CN111923259A - 切削装置 - Google Patents
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Abstract
提供切削装置,其具有小型化、轻量化或低成本化的刀具更换装置。该切削装置具有对安装于第1切削单元的主轴的切削刀具和安装于第2切削单元的主轴的切削刀具进行更换的刀具更换装置,其中,刀具更换装置具有进行螺母的装卸的螺母装卸单元以及进行切削刀具的装卸的刀具装卸单元,螺母装卸单元具有:旋转轴部;第1螺母旋转部,其固定于旋转轴部的一端侧,保持着用于将切削刀具固定于第1切削单元的主轴的螺母而旋转;第2螺母旋转部,其固定于旋转轴部的另一端侧,保持着用于将切削刀具固定于第2切削单元的主轴的螺母而旋转;电动机;以及动力传递单元,其与电动机和旋转轴部连接,向旋转轴部传递电动机的动力。
Description
技术领域
本发明涉及对被加工物进行切削的切削装置。
背景技术
在器件芯片的制造工序中,使用在由相互交叉的多条分割预定线(间隔道)划分的多个区域内分别形成有IC(Integrated Circuit,集成电路)、LSI(Large ScaleIntegration,大规模集成)等器件的晶片等。将该晶片沿着分割预定线进行分割,从而得到分别具有器件的多个器件芯片。
在晶片的分割中例如使用切削装置。切削装置具有:卡盘工作台,其对晶片进行保持;以及切削单元,其对卡盘工作台所保持的晶片实施切削加工。切削单元具有安装对晶片进行切削的环状的切削刀具的主轴(旋转轴),切削刀具通过螺母而固定于主轴的前端部。使安装于切削单元的切削刀具旋转而切入至晶片,从而将晶片切削、分割。
另外,在晶片的切削中,有时使用所谓的面对双轴型的切削装置,该面对双轴型的切削装置具有一对加工单元,一对切削刀具按照相互对置的方式进行安装。通过使用面对双轴型的切削装置,例如能够以同时进行的方式实施加工条件(切削刀具的种类、对晶片的切入深度等)不同的两种切削加工。
切削刀具由于晶片的加工而发生磨损,因此要定期地进行更换。在更换切削刀具时,首先将固定切削刀具的螺母拧松而取下,并将使用完的切削刀具取下。然后,将更换用的切削刀具安装于主轴的前端部,利用螺母对更换用的切削刀具进行固定。在手动进行该切削刀具的更换作业时,花费时间,并且担心切削刀具或螺母在作业中错误地落下。因此,尝试了自动地进行切削刀具的更换。
在专利文献1中公开了一种刀具更换装置,其设置于面对双轴型的切削装置,自动地进行切削刀具的更换。该刀具更换装置具有:进行切削刀具的装卸的机构(刀具装卸单元);以及进行用于将切削刀具固定于主轴的前端部的螺母的装卸的机构(螺母装卸单元)。
专利文献1:日本特开2007-229843号公报
搭载于面对双轴型的切削装置的刀具更换装置对一对切削单元分别进行切削刀具的更换,因此具有对螺母进行保持而使其旋转的一对螺母旋转部。并且,在一对螺母旋转部上分别连接有用于使螺母旋转部旋转的电动机。
但是,使螺母旋转部旋转的电动机具有相当的尺寸和重量。因此,当对一对螺母旋转部分别单独地设置电动机时,刀具更换装置的尺寸和重量增大。另外,为了构成和运转刀具更换装置,需要准备和维护多个电动机,成本增大。
发明内容
本发明是鉴于该问题而完成的,其目的在于提供切削装置,其具有小型化、轻量化或低成本化的刀具更换装置。
根据本发明的一个方式,提供切削装置,其具有:卡盘工作台,其对被加工物进行保持;第1切削单元和第2切削单元,它们具有主轴,利用安装于该主轴的切削刀具对该卡盘工作台所保持的该被加工物进行切削;以及刀具更换装置,其对安装于该第1切削单元的该主轴的该切削刀具和安装于该第2切削单元的该主轴的该切削刀具进行更换,其中,该刀具更换装置具有:螺母装卸单元,其对用于将该切削刀具固定于该主轴的螺母进行紧固和取下;以及刀具装卸单元,其进行该切削刀具向该主轴的安装和该切削刀具从该主轴的取下,该螺母装卸单元具有:旋转轴部;第1螺母旋转部,其固定于该旋转轴部的一端侧,保持着用于将该切削刀具固定于该第1切削单元的该主轴的该螺母而旋转;第2螺母旋转部,其固定于该旋转轴部的另一端侧,保持着用于将该切削刀具固定于该第2切削单元的该主轴的该螺母而旋转;电动机;以及动力传递单元,其与该电动机和旋转轴部连接,向该旋转轴部传递该电动机的动力。
另外,该第1螺母旋转部的旋转轴与该第2螺母旋转部的旋转轴可以设定在同一直线上。另外,该动力传递单元可以是按照该旋转轴部的旋转速度比该电动机的旋转速度小的方式传递该动力并使该第1螺母旋转部和该第2螺母旋转部的扭矩比该电动机的扭矩大的减速器。另外,该减速器可以具有伞齿轮或准双曲面齿轮。
本发明的一个方式的切削装置具有进行切削刀具的更换的刀具更换装置。另外,刀具更换装置具有:电动机;旋转轴部,其在一端侧固定有第1螺母旋转部,在另一端侧固定有第2螺母旋转部;以及动力传递单元,其向旋转轴部传递电动机的动力。
上述刀具更换装置能够将电动机的动力经由动力传递单元和旋转轴部而传递至第1螺母旋转部和第2螺母旋转部。即,能够利用一个电动机对两个螺母旋转部进行驱动。由此,无需对第1螺母旋转部和第2螺母旋转部分别单独地设置电动机,能够实现刀具更换装置的小型化、轻量化或低成本化。
附图说明
图1是示出切削装置的立体图。
图2是示出切削单元的立体图。
图3是示出装卸单元的立体图。
图4是示出电力传递单元的立体图。
图5是示出电力传递单元的内部的立体图。
标号说明
