KR20090102022A - 연마 장치 - Google Patents

연마 장치

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KR20090102022A
KR20090102022A KR1020080027211A KR20080027211A KR20090102022A KR 20090102022 A KR20090102022 A KR 20090102022A KR 1020080027211 A KR1020080027211 A KR 1020080027211A KR 20080027211 A KR20080027211 A KR 20080027211A KR 20090102022 A KR20090102022 A KR 20090102022A
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Abstract

본 발명은 피연마 제품을 연마하기 위한 연마석 휠을 전도성을 가지도록 하고, 피연마 제품과 연마석 휠이 접촉하는 순간의 전압 또는 전류를 감지하여 제로 포지션(zero position)을 인식하도록 하여 기설정된 프로그램에 의해 자동 연마가 이루어지도록 함으로써, 극세 연마 및 초정밀 연마 기술을 기계 연마에 적용할 수 있는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치에 관한 것이다. 상기 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치는, 일단에 피연마 제품이 고정되는 피연마 제품 고정부와, 상기 피연마 제품 고정부에 고정된 상기 피연마 제품을 연마하기 위한 원형판 형상의 도전성 연마석 휠이 축회전가능하도록 연결되는 연마석 휠 구동부와, 상기 피연마 제품과 상기 도전성 연마석 휠의 접촉시 발생되는 전압 또는 전류를 감지하는 접촉 감지부와, 상기 접촉 감지부에 감지된 전류값 또는 전압값에 따라 최초 접촉시를 연마 작업의 제로 포지션(zero position)으로 인식하고, 기설정된 프로그램에 따라 자동으로 상기 연마석 휠 구동부를 구동하여 해당 연마 작업을 수행하도록 제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연마 장치{GRINDING APPARATUS}
본 발명은 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피연마 제품을 연마하기 위한 연마석 휠을 전도성을 가지도록 하고, 피연마 제품과 연마석 휠이 접촉하는 순간의 전압 또는 전류를 감지하여 제로 포지션(zero position)을 인식하도록 하여 기설정된 프로그램에 의해 자동 연마가 이루어지도록 함으로써, 극세 연마 및 초정밀 연마 기술을 기계 연마에 적용할 수 있는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연마석 휠을 이용한 연마 장치는, 피연마 제품을 고정하는 피연마 고정부와, 상기 피연마 제품을 연마하기 위한 다이아몬드 재질의 연마석 휠을 축회전가능하도록 연결되는 서보 모터(subo motor) 형태의 연마석 휠 구동부로 이루어진다.
이러한, 종래의 연마석 휠을 이용한 연마 장치는 서보 모터에 의존하여 연마석을 드레싱하고 그 위치를 서보 모터에 설정된 값에 따라 피연마 제품을 연마할 수 있도록 되어 있다.
그러나 상기와 같은 서보 모터에만 의존하는 연마 장치의 경우 그 정밀도가 대략 10.0 마이크론 이상의 오차를 가지게 되어 그 정밀도가 매우 낮다는 문제점이 있다.
