TWI672193B - 切削裝置 - Google Patents

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TWI672193B
TWI672193B TW104144042A TW104144042A TWI672193B TW I672193 B TWI672193 B TW I672193B TW 104144042 A TW104144042 A TW 104144042A TW 104144042 A TW104144042 A TW 104144042A TW I672193 B TWI672193 B TW I672193B
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

本發明的課題為提供一種即使從任意的步驟開始進行切削刀的更換作業，也能防止起因於操作人員的不小心等的問題之發生的切削裝置。解決手段是具備具有保持切削刀的刀片保持部且對主軸的前端部裝卸切削刀的刀片裝卸設備、輸入各種指令的輸入設備、控制各部的動作的控制設備、檢測有無裝設於主軸的前端部的切削刀的刀片檢測設備、與發出預定的警報的警報設備；當對輸入設備輸入主旨為以刀片裝卸設備將切削刀裝設到主軸的前端部的裝設指令後，控制設備會在以刀片檢測設備未檢測到切削刀時實行裝設指令的內容，在以刀片檢測設備檢測出切削刀時不實行裝設指令的內容，而以警報設備發出警報。

Description

切削裝置 發明領域
本發明是一種有關於具備自動更換切削刀的自動換刀器之切削裝置。
發明背景
在以行動電話為代表的小型輕量的電子機器中，具有IC等電子電路(器件)的器件晶片已成為必要的構成。器件晶片可以藉由例如，以複數條被稱為切割道(street)的分割預定線將由矽等材料所構成的半導體晶圓表面劃分，並在各區域中形成器件後，沿著此切割道來將半導體晶圓分割的方式而製造。
在將半導體晶圓之類的板狀的被加工物分割時，會使用例如在成為旋轉軸之主軸的前端部裝設有圓盤狀之切削刀的切削裝置。只要讓切削刀高速地旋轉而使其切入被加工物的切割道，並使切削刀與被加工物在與切割道平行的方向上相對地移動，就可以將被加工物切削而分割成複數個晶片。
上述的切削刀磨耗到某種程度後，即被更換。藉此，可將切削裝置的切削能力維持在較高的狀態。近年來， 為了縮短切削刀之更換所需要的時間，已將具備有自動更換切削刀的自動換刀器之切削裝置實用化(參照例如專利文獻1)。
又，也有下列的切削刀之裝設機構的方案被提出：在安裝於主軸之前端部的刀片座上形成吸引口，並從此吸引口讓負壓作用來將切削刀吸附、固定(參照例如專利文獻2)。在此裝設機構中，由於無須使用螺帽等構件便可將切削刀固定，因此可在更短的時間內更換切削刀。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平6-326186號公報
專利文獻2：日本專利特開2002-154054號公報
發明概要
在具有自動換刀器的上述切削裝置中，有時會因例如未預期的意外事件而導致自動換刀器停止。此時，操作人員必須以手動方式讓自動換刀器再運轉，並重新進行切削刀的更換作業。
然而，在可以將切削刀的更換作業從任意的步驟重新進行的情況下，容易因操作人員的不小心等而發生問題。例如，在主軸上已裝設有切削刀的狀態下，從切削刀的裝設步驟重新進行更換作業後，會有已裝設在主軸上的切削刀與新裝設的切削刀相互干涉而使切削裝置破損的疑 慮。
