KR20150009296A - 연삭 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 판 형상 가공물에 대해 외형 연삭에서부터 구멍 가공이나 오목부 가공 등의 다양한 연삭 가공이 가능하며, 컴팩트하고 생산성이 높은 연삭 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 판 형상 가공물을 유지하여 회전하는 워크 테이블과, 상기 판 형상 가공물을 연삭하는 숫돌을 구비하며, 워크 테이블은 C축 회전 제어되고, 숫돌은 X축 방향 이동 제어되며, C축 회전 제어 수단이 판 형상 가공물의 크기에 따라 다이렉트 드라이브 제어 또는 감속 제어되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

연삭 가공 장치{GRINDING APPARATUS}
본 발명은 판 형상 가공물의 연삭 장치에 관한 것으로, 특히 모바일 전자 기기의 표시부에 이용되는 유리 기판 등의 경질 취성재의 연삭 가공에 적합하다.
미디어 플레이어, 태블릿 단말, 스마트폰 등과 같은 각종 휴대 장치에는 유리 기판 등의 표시 패널이 이용되고 있다.
이 유리 기판 등의 판 형상 가공물은 외형 연삭 가공뿐만 아니라 표시부의 형상에 맞춰, 구멍 가공이나 오목부 가공 등의 내형 연삭 가공도 필요해지고 있다.
또한, 유리 기판의 크기도 대소(大小)로 다양하다.
이들 외형 연삭 가공, 내형 연삭 가공 등, 복수의 가공을 각각 연삭 가공 장치로 행하면 복수대의 연삭 가공 장치가 필요해지며, 설비의 대형화, 비용 상승이 문제가 된다.
특허문헌 1에는 기록 매체로서 이용하는 디스크의 내·외주 가공을 행하는 연삭 장치에 있어서 2세트의 가공 유닛을 1대의 기계에 설치함으로써 설치 스페이스의 공간 절약화를 도모한 것을 개시하고 있다.
그러나, 외형 형상이 크고 작은 상이한 판 형상 가공물의 연삭 가공에는 그대로 적용할 수 있는 것은 아니다.
일본국 공개특허공보 제2005-271105호
본 발명은, 판 형상 가공물에 대해 외형 연삭에서부터 구멍 가공이나 오목부 가공 등의 다양한 연삭 가공이 가능하며, 컴팩트하고 생산성이 높은 연삭 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 연삭 가공 장치는, 판 형상 가공물(work)을 유지하여 회전하는 워크 테이블(work table)과, 상기 판 형상 가공물을 연삭하는 숫돌(砥石)을 구비하며, 워크 테이블은 C축 회전 제어되고, 숫돌은 X축 방향 이동 제어되며, C축 회전 제어 수단이 판 형상 가공물의 크기에 따라 다이렉트 드라이브(direct drive) 제어 또는 감속 제어되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는, 워크 테이블 위에 판 형상 가공물을 유지시키고, 가공물축의 회전각에 따라, 회전하는 숫돌을 가공물에 근접 및 이격(離隔) 제어함으로써, 연삭 가공을 행하는 극좌표계의 가공 제어를 채용하는 것에 의해, C축 회전 제어된 워크 테이블과 X축 방향 이동 제어된 회전 숫돌로 구성된 컴팩트한 장치가 된다.
이러한 극좌표계의 제어 방법을 채용한 경우에 회전 숫돌을 미소 이동시키면서, 가공점을 소정의 힘으로 가압해야만 하므로, 판 형상 가공물의 크기, 연삭 가공점의 C축 중심으로부터의 거리에 따라, 이 판형상 가공물을 유지하는 데 필요한 토크(torque)에 차이가 발생한다.
따라서, 본 발명은 스마트폰용 유리 기판, 그보다 상대적으로 외형이 큰 태블릿 단말용 유리 기판 등의 판 형상 가공물의 크기에 따라, 워크 테이블을 회전 각도 제어하는 모터에 다이렉트 드라이브(direct drive) 제어하거나, 그 사이에 감속기를 통하거나 한 것이다.
다이렉트 드라이브 모터는, 낮은 회전 속도와 높은 토크가 얻어지는 것으로, 판 형상 가공물이 커지면 숫돌에 가압되어, 높은 정밀도로 가공물을 유지할 수 없는 경우가 있으며, 그 경우에 감속기를 통하도록 사양(仕樣)의 시리즈(series)화를 도모한 것이다.
