KR20130121662A

KR20130121662A - 원기둥형상 부재의 연마장치, 원기둥형상 부재 및 원기둥형상 부재의 연마방법

Info

Publication number: KR20130121662A
Application number: KR1020127007906A
Authority: KR
Inventors: 쇼우타 사와이; 시게루 타나하시; 마사오 히라노
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2013-11-06
Also published as: KR101600997B1; TW201221326A; CN102652049A; JPWO2012066689A1; TWI520829B; CN102652049B; WO2012066689A1; JP5594295B2

Abstract

본 발명은, 경취(硬脆)재료로 이루어지는 피가공물을 소정의 지름의 원기둥형상으로 가공하는 동시에, 상기 피가공물의 표층부에 존재하는 미소한 균열을 제거하고, 또한 표면의 요철(凹凸)을 제거하여 표면 거칠기를 미세화하는 연마장치와 그 연마방법을 제공한다.
연마장치는, 피가공물의 회전수단에 연결하여 상기 피가공물의 양단면을 끼워 유지하는 핀칭수단과, 상기 피가공물의 외주면에 선단이 접촉 회전하여 연마가공하는 연마수단과, 상기 피가공물의 원기둥형상의 축심방향으로 상기 피가공물을 상기 연마수단에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동수단과, 연마가공 완성품 및 연마가공 전의 피가공물의 높이위치를 검출시키는 높이위치 검출수단과, 입력된 상기 높이위치 및 가공조건을 연산하여 연마가공을 행하는 제어수단을 구비하며, 상기 연마수단은, 지석(砥石)과, 지립(砥粒)을 함유한 모재(毛材) 또는 탄성체를 구비하는 연마 브러시를, 적어도 각각 하나 이상 구비하며, 상기 지석과 상기 연마 브러시는 원기둥형상의 피가공물의 축심(軸芯)을 따라서 연이어 설치하여 배치되어 있다.

Description

원기둥형상 부재의 연마장치, 원기둥형상 부재 및 원기둥형상 부재의 연마방법{POLISHING DEVICE FOR COLUMNAR MEMBER, COLUMNAR MEMBER AND POLISHING METHOD THEREFOR}

본 발명은, 경취(硬脆, hard and brittle)재료로 이루어지는 원기둥형상의 피가공물의 외주면을 연마하는 연마장치에 관한 것이다.

본 발명의 연마대상이 되는 경취재료의 원기둥형상 부재로는, 예컨대, 와이어소(Wire Saw)에 의해 슬라이스 가공을 하여 실리콘 웨이퍼를 얻기 위한 재료가 되는 실리콘 블록(silicon block)이 있으며, 상기 실리콘 블록은, 소재가 단결정, 또는 다결정으로 이루어지는 실리콘 잉곳(ingot)을 밴드소(band saw) 혹은 와이어소에 의해 절단하여 원기둥형상으로 형성된 것이지만, 상기 절단 후의 외형치수에 관한 요구 정밀도가 높은 경우에는 그 표층면을 연삭(硏削) 처리한다.

초크랄스키법(CZ법) 등으로 얻어지는 단결정 실리콘 블록이나, 주조법 등으로 얻어지는 다결정 실리콘 블록은, 다음 공정에서 와이어소에 의해 슬라이스 가공되어 실리콘 웨이퍼가 제조되는 것이지만, 표층부에 마이크로크랙(micro-cracks)이나 미소 요철(small concaves and convexes)이 존재하면 슬라이스 가공 시에 제조된 실리콘 웨이퍼의 깨짐·파편이 발생하기 쉽기 때문에, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 있어서, 실리콘 블록의 표층부를 연마제거함으로써 상기 표층부에 존재하는 미소 요철(및 마이크로크랙)을 제거하여, 실리콘 웨이퍼의 제품 수율의 향상을 도모하는 것이 개시되어 있다. 특히, 특허 문헌 1에 있어서는 표면으로부터 50~100㎛ 이상, 200㎛ 이하의 실리콘 블록의 표층부를 연마제거함으로써, 연마 전의 표면 거칠기(surface roughness, Ry) 10~20㎛를 3~4㎛로 평탄화하는 것이 개시되어 있다. 또한, 실리콘 블록의 연마장치로서 특허 문헌 3이 개시되어 있다.

일본 특개 2005-347712호 공보 일본 특개 2002-252188호 공보 일본 특개 2009-233794호 공보

특허 문헌 1 내지 3은 모두, 4각 기둥형상 부재의 실리콘 블록의 표층부의 연마방법 및 연마장치에 대한 개시이며, 본원 발명이 행하고자 하고 있는 원기둥부재의 표층부의 연마가공을 행하는 장치에 대해서는 개시되어 있지 않다. 또한, 단면이 진원(眞圓)을 형성하고 있지 않은 원기둥형상 부재나, 원기둥부재의 제조형상의 편차에 의해 단면의 지름이 다른 경우가 있어, 이들을 효율적으로 연마하는 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기 요구사항을 충족시키는 동시에 피가공물인 원기둥형상의 실리콘 블록 등의 경취재료의 외주면의 연마가공을 1대의 장치로 연마가능하게 한 연마장치와 그 연마방법을 제공한다.

피가공물의 회전수단에 연결하며, 상기 피가공물의 양단면을 끼워 유지하는 핀칭수단과, 상기 피가공물의 외주면을 연마하는 연마수단과, 상기 연마수단에 대하여 상기 피가공물을, 상기 피가공물의 대략 원형인 단면방향과 직교하는 길이방향으로 상대적으로 이동시키는 이동수단과, 연마가공 완성품 및 연마가공 전의 피가공물의 높이위치를 검출시키는 높이위치 검출수단과, 상기 높이위치 및 가공조건이 입력되어, 이것을 연산하여 연마가공을 행하는 제어수단,을 구비한 원기둥형상의 피가공물의 외주면의 표층부를 연마하는 연마장치로서, 상기 연마수단은, 상기 피가공물의 외주면에 선단이 접촉 회전하는 지석(砥石)과, 지립(砥粒, abrasive grains)을 함유한 모재(毛材) 또는 지립을 함유한 탄성체를 구비하고, 또한, 상기 피가공물의 외주면에 선단이 접촉 회전하는 연마 브러시를, 적어도 각각 하나 이상 구비하며, 상기 지석과 상기 연마 브러시는 원기둥형상의 피가공물의 축심(軸芯)을 따라서 연이어 설치(連設)하여 배치되어 있다. (제1의 발명)

또한, 제1의 발명에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 연마수단이, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 배치된 지석과 연마 브러시의 제1의 연마수단과, 동일하게 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 배치된 지석과 연마 브러시의 제2의 연마수단으로 이루어지며,

