KR101546658B1 - 원통 연삭 장치 및 잉곳의 연삭 방법 - Google Patents

원통 연삭 장치 및 잉곳의 연삭 방법 Download PDF

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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

원주 형상의 잉곳의 측면을 연삭하기 위한 원통 연삭 장치로서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되고, 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여 상기 롤러를 압접가능한 스핀 피니싱 수단을 구비하며, 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블로부터 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 상기 한 쌍의 클램프로 연직방향으로 유지하고, 회전 수단으로 상기 잉곳을 축 둘레로 회전하면서 상기 스핀 피니싱 수단이 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여, 상기 잉곳의 측면에 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 회전 수단의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 상기 잉곳을 상기 연마 휠로 연삭하는 것인 것을 특징으로 하는 원통 연삭 장치. 이에 의해, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있는 연통 연삭 장치 및 연삭 방법이 제공된다.

Description

원통 연삭 장치 및 잉곳의 연삭 방법{CYLINDRICAL GRINDING EQUIPMENT AND GRINDING METHOD}
본 발명은, 반도체 제조에서, 단결정 잉곳의 원통 연삭 공정에 사용되는 원통 연삭 장치 및 그것을 이용한 연삭 방법에 관한 것이다.
CZ법 등에 의해 제조된 단결정 잉곳은 원주 형상의 동체부에 콘 형상의 단부(탑부 및 테일부)를 갖고 있다. 그리고, 블록의 절단 공정에서, 내주 블레이드 슬라이서, 외주 블레이드 슬라이서, 밴드 쏘 등에 의해, 이들 콘 형상의 단부가 떼어 내져서 원주 형상의 동체부 만으로 이루어진다. 더욱이, 동체부는 필요에 따라 복수의 블록으로 절단된다. 그 후, 각 잉곳 블록은 소정의 직경이 되도록 외주면에 연삭 가공이 실시된 후, 와이어 쏘 등에 의해, 다수 매의 실리콘 웨이퍼로 슬라이스 절단된다.
원통형의 잉곳의 외주면을 연삭하는 연삭 장치로서는, 원통 연삭 장치가 가장 일반적이다.
도 4에 종래의 일반적인 원통 연삭 장치의 일례의 개략도를 나타낸다.
이 원통 연삭 장치(101)는, 잉곳(105)을 유지하기 위한 클램프(102, 102'), 잉곳(105)을 회전 구동시키기 위한 회전 수단(104), 잉곳(105)을 연삭하는 숫돌(103) 등을 구비한 것으로서, 상기 클램프(102, 102')로부터 회전 구동력을 전달하여 잉곳(105)을 축 둘레로 회전시키는 동시에, 상기 잉곳(105)에 대해, 회전하는 원반 형상의 숫돌(103)을 그 회전축 방향으로 보내는 동시에 상기 클램프(102, 102')의 회전축 방향으로도 보내는, 소위 트래버스(traverse) 운동시키는 것으로, 상기 잉곳(105)의 외주면을 연삭하도록 구성되어 있다.
원통 연삭 장치(101)에 있어서, 잉곳(105)은 그 단면을 수평방향에서 유지되고, 즉 잉곳(105)의 회전축을 수평방향과 일치하도록 유지되어 있다. 상기한 바와 같이, 숫돌(103)은, 그 숫돌(103)의 회전축 방향의 잉곳(105) 측에 보내지는 동시에, 상기 클램프(102, 102')의 회전축 방향으로도 보내지므로, 상기 잉곳(105)의 회전축과 상기 클램프(102, 102')의 회전축이 어긋나 있으면 원통형으로 연삭할 수 없고, 필요 이상의 공차가 발생해 버린다. 따라서, 연삭 전에 잉곳의 스핀 피니싱(spin finishing)을 실시하는 것이 불가결하다.
스핀 피니싱에 관하여, 워크의 축방향의 복수 개소에 있어서의 단면 형상을 계측하고, 그 결과로부터 연마 중심을 연산에 의해 산출하고, 워크의 위치를 조정하는 구동부에 의해 산출된 연마 중심과 워크의 회전 중심과의 엇갈림을 조정하는 원통 연삭 장치가 개시되어 있다(특개평2-131849호 공보 참조).
