KR102306095B1 - 표면 가공 장치 - Google Patents

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KR102306095B1
KR102306095B1 KR1020210083827A KR20210083827A KR102306095B1 KR 102306095 B1 KR102306095 B1 KR 102306095B1 KR 1020210083827 A KR1020210083827 A KR 1020210083827A KR 20210083827 A KR20210083827 A KR 20210083827A KR 102306095 B1 KR102306095 B1 KR 102306095B1
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KR
South Korea
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polishing
processed
processing apparatus
residual stress
measuring
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KR1020210083827A
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박성민
김현욱
황연걸
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국방과학연구소
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
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Abstract

일 실시 예에 따른 전해질 수용액에 가공 대상물을 침지한 상태에서 기계적 및 화학적 연마를 수행하는 표면 가공 장치는, 상기 가공 대상물을 연마하고 표면을 측정하는 연마부; 상기 전해질 수용액에 전류를 제공하는 전원 인가부; 및 상기 연마부의 이동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

표면 가공 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SURFACE}
아래의 설명은 표면 가공 장치에 관한 것이다.
수중 무기 및 대함유도무기를 운용하거나 및 초계함, 해안경비정, 고속정과 같은 함정의 운항 시 조류저항, 와류저항 및 공기저항 등이 작용하여 항해 속도에 영향을 미치거나 운항 시 소모되는 에너지를 증가시킬 수 있다. 이러한 마찰저항에 영향을 미치는 인자로서 따개비는, 선박 외벽면에 부착되어 기생함으로써 지속적인 마찰저항을 일으켜 영향을 미치는 정도가 다른 인자에 비해 훨씬 크다. 특히, 전투 상황과 같은 비상시에 군사력 저하의 원인이 될 수 있다. 생물체의 부착 기생에 의한 바이오 파울링(bio-fouling) 문제는 직접 인력을 투여하여 제거작업을 하거나, 페인트 등으로 예방적인 코팅이 이루어지고 있다. 특히, 대한민국등록특허 제10-0694661호에 의하면, 전기분해 수단을 적용하여 미생물들을 제거하는 방법도 활용되고 있으나, 인력을 투입하는 제거작업은 위험 부담이 따른다는 문제가 있고, 페인트 도포의 경우, 박리 문제와 환경문제가 따른다. 미생물을 포함하는 해양생물체 부착을 제어하기 위한 방법으로 마이크로/나노 단위의 패턴을 형성하는 기계적 형상 변화시키거나 새로운 물질의 코팅을 통한 화학적 표면처리를 통해 표면 개질하는 방법 등 제시되고 있지만, 복잡한 가공방법, 환경오염, 낮은 지속성, 그리고 가공/보수의 고비용 등이 필요함에 따라 아직까지 근본적인 해결책을 내놓지 못하는 있는 실정이다.
일본 공개특허 6-145953호(공개일 1994년05월27일)에는 잔류응력층을 제거하고 면조도를 향상시키는 장치에 관하여 개시되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 기계적 및 화학적 연마를 수행함과 동시에 가공 대상물의 표면을 측정할 수 있는 표면 가공 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예의 목적은 잔류 응력과 표면 조도 조절을 통해 가공 대상물의 표면에서 미생물의 형성을 억제시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 전해질 수용액에 가공 대상물을 침지한 상태에서 기계적 및 화학적 연마를 수행하는 표면 가공 장치는, 상기 가공 대상물을 연마하고 표면을 측정하는 연마부; 상기 전해질 수용액에 전류를 제공하는 전원 인가부; 및 상기 연마부의 이동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 연마부는 상기 가공 대상물을 연마하면서 실시간으로 잔류 응력 및 표면 거칠기를 측정하고, 측정값을 기준으로 상기 제어부에 의하여 연마 강도가 조절될 수 있다.
상기 연마부는 복수 개의 측정 지점을 구비하고, 연마 싸이클 1회 동안 각각의 측정 지점에서 잔류 응력 또는 표면 조도를 1회 이상 측정하는 것을 특징으로 하는 표면 가공 장치.
