TW202322973A - 加工裝置 - Google Patents

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TW202322973A
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松岡伸太郎
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種可以在短時間內以充分的扭矩將螺帽緊固之加工裝置。 [解決手段]一種加工裝置2，在使螺帽保持部116以第一旋轉速度正旋轉來將螺帽64螺合於凸座部58的公螺絲58a且扭矩已達到閾值時，使螺帽保持部116逆旋轉，之後，以比第一旋轉速度更低速的第二旋轉速度來讓螺帽保持部116正旋轉，並於已將螺帽64螺合於凸座部58的公螺絲58a且扭矩已達到閾值時，停止螺帽64的螺合而完成緊固。

Description

加工裝置
本發明是有關於一種加工裝置，其包含保持被加工物的保持機構、裝設有對已保持在保持機構之被加工物進行切削之切削刀片的切削機構、及將切削刀片裝設到切削機構的切削刀片裝設機構。
將IC、LSI等的複數個器件以分割預定線來區劃而形成在正面之晶圓，可被具備有切削刀片之加工裝置分割成一個個的器件晶片，並且可將經分割之各器件晶片應用在行動電話、個人電腦等的電氣機器上。
本發明之申請人已提出一種具備有以自動方式更換切削刀片之切削刀片裝設機構的加工裝置(參照例如專利文獻1)。
此加工裝置之切削機構具備：旋轉軸；固定凸緣，配設於旋轉軸的前端且支撐切削刀片的背部；凸座部，從固定凸緣的中央部突出並嵌合於已形成於切削刀片的中央部之開口部；及公螺絲，形成於凸座部的前端。
又，切削刀片裝設機構具備有螺帽保持部，且可以用自動方式將切削刀片裝設到切削機構，前述螺帽保持部裝卸自如地保持螺帽，前述螺帽和固定凸緣夾持已嵌入凸座部的切削刀片。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2007-98536號公報
發明欲解決之課題
但是，若在螺帽保持部的扭矩(負載電流值)成為預定之值以前使螺帽保持部以相對較高速的方式旋轉來將螺帽緊固，會有儘管扭矩已達到預定值，緊固力卻不充分而導致螺帽在加工中鬆開之情況。
另一方面，雖然若使螺帽保持部以相對較低速旋轉，來將螺帽緊固到螺帽保持部的扭矩成為預定之值為止的話，緊固力會變得充分，而解決螺帽在加工中螺帽鬆開之問題，但是會有在螺帽的緊固上較花費時間使生產性受損之問題。
本發明的課題在於提供一種可以在短時間內以充分的扭矩將螺帽緊固之加工裝置。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種解決上述課題之以下的加工裝置。亦即，可提供： 「一種加工裝置，包含：保持機構，保持被加工物；切削機構，裝設有對已保持在該保持機構之被加工物進行切削之切削刀片；及切削刀片裝設機構，將切削刀片裝設於該切削機構， 該切削機構具備：旋轉軸；固定凸緣，配設於該旋轉軸的前端且支撐切削刀片的背部；凸座部，從該固定凸緣的中央部突出，嵌合於已形成於切削刀片的中央部之開口部；及公螺絲，形成於該凸座部的前端， 該切削刀片裝設機構具備螺帽保持部，前述螺帽保持部是裝卸自如地保持螺帽，前述螺帽和該固定凸緣夾持已嵌入該凸座部的切削刀片， 在使該螺帽保持部以第一旋轉速度正旋轉來將該螺帽螺合於該公螺絲且扭矩已達到閾值時，使該螺帽保持部逆旋轉，之後，以比第一旋轉速度更低速的第二旋轉速度來讓該螺帽保持部正旋轉，並於已將該螺帽螺合於該公螺絲且扭矩已達到閾值時，停止該螺帽保持部的旋轉而完成緊固」。 發明效果
本發明之加工裝置由於包含：保持機構，保持被加工物；切削機構，裝設有對已保持在該保持機構之被加工物進行切削之切削刀片；及切削刀片裝設機構，將切削刀片裝設於該切削機構，該切削機構具備：旋轉軸；固定凸緣，配設於該旋轉軸的前端且支撐切削刀片的背部；凸座部，從該固定凸緣的中央部突出，嵌合於已形成於切削刀片的中央部之開口部；及公螺絲，形成於該凸座部的前端， 該切削刀片裝設機構具備螺帽保持部，前述螺帽保持部裝卸自如地保持螺帽，前述螺帽和該固定凸緣夾持已嵌入該凸座部的切削刀片， 在使該螺帽保持部以第一旋轉速度正旋轉來將該螺帽螺合於該公螺絲且扭矩已達到閾值時，使該螺帽保持部逆旋轉，之後，以比第一旋轉速度更低速的第二旋轉速度來讓該螺帽保持部正旋轉，並於已將該螺帽螺合於該公螺絲且扭矩已達到閾值時，停止該螺帽保持部的旋轉而完成緊固，因此前述加工裝置可以在短時間內以充分的扭矩來將螺帽緊固。
用以實施發明之形態
以下，針對依照本發明所構成的加工裝置的較佳實施形態一面參照圖式一面進行說明。
(加工裝置2) 如圖1所示，整體以符號2表示之加工裝置包含：保持被加工物之保持機構4、裝設有對已保持在保持機構4之被加工物進行切削之切削刀片的切削機構6、及將切削刀片裝設於切削機構6之切削刀片裝設機構8。
(保持機構4) 參照圖2及圖3來說明，保持機構4具備在基台10(參照圖2)的上表面以在X軸方向上移動自如的方式設置之X軸可動板12、固定於X軸可動板12的上表面之支柱14、與固定在支柱14的上端之罩板16。在罩板16形成有圓形開口16a，並將通過圓形開口16a且朝上方延伸之工作夾台18旋轉自如地裝設在支柱14的上端。
