CN114683172A - 刀具更换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供刀具更换装置，在将具有不同的刃厚的切削刀具安装于刀具安装座的情况下，防止切削刀具的破损、凸缘部的损伤。在切削装置中使用的刀具更换装置具有：保持部，其装卸自如地保持切削刀具的一面侧；移动部，其使保持着切削刀具的状态的保持部在主轴的轴心方向上相对于主轴相对地进退，将保持部至少定位于切削刀具的位于一面的相反侧的另一面相对于刀具安装座的凸缘部为规定的距离以下的安装位置和切削刀具远离刀具安装座的脱离位置；以及厚度信息取得部，其用于取得切削刀具的厚度的信息，保持部的安装位置根据利用厚度信息取得部取得的切削刀具的厚度来进行调整。

Description

刀具更换装置
技术领域
本发明涉及在切削装置中使用的刀具更换装置。
背景技术
为了将在正面侧形成有多个器件的硅等半导体晶片分割成各个器件芯片，利用具有环状的切削刀具的切削装置。该切削刀具是消耗品，需要根据磨损的程度等而适当更换。
例如，在操作者通过手动作业来更换切削刀具的情况下，在从固定于主轴的前端部的刀具安装座卸下使用完的切削刀具之后，将新的切削刀具安装于刀具安装座。
在安装时，首先，将刀具安装座的凸台部***于切削刀具的贯通孔。接着，在使切削刀具与刀具安装座的凸缘部抵接的状态下，使凸台部***于按压螺母，将按压螺母紧固于凸台部的外周侧面的螺纹槽。
由此，切削刀具被凸缘部和按压螺母夹持，主轴的轴心方向的位置被固定。但是，由于切削刀具的切削刃的刃厚非常薄，容易破损，因此在更换作业中需要熟练的操作者。
因此，开发了从切削刀具用的台架自动地取出新的切削刀具并安装于刀具安装座的刀具更换装置(例如，参照专利文献1)。成为刀具更换装置的更换对象的切削刀具通常是具有金属制的环状基台和固定于该环状基台的外周部的环状的切削刃的毂型的切削刀具(即，轮毂刀具)。
在使用刀具更换装置将轮毂刀具安装于刀具安装座的情况下，例如，刀具更换装置的刀具把持单元在把持着环状基台的正面侧的状态下使轮毂刀具移动，以使环状基台的背面侧与凸缘部抵接的方式将凸台部***于环状基台的贯通孔。
轮毂刀具的环状基台不取决于切削刃的品种，其厚度统一。因此，在利用刀具更换装置将轮毂刀具安装于刀具安装座的情况下，通常与切削刃的刃厚无关地使轮毂刀具移动至环状基台的背面侧与凸缘部抵接的规定位置。
但是，还存在更换不具有环状基台而由切削刃自身构成的垫圈型的切削刀具(即，无轮毂刀具)的刀具更换装置(例如，参照专利文献2)。刀具更换装置具有对无轮毂刀具进行吸引保持的治具。
在使用该刀具更换装置将无轮毂刀具安装于刀具安装座的情况下，首先，利用治具对无轮毂刀具的正面侧进行吸引保持，接着，使该治具移动直至无轮毂刀具的背面侧与凸缘部接触。但是，无轮毂刀具的刃厚例如为0.02mm至3.0mm不等。
因此，例如，在将刃厚比较薄的无轮毂刀具安装于刀具安装座之后，代替于此，在安装刃厚比较厚的无轮毂刀具的情况下，会将刃厚比较厚的无轮毂刀具过度地按压于凸缘部。在该情况下，有可能导致无轮毂刀具破损或者凸缘部损伤。
专利文献1：日本特开2007-98536号公报
专利文献2：日本特开2016-64450号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，在将具有不同的刃厚的切削刀具安装于刀具安装座的情况下，防止切削刀具的破损、凸缘部的损伤。
根据本发明的一个方式，提供一种刀具更换装置，该刀具更换装置在利用经由刀具安装座而安装于主轴的前端部的环状的切削刀具对被加工物进行切削的切削装置中使用，该刀具安装座具有：圆筒状的凸台部，其在固定于该主轴的该前端部的状态下沿该主轴的轴心方向突出并***于该切削刀具的贯通孔；以及环状的凸缘部，其位于该凸台部的基端部侧，在该凸台部的径向上比该凸台部向外侧突出，该凸缘部在该切削刀具***于该凸台部的状态下能够与该切削刀具接触，该刀具更换装置具有：保持部，其装卸自如地保持该切削刀具的一面侧；移动部，其使保持着该切削刀具的状态的该保持部在该主轴的该轴心方向上相对于该主轴相对地进退，将该保持部至少定位于该切削刀具的位于该一面的相反侧的另一面相对于该刀具安装座的该凸缘部为规定的距离以下的安装位置和该切削刀具远离该刀具安装座的脱离位置；以及厚度信息取得部，其用于取得该切削刀具的厚度的信息，该保持部的该安装位置根据利用该厚度信息取得部取得的该切削刀具的厚度来进行调整。
优选的是，该厚度信息取得部具有照相机单元、读取器或者测量单元，该照相机单元用于取得设置于该切削刀具或者收纳该切削刀具的收纳盒的识别信息的图像，该读取器用于读取该识别信息，该测量单元对该切削刀具的厚度进行测量。
另外，优选的是，在该刀具安装座上安装有与该凸缘部一起夹持该切削刀具的环状的按压凸缘，该按压凸缘具有：中央孔，其***至该凸台部；以及贯通孔，其设置于该中央孔的外侧，从该按压凸缘的一面侧贯通至该按压凸缘的另一面侧，该保持部对该贯通孔中的在该按压凸缘的一面侧露出的开口进行吸引保持，从而经由该按压凸缘而利用该按压凸缘的另一面侧对该切削刀具进行吸引保持。
