TWI690986B - 加工系統 - Google Patents

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TWI690986B
TWI690986B TW105111679A TW105111679A TWI690986B TW I690986 B TWI690986 B TW I690986B TW 105111679 A TW105111679 A TW 105111679A TW 105111679 A TW105111679 A TW 105111679A TW I690986 B TWI690986 B TW I690986B
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森竜彦
落合弘毅
弗蘭克 魏
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Abstract

本發明提供一種加工系統，可預防加工不良或裝置不良等問題的發生，並可因應突發性問題的發生。
其解決手段為加工系統(2)，包括：加工裝置(12)，具備包括：以保持面(46a)保持被加工物(11)的保持手段(46)；被保持在保持手段的被加工物加工用的加工手段(70)；及使保持手段與加工手段相對移動的傳動手段(34)的功能手段；檢測手段(20)，設置在功能手段的一部份或全部，檢測振動、電流、電壓、負載、速度、扭矩、壓力、溫度、流量、攝影後之圖像的變化、被加工物的厚度的其中之一；及數據儲存手段(8a)，以從檢測手段輸出的訊號所包含的資訊為數據加以儲存。

Description

加工系統
本發明是有關包括板狀被加工物的加工用之加工裝置的加工系統。
在進行半導體或陶瓷等的材料所成的晶圓加工成晶片時，廣泛地使用切削裝置或雷射加工裝置、磨削裝置等的加工裝置。該等加工裝置，通常使保持晶圓的保持台與加工單元相對地移動，根據所預先設定的加工條件等進行晶圓加工。
但是，會有加工裝置之各部不充分的場合，在經時間變化產生的場合等，多不能獲得期待的加工結果。例如，切削裝置在切削加工時供應水等的切削液的噴嘴的位置偏離的場合，或切削刀刃產生堵塞的場合等，會使得晶圓的缺口(切屑)變大而容易產生不良的晶片。
為防止如上述的加工不良，操作員確認噴嘴的位置，並預測堵塞的時間實施加工條件的調整或切削刀刃的修整等(例如，參閱專利文獻1)。並且，定期地確認切槽(切口)的位置或缺口的大小等，具備突發的加工不良 (例如，參閱專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平5-326700號公報
[專利文獻2]日本特開2011-66233號公報
[發明概要]
但是，如上述的方法中，並不一定可適當預防加工不良的發生，並會有不能儘快因應突發之加工不良的課題。本發明是有鑒於以上的點所研創而成，其目的為提供一種可預防加工不良或裝置不良等問題的發生，並可因應突發性問題的發生的加工系統。
根據本發明，提供一種加工系統，其特徵為，具備：加工裝置，具備包括：以保持面保持被加工物的保持手段；被保持在該保持手段的被加工物加工用的加工手段；及使得該保持手段與該加工手段相對移動的傳動手段等的功能手段；檢測手段，設置在功能手段的一部份或全部，檢測振動、電流、電壓、負載、速度、扭矩、壓力、溫度、流量、攝影後之圖像的變化、被加工物的厚度 的其中任一種；及數據儲存手段，以從該檢測手段輸出的訊號所包含的資訊為數據加以儲存。
本發明中，儲存在該數據手段的該數據是以利用於被加工物的品質管理、該功能手段的管理、連續運轉的管理、故障的原因調查、操作錯誤的驗證的其中任一種為佳。
又，本發明中，以進一步具備測量以該加工裝置加工之被加工物的品質的測量手段為佳。
又，本發明中，以進一步具備在與該保持面平行的XY平面內檢測該保持手段或該加工手段的位置的XY位置檢測手段，該數據儲存手段是以使得該檢測手段輸出的訊號所包含的資訊對應該XY位置檢測手段檢測出的位置作為該數據儲存為佳。
又，本發明中，以進一步具備將儲存在該數據儲存手段的該數據輸出的數據輸出手段為佳。
又，本發明中，以進一步具備根據該數據儲存手段所儲存的該數據判斷該功能手段的狀態的判斷手段為佳。
又，本發明中，以進一步具備在該功能手段的正常時以該檢測手段輸出的訊號包含的資訊為正常數據加以記憶的正常數據記憶手段，該判斷手段是以儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶於該正常數據記憶手段的該正常數據比較來判斷該功能手段的狀態為佳。
又，本發明中，該加工裝置是具備將裝設有 進行保持在該保持手段的被加工物切削加工之切削刀刃的切削手段作為該加工手段的切削裝置，作為該檢測手段，具備檢測該切削刀刃的振動的振動檢測手段，在該數據儲存手段是以該切削刀刃進行被加工物切削加工時之振動的資訊作為該數據加以儲存，在該正常數據記憶手段是以對應被加工物的適當的切削刀刃進行被加工物切削加工時之振動的資訊作為該正常數據加以儲存，該判斷手段是進行儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶在該正常數據記憶手段的該正常數據的比較來判斷被加工物是否被正常進行切削加工為佳。
又，本發明中，該判斷手段是進行儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶在該正常數據記憶手段的該正常數據的比較來判斷被裝設在該切削手段的切削刀具是否適當為佳。
