unit and the like.
4 is a diagram schematically showing an arrangement of an ultrasonic vibrator and a first inductor.
5A is a graph showing an example of a waveform of a voltage (waveform in a time domain) transmitted to the control device, and FIG. 5B is a graph showing an example of a waveform (waveform in a frequency domain) after Fourier transform .
Figure 6 (A) is a graph showing an example of a reference signal, Figure 6 (B) is a graph showing an example of a judgment target signal, and Figure 6 (C) is obtained by removing the reference signal from the judgment target signal. A graph showing an example of a signal.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 절삭 장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 절삭 장치(2)는, 각 구성을 지지하는 베이스(4)를 구비하고 있다.An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of a cutting device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the cutting device 2 is provided with the base 4 which supports each structure.

베이스(4)의 상면에는, X축 방향(전후 방향, 가공 이송 방향)으로 긴 직사각 형상의 개구(4a)가 형성되어 있다. 이 개구(4a) 내에는, X축 이동 테이블(6), X축 이동 테이블(6)을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 기구(도시하지 않음), 및 X축 이동 기구를 덮는 방수 커버(8)가 마련되어 있다.In the upper surface of the base 4, an elongated rectangular opening 4a is formed in the X-axis direction (front-rear direction, processing transfer direction). In this opening 4a, the X-axis moving table 6, the X-axis moving mechanism (not shown) for moving the X-axis moving table 6 in the X-axis direction, and a waterproof cover covering the X-axis moving mechanism ( 8) is provided.

X축 이동 기구는, X축 방향으로 평행한 한쌍의 X축 가이드 레일(도시하지 않음)을 구비하고 있고, X축 가이드 레일에는, X축 이동 테이블(6)이 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. X축 이동 테이블(6)의 하면측에는, 너트부(도시하지 않음)가 고정되어 있고, 이 너트부에는, X축 가이드 레일과 평행한 X축 볼나사(도시하지 않음)가 나사 결합되어 있다.The X-axis movement mechanism includes a pair of X-axis guide rails (not shown) parallel to the X-axis direction, and the X-axis movement table 6 is slidably provided on the X-axis guide rail. A nut portion (not shown) is fixed to the lower surface side of the X-axis moving table 6, and an X-axis ball screw (not shown) parallel to the X-axis guide rail is screwed to the nut portion.

X축 볼나사의 일단부에는, X축 펄스 모터(도시하지 않음)가 연결되어 있다. X축 펄스 모터로 X축 볼나사를 회전시킴으로써, X축 이동 테이블(6)은 X축 가이드 레일을 따라 X축 방향으로 이동한다.An X-axis pulse motor (not shown) is connected to one end of the X-axis ball screw. By rotating the X-axis ball screw with an X-axis pulse motor, the X-axis movement table 6 moves in the X-axis direction along the X-axis guide rail.

X축 이동 테이블(6) 상에는, 판형의 피가공물(도시하지 않음)을 흡인 유지하는 척 테이블(10)이 마련되어 있다. 피가공물은, 예컨대, 원반형의 반도체 웨이퍼, 수지 기판, 세라믹스 기판 등이며, 하면측이 척 테이블(10)에 흡인 유지된다.On the X-axis movement table 6, a chuck table 10 that sucks and holds a plate-shaped workpiece (not shown) is provided. The object to be processed is, for example, a disk-shaped semiconductor wafer, a resin substrate, a ceramic substrate, or the like, and the lower surface side is attracted and held by the chuck table 10.

척 테이블(10)은, 모터 등의 회전 기구(도시하지 않음)와 연결되어 있고, Z축 방향(연직 방향)으로 신장하는 회전축의 둘레로 회전한다. 또한, 척 테이블(10)은, 전술한 X축 이동 기구로 X축 방향으로 이동한다. 척 테이블(10)의 주위에는, 피가공물을 지지하는 환형의 프레임(도시하지 않음)을 협지 고정하기 위한 클램프(12)가 마련되어 있다.The chuck table 10 is connected to a rotation mechanism (not shown) such as a motor, and rotates around a rotation shaft extending in the Z-axis direction (vertical direction). Further, the chuck table 10 is moved in the X-axis direction by the aforementioned X-axis movement mechanism. Around the chuck table 10, a clamp 12 is provided for holding and fixing an annular frame (not shown) that supports the workpiece.

척 테이블(10)의 표면(상면)은, 피가공물을 흡인 유지하는 유지면(10a)으로 되어 있다. 이 유지면(10a)은, 척 테이블(10)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음)를 통하여 흡인원(도시하지 않음)과 접속되어 있다.The surface (upper surface) of the chuck table 10 is a holding surface 10a that sucks and holds a workpiece. This holding surface 10a is connected to a suction source (not shown) through a flow path (not shown) formed inside the chuck table 10.

베이스(4)의 상면에는, 절삭 유닛(절삭 수단)(14)을 지지하는 도어형의 지지 구조(16)가, 개구(4a)를 걸치도록 배치되어 있다. 지지 구조(16)의 전방면 상부에는, 절삭 유닛(14)을 Y축 방향(인덱싱 이송 방향) 및 Z축 방향으로 이동시키는 절삭 유닛 이동 기구(18)가 마련되어 있다.On the upper surface of the base 4, a door-shaped support structure 16 for supporting the cutting unit (cutting means) 14 is disposed so as to span the opening 4a. A cutting unit moving mechanism 18 for moving the cutting unit 14 in the Y-axis direction (indexing feed direction) and the Z-axis direction is provided on the upper front surface of the support structure 16.

절삭 유닛 이동 기구(18)는, 지지 구조(16)의 전방면에 배치되며 Y축 방향으로 평행한 한쌍의 Y축 가이드 레일(20)을 구비하고 있다. Y축 가이드 레일(20)에는, 절삭 유닛 이동 기구(18)를 구성하는 Y축 이동 테이블(22)이 슬라이드 가능하게 설치되어 있다.The cutting unit moving mechanism 18 is provided with a pair of Y-axis guide rails 20 that are arranged on the front surface of the support structure 16 and are parallel in the Y-axis direction. The Y-axis moving table 22 constituting the cutting unit moving mechanism 18 is slidably installed on the Y-axis guide rail 20.

Y축 이동 테이블(22)의 이면측(후면측)에는, 너트부(도시하지 않음)가 고정되어 있고, 이 너트부에는, Y축 가이드 레일(20)과 평행한 Y축 볼나사(24)가 나사 결합되어 있다. Y축 볼나사(24)의 일단부에는, Y축 펄스 모터(도시하지 않음)가 연결되어 있다. Y축 펄스 모터로 Y축 볼나사(24)를 회전시키면, Y축 이동 테이블(22)은, Y축 가이드 레일(20)을 따라 Y축 방향으로 이동한다.A nut part (not shown) is fixed to the rear side (rear side) of the Y-axis moving table 22, and a Y-axis ball screw 24 parallel to the Y-axis guide rail 20 Is screwed. A Y-axis pulse motor (not shown) is connected to one end of the Y-axis ball screw 24. When the Y-axis ball screw 24 is rotated by a Y-axis pulse motor, the Y-axis movement table 22 moves along the Y-axis guide rail 20 in the Y-axis direction.