특히, 최근 반도체 LCD공정에 적용되고있는 프로브 니들(제전 핀)의 세계적인 추세가 에칭방식에서 기계가공 방식으로의 전환이 요구되고 있는 추세이며, 이러한 초정밀 제품을 상기와 같은 종래의 다이아몬드 연마석을 이용한 연마장치로 연마하는 경우, 초정밀 연마가 불가능할 뿐만 아니라 제전 핀의 규격인 0.3㎜-0.03㎜의 공차 이내의 진직도(眞直度)(straightness)와 0.01㎜-0.006㎜ 이내의 진원도(眞圓度)(roundness)를 확보할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 피연마 제품을 연마하기 위한 연마석 휠을 전도성을 가지도록 하고, 피연마 제품과 연마석 휠이 접촉하는 순간의 전압 또는 전류를 감지하여 제로 포지션을 인식하도록 하여 기설정된 프로그램에 의해 자동 연마가 이루어지도록 함으로써, 극세 연마 및 초정밀 연마 기술을 기계 연마에 적용할 수 있는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 다른 목적은, 엘시디(LCD) 제조 공정에 적용되는 공기정화용 제전 핀의 규격인 0.3㎜-0.03㎜의 공차 이내의 진직도(眞直度)(straightness)와 0.01㎜-0.006㎜ 이내의 진원도(眞圓度)(roundness)를 확보하면서도, 기존의 제품에 비해 저렴한 비용(대략 수입품의 60∼70% 정도)으로 그 수명을 향상(대략 30∼40% 정도)함으로써, 초정밀 제품의 가격 경쟁력과 기술력을 보다 강화할 수 있는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명에 의한 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치는, 일단에 피연마 제품이 고정되는 피연마 제품 고정부와, 상기 피연마 제품 고정부에 고정된 상기 피연마 제품을 연마하기 위한 원형판 형상의 도전성 연마석 휠이 축회전가능하도록 연결되는 연마석 휠 구동부와, 상기 피연마 제품과 상기 도전성 연마석 휠의 접촉시 발생되는 전압 또는 전류를 감지하는 접촉 감지부와, 상기 접촉 감지부에 감지된 전류값 또는 전압값에 따라 최초 접촉시를 연마 작업의 제로 포지션(zero position)으로 인식하고, 기설정된 프로그램에 따라 자동으로 상기 연마석 휠 구동부를 구동하여 해당 연마 작업을 수행하도록 제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 피연마 제품 고정부는 일단에 상기 피연마 제품이 고정되고 타단에는 제 1 슬립링이 연결되는 제 1 스핀들과, 상기 제 1 스핀들을 고정 지지하는 스핀들 컬렉트 척으로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 연마석 고정부는 일단에 상기 피연마 제품을 연마하기 위한 원형판 형상의 상기 도전성 연마석 휠이 축회전가능하도록 연결되고 타단에는 제 2 슬립링이 연결고정되는 제 2 스핀들과, 상기 제 2 스핀들을 축회전가능하도록 구동력을 전달하는 구동 모터로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 접촉 감지부는 상기 피연마 제품과 상기 도전성 연마석 휠의 상호 접촉시 발생되는 전압 또는 전류를 상기 제 1 및 제 2 슬립링을 통해 감지하는 전압 또는 전류 감지부와, 감지된 전압 또는 전류의 출력값을 증폭하기 위한 전력 증폭기로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 감지된 전압 또는 전류에 따라 그 전압 또는 전류의 출력을 안정적으로 유지하기 위해 비교기가 상기 제 1 슬립링과 상기 전압 또는 전류 감지부 사이에 개재됨이 바람직하다.
또한, 상기 전압 또는 전류 감지부는 포토 센서인 것이 바람직하다.
또한, 상기 도전성 연마석의 재질은 다이아몬드와 금속 분말을 혼합해 소결된 재질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 피연마 제품과 상기 도전성 연마석 휠의 최초 접촉시 발생되어 출력되는 전압 또는 전류값을 인식한 경우에, 경보음을 발생시키는 경보부가 더 구비됨이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치에 의하면, 피연마 제품을 연마하기 위한 연마석 휠을 전도성을 가지도록 하고, 피연마 제품과 연마석 휠이 접촉하는 순간의 전압 또는 전류를 감지하여 제로 포지션을 인식하도록 하여 기설정된 프로그램에 의해 자동 연마가 이루어지도록 함으로써, 극세 연마 및 초정밀 연마 기술 산업인 반도체 산업, 군수 제어기기 산업, 우주 항공 산업 등에 정밀하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 특히, 엘시디(LCD) 제조 공정에 적용되는 공기정화용 제전 핀의 규격인 0.3㎜-0.03㎜의 공차 이내의 진직도(眞直度)(straightness)와 0.01㎜-0.006㎜ 이내의 진원도(眞圓度)(roundness)를 확보하여, 기존의 제품에 비해 저렴한 비용과 대폭 향상된 수명으로 인해, 제품의 가격 경쟁력과 기술력을 보다 강화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치의 개략적인 제어 회로도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
