KR101983718B1 - 그라인딩 장치 제어방법 - Google Patents

Abstract

상기 장치 본체의 가공공간에 설치되는 척테이블에 놓인 피가공물을 진공 흡착하여 고정하는 단계와, 척테이블에 고정된 피 가공물의 가공조건을 설정한 값을 획득 및 저장하는 단계와, 척테이블에 고정된 피 가공물의 초기 두께와 평탄도를 측정하는 제1측정단계와, 그라인딩 휠을 회전 구동하여 피 가공물을 그라인딩 가공하는 단계와, 그라인딩 가공중인 피 가공물의 두께와 평탄도를 측정하는 제2측정단계와, 제1측정단계에서의 측정결과에 따라 설정된 두께와 평탄도를 만족하도록 가공하는 단계를 지속하고 제2측정단계에서 측정된 결과가 설정된 두께와 평탄도를 만족시에는 가공공정을 마무리하는 단계와, 가공 공정시 냉각수를 공급 및 회수하는 단계 및, 그라인딩 휠의 그라인딩 투스를 드레싱 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라인딩 장치 제어방법이 개시된다.

Description

그라인딩 장치 제어방법{AN METHOD FOR CONTROLLING GRINDING APPARATUS}

본 발명은 그라인딩 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 반도체 모듈이나 웨이퍼 등의 피 가공물을 자동으로 그라인딩 가공 처리할 수 있는 그라인딩 장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 등의 전자부품을 생산하기 위해 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는, 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 얇게 절단하는 슬라이딩 공정 (slicing), 절단된 웨이퍼의 두께와 평탄도를 유지하도록 하는 래핑공정(lapping process), 불순물이나 결함 등의 제거를 위한 식각공정(etching), 표면의 손상이나 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 공정(polishing)과 후속 세정공정(cleaning) 등의 공정단계를 거쳐 제조된다.

그 외 실리콘 웨이퍼를 제조하기 위한 공정 중에서 래핑 공정 또는 폴리싱 공정 이전 단계에서 슬라이싱된 실리콘 웨이퍼의 표면을 그라인딩 하여 실리콘 웨이퍼의 두께와 평탄도를 제어하기 위한 그라인딩 공정(grinding)이 추가로 이루어진다.

이러한 그라인딩 공정은 반도체 디바이스가 고집적화됨에 따라 요구되는 높은 평탄도를 충족시키기 위해 추가되는 공정이다.

한편, 그라인딩 공정에 사용되는 그라인딩 장치는 스핀들과 스핀들 하부에 부착되어 회전되는 그라인딩 휠 및 웨이퍼 등의 피 가공물이 흡착되는 척 테이블로 이루어진다.

웨이퍼가 척 테이블에 로딩되면, 척 테이블은 진공압에 의해 이송된 웨이퍼를 흡착하고, 흡착된 웨이퍼를 일정속도로 회전시킨다. 그리고 척 테이블 상부에 위치한 스핀들이 회전하면서 하강하여 웨이퍼와 접촉하면서 웨이퍼의 연마가 이루어지진다.

그라인딩 휠은 회전하는 그라인딩 본체의 하부 가장자리에 배치된 그라인딩 투스로 구성된다. 그라인딩 투스는 다이아몬드 재질로 형성되어 일정 간격으로 설치되며, 회전하면서 웨이퍼를 연마한다.

그런데 종래에는 상기와 같이 그라인딩 가공 중에 웨이퍼의 연마두께를 확인하기 어려우므로, 척테이블 상의 웨이퍼를 다시 이동하여 별도의 두께 측정장치에서 측정한 후, 원하는 두께가 될 때까지 반복하여 연마 가공하였으므로, 시간이 오래 걸리고 생산성이 낮아지는 문제가 있었다.

