KR20080091851A

KR20080091851A - 판상 재료의 가공면의 결정 방법, 가공 방법 및 가공면을 결정하는 장치 그리고 평면 가공 장치

Info

Publication number: KR20080091851A
Application number: KR1020087021844A
Authority: KR
Inventors: 고이치 나카시마; 노부요시 고마치
Original assignee: 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-10-14
Also published as: EP2000870A2; TW200800805A; CN101395548A; CN101395548B; WO2007105417A1; EP2000870A4; EP2000870A9; TWI342868B; US7991501B2; US20090055009A1; JP4965554B2; JPWO2007105417A1; EP2000870B1; KR100990343B1

Abstract

판상 재료를 균일한 두께로 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공을 실시하는 표면 가공 방법으로서, 정반 상에 판상 재료를 탑재하고, 그 판상 재료의 평면 방향의 좌표축을 X, Y, 높이 방향의 좌표축을 Z 로 하고, 그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면 S 와의 거리 (높이) Zm, n 으로 하여 측정의 Z 방향의 원점을 포함하는 XY 평면을 가상함과 함께, 임의의 XY 평면 위치에 있어서의 상기 원점으로부터의 판상 재료의 판두께 중심면의 Z 방향의 거리 (높이) 를 측정하고, 이에 의해 얻어진 높이 데이터의 최대값과 최소값의 차이가 최소가 되도록 판상 재료를 경사지게 하여 절삭하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 표면 가공 방법. 2∼3 차원적으로 변형 및, 또는 판두께의 편차를 갖는 판상 재료로부터 평탄하고 또한 균일한 두께의 판상 재료를 얻고자 하는 것으로서, 가공 여유분이 가장 적고, 평탄하고 또한 균일한 두께의 판상 재료를 얻기 위한 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등에 의한 표면 가공시의 판상 재료의 가공면의 결정 방법 및 그를 위한 장치를 제공한다.

Description

판상 재료의 가공면의 결정 방법, 가공 방법 및 가공면을 결정하는 장치 그리고 평면 가공 장치{METHOD FOR DETERMINING MACHINING PLANE OF PLANAR MATERIAL, MACHINING METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING MACHINING PLANE AND FLAT SURFACE MACHINING DEVICE}

본 발명은, 판상 재료로부터 평탄하고 또한 균일한 두께의 판을 얻기 위한 표면 가공에 있어서의 판상 재료의 가공면의 결정 방법, 가공 방법 및 가공면을 결정하는 장치 그리고 평면 가공 장치에 관한 것이다.

스퍼터링 타겟 등의 세라믹스제 소결판이나 압연 또는 단조한 금속판은, 제조 공정 중에 열적 또는 가공에 의해 일그러져 변형을 수반하는 것이 대부분이다. 또한 경우에 따라서는 장소에 따라 판두께의 편차가 발생하는 경우가 있다. 이와 같이 3 차원적인 변형을 수반한 판상 재료로부터 평탄하고 또한 균일한 두께의 판을 얻기 위해서는, 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공이 실시되고 있다.

종래, 이와 같은 변형을 갖는 재료는, 작업자가 그대로 가공기에 세팅하여 상기 가공을 실시하거나, 또는 작업자가 개개의 판상 재료의 변형을 사전에 스트레이트 에지 등으로 개략 측정하고, 가공기에 그것을 세팅하는 단계에서 스페이서를 넣어 평탄성을 만들어내고 있었다. 그러나, 이와 같은 경우, 작업자가 감에 의지하여 실시되고 있는 것이 현재의 상황이다.

작업자가 감에 의지하여, 예를 들어 연삭 가공하는 경우에는, 비록 숙련된 자라도 평면을 만들어내기 위해, 필요 이상으로 연삭할 필요가 있다. 그렇게 하지 않으면, 평탄성이나 균일 두께의 정밀도를 유지할 수 없기 때문이다. 따라서, 재료 자체의 가공 여유분을 크게 설정할 필요가 있어, 이것이 수율 저하의 원인이 되고 있었다. 또, 당연히 가공 기계의 가동 시간의 증가로 이어지고 있었다.

종래의 기술로는, 휨을 포함하는 판상 워크 각각이 갖는 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 장치 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조), 휨을 갖는 측정 장치로서, 측정 기준부, 측정부, 전기 신호로 변환되는 변위 측정기, 휨량 표시부, 제어부로 이루어지는 기판의 휨 측정 장치 (예를 들어, 특허 문헌 2 참조), 세라믹스 재료 분말을 가압하여 성형하고, 그 표면에 광선을 조사하고, 반사광을 받아 표면 상태를 측정하는 세라믹스 제품의 제조 방법 (예를 들어, 특허 문헌 3 참조), 계단상부 (階段狀部) 를 형성한 치수 측정 세라믹스 게이지 (예를 들어, 특허 문헌 4 참조), 평탄도를 측정하는 하향 측정기, 플레이트 지지 핀, 상하동 액추에이터, 압력 조정부로 이루어지는 플레이트 평탄도 측정 장치 (예를 들어, 특허 문헌 5 참조), 적외선 서모그래피에 의해 세라믹스 기판의 형상 부정 (不整) 을 측정하는 방법 (예를 들어, 특허 문헌 6 참조) 이 있다.