감속 수단으로는, 기어(gear), 풀리(pulley), 캠 팔로워(cam follower) 등, 수단에 제한은 없다.
본 발명에 있어서, 숫돌은 판 형상 가공물의 외형(外形)을 연삭하기 위한 외형 숫돌과, 판 형상 가공물에 구멍 가공 또는/및 오목부 가공을 하기 위한 내형(內形) 숫돌을 가지며, 외형 숫돌과 내형 숫돌이 각각 승강 제어되는 동시에 전체가 X축 방향 이동 제어되어 있어도 된다.
이와 같이 하면, 외형 숫돌, 내형 숫돌 및 그 외의 숫돌을 각각 개별적으로 X축 방향 이동 제어하지 않고 전체적으로 X축 방향 이동 제어하기 때문에, 부품 개수가 적고, 제어 시스템의 구조도 단순화되므로 컴팩트하고 저렴한 가공 장치가 된다.
본 발명에 있어서, 판 형상 가공물을 워크 테이블에 전달하기 위한 전달 핸드(hand)를 더 가지며, 전달 핸드는 승강 제어되는 동시에 숫돌과 함께 전체적으로 X축 방향 이동 제어되어 있어도 된다.
또한, 워크 테이블과 숫돌로 이루어진 가공 스테이션이 전후(前後) 방향으로 한 쌍 구비되어 있어도 된다.
이와 같이 하면, 보다 컴팩트한 가공 장치가 된다.
본 발명에 있어서는, 전달 핸드에 판 형상 가공물을 전달하기 위한 로딩(loading) 장치를 가지고 있어도 되며, 워크 테이블은, 판 형상 가공물의 흡인 유지 수단을 가지고, 흡인 유지 수단은 판 형상 가공물의 크기에 따라 교체 가능하게 되어 있어도 된다.
본 발명에 관한 연삭 가공 장치에 있어서는, 판 형상 가공물의 크기에 따른 워크 테이블의 C축 회전 제어 수단을 채용함으로써, 다양한 판 형상 가공물에 대응할 수 있으며, 복수의 숫돌이나 가공물의 전달 핸드를 설치한 경우에 그것을 전체적으로 X축 방향 이동 제어하므로, 부품 개수의 삭감이 가능해져, 컴팩트한 장치가 된다.
도 1의 (a)는 연삭 가공 장치의 구조를 모식적으로 도시하며, (b)는 워크 테이블과 회전 숫돌의 주요부 도면이다.
도 2는 외형 숫돌과 내형 숫돌의 동작을 모식적으로 도시하는 것으로, (a)는 외형 숫돌이 하강하고, (b)는 외형 연삭하고 있는 상태를 도시하며, (c)는 내형 숫돌이 하강하여, 내형 연삭하고 있는 상태를 도시한다.
도 3의 (a)는 판 형상 가공물의 외형 연삭을 도시하며, (b)는 내형 연삭을 도시한다.
도 4의 (a)~(d)는 판 형상 가공물의 전달의 흐름을 도시한다.
도 5의 (a)는 외형 숫돌, 내형 숫돌, 전달 핸드 및 워크 테이블의 위치 관계를 도시하고, (b)는 평면도를 도시하며, (c)는 외형 숫돌축, 내형 숫돌축의 승강부 단면도를 도시한다.
본 발명에 관한 연삭 가공 장치(10)의 구조예를 이하 도면에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1에 연삭 가공 장치(10)의 주요부 구성도를 도시하며, 조작반, 제어부 및 커버 부재 등은 표시를 생략하고 있다.
본 발명에서는, 연삭 가공 장치의 좌우 방향을 X축 방향, 상하 방향을 Z축 방향으로 정의한다.
본 실시예에서는, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 워크 테이블(11), X축 슬라이더(12), Z축 슬라이더(13) 및 가공물을 반송하는 로딩 시스템으로 이루어진 가공 스테이션을 전후 방향으로 한 쌍인 2개의 스테이션으로 한 예로 되어 있다.
X축 방향 이동 제어된 X축 슬라이더(12)에는, 주요부 확대도를 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 외형 숫돌축(22)에 의해 회전 제어된 외형 숫돌(21), 내형 숫돌축(32)에 의해 회전 제어된 내형 숫돌(31), 및 워크 테이블(11)에 판 형상 가공물(W)을 전달하기 위한 전달 핸드(41)가 부착되어 있다.
