KR20220165190A - 절삭 블레이드 교환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스핀들의 보스부에 형성되는 수나사에 너트를 나사 결합할 때, 보스부의 수나사와 너트 사이에 긁힘이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 너트에 가해지는 부하를 경감할 수 있는, 절삭 블레이드 교환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
절삭 블레이드 교환 장치는, 너트를 유지하는 너트 유지부와, 너트 유지부를 회전시키는 구동부를 구비하는, 너트 착탈 유닛을 포함한다. 절삭 유닛의 보스부의 단부에 형성되는 수나사에 너트가 나사 결합될 때, 너트의 나사 결합에 의해 Y축 방향으로 이동하는 속도에 동기하여 너트 착탈 유닛 또는 절삭 유닛 중 중의 한쪽이 Y축 방향으로 이동하고, 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하는 경우에 너트 착탈 유닛 또는 절삭 유닛 중의 다른쪽이 Y축 방향으로 도피한다.

Description

절삭 블레이드 교환 장치{CUTTING BLADE EXCHANGING APPARATUS}

본 발명은, 절삭 블레이드를 착탈하는 절삭 블레이드 교환 장치에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 절삭 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 각 디바이스 칩은, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.

절삭 장치는, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 구비하는 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 절삭하는 절삭 블레이드를 지지하는 절삭 유닛과, 척 테이블을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 이송 기구와, X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 절삭 유닛을 인덱싱 이송하는 Y축 이송 기구와, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 직교하는 Z축 방향으로 절삭 유닛을 절입 이송하는 Z축 이송 기구를 구비하고, 척 테이블의 유지면은, X축 방향 및 Y축 방향으로 규정되는 평면에 대해 대략 평행하게 구성되어 있으며, 웨이퍼를 고정밀도로 개개의 디바이스 칩으로 분할할 수 있다.

절삭 유닛은, 스핀들의 선단에 플랜지가 배치되고, 플랜지의 중앙으로부터 돌출되는 보스부에 절삭 블레이드의 중앙 개구부를 삽입하며, 보스부의 단부에 형성되는 수나사에 너트를 나사 결합하여, 절삭 블레이드를 장착하는 구성으로 되어 있다.

최근에는, 이러한 절삭 장치의 절삭 유닛에 장착되는 절삭 블레이드를 자동적으로 교환할 수 있는 자동 교환 장치가 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2007-98536호 공보

그러나, 보스부의 수나사에 너트를 나사 결합할 때, 보스부의 중심과 너트의 중심이 어긋나면, 수나사와 너트가 적정히 맞물리지 않아, 수나사와 너트 사이에 「긁힘」이 발생한다고 하는 문제가 있다. 또한, 너트에 부하가 가해져 너트가 마모된다고 하는 문제도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 보스부의 수나사에 너트를 나사 결합할 때, 보스부의 수나사와 너트 사이에 긁힘이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 너트에 가해지는 부하를 경감할 수 있는, 절삭 블레이드 교환 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 절삭하는 절삭 블레이드가 장착되는 절삭 유닛과, 상기 척 테이블과 상기 절삭 유닛을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 이송 기구와, 상기 척 테이블과 상기 절삭 유닛을 X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 Y축 이송 기구를 포함하는, 절삭 장치에 장착되며, 상기 절삭 유닛에 대해 절삭 블레이드를 착탈할 수 있는, 절삭 블레이드 교환 장치로서, 상기 절삭 유닛은, 선단에 플랜지가 배치되는 스핀들을 갖고, 상기 플랜지의 중앙으로부터 돌출되는 보스부에 절삭 블레이드의 중앙 개구부를 삽입하며, 상기 보스부의 단부에 형성되는 수나사에 너트를 나사 결합함으로써, 절삭 블레이드를 장착할 수 있도록 구성되고, 상기 절삭 블레이드 교환 장치는, 너트를 유지하는 너트 유지부와, 상기 너트 유지부를 회전시키는 구동부를 구비하는, 너트 착탈 유닛을 포함하며, 상기 보스부의 단부에 형성된 수나사에 너트가 나사 결합될 때, 너트의 나사 결합에 의해 상기 보스부와 너트가 Y축 방향으로 상대적으로 이동하는 속도에 동기하여 상기 너트 착탈 유닛 또는 상기 절삭 유닛 중의 한쪽이 Y축 방향으로 이동하고, 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하는 경우에 상기 너트 착탈 유닛 또는 상기 절삭 유닛 중의 다른쪽이 Y축 방향으로 도피하는 것인, 절삭 블레이드 교환 장치가 제공된다.

바람직하게는, 너트가 나사 결합되지 않은 경우, 경고를 발한다.

본 발명의 일 측면에 따른 절삭 블레이드 교환 장치는, 너트를 유지하는 너트 유지부와, 상기 너트 유지부를 회전시키는 구동부를 구비하는, 너트 착탈 유닛을 포함하고, 상기 보스부의 단부에 형성된 수나사에 너트가 나사 결합될 때, 너트의 나사 결합에 의해 상기 보스부와 너트가 Y축 방향으로 상대적으로 이동하는 속도에 동기하여 상기 너트 착탈 유닛 또는 상기 절삭 유닛 중의 한쪽이 Y축 방향으로 이동하고, 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하는 경우에 상기 너트 착탈 유닛 또는 상기 절삭 유닛 중의 다른쪽이 Y축 방향으로 도피하기 때문에, 보스부의 수나사에 너트를 나사 결합할 때, 보스부의 수나사와 너트 사이에 긁힘이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 너트에 가해지는 부하를 경감할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 절삭 블레이드 교환 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절삭 블레이드 보관 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 지지축의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 지지축의 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 너트 착탈 유닛의 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 프레임체, 승강 테이블 및 베이스 가대(架臺)의 분해 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 프레임체의 분해 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 절삭 블레이드 교환 장치가 장착되는 절삭 장치의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 척 테이블의 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 절삭 유닛의 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 블레이드 커버가 개방된 상태에서의 절삭 유닛의 사시도이다.
도 12는 도 8에 도시된 절삭 유닛의 분해 사시도이다.
도 13은 도 1에 도시된 절삭 블레이드 교환 장치가 도 8에 도시된 절삭 장치에 장착된 상태를 도시한 사시도이다.
도 14는 도 1에 도시된 절삭 블레이드 교환 장치의 절삭 블레이드 보관 유닛과 너트 착탈 유닛이 대면하고 있는 상태를 도시한 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 상태로부터 프레임체가 절삭 블레이드 보관 유닛을 향해 전진한 상태를 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 상태로부터 프레임체가 후퇴하고, 승강 테이블이 상승한 상태를 도시한 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 상태로부터 제1 이동체가 절삭 장치를 향해 전진한 상태를 도시한 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시된 상태로부터 제2 이동체가 절삭 장치를 향해 전진한 상태를 도시한 사시도이다.
도 19는 너트를 유지한 너트 유지부를 스핀들의 보스부에 대면시킨 상태를 도시한 사시도이다.
도 20은 너트 유지부로 유지한 너트를 스핀들의 보스부에 부착하고 있는 상태를 도시한 사시도이다.
도 21은 스핀들의 보스부에 너트를 부착한 상태를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1을 참조하여 설명하면, 전체를 부호 2로 나타내는 절삭 블레이드 교환 장치는, 복수의 절삭 블레이드를 보관하는 절삭 블레이드 보관 유닛(4)과, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)으로부터 절삭 블레이드를 반출 및 반입하는 너트 착탈 유닛(6)과, 너트 착탈 유닛(6)을 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 대해 Y축 방향의 작용 위치와 퇴피 위치에 위치시키는 Y축 방향 위치 부여 기구(8)와, 너트 착탈 유닛(6)을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 기구(10)와, 너트 착탈 유닛(6)을 X축 방향으로 이동시켜, 절삭 장치의 절삭 유닛의 스핀들에 장착된 절삭 블레이드에 작용시키는 X축 이동 기구(12)를 적어도 구비한다.

