KR20030076319A

KR20030076319A - 스크라이브 장치

Info

Publication number: KR20030076319A
Application number: KR10-2003-0016679A
Authority: KR
Inventors: 이시까와히로가쯔; 하야시도시오; 다떼다후지오; 사까모또준; 오까히데오
Original assignee: 가부시키가이샤 베르덱스; 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2003-09-26
Also published as: US6804889B2; US20030177650A1; KR100913007B1; CN1275746C; TWI251583B; TW200305546A; CN1445064A

Abstract

본체(10)에는 홀더(20)가 회전 가능하게 연결되어 있다. 홀더(20)의 일단부에는 스크라이브 공구(30)가 부착되어 있다. 본체(10)에는 판 스프링(16)이 고정되고, 홀더(20)에도 받침판(26)이 고정되어 있으며, 이들 판 스프링(16)과 받침판(26) 사이에 피에조 액츄에이터(40)가 개재되어 있다. 홀더(20)에는 스프링 정수의 작은 판 스프링(50)의 일단부가 고정되어 있다. 본체(10)에는 조절 나사(60)가 설치되어 있다. 조절 나사(60)의 하단부(65)를 돌출시키면, 그 하단부(65)가 판 스프링(50)을 눌러 휘게 하여 이 판 스프링(50)에 탄성력을 생기게 한다. 이에 의해, 홀더(20)에 회전력을 부여하고, 더 나아가서는 스크라이브 공구(30)에 공작물로 향하는 압박 하중을 부여한다.

Description

스크라이브 장치 {SCRIBE DEVICE}

본 발명은, 평판 형상의 공작물에 새김선을 형성하기 위한 스크라이브 장치 및 스크라이브 시스템에 관한 것이다.

가장 원시적인 스크라이브 장치는 홀더와 이 홀더의 하단부에 회전 가능하게 설치된 디스크 형상을 이루는 커터를 갖고 있다. 커터의 주위 모서리는 뾰족하게 되어 있다. 이 스크라이브 장치에서는 커터를 공작물의 표면에 압박한 상태에서 홀더를 이동시킴으로써, 커터의 주위 모서리로 공작물 표면에 새김선을 형성하도록 되어 있다.

상기 장치에서는 커터로부터 공작물에 강한 압박 하중이 부여되기 때문에, 공작물의 새김선 근방이 파손되기 쉽고, 명확한 새김선을 형성할 수 없었다. 그래서, 본 출원인은 일본 특허 공개 평9-278473호의 스크라이브 장치를 개발하였다. 이 장치는, 본체와 본체에 일단부가 연결된 판 스프링(탄성체)과, 본체에 설치되어 판 스프링에 진동 에너지를 공급하는 피에조 액츄에이터와 판 스프링의 타단부에 고정된 스크라이브 공구를 갖고 있다. 이 장치에서는 판 스프링을 탄성 변형시킨 상태에서 스크라이브 공구를 공작물에 압박하고 있다. 이 압박 상태에서 본체를 공작물에 따라 이동시키면서, 피에조 액츄에이터를 구동시키면, 피에조 액츄에이터의 진동 에너지가 판 스프링을 거쳐서 스크라이브 공구에 전달된다. 이에 의해, 스크라이브 공구는 공작물 면에 따라 이동하면서 공작물을 두드리게 되고, 공작물에 연속된 수직 크랙을 발생시킬 수 있고, 더 나아가서는 새김선을 형성할 수 있다.

상기 장치에서는, 판 스프링은 그 선단부에서 스크라이브 공구를 보유 지지하는 역할과, 스크라이브 공구에 공작물에의 압박 하중을 부여하는 역할과, 피에조 액츄에이터로부터의 진동을 스크라이브 공구에 전달하는 역할을 담당하고 있다.

그러나, 상기 장치에서는 판 스프링의 역할이 많으므로 실리콘 웨이퍼나 반도체 화합물 등의 취성 재료로 이루어지는 얇은 공작물을 스크라이브하기에는 적합하지 않다. 즉, 판 스프링은 스크라이브 공구를 보유 지지하는 역할과 진동을 전달하는 역할도 담당하므로 스프링 정수를 크게 할 필요가 있다. 그 때문에, 예를 들어 얇은 공작물에 있어서는 과대한 압박 하중이 부여되어 버리는 일이 있다. 또한, 스크라이브 공구의 공작물의 미소 요철에 대한 추종성이 나쁘고, 압박 하중의 변동이 크다. 또, 피에조 액츄에이터의 진동이 판 스프링을 거쳐서 스크라이브 공구에 전달되기 때문에 진동의 전달을 안정되게 행할 수 없다. 그 결과, 이 장치에서는 얇은 공작물에 명확한 새김선을 형성할 수 없다.