또한, 고정봉에 의해 워크의 양측의 단면을 파지하여 워크를 연삭하는 외경 연삭기로서, 워크 재치부에 워크를 재치하고, 그 상태로 상기 고정봉의 중심선 연장 상으로부터 워크 재치부의 워크 접촉부까지의 수직으로 내린 거리가 워크의 반경에 동일하게 구성되도록 한 외경 연 절삭기가 개시되어 있다(실개평6-63266호 공보 참조).
그러나, 상기한 바와 같은 연삭 장치를 이용한 경우에서도, 스핀 피니싱을 정도 좋게 실시하기 위해서는, 최종적으로 숙련 작업자가 플라스틱 해머 등으로 워크를 두드려 육안으로 최종 스핀 피니싱을 실시하는 방법이 취해지고 있는 것이 현상이다. 그 때문에, 스핀 피니싱을 정도 좋게 실시할 수 있지만, 잉곳의 연삭을 개시할 때까지의 공정에서 시간을 필요로 하게 되고, 이것이 연삭 가공 효율을 저하시키는 하나의 요인이 되고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 원주 형상의 잉곳의 측면의 연삭 가공에 있어서, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 단축함으로써, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있는 원통 연삭 장치 및 연삭 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 적어도, 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하는 테이블과, 상기 잉곳의 양측의 단면을 연직방향으로 유지하는 한 쌍의 클램프와, 상기 잉곳을 축 둘레로 회전 구동시키기 위한 회전 수단과, 상기 회전 수단의 회전축 방향으로 이동가능한 연마 휠을 구비한 상기 원주 형상의 잉곳의 측면을 연삭하기 위한 원통 연삭 장치로서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되고, 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여 상기 롤러를 압접가능한 스핀 피니싱 수단을 구비하며, 상기 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블로부터 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 상기 한 쌍의 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 회전 수단으로 상기 잉곳을 축 둘레로 회전하면서 상기 스핀 피니싱 수단이 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여, 상기 잉곳의 측면에 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 회전 수단의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 상기 잉곳을 상기 연마 휠로 연삭하는 것인 것을 특징으로 하는 원통 연삭 장치를 제공한다.
이와 같이, 본 발명의 원통 연삭 장치는, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되고, 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여 상기 롤러를 압접 가능한 스핀 피니싱 수단을 구비하며, 상기 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블에서 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 상기 한 쌍의 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 회전 수단으로 상기 잉곳을 축 둘레로 회전하면서 상기 스핀 피니싱 수단이 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여, 상기 잉곳의 측면으로 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 회전 수단의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 상기 잉곳을 상기 연마 휠로 연삭하므로, 숙련 작업원에 의한 일 없이, 기계적으로 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 동시에, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 테이블은 U자형의 노치를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 테이블이 U자형의 노치를 갖고 있으면, 간단한 구조로 클램프와 테이블의 간섭을 회피하여, 상기 잉곳을 상기 클램프 상으로 출납할 수 있어, 염가로 구성할 수 있는 동시에 공정 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 보다 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 이때, 상기 스핀 피니싱 수단은, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재가 각각 좌우 대칭으로 1쌍을 갖는 것으로 할 수 있다.
이와 같이, 상기 스핀 피니싱 수단은, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재가 각각 좌우 대칭에 1쌍을 갖는 것이면, 간단한 구조로 스핀 피니싱을 정도 좋게 실시할 수 있는 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은, 원주 형상의 잉곳의 측면을 연삭하는 원통 연삭 장치에 의한 잉곳의 연삭 방법으로서, 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블에서 축 둘레로 회전가능한 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 상기 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 클램프로 유지한 상기 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되는 스핀 피니싱 수단을 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동시켜, 상기 잉곳의 측면으로 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 클램프의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 연마 휠을 상기 잉곳의 측면으로 당접시켜, 상기 연마 휠을 연직방향으로 이동시켜서, 상기 잉곳의 측면을 연삭하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 연삭 방법을 제공한다.
