KR100959934B1 - 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치 - Google Patents

Abstract

피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 제1 및 제2 지그 상에 탑재된 피가공물을 워터젯 노즐을 사용하여 각각 싱귤레이션함으로써, 처리량 및 처리속도를 향상시킬 수 있고, 워터젯의 분사 낭비를 방지할 수 있는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치 및 방법이 제공된다. 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치는, 제1 피가공물이 탑재되며, 제1 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 개별 진공 유닛을 구비한 제1 지그; 제2 피가공물이 탑재되며, 제2 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 개별 진공 유닛을 구비한 제2 지그; 상면이 개방되어 워터젯 노즐로부터 분사된 워터를 저장하는 집수조; 집수조의 상부에 배치되며, 제1 지그 또는 제2 지그가 안착되어 제1 또는 제2 피가공물의 절삭 가공이 수행되는 작업 테이블; 제1 및 제2 피가공물을 흡착 고정하기 위한 제1 및 제2 지그 내의 개별 진공 유닛들에게 진공을 제공하는 진공 발생장치; 및 작업 테이블 상부에 배치되고, 제1 또는 제2 지그 상에 형성된 투수용 슬릿을 따라 종횡으로 수평 이동하여 제1 또는 제2 피가공물을 절삭 가공하는 워터젯 노즐을 포함한다.

워터젯 싱귤레이션, 이중 지그, 워터젯, 노즐, 개별 진공 유닛

Description

이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치{Waterjet singulation apparatus having dual jig}

본 발명은 워터젯 싱귤레이션에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 각각 구비한 이중 지그(Dual-jig) 방식의 워터젯 싱귤레이션(Singulation) 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체의 싱귤레이션 장치는 웨이퍼 또는 회로 기판 상에 소정 간격으로 배열되어 수지재로 몰딩된 각각의 반도체 패키지인 피가공물(Workpiece)을 개별 부품 유닛으로 절단하는 장치이다. 이러한 싱귤레이션 장치는 펀치(Punch)를 이용한 방식과 디스크소우를 이용한 방식 등이 있으며, 최근 기술의 발달과 더불어 반도체 패키지가 경박 단소화됨에 따라 정밀 절단을 위해 디스크소우에 의한 싱귤레이션 장치가 널리 사용되어 왔다.

그러나 이러한 디스크소우에 의한 싱귤레이션 장치는 디스크소우가 고속으로 회전되면서 반도체 패키지를 절단하기 때문에, 절단 작업시 마찰에 의한 열이 발생되어 온도에 민감한 반도체 칩에 불량이 발생될 우려가 있다. 또한, 절단 작업시의 발열 문제로 인하여 제품의 생산성을 향상시키는데 한계가 있으며, 개별화된 유닛의 절단면에 버(Burr) 등이 발생되어 제품의 품질이 만족스럽지 못하다는 문제점이 있었다.

최근에는 연마재가 혼합된 물(연삭액)을 고압으로 분사하여 피가공물을 절단하는 워터젯 절단장치가 개발되어 사용되고 있다. 그러나 이러한 워터젯 절단장치는 피가공물을 정해진 규격으로 절단하기만 하면 되므로 후공정을 고려하지 않아도 되지만, 정밀한 후공정을 요하는 워터젯 싱귤레이션 장치의 경우에는 반도체 패키지가 각각의 부품 유닛으로 개별화되더라도 정렬된 상태를 그대로 유지될 수 있도록 견고하게 고정되어야 하며, 또한 고압으로 분사된 연삭액은 반도체 고정구조물과 전혀 간섭되지 않고 원활하게 배출될 수 있는 반도체 고정구조물이 필요하게 되었다. 그 외에도, 컴팩트하게 제조된 반도체 패키지는 미세한 절단 사이즈의 차이에 의해서도 쉽게 불량이 발생되므로, 몰딩부의 측면에 배열된 반도체 패키지까지도 정밀하게 절단될 수 있는 절단 방식이 필요한 실정이다.

한편, 도 1은 종래의 기술에 따른 이중 진공흡착 블록 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 이중 진공흡착 블록 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(10)는, 진공흡착 블록(11a, 11b), 워터젯 노즐(12), 픽업기구(13), 작업 테이블(14a, 14b), 집수조(15a, 15b), 진공발생 장치(16), 모터(17a) 및 교반기(18a) 등을 포함할 수 있다.

종래의 기술에 따른 이중 진공흡착 블록 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(10) 는 2개의 진공흡착 블록(11a, 11b)이 사용되고, 각각의 진공흡착 블록(11a, 11b)은 투수용 절삭 슬롯들(Cutting slots)을 포함하며, 이에 따라 워터젯 절삭 빔은 절삭 과정 동안에 진공흡착 블록(11a, 11b)을 관통하여 지나갈 수 있다. 대부분의 경우, 제1 진공흡착 블록(11a)은 제1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 절삭 슬롯들을 포함하고, 제2 진공흡착 블록(11b)은 제1 방향을 가로지르는 제2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 절삭 슬롯들을 포함한다.