又，本發明中，該判斷手段是進行儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶在該正常數據記憶手段的該正常數據的比較來判斷被裝設在該切削手段的切削刀具的缺口、磨損的程度、堵塞的發生等其中任一種為佳。
又，本發明中，在與該保持面垂直的Z軸方向進一步具備檢測該切削手段的位置的Z位置檢測手段，該振動檢測手段是輸出對應裝設於該切削手段的該切削刀刃在Z軸方向移動而與該保持手段的外圍部接觸時之振動的訊號，該數據儲存手段是以使得該切削刀刃接觸該外圍部時之振動的資訊對應該Z位置檢測手段檢測的Z軸方向 的位置為接觸數據加以儲存，該判斷手段是以根據該接觸數據，判斷該切削刀刃接觸該外圍部時之Z軸方向的位置為該切削刀刃的切削原點的位置。
本發明相關的加工系統具備：設置於保持手段、加工手段、傳動手段等的功能手段，檢測為判斷功能手段的狀態等所需的振動、電流、負載等的檢測手段，及以檢測手段輸出的訊號所包含的資訊為數據加以儲存的數據儲存手段，因此可利用所儲存的數據，可預防加工不良或裝置不良等問題的發生，並可因應突發性問題的發生。
2‧‧‧加工系統
4‧‧‧伺服器
6‧‧‧控制部(判斷手段)
8‧‧‧記憶部
8a‧‧‧第1記憶部(數據儲存手段)
8b‧‧‧第2記憶部(正常數據儲存手段)
10‧‧‧通訊部(數據輸出手段)
12‧‧‧切削裝置(加工裝置)
14‧‧‧雷射加工裝置(加工裝置)
16‧‧‧磨削裝置(加工裝置)
18‧‧‧膠帶黏貼裝置(加工裝置)
20‧‧‧檢測單元(檢測手段)
22‧‧‧位置測量單元(XY位置檢測手段)
24‧‧‧高度測量單元(Z位置檢測手段)
26‧‧‧品質測量裝置(測量手段)
28‧‧‧終端機
32‧‧‧基台
34‧‧‧X軸移動機構(傳動手段、功能手段)
36‧‧‧X軸導軌
38‧‧‧X軸移動台
40‧‧‧X軸滾珠螺桿
42‧‧‧X軸脈衝馬達
44‧‧‧台座
46‧‧‧卡盤台(保持手段、功能手段)
46a‧‧‧保持面
46b‧‧‧夾具
50‧‧‧支撐構造
52‧‧‧切削單元移動機構(傳動手段、功能手段)
54‧‧‧Y軸導軌
56‧‧‧Y軸移動板
58‧‧‧Y軸滾珠螺桿
60‧‧‧Y軸脈衝馬達
62‧‧‧Z軸導軌
64‧‧‧Z軸移動台
66‧‧‧Z軸滾珠螺桿
68‧‧‧Z軸脈衝馬達
70，70a，70b‧‧‧切削單元(切削手段、加工手段、功能手段)
72‧‧‧攝影機
74‧‧‧主軸套
74a‧‧‧螺孔
76‧‧‧主軸
76a‧‧‧螺栓孔
78‧‧‧蓋單元
78a‧‧‧開口
78b‧‧‧卡止部
78c‧‧‧開口
80‧‧‧螺絲
82‧‧‧突緣構件
82a‧‧‧開口
84‧‧‧突緣部
84a‧‧‧接觸面
86‧‧‧第1輪轂部
86a‧‧‧外圍面
88‧‧‧第2輪轂部
90‧‧‧墊圈
92‧‧‧螺栓
94‧‧‧切削刀刃
94a‧‧‧開口
96‧‧‧支撐基台
98‧‧‧切削刃
100‧‧‧板構件
100a‧‧‧開口
100b‧‧‧接觸面
102‧‧‧振動檢測單元(振動檢測手段)
104‧‧‧超音波振子
106‧‧‧傳送路
108‧‧‧第1感應線圈
110‧‧‧第2感應線圈
112‧‧‧控制單元
122‧‧‧基台
122a‧‧‧突出部
124‧‧‧支撐構造
124a‧‧‧支撐臂
126‧‧‧匣體升降器
128‧‧‧匣體
130‧‧‧暫置機構
130a，130b‧‧‧導軌
132‧‧‧搬運單元
134‧‧‧卡盤台移動機構(傳動手段、功能手段)
136‧‧‧Y軸導軌
138‧‧‧Y軸移動台
140‧‧‧Y軸滾珠螺桿
142‧‧‧Y軸脈衝馬達
144‧‧‧X軸導軌
146‧‧‧X軸移動台
148‧‧‧X軸滾珠螺桿
150‧‧‧台座
152‧‧‧卡盤台(保持手段、功能手段)
152a‧‧‧保持面
154‧‧‧夾具
156‧‧‧雷射加工單元(加工手段、功能手段)
158‧‧‧攝影機(檢測手段)
160‧‧‧清洗單元
162‧‧‧旋轉台
164‧‧‧噴射噴嘴
172‧‧‧基台
172a‧‧‧開口
174‧‧‧搬運單元
176a，176b‧‧‧匣體
178‧‧‧調整機構
180‧‧‧搬入單元
182‧‧‧轉盤
184‧‧‧卡盤台(保持手段、功能手段)
184a‧‧‧保持面
186‧‧‧支撐構造
188‧‧‧磨削單元移動機構(傳動手段、功能手段)
190‧‧‧Z軸導軌
192‧‧‧Z軸移動板
194‧‧‧Z軸滾珠螺桿
196‧‧‧Z軸脈衝馬達
198‧‧‧磨削單元(加工手段、功能手段)
200‧‧‧固定件
202‧‧‧主軸套
204‧‧‧主軸
206‧‧‧磨削輪
208‧‧‧搬出單元
210‧‧‧清洗單元
11‧‧‧被加工物
13‧‧‧台
15‧‧‧框架
第1圖是模式表示加工系統的構成例的方塊圖。
第2圖是模式表示切削裝置之構成例的透視圖。
第3圖是模式表示切削單元之構造的分解透視圖。
第4圖是模式表示切削單元之剖面等的圖。
第5圖是模式表示雷射加工裝置之構成例的透視圖。
第6圖是模式表示切削單元之構成例的透視圖。
第7圖是模式表示進行被加工物切削加工的狀況的上視圖。
第8(A)圖是表示以電流檢測單元所檢測之電流的時間變化的圖表，第8(B)圖是表示第8(A)圖之一部份放大的 圖表。
第9(A)圖是表示從振動檢測單元輸出之訊號(電壓的時間變化)的例的圖表，第9(B)圖是表示傅立葉變換後之訊號的例的圖表。
第10圖是表示適當時的頻率成分及不適當時之頻率成分的例的圖表。
第11圖是表示從切削刀刃的振動所推定被加工物之缺口的大小與實際缺口的大小的關係的圖表。
以下，參閱添附圖示，針對本發明的實施形態說明。第1圖為模式表示本實施形態相關之加工系統的構成例的方塊圖。本實施形態相關的加工系統2是例如在進行半導體或陶瓷等的材料所成的板狀的被加工物11(參閱第2圖等)的加工時使用，如第1圖表示，具備管理各種的資訊用伺服器4。