또한, 일정 기간 그라인딩 휠을 사용 후에는 그라인딩 투스의 표면도 일정한 두께가 되고, 평탄화 상태를 유지할 수 있도록 연마 등을 통해 관리해주어야 하는데, 이 경우에도 별도의 장비를 이용하거나, 그라인딩 휠을 분리하여 연마한 후 다시 장착해야 하는 등의 불편함이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1459607호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 피 가공물의 가공, 측정은 물론, 그라인딩 휠의 유지관리까지 자동으로 구동제어 할 수 있는 그라인딩 장치 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 그라인딩 장치 제어방법은, 상기 장치 본체의 가공공간에 설치되는 척테이블에 놓인 피 가공물을 진공 흡착하여 고정하는 단계; 상기 척테이블에 고정된 피 가공물의 가공조건을 설정한 값을 획득 및 저장하는 단계; 상기 척테이블에 고정된 피 가공물의 초기 두께와 평탄도를 측정하는 제1측정단계; 그라인딩 휠을 회전 구동하여 상기 피 가공물을 그라인딩 가공하는 단계; 상기 그라인딩 가공중인 피 가공물의 두께와 평탄도를 측정하는 제2측정단계; 상기 제1측정단계에서의 측정결과에 따라 상기 설정된 두께와 평탄도를 만족하도록 상기 가공하는 단계를 지속하고, 상기 제2측정단계에서 측정된 결과가 상기 설정된 두께와 평탄도를 만족시에는 가공공정을 마무리하는 단계; 상기 가공 공정시 냉각수를 공급 및 회수하는 단계; 및 상기 그라인딩 휠의 그라인딩 투스를 드레싱 가공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 피 가공물을 자동으로 두께 측정하면서 원하는 두께로 정밀 가공할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2측정단계에서 상기 피 가공물의 측정위치로 에어를 분사하는 에어 분사단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 피 가공물 상의 이물질을 제거하면서 두께를 측정할 수 있어 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 상기 제1측정단계에서 측정된 피 가공물의 두께가 설정된 두께 이하일 경우, 알람신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 규격 미달의 미 가공물의 연마 가공으로 인한 불필요한 비용과 시간을 절약할 수 있다.

또한, 상기 냉각수 공급 및 회수단계는, 상기 가공 공정 중에 냉각수를 연마위치로 분사하는 단계; 상기 분사된 냉각수를 회수하는 단계; 상기 회수된 냉각수를 원심 분리하여 슬러지와 냉각수를 분리하는 단계; 및 분리된 냉각수를 냉각수 저장탱크로 재전송하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

이로써, 냉각수를 사용하여 연마 공정시의 마찰력을 냉각하고, 사용된 냉각수를 회수하여 재사용하여 비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기 드레싱 하는 단계는, 상기 그라인딩 가공단계 전과, 가공단계 도중 및 가공단계 완료 후 중에서 미리 설정된 순서에 따라 수행되며, 상기 그라인딩 휠을 초기위치로 복귀시키는 단계; 초기위치로 복귀된 그라인딩 휠의 하부에 위치된 드레싱 툴을 액추에이터를 이용하여 상승시키는 단계; 및 상기 그라인딩 휠을 회전시켜 상기 그라인딩 투스를 상기 드레싱 툴에 연마하여 드레싱 가공하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

이로써, 가공공간에서 연마공정과 드레싱공정이 자동으로 이루어지도록 하여 가공 시간을 절감할 수 있다.

또한, 상기 그라인딩 가공 중에 드레싱 하는 단계는, 상기 그라인딩 휠의 부하를 측정하고, 측정된 부하가 설정된 부하를 초과할 때 수행되도록 설정된 것이 좋다.

이로써, 그라인딩 툴이 가공조건에 적합한 상태를 유지하도록 관리하여 가공신뢰성을 높이고, 가공 공정이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2측정장치에서 측정된 상기 피 가공물의 측정두께를 근거로 하여 상기 그라인딩 투스의 마모두께를 산출하는 단계; 및 상기 그라인딩 투스의 마모두께 산출단계에서 산출된 마모두께를 근거로 하여 차후 피 가공물의 가공공정시 상기 그라인딩 휠의 초기값을 보상하는 것이 좋다.

이로써, 가공횟수에 따른 그라인딩 투스의 상태와 두께를 확인하고, 이를 반영하여 차후 그라인딩 가공시에 반영함으로써 가공 공정을 보다 정확하게 수행하고, 시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 드레싱 단계에서는 상기 그라인딩 투스 마모두께 산출단계에서 산출된 그라인딩 투스의 마모두께와 교체기준 두께를 비교하여 상기 그라인딩 투스의 교체시기를 판단하고, 교체신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 작업자게에 그라인딩 투스의 가공시점을 정확하게 알려줄 수 있다.

본 발명의 그라인딩 장치 제어방법에 따르면, 웨이퍼 등의 피 가공물을 흡착하여 연마 가공하되, 연마두께를 자동으로 측정하면서 원하는 두께 및 평탄도를 만족하도록 자동으로 가공공정을 수행할 수 있다.