또한, X축 방향은 도 1에 화살표 X로 나타내는 방향이고, Y축 방향은 도 1에 화살표 Y로 나타내는 방향으로서 X축 방향에 직교하는 방향이며, Z축 방향은 도 1에 화살표 Z로 나타내는 방향으로서 X축 방향 및 Y축 방향에 직교하는 상하 방향이다. 또한, X축 방향 및 Y축 방향이 규정하는 평면은, 실질적으로 수평이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)은, Y축 방향으로 연장되는 회전축(14)을 갖는 구동 기어(16)와, 구동 기어(16)와 Z축 방향으로 이격되어 Y축 방향으로 연장되는 회전축(18)을 갖는 종동 기어(20)와, 구동 기어(16)와 종동 기어(20)에 감겨지는 무한 궤도(22)와, 무한 궤도(22)에 미리 정해진 간격으로 배치되며 절삭 블레이드의 중앙 개구부에 삽입되어 절삭 블레이드를 지지하는 Y축 방향으로 연장되는, 지지축(24)을 포함한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 도시된 실시형태의 절삭 블레이드 보관 유닛(4)은, 베이스판(26)(도 1 참조)과, 베이스판(26)의 상면으로부터 상방으로 연장되는 지지벽(28)과, 지지벽(28)의 한쪽 면에 고정되는 모터(30)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(30)에는, 구동 기어(16)의 회전축(14)이 연결되고, 모터(30)는, Y축 방향을 축심으로 하여 구동 기어(16)를 회전시키도록 되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종동 기어(20)는 구동 기어(16)의 상방에 배치되고, 종동 기어(20)의 회전축(18)은, Y축 방향을 축심으로 하여 회전 가능하게 또한 Z축 방향으로 승강 가능하게, 지지벽(28)에 지지된다. 지지벽(28)에는, 종동 기어(20)를 Z축 방향으로 승강시키는 승강 기구(도시하고 있지 않음)가 설치된다. 승강 기구는, 예컨대, 종동 기어(20)의 회전축(18)에 연결되며 Z축 방향으로 연장되는 볼 나사와, 이 볼 나사를 회전시키는 모터를 갖는다.

무한 궤도(22)는, 상호 연결된 다수의 링크편(부호 생략)으로 구성되고, 구동 기어(16)와 종동 기어(20)에 감겨진다. 무한 궤도(22)는, 모터(30)에 의해 구동 기어(16)가 회전함에 따라 회전한다.

도시된 실시형태의 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에서는, 승강 기구로 종동 기어(20)의 Z축 방향의 위치를 변경함으로써, 구동 기어(16)와 종동 기어(20)와의 Z축 방향의 간격을 조정할 수 있다. 또한, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에서는, 무한 궤도(22)의 링크편의 수량을 적절히 증감함으로써, 무한 궤도(22)의 길이도 조정할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 지지축(24)은, 미리 정해진 간격을 두고 무한 궤도(22)에 복수 배치된다. 또한, 도 2와 함께 도 3을 참조함으로써 이해되는 바와 같이, 지지축(24)은, 무한 궤도(22)에 연결되는 원기둥형의 기부(基部; 32)와, 기부(32)의 단부면으로부터 Y축 방향으로 연장되는 원기둥형의 축부(34)를 갖는다. 축부(34)의 직경은 기부(32)의 직경보다 작다.

도 3에는, 지지축(24)에 지지되는 절삭 블레이드(36)도 도시되어 있다. 절삭 블레이드(36)는, 환형의 베이스(38)와, 베이스(38)의 외주부에 고정되는 환형의 절삭날(40)을 갖는다. 베이스(38)는, 알루미늄 합금 등의 적절한 금속 재료로 형성될 수 있다. 베이스(38)의 중앙부에는, 원형의 중앙 개구부(38a)가 형성된다. 절삭날(40)은, 다이아몬드 등의 지립과, 금속이나 수지 등의 결합재로, 미리 정해진 두께(예컨대 10 ㎛∼30 ㎛ 정도)로 형성되고, 베이스(38)의 외주 가장자리로부터 직경 방향 외측으로 돌출된다.

지지축(24)에서는, 절삭 블레이드(36)의 중앙 개구부(38a)에 축부(34)가 삽입되어, 복수(예컨대 5개)의 절삭 블레이드(36)를 축부(34)로 지지한다. 도시된 실시형태에서는, 도 2를 참조함으로써 이해되는 바와 같이, 복수의 지지축(24) 중 반수(半數)의 지지축(24)에 절삭 블레이드(36)가 지지되어 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 축부(34)의 선단측에는, 축부(34)로 지지한 절삭 블레이드(36)의 튀어나감을 방지하기 위한 복수의 볼 플런저(42)가, 둘레 방향으로 간격을 두고 장착된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 지지축(24)의 각 기부(32)의 내부에는 유로(32a)가 형성되고, 각 유로(32a)의 일단부에 연통(連通)되는 복수의 유로(22a)가, 무한 궤도(22)에 형성된다. 각 유로(32a)의 타단부는, 도 3에 도시된 바와 같이, 축부(34)보다 직경 방향 외측의 기부(32)의 단부면에서 개구된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지벽(28)에는, 구동 기어(16)의 하방에서 Y축 방향으로 돌출되는 에어 노즐(44)이 설치되고, 에어 노즐(44)은, 고압 에어 공급원(도시하고 있지 않음)에 접속된다. 도시된 실시형태에서는, 무한 궤도(22)의 회전에 따르는 지지축(24)의 궤도에 있어서 최하단에 위치하는 지지축(24)과, 에어 노즐(44)의 선단이 대면한다.

그리고, 축부(34)의 선단측에 위치하는 절삭 블레이드(36)가 반출된 경우에, 에어 노즐(44)로부터 무한 궤도(22)의 유로(22a)를 통해, 최하단에 위치하는 지지축(24)의 기부(32)의 유로(32a)에 고압 에어를 공급함으로써, 축부(34)에 남겨진 절삭 블레이드(36)를 축부(34)의 선단측으로 압출할 수 있도록 되어 있다. 단, 볼 플런저(42)의 작용에 의해 절삭 블레이드(36)가 축부(34)로부터 낙하하는 일은 없다.

도 5를 참조하여 너트 착탈 유닛(6)에 대해 설명한다. 너트 착탈 유닛(6)은, Z축 방향으로 연장되는 Z 회전축(46)과, Z 회전축(46)에 방사형으로 연결되며 절삭 블레이드(36)를 흡인 유지하는 블레이드 유지부(48)와, 너트를 유지하는 너트 유지부(50)와, 너트 유지부(50)를 회전시키는 구동부(도시하고 있지 않음)를 적어도 구비한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도시된 실시형태의 너트 착탈 유닛(6)은 또한, 케이싱(52)을 구비하고, 케이싱(52)은, 정육각형 형상의 상부판(54)과, 상부판(54)의 둘레 가장자리로부터 아래로 연장되는 직사각형 판형의 6개의 측벽(56)을 갖는다. 상부판(54)의 상면으로부터는 상기 Z 회전축(46)이 돌출된다. 케이싱(52)의 내부에는, Z 회전축(46)에 연결되는 모터(도시하고 있지 않음)가 수용된다.

도시된 실시형태에서는, 케이싱(52)의 6개의 측벽(56) 중, 4개의 측벽(56)에는 블레이드 유지부(48)가 장착되고, 2개의 측벽(56)에는 너트 유지부(50)가 장착되어 있으며, 2개의 너트 유지부(50)는 대향하는 한 쌍의 측벽(56)에 설치되어 있다. 이와 같이 너트 착탈 유닛(6)은, 1개의 너트 유지부(50)에 대해 2개의 블레이드 유지부(48)를 구비하고 있다.

블레이드 유지부(48)는 원통형으로 형성되고, 블레이드 유지부(48)의 단부면(58)에는, 상기 지지축(24)의 축부(34) 및 절삭 장치의 스핀들의 보스부를 수용할 수 있는 원형의 중앙 개구부(60)와, 중앙 개구부(60)의 주위에 둘레 방향으로 등간격을 두고 배치되는 복수 개의 흡인 구멍(62)이 형성된다. 각 흡인 구멍(62)은, 진공 펌프 등의 흡인원(도시하고 있지 않음)에 접속된다.

