KR101333479B1 - 기판의 자기유변 마감을 수행하는 시스템 - Google Patents

기판의 자기유변 마감을 수행하는 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101333479B1
KR101333479B1 KR1020117018728A KR20117018728A KR101333479B1 KR 101333479 B1 KR101333479 B1 KR 101333479B1 KR 1020117018728 A KR1020117018728 A KR 1020117018728A KR 20117018728 A KR20117018728 A KR 20117018728A KR 101333479 B1 KR101333479 B1 KR 101333479B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
permanent magnet
magnetic
wheel
gap
cylindrical
Prior art date
Application number
KR1020117018728A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110117149A (ko
Inventor
윌리엄 코르돈스키
Original Assignee
퀘드 테크놀러지즈 인터내셔날, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퀘드 테크놀러지즈 인터내셔날, 인크. filed Critical 퀘드 테크놀러지즈 인터내셔날, 인크.
Publication of KR20110117149A publication Critical patent/KR20110117149A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101333479B1 publication Critical patent/KR101333479B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/005—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes using a magnetic polishing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/10—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work
    • B24B31/102—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work using an alternating magnetic field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/10—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work
    • B24B31/112—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work using magnetically consolidated grinding powder, moved relatively to the workpiece under the influence of pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories

Abstract

본 발명은 기판을 자기유변 마감하는 시스템으로서, 자기유변 마감 유체를 운반하는 구형의 휠은 제 1 및 제 2 갭에 의해 분리된 북극 및 남극 조각을 구비하는 중심을 관통하여 실린더형 공동이 형성된 가변-필드 영구자석시스템을 수용한다. 실린더 축에 수직으로 자화된 실린더형 영구자석은 공동 내에 회전 가능하게 배치된다. 액츄에이터는 상기 영구자석이 임의의 각도로 회전하는 것을 가능하게 하고, 상기 회전은 자극 조각을 통해 자기 회로에서 자속의 분포를 변경한다. 따라서, 필요한 자기장 세기를 제공하는 어떤 각도라도 영구자석을 위치시킴으로써 갭 내의 자기장 세기를 제어하는 것이 가능하다. 자기장은 또한 자극 조각 위를 통과하기 때문에, 휠 표면 외부에 프린징 필드를 정의하면, 가변 필드는 휠 위의 MR 유체층을 통해 연장하고, 따라서 마감 제어를 위한 필요에 따라 MR 유체의 경도를 변경한다.