Y축 이동 테이블(22)의 표면(전방면)에는, Z축 방향으로 평행한 한쌍의 Z축 가이드 레일(26)이 마련되어 있다. Z축 가이드 레일(26)에는, Z축 이동 테이블(28)이 슬라이드 가능하게 설치되어 있다.A pair of Z-axis guide rails 26 parallel in the Z-axis direction are provided on the surface (front surface) of the Y-axis movement table 22. On the Z-axis guide rail 26, a Z-axis movement table 28 is slidably provided.

Z축 이동 테이블(28)의 이면측(후면측)에는, 너트부(도시하지 않음)가 고정되어 있고, 이 너트부에는, Z축 가이드 레일(26)과 평행한 Z축 볼나사(30)가 나사 결합되어 있다. Z축 볼나사(30)의 일단부에는, Z축 펄스 모터(32)가 연결되어 있다. Z축 펄스 모터(32)로 Z축 볼나사(30)를 회전시키면, Z축 이동 테이블(28)은, Z축 가이드 레일(26)을 따라 Z축 방향으로 이동한다.A nut part (not shown) is fixed to the rear side (rear side) of the Z-axis moving table 28, and a Z-axis ball screw 30 parallel to the Z-axis guide rail 26 Is screwed. A Z-axis pulse motor 32 is connected to one end of the Z-axis ball screw 30. When the Z-axis ball screw 30 is rotated by the Z-axis pulse motor 32, the Z-axis movement table 28 moves along the Z-axis guide rail 26 in the Z-axis direction.

Z축 이동 테이블(28)의 하부에는, 피가공물을 절삭하는 절삭 유닛(14)이 마련되어 있다. 또한, 절삭 유닛(14)과 인접하는 위치에는, 피가공물의 상면측을 촬상하는 카메라(34)가 설치되어 있다. 전술한 바와 같이 Y축 이동 테이블(22) 및 Z축 이동 테이블(28)을 이동시킴으로써, 절삭 유닛(14) 및 카메라(34)는, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동한다.A cutting unit 14 for cutting a workpiece is provided under the Z-axis moving table 28. Further, at a position adjacent to the cutting unit 14, a camera 34 for imaging the upper surface side of the workpiece is provided. As described above, by moving the Y-axis movement table 22 and the Z-axis movement table 28, the cutting unit 14 and the camera 34 move in the Y-axis direction and the Z-axis direction.

도 2는 절삭 유닛(14)의 구조를 모식적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 절삭 유닛(14)의 단면 등을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 절삭 유닛(14)의 구성의 일부를 생략하고 있다.2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the cutting unit 14, and FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of the cutting unit 14 and the like. In addition, in FIGS. 2 and 3, a part of the configuration of the cutting unit 14 is omitted.

절삭 유닛(14)은, Z축 이동 테이블(28)의 하부에 고정된 스핀들 하우징(36)을 구비하고 있다. 이 스핀들 하우징(36)은, 대략 직육면체형의 하우징 본체(38)와, 하우징 본체(38)의 일단측에 고정된 원주형의 하우징 커버(40)를 포함한다.The cutting unit 14 is provided with the spindle housing 36 fixed to the lower part of the Z-axis moving table 28. The spindle housing 36 includes a substantially rectangular parallelepiped housing body 38 and a cylindrical housing cover 40 fixed to one end of the housing body 38.

하우징 본체(38)의 내부에는, Y축의 둘레로 회전하는 스핀들(42)이 수용되어 있다. 스핀들(42)의 일단측은, 하우징 본체(38)로부터 외부로 돌출하고 있다. 스핀들(42)의 타단측에는, 스핀들(42)을 회전시키기 위한 모터(도시하지 않음)가 연결되어 있다.Inside the housing main body 38, a spindle 42 rotating around the Y axis is accommodated. One end side of the spindle 42 protrudes outward from the housing main body 38. A motor (not shown) for rotating the spindle 42 is connected to the other end of the spindle 42.

하우징 커버(40)의 중앙에는, 원형의 개구(40a)가 형성되어 있다. 또한, 하우징 커버(40)의 하우징 본체(38)측에는, 나사 구멍(40b)이 형성된 걸림부(40c)가 마련되어 있다. 스핀들(42)의 일단측을 개구(40a)에 삽입 관통시키고, 걸림부(40c)의 나사 구멍(40b)을 통하여 하우징 본체(38)의 나사 구멍(38a)에 나사(44)(도 3)를 단단히 조이면, 하우징 커버(40)를 하우징 본체(38)에 고정할 수 있다.In the center of the housing cover 40, a circular opening 40a is formed. Further, on the housing main body 38 side of the housing cover 40, a locking portion 40c in which a screw hole 40b is formed is provided. One end of the spindle 42 is inserted through the opening 40a, and a screw 44 (Fig. 3) into the screw hole 38a of the housing body 38 through the screw hole 40b of the locking portion 40c. When tightened firmly, the housing cover 40 can be fixed to the housing body 38.

스핀들(42)의 일단부에는, 개구(42a)가 형성되어 있고, 상기 개구(42a)의 내벽면에는, 나사홈이 마련되어 있다. 이 스핀들(42)의 일단부에는, 제1 플랜지 부재(46)가 장착된다.An opening 42a is formed at one end of the spindle 42, and a screw groove is formed on the inner wall surface of the opening 42a. A first flange member 46 is attached to one end of this spindle 42.

제1 플랜지 부재(46)는, 직경 방향 외향으로 연장된 플랜지부(48)와, 플랜지부(48)의 표리면으로부터 각각 돌출하는 제1 보스부(50) 및 제2 보스부(52)를 포함한다. 제1 플랜지 부재(46)의 중앙에는, 제1 보스부(50), 플랜지부(48), 및 제2 보스부(52)를 관통하는 개구(46a)가 형성되어 있다.The first flange member 46 includes a flange portion 48 extending radially outward and a first boss portion 50 and a second boss portion 52 protruding from the front and rear surfaces of the flange portion 48, respectively. Include. In the center of the first flange member 46, an opening 46a penetrating the first boss portion 50, the flange portion 48, and the second boss portion 52 is formed.

