KR20160033041A - 피가공물의 연삭 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수의 피가공물을 동시에 유지하여 연삭을 행하는 경우에 있어서도, 접촉자가 파손되는 것을 억제할 수 있는 피가공물의 연삭 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 피가공물의 연삭 방법은, 유지 단계와 예비 측정 단계와 대피 단계와 제1 연삭 단계와 제2 연삭 단계를 포함한다. 유지 단계는 유지 수단(10)의 유지면(10a)에 복수의 피가공물(W)을 유지한다. 예비 측정 단계는 피가공물(W)의 이면(WR)에 높이 측정 수단(40)의 접촉자(43)를 접촉시키면서 유지 수단(10)을 회전시킨다. 대피 단계는 접촉자(43)를 이면(WR)으로부터 이격시킨다. 제1 연삭 단계는 피가공물(W)의 최저 높이 위치에 연삭 휠이 위치 부여될 때까지 피가공물(W)을 연삭한다. 제2 연삭 단계는 피가공물(W)의 높이가 원하는 마무리 두께에 이를 때까지 연삭한다. 예비 측정 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 속도는 제1 연삭 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 속도보다 느리다.

Description

피가공물의 연삭 방법{METHOD FOR GRINDING WORKPIECE}
본 발명은 복수의 피가공물의 연삭 방법에 관한 것이다.
각종 피가공물을 박화 연삭하여 원하는 두께로 마무리하는 경우에 있어서는, 피가공물의 두께를 계측하면서 연삭을 행하고, 원하는 두께가 되면 연삭을 종료하도록 하고 있다. 피가공물의 두께를 계측하는 방법으로서는, 두께 계측기의 접촉자를 피가공물의 표면 및 피가공물을 유지하는 유지 테이블의 표면에 접촉시켜, 그 높이의 차를 구하고 그 차의 값으로부터 피가공물의 두께를 구하는 접촉식의 계측 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
한편, 사파이어나 질화갈륨(GaN) 등으로 형성된 피가공물로서의 웨이퍼에는, 통상의 웨이퍼와 비교하여 직경이 작은 것이 있다. 이와 같이 직경이 작은 웨이퍼의 연삭에 대해서는, 하나의 유지 테이블의 동일 유지면 상에 있어서 복수의 웨이퍼를 유지하여, 복수의 웨이퍼를 동시에 연삭함으로써, 연삭에 걸리는 시간을 단축하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2000-006018호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2012-101293호 공보
접촉식의 계측 방법으로 복수의 웨이퍼를 연삭하면서 측정하면, 특허문헌 1 및 2에 나타낸 2개의 접촉자가 파손되어 버릴 우려가 있기 때문에, 본 발명의 출원인은, 이들 2개의 접촉자끼리를 연결하는 계측기를 제안하고 있다. 그러나, 이 계측기라도, 연삭 전의 높이의 차가 심한 복수의 피가공물이 고속으로 회전하는 상태로 접촉자를 접촉시키면, 접촉자가 파손되어 버릴 우려가 있었다.
본 발명의 목적은, 복수의 피가공물을 동시에 유지하여 연삭을 행하는 경우에 있어서도, 접촉자가 파손되는 것을 억제할 수 있는 피가공물의 연삭 방법을 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하는 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 본 발명에 따른 피가공물의 연삭 방법은, 피가공물을 동시에 연삭하는 연삭 방법으로서, 피가공물을 유지하는 유지면에 직교하는 회전축 둘레로 회전 가능한 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물의 상면을 연삭하는 연삭 휠이 장착되는 연삭 수단과, 상기 연삭 수단을 상기 유지면과 직교하는 방향으로 접근 및 이격시키는 연삭 이송 수단과, 상기 연삭 수단에 의해 연삭되는 피가공물의 상면의 높이를 측정하는 높이 측정 수단을 구비하는 연삭 장치를 이용하며, 상기 유지 수단의 상기 유지면에, 상기 유지면보다 작은 사이즈의 복수의 피가공물을 배열하여 유지하는 유지 단계와, 상기 유지 단계를 실시한 후, 피가공물의 상면에 높이 측정 수단의 접촉자를 접촉시키면서 상기 유지 수단을 회전시켜 복수의 피가공물의 높이를 측정하여, 최저 높이를 산출하는 예비 측정 단계와, 상기 예비 측정 단계를 실시한 후, 상기 접촉자를 피가공물의 상면으로부터 이격시켜 대피시키는 대피 단계와, 상기 대피 단계를 실시한 후에, 상기 높이 측정 수단으로 측정한 피가공물의 최저 높이 위치에 상기 연삭 휠이 위치 부여될 때까지, 상기 유지 수단을 회전시키면서 상기 연삭 이송 수단을 작동시켜 상기 연삭 휠로 피가공물을 연삭하여, 복수의 피가공물의 높이를 정돈하는 제1 연삭 단계와, 상기 제1 연삭 단계를 실시한 후, 대피하고 있던 상기 접촉자를 피가공물의 상면에 접촉시켜, 상기 높이 측정 수단으로 측정되는 피가공물의 높이가 원하는 마무리 두께에 이를 때까지 상기 유지 수단을 회전시키면서 피가공물을 상기 연삭 수단으로 연삭하는 제2 연삭 단계를 포함하고, 상기 예비 측정 단계에서 상기 유지 수단이 회전하는 속도는, 상기 제1 연삭 단계에서 상기 유지 수단이 회전하는 속도보다 느리며, 상이한 높이의 피가공물의 상면을 통과하는 상기 접촉자가 파손되지 않는 속도인 것을 특징으로 한다.