블레이드 유지부(48)에서는, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 보관되는 절삭 블레이드(36)의 베이스(38)에 블레이드 유지부(48)의 단부면(58)이 접촉하는 위치에 위치된 상태에서, 흡인원에 의해 각 흡인 구멍(62)에 흡인력을 생성함으로써 절삭 블레이드(36)를 흡인 유지한다.

도 5를 참조하여 설명을 계속하면, 너트 유지부(50)는, 케이싱(52)의 측벽(56)에 고정되는 원통형의 하우징(64)과, 하우징(64)의 내부에 회전 가능하게 수용되며 상기 구동부에 의해 회전되는 환형의 회전체(66)를 포함한다.

회전체(66)에는, 절삭 장치의 스핀들의 보스부를 수용할 수 있는 중앙 개구부(68)가 형성된다. 회전체(66)의 단부면(66a)에는, 복수 개의 흡인 구멍(70)과, 복수 개의 핀(72)이 교대로 둘레 방향으로 간격을 두고 설치된다. 각 흡인 구멍(70)은, 흡인원(도시하고 있지 않음)에 접속된다. 핀(72)은, 회전체(66)에 내장되는 스프링(도시하고 있지 않음)에 의해 회전체(66)의 단부면(66a)으로부터 돌출된 위치(도 5에 도시된 위치)에 위치되고, 회전체(66)의 내부를 향해 눌려지면, 스프링이 수축하여 회전체(66)의 내부에 수용된다. 또한, 핀(72)은, 너트에 형성되는 핀 구멍의 위치에 대응하여 배치된다.

너트 착탈 유닛(6)에서는, 흡인원으로 각 흡인 구멍(70)에 흡인력을 생성하여 너트를 너트 유지부(50)로 흡인 유지하고, 너트에 형성된 핀 구멍에 핀(72)을 삽입한 상태에서, 구동부에 의해 회전체(66)를 회전시킴으로써, 절삭 장치의 스핀들에 절삭 블레이드(36)를 고정하기 위한 너트를 스핀들의 보스부에 형성된 수나사에 나사 결합 및 나사 결합 해제(분리)할 수 있도록 되어 있다.

또한, 너트를 스핀들의 보스부로부터 나사 결합 해제(분리)할 때에, 너트 유지부(50)의 핀(72)의 위치와, 너트의 핀 구멍의 위치가 어긋나 있는 경우에는, 스핀들의 보스부에 장착되어 있는 너트의 단부면에 회전체(66)의 단부면(66a)을 위치시키고, 핀(72)을 회전체(66)의 내부에 수용한 후에, 구동부에 의해 회전체(66)를 회전시키면, 핀(72)의 위치가 핀 구멍의 위치에 정합했을 때에 스프링에 의해 핀(72)이 압출되어, 핀 구멍에 핀(72)이 삽입된다.

상기한 바와 같이 구성될 수 있는 너트 착탈 유닛(6)은, 도시된 실시형태에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 프레임체(74)의 내부에 배치된다. 프레임체(74)는, 승강 테이블(76)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 승강 테이블(76)은, 베이스 가대(78)에 Z축 방향으로 승강 가능하게 지지된다.

도 1과 함께 도 6을 참조하여 설명하면, 프레임체(74)는, 직사각형 판형의 바닥부(80)와, 바닥부(80)의 상면 4 모퉁이로부터 상방으로 연장되는 4개의 지주(82)와, 각 지주(82)의 상단에 고정되는 판형의 천장부(84)(도 1 참조)를 포함한다. 바닥부(80)의 하면에는, Y축 방향으로 연장되는 홈(86a)이 형성되는 피가이드 부재(86)가, X축 방향으로 간격을 두고 한 쌍 설치된다.

승강 테이블(76)은, 직사각형 형상의 상부판(88)과, 상부판(88)의 하면 4 모퉁이로부터 하방으로 연장되는 4개의 원기둥형의 다리부(90)를 포함한다. 상부판(88)의 상면에는, X축 방향으로 간격을 두고 Y축 방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드 레일(92)이 설치되고, 한 쌍의 가이드 레일(92)은, 프레임체(74)의 한 쌍의 피가이드 부재(86)의 홈(86a)에 슬라이딩 가능하게 감합(嵌合)된다.

또한, 승강 테이블(76)의 상부판(88)의 상면에는, Y축 방향 위치 부여 기구(8)가 설치된다. Y축 방향 위치 부여 기구(8)는, 한 쌍의 가이드 레일(92) 사이에서 Y축 방향으로 연장되는 볼 나사(94)와, 볼 나사(94)를 회전시키는 모터(96)를 갖는다. 볼 나사(94)의 너트부(도시하고 있지 않음)는, 프레임체(74)의 바닥부(80)의 하면에 고정된다.

Y축 방향 위치 부여 기구(8)는, 볼 나사(94)에 의해 모터(96)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 프레임체(74)에 전달하고, 한 쌍의 가이드 레일(92)을 따라 프레임체(74)를 Y축 방향으로 이동시킨다. 이와 같이, 너트 착탈 유닛(6)이 배치된 프레임체(74)는, 승강 테이블(76)에 배치된 Y축 방향으로 연장되는 가이드 레일(92)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, Y축 방향 위치 부여 기구(8)에 의해 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 대해 Y축 방향의 작용 위치와 퇴피 위치에 위치되도록 되어 있다.

상기 작용 위치는, 너트 착탈 유닛(6)의 블레이드 유지부(48)가 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 접근한 위치로서, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 지지되어 있는 절삭 블레이드(36)를 블레이드 유지부(48)에 의해 흡인 유지할 수 있는 위치이다. 또한, 상기 퇴피 위치는, 상기 작용 위치보다 너트 착탈 유닛(6)의 블레이드 유지부(48)가 절삭 블레이드 보관 유닛(4)으로부터 이격된 위치이다.

또한, 도시된 실시형태의 Y축 방향 위치 부여 기구(8)는, 모터(96)가 정지하고 있을 때에, 너트 착탈 유닛(6)에 대해, Y축 방향으로 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하면, 프레임체(74)와 함께 너트 착탈 유닛(6)이 Y축 방향으로 이동하는 것을 허용하도록 구성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 가대(78)는, 프레임(98)과, 프레임(98)의 상부에 고정되는 직사각형 형상의 베이스판(100)을 포함한다. 베이스판(100)의 4 모퉁이에는, 승강 테이블(76)의 다리부(90)가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 4개의 원형 구멍(102)이 형성된다. 또한, 베이스판(100)의 중앙부에는 암나사(104)가 형성된다.

도 6을 참조하여 설명을 계속하면, 승강 테이블(76) 및 베이스 가대(78)에는, Z축 이동 기구(10)가 연결된다. Z축 이동 기구(10)는, Z축 방향으로 연장되는 볼 나사(106)와, 볼 나사(106)를 회전시키는 모터(108)와, 모터(108)의 상단에 고정되는 연결판(110)을 포함한다. 볼 나사(106)는, 베이스판(100)의 암나사(104)에 나사 결합된다. 연결판(110)은, 승강 테이블(76)의 상부판(88)의 하면에 볼트(도시하고 있지 않음) 등의 적절한 연결구에 의해 고정된다.

Z축 이동 기구(10)는, 볼 나사(106)에 의해 모터(108)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여, 베이스 가대(78)에 대해 승강 테이블(76)을 승강시킴으로써, 너트 착탈 유닛(6)이 배치된 프레임체(74)를 Z축 방향으로 이동시킨다.

도 7을 참조하여 설명하면, 너트 착탈 유닛(6)은, 프레임체(74)의 내부에 배치되는 제1 이동체(112)에 배치되고, 제1 이동체(112)는 제2 이동체(114)의 하부에 배치되는 X축 방향으로 연장되는 제1 가이드 레일(116)에 매달린 상태에서 슬라이딩 가능하게 지지되며, 제2 이동체(114)는 프레임체(74)의 천장부(84)에 배치되는 X축 방향으로 연장되는 제2 가이드 레일(118)에 매달린 상태에서 슬라이딩 가능하게 지지된다.