상기 연마부는, 상기 전해질 수용액을 수용하는 챔버; 상기 챔버 내에 배치되고 회전 운동하는 연마 플레이트; 상기 연마 플레이트에 배치되고 상기 가공 대상물의 표면을 센싱하는 센서; 및 상기 가공 대상물을 파지하고 가압하는 파지 가압 부재를 포함할 수 있다.
상기 센서는, 상기 가공 대상물의 표면에 잔류하는 응력을 측정하는 잔류 응력 측정기; 및 상기 가공 대상물의 표면 거친 정도를 측정하는 표면 조도 측정기를 포함할 수 있다.
상기 연마 플레이트는, 상기 가공 대상물에 접촉하고 상대적 이동함으로써 상기 가공 대상물 표면의 요철이 있는 부분을 평탄화하는 연마 패드; 및 상기 연마 패드의 하측에 배치되고, 회전하는 연마 베이스를 포함할 수 있다.
상기 연마 패드는, 상기 연마 패드를 관통하여 형성된 윈도우를 포함할 수 있다.
상기 윈도우는 2 개로 형성되고, 각각의 상기 윈도우는 상기 연마 패드의 임의의 지름을 기준으로 일측 및 타측에 배치될 수 있다.
상기 센서는, 상기 연마 베이스 및 상기 연마 패드 사이에 배치되고, 상기 윈도우의 바로 하측에 배치될 수 있다.
상기 윈도우는, 개구이거나 투명한 재료로 형성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 연마 플레이트의 표면적에 대응하는 가상의 영역을 절반으로 나눈 영역 중 하나의 영역으로, 상기 파지 가압 부재의 가동 범위를 제한할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 파지 가압 부재의 회전 속도를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 연마 플레이트의 회전 속도를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 파지 가압 부재가 상기 가공 대상물을 가압하는 정도를 조절할 수 있다.
도 1은 종래의 기계적 연마 가공 단계 이후의 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 일반 가공 및 초정밀 가공에 따른 미생물 접착력 차이를 나타낸 사진이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치의 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 연마부의 일부 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 연마부의 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 연마부의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치를 이용한 가공 대상물의 표면 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치를 이용한 연마 공정의 순서도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 종래의 기계적 연마 가공 단계 이후의 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 일반 가공 및 초정밀 가공에 따른 미생물 접착력 차이를 나타낸 사진이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 일반적인 가공 단계 또는 전/후 공정에서 발생하는 전위(dislocation)는 인장 또는 압축응력을 포함하는 잔류응력이 존재하는 영역(I)을 발생시키게 된다. 잔류 응력이 존재하지 않는 영역(II)과 잔류응력이 존재하는 영역(I)을 경계로 영역(I)에서 피로나 응력부식(stress corrosion)이 유발될 수 있다. 도 1의 (b)를 참조하면, 기계적 가공 후에도 표면 거칠기가 충분히 평탄하게 연마되지 못하여 표면 조도가 클 수 있다. 이와 같은 경우 금속재료의 기계적 물성치에 크게 영향을 미쳐 설계하중 또는 설계수명을 감소시키는 주결함으로 분류된다. 도 2를 참조하면, 금속 가공표면의 거칠기 감소는 수중 및 수상운동체가 운동 시 유체와의 마찰력을 최소화시킬 뿐 아니라, 미생물이 금속표면에 접촉되는 면적을 최소화시킴으로써 미생물의 형성을 최소화시키는 요소로 작용하는 점을 알 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치의 블록도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 연마부의 일부 사시도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 연마부의 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 표면 가공 장치(1)는 전해질 수용액(L)에 가공 대상물을 침지한 상태에서 기계적 및 화학적 연마를 수행할 수 있다. 예를 들어, 표면 가공 장치(1)는 가공 대상물(M)의 표면에 산화층을 형성시키고 이와 동시에 상대적 운동을 통해 표면을 연마하고, 연마함과 동시에 표면의 물성을 측정하여 연마 정도를 제어할 수 있다. 이와 같은 특징에 따르면, 표면 가공 장치(1)는 기계-전기-화학적 초정밀 가공을 수행할 수 있다. 즉, 낮은 표면 거칠기로 가공할 수 있고, 압축응력범위의 잔류응력을 조절할 수 있고, 가공 과정에서 표면 거칠기 및 잔류 응력을 조절함에 따라서 추가적인 전처리 공정 또는 후처리 공정이 요구되지 않으므로 단일한 공정으로 구현할 수 있다. 또한, 금속표면 상에 코팅층이 없으므로, 일반적인 코팅 손상으로부터 파생되는 금속 표면의 불균일성 및 낮은 유지 기간에 대한 우려 없이 높은 내구성을 유지할 수 있다. 예를 들어, 표면 가공 장치(1)는 연마부(11), 전원 인가부(12) 및 제어부(13)를 포함할 수 있다.