이와 같이, 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블에서 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 축 둘레로 회전가능한 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 클램프로 유지한 상기 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되는 스핀 피니싱 수단을 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동시켜, 상기 잉곳의 측면으로 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 클램프의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 연마 휠을 상기 잉곳의 측면으로 당접시켜, 상기 연마 휠을 연직방향으로 이동시켜, 상기 잉곳의 측면을 연삭하는 것으로, 숙련 작업원에 의한 일 없이, 기계적으로 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 동시에, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 테이블에 U자형의 노치를 마련하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 테이블에 U자형의 노치를 마련하는 것으로, 간단한 구성으로 클램프와 테이블의 간섭을 회피하여, 상기 잉곳을 상기 클램프 상으로 출납할 수 있어, 염가로 구성할 수 있는 동시에 공정 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 보다 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 이때, 상기 스핀 피니싱 수단으로서 Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재를 각각 좌우 대칭에 1쌍을 갖는 것을 이용할 수 있다.
이와 같이, 상기 스핀 피니싱 수단으로서 Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재가 각각 좌우 대칭에 1쌍을 갖는 것을 이용하면, 간단한 구조로 스핀 피니싱을 정도 좋게 실시할 수 있다.
본 발명에서는, 원통 연삭 장치에 있어서, 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블에서 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 축 둘레로 회전가능한 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 클램프로 유지한 상기 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되는 스핀 피니싱 수단을 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동시켜, 상기 잉곳의 측면으로 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 클램프의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 연마 휠을 상기 잉곳의 측면으로 당접시켜, 상기 연마 휠을 연직방향으로 이동시켜서, 상기 잉곳의 측면을 연삭하므로, 숙련 작업원에 의한 일 없이, 기계적으로 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 동시에, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 원통 연삭 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 원통 연삭 장치에서 사용할 수 있는 테이블의 일례를 나타내는 개략도로서, (A)는 테이블의 하면도, (B)는 테이블에 의해 잉곳을 클램프로 이재한 후, 테이블을 강하시킨 모습을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 원통 연삭 장치에서 사용할 수 있는 스핀 피니싱 수단의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 종래의 원통 연삭 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
종래, 원주 형상의 잉곳의 측면의 연삭 가공에 있어서, 잉곳의 연삭을 개시하기 전의 공정에는, 작업자에 의한 수작업이 필요하고, 특히 잉곳의 스핀 피니싱 작업은 최종적으로 숙련자가 잉곳을 플라스틱 해머로 두드려 육안으로 최종 스핀 피니싱을 실시하는 방법이 취해지고 있는 것이 현상이다. 또한, 종래의 일반적인 원통 연삭 장치에서는, 잉곳을 그 회전축이 수평방향이 되도록 유지하고 있어, 상기 스핀 피니싱 작업은 매우 노동집약적인 것이었다. 특히, 최근의 대구경화한 잉곳을 가공하는 경우 그러한 노동력이 현저했다. 그 때문에, 숙련 작업자에 의해 스핀 피니싱을 정도 좋게 실시할 수 있지만, 상기한 바와 같이 잉곳의 연삭을 개시할 때까지의 공정에 시간을 필요로 하므로, 이것이 연삭 가공 효율을 저하시키는 하나의 요인이 되고 있었다.
따라서, 본 발명자는, 숙련 작업원에 의한 일 없이 기계적으로 스핀 피니싱을 실시하기 위해, 또한 잉곳의 연삭을 개시할 때까지의 공정 시간을 단축하기 위해 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 잉곳을 연직방향으로 유지하도록 하면, 숙련 작업원에 의한 일 없이 효율 좋게 스핀 피니싱을 실시할 수 있고, 더욱이 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서 복수의 롤러를 가진 스핀 피니싱 수단으로 잉곳을 압접시키도록 하면, 기계적으로 단시간에 정도 좋게 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 것을 알아냈다.
