JP2018196920A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】刃先検出ユニットが汚染された切削装置のセットアップ工程の可否を判定する。【解決手段】刃先検出ユニット４０は、発光部５０及び受光部５２の間に切削ブレード１８ａが進入した状態で発光部から光を放射し、前記光のうち切削ブレードにより遮蔽されずに受光部に到達した光を受光し、光の受光量から切削ブレードの刃先の下端の切り込み方向における位置を検出する刃先検出機能を有し、発光部及び受光部の間に切削ブレードが進入していない状態で、受光部に受光された光の受光量が閾値に達しているか否かを判定する受光量判定部５４と、光の受光量が閾値に達していないと受光量判定部が判定する場合に、切削ブレードの切り込み送り方向における位置と、受光部に到達する光の受光量と、の関係を検出し、刃先検出ユニットが刃先検出機能を発揮できるか否かを判定する刃先検出可否判定部５６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の被加工物を切削する切削装置に関する。

半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の表面は、格子状に配列された複数の分割予定ラインで区画され、区画された各領域にはＩＣ等のデバイスが形成される。半導体ウェーハや基板等の被加工物が最終的に該分割予定ラインに沿って分割されると個々のデバイスチップが形成される。

被加工物の分割には、円環状の切削ブレードを備える切削装置が用いられる。該切削装置では、該切削ブレードを被加工物の表面に対して垂直な面内に回転させ、回転する該切削ブレードを所定の高さ位置に位置づけ、被加工物を該分割予定ラインに沿う方向に加工送りすることで切削加工が実施される。

該切削ブレードを用いて被加工物を切削する際は、該切削ブレードの刃先の下端が適切な高さ位置となるように該切削ブレードを位置付けるのが重要となる。切削装置では、被加工物を保持するチャックテーブルの保持面が該刃先の下端の高さの基準位置とされる。切削加工を実施する際は、切削ブレードの刃先の下端を該基準位置に合わせるセットアップ工程が実施される。

ところで、切削装置において切削加工を繰り返し実施すると、円環状の切削ブレードが徐々に消耗し、該切削ブレードの直径が小さくなる。すると、該切削ブレードの刃先の下端の高さが該基準位置から徐々にずれる。そのため、切削加工を繰り返し実施する間に適宜セットアップ工程が実施される。

従来、セットアップ工程は、切削ブレードを回転させながら徐々に降下させてチャックテーブルを僅かに切削させ、該切削ブレード及び該チャックテーブルの接触を検知することで実施していた。しかし、セットアップ工程を実施する度に該切削ブレードがチャックテーブルを切削するため、切削ブレードの刃先に目詰まりや目潰れが発生して切削ブレードの切削能力が低下するとの問題を生じていた。そこで、非接触式のセットアップ工程が考案された（特許文献１参照）。

該非接触式のセットアップ工程を実施する切削装置には、チャックテーブルの近傍に刃先検出ユニットが配設される。該刃先検出ユニットの本体には、上方に開口した切削ブレード進入溝が設けられ、切削ブレードの刃先の下端の高さ位置を検出するときは、該切削ブレード進入溝に切削ブレードを進入させる。

該切削ブレード進入溝の一方の側壁には発光部が設けられ、該切削ブレード進入溝の他方の側壁には該切削ブレード進入溝を挟んで該発光部に対向する位置に受光部が設けられる。該発光部は光ファイバー等を介して光源に接続され、該光源を作動させると該発光部から光が放射される。該受光部には光ファイバー等を介して光電変換部が接続されており、該受光部に到達した光は該光電変換部で受光される。そして、光電変換部からは受光量に応じた電気信号等が出力される。

該発光部と、該受光部と、は略同一の高さ位置に設けられる。該高さ位置は、セットアップ工程において切削ブレードが所定の高さ位置に位置付けられたときの該切削ブレードの刃先の下端付近の高さ位置である。

該非接触式のセットアップ工程では、該刃先検出ユニットの該光源を作動させて発光部から受光部に向けて光を放射させ、該受光部に到達した光を光電変換部で受光して電気信号に変換する。そして、受光部から光を放射させた状態で、切削ブレードを該切削ブレード進入溝に進入させる。

すると、発光部から放射された光の一部が該切削ブレードに遮られるため、光電変換部で受光される光の受光量が低下する。切削ブレードの高さ位置によって該切削ブレードにより遮られる光の量が変化するため、該受光量により切削ブレードの高さ位置を検出できる。したがって、該刃先検出ユニットを用いると切削ブレードを所定の高さ位置に位置付ける非接触式のセットアップ工程を実施できる。

非接触式のセットアップ工程を実施するために、切削装置には、切削ブレードが所定の高さに位置付けられた際に該光電変換部で受光される光の基準の受光量が予め登録される。該非接触式のセットアップ工程では、切削ブレードを切削ブレード進入溝に向けて下降させる。セットアップ工程により該切削ブレードの位置付けられるべき所定の高さ位置は、該光電変換部における受光量が該基準の受光量に達したときの切削ブレードの高さ位置である。

特開２００１−２９８００１号公報

切削装置の稼働時間が増えると、該刃先検出ユニットの発光部や受光部に汚れ等が付着する場合がある。すると、該汚れにより光が遮られて、発光部から放射される光の強度が低下したり、受光部に到達する光の量が低下したりする場合がある。発光部や受光部が汚れたままセットアップ工程を実施すると、切削ブレードが所定の高さに位置付けられる前に該光電変換部で受光される光の受光量が該基準の受光量と一致してしまうため、該切削ブレードを所定の高さ位置に位置付けられないとの問題を生じる。