연마부(11)는 가공 대상물(M)을 연마하고 표면을 측정할 수 있다. 예를 들어, 연마부(11)는 가공 대상물(M)을 연마하면서 실시간으로 잔류 응력 및 표면 거칠기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 연마부(11)는 챔버(111), 연마 플레이트(112), 센서(114) 및 파지 가압 부재(113)를 포함할 수 있다.
챔버(111)는 전해질 수용액(L)을 수용할 수 있다. 예를 들어, 챔버(111)는 전해질 수용액(L)을 수용한 상태에서 전극(121), 연마 플레이트(112), 센서(114) 및 파지 가압 부재(113)를 수용할 수 있다. 전해질 수용액(L)은 전극(121) 및 파지 가압 부재(113)의 적어도 일부를 침지시키고, 연마 플레이트(112)는 전해질 수용액(L)에 완전히 잠길 수 있다.
연마 플레이트(112)는 챔버(111) 내에 배치되고 회전 운동할 수 있다. 연마 플레이트(112)와 가공 대상물(M)의 상대적 운동에 따라서 가공 대상물(M)과 연마 플레이트(112) 사이에 충분하게 전해질이 공급될 수 있다. 예를 들어, 연마 플레이트(112)는 연마 패드(1122) 및 연마 베이스(1121)를 포함할 수 있다.
연마 패드(1122)는 가공 대상물에 접촉하고 상대적 이동함으로써 가공 대상물(M) 표면의 요철이 있는 부분을 평탄화할 수 있다. 연마 패드(1122)의 전체 면적을 활용하여 가공 대상물(M)을 연마하므로 연마 패드(1122)의 수명을 연장할 수 있다. 연마 패드(1122)는 가공 대상물(M)에 따라서 선정 및 교체될 수 있다. 예를 들어, 연마 패드(1122)는 윈도우(11221)를 포함할 수 있다.
윈도우(11221)는 연마 패드(1122)를 관통하여 형성될 수 있다. 원도우(11221)는 가공 대상물(M)을 센싱한 센서(114)의 광학식 측정 신호가 송수신되도록 할 수 있다. 윈도우(11221)는 센서(114)의 개수 만큼 복수 개로 형성될 수 있다.. 예를 들어, 윈도우(11221)는 2개로 형성되고, 연마 패드(1122)의 임의의 지름을 기준으로 일측 및 타측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 윈도우(1122)는 개구일 수도 있으나, 유리나 플라스틱과 같은 투명한 재료로 형성될 수도 있다.
연마 베이스(1121)는 연마 패드(1122)의 하측에 배치되고, 회전할 수 있다.
센서(114)는 연마 플레이트(112)에 배치되고 가공 대상물(M)의 표면을 센싱할 수 있다. 센서(114)는 연마 베이스(1121) 및 연마 패드(1122) 사이에 배치되고, 윈도우(11221)의 바로 하측에 배치될 수 있다. 예를 들어 센서(114)는 가공 대상물(M)의 표면에 잔류하는 응력을 측정하는 잔류 응력 측정기(1141)와, 가공 대상물(M)의 표면 거친 정도를 측정하는 표면 조도 측정기(1142)를 포함할 수 있다.