즉, 본 발명은 원통 연삭 장치에 있어서, 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블에서 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 축 둘레로 회전가능한 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 클램프로 유지한 상기 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되는 스핀 피니싱 수단을 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동시켜, 상기 잉곳의 측면으로 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 클램프의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 연마 휠을 상기 잉곳의 측면으로 당접시켜, 상기 연마 휠을 연직방향으로 이동시키고, 상기 잉곳의 측면을 연삭하므로, 숙련 작업원에 의한 일 없이, 기계적으로 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 동시에, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 원통 연삭 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 원통 연삭 장치(1)는, 연삭하는 원통형의 잉곳(5)의 단면(6)을 유지하기 위한 한 쌍의 클램프(2, 2')와, 상기 잉곳(5)을 축 둘레로 회전 구동시키기 위한 회전 수단(4)과, 상기 잉곳(5)의 측면(7)을 연삭하는 숫돌이며 축 둘레로 회전가능한 연마 휠(3)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 연마 휠(3)을 상기 잉곳의 측면(7)에 당접시켜, 상기 잉곳의 측면(7)에 따라 상하로 이동시키는 것으로, 상기 잉곳(5)의 측면을 연삭하는 것이다.
본 발명에 따른 원통 연삭 장치(1)는, 잉곳(5)을 세로로 두어 재치하는 테이블(8)을 갖고 있다. 그리고, 상기 테이블(8) 상에 세로로 둔 잉곳(5)은 상기 테이블(8)을 이동시키는 것으로 클램프(2') 상에 반송된다. 한 쌍의 클램프(2, 2')는, 적어도 1개가 연직방향으로 승강 운동 가능하게 되어 있고, 상기 잉곳(5)의 단면을 상기 클램프(2, 2')에 의해 연직방향에서 유지할 수 있게 되어 있다.
이러한 잉곳의 유지는, 예를 들면 유압 실린더에 의한 클램프 간의 압압력에 의해 실시할 수 있고, 그 압압력은 그 강약을 소망한 값으로 조정 가능하게 되어 있다.
또한, 클램프(2, 2')는 축 둘레로 회전가능하고, 회전 수단(4)으로부터의 회전 구동력이 상기 클램프(2')에 전달되어 상기 클램프(2, 2')에 의해 유지된 잉곳(5)을 축 둘레로 회전할 수 있게 되어 있다.
또한, 연마 휠(3)은, 그 축 둘레로 고속 회전가능하다. 또한, 연마 휠(3)은 축방향으로 전후 운동 가능하며, 전진하는 것으로 잉곳의 측면(7)에 당접하여 연삭하게 되어 있다. 또한, 상기 잉곳의 측면(7)을 따라, 즉 연직방향으로, 이동가능하게 되어 있어, 트래버스 연삭이 가능해진다. 그리고, 잉곳(5)을 회전 수단(4)에 의해 축 둘레로 회전시키면서, 연마 휠(3)을 상기한 바와 같이 트래버스 운동시켜 잉곳(5)의 측면을 연삭하는 것이 되어 있다.
여기서, 연삭 시에 잉곳(5)의 위치 차이 등이 발생하지 않게, 잉곳(5)을 유지하는 상기 클램프(2, 2') 간의 연삭 시의 압압력을, 예를 들면 10000~20000 N로 할 수 있다. 그러나, 이러한 조건은 이에 한정되지 않고, 연삭 중에 잉곳(5)이 클램프(2, 2') 간에 이동하여 위치 차이 등이 발생하지 않는 압압력이 되어 있으면 좋다.
또한, 여기서, 연삭 시에 있어서의 상기 잉곳(5)을 축 둘레로 회전시키는 회전 속도는, 예를 들면 5~20 rpm으로 할 수 있다. 그러나, 이러한 조건도 이에 한정되지 않고, 잉곳의 외경 등의 조건에 의해 적당하게 결정하면 좋다.
그리고, 본 발명에 따른 원통 연삭 장치(1)는, 클램프(2, 2') 상에 재치된 잉곳(5)의 스핀 피니싱을 수행하기 위한 스핀 피니싱 수단(9)을 가지고 있다. 스핀 피니싱 수단(9)은, 적어도 3개의 롤러(11)와, 상기 롤러(11)를 지지하는 아암(10)으로 구성되어 있다. 그리고, 스핀 피니싱 수단(9)은, 상기 잉곳(5)에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여 상기 롤러(11)를 잉곳에 압접 가능해져 있다.
