CN1754658A - 使用旋转机床加工工件的加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种加工装置包括用来切割工件的旋转机床。喷嘴喷射用于旋转机床的冷却液。获取基于喷嘴的位置而改变的信息。基于所获取的信息移动喷嘴。

Description

使用旋转机床加工工件的加工装置
相关申请
本申请基于申请号为2004-284295于2004年9月29日提交的日本专利申请并声明对其的优先权。该申请在此全部引入作为参考。
技术领域
本发明涉及加工装置和加工方法，尤其涉及使用旋转机床加工工件的加工装置以及通过旋转机床加工工件的加工方法。
背景技术
图5(a)和5(b)示出常规的加工装置的后视图和侧视图。该装置是一个切割机，该切割机具有高速旋转的转轴100、通过转轴100支撑的砂轮101、以及用来固定或支撑工件103的卡盘平台102，诸如通过将砂轮101压到工件103上来切割或开槽的要切割的半导体晶片的工件。
当切割工件103或对其开槽时，会产生大量的作业粉尘。因此提供喷嘴104，用来喷射切割液L至砂轮101和工件103上，以去除作业粉尘并冷却砂轮101和工件103。
公开号为11-347934(Kokai)的日本专利示出喷嘴104，它被设置为面对着砂轮101的外表面。喷嘴可在X、Y、Z轴方向上移动，如图5(a)和5(b)所示，并且还可绕Y轴旋转以调整至最佳位置。
另一加工装置，具有分别向砂轮L和工件提供切割液的两个喷嘴也是众所周知的。此外，另一种常规加工装置包括具有波纹管形状的喷嘴。
同时，在切割或开槽之前，需要根据工件的质地、形状、规格来更换砂轮。在更换砂轮时，需将喷嘴移至一个不会妨碍更换砂轮的位置。在砂轮更换之后，需要相应地将喷嘴重新移至用来开槽或切割的最佳位置。
操作员基于他/她的经验来手动安排喷嘴的位置。因此，对于一个经验不多的操作员来说，将喷嘴重新移到最佳位置是很困难的。因此，喷嘴可能错位。结果，研磨精确度的波动增大。
发明内容
本发明的一个方面涉及加工装置。该装置包括加工工件的旋转机床、为旋转机床提供冷却液的喷嘴、获取基于喷嘴的位置而改变的信息的装置、基于所获取的信息来移动喷嘴的装置。
本发明的另一方面涉及加工装置。该加工装置包括加工工件的机床、为旋转机床提供冷却液的喷嘴、获取基于喷嘴的位置而改变的信息的传感器、基于传感器所获取的信息来移动喷嘴的调节器。
根据本发明的又一方面，提供一种加工方法。该加工方法包括用旋转机床加工工件、用喷嘴为旋转机床提供冷却液、获取基于喷嘴的位置而改变的信息、基于所获取的信息移动喷嘴。
附图说明
图1(a)和1(b)示出与本发明第一实施例一致的加工装置的后视图和侧视图。
图2(a)和2(b)示出与本发明第二实施例一致的加工装置的后视图和侧视图。
图3(a)和3(b)示出与本发明第三实施例一致的加工装置的后视图和侧视图。
图4(a)和4(b)示出与本发明第四实施例一致的加工装置的后视图和侧视图。
图5(a)和5(b)示出常规加工装置的后视图和侧视图。
具体实施方式
(第一个实施例)
参照图1(a)和1(b)解释第一实施例。图1(a)和1(b)分别示出与本发明的第一实施例一致的加工装置50的后视图和侧视图。加工装置50是用来切割或开槽诸如半导体晶片的工件的切割装置。加工装置50具有夹在两个法兰2之间的薄盘状砂轮1。从转轴3水平延伸的驱动轮轴3(a)，与砂轮1的径向中心相连。
转轴3包括高速旋转驱动转轴3(a)的电动机3(b)。因此砂轮通过电动机3(b)带动旋转。砂轮1的切割面1(a)在径向方向上稍微突出在法兰2的边缘部分外面。砂轮1的边缘对应于用来开槽或切割工件W的切割面1。
卡盘平台4通过施加真空力于工件W上，可在固定位置上分离性地支撑工件W。或者，工件W可通过石蜡支撑以固定在一个位置上。
喷嘴5将同时也用作冷却液的切割液L喷射到砂轮1并且工件W被安排为面对着砂轮1的切割表面的工件W。喷嘴5可在图1(a)和1(b)中注明的X、Y、Z方向上移动。喷嘴5还可通过沿着Y方向的轴旋转以转移角度θ。喷嘴5的位置和角度可通过调节器6设置。
调节器6可以是螺旋进给机制、齿轮驱动机制、压电式调节器等等。使用压电式调节器能使微米量级的微量位置调节。
