KR20180131967A - 가공 장치 - Google Patents

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KR20180131967A
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ball screw
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KR1020180057755A
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후미테루 다시노
마사시 아오키
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 직동 기구의 열화를 적절하게 검출할 수 있는 가공 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
피가공물을 유지하는 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물을 가공하는 가공 유닛과, 서보 모터로 회전되는 볼나사와 볼나사에 나사 결합되는 너트와 너트가 고정된 슬라이더부를 포함하는 직동 기구와, 직동 기구의 열화를 검출하는 열화 검출 유닛을 구비하고, 열화 검출 유닛은, 슬라이더부를 미리 정해진 속도로 이동시켰을 때의 직동 기구로부터 발생하는 탄성파를 검출하는 AE 센서와, 슬라이더부를 미리 정해진 속도로 이동시켰을 때에 AE 센서로 검출되는 탄성파의 진폭의 임계값을 등록하는 임계값 등록부와, AE 센서로 검출된 탄성파의 진폭이 임계값 설정부에서 설정한 임계값에 의해 규정되는 범위를 벗어난 경우에, 볼나사와 너트의 나사홈 사이의 간극이 확대되어 있는 것을 통지하는 통지 유닛을 포함한다.

Description

가공 장치{PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 볼나사를 회전시켜 슬라이더부를 이동시키는 직동(直動) 기구를 구비한 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼로 대표되는 판형의 피가공물을 가공할 때에는, 예컨대, 피가공물을 유지하기 위한 척 테이블이나, 피가공물을 가공하기 위한 가공 유닛을 구비하는 가공 장치가 사용된다. 이 가공 장치에서는, 볼나사식의 직동 기구에 의해 척 테이블과 가공 유닛을 상대적으로 이동시키고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
직동 기구는 서보 모터로 회전되는 볼나사와, 볼나사에 나사 결합되는 너트와, 너트가 고정된 슬라이더부로 구성되어 있고, 서보 모터로 볼나사를 회전시킴으로써, 슬라이더부를 직선적으로 이동시킬 수 있다. 또한, 이 슬라이더부에는 척 테이블이나 가공 유닛 등이 장치되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-161861호 공보
그런데, 볼나사와 너트 사이에 가공 부스러기 등의 이물이 침입하면, 이 이물에 의해 마모가 진행되어, 볼나사와 너트의 간극이나, 너트 내의 홈과 볼의 간극 등이 확대되기 쉬워진다. 서보 모터는 예컨대, 슬라이더부(너트)의 위치에 기초하여 피드백 제어되기 때문에, 이 간극이 확대되면, 슬라이드부를 이동시킬 때, 오버 슈트에 의해 슬라이더부가 주기적으로 전후로 진동하면서 이동하여 버린다.
이와 같이, 슬라이더부(너트)의 위치를 정밀도 좋게 제어할 수 없는 상황에서 피가공물을 가공하면, 가공의 정밀도도 대폭 저하한다. 본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 직동 기구의 열화를 적절하게 검출할 수 있는 가공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일양태에 따르면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물을 가공하는 가공 유닛과, 서보 모터로 회전되는 볼나사와 볼나사에 나사 결합되는 너트와 너트가 고정된 슬라이더부를 포함하는 직동 기구와, 직동 기구의 열화를 검출하는 열화 검출 유닛을 구비하고, 열화 검출 유닛은, 슬라이더부를 미리 정해진 속도로 이동시켰을 때의 직동 기구로부터 발생하는 탄성파를 검출하는 AE(Acoustic Emission) 센서와, 슬라이더부를 미리 정해진 속도로 이동시켰을 때에 AE 센서로 검출되는 탄성파의 진폭의 임계값을 등록하는 임계값 등록부와, AE 센서로 검출된 탄성파의 진폭이 임계값 설정부에서 설정한 임계값에 의해 규정되는 범위를 벗어난 경우에, 볼나사와 너트의 나사홈 사이의 간극이 확대되어 있는 것을 통지하는 통지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치가 제공된다.