Description

기판의 자기유변 마감을 수행하는 시스템{SYSTEM FOR MAGNETORHEOLOGICAL FINISHING OF A SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 슬러리-기반의 연마재 마감하고 폴리싱하는 시스템, 보다 상세하게는 자기유변 유체와 구형 캐리어 휠에 인접한 자석을 채용하여 상기 휠의 작업 구역 냉 유체를 자기적으로 경화시키는 그와 같은 시스템; 더욱 상세하게는 경화용 자석이 상기 캐리어 휠 자체로 배치되는 그와 같은 시스템; 및 더욱 상세하게는 상기 경화용 자석이 가변-필드 영구자석 조립체인 개선된 시스템에 관한 것이다.
기판의 연마재 마감 및 폴리싱(polishing)을 위해 자기적으로-경화된 자기유변 유체(magnetorheological fluids: MRF)를 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 액체 캐리어 내에 분산된 연자성 마감재 입자를 포함하는 그와 같은 유체는 자기장이 존재하는 경우 자기적으로-유도된 플라스틱 거동을 보인다. MRF의 외견상의 점도는 수십 배의 크기로 자기적으로 증가될 수 있으며, 따라서 MRF의 경도는 거의 물에서 아주 단단한 페이스트(paste)로 변한다. 그와 같은 페이스트가 성형 또는 폴리싱되는 기판 표면, 예컨대 광학 요소에 적절히 조향될 때, 아주 높은 수준의 마감 품질, 정확도, 및 제어가 달성될 수 있다.
1999년 9월 14일 등록된 Kordonski 등의 미국 특허 제5,951,369호는 기판을 결정론적 자기유변 마감하는 방법, 유체 및 장치를 개시하고 있다. 이 특허는 이하에서 '369 특허로서 지칭된다.
'369 특허에서 개시된 것과 같은 전형적인 자기유변 마감 시스템에서, 작업 표면은 허브에 대해 대칭적으로 하부가 잘린 축방향으로-연장하는 림(rim)을 갖는 수직으로-지향된 비-자성 휠을 포함한다. 특별-성형된 자극(pole) 조각들이 상기 휠의 반대 측면을 향해 상기 하부가 잘린 림 아래에서 연장되어 휠의 표면 위, 바람직하게는 상사점(top-dead-center) 위치 부근에 마그네틱(magnetic) 작업 영역을 제공한다. 상기 휠의 표면은 바람직하게는 구체의 적도 부분이다.
상기 작업 영역 위에 탑재되는 것은 마감하는 기판을 작업 영역 내로 연장하는 예컨대 회전 가능 척(chuck)과 같은 기판 리시버(receiver)이다. 상기 척은 복수의 동작 모드로 프로그램적으로 조작할 수 있고 바람직하게는 프로그래머블 컨트롤러 또는 컴퓨터에 의해 제어된다.
MRF는 회전하는 휠의 작업 표면 위로 리본과 같은 성형 노즐로부터 비-자화된 상태로 밀려나오며, 이것은 풀같은 경도로 자화되는 작업 영역 내로 상기 유체를 운반한다. 작업 영역에서, 풀같은 MRF는 자기유변 폴리싱 또는 마감으로 알려진 마감 작업을 기판에 대해 수행한다. 상기 작업 영역을 퇴장하면, 휠 상의 유체는 다시 비-자화 상태가 되고 재순환 및 재사용을 위해 휠 작업 표면으로부터 스크레이퍼(scraper)에 의해 벗겨진다(scrape).
휠로의 유체 전달 및 회수는 '369 특허에서 개시된 것과 같은 폐쇄된 유체 전달 시스템에 의해 관리된다. MRF는 섹션 펌프에 의해 상기 스크레이퍼로부터 회수되고 탱크로 보내지며 탱크의 온도는 목표에 따라 측정되고 조정된다. 탱크로부터 노즐, 그리고 작업 영역을 통해 지정된 유량으로의 재순환은, 예컨대, 압축 펌프, 전형적으로 연동 펌프 또는 원심 펌프의 회전 속도를 설정함으로써, 완수될 수 있다. 연동 펌프는 맥동 흐름을 나타내기 때문에, 사용 시 펌프의 하류에 맥동 댐프너(dampener)가 필요하다.
작업 영역에 공급된 MRF의 유량은 고도로 제어된다. 상기 유체 재순환 시스템 내에 인라인 유량계가 제공되고 통해 펌프를 규제하기 위해 컨트롤러를 통해 연결된다.
상기 유체 전달 시스템 내 출구의 휠 표면 위에 캐필러리(capillary) 점도계가 배치된다. 상기 유량계와 점도계의 출력 신호는 컴퓨터의 알고리즘으로 입력되고 상기 컴퓨터는 휠에 전달되는 MRF의 외견상 점도를 계산하고, 목표로 하는 외견상 점도를 조절하기 위해, 점도계 앞쪽의 혼합 챔버 내 (사용중 증발에 의해 캐리어 유체를 상실하는) 재순환하는 MRF에 캐리어 유체의 보충 속도를 제어한다.