另外，优选的是，该切削刀具具有：环状的基台部，其被该保持部保持；以及环状的磨具部，其固定于该基台部的外周部，该保持部对该基台部的一面侧进行吸引保持，从而对该切削刀具进行吸引保持。
本发明的一个方式的刀具更换装置具有：保持部，其装卸自如地保持切削刀具的一面侧；移动部，其使保持着切削刀具的状态的保持部在主轴的轴心方向上相对于主轴相对地进退，将保持部至少定位于安装位置和脱离位置；以及厚度信息取得部，其取得切削刀具的厚度的信息。
保持部的安装位置根据由厚度信息取得部取得的切削刀具的厚度来调整。因此，即使在将具有不同的刃厚的切削刀具安装于刀具安装座的情况下，也能够防止切削刀具的破损、凸缘部的损伤。
附图说明
图1是第1实施方式的切削装置的立体图。
图2是切削单元的分解立体图。
图3是切削单元的局部剖面侧视图。
图4是刀具更换单元的立体图。
图5是更换机构的侧视图。
图6是刀具存放部的立体图。
图7的(A)是示出安装具有第1厚度的切削刀具的情形的图，图7的(B)是示出安装具有第2厚度的切削刀具的情形的图。
图8的(A)是图7的(A)的局部放大图，图8的(B)是图7的(B)的局部放大图。
图9的(A)是示出取得识别信息的图像的情形的图，图9的(B)是示出取得切削刃的厚度的图像的情形的图。
图10是第2实施方式的切削单元的分解立体图。
图11是第2实施方式的切削单元的局部剖面侧视图。
图12是第3实施方式的切削单元的分解立体图。
图13是第3实施方式的切削单元的局部剖面侧视图。
图14是第4实施方式的切削单元的分解立体图。
图15是第4实施方式的切削单元的局部剖面侧视图。
标号说明
2：切削装置；4：基台；4a、4b：开口；6：升降机；6a：升降台；8：盒；8a：支承板；10：清洗单元；11：被加工物；12：旋转工作台；13：切割带；14：导轨；15：框架；16：工作台罩；17：被加工物单元；18：防尘防滴罩；20：卡盘工作台；20a：夹具单元；22：修整工作台；24：罩部件；26、100、112、120：切削单元；28：主轴壳体；30：主轴；30a：前端部；30b：轴心方向；30c：螺纹孔；30d：垫圈；30e：螺钉；32：刀具安装座；32a：第1凸台部；32b：第2凸台部(凸台部)；32c：凸缘部；32d：凹部；32e：第3凸台部；32f：承受部；32g：流路；32h：螺纹槽；34、114：切削刀具；34a：贯通孔；34b：另一面；34c：一面；34d：厚度；34d1：第1厚度；34d2：第2厚度；36：按压凸缘；36a：突出部；36b：中央孔；36c：凸缘面；36d：环状面；36e：贯通孔；36e1：开口；36f：环状面；38：旋转接头；38a：凸台部；38b：环状槽；38c：吸引路；40：电磁阀；42：吸引源；44：门部；46：第1搬送单元；46a：吸附单元；46b：把持机构；48：第2搬送单元；48a：吸附单元；50：刀具更换装置；52：刀具更换单元；54：基板；56：升降机构；58：第1支承件；60：多关节型机器人；62：第1旋转机构；62a：第1臂；64：第2旋转机构；64a：第2臂；66：第3旋转机构；68：托架；70：移动部；72：更换机构；72a：壳体；72b：旋转轴；74：保持治具(保持部)；74a1、74a2：安装位置；76：刀具存放部；78：存放板；78a：上表面；78b：第1凹部；78c：第2凹部；78d：突起部；80：收纳盒；80a：突起部；82：旋转轴；84：环形照明；86：照相机单元(厚度信息取得部)；88：识别信息；90：控制单元；94：照相机单元(厚度信息取得部)；94a：读取器(厚度信息取得部)；96：照相机单元(测量单元)；102：按压螺母；102a：内螺纹；102b：环状槽；104：螺母保持部；106：爪部；108：旋转轴；110：驱动部；116：基台部；116a：突出部；116b：贯通孔；116c：凸缘面；116d：环状面；116e：环状面；118：磨具部；118a：贯通孔；118b：第2面；118c：第1面；118d：厚度。
具体实施方式
参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。图1是第1实施方式的切削装置2的立体图。图1所示的X轴方向(加工进给方向)、Y轴方向(分度进给方向)以及Z轴方向(铅垂方向、上下方向)是相互垂直的方向。
另外，在图1中，用功能块表示结构要素的一部分。切削装置2具有对各结构要素进行支承的基台4。在基台4的角部设置有通过升降机构(未图示)进行升降的升降机6。
在升降机6的升降台6a的上表面载置有盒8。在盒8中沿着盒8的高度方向以规定的间隔配置有能够分别对1个被加工物11进行支承的多对支承板8a。
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。在被加工物11的一面侧粘贴有具有比被加工物11的直径大的直径的圆形的切割带13的中央部。
另外，在切割带13的外周部粘贴有金属制的环状的框架15的一个面。被加工物11以隔着切割带13而被框架15支承的被加工物单元17的形态收纳于盒8。
在与升降机6在X轴方向的一方相邻的区域形成有圆形的开口4a。在开口4a中配置有用于对切削后的被加工物11进行清洗的清洗单元10。清洗单元10具有旋转工作台12。
