KR102408593B1

KR102408593B1 - 연삭 장치

Info

Publication number: KR102408593B1
Application number: KR1020170160552A
Authority: KR
Inventors: 재영 이; 겐야 가이
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2022-06-14
Also published as: JP2018094636A; JP6858539B2; TW201821217A; CN108177038A; KR20180065903A; TWI730192B

Abstract

본 발명은 단위 시간당 피가공물의 연삭 가공수를 늘릴 수 있는 연삭 장치를 제공한다.
피가공물(W)을 유지하는 복수의 척 테이블을 턴테이블(12)에 회동 가능하게 지지하며, 피가공물의 피연삭면(Wa)에 대하여, 제1 연삭 휠(25)을 회전시키면서 제1 연삭을 실시하는 제1 연삭 수단(20)과, 제2 연삭 휠(35)을 회전시키면서 제2 연삭을 실시하는 제2 연삭 수단(30)을 구비하는 연삭 장치로서, 제1 연삭 수단 및 제2 연삭 수단에 대응하여 각각 2개씩의 척 테이블(TA, TB)이 배치되고, 제1 연삭 휠에 설치된 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)과 2개의 척 테이블의 2개의 흡착면이 대면하는 반경 영역에서 연삭이 실시되고, 제2 연삭 휠에 설치된 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)과 2개의 척 테이블의 2개의 흡착면이 대면하는 반경 영역에서 연삭이 실시되는 것이다.

Description

연삭 장치{GRINDING APPARATUS}

본 발명은 턴테이블에 배치된 척 테이블 상에 유지된 피가공물을, 연삭 영역에 배치된 연삭 수단에 의해 연삭하는 연삭 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, IC, LSI 등의 디바이스가 복수개 형성된 피가공물인 반도체 웨이퍼는, 개개의 디바이스로 분할되기 전에 그 이면을 연삭 장치에 의해 연삭하여 미리 정해진 두께로 형성된다. 이러한 웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 장치는, 피가공물 착탈 영역과 연삭 영역을 따라 회전 가능한 턴테이블과, 턴테이블에 배치되어 순차적으로 연삭 영역으로 이동하는 복수개의 척 테이블과, 연삭 영역에 배치되어 연삭 영역에 위치하게 된 척 테이블 상에 유지된 웨이퍼를 연삭하는 연삭 수단을 구비한다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2002-200545호 공보

통상, 전술한 바와 같은 연삭 장치는, 연삭 수단으로서, 조(粗)연삭 수단과 마무리 연삭 수단을 구비하며, 조연삭 수단과 마무리 연삭 수단에 의해 각각 1장씩의 웨이퍼를 동시에 연삭한다. 그러나, 생산 효율을 향상시키기 위해, 단위 시간당 연삭 가능한 웨이퍼의 매수를 늘리고자 하는 요구가 발생하고 있으며, 기존의 연삭 장치로는 이 요구에 응하는 것이 어렵다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 단위 시간당 피가공물의 연삭 가공의 처리수를 늘려 생산성을 향상시키는 것이 가능한 연삭 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 피가공물을 유지하는 복수의 척 테이블과, 척 테이블을 회동 가능하게 지지하며 또한 회전 가능한 턴테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물의 피연삭면에 대하여 제1 연삭을 실시하는 제1 연삭 수단과, 척 테이블에 유지되어 제1 연삭이 실시된 피가공물의 피연삭면에 대하여 제2 연삭을 실시하는 제2 연삭 수단으로 적어도 구성되는 연삭 장치로서, 제1 연삭 수단은, 연삭면을 갖는 연삭 지석이 배치된 제1 연삭 휠과, 제1 연삭 휠을 지지하여 회전 가능한 스핀들을 갖는 스핀들 유닛으로 적어도 구성되고, 제2 연삭 수단은, 연삭면을 갖는 연삭 지석이 배치된 제2 연삭 휠과, 제2 연삭 휠을 지지하여 회전 가능한 스핀들을 갖는 스핀들 유닛으로 적어도 구성되고, 척 테이블은, 제1 연삭 수단 및 제2 연삭 수단에 대응하여 각각 2개씩 배치되고, 제1 연삭 휠에 배치된 연삭 지석의 연삭면과 2개의 척 테이블의 2개의 흡착면이 대면하는 반경 영역에서 연삭이 실시되고, 제2 연삭 휠에 배치된 연삭 지석의 연삭면과 2개의 척 테이블의 2개의 흡착면이 대면하는 반경 영역에서 연삭이 실시되는 것을 특징으로 한다.

이 연삭 장치에 따르면, 제1 연삭 수단과 제2 연삭 수단의 각각에서, 2개의 척 테이블에 유지된 2개의 피가공물에 대하여 연삭 가공을 동시에 행하기 때문에, 기존의 연삭 장치에 비해서 많은 피가공물에 효율적으로 연삭을 실시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 단위 시간당 피가공물의 연삭 가공의 처리수를 늘려 생산성을 향상시키는 것이 가능한 연삭 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 연삭 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 연삭 장치로, 하나의 연삭 수단에 의해 2개의 척 테이블 상의 2개의 피가공물을 동시에 연삭 가공하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3은 척 테이블의 미(微)조정 수단을 나타내는 측면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 연삭 장치를 나타내는 평면도이다. 도 1의 지면을 따르는 방향이 수평 방향이고, 도 1의 지면에 대하여 수직인 방향이 상하 방향이다.