그래서, 본원 발명의 피가공물의 연삭 방법에서는, 느린 속도로 유지 수단을 회전시키면서 연삭 전의 피가공물의 높이를 측정하여, 최저 높이를 검출 후, 일단 접촉자를 대피시켜, 최저 높이로 모든 피가공물의 높이가 정돈될 때까지 연삭 수단으로 연삭한 후, 재차 접촉자를 피가공물에 접촉시키면서 마무리 두께까지 연삭한다. 따라서, 연삭 방법은, 복수의 피가공물을 동시에 유지하여 연삭을 행하는 경우에 있어서도, 접촉자가 파손되는 것을 억제할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 구성을 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 유지 수단과 높이 측정 수단 등의 사시도이다.
도 3은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 높이 측정 수단과 복수의 피가공물의 사시도이다.
도 4는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 높이 측정 수단 등과 복수의 피가공물의 평면도이다.
도 5는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법의 예비 측정 단계의 개요를 나타내는 측면도이다.
도 6은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법의 제1 연삭 단계의 개요를 나타내는 측면도이다.
도 7은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법의 제2 연삭 단계의 개요를 나타내는 측면도이다.
도 8은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 유지 수단과 높이 측정 수단 등의 측면도이다.
도 9는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 유지 수단과 높이 측정 수단 등의 평면도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태(실시형태)에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절하게 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 여러가지의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.
[실시형태]
본 발명의 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 구성을 나타내는 외관 사시도이며, 도 2는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 유지 수단과 높이 측정 수단 등의 사시도이고, 도 3은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 높이 측정 수단과 복수의 피가공물의 사시도이며, 도 4는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 높이 측정 수단 등과 복수의 피가공물의 평면도이다.
본 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법(이하, 단순히 연삭 방법이라고 기재함)은, 도 1에 나타내는 연삭 장치(1)를 이용한다. 연삭 장치(1)는, 복수의 피가공물(W)(도 3에 나타냄)에 동시에 연삭(가공에 상당)하는 장치이다. 여기서, 가공 대상으로서의 피가공물(W)은, 본 실시형태에서는, 실리콘, 사파이어, 질화갈륨(GaN) 등을 모재로 하는 원판형의 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼이다. 피가공물(W)은, 예컨대 표면(WS)에 격자형으로 형성된 스트리트라고 하는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이들 구획된 영역에 디바이스가 형성되어 있다. 피가공물(W)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 표면(WS)이 유지 부재(M)에 점착되어, 유지 부재(M) 상에 복수 유지된 상태로, 표면(WS)의 뒤쪽인 이면(WR)(도 3 및 도 4에 나타냄)이 연삭 지석(26)에 의해 연삭된다. 또한, 본 실시형태에서는, 유지 부재(M)를 원판형으로 형성하고, 5개의 피가공물(W)을 유지 부재(M)의 외측 가장자리부에 둘레 방향으로 등간격으로 배치하고 있다.
연삭 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 유지 수단(10)과, 연삭 수단(20)과, 연삭 이송 수단(30)과, 높이 측정 수단(40)과, 제어 수단(100) 등을 구비한다.
유지 수단(10)은, 유지 부재(M)를 통해 피가공물(W)의 표면(WS)이 배치되어, 배치된 복수의 피가공물(W)을 흡인 유지하는 유지면(10a)을 갖는 것이다. 유지 수단(10)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 유지면(10a)을 구성하는 부분이 다공성 세라믹 등으로 형성된 원반 형상이며, 도시하지 않는 진공 흡인 경로를 통해 도시하지 않는 진공 흡인원과 접속되고, 유지면(10a)에 배치된 피가공물(W)을 유지 부재(M)를 통해 흡인함으로써 유지한다.
유지 수단(10)은, 피가공물(W)의 사이즈보다 큰 사이즈로 형성된 유지면(10a)을 가지고 있다. 즉, 피가공물(W)은, 유지면(10a)보다 작은 사이즈로 형성되어 있다. 유지 수단(10)은, 도시하지 않는 유지 수단 이동 수단에 의해 연삭 수단(20)의 하방의 가공 위치와, 연삭 수단(20)의 하방으로부터 이격된 착탈 위치에 걸쳐 Y축 방향으로 이동된다. 유지 수단(10)은, 도시하지 않는 회전 구동 수단에 의해 흡인 유지한 피가공물(W)을 유지면(10a)에 직교하며 유지면(10a)의 중심을 지나는 회전축(A)(도 2 및 도 3에 일점 쇄선으로 나타냄) 둘레로 회전 가능하다. 유지 수단(10)은, 유지면(10a) 상에 유지 부재(M)를 통해 복수의 피가공물(W)을 유지함으로써, 유지면(10a) 상의 회전축(A)을 중심으로 한 원주 상에 등간격으로 복수의 피가공물(W)을 유지한다.