在旋转工作台12的上方配置有用于喷射纯水等液体与空气混合而成的气液混合流体的喷嘴(未图示)。在清洗单元10的上方设置有一对导轨14。
一对导轨14通过未图示的驱动机构以沿着Y轴方向相互接近或远离的方式移动。通过一对导轨14来调整被加工物单元17的Y轴方向的位置。
在与导轨14在Y轴方向的一侧相邻的位置形成有具有沿着X轴方向的长边部的矩形状的开口4b。在开口4b中设置有矩形状的工作台罩16。
在工作台罩16的X轴方向上的两侧设置有能够沿X轴方向伸缩的防尘防滴罩18。在工作台罩16的上方设置有用于对被加工物单元17进行吸引保持的卡盘工作台20。
卡盘工作台20的上表面作为利用由喷射器等吸引源(未图示)产生的负压来吸引并保持被加工物单元17的保持面而发挥功能。在工作台罩16上设置有用于夹持被加工物单元17的框架15的一对夹具单元20a。
另外，在工作台罩16上设置有一对修整工作台22。在各修整工作台22上吸引保持有用于对切削刀具34(后述)进行修整的修整板(未图示)。
在卡盘工作台20的下部设置有用于使卡盘工作台20绕与Z轴方向大致平行的旋转轴进行旋转的电动机等旋转驱动源(未图示)。在旋转驱动源的下部设置有使旋转驱动源和卡盘工作台20沿X轴方向移动的滚珠丝杠式的X轴移动机构(加工进给单元)(未图示)。
开口4b中的在Y轴方向上与一对导轨14相邻的区域是进行被加工物11的搬入和搬出的搬入搬出区域。开口4b中的相对于搬入搬出区域位于X轴方向的一侧的区域是进行被加工物11的切削的切削区域。
在切削区域的上方设置有由金属等形成的长方体状的罩部件24。在被罩部件24覆盖的空间中配置有一对切削单元26。各切削单元26与滚珠丝杠式的Z轴移动机构(切入进给机构)(未图示)连结。
另外，Z轴移动机构与滚珠丝杠式的Y轴移动机构(分度进给机构)(未图示)连结。各切削单元26通过Z轴移动机构而沿着Z轴方向移动，并通过Y轴移动机构而沿着Y轴方向移动。这里，使用图2和图3对切削单元26进行说明。
图2是第1实施方式的切削单元26的分解立体图，图3是切削单元26的局部剖面侧视图。切削单元26具有筒状的主轴壳体28。
在主轴壳体28内以能够旋转的方式收纳有圆柱状的主轴30的一部分。在主轴30的基端部设置有伺服电动机等旋转驱动源(未图示)。
主轴30的前端部30a从主轴壳体28突出。在前端部30a固定有刀具安装座32。刀具安装座32具有第1凸台部32a，在第1凸台部32a的内侧形成有与前端部30a嵌合的孔部。
刀具安装座32具有在主轴30的轴心方向30b(即，Y轴方向)上向与第1凸台部32a相反的一侧突出的圆筒状的第2凸台部32b(凸台部)。第2凸台部32b向形成于环状的切削刀具34(在本实施方式中为无轮毂刀具)的贯通孔34a***。
在第2凸台部32b的基端部侧且在第2凸台部32b的径向上比第2凸台部32b靠外侧的位置设置有环状的凸缘部32c。当将第2凸台部32b向切削刀具34***时，凸缘部32c能够与切削刀具34的另一面34b接触。
在第2凸台部32b的径向上，在第2凸台部32b与凸缘部32c之间形成有环状的凹部32d。凹部32d作为承受后述的按压凸缘36的环状的突出部36a的承受部而发挥功能。
在第2凸台部32b的径向上的比第2凸台部32b靠内侧的位置以从第2凸台部32b进一步突出的方式形成有第3凸台部32e。在第3凸台部32e的内侧形成有用于承受垫圈30d的环状的承受部32f。
在将垫圈30d配置于承受部32f的状态下，将螺钉30e***于第3凸台部32e的内侧。如果将螺钉30e的轴部紧固于前端部30a的螺纹孔30c，则承受部32f经由垫圈30d而被螺钉30e的头部按压，从而刀具安装座32固定于主轴30的前端部30a。
在第2凸台部32b上***有圆环状的按压凸缘36的中央孔36b。中央孔36b在按压凸缘36的径向上形成于比环状的突出部36a靠内侧的位置。
在比突出部36a靠外侧的位置形成有环状的凸缘面36c(按压凸缘36的另一面)。另外，在与突出部36a和凸缘面36c相反的一侧设置有环状面36d(按压凸缘36的一面)。
多个贯通孔36e的各开口36e1在环状面36d上露出。多个贯通孔36e以从凸缘面36c分别贯通至环状面36d的方式沿按压凸缘36的周向大致等间隔地设置。
在使凸缘面36c与位于与另一面34b相反的一侧的切削刀具34的一面34c面对的状态下，当使负压作用于环状面36d时，负压经由贯通孔36e而传递至凸缘面36c。当一面34c侧被凸缘面36c吸引保持时，凸缘面36c与一面34c接触。
经由按压凸缘36而被吸引保持的切削刀具34与按压凸缘36一起配置于刀具安装座32。在配置于刀具安装座32之后，位于突出部36a与中央孔36b之间的按压凸缘36的环状面36f被吸引保持于刀具安装座32侧。
在刀具安装座32的径向上比凹部32d靠内侧的位置形成有位于流路32g的一端部的开口，在第1凸台部32a的外周侧面形成有位于该流路32g的另一端部的开口。
在刀具安装座32固定于前端部30a的状态下，设置于主轴壳体28的前端部的圆筒状的凸台部38a位于第1凸台部32a的外周部。在凸台部38a的内周部的整周范围内形成有环状槽38b。