따라서 웨이퍼 가공시간을 줄일 수 있고, 가공정밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 필요시에 그라인딩 휠의 그라인딩 투스를 자동으로 드레싱 할 수 있으므로, 글라인딩 투스의 유지 관리가 용이하고, 최상의 상태로 유지한 상태에서 연마가공이 이루어지도록 할 수 있으므로, 피 가공물의 연마가공에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그라인딩 장치 제어방법을 적용할 그라인딩 장치를 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 그라인딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도이다.
도 3 및 도 4 각각은 도 1의 요부를 발췌하여 나타내 보인 도면으로서, 연만 공정시의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 드레싱 공정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그라인딩 장치 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 그라인딩 장치 제어방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 그라인딩 장치(100)에 대해 먼저 설명하기로 한다.

그라인딩 장치(100)는 장치 본체(110)와, 장치 본체(110)에 설치되는 척테이블(120)과, 척테이블(120)의 상부에 설치되는 그라인딩 휠(130)과, 척테이블(120)에서 연마되는 피 가공물의 두께와 평탄도를 측정하는 두께 측정모듈(140)과, 장치 본체(110)에 설치되어 그라인딩 휠(130)의 그라인딩 투스(131)를 드레싱 하는 드레싱 모듈(150), 에어분사부(160), 냉각수 공급부(170), 출력부(180), 입력 및 설정부(190), 제어부(200) 및 저장부(210)를 구비한다.

상기 장치 본체(110)는 피 가공물을 가공하기 위한 가공공간(111)이 전면으로부터 소정 깊이로 형성된다. 가공공간(111)의 전면은 투명창으로 개폐될 수 있다. 그리고 장치 본체(110)에는 출력부(180)와 입력 및 설정부(190)가 외부로 노출되게 설치될 수 있다. 입력 및 설정부(190)는 장치 본체(110)의 전면에 작동패널과 다수의 작동표시등, 조작버튼 및 터치패드(191)를 포함하는 구성으로 마련될 수 있다. 물론, 상기 출력부(180)는 장치 본체(110)에 설치되는 스피커, 알람램프, 디스플레이 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 가공공간(111)의 내부 바닥에 척테이블(120)이 회전 가능하게 설치된다. 상기 척테이블(120)에는 가공할 웨이퍼 등의 피 가공물(10)이 이동되어 안착되며, 안착된 피 가공물(10)은 흡입압력에 의해 척테이블(120) 상에 고정된다.

상기 그라인딩 휠(130)은 척테이블(120)의 상부에 이격되게 위치되며, 척테이블(120)의 회전중심과 그라인딩 휠(130)의 회전중심이 서로 이격된 위치에 배치된다. 그라인딩 휠(130)의 하부 테두리에는 그라인딩 투스(131)가 원호 방향으로 일정 간격으로 연속하여 배치된다. 이러한 그라인딩 투스(131)는 그라인딩 휠(130)이 하강하면서 회전할 때, 반대 방향으로 회전하는 척테이블(120)에 놓인 피 가공물의 표면을 연마가공하게 된다.

여기서, 상기 그라인딩 휠(130)은 미도시된 휠 구동부에 의해 상하방향과 수평방향으로 이동 가능하며, 그라인딩 휠(130)의 중심을 기준으로 회전 구동되어 3축 구동이 가능하다.

상기 그라인딩 투스(131)는 오랜 시간 연마가공에 사용되고 나면, 드레싱 해줘야 하는데, 이는 상기 드레싱 모듈(150)을 이용하여 가공공간(111) 내에서 자동으로 드레싱 처리되어 연마 가공에 최적화된 상태로 유지관리 될 수 있으며, 자세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 두께 측정모듈(140)은 상기 장치 본체(110)의 가공공간(111) 내부의 상부에서 상하 이동 가능하게 설치된다. 가공공간의 상부에도 차단챔버(112)가 마련되며, 연마 가공시에는 차단챔버(112)의 내부로 두께 측정모듈(140)이 진입된 상태에서 외부와 차단된다. 그리고 가공공정 중에 피 가공물의 두께를 측정해야 할 때, 차단챔버(112)의 셔터(미도시)가 열리고 두께 측정모듈(140)이 하강하여 척테이블(120)에 놓인 피 가공물(10)의 두께를 측정하게 된다. 이러한 두께 측정모듈(140)은 접촉 프로브(141)와, 상기 접촉 프로브(141)를 지지하는 홀더(143)와, 상기 홀더(143)를 상기 가공공간(111) 내에서 상하 이동시키는 승강구동부(145) 및 접촉 프로브(141)의 접촉정보를 근거로 상기 피 가공물(10)의 두께를 산출하는 두께 산출부(147)를 구비한다.