연삭 이송 수단(30)은, 연삭 수단(20)을 유지면(10a)과 직교하는 방향으로 접근 및 이격시키는 방향으로 Z축과 평행하게 이동시키는 것이다. 연삭 이송 수단(30)은 가공 이송 모터(31) 등을 구비한다. 가공 이송 모터(31)는, 연삭 수단(20)이 장착된 이동 베이스(21)를 안내 레일(33)을 따라 가공 이송하기 위한 것이다. 가공 이송 모터(31)는, 연삭 장치(1)의 장치 본체(2)로부터 세워서 설치한 기둥부(3)에 부착되고, 출력축에 리드 스크류(34)가 부착되어 있다. 리드 스크류(34)는, Z축과 평행하게 배치되고, 기둥부(3)에 축심 둘레로 회전 가능하게 지지되어 있다. 리드 스크류(34)는, 이동 베이스(21)에 부착된 도시하지 않는 너트에 나사 결합하고 있다. 안내 레일(33)은, Z축과 평행하게 기둥부(3)에 부착되어, 이동 베이스(21)를 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하고 있다.
연삭 수단(20)은, 유지 수단(10)에 유지된 복수의 피가공물(W)의 이면(WR)(상면에 상당)을 가공액으로서의 연삭액을 공급하면서 연삭하는 것이다. 연삭 수단(20)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 연삭 휠(23)이 선단에 장착되는 스핀들(24)과, 스핀들 모터(27) 등을 구비한다.
연삭 휠(23)은 피가공물(W)의 이면(WR)을 연삭하는 것이다. 연삭 휠(23)은, 원반형의 지석 베이스(25)와, 복수의 연삭 지석(26)을 구비한다. 지석 베이스(25)는, 스핀들(24)의 선단에 마련된 플랜지부(24a)에 볼트 등에 의해 부착된다. 연삭 지석(26)은, 지석 베이스(25)의 외측 가장자리부에 원환형으로 마련되어 있다. 연삭 지석(26)은, 주지의 지립과, 지립을 단단하게 하는 본드제 등으로 구성되고, 스핀들 모터(27)에 의해 스핀들(24)이 연직 방향과 평행한 Z축 둘레로 회전됨으로써, 피가공물(W)의 이면(WR)을 연삭한다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 연삭 지석(26)은, 스핀들 모터(27)의 회전에 의해, 가공 위치의 유지 수단(10)의 회전축(A) 상을 통과한다. 이 때문에, 연삭 중에는, 유지 수단(10)에 유지된 피가공물(W)의 이면(WR)의 일부는, 노출되어 있다.
스핀들(24)은, 스핀들 하우징(28) 내에 Z축 둘레로 회전 가능하게 수용되어 있다. 스핀들 하우징(28)은, 이동 베이스(21)에 부착된 지지부(29)에 유지되어 있다. 스핀들 모터(27)는, 스핀들(24), 즉 연삭 휠(23)을 Z축 둘레로 회전시킨다.
높이 측정 수단(40)은, 연삭 수단(20)에 의해 연삭되는 복수의 피가공물(W)의 유지 수단(10)의 유지면(10a)으로부터의 이면(WR)의 높이를 측정하기 위한 것이다. 높이 측정 수단(40)은, 유지 수단 이동 수단에 의해 유지 수단(10)과 함께 가공 위치와 착탈 위치에 걸쳐 Y축 방향으로 이동된다. 높이 측정 수단(40)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본체부(41)와, 본체부(41)에 상하 방향으로 요동 가능하게 지지된 계측 아암(42)과, 계측 아암(42)의 선단부(42a)에 부착된 2개의 접촉자(43)를 구비한다. 본체부(41)는, 가공 위치의 유지 수단(10)의 근방에 배치된다. 본체부(41)는, 선단부(42a)가 상하 이동하도록 계측 아암(42)을 요동 가능하게 지지하고 있다. 본체부(41)에는, 에어 공급원(44)으로부터 가압된 기체가 공급되면, 계측 아암(42)의 요동 중심(B)보다 기단측을 하방으로 압박하여 계측 아암(42)의 선단부(42a)를 상승시키는 에어 실린더(45)가 마련되어 있다. 또한, 본체부(41)에는, 계측 아암(42)의 요동 중심(B) 둘레의 회전 위치를 검출하여, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 검출하는 검출 수단(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 검출 수단은, 검출 결과를 제어 수단(100)에 출력한다.
계측 아암(42)은, 봉(원기둥)형으로 형성되고, 기단부(42b)를 중심으로 하여 요동 가능하게 본체부(41)에 지지되어 있다. 계측 아암(42)의 선단부(42a)에는, 2개의 접촉자(43)가 부착된 바늘 지지 부재(46)가 마련되어 있다.