11:被加工物;13:带;15:框架;2:切削装置;4:基台;4a:开口;4b:开口;6:盒保持台;8:盒;10:移动机构;10a:移动工作台;12:防尘防滴罩;14:卡盘工作台(保持工作台);14a:保持面;16:夹具;18:导轨;20:第1支承构造;22:轨道;24:移动机构;26:保持单元;26a:把持机构;28:轨道;30:移动机构;32:保持单元;34:第2支承构造;36a、36b:移动机构;38a、38b:切削单元;40:拍摄单元(相机);42:清洗单元;44:旋转工作台;46:喷嘴;50:刀具更换装置(刀具更换机构);52a、52b:刀具架;54a、54b:支承轴;56a、56b:保持部;58:基台;60:移动机构;62:滚珠丝杠;64:移动部件;66:支承部件;66a:上壁部;66b:侧壁部;66c:支承部;68:装卸单元(装卸机构);70:壳体;72:主轴(旋转轴);74:安装座;76:凸缘部;76a:正面;76b:凸部;78:支承轴;78a:螺纹部;78b:凹部;80:切削刀具;82:基台;82a:开口;82b:把持部;84:切刃;86:螺母;86a:开口;86b:贯通孔;90:控制部(控制单元);100:螺母装卸单元;102:电动机;102a:壳体;102b:旋转轴(输出轴);102c:滑轮部件(滑轮部);104:动力传递单元(动力传递机构);104a:壳体;104b:旋转轴;104c:滑轮部件(滑轮部);104d:贯通孔;106:旋转轴部;108:连结部件;110a、110b:螺母旋转部(螺母旋转单元);112:旋转部件;112a:正面;114:保持销;116:把持部件;116a:爪部;118:罩;120:第1轴承;122:第2轴承;124:齿轮单元;126:第1齿轮;126a:齿部;128:第2齿轮;128a:齿部;128b:支承面;130:盖部;130a:支承面;140:刀具装卸单元;142:电动机;142a:壳体;142b:滑轮部件(滑轮部);144:动力传递单元(动力传递机构);144a:壳体;144b:旋转轴;144c:滑轮部件(滑轮部);144d:贯通孔;146:旋转轴部;148:连结部件;150a、150b:刀具保持单元;152:支承部件;154a、154b:刀具把持单元;156:基台;156a:正面;158:定位销;160:把持部件;160a:爪部。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。首先,对本实施方式的切削装置的结构例进行说明。图1是示出切削装置2的立体图。
切削装置2具有对构成切削装置2的各构成要素进行支承的基台4。在基台4的前方侧的角部形成有开口4a,在该开口4a的内部设置有通过升降机构(未图示)进行升降的盒保持台6。在盒保持台6的上表面上配置有能够收纳多个被加工物11的盒8。另外,在图1中,用虚线示出盒8的轮廓。
被加工物11例如是由硅等半导体材料构成的圆盘状的晶片。被加工物11的正面侧由按照相互交叉的方式呈格子状排列的多条分割预定线(间隔道)划分成多个区域,在各区域内形成有IC(Integrated Circuit,集成电路)、MEMS(Micro Electro MechanicalSystems,微机电***)等器件。例如当通过切削装置2沿着分割预定线对被加工物11进行切削而分割时,得到分别具有器件的多个器件芯片。
在被加工物11的背面侧粘贴有由树脂等构成的直径比被加工物11大的圆形的带13。在该带13的外周部粘贴有环状的框架15,该框架15在中央部具有直径比被加工物11大的开口。被加工物11在借助带13而被框架15支承的状态下收纳在盒8中。
另外,对于被加工物11的材质、形状、构造、大小等没有限制。例如被加工物11可以是由硅以外的半导体、陶瓷、树脂、金属等材料构成的晶片等。另外,对于形成于被加工物11的器件的种类、数量、形状、构造、大小、配置等也没有限制,也可以不在被加工物11上形成器件。另外,被加工物11也可以在未支承于框架15的状态或未粘贴带13的状态下收纳在盒8中。
在开口4a的侧方按照长度方向沿着X轴方向(前后方向、加工进给方向)的方式形成有矩形状的开口4b。在开口4b的内部配置有滚珠丝杠式的移动机构10以及将移动机构10的上部的一部分覆盖的防尘防滴罩12。移动机构10具有移动工作台10a,使移动工作台10a沿着X轴方向移动。
在移动工作台10a上设置有对被加工物11进行保持的卡盘工作台(保持工作台)14。卡盘工作台14与电动机等旋转驱动源(未图示)连接,绕与Z轴方向(铅垂方向、上下方向)大致平行的旋转轴旋转。通过移动机构10使卡盘工作台14沿着X轴方向移动(加工进给)。
卡盘工作台14的上表面构成对被加工物11进行保持的保持面14a。保持面14a经由形成于卡盘工作台14的内部的吸引路(未图示)而与吸引源(未图示)连接。另外,在卡盘工作台14的周围设置有多个夹具16,这些夹具16对支承被加工物11的框架15进行把持而固定。
在开口4b的上方设置有一边维持与Y轴方向(左右方向、分度进给方向)大致平行的状态一边相互接近和远离的一对导轨18。一对导轨18分别具有从下方支承框架15的支承面以及与支承面大致垂直的侧面。一对导轨18相当于暂放被加工物11的暂放区域,将对被加工物11进行支承的框架15沿着X轴方向夹持而配置(对位)于规定的位置。
在基台4的上方按照跨越开口4b的方式配置有门型的第1支承构造20。在第1支承构造20的前表面侧(导轨18侧)沿着Y轴方向固定有轨道22。在该轨道22上借助移动机构24而连结有保持单元26。