因此，將切削刀的更換作業限制在僅能從將切削刀從主軸卸除的卸除步驟中重新進行。然而，當設定這種限制後，由於在重新進行切削刀的更換作業前，必須將主軸以及自動換刀器恢復到更換作業之前的狀態，因此，導致在重新進行更換作業之前，需要花費很多時間。又，也有在其之前所實施的步驟全都成為徒勞的問題。
本發明是有鑒於這樣的問題點而作成的發明，其目的在於提供一種即使從任意的步驟開始進行切削刀的更換作業，也能夠防止起因於操作人員的不小心等的問題的發生之切削裝置。
依據本發明所提供的切削裝置，其特徵在於具備：工作夾台，保持被加工物；切削設備，具有被旋轉驅動的主軸、與裝設於該主軸的前端部的切削刀，且切削被保持在該工作夾台上的被加工物；刀片裝卸設備，具有保持該切削刀的刀片保持部，且對該主軸的前端部裝卸該切削刀；移動設備，使該切削設備與該刀片裝卸設備在可裝卸該切削刀的裝卸位置、與相較於該裝卸位置更相互遠離的遠離位置之間相對地移動；刀片架，對應於定位在該遠離位置上的該刀片裝卸設 備而配置，且可收容使用前或使用後的複數個該切削刀；輸入設備，可輸入各種指令；控制設備，控制各部的動作；刀片檢測設備，檢測有無裝設於該主軸的前端部的該切削刀；以及警報設備，發出預定的警報，當對該輸入設備輸入主旨為以該刀片裝卸設備將該切削刀裝設到該主軸的前端部的裝設指令時，該控制設備會在以該刀片檢測設備未檢測到該切削刀時實行該裝設指令的內容，在以該刀片檢測設備檢測出該切削刀時不實行該裝設指令的內容，而以該警報設備發出警報。
較理想的是，在本發明中，該切削設備具備固定於該主軸的前端部的刀片座，該刀片座具有圓盤狀的凸緣部、與從該凸緣部突出的凸座部；該切削刀包含圓盤狀的基台、與形成於該基台的外周部的刀刃，該基台具有與該凸緣部接觸的接觸面，且於中央部形成有可將該刀片座的該凸座部***之貫通孔；該刀片座具備吸引該切削刀的該基台的該接觸面側的吸引設備，該吸引設備具備在支撐該基台的該接觸面側之該凸緣部的支撐面側形成開口的吸引口、使負壓產生的吸引源、連繫該吸引口與該吸引源的吸引路徑、與設置於該吸引路徑且測定該吸引路徑內的壓力而將測定結果傳送至該控制設備的壓力計；該控制設備具備記憶部和判定部，該記憶部記憶對應於在該刀片座保持有該切削刀的狀態下的該吸引路徑內的壓力而設定的基準 值、和從該壓力計傳送來的該測定結果，該判定部從該記憶部所記憶的該基準值與該測定結果來判定在該主軸的前端部是否裝設有該切削刀；該切削刀檢測設備是由該壓力計、該記憶部與該判定部所構成。
本發明的切削裝置是構成為：具備檢測有無裝設於主軸的前端部的切削刀的刀片檢測設備、以及發出警報的警報設備，且當對輸入設備輸入主旨為將切削刀裝設到主軸的前端的裝設指令後，控制設備會在以刀片檢測設備未檢測到切削刀時實行裝設指令的內容，並在以刀片檢測設備檢測出切削刀時不實行裝設指令的內容，而以警報設備發出警報。
據此，即使在主軸的前端部裝設有切削刀的狀態下誤輸入了裝設指令，也不會有使切削裝置破損的情形。像這樣，根據本發明的切削裝置，即使從任意的步驟開始進行切削刀的更換作業，也能防止起因於操作人員的不小心等的問題之發生。
2‧‧‧切削裝置
4、78‧‧‧基台
4a‧‧‧開口
6‧‧‧X軸移動台
8‧‧‧防塵防滴罩
10‧‧‧工作夾台
10a‧‧‧保持面
12‧‧‧夾具
14‧‧‧切削單元(切削設備)
16‧‧‧支撐構造
18‧‧‧切削單元移動機構(移動設備)
20‧‧‧Y軸導軌
22‧‧‧Y軸移動板
24‧‧‧Y軸滾珠螺桿
26‧‧‧Z軸導軌
28‧‧‧Z軸移動板
30‧‧‧Z軸滾珠螺桿
32‧‧‧Z軸脈衝馬達
34‧‧‧主軸殼體
34a‧‧‧收容空間
34b‧‧‧流路(吸引流路)
36‧‧‧主軸
36a、38b‧‧‧流路(吸引路徑)
38‧‧‧刀片座