そこで、切削ブレードを該切削ブレード進入溝に進入させていない状態において該光電変換部で受光される該光の受光量を監視し、該受光量が所定の閾値を下回る時に警報を発する機能を備えた切削装置が開発された。該切削装置は、該警報を発することで該切削装置のオペレータ等に発光部や受光部の清掃を促す。

しかし、警報の意味が正しく理解されず、オペレータ等が発光部や受光部を清掃せずに、光源を不適切に操作して該発光部から放射される光の強度を上昇させる場合がある。該光電変換部で受光される光の該受光量が増大して該所定の閾値を上回ると該警報は停止する。しかし、この状態では刃先検出ユニットによる適切な刃先検出は困難である。発光部や受光部に付着した汚れの状態次第では刃先検出を実施できる可能性も考えられる。しかし、その場合でも実施される刃先検出が適切であるか否かは客観的に確認されない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、刃先検出ユニットに汚れが付着した際に、その後のセットアップ工程が可能であるか否かを判定できる切削装置を提供することである。

本発明の一態様によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードが装着された切削ユニットと、該切削ユニットを該チャックテーブルに対して切り込み送り方向に移動させる切り込み送りユニットと、該切削ユニットの該切り込み送り方向における位置を認識する位置認識ユニットと、発光部及び受光部を有し該切削ブレードの刃先の下端の該切り込み送り方向における位置を検出する刃先検出ユニットと、警告を発する報知ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備える切削装置であって、該刃先検出ユニットは、該発光部及び該受光部の間に切削ブレードが進入した状態で該発光部から光を放射し、該光のうち該切削ブレードにより遮蔽されずに該受光部に到達した光を受光し、該光の受光量から該切削ブレードの刃先の下端の該切り込み方向における位置を検出する刃先検出機能を有し、該制御ユニットは、該発光部及び該受光部の間に該切削ブレードが進入していない状態で、該発光部から放射され該受光部に到達して受光された光の受光量が閾値に達しているか否かを判定する受光量判定部と、該発光部及び該受光部の間に進入する該切削ブレードの該切り込み送り方向における位置と、該発光部から放射され該切削ブレードに遮られずに該受光部に到達する光の受光量と、の基準となる関係が登録される関係登録部と、該発光部及び該受光部の間に該切削ブレードが進入していない状態で、受光される光の受光量が該閾値に達していないと該受光量判定部が判定する場合に、該切削ブレードを該発光部と該受光部との間に進入させ、該切削ブレードの該切り込み送り方向における位置と、該発光部から放射され該切削ブレードに遮られずに該受光部に到達する光の受光量と、の関係を検出し、検出した該関係と、該関係登録部に登録された該基準となる関係と、を比較し、該刃先検出ユニットが該刃先検出機能を発揮できるか否かを判定する刃先検出可否判定部と、を備え、該刃先検出ユニットが該刃先検出機能を発揮できないと該刃先検出可否判定部が判定する場合に該報知ユニットから該刃先検出ユニットの点検を促す警告を発することを特徴とする切削装置が提供される。

なお、本発明の一態様において、該刃先検出ユニットは、該受光部に到達した光を受光し、該光の受光量に応じた電気信号を出力する光電変換部と、該発光部が放射する光の強度を調節する調光器と、を備え、該制御ユニットは、該刃先検出ユニットが該刃先検出機能を発揮できると該刃先検出可否判定部が判定する場合、該調光器により該発光部から放射される光の強度を増大させ、該発光部及び該受光部の間に該切削ブレードが進入していない状態で該発光部から放射され該受光部に到達し該光電変換部で受光された光の受光量を該閾値以上となるように調整してもよい。

本発明の一態様に係る切削装置には、該発光部及び該受光部の間に該切削ブレードが進入していない状態で、該発光部から放射され該受光部に到達して受光された光の受光量が閾値に達しているか否かを判定する受光量判定部が備えられている。刃先検出ユニットに付着した汚れが十分に少なく該受光量が該閾値に達する場合、該受光量判定部は刃先検出ユニットによる刃先検出を適切に実施できると判定する。この場合、該切削装置では、刃先検出ユニットを用いて適切にセットアップ工程を実施できる。

また、刃先検出ユニットに付着する汚れが所定の量を超えると、該光の受光量が該閾値に届かなくなり、刃先検出ユニットの汚染が検知される。しかし、この場合においても直ちに刃先検出ユニットによる刃先検出機能が発揮できないとは判定されない。該切削装置では、刃先検出可否判定部により刃先検出ユニットの刃先検出の可否を判定する。

本発明の一態様に係る切削装置の制御ユニットは、関係登録部を有する。該関係登録部には刃先検出ユニットに汚れが付着していない場合における該切削ブレードの刃先の下端の切り込み送り方向における位置と、発光部から放射され該切削ブレードに遮られずに該受光部に到達して光電変換部で受光される光の受光量と、の基準となる関係が登録されている。

該刃先検出ユニットの発光部または受光部が全体に渡って概ね均一に汚れている状態では、該切削ブレードの刃先の下端の切り込み深さ方向における位置と、該切削ブレードに遮られずに受光される光の受光量と、の関係が該基準となる関係に類似した関係となる。この場合、例えば、該発光部から放射される光の強度が増大するように発光部に接続された光源を調整することで、該刃先検出ユニットが汚染されていない場合と同様に刃先検出ユニットが刃先検出機能を発揮できる。