접촉 프로브(141)는 홀더(143)의 하부에 서로 이격되게 배치되는 제1접촉 프로브(141a)와 제2접촉 프로브(141b)를 구비한다. 이러한 제1 및 제2접촉 프로브(141a,141b)는 서로 다른 위치를 각각 접촉식으로 감지함으로써 피 가공물(10)의 두께와 평탄도를 정확하게 측정할 수 있도록 한다. 예를 들어, 제1접촉 프로브(141a)와 제2접촉 프로브(141b)는 피 가공물(10)의 서로 다른 위치를 접촉하여 감지하도록 함으로써, 각각의 접촉위치 및 시점을 근거로 하여 피 가공물의 정확한 두께와 평탄도를 측정할 수 있게 된다.

상기 홀더(143)는 장치 본체(110)에 설치되어 구동되는 승강구동부(145)에 의해 지지되어 상하로 이동됨으로써, 상기 차단챔버(112) 내외로 이동될 수 있다.

상기 두께 산출부(147)는 상기 제1 및 제2접촉 프로브(141a,141b)에서의 감지정보를 근거로 하여 피 가공물(10)의 두께와 평탄도를 산출하고, 산출정보를 제어부(200)로 전달한다. 즉, 두께 산출부(147)는 제1접촉 프로브(141a)의 접촉점을 기준점으로 하고, 제2접촉 프로브(141b)에서의 접촉점을 근거로 피 가공물(10)의 두께와 평탄도를 정밀하게 산출할 수 있다. 물론, 제1 및 제2접촉프로브(141a,141b)가 하강하기 전의 초기 위치값이 설정된 경우에, 제1 및 제2접촉 프로브(141a,141b)가 피 가공물(10)의 복수 지점을 감지하도록 하여 두 지점에서의 피 가공물(10)의 두께와 평탄도를 산출할 수 있다.

상기 한 쌍의 접촉 프로브(141a,141b)가 하강하면서 피 가공물(10)의 표면에 접촉시 두께를 측정함으로써, 피 가공물(10)의 가공두께와 평탄도를 함께 정밀 측정이 가능하게 된다.

이와 같이, 두께 측정모듈에서 측정된 측정값을 기준으로 장치 본체의 제어유닛에서는 그라인딩 휠의 가공시간과 하강높이 등을 정밀 조정하면서 원하는 두께 및 평탄도를 얻을 수 있도록 자동으로 정밀 가공할 수 있다.

상기 드레싱모듈(150)은 가공공간(111)의 내부에 설치되며, 상기 그라인딩 휠(130)의 하부에 이격되어 서로 마주하도록 설치된다. 이러한 드레싱모듈(150)은 장치 본체(110)에서 상하 이동 가능하게 설치되며, 드레싱 가공을 위해서 상승시(도 5 참조) 그라인딩 투스(131)와 접촉되어 드레싱 공정이 가능하다.

드레싱모듈(150)은 모듈 본체(151)와, 모듈 본체(151)의 상단에 결합되는 드레싱 툴(153) 및 모듈 본체(151)를 지지하며 승강 구동시키는 액추에이터(155)를 구비한다.

이러한 구성에 의하면, 그라인딩 휠(130)을 이용하여 피 가공물(10)을 연마하기 전, 연마동작 중, 또는 연마가공 후에 드레싱모듈(150)을 이용하여 자동으로 그라인딩 투스(131)를 드레싱 가공하여 관리할 수 있게 된다.

상기 에어 분사부(160)는 두께 측정모듈(140)을 이용하여 피 가공물(10)의 두께를 측정할 때, 측정위치의 이물질 등을 제거하여 측정 정밀도를 확보하기 위한 것이다. 이러한 에어 분사부(160)는 제1 및 제2접촉 프로브(141a,141b)의 접촉단부 쪽으로 에어를 분사하도록 설치되는 제1 및 제2에어분사노즐(161,162)과, 에어 분사노즐(161,162)로 압축공기를 공급하는 에어 펌프(163)를 구비한다. 제1 및 제2에어분사노즐(161,162)은 상기 홀더(143)에 설치된다. 이로써, 두께 측정모듈(140)이 하강하여 피 가공물(10)에 접촉하여 두께를 측정할 때, 피 가공물(10) 등의 접촉위치의 이물질을 압축공기의 분사압으로 제거하여 줌으로써, 접촉시 영향을 줄 수 있는 이물질(연마물질)에 의한 접촉오류를 방지하고, 그로 인해 두께 측정 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

상기 냉각수 공급부(170)는 그라인딩 휠(130)을 이용하여 피 가공물(10)을 연마 가공시 마찰열을 냉각시킬 수 있도록 냉각수를 연마위치로 공급하기 위한 것이다. 이러한 냉각수 공급부(170)는 냉각수 공급노즐(171)과, 냉각수 공급노즐(171)과 연결되어 냉각수를 강제 공급하는 냉각수 펌프(173) 및 냉각수 저장탱크(175)를 구비한다. 이러한 냉각수 공급부(170)는 연마 공정시에 연동하여 동작되어 연마 가공위치로 냉각수를 공급한다. 그리고 공급된 냉각수는 미도시된 회수유닛에 의해 회수되어, 연마가루는 자석, 필터 등의 수단에 의해 분리 수거된 뒤, 냉각수만 다시 냉각수 저장탱크(175)로 회수되어 재사용 될 수 있다.