절삭 과정 동안, 제1 집합의 절삭들은, 도면부호 A로 도시된 제1 작업영역에서 제1 진공흡착 블록(11a)에 의해 이루어지고, 이후 피가공물이 제2 진공흡착 블록(11b)으로 이송되어 제2 집합의 절삭들이, 도면부호 B로 도시된 제2 작업영역에서 이루어질 수 있다. 절삭들은 서로 가로질러 이루어지기 때문에, 부품들이 피가공물로부터 분리될 수 있다.

이러한 이중 진공흡착 블록(11a, 11b) 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(10)에서, 피가공물은 하나의 진공흡착 블록(11a)으로부터 다른 진공흡착 블록(11b)으로 이송되는 동안에 손상을 받을 수 있다. 즉, 피가공물이 이미 일부 절단되었다는 사실에 기인하여, 피가공물의 위치가 미세하게 변동될 수 있기 때문에 정밀한 절삭이 곤란하다는 문제점이 있다. 또한, 하나의 진공흡착 블록(11a)으로부터 다른 진공흡착 블록(11b)으로 이송하는 것은 시간이 소요되므로 처리량을 감소시키게 되며, 통상적으로 특정한 픽업 기구들(13)이 필요하므로, 싱귤레이션 시스템의 비용을 증가시키고, 구조를 복잡하게 만들 수 있다는 문제점이 있다.

이에 따라 종래의 이중 진공흡착 블록(11a, 11b) 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(10)의 문제점을 해결하고, 처리량 및 정확도를 향상시키기 위해 단일형 지그를 사용하는 기술이 개발되었다.

한편, 도 2는 종래의 기술에 따른 단일형 지그 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 단일형 지그 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(20)는, 단일형 지그(21), 워터젯 노즐(22), 작업 테이블(24), 집수조(25), 진공발생 장치(26), 모터(27) 및 교반기(28) 등을 포함할 수 있다.

종래의 기술에 따른 단일형 지그 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(20)는, 피가공물로부터 절삭될 부품들을 개별적으로 흡착 고정하기 위한 개별 진공유닛을 구비한 단일형 지그(21)를 사용한다.

구체적으로, 종래의 기술에 따른 단일형 지그 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(20)는, 반도체 기판이나 기타의 피가공물을 절단하는 워터젯 절단 장치에서, 피가공물을 안착 지지하는 진공흡착 블록을 가동식이 아닌 고정식으로 구성하고, 개별 진공유닛을 종횡으로 연장되는 투수용 슬릿에 의해 완전히 분리 이격시킴으로써, 도면부호 C로 도시된 하나의 작업 영역에서 고정식 진공흡착 블록 상의 피가공물을 완전 절단하여 개별화시킬 수 있기 때문에, 장치의 구성이 간단하면서도 피가공물에 대한 정밀한 절단이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 워터젯 절단 장치는 워터젯 노즐이 고압펌프의 구동에 의해 고압으로 분사하기 때문에 온/오프의 절환이 어렵고, 가급적 모든 피가공물의 절삭 가공이 이루어질 때까지 중단 없이 구동되는 것이 바람직하다.