その一方で、発光部や受光部が局所的に汚染された状態であると、該切削ブレードの刃先の下端の切り込み深さ方向における位置と、該切削ブレードに遮られずに受光される光の受光量と、の関係が該基準となる関係に類似しない。すると、発光部から放射される光の強度を増大させても、該刃先検出ユニットが刃先検出機能を発揮できない。

そこで、該切削装置の制御ユニットに備えられた刃先検出可否判定部が、切り込み深さ方向における刃先の下端の位置と、該受光部に到達する光の受光量と、の関係が該基準となる関係に類似しているか否かを判断する。

刃先検出可否判定部は、該両者が類似していると判断される場合に、該刃先検出ユニットが刃先検出機能を発揮できると判定する。この場合、発光部から放射される光の強度を調整して刃先検出ユニットが該刃先検出機能を発揮できる状態にする。その一方で、刃先検出可否判定部が、該刃先検出ユニットが刃先検出機能を発揮できないと判定する場合、切削装置の制御ユニットは報知ユニットに警告を発せさせ、切削装置のオペレータ等に該刃先検出ユニットの清掃の必要性について報知できる。

該切削装置では、刃先検出ユニットに汚れが付着している場合でも切削ブレードの刃先検出が可能である場合に、刃先検出が可能であることが客観的に確認された上で刃先検出を実施できるため、信頼性の高いセットアップ工程を実施できる。また、刃先検出ユニットに汚れが付着していても刃先検出が可能である場合、直ちに刃先検出ユニットを清掃しなくてもよい。例えば、切削装置のメンテナンス等のタイミングに合わせて清掃を実施することで、切削装置の停止時間を少なくして加工効率を上げることができる。

したがって、本発明の一態様によると、刃先検出ユニットに汚れが付着した際に、その後のセットアップ工程が可能であるか否かを判定できる切削装置が提供される。

切削装置を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、刃先検出ユニットを模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、切削ユニットと、刃先検出ユニットと、制御ユニットと、を模式的に示す概念図である。 図３（Ａ）は、表示部の表示の一例を模式的に示す図であり、図３（Ｂ）は、切削ブレードの下降時間と光電変換部の出力電圧との関係を模式的に示す図である。 図４（Ａ）は、汚れが付着していない受光部と切削ブレードとを模式的に示す側面図であり、図４（Ｂ）は、汚れが付着している受光部と切削ブレードとを模式的に示す側面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、図１を用いて、本実施形態に係る切削装置について説明する。図１は、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等の被加工物を切削する切削装置２である。

被加工物の表面は格子状に配列された複数の分割予定ラインで区画されており、区画された各領域にはＩＣ等のデバイスが形成されている。最終的に、被加工物が分割予定ラインに沿って分割されることで、個々のデバイスチップが形成される。例えば、被加工物は、環状のフレームに張られたテープに保持された状態で切削加工される。被加工物が適切に切削加工される場合、後述の切削ブレードの刃先の下端は該テープに達する。

図１に示す通り、該切削装置２は、各構成要素を支持する装置基台４を備えている。装置基台４の中央上部には、Ｘ軸移動テーブル６と、該Ｘ軸移動テーブル６をＸ軸方向（加工送り方向）に移動させるＸ軸移動機構と、Ｘ軸移動機構を覆う排水路２０と、が設けられている。該Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１２を備えており、Ｘ軸ガイドレール１２には、Ｘ軸移動テーブル６がスライド可能に取り付けられている。

Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１２に平行なＸ軸ボールねじ１４が螺合されている。Ｘ軸ボールねじ１４の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１６でＸ軸ボールねじ１４を回転させると、移動テーブル６はＸ軸ガイドレール１２に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル６上には、被加工物を吸引、保持するためのチャックテーブル８が設けられている。チャックテーブル８は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、チャックテーブル８の上面に垂直な回転軸の周りに回転可能である。また、チャックテーブル８は、上述したＸ軸移動機構によりＸ軸方向に送られる。

チャックテーブル８の表面（上面）は、被加工物を吸引、保持する保持面８ａとなる。この保持面８ａは、チャックテーブル８の内部に形成された流路（不図示）を介して吸引源（不図示）に接続されている。該保持面８ａの周囲には、テープを介して該被加工物を保持する環状のフレームを固定するためのクランプ１０が配設されている。

装置基台４の上面には、被加工物を切削する２つの切削ユニット１８を支持する支持構造２２が、Ｘ軸移動機構を跨ぐように配置されている。支持構造２２の前面上部には、２つの切削ユニット１８をそれぞれＹ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動させる切削ユニット移動機構が設けられている。

切削ユニット移動機構は、支持構造２２の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４を備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、切削ユニット１８のそれぞれに対応する２つのＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。それぞれのＹ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４に平行なＹ軸ボールねじ２８が螺合されている。

Ｙ軸ボールねじ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２８ａが連結されている。Ｙ軸パルスモータ２８ａでＹ軸ボールねじ２８を回転させると、対応するＹ軸移動プレート２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動プレート２６の表面（前面）には、それぞれ、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３０が設けられている。それぞれのＺ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート３２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３０に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールねじ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２は、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向（切り込み送り方向）に移動する。

