KR20210092139A - 기울기 조정 기구 - Google Patents

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KR20210092139A
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이치로 야마하타
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은, 큰 하중을 가하면서 유지면에 의해 유지되는 피가공물을 연삭하는 경우에, 연삭 지석의 하면에 대한 유지면의 평행도가 변하지 않는 기울기 조정 기구를 제공하는 것을 과제로 한다.
기울기 조정 기구는, 테이블을 연결시키는 상면과 상면에 대하여 경사진 하면을 갖는 고리형의 상측 플레이트와, 상측 플레이트의 하면에 평행한 상면과 상측 플레이트의 상면에 평행하고 베이스의 상면에 대면하는 하면을 갖는 고리형의 하측 플레이트와, 상측 플레이트를 회전시키는 상측 회전 기구와, 하측 플레이트를 회전시키는 하측 회전 기구와, 상측 플레이트의 하면과 하측 플레이트의 상면 사이에 설치되는 제1 베어링과, 하측 플레이트의 하면과 베이스의 상면 사이에 설치되는 제2 베어링과, 상측 플레이트, 하측 플레이트, 및 베이스를 연결하는 연결 기구를 포함한다.

Description

기울기 조정 기구{TILT ADJUSTMENT MECHANISM}
본 발명은, 척테이블의 유지면의 기울기를 조정하는 기울기 조정 기구에 관한 것이다.
척테이블의 유지면에 의해 유지되는 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 연삭 지석으로 연삭하는 연삭 장치는, 예컨대, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 연삭 지석의 하면에 대하여 유지면의 평행도를 조정할 수 있는 기울기 조정 기구를 포함하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-082291호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2008-238341호 공보
상기 기울기 조정 기구는, 척테이블의 하면을 둘레 방향으로 균등한 간격을 둔 3점에서 지지하고 있다. 그 때문에, 연삭 지석으로 척테이블에 유지되는 피가공물을 위로부터 누르면서 연삭하면, 기울기 조정 기구에 큰 하중이 가해지고 기울기 조정 기구가 작아져, 연삭 지석의 하면에 대한 유지면의 기울기, 바꿔 말하면, 평행도가 변해 버린다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 큰 하중을 가하면서 유지면에 의해 유지되는 피가공물을 연삭하는 경우에, 연삭 지석의 하면에 대한 유지면의 평행도가 변하지 않는 기울기 조정 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 가공 장치의 베이스와, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척테이블의 사이에 배치되고, 상기 유지면의 기울기를 조정하는 기울기 조정 기구로서, 상기 척테이블을 연결시키는 상면과, 상기 상면에 대하여 경사진 하면을 갖는 고리형의 상측 링플레이트와, 상기 상측 링플레이트의 하면에 평행한 상면과, 상기 상측 링플레이트의 상면에 평행하고 상기 베이스의 상면에 대면하는 하면을 갖는 고리형의 하측 링플레이트와, 경사진 상기 상측 링플레이트의 하면에 수직이며 상기 상측 링플레이트의 중심을 통과하는 제1축을 회전축으로 하여 상기 상측 링플레이트를 회전시키는 상측 회전 기구와, 상기 하측 링플레이트의 하면에 수직이며 상기 상측 링플레이트의 중심을 통과하는 제2축을 회전축으로 하여 상기 하측 링플레이트를 회전시키는 하측 회전 기구와, 상기 상측 링플레이트의 하면과 상기 하측 링플레이트의 상면 사이의 제1 베어링과, 상기 하측 링플레이트의 하면과 상기 베이스의 상면 사이의 제2 베어링과, 상기 상측 링플레이트, 상기 하측 링플레이트, 및 상기 베이스를 연결하는 연결 기구를 포함하고, 상기 상측 링플레이트 및 상기 하측 링플레이트의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 상기 유지면의 기울기를 조정한 후, 상기 연결 기구로 상기 상측 링플레이트, 상기 하측 링플레이트, 및 상기 베이스를 연결하는 것인, 기울기 조정 기구가 제공된다.
바람직하게는, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링을 에어 베어링으로 구성하고, 상기 연결 기구는, 상기 에어 베어링을 형성하기 위한 유로를 흡인원에 연통시킨다.
또한, 바람직하게는, 상기 연결 기구는, 상기 상측 링플레이트, 상기 하측 링플레이트, 및 상기 베이스를 착자시킬 수 있는 전자석을 포함한다.
본 발명의 한 측면에 관한 기울기 조정 기구에서는, 상측 링플레이트 및 하측 링플레이트의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 유지면의 기울기를 조정한 후, 연결 기구로 상측 링플레이트, 하측 링플레이트 및 베이스를 연결하기 때문에, 척테이블의 하측에 배치된 3개의 상하 이동 가능한 기둥이나 3개의 상하 이동 가능한 블록으로 척테이블을 지지하는 종래의 기울기 조정 기구보다, 척테이블을 지지하는 면적이 넓어지고, 강성도 높아진다. 그 때문에, 예컨대, 고하중을 가하여 연삭 지석으로 피가공물을 연삭하는 연삭 가공을 실시할 때에도, 연삭 중에 연삭 지석의 하면에 대한 유지면의 평행도가 변하지 않게 되고, 연삭 후의 피가공물의 두께 정밀도를 균일하게 하는 것이 가능해진다.