상기 제1의 연마수단의 지석과 연마 브러시, 및 상기 제2의 연마수단의 지석과 연마 브러시의 각각은 쌍을 이루며, 쌍을 이루는 지석과 연마브러시의 각각은, 피가공물의 원형 단면의 동일 면내에서 배치되고, 상기 제1의 연마수단과 상기 제2의 연마수단의 축심은, 피가공물의 반지름 방향으로 일치하도록 배치되어 있으며, 또한, 쌍을 이루는 상기 제1의 연마수단의 축심과 상기 제2의 연마수단의 축심은, 소정의 각도(θ)를 구성하도록, 피가공물의 단면 중심에서 교차하도록 배치되어 있다. (제2의 발명)

또, 제1 또는 제2의 발명에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 제어수단에서의 연산은, 상기 피가공물의 원주 방향의 2부위 이상의 축심으로부터의 높이 위치의 차(差)의 연산과, 상기 연마가공 완성품의 높이위치와 상기 연마전의 피가공물의 높이위치의 차의 연산과, 입력된 가공 조건으로부터 다른 가공 조건을 설정하기 위한 연산,의 적어도 어느 하나를 포함한다. (제3의 발명)

또한, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 연마 브러시는 지립을 함유한 모재가 상기 연마 브러시의 바닥부에 링 형상으로 복수개 심어 설치(植設)된 구조이다. (제4의 발명)

또한, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 연마 브러시는, 지립을 함유한 모재(毛材)를 복수개 묶은 연마툴(tool for grinding)의 베이스부(基部)가 연마툴 부착 플레이트에 복수개 고정된 구조이다. (제5의 발명)

또, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 연마 브러시는, 지립을 함유한 탄성체가 상기 연마 브러시 수단의 바닥부에 링 형상으로 설치된 구조이다. (제6의 발명)

또한, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 지석을 형성하는 연마재의 입도(粒度)가 F60~#800이다. (제7의 발명)

또한, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 연마 수단에 사용되는 상기 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 다른 모재 또는 탄성체를 가지는 연마 수단을 2종류 이상 선택하여, 지립의 입도가 다른 연마 수단이, 지립의 입도가 "큰 것「粗」"으로부터 "작은 것「細」"의 순서로 연마가공하도록, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치되어 있다. (제8의 발명)

또, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 있어서, 상기 연마 수단에 사용되는 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 대략 동일한 모재 또는 탄성체를 가지는 연마 수단이, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치되어 있다. (제9의 발명)

또한, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 의해 연마가공된 원기둥형상 부재로서, 피가공물의 표층으로부터 100㎛ 이하에 존재하는 마이크로크랙이 제거되고, 또한 연마가공면의 표면 거칠기(Ry)가 3㎛ 이하로 되어 있다. (제10의 발명)

또, 제10의 발명에 기재된 원기둥형상 부재는 실리콘 블록 또는 세라믹스(ceramics)이다. (제11의 발명)

또한, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 의한 원기둥형상 부재의 연마 방법에 있어서, 상기 핀칭수단에 끼워 유지된 피가공물을 상기 회전수단에 의해 회전시키는 동시에, 상기 지석의 선단을 상기 피가공물의 외주면에 접촉 및 회전을 시키고, 또한 상기 연마수단을 상기 피가공물에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 피가공물의 치수를 조정하는 치수 조정공정과, 상기 치수 조정공정 후, 상기 연마 브러시의 선단을 상기 피가공물의 외주면에 접촉 및 회전을 시키고, 또한 상기 연마수단을 피가공물에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 피가공물의 연마가공을 행하는 마무리 공정,을 구비한다. (제12의 발명)

또, 제12의 발명에 기재된 원기둥형상 부재의 연마 방법에 있어서, 상기 연마 브러시에 사용되는 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 다른 모재 또는 탄성체를 가지는 연마수단을 2종류 이상 선택하여, 지립의 입도가 다른 연마수단을, 지립의 입도가 "큰 것"으로부터 "작은 것"의 순서로 연마가공하도록, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 연마한다. (제13의 발명)

또한, 제12의 발명에 기재된 원기둥형상 부재의 연마 방법에 있어서, 상기 연마 브러시에 사용되는 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 대략 동일한 모재 또는 탄성체를 가지는 연마수단을, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 연마한다. (제14의 발명)

발명의 효과

상기 연마수단에 구비되는 지석 및 연마 브러시는 원기둥형상의 피가공물의 외주면에 접촉하는 동시에 회전수단에 의해 피가공물이 회전을 행함으로써, 상기 피가공물의 외주면을 연마가공할 수 있다. 또한, 핀칭수단에 끼워 유지된 상기 피가공물은 상기 회전수단(이하, 회전수단(피가공물용)이라고 표기함)에 의해 원주방향으로 회전을 행하므로, 상기 피가공물의 외주면을 균일하게 연마가공할 수 있다. 우선, 상기 지석에 의해 피가공물을 목표로 하는 치수 근방까지 연마하고, 그 후 연마 브러시로 연마를 행함으로써 외주면의 표층부에 존재하는 마이크로크랙을 제거할 수 있다(제1, 제12의 발명). 또한, 상기 지석 및 상기 연마 브러시가 상기 피가공물의 축심을 따라서, 제1의 연마수단과 제2의 연마수단을 배치함으로써, 가공 시간이 단축된다(제2의 발명). 상기 지석을 형성하는 연마재의 입도를 F60~#800(JIS R6001:1998)으로 함으로써, 상기 치수 조정공정을 효율적으로 행할 수 있다(제7의 발명). 또한, 상기 연마 브러시는 지립을 함유한 모재가 상기 연마 브러시의 바닥부에 링 형상으로 복수개 심어 설치된 구조, 지립을 함유한 모재를 복수개 묶은 연마툴의 베이스부가 연마툴 부착 플레이트에 복수개 고정된 구조, 지립을 함유한 탄성체가 상기 연마 브러시 수단의 바닥부에 링 형상으로 설치된 구조 중에서 적절하게 선택할 수 있다(제4, 제5, 제6의 발명). 상기 지립은 F180~#2000(JIS R6001: 1998)의 범위로부터 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 상기 연마 브러시를 복수대 구비한 연마수단을 이용한 경우, 각각의 상기 연마 브러시에 함유되는 지립의 입도가 다른 경우, 상기 입도가 "큰 것「粗」"으로부터 "작은 것「細」"의 순서로, 상기 피가공물이 통과하여 가공되도록 연이어 설치함으로써, 한 번의 연마가공에 의해 피가공물의 표층부의 마이크로크랙 및 요철을 제거할 수 있으며(제8, 제13의 발명), 상술한 "큰 것「粗」" -> "작은 것「細」"와 같은 다단(多段) 가공을 필요로 하지 않으며, 1단계의 가공에서 요구되는 표면이 얻어지는 경우(예컨대, 피가공물(W)의 표면의 마이크로크랙이 미소하며, 표면 거칠기가 요구값에 대하여 큰 차이가 없는 경우에는 "작은 것「細」"만으로 가공)에는, 상기 지립의 입도는, 어떤 연마수단도 대략 동일하게 함으로써 가공시간을 단축할 수 있다(제9, 제14의 발명). 또한, 본 명세서에서의 연마재 및 지립의 「입도가 대략 동일」이란, 「입도가 동일」한 지립에 더하여, 「동등한 연마효과가 얻어지는 입도」의 연마재 및 지립을 포함하는 개념이다.