38a、48a‧‧‧貫通孔
40‧‧‧凸緣部
40a‧‧‧支撐面
40b‧‧‧吸引口
42‧‧‧凸座部
44‧‧‧螺帽
46‧‧‧切削刀
48‧‧‧基台(輪轂基台)
48b‧‧‧背面(接觸面)
50‧‧‧刀刃
52‧‧‧配管(吸引流路)
54‧‧‧吸引源
56‧‧‧壓力計(刀片檢測設備)
60‧‧‧自動換刀器
62‧‧‧自動換刀器移動機構(移動設備)
64‧‧‧導軌
66‧‧‧移動塊
68‧‧‧滾珠螺桿
70‧‧‧脈衝馬達
72‧‧‧筐體
74‧‧‧刀片裝卸單元(刀片裝卸設備)
76‧‧‧支臂
78a‧‧‧第1底面
78b‧‧‧第2底面
80‧‧‧刀片保持部
80a‧‧‧按壓銷
80b‧‧‧爪
80c‧‧‧螺旋彈簧
82‧‧‧刀片架
84‧‧‧操作面板(輸入設備)
86‧‧‧控制裝置(控制設備)
86a‧‧‧記憶部(刀片檢測設備)
86b‧‧‧判定部(刀片檢測設備)
88‧‧‧警報裝置(警報設備)
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1為示意地顯示本實施形態之切削裝置之構成例之圖。
圖2是示意地顯示切削單元之構造的分解立體圖。
圖3是主要顯示切削單元的剖面之圖。
圖4是示意地顯示自動換刀器的周邊之構造的立體圖。
圖5(A)是示意地顯示刀片裝卸單元的構造之立體圖，圖5(B)是示意地顯示刀片裝卸單元的構造的局部剖面平面圖，圖5(C)是從切削單元側所見到的刀片裝卸單元的側面圖。
圖6是示意地顯示控制裝置的構成例等的方塊圖。
用以實施發明之形態
參照附圖，說明本發明的實施形態。圖1為模式地顯示本實施形態之切削裝置之構成例的圖。如圖1所示，切削裝置2包括有支撐各構造的基台4。
基台4的上表面，形成有在X軸方向(加工進給方向)上較長的矩形之開口4a。在此開口4a內，設置有X軸移動台6、使X軸移動台6在X軸方向上移動的X軸移動機構(圖未示)、以及將X軸移動機構覆蓋的防塵防滴罩8。
X軸移動機構具備有在X軸方向上平行的一對X軸導軌(圖未示)，並在X軸導軌上將X軸移動台6設置成可滑動。在X軸移動台6的下表面側設有螺帽部(圖未示)，在此螺帽部中螺合有與X軸導軌平行的X軸滾珠螺桿(圖未示)。
在X軸滾珠螺桿的一端部上連結有X軸脈衝馬達(圖未示)。只要以X軸脈衝馬達使X軸滾珠螺桿旋轉，X軸移動台6即沿著X軸導軌在X軸方向上移動。
X軸移動台6的上表面設置有吸引保持半導體晶圓或樹脂基板、陶瓷基板等板狀的被加工物(圖未示)的工作夾台10。工作夾台10連結著馬達等之旋轉驅動源(圖未示)，並繞與Z軸方向(鉛直方向)平行之旋轉軸旋轉。又，工作夾 台10是利用上述X軸移動機構而在X軸方向上移動。
工作夾台10的表面(上表面)為用以吸引保持被加工物的保持面10a。此保持面10a會通過形成於工作夾台10內部之流路(圖未示)與吸引源(圖未示)相連接。在工作夾台10的周圍設置有用於將支撐被加工物之框架(圖未示)夾持固定的夾具12。
在基台4的上表面將支撐切削單元(切削設備)14的門型的支撐構造16配置成跨越開口4a。在支撐構造16的表面側設置有使切削單元14在Y軸方向(分度進給方向)及Z軸方向上移動的切削單元移動機構(移動設備)18。
切削單元移動機構18具備有配置在支撐構造16的表面上部，且與Y軸方向平行的一對Y軸導軌20。在Y軸導軌20上，將構成切削單元移動機構18之Y軸移動板22設置成可滑動。
在Y軸移動板22之背面側(後面側)設置有螺帽部(圖未示)，在此螺帽部中螺合有與Y軸導軌20平行之Y軸滾珠螺桿24。在Y軸滾珠螺桿24的一端部上連結有Y軸脈衝馬達(圖未示)。只要以Y軸脈衝馬達使Y軸滾珠螺桿24旋轉，Y軸移動板22即沿著Y軸導軌20在Y軸方向上移動。