그러나 종래의 기술에 따른 단일형 지그 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치(20)는 절삭 가공을 위한 피가공물의 교체에 상당한 시간이 소요되므로 절삭 처리량 및 처리속도가 매우 낮고, 또한, 이러한 피가공물의 교체 시에 워터젯 노즐이 계속 구동됨으로써 워터젯 분사가 낭비된다는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 이중 지그를 사용함으로써, 절삭 처리량 및 처리속도를 향상시킬 수 있는, 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 절삭 가공될 피가공물을 신속하게 교체함으로써 워터젯의 분사 낭비를 방지할 수 있는, 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치는, 워터젯 노즐을 사용하여 피가공물을 싱귤레이션하는 워터젯 싱귤레이션 장치에 있어서, 제1 피가공물이 탑재되며, 상기 제1 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 개별 진공 유닛을 구비한 제1 지그; 제2 피가공물이 탑재되며, 상기 제2 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 개별 진공 유닛을 구비한 제2 지그; 상면이 개방되어 워터젯 노즐로부터 분사된 워터를 저장하는 집수조; 상기 집수조의 상부에 배치되며, 상기 제1 지그 또는 제2 지그가 안착되어 상기 제1 또는 제2 피가공물의 절삭 가공이 수행되는 작업 테이블; 상기 제1 및 제2 피가공물을 흡착 고정하기 위한 상기 제1 및 제2 지그 내의 개별 진공 유닛들에게 진공을 제공하는 진공 발생장치; 및 상기 작업 테이블 상부에 배치되고, 상기 제1 또는 제2 지그 상에 형성된 투수용 슬릿을 따라 종횡으로 수평 이동하여 상기 제1 또는 제2 피가공물을 절삭 가공하는 워터젯 노즐을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1 지그가 안착되며, 상기 제1 피가공물이 탑재된 제1 지그를 상기 작업 테이블 상으로 레일을 따라 이송시키는 제1 이송 테이블; 및 상기 제2 지그가 안착되며, 상기 제2 피가공물이 탑재된 제2 지그를 상기 작업 테이블 상으로 레일을 따라 이송시키는 제2 이송 테이블을 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 작업 테이블은 상기 제1 지그 및 제2 지그가 각각 진입 및 배출되는 제1 및 제2 작업영역이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 작업 테이블은 상기 제1 지그 또는 제2 지그가 진입 및 배출되는 하나의 작업영역이 형성될 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법은, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 제1 및 제2 지그(Dual Jig) 상에 탑재된 상기 피가공물을 제1 또는 제2 작업영역 상에서 워터젯 노즐(Waterjet Nozzle)을 사용하여 각각 싱귤레이션하는 방법에 있어서, a) 절삭 가공을 위한 제1 피가공물을 제1 지그 상에 탑재하여 제1 작업영역 내에 진입시키는 단계; b) 상기 제1 지그 상에 탑재된 제1 피가공물이 제1 작업영역에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 제2 피가공물을 제2 지그 상에 탑재하여 제2 작업영역 내에 진입시키는 단계; c) 상기 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물을 탑재한 제1 지그를 상기 제1 작업영역으로부터 배출하는 단계; d) 워터젯 노즐을 상기 제1 작업영역에서 상기 제2 작업영역으로 이동시키는 단계; e) 상기 제2 지그 상에 탑재된 제2 피가공물이 상기 제2 작업영역에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물을 후속 공정을 위해 이송하는 단계; 및 f) 상기 제2 지그 상에 탑재된 제2 피가공물이 상기 제2 작업영역에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 다음 피가공물을 상기 제1 지그 상에 탑재하여 진입시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 지그 및 제2 지그는 동일 방향으로 나란하게 배치된 레일을 따라 상기 제1 및 제2 작업영역으로 각각 진입 또는 배출될 수 있다.

여기서, 상기 제1 지그 또는 제2 지그는 어느 하나의 지그가 상기 제1 또는 제2 작업영역으로부터 배출되기 전 또는 배출된 후에 진입할 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법은, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 제1 또는 제2 지그 상에 탑재된 상기 피가공물을 하나의 작업영역 상에서 워터젯 노즐을 사용하여 싱귤레이션하는 방법에 있어서, a) 절삭 가공을 위한 제1 피가공물을 제1 지그 상 에 탑재하여 작업영역에 진입시키는 단계; b) 상기 제1 지그 상에 탑재된 제1 피가공물이 상기 작업영역에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 제2 피가공물을 제2 지그 상에 탑재하는 단계; c) 상기 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물을 탑재한 제1 지그를 상기 작업영역으로부터 배출하는 단계; d) 상기 제2 피가공물이 탑재된 제2 지그를 상기 작업영역 내에 진입시키는 단계; e) 상기 제2 지그 상에 탑재된 제2 피가공물이 상기 작업영역에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물을 후속 공정을 위해 이송하는 단계; 및 f) 상기 제2 지그 상에 탑재된 제2 피가공물이 상기 작업영역에서 절삭되고 있는 동안, 상기 제1 지그 상에 절삭 가공을 위한 다음 피가공물을 탑재하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 지그 및 제2 지그는 직교 방향으로 배치된 레일을 따라 상기 작업영역으로 진입 또는 배출될 수 있다.

여기서, 상기 제1 지그 또는 제2 지그는 어느 하나의 지그가 상기 작업영역으로부터 완전히 배출된 다음에 진입할 수 있다.

본 발명에 따르면, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 이중 지그를 사용함으로써, 절삭 처리량 및 처리속도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 절삭 가공될 피가공물을 신속하게 교체함으로써 워터젯의 분사 낭비를 방지할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 실시예로서, 워터젯 싱귤레이션 장치, 특히 워터젯 절단 장치에서, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 이중 지그를 사용함으로써 절삭 처리량 및 처리속도를 향상시키고, 또한, 절삭 가공될 피가공물을 신속하게 교체함으로써 워터젯의 분사 낭비를 방지할 수 있는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치 및 방법이 제공된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치의 개략적인 구성도이다.