도 1에 나타내는 연삭 장치(10)는, 베이스(11)의 상면에 원판형의 턴테이블(12)을 가지고 있다. 턴테이블(12)은, 도시를 생략하는 회전 구동 기구에 의해, 상하 방향을 향하여 연장되는 회전축(P1)을 중심으로 하여 회전한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 턴테이블(12) 상에는, 6개의 척 테이블이 설치되어 있다. 6개의 척 테이블은, 회전축(P1)을 중심으로 하는 턴테이블(12)의 회전 방향으로 등간격(120°간격)으로 배치된 3개의 제1 척 테이블(TA)과, 회전축(P1)을 중심으로 하는 회전 방향으로 등간격(120°간격)으로 배치된 3개의 제2 척 테이블(TB)로 이루어진다. 각 척 테이블(TA, TB)은 판형의 피가공물(W)(도 2, 도 3 참조)을 흡착 유지하기 위한 것이며, 그 상세에 대해서는 후술한다. 피가공물(W)은, 반도체 기판, 무기 재료 기판 외에, 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등, 연삭 가공의 대상이 되는 것이면 임의의 것을 적용할 수 있다.

도 1에, 회전축(P1)을 통과하여 턴테이블(12)의 반경 방향으로 연장되는, 가상적인 3개의 기준선(L)을 일점 쇄선으로 나타내고 있다. 3개의 기준선(L)은 회전축(P1)을 중심으로 하는 회전 방향으로 등간격(120°간격)으로 배치되어 있고, 각각의 기준선(L)에 관해서 선대칭 관계로 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)이 하나씩 배치되어 있다. 이 기준선(L)을 사이에 두고 쌍을 이루는 관계로 설치된 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)을, 척 테이블 세트라고 한다. 즉, 턴테이블(12) 상에는, 각각이 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)을 포함하는 3조의 척 테이블 세트(14, 15 및 16)가 설치되어 있다.

베이스(11)의 상면으로부터 상방으로 돌출하는 칼럼(17)에는, 각 척 테이블(TA, TB)에 유지된 피가공물(W)(도 2, 도 3 참조)에 대하여 연삭 가공을 행하는, 제1 연삭 수단(20)과 제2 연삭 수단(30)이 지지되어 있다. 제1 연삭 수단(20)은, 가공물(W)에 대하여 제1 연삭인 조(粗)연삭을 실시하는 것이다. 제2 연삭 수단(30)은, 제1 연삭 수단(20)에 의해 조연삭이 행해진 후의 피가공물(W)에 대하여, 제2 연삭인 마무리 연삭을 실시하는 것이다.