제1 플랜지 부재(46)의 개구(46a)에는, 이면측[스핀들 하우징(36)측]으로부터 스핀들(42)의 일단부가 감입된다. 이 상태로, 개구(46a) 내에 와셔(56)를 위치 부여하고, 상기 와셔(56)를 통하여 고정용의 볼트(58)를 개구(42a)에 단단히 조이면, 제1 플랜지 부재(46)는 스핀들(42)에 고정된다. 또한, 볼트(58)의 외주면(58a)에는, 개구(42a)의 나사홈에 대응하는 나사산이 마련되어 있다.In the opening 46a of the first flange member 46, one end of the spindle 42 is fitted from the back side (the spindle housing 36 side). In this state, when the washer 56 is positioned within the opening 46a, and the fixing bolt 58 is tightly tightened to the opening 42a through the washer 56, the first flange member 46 becomes the spindle It is fixed at (42). Further, on the outer peripheral surface 58a of the bolt 58, a thread corresponding to the screw groove of the opening 42a is provided.

플랜지부(48)의 외주측의 표면은, 절삭 블레이드(60)의 이면에 접촉하는 접촉면(48a)으로 되어 있다. 이 접촉면(48a)은, Y축 방향[스핀들(42)의 축심 방향]에서 보아 원환형으로 형성되어 있다.The surface on the outer circumferential side of the flange portion 48 is a contact surface 48a that contacts the rear surface of the cutting blade 60. This contact surface 48a is formed in an annular shape as viewed in the Y-axis direction (axis center direction of the spindle 42).

제1 보스부(50)는 원통형으로 형성되어 있고, 그 선단측의 외주면(50a)에는, 나사산이 마련되어 있다. 절삭 블레이드(60)의 중앙에는, 원형의 개구(60a)가 형성되어 있다. 이 개구(60a)에 제1 보스부(50)를 삽입 관통시킴으로써, 절삭 블레이드(60)는, 제1 플랜지 부재(46)에 장착된다.The first boss portion 50 is formed in a cylindrical shape, and a thread is provided on the outer peripheral surface 50a on the front end side thereof. A circular opening 60a is formed in the center of the cutting blade 60. The cutting blade 60 is attached to the first flange member 46 by inserting the first boss portion 50 through the opening 60a.

절삭 블레이드(60)는, 소위 허브 블레이드이며, 원반형의 지지 베이스(62)의 외주에, 피가공물을 절삭하는 원환형의 절단날(64)이 고정되어 있다. 절단날(64)은, 금속이나 수지 등의 본드재(결합재)에, 다이아몬드나 CBN(Cubic Boron Nitride) 등의 지립을 혼합하여 소정 두께로 형성되어 있다. 또한, 절삭 블레이드(60)로서, 절단날만으로 구성된 와셔 블레이드를 이용하여도 좋다.The cutting blade 60 is a so-called hub blade, and an annular cutting blade 64 for cutting the workpiece is fixed to the outer periphery of the disk-shaped support base 62. The cutting blade 64 is formed with a predetermined thickness by mixing abrasive grains such as diamond or CBN (Cubic Boron Nitride) with a bonding material (binder) such as metal or resin. Further, as the cutting blade 60, a washer blade composed of only a cutting blade may be used.

이 절삭 블레이드(60)를 제1 플랜지 부재(46)에 장착한 상태로, 절삭 블레이드(60)의 표면측에는, 원환형의 제2 플랜지 부재(66)가 배치된다. 제2 플랜지 부재(66)의 중앙에는, 원형의 개구(66a)가 형성되어 있고, 상기 개구(66a)의 내벽면에는, 제1 보스부(50)의 외주면(50a)에 형성된 나사산에 대응하는 나사홈이 마련되어 있다.With this cutting blade 60 attached to the first flange member 46, an annular second flange member 66 is disposed on the surface side of the cutting blade 60. A circular opening (66a) is formed in the center of the second flange member (66), and the inner wall surface of the opening (66a) corresponds to a thread formed on the outer peripheral surface (50a) of the first boss (50). There are screw grooves.

제2 플랜지 부재(66)의 외주측의 이면은, 절삭 블레이드(60)의 표면에 접촉하는 접촉면(66b)(도 3)으로 되어 있다. 접촉면(66b)은, 제1 플랜지 부재(46)의 접촉면(48a)과 대응하는 위치에 마련되어 있다.The rear surface on the outer circumferential side of the second flange member 66 is a contact surface 66b (FIG. 3) that contacts the surface of the cutting blade 60. The contact surface 66b is provided at a position corresponding to the contact surface 48a of the first flange member 46.

이 제2 플랜지 부재(66)의 개구(66a)에, 제1 보스부(50)의 선단을 단단히 조임으로써, 절삭 블레이드(60)는, 제1 플랜지 부재(46)와 제2 플랜지 부재(66)로 협지된다.By firmly tightening the tip of the first boss portion 50 to the opening 66a of the second flange member 66, the cutting blade 60 is provided with the first flange member 46 and the second flange member 66. ).

이와 같이 구성된 절삭 유닛(14)에는, 절삭 블레이드(60)의 진동을 검출하기 위한 진동 검출 기구가 마련되어 있다. 진동 검출 기구는, 절삭 블레이드(60)의 진동에 대응한 진동 신호를 발생하는 진동 신호 발생 장치(진동 신호 발생 수단)(68)(도 3)를 포함하고 있다.The cutting unit 14 configured as described above is provided with a vibration detection mechanism for detecting vibration of the cutting blade 60. The vibration detection mechanism includes a vibration signal generating device (vibration signal generating means) 68 (Fig. 3) that generates a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade 60.

진동 신호 발생 장치(68)는, 제1 플랜지 부재(46)의 내부에 고정된 초음파 진동자(70)를 구비하고 있다. 이 초음파 진동자(70)는, 예컨대, 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산지르콘산연(Pb(Zi,Ti)O3), 리튬니오베이트(LiNbO3), 리튬탄탈레이트(LiTaO3) 등의 재료로 형성되어 있고, 절삭 블레이드(60)의 진동을 전압(진동 신호)으로 변환한다.The vibration signal generator 68 is provided with an ultrasonic vibrator 70 fixed inside the first flange member 46. This ultrasonic vibrator 70 is made of a material such as barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb(Zi, Ti)O 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), and lithium tantalate (LiTaO 3 ). It is formed and converts the vibration of the cutting blade 60 into a voltage (vibration signal).

통상, 이 초음파 진동자(70)는, 소정의 주파수의 진동에 대하여 공진하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 초음파 진동자(70)의 공진 주파수에 따라, 진동 검출 기구로 검출할 수 있는 진동의 주파수가 결정된다.Normally, this ultrasonic vibrator 70 is configured to resonate with a vibration of a predetermined frequency. Therefore, the frequency of vibration that can be detected by the vibration detection mechanism is determined according to the resonance frequency of the ultrasonic vibrator 70.