伺服器4包括：進行資訊處理的控制部(判斷手段)6；以資訊作為數據加以記憶的記憶部8；及進行通訊的通訊部(數據輸出手段)10。在該伺服器4連接有被加工物11切削加工用的切削裝置12；被加工物11雷射加工用的雷射加工裝置14；被加工物11磨削加工(或研磨加工)用的磨削裝置16；及將膠帶13(參閱第2圖等)黏貼於被加工物11的膠帶黏貼裝置18等的加工裝置。
如第1圖表示，例如在切削裝置12設有：檢 測構成切削裝置12之各功能元件(功能手段)相關的振動、電流、電壓、負載、速度、扭矩、壓力、溫度、流量或攝影後之圖像的變化、被加工物11的厚度等輸出訊號的一個或兩個以上的檢測單元(檢測手段)20。
從各檢測單元20輸出的訊號所包含的資訊(以下，檢測訊號)是例如通過通訊部10及控制部6作為數據儲存於記憶部8內的第1記憶部(數據儲存手段)8a。該數據是例如利用於被加工物11的品質管理、功能元件的管理、連續運轉的管理、故障的原因調查、操作錯誤的驗證等。
又如後述，從各檢測單元20輸出的訊號所包含的資訊(檢測資訊)的一部份或全部有作為對應切削裝置22的位置測量單元(XY位置檢測手段)22或高度測量單元(Z位置檢測手段)24的測量結果的數據儲存在第1記憶部8a。
並且，第1圖是為說明的方便起見，僅例示切削裝置12具備的檢測單元20、位置測量單元22、高度測量單元24，但該等的一部份或全部也設置在雷射加工裝置14、磨削裝置16、膠帶黏貼裝置18等的加工裝置。又，連接於伺服器4的加工裝置的種類、數量等不受限制。
另外，在伺服器4連接有測量以切削裝置12雷射加工裝置14、磨削裝置16、膠帶黏貼裝置18等的加工裝置所加工之被加工物11的品質等的品質測量裝置(測 量手段)26。該品質測量手段26是例如測量被加工物11的缺口(切屑)；附著在被加工物11的異物(雜質)；被加工物11的厚度不均一；形成在被加工物11之切槽(切口)的狀態(深度等)等顯示之被加工物11的品質。
測量所獲得之品質相關的資訊(以下，品質資訊)是例如通過通訊部10及控制部6作為數據儲存在第1記憶部8a。將此品質資訊對照上述檢測的資訊來解析時，可進行切削裝置12等的加工裝置發生的加工不良、裝置不良等的問題與各檢測單元20的檢測結果之相關的特定。藉此，例如可決定各檢測單元20所檢測之振動、電流、電壓、負載、速度、扭矩、壓力、溫度、流量等的適當範圍的臨界值，可即時監視該等的變化，獲得問題的預防與解決。
又，在伺服器4連接有代表個人電腦的操作用的終端機28。例如，從通訊部10將對應檢測資訊的數據與對應品質資訊的數據輸出至終端機28，操作員可在終端機28上進行檢測資訊與品質資訊的解析，決定顯示適當範圍的臨界值等的條件。並且，所決定的條件是例如通過通訊部10及控制部6，記憶於記憶部8。
再者，在記憶部8內的第2記憶部(正常數據記憶手段)8b，可以各功能元件的正常時從檢測單元20輸出的訊號所包含的資訊為正常數據加以記憶。控制部6是例如將加工處理時儲存於第1記憶部8a之數據具有的資訊與如上述所決定的條件或正常數據具有的資訊等比較， 進行問題的預防及解決所需的處理或指示。
接著，針對上述的切削裝置12、雷射加工裝置14及磨削裝置16的詳細說明。第2圖是模式表示切削裝置12之構成例的透視圖。如第2圖表示，切削裝置12具備支撐各構成元件的基台32。在基台32的上面設有X軸移動機構(傳動手段、功能手段)34。
X軸移動機構34具備與X軸方向(切削裝置12的加工傳動方向)平行的一對X軸導軌36，在X軸導軌36可滑動地安裝有X軸移動台38。在X軸移動台38的下面側設有螺帽部(未圖示)，在該螺帽部栓鎖著與X軸導軌36平行的X軸滾珠螺桿40。
在X軸滾珠螺桿40的一端部連結有X軸脈衝馬達42。以X軸脈衝馬達42旋轉X軸滾珠螺桿40，使X軸移動台38沿著X軸導軌36在X軸方向移動。在該X軸移動機構34設有測量X軸移動台38之移動方向的位置的X軸測量單元(未圖示)。
X軸移動台38的表面側(上面側)設有台座44。在台座44的上部配置有吸引、保持被加工物11的卡盤台(保持手段、功能手段)46。在卡盤台46的周圍設置有從四方固定支撐被加工物11之環形框架15的四個夾具46b。
被加工物11是例如矽等的半導體所成的圓形的晶圓，其表面側是分成中央的設備區域及圍繞設備區域的外圍剩餘區域。設備區域是以呈格子狀排列的分割預定 線(直線)進一步區隔成複數的區域，在各區域形成有IC、LSI等的設備。
在被加工物11的內面側黏貼有比被加工物11更為大徑的膠帶13。膠帶13的外圍部份是被固定在環形框架15。即，被加工物11是透過膠帶13支撐於框架15。並且，本實施形態中，雖是以矽等半導體的圓形的晶圓作為被加工物11，但是被加工物11的材質、形狀等不受限制。例如，也可以使用陶瓷、樹脂、金屬等的材料所成的任意形狀的基板作為被加工物11。
卡盤台46是連結在馬達等的旋轉驅動源(未圖示)。在與X軸方向(垂直方向、高度方向)平行的轉軸的周圍旋轉。並以上述的X軸動機構34使X軸移動台38在X軸方向移動，可將卡盤台46朝著X軸方向加工傳動。並且，卡盤台46的X軸方向的位置可以X軸測量單元來測量。
卡盤台46的上面是形成保持被加工物11的保持面46a。該保持面46a是形成相對於X軸方向及Y軸方向大致呈平行，通過形成在卡盤台46或台座44的內部的流路(未圖示)等連接於吸引源(未圖示)。並且，該吸引源的負壓也可利用在卡盤台46固定於台座44之時。
在與卡盤台46接近的位置設有將被加工物11朝著卡盤台46搬運的搬運單元(未圖示)。又，在卡盤台46的周圍設有暫時存放切削加工時之使用後的純水等的切削液(廢棄液)的水箱48。存放在水箱48內的廢棄液是 通過排水管(未圖示)排出到切削裝置2的外部。