２つのＺ軸移動プレート３２のそれぞれの下部には、被加工物を加工する切削ユニット１８と、チャックテーブル８に保持された被加工物を撮像できる撮像ユニット（カメラ）３８と、が固定されている。Ｙ軸移動プレート２６をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及び撮像ユニット３８はＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動し、Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及び撮像ユニット３８はＺ軸方向（切り込み送り方向）に移動する。

切削ユニット１８は、Ｙ軸方向に平行な回転軸を構成するスピンドル（不図示）の一端側に装着された円環状の切削ブレード１８ａ（図２（Ｂ）参照）を備えている。スピンドルの他端側にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード１８ａを回転できる。切削ブレード１８ａは、円盤状の基台を有している。基台の中央部には、この基台を貫通する略円形の装着穴が設けられている。基台の外周部には、被加工物に切り込ませるための環状の切り刃が固定されている。

切削装置２は、切削ユニットの切り込み送り方向における位置を認識する位置認識ユニットをさらに備える。切削装置２は、該切削ブレード１８ａを切り込み送り方向に移動させて所定の高さ位置に位置付け、該切削ブレード１８ａを回転させる。そして、Ｘ軸移動機構を作動させてチャックテーブル８を加工送り方向に移動させ被加工物に切り込ませることで、該被加工物を切削できる。

切削時には、該切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂが被加工物の裏面に貼着されたテープに達するように、該位置認識ユニットを用いて該切削ブレード１８ａを所定の高さに位置付ける。

切削装置２は、さらに、制御ユニット４６を備えている。制御ユニット４６は、切削ユニット１８、チャックテーブル８、各移動機構、撮像ユニット３８、刃先検出ユニット４０（後述）等の切削装置２の各構成要素を制御する機能を有する。制御ユニット４６の機能は、例えば、装置制御用コンピュータのソフトウェアとして実現される。

また、図１に示す通り、切削装置２は、タッチパネル付きディスプレイパネル等でなる表示部４２を有する。該表示部４２は、制御ユニット４６に電気的に接続されている。該切削装置２のオペレータ等は該タッチパネルを用いて制御ユニット４６に加工条件等の情報を入力できる。該表示部４２は、情報等の入力や切削装置２の操作のためのインターフェース画像を表示する。さらに、切削加工の結果、制御ユニット４６における判定の結果、及び、各種の警告等を表示する。

また、切削装置２の上部には、該制御ユニット４６に電気的に接続された警報ランプ４４が配設される。該警報ランプ４４は、例えば、緑色のランプと、赤色のランプと、を有する。制御ユニット４６は、切削装置２が正常な稼働状況にあるときは該緑色のランプを点灯させて、切削装置２が正常であることをオペレータ等に報知する。その一方で、切削装置２に何等かの問題が生じたときには、該制御ユニットは赤色のランプを点灯させて、その旨を該オペレータ等に報知する。

該表示部４２及び警報ランプ４４は、切削装置２のオペレータに警告を発する報知ユニットとして機能する。

切削装置２の切削ユニット１８の近傍には、刃先検出ユニット４０が配設されている。該刃先検出ユニット４０を用いると、切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂ（図２（Ｂ）参照）を適切な高さ位置（切り込み送り方向における位置）に位置付けるためのセットアップ工程を実施できる。図２（Ａ）は、刃先検出ユニット４０を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、切削ユニット１８と、刃先検出ユニット４０と、制御ユニット４６と、を模式的に示す概念図である。

該刃先検出ユニット４０の本体４８には、上方に開口した切削ブレード進入溝４８ａが設けられ、切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂの高さ位置を検出するときは、該切削ブレード進入溝４８ａに切削ブレード１８ａを進入させる。

該切削ブレード進入溝４８ａの一方の側壁には発光部５０が設けられ、該切削ブレード進入溝４８ａの他方の側壁には該発光部５０に対向する位置に受光部５２が設けられている。該発光部５０には光源５０ａが光ファイバー等を介して接続されており、該光源５０ａを作動させると該発光部５０から光が放射される。該光源５０ａには調光器５０ｂが接続されている。該調光器５０ｂは、光源５０ａの発光量を調整する機能を有する。

該受光部５２には光ファイバー等を介して光電変換部５２ａが接続されており、受光部５２に到達した光は該光電変換部５２ａで受光される。光電変換部５２ａには光センサが組み込まれており、該光電変換部５２ａからは受光量に応じた電気信号（例えば、電圧）が出力される。該光電変換部５２ａは制御ユニット４６に電気的に接続されており、該電気信号を該制御ユニット４６に送信する。

該発光部５０と、該受光部５２と、は略同一の高さ位置に設けられる。該高さ位置は、切削ブレード１８ａが所定の高さ位置（切り込み送り方向における位置）に位置付けられたときの該切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂ付近の高さ位置である。該刃先検出ユニット４０には、該刃先検出ユニット４０の不使用時に発光部５０や受光部５２を保護する開閉可能なカバー４８ｂが備えられている。刃先検出ユニット４０の使用時には、予め該カバー４８ｂを開けて、切削ブレード１８ａの本体４８を露出させる。

本体４８には、さらに、該発光部５０または受光部５２に向いた複数の流体噴出ノズルが配設されている。該流体噴出ノズルからエアーや水等の流体を噴出させると、該発光部５０や該受光部５２に付着した汚れが除去され、または、該汚れの付着が抑制される。ただし、該流体噴出ノズルを作動させても、該発光部５０や該受光部５２に汚れが残留する場合がある。