再者，X軸方向是圖1中以箭頭X表示之方向。又，在圖1以箭頭Y表示之Y軸方向是正交於X軸方向之方向，在圖1以箭頭Z表示之Z軸方向是正交於X軸方向以及Y軸方向之上下方向。X軸方向以及Y軸方向所規定之XY平面實質上是水平的。
在工作夾台18的上端部分配置有已連接到吸引機構(未圖示)之多孔質的圓形的吸附夾頭20。在工作夾台18的周緣，於圓周方向上隔著間隔設置有複數個夾具22。
並且，在保持機構4中，藉由以吸引機構在吸附夾頭20的上表面生成吸引力，而吸引保持已載置在吸附夾頭20的上表面之被加工物。如此，吸附夾頭20的上表面是成為保持被加工物之保持面，且保持面是定位在XY平面上。
又，保持機構4的工作夾台18形成為：藉由內置於支柱14之工作夾台用馬達(未圖示)，而以Z軸方向作為軸心來旋轉，並且藉由X軸進給機構24而在X軸方向上加工進給。
X軸進給機構24具有連結於X軸可動板12且在X軸方向上延伸之滾珠螺桿26、與使滾珠螺桿26旋轉之馬達28。X軸進給機構24藉由滾珠螺桿26將馬達28的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至X軸可動板12，使X軸可動板12沿著基台10上的引導軌道10a朝X軸方向移動，並且使工作夾台18朝X軸方向加工進給。
如圖2所示，加工裝置2包含橫跨保持機構4而配置之門型的框架30。框架30具有在Y軸方向上隔著間隔而從基台10的上表面朝上方延伸之一對支柱32、與橫跨架設在一對支柱32的上端間而在Y軸方向上延伸之樑34。
(切削機構6) 切削機構6是在樑34的單側的側面(在圖2中為背面側的側面)於Y軸方向上隔著間隔而設置有一對。在圖示之實施形態中，是以讓切削刀片相面對的方式而設置有一對切削機構6，且形成為可以藉由一對切削刀片同時地對已保持在保持機構4之被加工物施行切削加工。再者，切削機構6亦可為1個。
如圖4所示，切削機構6具備在Y軸方向上移動自如地支撐於樑34的單側的側面之矩形狀的Y軸可動構件36、將Y軸可動構件36在Y軸方向上分度進給之Y軸進給機構38、在Z軸方向上升降自如地支撐在Y軸可動構件36之剖面L字形的Z軸可動構件40、將Z軸可動構件40在Z軸方向上切入進給之Z軸進給機構42、與固定在Z軸可動構件40的下端之殼體44。
在Y軸可動構件36的單側的側面(在圖4中為近前側的側面)，形成有在Z軸方向上隔著間隔而在Y軸方向上延伸之一對被引導溝36a，被引導溝36a以滑動自如的方式連結於一對引導軌道(未圖示)，前述一對引導軌道在樑34的單側的側面且在Z軸方向上隔著間隔而在Y軸方向上延伸。
Y軸進給機構38具有連結於Y軸可動構件36且在Y軸方向上延伸之滾珠螺桿46、及使滾珠螺桿46旋轉之馬達48。Y軸進給機構38是藉由滾珠螺桿46將馬達48的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至Y軸可動構件36，而將Y軸可動構件36沿著附設於樑34的單側的側面之引導軌道在Y軸方向上分度進給。
在Y軸可動構件36的另一側的側面(在圖4中為背面側的側面)形成有在Y軸方向上隔著間隔而在Z軸方向上延伸之一對引導軌道(未圖示)，Z軸可動構件40具有滑動自如地連結於Y軸可動構件36的一對引導軌道之一對被引導溝(未圖示)。
Z軸進給機構42具有連結於Z軸可動構件40且在Z軸方向上延伸之滾珠螺桿(未圖示)、與使此滾珠螺桿旋轉之馬達50。Z軸進給機構42是藉由滾珠螺桿將馬達50的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至Z軸可動構件40，而將Z軸可動構件40沿著Y軸可動構件36的引導軌道朝Z軸方向切入進給。
參照圖5以及圖6來說明，切削機構6更具備：旋轉軸52；固定凸緣56(參照圖6)，配設於旋轉軸52的前端且支撐切削刀片54的背部；凸座部58(參照圖6)，從固定凸緣56的中央部突出並嵌合於已形成於切削刀片54的中央部之開口部54a；及公螺絲58a(參照圖6)，形成於凸座部58的前端。
(旋轉軸52) 旋轉軸52是以Y軸方向作為軸心而旋轉自如地支撐於殼體44。又，在殼體44容置有使旋轉軸52旋轉之馬達(未圖示)。
(切削刀片54) 如圖6所示，切削刀片54具有環狀的基台60、與固定在基台60的外周部之環狀的切刃62。基台60可由鋁合金等合宜的金屬材料來形成。切削刀片54的開口部54a是圓形，且位於基台60的中央部。切刃62由鑽石等之磨粒、與金屬或樹脂等之結合材來形成為預定的厚度(例如10~30μm左右)，且從基台60的外周緣朝徑方向外側突出。
(固定凸緣56) 固定凸緣56是從旋轉軸52的外周面朝徑方向外側呈環狀地突出。在固定凸緣56的前端面的徑方向內側部分形成有環狀的凹處56a。固定凸緣56的前端面的外周側部分是成為朝軸方向突出之環狀的承受部56b。