在基台34的上面配置有跨X軸移動機構34的門形的支撐構造50。在支撐構造50的表面上部設有兩組的切削單元移動機構(傳動手段、功能手段)52。
各切削單元移動機構52共同具備配置在支撐構造50的表面並與Y軸方向(切削裝置12的分度傳動方向)平行的一對Y軸導軌54。在Y軸導軌54可滑動地安裝有構成各切削單元移動機構52的Y軸移動板56。
各Y軸移動板56的內面側設有螺帽部(未圖示)，在該螺帽部分別栓鎖著與Y軸導軌54平行的Y軸滾珠螺桿58。各Y軸滾珠螺桿58的一端部連結有Y軸脈衝馬達60。以Y軸脈衝馬達60旋轉Y軸滾珠螺桿58時，使得Y軸移動板56沿著Y軸導軌54在Y軸方向移動。
各Y軸移動板56的表面設有與Z軸方向平行的一對Z軸導軌62。在Z軸導軌62可滑動地安裝有Z軸移動板64。
各Z軸移動板64的內面側設有螺帽部(未圖示)，在該螺帽部分別栓鎖著與Z軸導軌62平行的Z軸滾珠螺桿66。各Z軸滾珠螺桿66的一端部連結有Z軸脈衝馬達68。以Z軸脈衝馬達68旋轉Z軸滾珠螺桿66時，使得Z軸移動板64沿著Z軸導軌62在Z軸方向移動。
在各切削單元移動機構52設有測量Y軸移動板56之Y軸方向的位置的Y軸測量單元(未圖示)。該Y 軸測量單元與X軸測量單元一起，具有上述位置測量單元22的功能。並且，在各切削單元移動機構52設有測量Z軸移動板64之Z軸方向的位置的Z軸測量單元(未圖示)。該Z軸測量單元具有上述的高度測量單元24的功能。
在各Z軸移動板64的下部設有切削單元(切削手段、加工手段、功能手段)70。該切削單元70具備供應純水等的切削液的噴嘴。並在與切削單元70鄰接的位置，設置被加工物11攝影用的攝影機72。該攝影機72為上述檢測單元20的其中之一，例如，進行被加工物11的攝影，檢測伴隨切削加工之經過的影像的變化等。
以各切削單元移動機構52使得Y軸移動板56在Y軸方向移動時，切削單元70及攝影機72是在與X軸方向垂直的Y軸方向分度傳動。又，以各切削單元移動機構52使得Z軸移動板64在Z軸方向移動時，使得切削單元70及攝影機72升降。並且，切削單元70的Y軸方向的位置是可以Y軸測量單元測量，切削單元70的Z軸方向的位置是可以Z軸測量單元測量。
第3圖是模式表示切削單元70之構造的分解透視圖，第4圖是模式表示切削單元70之剖面等的圖。並且，第3圖及第4圖中，省略切削單元70之構成元件的一部份。
切削單元70具備固定在Z軸移動板64下部的筒狀的主軸套74。在主軸套74的內部，收容著構成與 Y軸方向平行的轉軸的主軸76。主軸76的一端部是從主軸套74突出至外部。
又，在主軸76的另一端側連結有使主軸76旋轉的馬達等的旋轉驅動源(未圖示)。在旋轉驅動源設有檢測電流的電流檢測單元。該電流檢測單元為上述檢測單元20的其中之一，例如，檢測構成旋轉驅動源之馬達的電流。
在主軸套74固定有圓盤狀的蓋單元78。蓋單元78的中央形成有開口78a，主軸76的一端部通過該開口78a。
又，在蓋單元78外圍的一部份設有卡止部78b。主軸76的一端部通過開口78a，通過卡止部78b的開口78c將螺絲80(第4圖)鎖入主軸套74的螺孔74a時，可將蓋單元78固定於主軸套74。
在主軸76的一端部裝設有突緣構件82。突緣構件82包括：圓盤狀的突緣部84，及從突緣部84的表背面中央分別突出的第1輪轂部86及第2輪轂部88。在突緣構件82的中央形成有使第1輪轂部86、突緣部84及第2輪轂部88貫穿的開口82a。
在突緣構件82的開口82a從背面側(主軸套74側)嵌入有主軸76的一端部。在此狀態下，在開口82a內配置墊圈90，通過該墊圈90將固定用的螺栓92栓鎖於主軸76的螺栓孔76a時，將突緣構件82固定於主軸76。
突緣部84外圍側的表面是成為與切削刀刃94的背面抵接的接觸面84a。該接觸面84a從Y軸方向(主軸76的軸心方向)顯示為形成圓環形。
第1輪轂部86是形成圓筒狀，在其前端側的外圍面86a設有螺紋。在切削刀刃94的中央形成有圓形的開口94a。第1輪轂部86通過該開口94a，將切削刀刃94裝設於突緣構件82。
切削刀刃94即是鏜床刀刃，在圓盤狀的支撐基台96的外圍，固定有被加工物11切削加工用的圓環形的切削刃98。切削刃98是例如在金屬或樹脂等的黏結材(結合材)混合鑽石或CBN(Cubic Boron Nitride)等的磨粒形成預定的厚度。並且，切削刀刃94也可以使用僅以切削刃構成的刮刀。
將此切削刀刃94裝設於突緣構件82的狀態下，在切削刀刃94的表面側配置有圓環形的板構件100。板構件100的中央部形成有圓形的開口100a，在該開口100a的內壁面設有對應形成於第1輪轂部86的外圍面86a的螺紋的螺紋槽。
板構件100的外圍側的背面是成為與切削板94的表面接觸的接觸面100b(第4圖)。接觸面100b是設置在與突緣構件82之接觸面84a對應的位置。在該板構件100的開口100a鎖入第1輪轂部86的前端，將切削刀刃94以突緣構件82與板構件100夾持。
在如上述構成的切削單元70，如第4圖表示 設有檢測切削刀刃94等的振動用的振動檢測單元(振動檢測手段)102。振動檢測單元102為上述檢測單元20的其中之一，包括固定在突緣構件82內部的超音波振子104。
超音波振子104是例如以鈦酸鋇(BaTiO3)、鋯鈦酸鉛(Pb(Zi,Ti)O3)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鉭酸鋰(LiTaO3)等的材料形成，將切削刀刃94等的振動轉換成電壓(訊號)。