제1 이동체(112)는, 직사각형 판형의 본체(120)를 갖는다. 본체(120)의 중앙부에는, 원형 구멍(122)이 형성된다. 원형 구멍(122)에는, 너트 착탈 유닛(6)의 Z 회전축(46)이 삽입되고, Z 회전축(46)은 본체(120)에 회전 불가능하게 고정된다. Z 회전축(46)에 연결되는 너트 착탈 유닛(6)의 모터가 구동하면, 제1 이동체(112)에 대해 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)이 회전하여, 블레이드 유지부(48) 및 너트 유지부(50)가 임의의 방향에 위치된다.

제1 이동체(112)의 본체(120)의 상면에는, X축 방향으로 연장되는 홈(124a)이 형성되는 피가이드 부재(124)가, Y축 방향으로 간격을 두고 한 쌍 설치되고, X축 방향으로 연장되는 관통 구멍(126a)이 형성되는 블록(126)이 고정된다.

제2 이동체(114)는, 직사각형 판형의 본체(128)를 갖고, 제1 가이드 레일(116)은, 본체(128)의 하면에 Y축 방향으로 간격을 두고 한 쌍 설치된다. 제1 가이드 레일(116)은, 제1 이동체(112)의 한 쌍의 피가이드 부재(124)의 홈(124a)에 슬라이딩 가능하게 감합되고, 제1 이동체(112)는, 제2 이동체(114)에 배치된 제1 가이드 레일(116)에 매달린 상태에서 슬라이딩 가능하게 지지된다.

제2 이동체(114)의 본체(128)의 하방에는, 제2 이동체(114)에 대해 제1 이동체(112)를 X축 방향으로 이동시키는 제1 X축 이동 기구가 설치된다. 도시된 실시형태의 제1 X축 이동 기구는, 에어 실린더(130)로 구성된다. 에어 실린더(130)의 실린더 튜브(130a)는, 본체(128)의 하면에 고정되고, 한 쌍의 제1 가이드 레일(116) 사이에서 X축 방향으로 연장된다. 에어 실린더(130)의 피스톤 로드(130b)의 선단은, 제1 이동체(112)의 블록(126)의 관통 구멍(126a)에 감합되어 연결된다.

제1 X축 이동 기구로서의 에어 실린더(130)는, 피스톤 로드(130b)를 진퇴시킴으로써, 제2 이동체(114)에 대해 제1 이동체(112)를 제1 가이드 레일(116)을 따라 X축 방향으로 이동시킨다.

제2 이동체(114)의 본체(128)의 상면에는, X축 방향으로 연장되는 홈(132a)이 형성된 피가이드 부재(132)가 Y축 방향으로 간격을 두고 한 쌍 설치되고, X축 방향으로 연장되는 암나사(134a)가 형성된 블록(134)이 고정된다.

제2 가이드 레일(118)은, 프레임체(74)의 천장부(84)의 하면에 Y축 방향으로 간격을 두고 한 쌍 설치된다. 제2 가이드 레일(118)은, 제2 이동체(114)의 한 쌍의 피가이드 부재(132)의 홈(132a)에 슬라이딩 가능하게 감합되고, 제2 이동체(114)는, 천장부(84)의 하면에 배치되는 제2 가이드 레일(118)에 매달린 상태에서 슬라이딩 가능하게 지지된다.

프레임체(74)의 천장부(84)의 하방에는, 천장부(84)에 대해 제2 이동체(114)를 X축 방향으로 이동시키는 제2 X축 이동 기구(136)가 설치된다. 도시된 실시형태의 제2 X축 이동 기구(136)는, 한 쌍의 제2 가이드 레일(118) 사이에서 X축 방향으로 연장되는 볼 나사(138)와, 볼 나사(138)를 회전시키는 모터(140)를 갖는다. 볼 나사(138)는, 제2 이동체(114)의 블록(134)의 암나사(134a)에 나사 결합되고, 모터(140)는 천장부(84)의 하면에 고정된다.

제2 X축 이동 기구(136)는, 볼 나사(138)에 의해 모터(140)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 제2 이동체(114)에 전달하고, 천장부(84)에 대해 제2 이동체(114)를 제2 가이드 레일(118)을 따라 X축 방향으로 이동시킨다.

도시된 실시형태의 X축 이동 기구(12)는, 제1 X축 이동 기구로서의 에어 실린더(130)와, 볼 나사(138) 및 모터(140)를 갖는 제2 X축 이동 기구(136)를 포함한다. 도시된 실시형태에서는, 제1 X축 이동 기구로서의 에어 실린더(130)로 제1 이동체(112)를 이동시킴으로써, 너트 착탈 유닛(6)을 신속히 X축 방향으로 전진시킬 수 있고, 제2 X축 이동 기구(136)로 제2 이동체(114)를 이동시킴으로써, 너트 착탈 유닛(6)의 X축 방향 위치를 용이하게 미조정(微調整)할 수 있도록 되어 있다. 이와 같이, 너트 착탈 유닛(6)은, 제1 이동체(112) 및 제2 이동체(114)에 의해 X축 방향으로 진출 가능하게 구성된다.

다음으로, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 전술한 절삭 블레이드 교환 장치(2)가 장착되는 절삭 장치(170)에 대해 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 절삭 장치(170)는, 피가공물을 유지하는 척 테이블(172)과, 척 테이블(172)에 유지된 피가공물을 절삭하는 절삭 블레이드가 장착되는 절삭 유닛(174)과, 척 테이블(172)과 절삭 유닛(174)을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 이송 기구(176)와, 척 테이블(172)과 절삭 유닛(174)을 X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 Y축 이송 기구(178)와, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 직교하는 Z축 방향으로 절삭 유닛(174)을 절입 이송하는 Z축 이송 기구(180)를 구비한다.

도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 절삭 장치(170)는, 베이스(182)(도 8 참조)의 상면에 X축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 X축 가동판(184)과, X축 가동판(184)의 상면에 고정되는 지주(186)와, 지주(186)의 상단에 고정되는 커버판(188)을 구비한다. 커버판(188)에는, 원형 개구(188a)가 형성된다. 척 테이블(172)은, 지주(186)의 상단에 회전 가능하게 탑재되고, 커버판(188)의 원형 개구(188a)를 지나 상방으로 연장된다. 척 테이블(172)은, 지주(186)에 내장되는 모터(도시하고 있지 않음)에 의해 Z축 방향을 축심으로 하여 회전된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 척 테이블(172)의 상단 부분에는, 흡인원(도시하고 있지 않음)에 접속되는 다공질의 원형 형상의 흡착 척(190)이 배치된다. 척 테이블(172)은, 흡인원으로 흡착 척(190)의 상면에 흡인력을 생성함으로써, 흡착 척(190)의 상면에 실린 피가공물을 흡인 유지한다. 이와 같이 척 테이블(172)에서는, 흡착 척(190)의 상면이 피가공물을 유지하는 유지면으로 되어 있고, 유지면은 X축 방향 및 Y축 방향으로 규정되는 XY 평면 상에 위치된다. 또한, 척 테이블(172)의 둘레 가장자리에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수의 클램프(192)가 배치된다.

도 9에 도시된 바와 같이, X축 이송 기구(176)는, X축 가동판(184)에 연결되며 X축 방향으로 연장되는 볼 나사(198)와, 볼 나사(198)를 회전시키는 모터(200)를 갖는다. X축 이송 기구(176)는, 볼 나사(198)에 의해 모터(200)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X축 가동판(184)에 전달하고, 베이스(182)의 안내 레일(182a)을 따라 X축 가동판(184)을 이동시키며, 척 테이블(172)을 X축 방향으로 가공 이송한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 절삭 장치(170)는, 척 테이블(172)을 걸쳐 배치되는 문형의 프레임(202)을 포함한다. 프레임(202)은, Y축 방향으로 간격을 두고 베이스(182)의 상면으로부터 상방으로 연장되는 한 쌍의 지주(204)와, 한 쌍의 지주(204)의 상단 사이에 가설되며 Y축 방향으로 연장되는 빔(beam; 206)을 갖는다.