본 발명의 일양태에 있어서, AE 센서는 볼나사를 회전 가능하게 지지하는 지지부에 접하여 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일양태에 따른 가공 장치는, AE(Acoustic Emission) 센서를 포함하는 열화 검출 유닛을 구비한다. AE 센서는 가공 장치에 전해지는 탄성파를 검출할 수 있고, 예컨대, 슬라이더부를 이동시켰을 때에 생기는 탄성파를 검출할 수 있다. 너트 내의 홈과 볼의 간극 등이 확대되어 서보 모터가 오버 슈트에 의해 슬라이더부를 진동시킬 때에 슬라이더부의 이동에 따라 AE 센서로 검출되는 탄성파는, 통상 시에 슬라이더부의 이동에 따라 검출되는 탄성파와는 상이하다.
그래서, AE 센서로 검출되는 탄성파의 진폭의 임계값을 설정하고, AE 센서로 검출되는 탄성파의 진폭이 임계값으로 규정되는 범위를 벗어난 경우에, 통지 유닛에 볼나사와 너트의 나사홈 사이의 간극이 확대되어 있는 것을 통지시킨다. 그 때문에, 본 발명의 일양태에 따른 가공 장치는 직동 기구의 열화를 적절하게 검출할 수 있다.
도 1은 절삭 장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 AE 센서의 설치 위치의 예를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 3의 (A)는 AE 센서의 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 3의 (B)는 AE 센서의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 열화 검출 유닛의 AE 센서로 측정되는 탄성파의 예를 나타내는 그래프이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일양태에 따른 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 판형의 피가공물을 절삭하는 절삭 장치를 예로 들어 설명하지만, 본 발명의 가공 장치는 직동 기구를 구비하는 연삭 장치나 레이저 가공 장치 등이어도 좋다. 도 1은 본 실시형태에 따른 절삭 장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 절삭 장치(가공 장치)(2)는 각 구성 요소를 수용하기 위한 케이스(4)를 구비하고 있다. 케이스(4)의 내부에는 베이스(6)가 수용되어 있다. 베이스(6)의 상면에는 X축 이동 기구(직동 기구)(8)가 마련되어 있다. X축 이동 기구(8)는 X축 방향(가공 이송 방향, 전후 방향)에 평행한 한쌍의 X축 가이드 레일(10)을 구비하고 있고, X축 가이드 레일(10)에는 X축 이동 테이블(슬라이더부)(12)이 슬라이드 가능하게 장치되어 있다.
X축 이동 테이블(12)의 하면(이면)측에는, 너트(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 너트에는 X축 가이드 레일(10)에 평행한 X축 볼나사(볼나사)(14)가 나사 결합되어 있다. X축 볼나사(14)의 일단부에는 X축 펄스 모터(서보 모터)(16)가 연결되어 있다. X축 펄스 모터(16)로 X축 볼나사(14)를 회전시킴으로써, X축 이동 테이블(12)은 X축 가이드 레일(10)을 따라 X축 방향으로 이동한다.
X축 이동 테이블(12)의 상면측(표면측)에는 테이블 베이스(18)가 마련되어 있다. 테이블 베이스(18)의 상부에는 피가공물을 유지하기 위한 척 테이블(20)이 배치되어 있다. 척 테이블(20)의 주위에는 피가공물을 지지하는 프레임을 사방에서 고정하는 4개의 클램프(20a)가 설치되어 있다.
피가공물은 예컨대, 실리콘 등의 반도체로 이루어지는 원형의 웨이퍼이고, 그 상면(표면)측은, 중앙의 디바이스 영역과, 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역으로 나뉘어져 있다. 디바이스 영역은 격자형으로 배열된 분할 예정 라인(스트리트)으로 더욱 복수의 영역으로 구획되어 있고, 각 영역에는 IC, LSI 등의 디바이스가 형성되어 있다.