제1 연삭 수단(20)과 제2 연삭 수단(30)은, 후술하는 연삭 지석(26, 36)을 제외하고 대략 공통의 구조를 가지고 있다. 도 2 및 도 3은 제1 연삭 수단(20)과 제2 연삭 수단(30)의 양방의 설명에 공용되는 도면이고, 제1 연삭 수단(20)의 구성요소를 통상의 부호로 나타내며, 제2 연삭 수단(30)의 구성 요소를 괄호를 씌운 부호로 나타내고 있다. 또한, 도 1에서는, 베이스(11) 상의 턴테이블(12)이나 각 척 테이블(TA, TB)의 관계를 알기 쉽게 하기 위해, 제1 연삭 수단(20)과 제2 연삭 수단(30)의 구성 요소를 부분적으로 이점 쇄선으로 가상적으로 나타내고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 연삭 수단(20)은, 이동 베이스(21)와, 이동 베이스(21)에 장착된 스핀들 유닛(22)을 구비한다. 이동 베이스(21)는, 칼럼(17)의 전면에 설치된 한쌍의 가이드 레일(18)을 따라 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 스핀들 유닛(22)은, 상하 방향을 향하여 연장되는 회전축(P2)을 중심으로 하여 회전 가능한 스핀들(23)을 가지고, 스핀들(23)은 상단에 설치된 모터(24)에 의해 회전 구동된다. 스핀들(23)의 하단에는 원판형의 제1 연삭 휠(25)이 지지된다. 제1 연삭 휠(25)의 중심은 회전축(P2)과 일치하여, 스핀들(23)이 회전하면, 제1 연삭 휠(25)은 회전축(P2)을 중심으로 하여 회전한다. 제1 연삭 휠(25)의 하면의 둘레 가장자리부에, 복수의 연삭 지석(26)이 환형으로 배치되어 있다. 또한, 도 1에서는 일부의 연삭 지석(26)의 도시를 생략하고 있다. 연삭 지석(26)은 조연삭용 연삭 지석이고, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 하방을 향하는 연삭면(26a)을 가지고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 칼럼(17)의 전면측에는, 상하 방향으로 회전축이 연장되는 볼 나사(27)가 배치되어 있고, 볼 나사(27)는 상단에 설치된 모터(28)에 의해 회전 구동된다. 볼 나사(27)는, 이동 베이스(21)에 형성된 관통 나사 구멍에 나사 결합한다. 볼 나사(27)가 회전하면, 이동 베이스(21)가 가이드 레일(18)을 따라 상하 방향으로 이동하고, 이동 베이스(21)의 이동에 따라, 스핀들 유닛(22)에 지지되는 제1 연삭 휠(25)이 상하 이동을 행한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 연삭 수단(30)은, 이동 베이스(31)와, 이동 베이스(31)에 장착된 스핀들 유닛(32)을 구비한다. 이동 베이스(31)는, 칼럼(17)의 전면에 설치된 한쌍의 가이드 레일(19)을 따라 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 스핀들 유닛(32)은, 상하 방향을 향하여 연장되는 회전축(P3)을 중심으로 하여 회전 가능한 스핀들(33)을 가지고, 스핀들(33)은 상단에 설치된 모터(34)에 의해 회전 구동된다. 스핀들(33)의 하단에는 원판형의 제2 연삭 휠(35)이 지지된다. 제2 연삭 휠(35)의 중심은 회전축(P3)과 일치하여, 스핀들(33)이 회전하면, 제2 연삭 휠(35)은 회전축(P3)을 중심으로 하여 회전한다. 제2 연삭 휠(35)의 하면의 둘레 가장자리부에, 복수의 연삭 지석(36)이 환형으로 배치되어 있다. 또한, 도 1에서는 일부의 연삭 지석(36)의 도시를 생략하고 있다. 연삭 지석(36)은 마무리 연삭용 연삭 지석이고, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 하방을 향하는 연삭면(36a)을 가지고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 칼럼(17)의 전면측에는, 상하 방향으로 회전축이 연장되는 볼 나사(37)가 배치되어 있고, 볼 나사(37)는 상단에 설치된 모터(38)에 의해 회전 구동된다. 볼 나사(37)는, 이동 베이스(31)에 형성된 관통 나사 구멍에 나사 결합한다. 볼 나사(37)가 회전하면, 이동 베이스(31)가 가이드 레일(19)을 따라 상하 방향으로 이동하고, 이동 베이스(31)의 이동에 따라, 스핀들 유닛(32)에 지지되는 제2 연삭 휠(35)이 상하 이동을 행한다.

3조의 척 테이블 세트(14, 15 및 16)를 구성하는 합계 6개의 척 테이블(TA, TB)은 모두, 공통되는 구조와 크기를 갖는다. 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 척 테이블(TA, TB)은, 원주형의 프레임(40)과, 프레임(40)의 상면에 형성한 원형의 오목부 내에 유지되는 원판형의 흡착 유지부(41)를 구비하고, 흡착 유지부(41)의 상면인 흡착면(42) 상에 피가공물(W)을 배치한다. 피가공물(W)은, 피연삭면(Wa)(도 2, 도 3)을 상방을 향하게 하여 배치된다. 흡착 유지부(41)는 포러스 세라믹스 등의 다공질 부재로 이루어지고, 도 2에 개념적으로 나타내는 흡인 수단(43)을 작동시킴으로써 흡착 유지부(41)에 흡인력이 작용하여, 흡착면(42) 상에 피가공물(W)을 흡착 유지할 수 있다. 각 척 테이블(TA, TB)은, 도시를 생략하는 회전 구동 기구에 의해, 회전축(P4)을 중심으로 하여 회전된다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 연삭 휠(25)의 직경은 개개의 척 테이블(TA, TB)의 직경보다 크고, 제1 연삭 휠(25)의 하면에 설치된 연삭 지석(26)에 대하여, 각 척 테이블 세트(14, 15 및 16)를 구성하는 2개의 척 테이블(TA, TB)의 2개의 흡착면(42)을 동시에 대면시킬 수 있다. 마찬가지로, 제2 연삭 휠(35)의 직경은 개개의 척 테이블(TA, TB)의 직경보다 크고, 제2 연삭 휠(35)의 하면에 설치된 연삭 지석(36)에 대하여, 각 척 테이블 세트(14, 15 및 16)를 구성하는 2개의 척 테이블(TA, TB)의 2개의 흡착면(42)을 동시에 대면시킬 수 있다. 즉, 제1 연삭 수단(20)과 제2 연삭 수단(30)은 모두, 2개의 척 테이블(TA, TB) 상의 2개의 피가공물(W)에 대하여 동시에 연삭을 실시하는 것이 가능하며, 제1 연삭 수단(20)과 제2 연삭 수단(30)에 의해 합계 4개의 피가공물(W)을 동시에 연삭할 수 있다. 이 연삭 가공의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 연삭 휠(25)과 제2 연삭 휠(35)은 공통의 직경으로 설정되어 있다.

