KR20150105221A - Cutting apparatus - Google Patents

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유지 나카니시
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Abstract

Provided is a cutting apparatus which can appropriately detect an abnormality during a cutting process. The apparatus comprises: a vibration signal generation means (68) generating a vibration signal corresponding to a vibration of a cutting blade (60); a control means (78) determining a state of the cutting blade based on the vibration signal generated in the vibration signal generation means; an ultrasonic vibrator (70) installed on a first flange member (46) to generate a voltage equivalent to the vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade; and a transfer means (72) connected to the ultrasonic vibrator to transfer the voltage to a control means. The first flange member corresponding to a vibration frequency of the cutting blade to be detected is selected from a plurality of first flange members formed by resonance frequency of the ultrasonic vibrator and installed on a spindle (42).

Description

절삭 장치{CUTTING APPARATUS}CUTTING APPARATUS

본 발명은 판형의 피가공물을 절삭하는 절삭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cutting apparatus 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 a cutting device having, for example, an annular cutting blade, and is divided into a plurality of chips. During cutting of the workpiece, when an abnormality such as cracking of the cutting blade, reduction in cutting performance, contact with foreign matter, or change in the working load occurs, 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, cracking of the cutting blade can be detected by a method using an optical sensor (see, for example, Patent Document 1). It is also possible to detect a change in the machining load by monitoring the current of the spindle (motor) equipped with the cutting blade.

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 optical sensor described above, there is a problem that an abnormality other than the breakage of the cutting blade can not be properly detected. On the other hand, the method of monitoring the current can detect various anomalies affecting the rotation of the cutting blades, but it is not suitable for detection of a slight error due to 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.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a cutting apparatus capable of appropriately detecting an abnormality 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, 검출하고자 하는 상기 절삭 블레이드의 진동 주파수에 대응하는 상기 제1 플랜지 부재가, 상기 초음파 진동자의 공진 주파수별로 형성된 복수의 상기 제1 플랜지 부재로부터 선정되어 상기 스핀들에 장착되는 것을 특징으로 하는 절삭 장치가 제공된다.According to the present invention there is provided a cutting apparatus comprising: a chuck table for holding a workpiece; and cutting means having a cutting blade for cutting the workpiece held in the chuck table, the cutting means being rotatably supported on the spindle housing And a first flange member and a second flange member mounted on an end of the spindle to sandwich the cutting blade, the cutting apparatus comprising: a cutting device 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, wherein the vibration signal generating means is provided in the first flange member, Which generates a voltage corresponding to the vibration signal corresponding to the vibration of the ultrasonic vibration And a transfer means connected to the ultrasonic transducer for transferring the voltage to the control means, wherein the transfer means comprises: first coil means mounted on the first flange member; Wherein the first flange member corresponding to a vibration frequency of the cutting blade to be detected includes a plurality of first flange members formed for the resonance frequency of the ultrasonic vibrator, And is mounted on the spindle.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 진동 신호의 시간 변화에 상당하는 파형을 푸리에 변환하여 해석하고, 진동 성분의 변화로부터 절삭 블레이드의 상태의 변화를 판정하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the control means performs Fourier transform on the waveform corresponding to the time variation of the vibration signal, analyzes the waveform, and determines a change in the state of the cutting blade from the change in the vibration component.

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.The cutting apparatus of the present invention includes the vibration signal generating means for generating the vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade and the control means for determining the state of the cutting blade based on the vibration signal generated by the vibration signal generating means, It is possible to appropriately detect an abnormality during cutting accompanying vibration of the cutting blade.

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 6은 이상의 발생 전후의 파형(주파수 영역의 파형)의 예를 나타내는 그래프. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of a cutting apparatus according to the present embodiment.
2 is an exploded perspective view schematically showing a 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 to be transmitted to a control apparatus (time domain waveform), and FIG. 5B is a graph showing an example of a waveform after a Fourier transform .
6 is a graph showing an example of a waveform (waveform in the frequency domain) before and after occurrence of the above-described phenomenon.

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.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS 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 apparatus according to the present embodiment. As shown in Fig. 1, the cutting apparatus 2 is provided with a base 4 for supporting the respective components.

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.On the upper surface of the base 4, an opening 4a having a rectangular shape elongated in the X-axis direction (forward and backward direction, processing feed direction) is formed. An X-axis moving mechanism (not shown) for moving the X-axis moving table 6 and the X-axis moving table 6 in the X-axis direction and a water-proof cover (not shown) for covering the X- 8 are 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 moving mechanism has a pair of X-axis guide rails (not shown) parallel to the X-axis direction, and the X-axis moving table 6 is slidably provided on the X-axis guide rails. 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 the X-axis pulse motor, the X-axis moving table 6 moves along the X-axis guide rail in the X-axis direction.