保持单元26例如与框架15的上表面接触而对框架15进行吸附保持。另外,保持单元26通过移动机构24进行升降,并且沿着轨道22在Y轴方向上移动。保持单元26对通过一对导轨18进行了对位的框架15进行吸附保持而搬送至卡盘工作台14上。
另外,在保持单元26的开口4a侧设置有对框架15进行把持的把持机构26a。在利用把持机构26a对收纳于盒8的框架15进行把持的状态下,使保持单元26在Y轴方向上移动,从而将框架15从盒8中拉出到一对导轨18上。另外,在利用把持机构26a对配置于一对导轨18上的框架15进行把持的状态下使保持单元26在Y轴方向上移动,从而将框架15收纳在盒8中。
另外,在第1支承构造20的前表面侧沿着Y轴方向固定有轨道28。在该轨道28上借助移动机构30而连结有保持单元32。保持单元32例如与框架15的上表面接触而对框架15进行吸附保持。另外,保持单元32通过移动机构30进行升降,并且沿着轨道28在Y轴方向上移动。
在第1支承构造20的后方按照跨越开口4b的方式配置有门型的第2支承构造34。在第2支承构造34的前表面侧(第1支承构造20侧)的两侧端部固定有一对移动机构36a、36b。另外,在移动机构36a的下部设置有切削单元38a(第1切削单元),在移动机构36b的下部设置有切削单元38b(第2切削单元)。
通过移动机构36a使切削单元38a沿着Y轴方向和Z轴方向移动,从而调节切削单元38a在Y轴方向和Z轴方向上的位置。另外,通过移动机构36b使切削单元38b沿着Y轴方向和Z轴方向移动,从而调节切削单元38b在Y轴方向和Z轴方向上的位置。
图2是示出切削单元38a的立体图。切削单元38a具有圆筒状的壳体70,在该壳体70的内部收纳有圆筒状的主轴(旋转轴)72。主轴72的前端部(一端侧)露出到壳体70的外部,在该前端部固定有俯视圆形的安装座74。另外,在主轴72的基端部(另一端侧)连结有使主轴72旋转的电动机等旋转驱动源(未图示)。
安装座74具有圆盘状的凸缘部76以及从凸缘部76的正面76a的中央部突出的圆筒状的支承轴78。另外,在凸缘部76的外周部的正面76a侧设置有从正面76a突出的环状的凸部76b。凸部76b的前端面相对于正面76a大致平行地形成。
在支承轴78的外周面上形成有螺纹部78a。另外,在支承轴78的前端面的中央部形成有凹部78b。在该支承轴78上安装对被加工物11进行切削的环状的切削刀具80。切削刀具80具有:环状的基台82,其在中央部具有圆形的开口82a;以及环状的切刃84,其沿着基台82的外缘部而形成。另外,在基台82的开口82a的周围形成有向基台82的宽度方向突出的环状的把持部82b。
切刃84例如是将由金刚石等构成的磨粒利用镀镍层进行固定而形成的。不过,对于切刃84的磨粒和结合材料的材质没有限制,根据被加工物11的材质或加工内容等适当进行选择。
在支承轴78的螺纹部78a上紧固用于对切削刀具80进行固定的环状的螺母86。在螺母86的中央部形成有与支承轴78的直径对应的圆形的开口86a。在该开口86a中形成有与形成于支承轴78的螺纹部78a对应的螺纹槽。另外,在螺母86上沿着螺母86的周向大致等间隔地形成有在厚度方向上将螺母86贯通的多个贯通孔86b。
切削刀具80按照支承轴78***至基台82的开口82a的方式安装于安装座74。并且,当在切削刀具80安装于安装座74的状态下使螺母86与支承轴78的螺纹部78a螺合而紧固时,切削刀具80被凸缘部76的凸部76b的前端面与螺母86夹持。这样,将切削刀具80安装于主轴72的前端部。
另外,这里对切削单元38a的结构进行了说明,切削单元38b的结构也与切削单元38a相同。并且,安装于切削单元38a的切削刀具80和安装于切削单元38b的切削刀具80配置成相互对置。另外,切削单元38a、38b分别具有用于对被加工物11或切削刀具80提供纯水等切削液的喷嘴。
如图1所示,在与切削单元38a、38b相邻的位置分别设置有对卡盘工作台14所保持的被加工物11等进行拍摄的拍摄单元(相机)40。通过拍摄单元40获取的图像例如用于卡盘工作台14所保持的被加工物11与切削单元38a、38b的对位等。
当在将被加工物11隔着带13而配置在卡盘工作台14上并且利用夹具16对框架15进行固定的状态下,对保持面14a作用吸引源的负压时,被加工物11隔着带13而被卡盘工作台14吸引保持。并且,一边朝向被加工物11提供切削液一边使旋转的切削刀具80切入至被加工物11,从而对被加工物11进行切削。
在开口4b的侧方(开口4a的相反侧)配置有清洗单元42。清洗单元42具有在筒状的清洗空间内对被加工物11进行保持的旋转工作台44。在旋转工作台44的下部连结有使旋转工作台44以规定的速度旋转的旋转驱动源(未图示)。
在旋转工作台44的上方配置有朝向旋转工作台44所保持的被加工物11喷射清洗用的流体(例如将水和空气混合的混合流体)的喷嘴46。一边使保持着被加工物11的旋转工作台44旋转一边从喷嘴46朝向被加工物11喷射流体,从而对被加工物11进行清洗。
在利用切削单元38a、38b进行加工之后,通过保持单元32将被加工物11搬送至清洗单元42并进行清洗。然后,通过保持单元26对被加工物11进行吸引保持而搬送至一对导轨18上。并且,在利用一对导轨18进行了对位之后,保持单元26利用把持机构26a对框架15进行把持而将被加工物11收纳在盒8中。