도 2에 과장하여 나타내는 바와 같이, 흡착 유지부(41)의 흡착면(42)은, 회전축(P4)을 축으로 하는 원추형으로 형성되어 있다. 그리고, 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)은 각각, 흡착면(42)의 경사에 대응한 각도만큼, 제1 연삭 휠(25)의 회전축(P2) 및 제2 연삭 휠(35)의 회전축(P3)에 대하여 회전축(P4)을 경사지게 하여 턴테이블(12)에 대하여 지지된다.

제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)의 각각의 흡착면(42) 상에 흡착 유지되는 피가공물(W)은, 흡착면(42)을 따르는 원추형이 된다. 그 때문에, 각 척 테이블(TA, TB) 상의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)(도 2, 도 3)은, 제1 연삭 수단(20)에 의해 조연삭 가공이 실시될 때에, 제1 연삭 휠(25)의 하면 둘레 가장자리부에 설치된 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)(도 2, 도 3)에 대하여 평행해지는 선형의 반경 영역이, 연삭 지석(26)과 접촉하여 연삭된다. 또한, 각 척 테이블(TA, TB) 상의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)은, 제2 연삭 수단(30)에 의해 마무리 연삭 가공이 실시될 때에, 제2 연삭 휠(35)의 하면 둘레 가장자리부에 설치된 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)(도 2, 도 3)에 대하여 평행해지는 선형의 반경 영역이, 연삭 지석(36)과 접촉하여 연삭된다.

도 1에, 제1 연삭 수단(20)의 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)이 제1 척 테이블(TA) 상의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 대면하는 영역을, 가공 라인(S1)으로서 나타내고, 제1 연삭 수단(20)의 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)이 제2 척 테이블(TB) 상의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 대면하는 영역을, 가공 라인(S2)으로서 나타내었다. 또한, 도 1에, 제2 연삭 수단(30)의 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)이 제1 척 테이블(TA) 상의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 대면하는 영역을, 가공 라인(S3)으로서 나타내고, 제2 연삭 수단(30)의 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)이 제2 척 테이블(TB) 상의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 대면하는 영역을 가공 라인(S4)으로서 나타내었다. 이와 같이, 제1 연삭 수단(20)에서는, 제1 연삭 휠(25)에 배치된 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)과 2개의 척 테이블(TA, TB)의 2개의 흡착면(42)이 대면하는 반경 영역[가공 라인(S1, S2)]에서, 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대한 연삭이 실시된다. 또한, 제2 연삭 수단(30)에서는, 제2 연삭 휠(35)에 배치된 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)과 2개의 척 테이블(TA, TB)의 2개의 흡착면(42)이 대면하는 반경 영역[가공 라인(S3, S4)]에서, 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대한 연삭이 실시된다.

각 척 테이블(TA, TB)은, 미(微)조정 수단에 의해, 경사의 방향 및 경사의 크기를 조정할 수 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 미조정 수단(50)은, 프레임(40)을 지지하는 척 테이블 베이스(51)의 하부에 설치된 플랜지(52)와, 턴테이블(12)에 대하여 고정 관계로 있는 고정부(53)의 사이를, 조정축 기구에 의해 접속한 구조를 갖는다. 조정축 기구는, 고정부(53)에 대하여 고정적으로 지지되는 통형부(54)와, 통형부(54)에 대하여 삽입된 볼트축(55)을 가지고, 볼트축(55)의 하단에 설치된 회전 조작부(56)를 회전시킴으로써, 통형부(54)에 대하여 볼트축(55)이 상하 방향으로 진퇴 이동한다. 볼트축(55)의 상단 부근이 플랜지(52)에 접속하여, 볼트축(55)이 진퇴 이동하면, 플랜지(52)에 있어서의 볼트축(55)의 접속 부분이 상하로 위치 변화한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 각 척 테이블(TA, TB)은, 회전축(P4)을 중심으로 하는 회전 방향으로 등간격으로 위치하는 3군데의 지지부(M)에서, 턴테이블(12)에 대하여 지지되는, 이 3군데의 지지부(M) 중, 2군데 이상에 상기 미조정 수단(50)을 배치함으로써, 각 척 테이블(TA, TB)의 경사 조정이 가능해진다. 예컨대, 각 척 테이블(TA, TB)에 있어서, 도 1에 나타내는 가공 라인(S1, S2, S3 및 S4)의 단부에 근접하여 위치하는 하나의 지지부(M)를 고정의 지지부로 하고, 나머지 2개의 지지부(M)에 미조정 수단(50)을 설치할 수 있다. 이 구성에 따르면, 원추형의 흡착면(42) 중, 대략 가공 라인(S1, S2, S3 및 S4)을 따라 연장되는 능선을 중심으로 하여 각 척 테이블(TA, TB)의 경사 조정을 행할 수 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 연삭 장치(10)의 동작을 설명한다. 턴테이블(12) 상에 설치된 3조의 척 테이블 세트(14, 15 및 16)는, 회전축(P1)을 중심으로 하는 턴테이블(12)의 회전에 의해, 도 1에 나타내는 피가공물 착탈 영역(E1)과 제1 연삭 영역(E2)과 제2 연삭 영역(E3)으로 순차적으로 이동한다. 도 1은 척 테이블 세트(14)가 피가공물 착탈 영역(E1)에 위치하고, 척 테이블 세트(15)가 제1 연삭 영역(E2)에 위치하고, 척 테이블 세트(16)가 제2 연삭 영역(E3)에 위치하는 상태를 나타내고 있다.