在Y軸移動板22的表面上設置有與Z軸方向平行的一對Z軸導軌26。在Z軸導軌26上，可滑動地設置有Z軸移動板28。
在Z軸移動板28的背面側設置有螺帽部(圖未示)，在此螺帽部中螺合有與Z軸導軌26平行之Z軸滾珠螺桿30。 在Z軸滾珠螺桿30的一端部連結有Z軸脈衝馬達32。只要以Z軸脈衝馬達32使Z軸滾珠螺桿30旋轉，Z軸移動板28即沿著Z軸導軌26在Z軸方向上移動。
在Z軸移動板28的下部設置有將被吸引保持在工作夾台10的被加工物切削的切削單元14。如上所述，只要使Y軸移動板22以及Z軸移動板28移動，切削單元14即可在Y軸方向以及Z軸方向上移動。
圖2是示意地顯示切削單元14之構造的分解立體圖，圖3是主要顯示切削單元14的剖面之圖。如圖2以及圖3所示，切削單元14具備有固定於Z軸移動板28的下部的主軸殼體34。
主軸殼體34的內部形成有收容成為旋轉軸之主軸36(圖3)的收容空間34a。主軸36是藉由被供給至此收容空間34a的壓縮空氣而以浮動狀態受到支撐。
主軸36的前端部(一端部)是形成為圓錐台狀，並露出於主軸殼體34的外部。在此主軸36的前端部安裝有刀片座38。另一方面，在主軸36的基端部(另一端側)連結有用於使主軸36旋轉的馬達(圖未示)。
刀片座38包含在徑向向外延伸的圓盤狀的凸緣部40、與從凸緣部40的表面側突出的凸座部42。在刀片座38的中央，形成有貫通凸緣部40以及凸座部42的貫通孔38a，並從背面側將主軸36的前端部嵌合到此貫通孔38a中。
在主軸36的前端的外周面設置有螺紋溝，而可將螺帽44鎖緊。在已將主軸36的前端部嵌合到刀片座38的貫 通孔38a的狀態下，只要可將螺帽44鎖緊於主軸36的前端，即可將刀片座38固定在主軸36上。
凸緣部40的表面的外周側為支撐切削刀46的背面側的支撐面40a。從Y軸方向(主軸36的軸心方向)來看，此支撐面40a是形成為圓環狀，並接觸於切削刀46的背面側。
切削刀46是所謂的輪轂狀刀片(hub blade)，在圓盤狀的基台(輪轂基台)48的外周部設置有切削被加工物的圓環狀刀刃50。刀刃50是在例如金屬或樹脂等的黏結材(結合材)中混合金鋼石或CBN(Cubic Boron Nitride)等的磨粒來形成預定的厚度。
在基台48的中央形成有與凸座部42大致同徑的貫通孔48a。藉由在此貫通孔48a中嵌合凸座部42，並使凸緣部40的支撐面40a與基台48的背面(接觸面)48b接觸，即可將切削刀46裝設在刀片座38上。
刀片座38的內部形成有傳達負壓的流路(吸引路徑)38b。此流路38b的一端側在凸緣部40的表面側(支撐面40a側)形成開口，而成為吸引切削刀46的吸引口40b。另一方面，流路38b的另一端側在貫通孔38a的內周面形成有開口。
主軸36的內部也形成有傳達負壓的流路(吸引路徑)36a。流路36a的一端側在主軸36的前端部的外周面形成有開口，並與流路38b的另一端側連接。
另一方面，流路36a的另一端側透過形成於主軸 殼體34的流路(吸引流路)34b、連接於流路34b的配管(吸引流路)52，而連接於使負壓產生的吸引源54。又，配管52上設置有測定流路38b、流路36a、流路34b以及配管52的內部壓力的壓力計56。
如上所述，只要將切削刀46裝設到刀片座38上，並通過配管52、流路34b、流路36a、流路38b以及吸引口40b，使吸引源54的負壓作用於基台48的背面48b側，就可將切削刀46固定在座凸緣40。
如圖1所示，在與裝設於切削單元14上的切削刀46相向的位置上，設置有自動更換切削刀46的自動換刀器60。圖4為示意地顯示自動換刀器60的周邊的構造的立體圖。
