KR20000076987A

KR20000076987A - 피가공물 연삭방법 및 장치

Info

Publication number: KR20000076987A
Application number: KR1020000016361A
Authority: KR
Inventors: 누쿠이미츠루; 무라이시로우; 타카타미치히로; 오쿠야마테츠오; 카가무네아키; 와다토요타카
Original assignee: 다구마시로오; 가부시끼가이샤 닛페이도야마
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2000-12-26
Also published as: EP1043120A1; TW434116B; CN1268420A; MY141458A; SG91268A1; US6332834B1

Abstract

본 발명에 따른 피가공물 연삭방법 및 장치에 있어서는 원형박판으로 형성된 피가공물(23)이 그 중심축L1을 중심으로 회전한다. 각 디스크형 회전연삭휠(27)(28)은 피가공물(23) 면에 대해 실질적으로 평행한 방향, 그리고 피가공물(23)의 방사방향에 대해 수직방향으로 신장되는 축L3를 중심으로 회전하는 한편, 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 따라 피가공물(23)의 앞뒤면 양쪽으로 상대이송운동을 한다. 그 결과 피가공물(23)의 외주에지부(23a)가 각 회전연삭휠(27)(28)의 외주면에 의해 연삭된다. 이 경우 러프연삭 및 마무리연삭을 위한 2개의 연삭휠(27)(28)이 디스크형 회전연삭휠로서 제공되고, 러프연삭 및 마무리연삭이 동일 스테이션에서 행해진다.

Description

피가공물 연삭방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GRINDING A WORKPIECE}

본 발명은 피가공물 연삭방법 및 연삭장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 원형 박판으로 형성된 피가공물의 둘레 외주에지를 연삭하는 피가공물 연삭방법 및 연삭장치에 관한 것이다.

종래, 원형박판으로 형성된 타입의 피가공물을 연삭하는 경우, 도 16과 같은 연삭방법이 채택된다. 즉, 이와같은 종래의 방법에 있어서, 피가공물(71)은 축L1과 같은 중심축으로 회전하며, 형성용 연삭휠(72)이 이동하여 피가공물(71)의 외주에지부(71a)를 향해 이송되는 한편 피가공물(71)의 중심축과 평행한 축L2을 중심으로 회전한다. 그 결과, 피가공물(71)의 외주에지부(71a)가 형성용 연삭휠(72)의 외주 요부형 휠표면(72a)에 의해 연삭된다.

그러나, 피가공물을 연삭하는 종래의 방법에 있어서는 피가공물(71a)의 외주에지부(71a)가 형성용 연삭휠(72)의 요부형 휠표면(72a)에 의해 한번에 연삭되도록 배치되므로 형성용 연삭휠(72)의 요부형 휠표면(72a)이 마모되기 쉬어 그 윤곽의 변형이 발생하기 쉽다. 이러한 이유로, 특히 마무리 중에 단일형의 형성용 연삭휠(72)에 의해서는 다양한 피가공물(71)의 외주에지부(71a) 윤곽의 가공정밀성을 일정하게 유지하는 것이 극히 어려우며, 형성용 연삭휠(72)을 빈번히 교체해야할 필요가 있고, 그 결과 가공정밀성과 가공비용 면에서 문제가 있었다.

본 발명은 이와같은 문제점에 기초한 것으로서, 피가공물의 외주에지부를 일정한 가공형상정밀도를 유지하면서 연삭할 수 있고, 연삭휠을 빈번히 교체할 필요가 없는 피가공물 연삭 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 연삭장치의 일실시예를 나타내는 부분분해 평면도.

도 2는 도 1의 연삭장치의 일부에 대한 요부 확대 평면도.

도 3은 도 2의 연삭장치의 요부 확대 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 공정순서에 따라 외주 에지부를 연삭하는 방법을 설명하는 설명도.

도 5a 및 도 5b는 러프 절단공정을 설명하는 정입면도 및 평면도.

도 5c는 러프절단공정을 위한 회전연삭휠의 변형을 나타내는 측면도.

도 6a 및 도 6b는 러프 연삭공정을 설명하는 정입면도 및 평면도.

도 7은 도 6a 및 도 6b에 나타낸 러프연삭공정를 설명하는 확대 측입면도.

도 8a 및 도 8b는 마무리 연삭공정을 설명하는 정입면도 및 평면도.

도 9a 및 도 9b는 도 8a 및 도 8b에 나타낸 마무리 연삭공정을 나타내는 확대부분 측입면도.

도 10은 도 1의 연삭장치에서 피가공물 지지기구의 변형예를 나타내는 확대단면도.

도 11은 도 1의 연삭장치에서 연삭기구의 변형예를 나타내는 확대평면도.

도 12a 내지 도 12c는 연삭휠헤드의 변형예를 나타내는 평면도.

도 13은 연삭공정의 변형예를 나타내는 단면도.

도 14는 연삭장치의 변형예를 나타내는 정입면도.

도 15는 도 14에 나타낸 연삭장치의 변형예를 나타내는 평면도.

도 16은 종래 피가공물 연삭방법을 설명하는 설명도.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1구성특징에 따른 피가공물 연삭방법은 원형박판으로 형성된 피가공물을 그 중심축으로 회전시키는 단계와, 피가공물의 일평면에 대해 실질적으로 평행하게 배치된 축을 중심으로 디스크형 회전연삭휠을 회전시키는 단계와, 상기 회전연삭휠이 피가공물의 두께방향에서 피가공물의 에지부 중 최소한 일부를 따라 이동하도록 상기 피가공물과 회전연삭휠이 상대이동을 행하는 한편 상기 피가공물과 상기 회전연삭휠을 동시에 회전시키는 단계를 구비하고, 상기 회전연삭휠의 외주면은 피가공물의 에지부를 연삭한다.

여기서 "회전연삭휠"은 패드가 포함되는 의미이고, "연삭"은 폴리싱(polishing)작업이 포함되는 의미이다. 이하에서는 이들 용어를 사용한다.

또, 상기 "상대이송운동"은 피가공물의 두께를 따라 연삭될 에지부의 소정의 구성 중 최소한 일부에서의 연속이동을 행하는 것이다.

이 때문에 형성용 연삭휠에 의해 피가공물의 외주에지부가 연삭되는 종래의 연삭방법에 비해, 각 회전연삭휠의 휠표면의 윤곽이 변형되기 어려우므로 회전연삭휠을 빈번히 교체할 필요가 없다. 따라서, 회전연삭휠의 재료비와 가공비가 감소된다. 또, 각 회전연삭휠의 휠표면의 윤곽이 변형되기 어려우므로 피가공물의 외주에지부를 높은 정밀도를 가지고 일정하게 연삭할 수 있다.

또, 피가공물 및 회전연삭휠의 상대이송제어를 통해 피가공물의 에지부에 대해 동일연삭휠로 임의의 형상으로 마무리가공작업이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 피가공물 연삭방법에 있어서는 피가공물의 반경방향에 대해 실질적으로 수직이 되도록 상기 회전연삭휠의 축을 배치한다. 이 때문에, 피가공물의 회전이 각 회전연삭휠의 외주면에 횡단하도록 행해진다. 즉, 피가공물은 회전연삭휠의 폭방향으로 상대이동된다. 따라서, 회전연삭휠의 외주휠표면의 전체폭을 효과적으로 이용하여 피가공물의 전체외주에지부에 대해 효과적으로 연삭을 행할 수 있다.