該超音波振子104是構成相對於預定頻率的振動而共振。因此，對應超音波振子104的共振頻率，決定振動檢測單元102可以檢測的振動的頻率。藉此，選擇性使用超音波振子104的共振頻率不同的複數突緣構件82，配合切削刀刃94或被加工物11的種類(材質、大小、重量等)、發生頻率高的異常樣態等使振動檢測.單元102最適當化。
例如，準備超音波振子104的共振頻率為50kHz~100kHz、100kHz~300kHz、300kHz~500kHz的三種類的突緣構件82選擇性地使用，可適當檢測出50kHz~500kHz之頻率範圍的振動。
也可以將共振頻率不同的複數超音波振子104設置在一個突緣構件82，即可無須更換突緣構件82檢測較寬頻率範圍的振動。例如只要將共振頻率為50kHz~100kHz、100kHz~300kHz、300kHz~500kHz的三種類的超音波振子60設置在一個突緣構件82，即可無須更換突 緣構件82檢測50kHz~500kHz的頻率範圍的振動。
並且，超音波振子104是以相對於主軸76的軸心成對稱配置為佳。藉此，可高精度檢測切削刀刃94的振動。又，超音波振子104的數量、配置、形狀等不限於第3圖及第4圖表示的樣態。例如，突緣構件82具備超音波振子104也可以是一個。
超音波振子104生成的電壓是透過非接觸型的傳送路106傳送。該傳送路106是包括與超音波振子104連接的第1感應線圈108，及相對於第1感應線圈108以預定間隔相對的第2感應線圈110。第1感應線圈108及第2感應線圈110代表性的有將導線呈同心圓狀捲繞的圓環形的線圈，分別固定在突緣構件82的背面側(蓋單元78側)及蓋單元78的表面側(突緣構件82側)。
如上述，第1感應器108與第2感應器110相對成電磁結合。因此，超音波振子104生成的電壓是藉第1感應器106與第2感應器110的彼此誘導，傳送至第2感應器110側。在第2感應器110連接有切削裝置12的控制單元112。
該控制單元112是例如將第2感應器110傳送的電壓轉換成送訊用的訊號送至伺服器4。伺服器4的控制部6是例如將控制單元112傳送的訊號(相當於電壓的時間變化的訊號)傅立葉變換(高速傅立葉變換)後儲存於第1記憶部8a。並且，該傅立葉變換也可以控制單元112進行。
以如上述構成的切削裝置12進行被加工物11的切削加工時，例如，使切削刀刃94一邊高速旋轉，並下降至可與卡盤台46上的被加工物11接觸的高度，在此狀態下，在X軸方向進行卡盤台46的加工傳動。藉此，將切削刀刃94切入，可沿著X軸方向進行被加工物11切削加工。並且，切削加工後的被加工物11是以鄰接的清洗單元(未圖示)清洗。
第5圖是模式表示雷射加工裝置14之構成例的透視圖。如第5圖表示，雷射加光裝置14具備支撐各構成元件的基台122。在基台122的端部設有朝Z軸方向(垂直方向、高度方向)延伸的壁狀的支撐構造124。從支撐構件124遠離的基台122的角部，設有向上方突出的突出部122a。
在突出部122a的內部形成有空間，在該空間設置有可升降的匣體升降器126。匣體升降器126的上面載放著可收容複數被加工物11的匣體128。
在與突出部122a鄰接的位置，設有被加工物11暫置用的暫置機構130。暫置機構130包括一邊維持著與Y軸方向(雷射加工裝置14的分度傳動方向)平行的狀態一邊接近、分離的一對導軌130a、130b。
各導軌130a、130b具備：支撐被加工物11的支撐面，及與支撐面垂直的側面，將以搬運單元132從匣體128取出的被加工物11(環形框架15)夾入X軸方向(雷射加工裝置14的加工傳動方向)與預定的位置對齊。
基台122的中央設有卡盤台移動機構(傳動手段、功能手段)134。卡盤台移動機構134具備配置於基台122的上面與Y軸方向平行的一對的Y軸導軌136。在Y軸導軌136可滑動地安裝有Y軸移動台138。
Y軸移動台138的背面側(下面側)設有螺帽部(未圖示)，在該螺帽部栓鎖著與Y軸導軌136平行的Y軸滾珠螺桿140。在Y軸滾珠螺桿140的一端部連結有Y軸脈衝馬達142。以Y軸脈衝馬達142旋轉Y軸滾珠螺桿140時，使Y軸移動台138沿著Y軸導軌136在Y軸方向移動。
Y軸移動台138的表面(上面)設有與X軸方向平行的一對的X軸導軌144。在X軸導軌144可滑動地安裝有X軸移動台146。
X軸移動台146的背面側(下面側)設有螺帽部(未圖示)，在該螺帽部栓鎖著與X軸導軌144平行的X軸滾珠螺桿148。在X軸滾珠螺桿148的一端部連結有X軸脈衝馬達(未圖示)。以X軸脈衝馬達旋轉X軸滾珠螺桿148時，使X軸移動台146沿著X軸導軌144在X軸方向移動。
在卡盤台移動機構134設有測量Y軸移動台138的Y軸方向的位置與X軸移動台146的X軸方向的位置的XY軸測量單元(未圖示)。該XY軸測量單元具有作為雷射加工裝置14之位置測量單元(XY位置檢測手段)的功能。
X軸移動台146的表面側(上面側)設有台座150。在台座150的上部配置有保持的卡盤台(保持手段、功能手段)152。卡盤台152的周圍設置有從四方固定支撐著被加工物11的環形框架15的四個夾具154。
卡盤台152連結於馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，在與Z軸方向(垂直方向、高度方向)平行的轉軸的周圍旋轉。以上述的卡盤台移動機構134使X軸移動台146在X軸方向移動時，可使得卡盤台152在X軸方向加工傳動。並以卡盤台移動機構134使Y軸移動台138在Y軸方向移動時，可使得卡盤台152在Y軸方向分度傳動。並且，卡盤台152的X軸方向的位置與Y軸方向的位置可以XY軸測量單元進行測量。
卡盤台152的上面是成為保持被加工物11的保持面152a。該保持面152a是相對於X軸方向及Y軸方向形成大致平行，通過形成於卡盤台152或台座150的內部的流路(未圖示)等與吸引源(未圖示)連接。並且，該吸引源的負壓也可利用於將卡盤台152固定在台座150時。