2개의 접촉자(43)는, 봉(원기둥)형으로 형성되며, 또한 바늘 지지 부재(46)에 부착되어 있다. 2개의 접촉자(43)는, 계측 아암(42)과 평행한 평행부(47)와, 평행부(47)의 선단으로부터 유지 수단(10)의 유지면(10a)을 향하여 연장되어 피가공물(W)의 이면(WR)과 접촉하는 접촉부(48)를 구비한다. 접촉부(48)의 하단은, 피가공물(W)의 이면(WR)과 접촉하는 접촉점(48a)을 이루고 있다. 2개의 접촉자(43)는, 연삭 중에 노출되는 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉시키는 접촉점(48a)이 동일 높이 위치에 배치되어 있다. 2개의 접촉자(43)는, 평행부(47)가 서로 평행하며 또한 수평 방향으로 간격을 두고 배치되고, 접촉부(48)의 길이(L)가 동일하게 형성되어 있다. 2개의 접촉자(43)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 유지 수단(10)의 회전축(A)을 중심으로 한 원주(C)(도 4 중에 일점 쇄선으로 나타냄) 상을 따라 병렬하여 또한 인접하는 피가공물(W)끼리의 둘레 방향의 간격(W2)보다 큰 간격(W1)으로 이격되어 배치되어 있다. 계측 아암(42), 바늘 지지 부재(46) 및 접촉자(43)는, 스테인리스강 등으로 구성되어 있다.
한편, 본 발명에서 말하는 인접하는 피가공물(W)끼리의 둘레 방향의 간격(W2)이란, 접촉점(48a)이 피가공물(W)의 이면(WR) 상을 지나는 원주(C) 상의 간격(W2)을 말한다. 또한, 본 실시형태에서는, 2개의 접촉자(43)의 간격(W1)은, 이들 접촉자(43)의 중심 사이의 간격(W1)을 말한다. 또한, 2개의 접촉자(43)의 간격(W1)은, 피가공물(W)의 이면(WR)의 외측 가장자리와 원주(C)가 교차하는 점(P) 사이의 간격(W3)보다 충분히 작게 형성되어 있다.
이와 같이, 2개의 접촉자(43)가 배치됨으로써, 유지 부재(M)를 통해 복수의 피가공물(W)을 유지 수단(10)으로 유지하는 연삭 시에 있어서는, 한쪽의 접촉자(43)가 복수의 피가공물(W) 사이에 위치할 때에는, 다른 한쪽의 접촉자(43)가 복수의 피가공물(W) 중 어느 하나의 이면(WR)에 접촉하여, 높이 측정 수단(40)은, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이 위치를 항상 계측 가능하다. 이렇게 하여, 높이 측정 수단(40)은, 2개의 접촉자(43)의 간격(W1)을 인접하는 피가공물(W)끼리의 간격(W2)보다 크게 한다고 하는, 낙하 억제 수단을 구비함으로써, 접촉자(43)가 피가공물(W) 사이에 낙하하는 일없이, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이 위치를 항상 계측 가능하게 하고 있다.
제어 수단(100)은, 연삭 장치(1)를 구성하는 전술한 구성 요소를 각각 제어하여, 피가공물(W)에 대한 가공 동작을 연삭 장치(1)에 행하게 하는 것이다. 또한, 제어 수단(100)은, 예컨대 CPU 등으로 구성된 연산 처리 장치나 ROM, RAM 등을 구비하는 도시하지 않는 마이크로 프로세서를 주체로 하여 구성되어 있고, 가공 동작의 상태를 표시하는 도시하지 않는 표시 수단이나, 오퍼레이터가 가공 내용 정보 등을 등록할 때에 이용하는 도시하지 않는 조작 수단 등과 접속되어 있다.
다음에, 본 실시형태에 따른 연삭 장치(1)의 가공 동작, 즉 연삭 장치(1)를 이용한 연삭 방법에 대해서 도면에 기초하여 설명한다. 도 5는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법의 예비 측정 단계의 개요를 나타내는 측면도이며, 도 6은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법의 제1 연삭 단계의 개요를 나타내는 측면도이고, 도 7은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법의 제2 연삭 단계의 개요를 나타내는 측면도이다. 연삭 방법은, 복수의 피가공물(W)을 동시에 연삭하여, 복수의 피가공물(W)을 원하는 마무리 두께(T)(도 7에 나타냄)까지 연삭하는 연삭 방법이다. 우선, 오퍼레이터가 가공 내용 정보를 제어 수단(100)에 등록하고, 오퍼레이터로부터 가공 동작의 개시 지시가 있었던 경우에, 연삭 장치(1)가 가공 동작, 즉 연삭 방법을 개시한다. 연삭 방법은, 유지 단계와, 예비 측정 단계와, 대피 단계와, 제1 연삭 단계와, 제2 연삭 단계를 포함한다.
우선, 연삭 방법은, 유지 단계에서는, 연삭 수단(20)의 하방으로부터 이격된 착탈 위치에 있어서 유지 수단(10) 상에 표면(WS)이 유지 부재(M)에 점착된 복수의 피가공물(W)이 배치된다. 그렇게 하면, 제어 수단(100)이, 유지 수단(10)의 유지면(10a)에, 유지면(10a)보다 작은 사이즈의 복수의 피가공물(W)을 배열하여 유지한다. 또한, 제어 수단(100)은, 에어 공급원(44)으로부터 가압된 기체를 에어 실린더(45)에 공급하여, 계측 아암(42)의 선단부(42a) 및 접촉자(43)를 도 2 중에 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 유지 수단(10)의 유지면(10a)보다 상승시킨다. 그리고, 예비 측정 단계로 진행한다.
