KR101207118B1 - 초음파 가공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부스터와 지지대 사이에 공간을 조성하여 부스터에 전달되는 진동을 효과적으로 흡수하고, 받침대의 이송과 회전이 가능하게 설치하여 가공물을 정확하고 간편하게 위치 변경할 수 있도록 한 초음파 가공기에 관한 것이다.
이를 위해, 초음파가공수단을 통해 받침대 위에 올려진 가공물을 초음파 가공하는 가공기에 있어서, 부스터 중간 둘레에 연결부를 일체 성형하여 부스터와 연결부 사이에 적어도 하나 이상의 공간부를 형성하고, 상기 연결부 외측에 부스터하우징을 결합하여 상기 부스터와 부스터하우징 사이에 상기 공간부 중 어느 하나와 연통되는 연장공간부를 조성하며, 상기 부스터하우징은 가공수단설치대에 설치된 지지대에 결합하여 구성하는 한편, 상기 받침대 하부에는 모터들의 구동을 통해 받침대를 전후좌우로 이동시킴과 아울러 회전시킬 수 있는 받침대제어수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따라, 부스터의 연결부가 얇게 형성되고, 부스터와 부스터하우징 사이에 공간부 및 연장공간부가 형성되므로, 진동을 연결부에서 균일하게 흡수하여 가공물을 수평 및 정밀 가공할 수 있는 효과가 있고, 또한 회전수단, X축이동수단, Y축이동수단을 통해 받침대를 회전시키거나 전후좌우로 간편하게 이동시켜 받침대 위의 가공물을 정확하게 이동시킬 수 있는 효과도 있다.

Description

초음파 가공기{Supersonic machine}

본 발명은 초음파 가공기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부스터와 지지대 사이에 공간을 조성하여 부스터에 전달되는 진동을 효과적으로 흡수하고, 받침대의 전후좌우 이송과 회전이 가능하게 설치하여 가공물을 정확하고 간편하게 위치 변경할 수 있도록 한 초음파 가공기에 관한 것이다.

통상적으로, 웨이퍼 샤워헤드는 반도체 제조 공정 중 식각 공정에 사용되는 드라이 애치 장치의 프로세스 챔버에 장착되어, 반응가스를 프로세스 챔버 내부로 균일하게 분배시켜 주고, 플라즈마로부터 안정된 전기적 에너지를 반도체 웨이퍼에 전달시켜 주는 핵심 부품이다.

이러한, 웨이퍼 샤워헤드는 소정 규격을 갖는 실리콘(Si) 또는 실리콘카바이드(SiC) 재질의 판재로써, 상기와 같이 반응가스를 균일하게 분사하기 위해 대략 1000~3500개 정도의 미세한 노즐구멍이 균일한 간격으로 천공되어 있다. 여기서, 반응성 가스가 이 노즐구멍을 통하여 반도체 웨이퍼로 균일하게 흐르게 하기 위해서는 노즐구멍 내주면이 매끄럽고 표면 조도가 균일할 것이 요구된다.

이같은 웨이퍼 샤워헤드의 노즐구멍 가공방법으로 종래에는 기계적 드릴링 방식으로 노즐구멍을 천공하였으나, 작업과정이 복잡할 뿐만 아니라 노즐구멍들을 균일한 간격과 직경을 갖도록 천공하는 것이 쉽지 않은 문제가 있었다.

이에, 상기한 문제점을 해결하기 위해 근래에는 초음파 진동에 의한 초음파 가공기를 주로 사용하여 천공작업을 실시하고 있는데, 현재 초음파 가공기는 초정밀 기계 및 측정기, 반도체 전자부품, 광응용 산업과 같은 첨단산업 등에 광범위하게 적용되고 있다.

특히, 초정밀 가공을 기반으로 하는 기계 요소부품, 광학소자, 반도체 웨이퍼, 금형 가공 등에 주로 사용되며, 가공물로는 유리, 석영, 실리콘, 훼라이트(ferrite), 알루미나, 루비, 사파이어, 탄화규소, 질화규소, 사이알론(sialon), 질코니아(zirconia), 다이아몬드 제품 등에 사용된다.