刃先検出ユニット４０による切削ブレード１８ａの刃先検出時には、光源５２ａを作動させ切削ブレード進入溝４８ａの発光部５０から光を放射させて、該光を受光部５２で受ける。該受光部５２に接続された光電変換部５２ａでは、受光部５２で受けた光を、例えば、光センサ等により受光する。該光電変換部５２ａは、該光を受光量に応じた電気信号（例えば電圧）に変換して、該電気信号を制御ユニット４６に送る。

切削ブレード進入溝４８ａに向けて切削ブレード１８ａを下降させると、発光部５０から放射された光が徐々に切削ブレード１８ａにより遮られるようになり、受光部５２に到達して受光される光の受光量は徐々に減少する。

そのため、光電変換部５２ａから出力された電気信号を制御ユニット４６で解析することにより、切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂの高さ位置（切り込み送り方向における位置）を検出できる。そして、受光部５２に到達する光の受光量が基準の受光量となるとき、制御ユニット４６で検出された該刃先の下端１８ｂの高さ位置が所定の高さ位置となる。

しかし、刃先検出ユニット４０の発光部５０、または、受光部５２に汚れが付着すると、該汚れにより光が遮られて、発光部５０から放射される光の強度が低下したり、受光部５２に到達して受光される光の受光量が低下したりする場合がある。これらの場合には、切削ブレード１８ａが所定の高さ位置（切り込み送り方向における位置）に位置付けられる前に該受光量が該基準の受光量に達する。そのため、該切削ブレード１８ａが所定の高さ位置に位置付けられないとの問題を生じる。

そこで、切削ブレード１８ａが該切削ブレード進入溝４８ａに進入していない状態において、該受光部５２に到達して受光される光の受光量を監視し、該受光量が所定の閾値を下回る時に報知ユニットにより警報を発することが考えられる。該警報を発することで、該切削装置２のオペレータ等に発光部５０や受光部５２の清掃や点検を促すことができる。しかし、警報の意味が正しく理解されずに、オペレータ等が発光部５０を不適切に操作して該発光部５０から発せられる光の強度を調整することが考えられる。

例えば、発光部５０や受光部５２がその全体にわたって概ね均一に汚れている場合には、発光部５０から発せられる光の強度を適切に上昇させることで再び適切に切削ブレード１８の刃先の下端１８ｂの高さ位置を検出できる場合がある。しかし、無計画に光の強度を上昇させても、刃先検出ユニット４０が適切な刃先検出を実施できる状態になるとは限らない。

また、発光部５０や受光部５２に付着する汚れの状態次第では、単に発光部５０から放射される光の強度を上昇させるだけでは、刃先の下端１８ｂの高さ位置と、受光部５２に到達した光の受光量と、の関係が正常時の関係にならない場合がある。この場合、発光部５０から放射される光の強度を調整しても、適切な刃先検出が実施される状態にはならず、刃先検出ユニット４０が刃先検出をすることはできない。

そこで、本実施形態に係る切削装置２では、刃先検出ユニット４０の発光部５０や受光部５２が汚れている場合に、刃先検出が可能であるか否かが判断される。刃先検出が可能と判断される場合には、適切に刃先検出を実施できるように発光部５０から放射される光の量を調整する。また、光の発光量を調整しても適切な刃先検出が困難である場合は、その旨をオペレータ等に警告し、刃先検出ユニット４０の清掃または点検を強く促す。

以下、刃先検出ユニット４０による刃先検出の可否の判定を実現する制御ユニット４６について説明する。該制御ユニット４６は、該刃先検出ユニット４０に電気的に接続された受光量判定部５４と、該受光量判定部５４に接続された刃先検出可否判定部５６と、該刃先検出可否判定部５６に接続された刃先検出部５８と、を有する。

受光量判定部５４は、例えば、光電変換部５２ａで受光された光の受光量に対応した電圧の電気信号を光電変換部５２ａから受信する。受光量判定部５４は、発光部５０から放射された光が切削ブレード１８ａに遮られることなく受光部５２に到達するときに、該光電変換部５２ａから出力される該電気信号をもとに該受光量が所定の閾値に達しているか否かを判定する。判定の詳細については後述する。

制御ユニット４６は、受光量判定部５４に接続された閾値登録部５４ａを備える。該閾値登録部５４ａには、刃先検出ユニット４０の発光部５０や該受光部５２に付着した汚れが十分に少なく、汚れの影響を受けずに刃先検出ユニット４０による刃先検出が可能であると判定できる受光量に関する閾値が予め登録されている。受光量判定部５４による判定が実施される際には、該閾値が該閾値登録部５４ａから読み出される。

受光量判定部５４は、受光部５２で受ける光の受光量が所定の閾値以上であれば刃先検出ユニット４０による刃先検出をそのまま実施できると判定する。これに対して、該発光部５０または受光部５２に汚れ等が比較的多く付着しており該光の受光量が閾値以下となる場合、受光量判定部５４は、刃先検出ユニット４０による刃先検出の可否について刃先検出可否判定部５６による判定が必要であると判定する。この場合、受光量判定部５４は、判定結果を刃先検出可否判定部５６に送る。