본 발명에 따른 피가공물 연삭방법에 있어서는 상기 회전연삭휠이 러프연삭용 회전연삭휠과 마무리연삭용 회전연삭휠을 포함하여 러프연삭 및 마무리연삭을 행한다. 이때문에 피가공물의 외주에지부의 연삭을 러프연삭과 마무리연삭으로 분리하여 연속적으로 그리고 효과적으로 높은 정밀성을 가지고 행할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 피가공물 연삭방법에 있어서는 상기 러프연삭 및 상기 마무리연삭을 동일한 스테이션에서 행한다. 이러한 이유로 피가공물을 다른 스테이션으로 이동시키거나, 피가공물의 유지상태를 변위시킬 필요가 없고, 동일 스테이션에 배치된 상태에서 외주에지부용 러프연삭 및 마무리연삭을 연속적으로 행하는 것이 가능하다. 그러므로 피가공물의 위치정밀성을 유지하여 작업효율을 개선할 수 있다. 또, 러프연삭용 및 마무리연삭용 스테이션을 분리할 필요가 없고, 연삭장치의 구성을 단순화할 수 있어 연삭장치를 콤팩트화를 도모하게 된다.

또, 본 발명의 피가공물연삭방법에 있어서, 최소한 마무리연삭용 상기 회전연삭휠은 실리콘 디옥사이드의 입자를 고정연마입자로 결합하여 형성한다. 이 때문에 피가공물의 외주에지부가 실리콘 디옥사이드의 환원작용에 따른 화학작용으로 좋은 마무리 연삭면 거칠기를 가지고 연삭된다.

또, 본 발명의 피가공물연삭방법에 있어서, 최종마무리공정은 디스크형 폴리싱 패드를 피가공물에 접촉시키는 동시에 이 디스크형 폴리싱 패드를 회전시키고, 분산제에 연마입자를 혼합하여 형성된 슬러리를 상기 폴리싱패드와 피가공물 사이의 간극에 공급함으로써 수행한다. 이 때문에 상대적으로 연성의 폴리싱 패드가 가해지고, 슬러리는 항상 피가공물의 가공부를 냉각시킨다. 그러므로 피가공물의 외주에지부의 연삭면 거칠기의 질을 더욱 개선할 수 있어 수퍼마무리 연삭(super-finish grinding)이 이루어 진다.

또, 본 발명에 따른 피가공물 연삭방법에 있어서, 피가공물의 외주에지부가 연삭된다.

따라서, 외주에지부의 연삭작업에서 상기 작업이점을 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 따른 피가공물연삭방법에 있어서는 중심에 원형구멍을 갖는 피가공물의 내주에지부가 연삭된다.

따라서, 내주에지부의 연삭에서 상기 작업이점을 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 따른 피가공물연삭방법에 있어서는 상기 디스크형 회전연삭휠에 의한 연삭작업 이전의 선행 공정에서 피가공물의 중심축과 실질적으로 평행하게 배치된 축을 중심으로 원주형연삭용 회전연삭휠이 회전하여 이 원주형연삭에 의해 피가공물의 에지부의 러프절단을 행한다.

따라서, 선행공정에서 단위시간 당 다량의 연삭작업을 확보하는 것이 가능한 원주형연삭작업을 채용하므로 연삭이 효과적으로 행해진다. 또, 이 원주형연삭작업은 러프절단작업이므로 원주형연삭용 회전연삭휠의 외주면 윤곽이 다소 파손되어도 가공정밀도에 실질적으로 영향을 주지 않는다.

이와관련하여 원주형 연삭용 회전연삭휠은 형성용 연삭휠을 포함한다.

본 발명의 제2구성특징에 따른 피가공물연삭방법에 있어서는 원주형연삭작업에 의해 원형박판으로된 피가공물의 에지부를 러프절단하며, 이 러프절단단계는 피가공물의 중심축에 대해 실질적으로 평행하게 배치된 축을 중심으로 원주형연삭을 위해 제1회전연삭휠을 회전시키는 한편 그 중심축을 중심으로 피가공물을 회전시킴으로써 얻어지는 러프절단단계와, 제2회전연삭휠의 외주면에 의해 피가공물의 에지부를 연삭하는 연삭단계를 구비하며, 상기 연삭단계는 상기 제2연삭휠이 피가공물의 두께방향에서 피가공물의 에지부 중 최소한 일부를 따라 이동하도록 상기 피가공물과 제2회전연삭휠이 상대이동을 행하는 한편 피가공물의 일평면에 대해 대략 평행인 방향으로 뻗고 그와 동시에 피가공물의 방사방향에 대해 실질적으로 수직으로 뻗는 축을 중심으로 상기 제2회전연삭휠을 회전시킴으로써 행해진다.

따라서, 피가공물의 에지부가 선행공정에서 미리 러프절단을 받으며, 피가공물의 에지부의 연속연삭이 효과적으로 행해질 수 있다. 또, 디스크형 회전연삭휠의 휠표면이 마모되기 어려워 회전연삭휠을 빈번하게 교체할 필요가 없고, 피가공물의 에지부를 높은 정밀도로 일정한 가공형상으로 연삭할 수 있다.

또, 상기 본 발명에 따른 피가공물 연삭방법에 있어서는 상기 제2회전연삭휠이 러프연삭용 회전연삭휠과 마무리연삭용 회전연삭휠을 포함하며, 상기 연삭단계는 러프절단 이후 행해지는 러프연삭 및 마무리연삭을 포함한다.

따라서, 러프연삭과 마무리연삭으로 분할함으로써 높은 정밀도로 피가공물의 에지부연삭을 효과적으로 행할 수 있고, 장치의 구성을 가공스테이션의 함께 사용하여 간단하고 콤팩트하게 구성할 수 있다.

또, 본 발명의 제3특징구성에 따른 피가공물연삭장치는 원형박팍으로된 피가공물을 유지하는 동시에 피가공물의 중심축으로 피가공물을 회전시키는 피가공물 지지유니트와, 디스크형 회전연삭휠을 갖는 연삭유니트를 구비하고, 상기 연삭유니트는 상기 회전연삭휠이 피가공물의 두께방향에서 피가공물의 에지부 중 최소한 일부를 따라 이동하도록 상기 피가공물과 회전연삭휠이 상대이동을 행하는 한편 피가공물의 일평면에 대해 대략 평행으로 배치되는 축을 중심으로 상기 회전연삭휠을 회전시킴으로써 피가공물의 에지부를 연삭한다.

따라서, 연삭휠의 휠표면이 마모되기 어려워 연삭휠을 빈번히 교체할 필요가 없고, 전술한 바와같이, 피가공물의 외주에지부 또는 내주에지부를 높은 정밀도로 일정형상으로 연삭가공할 수 있다.

또, 피가공물의 에지를 피가공물과 회전연삭휠의 상대적 이송제어를 통해 동일 연삭휠에 의해 임의형상으로 마무리가공할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 피가공물 연삭장치에 있어서는 상기 회전연삭휠과 피가공물 사이의 상대이동을 행하는 이동기구와, 상기 이동기구의 상대이동을 안내하며 정압베어링에 의해 구성된 안내기구를 더 포함한다.

따라서, 연삭휠 및 피가공물을 상대이동, 예를들어 피가공물의 회전방향 또는 이에 수직이되는 Y방향으로 이동할 때는 연삭휠과 피가공물의 상대이동이 정압베어링을 포함하는 안내기구에 의해 원활하게 행해진다. 따라서, 연삭휠 및 피가공물의 상대이동 중에 진동의 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 피가공물의 연삭표면의 공정정밀도를 개선할 수 있다.

또 본발명의 제4구성특징에 따르면, 회전연삭휠이 일방향으로 회전하면서 앞면측에서 시작하여 선단측으로 피가공물의 에지부를 향해 이동하고, 그것에 의해 에지부의 앞면측을 연삭하고, 연속하여 회전연삭휠을 반대방향으로 회전시키면서 뒷면측에서 선단측으로 피가공물의 에지부를 향해 이송하여 에지부의 뒷면측을 연삭한다.