도 3을 참조하면, 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치는, 제1 지그(100), 제2 지그(200), 노즐(400), 작업 테이블(500), 집수조(600), 진공발생 장치(700), 모터(800) 및 교반기(900) 등을 포함하며, 도시되지 않았지만, 연마재 공급 장치, 연마재와 워터의 혼합 탱크, 고압 펌프, 로봇 어셈블리 및 제어부 등이 추가로 포함할 수 있다.

제1 지그(100)는 제1 피가공물(300a)이 탑재되며, 상기 제1 피가공물(300a)로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛을 구비 하고 있고, 마찬가지로, 제2 지그(200)는 제2 피가공물(300b)이 탑재되며, 상기 제2 피가공물(300b)로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛을 구비하고 있다.

집수조(600)는 상면이 개방되어 워터젯 노즐(400)로부터 분사된 워터를 저장한다.

상기 집수조(600)는 작업 테이블(500)의 하측에 구비되어 제1 및 제2 피가공물(300a, 300b) 절삭 후에 각각의 투수용 슬릿을 통과하여 낙하되는 연삭액을 저장하였다가 다시 워터젯 노즐(400)로 공급해주는 탱크로서, 그 내부에는 모터(700)에 의해 회전되는 교반기(800), 예를 들면, 믹싱 날개가 연삭액에 잠겨지도록 설치됨으로써, 연마재가 워터와 고르게 혼합되어 워터젯 노즐(400)로 공급될 수 있도록 구성된다.

작업 테이블(500)은 상기 집수조(600)의 상부에 배치되며, 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)가 안착되어 상기 제1 또는 제2 피가공물(300a, 300b)의 절삭 가공이 수행되는 테이블이다.

상기 작업 테이블(500)은 상기 제1 지그(100) 및 제2 지그(200)가 각각 진입 및 배출되는 제1 및 제2 작업영역(500A, 500B)이 형성될 수 있고, 이때, 상기 제1 지그(100) 및 제2 지그(200)는 동일 방향으로 나란하게 배치된 레일을 따라 상기 제1 및 제2 작업영역(500A, 500B)으로 각각 진입 또는 배출될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)는 어느 하나의 지그가 상기 제1 또는 제2 작업영역(500A, 500B)으로부터 배출되기 전 또는 배출된 후에 진입하게 된다.

진공 발생장치(700)는 상기 제1 및 제2 피가공물(300a, 300b)을 흡착 고정하기 위한 상기 제1 및 제2 지그(100, 200) 내의 개별 진공 유닛들에게 진공을 제공하는 역할을 한다.

워터젯 노즐(400)은 상기 작업 테이블(500) 상부에 배치되고, 상기 제1 또는 제2 지그(100, 200) 상에 형성된 투수용 슬릿을 따라 종횡으로 수평 이동하여 상기 제1 또는 제2 피가공물(300a, 300b)을 각각 절삭 가공한다.

상기 노즐(400)은 연삭액을 고압으로 분사하여 제1 및 제2 피가공물(300a, 300b)을 연삭액의 분사 압력에 의해 절삭하는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 하나의 노즐만이 도시되었으나, 다수개의 노즐로 이루어질 수도 있으며, 이 경우, 상기 다수개의 노즐(400)은 마이크로미터형 조절나사에 의해 그 위치가 정밀 조절되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 워터젯 노즐(400)은 상기 제1 또는 제2 지그(100, 200)가 제1 및 제2 작업영역(500A, 500B)에 진입한 경우, 해당 작업영역 영역으로 이동하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 작업 테이블(500)이 제1 및 제2 작업영역(500A, 500B)을 구비한 것으로 설명되었지만, 상기 작업 테이블(500)은 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)가 진입 및 배출되는 하나의 작업영역만 형성될 수 있으며, 이때, 상기 제1 지그(100) 및 제2 지그(200)는 직교 방향으로 배치된 레일을 따라 상기 작업영역으로 진입 또는 배출된다. 이와 같이 하나의 작업영역만 형성된 경우, 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)는 어느 하나의 지그가 상기 작 업영역으로부터 완전히 배출된 다음에 진입하게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치는, 2개의 작업영역에서 작업할 경우, 절삭 처리량 및 처리속도가 우수하지만, 노즐(400)이 작업 영역 사이에서 이동하여야 하며, 1개의 작업영역에서 작업할 경우에는, 노즐(400)이 이동할 필요가 없지만, 하나의 지그가 절삭 가공을 모두 마친 후에 다른 지그가 진입할 수 있으므로, 2개의 작업영역에서 작업할 경우에 비해 절삭 처리량 및 처리속도가 약간 늦어질 수 있다. 이와 같이 1개의 작업영역에서 절삭 가공할지 또는 2개의 작업영역에서 절삭 가공할지 여부는 사용자에 의해 선택적으로 구성될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 이중 지그를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 이중 지그(100, 200)에 있어서, 상기 제1 지그(100)는 제1 이송 테이블(510)에 안착되어 제1 레일(530)을 따라 상기 작업 테이블 상으로 이송시킬 수 있으며, 또한, 제2 지그(200)는 제2 이송 테이블(520)에 안착되어 제2 레일(540)을 따라 상기 작업 테이블 상으로 이송시킬 수 있다. 여기서, 도면부호 1100은 피가공물을 로드하기 위한 온로더(On Loader)로서, 구체적으로 로봇 어셈블리일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치에서, 제1 지그(100)가 제1 이송 테이블(510)에 안착되어 제1 레일을 따라 상기 작업 테이블의 제1 작업영역(500A) 상으로 이송될 수 있다. 또한, 제2 지그(200)는 제2 이송 테이블(520)에 안착되어 제2 레일을 따라 상기 작업 테이블의 제2 작업영역(500B) 상으로 이송될 수 있다.