受光部５２で受ける光の受光量が該閾値に達しない場合、受光量判定部５４は、受光部５２で受光される光の受光量に関する情報とともに、その旨を報知ユニット６２（例えば表示部４２）に送り、切削装置２のオペレータ等に知らせる。図３（Ａ）に、表示部４２による表示の例を示す。

図３（Ａ）は、切削装置２が有する２つの切削ユニット１８（Ｚ１、Ｚ２）のそれぞれにおいて刃先検出ユニット４０の光電変換部５２ａで受光される光の受光量を示す表示の一例である。表示部４２には、該受光部５２に到達して該光電変換部５２ａで受光される光の受光量の、発光部５０及び受光部５２に汚れが付着していない状態の受光量を１００％としたときの割合が表示される。

図３（Ａ）には、Ｚ１が有する刃先検出ユニット４０の発光部５０または受光部５２に付着する汚れが少なく、Ｚ２が有する刃先検出ユニット４０の発光部５０または受光部５２に付着する汚れが比較的多い場合の表示部４２の表示の例が示されている。図３（Ａ）に示す例には、Ｚ２では閾値登録部５４ａから読み込まれた閾値５４ｂよりも光の受光量が小さいためＺ２において受光量が不足していることを示す警告４２ｂが表示部４２に表示されている。

発光部５０または受光部５２に汚れが付着していても、該汚れの状態によっては刃先検出ユニット４０による刃先検出が可能である場合があるため、刃先検出可否判定部５６では、該刃先検出が可能であるか否かを判定する。以下、刃先検出可否判定部５６における刃先検出可否の判定について説明する。

まず、光源５０ａを作動させて発光部５０から光が放射されている状態で切削ブレード１８ａを切り込み送り方向に沿って一定の速度で下降させて、切削ブレード進入溝４８ａに切削ブレード１８ａを進入させる。刃先検出可否判定部５６では、切削ブレード１８ａの切り込み送り方向における下降開始からの経過時間（下降時間）と、受光部５２で受光される光の受光量に応じて光電変換部５２ａから出力される電圧（出力電圧）と、の関係を得る。該関係の一例を図３（Ｂ）に示す。

図３（Ｂ）には、発光部５０または受光部５２に汚れが付着していない場合における該下降時間と、該出力電圧と、の関係６４ａと、発光部５０または受光部５２に汚れが付着している場合における該下降時間と、該出力電圧と、の関係６４ｂ、６４ｃと、が示されている。図３（Ｂ）には、縦軸が光電変換部５２ａから出力される電圧（出力電圧）、横軸が切削ブレードの下降開始からの経過時間（下降時間）としてそれぞれの関係が示されている。

図３（Ｂ）に示す例では、切削ブレード１８ａや汚れに遮られていない状態における出力電圧を５Ｖとする。発光部５０または受光部５２に汚れが付着していない状態において、所定の高さ位置（切り込み送り方向における位置）に切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂが位置付けられたときの基準となる出力電圧６６を３Ｖとする。

発光部５０から発せられる光の一部が切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂに遮られはじめるときの時間をｔ_０とし、該光のすべてが該切削ブレード１８ａに遮られて受光部５２に到達しなくなる時間をｔ_１とする。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に、該出力電圧が基準となる出力電圧６６となるときの切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂと、受光部５２と、の位置関係を模式的に示す側面図を示す。図４（Ａ）には、発光部５０または受光部５２に汚れが付着していない場合の、該刃先の下端１８ｂの高さ位置が示されている。図４（Ｂ）には、受光部５２に部分的に汚れ６８が付着している場合の、該刃先の下端１８ｂの高さ位置が示されている。

図３（Ｂ）の関係６４ｂは、図４（Ｂ）のように、受光部５２に部分的に汚れ６８が付着している場合の該出力電圧と、該下降時間と、の関係を示している。該汚れ６８が光を遮るため、時間ｔ_０において出力電圧は５Ｖとはならず、例えば、４Ｖとなる。この場合、切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂが所定の高さ位置に位置付けられる前に該出力電圧が基準となる出力電圧６６の３Ｖとなる。

図４（Ｂ）に示す二点鎖線は、該汚れ６８が付着していない場合に出力電圧が３Ｖとなるときの切削ブレード１８ａの刃先の位置を示している。受光部５２に汚れ６８が付着している場合、該位置に該刃先の下端１８ｂが到達する前に出力電圧が３Ｖとなる。この場合、例えば、発光部５０の光源５０ａに接続された調光器５０ｂで該発光部５０から放射される光の強度を大きくする調整を実施して、時間ｔ_０の該出力電圧を５Ｖにしても、刃先検出ユニット４０による適切な刃先検出は望めない。

これに対して、図３（Ｂ）に示す関係６４ｃは、発光部５０または受光部５２の全面にわたって概ね均一に汚れが付着している場合の該出力電圧と、該下降時間と、の関係である。この場合、例えば、関係６４ｃでは関係６４ｂと同様に時間ｔ_０における該出力電圧は４Ｖとなるが、該関係６４ｃは縦軸方向に引き伸ばすと関係６４ａと一致する形状となる。すなわち、関係６４ｃは、関係６４ａに類似しているといえる。

そのため、時間ｔ_０の該出力電圧が５Ｖとなるように調光器５０ｂにより該光源５０ａの出力を調整すると、該出力電圧と、該下降時間と、の関係が関係６４ａと同形となる。すると、該刃先の下端１８ｂが所定の高さ位置となるように切削ブレード１８ａを位置付けられるようになる。