가공 전의 피가공물을 끼워 유지하여, 상기 피가공물의 축심과 외주면과의 높이위치를 2부위 이상 측정하고, 그 차를 연산함으로써, 핀칭 부위의 축심으로부터의 어긋남을 알 수 있다. 또한, 연마 개시 전에 연마가공 완성품의 표준편(이하, 「마스터 워크」라고 표기함)을 연마수단에 의해 연마가공을 개시하는 높이위치를 높이위치 검출수단에 의해 검출하여 기억시킨 후, 피가공물의 높이위치를 검출하고, 상기 마스터 워크에 의해 검출한 높이위치와 피가공물에 의해 검출한 높이위치의 차분을 연산함으로써, 이 연산결과에 기초하여 상기 연마수단의 선단과 피가공물과의 거리를 보정하며, 복수의 피가공물의 연마가공을 연속하여 행할 수 있다. 또한, 입력된 가공 조건으로부터 다른 가공 조건을 설정하기 위한 연산을 행함으로써, 간단한 입력으로 정확하게 가공을 행할 수 있다. 상기 제어수단에 의한 연산은, 이들 중에서 적어도 하나가 행해진다. 또한, 제1의 발명에 기재된 「입력」이란, 수동(작업자)에 의해 제어수단에 입력(기억)된 정보, 자동으로 제어수단에 입력(기억)된 정보, 수동 또는/및 자동으로 입력(기억)된 정보를 기초로 연산한 후에 입력(기억)된 정보, 중 어느 것이나 포함한다. (제3의 발명)

또한, 상기 연마장치를 사용함으로써, 표층으로부터 100㎛의 마이크로크랙이 제거되며, 또한 표면 거칠기(Ry)가 3㎛ 이하인 원기둥형상 부재를 얻을 수 있다. 상기 원기둥형상 부재로서, 실리콘 블록이나 세라믹스라고 하는 경취재료를 적합하게 이용할 수 있다. (제10, 제11의 발명)

도 1은, 본 발명의 연마장치의 전체를 나타내는 설명도이다.
도 2는, 본 발명의 연마 브러시의 1예를 나타내는 설명도이다. 도 2(A)는 정면에서 본 일부 절결(切缺) 단면도, 도 2(B)는 도 2(A)에서의 A-A선 화살선도이다.
도 3은, 본 발명의 연마 브러시의 다른 예를 나타내는 설명도이다. 도 3(A)는 모재를 바닥부에 심어 설치한 모식도, 도 3(B)는 탄성체를 바닥부에 설치한 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 가공 공정을 나타내는 설명도이다. 도 4(A)는 위치 조정 공정, 도 4(B)는 마무리 공정을 나타내는 설명도이다.
도 5는, 본 발명의 제3 실시형태를 나타내는 설명도이다. 도 5(A)는 피가공물의 단면 방향에서 본 제1의 연마수단과 제2의 연마수단의 배치를 설명하는 설명도, 도 5(B)는 피가공물의 길이방향에서 본 제1의 연마수단과 제2의 연마수단의 배치를 설명하는 설명도이다.

본 발명의 제1의 실시형태에 관한 연마장치의 구성과 연마 공정에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다. 제1의 실시형태에 관한 연마장치는, 지석을 1개와, 연마거칠기(粗度)가 다른 연마 브러시를 2개 연이어 접(連接)한 원기둥형상 부재용의 연마장치이다. 또한, 이하의 설명에서의 상하 좌우방향이란, 특히 단정하지 않는 한, 도면 중에서의 상하 좌우방향을 지칭한다.

원기둥형상 부재의 연마장치의 모식도를 도 1에 나타낸다. 본 실시형태에서의 원기둥형상 부재의 연마장치(1)는, 피가공물(W)을 올려놓기 위한 기대(基台, 11)와, 상기 기대(11)를 상하이동시키는 승강수단(12)과, 피가공물(W)을 끼워 유지하기 위한 핀칭수단(13)과, 상기 핀칭수단에 연결되며, 피가공물(W)의 축심을 중심으로 회전시키기 위한 회전수단(피가공물용)(도시생략)과, 끼워 유지된 피가공물(W)을 도면 중 좌우 방향으로 이동시키며, 끼워 유지된 피가공물(W)을 가공 위치까지 이동시키기 위한 이동수단(14)과, 피가공물(W)의 축심으로부터의 높이위치를 측정하기 위한, 피가공물(W)의 외주면의 높이위치 검출수단(15)과, 연마수단(20)과, 제어수단(도시생략)으로 구성되어 있다. 연마수단(20)은, 회전수단(지석용) (21M)에 연결된 지석(21)과, 회전수단(연마브러시용)(22M)이 연결된 연마 브러시(22)로 구성되어 있다.

피가공물(W)의 가공에 앞서, 피가공물(W)의 가공량 등을 연산하기 위하여, 높이위치 검출수단(15)에 의해 마스터 워크의 축심으로부터 외주면까지의 높이위치(기준위치)를 측정하고, 제어수단(도시생략)에 기억시킨다. 우선, 마스터 워크의 양단을 핀칭수단(13)에 의해 끼워 유지한다. 핀칭수단(13)에 의해 마스터 워크를 끼워 유지할 때, 예컨대 V자 형상의 홈을 가지는 기대(11)에 올려놓아 행한다. 상기 홈에 마스터 워크를 올려놓음으로써, 상기 마스터 워크의 축심을 중심으로 한 좌우방향(도 1에서의 지면 수직방향)의 중심은 항상 대략 같은 위치로 할 수 있다. 게다가, 상기 기대는 승강수단(12)에 의해 도면 중 상하방향의 재치(載置)위치를 미세조정(微調整)할 수 있다. 마스터 워크를 상기 기대에 올려놓고, 상기 핀칭수단(13)의 핀칭축(13a 및 13b)을 각각 전진시켜 핀칭부(13c 및 13d)가 마스터 워크의 양단부를 끼워 유지한다. 그후, 승강수단(12)에 의해 기대(11)를 하강시킴으로써, 마스터 워크로부터 기대(11)가 분리된다.