이와 같이, 상기 제1 작업영역(500A) 또는 제2 작업영역(500B) 상에 진입한 지그(100, 200)는 상부에 배치된 워터젯 노즐(400)에 의해, 절삭 가공되며, 절삭 가공이 완료되면, 각각의 작업영역(500A, 500B)으로부터 배출된다. 이때, 워터젯 노즐(400)은 제1 작업영역(500A) 또는 제2 작업영역(500B) 사이를 이동하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 지그의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 지그의 평면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 지그의 분해조립도이다.

도 6 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 지그(100)는, 가이드 부쉬(Guide Bush: 101), 상부 커버(Top Cover: 102), 도입부 희생블록(103), 가이드 핀(Guide Pin: 104), 핀 커버(Pin Cover: 105), 지그 블록(Jig Block: 106), 개별 진공 유닛(107), 진공 패드 블록(108), 제1 희생블록(109) 희생블록 커버(110), 지그 플레이트(Jig Plate: 111) 및 하부 커버(Bottom Cover: 112)를 포함할 수 있으며, 이들 구성요소는 도 8의 하부 위치에 있는 구성요소부터 순서대로 조립될 수 있으며, 본 발명과 직접적인 관계가 없는 구성요소들에 대한 세부 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 지그는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 커버(102) 상에 도입부 희생블록(103), 개별 진공 유닛(107), 진공 패드 블록(108), 도입부 슬릿(113), 흡착공(114) 및 투수용 슬릿(115) 등을 포함할 수 있다.

구체적으로 설명하며, 상면이 개방된 집수조(600)의 상부에 제1 및 제2 피가공물(300a, 300b)이 안착되는 제1 및 제2 지그(100, 200)가 배치된다.

상기 제1 및 제2 지그(100, 200)는 각각 종횡으로 배열되는 다수의 흡착공(114)이 각각 상면에 형성된 고무(Rubber) 재질의 개별 진공 유닛(107)이 구비되고, 상기 개별 진공 유닛들(107)의 사이에서 종횡으로 연장되는 투수용 슬릿(115)이 형성된다. 따라서 개별 진공 유닛(107)은 상기 투수용 슬릿(115)에 의해 서로 이격된 구조를 취한다.

그리고 제1 및 제2 지그(100, 200)의 외측 면에서 상기 투수용 슬릿(115)으로 연통되는 도입부 슬릿(113)이 구비된다. 그리고 이 제1 및 제2 지그(100, 200)의 각 상부에는 상기 투수용 슬릿(115)을 따라 종횡으로 이동 가능한 워터젯 노즐기구(400)가 구비된다.

또한, 종방향 및 횡방향의 제1 희생블록(109)의 양단이 올려져 지지되는데, 이들 제1 희생블록(109)은 초경합금과 같은 내마모성 금속 블록으로 제작된다. 예를 들면, 제1 희생블록(109)은 지르코니아(Zirconia) 재질일 수 있다.

또한, 상기 제1 또는 제2 지그(100, 200)의 가장자리에서 연통되는 도입부 슬릿(113)에 대응하여, 기역자 형태의 도입부 희생블록(103)이 장착 배치된다. 이 도입부 희생블록(103)에 의해 워터젯이 제1 또는 제2 지그(100, 200)로 진입할 때에도 워터젯의 분사 압력이 도입부 희생블록(103) 하부의 기구들에 충돌되는 것을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 도입부 희생블록(103)은 지르코니아(Zirconia) 재질일 수 있다.