支撐構造124設有從表面突出的支撐臂124a，在該支撐臂124a的前端部，配置有雷射光線向下方照射的雷射加工單元(加工手段、功能手段)156。
又，在與雷射加工單元156鄰接的位置，設置有被加工物11攝影用的攝影機(檢測手段)158。並且，該攝影機158為雷射加工裝置14具備的檢測單元之一，例如，進行被加工物11攝影，檢測伴隨著雷射加工的經 過之影像的變化等。
雷射加工單元156是將以雷射振盪器(未圖示)振盪的雷射光線照射於保持在卡盤台152的被加工物11。例如，一邊以雷射加工單元156照射雷射光線，並將卡盤台152朝著X軸方向加工傳動，可使被加工物11沿著X軸方向進行雷射加工。
加工後的被加工物11是例如藉搬運單元132從卡盤台152搬運至清洗單元160。清洗單元160具備在筒狀的清洗空間內吸引、保持被加工物11的旋轉台162。在旋轉台162的下部連結有將旋轉台162以預定的速度旋轉的旋轉驅動源(未圖示)。
旋轉台162的上方，配置有朝被加工物11噴射清洗用流體(代表性有混合水與空氣的雙流體)的噴射噴嘴164。使保持被加工物11的旋轉台162旋轉，從噴射噴嘴164噴射清洗用流體，可清洗被加工物11。被以清洗單元160清洗後的被加工物11是例如以搬運單元132載放於暫置機構130，收容於匣體128。
第6圖是模式表示磨削裝置16之構成例的透視圖。如第6圖表示，磨削裝置16具備支撐各構成元件的基台172。基台172的上面形成有開口172a，在該開口172a內，設有搬運被加工物11的搬運單元174。並在接近開口172a的基台172的端部，載放有可收容複數被加工物11的匣體176a、176b。
在相對於開口172a與匣體176a相反側的位 置，設有調整機構178。該調整機構178是例如檢測從匣體176a以搬運單元174所搬出支被加工物11的中心的位置。
在與調整機構178鄰接的位置配置有吸引、保持被加工物11並旋繞的搬入單元180。該搬入單元180具備吸引被加工物11的上面整體的吸引襯墊，將以調整機構178檢測中心的位置後的被加工物11朝著與開口172a相反的方向搬運。
在相對於調整機構178及搬入單元180與開口172a相反側的位置設有在與Z軸方向(磨削裝置16的加工傳動方向、垂直方向、高度方向)平行的轉軸周圍旋轉的轉盤182。在轉盤182的上面，配置有吸引、保持被加工物11的三個卡盤台(保持手段、功能手段)184。並且，配置在轉盤182的卡盤台184的數量不受限制。
各卡盤台184與馬達等的旋轉驅動源(未圖示)連結，在與Z軸方向平行的轉軸的周圍旋轉。各卡盤台184的上面成為保持被加工物11的保持面184a。該保持面184a通過形成於卡盤台184內部的流路(未圖示)等與吸引源(未圖示)連接。搬入單元180搬入的被加工物11是以作用於保持面184a的吸引源的負壓保持在卡盤台184。
在接近轉盤182的基台172的端部設有朝垂直方向延伸的兩個支撐構造186。各支撐構造186的表面側設有磨削單元移動機構(傳動手段、功能手段)188。
各磨削單元移動機構188具備配置在支撐構造186的表面並與Z軸方向(加工傳動手段)平行的一對的Z軸導軌190。在Z軸導軌190可滑動地安裝有構成各磨削單元移動手段188的Z軸移動板192。
各Z軸移動板192的背面側設有螺帽部(未圖示)，在該螺帽部分別栓鎖著與Z軸導軌190平行的Z軸滾珠螺桿194。各Z軸滾珠螺桿194的一端連結有Z軸脈衝馬達196。以各Z軸脈衝馬達196使Z軸滾珠螺桿194旋轉時，Z軸移動板192沿著Z軸導軌190在Z軸方向移動。
在各Z軸移動板192的表面設有磨削單元(加工手段、功能手段)198。各磨削單元198具備透過固定件200固定在Z軸移動板192的主軸套202。在各主軸套202收容著構成轉軸的主軸204。
各主軸204的下端部是從主軸套202突出到外部。在主軸204的下端部裝設有磨削輪206。各磨削輪206包含：鋁、不銹鋼等的金屬材料形成的圓盤狀的輪基台，及在輪基台的下面呈環形排列的複數個砂輪。
又，主軸202的上端側連結有使主軸202旋轉的馬達等的旋轉驅動源(未圖示)。在旋轉驅動源設有檢測電流的電流檢測單元。該電流檢測單元為磨削裝置16具備的檢測單元之一，例如檢測構成旋轉驅動源的馬達的電流。
被加工物11被保持在卡盤台184時，旋轉轉 盤182，使得被加工物11在磨削單元198的下方移動。之後，在卡盤台184及磨削輪206彼此旋轉的狀態使磨削單元198下降，將磨削輪206具備的砂輪接觸於被加工物11的上面，進行被加工物11的磨削加工。
在與搬入單元180鄰接的位置設有吸引保持磨削加工後的被加工物11並使其旋繞的搬出單元208。在搬出單元208與開口172a之間，配置有清洗搬出單元208所搬出之磨削加工後的被加工物11的清洗單元210。以清洗單元210清洗後的被加工物11是以搬運單元174搬運，例如收容於匣體176b。
接著，說明上述加工系統2的使用方法的一例。第7圖是模式表示進行被加工物11切削加工的狀況的上視圖。如第7圖表示，本實施形態相關的切削裝置12具備兩組的切削刀刃(切削手段、加工手段、功能手段)70a、70b，在進行被加工物11的切削加工時，使各切削單元70a、70b互不干涉地進行分度傳動。
具體為例如被加工物11是藉一方的切削單元70a依分割預定線(直線)L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7的順序切削加工。同時，被加工物11藉著另外的切削單元70b依分割預定線(直線)L14、L13、L12、L8、L9、L10、L11的順序切削加工。但是，切削加工的順序是在切削單元70a、70b互不干涉的範圍內可任意變更。