제1 베어링과 제2 베어링을 에어 베어링으로 구성하고, 에어 베어링인 제1 베어링 및 제2 베어링을 형성하기 위한 유로를 연결 기구가 흡인원에 연통시키는 경우에는, 상측 링플레이트 및 하측 링플레이트의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 유지면의 기울기를 조정한 후, 에어 베어링인 제1 베어링과 제2 베어링을 용이하게 소실(消失)시킬 수 있고, 또한, 상측 링플레이트, 하측 링플레이트 및 베이스를, 흡인원이 만들어내는 흡인력에 의해 용이하게 연결시키는 것이 가능해진다.
연결 기구가, 상측 링플레이트, 하측 링플레이트, 및 베이스를 착자시킬 수 있는 전자석을 포함하는 경우에는, 상측 링플레이트 및 하측 링플레이트의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 유지면의 기울기를 조정한 후, 연결 기구로 상측 링플레이트, 하측 링플레이트 및 베이스를 용이하게 연결(착자)시키는 것이 가능해진다.
도 1은 유지면을 수평면에 대하여 기울이지 않은 상태의 기울기 조정 기구의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 상측 링플레이트 및 하측 링플레이트의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 3은 유지면을 수평면에 대하여 기울인 상태의 기울기 조정 기구의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 4는 에어 베어링인 제1 베어링을 형성시키기 위한 제1 유로, 및 에어 베어링인 제2 베어링을 형성시키기 위한 제2 유로를 포함하는 기울기 조정 기구의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는 연결 기구에 의해, 자력으로 상측 링플레이트, 하측 링플레이트 및 베이스를 연결한 상태를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다. 도 1에 도시하는 기울기 조정 기구(2)는, 가공 장치의 베이스(10)와, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 유지하는 유지면(3001)을 갖는 척테이블(30)의 사이에 배치되고, 유지면(3001)의 기울기를 조정할 수 있다.
기울기 조정 기구(2)는, 예컨대, 회전하는 연삭 지석으로 피가공물을 연삭하여 박화하는 연삭 가공 장치, 또는 부직포 등으로 이루어진 연마 패드로 웨이퍼를 연마하여 웨이퍼의 항절(抗折) 강도를 높이는 연마 가공 장치 등에 배치된다.
기울기 조정 기구(2)가 배치되는 가공 장치는, 예컨대, 도시하지 않은 조연삭 수단과 마무리 연삭 수단을 포함하며, 회전하는 턴테이블인 베이스(10)의 중심을 회전의 중심으로 하여, 베이스(10) 상에서 둘레 방향으로 균등한 간격을 두고 배치되는 복수의 척테이블(30)을 공전시키고, 상기 조연삭 수단 또는 상기 마무리 연삭 수단의 하측에 척테이블(30)을 위치 부여할 수 있게 되어 있다.
베이스(10)에는 원형의 개구(100)가 형성되고, 또한, 베이스(10)는, 개구(100)를 둘러싸도록 배치되는 평면시에서 고리형인, 베이스 플레이트(101)를 포함한다. 본 실시형태에서는, 베이스 플레이트(101)의 상면(1011)이 베이스(10)의 상면(1011)이 된다. 베이스(10)의 상면(1011)은, 수평면(X축 Y축 평면)에 대하여 평행하다.
척테이블(30)은, 다공질 부재 등으로 이루어지며 피가공물을 흡착하는 흡착부(300)와, 흡착부(300)를 지지하는 프레임체(301)를 포함한다. 척테이블(30)의 흡착부(300)는, 테이블측 흡인원(59)에 연통된다. 테이블측 흡인원(59)이 흡인함으로써 만들어낸 흡인력이, 흡착부(300)의 노출면과 프레임체(301)의 상면으로 구성되는 유지면(3001)에 전달됨으로써, 척테이블(30)은 유지면(3001) 상에서 피가공물을 흡인 유지할 수 있다.
유지면(3001)은, 예컨대, 척테이블(30)의 회전의 중심을 정점으로 하여 육안으로는 볼 수 없을 정도의 매우 완만한 원추면으로 되어 있다.
척테이블(30)은, 원판형의 테이블 베이스(32)의 상면에, 도시하지 않은 고정 볼트 등에 의해 착탈 가능하게 장착된다.
테이블 베이스(32)는, 척테이블(30)을 회전시키는 테이블 회전 기구(테이블 회전 수단)(5)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 본 실시형태에서, 척테이블(30)은, 테이블 회전 기구(5)를 통해 기울기 조정 기구(2)의 후술하는 상측 링플레이트(20)의 상면(200)에 연결된다.