척 테이블(20)은 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 연결되어 있고, Z축 방향(연직 방향, 높이 방향)에 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전한다. 또한, 전술한 X축 이동 기구(8)로 X축 이동 테이블(12)을 X축 방향으로 이동시키면, 척 테이블(20)은 X축 방향으로 가공 이송된다.
척 테이블(20)의 상면은 피가공물을 유지하는 유지면(20b)으로 되어 있다. 이 유지면(20b)은 X축 방향 및 Y축 방향에 대하여 대략 평행하게 형성되어 있고, 척 테이블(20)이나 테이블 베이스(18)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음) 등을 통하여 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 흡인원을 작동시키면, 유지면(20b)에 실린 피가공물에 부압이 작용하여 피가공물이 흡인 유지된다. 또한, 이 흡인원의 부압은 테이블 베이스(18)에 대하여 척 테이블(20)을 고정할 때에도 이용된다.
척 테이블(20)에 근접하는 위치에는 피가공물을 척 테이블(20)에 반송하는 반송 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, X축 이동 테이블(12)의 근방에는, 절삭 시간(가공 시간)에 사용된 순수 등의 절삭액(가공액)의 폐액을 일시적으로 저류하는 워터 케이스(22)가 마련되어 있다. 워터 케이스(22) 내에 저류된 폐액은, 드레인(도시하지 않음) 등을 통하여 절삭 장치(2)의 외부에 배출된다.
베이스(6)의 상면에는 X축 이동 기구(8)를 걸치는 문형의 지지 구조(24)가 배치되어 있다. 지지 구조(24)의 전방면 상부에는, 2조의 절삭 유닛 이동 기구(직동 기구)(26)가 마련되어 있다. 각 절삭 유닛 이동 기구(26)는 지지 구조(24)의 전방면에 배치되어 Y축 방향(인덱싱 이송 방향, 좌우 방향)에 대략 평행한 한쌍의 Y축 가이드 레일(28)을 공통으로 구비하고 있다. Y축 가이드 레일(28)에는 각 절삭 유닛 이동 기구(26)를 구성하는 Y축 이동 플레이트(슬라이더부)(30)가 슬라이드 가능하게 장치되어 있다.
각 Y축 이동 플레이트(30)의 이면측에는 너트(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 너트부에는 Y축 가이드 레일(28)에 평행한 Y축 볼나사(볼나사)(32)가 각각 나사 결합되어 있다. 각 Y축 볼나사(32)의 일단부에는 Y축 펄스 모터(서보 모터)(34)가 연결되어 있다. Y축 펄스 모터(34)로 Y축 볼나사(32)를 회전시키면, Y축 이동 플레이트(30)는 Y축 가이드 레일(28)을 따라 Y축 방향으로 이동한다.
각 Y축 이동 플레이트(30)의 전발면(표면)에는, Z축 방향에 대략 평행한 한쌍의 Z축 가이드 레일(36)이 마련되어 있다. Z축 가이드 레일(36)에는 Z축 이동 플레이트(슬라이더부)(38)가 슬라이드 가능하게 장치되어 있다.
각 Z축 이동 플레이트(38)의 이면측에는, 너트(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 너트에는 Z축 가이드 레일(36)에 평행한 Z축 볼나사(볼나사)(40)가 각각 나사 결합되어 있다. 각 Z축 볼나사(40)의 일단부에는 Z축 펄스 모터(서보 모터)(42)가 연결되어 있다. Z축 펄스 모터(42)로 Z축 볼나사(40)를 회전시키면, Z축 이동 플레이트(38)는 Z축 가이드 레일(36)을 따라 Z축 방향으로 이동한다.