절삭 유닛(174)은, 빔(206)의 한쪽의 측면(도 8에서 배면측의 측면)에 Y축 방향으로 간격을 두고 한 쌍 설치된다. 도시된 실시형태의 절삭 장치(170)에서는, 절삭 블레이드(36)가 대면하도록 한 쌍의 절삭 유닛(174)이 설치되고, 척 테이블(172)에 유지된 피가공물을 한 쌍의 절삭 블레이드(36)에 의해 동시에 절삭 가공할 수 있다. 또한, 절삭 유닛(174)은 1개여도 좋다.

도 10에 도시된 바와 같이, 각 절삭 유닛(174)은, Y축 방향으로 이동 가능하게 빔(206)의 한쪽의 측면에 지지되는 직사각형 형상의 Y축 가동 부재(208)와, Y축 가동 부재(208)에 Z축 방향으로 승강 가능하게 지지된 단면 L-자형의 Z축 가동 부재(210)와, Z축 가동 부재(210)의 하단에 고정되는 스핀들 하우징(212)을 구비한다.

Y축 가동 부재(208)의 한쪽의 측면(도 10에서 전방측의 측면)에는, Z축 방향으로 간격을 두고 Y축 방향으로 연장되는 한 쌍의 피안내홈(208a)이 형성되고, 피안내홈(208a)은, 빔(206)의 한쪽의 측면에서 상하 방향으로 간격을 두고 Y축 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(도시하고 있지 않음)에 슬라이딩 가능하게 연결된다.

Y축 이송 기구(178)는, 빔(206)의 한쪽의 측면에서 Y축 방향으로 연장되는 볼 나사(214)와, 볼 나사(214)를 회전시키는 모터(216)를 갖는다. 볼 나사(214)는 Y축 가동 부재(208)에 연결된다. Y축 이송 기구(178)는, 볼 나사(214)에 의해 모터(216)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y축 가동 부재(208)에 전달하고, 빔(206)의 한쪽의 측면에 부설된 안내 레일을 따라 Y축 가동 부재(208)를 Y축 방향으로 인덱싱 이송한다.

또한, 도시된 실시형태의 Y축 이송 기구(178)는, 모터(216)가 정지하고 있을 때에, 스핀들 하우징(212)에 대해, Y축 방향으로 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하면, Y축 가동 부재(208)와 함께 스핀들 하우징(212)이 Y축 방향으로 이동하는 것을 허용하도록 구성된다.

Y축 가동 부재(208)의 타측의 측면(도 10에서 배면측의 측면)에는, Y축 방향으로 간격을 두고 Z축 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(도시하고 있지 않음)이 형성되고, Z축 가동 부재(210)는, Y축 가동 부재(208)의 한 쌍의 안내 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되는 한 쌍의 피안내홈(도시하고 있지 않음)을 갖는다.

Z축 이송 기구(180)는, Z축 가동 부재(210)에 연결되며 Z축 방향으로 연장되는 볼 나사(도시하고 있지 않음)와, 이 볼 나사를 회전시키는 모터(218)를 갖는다. Z축 이송 기구(180)는, 볼 나사에 의해 모터(218)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Z축 가동 부재(210)에 전달하고, Y축 가동 부재(208)의 안내 레일을 따라 Z축 가동 부재(210)를 Z축 방향으로 절입 이송한다.

도 11을 참조하여 설명하면, 스핀들 하우징(212)에는, Y축 방향을 축심으로 하여 회전 가능하게 원기둥형의 스핀들(220)이 지지되고, 스핀들(220)을 회전시키는 모터(도시하고 있지 않음)가 수용된다. 스핀들(220)의 선단에는, 피가공물을 절삭하는 절삭 블레이드(36)가 너트(222)에 의해 착탈 가능하게 고정된다.

스핀들 하우징(212)의 선단에는, 절삭 블레이드(36)를 덮는 블레이드 커버(224)가 장착된다. 블레이드 커버(224)는, 스핀들 하우징(212)의 선단에 고정되는 제1 커버 부재(224a)와, 제1 커버 부재(224a)의 선단에 이동 가능하게 장착되는 제2 커버 부재(224b)를 갖는다. 제2 커버 부재(224b)는, 에어 실린더 등의 적절한 액추에이터(도시하고 있지 않음)에 의해 X축 방향으로 이동되도록 구성되고, 절삭 블레이드(36)의 교환 시에는 도 11에 도시된 개방 위치에 위치되며, 절삭 가공 시에는 도 10에 도시된 폐색 위치에 위치된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 스핀들(220)의 선단측 외주면에는, 직경 방향 외측으로 돌출되는 환형의 플랜지(226)가 설치된다. 플랜지(226)의 선단면의 직경 방향 내측 부분에는 환형의 오목부(226a)가 형성되고, 플랜지(226)의 선단면의 외주측 부분은, 축 방향으로 돌출되는 환형의 받침부(226b)로 되어 있다. 또한, 플랜지(226)보다 더욱 선단측에는, 플랜지(226)의 중앙으로부터 돌출되는 보스부(228)가 설치된다. 보스부(228)의 선단부 외주면에는, 수나사(228a)가 형성된다.

절삭 블레이드(36)의 중앙 개구부(38a)에 보스부(228)를 삽입하고, 보스부(228)의 수나사(228a)와 너트(222)가 나사 결합됨(끼워 맞춰짐)으로써, 플랜지(226)의 받침부(226b)와 너트(222)에 절삭 블레이드(36)가 끼워 넣어져 보스부(228)에 착탈 가능하게 고정된다. 또한, 너트(222)의 측면에는, 너트 착탈 유닛(6)의 너트 유지부(50)의 핀(72)이 삽입되는 복수 개의 핀 구멍(222a)이 둘레 방향으로 등간격을 두고 형성된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 프레임(202)의 빔(206)의 타측의 측면(도 8에서 전방측의 측면)에는, 척 테이블(172)에 유지된 피가공물을 촬상하는 한 쌍의 촬상 유닛(230)이 Y축 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 촬상 유닛(230)을 Y축 방향으로 이동시키는 한 쌍의 이동 기구(232)가 장착된다.

이동 기구(232)는, 빔(206)의 타측의 측면에서 Y축 방향으로 연장되는 볼 나사(234)와, 볼 나사(234)를 회전시키는 모터(236)를 갖는다. 볼 나사(234)는 촬상 유닛(230)에 연결된다. 그리고, 이동 기구(232)는, 모터(236)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 촬상 유닛(230)에 전달하고, 빔(206)의 타측의 측면에 부설된 안내 레일(206a)을 따라 촬상 유닛(230)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 촬상 유닛(230)은, 예컨대, 촬상 소자나 광학계 등을 포함하는 카메라이다. 또한, 이 촬상 유닛(230)은 1개여도 좋다.

절삭 장치(170)를 이용하여, 웨이퍼 등의 피가공물에 대해 절삭 가공을 실시할 때에는, 먼저, 척 테이블(172)에 피가공물을 흡착시킨다. 계속해서, X축 이송 기구(176)로 척 테이블(172)을 촬상 유닛(230)의 하방으로 이동시키고, 이동 기구(232)로 촬상 유닛(230)의 Y축 방향 위치를 조정한다. 계속해서, 촬상 유닛(230)으로 상방으로부터 피가공물을 촬상하여 피가공물의 절삭 영역을 검출한다.

계속해서, 촬상 유닛(230)으로 검출한 피가공물의 절삭 영역에 기초하여, 척 테이블(172)을 회전시켜, 절삭 유닛(174)의 절삭 블레이드(36)에 대한 피가공물의 절삭 영역의 방향을 조정한다. 계속해서, X축 이송 기구(176)로 척 테이블(172)을 X축 방향으로 이동시키고, Y축 이송 기구(178)로 스핀들 하우징(212)을 Y축 방향으로 이동시켜, 피가공물의 절삭 영역의 상방에 한 쌍의 절삭 블레이드(36)를 위치시킨다.