또한, 본 출원인은 일본 특허 공개 제2001-48562호 공보에 개시된 스크라이브 장치도 개발하고 있다. 이 스크라이브 장치는 본체, 홀더, 피에조 액츄에이터 등을 포함하는 큰 질량을 슬라이드 기구로 안내하고, 자석으로 띄움과 동시에 탄성적으로 지지하는 구성으로 되어 있다. 그러나, 이 장치에서는 큰 질량으로 공작물을 두드리기 때문에 공작물에의 충격이 과대해져 버린다. 또한, 큰 질량을 보유 지지하기 위해 자석의 스프링 정수가 커져 버리고, 공작물의 미소 요철에 대한 추종성이 나쁘고, 압박 하중의 변동이 크다. 그 결과, 이들 장치에서도 얇은 공작물에 명확한 새김선을 형성할 수 없다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스크라이브 장치는 (a) 본체, (b) 본체에 회전 가능하게 지지된 홀더와, (c) 홀더의 일단부에 부착된 스크라이브 공구와, (d) 홀더에 설치되고, 홀더를 거쳐서 스크라이브 공구에 진동 에너지를 공급하는 진동 발생 부재와, (e) 일단부가 홀더에 고정된 탄성체와, (f) 본체에 설치되고, 탄성체를 눌러 휘어지게 함으로써 탄성체에 탄성력을 생기게 하고, 이에 의해, 홀더에 회전력을 부여하고, 더 나아가서는 스크라이브 공구에 공작물로 향하는 압박 하중을 부여하는 압박 부재를 구비하고 있다.

상기 구성에서는, 탄성체는 스크라이브 공구에 공작물에의 압박 하중을 부여하는 역할만을 담당하고, 스크라이브 공구를 보유 지지하는 역할이나, 진동을 전달하는 역할을 담당하지 않는다. 그 때문에, 탄성체의 스프링 정수를 작게 하는 것이 가능해지며, 압박 하중을 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, 스크라이브 공구는 공작물 면의 미소의 요철에 추종할 수 있고, 압박 하중의 변동을 작게 할 수 있다. 또, 진동 발생 부재로부터의 진동을 탄성체를 거치지 않고 홀더로부터 스크라이브 공구에 안정되게 전달할 수 있다. 또한, 비교적 작은 질량을 가지고 충격 하중을 공작물에 부여할 수 있다. 그 결과, 공작물이 얇은 경우라도 명확한 새김선을 형성할 수 있다.

상기 장치의 일 태양은, 상기 본체와 상기 홀더에는 서로 대치하는 받침부가 각각 설치되고, 상기 진동 발생 부재는 이들 받침부 사이에 설치되어 있다. 이에 의해, 진동 발생 부재로부터의 진동 에너지를 스크라이브 공구에 확실히 공급할 수 있다.

상기 일 태양에 있어서, 상기 본체에는 상기 본체의 받침부로 이루어지는 보조 탄성 부재가 설치되어 있다. 이에 의해, 스크라이브 공구가 공작물에 얹힌 상태에서 공작물에 과대한 압박 하중이 부여되는 것을 회피할 수 있다.

바람직하게는, 상기 보조 탄성 부재가 판 스프링으로 구성되어 있다. 이에 의해, 진동 에너지의 스크라이브 공구에의 전달을 안정되게 행할 수 있다.

상기 장치의 다른 태양에서는, 상기 홀더는 상기 본체에 회전 가능하게 지지되는 제1 홀더 부분과, 이 제1 홀더 부분에 회전 가능하게 지지되는 제2 홀더 부분을 갖고, 상기 탄성체의 일단부는 상기 제1 홀더 부분에 고정되고, 상기 스크라이브 공구는 상기 제2 홀더 부분의 일단부에 부착되어 있으며, 상기 제1 홀더 부분과 제2 홀더 부분에는 서로 대치하는 받침부가 각각 설치되고, 이들 받침부 사이에 상기 진동 발생 부재가 설치되고, 이 진동 발생 부재의 진동 에너지를 제2 홀더 부분을 거쳐서 상기 스크라이브 공구에 공급한다.

상기 다른 태양의 구성에서도, 전술한 제1 태양과 마찬가지 작용 효과를 얻을 수 있는 동시에, 다음의 작용 효과도 얻을 수 있다. 즉, 진동 발생 부재는 제1, 제2의 홀더의 받침부 사이에 배치되어 있으므로, 어떠한 상황하에서도 탄성체의 탄성력과 스크라이브 공구의 공작물에의 압박 하중의 관계에 영향을 부여하지 않고, 소망하는 압박 하중을 확실히 얻을 수 있다.