도 1에 도시하는 기울기 조정 기구(2)는, 척테이블(30)의 유지면(3001)을 수평면(X축 Y축 평면)에 대하여 기울이지 않은 상태(수평면에 대하여 대략 평행한 상태)를 나타내고 있다. 기울기 조정 기구(2)는, 척테이블(30)을 연결시키는 상면(200)과, 상면(200)에 대하여 경사진 하면(202)을 갖는 고리형의 상측 링플레이트(20)와, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)에 평행한 상면(220)과, 상측 링플레이트(20)의 상면(200)에 평행하고 베이스(10)의 상면(1011)에 대면하는 하면(222)을 갖는 고리형의 하측 링플레이트(22)와, 경사진 상측 링플레이트(20)의 하면(202)에 수직이며 상측 링플레이트(20)의 중심을 통과하는 제1축(상측 회전축)(2411)을 회전축으로 하여 상측 링플레이트(20)를 회전시키는 상측 회전 기구(상측 회전 수단)(24)와, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)에 수직이며 상측 링플레이트(20)의 중심을 통과하는 제2축(하측 회전축)(2611)을 회전축으로 하여 하측 링플레이트(22)를 회전시키는 하측 회전 기구(26)와, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)과 하측 링플레이트(22)의 상면(220) 사이의 제1 베어링(27)과, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)과 베이스(10)의 상면(1011) 사이의 제2 베어링(28)과, 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22) 및 베이스(10)를 연결하는 연결 기구(연결 수단)(4)를 포함한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기울기 조정 기구(2)가 척테이블(30)의 유지면(3001)을 수평면에 대하여 기울이지 않은 상태에서, 강성이 높은 금속 등으로 형성된 원환형의 상측 링플레이트(20)의 상면(200)은, 예컨대 수평면(X축 Y축 평면)과 평행하게 되고, 도 1에서 상면(200)에 대하여 소정의 각도로 경사진 하면(202)은, 수평면에 대하여 소정의 각도로 경사진다.
상측 링플레이트(20)의 중앙에 형성된 개구(209) 내에는, 테이블 회전 기구(5)의 스핀들(50)이 삽입 관통된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기울기 조정 기구(2)가 척테이블(30)의 유지면(3001)을 수평면에 대하여 기울이지 않은 상태에서, 강성이 높은 금속 등으로 형성된 원환형의 하측 링플레이트(22)의 상면(220)은, 예컨대, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)과 평행하게 되고, 수평면에 대하여 소정의 각도로 경사진다. 하측 링플레이트(22)의 하면(222)은, 상측 링플레이트(20)의 상면(200)과 평행한 수평면으로 되어 있다.
하측 링플레이트(22)의 중앙에 형성된 개구(229) 내에는, 테이블 회전 기구(5)의 스핀들(50)이 삽입 관통된다. 앞서 설명한 제2축(2611)은 하측 링플레이트(22)의 중심 또한 통과한다.
상기와 같이, 상측 링플레이트(20)는, 하면(202)이 경사진 경사 링이며, 도 1에서의 -X 방향측의 외주로부터 중앙을 기준으로 하는 +X 방향측의 외주로 갈수록 두께가 연속적으로 얇아진다. 또한, 하측 링플레이트(22)는, 상면(220)이 경사진 경사 링이며, 도 1에서의 +X 방향측의 외주로부터 중앙을 기준으로 하는 -X 방향측의 외주로 갈수록 두께가 연속적으로 두꺼워지고 있다.
예컨대, 하측 링플레이트(22)의 개구(229)의 직경은, 상측 링플레이트(20)의 개구(209)의 직경보다 소직경으로 되어 있다. 그리고, 하측 링플레이트(22)의 상면(220)의 개구(229)의 주위에는, 상측으로 한층 돌출된 고리형의 단차가, 어긋남 규제부(228)로서 형성된다. 상기 어긋남 규제부(228)의 외측면은, 상면(220)에 수직으로 형성되고, 상측 링플레이트(20)와 하측 링플레이트(22)가 연결 기구(4)에 의해 연결되었을 때에, 상측 링플레이트(20)의 내측면에 접촉 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, 상측 링플레이트(20)와 하측 링플레이트(22)가 상대적으로 가로 방향(수평면 방향)으로 어긋나는 것이 규제된다. 상측 링플레이트(20) 또는 하측 링플레이트(22)를 회전시킬 때에, 후술하는 도 1에 도시하는 상면 에어 분사로(2201)로부터 분출시킨 에어가 상측 링플레이트(20)의 내측면과 하측 링플레이트(22)의 상기 어긋남 규제부(228)의 외측면의 사이를 진입함으로써, 상측 링플레이트(20)의 내측면과 하측 링플레이트(22)의 상기 어긋남 규제부(228)의 외측면이 비접촉으로 지지되어, 가로 방향으로 어긋나는 것이 규제된다. 또한, 회전 시에 먼지를 분출하는 것, 회전 시에 긁는 것(고착)을 방지하는 것이 가능해진다.
