KR20120080895A

KR20120080895A - 코어 보링장치

Info

Publication number: KR20120080895A
Application number: KR1020110002360A
Authority: KR
Inventors: 유현상
Original assignee: (주)씨앤디엔지니어링
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-07-18

Abstract

헤드의 자중을 최소화 시킨 후, 헤드와 가압수단의 사이에 압력제어부를 더 두어 정해진 압력 이상으로 가압될 경우 자동으로 압력이 설정될 수 있는 코어 보링장치가 개시된다. 본 발명에 따른 코어 보링장치는 기둥프레임과, 기둥프레임의 일측에 상,하 슬라이딩되면서 절삭용 스핀들이 내장된 헤드와, 헤드의 자중을 최소화하도록 체인이나 와이어로 연결된 웨이터와, 헤드의 상단에 설치되어 절삭압력을 설정하도록 엑츄에이터가 사용되는 압력제어부와, 스핀들에 장착된 다이아몬드 팁이 피절삭물을 가공하도록 압력제어부에 절삭압력을 가하는 가압수단을 포함하는 구성을 갖는다. 그리고 헤드의 하측에는 2차원적 수평왕복운동을 하는 버킷을 더 포함되며, 이 버킷의 내부에는 피절삭물을 고정하는 지그가 부착되도록 마그네틱척이 설치될 수 있다.

Description

코어 보링장치{An apparatus for core boring}

본 발명은 코어 보링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자에 사용되는 사파이어를 잉곳 형태로 제작하기 위한 코어 보링장치에 관한 것이다.

일반적으로 코어 보링장치는 피절삭물(더미)을 원통형상으로 잘라내는 장치를 말한다. 이러한 코어 보링장치는 다이아몬드 팁이 부착된 스핀들을 일정한 압력으로 가하면서 고속 회전시켜 피절삭물을 절삭하게 된다.

그러나 조금의 흐트러짐이나 압력의 불균형으로 인한 과부하에 의해 절삭물이 파손되고, 절삭되지 않는 상태의 공회전으로 발열이 생기며, 이로 인하여 사파이어가 깨지게 되는 문제가 있었다.

즉, 다이아몬드 팁이 부착된 스핀들은 헤드에 장착되고, 이 헤드는 기둥프레임상에 가이드를 따라 상,하 슬라이딩되도록 설치되며, 기둥프레임에는 헤드를 상,하로 이동시켜주도록 실린더나, 모터 등의 가압수단이 구비된다.

이러한 구조를 갖는 종래의 코어 보링장치는 가압수단을 구동시켜 다이아몬드 팁이 피절삭물을 가공하도록 압력을 주게 되는데, 이 압력이 헤드의 자중과 합산되어 원하는 압력보다 더 높은 압력으로 피절삭물을 가공하게 되는 문제가 발생되고 있다.

따라서 사파이어 더미에서 절삭해 내는 잉곳이 진원을 갖도록 해야 함에도 불구하고, 압력의 불균형으로 인해 피절삭물이 파손되거나 정밀가공을 하지 못하게 되는 것이다.

또한, 압력이 과하고 발열이 심하기 때문에 사파이어 절삭물이 다이아몬드 팁의 절삭부내에 고착되어 절삭성능을 떨어뜨려 교체주기가 짧아지게 되는 문제도 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 헤드의 자중을 제로화 시킨 후, 헤드와 가압수단의 사이에 압력제어부를 더 두어 정해진 압력 이상으로 가압될 경우 자동으로 절삭압력이 해제될 수 있는 구조를 갖는 코어 보링장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,

절삭용 스핀들이 내장된 헤드가 기둥프레임을 따라 가압수단에 의해 상,하 왕복운동하는 코어 보링장치에 있어서,

헤드의 자중을 최소화하기 위해 헤드를 상측으로 잡아당기도록 거치수단에 의해 연결된 웨이터와, 가압수단과 헤드의 사이에 설치되어 절삭압력을 제공하는 엑츄에이터로 된 압력제어부를 포함함을 특징으로 하는 코어 보링장치를 제공한다.

이때, 가압수단은 기둥프레임상에 종방향으로 설치되는 볼스크류와, 볼스크류를 회전시켜주도록 동력전달수단에 의해 연결되는 서보모터와, 볼스크류에 체결되어 회전에 따라 상,하 왕복운동하는 이동체로 구성되고, 이동체가 압력제어부에 고정됨이 바람직하다.