다른 태양에 있어서, 바람직하게는 상기 제1 홀더 부분에는 예압 부재가 설치되고, 이 예압 부재는 상기 제2 홀더 부분이 제1 홀더 부분에 대한 회전의 중심으로부터 보아 상기 진동 발생 부재의 반대측에 배치되고, 상기 제2 홀더 부분에 회전력을 부여함으로써 상기 진동 발생 부재에 압축력이 되는 예압을 부여한다. 이에 의해, 진동 발생 부재는 안정되게 제2 홀더 부분 및 스크라이브 공구에 진동 에너지를 부여할 수 있다.

본 발명의 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 압박 부재가 선단부의 돌출량을 조절 가능한 조절 나사에 의해 구성되고, 이 조절 나사의 선단부가 상기 탄성체에 닿는다. 이 구성에 의하면, 조절 나사의 선단부의 돌출량을 조절함으로써, 탄성체의 탄성력을 조절할 수 있고, 더 나아가서는 스크라이브 공구의 공작물에의 압박 하중을 조절할 수 있으므로, 공작물의 두께나 재질에 따른 최적의 스크라이브를 행할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 홀더에는 맞닿음부가 설치되고, 이 맞닿음부는 상기 홀더가 본체에 대한 회전의 중심으로부터 보아 상기 스크라이브 공구의 반대측에 배치되고, 상기 본체에는 이 맞닿음부로부터의 하중을 검출하는 하중 검출 부재가 설치되어 있다. 이 구성에 의하면, 하중 검출 부재가 맞닿음부로부터 받는 하중을 검출함으로써, 상기 스크라이브 공구의 공작물에의 압박 하중을 정확히 예상하여 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 홀더가 본체에 대한 회전의 중심을 기준으로 하여, 상기 홀더를 포함하는 회전계의 한 쪽측의 질량과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리의 곱이 다른 쪽측의 질량과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리의 곱과 거의 같다. 이 구성에 의해, 스크라이브 공구의 공작물에의 압박 하중에 대한 홀더의 영향을 없앨 수 있다.

상술한 모든 태양에 있어서, 바람직하게는 상기 탄성체는 판 스프링이다. 이에 의해, 스크라이브 공구에의 압박 하중을 한층 안정되게 제공할 수 있고, 스크라이브 공구를 공작물 면의 미소의 요철에 확실히 추종하게 할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태를 이루는 스크라이브 장치를 포함하는 스크라이브 시스템의 종단면도.

도2는 동일한 스크라이브 장치의 도1 중 Ⅱ-Ⅱ 선에 따라 화살표 방향으로 본 단면도.

도3은 본 발명의 제2 실시 형태를 이루는 스크라이브 장치의 종단면도.

도4는 동일한 스크라이브 장치의 도3 중 Ⅳ-Ⅳ 선에 따라 화살표 방향으로 본 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스크라이브 장치

2 : 테이블

10 : 본체

13 : 베어링

20 : 홀더

23, 27 : 샤프트

30 : 스크라이브 공구

40 : 피에조 액츄에이터

50 : 판 스프링

70 : 예압 기구

이하, 본 발명의 제1 실시 형태를 이루는 스크라이브 시스템에 대하여, 도1, 도2를 참조하면서 설명한다. 스크라이브 시스템은 스크라이브 장치(1)와, 공작물(W)을 얹는 수평이면서 평탄한 보유 지지면(2a)을 갖는 테이블(2)과, 스크라이브 장치(1)를 이동시키는 이동 기구(3)를 구비하고 있다.

개략적으로 설명하면, 상기 스크라이브 장치(1)는 본체(10)와, 이 본체(10)에 회전 가능하게 지지된 홀더(20)와, 홀더(20)에 부착된 스크라이브 공구(30)와, 홀더(20)에 진동 에너지를 공급하는 피에조 액츄에이터(40)(진동 발생 부재)와, 홀더(20)에 부착된 판 스프링(50)(탄성체)과, 판 스프링(50)의 탄성력을 조절하는 조절 나사(60)(압박 부재)를 구비하고 있다.