파지 가압 부재(113)는 가공 대상물(M)을 파지하고 가압할 수 있다. 예를 들어, 파지 가압 부재(113)는 파지 수단(1132), 가압 수단(1131) 및 고정핀(1133)을 포함할 수 있다.
파지 수단(1132)은 가공 대상물(M)을 파지할 수 있다. 예를 들어, 파지 수단(1132)의 일측이 함몰 형성됨으로써 함몰된 부분에 가공 대상물(M)을 고정할 수 있다.
가압 수단(1131)은 파지 수단(1132)을 가압함으로써 연마 강도를 조절할 수 있다.
고정핀(1133)은 파지 수단(1132)의 일측에 형성되어 함몰된 부분 보다 가공 대상물(M)의 크기가 작을 때 흔들림없이 파지할 수 있도록 고정할 수 있다. 예를 들어, 고정핀(1133)은 공압식으로 형성될 수 있고, 나사 체결 방식으로 가공 대상물(M)을 고정할 수 있다.
전원 인가부(12)는 전해질 수용액(L)에 전류를 제공할 수 있다. 전해질 수용액(L)에 전류가 흐르면 가공 대상물(M)의 표면에 산화층이 형성될 수 있고, 표면 거칠기가 감소되고 불필요하게 표면이 제거되는 현상을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 전원 인가부(12)는 전극(121) 및 전원(123)을 포함할 수 있다.
전극(121)은, 전해질 수용액(L) 내부에 침지되는 양극과, 가공 대상물(M)에 연결되는 음극을 포함할 수 있다. 가공 대상물(M)에 연결되는 전극은 파지 가압 부재(113)의 회전축에 형성되어 파지 가압 부재(113)가 회전할 때 방해되지 않도록 배치될 수 있다.
제어부(13)는 연마부(11)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(13)은 연마부(11)에 의하여 측정된 측정값을 기준으로 연마 강도를 조절할 수 있다. 이 때, 연마 시간, 전해질 수용액(L)의 온도, 재료 제거율, 전류 세기 및 전해액의 농도와 같은 가공 조건을 달리 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(13)는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.
(i) 연마 플레이트(112)의 표면적에 대응하는 가상의 영역을 절반으로 나눈 영역 중 하나의 영역으로, 파지 가압 부재(113)의 가동 범위를 제한함
(ii) 파지 가압 부재(113)의 회전 속도를 제어함
(iii) 파지 가압 부재(113)를 연마 플레이트(112) 상에서 이동시킴
(iv) 연마 플레이트(112)의 회전 속도를 제어함
(v) 파지 가압 부재(113)가 가공 대상물(M)을 가압하는 정도를 조절
(i) 및 (v)의 구동상 특징은 도 7에 대한 설명에서 후술한다. (ii) 내지 (v)의 구동 특징에 따르면, 제어부(13)는 센서(114)에 의해서 측정된 결과에 기초하여 파지 가압 부재(113) 및 연마 플레이트(112)의 회전 속도와, 파지 가압 부재(113)의 이동 속도와, 파지 가압 부재(113)가 가공 대상물(M)을 가압하는 정도를 조절하여 설계에 적합한 조도 및 잔류 응력을 가질 수 있도록 표면 가공을 수행할 수 있다. 이와 같은 구동상 특징은 위 언급된 동작에 한정되지 않고, 연마 기술 분야에서 일반적으로 활용되는 동작이 채용될 수 있다. 한편, 제어부(13)는 센서(114)로부터 획득된 데이터를 유선 또는 무선으로 송수신하는 데이터 송수신 수단을 구비할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 연마부의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 연마부(11)는 복수 개의 측정 지점을 구비할 수 있고, 연마 싸이클 1회 동안 각각 측정 지점에서 잔류 응력 또는 표면 조도를 1회 이상 측정할 수 있다. 