이상과 같이 본 발명의 연삭방법에 따르면, 피가공물의 에지부의 앞뒤면허용공차를 분할하여 그 앞뒤면측에서의 이동 대칭궤적을 그리도록 연삭되므로 에지부에 나타나는 결정면의 각도에 대응하여 앞뒤면 양측에 대한 연삭조건을 동일하게 변화시켜 연삭을 행할 수 있으며, 그 결과 에지부 앞뒤면 간의 연삭면의 거칠기변화 발생을 방지할 수 있다. 따라서 높은 정밀도로 균일한 연삭면을 형성할 수 있다.

다음에 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 9b를 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 1 - 도 3에 나타낸 바와같이, 연삭장치의 베드(21)에는 칼럼(22)이 직립하여 배치되고, 이 칼럼(22)에는 반도체 웨이퍼와 같은 원형 박판으로된 피가공물(23)을 유지하는 피가공물지지수단으로서의 피가공물지지기구(24)가 배치된다. 피가공물지지기구(24)에 대응하여 베드(21)에는 연삭수단으로서의 연삭기구(25)가 배치된다. 이 연삭기구(25)에는 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 러프절단(rough cutting)용의 원주형 연삭을 위한 회전연삭휠(26)이 배치되는 동시에 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 러프연삭 및 마무리연삭을 위한 2개의 디스크형 회전연삭휠(27)(28)이 배치된다.

본 실시예에 있어서는 상기 마무리용 회전연삭휠(28)로서 실리콘 디옥사이드(SiO₂) 입자를 본드로 결합하여 고정 마모입자로 형성한 회전연삭휠이 사용된다.

연삭기구(25)의 좌측에서 베드(21) 위에는 반입 스테이션(29)이 배치되고, 미가공된 다수의 피가공물(23)을 수용하는 카세트(30)가 반입스테이션(29)에 반입된다. 반입스테이션(29)의 배후에는 제1작업로봇(31)이 설치되어, 미가공 피가공물(23)이 이 제1작업로봇(31)에 의해 카세트로부터 하나씩 이송되어 피가공물 지지기구(24)에 전달된다.

도 1에 나타낸 바와같이, 피가공물(23)의 두께를 측정하기 위한 접촉형 두께측정센서(202)가 반입스테이션(29)의 위에 배치된다. 두께 측정센서(202)는 4개의 센서소자(202a)(202b)(202c)(202d)를 이용하여 한번에 한개의 피가공물의 외주두께를 측정하여 결함있는 피가공물을 검출한다. 또, 측정된 두께를 기초로 제어기(201)는 피가공물(23)의 두께방향의 중심을 연삭하여 Z방향으로 피가공물(23)을 이송하기 위한 기준위치를 판정한다.

연삭기구(25)의 우측에서 베드(21) 위에는 반출 스테이션(32)이 배치되고, 그 하부에는 클리닝기구(33)가 배치된다. 반출스테이션(32)의 배후에는 제2작업로봇(34)이 배치되며, 가공된 피가공물(23)은 피가공물지지기구(24)로부터 제2작업로봇(34)을 통해 클리닝기구(33)를 거친 후 반출스테이션(32)의 카세트(30)에 수용된다.

반출스테이션(32) 위에는 외경측정센서(206)가 배치된다. 도 1에서 반출스테이션(32) 위가 아니라 다른 위치에 외경측정센서(206)가 도시되었지만 이것은 보다 이해를 돕기위한 위한 것이다. 외경측정센서(206)는 센서소자에 배치된 접촉판(206a) 및 가압판(206b)을 피가공물의 직경에 대응하는 2개의 위치에서 접촉시켜 피가공물의 외경을 측정한다. 측정된 외경을 기초로 제어기(201)는 피가공물(23)의 마무리 여부를 확인한다.

다음에, 피가공물지지기구(24)의 구성을 상세히 설명한다. 도 3에 나타낸 바와같이, 칼럼(22)의 측면에는 작업헤드(37)가 지지되어 안내레일(38)을 통해 롤링베어링의해 Z축방향으로 이동하게 된다. 회전샤프트(39)는 작업헤드(37)에서 지지되어 Z축방향으로 뻗는 축L1을 중심으로 회전하며, 그 하단에는 피가공물(23)을 흡인하여 지지하기 위해 흡인패드(40)가 배치된다.

작업헤드(37)의 최상부에는 피가공물회전모터(41)가 배치되며, 이 모터(41)에 의해 회전샤프트(39)가 회전하고, 그 결과로 흡인패드(40)에서 흡인되어 유지되는 피가공물(23)이 축L1을 중심으로 회전한다. 또, 다른 모터(42)에 의해 볼 스크류(43)가 회전하고, 그 결과로 작업헤드(37)가 너트(44)에 부착된 접속암(45)을 통해 Z축방향으로 이동한다.

다음에, 연삭기구(25)의 구성을 상세히 설명한다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와같이, 베드(21)에는 지지테이블(47)이 배치되어 롤링 베어링에 의해 한쌍의 안내레일(48)을 따라 X축방향(길이방향)으로 이동할 수 있다. 지지테이블(47)에는 새들(49)이 지지되어 롤링 베어링에 의해 한쌍의 안내봉(50)을 따라 Y축(횡방향)으로 이동할 수 있다.

또, 베드(21)에는 X축이동모터(51)가 배치되며, 이 모터(51)에 의해 볼 스크류(52)가 회전하고, 그 결과로 지지테이블(47)이 너트(53)를 통해 X축방향으로 이동한다. 지지테이블(47)의 후방에는 Y축이동모터(54)가 배치되며, 이 모터(54)에 의해 볼스크류(55)가 회전하여 너트(56)를 통해 Y축방향으로 새들(49)을 이동시킨다. X축이동모터(51), Y축이동모터(54), Z축이동모터(42)는 수치제어가 되어 NC 프로그램으로 자동제어가 된다.

지지테이블(47) 좌측 최상부에는 제1연삭휠 회전모터(57)가 배치되고, 이 모터의 상부면에서 돌출된 모터샤프트(58)에는 원주형연삭을 위한 상기 회전연삭휠(26)이 장착된다. 원주형연삭용 회전연삭휠(26)은 제1연삭휠회전모터(57)에 의해 피가공물(23)의 중심축L1에 평행한 축L2을 중심으로 회전한다.

새들(49)에는 제2연삭휠회전모터(59)가 배치되고, 러프연삭용의 디스크형 회전연삭휠(27)과 마무리연삭용의 회전연삭휠(28)이 소정의 간격으로 제2연삭휠회전모터(59)의 좌측면으로 돌출한 모터샤프트(60)에 장착된다. 러프연삭용 회전연삭휠(27)과 마무리연삭용 회전연삭휠(28)이 피가공물(23)의 평면에 대해 평행한 축L3을 중심으로 제2연삭휠회전모터(59)에 의해 회전한다.

연삭기구(25)에는 러프절삭공정 이후 피가공물(23)의 외경을 측정하기 위한 피가공물외경측정센서(203)와, 러프연삭용 회전연삭휠의 직경 및 마무리연삭용 회전연삭휠(28)의 직경을 측정하기 위한 연삭휠직경측정센서(204)와, 피가공물(23)의 Z방향위치를 측정하기 위한 Z방향위치측정센서(205)를 포함한다.

제1회전휠회전모터(57) 부근에는 피가공물외경측정센서(203)가 배치되어 러프절삭공정 이후 피가공물(23)의 외경을 측정한다. 측정된 피가공물(23)의 외경에 기초하여 제어기(201)는 원주형연삭용 회전연삭휠(26)의 마모량을 검출한다. 제어기(201)는 X방향에서의 연삭휠(26)의 이송량을 조절하여 러프절단공정에서 피가공물(23)에 대한 절단깊이가 일정하게한다. 또, 피가공물(23)이 소정량만큼 연삭되지 않으면, 제어기(201)는 연삭휠(26)의 마모량이 크다고 판정하고, 작업자에게 연삭휠(26)을 교체하도록 경고한다. 또, 연삭공정 중에 발생하는 열때문에 센서(203)장착용 베이스와 회전샤프트(39), 흡인패드(40) 등도 팽창하게 되어 측정에 역효과를 준다. 이러한 이유로, 열팽창에 기인한 변위를 보상하기 위해 센서(203)와 흡인패드(40)에 대한 상대위치를 조절하기위한 영점조절을 행한다. 이 영점조절은 센서(203)를 흡인패드(40)의 외주에지부에 접촉시켜서 행한다.