계속해서, Z축 이송 기구(180)로 스핀들 하우징(212)을 하강시켜, 고속 회전시킨 절삭 블레이드(36)의 절삭날(40)을 피가공물의 절삭 영역에 절입시키고, 절삭 블레이드(36)의 절삭날(40)을 절입시킨 부분에 절삭수를 공급하면서, 척 테이블(172)을 X축 방향으로 가공 이송함으로써, 피가공물의 절삭 영역에 미리 정해진 절삭 가공을 실시한다. Y축 이송 기구(178)로 스핀들 하우징(212)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하면서, 상기 절삭 가공을 적절히 반복하여, 피가공물의 절삭 영역 전부에 절삭 가공을 실시한다. 절삭 공정이 종료된 절삭 가공이 끝난 피가공물은 다음 공정으로 반송된다.

절삭 공정을 반복해서 실시하면 절삭 블레이드(36)는 마모되고, 절삭 블레이드(36)의 마모가 미리 정해진 양에 도달하면 절삭 정밀도가 유지되지 않게 되기 때문에, 스핀들(220)의 보스부(228)에 장착되어 있는 절삭 블레이드(36)를 새로운 절삭 블레이드(36)로 교환할 필요가 있다. 또한, 스핀들(220)의 보스부(228)에 장착되어 있는 절삭 블레이드(36)의 마모가 미리 정해진 양에 도달하지 않은 경우에도, 이전에 절삭 가공을 실시한 피가공물의 소재와 상이한 소재의 피가공물에 절삭 가공을 실시할 때에는, 피가공물의 소재에 따른 절삭 블레이드(36)로 교환할 필요가 발생하는 경우도 있다.

도시된 실시형태에서는 도 13에 도시된 바와 같이, 절삭 장치(170)의 절삭 블레이드(36)를 자동적으로 교환할 수 있는 절삭 블레이드 교환 장치(2)가 절삭 장치(170)에 장착되어 있다. 이하, 절삭 블레이드 교환 장치(2)를 이용하여 절삭 블레이드(36)를 교환하는 방법에 대해 설명한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 절삭 블레이드 교환 장치(2)는, 절삭 장치(170)의 X축 방향 안쪽측에 배치되고, 사용자에게 이미 납품한 절삭 장치(170)에 나중에 장착할 수 있도록 되어 있다. 절삭 블레이드 교환 장치(2)를 이용하여, 절삭 장치(170)에 장착되어 있는 절삭 블레이드(36)를 교환할 때에는, 먼저, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)의 무한 궤도(22)를 회전시켜, 절삭 장치(170)로 반입해야 할 새로운 절삭 블레이드(36)를 지지하고 있는 지지축(24)을 미리 정해진 위치[예컨대, 지지축(24)의 궤도에서의 최하단의 위치]에 위치시킨다.

계속해서, 도 14에 도시된 바와 같이, 너트 착탈 유닛(6)의 Z 회전축(46)에 연결되어 있는 모터에 의해 케이싱(52)을 회전시킴으로써, 블레이드 유지부(48)가 장착되어 있는 케이싱(52)의 측벽(56)을 X축 방향을 따르게 하여, 블레이드 유지부(48)를 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 대면시킨다. 또한, X축 이동 기구(12) 및 Z축 이동 기구(10)를 작동시켜, 상기 미리 정해진 위치의 지지축(24)의 축부(34)를 블레이드 유지부(48)의 중앙 개구부(60)(도 5 참조)에 삽입할 수 있도록, 블레이드 유지부(48)의 X축 방향 위치 및 Z축 방향 위치를 조정한다.

계속해서, 도 15에 도시된 바와 같이, Y축 방향 위치 부여 기구(8)에 의해 프레임체(74)를 Y축 방향으로 이동시켜, 지지축(24)에 지지되어 있는 절삭 블레이드(36)를 블레이드 유지부(48)에 의해 유지할 수 있는 작용 위치에 너트 착탈 유닛(6)을 위치시킨다. 이에 의해, 상기 미리 정해진 위치의 지지축(24)의 축부(34)를 블레이드 유지부(48)의 중앙 개구부(60)에 삽입하고, 축부(34)의 선단측에 위치하는 절삭 블레이드(36)의 단부면에 블레이드 유지부(48)의 단부면(58)을 접촉시킨다. 계속해서, 블레이드 유지부(48)의 각 흡인 구멍(62)에 흡인력을 생성하여, 축부(34)의 선단측에 위치하는 절삭 블레이드(36)를 블레이드 유지부(48)로 흡인 유지한다.

계속해서, Y축 방향 위치 부여 기구(8)를 작동시켜, 너트 착탈 유닛(6)을 절삭 블레이드 보관 유닛(4)으로부터 Y축 방향으로 이격시켜 퇴피 위치에 위치시킨다. 계속해서, 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)을 180° 회전시켜, 절삭 블레이드(36)를 흡인 유지한 블레이드 유지부(48)의 반대측의 블레이드 유지부(48)를 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 대면시킨다.

계속해서, Y축 방향 위치 부여 기구(8)를 작동시켜, 반대측의 블레이드 유지부(48)에 의해 지지축(24)의 절삭 블레이드(36)를 유지할 수 있는 작용 위치에 너트 착탈 유닛(6)을 위치시킨다. 계속해서, 반대측의 블레이드 유지부(48)의 각 흡인 구멍(62)에 흡인력을 생성하여, 축부(34)의 선단측에 위치하는 절삭 블레이드(36)를 블레이드 유지부(48)에 의해 흡인 유지한다. 이에 의해, 4개의 블레이드 유지부(48) 중 대향하는 한 쌍의 블레이드 유지부(48)로, 새로운 절삭 블레이드(36)를 흡인 유지한 상태가 된다.

계속해서, 도 16에 도시된 바와 같이, Y축 방향 위치 부여 기구(8)에 의해 프레임체(74)를 Y축 방향으로 이동시키고, Z축 이동 기구(10)로 승강 테이블(76)을 Z축 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)으로부터 너트 착탈 유닛(6)을 이격시켜 퇴피 위치에 위치시키고, 절삭 장치(170)에 대한 너트 착탈 유닛(6)의 Y축 방향 위치 및 Z축 방향 위치를 조정한다. 위치 조정 후의 너트 착탈 유닛(6)의 Y축 방향 위치는, 절삭 장치(170)의 한 쌍의 절삭 유닛(174) 사이이며, 위치 조정 후의 너트 착탈 유닛(6)의 Z축 방향 위치는, 척 테이블(172)의 유지면보다 상방이다.

계속해서, 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 X축 이동 기구로서의 에어 실린더(130)에 의해 제1 이동체(112)를 X축 방향으로 이동시켜, 너트 착탈 유닛(6)을 절삭 장치(170)의 한 쌍의 절삭 유닛(174) 사이를 향해 전진시킨다. 계속해서, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 X축 이동 기구(136)에 의해 제2 이동체(114)를 X축 방향으로 이동시켜, 한 쌍의 절삭 유닛(174)에 대한 너트 착탈 유닛(6)의 X축 방향 위치를 조정한다.

구체적으로는, 너트 착탈 유닛(6)의 한 쌍의 블레이드 유지부(48)로 흡인 유지하고 있는 새로운 한 쌍의 절삭 블레이드(36)의 중심의 X축 방향 위치와, 한 쌍의 절삭 유닛(174)에 장착되어 있는 한 쌍의 절삭 블레이드(36)의 중심의 X축 방향 위치를 정합시킨다. 또한, 절삭 블레이드 교환 장치(2)의 Z축 이동 기구(10) 또는 절삭 장치(170)의 Z축 이송 기구(180)를 작동시켜, 블레이드 유지부(48)의 절삭 블레이드(36)의 중심의 Z축 방향 위치와, 절삭 유닛(174)의 절삭 블레이드(36)의 중심의 Z축 방향 위치를 정합시킨다.