本實施形態相關的切削裝置12是在以上述順序實施的切削加工時，可以電流檢測單元檢測與主軸76 連結的旋轉驅動源的電流檢測單元。從電流檢測單元輸出之訊號所包含電流的資訊是例如通過通訊部10及控制部6作為數據儲存於記憶部8內的第1記憶部8a。
第8(A)圖是表示以電流檢測單元所檢測之電流的時間變化的圖表，第8(B)圖是表示第8(A)圖的區域A放大的圖表。在電流檢測單元檢測旋轉驅動源的電流時，同時可預先以位置測量單元22測量加工點的位置(在與X軸方向及Y軸方向平行的XY平面內的座標)。
藉此，如第8(A)圖及第8(B)圖表示，以該電流的資訊作為對應位置測量單元22的測量結果及時間的數據儲存在第1記憶部8a。並且，在以電流的資訊為數據儲存時，也可以將不需作為資訊的期間(例如，未實施第8(B)圖表示的切削加工的期間t1等)除去儲存於第1記憶部8a。
之後，控制部6比較儲存於第1記憶部ga的數據，及預先記憶在記憶部8的條件(表示適當範圍的臨界值等)。或者比較儲存於第1記憶部8a的數據，及預先記憶在第2記憶部8b的正常數據。並且，記憶於記憶部8的條件是如上述，可以對照從各檢測單元20所輸出訊號包含的資訊(檢測資訊)及藉品質測量裝置26所獲得之品質相關的資訊(品質資訊)來解析並決定。
比較的結果，在儲存於第1記憶部8a的數據從適當的範圍脫離的場合，或與正常數據不一致的場合等，控制部6判斷有加工不良或裝置不良等的問題，進行 對此問題的預防或解決所需的處理或指示。與主軸76連結的旋轉驅動源流動之電流的值會有被加工物11的缺口(切屑)或切削刀刃94的堵塞等相關的問題。為此，控制部6因應比較結果及判斷結果，進行切削加工的停止或切削刀具94的修整等的處理或指示。
又，本實施形態相關的切削裝置12中，在此切削加工之時，也可以振動檢測單元102檢測切削刀刃94等的振動。第9(A)圖是表示從振動檢測單元102輸出之訊號(電壓的時間變化)的例的圖表，第9(B)圖是表示傅立葉變換後之訊號的例的圖表。並且，第9(A)圖中，縱軸表示電壓，橫軸表示時間，第9(B)圖中，縱軸表示振幅，橫軸表示頻率。
如上述，將振動簡測單元102輸出的訊號(電壓的時間變化)傅立葉變換，如第9(B)圖表示，可將切削刀刃94的振動分成主要的頻率成分進行解析。以傅立葉變換後的訊號具有的資訊(被加工物11進行切削加工後之振動的頻率成分相關的資訊)作為數據儲存於第1記憶部8a。但是，也可以從振動檢測單元102輸出的訊號具有的資訊以其狀態(未進行傅立葉變換)為數據加以儲存。
再者，在以振動檢測單元102檢測切削刀刃94的振動的場合，同時也可以位置測量單元22預先測量加工點的位置(在與X軸方向及Y軸方向平行的XY平面內的座標)。藉此，以切削刀刃94的振動的資訊作為對應位置測量單元22的測量結果及時間的數據儲存於第1記 憶部8a。
將以適當的切削刀刃94切削加工被加工物11時(適當時)的振動之頻率成分相關的資訊作為正常數據預先記憶於第2記憶部8b。控制部6是將此正常數據與儲存在第1記憶部8a的數據比較。第10圖是表示適當時的頻率成分及不適當時之頻率成分的例的圖表。第10圖中，縱軸是表示振幅，橫軸是表示頻率。又，第10圖中，以實線表示適當時的頻率成分，並以虛線表示不適當時的頻率成分。
如第10圖表示，不適當時，存在有適當時所未呈現之高頻側的振動模式(頻率成分)。如上述，儲存在第1記憶部8a的數據與預先記億於第2記憶部8b的正常數據不一致的場合，控制部6判斷有加工不良或裝置不良等的問題，進行此一問題的預防或解決所需的處理或指示。
切削刀刃94的振動的頻率是與被加工物11的缺口(切屑)或錯誤切削刀刃94的裝設(不適當切削刀刃94的裝設)、切削刀刃94的缺口、堵塞、磨損等的問題相關連。因此，控制部6對應比較結果及判斷結果，進行加工切削的停止或切削刀刃94的修整、切削刀刃94的更換等的處理或指示。
第11圖是表示從切削刀刃94的振動所推定被加工物11之缺口的大小與實際缺口的大小的關係的圖表。第11圖中，縱軸是表示缺口的大小，橫軸是表示樣 品編號，白色圈印是表示推定的缺口，黑點是表示實際的缺口。
從第11圖根據切削刀刃94的振動可適當推斷實際缺口的大小。並且，所推段缺口的大小一旦超過第1臨界值B1的場合，控制部6判斷有加工不良或裝置不良等的問題，進行加工條件的變更、切削刀刃94的修整、預切割等的處理或指示。第2臨界值B2是容許缺口的最大值。
並且，也可利用該振動檢測單元102，自動獲得切削刀刃的切削原點的位置(Z軸方向的位置)。此時，一邊高速旋轉切削刀刃94並緩緩下降，與卡盤台46的外圍部接觸。並以振動檢測單元102檢測接觸時的振動，同時，以高度測量單元24測量切削刀刃94(切削單元70)的高度(Z軸方向的位置)。
以振動檢測單元102檢測之振動的資訊作為對應高度測量單元24所測量之高度的接觸數據儲存於第1記憶部8a。控制部6根據此接觸數據，判斷切削刀刃94與卡盤台46的外圍部接觸時的切削刀刃94(切削單元70)的高度為切削刀刃94之切削原點的位置。如上述所獲得的切削原點的位置是使用於被加工物11的切削加工時等。
表1是表示可以振動檢測單元102檢測的狀態、現象等的例。
Figure 105111679-A0202-12-0028-1
如上述，本實施形態相關的加工系統2具備：設於卡盤台(保持手段)46、切削單元(加工手段)70、X軸移動機構(傳動手段)34等的功能元件(功能手段)，檢測用於功能元件的狀態等判斷所需的振動、電流、負載等的檢測單元(檢測手段)20，及以從檢測單元20輸出的訊號所包含的資訊為數據儲存的第1記憶部(數據儲存手段)18a，因此利用所儲存的數據，可防止加工不良或裝置 不良等問題的發生，並可因應突發性問題的發生。