在环状槽38b中的与凸台部38a的顶部对应的位置连接有吸引路38c。吸引路38c经由电磁阀40而与喷射器等吸引源42连接。
凸台部38a、第1凸台部32a、主轴30等构成旋转接头38。当使电磁阀40为打开状态时，负压经由吸引路38c和环状槽38b而作用于流路32g。
通过该负压将按压凸缘36的环状面36f吸引于刀具安装座32，切削刀具34被按压凸缘36和凸缘部32c夹持。这样，切削刀具34安装于主轴30的前端部30a。
这里，返回图1，对切削装置2的其他结构要素进行说明。在罩部件24的搬入搬出区域侧的侧面设置有门部44。在门部44为打开状态时，卡盘工作台20能够相对于罩部件24的内部(即，切削室)进出。
在基台4的上方以不与罩部件24发生干涉的方式设置有第1搬送单元46。第1搬送单元46能够通过第1水平方向移动机构(未图示)沿着X轴和Y轴方向移动。
第1搬送单元46具有长度部沿着Z轴方向配置的气缸。在构成气缸的杆的下端部设置有吸附单元46a。吸附单元46a具有俯视时呈大致十字形状的支承部件和设置于支承部件的下表面侧的多个吸附头(未图示)。
吸附单元46a例如对被加工物单元17的框架15进行吸附。在支承部件的升降机6侧的一端部设置有能够把持框架15的一部分的把持机构46b。
在第1搬送单元46的上方设置有第2搬送单元48的臂部。第2搬送单元48能够通过第2水平方向移动机构(未图示)沿着X轴和Y轴方向移动。
第2搬送单元48也具有长度部沿着Z轴方向配置的气缸。在构成气缸的杆的下端部设置有吸附单元48a。吸附单元48a具有俯视时呈大致十字形状的支承部件和设置于支承部件的下表面侧的多个吸附头(未图示)。
这里，对使用切削装置2对被加工物11进行切削的步骤进行简单说明。首先，第1搬送单元46在利用把持机构46b把持着框架15的状态下从盒8向一对导轨14拉出被加工物单元17。
在利用一对导轨14调整了被加工物单元17的Y轴方向的位置之后，第1搬送单元46利用吸附单元46a吸附框架15，向位于搬入搬出区域的卡盘工作台20搬送被加工物单元17。
然后，卡盘工作台20在对被加工物11的背面侧进行吸引保持的状态下向切削区域移动。在进行对准等之后，通过使卡盘工作台20与切削单元26相对地沿X轴方向移动，利用旋转的切削刀具34对被加工物11进行切削。
在切削后，卡盘工作台20再次返回到搬入搬出区域。然后，第2搬送单元48利用吸附单元48a吸附框架15，从卡盘工作台20向清洗单元10搬送被加工物单元17。
旋转工作台12在吸引保持着被加工物11的背面侧的状态下进行旋转，并且从喷嘴向被加工物11的正面侧喷射气液混合流体，由此对被加工物11进行清洗。然后，使被加工物11干燥。
在清洗和干燥之后，第1搬送单元46利用吸附单元46a吸附框架15，将被加工物单元17向一对导轨14搬送。之后，利用把持机构46b将被加工物单元17向盒8压入。
伴随着进行多个被加工物11的切削，切削刀具34磨损，因此需要更换切削刀具34。本实施方式的切削装置2具有用于更换垫圈型的切削刀具34的刀具更换装置50。
刀具更换装置50具有进行切削刀具34的搬送、更换等的刀具更换单元52(参照图4)。图4是刀具更换单元52的立体图。刀具更换单元52具有位置相对于基台4固定的基板54。
在基板54上设置有升降机构56。升降机构56例如具有设置于基板54的下部的电动机(未图示)和与电动机的旋转轴连结的驱动滑轮(未图示)。
在基板54的上部设置有从动滑轮(未图示)。在驱动滑轮和从动滑轮上架设有1条齿形无端带(未图示)，该齿形无端带的一部分与金属制的第1支承件58连结。
第1支承件58伴随着升降机构56的动作而沿着Z轴方向上下移动。另外，升降机构56也可以是滚珠丝杠式。在第1支承件58上安装有多关节型机器人60。
多关节型机器人60具有第1旋转机构62，该第1旋转机构62具有旋转轴与Z轴方向大致平行地配置的电动机等旋转驱动源。在第1旋转机构62的旋转轴上安装有第1臂62a的一端部。
在第1臂62a的另一端部安装有第2旋转机构64。第2旋转机构64具有旋转轴与Z轴方向大致平行地配置的电动机等旋转驱动源。在第2旋转机构64的旋转轴上安装有第2臂64a的一端部。
在第2臂64a的另一端部安装有第3旋转机构66。第3旋转机构66具有旋转轴与Z轴方向大致平行地配置的电动机等旋转驱动源。在第3旋转机构66的旋转轴上安装有金属制的托架68。
在托架68上固定有用于更换切削刀具34的更换机构72。升降机构56和多关节型机器人60构成使该更换机构72移动的移动部70。图5是更换机构72的侧视图。
更换机构72具有大致圆筒状的壳体72a。在壳体72a的内部收纳有用于使壳体72a绕位于圆筒的大致中心的旋转轴线72b进行旋转的电动机等旋转驱动源(未图示)。
在壳体72a的侧面以夹着旋转轴线72b的方式配置有一对保持治具74(保持部)。各保持治具74能够装卸自如地保持切削刀具34的一面34c侧。
保持治具74具有由金属等形成的有底圆筒状的框体。在框体内部的开口部附近配置有在装卸按压凸缘36时使用的圆环状的唇部(未图示)。该唇部由橡胶、树脂、弹性体等弹性材料形成。