그러나, 이들은 평탄성 측정, 변위 측정 또는 형상 부정을 측정하기 위한 방 법 또는 장치로서, 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공 등의 표면 가공을 실시할 때의 수율 향상을 노린다는 발상은 존재하지 않는다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평6-66549호

특허 문헌 2 : 일본 특허공보 소59-36202호

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 소63-173607호

특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 평7-128002호

특허 문헌 5 : 일본 특허 제3418819호

특허 문헌 6 : 일본 특허 제3183935호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 스퍼터링 타겟 등의 세라믹스제 소결판이나 압연 또는 단조한 금속판은, 제조 공정 중에 열적 또는 가공에 의해 일그러져 많게는 2∼3 차원적 변형 및, 또는 판두께의 편차를 수반하는데, 이와 같이 2∼3 차원적으로 변형 및, 또는 판두께의 편차를 갖는 판상 재료로부터 평탄하고 또한 균일한 두께의 판상 재료를 얻고자 하는 것으로서, 가공 여유분이 가장 적고, 평탄하고 또한 균일한 두께의 판상 재료를 얻기 위한 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등에 의한 표면 가공시의 판상 재료의 가공면의 결정 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, 판상 재료의 상하의 표면 각각의 규준 평면으로부터의 거리 (높이) 를 측정하여 얻어진 데이터에 기초하여, 제 1 방법으로서 두께 방향의 중심점으로 이루어지는 면을 구하고, 이 중심점으로 이루어지는 면까지의 규준 평면으로부터의 거리 (높이) 를, 그 판상 재료와 규준 평면의 상대적인 위치 관계 (기울기) 를 일정 범위에서 바꾸어 측정하고, 얻어진 높이 데이터의 최대값과 최소값의 차이가 최소가 되도록 판상 재료의 기울기를 조정하여 표면 가공함으로써, 양호한 수율로, 평탄하고 또한 균일한 두께의 판상 재료를 얻을 수 있다는 식견을 얻었다.

본 발명은, 이 식견에 기초하여,

1) 판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정 방법으로서,

측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재하고, XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하고, 그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분 (線分) 의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면과의 거리 (높이) Zm, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존하고, 전체 좌표점에 대해 Zm, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무 조작도 가하지 않았을 때의 차이 H(0.0, 0.0) 으로 하고, 다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고, 그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판두께 중심면까지의 거리 (높이) (Zm, n)B, C 를 계산하고, 그 (Zm, n)B, C 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H(B, C) 를 계산함과 함께, 이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하여, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H(B, C) 의 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법을 제공한다. 이상은, 본원 발명의 중심적인 발명의 하나이다.

또, 본원 발명은, 제 2 방법으로서,

2) 판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정 방법으로서,

측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재하고, XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하고, 그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면의 거리 (높이) 를 각각 S1m, n, S2m, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존하고, 전체 좌표점에 대해 S1m, n 및 S2m, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이를 각각 H1(0.0, 0.0), H2(0.0, 0.0) 으로 하고, 다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고, 그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면 각각까지의 거리 (높이) (S1m, n)B, C, (S2m, n)B, C 를 계산하고, 그 (S1m, n)B, C 및 (S2m, n)B, C 각각의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H1(B, C) 및 H2(B, C) 를 계산함과 함께, 이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하여, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H1(B, C) 및 H2(B, C) 의 합계가 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법을 제공한다. 이상은, 본원 발명의 중심적인 발명의 하나이다.

또, 본원 발명은,

3) 판상 재료의 위의 표면보다 위의 Z=h 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD 와 판상 재료의 위의 표면의 거리 (높이) S1m, n 과, 판상 재료의 아래의 표면보다 아래의 Z=l 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD' 와 판상 재료의 아래의 표면의 거리 (높이) S2m, n 을 측정하고, Tm, n=h-l-S1m, n-S2m, n 으로부터 계산되는 판상 재료의 두께 Tm, n 을 얻는 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면의 결정 방법을 제공한다. 이것은, 상기 1) 또는 2) 의 발명에 있어서, 판상 재료의 두께 Tm, n 을 얻기 위한 바람직하고 또한 구체적인 계산 방법을 나타내는 것이다. 그러나, 다른 계산 방법의 사용을 방해하는 것은 아니다.

또, 본원 발명은,

4) 상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 상기 1)∼3) 중 어느 하나에서 결정된 최소 가공 여유분과 평행한 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 이 되는 좌표점에 대응하는 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면 상의 점을, 정반에 접하는 점으로서 세팅하는 것을 특징으로 하는 상기 1)∼3) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면의 결정 방법을 제공한다.

이것은, 상기 1)∼3) 의 발명에 있어서, 판상 재료를 반전시키고, 가공 기계의 정반에 얹어 세팅하기 위한 바람직하고 또한 구체적인 조건을 나타내는 것이다. 이 정반에 대한 세팅은, 최종 가공면을 결정할 때의 기준이 되는 것인데, 다른 조건의 사용을 방해하는 것은 아니다.

5) 상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면의 네 모서리의 거리 (높이) 의 측정값으로부터, 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 을 감산한 값을, 가공 기계에 판상 재료를 얹을 때 네 모서리에 넣는 스페이서의 두께로 하는 것을 특징으로 하는 상기 1)∼4) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면의 결정 방법을 제공한다.

이것은, 상기 1)∼4) 의 발명에 있어서, 가공 기계에 스페이서를 세팅하기 위한 바람직하고 또한 구체적인 계산 방법을 나타내는 것이다. 이 스페이서는 판상 재료의 가공 여유분을 결정하는 중요한 역할을 담당한다. 그러나, 다른 계산 방법의 사용을 방해하는 것은 아니다.