參照圖6繼續說明，藉由切削刀片54的開口部54a被凸座部58嵌入，且將螺帽64裝設於凸座部58的公螺絲58a，切削刀片54會被固定凸緣56的承受部56b與螺帽64夾入而呈裝卸自如地固定在凸座部58。再者，在螺帽64的側面，在圓周方向上隔著等間隔而形成有複數個銷孔64a，前述銷孔64a可供後述之螺帽保持部116的銷138***。
如圖5所示，於殼體44的前端裝設有覆蓋切削刀片54之刀片蓋66。刀片蓋66具有固定於殼體44的前端之第一蓋構件66a、與移動自如地裝設在第一蓋構件66a的前端之第二蓋構件66b。第二蓋構件66b形成為可藉由氣缸等之合宜的致動器(未圖示)而在X軸方向上移動，且在切削刀片54的更換時是定位在圖5所示之開放位置，在切削加工時則是定位在圖4所示之封閉位置。
又，如圖2所示，在樑34的另一側的側面(在圖2中為近前側的側面)以在Y軸方向上移動自如的方式設置有對已保持在保持機構4之被加工物進行拍攝之一對拍攝機構68，並且設置有使拍攝機構68在Y軸方向上移動之一對移動機構70。
移動機構70具有連結於拍攝機構68且在Y軸方向上延伸之滾珠螺桿72、與使滾珠螺桿72旋轉之馬達74。移動機構70是將馬達74的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至拍攝機構68，使拍攝機構68沿著附設於樑34的另一側的側面之引導軌道34a在Y軸方向上移動。再者，拍攝機構68亦可為1個。
(切削刀片裝設機構8) 如圖7所示，切削刀片裝設機構8具備：切削刀片保管機構76，保管複數個切削刀片54；搬出入機構78，從切削刀片保管機構76將切削刀片54搬出以及搬入；Y軸方向定位機構80，使搬出入機構78相對於切削刀片保管機構76定位到Y軸方向的作用位置與退避位置；Z軸移動機構82，使搬出入機構78在Z軸方向上移動；及X軸移動機構84，使搬出入機構78在X軸方向上移動，來作用於已裝設在切削機構6的旋轉軸52之切削刀片54。
(切削刀片保管機構76) 參照圖8來說明，切削刀片保管機構76包含：驅動齒輪88，具有在Y軸方向上延伸之旋轉軸86；從動齒輪92，和驅動齒輪88在Z軸方向上遠離且具有在Y軸方向上延伸之旋轉軸90；無端軌道94，捲繞於驅動齒輪88與從動齒輪92；及支撐軸96，在Y軸方向上延伸並以預定的間隔配設在無端軌道94，且可嵌合於切削刀片54的開口部54a來支撐切削刀片54。
如圖7以及圖8所示，圖示之實施形態的切削刀片保管機構76包含基座板98(參照圖7)、從基座板98的上表面朝上方延伸之支撐壁100、與固定在支撐壁100的單面之馬達102。如圖8所示，在馬達102連結有驅動齒輪88的旋轉軸86，且馬達102形成為以Y軸方向為軸心來使驅動齒輪88旋轉。
從動齒輪92配置於驅動齒輪88的上方，且從動齒輪92的旋轉軸90是以Y軸方向為軸心而旋轉自如且在Z軸方向上升降自如地支撐於支撐壁100。於支撐壁100設置有使從動齒輪92在Z軸方向上升降之升降機構(未圖示)。升降機構亦可為例如以下之構成：具有連結於從動齒輪92的旋轉軸90且在Z軸方向上延伸之滾珠螺桿、及使此滾珠螺桿旋轉之馬達。
無端軌道94是由相互連結之多數個連結片(省略符號)所構成，且捲繞於驅動齒輪88與從動齒輪92。無端軌道94形成為因應於藉由馬達102使驅動齒輪88旋轉而旋轉。
支撐軸96在無端軌道94隔著預定的間隔而配設有複數個。又，如藉由將圖9和圖8一起參照所可理解地，支撐軸96具有連結於無端軌道94之圓柱狀的基部104、與從基部104的端面朝Y軸方向延伸之圓柱狀的軸部106。
在支撐軸96中，形成為將切削刀片54的開口部54a嵌合於軸部106，而以軸部106支撐複數個(例如5個)切削刀片54。在圖示之實施形態中，如藉由參照圖8所可理解地，已在複數個支撐軸96當中一半數量的支撐軸96上支撐有切削刀片54。又，如圖9所示，在軸部106的前端側，在圓周方向上隔著間隔而裝設有複數個定位珠(ball plunger)108，前述複數個定位珠108用於防止以軸部106所支撐之切削刀片54的飛出。
如圖10所示，於支撐軸96的各基部104的內部形成有流路104a，且在無端軌道94形成有連通於各流路104a的一端部之複數條流路94a。如圖9所示，各流路104a的另一端部在比軸部106更靠近徑方向外側之基部104的端面形成有開口。
又，如圖8所示，在支撐壁100設置有在驅動齒輪88的下方朝Y軸方向突出之空氣噴嘴110。空氣噴嘴110已連接於高壓空氣供給機構(未圖示)。在圖示之實施形態中，伴隨於無端軌道94旋轉之支撐軸96之在軌道中位於最下端之支撐軸96與空氣噴嘴110的前端相面對。
並且，在將位於軸部106的前端側之切削刀片54搬出的情況下，形成為可以藉由從空氣噴嘴110透過無端軌道94之流路94a來對位於最下端之支撐軸96的基部104的流路104a供給高壓空氣，而將留在軸部106的切削刀片54朝軸部106的前端側推出。不過，因為定位珠108的作用而不會有切削刀片54從軸部106掉落之情形。
(搬出入機構78) 參照圖11來說明，搬出入機構78具備在Z軸方向上延伸之Z旋轉軸112、呈放射狀地連結於Z旋轉軸112且吸引保持切削刀片54之刀片保持部114、及裝卸自如地保持螺帽64之螺帽保持部116，前述螺帽64和固定凸緣56夾持已嵌入切削機構6的凸座部58的切削刀片54。