在第2支承构造34的背面侧(后方侧)设置有对安装于切削单元38a的主轴72(参照图2)的切削刀具80和安装于切削单元38b的主轴72的切削刀具80进行更换的刀具更换装置(刀具更换机构)50。刀具更换装置50具有对多个切削刀具80进行保持而保管的一对刀具架52a、52b。刀具架52a、52b配置成沿着Y轴方向相互对置。
刀具架52a具有沿着Y轴方向配置的圆筒状的支承轴54a以及固定于支承轴54a的前端部的圆盘状的保持部56a。另外,刀具架52b具有沿着Y轴方向配置的圆筒状的支承轴54b以及固定于支承轴54b的前端部的圆盘状的保持部56b。支承轴54a、54b分别与电动机等旋转驱动源(未图示)连接,绕与Y轴方向大致平行的旋转轴旋转。
在保持部56a的正面侧(刀具架52b侧)和保持部56b的正面侧(刀具架52a侧)分别保持有多个切削刀具80。在图1中示出在保持部56a、56b上分别沿着保持部56a、56b的周向大致等间隔地保持有6个切削刀具80的例子。另外,保持部56a所保持的切削刀具80和保持部56b所保持的切削刀具80相互对置。
在刀具架52a、52b之间的区域设置有板状的基台58。基台58例如固定于设置在第2支承构造34的后方的固定部件(未图示)。基台58与水平方向(XY平面方向)大致平行地配置,在基台58的下表面侧固定有移动机构60。
移动机构60具有沿着X轴方向固定在基台58的下表面侧的滚珠丝杠62。另外,在滚珠丝杠62上螺合有长方体状的移动部件64,在移动部件64的下表面侧固定有形成为侧视“コ”字型的支承部件66。该支承部件66对进行切削刀具80和螺母86(参照图2)的装卸的装卸单元(装卸机构)68进行支承。
在滚珠丝杠62的端部连接有脉冲电动机(未图示)。当通过该脉冲电动机使滚珠丝杠62旋转时,支承部件66所支承的装卸单元68沿着滚珠丝杠62在X轴方向上移动。由此,控制装卸单元68在X轴方向上的位置。
图3是示出装卸单元68的立体图。对装卸单元68进行支承的支承部件66具有:板状的上壁部66a,其沿着水平方向固定于移动部件64的下表面侧;柱状的侧壁部66b,其从上壁部66a的后方侧的端部朝向下方突出;以及板状的支承部66c,其从侧壁部66b的下端部向前方侧突出,与上壁部66a大致平行地配置。装卸单元68通过支承部件66的支承部66c进行支承。
装卸单元68具有:螺母装卸单元100,其对进行用于将切削刀具80固定于主轴72的螺母86(参照图2)进行紧固和取下;以及刀具装卸单元140,其进行切削刀具80向主轴72的安装和切削刀具80从主轴72的取下。螺母装卸单元100和刀具装卸单元140分别在支承部件66的支承部66c上被固定。
螺母装卸单元100具有构成旋转驱动源的电动机102以及与电动机102连接的动力传递单元(动力传递机构)104。电动机102和动力传递单元104按照相互相邻的方式沿着X轴方向配置。
电动机102具有:中空的立方体状的壳体102a,其对转子、定子等构成要素进行收纳;以及旋转轴(输出轴)102b(参照图4),其与转子连接,沿着Z轴方向配置。旋转轴102b的上端部从壳体102a的上表面露出,在该上端部固定有圆盘状的滑轮部件(滑轮部)102c。当对电动机102提供电力时,旋转轴102b和滑轮部件102c绕与Z轴方向大致平行的旋转轴旋转。
动力传递单元104具有:壳体104a,其形成为中空的立方体状;以及旋转轴104b,其收纳于壳体104a中,沿着Z轴方向配置。旋转轴104b的上端部从壳体104a的上表面露出,在该上端部固定有圆盘状的滑轮部件(滑轮部)104c。
另外,在壳体104a上形成有将壳体104a左右(Y轴方向)贯通的贯通孔104d。旋转轴部106按照贯通壳体104a的方式***至该贯通孔104d中,旋转轴部106的两端部从壳体104a的两个侧面露出。另外,在图3中,示出旋转轴部106由一个圆筒状的轴构成的例子。
旋转轴部106在能够绕与Y轴方向大致平行的旋转轴旋转的状态下被保持,在壳体104a的内部与旋转轴104b连结。另外,在后文对旋转轴104b与旋转轴部106的连结机构的详细情况进行叙述。
电动机102和动力传递单元104通过由带、链条等构成的环状的连结部件108连结。连结部件108按照与电动机102的滑轮部件102c的侧面和动力传递单元104的滑轮部件104c的侧面接触的方式卷绕成俯视长圆状。通过滑轮部件102c、滑轮部件104c和连结部件108构成滑轮机构。
当对电动机102提供电力时,电动机102的旋转轴102b旋转。并且,电动机102的旋转动力经由滑轮部件102c、连结部件108和滑轮部件104c而传递至旋转轴104b,旋转轴104b绕与Z轴方向大致平行的旋转轴旋转。并且,旋转轴104b的旋转的动力传递至旋转轴部106,旋转轴部106绕与Y轴方向大致平行的旋转轴旋转。这样,电动机102的动力通过动力传递单元104而传递至旋转轴部106。
在旋转轴部106的一端侧固定有保持着用于将切削刀具80固定于切削单元38a的主轴72的螺母86(参照图2)而旋转的螺母旋转部(螺母旋转单元)110a。另外,在旋转轴部106的另一端侧固定有保持着用于将切削刀具80固定于切削单元38b的主轴72的螺母86而旋转的螺母旋转部(螺母旋转单元)110b。
当旋转轴部106旋转时,螺母旋转部110a、110b与旋转轴部106一起绕与Y轴方向大致平行的旋转轴旋转。另外,螺母旋转部110a的旋转轴和螺母旋转部110b的旋转轴沿着旋转轴部106的长度方向设定在同一直线上。