또한, 헤드와 웨이터는 기둥프레임의 상단에 스프로켓 또는 롤러를 설치하여 이 스프로켓 또는 롤러를 기점으로 체인이나 와이어로 연결될 수 있다.

그리고 헤드의 하측에는 2차원적 수평왕복운동을 하는 버킷이 더 포함되며, 이 버킷의 내부에는 피절삭물을 고정하는 지그가 부착되도록 마그네틱척이 설치될 수 있다.

또한, 기둥프레임상에는 종방향으로 레일이 형성되고, 헤드에는 레일을 따라 상,하 슬라이딩되는 가이드가 형성됨이 바람직하다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 코어 보링장치는 정해진 압력의 범위내에서만 절삭압력을 유지하면서 가공하도록 하여 발열과 압력으로 인해 사파이어가 깨지는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 코어 보링장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 코어 보링장치를 옆에서 바라본 측면도이며, 그리고
도 3은 도 1에 도시된 헤드와 기둥프레임의 결합부위를 확대하여 보인 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코어 보링장치를 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 코어 보링장치(10)는 베드(11)와, 베드(11)의 상부면상 앞쪽에 형성되는 척부(100)와, 베드(11)의 상부면상 뒤쪽에 형성되는 가공부(200)를 포함하여 구성된다.

척부(100)는 사파이어 더미와 같은 피절삭물이 올려져 고정되는 곳으로, x축 및 y축 방향으로 핸들(120)이 형성된 척본체(110)와, 척본체(110)의 상부면상에 설치되어 핸들(120)의 회전운동에 의해 x축 방향이나 y축 방향으로 수평 왕복운동을 하는 버킷(130)과, 버킷(130)의 내부에 피절삭물이 안착되는 마그네틱척(140)으로 구성된다.

여기에서, 척본체(110)의 핸들(120)에 의해서 버킷(130)이 2차원적 수평 왕복운동을 하는 것은 통상적인 운동변환의 구조이므로 상세한 구조설명은 생략하기로 한다.

그리고 버킷(130)은 피절삭물이 가공될때에 그 절삭칩이라든지 절삭유가 튀는 것을 방지하기 위해 방지벽(131)이 구성되어 있다.

또한, 피절삭물은 철금속재의 지그(도시되지 않음)에 고정된 상태에서 마그네틱척(140)에 자력으로 고정되어 가공되어지게 된다.

가공부(200)는 수직한 기둥프레임(210)과, 이 기둥프레임(210)의 전면에서 상,하 왕복운동하는 헤드(220)와, 기둥프레임(210)의 후면에서 체인이나 와이어 등의 거치수단(231, 232)에 의해 헤드(220)를 상측으로 잡아당기는 웨이터(230)와, 헤드(220)의 상단에 설치되는 압력제어부(240)와, 압력제어부(240)에 결합되는 가압수단(250)으로 구성된다.

헤드(220)는 다이아몬드 팁(222)이 부착된 스핀들(221)이 내장되고, 이 헤드(220)가 기둥프레임(210)에 상,하 슬라이딩 되도록 기둥프레임(210)의 전면상에는 레일(211)이 형성되고, 헤드(220)에는 레일(211)에 결합되는 가이드(225)가 형성된다.

또한, 헤드(220)의 상단에는 엑츄에이터로 사용되는 압력제어부(240)의 어느 일단이 고정 결합되고, 압력제어부(240)의 타단에는 압력제어부(240)를 상측으로 끌어 올리거나 하측으로 내리는 가압수단(250)이 결합된다.

이때, 가압수단(250)으로는 기둥프레임(210)의 뒤쪽에 설치된 서보모터(251)에 의해 동력이 연결되어 회전운동을 하도록 기둥프레임(210)의 앞쪽에 설치되는 볼스크류(252)가 사용되고, 이 볼스크류(252)에 이동체(253)가 나사결합되며, 이동체(253)가 압력제어부(240)의 타단과 결합된다. 바람직하게는 서보모터(251)와 볼스크류(252)는 타이밍벨트로 연결되어 동력이 전달될 수 있다.