예컨대, 본 실시형태에 따른 절삭 장치(2)에서는, 공진 주파수가 상이한 초음파 진동자(70)를 각각 구비한 복수의 제1 플랜지 부재(46)로부터, 검출하여야 하는 절삭 블레이드(60)의 진동의 주파수에 대응한 제1 플랜지 부재(46)를 선택하여 스핀들(42)에 장착한다.For example, in the cutting device 2 according to the present embodiment, the frequency of vibration of the cutting blade 60 to be detected from the plurality of first flange members 46 each provided with ultrasonic vibrators 70 having different resonance frequencies The first flange member 46 corresponding to is selected and mounted on the spindle 42.

이에 의해, 절삭 블레이드(60)나 피가공물의 종류(재질, 크기, 중량 등), 발생 빈도가 높은 이상의 양태 등에 따라, 진동 검출 기구를 최적화할 수 있다. 각 제1 플랜지 부재(46)의 대응 주파수는, 예컨대, 50 ㎑∼100 ㎑, 100 ㎑∼300 ㎑, 300 ㎑∼500 ㎑로 한다. 이 경우, 3종류의 제1 플랜지 부재(46)를 교환함으로써, 50 ㎑∼500 ㎑의 주파수 범위의 진동을 적절하게 검출할 수 있다.Thereby, the vibration detection mechanism can be optimized according to the cutting blade 60 and the kind (material, size, weight, etc.) of the workpiece, the above-described aspect with high occurrence frequency, and the like. Corresponding frequencies of each of the first flange members 46 are, for example, 50 kHz to 100 kHz, 100 kHz to 300 kHz, and 300 kHz to 500 kHz. In this case, by replacing the three types of first flange members 46, it is possible to appropriately detect vibration in the frequency range of 50 kHz to 500 kHz.

또한, 제1 플랜지 부재(46)를 교환하는 일없이 넓은 주파수 범위의 진동을 검출할 수 있도록, 공진 주파수가 상이한 복수의 초음파 진동자(70)를 제1 플랜지 부재(46)에 마련하여도 좋다. 예컨대, 50 ㎑∼100 ㎑, 100 ㎑∼300 ㎑, 300 ㎑∼500 ㎑에 대응 가능한 3종류의 초음파 진동자(70)를 동일한 제1 플랜지 부재(46)에 마련한다. 이 경우, 제1 플랜지 부재(46)를 교환하는 일없이 50 ㎑∼500 ㎑의 주파수 범위의 진동을 적절하게 검출할 수 있다.Further, a plurality of ultrasonic vibrators 70 having different resonant frequencies may be provided in the first flange member 46 so that vibration in a wide frequency range can be detected without replacing the first flange member 46. For example, three types of ultrasonic vibrators 70 capable of handling 50 kHz to 100 kHz, 100 kHz to 300 kHz, and 300 kHz to 500 kHz are provided on the same first flange member 46. In this case, vibration in a frequency range of 50 kHz to 500 kHz can be appropriately detected without replacing the first flange member 46.

초음파 진동자(70)에는, 초음파 진동자(70)에서 발생하는 전압을 전송하기 위한 비접촉형의 전송로(전송 수단)(72)(도 3)가 접속되어 있다. 이 전송로(72)는, 초음파 진동자(70)에 접속된 제1 인덕터(제1 코일 수단)(74)와, 제1 인덕터(74)에 대하여 소정의 간격으로 대향하는 제2 인덕터(제2 코일 수단)(76)를 포함한다.The ultrasonic vibrator 70 is connected to a non-contact transmission path (transmitting means) 72 (Fig. 3) for transmitting the voltage generated by the ultrasonic vibrator 70. The transmission path 72 includes a first inductor (first coil means) 74 connected to the ultrasonic vibrator 70 and a second inductor (second inductor) facing the first inductor 74 at predetermined intervals. Coil means) 76.

제1 인덕터(74) 및 제2 인덕터(76)는, 대표적으로는, 도선이 권취된 원환형의 코일이며, 각각, 제1 플랜지 부재(46) 및 하우징 커버(40)에 고정되어 있다.The first inductor 74 and the second inductor 76 are typically an toroidal coil wound with a conducting wire, and are fixed to the first flange member 46 and the housing cover 40, respectively.

도 4는 초음파 진동자(70) 및 제1 인덕터(74)의 배치를 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, Y축 방향[스핀들(42)의 축심(O)의 방향]에서 보아 제1 인덕터(74)와 중첩되는 위치에, 2개의 동일한 초음파 진동자(70)가 배치되어 있다.4 is a diagram schematically showing the arrangement of the ultrasonic vibrator 70 and the first inductor 74. In this embodiment, as shown in Fig. 4, two identical ultrasonic vibrators 70 are positioned at a position overlapping with the first inductor 74 as viewed in the Y-axis direction (the direction of the axis O of the spindle 42). Has been placed.

2개의 초음파 진동자(70)는, 스핀들(42)의 축심(O)에 관해서 대칭으로 배치되어 있다. 이와 같이, 복수의 초음파 진동자(70)를 스핀들(42)의 축심(O)에 관해서 대칭으로 배치함으로써, 절삭 블레이드(60)의 진동을 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 초음파 진동자(70)의 수, 배치, 형상 등은, 도 4에 나타내는 양태에 한정되지 않는다.The two ultrasonic vibrators 70 are arranged symmetrically with respect to the axis O of the spindle 42. Thus, by arranging the plurality of ultrasonic vibrators 70 symmetrically with respect to the axis O of the spindle 42, the vibration of the cutting blade 60 can be detected with high accuracy. In addition, the number, arrangement, shape, etc. of the ultrasonic vibrators 70 are not limited to the mode shown in FIG.

제1 인덕터(74)와 제2 인덕터(76)는 대향하고 있으며, 자기적으로 결합되어 있다. 그 때문에, 초음파 진동자(70)에서 발생한 전압은, 제1 인덕터(74)와 제2 인덕터(76)의 상호 유도에 의해, 제2 인덕터(76)측에 전송된다.The first inductor 74 and the second inductor 76 are opposed to each other, and are magnetically coupled. Therefore, the voltage generated by the ultrasonic vibrator 70 is transmitted to the second inductor 76 side by mutual induction of the first inductor 74 and the second inductor 76.

제2 인덕터(76)에는, 제어 장치(제어 수단)(78)이 접속되어 있다. 이 제어 장치(78)는, 제2 인덕터(76)로부터 전송되는 전압에 기초하여 절삭 블레이드의 진동 상태를 판정한다.A control device (control means) 78 is connected to the second inductor 76. The control device 78 determines the vibration state of the cutting blade based on the voltage transmitted from the second inductor 76.