하측 링플레이트(22)의 하면(222)의 개구(229)의 주위에는, 고리형의 단차가 하측으로 한층 돌출되어 어긋남 규제부(227)로서 형성된다. 상기 어긋남 규제부(227)의 외측면은, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)에 대하여 수직으로 형성되고, 예컨대 하측 링플레이트(22)를 회전시키고 있을 때에, 후술하는 도 1에 도시하는 하면 에어 분사로(2221)로부터 분출시킨 에어가 하측 링플레이트(22)의 상기 어긋남 규제부(227)의 외측면과, 베이스(10)의 베이스 플레이트(101)의 내측면의 사이에 진입함으로써, 하측 링플레이트(22)의 상기 어긋남 규제부(227)의 외측면과 베이스 플레이트(101)의 내측면을 비접촉으로 지지하여 하측 링플레이트(22)의 가로 방향의 어긋남을 규제하고 있다. 또한, 하측 링플레이트(22)와 베이스(10)가 연결 기구(4)에 의해 연결되었을 때에, 베이스(10)의 베이스 플레이트(101)의 내측면에 접촉 가능하게 되어 있고, 하측 링플레이트(22)가 베이스(10)에 대하여 가로 방향으로 어긋나는 것을 규제한다.
예컨대, 상측 링플레이트(20)의 외측면에는, 종동 기어(244)(도 2 참조)가 형성되고, 종동 기어(244)에는, 도 1에 도시하는 상측 회전 기구(24)를 구성하는 주동 평기어(241)가 맞물린다. 주동 평기어(241)는, 상측 링플레이트 구동 모터(243)의 샤프트에 부착된다. 종동 기어(244)는, 도 2에 도시하는 예에서는, 상측 링플레이트(20)의 외측면의 일부에 둘레 방향으로 활모양으로 형성되어 있지만, 상측 링플레이트(20)의 외측면 전체 둘레에 걸쳐 형성되어도 좋다.
상측 링플레이트 구동 모터(243)는, 예컨대, 베이스 플레이트(101) 상에 배치된다. 주동 평기어(241)의 외측면은, 하측 링플레이트(22)를 회전시키는 것에 의해 변화하는 제1축(2411)의 기울기에 따라서 변화하는 상측 링플레이트(20)의 외측면의 기울기에 대응할 수 있도록, 측면에서 볼 때 원호가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 도 2에 도시하는 종동 기어(244)를 상측 링플레이트(20)의 외측면의 전체 둘레에 형성하고, 주동 평기어(241)와 종동 기어(244)를 무단 벨트로 연결해도 좋다.
하측 링플레이트(22)의 외측면에는, 종동 기어(264)(도 2 참조)가 형성되고, 종동 기어(264)에는, 도 1에 도시하는 하측 회전 기구(26)를 구성하는 주동 평기어(261)가 맞물린다. 주동 평기어(261)는, 하측 링플레이트 구동 모터(263)의 샤프트에 부착된다. 종동 기어(264)는, 도 2에 도시하는 예에서는, 하측 링플레이트(22)의 외측면의 일부에 둘레 방향으로 활모양으로 형성되어 있지만, 하측 링플레이트(22)의 외측면의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어도 좋다.
하측 링플레이트(22)의 외측면의 전체 둘레에 형성된 종동 기어(264)와 주동 평기어(261)를 무단 벨트로 연결해도 좋다.
도 1에 도시하는 하측 링플레이트 구동 모터(263)는, 예컨대, 베이스 플레이트(101) 상에 고정된다. 하측 링플레이트 구동 모터(263)는, 예컨대 후술하는 방수 커버(107)의 상판(106)에 고정되어도 좋다.
예컨대, 도 1에 도시하는 베이스(10) 상의 외주측의 영역에는, 원통형의 측판(105)이 세워지고, 측판(105)의 상측 단부로부터는, 직경 방향 내측을 향해 상판(106)이 연장된다. 그리고 상판(106) 및 측판(105)에 의해 방수 커버(107)가 구성된다. 방수 커버(107)는, 연삭 가공 시에 가공 장치의 연삭 휠 등으로 이루어진 가공 수단에 공급되는 가공수가 척테이블(30) 위로부터 아래쪽으로 흘러내렸을 때에, 상기 가공수로부터 상측 링플레이트 구동 모터(243) 및 하측 링플레이트 구동 모터(263)를 방수하거나, 가공수로부터 테이블 회전 기구(5)의 모터(51)를 방수하거나 한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 테이블 회전 기구(5)는, 예컨대, 상측 링플레이트(20)의 중앙의 개구(209), 하측 링플레이트(22)의 중앙의 개구(229), 베이스 플레이트(101)의 중앙의 개구, 및 베이스(10)의 중앙의 개구(100)로 형성되는 대략 원기둥 공간에 수용되도록 배치된다.
테이블 회전 기구(5)는, 예컨대, 전술한 대략 원기둥형의 공간에서 상하 방향으로 연장되는 스핀들(50)을 포함하며, 상기 스핀들(50)은, 상측 링플레이트(20)에 지지되고 스핀들축(5000)(도 1에서는 제2축(2611)과 동축)을 회전축으로 하여 모터(51)에 의해 회전 가능하게 되어 있다. 대략 원기둥형의 공간은, 도 1에서는 수평면에 직교하도록 Z축 방향으로 연장된 스핀들(50)이, 도 3에 도시하는 바와 같이 기우는 것을 허용하는 크기로 형성된다. 그리고, 스핀들(50)의 상측 단부에는 테이블 베이스(32)의 하면이 접속된다.