圖示之實施形態的搬出入機構78更具備有罩殼118。罩殼118具有正六角形狀之頂板120、與從頂板120的周緣垂下之矩形板狀的6個側壁122。從頂板120的上表面突出有上述Z旋轉軸112。在罩殼118的內部容置有連結於Z旋轉軸112之馬達(未圖示)。
在圖示之實施形態中，在罩殼118的6個側壁122當中，於4個側壁122裝設有刀片保持部114，且在2個側壁122裝設有螺帽保持部116。2個螺帽保持部116設置在相向的一對側壁122。像這樣，搬出入機構78為：相對於1個螺帽保持部116具備有2個刀片保持部114。
(刀片保持部114) 刀片保持部114形成為圓筒狀，且在刀片保持部114的端面124設有可承接上述支撐軸96的軸部106以及切削機構6的凸座部58之圓形的中央開口部126、與在中央開口部126的周圍沿著圓周方向隔著等間隔而配置之複數個吸引孔128。又，吸引孔128已連接到吸引機構(未圖示)。
並且，刀片保持部114，在已定位在刀片保持部114的端面124接觸於已保管在切削刀片保管機構76之切削刀片54的基台60的位置之狀態下，藉由吸引機構在吸引孔128生成吸引力來吸引保持切削刀片54。
(螺帽保持部116) 參照圖11以及圖12來繼續說明，螺帽保持部116包含：圓筒狀的殼體130(參照圖11)，固定於罩殼118的側壁122；環狀的旋轉體132(參照圖11)，旋轉自如地容置在殼體130的內部；及馬達133(參照圖12)，使旋轉體132旋轉。
於旋轉體132形成有可承接切削機構6的凸座部58之中央開口部134。於旋轉體132的端面132a，在圓周方向上隔著間隔交互地設置有複數個吸引孔136與複數個銷138。吸引孔136已連接到吸引機構(未圖示)。銷138是藉由內置於旋轉體132之彈簧(未圖示)而定位在從旋轉體132的端面132a突出之位置(圖11所示之位置)，並且若朝向旋轉體132的內部被按壓時，會讓彈簧收縮而容置於旋轉體132的內部。又，銷138和已形成於螺帽64之銷孔64a的位置對應而配置。
如圖12所示，在螺帽保持部116中形成為以吸引機構在吸引孔136生成吸引力來吸引保持螺帽64，並且在已將銷138***螺帽64的銷孔64a的狀態下，藉由馬達133使旋轉體132旋轉，藉此可以對凸座部58的公螺絲58a來將用於將切削刀片54固定於切削機構6的凸座部58之螺帽64緊固以及取下。
再者，在將螺帽64從凸座部58取下時，即使在螺帽保持部116的銷138的位置與螺帽64的銷孔64a的位置已偏離的情況下，仍然可使旋轉體132的端面132a接近於已裝設於凸座部58之螺帽64的端面，並且若在將銷138容置於旋轉體132的內部之後，藉由馬達133使旋轉體132旋轉，銷138會在銷138的位置對齊於銷孔64a的位置時被彈簧推出，而可對銷孔64a***銷138。
可如上述地構成之搬出入機構78，在圖示之實施形態中是如圖7所示地配設在框體140的內部。框體140是在Y軸方向上移動自如地支撐於升降工作台142，且升降工作台142是在Z軸方向上升降自如地支撐於基座架台144。
若將圖13和圖7一起參照來說明，框體140包含矩形板狀的底部146、從底部146的上表面四個角落朝上方延伸之4個支柱148、及固定於各支柱148的上端之板狀的頂板部150(參照圖7)。在底部146的下表面，在X軸方向上隔著間隔而設置有一對被導引構件152，前述被導引構件152形成有在Y軸方向上延伸之溝152a。
如圖13所示，升降工作台142包含矩形板狀的頂板154、及從頂板154的下表面四個角落朝下方延伸之4個圓柱狀的腳部156。在頂板154的上表面設置有在X軸方向上隔著間隔且在Y軸方向上延伸之一對導軌158，且一對導軌158滑動自如地嵌合於框體140的一對被導引構件152的溝152a。
(Y軸方向定位機構80) 又，在升降工作台142的頂板154的上表面設置有Y軸方向定位機構80。Y軸方向定位機構80具有在一對導軌158間在Y軸方向上延伸之滾珠螺桿160、與使滾珠螺桿160旋轉之馬達162。滾珠螺桿160的螺帽部(未圖示)已固定在框體140的底部146的下表面。
Y軸方向定位機構80是藉由滾珠螺桿160將馬達162的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至框體140，而使框體140沿著一對導軌158在Y軸方向上移動。如此，配設有搬出入機構78之框體140形成為可滑動地支撐在已配設於升降工作台142之在Y軸方向上延伸之導軌158，且可藉由Y軸方向定位機構80來相對於切削刀片保管機構76定位到Y軸方向的作用位置與退避位置。
上述作用位置是搬出入機構78的刀片保持部114接近於切削刀片保管機構76的位置，且為可藉由刀片保持部114吸引保持已支撐於切削刀片保管機構76之切削刀片54的位置。又，上述退避位置是搬出入機構78的刀片保持部114比上述作用位置更遠離切削刀片保管機構76之位置。
如圖13所示，基座架台144包含框架164、與固定於框架164的上部之矩形狀的基座板166。在基座板166的四個角落形成有供升降工作台142的腳部156滑動自如地***之4個圓形孔168。又，基座板166的中央部形成有母螺絲170。