이하, 스크라이브 장치(1)를 수평 X축(보유 지지면(2a)과 평행을 이루고, 도1에 있어서, 좌우 방향으로 연장되는 축)과, 수평 Y축(X축과 직교하고, 보유 지지면(2a)과 평행을 이루는 축)과, 수직 Z축(보유 지지면(2a)과 직교하는 축)을 참조하면서 상세하게 설명한다. 상기 본체(10)는 X축 방향으로 연장되어 상기 보유 지지면(2a)과 평행을 이루는 수평 기판부(11)와, 이 기판부(11)의 중간 위치의 하면에 설치된 지지부(12)를 갖고 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 이 지지부(12)는 Y축 방향으로 연장되어, 그 양 단부에 한 쌍의 베어링(13)을 갖고 있다. 또한, 기판부(11)의 우단부의 하면에는 로드 셀(15)(하중 검출 부재)이 설치되어 있으며, 좌단부의 상면에는 판 스프링(16)(보조 탄성 부재)이 설치되어 있다. 이 판 스프링(16)은 좌측 방향으로 수평으로 연장되어 하방에 직각으로 구부러지고, 또 우측 방향으로 직각으로 구부러져 있다. 이 판 스프링(16)의 하측의 수평부(16a)가 상기 피에조 액츄에이터(40)를 위해 받침부로 되어 있다.

상기 홀더(20)는 X축 방향으로 연장되는 제1부(21)와, Y축 방향으로 연장되는 제2부(22)를 가져 십자형을 이루고 있다. 이들 제1부(21), 제2부(22)는 하방이 개방되도록 하여 중공을 이루고 있으며, 또한 제1부(21)에는 도시하지 않은 구멍을 다수 형성하여 경량화를 도모하고 있다.

상기 홀더(20)의 제2부(22)의 양단부에는 Y축 방향으로 연장되는 샤프트(23)(회전축)가 관통되고, 도시하지 않은 나사 등으로 고정되어 있다. 샤프트(23)의 양단부는 뾰족하게 되어 있어 제2부(22)로부터 돌출되어 있으며, 상기 베어링(13)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 그 결과, 홀더(20)는 샤프트(23)를 회전 중심으로 하여 본체(10)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

상기 홀더(20)의 우단부에는 나사(25)가 부착되어 있으며, 이 나사(25)의 머리부가 전술한 로드 셀(15)에의 맞닿음부(25a)로 되어 있다.

상기 홀더(20)의 좌단부의 상면에는 받침판(26)(홀더(20)의 받침부)이 놓여져 있다. 상기 피에조 액츄에이터(40)는 그 하단부가 받침판(26)에 고정되어 그 상단부가 전술한 본체(10)에 부착된 판 스프링(16)의 하측 수평부(16a)에 고정되어 있다.

상기 홀더(20)의 좌단부에는 보유 지지 기구(35)가 설치되어 있으며, 이 보유 지지 기구(35)에 상기 스크라이브 공구(30)가 보유 지지되어 있다. 스크라이브 공구(30)는 봉형 형상을 이루고 그 하단부가 뾰족하게 되어 있다. 이 스크라이브 공구(30)의 첨단부에는 다이아몬드 입자가 부착되어 있다. 보유 지지 기구(35)는 공작물(W)의 재료에 따라서 스크라이브 공구(30)의 경사 각도를 조절할 수 있도록 되어 있다.

상기 홀더(20)의 하면에는 상기 샤프트(23)(회전 중심)로부터 우측으로 떨어진 위치에 있어서, X축 방향으로 길고 가느다란 판 스프링(50)의 우단부가 나사(55)에 의해 고정되어 있다. 다른 쪽 본체(10)에는 조절 나사(60)(압박 부재)가 설치되어 있으며, 이 조절 나사(60)의 하단부(65)(선단부)는 홀더(20)의 제1부(21)에 있어서 샤프트(23)로부터 좌측으로 떨어진 위치에 형성된 구멍(21a)을 관통하고, 홀더(20)의 하면에서 돌출되어 판 스프링(50)에 맞닿아, 이 판 스프링(50)을 압박하여 휘게할 수 있도록 되어 있다. 상기 설명에서 명백한 바와 같이, 판 스프링(50)의 고정점과 압박점은 홀더(20)의 회전 중심으로부터 보아 반대측에 위치하고 있다.

조절 나사(60)의 조작 링(61)을 회전시킴으로써, 하단부(65)의 홀더(20)의 하면으로부터의 돌출량을 조절할 수 있다. 하단부(65)의 돌출량이 제로인 상태에서는 판 스프링(50)은 휨 양이 제로이고 제1부(21)의 하면에 접하고 있으며, 하단부(65)의 돌출량이 증대됨에 따라 판 스프링의 휨이 커진다.