도 1은 상기한 바와 같은 종래의 초음파 가공기 중 대한민국 공개특허공보 공개번호 제2009-41686호로 공개된 "반도체웨이퍼 증착장비의 샤워헤드 홀 가공장치"에 대한 것이다.

이하 설명하면, 일측으로 비스듬히 기울어지게 설치된 경사지지대(110)와 상기 경사지지대(110)에 대하여 직각의 각도를 이루며, 가공제품을 지지하도록 하는 경사작업받침대(130)를 포함하는 몸체프레임(100)과, 상기 경사지지대(110)를 따라 이동하도록 설치되며, 초음파진동으로 물체를 가공하도록 하는 초음파진동가공수단(200)과, 상기 초음파진동가공수단(200)의 가공압력을 조절하여 적정하게 압력을 작용하도록 하는 가공압력조절수단(300)과, 상기 초음파진동가공수단(200)에 의한 초음파진동가공작업이 원활히 이루어지도록 연마재가 혼합된 슬러리를 가공물체(500)에 공급하도록 하는 슬러리연마재공급수단(400)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 초음파진동가공수단(200)은, 초음파진동을 발생시키는 초음파발생기(210)와, 상기 초음파발생기(210)에 의해 발생된 초음파진동을 증폭하도록 하는 부스터(220)와, 상기 부스터(220)에 의해 증폭 전달되는 진동으로 가공물체(500)와 직접 접촉하여 가공하도록 상기 부스터(220)의 하부에 고정설치되는 가공지그(230) 및, 상기 초음파발생기(210)와 부스터(220) 및 가공지그(230)가 고정설치되며, 상기 경사지지대(110)의 가이드봉(120)을 따라 이동하는 초음파가공부설치대(240)로 구성된다.

즉, 초음파진동가공수단(200)의 초음파발생기(210)를 작동시키면 부스터(220)에 의해 진동이 증폭되어 가공지그(230)를 진동시키게 되며, 상기 가공지그(230)의 핀이 가공물체(500)의 표면에 접촉된 상태에서 진동을 하면서 접촉부를 연마하게 된다.

그러나, 상기한 초음파 가공기는 가공시 진동이 발생하는 특성상, 진동이 가공기 본체에 전달되면 제품에 정확한 진동을 가하여 가공할 수 없게 되어 정밀도가 저하되는 등, 기계의 안정도면에서 문제를 야기하게 됨으로써, 진동을 흡수하는 방법이 가장 큰 문제로 여겨져 왔다.

이에, 상기한 종래 기술에는 도시되어 있지 않지만, 위의 진동 문제점을 해결하기 위해 대부분의 초음파 가공기에서 부스터를 고정하는 부분에 도 2와 같이 별도의 고무오링을 체결하는 방식을 채택하여 사용하기도 하였다. 즉, 볼트를 이용하여 부스터(1)를 거치대(2)에 결합하되, 부스터(1)와 볼트가 결합된 사이에 복수의 고무오링(3)을 결합하는 것이다.

그러나, 상기한 결합방식은 부스터에 발생되는 진동을 고무오링이 흡수할 수 있는 효과는 있으나, 이를 장기간 사용할 경우에는 피로에 의해 고무오링의 완충력이 저하되어 횡방향 흔들림이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 완충 작용이 고무오링에 의해 이루어지므로, 고무 재질의 특성상 텐션(탄성) 때문에 고무오링 전체에서 균일한 진동 흡수작용이 불가능하여 수평 및 정밀 가공을 하는 데 문제가 있었다.

이 외에도, 상기한 종래 기술의 경우 가공물체가 올려지는 경사작업받침대가 몸체프레임에 고정된 형태로 구성됨으로써, 가공물체의 위치를 변경하거나 회전시키기 위해서는 작업자가 가공물체를 손이나 별도의 이송공구를 사용하여 옮겨야 하므로 정밀한 이송작업이 불가능한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제2009-41686호