(Z軸移動機構82) 參照圖13繼續說明，在升降工作台142以及基座架台144連結有Z軸移動機構82。Z軸移動機構82包含在Z軸方向上延伸之滾珠螺桿172、使滾珠螺桿172旋轉之馬達174、與固定於馬達174的上端之連結板176。滾珠螺桿172已螺合於基座板166的母螺絲170。連結板176可藉由螺栓(未圖示)等之合宜的連結機構而固定到升降工作台142的頂板154的下表面。
Z軸移動機構82是藉由滾珠螺桿172將馬達174的旋轉運動轉換成直線運動，而使升降工作台142相對於基座架台144升降，藉此使配設有搬出入機構78之框體140在Z軸方向上移動。
參照圖14來說明，搬出入機構78配設在已配設於框體140的內部之第一移動體178，且第一移動體178以被懸吊之狀態可滑動地支撐在已配設在第二移動體180的下部之在X軸方向上延伸之第一導軌182，第二移動體180以被懸吊之狀態可滑動地支撐在已配設在框體140的頂板部150之在X軸方向上延伸之第二導軌184。
第一移動體178具有矩形板狀的本體186。本體186的中央部形成有圓形孔188。可在圓形孔188***搬出入機構78的Z旋轉軸112，且Z旋轉軸112呈無法旋轉地固定於本體186。若驅動已連結於Z旋轉軸112之搬出入機構78的馬達時，搬出入機構78的罩殼118即相對於第一移動體178旋轉，且可將刀片保持部114以及螺帽保持部116定位到任意的方向。
在第一移動體178的本體186的上表面，在Y軸方向上隔著間隔而設置有一對被導引構件190，並且固定有塊體192，前述一對被導引構件190形成有在X軸方向上延伸之溝190a，前述塊體192形成有在X軸方向上延伸之貫通孔192a。
第二移動體180具有矩形板狀的本體194，且在本體194的下表面在Y軸方向上隔著間隔而設置有一對第一導軌182。第一導軌182滑動自如地嵌合於第一移動體178的一對被導引構件190的溝190a，且第一移動體178以被懸吊之狀態可滑動地支撐在已配設在第二移動體180之第一導軌182。
(X軸移動機構84) 在第二移動體180的本體194的下方設置有使第一移動體178相對於第二移動體180在X軸方向上移動之第一X軸移動機構。圖示之實施形態的第一X軸移動機構是由氣缸196所構成。氣缸196的壓缸管196a固定在本體194的下表面，且在一對第一導軌182之間朝X軸方向延伸。氣缸196的活塞桿196b的前端已嵌合並連結於第一移動體178的塊體192的貫通孔192a。
作為第一X軸移動機構的氣缸196是藉由使活塞桿196b進退，而使第一移動體178相對於第二移動體180沿著第一導軌182在X軸方向上移動。
在第二移動體180的本體194的上表面，在Y軸方向上隔著間隔而設置有一對被導引構件198，並且固定有塊體200，前述一對被導引構件198形成有在X軸方向上延伸之溝198a，前述塊體200形成有在X軸方向上延伸之母螺絲200a。
在框體140的頂板部150的下表面在Y軸方向上隔著間隔而設置有一對第二導軌184。第二導軌184滑動自如地嵌合於第二移動體180的一對被導引構件198的溝198a，且第二移動體180以被懸吊之狀態可滑動地支撐在已配設在框體140的頂板部150之第二導軌184。
在框體140的頂板部150的下方設置有使第二移動體180相對於頂板部150在X軸方向上移動之第二X軸移動機構202。圖示之實施形態的第二X軸移動機構202具有在一對第二導軌184間在X軸方向上延伸之滾珠螺桿204、與使滾珠螺桿204旋轉之馬達206。滾珠螺桿204是螺合於第二移動體180的塊體200的母螺絲200a。馬達206是固定在頂板部150的下表面。
第二X軸移動機構202是藉由滾珠螺桿204而將馬達206的旋轉運動轉換成直線運動並傳達至第二移動體180，而使第二移動體180相對於頂板部150沿著第二導軌184在X軸方向上移動。
圖示之實施形態的X軸移動機構84包含作為第一X軸移動機構之氣缸196、與具有滾珠螺桿204以及馬達206之第二X軸移動機構202。在圖示之實施形態中，藉由以作為第一X軸移動機構之氣缸196使第一移動體178移動，而形成為可以使搬出入機構78快速地在X軸方向上前進，並且可以藉由以第二X軸移動機構202使第二移動體180移動，而容易地對搬出入機構78的X軸方向位置進行微調整。像這樣，搬出入機構78構成為藉由第一移動體178以及第二移動體180而在X軸方向上進出自如。
如圖1所示，加工裝置2具備控制加工裝置2的作動之控制機構208。控制機構208是由電腦所構成，前述電腦具有依照控制程式進行運算處理之中央處理裝置(CPU)、保存控制程式等的唯讀記憶體(ROM)、保存運算結果等之可讀寫的隨機存取記憶體(RAM)。
(切削加工) 在使用加工裝置2來對晶圓等之被加工物施行切削加工時，首先是使工作夾台18吸附被加工物。接著，以X軸進給機構24使工作夾台18移動至拍攝機構68的下方，並且以移動機構70調整拍攝機構68的Y軸方向位置。接著，以拍攝機構68從上方拍攝被加工物來檢測被加工物的切削區域。