상기 출력부(180)는 장치 본체(110)에 설치되는 스피커, 알람램프, 디스플레이 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 출력부(180)를 통해 경고신호, 동작신호, 점검신호, 그라인딩 투스 교체시기 등의 전보가 출력됨으로써 작업자가 장치의 동작 상태나 이상신호, 교체신호 등을 확인하여 점검할 수 있게 된다. 일예로서, 두께 측정모듈(140)에서 측정된 피 가공물(10)의 두께가 입력 및 설정부(190)에서 입력된 목표 두께 이하로 측정될 경우, 제어부(200)는 출력부(180)를 통해 이상신호를 출력함으로써, 작업자가 확인할 수 있도록 할 수 있다.

상기 입력 및 출력부(190)는 장치 본체(110)에 설치되는 것으로서, 앞서 설명한 바와 같이, 다수의 입력버튼, 터치패드 등을 포함할 수 있다. 이러한 입력 및 설정부(190)를 통해서 피 가공물(10)의 종류, 연마 목표 두께, 연마 가공시간, 그라인딩 휠(130)의 회전속도, 드레싱시간, 드레싱 순서, 드레싱 횟수, 그라인딩 투스 두께, 교체시기 정보 등을 입력 및 설정할 수 있다.

상기 제어부(200)는 두께 측정모듈(140)의 동작을 제어하여 피 가공물(10)의 두께를 측정하도록 하고, 측정된 결과에 따라서 연마 공정이 이루어지도록 척테이블(120), 그라인딩 휠(130) 및 냉각수 공급부(170)의 동작을 제어한다.

피 가공물(10)을 원하는 두께로 정밀하게 가공할 수 있도록, 제어부(200)는 두게 측정모듈(140)을 제어하여 연마 가공 전에 측정하고, 연마 가공 과정 중에도 측정하여 원하는 두께로 가공될 수 있도록 제어한다.

특히, 제어부(200)는 입력 및 설정부(190)에서 설정된 정보와 상기 두께 측정모듈(140)에서 측정된 정보를 비교하여 그라인딩 휠(130)의 구동을 제거하되, 가공 전에 측정된 측정값과 설정값의 비교시 가공조건에 해당되지 않을 경우 출력부(180)를 통해 알람 신호를 출력하도록 제어한다. 따라서 잘못 설정된 설정값을 바르게 설정하도록 하거나, 가공조건에 맞지 않는 피 가공물을 분류할 수 있다. 또한, 척테이블(120)에 오 장착된 피 가공물(10)을 확인할 수 있게 되어 불필요한 연마공정이 진행되는 것을 방지하고, 피 가공물의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 드레싱 모듈(150)을 이용하여 그라인딩 투스(131)를 드레싱 가공하게 되면, 그라인딩 투스(131)의 두께가 변하게 되므로, 추후에 연마공정에서 연마두께에 영향을 줄 수 있다. 이를 방지하고, 보정할 수 있도록 제어부(200)는 상기 두께 측정모듈(140)에서 측정된 피 가공물(10)의 두께변화를 근거로 하여, 그라인딩 투스(131)의 연마두께를 예측하여 산출한다. 그리고 제어부(200)는 산출된 그라인딩 투스(131)의 연마두께와 저장부(210)에 저장된 기준두께를 비교하여, 그라인딩 투스(131)의 교체여부를 판단하고, 교체정보를 출력부(180)를 통해 출력한다. 따라서 작업자는 출력부(180)를 통해 출력되는 그라인딩 투스 교체정보를 근거로 그라인딩 투스를 교체할 수 있다. 그리고 제어부(200)는 산출된 그라인딩 투스(131)의 두께를 근거로 하여 그라인딩 휠(130)의 초기 위치값을 보정하여 다음의 피 가공물(10)의 연마공정시 이를 반영하여 연마가공이 이루어지도록 제어한다.