각 Z축 이동 플레이트(38)의 하부에는, 피가공물을 절삭(가공)하기 위한 절삭 유닛(가공 유닛)(44)이 마련되어 있다. 또한, 절삭 유닛(44)에 인접하는 위치에는, 피가공물을 촬상하기 위한 카메라(촬상 유닛)(46)가 설치되어 있다. 각 절삭 유닛 이동 기구(26)로 Y축 이동 플레이트(30)를 Y축 방향으로 이동시키면, 절삭 유닛(44) 및 카메라(46)는 인덱싱 이송되고, Z축 이동 플레이트(38)를 Z축 방향으로 이동시키면, 절삭 유닛(44) 및 카메라(46)는 승강한다.
절삭 유닛(44)은 Y축 방향에 대략 평행한 회전축을 구성하는 스핀들(도시하지 않음)의 일단측에 장착된 원환형의 절삭 블레이드(48)를 구비하고 있다. 스핀들의 타단측에는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있고, 절삭 블레이드(48)는 스핀들을 통해 전달되는 회전 구동원의 회전력에 의해 회전하여 피가공물(1)(도 2 참조)을 절삭 가공한다.
X축 이동 기구(8), 척 테이블(20), 반송 기구, 절삭 유닛 이동 기구(26), 절삭 유닛(44), 카메라(46) 등의 구성 요소는, 각각, 제어 유닛(50)에 접속되어 있다. 이 제어 유닛(50)은 웨이퍼의 가공 조건 등에 맞추어, 전술한 각 구성 요소를 제어한다.
피가공물을 절삭 가공하면, 피가공물(1)로부터 절삭 부스러기(가공 부스러기)가 발생한다. 절삭 부스러기 등의 이물이 X축 이동 기구(8)나 절삭 유닛 이동 기구(26)를 구성하는 볼나사와 너트 사이에 가공 부스러기 등의 이물이 침입하면, 이 이물에 의해 마모가 진행되어, 볼나사와 너트의 간극이나, 너트 내의 홈과 볼의 간극 등이 확대되기 쉬워진다.
볼나사를 회전시키는 서보 모터는, 제어 유닛(50)에 의해 슬라이더부(너트)의 위치에 기초하여 피드백 제어되기 때문에, 이 간극이 확대되면, 오버 슈트에 의해 슬라이더부(너트)가 이동하면서 전후로 진동하여 버린다. 슬라이더부(너트)의 위치를 정밀도 좋게 제어할 수 없는 상태가 되기 때문에, 이 상태로 피가공물을 가공하면, 가공의 정밀도도 대폭 저하한다.
그래서, 절삭 장치(2)에는 AE(Acoustic Emission) 센서(52)가 설치된다. 예컨대, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 베이스(6)의 최전방 상면이나, X축 볼나사(14)의 지지체나, X축 이동 테이블(슬라이더부)(12)의 상면 등 중 적어도 1곳에 설치된다. 또한, 도 2는 AE 센서(52)의 설치 위치의 예를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
AE 센서(52)는 피측정물이 변형될 때 또는 파괴될 때에 내부에 비축하고 있던 탄성 에너지를 방출하여 발생시키는 탄성파를 검출하는 센서이다. AE 센서(52)가 절삭 장치(2)에 설치되면, 절삭 장치(2)의 각 구성으로부터 방출되어 전파되는 탄성파(진동)를 검출할 수 있다. 예컨대, AE 센서(52)는 절삭 장치(2)의 서보 모터를 작동시켜 슬라이더부를 이동시킬 때에 발생하는 탄성파를 검출할 수 있다.