接著，依據以拍攝機構68所檢測出之被加工物的切削區域，使工作夾台18旋轉，來調整被加工物的切削區域相對於切削機構6的切削刀片54之方向。接著，以X軸進給機構24使工作夾台18在X軸方向上移動，並且以Y軸進給機構38使切削機構6在Y軸方向上移動，而將一對切削刀片54定位到被加工物的切削區域的上方。
接著，以Z軸進給機構42使切削機構6下降，使已高速旋轉之切削刀片54的切刃62切入被加工物的切削區域，並且一邊對已切入切削刀片54的切刃62之部分供給切削水一邊將工作夾台18在X軸方向上加工進給，藉此對被加工物的切削區域施行預定的切削加工。一邊以Y軸進給機構38將切削機構6在Y軸方向上分度進給，一邊合宜地重複上述切削加工，而對被加工物的全部的切削區域施行切削加工。已結束切削步驟之切削加工完畢之被加工物會被搬送至下一個步驟。
(切削刀片54的更換) 因為若重複實施切削步驟，切削刀片54會磨耗，且若切削刀片54的磨耗到達預定量時會變得無法維持切削精度，所以必須將已裝設於切削機構6之切削刀片54更換為新的切削刀片54。又，即便在已裝設於切削機構6之切削刀片54的磨耗尚未到達預定量的情況下，在對與之前施行切削加工之被加工物的素材不同的素材之被加工物施行切削加工時，也必須更換為和被加工物的素材相應之切削刀片54。
在更換已裝設在切削機構6之切削刀片54時，首先是使切削刀片保管機構76的無端軌道94旋轉，並將支撐有應搬入切削機構6之新的切削刀片54之支撐軸96定位在預定位置(例如支撐軸96的軌道中的最下端的位置)。
接著，如圖15所示，藉由已連結於搬出入機構78的Z旋轉軸112之馬達使罩殼118旋轉，使裝設有刀片保持部114之罩殼118的側壁122沿著X軸方向，而使刀片保持部114面對切削刀片保管機構76。又，作動X軸移動機構84以及Z軸移動機構82，以將刀片保持部114的X軸方向位置以及Z軸方向位置調整成可以將上述預定位置的支撐軸96的軸部106***刀片保持部114的中央開口部126。
接著，如圖16所示，藉由Y軸方向定位機構80使框體140在Y軸方向上移動，將搬出入機構78定位到可藉由刀片保持部114來保持已支撐於支撐軸96之切削刀片54的作用位置。藉此，將上述預定位置的支撐軸96的軸部106***刀片保持部114的中央開口部126，並且使刀片保持部114的端面124接觸位於軸部106的前端側之切削刀片54的端面。接著，在刀片保持部114的吸引孔128生成吸引力，而以刀片保持部114吸引保持位於軸部106的前端側之切削刀片54。
接著，使Y軸方向定位機構80作動，而使搬出入機構78從切削刀片保管機構76朝Y軸方向遠離並定位到退避位置。接著，使搬出入機構78的罩殼118旋轉180°，並使吸引保持有切削刀片54之刀片保持部114的相反側的刀片保持部114面對切削刀片保管機構76。
接著，使Y軸方向定位機構80作動，而將搬出入機構78定位到可藉由相反側的刀片保持部114保持支撐軸96的切削刀片54之作用位置。接著，在相反側的刀片保持部114的吸引孔128生成吸引力，而藉由刀片保持部114來吸引保持位於軸部106的前端側之切削刀片54。藉此，成為以4個刀片保持部114當中相向的一對刀片保持部114吸引保持有新的切削刀片54之狀態。
接著，如圖17所示，藉由Y軸方向定位機構80使框體140在Y軸方向上移動，並且以Z軸移動機構82使升降工作台142在Z軸方向上移動。藉此，使搬出入機構78從切削刀片保管機構76遠離而定位到退避位置，並且調整搬出入機構78相對於切削機構6之Y軸方向位置以及Z軸方向位置。位置調整後之搬出入機構78的Y軸方向位置是在一對切削機構6之間，且位置調整後之搬出入機構78的Z軸方向位置在比工作夾台18的保持面更上方。
接著，如圖18所示，藉由作為第一X軸移動機構之氣缸196使第一移動體178在X軸方向上移動，並使搬出入機構78朝向一對切削機構6之間前進。接著，如圖19所示，藉由第二X軸移動機構202使第二移動體180在X軸方向上移動，並調整搬出入機構78相對於一對切削機構6之X軸方向位置。
具體而言，是使以搬出入機構78的一對刀片保持部114所吸引保持之新的一對切削刀片54的中心的X軸方向位置、與裝設於一對切削機構6之一對切削刀片54的中心的X軸方向位置對齊。又，使切削刀片裝設機構8的Z軸移動機構82或切削機構6的Z軸進給機構42作動，來讓刀片保持部114的切削刀片54的中心的Z軸方向位置、與切削機構6的切削刀片54的中心的Z軸方向位置對齊。
接著，使搬出入機構78的罩殼118旋轉60°，使一對螺帽保持部116面對一對切削機構6的切削刀片54。再者，亦可在使第一、第二移動體178、180前進之前，使罩殼118旋轉60°。
接著，將一對切削機構6的每一個的刀片蓋66的第二蓋構件66b定位到開放位置(參照圖5)。接著，以Y軸進給機構38使切削機構6在Y軸方向上移動，使已將切削刀片54固定在凸座部58之螺帽64接觸於螺帽保持部116的旋轉體132的端面132a(參照圖12)。如此一來，螺帽保持部116的銷138會被螺帽64按壓而容置到旋轉體132的內部，且凸座部58會容置於旋轉體132的中央開口部134。