在唇部的正面沿着唇部的周向形成有多个第1开口(未图示)。各第1开口与第1流路(未图示)和第2流路(未图示)连接，该第1流路与喷射器等吸引源(未图示)连接，该第2流路与喷射空气的空气提供源(未图示)连接。
在第1流路和第2流路中分别设置有电磁阀(未图示)，当使第1流路为打开状态，使第2流路为关闭状态时，向第1开口传递负压。例如，按压凸缘36通过该负压而被唇部吸引保持。
与此相对，当使第1流路为关闭状态，使第2流路为打开状态时，从第1开口喷射空气。空气的喷射例如在使按压凸缘36从唇部分离时使用。
另外，在框体的内周侧面与唇部的外周侧面之间设置有由金属等形成的环状的非接触吸引部(未图示)。在非接触吸引部的外周侧面沿着非接触吸引部的周向形成有多个第2开口(未图示)。
各第2开口经由第3流路(未图示)而与上述的空气提供源(未图示)连接。在第3流路中也设置有电磁阀(未图示)。当使第3流路为打开状态而从各第2开口喷射空气时，形成回旋流，根据伯努利定理，在回旋流的回旋中心附近产生负压。
这样形成的负压在经由按压凸缘36而利用保持治具74对配置于刀具存放部76(参照图6)的切削刀具34进行吸引保持时利用。图6是刀具存放部76的立体图。
刀具存放部76具有圆盘状的存放板78。本实施方式的存放板78由使可见光透过的大致透明的材料(例如丙烯酸树脂)形成。
在存放板78的上表面78a侧沿着存放板78的周向形成有用于分别对收纳盒80进行收纳的多个第1凹部78b。在各第1凹部78b中配置有大致透明的树脂制的收纳盒80。
另外，在图6中，为了方便，省略了1个收纳盒80。在收纳盒80的中央部形成有圆盘状的突起部80a，通过在该突起部80a中配置切削刀具34的贯通孔34a，针对1个收纳盒80收纳1个切削刀具34。
另外，在上表面78a侧形成有用于收纳按压凸缘36的第2凹部78c。第2凹部78c是圆环状的凹部，在凹部的中央部设置有***于按压凸缘36的中央孔36b的圆柱状的突起部78d。
在第2凹部78c中以环状面36d朝向上方的方式收纳有按压凸缘36。存放板78的中央部的下表面侧与旋转轴82连接。在比旋转轴82靠外侧的位置且存放板78的下方配置有环形照明84。
在环形照明84的贯通孔的下方以朝向上方的方式配置有照相机单元(厚度信息取得部)86。照相机单元86具有物镜、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(Charge-Coupled Device：电荷耦合器件)图像传感器等拍摄元件。照相机单元86取得设置于收纳盒80或切削刀具34的识别信息88的图像。
识别信息88由条形码、二维码、文字、图形、记号等构成。在图6所示的例子中，识别信息88设置于收纳盒80，但识别信息88也可以设置于切削刀具34(参照图9的(A))。
另外，识别信息88可以直接打印在收纳盒80或切削刀具34上，也可以将打印有识别信息88的密封件粘贴在收纳盒80或切削刀具34上。
切削刀具34例如通过在金属、陶瓷、树脂等结合材料中混合金刚石、cBN(cubicboron nitride：立方氮化硼)等磨粒而形成。因此，在切削刀具34的表面形成有由磨粒引起的凹凸。
与此相对，收纳盒80的表面与切削刀具34的表面相比凹凸较小。因此，与在切削刀具34的表面设置识别信息88的情况相比，在收纳盒80的表面设置识别信息88的方法能够通过照相机单元86更准确地取得识别信息88的图像。
识别信息88例如包含切削刀具34的厚度34d(参照图3)、外径、内径、磨粒的种类、磨粒的粒度、集中度、粘合的种类、序列号、确定所收纳的收纳盒80的信息等。
切削装置2的控制单元90(参照图1)分析并读取由照相机单元86取得的图像，从而取得例如设定为10μm至5mm的各种值的切削刀具34的厚度34d的信息。
控制单元90例如由计算机构成，包含以CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)为代表的处理器(处理装置)、DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)、SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等主存储装置、以及闪存、硬盘驱动器、固态驱动器等辅助存储装置。
在辅助存储装置中存储有包含规定的程序的软件。通过按照该软件使处理装置等进行动作，实现控制单元90的功能。辅助存储装置还存储有用于根据由照相机单元86取得的图像来读取切削刀具34的厚度34d的信息等的程序。
用于读取厚度34d的信息等的程序例如在识别信息88由一维码、二维码等构成的情况下，对这些代码进行解码。另外，该程序也可以在识别信息88由文字构成的情况下执行光学字符识别(OCR：Optical Character Recognition)。
控制单元90还对升降机6、清洗单元10、导轨14、卡盘工作台20、切削单元26、第1搬送单元46、第2搬送单元48、刀具更换装置50等的动作进行控制。
控制单元90使切削单元26的Y轴移动机构、升降机构56、多关节型机器人60等进行动作，从而保持治具74至少被定位于安装位置和脱离位置。