예비 측정 단계에서는, 제어 수단(100)은, 유지 단계를 실시한 후, 유지 수단 이동 수단에 의해 유지 수단(10)을 이동시켜, 유지 수단(10)을 가공 위치에 위치 부여하고, 에어 공급원(44)으로부터 에어 실린더(45)에의 가압된 기체의 공급을 정지하여, 2개의 접촉자(43)의 접촉점(48a)을 유지 수단(10)에 유지된 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉시킨다. 또한, 예비 측정 단계에서는, 복수의 피가공물(W)의 이면(WR)을 연삭하기 전이기 때문에, 예컨대 100 ㎛ 이하, 예컨대 50 ㎛ 정도의 복수의 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이의 편차(V)(도 5에 나타냄)가 존재하는 경우가 있다.
제어 수단(100)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉자(43)를 접촉시키면서 회전 구동 수단에 의해 유지 수단(10)을 회전축(A) 둘레로 회전시켜, 높이 측정 수단(40)이 복수의 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 측정한다. 그리고, 제어 수단(100)은, 복수의 피가공물(W)의 이면(WR) 중 최저 높이의 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 산출한다. 또한, 예비 측정 단계에서는, 제어 수단(100)은, 예컨대 3 rpm~10 rpm 등의 유지 수단(10)을 회전시킬 수 있는 회전수 중 가장 저속인 회전수로 1회전시킨다. 본 실시형태에서는, 제어 수단(100)은, 예비 측정 단계에 있어서, 5 rpm으로 유지 수단(10)을 1회전시킨다. 그리고, 대피 단계로 진행한다.
대피 단계에서는, 제어 수단(100)은, 예비 측정 단계를 실시한 후, 에어 공급원(44)으로부터 가압된 기체를 에어 실린더(45)에 공급하여, 계측 아암(42)의 선단부(42a) 및 접촉자(43)를 상승시킨다. 그리고, 제어 수단(100)은, 접촉자(43)를 피가공물(W)의 이면(WR)으로부터 이격시켜 대피시킨다. 그리고, 제1 연삭 단계로 진행한다.
제1 연삭 단계에서는, 제어 수단(100)은, 대피 단계를 실시한 후에, 스핀들 모터(27)에 의해 회전하는 연삭 휠(23)을, 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전하는 유지 수단(10)의 회전축(A) 상에 위치 부여하고, 회전 구동 수단에 의해 유지 수단(10)을 회전축(A) 둘레로 회전시킨다. 그리고, 제어 수단(100)은, 높이 측정 수단(40)으로 측정한 복수의 피가공물(W)의 이면(WR) 중 최저 피가공물(W)의 이면(WR)의 위치에 연삭 휠(23)의 연삭 지석(26)의 하단이 위치 부여될 때까지, 회전 구동 수단에 의해 유지 수단(10)을 회전시키면서 연삭 이송 수단(30)의 가공 이송 모터(31)를 작동시킨다.
그리고, 제어 수단(100)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 연삭 이송 수단(30)에 의해 연삭 수단(20)을 유지면(10a)에 접근시켜, 연삭 휠(23)로 주로 최저 이면(WR)을 갖는 피가공물(W) 이외의 피가공물(W)을 연삭하여, 복수의 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 정돈한다. 또한, 제1 연삭 단계에서는, 접촉자(43)를 피가공물(W)의 이면(WR)으로부터 이격시켜 대피시킨 채로, 연삭 휠(23)로 최저 이면(WR)을 갖는 피가공물(W) 이외의 피가공물(W)만을 연삭하여도 좋고, 최저 이면(WR)을 갖는 피가공물(W)을 약간 연삭하여, 모든 피가공물(W)을 연삭하여도 좋다. 또한, 제1 연삭 단계에서는, 제어 수단(100)은, 연삭 이송 수단(30)의 연삭 수단(20)의 이송량에 기초하여, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 추정한다. 그리고, 제2 연삭 단계로 진행한다.
제2 연삭 단계에서는, 제어 수단(100)은, 제1 연삭 단계를 실시한 후, 유지 수단(10) 및 연삭 휠(23)을 회전시킨 채로, 에어 공급원(44)으로부터 에어 실린더(45)에의 가압된 기체의 공급을 정지하여, 대피하고 있던 2개의 접촉자(43)의 접촉점(48a)을 유지 수단(10)에 유지된 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉시킨다. 그리고, 제어 수단(100)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 연삭 이송 수단(30)에 의해 연삭 휠(23)을 서서히 하강해 가, 피가공물(W)의 이면(WR)을 연삭 이송하여, 피가공물(W)의 이면(WR)을 연삭 휠(23)의 연삭 지석(26)으로 연삭한다. 연삭 동안은, 항상, 높이 측정 수단(40)으로 이면(WR)의 높이를 측정한다.