또, 본원 발명은,

6) 판상 재료의 좌표축 X 방향 및 Y 방향 모두 20㎜ 이하의 간격의 위치에서 Z 방향의 거리 (높이) 를 측정하는 것을 특징으로 하는 상기 1)∼5) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면의 결정 방법,

7) 판상 재료와의 거리 (높이) 를 레이저식 거리 센서 또는 접촉식 거리 센서로 측정하는 것을 특징으로 하는 상기 1)∼6) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면의 결정 방법,

8) 상기 데이터에 기초하여, 판상 재료의 가공면을 정반에 대해 소정의 위치로 하기 위해, NC 제어 가능한 가공 기계의 2 축 경전식 (傾轉式) 가공 테이블의 기울기를 조정하는 것을 특징으로 하는 상기 1)∼7) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면의 결정 방법을 제공한다. 이들 조건은 바람직한 부대적 조건을 나타내는 것이다.

또, 본원 발명은,

9) 상기 1)∼8) 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 판상 재료의 가공면을 결정하고, 이것에 기초하여, 판상 재료로부터 균일한 두께의 판을 잘라내기 위해 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공 방법,

10) 상기 1)∼8) 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 판상 재료의 가공면을 결정하고, 이것에 기초하여, 판상 재료의 편면을 평면 연삭하고, 그 후 추가로 이것을 반전시켜 정반에 얹고, 이면을 가공하는 것을 특징으로 하는 가공 방법,

11) 판상 재료를 측정 장치를 겸하는 가공 기계의 정반에 접착 또는 전자 흡착 등에 의해 고정시키고, 상기 1)∼7) 의 방법에 의해 측정하여 최적 경사 조건을 결정 후, 재료를 반전시키지 않고, 가공 기계의 정반의 2 축 경사 기구를 사용하여 정반을 최적 경사 조건에서 얻어진 평면에 평행하게 경사지게 하고, 그 상태에서 가공하는 가공 방법

을 제공한다. 이들 조건은 바람직한 부대적 조건을 나타내는 것이다.

또, 본 발명은,

12) 판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정하기 위한 장치로서, 측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재하고, XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하기 위한 시스템, 그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면과의 거리 (높이) Zm, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존하기 위한 동 시스템, 전체 좌표점에 대해 Zm, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이 H(0.0, 0.0) 으로 하기 위한 동 시스템, 다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고, 그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판두께 중심면까지의 거리 (높이) (Zm, n)B, C 를 계산하고, 그 (Zm, n)B, C 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H(B, C) 를 계산함과 함께, 이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하는 동 시스템을 구비하고, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H(B, C) 의 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치를 제공한다. 이상은, 본원 발명의 중심적인 발명의 하나이다.

또, 본 발명은,

13) 판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정하기 위한 장치로서, 측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재하고, XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하기 위한 시스템, 그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면의 거리 (높이) 를 각각 S1m, n, S2m, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존하기 위한 동 시스템, 전체 좌표점에 대해 S1m, n 및 S2m, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이를 각각 H1(0.0, 0.0), H2(0.0, 0.0) 으로 하기 위한 동 시스템, 다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고, 그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면 각각까지의 거리 (높이) (S1m, n)B, C, (S2m, n)B, C 를 계산하고, 그 (S1m, n)B, C 및 (S2m, n)B, C 각각의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H1(B, C) 및 H2(B, C) 를 계산함과 함께, 이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하는 동 시스템을 구비하고, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H1(B, C) 및 H2(B, C) 의 합계가 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치를 제공한다. 이상은, 본원 발명의 중심적인 발명의 하나이다.

또, 본 발명은,

14) 판상 재료의 위의 표면보다 위의 Z=h 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD 와 판상 재료의 위의 표면의 거리 (높이) S1m, n 과, 판상 재료의 아래의 표면보다 아래의 Z=l 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD' 와 판상 재료의 아래의 표면의 거리 (높이) S2m, n 을 측정하고, Tm, n=h-l-S1m, n-S2m, n 으로부터 계산되는 판상 재료의 두께 Tm, n 을 얻는 것을 특징으로 하는 상기 12 또는 13 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치를 제공한다. 이것은, 상기 12) 또는 13) 의 발명에 있어서, 판상 재료의 두께 Tm, n 을 얻기 위한 바람직하고 또한 구체적인 계산 시스템을 나타내는 것이다.

또, 본 발명은,

15) 상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 상기 12∼14 에서 결정된 최소 가공 여유분과 평행한 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 이 되는 좌표점에 대응하는 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면 상의 점을, 정반에 접하는 점으로서 세팅하는 것을 특징으로 하는 상기 12)∼14) 에 기재된 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치를 제공한다. 이 정반에 대한 세팅은, 최종 가공면을 결정할 때의 기준이 되는 것인데, 다른 조건의 사용을 방해하는 것은 아니다.

또, 본 발명은,

16) 상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면의 네 모서리의 거리 (높이) 의 측정값으로부터, 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 을 감산한 값을, 가공 기계에 판상 재료를 얹을 때 네 모서리에 넣는 스페이서의 두께로 하는 것을 특징으로 하는 상기 12)∼15) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면의 결정하는 장치를 제공한다. 이 스페이서는 판상 재료의 가공 여유분을 결정하는 중요한 역할을 담당하는 시스템인데, 다른 시스템의 사용을 방해하는 것은 아니다.

또, 본 발명은,

17) 판상 재료로부터 균일한 두께의 판을 잘라내기 위한 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 12)∼16) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면을 결정하기 위한 장치,

18) 판상 재료의 편면을 평면 연삭한 후, 다시 반전시켜 정반에 얹고, 이면을 가공하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 12)∼17) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치,

19) 판상 재료의 좌표축 X 방향 및 Y 방향 모두 20㎜ 이하의 간격의 위치에서 Z 방향의 거리 (높이) 를 측정하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 12)∼18) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치를 제공한다. 이들 조건은 바람직한 부대적 조건을 나타내는 것이다.