保持治具74的安装位置是指，在切削刀具34的另一面34b相对于刀具安装座32的凸缘部32c为规定的距离以下时的、对切削刀具34进行吸引保持的保持治具74的位置(参照图7的(A)、图7的(B)、图8的(A)以及图8的(B))。
例如，在保持治具74位于安装位置时，切削刀具34的另一面34b与刀具安装座32的凸缘部32c接触。另外，也可以为，在保持治具74位于安装位置时，在另一面34b与凸缘部32c之间形成有微小的(例如，大约0.1mm至1.0mm左右的)间隙。
另外，保持治具74的脱离位置是指，在切削刀具34位于远离刀具安装座32的位置时的、对切削刀具34进行吸引保持的保持治具74的位置(例如，参照图9的(A))。
例如，在保持治具74位于脱离位置时，切削刀具34的另一面34b位于在轴心方向30b上从第3凸台部32e的前端部分离规定的距离的位置。接着，对利用保持治具74来更换切削刀具34的步骤进行说明。
在更换切削刀具34之前，首先，设定保持治具74的安装位置(示教工序)。在示教工序中，例如利用设置于切削装置2的光学照相机(未图示)，操作者一边观察保持治具74的位置一边设定安装位置的空间坐标。
具体而言，在经由按压凸缘36而利用保持治具74对具有规定的厚度34d的切削刀具34进行吸引保持的状态下，使切削单元26与保持治具74沿着Y轴方向(轴心方向30b)相对地进退，由此决定安装位置，并将该安装位置的空间坐标存储于控制单元90。
另外，上述的观察、进退、决定等利用设置于切削装置2的未图示的显示输入装置(例如，触摸面板)来进行。在示教工序之后，在适当的时期进行切削刀具34的更换(更换工序)。
在更换工序中，首先，利用照相机单元86取得新的切削刀具34的厚度34d的信息等(参照图6)。接着，利用移动部70使更换机构72移动到刀具存放部76上，经由按压凸缘36而利用一个保持治具74对新的切削刀具34进行吸引保持。
接着，使更换机构72经由门部44向罩部件24的内部移动，使与一个保持治具74不同的另一个保持治具74与安装于刀具安装座32的按压凸缘36对置。
然后，以使主轴30接近另一个保持治具74的方式通过Y轴移动机构使切削单元26移动，利用另一个保持治具74对安装于刀具安装座32的按压凸缘36和使用完的切削刀具34进行吸引保持。另外，此时，与旋转接头38连接的电磁阀40处于关闭状态。
在利用另一个保持治具74对使用完的切削刀具34进行吸引保持之后，使切削单元26移动(后退)以使另一个保持治具74沿着Y轴方向远离刀具安装座32。由此，另一个保持治具74相对于刀具安装座32和主轴30相对地移动并向脱离位置移动。
接着，在使更换机构72绕旋转轴线72b旋转180度之后，使切削单元26移动(前进)以使一个保持治具74沿着Y轴方向接近刀具安装座32。由此，一个保持治具74相对于刀具安装座32和主轴30相对地移动并向安装位置移动。
另外，在更换工序中，也可以不更换已经安装于刀具安装座32的按压凸缘36而仅更换切削刀具34。具体而言，首先，在利用一个保持治具74对使用完的切削刀具34和按压凸缘36进行吸引保持的状态下，使该一个保持治具74向刀具存放部76移动。
然后，在将使用完的切削刀具34配置于空的收纳盒80之后，经由按压凸缘36而利用一个保持治具74对新的切削刀具34进行吸引保持。之后，将一个保持治具74配置于安装位置。这样，也能够更换切削刀具34。
一个保持治具74的安装位置根据新的切削刀具34的厚度34d来调整。图7的(A)是示出将具有第1厚度34d1的新的切削刀具34安装于刀具安装座32的情形的图。
第1厚度34d1比在示教工序中使用的切削刀具34的厚度34d大。在该情况下，控制单元90根据厚度34d、34d1的差值而减少切削单元26的前进量，由此调整一个保持治具74的安装位置。
因此，即使在将具有与所设定的厚度34d不同的第1厚度34d1的新的切削刀具34安装于刀具安装座32的情况下，也能够防止新的切削刀具34的破损、凸缘部32c的损伤。
图7的(B)是示出将具有第2厚度34d2的新的切削刀具34安装于刀具安装座32的情形的图。第2厚度34d2比在示教工序中使用的切削刀具34的厚度34d小。
在该情况下，控制单元90根据厚度34d、34d2的差值而增加切削单元26的前进量，由此调整一个保持治具74的安装位置。因此，能够防止新的切削刀具34的破损、凸缘部32c的损伤，并且能够将新的切削刀具34和按压凸缘36适当地配置于刀具安装座32。
图8的(A)是图7的(A)的局部放大图，图8的(B)是图7的(B)的局部放大图。如图8的(A)所示，在将具有比较厚的第1厚度34d1的切削刀具34安装于刀具安装座32的情况下，控制单元90将保持治具74的前端部配置于安装位置74a1(参照图8的(B))。
与此相对，在将具有比较薄的第2厚度34d2的切削刀具34安装于刀具安装座32的情况下，如图8的(B)所示，控制单元90将保持治具74的前端部配置于比安装位置74a1靠近凸缘部32c的安装位置74a2。
接着，对切削刀具34的厚度信息的取得方法的变形例进行说明。图9的(A)是示出利用与刀具存放部76的照相机单元86不同的照相机单元(厚度信息取得部)94取得设置于切削刀具34的识别信息88的图像的情形的图。