상기 저장부(210)에는 입력 및 설정부(190)를 통해 입력 및 설정된 정보가 저장 관리된다. 예를 들어, 저장부(210)에는 피 가공물(10)의 종류, 가공 목표 두께, 초기 두께, 드레싱 가공 시점, 드레싱 가공주기, 그라인딩 투스 초기두께, 그라인딩 투스 보정 두께 등의 정보가 저장되어 관리된다. 이외에도 다양한 입력 및 설정된 정보가 저장될 수 있다.

상기 구성을 가지는 그라인딩 장치를 이용하여 피 가공물(10)을 연마 가공하기 위한 제어방법을 설명하기로 한다.

먼저, 장치 본체(110)의 가공공간(111)에 설치되는 척테이블(120)에 놓인 피 가공물(10)을 진공 흡착하여 고정한다(S10). 즉, 피 가공물(10)은 미도시된 핸들러 등의 장비를 이용하여 척테이블(120)의 장착위치에 이동되어 장착되며, 이 상태에서 작업자가 장치 본체(110)의 제어부(200)에 마련된 시작버튼을 동작시키면 척 테이블(120)에 진공흡입력이 작용하여 피 가공물(10)을 진공 흡착하여 고정하게 된다.

다음으로, 제어부(200)는 척테이블(120)에 고정된 피 가공물(10)의 가공조건을 설정한 값을 획득 및 저장한다(S12). 즉, 작업자는 입력 및 설정부(190)를 통해서 피 가공물(10)에 대한 정보(피 가공물의 종류, 두께 등)와, 가공조건(연마두께, 오차, 연마 회수, 드레싱 조건, 드레싱 주기 등)을 입력하여 설정한다.

또한, 상기 단계(S12)에서 드레싱 조건을 별도로 설정할 수도 있다(S11). 즉, 상기 단계(S11)에서는 드레싱시기(연마 가공 전, 가공 중간, 가공 후)와, 드레싱 주기(연마 가공회수, 연마두께 등) 등을 설정할 수 있다.

제어부(200)는 가공할 피 가공물(10)에 대한 정보와 가공할 설정값을 획득한 상태에서, 두께 측정모듈(140)을 제어하여 척테이블(120)에 고정된 피 가공물(10)의 초기 두께와 평탄도를 측정한다(S13). 이때, 제어부(200)는 에어 분사부(160)를 구동 제어하여 두께를 측정할 피 가공물(10)의 표면으로 압축공기를 분사한다(S14). 압축공기를 두께 측정위치로 분사하여 줌으로써, 두께를 측정할 위치의 이물질 등을 제거하여 줌으로써, 두께 측정모듈(140)의 측정정밀도를 향상시키고 측정오차를 줄일 수 있는 이점이 있다.

상기 제어부(200)는 상기 측정단계(S13)에서 피 가공물(10)의 두께를 측정한 측정값을 전달받고, 입력된 피 가공물(10)의 두께정보와 설정된 가공두께(목표두께) 정보를 비교한다(S15).

상기 단계(S15)에서 비교결과 측정두께가 가공조건 즉, 목표두께보다 작은 것으로 확인되면, 제어부(200)는 출력부(180)를 통해 알람신호를 출력하여 준다(S16). 그러면, 작업자는 알람신호가 출력되면, 피 가공물의 가공조건이 정상적으로 입력 및 설정되었는지 확인하거나, 피 가공물(10)의 장착상태를 확인하여 잘못된 부분을 바로 잡거나, 가공조건에 맞지 않는 피 가공물을 제거하여 줌으로써 불량품의 발생률을 현저하게 줄일 수 있게 된다.

상기 단계(S15)에서 비교결과 측정두께가 가공조건을 만족할 경우에는, 제어부(200)는 그라인딩 휠(130)을 가공위치로 이동시켜서 연마 공정을 수행하도록 제어한다(S17).

즉, 연마 가공공정(S17)에는 제어부(200)는 척 테이블(120)과 그라인딩 휠(130)을 서로 반대 방향으로 회전 구동시키면서, 척 테이블(120) 상에 흡착 고정된 피 가공물(10)을 연마 가공한다. 이때 제어부(200)는 냉각수 공급부(170)를 구동 제어하여 피 가공물(10)의 연마 가공위치로 냉각수(절삭수)를 분사하여 마찰열을 냉각하고, 사용된 냉각수는 회수하도록 제어한다(S18).