계속해서, 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)을 60° 회전시켜, 한 쌍의 너트 유지부(50)를 한 쌍의 절삭 유닛(174)의 절삭 블레이드(36)에 대면시킨다. 또한, 제1·제2 이동체(112, 114)를 전진시키기 전에, 케이싱(52)을 60° 회전시켜 두어도 좋다.

계속해서, 한 쌍의 절삭 유닛(174)의 각각의 블레이드 커버(224)의 제2 커버 부재(224b)를 개방 위치(도 11 참조)에 위치시킨다. 계속해서, 절삭 장치(170)의 Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 Y축 방향으로 이동시켜, 스핀들(220)의 보스부(228)에 절삭 블레이드(36)를 고정하고 있는 너트(222)를 너트 유지부(50)의 회전체(66)의 단부면(66a)에 접촉시킨다. 그러면, 너트 유지부(50)의 핀(72)이 너트(222)에 눌려져 회전체(66)의 내부에 수용되고, 스핀들(220)의 보스부(228)가 회전체(66)의 중앙 개구부(68)에 수용된다.

계속해서, 너트 착탈 유닛(6)의 구동부로 너트 유지부(50)의 회전체(66)를 회전시키면, 각 핀(72)이 너트(222)의 핀 구멍(222a)과 합치했을 때에, 각 핀(72)이 핀 구멍(222a)에 감합되고, 회전체(66)의 회전 운동이 각 핀(72)을 통해 너트(222)에 전달되어, 너트(222)가 풀린다. 이에 의해, 절삭 유닛(174)의 보스부(228)의 수나사(228a)로부터 너트(222)를 나사 결합 해제(분리)할 수 있다. 또한, 너트 유지부(50)의 각 흡인 구멍(70)에 흡인력을 생성하여, 분리한 너트(222)를 너트 유지부(50)로 흡인 유지한다.

계속해서, Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 너트 착탈 유닛(6)으로부터 이격시키고, 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)을 60° 회전시켜, 절삭 블레이드(36)를 흡인 유지하고 있지 않은 빈 블레이드 유지부(48)를 절삭 유닛(174)의 절삭 블레이드(36)에 대면시킨다.

계속해서, Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 너트 착탈 유닛(6)에 접근시켜, 절삭 유닛(174)의 스핀들(220)의 보스부(228)를 블레이드 유지부(48)의 중앙 개구부(60)에 삽입하고, 절삭 유닛(174)의 절삭 블레이드(36)의 단부면에, 빈 블레이드 유지부(48)의 단부면(58)을 접촉시킨다. 계속해서, 블레이드 유지부(48)의 각 흡인 구멍(62)에 흡인력을 생성하여, 절삭 유닛(174)의 절삭 블레이드(36)를 블레이드 유지부(48)로 흡인 유지한다.

계속해서, Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 너트 착탈 유닛(6)으로부터 이격시키고, 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)을 60° 회전시켜, 새로운 절삭 블레이드(36)를 흡인 유지하고 있는 블레이드 유지부(48)를 절삭 유닛(174)의 스핀들(220)의 보스부(228)에 대면시킨다.

계속해서, Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 너트 착탈 유닛(6)에 접근시켜, 스핀들(220)의 보스부(228)를 새로운 절삭 블레이드(36)의 중앙 개구부(38a)에 삽입하고, 스핀들(220)의 플랜지(226)의 받침부(226b)에 절삭 블레이드(36)의 단부면을 접촉시킨다. 계속해서, 블레이드 유지부(48)의 흡인력을 해제하여, 블레이드 유지부(48)로부터 스핀들(220)의 보스부(228)로 새로운 절삭 블레이드(36)를 전달한다.

계속해서, Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 너트 착탈 유닛(6)으로부터 이격시키고, 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)을 60° 회전시켜, 도 19에 도시된 바와 같이, 분리한 너트(222)를 흡인 유지하고 있는 너트 유지부(50)를 절삭 유닛(174)의 스핀들(220)의 보스부(228)에 대면시킨다.

계속해서, Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 너트 착탈 유닛(6)에 접근시키고, 너트 유지부(50)로 흡인 유지한 너트(222)를 스핀들(220)의 보스부(228)에 감합시킨다. 계속해서, 너트(222)를 분리했을 때와는 반대 방향으로 너트 착탈 유닛(6)의 구동부를 작동시켜 너트(222)를 회전시켜, 보스부(228)의 수나사(228a)에 너트(222)를 나사 결합한다.

보스부(228)의 수나사(228a)에 너트(222)를 나사 결합할 때에는, 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합됨으로써 너트(222)에 대해 보스부(228)가 Y축 방향으로 이동하는 속도[보스부(228)와 너트(222)가 Y축 방향으로 상대적으로 이동하는 속도]에 동기하여, 도 20에 도시된 바와 같이, 절삭 장치(170)의 Y축 이송 기구(178)에 의해, 보스부(228)를 갖는 절삭 유닛(174)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 이 경우의 절삭 유닛(174)의 이동 속도는, (너트(222)의 피치)×(너트(222)의 회전 속도)이다.

혹은, 수나사(228a)에 너트(222)를 나사 결합할 때, 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합됨으로써 보스부(228)에 대해 너트(222)가 Y축 방향으로 이동하는 속도[보스부(228)와 너트(222)가 Y축 방향으로 상대적으로 이동하는 속도]에 동기하여, 절삭 블레이드 교환 장치(2)의 Y축 방향 위치 부여 기구(8)에 의해, 너트(222)를 유지하고 있는 너트 착탈 유닛(6)을 Y축 방향으로 이동시켜도 좋다. 이 경우의 너트 착탈 유닛(6)의 이동 속도는, 상기한 절삭 유닛(174)과 마찬가지로, (너트(222)의 피치)×(너트(222)의 회전 속도)이다.

이에 의해, 절삭 유닛(174)에 장착해야 할 새로운 절삭 블레이드(36)를 스핀들(220)의 플랜지(226)의 받침부(226b)와 너트(222)에 끼워 넣어, 스핀들(220)의 보스부(228)에 절삭 블레이드(36)를 고정할 수 있다.

여기서, 보스부(228)의 수나사(228a)에 너트(222)를 나사 결합할 때에, 보스부(228)의 중심과 너트(222)의 중심이 어긋나 있는 경우에 대해 설명한다.

보스부(228)의 중심과 너트(222)의 중심이 어긋나 있는 경우에 있어서, Y축 이송 기구(178)에 의해 절삭 유닛(174)을 Y축 방향으로 이동시켜, 수나사(228a)에 너트(222)를 강제로 나사 결합하고자 하면, 수나사(228a)에 너트(222)가 적정히 맞물리지 않기 때문에, 너트 착탈 유닛(6) 및 스핀들 하우징(212)에 대해 Y축 방향으로 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하게 된다.

전술한 바와 같이, 절삭 블레이드 교환 장치(2)의 Y축 방향 위치 부여 기구(8)는, 모터(96)가 정지하고 있을 때에, 너트 착탈 유닛(6)에 대해, Y축 방향으로 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하면, 프레임체(74)와 함께 너트 착탈 유닛(6)이 Y축 방향으로 이동하는 것을 허용하도록 구성된다.

이 때문에, 보스부(228)의 중심과 너트(222)의 중심이 어긋나 있는 경우에, 너트(222)를 회전시키면서, 보스부(228)를 갖는 절삭 유닛(174)을 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 수나사(228a)에 너트(222)를 강제로 나사 결합하고자 해도, 너트 착탈 유닛(6)이 압박력에 의해 이동하여 절삭 유닛(174)으로부터 도피해 버리기 때문에, 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합되는 일이 없다.

또한, 절삭 장치(170)의 Y축 이송 기구(178)는, 전술한 바와 같이, 모터(216)가 정지하고 있을 때에, 스핀들 하우징(212)에 대해, Y축 방향으로 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하면, Y축 가동 부재(208)와 함께 스핀들 하우징(212)이 Y축 방향으로 이동하는 것을 허용하도록 구성된다.