이러한 구성에 따라, 이들 희생블록(103, 109)은 워터젯의 통과 경로 상에 배치되므로, 워터젯이 희생블록(103, 109)에 충돌하여 이들 희생블록(103, 109)보다 하부에 배치된 기구들이 워터젯에 충돌되는 것을 방지한다. 비록 희생블록(103, 109)의 내마모성이 우수하더라도 워터젯에 의해 마모되는 것은 피할 수 없으므로, 이들 희생블록(103, 109)이 마모되면 교체해야 하므로, 이러한 희생블록(103, 109)은 탈착 가능하도록 형성된다.

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법의 동작흐름도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법은, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 제1 및 제2 지그(100, 200) 상에 탑재된 상기 피가공물(300a, 300b)을 제1 또는 제2 작업영역(500A, 500B) 상에서 워터젯 노즐(400)을 사용하여 각각 싱귤레이션하는 방법에 관한 것이다.

먼저, 절삭 가공을 위한 제1 피가공물(300a)을 제1 지그(100) 상에 탑재하고(S101), 상기 제1 피가공물(300a)이 탑재된 제1 지그(100)를 제1 작업영역(500A) 내에 진입시킨다(S102).

다음으로, 상기 제1 지그(100) 상에 탑재된 제1 피가공물(300a)이 제1 작업 영역(500A)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 제2 피가공물(300b)을 제2 지그(200) 상에 탑재한다(S103).

다음으로, 상기 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물(300a)을 탑재한 제1 지그(100)를 상기 제1 작업영역(500A)으로부터 배출한다(S104).

다음으로, 제2 피가공물(300b)이 탑재된 제2 지그(200)를 제2 작업영역(500B) 내에 진입시키고, 워터젯 노즐(400)을 상기 제1 작업영역(500A)에서 상기 제2 작업영역(500B)으로 이동시킨다(S105).

다음으로, 상기 제2 지그(200) 상에 탑재된 제2 피가공물(300b)이 상기 제2 작업영역(500B)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물(300a)을 후속 공정, 예를 들면, 세척 및 건조 공정을 위해 이송시킨다(S106).

다음으로, 상기 제2 지그(200) 상에 탑재된 제2 피가공물(300b)이 상기 제2 작업영역(500B)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 다음 피가공물을 상기 제1 지그(100) 상에 탑재한다(S107).

다음으로, 절삭 완료된 제2 지그(200)를 제2 작업영역(500B)으로부터 배출한다(S108).

다음으로, 다음 피가공물이 탑재된 제1 지그(100)를 제1 작업영역(500A) 내에 진입시키고, 워터젯 노즐(400)을 상기 제2 작업영역(500B)에서 상기 제1 작업영역(500A)으로 이동시킨다(S109).

다음으로, 상기 제1 지그(100) 상에 탑재된 다음 피가공물이 상기 제1 작업영역(500A)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 완료한 제2 피가공물(300b)을 후 속 공정, 예를 들면, 세척 및 건조 공정을 위해 이송시킨다(S110).

후속적으로, 상기 S103 단계 내지 S110 단계를 모든 피가공물이 절삭될 때까지 반복한다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법에서, 상기 제1 지그(100) 및 제2 지그(200)는 동일 방향으로 나란하게 배치된 레일을 따라 상기 제1 및 제2 작업영역(500A, 500B)으로 각각 진입 또는 배출되며, 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)는 어느 하나의 지그가 상기 제1 또는 제2 작업영역(500A, 500B)으로부터 배출되기 전 또는 배출된 후에 진입하게 된다. 이에 따라, 피가공물의 절삭 처리량 및 처리속도를 매우 향상시킬 수 있다.

도 10a 내지 도 10e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법의 제조 공정을 나타내는 도면들로서, 도 9에 도시된 단계들에 대응하여 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.

먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이, 절삭 가공을 위한 제1 피가공물(300a)을 제1 지그(100) 상에 탑재한다.

다음으로, 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 피가공물(300a)이 탑재된 제1 지그(100)를 제1 작업영역(500A) 내에 진입시킨다.

다음으로, 도 10c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 지그(100) 상에 탑재된 제1 피가공물(300a)이 제1 작업영역(500A) 에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 제2 피가공물(300b)을 제2 지그(200) 상에 탑재한다.

다음으로, 도 10d에 도시된 바와 같이, 상기 절삭 가공을 완료한 제1 피가공 물(300a)을 탑재한 제1 지그(100)를 상기 제1 작업영역(500A)으로부터 배출하고, 제2 피가공물(300b)이 탑재된 제2 지그(200)를 제2 작업영역(500B) 내에 진입시키며, 워터젯 노즐(400)을 상기 제1 작업영역(500A)에서 상기 제2 작업영역(500B)으로 이동시킨다.