螺母旋转部110a、110b分别具有固定于旋转轴部106的前端部的圆筒状的旋转部件112。旋转部件112被弹簧等朝向与动力传递单元104相反的一侧施力,构成为通过外力的赋予而能够沿着Y轴方向移动。另外,旋转部件112具有位于与动力传递单元104相反的一侧的正面112a。
在旋转部件112上设置有从正面112a突出的四个保持销114。保持销114与螺母86(参照图2)的贯通孔86b的位置和大小对应而形成,能够***至贯通孔86b。另外,保持销114的数量根据贯通孔86b的数量而适当设定。
另外,在旋转部件112的周围沿着旋转部件112的周向大致等间隔地配置有对螺母86进行把持的多个把持部件116。把持部件116分别形成为柱状,把持部件116的基端部(一端侧)固定于旋转部件112的外周面。在图3中示出设置有从四面对螺母86的外周面进行把持的四个把持部件116的例子。
把持部件116的前端部(另一端侧)从旋转部件112的正面112a突出,在该前端部形成有朝向旋转部件112的中心侧弯曲的爪部116a。另外,把持部件116通过弹簧等朝向旋转部件112的半径方向外侧施力,构成为爪部116a能够沿着旋转部件112的半径方向移动。
另外,在旋转部件112的周围设置有形成为中空的圆筒状的罩118。旋转部件112和把持部件116的基端侧(动力传递单元104侧)收纳于罩118的内部。当将旋转部件112朝向罩118的内侧按压时,对旋转部件112施力的弹簧等收缩,将旋转部件112与多个把持部件116一起推入到罩118的内侧。
另外,当对旋转部件112进行按压而推入到罩118的内侧时,多个把持部件116的前端侧(爪部116a侧)与罩118的内壁接触而被按压,对把持部件116施力的弹簧等收缩。由此,多个把持部件116的前端侧朝向旋转部件112的半径方向内侧移动。并且,成为多个把持部件116配置成其长度方向沿着罩118的内壁的状态(闭状态)。此时,把持部件116的爪部116a例如配置于比旋转部件112的外周缘靠旋转部件112的半径方向内侧的位置。
另一方面,当解除对于旋转部件112的按压时,旋转部件112朝向罩118的外侧移动,解除把持部件116的前端侧被罩118的内壁按压的状态。由此,多个把持部件116的前端侧朝向旋转部件112的半径方向外侧移动。并且,成为多个把持部件116的前端侧配置于比闭状态时靠旋转部件112的半径方向外侧的位置的状态(开状态)。此时,把持部件116的爪部116a例如配置于比旋转部件112的外周缘靠旋转部件112的半径方向外侧的位置。
上述螺母旋转部110a、110b分别保持着螺母86而旋转。具体而言,首先按照旋转部件112的保持销114***至螺母86的贯通孔86b(参照图2)的方式使螺母86与旋转部件112的正面112a接触。当在该状态下将旋转部件112推入到罩118的内侧时,多个把持部件116成为闭状态,爪部116a与螺母86的外周面接触,从而对螺母86进行把持。
当在通过多个把持部件116对螺母86进行保持的状态下使电动机102驱动时,电动机102的动力经由动力传递单元104而传递至旋转轴部106,旋转轴部106旋转。其结果是,螺母旋转部110a、110b所具有的旋转部件112旋转,把持部件116所保持的螺母86也旋转。
利用螺母旋转部110a、110b保持着螺母86而旋转,从而在对安装于切削单元38a、38b的切削刀具80进行更换时能够自动地进行螺母86的紧固和取下。另外,在后文对切削刀具80的更换时的螺母装卸单元100的具体动作进行叙述。
如上所述,电动机102的动力通过动力传递单元104而传递至旋转轴部106。更具体而言,动力传递单元104具有通过旋转轴104b的旋转的动力而使旋转轴部106旋转的机构。图4是示出动力传递单元104的立体图,图5是示出动力传递单元104的内部的立体图。另外,在图5中,省略了动力传递单元104的壳体104a的图示。
如图4和图5所示,动力传递单元104具有在壳体104a的内部对旋转轴部106进行支承的、环状的第1轴承120和环状的第2轴承122。第1轴承120固定成在螺母旋转部110a侧围绕旋转轴部106。另外,第2轴承122固定成在螺母旋转部110b侧围绕旋转轴部106。
另外,动力传递单元104具有将动力传递单元104的旋转轴104b(参照图3)的旋转的动力转换成旋转轴部106的旋转的动力的齿轮单元124。齿轮单元124例如由固定于旋转轴104b的第1齿轮126和固定于旋转轴部106的第2齿轮128构成,在相互交叉的轴之间传递动力。
第1齿轮126在旋转轴104b(参照图3)的下端侧沿着Z轴方向连结,绕与Z轴方向大致平行的旋转轴旋转。在第1齿轮126的下端部形成有与第2齿轮128啮合的齿部126a。
第2齿轮128形成为环状,固定成在第1轴承120与第2轴承122之间围绕旋转轴部106。在第2齿轮128的与第2轴承122对置的面侧形成有与第1齿轮126的齿部126a啮合的齿部128a。另外,第2齿轮128的与第1轴承120对置的面构成对第1轴承120进行支承的支承面128b。
第1齿轮126和第2齿轮128配置成齿部126a和齿部128a相互啮合。另外,齿部126a和齿部128a构成为在旋转轴沿着Z轴方向的第1齿轮126进行旋转时,旋转轴沿着Y轴方向的第2齿轮128进行旋转。例如第1齿轮126和第2齿轮128由伞齿轮(弧齿伞齿轮、直齿伞齿轮等)或准双曲面齿轮(hypoid gear)构成。
另外,在第2轴承122的螺母旋转部110b侧设置有侧视矩形状的盖部130。盖部130的一部分***至壳体104a的内部(参照图4),覆盖壳体104a的与螺母旋转部110b对置的侧面。另外,盖部130的与第2轴承122对置的面构成对第2轴承122进行支承的支承面130a。