구체적으로, 제어 장치(78)는, 제2 인덕터(76)로부터 전송된 전압(진동 신호) 등의 정보를 기억하는 기억부(기억 수단)(78a)와, 임의의 단위 시간당에 전송되는 전압(진동 신호)의 시간 변화에 상당하는 파형(시간 영역의 파형)을 푸리에 변환(예컨대, 고속 푸리에 변환)에 의해 스펙트럼 해석하는 해석부(해석 수단)(78b)와, 절삭 블레이드(60)의 상태를 판정하는 비교 판정부(비교 판정 수단)(78c)를 포함한다. 또한, 스펙트럼 해석의 단위 시간으로서는, 1개의 라인의 절삭에 요하는 시간(1 컷트 라인마다), 1장의 피가공물의 절삭에 요하는 시간(1 워크마다), 임의의 거리를 절삭하는 데 요하는 시간(컷트 거리마다) 등, 여러가지 양태가 생각된다. 각 부의 상세는 후술한다.Specifically, the control device 78 includes a storage unit (storage means) 78a that stores information such as a voltage (vibration signal) transmitted from the second inductor 76, and a voltage transmitted per arbitrary unit time ( The analysis unit (analysis means) 78b for spectral analysis of the waveform (waveform in the time domain) corresponding to the temporal change of the vibration signal) by Fourier transform (e.g., fast Fourier transform) and the state of the cutting blade 60 And a comparison determination unit (comparison determination means) 78c that determines. In addition, as the unit time for spectrum analysis, the time required to cut one line (for each cut line), the time required to cut a piece of work (for each work piece), and the time required to cut an arbitrary distance Various aspects such as time (for each cut distance) can be considered. The details of each part will be described later.

도 5의 (A)는 제어 장치(78)에 전송되는 전압의 파형(시간 영역의 파형)의 예를 나타내는 그래프이며, 도 5의 (B)는 푸리에 변환 후의 파형(주파수 영역의 파형)의 예를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5의 (A)에서는, 종축이 전압(V)을, 횡축이 시간(t)을 각각 나타내고, 도 5의 (B)에서는, 종축이 진폭을, 횡축이 주파수(f)를 각각 나타낸다.FIG. 5A is a graph showing an example of a waveform of a voltage (waveform in a time domain) transmitted to the control device 78, and FIG. 5B is an example of a waveform (waveform in a frequency domain) after Fourier transform. It is a graph showing In Fig. 5A, the vertical axis represents voltage (V), the horizontal axis represents time t, and in Fig. 5B, the vertical axis represents amplitude, and the horizontal axis represents frequency (f). .

진동 신호 발생 장치(68)로부터의 전압(진동 신호)의 파형을 제어 장치(78)의 해석부(78b)에서 푸리에 변환하면, 도 5의 (B)에 나타내는 바와 같이, 절삭 블레이드(60)의 진동을 주요한 주파수 성분으로 나누어, 절삭 중에 발생하는 이상을 용이하게 해석할 수 있다. 이에 의해, 절삭 중의 이상을 리얼 타임으로 정밀도 좋게 검출할 수 있다.When the waveform of the voltage (vibration signal) from the vibration signal generator 68 is Fourier transformed by the analysis unit 78b of the control device 78, as shown in Fig. 5B, the cutting blade 60 is By dividing the vibration into the main frequency components, abnormalities occurring during cutting can be easily analyzed. Thereby, an abnormality during cutting can be accurately detected in real time.

이하, 본 실시형태에 따른 절삭 장치(2)에서 실시되는 이상의 검출 흐름에 대해서 설명한다. 처음에, 검출의 전처리로서, 백그라운드 레벨에 상당하는 기준 신호를 취득하는 기준 신호 취득 단계를 실시한다. 이 기준 신호 취득 단계에서는, 우선, 각 부에 이상이 없는 상태로 절삭 블레이드(60)를 회전시킨다.Hereinafter, a flow of detection of abnormalities performed by the cutting device 2 according to the present embodiment will be described. First, as a pre-processing of detection, a reference signal acquisition step of acquiring a reference signal corresponding to the background level is performed. In this reference signal acquisition step, first, the cutting blade 60 is rotated in a state where there is no abnormality in each part.

그 결과, 초음파 진동자(70)로부터, 스핀들(42)의 회전에 따른 절삭 블레이드(60)의 진동에 기인하는 전압(진동 신호)이 발생한다. 발생한 전압의 시간 변화에 상당하는 파형(시간 영역의 파형)은, 제어 장치(78)의 기억부(78a)에 기억된다.As a result, a voltage (vibration signal) is generated from the ultrasonic vibrator 70 due to vibration of the cutting blade 60 according to the rotation of the spindle 42. A waveform (waveform in the time domain) corresponding to the time change of the generated voltage is stored in the storage unit 78a of the control device 78.

다음에, 제어 장치(78)의 해석부(78b)가, 기억부(78a)에 기억된 상기 전압의 파형을 읽어내어, 푸리에 변환(고속 푸리에 변환)한다. 그 결과, 시간 영역에 있어서의 전압(진동 신호)의 파형은, 기준 신호(주파수 영역의 파형)로 변환된다. 도 6의 (A)는 기준 신호의 예를 나타내는 그래프이다. 얻어진 기준 신호는, 기억부(78a)에 기억된다.Next, the analysis unit 78b of the control device 78 reads out the waveform of the voltage stored in the storage unit 78a, and performs Fourier transform (fast Fourier transform). As a result, the waveform of the voltage (vibration signal) in the time domain is converted into a reference signal (waveform in the frequency domain). 6A is a graph showing an example of a reference signal. The obtained reference signal is stored in the storage unit 78a.

기준 신호 취득 단계 후에는, 실제의 검출 단계가 개시된다. 실제의 검출 단계에서는, 처음에, 피가공물을 절삭하여 판정의 대상이 되는 판정 대상 신호를 취득하는 판정 대상 신호 취득 단계를 실시한다. 이 판정 대상 신호 취득 단계에서는, 먼저, 절삭 블레이드(60)를 회전시켜 피가공물을 절삭한다.After the reference signal acquisition step, the actual detection step is started. In the actual detection step, first, a determination target signal acquisition step is performed in which the workpiece is cut to obtain a determination target signal to be determined. In this determination target signal acquisition step, first, the cutting blade 60 is rotated to cut the workpiece.

그 결과, 초음파 진동자(70)로부터, 피가공물의 절삭에 따른 절삭 블레이드(60)의 진동에 기인하는 전압(진동 신호)이 발생한다. 발생한 전압의 시간 변화에 상당하는 파형(시간 영역의 파형)은, 제어 장치(78)의 기억부(78a)에 기억된다.As a result, a voltage (vibration signal) is generated from the ultrasonic vibrator 70 due to vibration of the cutting blade 60 due to cutting of the workpiece. A waveform (waveform in the time domain) corresponding to the time change of the generated voltage is stored in the storage unit 78a of the control device 78.