如圖4所示，在自動換刀器60的下方設置有使自動換刀器60在X軸方向上移動的自動換刀器移動機構(移動設備)62。
自動換刀器移動機構62具備有在X軸方向上平行的一對導軌64，且在導軌64上可滑動地設置有移動塊66。移動塊66的下表面側設置有螺帽部(圖未示)，在此螺帽部中螺合有與導軌64平行的滾珠螺桿68。
滾珠螺桿68的一端部連結有脈衝馬達70。只要以脈衝馬達70使滾珠螺桿68旋轉，移動塊66即沿著導軌64在X軸方向上移動。
移動塊66的上部固定有自動換刀器60的筐體72。筐體72的側邊(切削單元14側)設置有可將切削刀46安裝到 刀片座38(主軸36的前端部)，且可從主軸36的前端部卸除切削刀46的刀片裝卸單元(刀片裝卸設備)74。
圖5(A)為示意地顯示刀片裝卸單元74的構造之立體圖，圖5(B)為示意地顯示刀片裝卸單元74的局部剖面平面圖，圖5(C)為從切削單元14側所見到的刀片裝卸單元74的側面圖。
如圖5(A)、圖5(B)以及圖5(C)所示，刀片裝卸單元74具備有從筐體72延伸出的支臂76。支臂76的前端部固定有形成為圓柱狀的基台78之第1底面78a側。
基台78的第2底面78b側設置有刀片保持部80。刀片保持部80包含從第2底面78b的中央突出的按壓銷80a、配置於按壓銷80a的周圍且把持切削刀46的3個爪80b、以及將按壓銷80a附勢的螺旋彈簧80c。
像這樣所構成的自動換刀器60(刀片裝卸單元74)與切削單元14，是藉由自動換刀器移動機構62與切削單元移動機構18而相對地移動。
具體而言，自動換刀器60與切削單元14是在可對切削單元14裝卸切削刀46的裝卸位置、與相較於裝卸位置更互相遠離的遠離位置之間移動。
如圖1所示，在與被定位在遠離位置上的自動換刀器60相向的位置上，配置有可收容使用前或使用後的複數個切削刀46的刀片架82。
被收容在刀片架82上的切削刀46，可藉由例如自動換刀器60而搬出，並裝設到刀片座38上。又，已裝設在 刀片座38上的切削刀46，可藉自動換刀器60的刀片保持部80從主軸中卸除，而收容到刀片架82。
如圖1所示，基台4的上表面設置有可輸入操作人員的各種指示(指令)的操作面板(輸入設備)84。又，X軸移動機構、工作夾台10、切削單元14、切削單元移動機構18、壓力計56、自動換刀器60、自動換刀器移動機構62、操作面板84等各構成要素皆連接於控制裝置(控制設備)86。
圖6為示意地顯示控制裝置86的構成例的方塊圖。再者，在圖6中，將有關於控制裝置86的連接關係的一部分也一併例示出。在本實施形態的切削裝置2中，當將主旨為例如將切削刀46裝設到刀片座38的指示(裝設指令)輸入到操作面板84後，控制裝置86就會藉由壓力計56測定流路38b、流路36a、流路34b以及配管52的內部壓力。
控制裝置86具備有可記憶各種資訊的記憶部86a，並將從壓力計56傳送過來的測定值(測定結果)記憶於此記憶部86a中。又，控制裝置86具備有根據從壓力計56傳送過來的測定值，判定刀片座38上是否裝設有切削刀46的判定部86b。
判定部86b會將從壓力計56傳送過來的測定值，與預先被記憶於記憶部86a的判定用的基準值(閾值)進行比較。判定用的基準值是對應於在刀片座38上裝設有切削刀46的狀態下的流路38b、流路36a、流路34b以及配管52的內部壓力而設定。
於例如測定值大於判定用的基準值時，判定部 86b會判定為在刀片座38上未裝設有切削刀46。另一方面，於測定值小於判定用的基準值時，判定部86b會判定為在刀片座38上裝設有切削刀46。