여기서, AE 센서(52)의 구조에 대해서 더욱 설명한다. 도 3의 (A)는 AE 센서(52)의 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 3의 (B)는 AE 센서(52)의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, AE 센서(52)는 예컨대, 상부가 막힌 원통형으로 형성되며 스테인레스로 이루어지는 케이스(52a)를 갖는다. 케이스(52a)의 측면에 개구(도시하지 않음)가 마련되며 개구를 통하여 동축 케이블(52b)이 케이스(52a)의 내부에 접속되어 있다. 동축 케이블(52b)은 예컨대, 제어 유닛(50)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 3의 (B)에 나타내는 바와 같이, 케이스(52a)의 내부에는 진동자(52g)가 구비되고, 동축 케이블(52b)의 내부 도체와, 외부 도체 중 한쪽은 진동자(52g)의 마이너스 전극(52c)에 접속되어 있고, 다른쪽은 진동자(52g) 상면의 플러스 전극(52d)에 접속되어 있다. 케이스(52a)의 내부의 간극에는 밀봉 수지(52e)가 충전되어 있다. 진동자(52g)의 하부는 케이스(52a)의 바닥부를 막도록 배치된 세라믹스 등으로 이루어지는 절연재(52f)에 접하고 있다.
AE 센서(52)는 절연재(52f)가 절삭 장치(2)에 접하도록 설치되고, 검출 대상이 되는 탄성파(진동)는 절연재(52f)를 통해 진동자(52g)에 전파된다. 진동자(52g)에 도달한 탄성파(진동)는, 진동자(52g)에 의해 탄성파(진동)에 따른 전압의 전기 신호로 변환된다. 전기 신호는 동축 케이블(52b)을 통하여 제어 유닛(50)에 전달된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제어 유닛(50)에는 X축 이동 기구(8)나 절삭 유닛 이동 기구(26)의 열화를 검출하기 위한 열화 검출 유닛(54)이 접속되어 있다. 열화 검출 유닛(54)은 AE 센서 제어부(54a), 판정부(54b), 임계값 등록부(54c) 등을 포함한다.
AE 센서 제어부(54a)는 절삭 장치(2)에 설치된 AE 센서(52)에 의한 탄성파(진동)의 검출을 제어하고, AE 센서(52)로 검출된 탄성파(진동)에 따른 전기 신호를 수신하여, 전기 신호를 판정부(54b)에 보낸다.
판정부(54b)는 AE 센서 제어부(54a)로부터 수신한 전기 신호를 평가하여, X축 이동 기구(8)나 절삭 유닛 이동 기구(26)의 열화 상태를 평가한다. 임계값 등록부(54c)는 X축 이동 기구(8)나 절삭 유닛 이동 기구(26)가 열화하고 있다고 판정할 수 있는 AE 센서(52)로 검출되는 탄성파(진동)의 임계값이 등록되어 있다. 판정부(54b)는 AE 센서 제어부(54a)로부터 수신한 전기 신호와, 임계값 등록부(54c)에 등록된 임계값을 비교하여, 열화의 유무를 판정한다.
절삭 장치(2)는 케이스(4)의 전방면에 터치 패널을 갖는 표시부(56)를 구비한다. 표시부(56)는 제어 유닛(50)에 전기적으로 접속되어 있고, 절삭 장치(2)의 가동 상태나, 가공 조건 등을 표시할 수 있다. 또한, 터치 패널에 의해 가공 조건 등의 지령을 제어 유닛(50)에 입력할 수 있다.
절삭 장치(2)는 케이스(4)의 상면으로부터 돌출하는 경고 램프(58)를 구비한다. 경고 램프(58)는 제어 유닛(50)에 전기적으로 접속되어 있고, 예컨대, 녹색 램프와, 적색 램프를 갖는다. 제어 유닛(50)은 절삭 장치(2)의 가동 상태가 정상인 경우에는 녹색 램프를 점등시키고, 절삭 장치(2)에 어떠한 이상이 생긴 경우에는 적색 램프를 점등시킨다.
열화 검출 유닛(54)의 판정부(54b)에서 X축 이동 기구(8)나 절삭 유닛 이동 기구(26)에 열화가 생겼다고 판정되는 경우, 제어 유닛(50)은 열화에 관한 정보를 표시부(56)에 표시시켜, 열화에 대해서 절삭 장치(2)의 오퍼레이터에게 통지한다. 또한, 제어 유닛(50)은 경고 램프(58)의 적색 램프를 점등시켜, 열화가 생긴 것을 오퍼레이터에게 통지한다. 즉, 표시부(56)나 경고 램프(58)는 통지 유닛으로서 기능한다.