이 때문에, 보스부(228)의 중심과 너트(222)의 중심이 어긋나 있는 경우에, 너트(222)를 회전시키면서, 상기와는 반대로, 너트(222)를 유지하고 있는 너트 착탈 유닛(6)을 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 수나사(228a)에 너트(222)를 강제로 나사 결합시키고자 해도, 절삭 유닛(174)의 스핀들 하우징(212)이 압박력에 의해 이동하여 너트 착탈 유닛(6)으로부터 도피해 버리기 때문에, 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합되는 일이 없다.

따라서, 도시된 실시형태에 의하면, 보스부(228)의 중심과 너트(222)의 중심이 어긋나 있는 경우에는, 보스부(228)의 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합되지 않기 때문에, 수나사(228a)와 너트(222) 사이에 긁힘이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 너트(222)에 가해지는 부하를 경감할 수 있다.

또한, 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합되지 않은 경우에는, 오퍼레이터에 대해 경고를 발하도록 구성되는 것이 바람직하다. 경고에 대해서는, 예컨대, 절삭 블레이드 교환 장치(2) 또는 절삭 장치(170)에 부설된 모니터에 경고 화면을 표시함으로써 수행해도 좋고, 혹은, 절삭 블레이드 교환 장치(2) 또는 절삭 장치(170)에 부설된 스피커로부터 경고음을 발함으로써 수행해도 좋다. 또한, 너트 유지부(50)의 회전체(66)의 회전이 미리 정해진 시간 이상 계속되는 경우에, 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합되지 않았다고 판정할 수 있다.

절삭 블레이드(36)의 교환 방법에 대한 설명으로 되돌아간다. 보스부(228)의 수나사(228a)에 너트(222)를 나사 결합한 후에는, 너트 유지부(50)의 흡인력을 해제한다. 계속해서, 절삭 유닛(174)의 블레이드 커버(224)의 제2 커버 부재(224b)를 폐색 위치에 위치시킨다. 또한, 전술한 바와 같은 너트(222) 및 절삭 블레이드(36)의 분리, 부착에 대해서는, 한 쌍의 절삭 유닛(174)에 대해 동시에 행해도 좋고, 따로따로 행해도 좋다.

계속해서, 제1·제2 이동체(112, 114)를 후퇴시키고, 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)을 60° 회전시켜, 분리한 한 쌍의 절삭 블레이드(36) 중의 한쪽을 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 대면시킨다. 또한, 절삭 블레이드 보관 유닛(4)의 무한 궤도(22)를 회전시켜, 절삭 블레이드(36)를 지지하고 있지 않은 빈 지지축(24)을 미리 정해진 위치[예컨대, 지지축(24)의 궤도에서의 최하단의 위치]에 위치시킨다.

계속해서, X축 이동 기구(12) 및 Z축 이동 기구(10)를 작동시켜, 블레이드 유지부(48)로 흡인 유지하고 있는 한쪽의 절삭 블레이드(36)의 중앙 개구부(38a)에 상기 미리 정해진 위치의 지지축(24)의 축부(34)를 삽입할 수 있도록, 블레이드 유지부(48)의 X축 방향 위치 및 Z축 방향 위치를 조정한다.

계속해서, Y축 방향 위치 부여 기구(8)에 의해 프레임체(74)를 Y축 방향으로 이동시켜, 블레이드 유지부(48)로 흡인 유지하고 있는 한쪽의 절삭 블레이드(36)의 중앙 개구부(38a)에 상기 미리 정해진 위치의 지지축(24)의 축부(34)를 삽입하고, 한쪽의 절삭 블레이드(36)의 단부면을 지지축(24)의 기부(32)의 단부면에 접촉시킨다. 계속해서, 블레이드 유지부(48)의 흡인력을 해제하여, 분리한 한 쌍의 절삭 블레이드(36) 중의 한쪽을 지지축(24)에 전달한다.

또한, Y축 방향 위치 부여 기구(8)에 의해 너트 착탈 유닛(6)을 절삭 블레이드 보관 유닛(4)으로부터 이격시키고, 너트 착탈 유닛(6)의 케이싱(52)을 180° 회전시켜, 분리한 한 쌍의 절삭 블레이드(36) 중의 다른쪽을 흡인 유지하고 있는 반대측의 블레이드 유지부(48)를 절삭 블레이드 보관 유닛(4)에 대면시킨다. 계속해서, Y축 방향 위치 부여 기구(8)에 의해 프레임체(74)를 Y축 방향으로 이동시켜, 반대측의 블레이드 유지부(48)로 흡인 유지하고 있는 다른쪽의 절삭 블레이드(36)의 중앙 개구부(38a)에 상기 미리 정해진 위치의 지지축(24)의 축부(34)를 삽입하고, 다른쪽의 절삭 블레이드(36)의 단부면을, 지지축(24)에 지지되어 있는 절삭 블레이드(36)의 단부면에 접촉시킨다. 계속해서, 블레이드 유지부(48)의 흡인력을 해제하여, 분리한 한 쌍의 절삭 블레이드(36) 중의 다른쪽을 지지축(24)에 전달한다. 이와 같이 하여, 절삭 블레이드 교환 장치(2)를 이용하여, 절삭 장치(170)의 절삭 블레이드(36)를 교환할 수 있다.

이상과 같으며, 도시된 실시형태에서는, 보스부(228)의 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합될 때, 너트(222)의 나사 결합에 의해 Y축 방향으로 이동하는 속도에 동기하여 너트 착탈 유닛(6) 또는 절삭 유닛(174)의 스핀들 하우징(212) 중의 한쪽이 Y축 방향으로 이동하고, 너트 착탈 유닛(6) 또는 절삭 유닛(174)의 스핀들 하우징(212) 중의 다른쪽이 Y축 방향으로 프리(이동 가능, 도피하는 것이 가능)하게 되어 있기 때문에, 보스부(228)의 중심과 너트(222)의 중심이 어긋나 있는 경우에는, 보스부(228)의 수나사(228a)에 너트(222)가 나사 결합되지 않아, 수나사(228a)와 너트(222) 사이에 긁힘이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 너트(222)에 가해지는 부하를 경감할 수 있다.

2: 절삭 블레이드 교환 장치 6: 너트 착탈 유닛
36: 절삭 블레이드 38a: 중앙 개구부
50: 너트 유지부 170: 절삭 장치
172: 척 테이블 174: 절삭 유닛
176: X축 이송 기구 178: Y축 이송 기구
220: 스핀들 222: 너트
226: 플랜지 228: 보스부
228a: 수나사

Claims (2)

1. 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 절삭하는 절삭 블레이드가 장착되는 절삭 유닛과, 상기 척 테이블과 상기 절삭 유닛을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 이송 기구와, 상기 척 테이블과 상기 절삭 유닛을 X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 Y축 이송 기구를 포함하는, 절삭 장치에 장착되며, 상기 절삭 유닛에 대해 절삭 블레이드를 착탈할 수 있는, 절삭 블레이드 교환 장치로서,
   상기 절삭 유닛은, 선단에 플랜지가 배치되는 스핀들을 갖고, 상기 플랜지의 중앙으로부터 돌출되는 보스부에 절삭 블레이드의 중앙 개구부를 삽입하며, 상기 보스부의 단부에 형성되는 수나사에 너트를 나사 결합함으로써, 절삭 블레이드를 장착할 수 있도록 구성되고,
   상기 절삭 블레이드 교환 장치는, 너트를 유지하는 너트 유지부와, 상기 너트 유지부를 회전시키는 구동부를 구비하는, 너트 착탈 유닛을 포함하며,
   상기 보스부의 단부에 형성된 수나사에 너트가 나사 결합될 때, 너트의 나사 결합에 의해 상기 보스부와 너트가 Y축 방향으로 상대적으로 이동하는 속도에 동기하여 상기 너트 착탈 유닛 또는 상기 절삭 유닛 중의 한쪽이 Y축 방향으로 이동하고, 미리 정해진 값 이상의 압박력이 작용하는 경우에 상기 너트 착탈 유닛 또는 상기 절삭 유닛 중의 다른쪽이 Y축 방향으로 도피하는 것인, 절삭 블레이드 교환 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   너트가 나사 결합되지 않은 경우, 경고를 발하는 것인, 절삭 블레이드 교환 장치.
   

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