当通过电动机102(参照图3)的动力使动力传递单元104的旋转轴104b旋转时,第1齿轮126旋转,与第1齿轮126啮合的第2齿轮128绕与Y轴方向大致平行的旋转轴旋转。由此,固定有第2齿轮128的旋转轴部106与螺母旋转部110a、110b一起旋转。这样,旋转轴104b的旋转的动力通过齿轮单元124而传递至旋转轴部106。
另外,当使第2齿轮128的齿数大于第1齿轮126的齿数时,按照使旋转轴部106的旋转速度小于电动机102的旋转速度(旋转轴102b和旋转轴104b的旋转速度)的方式将电动机102的动力传递至旋转轴部106。即,动力传递单元104作为减速器发挥功能。在该情况下,也能够使螺母旋转部110a、110b的扭矩大于电动机102的扭矩。
另外,如图3所示,在螺母装卸单元100的后方设置有刀具装卸单元140。刀具装卸单元140具有电动机142以及与电动机142连接的动力传递单元(动力传递机构)144。电动机102和动力传递单元104按照相互相邻的方式沿着X轴方向配置。
电动机142具有中空的立方体状的壳体142a和旋转轴(未图示)。旋转轴的上端部从壳体142a的上表面露出,在该上端部固定有圆盘状的滑轮部件(滑轮部)142b。当对电动机142提供电力时,电动机142的旋转轴和滑轮部件142b绕与Z轴方向大致平行的旋转轴旋转。另外,电动机142例如可以与螺母装卸单元100的电动机102同样地构成。
动力传递单元144具有:壳体144a,其形成为中空的立方体状;以及旋转轴144b,其收纳于壳体144a,沿着Z轴方向配置。旋转轴144b的上端部从壳体144a的上表面露出,在该上端部固定有圆盘状的滑轮部件(滑轮部)144c。
另外,在壳体144a上形成有将壳体144a左右(Y轴方向)贯通的贯通孔144d。旋转轴部146按照贯通壳体144a的方式***至该贯通孔144d,旋转轴部146的两端从壳体144a的两个侧面露出。另外,动力传递单元144、旋转轴部146分别可以与例如螺母装卸单元100的动力传递单元104、旋转轴部106同样地构成。
另外,电动机142和动力传递单元144通过由带、链条等构成的环状的连结部件148连结。另外,电动机142和动力传递单元144的连结方法与螺母装卸单元100中的电动机102和动力传递单元104的连结方法相同。
在旋转轴部146的一端侧固定有进行将切削刀具80安装于切削单元38a(参照图1)和将切削刀具80从切削单元38a取下的刀具保持单元150a。另外,在旋转轴部146的另一端侧固定有进行将切削刀具80安装于切削单元38b(参照图1)和将切削刀具80从切削单元38b取下的刀具保持单元150b。
刀具保持单元150a、150b分别具有:板状的支承部件152,其形成为侧视长圆状;以及刀具把持单元154a、154b,它们固定于支承部件152的位于与动力传递单元144相反的一侧的面侧。刀具把持单元154a固定于支承部件152的一端侧,刀具把持单元154b固定于支承部件152的另一端侧。
刀具把持单元154a、154b分别具有固定于支承部件152的圆筒状的基台156。基台156具有位于与动力传递单元144相反的一侧的正面156a。另外,在基台156设置有从正面156a突出的定位销158。定位销158的前端部与形成于安装座74(参照图2)的支承轴78的凹部78b的位置和大小对应而形成,能够***至凹部78b。
在基台156的周围沿着基台156的周向大致等间隔地配置有对切削刀具80的把持部82b(参照图2)进行把持的多个把持部件160。把持部件160分别形成为柱状,把持部件160的基端部(一端侧)固定于基台156的外周面。
在图3中示出设置有从四面对切削刀具80的把持部82b的外周面进行把持的四个把持部件160的例子。把持部件160的前端部(另一端侧)从基台156的正面156a突出,在该前端部形成有朝向基台156的中心侧弯曲的爪部160a。
把持部件160的前端侧例如通过收纳于基台156的内部的移动机构(未图示)而沿着基台156的半径方向移动。该移动机构对爪部160a与切削刀具80的把持部82b(参照图2)的外周面接触而对切削刀具80进行把持的状态(闭状态)和爪部160a配置于比闭状态时靠基台156的半径方向外侧的位置而解除切削刀具80的把持的状态(开状态)进行切换。
刀具保持单元150a对安装于切削单元38a的切削刀具80和刀具架52a(参照图1)所保持的更换用的切削刀具80进行把持而保持。另外,刀具保持单元150b对安装于切削单元38b的切削刀具80和刀具架52b(参照图1)所保持的更换用的切削刀具80进行把持而保持。
在对安装于切削单元38a、38b的切削刀具80进行更换时,通过刀具保持单元150a、150b进行切削刀具80的装卸。另外,在后文对切削刀具80的更换时的刀具保持单元150a、150b的具体动作进行叙述。
另外,如图1所示,切削装置2具有对构成切削装置2的各构成要素的动作进行控制的控制部(控制单元)90。切削装置2的构成要素(移动机构10、卡盘工作台14、移动机构24、保持单元26、移动机构30、保持单元32、移动机构36a、36b、切削单元38a、38b、拍摄单元40、清洗单元42、刀具更换装置50等)分别与控制部90连接,通过控制部90对它们的动作进行控制。
例如控制部90由包含CPU等处理装置、闪存等存储装置的计算机构成。按照存储于存储装置的软件使处理装置进行动作,从而实现控制部90对各构成要素的控制。