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 부스터와 지지대 사이에 공간을 조성하여 부스터에 전달되는 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 초음파 가공기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 가공물이 올려지는 받침대의 전후좌우 이송 및 회전이 가능하게 설치하여 가공물을 정확하고 간편하게 위치 변경할 수 있도록 한 초음파 가공기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 진동자와 부스터와 공구혼으로 구성된 초음파가공수단을 메인프레임 상부에 설치된 가공수단설치대에 경사지게 설치하고, 상기 초음파가공수단과 직교하도록 그 하부에 받침대를 경사지게 설치하여 상기 초음파가공수단을 통해 받침대 위에 올려진 가공물을 초음파 가공하는 가공기에 있어서, 부스터 중간 둘레에 연결부를 일체 성형하여 부스터와 연결부 사이에 적어도 하나 이상의 공간부를 형성하고, 상기 부스터 외주면 일부에 부스터하우징을 결합하여 상기 부스터와 부스터하우징 사이에 상기 공간부 중 어느 하나와 연통되는 연장공간부를 조성하며, 상기 부스터하우징은 가공수단설치대에 설치된 지지대에 결합하여 구성하는 한편, 받침대 하부에는 모터들의 구동을 통해 받침대를 전후좌우로 이동시킴과 아울러 회전시킬 수 있는 받침대제어수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 받침대제어수단은, 회전모터에 축결합된 베벨기어의 회전을 통해 받침대를 회전시키도록 받침대 하부에 설치한 회전수단과; 제1모터에 축결합된 제1선회스크루의 회전을 통해 상부플레이트를 좌우로 이동시키도록 상기 회전수단 하부에 설치한 X축이동수단과; 제2모터에 축결합된 제2선회스크루의 회전을 통해 하부플레이트를 전후로 이동시키도록 상기 X축이동수단 하부에 설치한 Y축이동수단을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 회전수단은, 상부플레이트와; 상기 상부플레이트 상면에 고정 설치한 지지플레이트와; 상기 지지플레이트 측부에 설치한 회전모터와; 상기 지지플레이트 상면에 경사지게 설치한 경사플레이트와; 상기 경사플레이트 상면에 회전 가능하게 설치한 받침대와; 상기 회전모터 단부와 받침대 하단에 각각 축결합되어 회전모터의 회전력을 받침대에 전달하는 한 쌍의 베벨기어를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 X축이동수단은, 하부플레이트와; 상기 하부플레이트 상면 양측에 각각 설치한 제1가이드레일과; 상기 하부플레이트 상면에 회전 가능하게 설치한 제1선회스크루와; 상기 제1선회스크루 선단에 축결합된 제1모터와; 상기 제1선회스크루에 끼워져 상부플레이트와 함께 이동시키도록 상부플레이트 저면에 고정 설치한 제1이동너트와; 상기 양측 제1가이드레일에 각각 끼워져 슬라이딩 이동하도록 상부플레이트 저면 양측에 설치한 제1새들을 포함하여 구성된다.

또, 상기 Y축이동수단은, 메인프레임 상면에 고정 설치한 고정플레이트와; 상기 고정플레이트 상면 양측에 각각 설치한 제2가이드레일과; 상기 고정플레이트 상면에 회전 가능하게 설치한 제2선회스크루와; 상기 제2선회스크루 선단에 축결합된 제2모터와; 상기 제2선회스크루에 끼워져 하부플레이트와 함께 이동시키도록 하부플레이트 저면에 고정 설치한 제2이동너트와; 상기 양측 제2가이드레일에 각각 끼워져 슬라이딩 이동하도록 하부플레이트 저면 양측에 설치한 제2새들을 포함하여 구성된다.

아울러, 상기 연장공간부와 연통된 공간부를 조성하기 위한 연결부는 적어도 두께를 3~7㎜로 얇게 형성한다.