피가공물 착탈 영역(E1)은, 도시를 생략하는 반송 기구와, 제1 척 테이블(TA) 및 제2 척 테이블(TB) 사이에서, 피가공물(W)을 전달하는 영역이다. 피가공물(W)은, 반송 기구에 의해 피가공물 착탈 영역(E1)까지 반송된다. 그리고, 피가공물 착탈 영역(E1)에 대기하고 있는 척 테이블 세트(14)의 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)의 각각의 흡착면(42) 상에, 피연삭면(Wa)을 상방을 향하게 하여 피가공물(W)이 실린다. 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)은 각각, 흡인 수단(43)(도 2)에 의한 흡인력에 의해 흡착면(42) 상에 피가공물(W)을 흡착 유지한다.

또한, 본 발명은 반송 기구의 구성을 한정하는 것이 아니고, 여러 가지 형태의 반송 기구를 이용하는 것이 가능하다. 일례로서, 2개의 척 테이블(TA, TB)에 대하여 2개의 피가공물(W)을 동시에 반송할 수 있는 반송 기구를 이용하면, 반송 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 실시형태의 연삭 장치(10)를, 여러 가지 가공 장치를 자유롭게 조합하여 제휴시키는 클러스터 모듈 시스템의 일부로서 적용하고, 클러스터 모듈 시스템의 반송 기구를 이용하여, 피가공물 착탈 영역(E1)에 피가공물(W)을 반송하여도 좋다.

제1 연삭 영역(E2)은, 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)의 각각에 유지되어 있는 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여, 제1 연삭 수단(20)에 의해 조연삭 가공을 행하는 영역이다. 앞서 서술한 바와 같이, 제1 연삭 휠(25)의 직경은, 제1 연삭 영역(E2)에 위치하는 척 테이블 세트(15)의 개개의 척 테이블(TA, TB)의 직경보다 크다. 그리고, 이 2개의 척 테이블(TA, TB)의 2개의 흡착면(42) 상에 유지된 2개의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여, 제1 연삭 휠(25)의 하면에 설치된 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)을 접촉시켜, 동시에 조연삭 가공을 행할 수 있다(도 2 참조).

보다 자세하게는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 연삭 영역(E2)에서는, 제1 연삭 휠(25)의 회전 중심인 회전축(P2)이, 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)의 중간을 통과하는 기준선(L) 상에 위치한다[기준선(L)과 회전축(P2)이 수직 관계로 교차함]. 또한, 제1 척 테이블(TA)에 있어서의 회전축(P4)과, 제2 척 테이블(TB)에 있어서의 회전축(P4)이 각각, 제1 연삭 휠(25)의 외주 상에 위치한다.

이 상태로, 척 테이블 세트(15)를 구성하는 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)을 각각, 회전축(P4)을 중심으로 하여 도 1의 화살표(R1) 방향(반시계 방향)으로 회전시키며, 제1 연삭 수단(20)에 있어서의 제1 연삭 휠(25)을 도 1의 화살표(R2) 방향(반시계 방향)으로 회전시키면서 하강시킨다. 그리고, 제1 연삭 휠(25)의 하면 둘레 가장자리부에 설치된 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)을, 제1 척 테이블(TA)에 유지된 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 가공 라인(S1)을 따라 접촉시키며, 제2 척 테이블(TB)에 유지된 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 가공 라인(S2)을 따라 접촉시켜, 하나의 제1 연삭 휠(25)의 회전 동작에 따라 2개의 피가공물(W)의 조연삭 가공을 동시에 행한다. 가공 라인(S1)을 따르는 조연삭과 가공 라인(S2)을 따르는 조연삭은 모두, 피가공물(W)의 외주 부분으로부터 중심[회전축(P4)]을 향하는 방향이 되기 때문에, 척 테이블 세트(15)에 의해 유지되는 2개의 피가공물(W)에 대한 연삭 조건을 동일하게 할 수 있다.

이때, 가공 라인(S1) 및 가공 라인(S2)에 있어서는, 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)과 2개의 척 테이블(TA, TB)의 각각의 흡착면(42)이 미리 평행해지도록 조정되어 있기 때문에, 2개의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 조연삭이 정밀도 좋게 행해진다. 또한, 연삭 지석(26)의 연삭면(26a)이 2개의 척 테이블(TA, TB)의 각각의 회전축(P4)을 통과하기 때문에, 2개의 피가공물(W)에 대하여 덜 연삭된 부분 없이 피연삭면(Wa) 전체를 균일하게 조연삭할 수 있다. 또한, 각 척 테이블(TA, TB)을 지지하는 3군데의 지지부(M)로 둘러싸이는 삼각 형상의 영역 내에 가공 라인(S1, S2)이 위치하기 때문에, 제1 연삭 수단(20)에 의해 조연삭을 행할 때의 피가공물(W)의 안정성을 높일 수 있다.