상기 판 스프링(16)은 후술하는 바와 같이, 피에조 액츄에이터(40)의 진동이 홀더(20)에 전달되도록 충분히 스프링 정수가 크다. 판 스프링(50)은 판 스프링(16)에 비해 스프링 정수가 작다.

본 실시 형태에서는, 상기 홀더(20)를 포함하는 회전계에 있어서, 홀더(20)의 회전 중심에서 좌측 부위(스크라이브 공구(30), 보유 지지 기구(35) 등의 부속 부재를 포함한다)의 질량(W₁)과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리(D₁)와의 곱(W₁x D₁)은 회전 중심에서 우측의 부위(나사(25, 55) 등 부속 부재를 포함한다)의 질량(W₂)과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리(D₂)와의 곱(W₂x D₂)과 거의 같게 되어 있다.

또한, 홀더(20)는 샤프트(23)를 중심으로 회전 가능하지만, 이 회전 영역은 미소하다. 즉, 피에조 액츄에이터(40)와 판 스프링(16)으로 홀더(20)의 좌단부가 본체(10)에 연결되어 있기 때문에 홀더(20)의 큰 회전은 금지되어 있다.

다음에, 상기 구성을 이루는 스크라이브 시스템의 작용을 설명한다. 스크라이브 장치(1)가 공작물(W)로부터 떨어져 있는 상태에서는 홀더(20)의 좌단부가 피에조 액츄에이터(40) 및 판 스프링(16)을 거쳐서 본체(10)의 좌단부에 연결되어 있기 때문에, 홀더(20)는 정지 상태가 유지되고 있다. 하단부(65)의 돌출량이 제로이고, 판 스프링(50)의 휨이 제로인 상태에서는 로드 셀(15)의 검출 하중은 초기 값(예를 들어, 제로)이다.

조절 나사(60)의 하단부(65)를 홀더(20)의 하면에서 돌출시키면, 판 스프링(50)이 휘고, 돌출량이 증대됨에 따라서 판 스프링(50)의 휨이 커진다. 휘어진 판 스프링(50)의 탄성력에 의해, 홀더(20)에는 도1에 있어서 반시계 회전 방향의 회전력이 부여된다. 이 상태에서는 판 스프링(16)과 로드 셀(15)로 홀더(20)를 받아 내고 하중을 부담한다. 따라서, 로드 셀(15)은 휘어진 판 스프링(50)의 탄성력에 대응하는 하중을 검출하게 된다. 작업자는 이 로드 셀(15)의 검출 하중을 보면서 조절 나사(60)의 하단부(65)의 돌출량을 조절하고, 판 스프링(50)의 탄성력을 조절한다.

다음에, 본체(10)에 연결된 이동 기구(3)를 구동시켜 스크라이브 장치(1)를 하강시키고, 스크라이브 공구(30)의 첨단을 공작물(W)의 모서리로부터 떨어진 위치에서 공작물(W)의 상면보다 미소량(예를 들어 수 미크론) 낮은 위치로 배치시킨다. 이 상태에서, 스크라이브 장치(1)를 우측 방향(스크라이브 공구(30)의 경사 방향)으로 이동시켜 스크라이브 공구(30)의 첨단을 공작물(W)의 상면에 얹히게 한다. 이 얹힌 상태에서는 스크라이브 공구(30)는 판 스프링(50)의 탄성력에 기인한 압박 하중으로 공작물(W)을 압박한다. 상기 스크라이브 공구(30)가 공작물(W)에 얹히기 전과 후에는 스크라이브 공구(30)의 본체(10)에 대한 변위량이 미소하므로 판 스프링(16)의 일그러짐은 거의 없고, 그 때문에, 상기 스크라이브 공구(30)의 압박 하중은 이 판 스프링(16)의 탄성력의 영향을 받지 않는다. 또한, 상기 스크라이브 공구(30)의 첨단이 공작물(W)에 파고들 경우에는 상기 스크라이브 공구(30)의 본체(10)에 대한 변위량은 더욱 작아진다.

상술한 상태에서, 이동 기구(3)를 구동시켜 스크라이브 장치(1)를 우측 방향(스크라이브 공구(30)의 경사 방향)으로 이동시키면서 피에조 액츄에이터(40)를 구동시켜 진동을 발생시키면, 이 진동은 홀더(20)를 거쳐서 스크라이브 공구(30)에 전달된다. 그 결과, 스크라이브 공구(30)가 공작물(W)을 미소 간격을 두고 두드리고, 연속된 수직 크랙, 즉 스크라이브선을 형성한다.