1997년 4월 1일 등록된 Jacobs 등의 미국 특허 제5,616,066호(이하 '066 특허라고 함)는 캐리어 표면을 외측 표면에 제공하는 자기 드럼 내의 비-자성 마운트에 고정적으로 배치된 연성 철 링 북극 및 남극 조각을 갖는 영구 링 자석을 포함하는 자기유변 마감 시스템을 개시하고 있다.
'066 특허 시스템의 심각한 단점은 실린더형 캐리러 휠 표면 때문에 오목한 표면을 마감할 수 없다는 것이다.
추가의 단점은 영구 자석은 오직 하나의 자기장 값만을 제공하고, 따라서 자기장의 세기를 변경함으로써 제거 속도를 제어하는 것이 불가능하다는 것이다.
또 다른 추가의 단점은 영구 자기장이 유체 변환에 대해 시스템의 세척과 유지를 어렵게 만든다는 것이다.
2001년 10월 30일 등록된 Kordonski 등의 미국 특허 제6,506,102호(이하, '102 특허라고 함)는 '066 특허 시스템을 개선한 것으로서 수평축을 갖는 수직으로 지향된 캐리어 휠을 포함하는 자기유변 마감을 수행하는 시스템을 개시하고 있으며, 상기 특허는 본 명세서에 참조에 의해 병합된다. 상기 캐리어 휠은 바람직하게는 구체의 적도 부분이며, 따라서 캐리어 표면은 구형이다. 상기 휠은 대체로 사발-모양으로, 회전 구동 수단에 연결된 환형 플레이트를 포함하고 상기 플레이트로부터 수평으로 연장하는 구형의 표면을 지지한다. 상기 휠 내에, 상기 구체의 용기 내에, 바람직하게는 상기 휠을 포함하는 구체 부분의 용기(envelope) 내에 평면의 남극 및 북극 조각을 갖는 전자석이 배치된다. 상기 자석은 중심 휠 위로 약 120°각도 연장하고 그리하여 MRF는 작업 영역의 앞에 그리고 작업 영역을 넘어서 부분적으로 경화된 상태로 유지된다. 자기 스크레이퍼는 경화가 완화되면서 휠로부터 MRF를 제거하고 휠에 다시 분출하고 조절하는 종래의 유체 전달 시스템에 그것을 반환한다. 상기 휠 내에 자석을 배치하는 것은 캐리어 표면의 양면 위에 방해받지 않는 공간을 제공하며 그리하여 마감 동안 상기 휠 표면의 에지를 넘어 연장해야 하는 큰 오목한 기판이 수용될 수 있다. 상기 자석의 각도 범위는 휠의 연장된 중심 각도에 걸쳐 상기 휠 위에 MRF를 유지시키며, 휠의 하사점(bottom dead center) 위치 또는 근처의 작업 영역에서 방위를 허용하고 마감한다.
'102 특허 시스템의 이점은 영구자석 대신에 전자석의 사용이 상기 전자석에 공급된 전류 암페어의 변경에 의해 또 다른 제어 파라미터, 예컨대 자기장의 세기를 변경 가능하게 한다는 것이다.
'102 특허 시스템의 단점은 (동등-세기의 영구자석과 비교하여) 전자석의 증가된 크기가 상기 구형 휠의 최소 크기에 한계를 부과하고, 따라서 마감되는 오목한 기판의 최소 곡률 반경을 제한한다는 것이다.
당해 기술분야에서 필요한 것은 더 작은-반경의 구형 마감 휠을 갖는 MRF 시스템이다.
지금까지 종래 MRF 시스템을 사용하여 가능한 것보다 더 작은-반경의 오목부를 마감하는 것이 본 발명의 주요 목적이다.
워크 피스의 반경이 자기 시스템의 크기에 의해 제한되지 않는 오목한 기판의 자기유변 마감을 수행하는 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다.
본 발명의 추가적인 목적은 임의의 원하는 자기장 세기에서 마감이 수행되는 기판의 자기유변 마감을 수행하는 영구자석을 채용하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 자기유변 마감에서 유지 비용과 전력 소모를 감소시키는 것이다.
(발명의 요약)
간략히 설명하면, 본 발명에 의해 기판을 자기유변 마감하는 개선된 시스템은 수평축을 갖는 수직으로-지향된 사발-모양의 구형 캐리어를 포함한다. 상기 휠은 회전 드라이브에 연결된 환형 플레이트를 포함하고 플레이트로부터 수평으로 연장하는 구형 표면을 지지한다. 남극과 북극 조각을 갖는 가변-필드 영구자석 시스템이 휠 내에, 바람직하게는 상기 휠에 의해 구획된 구형 부분의 용기 내에 배치된다. 상기 자극 조각은 약 120°로 중심 휠 위로 연장한다. 자기 스크레이퍼는 휠로부터 MRF를 제거한다. 영구자석 어셈블리의 상대적으로 작은 크기에 의해 캐리어의 양 측면 위에 방해 없는 공간을 제공하기 위해 작은-반경의 휠을 사용하는 것이 가능하고 따라서 마감 동작 중에 휠의 에지를 넘어서 연장해야 하는 가파른 오목한 기판이 마감을 위해 수용될 수 있다. 상기 자극 조각의 각도 크기는 휠의 연장된 중심 각도에 걸쳐 휠 위에 MRF를 유지시킨다.