연삭휠직경측정센서(27)는 러프연삭용 회전연삭휠(27) 또는 마무리연삭용 회전연삭휠(28)의 방사상 외측으로 배치되어 연삭휠(27)(28)의 외경을 측정한다. 제어기(201)는 연삭휠(27)(28)의 측정된 외경으로부터 연삭휠(27)(28)의 마모량을 검출하여 Y방향에서의 연삭휠(27)(28)의 이송량과 Z방향에서의 피가공물(23)의 이송량과 Z방향에서의 피가공물(23)의 이송량을 조절한다. 또, 연삭휠(27)(28)의 마모량이 크다고 판정하면 제어기(201)는 작업자에게 연마휠(27)(28)을 교체할 것을 경고한다. 연마휠직경측정센서(204)의 경우에도 또한 센서(204)를 장착하는 장착베이스, 연삭휠 등을 장착하는 모터샤프트(60) 등의 열팽창을 보상하기 위해서 센서(204), 연삭휠(27)(28)의 상대위치를 조절하기 위한 영점조절을 행한다. 연삭휠(27)(28) 장착용 모터샤프트(60)의 베어링 하우징에 배치된 블록에 센서(204)를 접촉시킴으로써 상기 영점조절을 행하게 된다.

Z방향위치측정센서(205)는 흡인패드(40)의 하측면과 마주하도록 모터(59)의 하우징측에 배치되어 비접촉방식으로 기준위치에 흡인패드(40)의 Z방향위치를 측정한다. 즉, Z방향위치측정센서(205)는 피가공물(23)이 흡인패드(40)에 끼워지지 않은 상태에서 흡인패드(40)의 하측면과 대향하도록 배치된다. 피가공물(23)의 Z방향위치를 기초로 하여 제어기(201)는 회전샤프트(39), 흡인패드(40) 등을 포함하는 피가공물지지기구(24)의 열팽창에 기인한 Z방향 길이를 검출하여 Z방향으로 피가공물(23)을 이송하는 기준위치를 조절한다.

또, 피가공물(23)과 연삭휠(27)(28) 간의 Y방향의 상대위치를 일정하게 유지하기 위해 흡인패드(40)의 방사상 외측으로 Y방향위치측정센서를 배치하고, 연삭휠(27)(28)용 Y방향이송기구와 피가공물지지기구의 열팽창에 기인한 상대위치변위를 보상한다. 이 경우 새들(49) 또는 모터(59)의 하우징에 배치된 기준위치에 대해 Y방향기준위치에서의 Y방향위치를 비접촉방식으로 측정한다. 이와는달리 새들(49) 또는 모터(59) 하우징 일측에 Y방향위치측정센서를 배치할 수도 있다. 제어기(201)는 Y방향이송기구 및 피가공물지지기구(24)의 Y방향에서의 열팽창에 따른 길이를 피가공물의 Y방향위치를 기초로 검출하여 Y방향에서의 피가공물의 이송을 위한 기준위치를 조절한다.

다음에, 상기 구성을 갖는 연삭장치를 이용하여 피가공물(23)의 외주에지(23a)를 연삭하는 연삭방법에 대하여 설명한다.

도 4a - 도 4c에 나타낸 바와같이, 피가공물 연삭방법에 있어서, 피가공물(23)의 외주에지(23a)는 3개의 공정으로 분리하여 연삭된다. 즉, 첫째, 도 4에 나타낸 바와같이 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 원주형연삭용 회전연삭휠(26)로 러프절단을 행한다. 다음에, 도 4b에 나타낸 바와같이 외주에지부(23a)를 러프연삭용 디스크형 회전연삭휠(27)로 러프연삭한다. 이어서 도 4c에 나타낸 바와같이 외주에지부를 마무리연삭 한다.

이하 러프절단공정을 상세히 설명한다. 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와같이, 피가공물(23)이 피가공물 지지기구(24)의 흡인패드(40)에 흡인되어 유지된 상태에서 Z축이동모터(42)에 의해 원주형연삭용 회전연삭휠(26)에 대응하는 높이방향위치로 피가공물(23)이 이동하여 배치된다. 이 상태에서 피가공물회전모터(41)에 의해 피가공물(23)이 축L1을 중심으로 회전하고, 제1회전휠회전모터(57)에 의해 피가공물(23)의 중심축L1에 평행한 축L2를 중심으로 피가공물(23)이 회전한다. 동시에 원주형연삭용 회전연삭휠(26)이 Z축이송모터(51)에 의해 피가공물(23)의 외주에지부(23a)로 이송된다. 결과적으로 도 4a 및 도 5b에 쇄선으로 나타낸 바와같이, 피가공물(23)의 외주에지부(23a)가 원주형연삭에 의해 러프절단된다.

러프절단공정에서 도 5c에 나타낸 바와같이 형성용 연삭휠은 원주형연삭을 위한 회전연삭휠(26)로서 사용되어 다음 러프 연삭공정에서 연삭량을 줄인다.

이어서, 러프연삭공정에서 도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와같이, 러프연삭용 회전연삭휠(27)이 피가공물(23)의 축L1을 통과하는 라인L4에 대응하는 위치에서 X축이동모터(51)에의해 이동배치되고, 피가공물(23)은 흡인패드(40)에 흡인 및 유지된다. 이 상태에서 피가공물(23)은 피가공물회전모터(41)에 의해 회전되고, 제2회전휠회전모터(59)에 의해 피가공물(23)의 방사방향과 수직으로 피가공물(23)의 일평면에 평행하게 뻗는 축L3을 중심으로 러프연삭용 회전연삭휠(26)이 회전한다.

동시에, 피가공물(23)은 소정의 NC프로그램을 기초로 Z축이동모터에 의해 Z축방향으로 이동하고, 러프연삭을 위한 회전연삭휠(27)이 Y축이동모터(54)에 의해 Y축방향으로 이동한다. 이와같은 동시2축제어를 통해 도 7에 나타낸 바와같이 피가공물(23)에 대해 회전연삭휠(27)이 이송하여 피가공물의 외주에지부(23a)를 따라 피가공물(23)의 앞뒤면 간의 소정의 이동궤적을 그린다. 그 결과 도 4b, 도 6b 및 도 7의 쇄선으로 나타낸 바와같이 상기 러프절단공정과 같은 스테이션에서 회전연삭휠(27)의 외주휠면에 의해 피가공물(23)의 외주에지부(23a)가 러프연삭되고, 단면으로 원호형 주변에지부와 함께 테이퍼형 윤곽을 형성한다.

또, 도 8a 및 도 8b에서와 같이 마무리연삭공정에서 마무리연삭을 위한 회전연삭휠(28)이 X방향 라인L4에 대응하는 위치로 X축이동모터(51)에 의해 이동 배치되고, 피가공물(23)이 흡인패드(40)에 흡인 및 유지된다. 이 상태에서 피가공물(23)은 피가공물회전모터(41)에 의해 회전하고 마무리연삭을 위한 회전연삭휠(28)이 제2연삭휠회전모터(59)에 의해 축L3을 중심으로 회전한다.