100: 본 발명에 따른 전기 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치
10: 피연마 제전 핀 20: 도전성 연마석 휠
30: 제전 핀 고정부 31: 제 1 스핀들(spindle)
32: 스핀들 컬텍트 척 40: 연마석 휠 구동부
41: 제 2 스핀들 50: 접촉 감지부
51: 전압 또는 전류 감지부 52: 전력 증폭기
53: 비교기 60: 제어부
70: 구동 모터(서보 모터) 81: 제 1 슬립링
82: 제 2 슬립링 83: 제 1 전선
84: 제 2 전선
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 도전성 연마석 휠(wheel)을 이용한 연마 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치의 전체 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치의 개략적인 제어 회로도로서, 편의상 함께 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도전성 연마석 휠(20)을 이용한 연마 장치(100)는, 피연마 제전 핀(10)이 고정되는 제전 핀 고정부(30)와, 상기 피연마 제전 핀(10)을 연마하기 위한 도전성 연마석 휠(20)을 축회전가능하도록 연결되는 연마석 휠 구동부(40)와, 상기 피연마 제전 핀(10)과 상기 도전성 연마석 휠(20)의 접촉시 발생되는 전압 또는 전류를 감지하는 접촉 감지부(50)와, 상기 접촉 감지부(50)에서 감지된 전류값 또는 전압값에 따라 해당 연마 작업을 자동 수행하도록 제어하는 제어부(60)로 크게 이루어진다.
여기서, 상기 피연마 제전 핀(10)을 연삭 또는 연마 가공하는 도전성 연마석 휠(20)은 대략 원판 형태로서 회전하는 원판의 둘레면을 따라 제전 핀(10)이 일정 두께로 제어부(60)의 자동 제어에 따라 정밀하게 연마될 수 있게 한다.
상기한 연마석은 다이아몬드를 주재료하며, 도전성을 확보하기 위해서는 다이아몬드를 금속 분말과 혼합해 소결하는 방법으로 제작된다. 원료 구성에 따라 브론즈(bronze)계(Cu-Sn), 스틸(steel)계(Fe), 스틸-코발트(steel-cobalt)계(Fe-Co) 등이 있으나, 본 발명에 있어, 도전성을 갖는 재질이라면 그 종류 및 재질을 한정하는 것은 아니며, 다양하게 변경하여 제조할 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 방법으로 제조되는 연마석은 전도성을 가질 뿐만 아니라 다른 결합제와 비교해서 지립 그립(grip)력, 본드의 강도 및 내마모성이 우수한 특징이 있다.
상기한 피연마 제전 핀(10)은 통상 엘시디(LCD) 패널 제조공정에 공급되는 공기 중화를 위한 제전 핀을 나타내고 있지만, 본 발명에 있어 그 피연마 제품을 한정하는 것은 아니며, 모든 피절삭 또는 피연마 제품에 사용될 수 있으며, 설명의 편의상 모든 피절삭 및 피연마 제품을 피연마 제전 핀으로 통칭하기로 한다. 또한, 이러한 피연마 제품은 상기한 도전성 연마석 휠(wheel)에 적용될 수 있도록 전도성(반도체 또는 도체)을 필수적으로 가져야 함은 물론이다.
상기한 제전 핀 고정부(30)는 일단에 피연마 제전 핀(10)이 고정되고 타단에는 제 1 슬립링(81)이 연결되는 제 1 스핀들(spindle)(31)과, 상기 제 1 스핀들(31)을 고정 지지하는 스핀들 컬렉트 척(32)으로 이루어진다. 여기서, 상기 제 1 스핀들(31)은 컨베이어 벨트 등과 같은 구동 수단에 의해 실제 회전 가능하도록 되어 있다.
상기한 연마석 고정부(40)는 일단에 상기 피연마 제전 핀(10)을 연마하기 위한 원형판 형상의 도전성 연마석 휠(20)이 축회전가능하도록 연결되고 타단에는 제 2 슬립링(82)이 연결고정되는 제 2 스핀들(41)과, 상기 제 2 스핀들(30)을 축회전가능하도록 구동력을 전달하는 구동 모터(70)로 이루어진다.