핀칭수단(13)은, 회전수단(피가공물용)에 의해 회전, 즉 핀칭축(13a 및 13b)의 축심을 중심으로 하여 회전하므로, 핀칭축(13a 및 13b)의 축심과, 마스터 워크의 축심이 일치하도록 센터링(芯出, centering) 조정이 되어 있어야 한다. 마스터 워크를 핀칭수단(13)으로 끼워 유지한 후, 높이위치 검출수단(15)에 의해, 마스터 워크의 외주면 높이위치(H1)를 측정하고, 그 후 상기 마스터 워크를 회전(예컨대, 180도)시키며, 회전한 상태에서의 높이위치(H2)를 측정한다. 또한, 본 실시형태에서는, 높이위치 검출수단(15)은 마스터 워크의 길이방향(도면 중 좌우방향)으로 3개 배치되어 있으며, 각각의 위치에 있어서 상기 높이위치가 측정된다. 측정된 H1 및 H2의 차를 연산하고, H1과 H2가 대략 동일하지 않은 경우에는, 상기 기대(11)를 상승시켜, 마스터 워크를 상기 기대(11)에 올려놓은 후, 핀칭축(13a 및 13b)을 각각 후퇴시켜 마스터 워크의 핀칭을 해제한다. 상기 연산결과를 기초로 상기 기대의 상하위치, 즉 마스터 워크의 상하위치를, 상기 승강수단(12)을 상승 또는 하강시킴으로써 조정한 후, 재차 마스터 워크를 핀칭수단(13)으로 끼워 유지한다. 마스터 워크로부터 상기 기대(11)를 분리한 후, 마찬가지로 마스터 워크의 H1 및 H2를 측정하여, H1과 H2가 대략 동일하게 되는 마스터 워크의 센터링 공정이 완료한다. 또한, 이때의 높이위치(H)가 기준위치로서 제어수단에 기억된다. 그 후, 기대(11)를 상승시키고, 상기 기대(11)에 마스터 워크를 올려놓은 후, 핀칭축(13a 및 13a)을 각각 후퇴시켜 마스터 워크의 핀칭을 해제하고, 그 후 마스터 워크를 기대(11)로부터 분리함으로써, 기준위치의 측정 공정이 완료한다.

다음으로, 피가공물(W)을 기대(11)에 올려놓은 후, 상술한 바와 마찬가지로 상기 피가공물(W)을 핀칭수단(13)으로 끼워 유지한 후, 높이위치 검출수단(15)에 의해, 상기 피가공물(W)의 높이위치(h1)를 측정한다. 그 후 상기 피가공물(W)을 회전시키고, 상기 피가공물(W)의 높이위치(h2)를 측정한다. 회전각도는, 피가공물(W)의 표면의 형상 등에 따라서 임의로 설정할 수 있다. 즉, 회전각도가 180°에서는 피가공물(W)의 원주방향에 대하여 2점의 높이위치(h1, h2)를, 회전각도가 120°에서는 3점의 높이위치(h1, h2, h3)를, 회전각도가 90°에서는 4점의 높이위치(h1, h2, h3, h4)를 측정할 수 있다. 본 실시형태에서는, 회전각도를 90°로 하고, 3개의 높이위치 검출수단(15)(15a, 15b, 15c)을 이용하여, h1(h1a, h1b, h1c), h2(h2a, h2b, h2c), h3(h3a, h3b, h3c), h4(h4a, h4b, h4c)의 합계 12점의 높이위치를 측정하였다. 각각의 높이위치(h1, h2, h3, h4)의 차가 가장 작게 되도록, 상술한 마스터 워크의 센터링 조정과 마찬가지로, 기대(11)를 상승시켜 상기 피가공물(W)을 상기 기대(11)에 올려놓은 후, 상기 피가공물(W)의 핀칭을 해제하고, 상기 기대(11)를 상승 또는 하강시킴으로써 상기 기대(11)의 상하 위치, 즉 상기 피가공물(W)의 상하 위치를 조정한 후, 재차 핀칭수단(13)으로 끼워 유지시키며, 상기 기대(11)를 상기 피가공물(W)로부터 분리한 후, 재차 상기 피가공물(W)의 높이위치(h1, h2, h3, h4)를 측정한다. 조정 후의 피가공물(W)의 높이위치(h1, h2, h3, h4)는 모두 기준위치(H)보다 크게 되어 있을 필요가 있다. 또한, 피가공물(W)은 연마가공시에는 피가공물(W)의 축심을 중심으로 회전하기 때문에, 상기 높이위치(h1, h2, h3, h4)는 각각 동일하거나, 또는 차이가 있다고 해도 그 차이가 상기 회전에 영향을 미치지 않는 범위일 필요가 있으며, 제어수단에 의해 연산되고, 판정된다.

상기 판정에서 합격으로 된 피가공물(W)은, 지석(21)에 의해 연마된다. 지석(21)은, 피가공물(W)의 높이위치(h1, h2, h3, h4)를 다음 공정에서의 연마 브러시에 의한 연마량을 고려하여 기준위치(H)에 가까워지도록(이 높이위치를 h로 함) 피가공물(W)을 연마할 목적으로 사용된다. 지석(21)을 구성하는 연마재의 입도는, 피가공물(W)의 재질, 치수 등에 의해, F60~#800, 바람직하게는 #100~#500(연마재의 입도의 정의는 JIS규격 R6001:1998에 따름)의 범위로부터 적절하게 선택할 수 있다.