그리고, 상기 부스터하우징은 티타늄과 황동 중 어느 하나의 재질로 형성한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 부스터의 연결부가 얇게 형성되고, 부스터와 부스터하우징 사이에 공간부 및 연장공간부가 형성되므로, 공구혼의 진동을 연결부에서 균일하게 흡수하여 가공물을 수평 및 정밀 가공할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 회전수단, X축이동수단, Y축이동수단에 따른 장치제어의 기계화 및 자동화를 통해 받침대를 회전시키거나 혹은 전후, 좌우로 간편하게 이동시킬 수 있어, 받침대 위에 올려진 가공물을 정확하고 신속하게 이동시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼 증착장비의 샤워헤드 가공장치를 전체적으로 나타낸 측면도,
도 2는 종래 기술에 의한 초음파가공수단에서의 진동흡수 구성을 나타내기 위한 초음파가공수단의 부분절개 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 초음파 가공기를 전체적으로 나타낸 측면도,
도 4는 본 발명에 의한 초음파 가공기를 전체적으로 나타낸 정면도,
도 5a, 5b는 본 발명에 의한 초음파 가공기의 X축이동수단의 이동작용을 도시한 정면도,
도 6a, 6b는 본 발명에 의한 초음파 가공기의 Y축이동수단의 이동작용을 도시한 측면도,
도 7은 본 발명에 의한 초음파가공수단의 제1실시예를 나타낸 부분절개 단면도,
도 8은 본 발명에 의한 초음파가공수단의 제2실시예를 나타낸 부분절개 단면도.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 초음파 가공기에 대해 도시한 것으로, 크게 메인프레임(10)과, 초음파가공수단(20)과, 받침대제어수단 등을 포함하여 구성된다.

도 3과 도 4를 통해 살펴보면, 먼저 메임프레임은 초음파가공수단(20)과 받침대제어수단 등을 설치하기 위한 프레임의 조립체로써, 일측 상단에는 상기 초음파가공수단(20)을 설치하기 위한 가공수단설치대(11)를 소정의 경사를 갖도록 설치하고, 상기 가공수단설치대(11)에는 상기 초음파가공수단(20)을 가공수단설치대(11)의 경사 각도와 동일한 경사로 설치한다.

그리고, 상기 초음파가공수단(20) 하부에는 상기 초음파가공수단(20)과 직교하는 각도로 받침대(35)를 경사지게 설치하고, 상기 받침대(35) 상면에는 초음파가공수단(20)에 의해 가공되는 가공물을 올릴 수 있게 된다.

이러한, 상기 초음파가공수단(20)은 진동자(21)와 부스터(22)와 공구혼(24)으로 구성되는 것으로, 거치대(12)를 통해 진동자(21)와 부스터(22)를 가공수단설치대(11)에 각각 고정되게 결합한다. 여기서, 본 발명에서는 상기 공구혼(24) 단부에 가공물에 미세 구멍을 형성하기 위한 다수의 핀(24a)을 장착하고 있으나, 본 발명의 초음파 가공기의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 가공하고자 하는 가공물에 따라 공구혼(24)의 구성이 달라질 수 있다.

도 7과 도 8은 본 발명의 초음파가공수단(20)을 나타낸 것으로, 부스터(22)의 중간부분 둘레에 연결부(22a)를 일체 성형하여 부스터(22)와 연결부(22a) 사이에 공간부(22b)를 형성한다.

여기서, 상기 공간부(22b)는 도 7과 같이 부스터(22) 둘레를 따라 진동자(21) 방향을 향하여 하나만 형성하는 것이 적절하나, 경우에 따라 도 8과 같이 부스터(22) 둘레를 따라 진동자(21) 방향을 향하여 하나의 공간부(22b)를 형성함과 아울러 상기 공간부(22b)의 외측 둘레를 따라 공구혼(24) 방향을 향하여 다른 하나의 공간부(22b)를 더 형성할 수 있으며, 상기한 공간부(22b)는 적어도 하나 이상 다수 형성하는 것이 가능하다.

아울러, 상기 연결부(22a) 외측에는 원통형으로 형성된 부스터하우징(23)을 결합하게 되는데, 이는 상기 부스터(22) 외주면 일부와 부스터하우징(23) 내주면 일부에 수나사부와 암나사부를 각각 형성하여 나사 결합하게 된다. 그리고, 상기 부스터하우징(23)은 가공수단설치대(11)에 설치된 지지대를 통해 결합하고, 진동자(21) 또한 가공수단설치대(11)에 설치된 다른 지지대를 통해 결합한다.

이때, 상기 부스터하우징(23)과 부스터(22)의 나사부가 형성되지 않은 부분은 서로 이격되게 결합함으로써, 상기 부스터하우징(23)과 부스터(22) 사이에는 연장공간부(22c)가 조성되고, 상기 연장공간부(22c)는 연결부(22a)에 형성된 공간부(22b) 중 어느 하나와 연통된다.