제2 연삭 영역(E3)은, 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)의 각각에 유지되어 있는 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여, 제2 연삭 수단(30)에 의해 마무리 연삭 가공을 행하는 영역이다. 앞서 서술한 바와 같이, 제2 연삭 휠(35)의 직경은, 제2 연삭 영역(E3)에 위치하는 척 테이블 세트(16)의 개개의 척 테이블(TA, TB)의 직경보다 크다. 그리고, 이 2개의 척 테이블(TA, TB)의 2개의 흡착면(42) 상에 유지된 2개의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여, 제2 연삭 휠(35)의 하면에 설치된 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)을 접촉시켜, 동시에 마무리 연삭 가공을 행할 수 있다(도 2 참조).

보다 자세하게는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 연삭 영역(E3)에서는, 제2 연삭 휠(35)의 회전 중심인 회전축(P3)이, 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)의 중간을 통과하는 기준선(L) 상에 위치한다[기준선(L)과 회전축(P3)이 수직 관계로 교차함]. 또한, 제1 척 테이블(TA)에 있어서의 회전축(P4)과, 제2 척 테이블(TB)에 있어서의 회전축(P4)이 각각, 제2 연삭 휠(35)의 외주 상에 위치하고 있다.

이 상태로, 척 테이블 세트(16)를 구성하는 제1 척 테이블(TA)과 제2 척 테이블(TB)을 각각, 회전축(P4)을 중심으로 하여 도 1의 화살표(R3) 방향(반시계 방향)으로 회전시키며, 제2 연삭 수단(30)에 있어서의 제2 연삭 휠(36)을 도 1의 화살표(R4) 방향(반시계 방향)으로 회전시키면서 하강시킨다. 그리고, 제2 연삭 휠(35)의 하면 둘레 가장자리부에 설치된 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)을, 제1 척 테이블(TA)에 유지된 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 가공 라인(S3)을 따라 접촉시키며, 제2 척 테이블(TB)에 유지된 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 가공 라인(S4)을 따라 접촉시켜, 하나의 제2 연삭 휠(35)의 회전 동작에 따라 2개의 피가공물(W)의 마무리 연삭 가공을 동시에 행한다. 가공 라인(S3)을 따르는 마무리 연삭과 가공 라인(S4)을 따르는 마무리 연삭은 모두, 피가공물(W)의 외주 부분으로부터 중심[회전축(P4)]을 향하는 방향이 되기 때문에, 척 테이블 세트(16)에 의해 유지되는 2개의 피가공물(W)에 대한 연삭 조건을 동일하게 할 수 있다.

이때, 가공 라인(S3) 및 가공 라인(S4)에 있어서는, 연삭 지석(36)의 연삭면(36a)과 2개의 척 테이블(TA, TB)의 각각의 흡착면(42)이 미리 평행해지도록 조정되어 있기 때문에, 2개의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)에 대하여 마무리 연삭이 정밀도 좋게 행해진다. 또한, 연삭 지석(36)의 연삭면이 2개의 척 테이블(TA, TB)의 각각의 회전축(P4)을 통과하기 때문에, 2개의 피가공물(W)에 대하여 덜 연삭된 부분 없이 피연삭면(Wa) 전체를 균일하게 마무리 연삭할 수 있다. 또한, 각 척 테이블(TA, TB)을 지지하는 3군데의 지지부(M)로 둘러싸이는 삼각 형상의 영역 내에 가공 라인(S3, S4)이 위치하기 때문에, 제2 연삭 수단(30)에 의해 마무리 연삭을 행할 때의 피가공물(W)의 안정성을 높일 수 있다.

도 1에 나타내는 상태로, 제1 연삭 영역(E2)과 제2 연삭 영역(E3)에 있어서의 합계 4개의 피가공물(W)에 대한 연삭이 완료하면, 제1 연삭 휠(25)과 제2 연삭 휠(35)을 각각 피가공물(W)로부터 상방으로 끌어올린 상태로 하여, 턴테이블(12)을 도 1의 화살표(R5) 방향(반시계 방향)으로 회전시킨다. 도 1에 나타내는 위치로부터 턴테이블(12)이 120°회전하면, 척 테이블 세트(14)가 피가공물 착탈 영역(E1)으로부터 제1 연삭 영역(E2)으로 이동하고, 척 테이블 세트(15)가 제1 연삭 영역(E2)으로부터 제2 연삭 영역(E3)으로 이동하며, 척 테이블 세트(16)가 제2 연삭 영역(E3)으로부터 피가공물 착탈 영역(E1)으로 이동한다.