가변-필드 영구자석 시스템의 동작 원리는 제 1 및 제 2 비-자기 갭을 갖는 자기회로에서 영구자석에 의해 생성된 자속의 재분포에 있다. 상기 가변-필드 자석시스템은 자석 본체를 구획하는 철과 같은 연자성 재료로 구성되고 중심을 관통하는 실린더형 공동을 갖는 2개의 자극 조각을 포함한다. 상기 철 자극 절반들은 황동, 알루미늄, 또는 플라스틱과 같은 비-자성 재료에 의해 제 1 및 제 2 갭에서 서로 결합된다. 예컨대 사마륨-코발트, 네오디뮴-철-붕소, 세라믹 등으로 형성되고 실린더 축에 수직으로 자화된 실린더형 영구자석이 상기 공동에 삽입되고 상기 자석이 그 종축에 대해 임의의 원하는 각도로 회전하는 것을 허용하기 위해 액츄에이터가 부착된다. 회전 동작은 철 자극 조각을 통과하는 자기회로에서 자속의 분포를 변경하고 필요한 자기장 세기를 제공하는 어떤 각도라도 상기 영구자석을 위치시킨다. 양 갭에서 자기장은 또한 상기 자극들 위로 효과적으로 통과하기 때문에, 제 1 갭에서 프린징 필드(fringing field)는 휠 외부로 휠 표면 위의 MR 유체의 층을 통과하여 연장하며, 따라서 마감 제어를 위해 필요한 정도로 MR 유체의 경도를 변경한다. 제 1 갭으로부터 180°떨어진 제 2 갭의 크기와 형상은 제 1 갭에서 자기장의 세기에 영향을 준다.
이제 첨부한 도면을 참조하여 예시적으로 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 가변-필드 영구자석 시스템을 통해 얻어진, 컴퓨터 자기 모델링에 의해 생성된 정면 단면도로서, 실린더형 영구자석 내의 자기장이 수직으로 지향될 때 제 1 및 제 2 갭에서 자기장이 0인 것을 보여주며,
도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 정면 단면도로서, 실린더형 영구자석 내의 자기장이 수평으로 지향될 때 상기 갭에서 자기장이 최대인 것을 보여주며,
도 3은 도 1 및 2에 도시된 것과 같은 정면 단면도로서, 실린더형 영구자석 내의 자기장이 45°로 지향될 때 상기 갭에서 자기장이 중간-세기인 것을 보여주며,
도 4는 다양한 실린더형 자석 지향에 대해 제 1 갭에서 휠 위의 자속 세기를 마감 휠 위의 각도 위치 함수로서 도시하는 그래프이고,
도 5는 본 발명에 의한 MRF 장치의 등척(isometric) 도면이고,
도 6은 도 5의 평면(6-6)을 따라 취한 단면도이고, 및
도 7은 도 5의 평면(7-7)을 따라 취한 단면도이다.
여러 도면에서 대응하는 참조부호는 대응한 부분을 가리킨다. 여기서 제시된 예는 본 발명의 바람직한 한 가지 실시예를 일 형태로 도시하며, 그와 같은 예시는 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 한정하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 가변-필드 영구자석 시스템(10)은 자기적으로 유연한 재료, 바람직하게는 철로 만들어진 2개의 극(12, 14)을 포함하여, 중심을 관통하여 뚫린 실린더형 공동(cavity)(16)을 갖는 자석 본체(15)를 규정한다. 본체 절반(12, 14)은 황동, 알루미늄, 또는 플라스틱과 같은 미-자성 재료에 의해 서로 결합되어, 상기 절반(12, 14) 사이의 제 1 자기 갭(18)과 제 2 자기 갭(19)을 규정한다. 실린더 축(22)에 대해 수직으로 자화된 실린더형 영구자석(20)이 공동(16)으로 삽입되고 액츄에이터(110)(도 5 내지 7에서 도시됨)가 축(22)에 대해 자석(20)을 회전시키기 위해 부착된다. 그와 같은 자석은 예컨대 미국 일리노이주 엘크 그로브 빌리지에 주소를 둔 Dexter Magnetic Technologies 사로부터 입수 가능하다. 회전 동작은 자기회로에서 자속(24)의 분포를 변화시킨다. 영구자석의 필드(26)가 도 1에 도시된 바와 같이 수직으로 지향될 때, 플럭스(24)는 반대의 자기 션트(magnetic shunts)로서 동작하는 2개의 절반(12, 14) 사이에 균일하게 분포된다. 이 경우에, 갭(18, 19)에는 순수 자기장이 존재하지 않는다("오프" 위치).
이제 도 2를 참조하면, 영구자석(20) 내의 자기장(26)은 도 1에 도시된 위치로부터 새로운 위치 90°로 공동(16) 내에서 자석(20)을 회전시킴으로써 수평으로 지향되고, 이제 극 조각(12, 14) 사이의 갭(18, 19)을 플럭스(24)가 횡단하도록 한다. 자석(20)의 이 위치는 갭(18, 19)에서 최대 자기장 세기를 생성하는 것을 알 수 있다("최대" 위치).