미리 제어수단에 입력된 가공 조건(지석(21)의 회전속도, 연마 브러시(22)의 회전속도, 피가공물(W)의 회전속도, 피가공물(W)의 이송속도, 연마 브러시에 의한 가공 여유(machining allowance)(피가공물의 가공면(S)에 대한 연마 브러시의 선단(先端)의 절삭(cuff off)량, 이후에는 단지 「절삭량」이라고 표기함)와, 상기 기준위치(H) 및 상기 높이위치(h1, h2, h3, h4)를 기초로 연산처리를 행하고, 지석(21)을 아래 방향, 즉 지석(21)을 가공면(S)의 방향으로 이동시킨다. 그 후, 지석(21)에 연결된 회전수단(지석용)(21M)(본 실시형태에서는 모터)을 구동시킴으로써 지석(21)을, 지석(21)의 연마면의 축심을 중심으로 회전시킨다. 또한, 피가공물(W)을 핀칭수단(13)에 접속된 회전수단(피가공물용)(본 실시형태에서는 모터)을 구동시킴으로써, 피가공물(W)을 그 축심을 중심으로 회전시키는 동시에, 이동수단(14)에 의해 도면 중 좌측으로부터 우측방향으로 이동시킴으로써, 지석(21)의 연마면이 피가공물(W)의 가공면(S)에 접촉하며, 상기 가공조건에 기초하여 지석(21)에 의한 연마가 행해진다(위치 조정공정. 도 4(A) 참조). 또한, 상기 기준위치(H)와 상기 높이위치(h1, h2, h3, h4)의 차이가 크고, 1번의 연마로 목적하는 가공량이 얻어지지 않을 경우에는, 상기 이동수단을 왕복시키거나, 또는 상기 이동수단을 왕복시킬 때마다 단계적으로 지석(21)을 하강시켜 연마를 행해도 좋다. 지석(21)에 의한 연마의 완료 후, 지석(21)을 연마 개시 전의 위치로 이동시키는 동시에, 상기 회전수단(지석용)(21M)의 구동을 정지한다. 그 후, 피가공물(W)을 연마 개시 전의 위치로 이동시킨다.

다음으로, 상기 피가공물(W)은 연마 브러시(22)(연마 브러시(22a, 22b))에 의해 연마된다. 연마 브러시(22)로서, 본 실시형태에서는 도 2에 나타내는 형태의 것을 사용하였다. 지립을 혼합한 나일론 등의 합성수지로 이루어지는 모재(24a)를 묶고, 그 일단을 연마툴 홀더(24b) 내에 고착(固着)함으로써 연마툴(24)을 형성하며, 상기 연마툴(24)의 베이스부를 회전수단(연마툴용)(22M)에 연결하여 수평회전하도록 한 연마툴 부착 플레이트(23)에 탈부착가능하게 부착하고, 하단이 피가공물(W)의 가공면(S)에 접촉회전하여 연마를 행하며, 연마툴(24)이 마모되면 상기 연마툴(24)을 연마툴 부착 플레이트(23)로부터 분리하여 새로운 연마툴(24)로 교환할 수 있는 것이다.

또한, 상기 모재에 혼합되는 지립의 입도는, 상기 연마재의 입도 이하, 또한, F180~#2000(지립의 입도의 정의는 JIS 규격 R6001:1998에 따름)의 범위로부터 선택하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는 지석(21) 및 2개의 연마 브러시(22a, 22b)가 피가공물(W)의 축심을 따르도록 배치되어 있다. 또한, 연마 브러시(22a, 22b)의 모재에 포함되는 지립의 입도는 각각 다른 것을 사용하고, 지석(21)과, 상기 입도가 큰 연마 브러시(22a)와, 상기 입도가 작은 연마 브러시(22b)를 도 1에 있어서 좌측으로부터 우측의 순서로 각각 배치하였다. 상기 입도가 큰 연마 브러시(22a)는 상기 지석(21)에 의한 연마에 의해 피가공물(W)의 표면(가공면(S))에 발생한 흠이나 요철, 게다가는 피가공물(W)의 표층부에 존재하는 마이크로크랙의 대부분을 제거할 수 있으며(거친 마무리 가공, rough finishing), 상기 입도가 작은 연마 브러시(22b)는 피가공물(W)의 표층부에 존재하는 마이크로크랙을 제거할 수 있다(마무리 가공).

미리 제어수단에 입력된 상기 가공 조건과, 상기 기준위치(H) 및 상기 높이위치(h)를 기초로 연산처리를 행하고, 연마 브러시(22)를 상하방향, 즉 연마 브러시(22)를 가공면(S)에 수직인 방향으로 이동시킨다. 그 후, 연마 브러시(22)에 각각 연결된 회전수단(연마 브러시용)(22M)(본 실시형태에서는 모터)을 구동시킴으로써 연마 브러시(22)를 연마면의 축심을 중심으로 회전시킨다. 또한, 이동수단(14)에 의해 피가공물(W)을 도면 중 좌측으로부터 우측방향으로 이동시킴으로써, 연마 브러시(22)의 각각의 연마면이 피가공물(W)의 가공면(S)에 접촉하며, 상기 가공 조건에 기초하여 연마 브러시(22)에 의한 연마가 행해진다. 피가공물(W)은 상술한 바와 같이, 도면 중 좌측으로부터 우측으로 이동하여 연마가 행해지므로, 거친 마무리 가공, 마무리 가공의 순서로 연마를 행할 수 있다(마무리 공정. 도 4(B) 참조.). 연마 브러시(22) 연마의 완료 후, 연마 브러시(22)를 연마 개시 전의 위치로 이동(상승)시키는 동시에, 상기 회전수단(연마 브러시용)(22M)의 구동을 정지한다. 그 후, 피가공물(W)을 연마 개시 전의 위치로 이동시키고, 상기 회전수단(피가공물용)의 구동을 정지하여, 피가공물(W)의 회전을 정지한다.

그 후, 상기 기대(11)를 상승시켜 피가공물(W)을 올려놓은 후, 상술한 바와 같이 핀칭축(13a 및 13b)이 후퇴함으로써 핀칭수단(13)에 의한 피가공물(W)의 핀칭을 해제하고, 피가공물(W)을 꺼냄으로써 일련의 연마가 완료한다.

복수의 피가공물(W)을 가공하는 경우에는, 상기 기대(11)에 새롭게 피가공물(W)을 올려놓은 후, 동일한 공정(단락 <0031>로부터 단락 <0038>)을 거쳐 연마가공을 행한다. 즉, 최초로 마스터 워크의 높이위치를 측정하고, 상기 높이위치를 기준위치로서 설정함으로써, 그 후 복수의 피가공물(W)의 연마가공을 행할 수 있다.

본 실시형태에서는, 피가공물(W)을 도면 중 좌우방향으로 이동시켰지만, 지석(21) 및 연마 브러시(22a, 22b)를 이동시켜도 좋고, 지석(21) 및 연마 브러시(22a, 22b)와, 피가공물(W)의 쌍방을 이동시켜도 좋다.

본 실시형태에서는, 가공 조건을 수동으로 제어수단에 입력하였지만, 수동으로 입력된 가공 조건과 자동으로 입력(기억)된 피가공물(W)의 외주면 높이위치로부터, 입력되어 있지 않은 가공 조건을 제어수단에 의해 연산시켜 연마가공을 행하여도 좋다.