또, 본 발명은,

20) 판상 재료와의 거리 (높이) 를 레이저식 거리 센서 또는 접촉식 거리 센서로 측정하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 12)∼19) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치,

21) 상기 데이터에 기초하여, 판상 재료의 가공면을 정반에 대해 소정의 위치로 하기 위해, NC 제어 가능한 가공 기계의 2 축 경전식 가공 테이블의 기울기를 조정하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 12)∼20) 중 어느 하나에 기재된 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치,

22) 상기 12)∼21) 에 기재된 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 평면 연삭반, 프라이스반, 방전 가공기 등의 평면 가공 장치를 제공한다. 이들 조건은 바람직한 부대적 조건을 나타내는 것이다.

발명의 효과

상기에 나타내는 바와 같이, 본 발명은, 2, 3 차원의 복잡한 변형을 갖는 판상 재료로부터 최소의 가공 여유분으로 제품을 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공에 의한 표면 가공에 의해, 평탄하고 균일 두께의 판상 재료를 얻을 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 즉, 보다 구체적으로는, 결정된 두께의 제품을 제조하는 경우, 재료의 가공 전 두께에 갖게 하는 여유를 작게 하는 것이 가능하고, 종래의 방법보다 기계 가공 여유분을 작게 설정할 수 있어 수율 향상과 가공 시간의 단축이 가능해진다.

또, 변형이 있는 재료로부터 두께 지정이 없는 재료를 기계 가공에 의해 제조하는 경우, 종래 기술 제품의 두께를 두껍게 할 수 있다. 또한, 가공 기계의 테이블에 재료를 세팅할 때의 시행 착오가 불필요해져, 숙련자가 아니어도 용이하게 최소 가공 여유분으로 가공이 가능하다. 이상과 같이, 본 발명은 현저한 효과를 갖는다.

도 1 은 측정 장치의 센서의 위치를 높이 방향의 원점으로 하고, 재료 (S) 의 임의의 평면 위치 (Xm, Yn) 까지의 높이 (Zm, n) 을 측정하는 경우의 설명도이다.

도 2 는 재료 (S) 와 동일한 크기의 평면 (ABCD) 를 컴퓨터 내에 가상적으로 구성하고, 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시키고, 단 C 만을 소정의 높이로 이동한 경우의 설명도이다.

도 3 은 재료 (S) 와 동일한 크기의 평면 (ABCD) 를 컴퓨터 내에 가상적으로 구성하고, 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시키고, 단 B, C 를 소정의 높이로 이동한 경우의 설명도이다.

도 4 는 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면과의 거리 (높이) 또는 가상 평면 ABCD 혹은 가상 평면 ABCD' 와의 좌표 (Xm, Yn) 또는 좌표 (X'm, Y'n) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면의 거리 (높이) 의 측정에 의해, 최소 가공면으로 결정하는 가공면 결정 시스템의 설명 도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

다음으로, 본 발명을 필요에 따라 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 단, 이하의 설명은 어디까지나 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 일례를 나타내는 것으로, 본 발명은 이들에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상에 입각하는 변형, 다른 구조 또는 구성은 당연히 본 발명에 포함되는 것이다.

가상 평면으로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면과의 거리 (높이) 를 측정하는지 또는 가상 평면으로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면의 거리 (높이) 를 측정하는지의 상이는 있지만, 다른 조작은 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 1∼도 4 에 따라 이것을 설명한다.

세라믹스의 소결판이나 압연 또는 단조한 금속판과 같이, 2, 3 차원의 복잡한 변형을 갖는 판상 재료를, 덜컥거림이 없도록 일정한 평탄도를 가지며, 소정의 피치를 갖는 격자상의 정반 상에 둔다. 재료의 평면 방향의 좌표축을 X, Y 로 하고, 판상 재료 상면 방향의 높이 방향의 좌표축을 Z, 하면 방향의 좌표축을 Z' 로 둔다.

정반 상하에는, 정반으로부터 일정한 높이를 유지하고, 정반의 XY 방향으로 평행하게 이동이 가능한 레이저 거리 측정 장치 등의 측정 장치를 설치한다. 이 센서의 Z 축, Z' 축 원점이 움직이는 정반에 평행한 면을 평면 P, P' 로 한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 측정 장치의 센서의 위치를 높이 방향의 원점으로 하고, 재료의 임의의 평면 위치 (X, Y) 까지의 높이 (S1), (S2) 를 측정한다. 측정의 X, Y 좌표점은 제품의 변형 상황에 따라 변경할 필요가 있는데, 예를 들어 X 방향, Y 방향 모두 20㎜ 피치로 한다.

판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면을 결정할 때, 예를 들어 먼저 도 4 에 나타내는 바와 같이, 측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재한다.

그리고, XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하고, 그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면과의 거리 (높이) Zm, n 으로 한다.

좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존한다. 그리고, 전체 좌표점에 대해 Zm, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이 H(0.0, 0.0) 으로 한다.

다음으로, Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고, 그 경 사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판두께 중심면까지의 거리 (높이) (Zm, n)B, C 를 계산하고, 그 (Zm, n)B, C 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H(B, C) 를 계산한다.

이것을, 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하여, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H(B, C) 의 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것이다.

또, 판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위해, 다음의 수법을 실시할 수 있다. 즉, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재한다.

다음으로, XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하고, 그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면의 거리 (높이) 를 각각 S1m, n, S2m, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존한다.