동시에, 피가공물(23)이 소정의 NC프로그램을 기초로 Z축이동모터(42)에 의해 Z축으로 이동하고, 마무리연삭용 회전연삭휠(28)이 Y축이동모터(54)에 의해 Y축방향으로 이동한다. 이와같은 동시2축제어를 통해 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와같이 피가공물(23)에 대해 회전연삭휠(28)이 이송하여 피가공물의 외주에지부(23a)를 따라 피가공물(23)의 앞뒤면 간의 소정의 이동궤적을 그린다. 그 결과 도 4c, 도 8b, 도 9a 및 도 9b의 쇄선으로 나타낸 바와같이 상기 러프절단공정 및 러프연삭공정과 같은 스테이션에서 회전연삭휠(28)의 외주휠면에 의해 피가공물(23)의 외주에지부(23a)가 목표윤곽으로 마무리 연삭된다.

이 경우, 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와같이, 결정방위(23b)가 피가공물(23)의 앞뒷면과 실질적으로 평행하게 피가공물(23)에서 뻗고, 여러가지 결정면 각도가 피가공물의 앞뒤면으로부터 에지부선단에 걸쳐 피가공물의 외주에지부(23a)에서 나타난다. 이러한 이유로 결정면 각도에 따라 연삭조건(연삭운동에서의 이송속도, 피가공물 및 연삭휠(28)의 회전속도 등)을 변경시켜 연삭을 행할 필요가 있다. 도 9a 및 도 9b에서와 같이 앞뒤면에 대한 가공단계를 양분하는 연삭방법을 채택함으로써 피가공물(23)의 외주에지부(23a)에 대해 마무리연삭용 회전연삭휠(28)의 이송방향 및 회전연삭휠(28)의 회전방향을 변화시켜 상호 대칭인 이동궤적을 형성하며, 앞뒤 양측면에 대해 연삭조건을 동일하게 변경시켜 연삭을 행하는 것이 가능하고, 또한 에지부 앞뒤면 간의 연삭면에서 그 거칠기의 변화성이 나타나는 것을 방지할 수 있다.

즉, 피가공물(23)의 외주에지부(23a)는 앞뒤면 사이에서 연속으로 연삭되지 않으며, 앞뒤면에 대해 마무리 연삭이 분리되어 행해진다. 즉, 도 9a에 나타낸 바와같이, 먼저 마무리연삭용 회전연삭휠(28)이 일방향으로 회전하면서 앞면측에서 선단측을 향해 피가공물의 외주에지부(23a)로 이송되어 외주에지부(23a)의 앞면측에 대해 마무리연삭을 한다. 이어서 도 9b에 나타낸 바와같이 회전연삭휠(28)이 다시 반대방향으로 회전하면서 뒷면측에서 선단측을 향해 피가공물(23)의 외주에지부(23a)로 이송되어 뒷면측의 마무리연삭을 행하게 된다.

또, 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 전술한 바와같이 마무리연삭하고, 카세트(30)에 수용된 상태의 피가공물(23)을 연삭장치에서 다른 스테이션으로 이동시킨다. 이 다른 스테이션에서 도시하지 않은 디스크형 폴리싱 패드(polishing pad) 및 슬러리를 이용하여 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 최종마무리를 행한다. 즉, 디스크형 폴리싱패드의 외주면은 회전연삭휠(27)(28)과 동일한 방법으로 피가공물(23)의 외주면에 접촉한다. 동시에 연마입자를 분산제로 혼합하여 마련한 슬러리를 폴리싱패드와 피가공물(23) 사이의 간극에 공급한다. 이러게 함으로써, 피가공물(23)의 에지부(23a)에 대해 슬러리 입자에 의해 최종전마무리 연삭이 이루어진다.

(변형예)

본 실시예는 다음과같이 변형이 가능하다.

(a) 상기 실시예의 연삭장치에 있어서, 작업헤드(37)와 새들(49)이 각각 정압(靜壓) 베어링(hydrostatic bearing)(142)(146)(180)에 의해 안내실린더(140) 및 안내봉(50)에 각각 이동가능하게 지지된다.

정압베어링을 포함하는 피가공물지지기구(24)에 대해 상세히 설명한다. 도 10에 나타낸 바와같이, 안내실린더(140)가 칼럼(22) 일측에 부착되어 수직방향으로 뻗는다(Z방향). 정압베어링(142)에 의해 안내실린더(140)에 지지실린더(141)가 지지되어 Z방향으로 이동가능하게 되며, 지지실린더(141)에는 한쌍의 베어링실린더(143)(144)가 배치된다. 정압베어링(146)에 의해 베어링실린더(143)(144)에는 지지샤프트(145)가 지지되어 회전가능하고 또한 승강가능하게 된다. 지지샤프트의 중앙에는 공기통로(145a)가 형성되고, 이 공기통로(145a)는 호스(145b)를 통해 진공펌프(도시안됨)에 접속된다.

흡인패드(147)가 볼트(도시안됨)에 의해 지지샤프트(145)의 하단에 고정된다. 흡인패드(147)의 중앙에는 지지샤프트(145)의 공기통로(145a)와 연통하는 공기통로(147a)가 형성되어 있다. 또, 하면에는 공기통로(147a)와 연통하는 다수의 흡인홈(147b)이 형성된다. 지지실린더(141) 내에는 회전용 모터(148)가 배치되고, 이 지지실린더(141)에는 스테이터(148a)가 고정되며, 지지샤프트(145)에 로터(148b)가 고정된다. 지지샤프트(145)를 통해 회전용 모터(148)가 흡인패드(147)를 회전시킨다.

칼럼(22) 위에는 이동용 모터(42)가 배치되고, 이 모터(42)의 하부에는 볼스크류(43)가 돌출한다. 지지실린더(141)의 외주에는 접속암(45)이 돌출하고, 이 접속암(45)의 첨단에는 볼스크류(43)에 체결되는 너트(44)가 부착된다. 볼스크류(43)가 이동용 모터(42)에 의해 회전함에 따라 지지실린더(141)가 너트(44)에 의해 상하로 이동하고, 그 결과 흡인패드(147)도 상하로 이동한다.

이러한 이유로, 최소한 Z방향으로 피가공물(23)이 이동할 때, 디스크형 회전연삭휠(27)(28)과 피가공물(23)의 상대적 이동이 정압베어링(142)(146)을 포함하는 안내수단에 의해 원활하게 실행된다. 따라서, 롤링베어링을 포함하는 안내기구와 비교할 때 디스크형 회전연삭휠(27)(28)과 피가공물(23)의 상대이동 중에 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 그 결과 피가공물(23)의 연삭면에 대한 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

Y방향으로 연삭기구(25)를 이동시키기 위한 구성에서도 정압베어링(180)이 포함된 안내기구가 설치된다. 이러한 이유로, 디스크형 회전연삭휠(27)(28)의 회전축을 포함하는 평면 내에서 회전연삭휠(27)(28)과 피가공물(23)이 상대적 이동을 할 때 정압베어링(180)을 포함하는 안내기구에 의해 이 상대적 이동이 원활이 이루어진다. 따라서, Y방향으로 회전연삭휠(27)(28)과 피가공물(23)이 상대이동 중에 진동이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 피가공물(23)의 연삭면의 가공정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

피가공물(23)의 회전을 지지하는 지지기구에는 또한 정압베어링(146)이 배치된다. 이러한 이유로 피가공물(23)이 원활하게 회전하도록 지지되어 피가공물(23)의 연삭면의 가공정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

(b) 상기 실시예의 연삭장치에 있어서, 도 12a에 나타낸 바와같이 지지샤프트(63)에 의해 새들(49)에는 제2연삭휠회전모터(59)가 지지되어 분할회전(indexed rotation)이 가능하게 되며, 러프연삭용 회전연삭휠(27)과 마무리연삭용 회전연삭휠(28)이 모터(59)의 좌우반대측면으로부터 돌출하는 모터샤프트(60)에 각각 장착된다.