상기 판 스프링(50)은 스크라이브 공구(30)를 보유 지지하는 역할을 담당하지 않고, 피에조 액츄에이터(40)의 진동을 전달하는 역할도 담당하지 않으며, 스크라이브 공구(30)에 압박 하중을 부여하는 역할만을 담당한다. 그 때문에, 상기 판 스프링(50)의 스프링 정수를 작게 할 수 있고, 전술한 실리콘 웨이퍼나 화합물 반도체 등의 얇은 공작물(W)을 스크라이브 할 경우에는 상기 스크라이브 공구(30)의 공작물(W)에의 압박 하중을 작게 하는 것이 용이하다. 또, 판 스프링(50)의 스프링 정수를 작게 설정할 수 있으므로, 공작물(W) 표면의 미소 요철에 대하여 스크라이브 공구(30)가 추종하고, 튀어오름이 없고, 압박 하중의 변동을 억제할 수 있다. 또, 공작물(W)에의 충격이 가해질 때, 본체(10)의 질량이 작용하지 않고, 홀더(20) 및 이 홀더(20)에 부착된 스크라이브 공구(30) 등 부속물의 질량이 작용할 뿐이며, 게다가 그 홀더(20)를 경량으로 함으로써, 1회의 충격 하중을 작게 할 수 있다. 또한, 홀더(20)를 포함하는 회전계는 회전 중심의 좌우의 밸런스가 취해져 있으므로, 홀더(20)의 자중이 스크라이브 공구(30)의 공작물(W)에의 압박 하중에 영향을 부여하는 일도 없다. 그 결과, 안정된 스크라이브를 행할 수 있고, 공작물(W)이 얇아도 명확한 새김선을 그릴 수 있다.

이동 기구(3)는 스크라이브 장치(1)를 90° 회전시켜 Y축 방향에도 마찬가지 새김선을 형성할 수 있다. 이 때, 상기와 같이 스크라이브 장치(1)를 공작물(W)의 면에 따라서 스크라이브 공구(30)의 경사 방향으로 이동시킨다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를 이루는 스크라이브 시스템에 대하여 도3, 도4를 참조하면서 설명한다. 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태에 대응하는 구성부에는 도면 중 같은 번호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다. 또, 테이블(2), 이동 기구(3)에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 도시를 생략한다. 도3에서는 본체(100)의 기판부(11)를 생략하고, 지지부(12)만을 도시한다.

제2 실시 형태의 스크라이브 장치(1')에서는 제1 실시 형태의 홀더(20)에 대신하여 서로 별도 부재를 이루는 제1 홀더 부분(20A)과 제2 홀더 부분(20B)을 구비한 홀더(20')를 이용한다. 제1 실시 형태의 홀더(20)와 마찬가지로, 제1 홀더 부분(20A)은 샤프트(23)에 의해 본체(10)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 제1 홀더 부분(20A)의 평판부에는 이 회전 중심 보다 우측에 판 스프링(50)이 부착되는 동시에, 우단부에는 로드 셀(15)에의 접촉부가 되는 나사(25)가 부착되어 있다. 또, 제1 홀더 부분(20A)의 평판부에는 상기 회전 중심 보다 좌측에 조절 나사(60)의 선단부가 관통하는 구멍(21a)이 형성되어 있다.

상기 제2 홀더 부분(20B)은 상부가 개구된 상자 형태를 이루고 있으며, 상기제1 홀더 부분(20A)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 상술하면, 제1 홀더 부분(20A)의 좌단부의 양측벽에는 한 쌍의 베어링(24)이 설치되어 있으며, 이들 베어링(24)에 상기 샤프트(23)와 평행을 이루는 샤프트(27)(회전축)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 샤프트(27)는 제2 홀더 부분(20B)의 양측벽을 관통하고, 이 양측벽에 고정되어 있다.

상기 제2 홀더 부분(20B)의 좌단부에 스크라이브 공구(30)가 부착되어 있다. 상기 제2 홀더 부분(20B)의 회전 중심(샤프트(27))과 스크라이브 공구(30) 사이의 위치에는 피에조 액츄에이터(40)가 배치되어 있다. 상술하면, 제2 홀더 부분(20B)의 저벽에는 오목부(28)(제2 홀더 부분의 받침부)가 형성되어 있으며, 이 오목부(28)에 피에조 액츄에이터(40)의 하단부가 끼워져 있다. 제1 홀더 부분(20A)의 평판부의 좌단부에는 나사(29)(제1 홀더 부분의 베어링)가 수직으로 나사 넣어져 있으며, 이 나사(29)의 하단부가 피에조 액츄에이터(40)의 상단부에 맞닿도록 되어 있다.