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 moving table 6, a chuck table 10 for sucking and holding a plate-shaped workpiece (not shown) is provided. The workpiece is, for example, a disk-shaped semiconductor wafer, a resin substrate, a ceramics substrate, or the like, and the lower surface side thereof is sucked 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 about a rotation axis extending in the Z-axis direction (vertical direction). Further, the chuck table 10 is moved in the X-axis direction by the X-axis moving mechanism described above. A clamp 12 for clamping and fixing an annular frame (not shown) for supporting a workpiece is provided around the chuck table 10.

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 for sucking and holding the workpiece. The 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-like support structure 16 for supporting a cutting unit (cutting means) 14 is arranged so as to extend across the opening 4a. Above the front surface of the support structure 16, 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.

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 has a pair of Y-axis guide rails 20 disposed on the front surface of the support structure 16 and parallel to the Y-axis direction. On the Y-axis guide rail 20, a Y-axis moving table 22 constituting a cutting unit moving mechanism 18 is slidably provided.

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 portion (not shown) is fixed to the back side (rear side) of the Y-axis moving table 22. A Y-axis ball screw 24, which is parallel to the Y-axis guide rail 20, Respectively. 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 the Y-axis pulse motor, the Y-axis moving 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.On the surface (front surface) of the Y-axis moving table 22, a pair of Z-axis guide rails 26 parallel to the Z-axis direction are provided. In the Z-axis guide rail 26, a Z-axis moving 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 portion (not shown) is fixed to the back side (rear side) of the Z-axis moving table 28. A Z-axis ball screw 30, which is parallel to the Z-axis guide rail 26, Respectively. 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 in the Z axis direction along the Z axis guide rail 26.

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.At a lower portion of the Z-axis moving table 28, a cutting unit 14 for cutting a workpiece is provided. Further, at a position adjacent to the cutting unit 14, a camera 34 for picking up an image of the upper surface side of the workpiece is provided. The cutting unit 14 and the camera 34 move in the Y axis direction and the Z axis direction by moving the Y axis moving table 22 and the Z axis moving table 28 as described above.

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.Fig. 2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the cutting unit 14, and Fig. 3 is a diagram schematically showing an end face or the like of the cutting unit 14. As shown in Fig. 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 a spindle housing 36 fixed to the lower portion of the Z-axis moving table 28. The spindle housing 36 includes a substantially rectangular parallelepiped housing main body 38 and a columnar housing cover 40 fixed to one end side of the housing main 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 that rotates around the Y axis is accommodated. One end side of the spindle 42 protrudes from the housing main body 38 to the outside. 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.At the center of the housing cover 40, a circular opening 40a is formed. The housing cover 40 is provided with a latching portion 40c formed with a screw hole 40b on the housing main body 38 side. 3) is inserted into the screw hole 38a of the housing main body 38 through the screw hole 40b of the engaging portion 40c so that the one end side of the spindle 42 is inserted into the opening 40a. The housing cover 40 can be fixed to the housing main body 38. [0050]

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 an inner wall surface of the opening 42a is provided with a thread groove. At one end of the spindle 42, a first flange member 46 is mounted.

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 outwardly and a first boss portion 50 and a second boss portion 52 projecting from the front and back surfaces of the flange portion 48, . An opening 46a penetrating the first boss portion 50, the flange portion 48 and the second boss portion 52 is formed in the center of the first flange member 46. [

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.One end of the spindle 42 is inserted into the opening 46a of the first flange member 46 from the back side (the spindle housing 36 side). In this state, the washer 56 is positioned in the opening 46a, and when the fixing bolt 58 is tightly fixed to the opening 42a through the washer 56, the first flange member 46 is fixed to the spindle 56, (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 outer peripheral surface of the flange portion 48 is a contact surface 48a that contacts the back surface of the cutting blade 60. The contact surface 48a is formed in an annular shape in the Y-axis direction (the axial 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 the outer peripheral surface 50a at the tip side thereof is provided with a thread. In the center of the cutting blade 60, a circular opening 60a is formed. The cutting blade 60 is attached to the first flange member 46 by inserting the first boss portion 50 into 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 edge 64 is formed to have a predetermined thickness by mixing abrasive grains such as diamond or CBN (Cubic Boron Nitride) with a bond material (binder) such as metal or resin. 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.An annular second flange member 66 is disposed on the surface side of the cutting blade 60 while the cutting blade 60 is mounted on the first flange member 46. A circular opening 66a is formed at the center of the second flange member 66. An inner wall surface of the opening 66a is formed with an inner wall surface corresponding to the threaded portion formed on the outer peripheral surface 50a of the first boss portion 50 And screw grooves are provided.