照相机单元94例如固定于基台4上的任意的位置。当使一面34c侧经由按压凸缘36而被保持治具74吸引保持的切削刀具34的另一面34b与照相机单元94相对时，照相机单元94能够取得设置于另一面34b的识别信息88的图像。
另外，照相机单元94也可以是操作者能够手持的便携型。在该情况下，操作者通过使照相机单元94接近刀具存放部76，能够通过照相机单元94取得设置于收纳盒80或者切削刀具34的识别信息88的图像。
另外，照相机单元94也可以设置于刀具更换单元52的更换机构72。在该情况下，在保持治具74接近配置于刀具存放部76的切削刀具34时，能够通过照相机单元94取得设置于收纳盒80或者切削刀具34的识别信息88的图像。
但是，在刀具存放部76的旋转轴82沿着与Z轴方向大致垂直的规定的朝向配置的情况下，也可以使用物镜(未图示)的光轴以沿着该规定方向的方式配置的照相机单元86取得识别信息88的图像。
图9的(B)是示出在其他变形例中，利用照相机单元(测量单元)96取得切削刀具34的厚度34d的图像的情形的图。照相机单元96可以固定于基台4上的任意的位置。另外，照相机单元96也可以是操作者能够手持的便携型。
例如，如图9的(B)所示，如果以切削刀具34的中心轴与照相机单元96的物镜(未图示)的光轴大致垂直的方式调整保持治具74和照相机单元96的位置，在切削刃的侧面配置照相机单元96，则能够取得切削刃的图像。
通过安装在控制单元90中的规定的程序对所取得的图像进行图像处理。预先确定与1个像素对应的实际的长度，通过规定的程序将切削刀具34的厚度方向的像素数转换为实际的长度来计算厚度34d。
另外，作为测量单元，也可以使用具有1个或2个传感器头的反射型激光位移计(未图示)来代替照相机单元94、96。传感器头具有射出激光束的半导体激光器。另外，传感器头具有接收向测量对象照射的激光束的反射光的受光元件。
例如，以将切削刀具34夹在中间而相互对置的方式配置2个传感器头，从2个传感器头之间的距离减去从一个传感器头至另一个面34b的距离和从另一个传感器头至一个面34c的距离，由此计算厚度34d。
另外，厚度34d的计算也可以通过设置于反射型激光位移计的处理器来进行。另外，切削刀具34的厚度34d的信息的取得并不限定于基于照相机单元86、94、96的图像取得、基于激光位移计的厚度测量。
例如，在识别信息88是条形码或者二维码的情况下，也可以使用读取器(扫描仪)94a作为厚度信息取得部来读取识别信息88(参照图9的(A))。读取器94a具有光源、接收来自光源的反射光的线传感器或区域传感器、以及对由该传感器接收到的信号进行解码的处理器。
另外，在识别信息88是条形码的情况下，读取器94a也可以具有：光源，其能够照射激光束；多面镜，其扫描激光束；传感器，其接收反射光；以及处理器，其对由该传感器接收到的信号进行解码。
另外，例如，在存储有厚度34d的信息的IC(Integrated Circuit：集成电路)标签、RFID(radio frequency identifier：射频识别)标签等设置于切削刀具34的情况下，也可以使用从IC标签、RFID标签读取信息的IC读取器、RFID读取器等非接触型的读取器(厚度信息取得部)94a来代替照相机单元86、94、96。
接着，对第2实施方式进行说明。图10是第2实施方式的切削单元100的分解立体图，图11是第2实施方式的切削单元100的局部剖面侧视图。切削单元100不具有旋转接头38。
在切削单元100中，不利用基于负压的吸引，而在形成于刀具安装座32的第3凸台部32e的螺纹槽32h中紧固在内周侧面形成有内螺纹102a的按压螺母102，从而利用按压凸缘36和凸缘部32c来夹持切削刀具34。
由此，在主轴30的前端部30a安装切削刀具34。在第2实施方式中，也与第1实施方式同样地，控制单元90根据与所设定的厚度34d的差值来调整保持治具74的安装位置。由此，能够防止切削刀具34的破损、凸缘部32c的损伤。
在按压螺母102的外周侧面形成有在把持按压螺母102时利用的环状槽102b。按压螺母102通过更换机构72的螺母保持部104(参照图4、图5)而进行旋转。
如图4和图5所示，螺母保持部104具有用于保持按压螺母102的外周部的4个爪部106。各爪部106的基端部与旋转轴108连结。
旋转轴108与电动机等驱动部110连结，如果使驱动部110进行动作，则各爪部106绕旋转轴108进行旋转。旋转轴108在图5所示的一个方向上也能够向与一个方向相反的另一方向进行旋转。
例如，当使螺母保持部104向一个方向进行旋转时，按压螺母102紧固于第3凸台部32e，当使螺母保持部104向另一方向进行旋转时，按压螺母102被从第3凸台部32e拆卸。
接着，对第3实施方式进行说明。图12是第3实施方式的切削单元112的分解立体图，图13是第3实施方式的切削单元112的局部剖面侧视图。
第3实施方式的切削单元112不具有垫圈型的切削刀具34而具有轮毂型的切削刀具114。这一点与第1实施方式不同。切削刀具114具有由铝合金等金属形成的圆环状的基台部116。