예를 들어, 연마 플레이트(112)의 임의의 지름을 기준으로 일 부분을 A, 나머지 부분을 B라고 할 때, 두 개의 측정 지점이 각각 A, B에 배치될 수 있다. 예를 들어, A 부분의 측정 지점은 제 1 윈도우(1121a) 및 제 1 윈도우(1121a)의 바로 하부에 배치된 센서(114)일 수 있고, B 부분의 측정 지점은 제 2 윈도우(1121b) 및 제 2 윈도우(1121b)의 바로 하부에 배치된 센서(114)일 수 있다. 파지 가압 부재(113)는 연마 플레이트(112)의 회전과 독립하여 도 7의 좌측 도면을 기준으로 B에 대응하는 영역에서만 가동되도록 제어될 수 있다. 즉, 연마 플레이트(112)가 회전하여 A와 B의 위치가 바뀌더라도, 파지 가압 부재(113)는 가동 범위가 제한되므로 A가 파지 가압 부재(113)의 가동 영역으로 회전하여 진입할 수 있다. 따라서, 파지 가압 부재(113)에 의하여 파지된 가공 대상물(M)은, 연마 플레이트가 1회 회전할 때, 제 2 윈도우(1121b)를 통하여 B 영역에서 1회 이상 측정되고, 제 1 윈도우(1121a)를 통하여 A 영역에서 1회 이상 측정될 수 있다. 즉, 파지 가압 부재(113)는 연마 플레이트(112)의 회전에 대하여 상대적 이동이 제한되므로, 연마 플레이트(112)와 함께 회전함으로써 A 또는 B 영역 중 어느 한 영역에서만 측정이 이루어질 가능성을 배제할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치를 이용한 가공 대상물의 표면 변화를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 표면 가공 장치(1)를 통해 연마가 진행되는 동안 기계적 연마, 전기적 및 화학적 반응이 발생할 수 있다. 도 8의 (a)에서 가공 대상물(M)의 연마 가공 전 단계에서 표면을 확대한 모습이 도시되어 있고, 도 8의 (b)에서 산화 반응을 통하여 전해질 수용액(L)에 존재하던 이온들이 가공 대상물(M)의 요철 부분 중 오목한 부분을 중심으로 산화층(F)을 형성하는 모습이 도시되어 있다. 또한, 도 8의 (c)에서 산화층(F)이 형성된 가공대상물의 표면이 기계적 연마된 모습이 도시되어 있다. 이와 같은 과정은 표면 조도 및 잔류 응력 층정과 함께 수행될 수 있으므로, 사용자가 측정값에 따른 연마 정도와 표면 조도와 잔류 응력을 조절할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 표면 가공 장치를 이용한 연마 공정의 순서도이다.
도 9를 참조하면, 표면 가공 장치(1)를 이용한 연마 공정은, 제 1 측정 단계(31)와, 산화 반응 단계(32)와, 기계적 가공 단계(33)와, 제 2 측정 단계(34)와, 측정값 및 설계값을 비교하는 단계(35)와, 세정하는 단계(37)와, 제 3 측정 단계(38)와 가공 조건 조절 단계(36)를 포함할 수 있다.
단계 31에서는, 가공 대상물의 최초 잔류 응력 및 표면 조도를 측정할 수 있다.
단계 32에서는 전해질 수용액에 침지된 전극에 전류를 제공함으로써, 가공 대상물의 표면에 이온상태의 물질들이 산화층을 형성할 수 있다.
단계 33에서는 가공 대상물(M)을 가압하고 파지한 상태에서 연마 플레이트와 상대적으로 이동시킴으로써 기계적 연마를 수행할 수 있다. 예를 들어, 단계 33에서는 제어부(13)를 통하여 가공 대상물(M)의 연마 정도가 조절될 수 있다.