そこで、刃先検出可否判定部５６では、受光量判定部５４から刃先非検出時の該受光量が閾値に達しておらず、刃先検出可否判定部５６による刃先検出可否の判定が必要であるとの判定が通知されたとき、刃先検出可否を判定する。刃先検出可否判定部５６には、関係登録部５６ａが接続されている。関係登録部５６ａには、正常に刃先検出が可能であるときの該出力電圧と、該下降時間と、の基準となる関係（例えば６４ａ）が登録されており、刃先検出可否判定部５６が判定を行う際には、該基準となる関係が読み出される。

そして、切削ブレード１８ａを下降して得られた該出力電圧と、該下降時間と、の関係と、該関係登録部５６ａに登録された関係と、を比較して、両者が類似するか否かを判断する。該刃先検出可否判定部５６では、類似と判断される場合に刃先検出ユニット４０による刃先検出が可能であると判定する。

該刃先検出可否判定部５６が、刃先検出ユニット４０による刃先検出が可能となると判定するとき、該判定結果を刃先検出部５８と、該調光器５０ｂと、に送る。そして、該調光器５０ｂにより光源５０ａを調整することで該発光部５０から放射される光の強度を調整して、該受光部５２で受光する光の受光量が該閾値登録部５４ａに登録された閾値を超えるようにする。

その一方で、切削ブレード１８ａを下降して得られた該出力電圧と、該下降時間と、の関係と、該関係登録部５６ａに登録された関係と、を比較して、両者が非類似であると判断される場合に、刃先検出ユニット４０は刃先検出機能を発揮できないと判定する。このとき、該刃先検出可否判定部５６は報知ユニット６２に該判定結果を送る。そして、該報知ユニット６２で該切削装置２のオペレータ等にその判定結果を報知し、刃先検出ユニット４０の清掃や点検を強く促す。

刃先検出部５８は、刃先検出可否判定部５６から刃先検出が可能であるとの判定を受信したとき、調光器５０ｂにより光源５０ａが調整された後、再度切削ブレード１８ａを切削ブレード進入溝４８ａの上方から該切削ブレード１８ａを進入させる。そして、該切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂが所定の高さに位置付けられるときの該切削ブレード１８ａの高さ位置を割り出すことができる。

刃先検出部５８は、例えば、Ｚ軸パルスモータ３６に接続された補正部６０に接続されている。該切削ブレード１８ａの刃先の下端１８ｂが所定の高さに位置付けられるときの該切削ブレード１８ａの高さ位置に関する情報を基に、該補正部６０は該Ｚ軸パルスモータ３６を制御して切削ブレード１８ａを該高さ位置に位置付けさせる。

本実施形態に係る切削装置２では、刃先検出ユニット４０により非接触で切削ブレード１８ａのセットアップ工程を実施できる。本実施形態に係る切削装置２では、刃先検出ユニット４０に汚れが付着した際に、その後のセットアップ工程が可能であるか否かが判定され、セットアップ工程を実施できる場合に該発光部から放射される光の強度が調整される。

そのため、刃先検出ユニット４０に汚れが付着する場合でも、その汚れの状態次第では、該切削装置２は該刃先検出ユニット４０の刃先検出機能を発揮することができる。この場合、刃先検出ユニット４０が汚れても直ちに清掃する必要がないため、切削装置２のメンテナンス等に合わせて清掃や点検を実施することもできる。清掃等のためだけに切削装置２を停止する必要がないため、切削装置２による加工効率を上げることができる。

なお、上記実施形態では、切削装置２が２つの切削ユニットを有し、それぞれの切削ユニット１８に備えられた刃先検出ユニット４０によりセットアップ工程を実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。２つの切削ユニットが共通して１つの刃先検出ユニット４０を使用してもよい。また、切削装置２に備えられた切削ユニット１８は一つでもよい。

また、上記実施形態では、切削装置２の刃先検出ユニット４０に汚れが付着した場合に、刃先検出可否を判定して、発光部５０から放射される光の強度を調整する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。本発明の一態様に係る切削装置２では、汚れとは別の要因により光電変換部５２ａで受光される光の受光量が通常とは異なる状態となる場合にも、刃先検出ユニット４０による切削ブレードの刃先検出を実施可能にできる場合がある。

ここで、該別の要因とは、例えば、刃先検出ユニット４０の発光部５０や受光部５２の切削ブレード進入溝４８ａに露出する面に生じる損傷や、発光部５０や受光部５２に接続された光ファイバーの屈曲状態の変化である。これらの場合も上記実施形態と同様に、受光量判定部５４で受光量が閾値に達しているか否かを判定できる。さらに、刃先検出可否判定部５６を作動させて、刃先検出ユニット４０による刃先検出が可能であるか否か判定でき、可能であると判定される場合に調光器５０ｂにより光源５０ａを調整する。

ただし、この場合、刃先検出ユニット４０の点検や清掃を実施しても受光量判定部５４で判定される受光量が閾値に達しない場合や、切削ブレード１８ａの高さ位置と、光電変換部５２ａから出力される該出力電圧と、の関係が基準の関係に類似しない場合がある。すなわち、点検や清掃を実施しても刃先検出ユニット４０が初期の状態に戻らない場合がある。