전체 좌표점에 대해 S1m, n 및 S2m, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이를 각각 H1(0.0, 0.0), H2(0.0, 0.0) 으로 한다.

다음으로, Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동 시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고, 그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면 각각까지의 거리 (높이) (S1m, n)B, C, (S2m, n)B, C 를 계산하고, 그 (S1m, n)B, C 및 (S2m, n)B, C 각각의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H1(B, C) 및 H2(B, C) 를 계산한다.

이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하여, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H1(B, C) 및 H2(B, C) 의 합계가 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것이다.

높이 측정 방법은, 레이저식 거리 센서, 접촉식 거리 센서 등 적당한 방법을 사용할 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 높이 (Z 좌표) 는, 측정 장치의 센서가 이동하는 평면 P 의 좌표 (X, Y) 로부터의 수선 (垂線) 이 재료 (S) 표면에 도달할 때까지의 거리이다.

X, Y 좌표의 위치 결정 정밀도와 Z 좌표의 측정 정밀도는, 재료 (S) 의 기계 가공 여유분의 삭감 요구도에 따라 결정한다. 예를 들어 귀금속과 같이 고가의 재료에서는, 본 장치의 측정 정밀도를 높임으로써, 재료로부터 제품판을 깎아낼 때의 수율 향상을 도모하는 것이 유효한데, 철강과 같은 저가의 재료에서는 정밀도는 낮아도 된다.

또, 세라믹스와 같이 가공 시간이 걸리는 경우에는, 본 장치의 정밀도를 높여 가공 여유분을 삭감하고, 가공 시간을 단축하는 것이 유효한데, 절삭성이 양호한 금속 재료와 같이 가공 시간이 문제가 되지 않는 경우에는 측정 정밀도가 낮아 도 된다.

재료의 크기에 따라 (X0, Y0)∼(Xx, Yy : 최종의 좌표) 까지의 높이 (Z0, 0∼Zx, y) 를 모두 측정한다. 전체 측정 결과를 표 형식 등 데이터 정리하기 쉬운 형태로 컴퓨터의 기록 장치에 일단 보존할 수 있다.

먼저, 측정 장치의 Z 방향의 원점, 즉 높이 H 의 평면 S 를 가상한다. 각 측정점의 높이는 이 가상면으로부터의 높이라고 할 수 있다.

높이 데이터의 최대값 (Zmax) 과 최소값 (Zmin) 의 차이가 현재의 가공 여유분이다. 왜냐하면, 현재 상태에서 재료 (S) 를 가공기의 테이블에 세팅하면, 가공기의 도구 (刀具) 는 높이의 최소점 (Zmin) 으로부터 접하기 시작하고, 가공의 진행과 함께 최고점 (Zmax) 에 도달한 시점에서, 재료 (S) 가 평면이 되기 때문이다.

따라서, 재료를 가장 적은 가공 여유분으로 가공할 수 있도록 하기 위해서는, 높이 (Zmin) 와 (Zmax) 의 차이의 절대값이 최소가 되도록 재료 (S) 를 경사지게 하면 된다.

그러나, 재료에는 원래 변형이 있기 때문에, 이것을 기울였을 때의 높이의 변화를 계산하는 것은 약간 번잡하다. 그래서, 재료 (S) 를 기울이는 대신에, 평면 P 를 기울여서 높이를 재계산시킬 수 있다.

컴퓨터로 평면 P 를 기울이는 방법에는 여러 가지가 있지만, 실제에 준거하여, 또한 계산이 용이하고 계산 결과를 직접 스페이서의 두께에 반영할 수 있기 때문에, 다음의 방법을 채용하였다. 평면 P 상에 있고, 재료 (S) 와 동일한 크기 의 평면 (ABCD) 를 컴퓨터 내에 가상적으로 구성한다. 이 때, 평면 ABCD 내의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 재료의 좌표 (Xm, Yn) 까지의 높이 (Zm, n) 은 최초에 측정한 높이이다.

평면 ABCD 의 좌표 (m, n) 의 높이를 (Zm, n)/0.0, 0.0 으로 표현한다. 0.0, 0.0 은 측정값에 아무것도 조작을 가하고 있지 않은 것, 즉 평면 (ABCD) 가 기울어져 있지 않은 것을 나타낸다.

측정한 전체 좌표점에 대해 Z(m, n)0.0, 0.0 의 최대값 (Zm, n)0.0, 0.0max 와 최소값 (Zm, n)0.0, 0.0min 을 찾아내고, 그 차이 H0.0, 0.0 을 다음 식과 같이 하여 계산한다.

H0.0, 0.0=(Zm, n)0.0, 0.0max-(Zm, n)0.0, 0.0min.

다음으로, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시키고, 단 B, C 를 소정의 높이 (예를 들어 0.1㎜ 피치) 에서 Z 축 방법으로 소정의 범위에서 순차 상하 (예를 들어 ±3.0㎜) 한다. 도 2 는, 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시키고, 단 C 만을 소정의 높이로 이동한 경우, 도 3 은, 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시키고, 단 B, C 를 소정의 높이로 이동한 경우이다.

단 D 는 ABC 가 결정되면 자동적으로 결정된다. 예를 들어, 먼저 B 를 -3.0㎜, C 를 -3.0㎜ 로 한 경우의, 평면 ABCD 의 각 좌표로부터 재료의 대응하는 좌표점까지의 거리를 계산하고, 새로운 높이 (Zm, n)-3.0, -3.0 으로 한다. -3.0, -3.0 은 B 점이 원점으로부터 3.0㎜ 내려가고, C 점도 원점으로부터 3.0㎜ 내려가 있는 것을 나타낸다.