그런데, 본 발명의 원통 연삭 장치(1)에서는, 상기한 바와 같이 잉곳(5)을 연직방향으로 유지하므로, 종래의 옆쪽으로 잉곳을 유지하는 경우와 비교하여, 스핀 피니싱 시에 있어서의 클램프(2, 2') 간의 압압력을 작게 할 수 있으므로, 효율적으로 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 것이 되어 있다. 그리고, 상기 스핀 피니싱 수단(9)을 이용하여, 회전 수단(4)으로 잉곳(5)을 축 둘레로 회전시키면서, 상기 스핀 피니싱 수단(9)을 상기 잉곳(5)에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여, 상기 롤러(11)를 상기 잉곳(5)에 압접시키면, 회전 수단(4)의 회전축(클램프의 회전축)과 잉곳(5)의 중심축을 일치시켜 스핀 피니싱하는 공정을 숙련 작업원에 의한 일 없이, 기계적으로 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 동시에, 단시간에 정도 좋게 실시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 원통 연삭 장치는, 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있는 것이 되어 있다.
여기서, 상기 롤러(11)의 수는 3개 이상 있으면 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 4~6개로 할 수 있다.
또한, 여기서, 스핀 피니싱 시의 상기 클램프 간의 압압력을, 예를 들면 2000~8000 N으로 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 상기 스핀 피니싱 수단(9)의 롤러(11)에 의해 압접된 잉곳(5)이 클램프(2, 2') 간에 스핀 피니싱 위치로 이동가능하게 할 수 있다. 그러나, 이러한 조건은 이에 한정되지 않고, 스핀 피니싱 시에 있어서, 잉곳(5)이 클램프(2, 2') 간에 스핀 피니싱 위치로 이동할 수 있는 압압력이면 좋고, 잉곳의 외경 등에 의해 적당하게 결정하면 좋다.
또한, 여기서, 스핀 피니싱 시에 있어서, 상기 잉곳(5)을 축 둘레로 회전시키는 회전 속도는, 예를 들면 1~5 rpm으로 할 수 있다. 그러나, 이러한 조건은 이에 한정되지 않고, 잉곳의 외경 등의 조건에 의해, 효율적으로 스핀 피니싱할 수 있는 회전 속도로 적당하게 결정하면 좋다.
또한, 이때, 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 테이블은 U자형의 노치를 가지는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 테이블이 U자형의 노치를 가지고 있으면, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 잉곳(5)을 재치한 테이블(8)이 클램프(2')의 상방으로부터 하강하여 후퇴하도록 하면, 상기 잉곳(5)을 상기 클램프(2') 상에 간단하게 이재할 수 있어, 공정 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 상기 잉곳(5)을 원통 연삭 장치(1)의 테이블(8)에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 보다 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 보다 향상시킬 수 있는 동시에, 장치도 염가로 구성할 수 있다.
여기서, 상기 테이블(8)의 표면에 잉곳의 직경의 기준이 되는 수지를 붙여 둘 수 있다[도 2의 (A) 중의 사선 부분]. 이와 같이 하면 잉곳(5)을 테이블(8) 상에 세로로 두어 재치하는 위치의 기준으로 할 수 있어, 큰 폭으로 잉곳(5)이 축으로부터 어긋나서 테이블(8) 상에 재치되는 것이 방지되어, 후속하는 스핀 피니싱 공정으로의 편의를 제공한다.
또한, 이때, 상기 스핀 피니싱 수단(9)은, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재가 각각 좌우 대칭에 1쌍을 가지는 것으로 할 수 있다.
도 3에 본 발명의 원통 연삭 장치에서 사용할 수 있는 스핀 피니싱 수단의 일례를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, Y자형의 아암(10, 10')의 첨단에 2개의 롤러(11, 11')가 설치되어 있고, 스핀 피니싱 부재(12)가 각각 좌우 대칭에 설치되어 있다. 또한, 각각의 상기 부재는, 예를 들면 에어 실린더 등에 의해 전진, 후퇴를 동작시킬 수 있게 되어 있다. 그리고, 상기 스핀 피니싱 부재(12)를 잉곳(5)으로 향해 전진시키는 것으로 상기 잉곳(5)을 상기 롤러(11, 11')로 압접할 수 있게 되어 있다.