本発明の一態様に係る切削装置２では、そのような場合にも刃先検出ユニット４０の刃先検出機能を発揮できるように刃先検出ユニット４０を調整できる。まず、調光器５０ｂにより光源５０ａから発出される光を調整して、光電変換部５２ａで受光される光の受光量を閾値以上に設定する。次に、この状態において切削ブレード１８ａを切削ブレード進入溝４８ａに進入させ、切削ブレード１８ａの下降時間と出力される電圧との関係を得て、該関係を新たな基準となる関係として関係登録部５６ａに登録する。

さらに、チャックテーブル８と、切削ブレード１８ａと、を接触させるセットアップ工程を実施して、該切削ブレード１８ａの刃先の下端を所定の高さ位置に位置付け、そのときの光電変換部５２ａの出力電圧を新たな基準となる出力電圧に設定する。すると、該刃先検出ユニット４０は再び非接触式のセットアップ工程を実施可能できるようになる。

なお、このような刃先検出ユニット４０の調整は、発光部５０や受光部５２に汚れが付着した場合に実施してもよい。すなわち、刃先検出可否判定部５６にて、光電変換部５２ａの該出力電圧と、切削ブレード１８ａの該下降時間と、の関係と、該関係登録部５６ａに登録された関係と、を比較して、両者が非類似であると判断される場合に、刃先検出ユニット４０の調整を実施してもよい。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 切削装置
４ 装置基台
６ Ｘ軸移動テーブル
８ チャックテーブル
８ａ 保持面
１０ クランプ
１２ Ｘ軸ガイドレール
１４ Ｘ軸ボールねじ
１６ Ｘ軸パルスモータ
１８ 切削ユニット
１８ａ 切削ブレード
１８ｂ 刃先の下端
２０ 排水路
２２ 支持構造
２４ Ｙ軸ガイドレール
２６ Ｙ軸移動プレート
２８ Ｙ軸ボールねじ
２８ａ Ｙ軸パルスモータ
３０ Ｚ軸ガイドレール
３２ Ｚ軸移動プレート
３４ Ｚ軸ボールねじ
３６ Ｚ軸パルスモータ
３８ 撮像ユニット（カメラ）
４０ 刃先検出ユニット
４２ 表示モニタ
４２ａ 受光量ゲージ
４２ｂ 警告
４４ 警報ランプ
４６ 制御ユニット
４８ 本体
４８ａ 切削ブレード進入溝
４８ｂ カバー
５０ 発光部
５０ａ 光源
５０ｂ 調光器
５２ 受光部
５２ａ 光電変換部
５４ 受光量判定部
５４ａ 閾値登録部
５４ｂ 閾値
５６ 刃先検出可否判定部
５６ａ 関係登録部
５８ 刃先検出部
６０ 補正部
６２ 報知ユニット
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ 切削ブレードの下降時間と出力される電圧との関係
６６ 基準電圧
６８ 汚れ

Claims (2)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードが装着された切削ユニットと、該切削ユニットを該チャックテーブルに対して切り込み送り方向に移動させる切り込み送りユニットと、該切削ユニットの該切り込み送り方向における位置を認識する位置認識ユニットと、発光部及び受光部を有し該切削ブレードの刃先の下端の該切り込み送り方向における位置を検出する刃先検出ユニットと、警告を発する報知ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備える切削装置であって、
   該刃先検出ユニットは、該発光部及び該受光部の間に切削ブレードが進入した状態で該発光部から光を放射し、該光のうち該切削ブレードにより遮蔽されずに該受光部に到達した光を受光し、該光の受光量から該切削ブレードの刃先の下端の該切り込み方向における位置を検出する刃先検出機能を有し、
   該制御ユニットは、
   該発光部及び該受光部の間に該切削ブレードが進入していない状態で、該発光部から放射され該受光部に到達して受光された光の受光量が閾値に達しているか否かを判定する受光量判定部と、
   該発光部及び該受光部の間に進入する該切削ブレードの該切り込み送り方向における位置と、該発光部から放射され該切削ブレードに遮られずに該受光部に到達する光の受光量と、の基準となる関係が登録される関係登録部と、
   該発光部及び該受光部の間に該切削ブレードが進入していない状態で、受光される光の受光量が該閾値に達していないと該受光量判定部が判定する場合に、該切削ブレードを該発光部と該受光部との間に進入させ、該切削ブレードの該切り込み送り方向における位置と、該発光部から放射され該切削ブレードに遮られずに該受光部に到達する光の受光量と、の関係を検出し、検出した該関係と、該関係登録部に登録された該基準となる関係と、を比較し、該刃先検出ユニットが該刃先検出機能を発揮できるか否かを判定する刃先検出可否判定部と、を備え、
   該刃先検出ユニットが該刃先検出機能を発揮できないと該刃先検出可否判定部が判定する場合に該報知ユニットから該刃先検出ユニットの点検を促す警告を発することを特徴とする切削装置。
2. 該刃先検出ユニットは、
   該受光部に到達した光を受光し、該光の受光量に応じた電気信号を出力する光電変換部と、
   該発光部が放射する光の強度を調節する調光器と、を備え、
   該制御ユニットは、該刃先検出ユニットが該刃先検出機能を発揮できると該刃先検出可否判定部が判定する場合、該調光器により該発光部から放射される光の強度を増大させ、該発光部及び該受光部の間に該切削ブレードが進入していない状態で該発光部から放射され該受光部に到達し該光電変換部で受光された光の受光量を該閾値以上となるように調整することを特徴とする請求項１記載の切削装置。