接著，當以螺帽保持部116的馬達133使旋轉體132旋轉後，在銷138和螺帽64的銷孔64a一致時，銷138會嵌合於銷孔64a，且旋轉體132的旋轉運動會透過銷138傳達至螺帽64，使螺帽64鬆開。藉此，可以從切削機構6的凸座部58的公螺絲58a取下螺帽64。又，在螺帽保持部116的吸引孔136生成吸引力，而以螺帽保持部116吸引保持已取下之螺帽64。
接著，藉由Y軸進給機構38使切削機構6從搬出入機構78遠離，並且使搬出入機構78的罩殼118旋轉60°，使未吸引保持有切削刀片54之空的刀片保持部114面對切削機構6的切削刀片54。
接著，藉由Y軸進給機構38使切削機構6接近於搬出入機構78，來將切削機構6的凸座部58***刀片保持部114的中央開口部126，並且使空的刀片保持部114的端面124接觸於切削機構6的切削刀片54的端面。接著，在刀片保持部114的吸引孔128生成吸引力，而以刀片保持部114吸引保持切削機構6的切削刀片54。
接著，藉由Y軸進給機構38使切削機構6從搬出入機構78遠離，並且使搬出入機構78的罩殼118旋轉60°，而使吸引保持有新的切削刀片54之刀片保持部114面對切削機構6的凸座部58。
接著，藉由Y軸進給機構38使切削機構6接近於搬出入機構78，來將凸座部58***到新的切削刀片54的開口部54a，使切削刀片54的端面接觸於旋轉軸52的固定凸緣56的承受部56b。接著，解除刀片保持部114的吸引力，將新的切削刀片54從刀片保持部114交接至切削機構6。
接著，藉由Y軸進給機構38使切削機構6從搬出入機構78遠離，並且使搬出入機構78的罩殼118旋轉60°，使吸引保持有已取下之螺帽64的螺帽保持部116面對切削機構6的凸座部58(參照圖20)。
接著，藉由Y軸進給機構38使切削機構6接近於搬出入機構78，來使以螺帽保持部116所吸引保持之螺帽64定位到凸座部58的前端。接著，如圖21所示，使螺帽保持部116以第一旋轉速度(例如150度/秒)正旋轉，而將螺帽64螺合於凸座部58的公螺絲58a。再者，在圖示的實施形態中的正旋轉是指在圖21往以箭頭R1所示之方向的旋轉。
並且，在螺帽64的鎖緊扭矩達到預定的閾值(例如4.3N・m左右)時，如圖22所示，使螺帽保持部116逆旋轉，將螺帽64鬆開。逆旋轉是圖22箭頭R2表示之方向。在使螺帽保持部116逆旋轉時，旋轉角度宜為例如50度。再者，螺帽64的鎖緊扭矩可以從螺帽保持部116的馬達133的電流值來計算。
之後，如圖23所示，以比第一旋轉速度更低速的第二旋轉速度(例如5度/秒)使螺帽保持部116朝R1方向正旋轉，將螺帽64螺合於凸座部58的公螺絲58a並讓扭矩達到閾值(宜和上述同樣地為4.3N・m左右)時，停止螺帽保持部116的旋轉而完成緊固。
藉此，可以在短時間內以充分的扭矩將螺帽64緊固，且如圖24所示，以旋轉軸52的固定凸緣56的承受部56b與螺帽64來將應裝設於切削機構6之新的切削刀片54夾入並固定於凸座部58。
在圖示之實施形態中，因為可以用相對較高速的第一旋轉速度來進行螺帽64的最初的鎖緊，所以可以縮短鎖緊時間，且因為是以相對較低速的第二旋轉速度來進行螺帽64的最後的鎖緊，所以可以用充分的鎖緊扭矩來將螺帽64裝設於凸座部58的公螺絲58a。
接著，在解除螺帽保持部116的吸引力後，將切削機構6的刀片蓋66的第二蓋構件66b定位到封閉位置。再者，關於如上述之螺帽64以及切削刀片54的取下、安裝，可對一對切削機構6同時進行，亦可個別地進行。
接著，使第一、第二移動體178、180後退，並且使搬出入機構78的罩殼118旋轉60°，來讓已取下之一對切削刀片54的其中一個與切削刀片保管機構76相面對。又，使切削刀片保管機構76的無端軌道94旋轉，而將未支撐有切削刀片54之空的支撐軸96定位到預定位置(例如支撐軸96在軌道中的最下端的位置)。
接著，作動X軸移動機構84以及Z軸移動機構82，將刀片保持部114的X軸方向位置以及Z軸方向位置調整成可以將上述預定位置的支撐軸96的軸部106***以刀片保持部114所吸引保持之其中一個切削刀片54的開口部54a。
接著，藉由Y軸方向定位機構80使框體140在Y軸方向上移動，而將上述預定位置的支撐軸96的軸部106***以刀片保持部114所吸引保持之其中一個切削刀片54的開口部54a，並且使其中一個切削刀片54的端面接觸於支撐軸96的基部104的端面。接著，解除刀片保持部114的吸引力，將所取下之一對切削刀片54的其中一個交接到支撐軸96。
又，藉由Y軸方向定位機構80使搬出入機構78從切削刀片保管機構76遠離，並且使搬出入機構78的罩殼118旋轉180°，使吸引保持已取下之一對切削刀片54的另一個之相反側的刀片保持部114面對切削刀片保管機構76。
接著，藉由Y軸方向定位機構80使框體140在Y軸方向上移動，且將上述預定位置之支撐軸96的軸部106***以相反側的刀片保持部114所吸引保持之另一個切削刀片54的開口部54a，並且使另一個切削刀片54的端面接觸於已被支撐軸96支撐之切削刀片54的端面。接著，解除刀片保持部114的吸引力，將所取下之一對切削刀片54的另一個交接到支撐軸96。