여기서, 상기 연장공간부(22c)와 연통된 공간부(22b)를 조성하기 위한 연결부(22a)는 적어도 두께(t)를 3~7㎜로 얇게 형성함으로써, 가공 중 발생하는 횡방향 진동을 얇게 형성된 연결부(22a) 부분의 자체 탄성력을 통하여 효과적으로 잡아주게 된다.

이와 더불어, 상기 부스터(22)는 특수강재질 등으로 형성하는 반면, 부스터하우징(23)은 티타늄 또는 황동 등의 서로 다른 재질로 형성하여 가공 중 발생하는 횡방향을 진동을 더욱 효과적으로 흡수하게 된다.

그리고, 본 발명에서는 상세하게 설명하고 있지 않으나, 상기 메인프레임(10) 상부 일부에는 초음파가공수단(20)의 가공압력을 조절하기 위해 웨이트, 다수의 풀리, 가압실린더 등으로 구성되는 압력조절수단을 설치하게 되고, 또 상기 메인프레임(10)의 상부 일부에는 초음파 가공기를 기계적, 전기적으로 제어 및 관리하기 위한 컨트롤러를 설치한다.

한편, 상기 초음파가공수단(20) 하부에 설치한 받침대(35) 하부에는 모터(34)(44)(54)들의 구동을 통해 받침대(35)를 전후 또는 좌우로 이동시킴과 아울러, 회전시킬 수 있는 받침대제어수단을 설치하게 되는데, 상기 받침대제어수단은 회전수단(30)과, X축이동수단(40)과, Y축이동수단(50)으로 구성된다.

먼저, 회전수단(30)은 회전모터(34)에 축결합된 기어의 회전을 통해 받침대(35)를 회전시키도록 받침대(35) 하부에 설치하는 것으로, 다시 상부플레이트(31)와, 지지플레이트(32)와, 회전모터(34)와, 경사플레이트(33)와, 받침대(35)와, 베벨기어(36)를 포함하여 구성된다.

도 5a 및 도 6a를 통해 구체적으로 살펴보면, X축이동수단(40) 상단에 상부플레이트(31)를 설치하고, 상기 상부플레이트(31) 상면 양측에 수직으로 지지플레이트(32)를 고정 설치하되, 상기 지지플레이트(32) 상면을 소정의 기울기를 갖도록 경사지게 형성하고, 상기 지지플레이트(32) 상면에 경사플레이트(33)를 경사지게 설치한다.

또한, 상기 경사플레이트(33) 상부에는 상기 경사플레이트(33)와 동일한 기울기로 받침대(35)를 결합하되, 상기 받침대(35)의 하단의 축을 경사플레이트(33)를 관통하여 양 지지플레이트(32) 사이에 위치시키고, 상기 받침대(35) 하단의 축에 한 쌍의 베벨기어(36) 중 어느 하나의 기어를 회전 가능하게 결합한다.

아울러, 상기 지지플레이트(32) 일측에 회전모터(34)를 설치하고, 상기 회전모터(34)의 축을 상기 양 지지플레이트(32)를 관통하여 회전 가능하게 장착하되, 상기 회전모터(34)의 축에 한 쌍의 베벨기어(36) 중 다른 하나의 기어를 회전 가능하게 결합한다.

즉, 상기 받침대(35) 하단과 회전모터(34)의 단부에 한 쌍의 베벨기어(36)를 서로 맞물리게 결합하여 회전모터(34)의 회전 구동력을 받침대(35)에 전달함은 물론, 회전모터(34)의 회전 방향을 전환 구동시킨다.

여기서, 상기한 받침대(35)는 가공물이 올려져 연마 가공이 되는 구조 특성상, 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 받침대(35) 상부 위치에는 받침대(35)에 올려지는 가공물에 연마재를 공급하기 위한 연마재공급수단을 더 설치하게 된다.