절삭 장치(2)에서는, 척 테이블(20)의 상면의 유지면(20b)에 유지된 웨이퍼(1)를 절삭 유닛(44)에 장착된 절삭 블레이드(48)로 절삭 가공한다. 절삭 가공 시에는, X축 이동 기구(8)나 절삭 유닛 이동 기구(26)를 작동시켜, 척 테이블(20)이나 절삭 유닛(44)을 이동시킨다.
다음에, 전술한 절삭 장치(2)로 X축 이동 기구(8)의 열화를 검출하는 순서에 대해서 설명한다. 또한, 절삭 유닛 이동 기구(26)의 열화도 동일한 순서로 검출할 수 있다. X축 이동 기구(8)의 열화의 검출을 안정적으로 실시하고자 하는 경우, 피가공물(1)의 절삭 가공 시보다, 절삭 장치(2)에 정기적으로 실시되는 메인터넌스 시에 실시되는 것이 바람직하다. X축 이동 기구(8)의 열화를 검출할 때에는, 먼저, X축 펄스 모터(서보 모터)(16)로 X축 볼나사(14)를 회전시켜, X축 이동 테이블(슬라이더부)(12)을 이동시킨다.
X축 이동 테이블(12)의 이동 속도는 예컨대, 피가공물(1)을 가공할 때의 이동 속도(대표적으로는, 200 ㎜/s)에 맞추면 좋다. 단, 이 이동의 속도는 임의로 설정, 변경할 수 있다. X축 이동 테이블(12)의 이동은 제어 유닛(50)에 의해 제어된다. X축 펄스 모터(서보 모터)(16)로 X축 볼나사(14)를 회전시켜 X축 이동 테이블(12)을 이동시키면, X축 이동 기구(8)의 각 구성으로부터 탄성파가 생기고, AE 센서(52)에 탄성파가 전파되어 검출된다.
예컨대, X축 볼나사(14)와, X축 볼나사(14)에 나사 결합되는 너트 사이에 가공 부스러기 등의 이물이 침입하면, 이 이물에 의해 마모가 진행되어, X축 볼나사(14)와, X축 볼나사(14)에 나사 결합되는 너트의 나사홈 사이의 간극이 확대되어 버린다. 서보 모터는 예컨대, X축 이동 테이블(슬라이더부)(12)의 위치에 기초하여 피드백 제어되기 때문에, 이 간극이 확대되면, 오버 슈트에 의해 슬라이더부의 이동 시에 전후로 진동하여 버린다.
슬라이더부가 진동하도록 움직이면, 절삭 장치(2)의 각 구성으로부터는 통상 시에 발생하는 탄성파와는 상이한 탄성파가 발생한다. 그 때문에, AE 센서(52)에는 통상 시와는 상이한 탄성파가 검출된다. AE 센서(52)에 검출되는 탄성파에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 AE 센서(52)로 측정되는 탄성파가 예를 나타내는 그래프이다.
도 4에 나타내는 그래프의 횡축은, AE 센서(52)에 의한 탄성파의 측정을 개시하고 나서의 경과 시간을 나타내고, 종축은 탄성파를 검출한 AE 센서(52)가 출력하는 전기 신호의 전압을 나타내고 있다. 전압은 AE 센서(52)에 도달하는 탄성파의 진폭이 커질수록 높아진다.