이와 같이, 상기 스핀 피니싱 수단(9)은, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재(12)가 각각 좌우 대칭에 1쌍을 가지는 것이면, 간단한 구조로 스핀 피니싱을 정도 좋게 실시할 수 있는 것으로 할 수 있다.
다음에, 본 발명의 잉곳의 연삭 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 잉곳의 연삭 방법에서는, 도 1에 도시한 원통 연삭 장치(1)를 이용하여, 우선, 테이블(8)에 원주 형상의 잉곳(5)을 세로로 두어 재치한다. 그리고, 상기 테이블(8)을 클램프(2') 상으로 이동시킨 후, 하강시키는 것으로 상기 잉곳(5)을 클램프(2') 상으로 이재하고, 상기 잉곳(5)의 양측의 단면(6)을 클램프(2, 2')로 연직방향으로 유지한다.
여기서, 도 1의 원통 연삭 장치의 예에서는, 잉곳(5)의 클램프(2')로의 이재는 테이블을 이동시키는 것에 의해 행해지고 있지만, 클램프 (2')가 이동하는 구성으로 해도 좋다.
다음에, 상기 클램프(2, 2')로 유지한 상기 잉곳(5)을 축 둘레로 회전시키면서, 적어도 3개의 롤러(11)와, 상기 롤러(11)를 지지하는 아암(10)으로부터 완성되는 스핀 피니싱 수단(9)을 상기 잉곳(5)에 대해 수평방향에서 진퇴 운동시켜, 상기 잉곳(5)의 측면(7)에 상기 롤러(11)를 압접시킴으로써, 상기 클램프(2, 2')의 회전축과 상기 잉곳(5)의 중심축을 일치시켜 스핀 피니싱을 실시한다.
여기서, 롤러(11)의 수는 3개 이상이면 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 4~6개의 롤러를 가지는 스핀 피니싱 수단을 이용해도 좋다.
또한, 여기서, 스핀 피니싱 시에 있어서의, 상기 클램프(2, 2') 간의 압압력을, 예를 들면 2000~8000 N으로 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 상기 스핀 피니싱 수단(9)의 롤러(11)에 의해 압접된 상기 잉곳(5)이 상기 클램프(2, 2') 간에 스핀 피니싱 위치로 이동할 수 있다. 그러나, 이러한 조건은 이에 한정되지 않고, 스핀 피니싱 시에 있어서, 상기 잉곳(5)이 상기 클램프(2, 2') 간에 스핀 피니싱 위치로 이동할 수 있는 압압력이면 좋고, 잉곳의 외경 등에 의해 적당하게 결정하면 좋다.
또한, 여기서, 스핀 피니싱 시에 있어서, 상기 잉곳(5)을 축 둘레로 회전시키는 회전 속도는, 예를 들면 1~5 rpm로 할 수 있다. 그러나, 이러한 조건도 이에 한정되지 않고, 잉곳의 외경 등의 조건에 의해, 효율적으로 스핀 피니싱할 수 있는 회전 속도로 적당하게 결정하면 좋다.
또한, 여기서, 스핀 피니싱의 완료는, 스핀 피니싱을 개시하고 나서 소정의 시간이 경과한 시점으로 할 수 있다. 여기서, 소정의 시간은 특히 한정되지 않고, 정도 좋게 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 시간이면 좋고, 예를 들면 30초부터 2분으로 할 수 있다.
그 후, 잉곳에 압접시키고 있던 상기 스핀 피니싱 수단(9)을 후퇴시킨다. 또한, 연삭 시에 있어서 잉곳(5)의 위치 차이 등이 발생하지 않도록, 잉곳(5)을 유지하는 상기 클램프(2, 2') 간의 압압력을 증가하여 상기 잉곳(5)을 고정한다. 그리고, 상기 잉곳(5)을 축 둘레로 회전키면서, 연마 휠(3)을 상기 잉곳의 측면(7)에 당접시켜, 상기 연마 휠(3)을 연직방향으로 이동시키고, 잉곳(5)의 측면을 연삭한다.