이제 도 3을 참조하면, 영구자석(20)의 대표적인 중간 회전 위치(필드 각도 = 45°)에 의해 중간 자기장 세기(30, 31)가 얻어지며 이것은 자기장(26)이 지향되는 각도에 종속한다. 따라서, 제 1 자기장(30)의 필요한 세기를 제공하는 어떤 각도라도 영구자석(20)을 회전시켜 위치시킴으로써 갭(18, 19) 각각 내의 자기장(30, 31)의 세기를 제어하는 것도 가능하다.
자기장(30)은 또한 극 조각(12, 14) 위를 효과적으로 통과하기 때문에(프린징 필드(fringing field)(32)), 가변 필드(30)는 캐리어 휠 위의 MR 유체(112) 층(도시되지 않았으나 도 5 내지 7에서 볼 수 있음)을 관통하여 연장되며, 그리하여 마감 속도를 제어하기 위해 요구될 수 있는 상기 MR 유체의 경도를 제어 가능하게 변경한다.
주목할 것은 제 2 갭(19)의 기하적인 형태(크기 및 형상)는 제 1 갭(18)에서 자기장(30)에 영향을 주고 따라서 제 1 갭(18)에서 원하는 자기장 세기를 생성하는데 중요한 파라미터라는 것이다. 바람직하게는, 제 2 갭(19)의 작동 폭이 제 1 갭(18)의 폭과 같거나 더 큰 것이다.
이제 도 4를 참조하면, 캐리어 휠 주위를 따른 자기 세기의 대표적인 곡선이, 도 1에 도시된 바와 같이, 갭(18)을 횡단하는 평면(36)에 평행하고 축(22)을 포함하는 평면(34)으로부터 떨어진 각도로서 표시된 자기장(26)의 다양한 각도에 대해 도시되어 있다. 따라서 곡선(40)은 도 1에서 90°방위를 나타내고; 곡선(42)은 도 2에서 0°방위를 나타내고; 곡선(44)은 도 3에서 45°방위를 나타내고; 및 곡선(46)은 30°방위를 나타낸다.
도 5 내지 7을 참조하면, 본 발명에 따른 기판(102)을 자기유변 마감하는 개선된 시스템(100)은 수평축을 갖는 수직 지향된 캐리어 휠(104)를 포함한다. 캐리어 휠(104)은 바람직하게는 구체의 적도 부분이고, 캐리어 표면(106)이 구형이다. 휠(104)은 일반적으로 사발-모양으로, 회전 구동 수단(110)에 연결된 원형 플레이트(108)를 포함하고 원형 플레이트(108)는 그것으로부터 수평으로 연장하는 구면(106)을 지지한다. 북극 및 남극 조각(12, 14)을 갖는 가변-필드 영구자석 시스템(10)은 휠(104) 내에, 상기 구체의 용기 내에 바람직하게는 상기 휠에 의해 구획된 상기 구 부분의 용기 내에 배치되고, 바람직하게는 커버 플레이트(105)에 의해 수용된다. 바람직하게는, 극 조각들(12, 14)은 중심 휠 위로 약 120°각도 연장하고, 따라서 자기유변 유체(112)가 완전-경화된 작업 영역(114)의 앞에서 그리고 그것을 지나서 부분적으로 경화된 상태로 유지된다. 자기 스크레이퍼(116)는 경화가 완화되면서 휠로부터 MRF(112)를 제거하고 그것을 상기 휠에 다시 분출하고 조절하는 종래의 유체 전달 시스템에 반환한다. 상대적으로 작은 크기의 영구자석(20)에 의하면 상기 캐리어 표면의 양쪽 위에 방해 없는 공간을 제공하기 위해 작은 휠을 사용하는 것이 가능하며, 따라서 상기 휠의 에지를 넘어 연장해야 하는 가파르거나 깊게 오목한 기판이 마감을 위해 수용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 가변-필드 영구자석 자기 시스템의 동작 원리는 제 1 갭(18)과 제 2 갭(19)을 포함하는 자기회로 내의 영구자석(20)에 의해 생성된 자속(magnetic flux)의 재분포에 있다. 액츄에이터(118)는 자석과 자석의 자화 축의 회전을 원하는 각도까지 허용하기 위해 부착된다. 자석 각도의 측정을 허용하기 위해 센서(120)(예컨대, 포지셔닝 전위차계, 광학 인코더 등)가 제공된다. 바람직하게는, 종래의 프로그래머블 제어 수단(미 도시)을 통해 원하는 필드 세기를 설정하는 센서(120)를 포함하여 종래의 피드백 루프를 통해 액츄에이터(118)를 제어하기 위해 자속(magnetic flux) 밀도를 측정하기 위해 제 1 갭(18) 또는 제 2 갭(19)의 어느 하나에 홀 효과(Hall Effect) 센서 또는 어떤 다른 적절한 프로브(미 도시)가 설치된다.
본 발명이 다양한 구체적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 설명된 발명의 개념과 범위 내에서 다수의 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되지 않고, 다음 청구항들에 의해 한정된 전체 범위를 포함할 것이다.