도 4에 나타내는 그래프에는, X축 이동 기구(8)가 열화하지 않은 상태에서 X축 이동 기구(8)를 작동시켰을 때에 관측되는 탄성파(60)의 일례가 나타나 있다. 또한, 도 4에 나타내는 그래프에는, X축 이동 기구(8)가 열화한 상태에서 X축 이동 기구(8)를 작동시켜, X축 이동 테이블(슬라이더부)(12)이 이동하면서 오버 슈트 구동에 기인하여 전후로 진동할 때에 관측되는 탄성파(62)의 일례가 나타나 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, X축 이동 테이블(슬라이더부)(12)이 이동하면서 전후로 진동할 때에 관측되는 탄성파(62)는, X축 이동 기구(8)가 열화하지 않은 상태에서 관측되는 탄성파(60)보다 큰 진폭의 진동으로서 관측된다. 즉, AE 센서(52)로 관측되는 탄성파를 평가함으로써, X축 이동 기구(8)의 열화 상태를 판정할 수 있다.
예컨대, 열화 검출 유닛(54)의 AE 센서 제어부(54a)는, X축 이동 기구(8)의 작동 시에 AE 센서(52)로부터 출력되는 전기 신호를 수신하여, 전기 신호의 전압의 평균값을 산출한다.
X축 이동 기구(8)의 작동 개시 직후나 작동 정지 직전에서는, X축 이동 기구(8)의 동작이 안정되지 않은 경우가 있기 때문에, X축 이동 테이블(슬라이더부)(12)의 가속 시나 감속 시의 전압을 평균값의 산출로부터는 제외하는 것이 바람직하다. 또한, 절삭 블레이드(48)에 의한 절삭 가공 시에 X축 이동 테이블(12)이 전후로 진동하지 않고 이동하는 것이 중요하기 때문에, 절삭 블레이드(48)가 척 테이블(20)의 중심의 전후 100 ㎜의 범위에 도달할 때의 전압의 평균값을 산출하는 것이 특히 바람직하다.
그리고, AE 센서 제어부(54a)는 AE 센서(52)로부터 발생한 전기 신호의 전압의 평균값을 판정부(54b)에 보낸다. 판정부(54b)는 임계값 등록부(54c)에 등록된 임계값을 읽어내어, 수신한 평균값과, 임계값을 비교한다. 예컨대, AE 센서(52)에 의해 도 4에 나타내는 탄성파(60)가 관측될 때, 그 평균값(60a)은 임계값(64)보다 낮아지기 때문에, 판정부(54b)는 X축 이동 기구(8)가 열화하지 않았다고 판정한다.
한편, 예컨대, AE 센서(52)에 의해 도 4에 나타내는 탄성파(62)가 관측될 때, 그 평균값(62a)은 임계값(64)보다 높아지기 때문에, 판정부(54b)는 허용되지 않은 열화가 X축 이동 기구(8)에 생겼다고 판정한다. 그리고, 판정 결과를 예컨대 제어 유닛(50)에 송신하고, 제어 유닛(50)은 통지 유닛에 판정 결과에 기초하여 경고를 발하여, 절삭 장치(2)의 오퍼레이터에게 열화를 통지한다.
예컨대, 케이스(4)의 전방면에 설치되어 있는 표시 패널(56)에, X축 볼나사(14)와, X축 볼나사(14)에 나사 결합되는 너트의 나사홈 사이의 간극이 확대되어 있는 취지의 정보를 표시시킨다. 절삭 장치(2)를 조작하는 오퍼레이터는, 이 표시를 확인함으로써 적절한 대책을 채용할 수 있다.
오퍼레이터가 채용할 수 있는 대책으로서는, 예컨대, X축 볼나사(14) 및 X축 볼나사(14)에 나사 결합되는 너트의 청소, 교환, X축 펄스 모터(16)의 게인 조정 등이 있다. 이들 대책을 채용함으로써, 오버 슈트에 의한 X축 이동 테이블(12)의 전후 방향의 진동을 막아, 절삭(가공)의 정밀도를 높게 유지할 수 있다.