여기서, 상기한 제 1 및 제 3 슬립링(82)은 각각 제 1 및 제 2 전선(83)(84)(하나는 +, 다른 하나는 -)에 전기적으로 연결되어 접촉 감지부(50) 및 제어부(60)에 전기적 도통이 이루어지도록 하고 있으며, 실제 상기한 제 1 및 제 2 스핀들의 회전에 의해 제 1 및 제 2 전선(83)(84)이 꼬여지는 것도 방지할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기한 스핀들 컬렉트 척(32)의 밑판과 상기한 제 2 스핀들(41)의 밑판 고정부에는 절연판으로 구성하도록 된다.
상기한 접촉 감지부(50)는 피연마 제전 핀(10)과 상기 도전성 연마석 휠(20)의 상호 접촉시 발생되는 전압 또는 전류를 감지하는 전압 또는 전류 감지부(51)와, 감지된 전압 또는 전류의 출력값을 증폭하기 위한 전력 증폭기(52)로 이루어진다.
여기서, 실제로 상기한 제 2 스핀들(41) 측의 제 2 슬립링(82)에는 직류 전압(AC 24V; DC 또는 AC +12∼24V도 가능)을 공급하고 상기 스핀들 컬렉트 척(32)쪽의 제 1 슬립링(81)에서 상기 피연마 제전 핀(10)과 도전성 연마석 휠(20)이 닿을 시에 전압 또는 전류가 흐르게 되고 전압 또는 전류 감지부(51)에서 이를 감지하게 되는 것이다.
이러한, 전압 또는 전류 감지부(51)의 종류로는 포토 센서가 바람직하나 본 발명에 있어 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
아울러, 선택적으로, 입력된 전압 또는 전류에 따라 그 전압 또는 전류의 출력을 안정적으로 유지하기 위해 비교기(53)가 제 1 슬립링(81)과 전압 또는 전류 감지부(51) 사이에 개재 될 수 있다.
즉, 제 1 전선(83)을 통해 검출된 전압 또는 전류는 입력단자(-)로 연결하고, + 입력단자는 접지시킨다. 또한, 입력이 예를 들어 0V 보다 높은 경우, 오픈 컬렉터로서, +VCC 전원이 예컨대 50mA로 흐를 수 있도록 조정하여 출력을 안정적으로 유지 및 조정할 수 있게 된다.
포토 센서로서의 상기한 전압 또는 전류 감지부(51)는 피연마 제전 핀(10)과 도전선 연마석(20)이 상호 접촉하여 닿는 순간 흐르는 전압 또는 전류(전자)의 흐름을 감지함과 아울러, 이와 같이 감지된 전압 또는 전류의 출력값을 증폭하도록 후단의 전력 증폭기(52)를 작동하는 역할을 수행한다.
이러한 전력 증폭기(52)는 오픈 컬렉터(open collector)로서 Icc=500(mA) 이상을 200 Sec 유지하도록 함이 바람직하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 접촉 감지부(50)에서 감지된 전류값 또는 전압값을 전력 증폭기(52)를 통해 증폭되어 그 증폭 신호가 제어부(60)로 전달하게 된다.
여기서, 상기 제어부(60)에서는 상기 제 2 스핀들(41)을 구동하는 서보 모터로서의 구동 모터(70)를 작동시켜서 상기 피연마 제전 핀(10)과 상기 도전성 연마석 휠(20)의 최초 접촉시 발생되어 출력되는 전압 또는 전류값을 연막 작업의 제로 포지션(zero position)으로 인식하도록 설정되어 있다.
또한, 상기 제어부(60)에서는 최초의 상기 제로 포지션의 인식 후에는 피연마품의 종류나 직경 등에 따라 연마 작업 거리(연마 두께)가 설정(프로그램화)되어 설정된 값에 따라 연마작업을 자동으로 수행할 수 있게 되어 있다.