이에 따라, 외형 숫돌(21), 내형 숫돌(31) 및 전달 핸드(41)가 일체적으로 X축 방향 이동 제어되어 있다.
또한, 전달 핸드(41)는, 필요에 따라 설치하면 된다.
따라서, 각각 X축 방향 이동 제어되는 구조와 비교하여, 부품 개수가 적고, 컴팩트한 설계로 되어 있다.
외형 숫돌축(22)은, 상기 축측에 설치한 종동 풀리(23b)와 벨트 구동 모터(23)측에 설치한 구동 풀리(23a)가 벨트(24)에 의해 회전 전달되어 있다.
이 외형 숫돌축(22)과 벨트 구동 모터(23)에 의한 구동 시스템은, 일체적으로 Z축 슬라이더(13)에 부착되어 있다.
이에 따라, Z축 슬라이더(13)에 의해 외형 숫돌(21)이 승강 제어되어 있다.
외형 숫돌(21)은, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 주로 판 형상 가공물(W)의 외주부(外周部) 외형을 연삭하기 위한 것이다.
판 형상 가공물(W)은, C축 회전 제어된 테이블 회전축(11a)의 상부에 설치한 워크 테이블(11)에 유지되어 있다.
판 형상 가공물(W)은, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 회전 각도(θ)가 C축 제어되면서 회전하며, 이에 대해 외형 숫돌(21)이 판 형상 가공물(W)의 외형선(a)을 따르면서 X축 방향으로 미소 이동한다.
이와 같이 외형 숫돌(21)이 C축 중심에 대해, 극좌표계에서 위치 제어되면서 판 형상 가공물(W)의 측면을 가압함으로써 외형 연삭된다.
따라서, 판 형상 가공물을 유지한 워크 테이블에는, 외형 숫돌(21)에 의한 가압력이 부하(負荷)되며, 그 크기는 판 형상 가공물(W)의 크기에 좌우된다.
따라서, 본 발명은 테이블 회전축을 C축 회전 제어하는 모터에 대해, 직접적으로 연결된 다이렉트 드라이브 제어와, 감속기를 통해 감속 제어하는 방법을 판 형상 가공물의 크기에 맞추어 선택 사용 가능하게 한 것이다.
내형 숫돌(31)은, 구동 모터(33)에 의해 내형 숫돌축(32)을 통해 회전 제어되어 있다.
또한, 내형 숫돌(31)은, 구동 모터(33)와 함께 내형 숫돌 승강기(34)에 의해, Z축 방향의 이동 제어가 이루어지고 있다.
내형 숫돌(31)은, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 판 형상 가공물(W)의 표면 또는 이면(裏面)의 일부를 깎아내도록 오목부 가공하거나, 환형 구멍(丸穴), 긴 구멍(長穴) 등의 구멍 가공하는 데 주로 이용된다.
이 경우에도 외형 연삭과 마찬가지로 판 형상 가공물(W)의 내형선(b)이 얻어지도록, C축 회전 제어된 판 형상 가공물(W)에 극좌표계를 이용하여 내형 숫돌(31)이 X축 방향 이동 제어되어 있다.
외형 연삭 및 내형 연삭의 방법예를 도 2에서 설명한다.
판 형상 가공물(W)이 워크 테이블(11)에 유지되며, 외형 연삭할 때에는 도 2의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 Z축 슬라이더(13)에 의해 외형 숫돌(21)이 하강하고, 판 형상 가공물(W)의 C축 회전각(θ)에 맞추어 X축 슬라이더(12)에 의해 X축 방향으로 미소 이동 제어된다.
또한, 내형 연삭을 행할 때에는, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 외형 숫돌(21)이 상승하며, 내형 숫돌(31)을 하강시킴으로써 행한다.
다음으로 판 형상 가공물(W)의 로딩 시스템에 대해 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 가대(1; 架臺) 위에, 연삭 전의 가공물 및 연삭 후의 가공물을 수납하는 워크 카세트(17a, 17b; work cassette)를 갖는다.
판 형상 가공물(W)을 반송하는 반송 핸드(14)가, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 제어된 로더(15; loader)에 부착되어 있으며, 로더(15)는 가이드 레일(16; guide rail)을 따라 X축 방향으로 이동 제어되어 있다.
이 반송 핸드(14), 로더(15), 가이드 레일(16)도 전후 2개의 한 쌍으로 설치되어 있다.