이러한 구성으로 제2연삭휠회전모터(59)가 분할회전을 하므로, 러프연삭용 회전연삭휠(27)과 마무리연삭용 회전연삭휠(28)이 피가공물(23)의 축L1에 대응하는 위치에 배치된다. 이후 대응변위 상태에서 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 러프연삭 및 마무리연삭을 동일한 스테이션에서 연속적으로 할 수 있다.

(c) 상기 실시예의 연삭장치에서 도 12b에 나타낸 바와같이 러프연삭용 회전연삭휠(27), 마무리연삭용 회전연삭휠(28) 그리고 폴리싱패드(64)가 소정의 간격으로 모터샤프트(60)에 장착되며, 이 모터샤프트(60)는 제2회전휠회전모터(59)의 좌측면으로부터 돌출한다.

이러한 구성에 따라 러프연삭용 회전연삭휠(27)과 마무리연삭용 회전연삭휠(28)을 이용하여 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 러프연삭 및 마무리연삭을 한후 이들 연삭작업과 같이 스테이션에서 폴리싱패드(64) 및 슬러리를 이용하여 외주에지부(23a)의 최종마무리를 행할 수 있다.

(d) 상기 설명한 실시예의 연삭장치에서 도 12c에 나타낸 바와같이, 지지샤프트(63)에 의해 새들(49)에 제2회전휠회전모터(59)가 지지되어 분할회전하게 되고, 모터(59)의 앞뒤측 좌우면으로부터 돌출된 모터샤프트(60)에 러프연삭용 회전연삭휠(28), 마무리연삭용 회전연삭휠(28), 폴리싱패드(64)가 장착된다.

이러한 구성으로 제2회전휠회전모터(59)가 분할회전을 행하므로 피가공물(23)의 축L1에 대응하는 위치에 러프연삭용 회전연삭휠(27), 마무리연삭용 회전연삭휠(28), 폴리싱패드(64)가 배치된다. 이후 대응변위 상태에서 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 러프연삭, 마무리연삭, 최종연삭을 동일한 스테이션에 의해 연속적으로 행할 수 있다.

(e) 상기 실시예의 연삭장치에서 마무리연삭용 회전연삭휠(28)과 동일한 방법으로 실리콘 디옥사이드 입자를 고정된 연마입자로 결합함으로써 러프연삭용 회전연삭휠(27)을 형성할 수도 있다.

(f) 마무리연삭용 회전연삭휠(28)의 고정연마입자로서 일반적으로 사용되는 실리콘 카바이드 등을 이용한다.

(g)상기 실시예의 연마장치에서 러프연삭용 회전연삭휠(27)에 의해 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 러프연삭을 도 9a 및 도 9b에 나타낸 마무리연삭과 같이 외주에지부(23a)의 앞뒤면으로 나누어 행한다.

(h)상기 실시예의 연삭장치에 있어서, 러프절단용 회전연삭휠(26)로서 형성용 연삭휠을 이용한다.

(i)Z축방향이동기구가 연삭휠(27)(28) 측에 배치되어, 피가공물(23)을 이동시키지 않고, 연삭휠(27)(28)을 Z축방향 및 Y축방향으로 이동시켜 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 연삭한다. 이와는 달리 X축방향 및 Y축방향으로 피가공물(23)을 이동시킬 수 있고, 연삭휠(27)(28)측을 Z축방향으로 이동시킬 수 있다.

(j)도 13에 나타낸 바와같이, 중심에 원형구멍(23c)을 갖는 피가공물(23)을 사용하여 외주에지부(23a)외에도 원형구멍(23c)의 주변에지, 즉 내주에지부(23d)를 연삭한다. 다시말하면, 중앙부에 공간(40a)을 갖는 흡인패드(40)로 피가공물(23)을 흡인하고, 러프연삭용의 보다 작은 회전연삭휠(27) 또는 마무리연삭용의 회전연삭휠(28)을 상기 외주에지부(23a) 연삭과 동일하게 피가공물(23)의 앞뒤면 사이에 상대 이동시켜 내주에지부(23d)를 연삭하는 것이 가능하다. 이 경우, 동일 가공 스테이션에서의 동일 연삭휠을 이용하여 피가공물(23)의 외주에지부(23a) 및 내주에지부(23d)의 연삭을 연속적으로 행할 수 있어 장치의 전체적인 콤팩트화와 가공형성정밀도를 개선할 수 있다.

(k)상기 실시예의 연삭방법에 있어서, 도 14 및 도 15에 나타낸 연삭장치에서 러프연삭공정 및 마무리연삭공정을 행할 수 있다.

도 14 및 도 15에 나타낸 연삭장치에서 한쌍의 베이스(121)(122)가 상호 접속된다. 제1베이스(121)에는 피가공물지지기구(24) 및 연삭기구(25)가 배치되고 피가공물지지기구(24)는 원형박판으로서의 피가공물(23)을 흡인하여 유지하며, 이 상태에서 연삭기구(25)에 의해 연삭이 행해진다.

제2베이스(122)에는 제1이동테이블(133) 및 제2이동테이블(134)을 포함하는 웨이퍼운반기구(129)가 배치된다. 제1이동테이블(133)은 피가공물지지기구(24)에 대응하는 공정위치P3와 여기서부터 떨어지 후퇴위치P2 사이에서 이동가능하게 배치된다. 또, 제2이동테이블(134)은 제1이동테이블(133)에 지지되어 제1이동테이블(133)과 함께 일체적으로 상대적으로 이동이 가능하다. 제1이동테이블(133)에 의해 미처리 피가공물(23)이 피가공물지지기구(24)로 운반되고, 처리된 피가공물(23)은 제2이동테이블(134)에 의해 피가공물지지기구(24)로부터 반출된다.

2개의 베이스(121)(122) 위에는 커버(135)가 배치되어 상부면 상의 여러가지 기구부를 덮고, 베이스 중간 부분에는 상하 이동이 가능한 셔터(136)가 배치된다. 피가공물(23)의 연삭 중에 셔터(136)는 폐쇄되어 제1베이스(121) 부분과 제2베이스(122) 부분을 분리시키며, 이것에 의해 냉각제 등이 베이스(122) 부분으로 분산되는 것을 방지할 수 있다. 또 웨이퍼운반기구(129)에 의해 피가공물(23)이 반입 및 반출될 때 셔터(136)가 개방된다.

이와같은 변형예의 연삭기구(25)에서, 도 15에 나타낸 바와같이 변위용 지지베이스(160)가 제1베이스(121)에 배치되고, 변위용의 한쌍의 안내레일(161)이 지지베이스(160)의 상부면에 위치하여 한 수평면 내의 대각선 변위방향에서 좌측앞면으로부터 우측뒷면으로 뻗는다. 변위베이스(162)는 변위용 안내레일(161)에서 이동가능하게 지지되고, 수평면 내에서 좌우방향(X방향)으로 신장되는 한쌍의 X방향 안내레일(163)이 변위베이스(162)의 상부면에 위치한다.

이동베이스(164)가 한쌍의 롤링 유니트에 의해 X방향안내레일(163)에서 이동가능하게 지지되고, 수평면 내에서 Y방향으로 뻗는 한쌍의 Y방향안내봉(165)이 이동베이스(164)의 상부에 배치된다. 새들(166)이 정압베어링에 의해 Y방향안내봉(165)에서 이동가능하게 지지된다. 또, 지지샤프트(168)를 통해 Y방향안내봉(165)의 상부에 처리헤드(167)가 지지되어 모터 및 볼스크류에 의해 수직축을 중심으로 회전할 수 있다.