如以上所述，在圖示之實施形態的加工裝置2中，由於是在使螺帽保持部116以第一旋轉速度正旋轉來將螺帽64螺合於凸座部58的公螺絲58a且扭矩已達到閾值時，使螺帽保持部116逆旋轉，之後，以比第一旋轉速度更低速的第二旋轉速度來讓螺帽保持部116正旋轉，並於已將螺帽64螺合於公螺絲58a且扭矩已達到閾值時，停止螺帽保持部116的旋轉而完成緊固，因此可以在短時間內以充分的扭矩將螺帽64緊固。
2:加工裝置 4:保持機構 6:切削機構 8:切削刀片裝設機構 10,60:基台 10a:引導軌道 12:X軸可動板 14,32,148:支柱 16:罩板 16a:圓形開口 18:工作夾台 20:吸附夾頭 22:夾具 24:X軸進給機構 26,46,72,160,172,204:滾珠螺桿 28,48,50,74,102,133,162,174,206:馬達 30,164:框架 34:樑 34a:引導軌道 36:Y軸可動構件 36a:被引導溝 38:Y軸進給機構 40:Z軸可動構件 42:Z軸進給機構 44:殼體 52,86,90:旋轉軸 54:切削刀片 54a:切削刀片的開口部 56:固定凸緣 56a:凹處 56b:承受部 58:凸座部 58a:公螺絲 62:切刃 64:螺帽 64a:銷孔 66:刀片蓋 66a:第一蓋構件 66b:第二蓋構件 68:拍攝機構 70:移動機構 76:切削刀片保管機構 78:搬出入機構 80:Y軸方向定位機構 82:Z軸移動機構 84:X軸移動機構 88:驅動齒輪 92:從動齒輪 94:無端軌道 94a,104a:流路 96:支撐軸 98,166:基座板 100:支撐壁 104:基部 106:軸部 108:定位珠 110:空氣噴嘴 112:Z旋轉軸 114:刀片保持部 116:螺帽保持部 118:罩殼 120,154:頂板 122:側壁 124,132a:端面 126,134:中央開口部 128,136:吸引孔 130:殼體 132:旋轉體 138:銷 140:框體 142:升降工作台 144:基座架台 146:底部 150:頂板部 152,190,198:被導引構件 152a,190a,198a:溝 156:腳部 158:導軌 168,188:圓形孔 170,200a:母螺絲 176:連結板 178:第一移動體 180:第二移動體 182:第一導軌 184:第二導軌 186,194:本體 192,200:塊體 192a:貫通孔 196:氣缸 196a:壓缸管 196b:活塞桿 202:第二X軸移動機構 208:控制機構 R1,R2,X,Y,Z:箭頭
圖1是依照本發明所構成之加工裝置的立體圖。 圖2是圖1所示之保持機構以及切削機構的立體圖。 圖3是圖1所示之保持機構的立體圖。 圖4是圖1所示之切削機構的立體圖。 圖5是圖4所示之刀片蓋已開放之狀態下的切削機構的立體圖。 圖6是圖4所示之切削機構的分解立體圖。 圖7是圖1所示之切削刀片裝設機構的立體圖。 圖8是圖7所示之切削刀片保管機構的分解立體圖。 圖9是圖8所示之支撐軸的立體圖。 圖10是圖8所示之支撐軸的剖面圖。 圖11是圖7所示之搬出入機構的立體圖。 圖12是顯示以圖11所示之螺帽保持部從切削機構裝卸螺帽之狀態的示意圖。 圖13是圖7所示之框體、升降工作台以及基座架台的分解立體圖。 圖14是圖7所示之框體的分解立體圖。 圖15是顯示圖7所示之切削刀片保管機構與搬出入機構已相面對之狀態的立體圖。 圖16是顯示框體從圖15所示之狀態朝向切削刀片保管機構前進後之狀態的立體圖。 圖17是顯示框體從圖16所示之狀態後退，並且升降工作台上升後之狀態的立體圖。 圖18是顯示第一移動體從圖17所示之狀態朝向切削機構前進後之狀態的立體圖。 圖19是顯示第二移動體從圖18所示之狀態朝向切削機構前進後之狀態的立體圖。 圖20是顯示使保持有螺帽之螺帽保持部面對凸座部之狀態的立體圖。 圖21是顯示使螺帽保持部以第一旋轉速度正旋轉之狀態的立體圖。 圖22是顯示使螺帽保持部逆旋轉之狀態的立體圖。 圖23是顯示使螺帽保持部以第二旋轉速度正旋轉之狀態的立體圖。 圖24是顯示已將切削刀片緊固於旋轉軸之狀態的立體圖。
52:旋轉軸
54:切削刀片
56:固定凸緣
62:切刃
116:螺帽保持部
132:旋轉體
133:馬達
R1,X,Y,Z:箭頭

Claims (1)

  1. 一種加工裝置，包含：保持機構，保持被加工物；切削機構，裝設有對已保持在該保持機構之被加工物進行切削之切削刀片；及切削刀片裝設機構，將切削刀片裝設於該切削機構， 該切削機構具備：旋轉軸；固定凸緣，配設於該旋轉軸的前端且支撐切削刀片的背部；凸座部，從該固定凸緣的中央部突出，嵌合於已形成於切削刀片的中央部之開口部；及公螺絲，形成於該凸座部的前端， 該切削刀片裝設機構具備螺帽保持部，前述螺帽保持部是裝卸自如地保持螺帽，前述螺帽和該固定凸緣夾持已嵌入該凸座部的切削刀片， 在使該螺帽保持部以第一旋轉速度正旋轉來將該螺帽螺合於該公螺絲且扭矩已達到閾值時，使該螺帽保持部逆旋轉，之後，以比第一旋轉速度更低速的第二旋轉速度來讓該螺帽保持部正旋轉，並於已將該螺帽螺合於該公螺絲且扭矩已達到閾值時，停止該螺帽保持部的旋轉而完成緊固。
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