像這樣，壓力計56、記憶部866及判定部86b便作為檢測有無裝設在刀片座38上的切削刀46的刀片檢測機構(刀片檢測設備)而起作用。
在被判定為在刀片座38上未裝設有切削刀46的情況下，控制裝置86會控制切削單元移動機構18、自動換刀器60、以及自動換刀器移動機構62，以將切削刀46裝設到刀片座38。
相對於此，在被判定為在刀片座38上裝設有切削刀46的情況下，控制裝置86不會將切削刀46裝設到刀片座38，而是以警報裝置(警報設備)88發出警報。
如以上，本實施形態的切削裝置2是構成為：具備檢測有無裝設於刀片座38(主軸36的前端部)的切削刀46的刀片檢測機構(刀片檢測設備)、與發出警報的警報裝置(警報設備)88；當對操作面板(輸入設備)84輸入主旨為將切削刀46裝設到刀片座38的指示(裝設指令)後，控制裝置(控制設備)86會在以刀片檢測機構未檢測到切削刀46時實行指示的內容，且在以刀片檢測機構檢測出切削刀46時不實行指示的內容，而以警報裝置(警報設備)88發出警報。
因此，即使在刀片座38已裝設有切削刀46的狀態下誤輸入了裝設的指示的情況下，也不會有使切削裝置2破損的情形。像這樣，根據本實施形態的切削裝置2，即使從 任意的步驟開始進行切削刀46的更換作業，也能夠防止起因於操作人員的不小心等的問題之發生。
再者，上述實施形態之構成、方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍內，皆可適當變更而實施。

Claims (2)

  1. 一種切削裝置，其特徵在於具備：工作夾台，保持被加工物；切削設備，具有被旋轉驅動的主軸、與裝設於主軸的前端部的切削刀，且切削被保持在該工作夾台上的被加工物；刀片裝卸設備，具有保持該切削刀的刀片保持部，且對該主軸的前端部裝卸該切削刀；移動設備，使該切削設備與該刀片裝卸設備在可裝卸該切削刀的裝卸位置、與相較於該裝卸位置更相互遠離的遠離位置之間相對移動；刀片架，對應於定位在該遠離位置上的該刀片裝卸設備而配置，且可收容使用前或使用後的複數個該切削刀；輸入設備，可輸入各種指令；控制設備，控制各部位的動作；刀片檢測設備，檢測有無裝設於該主軸的前端部的該切削刀；以及警報設備，發出預定的警報，當對該輸入設備輸入主旨為以該刀片裝卸設備將該切削刀裝設到該主軸的前端部的裝設指令時，該控制設備會在以該刀片檢測設備未檢測到該切削刀時實行該裝設指令的內容，在以該刀片檢測設備檢測出該切削 刀時不實行該裝設指令的內容，而以該警報設備發出警報。
  2. 如請求項1之切削裝置，其中，該切削設備具備固定於該主軸的前端部的刀片座，該刀片座具有圓盤狀的凸緣部、與從該凸緣部突出的凸座部，該切削刀包含圓盤狀的基台、與形成於該基台的外周部的刀刃，該基台具有與該凸緣部接觸的接觸面，且於中央部形成有可將該刀片座的該凸座部***之貫通孔，該刀片座具備吸引該切削刀的該基台的該接觸面側的吸引設備，該吸引設備具備在支撐該基台的該接觸面側之該凸緣部的支撐面側形成開口的吸引口、使負壓產生的吸引源、連繫該吸引口與該吸引源的吸引路徑、與設置於該吸引路徑且測定該吸引路徑內的壓力而將測定結果傳送至該控制設備的壓力計，該控制設備具備記憶部和判定部，該記憶部記憶對應於在該刀片座保持有該切削刀之狀態下的該吸引路徑內的壓力而設定的基準值、和從該壓力計傳送來的該測定結果，該判定部從該記憶部所記憶的該基準值與該測定結果來判定該主軸的前端部是否裝設有該切削刀，該切削刀檢測設備是由該壓力計、該記憶部與該判 定部所構成。
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