예컨대, 절삭량과 연마수단(2)의 회전속도를 입력함으로써, 피가공물(W)의 이동속도를 제어수단에 의해 연산시켜도 좋고, 다른 가공 조건이나 높이위치로부터 절삭량을 제어수단에 의해 연산시켜도 좋다. 그리고, 이들의 연산결과에 기초하여 연마가공을 행할 수 있다.

입력하는 가공 조건은 본 실시형태에 있어서 설명한 항목으로 한정되지 않는다. 예컨대, 연마수단(20)의 종류, 피가공물의 상태를 입력하여도 좋고, 또 이들을 기초로 제어수단에 의한 연산을 조합하여도 좋다.

연마수단(20)인 연마 브러시(22)는, 도 2에 나타내는 것으로 한정되는 것이 아니고, 지립을 혼합한 모재(25a)로 이루어지는 연마툴(25)을 연마툴 부착 플레이트(23)에 직접 부착하여 고정하며, 상기 연마툴(25)이 마모되면 연마툴 부착 플레이트(23)를 서로서로 교환하는 것이어도 좋고, 연마툴(25)을 사용하지 않고, 지립을 함유한 나일론 등의 합성수지로 이루어지는 모재(24c)를, 연마수단(20)의 바닥부에 링 형상으로 심어 설치하여도 좋다(도 3(A) 참조. 위 도면은 정면도, 아래 도면은 저면도(정면도에서의 A-A선 화살선도)를 나타낸다). 또한, 예컨대, 세라믹스 등의 연마가공이나, 가공 시에 대략 90°의 각도를 이루는 기둥형상체의 모서리부에 연마수단(20)이 접촉하는 경우 등, 연마수단(20)과 피가공물(W)의 접촉에 의해 파편(칩핑, chipping)이 발생하는 것이 문제가 될 경우에는, 지립을 함유한 합성수지로 이루어지는 탄성체(24d)를 연마수단(20)의 바닥부에 링 형상으로 설치하여도 좋다(도 3(B) 참조. 위 도면은 정면도, 아래 도면은 저면도(정면도에서의 A-A선 화살선도)를 나타낸다). 이 경우의 탄성체(24d)란, 예컨대 경도(硬度)가 비교적 유연한 수지의 벌크체나, 내부에 다수의 기포를 갖는 폴리우레탄이나 우레탄을 비롯한 수지의 벌크체나, 섬유상(纖維狀)의 탄성체를 서로 얽은 것이어도 좋다. 경도가 비교적 유연한 수지의 벌크체에서는, 수지 자체가 완충재로서 작용한다. 기포를 갖는 수지의 벌크체에서는, 내부의 기포가 완충재로서 작용한다. 지립을 함유하고 서로 얽힌 탄성체에서는, 상기 탄성체가 서로 얽힘으로써, 이들의 집합체의 내부에는 공기가 포괄(包括)됨으로써, 이 공기층이 완충재로서 작용한다. 어떠한 경우에도, 상기 탄성체(24d)가 피가공물에 접촉하였을 때에 적당한 탄성력을 유지하도록, 합성수지의 종류 및 지립의 함유율 등을 적절하게 선택한다. 또한, 상기 모재(24c) 및 탄성체(24d)에 혼합되는 지립의 입도는 본 실시형태와 마찬가지로, F180~#2000의 범위로부터 선택하는 것이 바람직하다.

상기 흠이나 요철이 큰 경우나, 마이크로크랙이 깊은 경우 등, 거친 마무리 가공을 행하는 연마 브러시(22)에 포함되는 상기 지립의 입도가 마무리 가공을 행하는 연마 브러시(22)에 포함되는 상기 지립의 입도에 비해 매우 클 경우에는, 연마 브러시(22a와 22b) 사이에, 중간의 입도가 포함되는 연마 브러시(중간(中) 마무리 가공)를 하나 이상 배치하여도 좋다. 즉, 3개 이상의 연마 브러시를 피가공물(W)의 축심을 따르도록 배치하여도 좋다.

상기 흠이나 요철이 작은 경우나, 마이크로크랙이 얕은 경우 등, 거친 마무리 가공을 행할 필요가 없는 경우에는, 마무리 가공을 행하는 연마 브러시(22b)만을 배치하여도 좋다.

지석(21)에 의한 연마량(가공량)을 많게 할 필요가 있을 때나, 연마 브러시(22)에 의한 거친 마무리 가공을 지석(21)으로 행할 수 있는 경우에는, 지석(21)을 복수 배치할 수 있다.

이하에, 제1의 실시형태의 장치를 이용한 평가시험의 결과에 대하여 설명한다.

우선, 제1의 실시형태의 장치를 이용하여, 피가공물(W)인 원기둥형상의 단결정 실리콘 블록을 φ175mm×500mm의 치수로 가공하는 동시에, 상기 피가공물(W)의 표층부에 존재하는 마이크로크랙과 그 표면의 요철을 제거하여 표면 거칠기를 미세화하는 가공을 행하였다.

그 후, 상기 실리콘 블럭을 와이어소로 슬라이스 가공하여 실리콘 웨이퍼를 형성하였을 때에, 그 실리콘 웨이퍼의 깨짐·조각(파편) 등에 의한 불량품의 발생율을 저감할 수 있었는지 여부에 대하여 평가를 행하였다.

연마가공 전의 피가공물(W)의 표층부에는, 깊이가 80~100㎛의 마이크로크랙이 존재하며 그 표면 거칠기는 (Ry) 9~11㎛(Ry의 정의는 JIS 규격 B0601:1994에 따름)이며, 연마가공을 하지 않은 상기 실리콘 블럭을 와이어소로 절단(슬라이스 가공)하여 실리콘 웨이퍼로 하였을 때의 깨짐·파편 등에 의한 불량품의 발생율이 5~6%였다.

다음으로, 제1의 실시형태에 기재된 연마장치를 이용하여 상기 피가공물(W)인 실리콘 블록을 연마가공하여 마이크로크랙 및 요철의 제거와 표면 거칠기를 미소화한 후, 상기 실리콘 블록을 와이어소로 슬라이스 가공하여 실리콘 웨이퍼를 형성하였을 때의 깨짐·파편 등에 의한 불량품의 발생율을 평가하였다.