여기서, 연삭 시에 있어서의 상기 클램프(2, 2') 간의 압압력을, 예를 들면 10000~20000 N으로 할 수 있다. 이와 같이 하면, 연삭 중에 잉곳(5)이 클램프(2, 2') 간을 이동하여 위치 차이 등이 발생하는 것을 막을 수 있다. 그러나, 이러한 조건도 이에 한정되지 않고, 연삭 중에 잉곳(5)이 클램프(2, 2') 간을 이동하여 위치 차이 등이 발생하지 않는 압압력이 되어 있으면 좋다.
또한, 여기서, 연삭 시에 있어서의 상기 잉곳(5)을 축 둘레로 회전시키는 회전 속도는, 예를 들면 5~20 rpm로 할 수 있다. 그러나, 이러한 조건은 이에 한정되지 않고, 잉곳의 외경 등의 조건에 의해 적당하게 결정하면 좋다.
이때, 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 테이블(8)에 U자형의 노치를 마련하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 테이블(8)에 U자형의 노치를 마련하는 것으로, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 잉곳(5)을 재치한 테이블(8)이 클램프(2')의 상방으로부터 하강하도록 하면, 테이블(8)과 클램프(2')를 서로 간섭하는 일 없이, 상기 잉곳(5)을 상기 클램프(2') 상에 간단하게 이재할 수 있어, 공정 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 상기 잉곳(5)을 원통 연삭 장치(1)의 테이블(8)에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 보다 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 보다 향상시킬 수 있는 동시에, 장치를 염가로 구성할 수 있다.
또한, 이때, 상기 스핀 피니싱 수단(9)으로서, 도 3에 도시한, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재(12)를 각각 좌우 대칭에 1쌍을 가지는 것을 이용할 수 있다.
이와 같이, 상기 스핀 피니싱 수단(9)으로서, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재가 각각 좌우 대칭에 1쌍을 가지는 것을 이용하면, 간단한 구조로 스핀 피니싱을 정도 좋게 실시할 수 있다.
여기서, 스핀 피니싱 수단(9)의 수평방향의 진퇴 운동을, 예를 들면 에어 실린더 등에 의해 실시할 수 있고, 그때의 공급 압력을 0.3~0.6 MPa로 할 수 있다. 그러나, 이러한 조건은 이에 한정되지 않고, 연삭하는 잉곳의 외경이나 사용하는 스핀 피니싱 수단의 크기 등에 의해서 적당하게 결정하면 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 잉곳의 연삭 방법은, 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블에서 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 축 둘레로 회전가능한 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 클램프로 유지한 상기 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되는 스핀 피니싱 수단을 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동시켜, 상기 잉곳의 측면으로 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 클램프의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 연마 휠을 상기 잉곳의 측면으로 당접시켜, 상기 연마 휠을 연직방향으로 이동시키고, 상기 잉곳의 측면을 연삭하므로, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 숙련 작업원에 의한 일 없이, 기계적으로 스핀 피니싱을 실시할 수 있는 동시에, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
(실시예)
도 1에 나타내는 원통 연삭 장치를 이용하여 직경 300 mm의 실리콘 잉곳을 1 블록 연삭하고, 스핀 피니싱의 정도와 연삭 시간을 측정했다. 도 2의 (A)에 도시한 U자의 노치를 가지는 테이블을 사용하고, 스핀 피니싱 수단으로서, 도 3에 도시한 Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재를 각각 좌우 대칭에 1쌍을 가지는 것을 사용했다. 또한, 스핀 피니싱 수단의 수평방향의 진퇴 운동을, 에어 실린더에 의해 실시하고, 0.5 MPa의 공급압에 의해 잉곳에 압접시켰다. 또한, 스핀 피니싱 시에 있어서, 클램프 간의 압압력을 5000 N로 하고, 회전 속도 3 rpm로 잉곳을 축 둘레로 회전시켰다. 그리고, 스핀 피니싱 완료까지의 소정 시간을 1분으로 했다.