상기와 같은 연마 가공공정(S17)을 미리 설정된 가공시간 동안 수행한 뒤, 제어부(200)는 연마 가공을 멈추고 두께 측정모듈(140)을 제어하여 연마가공중인 피 가공물(10)의 두께를 2차로 측정한다(S19). 이때에도 에어 분사부(160)를 구동 제어하여 2차로 두께를 측정하는 부분으로 압축공기를 분사하여 두께 측정위치의 이물질(냉각수, 연마 파티클 등)을 제거하여 두께 측정이 정밀하게 이루어질 수 있다(S20).

제어부(200)는 상기 단계(S19)에서 측정된 피 가공물의 두께가 목표두께를 만족하는지 확인하고(S210), 목표 두께를 만족한 경우에는 드레싱 공정 수행여부를 판단한다(S22). 상기 단계(S22)에서 드레싱 공정 수행여부를 판단하는 기준은, 저장부(210)에 저장된 드레싱 주기 등을 확인하여 판다할 수 있다. 드레싱 공정을 진행하는 것으로 확인되면, 후술할 드레싱 공정(S27)을 수행한다.

또한, 상기 단계(S22)에서 드레싱 공정 수행여부를 판단하는 기준의 다른 예로는, 연마 공정시에 상기 그라인딩 휠(130)에 작용하는 부하를 측정하고, 측정된 부하가 저장부에 저장된 기준값을 벗어났는지를 확인하여 드레싱 필요여부를 판단할 수 있다. 즉, 그라인딩 휠(130)에 작용하는 부하가 기준값 미만일 경우에는, 그라인딩 투스(131)가 마모되어 무뎌진 것으로 판단하여, 드레싱 공정을 수행하도록 할 수 있다.

한편, 상기 단계(S21)에서 측정두께가 목표두께를 만족하지 못할 경우에는, 드레싱 공정을 진행할지 확인하고(S23), 확인 결과 드레싱 공정을 할 시기가 아닌 경우에는 상기 연마 공정(S17)과 측정공정(S19)을 반복하도록 제어한다.

그리고 상기 단계(S23)에서 드레싱 공정을 수행하는 것으로 확인되면, 제어부(200)는 앞서 제1 및 제2두께 측정단계(S13, S19)에서 측정된 두께변화를 근거로 하여 그라인딩 투스(131)의 연마두께를 예상하여 그라인딩 투스(131)의 두께를 산출한다(S24).

제어부(200)는 상기 단계(S24)에서 산출된 그라인딩 투스의 두께가 기준두께를 만족하는지 확인하고(S25), 기준두께를 만족하지 못하는 것으로 확인될 경우 알람신호를 출력한다(S26). 즉, 산출된 그라인딩 투스의 두께가 기준두께 미만인 경우에는, 그라인딩 투스가 사용하기 부적합한 상태로 마모된 것으로 판단하여 출력부(180)를 통해서 알람신호를 출력하여 작업자나 관리자가 그라인딩 투스(131)를 교체할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 최상의 상태의 그라인딩 투스를 이용하여 연마 가공공정이 정상적으로 이루어지도록 할 수 있다.

상기 단계(S25)에서 그라인딩 투스의 두께가 기준두께를 만족하면, 제어부(200)는 드레싱 모듈(150)과 그라인딩 휠(130)을 제어하여 드레싱 공정을 수행한다(S27). 설정된 시간동안 드레싱 공정을 수행하여 마모되어 무뎌진 그라인딩 투스(131)를 드레싱 가공하여 연마 가공에 적합한 상태가 되도록 한다.

또한 제어부(200)는 드레싱 공정 후에, 상기 단계(S24)에서 산출된 그라인딩 투스(131)의 두께를 근거로 그라인딩 휠의 초기 위치값을 보정한다(S28). 즉, 연마 가공을 통해 마모된 그라인딩 투스(131)의 두께변화를 감안하여 그라인딩 투스(131)의 두께를 산출함으로써, 그라인딩 휠(130)의 초기 위치값을 보정하게 되면, 차후의 연마 가공시에 보정된 초기 위치값을 근거로 하여 연마조건(연마높이, 연마 시간 등)을 재설정하여 수행함으로써 연마 공정이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.

상기와 같이 그라인딩 휠(130)의 초기 위치값을 보정한 후에, 연마 공정을 계속할 것인지 아닌지 판단하고(S29), 연마 공정을 지속하거나, 또는 연마 공정을 종료하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 그라인딩 장치 제어방법에 따르면 피가공물을 자동으로 그라인딩 가공하되, 두께와 평탄도를 자동으로 측정하면서 그라인딩 가공할 수 있으므로, 가공 정밀성을 높이고 가공시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가공작업 전, 후에 그라인딩 투스를 자동으로 드레싱 할 수 있는 구성을 가짐으로써, 그라인딩 투스의 상태를 양호하게 유지관리 할 수 있다.