본 평가시험에서의 가공 조건을 표 1에 나타내도록 설정하고, 이것을 제어수단에 입력한 후, 3개의 단결정 실리콘 블록의 가공을 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 이와 같이, 제1의 실시형태에서의 연마장치를 이용하여 가공을 행함으로써, 단결정 실리콘 블록의 지름을 목표로 하는 치수로 가공하는 동시에, 마이크로크랙의 최대 깊이가 0.7~0.9㎛, 표면 거칠기가 평면부 Ry 0.7~1.0㎛(평균: Ry 0.9㎛)로, 마이크로크랙 및 표면 거칠기를 미소화할 수 있었다. 또한, 표 2에 있어서, 「지석에 의한 연마 후」로 기재된 란에 기재된 데이터는, 「지석에 의한 연마 후로서, 연마 브러시에 의한 가공을 행하기 전」의 상태에서의 데이터를 나타낸 것이며, 연마공정의 도중 단계의 데이터를 나타낸 것이다. 그리고, 그 실리콘 블록을 3개 모두 와이어소로 슬라이스 가공하여 실리콘 웨이퍼로 하였을 때의 깨짐·파편 등에 의한 불량품의 발생율은 3~4%가 되었다. 마이크로크랙의 최대 깊이는 3.0㎛ 이하, 바람직하게는 2.3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 최대 깊이가 3.0㎛ 이상에서는 상기 불량품의 발생율이 증대한다. 또한, 상기 최대 깊이가 2.3㎛ 이하이면, 수십㎛의 두께로 슬라이스 가공하여 실리콘 웨이퍼로 하였을 때의 깨짐·파편 등에 의한 불량품의 발생율에 미치는 영향이 적다. 본 평가시험에서는 상기 최대 깊이가 0.9㎛이며, 상기 불량품의 발생율에 영향을 주는 2.3㎛를 대폭 하회하는 것이 가능하였다.

다음으로, 제2의 실시형태에 관한 연마장치에 대하여 설명한다. 제2의 실시형태에 관한 연마장치에서는, 거친 마무리 가공 후 마무리 가공을 행하는 것과 같은 다단 가공을 필요로 하지 않으며, 1단계의 가공으로 요구되는 표면 상태가 얻어지는 경우에 이용하는 장치 구성으로 되어 있다. 또한, 여기서는 제1의 실시형태와 다른 점에 대해서만 설명한다.

예컨대, 피가공물(W)의 표면의 연마처리 전의 마이크로크랙이 미소하며, 또한 연마처리 전의 표면 거칠기가 요구값에 대하여 큰 차이가 없는 경우에는, 연마 브러시(22a 및 22b)에 포함되는 지립의 입도는, 마무리 가공에 이용한 연마 브러시(22b)와 대략 동일하게 할 수 있다. 연마 브러시(22)에 포함되는 상기 지립이 대략 동일한 연마 브러시를 복수대 배치함으로써, 가공시간을 단축할 수 있다.

다음으로, 제3의 실시형태에 관한 연마장치에 대하여, 도 5를 참조하면서 설명한다. 제3의 실시형태에 관한 연마장치에서는, 가공시간을 단축하도록 제1의 연마수단(30)과 제2의 연마수단(40)을 배치한 장치구성으로 되어 있다. 또한, 여기서는 제1의 실시형태와 다른 점에 대해서만 설명한다.

제3의 실시형태에 관한 연마장치에서는, 피가공물(W)의 동일 단면(원형)의 면내에 있어서, 제1의 연마수단(30)과 제2의 연마수단(40)이 배치되어 있다. 제1의 연마수단(30)과 제2의 연마수단(40)의 축심은, 피가공물(W)의 반경 방향으로 일치하도록 배치되어 있으며, 제1의 연마수단(30)과 제2의 연마수단(40)이 서로 간섭하지 않도록 하기 위하여, 제1의 연마수단(20)의 축심과 제2의 연마수단(20)의 축심은, 소정의 각도(θ)를 구성하도록 하여, 피가공물(W)의 단면 중심에서 교차하도록 배치되어 있다. (도 5(A) 참조) 이 각도(θ)는, 제1의 연마수단(30)과 제2의 연마수단(40)이 서로 간섭하지 않는 한, 임의로 설정할 수 있다. 예컨대, 각도(θ)를 180°로 설정하며, 제1의 연마수단(30)의 축심과 제2의 연마수단(40)의 축심을 완전하게 일치시켜 대향하도록 배치할 수도 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 피가공물(W)은 원주방향으로 회전하면서 연마가공되기 때문에, 피가공물의 가공면은 제1의 연마수단(30)과 제2의 연마수단(40)의 2부위에 있어서 동시에 연마되므로. 가공 시간이 단축된다.

또한, 제3의 실시형태에 관한 연마장치에 있어서도, 제1의 실시형태에 관한 연마장치와 마찬가지로, 도 5(B)(상기 도면에서는, θ를 180°로 하여 설명함)에 나타내는 바와 같이, 제1의 연마수단(30)과 제2의 연마수단(40)에 포함되는 지석(31, 41) 및 연마 브러시(32, 42)를 임의의 수량을 배치할 수 있다. 즉, 지석(31, 41) 및 연마 브러시는 각각 하나씩이어도 좋고, 피가공물(W)의 축심을 따라서 복수 배치할 수도 있다. 예컨대, 동 도면에서는, 지석(31 및 41)을 각각 하나, 연마 브러시(32, 42)를 각각 2개(32a, 32b 및 42a, 42b) 배치한 상태를 나타낸다. 이 경우, 피가공물(W)의 축심을 따라서 좌측으로부터 순서대로, 제1열째의 지석(제1의 연마수단)(31)과 지석(제2의 연마수단)(41), 제2열째에 연마 브러시(A)(제1의 연마수단)(32a)와 연마브러시(A)(제2의 연마수단)(42a), 제3열째에 연마 브러시(B)(제1의 연마수단)(32b)와 연마 브러시(B)(제2의 연마수단)(42b)가 배치되게 되어 있다. 이때, 지석을 형성하는 연마재의 입도 및, 각각의 연마 브러시에 구비되어 있는 모재 또는 탄성체에 함유되는 지립의 입도는, 지석(제1의 연마수단)(31)과 지석(제2의 연마수단)(41), 연마 브러시(A)(제1의 연마수단)(32a)와 연마 브러시(A)(제2의 연마수단)(42a), 연마 브러시(B)(제1의 연마수단)(32b)와 연마 브러시(B)(제2의 연마수단)(42b)가 각각 대략 동일, 즉 동일 열의 지석 및 연마 브러시는 대략 동일한 연마력을 가지도록 한다. 또한, 제2의 실시형태와 마찬가지로, 하나의 연마력을 가지는 연마수단에 의해 가공을 행할 수 있을 때에는, 모든 연마 브러시에 구비되어 있는 모재 또는 탄성체에 포함되는 지립의 입도를 대략 동일하게 할 수 있다.