Claims (9)

  1. 자기장의 세기를 제어 가능하게 변경하는 영구자석 시스템에 있어서,
    a) 연자성 재료로 형성되고, 공동으로 자석 본체를 구획하고, 서로 대향하는 단부 사이에 형성된 제 1 갭과 제 2 갭을 갖고, 상기 자석 본체 내에 형성된 실린더형 공동(cavity)를 갖는 제 1 및 제 2 자극 조각;
    b) 종축에 대해 수직으로 자화되고 상기 실린더형 공동 내에 회전 가능하게 배치된 실린더형 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 재료는 철인 것을 특징으로 하는 영구자석 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더형 영구자석은 희토류 원소를 포함하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 영구자석은 사마륨, 코발트, 네오디뮴, 철, 붕소, 및 세라믹으로 구성된 그룹에서 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 대향하는 자극 조각 단부 사이의 상기 제 2 갭의 폭은 상기 제 1 갭의 폭과 동일하거나 더 넓은 것을 특징으로 하는 영구자석 시스템.
  6. 기판의 자기유변(magnetorheological) 마감을 실시하는 시스템에 있어서,
    a) 캐리어 휠(carrier wheel);
    b) 상기 캐리어 휠을 구동하는 모터 수단;
    c) 상기 캐리어 휠에 인접하여 배치되고, 연자성 재료로 형성되고, 공동으로 자석 본체를 구획하고, 서로 대향하는 단부 사이에 형성된 제 1 갭과 제 2 갭을 갖고, 상기 자석 본체 내에 형성된 실린더형 공동을 갖는 제 1 및 제 2 자극 조각; 및
    d) 종축에 대해 수직으로 자화되고 상기 실린더형 공동 내에 회전 가능하게 배치된 실린더형 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 자기유변 마감 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 축에 대한 상기 실린더형 영구자석의 선택적 회전이 상기 제 1 및 제 2 자극 조각 내 자속의 세기와 방향을 변경시키고 이로써 상기 제 1 갭과 제 2 갭 내의 자기장 세기를 변경시키도록 상기 실린더형 영구자석에 작동관계로(operationally) 연결되는 액츄에이터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 자기유변 마감 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    a) 상기 제 1 및 제 2 갭에 대한 상기 실린더형 영구자석의 각도 위치를 결정하는 제 1 검지수단; 및
    b) 상기 액츄에이터 수단에 연결되고 상기 제 1 검지수단으로부터의 신호에 응답하는 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 자기유변 마감 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 갭의 하나 이상에서 자기장 세기를 결정하는 상기 제어수단에 연결된 제 2 검지수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 자기유변 마감 시스템.
KR1020117018728A 2009-03-06 2010-03-02 기판의 자기유변 마감을 수행하는 시스템 KR101333479B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15802109P 2009-03-06 2009-03-06
US61/158,021 2009-03-06
PCT/US2010/025931 WO2010101925A2 (en) 2009-03-06 2010-03-02 System for magnetorheological finishing of a substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110117149A KR20110117149A (ko) 2011-10-26
KR101333479B1 true KR101333479B1 (ko) 2013-11-26