따라서 서보모터(251)가 회전하게 되면, 이와 동력이 연결된 볼스크류(252)가 회전을 하게 되고, 볼스크류(252)의 회전운동에 의해 이동체(253)가 상,하 왕복운동을 하면서 이동체(253)에 결합된 압력제어부(240)가 함께 상,하 왕복운동을 하게 되고, 압력제어부(240)의 설정된 압력의 범위내에서 헤드(220)가 상,하로 운동하게 되는 것이다.

이때에 압력제어부(240)의 설정된 범위보다 벗어나는 압력이 스핀들(221)을 포함하는 헤드(220)에 가해지게 되면, 압력제어부(240)는 그 범위내로 리턴되도록 반력이 작용되어 헤드(220)의 절삭압력을 일정하게 유지시켜주는 것이다. 바람직하게는 압력제어부(240)는 공압이나 유압 또는 전기적으로 작동되는 엑츄에이터로서, 로드(241)가 신축되면서 압력을 제어하게 되는 것이다. 보다 바람직하게는 압력제어부(240)는 로드(241)의 하단이 헤드(220)의 상단에 고정되고, 압력제어부(240)의 본체가 이동체(253)에 고정되는 것이다. 또는, 반대로 압력제어부(240)의 로드(241)가 이동체(253)에 고정되고, 압력제어부(240)의 본체가 헤드(220)의 상단에 고정될 수도 있다.

한편, 웨이터(230)는 헤드(220)와 동일한 중량 또는, 최대한 같은 중량을 갖는 것으로, 압력제어부(240)가 설정된 범위내에서 작용할 수 있도록 헤드(220)의 자중을 제로화 또는, 최소화시키는 역할을 하게 된다.

그리고 웨이터(230)와 헤드(220)가 연결되는 거치수단은 체인이나 와이어(231)를 이용하여 기둥프레임(210)의 상단에 스프로켓 또는 롤러(232)를 설치함으로써, 스프로켓 또는 롤러를 기점으로 웨이터(230)와 헤드(220)가 시이소와 같이 서로 잡아 당기면서 헤드(220)의 자중을 최소화 하도록 구성하였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 코어 보링장치 11 : 베드
100 : 척부 200 : 가공부
110 : 척본체 120 : 핸들
130 : 버킷 140 : 마그네틱척
210 : 기둥프레임 211 : 레일
220 : 헤드 221 : 스핀들
222 : 다이아몬드 팁 225 : 가이드
230 : 웨이터 231 : 체인 또는 와이어
240 : 압력제어부 241 : 로드
250 : 가압수단 251 : 서보모터
252 : 볼스크류 253 : 이동체

Claims

절삭용 스핀들(221)이 내장된 헤드(220)가 기둥프레임(210)을 따라 가압수단(250)에 의해 상,하 왕복운동하는 코어 보링장치에 있어서,
상기 헤드(220)의 자중을 최소화하기 위해 상기 헤드(220)를 상측으로 잡아당기도록 거치수단에 의해 연결된 웨이터(230)와, 상기 가압수단(250)과 헤드(220)의 사이에 설치되어 절삭압력을 제공하는 엑츄에이터로 된 압력제어부(240)를 포함함을 특징으로 하는 코어 보링장치.
제 1 항에 있어서, 상기 헤드(220)와 웨이터(230)는 상기 기둥프레임(210)의 상단에 스프로켓 또는 롤러(232)를 설치하여 이 스프로켓 또는 롤러를 기점으로 체인이나 와이어(231)로 연결됨을 특징으로 하는 코어 보링장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가압수단(250)은 상기 기둥프레임(210)상에 종방향으로 설치되는 볼스크류(252)와, 상기 볼스크류(252)를 회전시켜주도록 동력전달수단에 의해 연결되는 서보모터(251)와, 상기 볼스크류(252)에 체결되어 회전에 따라 상,하 왕복운동하는 이동체(253)로 구성되고, 이동체(253)가 상기 압력제어부(240)에 고정됨을 특징으로 하는 코어 보링장치.
제 1 항에 있어서, 상기 헤드(220)의 하측에는 2차원적 수평왕복운동을 하는 버킷(130)이 구비되고, 이 버킷(130)의 내부에는 피절삭물을 고정하는 지그가 부착되도록 마그네틱척(140)이 설치됨을 특징으로 하는 코어 보링장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기둥프레임(210)상에는 종방향으로 레일(211)이 형성되고, 상기 헤드(220)에는 상기 레일(211)을 따라 상,하 슬라이딩되는 가이드(225)가 형성됨을 특징으로 하는 코어 보링장치.