처리헤드(167)의 양측에는 한쌍의 회전샤프트(169)(170)가 돌출가능하게 배치되어 지지샤프트(168)의 축에 대해 수직방향으로 뻗고, 처리헤드(167)에 수용된 모터(171)에 의해 회전샤프트(169)(170)가 회전한다. 그리고, 회전샤프트(169)에는 러프연삭용 회전연삭휠(27)이 배치되고, 다른 회전샤프트(170)에는 마무리연삭용 회전연삭휠(28)이 장착된다. 비용절감을 위해서는 정압베어링을 Z축 및 Y축에만 사용할 수도 있다. 그러나, X방향 및 S방향으로 회전연삭휠(27)(28)을 상대적으로 이동시킬때도 또한 정압베어링을 사용할 수도 있다.

이하 상기 실시예에서 예상되는 이점에 대해 설명한다.

본 실시예의 피가공물 연삭방법에 있어서, 원형박판으로 형성된 피가공물(23)이 축L1을 중심으로 회전하고, 디스크형 회전연삭휠(27)(28)이 피가공물(23)의 평면에 대해 실질적으로 평행한 축L3를 중심으로 회전하면서 피가공물(23)의 외주에지부(23a) 상에서 또한 피가공물(23)의 앞뒤면 중 최소한 일부를 따라 상대적이면서 연속적인 이송동작을 행한다. 결과적으로, 피가공물(23)의 외주에지부(23a)가 각 회전연삭휠(27)(28)의 각 외주휠표면에 의해 연삭된다.

이러한 이유로, 피가공물의 외주에지부가 형성용 휠에 의해 연삭되는 종래의 연삭방법과 비교할 때 각 회전연삭휠(27)(28)의 휠면 윤곽의 변형가능성이 보다 적어 빈번히 회전연삭휠(27)(28)을 교체할 필요가 없다. 따라서, 회전연삭휠(27)(28)의 재료비 및 가공비를 감소시킬 수 있다. 또, 각 회전연삭휠(27)(28)의 휠표면의 윤곽이 변형되기 어려우므로 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 고정밀도로 또한 일정한 형상으로 가공할 수 있다.

또, 피가공물(23)과 회전연삭휠(27)(28)의 상대이송을 통해 피가공물(23)의 에지부(23a)가 임의의 형상으로 마무리될 수 있다.

본 실시예에 따른 피가공물의 연삭방법에 있어서는 회전연삭휠(27)(28)의 축L3가 피가공물(23)의 방사방향에 대해 수직으로 배치된다. 이러한 이유로 피가공물(23)의 회전이 각 회전연삭휠(27)(28)을 횡단하도록 행한다. 즉, 피가공물(23)은 회전연삭휠(27)(28)의 폭방향으로 상대이동된다. 따라서 회전연삭휠(27)(28)의 외주휠표면의 전체폭을 효과적으로 이용하여 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 전체적으로 그리고 효과적으로 연삭할 수 있다.

본 실시예에서의 피가공물 연삭방법에 있어서, 회전연삭휠이 2개의 러프연삭 및 마무리연삭용의 연삭휠(27)(28)로 구성되어 각각의 연삭휠로 작업이 이루어진다. 이러한 이유로 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 연삭을 러프연삭과 마무리연삭으로 분리하여 행할 수 있어 높은 정밀도로 연속하여 효과적으로 러프연삭 및 마무리연삭을 행할 수 있다.

본 실시예에서 피가공물 연삭방법에 있어서 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 러프연삭 및 마무리연삭을 동일한 스테이션으로 행한다. 이러한 이유로 피가공물(23)이 다른 스테이션으로 이동하거나 피가공물의 유지 상태를 변위할 필요가 없다. 또, 동일한 스테이션에 배치된 상태에서 외주에지부(23a)에 대한 러프연삭 및 마무리연삭을 연속적으로 행하는 것이 가능하다. 따라서 피가공물의 위치정밀도를 유지하므로 작업효율을 더욱 개선할 수 있다. 또한 러프연삭 및 마무리연삭을 위한 스테이션을 분리할 필요도 없고, 연삭장치의 구성을 단순화할 수 있어 연삭장치를 콤팩트화할 수 있다.

본 실시예에서의 피가공물 연삭방법에 있어서, 마무리용 회전연삭휠(28)로서 실리콘 디옥사이드 입자를 고정연마입자로 결합하여 형성된 회전연삭휠을 사용한다. 이때문에 실리콘 디옥사이드의 환원작용에 따른 화학적 작용으로 마무리-연삭표면 거칠기가 우수하게 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 연삭할 수 있다.

본 실시예의 피가공물 연삭방법에 있어서, 디스크형 회전연삭휠(27)(28)에 의한 연삭작업에 선행하는 공정으로 피가공물(23)의 중심축L1과 평행한 축L2를 중심으로 원주형연삭용 회전연삭휠(26)이 회전하므로 원주형연삭으로 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 러프하게 연삭한다. 이때문에 피가공물(23)의 외주에지부(23a)가 선행공정으로서 러프절단되고, 외주에지부(23a)에 대한 후속 연삭공정을 효과적으로 행할 수 있으며, 그 결과 전체작업의 효율을 개선할 수 있다. 또, 원주형연삭은 시간당 다량의 연삭으로 이루어지고, 러프절단을 효과적으로 할 수있다. 그리고 회전연삭휠(26)의 외주면이 약간 파손되어도 가공정밀도에 실질적으로 영향을 주지 않으므로 연삭휠의 빈번한 교체가 불필요하다.

본 실시예의 피가공물 연삭방법에서 피가공물(23)의 외주에지부(23a)가 회전연삭휠(27)(28)을 이용하여 러프연삭 및 마무리연삭이 이루어지므로 최종 마무리작업은 디스크형 폴리싱패드 및 슬러리를 이용하여 다른 스테이션에서 행한다. 따라서 폴리싱 패드의 유연성으로 고정밀도의 가공이 이루어지고 슬러리는 피가공물(23)의 가공된부분을 냉각시킨다. 그러므로 피가공물(23)의 외주에지부(23a)의 연삭면거칠기를 더욱 개선할 수 있어 수퍼 마무리 연삭(super-finish grinding)이 이루어진다.

본 실시예의 피가공물연삭 방법에 있어서 마무리연삭용 회전연삭휠(28)이 일방향으로 회전하면서 앞면측으로부터 시작하여 선단측으로 이송되며 그 결과 외주에지부(23a)의 앞면측이 마무리연삭된다. 이어서 회전연삭휠(28)이 반대방향으로 회전하면서 뒷면측에서 선단측으로 이송되어 외주에지부(23a)의 뒷면측을 마무리연삭한다.

이 때문에, 피가공물(23)의 외주에지부(23a)에서 그 앞뒷면에서 나타나는 결정면 각도에 대응하여 연삭조건을 변경시키는 것이 가능하고, 외주에지부 앞뒤측 간의 거칠기의 변화발생을 방지할 수 있다. 따라서 피가공물(23)의 외주에지부(23a)를 균일한 연삭면 거칠기와 높은 정밀도로 연삭하는 것이 가능하다.

본 실시예의 피가공물 연삭방법에 있어서, 회전연삭휠이 일방향으로 회전하면서 앞측면에서 시작하여 선단측으로 이송되어 에지부 앞면측을 연삭하고, 이어서 회전휠이 반대방향으로 회전하면서 뒤측면에서 시작하여 선단측으로 이송되어 에지부의 뒷면측을 연삭한다.

이상과 같이 본 발명의 연삭방법에 따르면, 피가공물의 에지부의 앞뒤면허용공차를 분할하여 그 앞뒤면측에서의 이동 대칭궤적을 그리도록 연삭되므로 에지부에 나타나는 결정면의 각도에 대응하여 앞뒤면 양측에 대한 연삭조건을 동일하게 변화시켜 연삭을 행할 수 있으며, 그 결과 에지부 앞뒤면 간의 연삭면의 거칠기변화 발생을 방지할 수 있다. 따라서 높은 정밀도로 균일한 연삭면을 형성할 수 있다. 또, 분할방법은 양분법 뿐만아니라, 여러가지 분할방법이 사용될 수 있으며, 예를들어 앞뒤면 및 선단측을 포함하는 3분법이나, 앞뒤면, 선단측, 앞면과 선단측 사이 영역, 뒷면과 선단측 사이 영역으로 되는 5분법을 사용할 수도 있으며, 이 경우에도 역시 연삭면의 표면거칠기가 균일하게 될 수 있다.