다음에, 제어 장치(78)의 해석부(78b)가, 기억부(78a)에 기억된 상기 전압의 파형을 읽어내어, 푸리에 변환(고속 푸리에 변환)한다. 그 결과, 시간 영역에 있어서의 전압(진동 신호)의 파형은, 판정 대상 신호(주파수 영역의 파형)로 변환된다. 도 6의 (B)는 판정 대상 신호의 예를 나타내는 그래프이다. 얻어진 판정 대상 신호는, 기억부(78a)에 기억된다.Next, the analysis unit 78b of the control device 78 reads out the waveform of the voltage stored in the storage unit 78a, and performs Fourier transform (fast Fourier transform). As a result, the waveform of the voltage (vibration signal) in the time domain is converted into a judgment target signal (waveform in the frequency domain). 6B is a graph showing an example of a judgment target signal. The obtained determination target signal is stored in the storage unit 78a.

판정 대상 신호 취득 단계 후에는, 판정 대상 신호를 기준 신호와 비교하여 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 비교 판정 단계를 실시한다. 이 비교 판정 단계에서는, 먼저, 비교 판정부(78c)가, 기억부(78a)에 기억된 기준 신호 및 판정 대상 신호를 읽어내어, 판정 대상 신호로부터 기준 신호를 제거한다.After the determination target signal acquisition step, a comparison determination step is performed in which the determination target signal is compared with a reference signal to determine the state of the cutting blade. In this comparison and determination step, first, the comparison and determination unit 78c reads out the reference signal and the determination target signal stored in the storage unit 78a, and removes the reference signal from the determination target signal.

구체적으로는, 검출 대상의 전체 주파수 범위에서, 판정 대상 신호의 신호 강도(진폭)로부터 기준 신호의 신호 강도(진폭)를 저감한다(감산한다). 이때, 판정 대상 신호 중 기준 신호를 적절하게 제거할 수 있도록, 판정 대상 신호 또는 기준 신호의 신호 강도(진폭)에 임의의 값을 곱하여도 좋다.Specifically, the signal strength (amplitude) of the reference signal is reduced (subtracted) from the signal strength (amplitude) of the determination target signal over the entire frequency range of the detection target. At this time, the signal strength (amplitude) of the determination target signal or the reference signal may be multiplied by an arbitrary value in order to appropriately remove the reference signal from among the determination target signals.

도 6의 (C)는 판정 대상 신호로부터 기준 신호를 제거하여 얻어지는 신호의 예를 나타내는 그래프이다. 이와 같이, 판정 대상 신호로부터 기준 신호를 제거함으로써, 절삭 블레이드(60)의 상태를 적절하게 판정하여, 절삭 중의 이상을 검출할 수 있다.6C is a graph showing an example of a signal obtained by removing a reference signal from a judgment object signal. In this way, by removing the reference signal from the determination target signal, the state of the cutting blade 60 can be appropriately determined, and an abnormality during cutting can be detected.

구체적으로는, 예컨대, 판정 대상 신호로부터 기준 신호를 제거하여 얻어지는 신호를, 기억부(78a)에 미리 기억해 둔 이상 판정 신호와 비교함으로써, 절삭 중의 이상의 유무를 판정할 수 있다. 즉, 이상 판정 신호 중의 진동 모드(진동 성분)의 일부 또는 전부와, 판정 대상 신호로부터 기준 신호를 제거하여 얻어지는 신호 중의 진동 모드가 일치하는 경우에, 비교 판정부(78c)는, 상기 진동 모드에 대응하는 이상이 발생하였다고 판정한다.Specifically, for example, the presence or absence of an abnormality during cutting can be determined by comparing the signal obtained by removing the reference signal from the determination object signal with the abnormality determination signal previously stored in the storage unit 78a. That is, when a part or all of the vibration mode (vibration component) in the abnormality determination signal and the vibration mode in the signal obtained by removing the reference signal from the determination target signal match, the comparison determination unit 78c is It is determined that a corresponding abnormality has occurred.

또한, 이상 판정 신호는, 절삭에 이상이 생길 때의 절삭 블레이드(60)의 진동에 기인하는 전압(진동 신호)의 파형을, 해석부(78b)에 있어서 푸리에 변환(고속 푸리에 변환)함으로써 얻을 수 있다.In addition, the abnormality determination signal can be obtained by Fourier transform (fast Fourier transform) in the analysis unit 78b of the waveform of the voltage (vibration signal) resulting from the vibration of the cutting blade 60 when an abnormality occurs in cutting. have.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 절삭 장치(2)는, 절삭 블레이드(60)의 진동에 대응한 진동 신호를 발생하는 진동 신호 발생 장치(진동 신호 발생 수단)(68)와, 진동 신호 발생 장치(68)에서 발생한 진동 신호에 기초하여 절삭 블레이드(60)의 상태를 판정하는 제어 장치(제어 수단)(78)를 구비하기 때문에, 절삭 블레이드(60)의 진동을 수반하는 절삭 중의 이상을 적절하게 검출할 수 있다.As described above, the cutting device 2 according to the present embodiment includes a vibration signal generating device (vibration signal generating means) 68 that generates a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade 60, and a vibration signal generating device. Since the control device (control means) 78 that determines the state of the cutting blade 60 based on the vibration signal generated at 68 is provided, abnormalities during cutting accompanying the vibration of the cutting blade 60 are appropriately prevented. Can be detected.

또한, 본 실시형태에 따른 절삭 장치(2)에서는, 전압(진동 신호)의 시간 변화에 상당하는 파형(시간 영역의 파형)을 푸리에 변환하기 때문에, 전압(진동 신호)을 직접적으로 해석하는 경우와 비교하여, 절삭 중에 발생하는 이상의 해석이 용이해진다. 이에 의해, 절삭 중의 이상을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.In addition, in the cutting device 2 according to the present embodiment, since the waveform (waveform in the time domain) corresponding to the time change of the voltage (vibration signal) is Fourier transformed, the case of directly analyzing the voltage (vibration signal) and In comparison, analysis of abnormalities occurring during cutting becomes easy. Thereby, an abnormality during cutting can be detected with high precision.

또한, 본 발명은 상기 실시형태의 기재에 한정되지 않는다. 예컨대, 전압(진동 신호)을 푸리에 변환하지 않고 해석하여도 좋다. 그 외, 상기 실시형태에 따른 구성, 방법 등은, 본 발명의 원하는 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention is not limited to the description of the said embodiment. For example, the voltage (vibration signal) may be analyzed without Fourier transform. In addition, the configuration, method, etc. according to the above embodiments can be appropriately changed and implemented as long as they do not deviate from the desired range of the present invention.