또한, 상기 두께 측정모듈(140)은 연마 가공 전의 두께를 측정하고, 드레싱 가공공정 후의 두께를 각각 자동으로 측정함으로써, 연마공정이 정상적으로 이루어지는지 확인할 수 있음은 물론, 연마 가공후의 그라인딩 투스(131)의 두께 변화를 예측하여 산출할 수 있다. 이와 같이 측정된 그라인딩 투스(131)의 두께정보를 감안하여, 제어부(200)는 그라인딩 휠(130)의 연마가공높이를 제어할 때, 드레싱 공정에 의해 두께가 변화된 값을 보정값으로 적용하여 그라인딩 휠(130)의 연마 동작위치(높이)를 보상하여 제어할 수 있게 되어 피 가공물(10)을 원하는 두께로 신속하고, 정밀하게 연마 가공할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100..그라인딩 장치 110..장치 본체
120..척테이블 130..그라인딩 휠
140..두께 측정모듈 150..드레싱 모듈
160..에어 분사부 170..냉각수 공급부
180..출력부 190..입력 및 설정부
200..제어부 210..저장부

Claims (8)

1. 장치 본체의 가공공간에 설치되는 척테이블에 놓인 피 가공물을 진공 흡착하여 고정하는 단계;
   상기 척테이블에 고정된 피 가공물의 가공조건을 설정한 값을 획득 및 저장하는 단계;
   상기 척테이블에 고정된 피 가공물의 초기 두께와 평탄도를 측정하는 제1측정단계;
   그라인딩 휠을 회전 구동하여 상기 피 가공물을 그라인딩 가공하는 단계;
   상기 그라인딩 가공중인 피 가공물의 두께와 평탄도를 측정하는 제2측정단계;
   상기 제1측정단계에서의 측정결과에 따라 상기 설정된 두께와 평탄도를 만족하도록 상기 가공하는 단계를 지속하고, 상기 제2측정단계에서 측정된 결과가 상기 설정된 두께와 평탄도를 만족시에는 가공공정을 마무리하는 단계;
   상기 가공 공정시 냉각수를 공급 및 회수하는 단계;
   상기 그라인딩 휠의 그라인딩 투스를 드레싱 가공하는 단계;
   상기 제1 및 제2측정단계에서 상기 피 가공물의 측정위치로 에어를 분사하여 이물질을 제거하는 에어 분사단계;
   상기 제1 및 제2측정단계에서 측정된 상기 피 가공물의 측정두께를 근거로 하여 상기 그라인딩 투스의 마모두께를 산출하는 단계;
   상기 제1측정단계에서 측정된 피 가공물의 두께가 설정된 두께 이하일 경우, 알람신호를 출력하는 단계; 및
   상기 드레싱 단계에서는 상기 그라인딩 투스 마모두께 산출단계에서 산출된 그라인딩 투스의 마모두께와 교체기준 두께를 비교하여 상기 그라인딩 투스의 교체시기를 판단하고, 교체신호를 출력하는 단계;를 포함하고,
   상기 냉각수 공급 및 회수단계는,
   상기 가공 공정 중에 냉각수를 연마위치로 분사하는 단계;
   상기 분사된 냉각수를 회수하는 단계;
   상기 회수된 냉각수를 원심 분리하여 슬러지와 냉각수를 분리하는 단계; 및
   분리된 냉각수를 냉각수 저장탱크로 재전송하는 단계;를 포함하고,
   상기 드레싱하는 단계는,
   상기 그라인딩 가공단계 전과, 가공단계 도중 및 가공단계 완료 후 중에서 미리 설정된 순서에 따라 수행되며,
   상기 그라인딩 휠을 초기위치로 복귀시키는 단계;
   초기위치로 복귀된 그라인딩 휠의 하부에 위치된 드레싱 툴을 액추에이터를 이용하여 상승시키는 단계; 및
   상기 그라인딩 휠을 회전시켜 상기 그라인딩 투스를 상기 드레싱 툴에 연마하여 드레싱 가공하는 단계;를 포함하고,
   상기 그라인딩 가공 중에 드레싱하는 단계는,
   상기 그라인딩 휠의 부하를 측정하고, 측정된 부하가 설정된 부하를 초과할 때 수행되도록 설정되며,
   상기 그라인딩 투스의 마모두께 산출단계에서 산출된 마모두께를 근거로 하여 차후 피 가공물의 가공 공정시 상기 그라인딩 휠의 초기값을 보상하는 것을 특징으로 하는 그라인딩 장치 제어방법.
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