모터(51)는, 예컨대 DD 모터(다이렉트 드라이브 모터)이며, 감속 기구가 없기 때문에 속도 및 응답성이 우수하고(고속성, 고응답성), 또한, 테이블 회전 기구(5)의 전체의 소형화에 적합하다. 모터(51)는 DD 모터에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 프레임체(301)의 오목부의 저면으로부터 테이블 회전 기구(5)의 스핀들(50)의 하부측에 걸쳐서는, 흡착부(300)에 연통하는 흡인 유로(590)가 형성된다. 상기 흡인 유로(590)는, 스핀들(50)의 하부측에 배치되는 테이블측 로터리 조인트(591)를 통해, 이젝터 기구 또는 진공 발생 장치 등의 테이블측 흡인원(59)에 연통한다. 테이블측 로터리 조인트(591)는, 테이블측 흡인원(59)이 만들어내는 흡인력을, 빠짐없이 회전하는 스핀들(50)측으로 이송한다.
테이블 회전 기구(5)는, 스핀들(50)을 회전 가능하게 지지하는 베어링 기구(58), 및 베어링 기구(58)를 지지하는 지지 플레이트(57)를 포함한다. 도 1에 도시하는 예에서는, 베어링 기구(58)는, 스러스트 볼베어링 기구로 되어 있지만, 롤러 베어링 기구나 에어 베어링 기구이어도 좋다.
베어링 기구(58)는, 예컨대 도시하지 않은 외륜, 스핀들(50)이 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍을 포함하는 내륜, 전동체 유지기 및 볼 등의 전동체(轉動體)(582) 등으로 구성된다. 도시예에서, 베어링 기구(58)는, 스핀들(50)의 상부측에 상하로 2개 배치되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 평면시에서 대략 원형인 판형의 지지 플레이트(57)의 외주측의 영역에는, 고정 볼트(577)가 각각 삽입 관통되는 도시하지 않은 복수의 볼트 삽입 관통 구멍이, 둘레 방향으로 등간격을 두고, 지지 플레이트(57)를 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 상기 볼트 삽입 관통 구멍과 상측 링플레이트(20)의 상면(200)에 형성되는 암나사 구멍(2001)(도 2 참조)을 서로 겹친 상태에서, 고정 볼트(577)를 볼트 삽입 관통 구멍에 통과시켜 암나사 구멍(2001)에 나사 결합시키는 것에 의해, 지지 플레이트(57)가 상측 링플레이트(20)의 상면(200)에 고정된다.
본 실시형태에서는, 도 1에 도시하는 상측 링플레이트(20)의 하면(202)과 하측 링플레이트(22)의 상면(220) 사이의 제1 베어링(27), 및 하측 링플레이트(22)의 하면(222)과 베이스(10)의 상면(1011) 사이의 제2 베어링(28)이, 에어 베어링으로 구성된다. 그리고, 연결 기구(4)는, 에어 베어링인 제1 베어링(27) 및 제2 베어링(28)을 형성하기 위한 유로(40)를, 도 1에 도시하는 흡인원(49)에 연통시키도록 구성된다. 이하, 연결 기구(4)를 제1 실시형태의 연결 기구(4)로 한다.
예컨대, 도 1에 도시하는 바와 같이, 하측 링플레이트(22)의 상면(220)에는, 상측을 향해 에어(A)를 분사하는 상면 에어 분사로(2201)가 둘레 방향으로 균등한 간격을 두고 개구된다. 또한, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)에는, 하측을 향해 에어(A)를 분사하는 하면 에어 분사로(2221)가 둘레 방향으로 균등한 간격을 두고 개구된다. 상면 에어 분사로(2201) 및 하면 에어 분사로(2221)는, 예컨대, 하측 링플레이트(22)의 내부에서 합류한 후, 하측 링플레이트(22)의 내측면의 복수의 위치에 개구되고, 호스 니플, 이음새 및 로터리 조인트(421) 등을 통해, 하측 링플레이트(22)의 회전을 방해하지 않도록 가요성을 갖춘 수지 튜브(423)에 연통한다.
도 2에서는, 상면 에어 분사로(2201) 및 하면 에어 분사로(2221)의 하측 링플레이트(22)의 내측면에서의 개구를 1곳만 도시하고 있지만, 1곳만이 아니라 복수의 개소에 개구되고, 각 개구에 각각 수지 튜브(423)의 일단측이, 상기 로터리 조인트(421) 등을 통해 연통한다.
수지 튜브(423)의 타단측은, 도시하지 않은 삼방관을 통해 분기되고, 도 1에 도시하는 흡인관(490)의 일단 및 에어 공급관(480)의 일단에 연통한다.
흡인관(490)의 또 다른 일단측은, 진공 발생 장치 또는 이젝터 기구 등의 흡인원(49)에 접속된다. 예컨대, 흡인관(490) 내에는, 유로(40)와 흡인원(49)의 연통 및 차단을 제어(개폐)할 수 있는 솔레노이드 밸브 등의 흡인 개폐 밸브(491)가 배치된다.
에어 공급관(480)의 또 다른 일단측은, 압축기 등으로 이루어진 에어원(48)에 접속된다. 예컨대, 에어 공급관(480) 내에는, 유로(40)와 에어원(48)의 연통 및 차단을 제어(개폐)할 수 있는 솔레노이드 밸브 등의 에어 공급 개폐 밸브(481)가 배치된다.