基台部116具有与突出部36a对应的环状的突出部116a。在基台部116的径向上比突出部116a靠内侧的位置形成有贯通孔116b。在贯通孔116b中***有刀具安装座32的第2凸台部32b。
在基台部116的径向上，在突出部116a的外侧形成有环状的凸缘面116c。作为切削刃发挥功能的圆环状的磨具部118在其贯通孔118a的缘部与突出部116a的外周部接触并且第1面118c与凸缘面116c接触的状态下通过粘接剂固定于基台部116。
这样，在第3实施方式中，通过将磨具部118固定于基台部116的外周部，基台部116和磨具部118被一体化。但是，在基台部116上未形成贯通孔36e。
当利用保持治具74对位于与突出部116a和凸缘面116c相反的一侧的环状面116d(即，切削刀具114的一面)侧进行吸引保持时，切削刀具114被保持治具74吸引保持。
在将保持治具74所吸引保持的切削刀具114配置于刀具安装座32的情况下，例如以使突出部116a进入凹部32d，位于第1面118c的相反侧的第2面118b(即，切削刀具114的另一面)与凸缘部32c接触的方式调整保持治具74的安装位置。
接着，通过旋转接头38将位于突出部116a的内侧的环状面116e向刀具安装座32侧吸引，从而将切削刀具114安装于刀具安装座32。
磨具部118的厚度118d是从第2面118b至第1面118c的长度。基台部116的厚度在哪个切削刀具114中都大致恒定，但磨具部118的厚度118d例如被设定为10μm至5mm的各种值。
在第3实施方式中，在将吸引保持着新的切削刀具114的保持治具74配置于安装位置的情况下，也与第1实施方式同样地，控制单元90根据与在示教工序中设定的厚度118d的差值来调整保持治具74的安装位置。
由此，能够防止切削刀具114的破损、凸缘部32c的损伤。接着，对第4实施方式进行说明。图14是第4实施方式的切削单元120的分解立体图，图15是第4实施方式的切削单元120的局部剖面侧视图。
在第4实施方式的切削单元120中，与第3实施方式同样地，将轮毂型的切削刀具114安装于刀具安装座32。但是，切削单元120不具有旋转接头38。
在切削单元120中，不利用基于负压的吸引，与第2实施方式(参照图10和图11)同样地，通过将按压螺母102紧固于螺纹槽32h而利用按压螺母102和凸缘部32c来夹持切削刀具114。
在第4实施方式中，也与第1实施方式同样地，控制单元90根据与在示教工序中设定的厚度118d的差值来对吸引保持着新的切削刀具114的保持治具74的安装位置进行调整。由此，能够防止切削刀具114的破损、凸缘部32c的损伤。
此外，上述实施方式的构造、方法等能够在不脱离本发明的目的的范围内适当变更来实施。例如，在利用负压将切削刀具34、114向刀具安装座32侧吸引的切削单元26、112(参照图2、图3、图12、图13)中，也能够与切削单元100、120(参照图10、图11、图14、图15)同样地，将按压螺母102紧固于刀具安装座32的第3凸台部32e。

Claims (4)

1.一种刀具更换装置，其在利用经由刀具安装座而安装于主轴的前端部的环状的切削刀具对被加工物进行切削的切削装置中使用，其特征在于，
该刀具安装座具有：
圆筒状的凸台部，其在固定于该主轴的该前端部的状态下沿该主轴的轴心方向突出并***于该切削刀具的贯通孔；以及
环状的凸缘部，其位于该凸台部的基端部侧，在该凸台部的径向上比该凸台部向外侧突出，该凸缘部在该切削刀具***于该凸台部的状态下能够与该切削刀具接触，
该刀具更换装置具有：
保持部，其装卸自如地保持该切削刀具的一面侧；
移动部，其使保持着该切削刀具的状态的该保持部在该主轴的该轴心方向上相对于该主轴相对地进退，将该保持部至少定位于该切削刀具的位于该一面的相反侧的另一面相对于该刀具安装座的该凸缘部为规定的距离以下的安装位置和该切削刀具远离该刀具安装座的脱离位置；以及
厚度信息取得部，其用于取得该切削刀具的厚度的信息，
该保持部的该安装位置根据利用该厚度信息取得部取得的该切削刀具的厚度来进行调整。
2.根据权利要求1所述的刀具更换装置，其特征在于，
该厚度信息取得部具有照相机单元、读取器或者测量单元，该照相机单元用于取得设置于该切削刀具或者收纳该切削刀具的收纳盒的识别信息的图像，该读取器用于读取该识别信息，该测量单元对该切削刀具的厚度进行测量。
3.根据权利要求1或2所述的刀具更换装置，其特征在于，
在该刀具安装座上安装有与该凸缘部一起夹持该切削刀具的环状的按压凸缘，
该按压凸缘具有：
中央孔，其***至该凸台部；以及
贯通孔，其设置于该中央孔的外侧，从该按压凸缘的一面侧贯通至该按压凸缘的另一面侧，
该保持部对该贯通孔中的在该按压凸缘的一面侧露出的开口进行吸引保持，从而经由该按压凸缘而利用该按压凸缘的另一面侧对该切削刀具进行吸引保持。
4.根据权利要求1或2所述的刀具更换装置，其特征在于，
该切削刀具具有：
环状的基台部，其被该保持部保持；以及
环状的磨具部，其固定于该基台部的外周部，
该保持部对该基台部的一面侧进行吸引保持，从而对该切削刀具进行吸引保持。
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