光源7安置在喷嘴5的尖端部分，将光直射到砂轮1。校准从光源7发射的光束截面中心，使之基本上对应于从喷嘴5中喷射的液的截面中心。光源7可以是直接附加在喷嘴5的尖端上部的半导体激光。
光电检测器8设置成面对着砂轮1的对面的光源7，以检测光束的密度分布。光电检测器8将有关光密度分布的信息输出到控制器9。
从光源7发射的光束经过从喷嘴5喷射的液L的散射，同时被砂轮1阻挡，因此到达砂轮1对面的光束的密度分布将根据喷嘴5的位置和角度而改变。基于光电检测器8检测到的密度分布，可计算喷嘴5的位置和角度。
基于从光电检测器8输出的检测到的密度分布信息，以及有关存储在存储装置10中的最佳密度分布的信息，控制器9控制调节器6以便将喷嘴5移至最佳位置。
喷嘴5的最佳位置是喷嘴5可以最有效地喷射切割液的位置。最佳密度分布是当喷嘴5位于最佳位置时光电检测器8检测到的光束密度分布。换言之，当光电检测器8检测到的最佳光束密度分布时，已假设喷嘴5设置于最佳位置。
存储装置10可将有关喷嘴5的最佳位置信息存储为坐标数据(X、Y、Z、θ)。坐标数据可以通过经外部终端11输入的数据来存储。
下面将解释加工装置50的操作。
卡盘平台4支撑工件W。然后砂轮1开始旋转并移动以将砂轮1的切割面1a移至工件W的表面。或者，可提供一种机制来移动卡盘平台4，将切割面1a移至工件W的表面。喷嘴5喷射切割液L。光电检测器8检测从光源7发射的光束的密度分布。
通过光电检测器8检测的光密度分布被输出到控制器9，并与存储在存储装置10中的光密度分布相比较。控制器9输出控制信号以控制调节器6移动喷嘴5，从而使检测到的密度分布与存储在存储装置10中的最佳密度分布相匹配。这样移动的结果是，喷嘴5位于最佳位置，并且从喷嘴5喷射的切割液最佳于加工。
在喷嘴5位于最佳位置之后，砂轮1继续向下移动，开始切割或开槽工件W。
因而操作加工装置50，使喷嘴5基于由光电检测器8检测到的从光源7中发射的光束的密度分布的信息，通过驱动调节器6而自动位于最佳位置。
结果，喷嘴5被精确地、反复地置于最佳位置。不管操作加工装置50的操作员的技术水平如何，对工件W的开槽和切割几乎可在相同的精确度下执行。加工精度的一致性增加了。切割液的消耗量也减少了。
参照图2(a)和2(b)解释第二实施例。省略第一实施例所示相同的结构的说明。
图2(a)和2(b)分别示出与本发明的第二实施例一致的加工装置60的后视图和侧视图。加工装置60包括压力传感器20，用来代替光源7和光电检测器8检测关于喷嘴5的位置和角度的信息。压力传感器20设置在从喷嘴5相对的砂轮1的另一边。压力传感器20检测切割液L的液体压力分布，并将有关液体压力分布的信息输出到控制器9。
因为压力传感器20可代替光源7和光电检测器8来检测喷嘴5的位置和角度，与传感器20耦合的控制器9基于从压力传感器20输出的液体压力分布信息以及存储在存储装置10中的关于最佳压力分布的信息，来控制调节器6。通过这种控制，最佳压力分布与喷嘴5的最佳位置相对应，基于检测到的液体压力分布信息，在短时间内调节器6自动将喷嘴5精确地移到最佳位置。
参照图3(a)和3(b)解释第三实施例。省略第一实施例所示相同的结构的说明。
图3(a)和3(b)分别示出与本发明的第三实施例一致的加工装置70的后视图和侧视图。提供了相机30作为传感器，并将其设置为代替压力传感器20或光源7和光电检测器8来检测喷嘴5的位置和角度，因为相机30放置在与砂轮1的侧面呈一定角度的位置上，所以相机30可获取喷嘴5和砂轮1的倾斜的图像。
因而相机30就可能获取喷嘴5的位置和角度的信息。控制器9与相机30耦合，并且基于从相机30输出的图像数据以及存储在存储装置10中的对应于喷嘴5的最佳位置的有关最佳图像的信息，来控制调节器6。通过这样的控制，基于检测到的信息，调节器6可在短时间内自动将喷嘴5精确地移动至最佳位置。
参照图4(a)和4(b)解释第三实施例。省略与第一实施例所示相同的结构的说明。
图4(a)和4(b)分别示出与本发明的第三实施例一致的加工装置80的后视图和侧视图。如图4(a)和4(b)所示，加工装置80具有传感器40，代替光源7和光电检测器8、或压力传感器20、或相机30，来检测电动机3(b)的负载以获取根据喷嘴5的位置而改变的信息。传感器40检测负载和电动机3b中的微小的改变，该改变是由砂轮1的切割液L的供应量的变化所导致的。