단계 34에서는 연마 가공 중인 가공 대상물(M)의 잔류 응력 및 표면 조도를 측정할 수 있다. 단계 34는 단계 33과 동시에 수행될 수도 있고 시계열적으로 수행될 수도 있다.
단계 35에서는 측정된 잔류 응력 및 표면 조도 값이 설계된 값의 대소를 비교할 수 있다. 이 때 측정값이 설계값보다 작으면, 단계 37이 수행될 수 있다. 반면 측정값이 설계값보다 같거나 크면 단계 32가 수행될 수 있다. 단계 32가 수행되기 전에 단계 36이 수행될 수도 있다.
단계 38에서는 가공 대상물(M)의 최종 잔류 응력 및 표면 조도를 측정할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (14)

  1. 전해질 수용액에 가공 대상물을 침지한 상태에서 기계적 및 화학적 연마를 수행하는 표면 가공 장치에 있어서,
    상기 가공 대상물을 연마하고 표면을 측정하는 연마부;
    상기 전해질 수용액에 전류를 제공하는 전원 인가부; 및
    상기 연마부의 이동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 연마부는,
    상기 전해질 수용액을 수용하는 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되고 회전 운동하는 연마 플레이트;
    상기 연마 플레이트에 배치되고 상기 가공 대상물의 표면을 센싱하는 센서; 및
    상기 가공 대상물을 파지하고 가압하는 파지 가압 부재를 포함하고,
    상기 연마 플레이트는,
    상기 가공 대상물에 접촉하고 상대적 이동함으로써 상기 가공 대상물 표면의 요철이 있는 부분을 평탄화하는 연마 패드; 및
    상기 연마 패드의 하측에 배치되고, 회전하는 연마 베이스를 포함하고,
    상기 연마 패드는,
    상기 연마 패드를 관통하여 형성된 윈도우를 포함하고,
    상기 윈도우는 2 개로 형성되고, 각각의 상기 윈도우는 상기 연마 패드의 임의의 지름을 기준으로 일측(A) 및 타측(B)에 배치되고,
    상기 센서는,
    잔류 응력 측정기 및 표면 조도 측정기를 포함하고,
    2개의 상기 윈도우의 바로 하측에 각각 배치되고,
    상기 제어부는,
    상기 파지 가압 부재를 상기 연마 플레이트 상에서 이동시키고,
    상기 연마 플레이트의 회전 속도를 제어하고,
    상기 연마 플레이트의 표면적에 대응하는 가상의 영역을 절반으로 나눈 영역 중 하나의 영역으로, 상기 파지 가압 부재의 가동 범위를 제한하고,
    상기 파지 가압 부재의 상기 연마 플레이트의 회전에 대하여 상대적 이동이 제한됨으로써, 상기 일측(A) 또는 상기 타측(B) 중 어느 하나에서만 측정이 이루어지지 않고, 연마 싸이클 1회 동안 상기 센서에 의하여 잔류 응력 및 표면 조도를 각각 1회 이상 측정하는 것을 특징으로 하는 표면 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마부는 상기 가공 대상물을 연마하면서 실시간으로 잔류 응력 및 표면 거칠기를 측정하고, 측정값을 기준으로 상기 제어부에 의하여 연마 강도가 조절되는 것을 특징으로 하는 표면 가공 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 가공 대상물의 표면에 잔류하는 응력을 측정하는 잔류 응력 측정기; 및
    상기 가공 대상물의 표면 거친 정도를 측정하는 표면 조도 측정기를 포함하는 표면 가공 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우는,
    개구이거나 투명한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 가공 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파지 가압 부재의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 표면 가공 장치.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파지 가압 부재가 상기 가공 대상물을 가압하는 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 표면 가공 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060115974A (ko) * 1999-01-25 2006-11-13 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 상이한 파장을 갖는 광선으로 종료점을 검출하는 방법 및장치
KR20140098129A (ko) * 2011-12-06 2014-08-07 고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 오사까 다이가꾸 고체산화물의 가공방법 및 그 장치

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