또한, 스핀 피니싱 완료 후에 클램프 간의 압압력을 15000 N으로 하고, 클램프 간의 잉곳을 고정하고, 회전 속도 10 rpm로 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서 잉곳을 연삭했다.
그 결과, 스핀 피니싱을 ±1mm의 정도로 실시할 수 있어, 후술한 비교예와 동등한 고정밀도로 할 수 있었다. 또한, 연삭 완료까지의 공정 시간은 약 51분이었다. 비교예의 결과인 약 80분에 비해 약 1.6배로 연삭 가공 효율이 향상하고 있는 것을 알았다.
이에 의해, 본 발명의 원통 연삭 장치를 이용한 연삭 방법은, 잉곳을 원통 연삭 장치의 테이블에 재치하고 나서, 스핀 피니싱을 정도 좋게 완료시킬 때까지의 공정 시간을 단축할 수 있어, 잉곳의 연삭 가공 효율을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(비교예)
실시예와 같은 조건의 실리콘 잉곳을 도 4에 도시한 종래의 원통 연삭 장치를 이용하여, 숙련 작업자에 의해 스핀 피니싱을 실시한 후, 1 블록 연삭하고, 실시예와 같은 평가를 실시했다.
그 결과, 스핀 피니싱의 정도가 ±1mm로 고정밀도로 실시할 수 있었지만, 잉곳의 장치로의 재치로부터 스핀 피니싱 완료까지의 공정 시간은 약 30분이며, 연삭 완료까지의 공정 시간은 약 80분이라고 하는 결과였다.
아울러, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시예는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용 효과를 도출하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 적어도, 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하는 테이블과, 상기 잉곳의 양측의 단면을 연직방향으로 유지하는 한 쌍의 클램프와, 상기 잉곳을 축 둘레로 회전 구동시키기 위한 회전 수단과, 상기 회전 수단의 회전축 방향으로 이동가능한 연마 휠을 구비한 상기 원주 형상의 잉곳의 측면을 연삭하기 위한 원통 연삭 장치에 있어서,
    적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되고, 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여 상기 롤러를 압접가능한 스핀 피니싱 수단을 구비하며, 상기 테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블로부터 상기 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 상기 한 쌍의 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 회전 수단으로 상기 잉곳을 축 둘레로 회전하면서 상기 스핀 피니싱 수단이 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동하여, 상기 잉곳의 측면에 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 회전 수단의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 상기 잉곳을 상기 연마 휠로 연삭하는 것인 것을 특징으로 하는 원통 연삭 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이블은 U자형의 노치를 가지는 것을 특징으로 하는 원통 연삭 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스핀 피니싱 수단은, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재가 각각 좌우 대칭에 1쌍을 가지는 것인 것을 특징으로 하는 원통 연삭 장치.
  4. 원주 형상의 잉곳의 측면을 연삭하는 원통 연삭 장치에 의한 잉곳의 연삭 방법에 있어서,
    테이블에 상기 원주 형상의 잉곳을 세로로 두어 재치하고, 상기 세로로 둔 잉곳을 상기 테이블에서 축 둘레로 회전가능한 클램프 상으로 이재하고 나서 상기 잉곳의 양측의 단면을 상기 클램프로 연직방향으로 유지하고, 상기 클램프로 유지한 상기 잉곳을 축 둘레로 회전시키면서, 적어도 3개의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 아암으로부터 완성되는 스핀 피니싱 수단을 상기 잉곳에 대해 수평방향에서 진퇴 운동시켜, 상기 잉곳의 측면으로 상기 롤러를 압접시킴으로써, 상기 클램프의 회전축과 상기 잉곳의 중심축을 일치시킨 후, 연마 휠을 상기 잉곳의 측면으로 당접시켜, 상기 연마 휠을 연직방향으로 이동시켜서, 상기 잉곳의 측면을 연삭하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 연삭 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 테이블에 U자형의 노치를 마련하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 연삭 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 스핀 피니싱 수단으로서, Y자형의 아암에 2개의 롤러가 설치된 스핀 피니싱 부재를 각각 좌우 대칭에 1쌍을 가지는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 연삭 방법.
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