제어 수단(100)은, 높이 측정 수단(40)으로 측정되는 복수의 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이가 원하는 마무리 두께(T)에 대응하는 높이에 이를 때까지, 유지 수단(10)을 회전시키면서 연삭 휠(23)을 회전시켜, 피가공물(W)을 연삭 수단(20)으로 연삭한다. 그리고, 제어 수단(100)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이가 원하는 마무리 두께(T)에 대응한 높이가 되면, 연삭 이송 수단(30)에 의해 연삭 수단(20)을 피가공물(W)로부터 이격시킨다. 또한, 제어 수단(100)은, 에어 공급원(44)으로부터 가압된 기체를 에어 실린더(45)에 공급하여, 계측 아암(42)의 선단부(42a) 및 접촉자(43)를 유지 수단(10)의 유지면(10a)보다 상승시키며, 유지 수단(10)의 회전을 정지한다.
제어 수단(100)은, 그 후, 유지 수단 이동 수단에 의해 유지 수단(10)을 연삭 수단(20)의 하방의 가공 위치로부터 착탈 위치를 향하여 이동시킨다. 그리고, 유지 수단(10)이 착탈 위치에 위치하면, 제어 수단(100)이, 유지 수단 이동 수단에 의한 유지 수단(10)의 이동을 정지하여, 유지 수단(10)의 피가공물(W)의 흡인 유지를 해제시킨다. 연삭 후의 피가공물(W)과 연삭 전의 피가공물(W)이 교환되면, 연삭 장치(1)는, 전술한 공정과 마찬가지로, 피가공물(W)에 연삭을 실시한다. 또한, 제1 연삭 단계 및 제2 연삭 단계에서는, 예비 측정 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 회전수보다 빠르게, 예컨대 실시형태에서는, 300 rpm으로 회전한다.
이와 같이, 연삭 방법에서는, 예비 측정 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 회전수(속도)는, 제1 연삭 단계 및 제2 연삭 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 회전수(속도)보다 느리다. 그리고, 연삭 방법에서는, 예비 측정 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 회전수(속도)는, 극력 느린 속도이기 때문에, 연삭 전의 상이한 높이의 피가공물(W)의 이면(WR) 상을 통과하는 접촉자(43)가 파손되지 않는 속도로 되어 있다. 또한, 실시형태에서는, 예비 측정 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 회전수(속도)는, 가능한 범위 내에서 가장 느린 회전수(속도)이다. 그러나, 본 발명에서는, 예비 측정 단계에서 유지 수단(10)이 회전하는 회전수(속도)는, 제1 연삭 단계 및 제2 연삭 단계에 있어서 이용할 수 있는 회전수보다 느리고, 피가공물(W)에 접촉하여도 접촉자(43)가 파손되지 않는 회전수(속도)이면 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 연삭 방법은, 예비 측정 단계에 있어서 느린 속도로 유지 수단(10)을 회전시키면서 연삭 전의 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 측정한다. 또한, 연삭 방법은, 예비 측정 단계에 있어서, 최저 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 검출 후, 제1 연삭 단계에 있어서, 일단 접촉자(43)를 대피시켜, 최저 높이의 이면(WR)을 갖는 피가공물(W)에 모든 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이가 정돈될 때까지 연삭 수단(20)으로 연삭한다. 이 때문에, 접촉자(43)가 고속으로 회전하는 피가공물(W)의 외측면 등에 접촉하는 것을 억제할 수 있어, 접촉자(43)가 파손되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 연삭 방법은, 복수의 피가공물(W)을 유지 수단(10)에 동시에 유지하여 연삭을 행하는 경우에 있어서, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이의 편차(V)가 있어도 접촉자(43)가 파손되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 연삭 방법은, 제1 연삭 단계를 실시한 후의 제2 연삭 단계에 있어서, 접촉자(43)를 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉시켜, 높이 측정 수단(40)에 의해 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이를 검출하면서 연삭한다. 따라서, 연삭 방법은, 접촉자(43)의 파손을 억제하면서도, 원하는 마무리 두께(T)로 피가공물(W)의 두께를 형성할 수 있다.
또한, 연삭 장치(1)는, 접촉자(43)를 2개 구비하여, 2개의 접촉자(43)를 유지 수단(10)의 회전축(A)을 중심으로 한 원주를 따라 병렬하여 또한 인접하는 피가공물(W)끼리의 둘레 방향의 간격(W2)보다 큰 간격(W1)으로 이격하여 배치하고 있다. 또한, 2개의 접촉자(43) 사이의 간격(W1)을 피가공물(W)의 이면(WR)의 외측 가장자리와 원주(C)가 교차하는 점(P) 사이의 간격(W3)보다 충분히 작게 형성하고 있다. 그 때문에, 연삭 시에 한쪽의 접촉자(43)가 복수의 피가공물(W) 사이에 위치할 때에는, 다른 한쪽의 접촉자(43)는 반드시 어느 하나의 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉하여 계측 가능하게 된다. 따라서, 복수의 피가공물(W)을 동시에 유지하여 연삭을 행하는 경우에 있어서도, 피가공물(W) 사이에 접촉자(43)가 낙하하거나 피가공물(W)에 걸리는 일이 없어, 접촉자(43)를 안정적으로 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉시켜 피가공물(W)의 두께를 계측할 수 있다.