이 조작을 전체 측정점에 대해 실시하고, Z(m, n)-3.0, -3.0 의 최대값 (Zm, n)-3.0, -3.0max 와 최소값 (Zm, n)-3.0, -3.0min 을 찾아내고, 그 차이 H-3.0, -3.0 을 다음 식에 기초하여 계산한다. H(-3.0, -3.0)=(Zm, n)-3.0, -3.0max-(Zm, n)-3.0, -3.0min.

다음으로, C 를 -2.9㎜ 로 하여 동일한 조작을 반복하여 H(-3.0, -2.9) 를 구한다. 동일하게 C 를 0.1㎜ 씩 늘리고, 대응하는 H(-3.0, C) (C=-2.9, H-2.8, H-2.7……H0……H+3.0) 을 모두 구한다.

이 조작이 종료되면, B 를 -2.9 로 하고, C 를 -3.0∼+3.0 까지 늘리면서 동일한 조작을 반복하여 H(-2.9, C) 를 모두 구한다. 또한, B 를 -2.8, -2.7, -2.6……0……+3.0 으로 하고, 그들에 대응하는 H(B, C) 를 모두 구한다. 이 예에서는, B 가 60 가지, C 가 60 가지이므로, H(B, C) 는 60×60=3,600 가지이다.

이 3,600 가지의, H 중에서 가장 작은 값을 나타내는 H(B, C) 즉 H(B, C)min 의 조합이, 이 재료에 대한 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이 된다.

또한, 평면 ABCD 로부터 재료 표면까지의 거리는, 평면의 경사에 의해 좌표가 어긋나기 때문에, 정확을 기하기 위해서는 각도분의 보정이 필요한데, 재료의 길이에 대해 경사량이 작기 때문에 실행면에서는 무시해도 상관없다.

다음으로, 이 H(B, C)min 중의 측정점 중에서, 평면 ABCD 로부터 재료까지의 높이 Z 가 가장 작은 값의 측정점, Zmin/H(B, C)min 을 찾아낸다. 실제로 가공하는 경우에는, 재료를 상하 반전하여 가공 기계의 정반에 세팅하므로, 이 점이 정반에 접하는 유일한 점이다. 단, Zmin/H(B, C)min 이 되는 점이 복수 있는 경 우에는, 모든 점이 정반에 접하게 된다.

다음으로, 재료의 네 모서리의 측정점의 H(B, C)min 에 있어서의 높이 Z(X0, Yo), Z(Xx, Y0), Z(X0, Yy), Z(Xx, Yy) 로부터 Zmin/H(B, C)min 을 감산한다. 이에 의해 얻어진 값이 재료를 가공 기계에 세팅할 때, 네 모서리 아래에 넣는 스페이서의 두께가 된다.

실제로는, 센서가 상부에 있으므로, 재료를 가공 기계에 얹는 경우에 상하가 반전된다. 그 때, 재료의 두께가 장소에 따라 편차가 있으면, 상기 서술한 방법에 의해 결정된 스페이서의 높이가 반드시 최적 표면을 실현할 수 있다고는 할 수 없는데, 본 예와 같이 재료의 두께 편차를 무시할 수 있을만큼 작은 경우에는, 보정은 불필요하다.

재료의 두께 편차가 문제가 되는 경우에는, 미리 4 모서리의 두께를 측정해 두고, 그 평균값 Ave.(X0Y0, XZY0, X0YZ, XZYZ) 를 계산하고, 이 평균값과 각 모서리의 두께의 차이를 스페이서 높이에 가감함으로써, 실용 상의 최적 표면을 간편하고 쉽게 결정할 수 있다.

평면 연삭반, 정면 프라이스반 등의 평면 가공기의 테이블에 재료를 측정시와 표리 반전하고, 또한 스페이서를 소정의 네 모서리 아래에 깐 상태에서 고정시킨다. 이 상태에서 가공을 실시하면, 가공 여유분이 가장 적은 상태에서 절삭 후의 남은 부분이 없는 평면을 얻는 것이 가능하다.

또한, 가공기에 XY 2 축이 가동이고, 가동에 의한 평면의 경사를 설정할 수 있는 장치를 형성하고, 이 장치에서 계산한 최적 표면을 XY 평면에서 Z 축 방향으 로 대칭으로 한 표면을 실현하는 경사를 형성함으로써, 스페이서 없이 최적 표면을 실현하는 것이 가능하다. 단, 이 경우, 4 모서리에는 덜컥거림을 방지하기 위해, 평면 ABCD 가 수평일 때, 즉 최초 측정시의 상태에서의 재료의 4 모서리의 높이의 차이를 보정하기 위한 스페이서를 넣는 것이 바람직하다.

이 스페이서의 높이는, 최초 측정시의 평면 ABCD 로부터 재료의 네 모서리의 측정점까지의 높이로부터, 가장 높이가 작은 장소의 측정점의 높이를 감산한 값과 동등하다.

컴퓨터로 측정한 Z 방향의 원점을 포함하는 면을 가상함과 함께, 높이 데이터의 최대값 Z_max 와 최소값 Z_min 의 차이의 절대값을 구한다.

가상 평면의 높이는 이하의 식에 의해 산출할 수 있다. 단, 소결체를 기울이는 것에 의한 X, Y 방향에 대한 위치 어긋남은, 워크의 크기로부터 무시할 수 있는 것으로 하고, 가상 평면의 격자점은, Z 좌표축은 하기에 의해 구한다.