본 실시형태에서는, 이상에 설명한 상면 에어 분사로(2201), 하면 에어 분사로(2221), 로터리 조인트(421) 등, 수지 튜브(423) 및 에어 공급관(480)에 의해, 에어 베어링인 제1 베어링(27) 및 제2 베어링(28)을 실현하기 위한 유로(40)가 형성된다.
이하에, 도 1에 도시하는 기울기 조정 기구(2)를 이용하여 척테이블(30)의 유지면(3001)의 기울기를 조정하여, 피가공물을 흡인 유지하여 연삭 가공을 행할 수 있는 상태로 하는 경우의 동작 등을 설명한다.
예컨대, 유지면(3001) 상에는, 도시하지 않은 피가공물이 놓이고, 테이블측 흡인원(59)이 만들어내는 흡인력이 유지면(3001)에 전달됨으로써, 척테이블(30)은 유지면(3001)에 의해 피가공물을 흡인 유지한 상태에 놓인다.
예컨대, 우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)과 하측 링플레이트(22)의 상면(220)의 사이에 에어 베어링인 제1 베어링(27)이 형성됨과 더불어, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)과 베이스(10)의 상면(1011) 사이에 에어 베어링인 제2 베어링(28)이 형성된다. 즉, 에어 공급 개폐 밸브(481)가 개방된 상태가 되고, 에어원(48)이 송출하는 압축 에어가, 에어 공급관(480), 수지 튜브(423), 상면 에어 분사로(2201) 및 하면 에어 분사로(2221)를 통과하여, 상측 링플레이트(20)의 하면(202) 및 베이스(10)의 베이스 플레이트(101)의 상면(1011)을 향해 분사된다.
그 결과, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)과 하측 링플레이트(22)의 상면(220) 사이에, 제1 베어링(27)이 에어 베어링으로서 형성됨과 더불어, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)과 베이스(10)의 상면(1011) 사이에, 제2 베어링(28)이 에어 베어링으로서 형성된다. 즉, 상측 링플레이트(20)가 제1 베어링(27)에 의해 비접촉으로 부동 지지되어 회전 가능해지고, 또한, 하측 링플레이트(22)가 제2 베어링(28)에 의해 비접촉으로 부동 지지되어 회전 가능해진다.
제1 베어링(27) 및 제2 베어링(28)을 형성하는 에어는, 차례대로 하측 링플레이트(22)의 외측 및 개구(229)측으로 빠져 나간다.
이어서, 상측 링플레이트(20) 및 하측 링플레이트(22)의 한쪽 또는 양쪽(적어도 어느 한쪽)을 회전시킨다. 본 실시형태에서는, 예컨대, 상측 링플레이트(20)만을 회전시키지만, 하측 링플레이트(22)만을 회전시켜도 좋고, 상측 링플레이트(20) 및 하측 링플레이트(22)를 모두 회전시켜도 좋다.
하측 링플레이트(22)를 회전시키는 것에 의해, 하측 링플레이트(22)의 상면(220)에 대한 제1축(2411)의 기울기 방향이 변화한다. 제1축(2411)의 기울기에 따라서, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)의 기울기도 변화한다.
도 1에 도시하는 상측 링플레이트 구동 모터(243)가 만들어내는 회전 구동력이, 주동 평기어(241) 및 종동 기어(244)(도 2 참조)에 전달됨으로써, 상측 링플레이트(20)와 함께 테이블 회전 기구(5)의 지지 플레이트(57)가 회전한다. 따라서, 하측 링플레이트(22)의 둘레 방향의 각 위치에서, 대향하는 상측 링플레이트(20)의 두께가 변화해 간다.
상측 링플레이트(20)가, 유지면(3001)을 원하는 각도만큼 수평면에 대하여 경사지게 할 수 있도록 소정 각도 회전된 후에, 상측 링플레이트(20)의 회전이 정지된다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 에어 공급 개폐 밸브(481)가 폐쇄됨으로써 유로(40)가 에어원(48)으로부터 차단되어, 에어 베어링인 도 1에 도시하는 제1 베어링(27) 및 제2 베어링(28)이 소실된다. 그 결과, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)이 베이스(10)의 상면(1011)에 시팅된다. 또한, 하측 링플레이트(22)의 상면(220)과 단차가 없도록 상측 링플레이트(20)의 하면(202)이 상면(220)에 시팅된다. 그리고, 상측 링플레이트(20)에 테이블 회전 기구(5)의 지지 플레이트(57) 및 베어링 기구(58)를 통해 연결된 스핀들(50)이, 도 1에 도시하는 수평면에 직교하는 상태(Z축 방향으로 평행하게 연장된 상태)로부터, 수평면에 대하여 소정 각도 기울어진 상태로 된다. 또한, 스핀들(50)의 상측 단부에 테이블 베이스(32)를 통해 연결된 척테이블(30)의 유지면(3001)의 각도도, 도 1에 도시하는 수평면에 대하여 평행한 상태로부터, 도 3에 도시하는 바와 같이 원하는 각도만큼 경사진 상태로 된다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 흡인 개폐 밸브(491)가 개방되고, 흡인원(49)이 만들어내는 흡인력이, 흡인관(490), 수지 튜브(423), 상면 에어 분사로(2201) 및 하면 에어 분사로(2221)를 통과하여, 하측 링플레이트(22)의 상면(220) 및 하면(222)에 전달되고, 상기 흡인력에 의해 상측 링플레이트(20)와 하측 링플레이트(22)가 흡착 고정되며, 또한, 하측 링플레이트(22)와 베이스(10)가 흡착 고정된 상태가 된다. 즉, 연결 기구(4)에 의해, 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22) 및 베이스(10)가 연결된 상태가 된다.