2 : 절삭 장치 4 : 베이스
4a : 개구 6 : X축 이동 테이블
8 : 방수 커버 10 : 척 테이블
10a : 유지면 12 : 클램프
14 : 절삭 유닛(절삭 수단) 16 : 지지 구조
18 : 절삭 유닛 이동 기구 20 : Y축 가이드 레일
22 : Y축 이동 테이블 24 : Y축 볼나사
26 : Z축 가이드 레일 28 : Z축 이동 테이블
30 : Z축 볼나사 32 : Z축 펄스 모터
34 : 카메라 36 : 스핀들 하우징
38 : 하우징 본체 38a : 나사 구멍
40 : 하우징 커버 40a : 개구
40b : 나사 구멍 40c : 걸림부
42 : 스핀들 42a : 개구
44 : 나사 46 : 제1 플랜지 부재
46a : 개구 48 : 플랜지부
48a : 접촉면 50 : 제1 보스부
50a : 외주면 52 : 제2 보스부
56 : 와셔 58 : 볼트
58a : 외주면 60 : 절삭 블레이드
60a : 개구 62 : 지지 베이스
64 : 절단날 66 : 제2 플랜지 부재
66a : 개구 66b : 접촉면
68 : 진동 신호 발생 장치(진동 신호 발생 수단)
70 : 초음파 진동자 72 : 전송로(전송 수단)
74 : 제1 인덕터(제1 코일 수단)
76 : 제2 인덕터(제2 코일 수단)
78 : 제어 장치(제어 수단) 78a : 기억부(기억 수단)
78b : 해석부(해석 수단)
78c : 비교 판정부(비교 판정 수단)
O : 축심 2: cutting device 4: base
4a: opening 6: X-axis moving table
8: waterproof cover 10: chuck table
10a: holding surface 12: clamp
14: cutting unit (cutting means) 16: supporting structure
18: cutting unit moving mechanism 20: Y-axis guide rail
22: Y-axis movement table 24: Y-axis ball screw
26: Z-axis guide rail 28: Z-axis moving table
30: Z-axis ball screw 32: Z-axis pulse motor
34: camera 36: spindle housing
38: housing body 38a: screw hole
40: housing cover 40a: opening
40b: screw hole 40c: locking part
42: spindle 42a: opening
44: screw 46: first flange member
46a: opening 48: flange portion
48a: contact surface 50: first boss portion
50a: outer circumferential surface 52: second boss
56: washer 58: bolt
58a: outer peripheral surface 60: cutting blade
60a: opening 62: support base
64: cutting blade 66: second flange member
66a: opening 66b: contact surface
68: vibration signal generation device (vibration signal generation means)
70: ultrasonic vibrator 72: transmission path (transmission means)
74: first inductor (first coil means)
76: second inductor (second coil means)
78: control device (control means) 78a: storage unit (storage means)
78b: analysis unit (analysis means)
78c: Comparison and determination unit (comparison determination means)
O: axis

Claims (3)

절삭 장치로서,
피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지되는 피가공물을 절삭하는 절삭 블레이드를 갖춘 절삭 수단을 포함하고,
상기 절삭 수단은 스핀들 하우징에 회전 가능하게 지지되는 스핀들과, 상기 스핀들의 단부에 장착되어 상기 절삭 블레이드를 협지하는 제1 플랜지 부재 및 제2 플랜지 부재를 포함하는 것인, 절삭 장치에 있어서,
상기 절삭 블레이드의 진동에 대응하는 진동 신호를 발생시키는 진동 신호 발생 수단과,
상기 진동 신호 발생 수단에서 발생된 진동 신호에 기초하여 상기 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 제어 수단을 포함하며,
상기 진동 신호 발생 수단은
상기 제1 플랜지 부재에 설치되어 상기 절삭 블레이드의 진동에 대응하는 상기 진동 신호에 상당하는 전압을 발생시키는 초음파 진동자와,
상기 초음파 진동자와 접속되어 상기 전압을 상기 제어 수단에 전송하는 전송 수단으로 구성되고,
상기 전송 수단은 상기 제1 플랜지 부재에 장착되는 제1 코일 수단과, 상기 제1 코일 수단과 간격을 두고 대향하게 상기 스핀들 하우징에 설치되는 제2 코일 수단을 포함하며,
상기 제어 수단은
상기 스핀들의 회전에 따른 상기 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 기준 신호와, 피가공물의 절삭에 따른 상기 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 판정 대상 신호를 기억하는 기억 수단과,
상기 판정 대상 신호로부터 상기 기준 신호를 제거함으로써 얻어지는 신호에 기초하여 상기 절삭 블레이드의 상태를 판정하는 비교 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 장치. As a cutting device,
A cutting means having a chuck table for holding a work piece and a cutting blade for cutting the work piece held in the chuck table,
The cutting means comprises a spindle rotatably supported on a spindle housing, and a first flange member and a second flange member mounted on an end of the spindle to hold the cutting blade.
Vibration signal generating means for generating a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade,
And a control means for determining a state of the cutting blade based on the vibration signal generated by the vibration signal generating means,
The vibration signal generating means
An ultrasonic vibrator installed on the first flange member to generate a voltage corresponding to the vibration signal corresponding to vibration of the cutting blade,
And a transmission means connected to the ultrasonic vibrator and transmitting the voltage to the control means,
The transmission means includes a first coil means mounted on the first flange member, and a second coil means installed on the spindle housing to face the first coil means at a distance,
The control means
A storage means for storing a reference signal corresponding to a vibration signal due to vibration of the cutting blade due to rotation of the spindle and a determination object signal corresponding to a vibration signal due to vibration of the cutting blade according to cutting of a workpiece;
And a comparison determination means for determining a state of the cutting blade based on a signal obtained by removing the reference signal from the determination target signal. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 진동 신호의 시간 변화에 상당하는 파형을 푸리에 변환하여 진동을 주파수 성분으로 나누는 해석 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 장치.The cutting apparatus according to claim 1, wherein the control means further comprises analysis means for Fourier transforming a waveform corresponding to a temporal change of the vibration signal and dividing the vibration by a frequency component. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기억 수단은 절삭에 이상이 생길 때의 상기 절삭 블레이드의 진동으로 인한 진동 신호에 대응하는 이상 판정 신호를 기억하며,
상기 비교 판정 수단은 상기 판정 대상 신호로부터 상기 기준 신호를 제거함으로써 얻어지는 신호를 상기 이상 판정 신호와 비교하여 절삭의 이상 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 절삭 장치. The abnormality determination signal according to claim 1 or 2, wherein the storage means stores an abnormality determination signal corresponding to a vibration signal due to vibration of the cutting blade when an abnormality occurs in cutting,
And the comparison and determination means compares a signal obtained by removing the reference signal from the determination object signal with the abnormality determination signal to determine the presence or absence of an abnormality in cutting.
KR1020150030229A 2014-03-07 2015-03-04 Cutting apparatus KR102157402B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014044996A JP6223239B2 (en) 2014-03-07 2014-03-07 Cutting equipment
JPJP-P-2014-044996 2014-03-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150105223A KR20150105223A (en) 2015-09-16
KR102157402B1 true KR102157402B1 (en) 2020-09-17