Z=Z1/(n-1)*i+Z2/(m-1)*j

단, n 은 X 방향 측정점의 수, m 은 Y 방향 측정점의 수, i, j 는 각각 0 점으로부터의 측정 순서를 나타낸다.

이상에 의해, 컴퓨터 상에서 판상 재료를 경사지게 함과 함께, 이 데이터에 기초하여 정반과 판상 재료 사이에 스페이서를 넣고, 판상 재료의 기울기를 조정할 수 있다. 또, 이 데이터에 기초하여, NC 제어 가능한 가공 기계의 2 축 경전식 가공 테이블의 기울기를 조정하는 것이 가능하다.

이와 같이 하여 2, 3 차원의 복잡한 변형을 갖는 판상 재료로부터, 최소의 가공 여유분으로 제품을 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 표면 가공을 실시할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 판상 재료의 편면을 평면 연삭한 후, 뒤집어서 정반에 얹고, 이면을 가공할 수 있다.

본 발명의 판상 재료의 표면 가공 방법은, 2, 3 차원의 복잡한 변형을 갖는 판상 재료로부터 최소의 가공 여유분으로 제품을 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공에 의한 표면 가공에 의해 평탄하고 균일 두께의 판상 재료를 얻을 수 있다.

즉, 결정된 두께의 제품을 제조하는 경우, 재료의 가공 전 두께에 갖게 하는 여유를 작게 하는 것이 가능하고, 종래의 방법보다 기계 가공 여유분을 작게 설정할 수 있고, 수율 향상과 가공 시간의 단축이 가능해진다.

또, 변형이 있는 재료로부터 두께 지정이 없는 재료를 기계 가공에 의해 제조하는 경우, 종래 기술 제품의 두께를 두껍게 할 수 있다.

또한, 가공 기계의 테이블에 재료를 세팅할 때의 시행 착오가 불필요해져, 숙련자가 아니어도 용이하게 최소 가공 여유분으로 가공이 가능하다.

이상으로부터, 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공에 의한 표면 가공에 의해, 최소의 가공 여유분으로 평탄하고 또한 균일 두께의 판상 재료를 얻을 수 있기 때문에, 비교적 고가의 스퍼터링 타겟 등의 제조에 바람직하다.

Claims

판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정 방법으로서,

측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재하고,

XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하고,

그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면과의 거리 (높이) Zm, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존하고,

전체 좌표점에 대해 Zm, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이 H(0.0, 0.0) 으로 하고,

다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고,

그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부 터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판두께 중심면까지의 거리 (높이) (Zm, n)B, C 를 계산하고, 그 (Zm, n)B, C 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H(B, C) 를 계산함과 함께,

이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하여, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H(B, C) 의 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법.
판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정 방법으로서,

측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재하고,

XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하고,

그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면의 거리 (높이) 를 각각 S1m, n, S2m, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존하고,

전체 좌표점에 대해 S1m, n 및 S2m, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이를 각각 H1(0.0, 0.0), H2(0.0, 0.0) 으로 하고,

다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고,

그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면 각각까지의 거리 (높이) (S1m, n)B, C, (S2m, n)B, C 를 계산하고, 그 (S1m, n)B, C 및 (S2m, n)B, C 각각의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H1(B, C) 및 H2(B, C) 를 계산함과 함께,

이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하여, 모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H1(B, C) 및 H2(B, C) 의 합계가 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

판상 재료의 위의 표면보다 위의 Z=h 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD 와 판상 재료의 위의 표면의 거리 (높이) S1m, n 과, 판상 재료의 아래의 표면보다 아래의 Z=l 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD' 와 판상 재료의 아래의 표면의 거리 (높이) S2m, n 을 측정하고, Tm, n=h-l-S1m, n-S2m, n 으로부터 계산되는 판상 재료의 두께 Tm, n 을 얻는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면 의 결정 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에서 결정된 최소 가공 여유분과 평행한 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 이 되는 좌표점에 대응하는 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면 상의 점을, 정반에 접하는 점으로서 세팅하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면의 네 모서리의 거리 (높이) 의 측정값으로부터, 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 을 감산한 값을, 가공 기계에 판상 재료를 얹을 때 네 모서리에 넣는 스페이서의 두께로 하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

판상 재료의 좌표축 X 방향 및 Y 방향 모두 20㎜ 이하의 간격의 위치에서 Z 방향의 거리 (높이) 를 측정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

판상 재료와의 거리 (높이) 를 레이저식 거리 센서 또는 접촉식 거리 센서로 측정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 데이터에 기초하여, 판상 재료의 가공면을 정반에 대해 소정의 위치로 하기 위해, NC 제어 가능한 가공 기계의 2 축 경전식 가공 테이블의 기울기를 조정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 판상 재료의 가공면을 결정하고, 이것에 기초하여, 판상 재료로부터 균일한 두께의 판을 잘라내기 위해 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 판상 재료의 가 공면을 결정하고, 이것에 기초하여, 판상 재료의 편면을 평면 연삭하고, 그 후 추가로 이것을 반전시켜 정반에 얹고, 이면을 가공하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
판상 재료를 측정 장치를 겸하는 가공 기계의 정반에 접착 또는 전자 흡착 등에 의해 고정시키고, 제 1 항 내지 제 8 항의 방법에 의해 측정하여 최적 경사 조건을 결정 후, 재료를 반전시키지 않고, 가공 기계의 정반의 2 축 경사 기구를 사용하여 정반을 최적 경사 조건에서 얻어진 평면에 평행하게 경사지게 하고, 그 상태에서 가공하는 가공 방법.
판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정하기 위한 장치로서,