상기 제2 홀더 부분(20B)의 회전 중심(샤프트(27))으로부터 보아 피에조 액츄에이터(27)의 반대측, 즉 샤프트(23, 27) 사이에는 예압 기구(70)가 배치되어 있다. 이 예압 기구(70)는 제1 홀더 부분(20A)의 평판부에 수직으로 나사 속에 넣어진 예압 나사(71)(예압 부재)와, 이 예압 나사(71)의 하단부와 제2 홀더 부분(20B)의 후벽의 상면 사이에 개재된 접시 용수철(72)(탄성 부재)을 구비하고 있다.

상기 압박 나사(71)를 나사 조립함으로써, 접시 스프링(72)을 거쳐서 제2 홀더 부분(20B)에 도3 중 시계 회전 방향의 회전력이 생기고, 제2 홀더 부분(20B)이피에조 액츄에이터(40)를 제1 홀더 부분(20A)의 나사(29)에 압박한다. 이에 의해, 피에조 액츄에이터(40)는 안정된 진동을 출력할 수 있다. 예압 나사(71)의 나사 박음량을 조절함으로써 상기 예압을 조절할 수 있다. 접시 용수철(72)을 개재시킴으로써 피에조 액츄에이터(40)에의 예압을 미조정할 수 있지만, 이 접시 용수철(72)은 없어도 좋다. 또, 접수 용수철(72) 대신에 탄성 부재로서 강철구를 이용해도 좋다. 강철구에서도 수 미크론의 탄성이 가능하다.

본 실시 형태에서는 상기 제1 홀더 부분(20A), 제2 홀더 부분(20B)을 포함하는 회전계에 있어서, 제1 홀더 부분(20A)의 회전 중심 보다 좌측의 부위(스크라이브 공구, 보유 지지 기구(35) 등의 부속 부재를 포함한다)의 질량과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리와의 곱은 회전 중심 보다 우측의 부위(나사(25, 55) 등 부속 부재를 포함한다)의 질량과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리와의 곱과 거의 같게 되어 있다.

상기 구성의 스크라이브 장치(1')의 작용을 설명한다. 스크라이브 장치(1')가 공작물로부터 떨어져 있는 상태에서는 제1 홀더 부분(20A), 제2 홀더 부분(20B)을 포함하는 회전계는 판 스프링(50)의 탄성력에 의해 반시계 방향으로 회전력을 부여하고 있으며, 이것을 로드 셀(15)로 받아내고 있기 때문에, 정지 상태가 유지되고 있다.

다음에 이동 기구를 구동시켜 스크라이브 장치(1')를 하강시키고, 스크라이브 공구(30)의 첨단을 공작물의 모서리로부터 떨어진 위치에서 공작물의 상면 보다 미소량(예를 들어 수 미크론) 낮은 위치에 배치시킨다. 이 상태에서 스크라이브장치(1')를 이동시켜 스크라이브 공구(30)의 첨단을 공작물(W)의 상면에 얹히게 한다. 이 얹힌 상태에서는 스크라이브 공구(30)는 판 스프링(50)의 탄성력에 기인한 압박 하중으로 공작물(W)을 압박한다. 상기 스크라이브 공구(30)가 공작물(W)에 얹히기 전과 후에는 스크라이브 공구(30)가 본체(10)에 대하여 변위되고, 이에 따라, 판 스프링(50)의 탄성력이 약간 증대하지만, 판 스프링(50)의 탄성력만으로 기인한 압박 하중을 스크라이브 공구(30)에 부여할 수 있다. 로드 셀(15)로 검출한 하중에 상기 변위에 대응한 판 스프링(50)의 탄성력의 증대분을 계산에 넣음으로써, 정확히 압박 하중을 산출할 수 있다. 또한, 이 증대분은 미소하므로 무시해도 좋다.

상술한 상태에서, 이동 기구(3)를 구동시켜 스크라이브 장치(1)를 우측 방향(스크라이브 공구(30)의 경사 방향)으로 이동시키면서 피에조 액츄에이터(40)를 구동시켜 진동을 발생시키면, 이 진동은 제2 홀더 부분(20B)을 거쳐서 스크라이브 공구(30)에 전달된다. 이 결과, 스크라이브 공구(30)가 공작물(W)을 미소 간격을 두고 두드리고, 연속된 수직 크랙 즉, 스크라이브선을 형성한다. 상기 진동은 제1 홀더 부분(20A) 방향으로도 전달되지만, 제1 홀더 부분(20A)의 질량이 제2 홀더 부분(20B) 보다 크기 때문에 그 전달량은 작다.