Family

ID=54023050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150030229A KR102157402B1 (en) 2014-03-07 2015-03-04 Cutting apparatus

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6223239B2 (en)
KR (1) KR102157402B1 (en)
CN (1) CN104889870B (en)
MY (1) MY177231A (en)
TW (1) TWI647056B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220099650A (en) 2021-01-07 2022-07-14 (주) 카스윈 Supersonic spindle of built in type and method for vibrating spindle
KR20220104899A (en) 2021-01-19 2022-07-26 (주) 카스윈 Ultra sonic spindle device of external power supply type
KR20220104901A (en) 2021-01-19 2022-07-26 (주) 카스윈 Ultra sonic spindle device of nonutility generation type

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6699930B2 (en) * 2016-04-07 2020-05-27 株式会社ディスコ Cutting equipment
JP6815770B2 (en) * 2016-07-13 2021-01-20 株式会社ディスコ Cutting equipment
JP6866217B2 (en) * 2017-04-21 2021-04-28 株式会社ディスコ Cutting equipment
JP7138452B2 (en) * 2018-03-01 2022-09-16 株式会社ディスコ Flange mechanism
CN108873814A (en) * 2018-06-25 2018-11-23 深圳精匠云创科技有限公司 Monitoring system, monitoring method and storage equipment
JP2020113641A (en) * 2019-01-09 2020-07-27 株式会社ディスコ Cutting device
CN115401524A (en) * 2022-08-19 2022-11-29 上汽通用五菱汽车股份有限公司 Cutter vibration signal monitoring method, system and medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110758A (en) 1999-10-07 2001-04-20 Matsushita Electronics Industry Corp Cutting processor
JP2002066879A (en) 2000-09-04 2002-03-05 Bosch Automotive Systems Corp Acoustic emission detecting device for machine tool
JP2007285960A (en) 2006-04-19 2007-11-01 Denso Corp Vibration sensor and vibration detection method
JP2008290203A (en) 2007-05-25 2008-12-04 Nissan Diesel Motor Co Ltd Grinding work monitoring system and grinding work monitoring method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS474816Y1 (en) 1967-03-30 1972-02-21
US4514797A (en) * 1982-09-03 1985-04-30 Gte Valeron Corporation Worn tool detector utilizing normalized vibration signals
JPS6062464A (en) * 1983-09-10 1985-04-10 Kawasaki Steel Corp Side end grinding attachment for metallic belt by rotary grinding wheel
JPH0499946A (en) * 1990-08-20 1992-03-31 Sanko Control Kk Method and apparatus for measuring cutting ability of grinder wheel
JPH05154833A (en) * 1991-12-09 1993-06-22 Nikko Kyodo Co Ltd Dicing machine
JP4149691B2 (en) * 2001-08-31 2008-09-10 株式会社東芝 Method for predicting life of rotating machine for semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing apparatus
JP4658730B2 (en) * 2005-07-28 2011-03-23 株式会社ディスコ Cutting equipment
EP1977857A1 (en) * 2006-01-12 2008-10-08 Tokyo Seimitsu Co.,Ltd. Working system, contact detecting method, and ae contact detecting device
JP2009032726A (en) * 2007-07-24 2009-02-12 Disco Abrasive Syst Ltd Method for dividing wafer
JP5258921B2 (en) * 2011-03-31 2013-08-07 株式会社小松製作所 Machine tool and its processing control device
JP5764031B2 (en) * 2011-10-06 2015-08-12 株式会社ディスコ Cutting equipment
JP5943578B2 (en) * 2011-10-11 2016-07-05 株式会社東京精密 Wafer chamfering apparatus, and method for detecting surface state of chamfering grindstone or processing state of wafer by chamfering grindstone
TW201332704A (en) * 2012-02-10 2013-08-16 中原大學 Cutting edge chip-buildup monitoring method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110758A (en) 1999-10-07 2001-04-20 Matsushita Electronics Industry Corp Cutting processor
JP2002066879A (en) 2000-09-04 2002-03-05 Bosch Automotive Systems Corp Acoustic emission detecting device for machine tool
JP2007285960A (en) 2006-04-19 2007-11-01 Denso Corp Vibration sensor and vibration detection method
JP2008290203A (en) 2007-05-25 2008-12-04 Nissan Diesel Motor Co Ltd Grinding work monitoring system and grinding work monitoring method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220099650A (en) 2021-01-07 2022-07-14 (주) 카스윈 Supersonic spindle of built in type and method for vibrating spindle
US11712740B2 (en) 2021-01-07 2023-08-01 Kaswin Co., Ltd. Built-in type supersonic spindle and excitation method using same
KR20220104899A (en) 2021-01-19 2022-07-26 (주) 카스윈 Ultra sonic spindle device of external power supply type
KR20220104901A (en) 2021-01-19 2022-07-26 (주) 카스윈 Ultra sonic spindle device of nonutility generation type
KR20230074696A (en) 2021-01-19 2023-05-31 (주) 카스윈 Ultra sonic spindle device of nonutility generation type
KR20230078618A (en) 2021-01-19 2023-06-02 (주) 카스윈 Ultra sonic spindle device of external power supply type

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150105223A (en) 2015-09-16
JP6223239B2 (en) 2017-11-01
TWI647056B (en) 2019-01-11
JP2015170745A (en) 2015-09-28
MY177231A (en) 2020-09-09
CN104889870B (en) 2019-06-14
CN104889870A (en) 2015-09-09
TW201544229A (en) 2015-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102157402B1 (en) Cutting apparatus
KR102228492B1 (en) Cutting apparatus
KR102446758B1 (en) Machining system
JP4908143B2 (en) Cutting blade amplitude measuring device
KR102422909B1 (en) Machining device
US10688616B2 (en) Cutting apparatus
KR20190122148A (en) Machining apparatus
KR102228491B1 (en) Cutting apparatus
TWI760478B (en) Cutting device
JP6925771B2 (en) Processing system
JP7379064B2 (en) cutting equipment
JP2018107311A (en) Amplitude detection method for cutting blade, amplitude detection device for cutting blade, and cutting device with amplitude detection device for cutting blade
KR20180131967A (en) Processing apparatus
JP6847746B2 (en) Cutting equipment

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right