연삭 방법은, 특히 접촉자(43)가 피가공물(W) 사이에 낙하하는 것을 억제하는 낙하 억제 수단을 구비한 연삭 장치(1)에 있어서, 접촉자(43)가 고속으로 회전하는 피가공물(W)의 외측면 등에 접촉하는 것을 억제할 수 있어, 접촉자(43)가 파손되는 것을 억제할 수 있다.
[변형예 1]
다음에, 본 발명의 실시형태의 변형예 1에 따른 피가공물의 연삭 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 도 8은 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 유지 수단과 높이 측정 수단 등의 측면도이다. 또한, 도 8에 있어서, 실시형태와 동일 부분에는, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
실시형태의 변형예 1에 따른 연삭 방법에서 이용되는 연삭 장치(1)로서는, 높이 측정 수단(40)의 계측 아암(42)의 선단부(42a)에 부착된 접촉자(43)가 1개만 마련되고, 접촉자(43)의 접촉부(48)의 하단에 평행 접촉부(49)가 마련되어 있다. 평행 접촉부(49)는, 유지 수단(10)의 유지면(10a)과 평행한 직선형의 평행부(49a)와, 평행부(49a)의 양단에 연속하는 휨부(49b)를 구비한다. 평행부(49a), 즉 평행 접촉부(49)는, 유지 수단(10)에 유지되는 인접하는 피가공물(W)끼리의 간격(W2)보다 길게 형성되어 있다. 휨부(49b)는, 평행부(49a)의 양단으로부터 서서히 상방을 향하도록 휘어, 접촉부(48)가 복수의 피가공물(W) 사이에 낙하하는 것을 억제한다. 평행부(49a), 즉 평행 접촉부(49)를 인접하는 피가공물(W)끼리의 간격(W2)보다 길게 형성하는 것은, 접촉자(43)가 피가공물(W) 사이에 낙하하는 것을 억제하는 낙하 억제 수단을 구성하고 있다. 변형예 1에 따른 연삭 방법에서 이용되는 연삭 장치(1)는, 낙하 억제 수단을 구비한다.
실시형태의 변형예 1에 따른 연삭 방법은, 전술한 구성의 높이 측정 수단(40)을 갖는 연삭 장치(1)를 이용하여, 유지 단계와, 예비 측정 단계와, 대피 단계와, 제1 연삭 단계와, 제2 연삭 단계를 포함한다. 실시형태의 변형예 1에 따른 연삭 방법에 따르면, 실시형태와 마찬가지로, 접촉자(43)가 고속으로 회전하는 피가공물(W)의 외측면 등에 접촉하는 것을 억제할 수 있어, 접촉자(43)가 파손되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 연삭 방법은, 복수의 피가공물(W)을 유지 수단(10)에 동시에 유지하여 연삭을 행하는 경우에 있어서도, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이의 편차(V)가 있어도 접촉자의 접촉자(43)가 파손되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시형태의 변형예 1에 따른 연삭 방법에서 이용되는 연삭 장치(1)는, 높이 측정 수단(40)의 계측 아암(42)이 평행 접촉부(49)를 구비하기 때문에, 높이 측정 수단(40)의 계측 아암(42)이 피가공물(W) 사이에 낙하하는 일없이, 즉 파손될 우려 없이, 피가공물(W)의 두께를 마무리 두께(T)로 형성할 수 있다. 또한, 접촉자(43)를 안정적으로 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉시켜 피가공물(W)의 두께를 계측할 수 있다.
[변형예 2]
다음에, 본 발명의 실시형태의 변형예 2에 따른 피가공물의 연삭 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 도 9는 실시형태에 따른 피가공물의 연삭 방법에 이용되는 연삭 장치의 유지 수단과 높이 측정 수단 등의 평면도이다. 또한, 도 9에 있어서, 실시형태와 동일 부분에는, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
실시형태의 변형예 2에 따른 연삭 방법에서 이용되는 연삭 장치(1)에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 높이 측정 수단(40)의 계측 아암(42)의 선단부(42a)에 부착된 접촉자(43)가 1개만 마련되어 있다. 또한, 실시형태의 변형예 2에 따른 연삭 방법은, 전술한 구성의 높이 측정 수단(40)을 갖는 연삭 장치(1)를 이용하며, 유지 단계와, 예비 측정 단계와, 대피 단계와, 제1 연삭 단계와, 제2 연삭 단계를 포함한다. 실시형태의 변형예 2에 따른 연삭 방법의 유지 단계에서는, 인접하는 피가공물(W)끼리의 간격(W2)이 접촉부(48)의 원주(C) 상의 폭보다 작아지도록, 유지 부재(M) 상에 간극 없이 피가공물(W)을 유지함으로써, 유지면(10a)에 복수(도 9에는, 7개 나타냄)의 피가공물(W)을 간극 없이 배열하여 유지한다. 인접하는 피가공물(W)끼리의 간격(W2)이 접촉부(48)의 원주(C) 상의 폭보다 작아지도록, 유지 부재(M) 상에 간극 없이 피가공물(W)을 유지하는 것은, 낙하 억제 수단을 구성하고 있다. 변형예 2에 따른 연삭 방법에서 이용되는 연삭 장치(1)는, 낙하 억제 수단을 구비한다.