본 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 어긋남 규제부(228)에 의해 상측 링플레이트(20)와 하측 링플레이트(22)의 사이드슬립이 방지되고, 또한, 어긋남 규제부(227)에 의해 하측 링플레이트(22)와 베이스(10)의 사이드슬립이 방지된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 유지면(3001)의 기울기가 원하는 각도로 조정된 척테이블(30)에 의해 피가공물을 유지하여 도시하지 않은 가공 수단으로 연삭하는 경우는, 모터(51)가 베어링 기구(58)에 의해 회전 가능하게 지지되는 스핀들(50)을 회전시킴으로써, 스핀들(50)에 연결된 척테이블(30)도 회전한다.
이 기울기 조정 기구(2)는, 상측 링플레이트(20) 및 하측 링플레이트(22)의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 유지면(3001)의 기울기를 조정한 후, 연결 기구(4)로 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22) 및 베이스(10)를 연결함으로써, 척테이블의 하측에 배치된 3개의 상하 이동 가능한 기둥이나 3개의 상하 이동 가능한 블록으로 척테이블을 지지하고, 또한 유지면의 기울기를 조정할 수 있는 종래의 기울기 조정 기구보다, 척테이블(30)을 지지하는 면적이 넓어지고, 강성도 높아진다. 그 때문에, 예컨대, 고하중을 가하여 연삭 지석 등을 포함하는 가공 수단으로 척테이블(30)에 유지되는 피가공물을 연삭할 때에도, 연삭 중에 연삭 지석의 하면에 대한 유지면(3001)의 평행도가 변하지 않게 되어, 연삭 후의 피가공물의 두께 정밀도를 균일하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 베어링(27)과 제2 베어링(28)을, 도 1에 도시하는 바와 같이 에어 베어링으로 구성하고, 에어 베어링인 제1 베어링(27) 및 제2 베어링(28)을 형성하기 위한 유로(40)를 연결 기구(4)가 흡인원(49)에 연통시키기 때문에, 상측 링플레이트(20) 및 하측 링플레이트(22)의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 척테이블(30)의 유지면(3001)의 기울기를 조정한 후, 에어 베어링인 제1 베어링(27)과 제2 베어링(28)을 도 3에 도시하는 바와 같이 용이하게 소실시킬 수 있고, 또한, 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22) 및 베이스(10)를, 흡인원(49)이 만들어내는 흡인력에 의해 용이하게 연결시키는 것이 가능해진다.
본 발명에 관한 기울기 조정 기구(2)는, 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에서 여러 상이한 형태로 실시되어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 첨부 도면에 도시되어 있는 가공 장치의 베이스(10)나 척테이블(30)의 구성 등에 관해서도, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘할 수 있는 범위 내에서 적절하게 변경 가능하다.
예컨대, 제1 실시형태의 연결 기구(4)에서, 에어 베어링인 제1 베어링(27)이나 제2 베어링(28)을 형성하기 위한 유로는, 도 1, 3에 도시하는 유로(40) 대신, 도 4에 도시하는 제2 유로(401) 및 제1 유로(402)로 형성되어 있어도 좋다. 도 4에서의 기울기 조정 기구(2)는, 척테이블(30)의 유지면(3001)을 수평면에 대하여 기울이기 전의 상태를 나타내고 있다.
예컨대, 도 4에 도시하는 예에서, 제2 유로(401)는, 에어 베어링인 제2 베어링(28)을 형성하기 위한 유로이며, 에어 공급관(480), 수지 튜브(423), 이음새(424), 및 베이스 플레이트(101) 내에 형성되고, 상면(1011) 상에서 개구되는, 제2 에어 분사로(425)로 구성된다. 그리고, 제2 에어 분사로(425)의 상면(1011)에서의 개구로부터, 하측 링플레이트(22)의 하면(222)에 대하여 압축 에어(A)를 분사하여, 하측 링플레이트(22)의 하면과 베이스(10)의 상면(1011) 사이에 하측 링플레이트(22)를 부동 지지하는 제2 베어링(28)을 형성한다.
도 4에 도시하는 제1 유로(402)는, 에어 베어링인 제1 베어링(27)을 형성하기 위한 유로이며, 이하에 설명하는 바와 같이 구성된다.
예컨대, 에어원(48)에는, 도 4에 도시하는 제1 에어 공급관(483)의 일단이 연통하고, 제1 에어 공급관(483) 상에는 제1 에어 공급 개폐 밸브(484)가 배치된다. 제1 에어 공급관(483)의 타단측은, 예컨대, 테이블측 로터리 조인트(591)를 통해 스핀들(50) 내에 형성되는 스핀들 내 공급로(500)의 하단측(일단측)에 연통한다.