Family

ID=42710190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117018728A KR101333479B1 (ko) 2009-03-06 2010-03-02 기판의 자기유변 마감을 수행하는 시스템

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8944883B2 (ko)
EP (1) EP2403686B1 (ko)
JP (1) JP5623437B2 (ko)
KR (1) KR101333479B1 (ko)
CN (1) CN102341216B (ko)
ES (1) ES2450120T3 (ko)
IL (1) IL214273A (ko)
WO (1) WO2010101925A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106425702A (zh) * 2016-11-17 2017-02-22 程志强 一种金属制品的表面加工方法及金属制品

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8613640B2 (en) * 2010-12-23 2013-12-24 Qed Technologies International, Inc. System for magnetorheological finishing of substrates
US8896293B2 (en) * 2010-12-23 2014-11-25 Qed Technologies International, Inc. Method and apparatus for measurement and control of magnetic particle concentration in a magnetorheological fluid
US20130225049A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-29 Aric Bruce Shorey Methods of Finishing a Sheet of Material With Magnetorheological Finishing
US20150375359A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 General Electric Company Component surface finishing systems and methods
US9463548B2 (en) 2015-03-05 2016-10-11 Hamilton Sundstrand Corporation Method and system for finishing component using abrasive media
CN106625032A (zh) * 2016-11-03 2017-05-10 天津津航技术物理研究所 一种螺旋正弦式小工具抛光去除金刚石刀痕的方法
CN106863020B (zh) * 2017-01-20 2019-05-24 上海理工大学 螺旋式磁流变抛光装置
CN108044495B (zh) * 2018-01-28 2023-04-25 吉林大学 一种磁场遥操纵工具定向抛光装置及抛光方法
CN111128509A (zh) * 2019-12-06 2020-05-08 太原理工大学 一种用于磁性磨具光整加工的可调控磁场发生装置
CN111906626A (zh) * 2020-08-11 2020-11-10 杨洲 一种木板棱边全包覆式去毛刺装置
CN112222987B (zh) * 2020-10-19 2023-01-10 湖南南华乐器有限公司 一种磁控式木板雕花纹路打磨装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5951369A (en) 1999-01-06 1999-09-14 Qed Technologies, Inc. System for magnetorheological finishing of substrates
US5971835A (en) 1998-03-25 1999-10-26 Qed Technologies, Inc. System for abrasive jet shaping and polishing of a surface using magnetorheological fluid
US20010029149A1 (en) * 2000-01-10 2001-10-11 William Kordonski Magnetic wiper
US6561874B1 (en) 2000-11-22 2003-05-13 Qed Technologies, Inc Apparatus and method for abrasive jet finishing of deeply concave surfaces using magnetorheological fluid