계속해서, X축이동수단(40)은 제1모터(44)에 축결합된 선회스크루의 회전을 통해 상부플레이트(31)를 좌우로 이동시키도록 상기 회전수단(30) 하부에 설치한 것으로, 다시 하부플레이트(41)와, 제1가이드레일(42)과, 제1선회스크루(43)와, 제1모터(44)와, 제1이동너트(45)와, 제1새들(46)을 포함하여 구성된다.

도 5a와 도 5b를 통해 구체적으로 살펴보면, Y축이동수단(50) 상단에 하부플레이트(41)를 설치하고, 상기 하부플레이트(41) 상면 양측에 제1가이드레일(42)을 Y축을 따라 길게 설치하며, 상기 양 제1가이드레일(42) 사이에 위치한 하부플레이트(41) 상면 중앙에 제1선회스크루(43)를 설치하고, 상기 제1선회스크루(43) 선단에 제1모터(44)를 축결합하여 상기 제1선회스크루(43)를 회전 가능하게 설치한다. 즉, 상기 제1선회스크루(43) 양 단부에 베어링을 장착하여 제1선회스크루(43)를 제자리에서 회전 가능하게 설치할 수 있다.

그리고, 상부플레이트(31) 저면 중앙에는 상기 제1선회스크루(43)에 끼워져 제1선회스크루(43)의 회전에 따라 상부플레이트(31)와 함께 이동 가능하도록 제1이동너트(45)를 설치하고, 상기 상부플레이트(31) 저면 양측에는 상기 양측 제1가이드레일(42)에 각각 끼워져 슬라이딩 이동 가능하도록 제1새들(46)을 각각 설치한다.

다음으로, Y축이동수단(50)은 제2모터(44)에 축결합된 제2선회스크루(43)의 회전을 통해 하부플레이트(41)를 전후로 이동시키도록 상기 X축이동수단(40) 하부에 설치한 것으로, 다시 고정플레이트(51)와, 제2가이드레일(52)과, 제2선회스크루(43)와, 제2모터(44)와, 제2이동너트(55)와, 제2새들(56)을 포함하여 구성된다.

도 6a와 도 6b를 통해 구체적으로 살펴보면, 메인프레임(10) 일측 상단에 고정플레이트(51)를 고정 설치하고, 상기 고정플레이트(51) 상면 양측에 제2가이드레일(52)을 X축을 따라 길게 설치하며, 상기 양 제2가이드레일(52) 사이에 위치한 고정플레이트(51) 상면 중앙에 제2선회스크루(43)를 설치하고, 상기 제2선회스크루(43) 선단에 제2모터(44)를 축결합하여 상기 제2선회스크루(43)를 회전 가능하게 설치한다. 즉, 상기 제2선회스크루(43) 양 단부에 베어링을 장착하여 제2선회스크루(43)를 제자리에서 회전 가능하게 설치할 수 있다.

그리고, 하부플레이트(41) 저면 중앙에는 상기 제2선회스크루(43)에 끼워져 제2선회스크루(43)의 회전에 따라 하부플레이트(41)와 함께 이동 가능하도록 제2이동너트(55)를 고정 설치하고, 상기 하부플레이트(41) 저면 양측에는 상기 양측 제2가이드레일(52)에 각각 끼워져 슬라이딩 이동 가능하도록 제2새들(56)을 각각 설치한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 초음파 가공기를 통해 가공물을 가공하기 위해서는 먼저, 받침대(35) 위에 가공하고자 하는 가공물을 올린 후, 초음파가공수단(20)에 장착된 공구혼(24) 선단의 핀(24a)을 통해 가공물에 무수한 미세 구멍을 형성하게 된다.

다만, 받침대(35)에 올려진 가공물의 위치를 변경하고자 하는 경우, 회전모터(34) 및 제1,2모터의 구동을 통해 받침대(35)를 회전시키거나, X축 또는 Y축으로 이동시켜 가공물의 위치를 변경하게 된다.

즉, 회전모터(34)를 구동하면, 상기 회전모터(34)와 축결합된 베벨기어(36)가 회전하고, 이와 함께 받침대(35)에 축결합된 베벨기어(36)가 맞물림 회전되면서 받침대(35)와 함께 가공물을 회전시킬 수 있게 된다.