다음으로, 도 10e에 도시된 바와 같이, 상기 제2 지그(200) 상에 탑재된 제2 피가공물(300b)이 상기 제2 작업영역(500B)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물(300a)을 후속 공정, 예를 들면, 세척 및 건조 공정을 위해 이송시킨다.

다음으로, 도 10f에 도시된 바와 같이, 상기 제2 지그(200) 상에 탑재된 제2 피가공물(300b)이 상기 제2 작업영역(500B)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 다음 피가공물(300c)을 상기 제1 지그(100) 상에 탑재한다.

모든 피가공물이 절삭 가공될 때까지 이와 같은 도 10a 내지 도 10f에 도시된 공정을 반복하여 수행하게 된다.

한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법을 예시하는 도면이다.

전술한 도 9에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법은 작업 테이블(500)이 제1 및 제2 작업영역(500A, 500B)을 구비한 것으로 설명되었지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법은, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 작업 테이블(500)은 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)가 진입 및 배출되는 하나의 작업영역(500A)만 형성 된 것을 나타낸다.

이때, 상기 제1 지그(100) 및 제2 지그(200)는 직교 방향으로 배치된 레일을 따라 상기 작업영역으로 진입 또는 배출될 수 있으며, 이와 같이 하나의 작업영역만 형성된 경우, 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)는 어느 하나의 지그가 상기 작업영역으로부터 완전히 배출된 다음에 진입하게 되는데, 하나의 작업영역에서 절삭 가공이 수행되므로, 워터젯 노즐이 다른 작업영역으로 이동할 필요가 없게 된다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법의 동작흐름도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법은, 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 복수의 개별 진공 유닛들을 구비한 제1 또는 제2 지그 상에 탑재된 상기 피가공물을 하나의 작업영역 상에서 워터젯 노즐을 사용하여 싱귤레이션하는 방법에 관한 것이다.

먼저, 절삭 가공을 위한 제1 피가공물(300a)을 제1 지그(100) 상에 탑재하고(S201), 상기 제1 피가공물(300a)이 탑재된 제1 지그(100)를 작업영역(500A) 내에 진입시킨다(S202).

다음으로, 상기 제1 지그(100) 상에 탑재된 제1 피가공물(300a)이 상기 작업영역(500A)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 제2 피가공물(300b)을 제2 지그(200) 상에 탑재한다(S203).

다음으로, 상기 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물(300a)을 탑재한 제1 지그(100)를 상기 작업영역(500A)으로부터 배출한다(S204).

다음으로, 제2 피가공물(300b)이 탑재된 제2 지그(200)를 상기 작업영역(500A) 내에 진입시킨다(S205).

다음으로, 상기 제2 지그(200) 상에 탑재된 제2 피가공물(300b)이 상기 작업영역(500A)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 완료한 제1 피가공물(300a)을 후속 공정, 예를 들면, 세척 및 건조 공정을 위해 이송한다(S206).

다음으로, 상기 제2 지그(200) 상에 탑재된 제2 피가공물(300b)이 상기 작업영역(500A)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 위한 다음 피가공물을 상기 제1 지그(100) 상에 탑재한다(S207).

다음으로, 절삭 완료된 제2 지그(200)를 상기 작업영역(500A)으로부터 배출한다(S208).

다음으로, 다음 피가공물이 탑재된 제1 지그(100)를 상기 작업영역(500A) 내에 진입시킨다(S209).

다음으로, 상기 제1 지그(100) 상에 탑재된 다음 피가공물이 상기 작업영역(500A)에서 절삭되고 있는 동안, 절삭 가공을 완료한 제2 피가공물(300b)을 후속 공정, 예를 들면, 세척 및 건조 공정을 위해 이송한다(S210).

후속적으로, 상기 S203 단계 내지 S210 단계를 모든 피가공물이 절삭될 때까지 반복한다.

따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이 션 방법에서, 상기 제1 지그(100) 및 제2 지그(200)는 직교 방향으로 배치된 레일을 따라 상기 작업영역(500A)으로 진입 또는 배출되며, 이때, 상기 제1 지그(100) 또는 제2 지그(200)는 어느 하나의 지그가 상기 작업영역(500A)으로부터 완전히 배출된 다음에 진입하게 된다. 이에 따라, 전술한 도 9의 실시예에 비해서, 워터젯 노즐(400)의 이동 없이 절삭 가공이 가능해진다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치는, 1개의 작업영역에서 작업할 경우, 및 2개의 작업영역에서 작업할 경우 모두에 적용될 수 있으며, 1개의 작업영역에서 절삭 가공할지 또는 2개의 작업영역에서 절삭 가공할지 여부는 선택적으로 구성될 수 있다.

본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 이중 진공흡착 블록 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치의 구성도이다.