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6350653U (ko) * 1986-09-19 1988-04-06
US5449313A (en) * 1992-04-14 1995-09-12 Byelocorp Scientific, Inc. Magnetorheological polishing devices and methods
US5795212A (en) * 1995-10-16 1998-08-18 Byelocorp Scientific, Inc. Deterministic magnetorheological finishing
US6626742B2 (en) * 2000-05-04 2003-09-30 Mpm Ltd. Polishing method and device
US6506102B2 (en) * 2001-02-01 2003-01-14 William Kordonski System for magnetorheological finishing of substrates
JP2006082213A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Fdk Corp 削り加工と鏡面研磨の方法および削り加工・鏡面研磨装置
US7959490B2 (en) * 2005-10-31 2011-06-14 Depuy Products, Inc. Orthopaedic component manufacturing method and equipment
CN100486765C (zh) * 2006-12-31 2009-05-13 广东工业大学 基于磁流变效应的研磨抛光方法及其抛光装置
JP2008264920A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Olympus Corp 研磨工具、磁気研磨方法、磁気研磨装置
CN100566935C (zh) * 2008-03-25 2009-12-09 中国人民解放军国防科学技术大学 用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置
US8613640B2 (en) * 2010-12-23 2013-12-24 Qed Technologies International, Inc. System for magnetorheological finishing of substrates
IL214482A0 (en) * 2011-08-07 2011-09-27 Ehud Katznelson Magnetic encolsure and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5971835A (en) 1998-03-25 1999-10-26 Qed Technologies, Inc. System for abrasive jet shaping and polishing of a surface using magnetorheological fluid
US5951369A (en) 1999-01-06 1999-09-14 Qed Technologies, Inc. System for magnetorheological finishing of substrates
US20010029149A1 (en) * 2000-01-10 2001-10-11 William Kordonski Magnetic wiper
US6561874B1 (en) 2000-11-22 2003-05-13 Qed Technologies, Inc Apparatus and method for abrasive jet finishing of deeply concave surfaces using magnetorheological fluid

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106425702A (zh) * 2016-11-17 2017-02-22 程志强 一种金属制品的表面加工方法及金属制品

Also Published As

Publication number Publication date
US8944883B2 (en) 2015-02-03
EP2403686A4 (en) 2012-12-26
EP2403686A2 (en) 2012-01-11
CN102341216B (zh) 2013-12-18
WO2010101925A3 (en) 2011-01-20
KR20110117149A (ko) 2011-10-26
IL214273A (en) 2015-02-26
IL214273A0 (en) 2011-09-27
JP5623437B2 (ja) 2014-11-12
WO2010101925A2 (en) 2010-09-10
JP2012519600A (ja) 2012-08-30
ES2450120T3 (es) 2014-03-24
CN102341216A (zh) 2012-02-01
US20110312248A1 (en) 2011-12-22
EP2403686B1 (en) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101333479B1 (ko) 기판의 자기유변 마감을 수행하는 시스템
JP2012519600A5 (ko)
JP4412783B2 (ja) 磁気流体による基板仕上げ装置
JP4105950B2 (ja) 基板の磁気レオロジー的仕上げ装置
CN201120584Y (zh) 磁石回转式抛光机
JP6251344B2 (ja) 磁気粘性流体中の磁気粒子の密度を測定し且つ制御する方法及び装置
JP5848777B2 (ja) 基板の磁気レオロジー仕上げシステム
CN104321471B (zh) 用于制造切割线的方法和设备
WO2012067587A1 (en) Apparatus and method for polishing an edge of an article using magnetorheological (mr) fluid
KR101519390B1 (ko) 연마장치 및 이를 이용한 관 내부의 화학기계적 연마 방법
JP2013169620A (ja) マグネットストレーナ及びそれを用いた研磨装置
JP2003062747A (ja) 磁性流体利用の加工方法およびその装置
Kordonski et al. Novel approach in magnetorheological finishing (MRF) system configuration
JP2010253593A (ja) 凹球面研削加工装置と方法
KR20220052366A (ko) 고 제거율 자기 유변 마감 헤드
KR20150028922A (ko) 비구면 렌즈 연마 장치
KR102206609B1 (ko) 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치
KR101351777B1 (ko) 연마시스템
KR20130100504A (ko) 복합연마시스템
JP2009202245A (ja) 緻密質脆性部材の加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161028

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181101

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190924

Year of fee payment: 7