반송 핸드(14)에 의해 워크 카세트로부터 취출된 판 형상 가공물(W)은, 일단 프리센터링(18; pre-centering)의 위치에 임시 재치(載置)되며, 판 형상 가공물의 위치 맞춤을 한 후에 전달 핸드(41)로 인도된다.
한편, 연삭 가공이 완료된 판 형상 가공물(W)은, 전달 핸드(41)를 통해 반송 핸드(14)가 수취하며, 건조 유닛(19)에서 건조시켜, 워크 카세트에 수납된다.
전달 핸드(41)는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 핸드 승강기(42)에 의해 승강 제어되며, X축 슬라이더(12)에 의해 X축 방향 이동 제어되어 있다.
본 실시예에서는, 전달 핸드(41) 및 반송 핸드(14)의 가공물 유지 수단으로서, 흡인 유지 수단(41a, 14a, 14b)을 이용한 예로 되어 있다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 반송 핸드(14)에 의해 반송되어 온 가공 전의 판 형상 가공물(W2)은, 전달 핸드(41)로 인도되며, 다음으로 그 상태로 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 연삭 가공이 완료된 판 형상 가공물(W1)을 하측의 흡인 수단(14b)에 의해 인수한다.
전달 핸드(41)로 인도된 가공 전의 판 형상 가공물(W2)은, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이 워크 테이블(11)측으로 반송된다.
외형 숫돌(21), 내형 숫돌(31), 전달 핸드(41)는, 모두 X축 슬라이더(12)에 부착되며, 워크 테이블(11)과의 위치 관계를 도 5에 도시한다.
(a)는 측면시(側面視), (b)는 평면시(平面視)이며, (c)에 승강부의 단면도를 참고로 도시한다.
워크 테이블(11)에는, 가공물의 유지 수단으로서 흡인 유지 수단(11b)이 설치되어 있으며, 판 형상 가공물의 크기에 따라 테이블 상면의 넓이가 상이한 다른 워크 테이블(111)과 호환 가능하게 되어 있다.
또한, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 가대의 좌측 전방부에 숫돌을 자동 교환하기 위한 ATC2가 설치되어 있다.
1 : 가대
2 : ATC
10 : 연삭 가공 장치
11 : 워크 테이블
11a : 테이블 회전축
12 : X축 슬라이더
13 : Z축 슬라이더
14 : 반송 핸드
15 : 로더
16 : 가이드 레일
17a : 워크 카세트
18 : 프리센터링
19 : 건조 유닛
21 : 외형 숫돌
22 : 외형 숫돌축
23 : 벨트 구동 모터
24 : 벨트
31 : 내형 숫돌
32 : 내형 숫돌축
33 : 구동 모터
34 : 내형 숫돌 승강기
41 : 전달 핸드
42 : 핸드 승강기

Claims (6)

  1. 판 형상 가공물(work)을 유지하여 회전하는 워크 테이블(work table)과, 상기 판 형상 가공물을 연삭하는 숫돌(砥石)을 구비하며,
    워크 테이블은 C축 회전 제어되고,
    숫돌은 X축 방향 이동 제어되며,
    C축 회전 제어 수단이 판 형상 가공물의 크기에 따라 다이렉트 드라이브(direct drive) 제어 또는 감속 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 숫돌은 판 형상 가공물의 외형(外形)을 연삭하기 위한 외형 숫돌과, 판 형상 가공물에 구멍 가공 또는/및 오목부 가공을 하기 위한 내형(內形) 숫돌을 가지며,
    외형 숫돌과 내형 숫돌이 각각 승강 제어되는 동시에 전체가 X축 방향 이동 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭 가공 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    판 형상 가공물을 워크 테이블에 전달하기 위한 전달 핸드(hand)를 더 가지며,
    전달 핸드는 승강 제어되는 동시에 숫돌과 함께 전체적으로 X축 방향 이동 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭 가공 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 워크 테이블과 숫돌로 이루어진 가공 스테이션이 전후(前後) 방향으로 한 쌍 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭 가공 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전달 핸드에 판 형상 가공물을 전달하기 위한 로딩(loading) 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 연삭 가공 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 워크 테이블은, 판 형상 가공물의 흡인 유지 수단을 가지며, 흡인 유지 수단은 판 형상 가공물의 크기에 따라 교체 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭 가공 장치.
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