실시형태의 변형예 2에 따른 연삭 방법에 따르면, 실시형태와 마찬가지로, 복수의 피가공물(W)을 유지 수단(10)에 동시에 유지하여 연삭을 행하는 경우에 있어서도, 피가공물(W)의 이면(WR)의 높이의 편차(V)가 있어도 접촉자(43)가 파손되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 실시형태의 변형예 2에 따른 연삭 방법은, 유지 단계에 있어서, 유지면(10a)에 간극 없이 복수의 피가공물(W)을 유지하기 때문에, 높이 측정 수단(40)의 계측 아암(42)이 파손될 우려 없이, 피가공물(W)의 이면(WR)에 접촉시켜 피가공물(W)의 두께를 계측할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 연삭 장치(1)는, 유지 수단(10)과 연삭 수단(20)을 복수 구비하여도 좋다. 본 발명에서는, 연삭의 사전에 유지 수단(10)의 유지면(10a)의 높이 위치를 높이 측정 수단(40)으로 측정해 두어, 제어 수단(100)은, 연삭 중에 측정한 높이 위치와의 차를 산출하고, 차의 값으로부터 피가공물(W)의 두께를 구하여, 원하는 마무리 두께(T)가 될 때까지 연삭하도록 제어하여도 좋다.
또한, 본 발명에서는, 유지 수단(10)의 유지면(10a)의 외직경이 피가공물(W) 또는 유지 부재(M)의 외직경과 대략 동등하게 형성되어 있는 경우에, 유지면(10a)의 외주의 외주부(10b)(도 2 등에 나타냄)에 접촉하는 접촉자를 1개 갖는 높이 측정 수단(도시하지 않음)을 별도 마련한다. 제어 수단(100)은, 연삭 중에 별도 마련한 높이 측정 수단의 접촉자를 외주부(10b)에 접촉시켜, 항상 유지 수단(10)의 높이 위치를 측정하고, 측정한 값 등으로부터 피가공물(W)의 두께를 구하도록 하여도 좋다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형하여 실시할 수 있다.
1 : 연삭 장치 10 : 유지 수단
10a : 유지면 20 : 연삭 수단
23 : 연삭 휠 30 : 연삭 이송 수단
40 : 높이 측정 수단 43 : 접촉자
A : 회전축 T : 마무리 두께
W : 피가공물 WR : 이면(상면)

Claims (1)

  1. 피가공물을 동시에 연삭하는 연삭 방법으로서,
    피가공물을 유지하는 유지면에 직교하는 회전축 둘레로 회전 가능한 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물의 상면을 연삭하는 연삭 휠이 장착되는 연삭 수단과, 상기 연삭 수단을 상기 유지면과 직교하는 방향으로 접근 및 이격시키는 연삭 이송 수단과, 상기 연삭 수단에 의해 연삭되는 피가공물의 상면의 높이를 측정하는 높이 측정 수단을 구비하는 연삭 장치를 이용하며,
    상기 유지 수단의 상기 유지면에, 상기 유지면보다 작은 사이즈의 복수의 피가공물을 배열하여 유지하는 유지 단계와,
    상기 유지 단계를 실시한 후, 피가공물의 상면에 높이 측정 수단의 접촉자를 접촉시키면서 상기 유지 수단을 회전시켜 복수의 피가공물의 높이를 측정하여, 최저 높이를 산출하는 예비 측정 단계와,
    상기 예비 측정 단계를 실시한 후, 상기 접촉자를 피가공물의 상면으로부터 이격시켜 대피시키는 대피 단계와,
    상기 대피 단계를 실시한 후에, 상기 높이 측정 수단으로 측정한 피가공물의 최저 높이 위치에 상기 연삭 휠이 위치 부여될 때까지, 상기 유지 수단을 회전시키면서 상기 연삭 이송 수단을 작동시켜 상기 연삭 휠로 피가공물을 연삭하여, 복수의 피가공물의 높이를 정돈하는 제1 연삭 단계와,
    상기 제1 연삭 단계를 실시한 후, 대피하고 있던 상기 접촉자를 피가공물의 상면에 접촉시켜, 상기 높이 측정 수단으로 측정되는 피가공물의 높이가 원하는 마무리 두께에 이를 때까지 상기 유지 수단을 회전시키면서 피가공물을 상기 연삭 수단으로 연삭하는 제2 연삭 단계
    를 포함하고,
    상기 예비 측정 단계에서 상기 유지 수단이 회전하는 속도는, 상기 제1 연삭 단계에서 상기 유지 수단이 회전하는 속도보다 느리며, 상이한 높이의 피가공물의 상면을 통과하는 상기 접촉자가 파손되지 않는 속도인 것을 특징으로 하는 피가공물의 연삭 방법.
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