측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측정물인 판상 재료를 탑재하고,

XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하기 위한 시스템,

그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면을 연결하는 선분의 중점으로 이루어지는 판두께 중심면과의 거리 (높이) Zm, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴 퓨터의 기억 장치에 보존하기 위한 동 시스템, 전체 좌표점에 대해 Zm, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이 H(0.0, 0.0) 으로 하기 위한 동 시스템,

다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고,

그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판두께 중심면까지의 거리 (높이) (Zm, n)B, C 를 계산하고, 그 (Zm, n)B, C 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H(B, C) 를 계산함과 함께,

이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하는 동 시스템을 구비하고,

모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H(B, C) 의 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
판상 재료로부터 두께가 균일한 판을 잘라내기 위한 가공면의 결정하기 위한 장치로서,

측정 장치의 정반면을 좌표 (X, Y) 로 하고, 좌표 (X, Y) 에 수직인 Z 좌표로 이루어지는 직교 좌표 (X, Y, Z) 를 그 정반 상에 설정하고, 그 정반 상에 피측 정물인 판상 재료를 탑재하고,

XY 평면에 평행한 평면 ABCD 를 가상적으로 구성하기 위한 시스템,

그 가상 평면 ABCD 의 좌표 (Xm, Yn) 로부터 피측정물인 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면의 거리 (높이) 를 각각 S1m, n, S2m, n 으로 하고, 좌표 (X, Y) 를 변경하면서 X 방향으로 m 개 및 Y 방향의 n 개에 대해, 피측정 판상 재료의 전체역에서 측정하고, 이 측정 데이터를 컴퓨터의 기억 장치에 보존하기 위한 동 시스템,

전체 좌표점에 대해 S1m, n 및 S2m, n 의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이를 계산하고, 그 값을 측정값에 아무것도 조작을 가하지 않을 때의 차이를 각각 H1(0.0, 0.0), H2(0.0, 0.0) 으로 하기 위한 동 시스템,

다음으로 Z 축 방향으로 미리 정해진 최대 진폭과 피치에 대해, 가상 평면 ABCD 의 단 A 를 고정시켜 단 B 및 단 C 를 각각 소정의 진폭 B, C 로 상하로 이동시킴으로써, 가상 평면 ABCD 를 컴퓨터 상에서 정반에 대해 경사지게 하고,

그 경사를 바꿀 때마다, 가상 평면 ABCD 상의 전체 좌표점 (Xm, Yn) 으로부터 판상 재료의 대응하는 좌표점의 판상 재료의 위의 표면과 아래의 표면 각각까지의 거리 (높이) (S1m, n)B, C, (S2m, n)B, C 를 계산하고, 그 (S1m, n)B, C 및 (S2m, n)B, C 각각의 최대값과 최소값을 찾아내어 그 차이 H1(B, C) 및 H2(B, C) 를 계산함과 함께,

이것을 미리 설정한 모든 B 및 C 의 조합에 대해 반복하는 동 시스템을 구비하고,

모든 B 및 C 의 조합으로 계산한 H1(B, C) 및 H2(B, C) 의 합계가 가장 작은 값을 갖는 가상 평면 ABCD 를 최소 가공 여유분의 평면과 평행한 평면이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

판상 재료의 위의 표면보다 위의 Z=h 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD 와 판상 재료의 위의 표면의 거리 (높이) S1m, n 과, 판상 재료의 아래의 표면보다 아래의 Z=l 에 위치하는 정반과 평행한 가상 평면 ABCD' 와 판상 재료의 아래의 표면의 거리 (높이) S2m, n 을 측정하고, Tm, n=h-l-S1m, n-S2m, n 으로부터 계산되는 판상 재료의 두께 Tm, n 을 얻는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에서 결정된 최소 가공 여유분과 평행한 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 이 되는 좌표점에 대응하는 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면 상의 점을, 정반에 접하는 점으로서 세팅하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 판상 재료를 반전시켜 가공 기계의 정반에 얹을 때, 판상 재료의 가상 평면 ABCD 에 대향하는 면의 네 모서리의 거리 (높이) 의 측정값으로부터, 가상 평면 ABCD 의 좌표점 (Xm, Yn) 중, 판상 재료까지의 거리 (높이) Zm, n 으로부터 당해 좌표점에서의 판상 재료의 두께 Tm, n 의 1/2 을 뺀 값 (Zm, n-1/2Tm, n) 이 가장 작은 값 (Zm, n-1/2Tm, n)min 을 감산한 값을, 가공 기계에 판상 재료를 얹을 때 네 모서리에 넣는 스페이서의 두께로 하는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면의 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

판상 재료로부터 균일한 두께의 판을 잘라내기 위한 절삭 가공, 연삭 가공, 방전 가공 등의 기계 가공 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

판상 재료의 편면을 평면 연삭한 후, 다시 반전시켜 정반에 얹고, 이면을 가공하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

판상 재료의 좌표축 X 방향 및 Y 방향 모두 20㎜ 이하의 간격의 위치에서 Z 방향의 거리 (높이) 를 측정하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

판상 재료와의 거리 (높이) 를 레이저식 거리 센서 또는 접촉식 거리 센서로 측정하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 데이터에 기초하여, 판상 재료의 가공면을 정반에 대해 소정의 위치로 하기 위해, NC 제어 가능한 가공 기계의 2 축 경전식 가공 테이블의 기울기를 조정하는 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 판상 재료의 가공면을 결정하는 장치.
제 12 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 평면 연삭반, 프라이스반, 방전 가공기 등의 평면 가공 장치.