도 2는 종래의 기술에 따른 단일형 지그 방식의 워터젯 싱귤레이션 장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치의 개략적인 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 이중 지그를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 개별 지그의 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 개별 지그의 평면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 워터젯 싱귤레이션 장치에 사용되는 개별 지그의 분해조립도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법의 동작흐름도이다.

도 10a 내지 도 10e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워 터젯 싱귤레이션 방법의 제조 공정을 나타내는 도면들이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법을 예시하는 도면이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 방법의 동작흐름도이다.

* 도면부호의 간단한 설명 *

100: 제1 지그 200: 제2 지그

300a: 제1 피가공물 300b: 제2 피가공물

400: 노즐 500: 작업 테이블

500A: 제1 작업영역 500B: 제2 작업영역

510: 제1 이송 테이블 520: 제2 이송 테이블

530: 제1 레일 540: 제2 레일

600: 집수조 700: 진공발생 장치

800: 모터 900: 교반기

101: 가이드 부쉬(Guide Bush) 102: 상부 커버(Top Cover)

103: 희생블록 104: 가이드 핀(Guide Pin)

105: 핀 커버(Pin Cover) 106: 지그 블록(Jig Block)

107: 개별 진공 유닛(Vacuum) 108: 진공 패드 블록

109: 희생블록 110: 희생블록 커버

111: 지그 플레이트(Jig Plate) 112: 하부 커버(Bottom Cover)

113: 도입부 슬릿 114: 흡착공

115: 투수용 슬릿

Claims (16)

1. 워터젯 노즐을 사용하여 피가공물을 싱귤레이션하는 워터젯 싱귤레이션 장치에 있어서,

   제1 피가공물이 탑재되며, 상기 제1 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 개별 진공 유닛을 구비한 제1 지그;

   제2 피가공물이 탑재되며, 상기 제2 피가공물로부터 싱귤레이션될 개별 부품별로 흡착 고정하는 개별 진공 유닛을 구비한 제2 지그;

   상면이 개방되어 워터젯 노즐로부터 분사된 워터를 저장하는 집수조;

   상기 집수조의 상부에 배치되며, 상기 제1 지그 또는 제2 지그가 안착되어 상기 제1 또는 제2 피가공물의 절삭 가공이 수행되는 작업 테이블;

   상기 제1 및 제2 피가공물을 흡착 고정하기 위한 상기 제1 및 제2 지그 내의 개별 진공 유닛들에게 진공을 제공하는 진공 발생장치; 및

   상기 작업 테이블 상부에 배치되고, 상기 제1 또는 제2 지그 상에 형성된 투수용 슬릿을 따라 종횡으로 수평 이동하여 상기 제1 또는 제2 피가공물을 절삭 가공하는 워터젯 노즐;

   을 포함하되, 상기 제1 및 제2 지그는 상기 제1 및 제2 지그의 외측 면에서 상기 투수용 슬릿으로 연통되는 도입부 슬릿의 하부에 탈착 가능하게 형성되는 지르코니아 재질의 도입부 희생블록과, 상기 투수용 슬릿의 하부에 탈착 가능하게 지지 형성되는 지르코니아 재질의 제1 희생블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 지그가 안착되며, 상기 제1 피가공물이 탑재된 제1 지그를 상기 작 업 테이블 상으로 레일을 따라 이송시키는 제1 이송 테이블; 및

   상기 제2 지그가 안착되며, 상기 제2 피가공물이 탑재된 제2 지그를 상기 작업 테이블 상으로 레일을 따라 이송시키는 제2 이송 테이블

   을 추가로 포함하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 작업 테이블은 상기 제1 지그 및 제2 지그가 각각 진입 및 배출되는 제1 및 제2 작업영역이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 지그 및 제2 지그는 동일 방향으로 나란하게 배치된 레일을 따라 상기 제1 및 제2 작업영역으로 각각 진입 또는 배출되는 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제1 지그 또는 제2 지그는 어느 하나의 지그가 상기 제1 또는 제2 작업영역으로부터 배출되기 전 또는 배출된 후에 진입하는 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 워터젯 노즐은 상기 제1 또는 제2 지그가 진입한 경우 해당 작업영역 영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 작업 테이블은 상기 제1 지그 또는 제2 지그가 진입 및 배출되는 하나의 작업영역이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제1 지그 및 제2 지그는 직교 방향으로 배치된 레일을 따라 상기 작업영역으로 진입 또는 배출되는 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 제1 지그 또는 제2 지그는 어느 하나의 지그가 상기 작업영역으로부터 완전히 배출된 다음에 진입하는 것을 특징으로 하는 이중 지그를 구비한 워터젯 싱귤레이션 장치.
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