여기서, 상기 제어부(60)의 종류로는 피엘시(PLC; Power Line Co㎜unication) 시스템을 적용함이 바람직하다. 이러한 피엘시는 각종 기계나 프로세서 등의 제어를 위하여 로직(Logic), 시퀀싱(Sequencing), 타이밍(Timing),또는 카운팅(Counting) 연산기능을 내장하고 있으며, 프로그램을 작성할 수 있는 메모리를 갖춘 제어장치이며, 오늘날 산업용 릴레이 제어반보다 우수하게 설계된 특수 목적의 컴퓨터로 다양한 제어가 가능한 장점이 있다. 그러나, 본 발명에 있어 연마 작업을 자동으로 제어하는 제어부의 종류를 한정하는 것은 아니며, 다양한 시스템에 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 추가적으로 상기 피연마 제전 핀(10)과 상기 도전성 연마석 휠(20)의 최초 접촉시 발생되어 출력되는 전압 또는 전류값을 인식한 경우에, 경보부(90)에서 부저 울림과 같은 경보음을 발생하여 피연마 제전 핀(10)과 도전성 연마석 휠(20)의 닿았음을 알림과 동시에 연마 작업이 시작됨으로 작업자에게 통지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 피연마 제전 핀(10)과 상기 도전성 연마석 휠(20)의 최초 접촉시 발생되어 출력되는 전압 또는 전류값(AC 또는 DC)을 감지하는 대신에 커패시터(capacity), 저항, 리엑턴스(reactance), 인덕턴스(inductance) 등을 검출하여 제로 포지션을 설정할 수도 있다.
이상 본 발명을 다양한 실시예를 들어 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 당업자에 있어서는 본 발명의 요지 및 스코프를 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이며 이 또한 본 발명의 영역 내이다.

Claims (8)

  1. 일단에 피연마 제품이 고정되는 피연마 제품 고정부와,
    상기 피연마 제품 고정부에 고정된 상기 피연마 제품을 연마하기 위한 원형판 형상의 도전성 연마석 휠이 축회전가능하도록 연결되는 연마석 휠 구동부와,
    상기 피연마 제품과 상기 도전성 연마석 휠의 접촉시 발생되는 전압 또는 전류를 감지하는 접촉 감지부와,
    상기 접촉 감지부에 감지된 전류값 또는 전압값에 따라 최초 접촉시를 연마 작업의 제로 포지션(zero position)으로 인식하고, 기설정된 프로그램에 따라 자동으로 상기 연마석 휠 구동부를 구동하여 해당 연마 작업을 수행하도록 제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피연마 제품 고정부는 일단에 상기 피연마 제품이 고정되고 타단에는 제 1 슬립링이 연결되는 제 1 스핀들과, 상기 제 1 스핀들을 고정 지지하는 스핀들 컬렉트 척으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연마석 고정부는 일단에 상기 피연마 제품을 연마하기 위한 원형판 형상의 상기 도전성 연마석 휠이 축회전가능하도록 연결되고 타단에는 제 2 슬립링이 연결고정되는 제 2 스핀들과, 상기 제 2 스핀들을 축회전가능하도록 구동력을 전달하는 구동 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접촉 감지부는 상기 피연마 제품과 상기 도전성 연마석 휠의 상호 접촉시 발생되는 전압 또는 전류를 상기 제 1 및 제 2 슬립링을 통해 감지하는 전압 또는 전류 감지부와, 감지된 전압 또는 전류의 출력값을 증폭하기 위한 전력 증폭기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 감지된 전압 또는 전류에 따라 그 전압 또는 전류의 출력을 안정적으로 유지하기 위해 비교기가 상기 제 1 슬립링과 상기 전압 또는 전류 감지부 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전압 또는 전류 감지부는 포토 센서인 것을 특징으로 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 연마석의 재질은 다이아몬드와 금속 분말을 혼합해 소결된 재질인 것을 특징을 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피연마 제품과 상기 도전성 연마석 휠의 최초 접촉시 발생되어 출력되는 전압 또는 전류값을 인식한 경우에, 경보음을 발생시키는 경보부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도전성 연마석 휠을 이용한 연마 장치.
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DE102015014403A1 (de) * 2015-11-06 2017-05-11 Giesecke & Devrient Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Nullpunktes
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