그리고, 제1 연삭 영역(E2)에 있어서, 척 테이블 세트(14)의 2개의 척 테이블(TA, TB)에 유지되는 2개의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)[도 1의 상태로 피가공물 착탈 영역(E1)에 위치하고 있던 미(未)연삭의 것]에 대하여, 제1 연삭 수단(20)을 이용하여 동시에 조연삭 가공을 행한다. 또한, 제2 연삭 영역(E3)에 있어서, 척 테이블 세트(15)의 2개의 척 테이블(TA, TB)에 유지되는 2개의 피가공물(W)의 피연삭면(Wa)[도 1의 상태로 제1 연삭 영역(E2)에 있어서 조연삭이 실시된 것]에 대하여, 제2 연삭 수단(30)을 이용하여 동시에 마무리 연삭 가공을 행한다. 또한, 피가공물 착탈 영역(E1)에 있어서, 척 테이블 세트(16)의 2개의 척 테이블(TA, TB)에 유지된 마무리 연삭이 끝난 2개의 피가공물(W)을, 도시하지 않는 반송 기구에 전달한다. 연삭 장치(10)에 의한 연삭 가공을 계속해서 행하는 경우에는, 피가공물 착탈 영역(E1)에서, 척 테이블 세트(16)의 2개의 척 테이블(TA, TB)의 각각의 흡착면(42) 상에, 미연삭의 상태의 새로운 피가공물(W)이 배치된다.

상기 동작의 반복으로, 제1 연삭 수단(20)에 의한 조연삭 가공과 제2 연삭 수단(30)에 의한 마무리 연삭 가공을, 각각 2개의 피가공물(W)에 대하여 동시에 행할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 연삭 장치(10)에 따르면, 조연삭용 연삭 수단과 마무리 연삭용 연삭 수단으로 각각 1개씩 피가공물을 연삭하는 기존의 연삭 장치에 비해서, 단위 시간당 연삭 가공 가능한 피가공물의 수를 늘릴 수 있어, 생산성이 향상된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 제1 연삭 영역(E2)에 있어서, 기준선(L)에 관해서 2개의 척 테이블(TA, TB)을 선대칭으로 배치하며, 제1 연삭 휠(25)의 회전축(P3)을 기준선(L) 상에 위치시킨다. 그리고, 2개의 척 테이블(TA, TB)은, 모두 피가공물(W)의 외주로부터 중심[회전축(P4)]을 향하여 연삭 지석(26)에 의한 연삭이 진행되도록, 경사와 회전 방향이 맞추어져 있다. 마찬가지로, 제2 연삭 영역(E3)에 있어서, 기준선(L)에 관해서 2개의 척 테이블(TA, TB)을 선대칭으로 배치하며, 제2 연삭 휠(35)의 회전축(P3)의 회전축(P3)을 기준선(L) 상에 위치시킨다. 그리고, 2개의 척 테이블(TA, TB)은, 모두 피가공물(W)의 외주로부터 중심[회전축(P4)]을 향하여 연삭 지석(36)에 의한 연삭이 진행되도록, 경사와 회전 방향이 맞추어져 있다. 이들 구성에 의해, 제1 연삭 영역(E2)에서의 2개의 피가공물(W)에 관한 연삭 조건이 동일해져지고, 또한 제2 연삭 영역(E3)에서의 2개의 피가공물(W)에 관한 연삭 조건이 동일해져, 연삭 가공의 처리수를 늘리면서, 가공의 질의 불균일을 없앨 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 연삭 장치(10)는, 2개의 척 테이블(TA, TB)의 흡착면(42)에 대하여 동시에 대면하는 대직경의 제1 연삭 휠(25)이나 제2 연삭 휠(35)을 이용하여, 2개의 피가공물(W)에 연삭을 행한다. 이 구성에 따르면, 제1 척 테이블(TA) 상의 피가공물(W)을 연삭하는 범위[가공 라인(S1, S3)]와, 제2 척 테이블(TB) 상의 피가공물(W)을 연삭하는 범위[가공 라인(S2, S4)] 사이에, 각 연삭 지석(26, 36)이 피가공물(W)에 접촉하지 않는 연삭 휴지 범위를 얻을 수 있다. 이 연삭 휴지 범위를 이용하여, 각 연삭 지석(26, 36)을 효율적으로 냉각하여, 각 연삭 지석(26, 36)의 내구성 향상을 도모할 수 있다. 예컨대, 연삭 휴지 범위에서 각 연삭 지석(26, 36)을 적극적으로 냉각하는 냉각수의 공급 시스템을 구비하여도 좋다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 대해서는, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절하게 변경하는 것이 가능하다.

예컨대, 상기 실시형태에서는, 제1 연삭 수단(20)과 제2 연삭 수단(30)을 거의 공통의 구성으로 하고 있지만, 제1 연삭 수단과 제2 연삭 수단이 상이한 구성을 구비하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태의 연삭 장치(10)는, 제1 연삭 영역(E2)과 제2 연삭 영역(E3)의 2개의 연삭 영역을 구비하지만, 3 이상의 상이한 연삭 영역을 구비하는 연삭 장치에도 적용이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시형태를 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시형태로서, 상기 실시형태나 변형예를 전체적 또는 부분적으로 조합한 것이어도 좋다.