상기 스크라이브 장치(1')의 다른 작용은 제1 실시 형태의 스크라이브 장치(1)와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

본 발명은 상기 실시 형태에 제약받지 않고, 여러 가지 형태를 채용 가능하다. 예를 들어, 제1 실시 형태의 홀더(20) 또는 제2 실시 형태의 제1 홀더부분(20A)에는 그 길이 방향에 따라 복수의 나사 구멍을 형성해 두고, 공작물(W)의 재질이나 두께에 따라서 판 스프링(50)의 고정점을 바꾸고, 이에 의해 스프링 정수를 변하도록 해도 좋다.

제1 실시 형태의 본체 및 홀더의 형상은 이 실시 형태에 제약되지 않고, 예를 들어 수평부와 기립부를 가져 L자형으로 하고, 본체의 기립부에 로드 셀을 설치하고, 홀더의 기립부에 맞닿음부를 설치해도 좋다. 제2 실시 형태의 본체 및 제1 홀더 부분에 대해서도 마찬가지이다.

제1 실시 형태에 있어서, 판 스프링(16) 및 피에조 액츄에이터를 홀더의 회전 중심에 가깝게 해도 좋다. 이 경우, 판 스프링(16)은 생략하는 것도 가능하다.

이동 기구는 테이블을 본체에 대하여 이동시키도록 해도 좋다.

본 발명의 스크라이브 장치는 비교적 두꺼운 공작물에 이용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공작물이 얇은 경우에도 명확한 새김선을 형성할 수 있다.

Claims

(a) 본체와,

(b) 본체에 회전 가능하게 지지된 홀더와,

(c) 홀더의 일단부에 부착된 스크라이브 공구와,

(d) 홀더에 설치되고, 홀더를 거쳐서 스크라이브 공구에 진동 에너지를 공급하는 진동 발생 부재와,

(e) 일단부가 홀더에 고정된 탄성체와,

(f) 본체에 설치되고, 탄성체를 눌러 휘어지게 함으로써 탄성체에 탄성력을 생기게 하고, 이에 의해, 홀더에 회전력을 부여하고, 더 나아가서는 스크라이브 공구에 공작물로 향하는 압박 하중을 부여하는 압박 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제1항에 있어서, 상기 본체와 상기 홀더에는 서로 대치하는 받침부가 각각 설치되고, 상기 진동 발생 부재는 이들 받침부 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제2항에 있어서, 상기 본체에는 상기 본체의 받침부로 이루어지는 보조 탄성 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제3항에 있어서, 상기 보조 탄성 부재가 판 스프링인 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제1항에 있어서, 상기 홀더는 상기 본체에 회전 가능하게 지지되는 제1 홀더 부분과, 이 제1 홀더 부분에 회전 가능하게 지지되는 제2 홀더 부분을 갖고, 상기 탄성체의 일단부는 상기 제1 홀더 부분에 고정되고, 상기 스크라이브 공구는 상기 제2 홀더 부분의 일단부에 부착되어 있으며, 상기 제1 홀더 부분과 제2 홀더 부분에는 서로 대치하는 받침부가 각각 설치되고, 이들 받침부 사이에 상기 진동 발생 부재가 설치되고, 이 진동 발생 부재의 진동 에너지를 제2 홀더 부분을 거쳐서 상기 스크라이브 공구에 공급하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 홀더 부분에는 예압 부재가 설치되고, 이 예압 부재는 상기 제2 홀더 부분이 제1 홀더 부분에 대한 회전의 중심으로부터 보아 상기 진동 발생 부재의 반대측에 배치되고, 상기 제2 홀더 부분에 회전력을 부여함으로써 상기 진동 발생 부재에 압축력이 되는 예압을 부여하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제1항에 있어서, 상기 압박 부재가 선단부의 돌출량을 조절 가능한 조절 나사에 의해 구성되고, 이 조절 나사의 선단부가 상기 탄성체에 닿는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제7항에 있어서, 상기 홀더에는 맞닿음부가 설치되고, 이 맞닿음부는 상기 홀더가 본체에 대한 회전의 중심으로부터 보아 상기 스크라이브 공구의 반대측에 배치되고, 상기 본체에는 이 맞닿음부로부터의 하중을 검출하는 하중 검출 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제1항에 있어서, 상기 홀더가 본체에 대한 회전의 중심을 기준으로 하여, 상기 홀더를 포함하는 회전계의 한 쪽측의 질량과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리와의 곱이 다른 쪽측의 질량과 그 중심의 회전 중심으로부터의 거리와의 곱과 거의 같은 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성체가 판 스프링인 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.