通过使用上述切削装置2所具有的刀具更换装置50,能够自动地进行安装于切削单元38a、38b的切削刀具80的更换。以下,参照图1和图3等对切削刀具80的更换时的刀具更换装置50的动作的具体例进行说明。另外,以下作为一例,对更换安装于切削单元38a的切削刀具80时的动作进行说明。
首先,通过移动机构60使装卸单元68移动,从而使刀具保持单元150a(参照图3)所具有的刀具把持单元154b与刀具架52a所保持的一个切削刀具80(更换用的切削刀具80)对置。另外,使刀具架52a的支承轴54a与保持部56a一起旋转,从而能够变更与刀具把持单元154b对置的切削刀具80。
然后,例如通过与刀具架52a连接的移动机构(未图示)使刀具架52a沿着Y轴方向移动,从而使刀具把持单元154b与切削刀具80接近。此时,刀具把持单元154b所具有的多个把持部件160成为开状态。
并且,在更换用的切削刀具80配置于多个把持部件160的内侧的状态下,使多个把持部件160成为闭状态。由此,通过刀具把持单元154b对刀具架52a所保持的一个切削刀具80进行把持。然后,例如使刀具架52a沿着Y轴方向移动而使刀具架52a与刀具把持单元154b远离。
接着,通过移动机构60使装卸单元68沿着Y轴方向移动,经由第1支承构造20和第2支承构造34的下侧而将装卸单元68配置于与切削单元38a对置的位置。另外,在图1中,为了便于说明,在第1支承构造20和第2支承构造34的后方上侧图示出装卸单元68,但实际上装卸单元68配置于与切削单元38a、38b同等的高度,能够在第1支承构造20和第2支承构造34的下侧通过。
装卸单元68首先将螺母旋转部110a(参照图3)定位成与安装于切削单元38a的切削刀具80对置。另外,螺母旋转部110a和切削单元38a的位置关系通过移动机构36a和移动机构60进行调节。
然后,通过移动机构36a使切削单元38a朝向螺母旋转部110a移动。由此,对安装于切削单元38a的切削刀具80进行固定的螺母86(参照图2)被按压到螺母旋转部110a所具有的旋转部件112(参照图3)的正面112a。此时,螺母旋转部110a所具有的多个保持销114***至螺母86的贯通孔86b(参照图2)。
当旋转部件112被螺母86按压时,旋转部件112被推入到罩118的内侧,多个把持部件116(参照图3)成为闭状态。由此,螺母86通过多个把持部件116的爪部116a进行把持。
接着,通过电动机102(参照图3)的动力使旋转轴部106旋转,从而使螺母旋转部110a向第1方向(例如图3的箭头A所示的方向)旋转。由此,螺母旋转部110a所把持的螺母86进行旋转而松弛,从安装座74(参照图2)的支承轴78取下。
然后,使切削单元38a沿着Y轴方向移动而使螺母旋转部110a与切削单元38a远离。另外,螺母旋转部110a构成为能够维持将旋转部件112推入到罩118的内侧的状态,在将螺母86从支承轴78取下之后,也通过螺母旋转部110a进行保持。
接着,通过移动机构60使装卸单元68移动,从而使刀具保持单元150a(参照图3)的刀具把持单元154a与安装于切削单元38a的切削刀具80对置。并且,通过移动机构36a使切削单元38a朝向刀具把持单元154a移动,从而使切削刀具80与刀具把持单元154a接近。
此时,刀具把持单元154a所具有的多个把持部件160成为开状态。另外,刀具把持单元154a的定位销158***至形成于安装座74(参照图2)的支承轴78的凹部78b。由此,进行刀具把持单元154a与切削刀具80的对位。
并且,在切削刀具80配置于多个把持部件160的内侧的状态下,使多个把持部件160成为闭状态。由此,安装于切削单元38a的切削刀具80的把持部82b(参照图2)通过多个把持部件160的爪部160a进行把持。在该状态下,使切削单元38a沿着Y轴方向移动而使刀具把持单元154a与切削单元38a远离。由此,将切削刀具80从切削单元38a取下。
接着,通过电动机142(参照图3)的动力使旋转轴部146旋转180°。由此,支承部件152进行旋转,切换刀具把持单元154a的位置和刀具把持单元154b的位置。其结果是,将对更换用的切削刀具80进行保持的刀具把持单元154b配置于与切削单元38a对置的位置。
然后,通过移动机构36a使切削单元38a朝向刀具把持单元154b移动,使切削单元38a与刀具把持单元154b接近。由此,将安装座74的支承轴78***至刀具把持单元154b所保持的更换用的切削刀具80的开口82a(参照图2)。
在该状态下,使刀具把持单元154b所具有的多个把持部件160成为开状态。由此,将更换用的切削刀具80安装于主轴72的前端部。并且,使切削单元38a沿着Y轴方向移动而使刀具把持单元154b与切削单元38a远离。
接着,通过移动机构60使装卸单元68移动,将保持着螺母86(参照图2)的状态的螺母旋转部110a(参照图3)定位成与安装于切削单元38a的更换用的切削刀具80对置。并且,通过移动机构36a使切削单元38a朝向螺母旋转部110a移动。由此,将螺母旋转部110a所保持的螺母86定位于安装座74(参照图2)的支承轴78的前端部。
在该状态下,通过电动机102(参照图3)的动力使旋转轴部106旋转,从而使螺母旋转部110a向与第1方向相反的第2方向(例如图3的箭头B所示的方向)旋转。由此,螺母86进行旋转而与形成于安装座74(参照图2)的支承轴78的螺纹部78a紧固。其结果是,更换用的切削刀具80被安装座74的凸部76b与螺母86夹持而固定于切削单元38a。