또한, 본 발명의 실시형태는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경, 치환, 변형되어도 좋다. 또한, 기술의 진보 또는 파생되는 별도 기술에 의해, 본 발명의 기술적 사상을 별도의 방법으로 실현할 수 있으면, 그 방법을 이용하여 실시되어도 좋다. 따라서, 청구범위는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함될 수 있는 모든 실시양태를 커버하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 단위 시간당 피가공물의 연삭 가공의 처리수를 늘려 생산성의 향상을 실현할 수 있다고 하는 효과를 가지고, 특히, 턴테이블에 배치된 척 테이블 상에 유지된 피가공물을, 연삭 영역에 배치된 연삭 수단의 연삭 휠에 의해 연삭하는 연삭 장치에 유용하다.

10 연삭 장치 12 턴테이블
13, 14, 15 척 테이블 세트 20 제1 연삭 수단
22 스핀들 유닛 23 스핀들
25 제1 연삭 휠 26 연삭 지석
26a 연삭면 30 제2 연삭 수단
32 스핀들 유닛 33 스핀들
35 제2 연삭 휠 36 연삭 지석
36a 연삭면 41 흡착 유지부
42 흡착면 50 미(微)조정 수단
E1 피가공물 착탈 영역 E2 제1 연삭 영역
E3 제2 연삭 영역 M 지지부
P1, P2, P3, P4 회전축 S1, S2, S3, S4 가공 라인
TA 제1 척 테이블 TB 제2 척 테이블
W 피가공물 Wa 피연삭면

Claims

피가공물을 유지하는 복수의 척 테이블과, 상기 척 테이블을 회동 가능하게 지지하며 또한 회전 가능한 턴테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 피연삭면에 대하여 제1 연삭을 실시하는 제1 연삭 수단과, 상기 척 테이블에 유지되며 상기 제1 연삭이 실시된 상기 피가공물의 피연삭면에 대하여 제2 연삭을 실시하는 제2 연삭 수단으로 적어도 구성되는 연삭 장치에 있어서,
상기 제1 연삭 수단은, 연삭면을 갖는 연삭 지석이 배치된 제1 연삭 휠과, 상기 제1 연삭 휠을 지지하여 회전 가능한 스핀들을 갖는 스핀들 유닛으로 적어도 구성되고,
상기 제2 연삭 수단은, 연삭면을 갖는 연삭 지석이 배치된 제2 연삭 휠과, 상기 제2 연삭 휠을 지지하여 회전 가능한 스핀들을 갖는 스핀들 유닛으로 적어도 구성되고,
상기 척 테이블은, 상기 제1 연삭 수단 및 상기 제2 연삭 수단에 대응하여 각각 2개씩 배치되고, 각각의 상기 척 테이블은 원추형의 흡착면을 가지고, 상기 제1 연삭 수단에 대응하여 배치된 2개의 상기 척 테이블의 회전축은 각각 상기 제1 연삭 수단의 외주 상에 위치하고, 상기 제2 연삭 수단에 대응하여 배치된 2개의 상기 척 테이블의 회전축은 각각 상기 제2 연삭 수단의 외주 상에 위치하고,
상기 제1 연삭 휠에 배치된 상기 연삭 지석의 상기 연삭면에 대하여 2개의 상기 척 테이블의 2개의 상기 흡착면이 평행이 되는 각 척 테이블의 반경 영역에서 연삭이 실시되고, 상기 반경 영역에서 피가공물에 대해 상기 연삭 지석이 연삭하는 방향이 동일하게 되도록 2개의 상기 척 테이블의 회전 방향과 상기 흡착면의 경사가 맞추어지고,
상기 제2 연삭 휠에 배치된 상기 연삭 지석의 상기 연삭면에 대하여 2개의 상기 척 테이블의 2개의 상기 흡착면이 평행이 되는 각 척 테이블의 반경 영역에서 연삭이 실시되고, 상기 반경 영역에서 피가공물에 대해 상기 연삭 지석이 연삭하는 방향이 동일하게 되도록 2개의 상기 척 테이블의 회전 방향과 상기 흡착면의 경사가 맞추어지는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
제1항에 있어서,
모든 상기 척 테이블은, 회전축을 중심으로 하는 회전 방향으로 등간격으로 위치하는 3군데의 지지부에 의해 경사 조정이 가능하게 지지되고,
상기 회전축을 따라 볼 때, 3군데의 상기 지지부에 둘러싸이는 삼각 형상의 영역 내에 상기 반경 영역 전체가 위치하는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
제1항에 있어서,
모든 상기 척 테이블은, 회전축을 중심으로 하는 회전 방향으로 등간격으로 위치하는 3군데의 지지부에 의해 경사 조정이 가능하게 지지되고,
3군데의 상기 지지부 중 1군데가, 상기 반경 영역의 단부에 근접하여 위치하는 고정의 지지부이며,
3군데의 상기 지지부 중 다른 2군데가, 상기 척 테이블의 지지 위치를 상하 방향으로 조정 가능한 미조정 수단을 구비하는 지지부인 것을 특징으로 하는 연삭 장치.