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 back surface of the outer peripheral 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 end of the first boss portion 50 to the opening 66a of the second flange member 66, the cutting blade 60 can be inserted into 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 thus configured is provided with a vibration detecting mechanism for detecting the vibration of the cutting blade 60. The vibration detecting mechanism includes a vibration signal generating device (vibration signal generating means) 68 (Fig. 3) for generating 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 generating device 68 includes an ultrasonic vibrator 70 fixed inside the first flange member 46. The 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 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ) 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.Usually, the ultrasonic vibrator 70 is configured to resonate with respect to a vibration of a predetermined frequency. Therefore, the frequency of the vibration that can be detected by the vibration detecting mechanism is determined in accordance with the resonance frequency of the ultrasonic vibrator 70.

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.In the cutting apparatus 2 according to the present embodiment, from the plurality of first flange members 46 having the ultrasonic transducers 70 having different resonance frequencies, the frequency of vibration of the cutting blade 60 to be detected A first flange member 46 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.This makes it possible to optimize the vibration detecting mechanism in accordance with the cutting blade 60 and the type (material, size, weight, etc.) of the workpiece, the mode in which the occurrence frequency is high or the like. The corresponding frequencies 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 properly detect the vibration in the frequency range of 50 kHz to 500 kHz.

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 transducer 70 is connected to a non-contact transmission path (transmission means) 72 (FIG. 3) for transmitting the voltage generated by the ultrasonic transducer 70. This transmission path 72 includes a first inductor (first coil means) 74 connected to the ultrasonic transducer 70 and a second inductor (first coil means) 74 opposed to the first inductor 74 at a predetermined interval 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 annular coils around which a conductor is wound 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.Fig. 4 schematically shows the arrangement of the ultrasonic vibrator 70 and the first inductor 74. Fig. 4, two identical ultrasonic transducers 70 are arranged at positions overlapping with the first inductor 74 in the Y-axis direction (direction of the axis O of the spindle 42) Respectively.

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 transducers 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. The number, arrangement, shape, and the like of the ultrasonic vibrators 70 are not limited to those 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. The voltage generated in the ultrasonic transducer 70 is transmitted to the second inductor 76 side by the 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. 구체적으로는, 임의의 단위 시간당에 전송되는 전압의 시간 변화에 상당하는 파형(시간 영역의 파형)을, 푸리에 변환(예컨대, 고속 푸리에 변환)에 의해 스펙트럼 해석하고, 얻어진 주파수 영역의 파형에 기초하여 절삭 블레이드(60)의 상태를 판정한다. 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.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. Specifically, a waveform (waveform in a time domain) corresponding to a time change of a voltage transmitted in an arbitrary unit time is subjected to spectrum analysis by Fourier transform (e.g., fast Fourier transform), and based on the obtained frequency domain waveform The state of the cutting blade 60 is determined. The unit time includes a time required for cutting one line (per one cut line), a time required for cutting one workpiece (one workpiece), and a time required for cutting an arbitrary distance ), And the like.

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.5A is a graph showing an example of a waveform of a voltage transmitted to the control device 78 (time domain waveform), and FIG. 5B is a graph showing an example of a waveform after the Fourier transform FIG. 5A, the ordinate indicates the voltage V and the abscissa indicates the time t. In Fig. 5B, the ordinate indicates the amplitude and the abscissa indicates the frequency f .

이와 같이, 진동 신호 발생 장치(68)로부터의 전압(진동 신호)의 파형을 제어 장치(78)로 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.5 (B), when the waveform of the voltage (vibration signal) from the vibration signal generating device 68 is Fourier transformed by the control device 78 as described above, By dividing by the frequency component, it is possible to easily analyze an error occurring during cutting. Thus, an abnormality during cutting can be accurately detected in real time.

도 6은 이상의 발생 전후의 파형(주파수 영역의 파형)의 예를 나타내는 그래프이다. 도 6에서는, 종축이 진폭을, 횡축이 주파수(f)를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 6에서는, 이상의 발생 전의 파형을 실선으로 나타내고, 이상의 발생 후의 파형을 파선으로 나타낸다.Fig. 6 is a graph showing an example of a waveform (waveform in the frequency domain) before and after the above-mentioned occurrence. In Fig. 6, the ordinate indicates the amplitude and the abscissa indicates the frequency (f). In Fig. 6, the waveform before the occurrence of the abnormality is indicated by a solid line, and the waveform after the occurrence of the abnormality is indicated by a broken line.