본 실시형태에 따른 가공 장치에서는, X축 이동 기구(8)의 열화와 마찬가지로 절삭 유닛 이동 기구(26)의 열화를 검출할 수 있다. 즉, AE 센서(52)에 의해 각 슬라이더부의 이동에 의해 발생하는 탄성파를 검출함으로써, 슬라이더부를 이동시키는 볼나사와, 슬라이더부의 이면에 배치되어 볼나사에 나사 결합되는 너트의 나사홈 사이의 간극이 확대되어 있는 것을 검출할 수 있다. 따라서, 각 직동 기구의 열화를 적절하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 실시형태의 기재에 한정되지 않고, 여러 가지 변경하여 실시 가능하다. 예컨대, 실시형태에서는, AE 센서(52)를 이용하여, 가공 장치(절삭 장치)의 메인터넌스 시 등에 직동 기구의 열화를 검출하는 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 일양태에 따른 가공 조치는 이에 한정되지 않는다.
예컨대, 가공 장치(절삭 장치)에 의해 피가공물을 가공할 때에도 AE 센서(52)를 작동시켜 가공 장치(절삭 장치)의 내부의 탄성파를 검출하여도 좋다. AE 센서(52)에 의해 검출되는 탄성파를 보다 높은 정밀도로 해석할 수 있으면, 각 직동 기구에 진행되는 열화가 허용되지 않는 범위가 되었을 때에 즉시 통지 유닛에 경고를 표시시켜 가공 장치(절삭 장치)의 오퍼레이터에게 대응을 재촉할 수 있다.
그 외에, 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
1: 피가공물 2: 절삭 장치(가공 장치)
4: 케이스 6: 베이스
8: X축 이동 기구(직동 기구) 10: X축 가이드 레일
12: X축 이동 테이블(슬라이더) 14: X축 볼나사(볼나사)
16: X축 펄스 모터(서보 모터) 18: 테이블 베이스
20: 척 테이블 20a: 클램프
20b: 유지면 22: 워터 케이스
24: 지지 구조 26: 절삭 유닛 이동 기구(직동 기구)
28: Y축 가이드 레일 30: Y축 이동 플레이트(슬라이더)
32: Y축 볼나사(볼나사) 34: Y축 펄스 모터(서보 모터)
36: Z축 가이드 레일 38: Z축 이동 플레이트(슬라이더)
40: Z축 볼나사(볼나사) 42: Z축 펄스 모터(서보 모터)
44: 절삭 유닛(가공 유닛) 46: 카메라(촬상 유닛)
48: 절삭 블레이드 50: 제어 유닛
52: AE 센서 52a: 케이스
52b: 동축 케이블 52c: 마이너스 전극
52d: 플러스 전극 52e: 밀봉 수지
52f: 절연재 52g: 진동자
54: 열화 검출 유닛 54a: AE 센서 제어부
54b: 판정부 54c: 임계값 등록부
56: 표시 패널 58: 경보 램프
60, 62: 탄성파 60a, 62a: 평균값
64: 임계값

Claims (2)

  1. 피가공물을 유지하는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 가공하는 가공 유닛과,
    서보 모터로 회전되는 볼나사와 상기 볼나사에 나사 결합되는 너트와 상기 너트가 고정된 슬라이더부를 포함하는 직동(直動) 기구와,
    상기 직동 기구의 열화를 검출하는 열화 검출 유닛을 포함하고,
    상기 열화 검출 유닛은,
    상기 슬라이더부를 미리 정해진 속도로 이동시켰을 때의 상기 직동 기구로부터 발생하는 탄성파를 검출하는 AE(Acoustic Emission) 센서와,
    상기 슬라이더부를 미리 정해진 속도로 이동시켰을 때에 상기 AE 센서로 검출되는 상기 탄성파의 진폭의 임계값을 등록하는 임계값 등록부와,
    상기 AE 센서로 검출된 상기 탄성파의 진폭이 임계값 설정부에서 설정한 임계값에 의해 규정되는 범위를 벗어난 경우에, 상기 볼나사와 상기 너트의 나사홈 사이의 간극이 확대되어 있는 것을 통지하는 통지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 AE 센서는 상기 볼나사를 회전 가능하게 지지하는 지지부에 접하여 마련되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
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