又，本實施形態相關的加工系統2具備與卡盤台46的保持面46a平行的XY平面內檢測卡盤台46或切削單元70的位置的位置測量單元(XY位置檢測手段)22，因此可以從檢測單元20輸出的訊號所包含的資訊作為對應以位置測量單元20所測量的位置的數據加以儲存。藉此，可容易特定加工不良等的問題發生的位置。
並且，本發明不限於上述實施形態的記載，可進行種種變更加以實施。例如，上述實施形態中，作為加工系統2的使用方法之一例，針對以切削裝置12進行被加工物11切削加工的場合已作說明，但是雷射加工裝置14、切削裝置16、膠帶黏貼裝置18等的加工裝置，也可利用種種的檢測單元(檢測手段)以因應問題。
又，不受限於各加工裝置所利用的檢測單元，可追加、省略任意的檢測單元。將加工裝置的利用的檢測單元與主要檢測對象的例表示於表2。
Figure 105111679-A0202-12-0030-2
又，將各檢測單元可檢測的狀態、現象等的例表示於表3。
Figure 105111679-A0202-12-0032-3
其他，上述實施形態相關的構造、方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍內可適當變更加以實施。
2‧‧‧加工系統
4‧‧‧伺服器
6‧‧‧控制部(判斷手段)
8‧‧‧記憶部
8a‧‧‧第1記憶部(數據儲存手段)
8b‧‧‧第2記憶部(正常數據儲存手段)
10‧‧‧通訊部(數據輸出手段)
12‧‧‧切削裝置(加工裝置)
14‧‧‧雷射加工裝置(加工裝置)
16‧‧‧磨削裝置(加工裝置)
18‧‧‧膠帶黏貼裝置(加工裝置)
20‧‧‧檢測單元(檢測手段)
22‧‧‧位置測量單元(XY位置檢測手段)
24‧‧‧高度測量單元(Z位置檢測手段)
26‧‧‧品質測量裝置(測量手段)
28‧‧‧終端機

Claims (8)

  1. 一種加工系統，其特徵為，具備：加工裝置，具備包括：以保持面保持被加工物的保持手段；被保持在該保持手段的被加工物加工用的加工手段；及使得該保持手段與該加工手段相對移動的傳動手段的功能手段；檢測手段，設置在該功能手段的一部份或全部，檢測振動、電流、電壓、負載、速度、扭矩、壓力、溫度、流量、攝影後之圖像的變化、被加工物的厚度的其中任一種；及數據儲存手段，以從該檢測手段輸出的訊號所包含的資訊為數據加以儲存，進一步具備根據該數據儲存手段所儲存的該數據判斷該功能手段的狀態的判斷手段，進一步具備在該功能手段的正常時以該檢測手段輸出的訊號包含的資訊為正常數據加以記憶的正常數據記憶手段，該判斷手段是以儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶於該正常數據記憶手段的該正常數據比較來判斷該功能手段的狀態，該加工裝置是具備將裝設有進行保持在該保持手段的被加工物切削加工之切削刀刃的切削手段作為該加工手段的切削裝置，作為該檢測手段，具備檢測該切削刀刃的振動的振動 檢測手段，在該數據儲存手段是以該切削刀刃進行被加工物切削加工時之振動的資訊作為該數據加以記憶，在該正常數據記憶手段是以對應被加工物的適當的切削刀刃進行被加工物切削加工時之振動的資訊作為該正常數據加以儲存，該判斷手段是進行儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶在該正常數據記憶手段的該正常數據的比較來判斷被加工物是否正常進行切削加工。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的加工系統，其中，儲存在該數據儲存手段的該數據是利用於被加工物的品質管理、該功能手段的管理、連續運轉的管理、故障的原因調查、操作錯誤的驗證的其中任一種。
  3. 如申請專利範圍第1項記載的加工系統，其中，進一步具備測量以該加工裝置加工之被加工物的品質的測量手段。
  4. 如申請專利範圍第1項記載的加工系統，其中，進一步具備在與該保持面平行的XY平面內檢測該保持手段或該加工手段的位置的XY位置檢測手段，該數據儲存手段是以使得該檢測手段輸出的訊號所包含的資訊對應該XY位置檢測手段檢測出的位置作為該數據儲存。
  5. 如申請專利範圍第1項記載的加工系統，其中，進一步具備將儲存在該數據儲存手段的該數據輸出的數據輸 出手段。
  6. 如申請專利範圍第1項記載的加工系統，其中，該判斷手段是進行儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶在該正常數據記憶手段的該正常數據的比較來判斷被裝設在該切削手段的切削刀具是否適當。
  7. 如申請專利範圍第1項記載的加工系統，其中，該判斷手段是進行儲存於該數據儲存手段的該數據與記憶在該正常數據記憶手段的該正常數據的比較來判斷被裝設在該切削手段的切削刀具的缺口、磨損的程度、堵塞的發生等其中任一種。
  8. 如申請專利範圍第1項記載的加工系統，其中，在與該保持面垂直的Z軸方向進一步具備檢測該切削手段的位置的Z位置檢測手段，該振動檢測手段是輸出對應裝設於該切削手段的該切削刀刃在Z軸方向移動而與該保持手段的外圍部接觸時之振動的訊號，該數據儲存手段是以使得該切削刀刃接觸該外圍部時之振動的資訊對應該Z位置檢測手段檢測的Z軸方向的位置為接觸數據加以儲存，該判斷手段是以根據該接觸數據，判斷該切削刀刃接觸該外圍部時之Z軸方向的位置為該切削刀刃的切削原點的位置。
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