또한, 제1모터(44)를 구동하면, 상기 제1모터(44)와 축결합된 제1선회스크루(43)가 회전하게 되고, 상기 제1선회스크루(43)에 끼워진 제1이동너트(45)는 제1선회스크루(43)를 따라 X축 방향으로 좌우 이동하게 된다. 이때, 상부플레이트(31) 저면의 제1새들(46)이 하부플레이트(41) 상면의 제1가이드레일(42)을 따라 슬라이딩 이동하게 됨으로써, 상부플레이트(31)를 부드럽게 이동시키게 된다. 특히, 상기 제1이동너트(45)는 상부플레이트(31) 저면에 고정되어 있어, 상부플레이트(31)의 이동과 함께 그 상부에 설치된 받침대(35)를 X축 방향으로 함께 좌우 이동시킬 수 있게 된다.

아울러, 제2모터(44)를 구동하면, 상기 제2모터(44)와 축결합된 제2선회스크루(43)가 회전하게 되고, 상기 제2선회스크루(43)에 끼워진 제2이동너트(55)는 제2선회스크루(43)를 따라 Y축 방향으로 전후 이동하게 된다. 이때, 하부플레이트(41) 저면의 제2새들(56)이 고정플레이트(51) 상면의 제2가이드레일(52)을 따라 슬라이딩 이동하게 됨으로써, 하부플레이트(41)를 부드럽게 이동시키게 된다. 특히, 상기 제2이동너트(55)는 하부플레이트(41) 저면에 고정되어 있어, 하부플레이트(41)의 이동과 함께 그 상부에 설치된 상부플레이트(31) 및 받침대(35)를 Y축 방향으로 함께 전후 이동시킬 수 있게 된다.

이처럼, 가공물의 위치 조절이 완료된 후, 초음파를 이용하여 가공물을 초음파 가공하게 되면, 초음파 가공수단으로부터 무수한 진동이 전달되면서 가공물을 가공하게 되고, 부스터(22)와 부스터하우징(23)의 결합된 부분에서 진동을 흡수하게 된다.

즉, 공구혼(24)의 가공에 따라 그 진동이 부스터(22)에 전달되면, 부스터(22)는 부스터하우징(23)을 통해 거치대(12)에 고정 설치된 한편, 부스터(22)에 형성된 연결부(22a)의 두께(t)가 얇게 형성되어 있고, 부스터(22)와 부스터하우징(23) 사이에는 공간부(22b) 및 연장공간부(22c)가 형성되어 있으므로, 연결부(22a) 부분의 자체 탄성에 의해 진동을 효과적으로 흡수할 수 있고, 공구혼(24)이 횡진동하는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 초음파 가공기는 부스터(22)의 연결부(22a) 부분에서 공구혼(24)의 진동을 전체적으로 균일하게 흡수할 수 있어, 보다 정밀하게 가공물을 수평 및 정밀 가공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 가공기는 전술한 바와 같이 회전수단(30), X축이동수단(40), Y축이동수단(50)에 따른 장치제어의 기계화 및 자동화를 통해 받침대(35)를 회전시키거나 혹은 전후, 좌우로 간편하게 이동시킬 수 있어, 받침대(35) 위에 올려진 가공물을 정확하고 신속하게 이동시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 메인프레임 11 : 가공수단설치대
12 : 거치대 20 : 초음파가공수단
21 : 진동자 22 : 부스터
22a : 연결부 22b : 공간부
22c : 연장공간부 23 : 부스터하우징
24 : 공구혼 24a : 핀
30 : 회전수단 31 : 상부플레이트
32 : 지지플레이트 33 : 경사플레이트
34 : 회전모터 35 : 받침대
36 : 베벨기어 40 : X축이동수단
41 : 하부플레이트 42 : 제1가이드레일
43 : 제1선회스크루 44 : 제1모터
45 : 제1이동너트 46 : 제1새들
50 : Y축이동수단 51 : 고정플레이트
52 : 제2가이드레일 53 : 제2선회스크루
54 : 제2모터 55 : 제2이동너트
56 : 제2새들

Claims (7)