본 발명은 일본특허출원 평11(1999)-220019호(1999. 8. 3 출원), 평11(1999)-91947호(1999. 3. 31 출원)에 포함된 주제내용에 관한 것으로서 여기 참조로 제시한다.

이상과 같이 바람직한 실시예를 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상 및 그 범위를 일탈하지 않고도 당분야의 통상의 기술자에 의해 여러가지 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

원형박판으로 형성된 피가공물을 그 중심축으로 회전시키는 단계와,

피가공물의 일평면에 대해 실질적으로 평행하게 배치된 축을 중심으로 디스크형 회전연삭휠을 회전시키는 단계와,

상기 회전연삭휠이 피가공물의 두께방향에서 피가공물의 에지부 중 최소한 일부를 따라 이동하도록 상기 피가공물과 회전연삭휠이 상대이동을 행하는 한편 상기 피가공물과 상기 회전연삭휠을 동시에 회전시키는 단계를

구비하고,

상기 회전연삭휠의 외주면은 피가공물의 에지부를 연삭하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
제1항에 있어서,

피가공물의 반경방향에 대해 실질적으로 수직이 되도록 상기 회전연삭휠의 축을 배치하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
제1항에 있어서,

상기 회전연삭휠은 러프연삭용 회전연삭휠과 마무리연삭용 회전연삭휠을 포함하여 러프연삭 및 마무리연삭을 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
제3항에 있어서,

상기 러프연삭 및 상기 마무리연삭은 동일한 스테이션에서 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
제3항에 있어서,

최소한 마무리연삭용 상기 회전연삭휠은 실리콘 디옥사이드의 입자를 고정된 연마입자로 결합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
제3항에 있어서,

최종마무리공정은 디스크형 폴리싱 패드를 피가공물에 접촉시키는 동시에 이 디스크형 폴리싱 패드를 회전시키고, 분산제에 연마입자를 혼합하여 형성된 슬러리를 상기 폴리싱패드와 피가공물 사이의 간극에 공급함으로써 수행하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
제1항에 있어서,

피가공물의 외주에지부가 연삭되는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
제7항에 있어서,

상기 디스크형 회전연삭휠에 의한 연삭에 선행하는 공정에서 피가공물의 중심축과 실질적으로 평행하게 배치된 축을 중심으로 원주형연삭용 회전연삭휠이 회전하여 이 원주형연삭에 의해 피가공물의 에지부의 러프절단을 행하는 것을 특징으로하는 피가공물연삭방법.
제1항에 있어서,

중심에 원형구멍을 갖는 피가공물의 내주에지부가 연삭되는 것을 특징으로 하는 피가공물 연삭방법.
피가공물연삭방법으로서,

원주형연삭작업에 의해 원형박판으로된 피가공물의 에지부를 러프절단하며, 이 러프절단단계는 피가공물의 중심축에 대해 실질적으로 평행하게 배치된 축을 중심으로 원주형연삭을 위해 제1회전연삭휠을 회전시키는 한편 그 중심축을 중심으로 피가공물을 회전시킴으로써 얻어지는 러프절단단계와,

제2회전연삭휠의 외주면에 의해 피가공물의 에지부를 연삭하는 연삭단계를

구비하며,

상기 연삭단계는 상기 제2연삭휠이 피가공물의 두께방향에서 피가공물의 에지부 중 최소한 일부를 따라 이동하도록 상기 피가공물과 제2회전연삭휠이 상대이동을 행하는 한편 피가공물의 일평면에 대해 대략 평행인 방향으로 뻗고 그와 동시에 피가공물의 방사방향에 대해 실질적으로 수직으로 뻗는 축을 중심으로 상기 제2회전연삭휠을 회전시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법
제10항에 있어서,

상기 제2회전연삭휠은 러프연삭용 회전연삭휠과 마무리연삭용 회전연삭휠을 포함하며, 상기 연삭단계는 러프절단 이후 행해지는 러프연삭 및 마무리연삭을 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭방법.
피가공물 연삭장치로서,

원형박팍으로된 피가공물을 유지하는 동시에 피가공물의 중심축으로 피가공물을 회전시키는 피가공물 지지유니트와,

디스크형 회전연삭휠을 갖는 연삭유니트를

구비하고,

상기 연삭유니트는 상기 회전연삭휠이 피가공물의 두께방향에서 피가공물의 에지부 중 최소한 일부를 따라 이동하도록 상기 피가공물과 회전연삭휠이 상대이동을 행하는 한편 피가공물의 일평면에 대해 대략 평행으로 배치되는 축을 중심으로 상기 회전연삭휠을 회전시킴으로써 피가공물의 에지부를 연삭하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제12항에 있어서,

상기 회전연삭휠과 피가공물 사이의 상대이동을 행하는 이동기구와,

상기 이동기구의 상대이동을 안내하며 정압베어링에 의해 구성된 안내기구를

더 포함하는 것을 특징으로 피가공물연삭장치.
제13항에 있어서,

상기 이동기구는

피가공물과 상기 회전연삭휠 사이에서 제1상대선형이동을 행하는 제1이동기구와,

피가공물과 상기 제1상대선형이동에 대해 수직인 상기 회전연삭휠 사이에서 제2상대선형이동을 행하는 제2이동기구를

구비하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제14항에 있어서,

상기 제1이동기구의 제1상대이동을 안내하는 상기 안내기구는 상기 정압베어링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제15항에 있어서,

상기 제2이동기구의 제2상대이동을 안내하는 상기 안내기구는 상기 정압베어링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제14항에 있어서,

상기 피가공물지지유니트는 상기 제1이동기구를 포함하고,

상기 안내유니트는 상기 제2이동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제17항에 있어서,

상기 피가공물지지기구는

피가공물을 유지하는 패드와,

일단에 상기 패드가 부착된 회전샤프트와,

상기 회전샤프트를 회전가능하게 지지하는 원주형부재와,

상기 회전샤프트와 상기 원주형부재 사이에 배치된 상기 정압베어링을

포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제12항에 있어서,

상기 연삭유니트는

원주형연삭용으로 다른 회전연삭휠을 갖는 러프절단유니트를 포함하며, 이 러프절단유니트는 상기 다른 회전연삭휠과 피가공물 사이의 상대적 선형이동을 행하는 한편, 동일평면에서 상기 다른 회전연삭휠과 피가공물을 회전시킴으로써 피가공물의 에지부를 절단하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제19항에 있어서,

상기 러프절단유니트에 의해 절단된 피가공물의 외경을 측정하는 피가공물 외경측정센서를 더 포함하며,

상기 다른 연삭휠과 피가공물 사이의 상기 상대선형이동은 측정된 피가공물의 외경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제20항에 있어서,

상기 피가공물 외경측정센서는 측정을 위해 상기 센서와 피가공물 사이의 상대위치를 조절하는 영점조절을 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제12항에 있어서,

상기 회전연삭휠의 외경을 측정하는 연삭휠직경측정센서를 더 포함하며,

상기 상대이송운동은 상기 회전연삭휠의 외경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제22항에 있어서,

상기 연삭휠직경측정센서는 측정을 위해 상기 센서와 상기 회전연삭휠 사이의 상대위치를 조절하는 영점조절을 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.
제12항에 있어서,

상기 피가공물지지유니트의 수직신장길이를 측정하는 수직위치측정센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물연삭장치.