또, 상술한 제3의 실시형태에 관한 연마장치에서는, 피가공물(W)의 원주방향으로 제1의 연마수단(20)과 제2의 연마수단(20)의 2개의 연마수단을 배치하는 구성에 대하여 설명하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 각 연마수단이 서로 간섭하지 않는 한, 배치 스페이스나 목표로 하는 가공시간 등에 맞추어 임의의 개수의 연마수단을 배치하도록 하여도 좋다.

본 발명은 원기둥형상의 실리콘 블록의 가공에 한정되는 것이 아니며, 예컨대, 세라믹스 등, 경취재료 전반에 대해서 적합하게 이용할 수 있다.

1 연마장치
11 기대
12 승강수단
13 핀칭수단
13a, 13b 핀칭축
13c, 13d 핀칭부
14 이동수단
15, 15a, 15b, 15c 높이위치 검출수단
20 연마수단
21 지석
21M 회전수단(지석용)
22, 22a, 22b 연마브러시
22M 회전수단(연마 브러시용)
30 제1의 연마수단
31 지석(제1의 연마수단)
31M 회전수단(지석(제1의 연마수단)용)
32, 32a, 32b 연마 브러시(제1의 연마수단)
40 제2의 연마수단
41 지석(제2의 연마수단)
41M 회전수단(지석(제2의 연마수단)용)
42, 42a, 42b 제2의 연마수단
W 피가공물
S 가공면

Claims

피가공물의 회전수단에 연결하며, 상기 피가공물의 양단면을 끼워 유지하는 핀칭수단과,
상기 피가공물의 외주면을 연마가공하는 연마수단과,
상기 연마수단에 대하여 상기 피가공물을, 상기 피가공물의 대략 원형인 단면(斷面)방향과 직교하는 길이방향으로 상대적으로 이동시키는 이동수단과,
연마가공 완성품 및 연마가공 전의 피가공물의 높이위치를 검출시키는 높이위치 검출수단과,
상기 높이위치 및 가공조건이 입력되며, 이것을 연산하여 연마가공을 행하는 제어수단,
을 구비한 원기둥형상의 피가공물의 외주면을 연마하는 연마장치로서,
상기 연마수단은, 상기 피가공물의 외주면에 선단이 접촉 회전하는 지석(砥石)과, 지립(砥粒)을 함유한 모재(毛材) 또는 지립을 함유한 탄성체를 구비하고, 또한, 상기 피가공물의 외주면에 선단이 접촉 회전하는 연마 브러시를, 적어도 각각 하나 이상 구비하며,
상기 지석과 상기 연마 브러시는 원기둥형상의 피가공물의 축심(軸芯)을 따라서 연이어 설치하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항에 있어서,
상기 연마수단이, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 배치된 지석과 연마 브러시의 제1의 연마수단과, 동일하게 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 배치된 지석과 연마 브러시의 제2의 연마수단으로 이루어지며,
상기 제1의 연마수단의 지석과 연마 브러시, 및 상기 제2의 연마수단의 지석과 연마 브러시의 각각은 쌍을 이루며, 쌍을 이루는 지석과 연마브러시의 각각은, 피가공물의 원형 단면의 동일 면내에서 배치되고, 상기 제1의 연마수단과 상기 제2의 연마수단의 축심은, 피가공물의 반지름 방향으로 일치하도록 배치되어 있으며, 또한, 쌍을 이루는 상기 제1의 연마수단의 축심과 상기 제2의 연마수단의 축심은, 소정의 각도(θ)를 구성하도록, 피가공물의 단면 중심에서 교차하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항에 있어서,
상기 제어수단에서의 연산은, 상기 피가공물의 원주 방향의 2부위 이상의 축심으로부터의 높이 위치의 차(差)의 연산과,
상기 연마가공 완성품의 높이위치와 상기 연마전의 피가공물의 높이위치의 차의 연산과,
입력된 가공 조건으로부터 다른 가공 조건을 설정하기 위한 연산,
의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 브러시는 지립을 함유한 모재가 상기 연마 브러시의 바닥부에 링 형상으로 복수개 심어져 설치된 구조인 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 브러시는, 지립을 함유한 모재를 복수개 묶은 연마툴의 베이스부가 연마툴 부착 플레이트에 복수개 고정된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 브러시는, 지립을 함유한 탄성체가 상기 연마 브러시의 바닥부에 링 형상으로 설치된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지석을 형성하는 연마재의 입도(粒度)가 F60~#800인 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 브러시에 사용되는 상기 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 다른 모재 또는 탄성체를 가지는 연마 브러시를 2종류 이상 선택하여, 상기 지립의 입도가 다른 연마 브러시가, 지립의 입도가 "큰 것「粗」"으로부터 "작은 것「細」"의 순서로 연마가공하도록, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 브러시에 사용되는 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 대략 동일한 모재 또는 탄성체를 가지는 연마 브러시가, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 의해, 피가공물의 표층으로부터 100㎛ 이하에 존재하는 마이크로크랙이 제거되고, 또한 연마가공면의 표면 거칠기(Ry)가 3㎛ 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재.
제10항에 있어서,
상기 원기둥형상 부재는 실리콘 블록 또는 세라믹스인 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 원기둥형상 부재의 연마장치에 의한 원기둥형상 부재의 연마 방법은, 상기 핀칭수단에 끼워 유지된 피가공물을 상기 회전수단에 의해 회전시키는 동시에,
상기 지석의 선단을 상기 피가공물의 외주면에 접촉 및 회전을 시키고, 또한 상기 연마수단을 상기 피가공물에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 피가공물의 치수를 조정하는 치수 조정공정과,
상기 치수 조정공정 후, 상기 연마 브러시의 선단을 상기 피가공물의 외주면에 접촉 및 회전을 시키고, 또한 상기 연마수단을 피가공물에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 피가공물의 연마가공을 행하는 마무리 공정,
을 구비하는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마방법.
제12항에 있어서,
상기 연마 브러시에 사용되는 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 다른 모재 또는 탄성체를 가지는 연마수단을 2종류 이상 선택하여, 지립의 입도가 다른 연마수단을, 지립의 입도가 "큰 것"으로부터 "작은 것"의 순서로 연마가공하도록, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 연마하는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마방법.
제12항에 있어서,
상기 연마 브러시에 사용되는 모재 또는 탄성체에 혼합되는 지립의 입도가 F180~#2000이며, 그 입도가 대략 동일한 모재 또는 탄성체를 가지는 연마수단을, 원기둥형상의 피가공물의 축심을 따라서 연이어 설치하여 연마하는 것을 특징으로 하는 원기둥형상 부재의 연마방법.