另外,如上所述,当由第1齿轮126和第2齿轮128构成齿轮单元124(参照图4、图5)且使第2齿轮128的齿数大于第1齿轮126的齿数时,构成减速器。当使用具有该齿轮单元124的动力传递单元104时,能够增大螺母旋转部110a的扭矩。由此,在使螺母旋转部110a旋转而使螺母86(参照图2)与安装座74的螺纹部78a螺合时,能够将螺母86牢固地紧固。
然后,使切削单元38a沿着Y轴方向移动而使螺母旋转部110a与切削单元38a远离。此时,旋转部件112朝向罩118的外侧移动,多个把持部件116成为开状态。由此,解除多个把持部件116对螺母86的把持。
接着,通过移动机构60使装卸单元68向后方移动,将装卸单元68配置于初期位置(刀具架52a、52b之间)。并且,利用刀具架52a对刀具把持单元154a所保持的使用完的切削刀具80进行保持。这样,通过刀具更换装置50进行切削刀具80的更换。
另外,在上述中,说明了对安装于切削单元38a的切削刀具80进行更换的例子,安装于切削单元38b的切削刀具80的更换也同样地实施。在该情况下,通过刀具保持单元150b进行安装于切削单元38b的切削刀具80与刀具架52b所保管的更换用的切削刀具80的更换。另外,通过螺母旋转部110b进行用于将切削刀具80固定于切削单元38b的螺母86的装卸。
对安装于切削单元38b的切削刀具80进行更换时的、切削单元38b、螺母旋转部110b、刀具保持单元150b的动作分别与对安装于切削单元38a的切削刀具80进行更换时的、切削单元38a、螺母旋转部110a、刀具保持单元150a的动作相同。
如上所述,本实施方式的切削装置2具有进行切削刀具80的更换的刀具更换装置50。另外,刀具更换装置50具有:电动机102;旋转轴部106,其在一端侧固定有螺母旋转部110a,在另一端侧固定有螺母旋转部110b;以及动力传递单元104,其向旋转轴部106传递电动机102的动力。
上述刀具更换装置50能够将电动机102的动力经由动力传递单元104和旋转轴部106而传递至螺母旋转部110a、110b。即,能够利用一个电动机102对两个螺母旋转部110a、110b进行驱动。由此,无需对螺母旋转部110a、110b分别单独地设置电动机,能够实现刀具更换装置50的小型化、轻量化或低成本化。
另外,本实施方式的刀具更换装置50的结构可以在能够更换切削刀具80的范围内适当地变更。例如刀具更换装置50还可以具有使装卸单元68沿着Y轴方向移动的移动机构、使装卸单元68沿着Z轴方向移动的移动机构等。在该情况下,能够使用这些移动机构来控制切削刀具80的更换时的装卸单元68的位置。
另外,在本实施方式中,对刀具更换装置50设置于第2支承构造34的后方的例子进行了说明,但刀具更换装置50的配置没有限制。例如刀具架52a、52b和装卸单元68可以分别设置于第1支承构造20的前方或侧方。另外,控制装卸单元68的移动的机构也没有限制,例如可以通过与装卸单元68连接的机器人手臂等控制装卸单元68的移动。
另外,刀具架52a、52b只要能够收纳多个切削刀具80,则其结构没有限制。例如刀具架52a、52b可以具有对多个切削刀具80进行收纳,并且将更换用所选择的一个切削刀具80定位于能够安装于装卸单元68的位置的移动机构。
另外,在本实施方式中,对旋转轴部106(参照图3等)由一个轴构成的例子进行了说明,但旋转轴部106可以由在前端部固定有螺母旋转部110a的第1旋转轴(第1轴)和在前端部固定有螺母旋转部110b的第2旋转轴(第2轴)构成。在该情况下,在第1旋转轴和第2旋转轴上分别固定有与第1齿轮126(参照图5)啮合的第2齿轮128。另外,第1旋转轴和第2旋转轴例如设定在同一直线上。
除此以外,上述实施方式的构造、方法等只要不脱离本发明的目的的范围,则可以适当变更并实施。
Claims (4)
1.一种切削装置,其具有:
卡盘工作台,其对被加工物进行保持;
第1切削单元和第2切削单元,它们具有主轴,利用安装于该主轴的切削刀具对该卡盘工作台所保持的该被加工物进行切削;以及
刀具更换装置,其对安装于该第1切削单元的该主轴的该切削刀具和安装于该第2切削单元的该主轴的该切削刀具进行更换,
其特征在于,
该刀具更换装置具有:
螺母装卸单元,其对用于将该切削刀具固定于该主轴的螺母进行紧固和取下;以及
刀具装卸单元,其进行该切削刀具向该主轴的安装和该切削刀具从该主轴的取下,
该螺母装卸单元具有:
旋转轴部;
第1螺母旋转部,其固定于该旋转轴部的一端侧,保持着用于将该切削刀具固定于该第1切削单元的该主轴的该螺母而旋转;
第2螺母旋转部,其固定于该旋转轴部的另一端侧,保持着用于将该切削刀具固定于该第2切削单元的该主轴的该螺母而旋转;
电动机;以及
动力传递单元,其与该电动机和旋转轴部连接,向该旋转轴部传递该电动机的动力。
2.根据权利要求1所述的切削装置,其特征在于,
该第1螺母旋转部的旋转轴与该第2螺母旋转部的旋转轴设定在同一直线上。
3.根据权利要求1或2所述的切削装置,其特征在于,
该动力传递单元是按照该旋转轴部的旋转速度比该电动机的旋转速度小的方式传递该动力并使该第1螺母旋转部和该第2螺母旋转部的扭矩比该电动机的扭矩大的减速器。
4.根据权利要求3所述的切削装置,其特征在于,
该减速器具有伞齿轮或准双曲面齿轮。
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