1. 진동자와 부스터와 공구혼으로 구성된 초음파가공수단을 메인프레임 상부에 설치된 가공수단설치대에 경사지게 설치하고, 상기 초음파가공수단과 직교하도록 그 하부에 받침대를 경사지게 설치하여 상기 초음파가공수단을 통해 받침대 위에 올려진 가공물을 초음파 가공하는 가공기에 있어서,
   부스터(22) 중간 둘레에 연결부(22a)를 일체 성형하여 부스터(22)와 연결부(22a) 사이에 적어도 하나 이상의 공간부(22b)를 형성하고, 상기 부스터(22) 외주면 일부에 부스터하우징(23)을 결합하여 상기 부스터(22)와 부스터하우징(23) 사이에 상기 공간부(22b) 중 어느 하나와 연통되는 연장공간부(22c)를 조성하며, 상기 부스터하우징(23)은 가공수단설치대(11)에 설치된 지지대에 결합하여 구성하는 한편,
   받침대(35) 하부에는 모터들(34)(44)(54)의 구동을 통해 받침대(35)를 전후좌우로 이동시킴과 아울러 회전시킬 수 있는 받침대제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 초음파 가공기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 받침대제어수단은,
   회전모터(34)에 축결합된 베벨기어(36)의 회전을 통해 받침대(35)를 회전시키도록 받침대(35) 하부에 설치한 회전수단(30)과;
   제1모터(44)에 축결합된 제1선회스크루(43)의 회전을 통해 상부플레이트(31)를 좌우로 이동시키도록 상기 회전수단(30) 하부에 설치한 X축이동수단(40)과;
   제2모터(44)에 축결합된 제2선회스크루(53)의 회전을 통해 하부플레이트(41)를 전후로 이동시키도록 상기 X축이동수단(40) 하부에 설치한 Y축이동수단(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 회전수단(30)은,
   상부플레이트(31)와;
   상기 상부플레이트(31) 상면에 고정 설치한 지지플레이트(32)와;
   상기 지지플레이트(32) 측부에 설치한 회전모터(34)와;
   상기 지지플레이트(32) 상면에 경사지게 설치한 경사플레이트(33)와;
   상기 경사플레이트(33) 상면에 회전 가능하게 설치한 받침대(35)와;
   상기 회전모터(34) 단부와 받침대(35) 하단에 각각 축결합되어 회전모터(34)의 회전력을 받침대(35)에 전달하는 한 쌍의 베벨기어(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기.
4. 제 2항에 있어서, 상기 X축이동수단(40)은,
   하부플레이트(41)와;
   상기 하부플레이트(41) 상면 양측에 각각 설치한 제1가이드레일(42)과;
   상기 하부플레이트(41) 상면에 회전 가능하게 설치한 제1선회스크루(43)와;
   상기 제1선회스크루(43) 선단에 축결합된 제1모터(44)와;
   상기 제1선회스크루(43)에 끼워져 상부플레이트(31)와 함께 이동시키도록 상부플레이트(31) 저면에 고정 설치한 제1이동너트(45)와;
   상기 양측 제1가이드레일(42)에 각각 끼워져 슬라이딩 이동하도록 상부플레이트(31) 저면 양측에 설치한 제1새들(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기.
5. 제 2항에 있어서, 상기 Y축이동수단(50)은,
   메인프레임(10) 상면에 고정 설치한 고정플레이트(51)와;
   상기 고정플레이트(51) 상면 양측에 각각 설치한 제2가이드레일(52)과;
   상기 고정플레이트(51) 상면에 회전 가능하게 설치한 제2선회스크루(43)와;
   상기 제2선회스크루(43) 선단에 축결합된 제2모터(44)와;
   상기 제2선회스크루(43)에 끼워져 하부플레이트(41)와 함께 이동시키도록 하부플레이트(41) 저면에 고정 설치한 제2이동너트(55)와;
   상기 양측 제2가이드레일(52)에 각각 끼워져 슬라이딩 이동하도록 하부플레이트(41) 저면 양측에 설치한 제2새들(56)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기.
6. 제 1항에 있어서, 상기 연장공간부(22c)와 연통된 공간부(22b)를 조성하기 위한 연결부(22a)는 적어도 두께(t)를 3~7㎜로 얇게 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기.
7. 제 1항에 있어서, 상기 부스터하우징(23)은 티타늄과 황동 중 어느 하나의 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기.

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