检测到的负载的信息被输出到控制器9。基于电动机负载信息以及有关存储在存储装置10中的对应于喷嘴5的最佳位置的最佳电动机负载信息，控制器9可控制调节器6。通过这样的控制，基于对电动机3b上的负载的检测，以及其由切割液L所导致的改变，控制器6自动将喷嘴5移到所需的位置和角度。
这样，传感器40可能获取涉及喷灌5的位置和角度的信息。结果，基于检测到的信息，在短时间内通过控制器调节器6喷嘴5精确地被自动移到最佳位置。
根据上述教学，这些实施例有许多修改是可能的。因此，可以理解，在所附权利要求书的范围内，除了在此特别描述的以外，本发明有不同于在此具体描述的方式实现。所选实施例中的某些元素可被省略，而其他实施例的其他元素可按需加到所揭示的本加工装置中。

Claims (20)

1.一种加工装置，包括：
旋转机床，用来加工工件；
喷嘴，为旋转机床提供冷却液；
用来获取基于喷嘴的位置而改变的信息的装置；以及
用来基于所获取的信息移动喷嘴的装置。
2.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述旋转机床包括旋转砂轮。
3.如权利要求2所述的加工装置，其特征在于，所述移动装置包括调节器，所述调节器基于所获取信息调节喷嘴。
4.如权利要求3所述的加工装置，还包括：
存储装置，用来存储基于喷嘴的位置而改变的信息，
其中，所述移动装置响应存储在存储装置中移动喷嘴的信息。
5.如权利要求4所述的加工装置，其特征在于，所述移动装置还包括控制器，所述控制器基于所获取信息以及存储在存储装置中的信息来控制调节器。
6.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，还包括：
光源，向冷却剂发射光束，
其中，所述获取装置包括光电检测器，用来检测从冷却液反射光束的密度分布的。
7.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述获取装置包括压力传感器，用来检测由旋转机床溅射的冷却液的压力。
8.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述获取装置包括用来获取喷嘴图像的相机。
9.如权利要求1所述的加工装置，还包括：
电动机，驱动旋转机床旋转，
其中，所述获取装置包括用来检测电动机负载的传感器。
10.一种加工装置，其特征在于，所述装置包括：
旋转机床，用来加工工件；
喷嘴，为旋转机床提供冷却液；
传感器，用来获取基于喷嘴的位置而改变的信息；以及
驱动器，基于传感器所获取的信息移动喷嘴。
11.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，还包括：
光源，将光束发射至冷却液，
其中，所述传感器包括光电检测器，用来检测从冷却液反射回的光束的密度分布。
12.如权利要求10所述的加工装置，其特征在于，所述传感器包括压力传感器，用来检测由旋转机床溅射的冷却液的压力。
13.如权利要求10所述的加工装置，其特征在于，所述传感器包括一个用来获取喷嘴图像的相机。
14.如权利要求10所述的加工装置，其特征在于，还包括：
电动机，驱动旋转机床旋转，
其中，所述传感器包括用来检测电动机负载的传感器。
15.如权利要求10所述的加工装置，还包括：
控制器被耦合以接收由传感器输出的表示所获取信息的传感器信号，所述控制器适合基于传感器信号输出控制调节器移动喷嘴的控制信号。
16.一种加工方法，其特征在于，所述装置包括：
使用旋转机床加工工件；
用喷嘴为旋转机床提供冷却液；
获取基于喷嘴的位置而改变的信息；以及
基于所获取信息移动喷嘴。
17.如权利要求16所述的加工方法，包括：
向冷却液发射光束，
其中，获取信息包括获取来自冷却液反射的光束的密度分布信息。
18.如权利要求16所述的加工方法，其特征在于，获取信息包括检测由旋转机床溅射的冷却液的压力。
19.如权利要求16所述的加工方法，其特征在于，获取信息包括获取喷嘴的图像。
20.如权利要求16所述的加工方法，其特征在于，还包括：
用电动机驱动旋转机床旋转，
其中，获取信息包括检测电动机负载。
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