도 6에 나타내는 바와 같이, 이상의 발생 후의 파형에는, 이상의 발생 전의 파형에는 보이지 않는 고주파수측의 진동 모드(진동 성분)이 존재하고 있다. 제어 장치(78)는, 예컨대, 이상의 발생 전후의 파형(주파수 영역의 파형)을 비교하여, 이상의 발생 후의 파형에만 보여지는 진동 모드에 대응하는 이상이 발생하였다고 판정한다.As shown in Fig. 6, there is a vibration mode (vibration component) on the high-frequency side that is not seen in the waveform before the occurrence of the abnormality. The control device 78 compares, for example, waveforms (waveforms in the frequency domain) before and after occurrence of abnormality, and determines that an abnormality corresponding to the vibration mode shown only in the waveform after occurrence of the abnormality has occurred.

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 apparatus 2 according to the present embodiment includes the vibration signal generating device (vibration signal generating means) 68 for generating a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade 60, (Control means) 78 for judging the state of the cutting blade 60 based on the vibration signal generated in the cutting blade 60. Therefore, it is possible to appropriately correct the abnormality during cutting, which accompanies the vibration of the cutting blade 60 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, 진동 신호를 직접적으로 해석하는 경우와 비교하여, 절삭 중에 발생하는 이상의 해석이 용이해진다. 이에 의해, 절삭 중의 이상을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.Further, in the cutting apparatus 2 according to the present embodiment, since the waveform (waveform in the time domain) corresponding to the time variation of the voltage (vibration signal) is Fourier transformed, as compared with the case of directly analyzing the vibration signal, The above-described analysis occurring during cutting is facilitated. Thus, an abnormality during cutting can be detected with high accuracy.

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.The present invention is not limited to the description of the above embodiments. For example, the voltage (vibration signal) may be analyzed without performing Fourier transformation. In addition, the configuration, method, and the like according to the above-described embodiment can be appropriately modified and carried out as long as the desired range of the present invention is not deviated.

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) O : 축심 2: Cutting device 4: Base
4a: aperture 6: X-axis moving table
8: Waterproof cover 10: Chuck table
10a: holding face 12: clamp
14: cutting unit (cutting means) 16: supporting structure
18: cutting unit moving mechanism 20: Y-axis guide rail
22: Y-axis moving 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:
42: spindle 42a: aperture
44: screw 46: first flange member
46a: aperture 48: flange portion
48a: contact surface 50: first boss portion
50a: outer peripheral surface 52: second boss portion
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 generating device (vibration signal generating means)
70: ultrasonic transducer 72: transmission path (transmission means)
74: first inductor (first coil means)
76: second inductor (second coil means)
78: Control device (control means) O: Shaft

Claims (2)

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,
검출하고자 하는 상기 절삭 블레이드의 진동 주파수에 대응하는 상기 제1 플랜지 부재가, 상기 초음파 진동자의 공진 주파수별로 형성된 복수의 상기 제1 플랜지 부재로부터 선정되어 상기 스핀들에 장착되는 것을 특징으로 하는 절삭 장치.As a cutting apparatus,
A chuck table for holding a workpiece, and cutting means having a cutting blade for cutting the workpiece held on the chuck table,
Wherein the cutting means comprises a spindle rotatably supported by a spindle housing and a first flange member and a second flange member mounted on an end of the spindle for holding the cutting blade,
A vibration signal generating means for generating a vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade,
And 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 provided on the first flange member and generating a voltage corresponding to the vibration signal corresponding to the vibration of the cutting blade;
And transmission means connected to the ultrasonic transducer for transmitting the voltage to the control means,
The transfer means includes first coil means mounted on the first flange member and second coil means provided on the spindle housing so as to face the first coil means with a gap therebetween,
Wherein the first flange member corresponding to the vibration frequency of the cutting blade to be detected is selected from a plurality of the first flange members formed for the resonance frequency of the ultrasonic vibrator and mounted on the spindle. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 진동 신호의 시간 변화에 상당하는 파형을 푸리에 변환하여 해석하고, 진동 성분의 변화로부터 절삭 블레이드의 상태의 변화를 판정하는 것을 특징으로 하는 절삭 장치. The cutting device according to claim 1, wherein said control means performs Fourier transform and analyzes a waveform corresponding to a time variation of said vibration signal, and determines a change of a state of said cutting blade from a change in vibration component.
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