예컨대, 스핀들 내 공급로(500)는, 스핀들(50)의 상부에서 스핀들(50)의 직경 방향 외측을 향해 복수 분기되고, 상기 복수로 분기된 스핀들 내 공급로(500)의 타단측은, 지지 플레이트(57) 및 상측 링플레이트(20)를 통과하여, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)에서 각각 제1 에어 분사구(5001)로서 개구되어 있다. 그리고, 제1 에어 분사구(5001)로부터, 하측 링플레이트(22)의 상면(220)에 대하여 압축 에어(A)를 분사하여, 상측 링플레이트(20)를 부동 지지하는 제1 베어링(27)을 형성한다.
제1 유로(402)는, 스핀들(50) 내 등을 통하지 않고, 예컨대 수지 튜브 등으로 구성되는 제1 에어 공급관(483)이 로터리 조인트 등을 통해 바로 접속되며, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)의 제1 에어 분사구(5001)로부터 압축 에어(A)를 분사할 수 있게 되어도 좋다.
예컨대, 제1 에어 공급관(483)의 제1 에어 공급 개폐 밸브(484)보다 하류측에는, 제1 에어 흡인관(494)이 도시하지 않은 삼방관 등을 통해 연통하고, 제1 에어 흡인관(494)은 흡인원(49)과 연통한다. 그리고, 제1 에어 흡인관(494)에는 제1 에어 개폐 밸브(495)가 배치된다.
도 4에 도시하는 기울기 조정 기구(2)에서, 상측 링플레이트(20) 및 하측 링플레이트(22)의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 척테이블(30)의 유지면(3001)의 기울기를 조정한 후, 연결 기구(4)로 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22) 및 베이스(10)를 연결하는 경우에는, 흡인원(49)이 만들어내는 흡인력이, 제1 에어 흡인관(494), 제1 에어 공급관(483)의 제1 에어 공급 개폐 밸브(484)보다 하류측의 부분, 스핀들 내 공급로(500)를 통과하여, 상측 링플레이트(20)의 하면(202)에 전달되고, 또한, 흡인원(49)이 만들어내는 흡인력이, 흡인관(490), 수지 튜브(423) 및 제2 에어 분사로(425)를 통과하여, 베이스(10)의 상면(1011)에 전달된다.
기울기 조정 기구(2)의 연결 기구(4)는, 예컨대, 도 3에 도시하는 구성에 한정되는 것은 아니다. 기울기 조정 기구(2)는, 예컨대, 도 5에 도시하는 연결 기구(연결 수단)(41)를 포함해도 좋다. 이하, 연결 기구(41)를 제2 실시형태의 연결 기구(41)로 한다.
제2 실시형태의 연결 기구(41)는, 도 3에 도시하는 제1 실시형태의 연결 기구(4)가, 유로(40)를 흡인원(49)에 연통시켜, 흡인원(49)이 만들어내는 흡인력으로 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22) 및 베이스(10)를 연결시키는 구성인 데 비해, 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22), 및 베이스(10)를 착자시킬 수 있는 전자석(45)을 포함한다.
예컨대, 하측 링플레이트(22)는, 고강성이며 자력으로 끌어 당겨지는 재질(예컨대, 철, 코발트, 니켈 등의 금속 또는 페라이트 등의 세라믹스)로 구성된다.
전자석(45)은, 예컨대, 연철심에 코일을 권취하여 구성되고, 상측 링플레이트(20)의 내부의 하면(202)측에 둘레 방향으로 균등한 간격을 두고 복수 배치된다. 또한, 전자석(45)은, 베이스(10)의 베이스 플레이트(101)의 내부의 상면(1011)측에 둘레 방향으로 균등한 간격을 두고 복수 배치된다. 전자석(45)은, 예컨대, 상측 링플레이트(20)(베이스(10)의 베이스 플레이트(101))의 내부에서, 상측 링플레이트(20)(베이스 플레이트(101))를 일주하도록 고리형으로 형성되어도 좋다.
각 전자석(45)의 코일에는 전력 공급원(46)이 접속된다.
도 5에 도시하는 기울기 조정 기구(2)는, 척테이블(30)의 유지면(3001)을 수평면에 대하여 기울이는 조정을 한 후에, 연결 기구(41)의 각 전자석(45)에 전력 공급원(46)으로부터 전력이 공급됨으로써 각 전자석(45)이 자력을 발생시킨다. 그리고, 상측 링플레이트(20)를 하측 링플레이트(22)에 착자시킴과 더불어, 하측 링플레이트(22)를 베이스(10)에 착자시킨다. 즉, 연결 기구(41)로 상측 링플레이트(20), 하측 링플레이트(22) 및 베이스(10)를, 용이하게 연결한 상태로 하는 것이 가능해진다.
10: 베이스 100: 베이스의 개구
101: 베이스 플레이트 1011: 베이스의 상면
107: 방수 커버 105: 측판
106: 상판 2: 기울기 조정 기구
20: 상측 링플레이트 200: 상측 링플레이트의 상면
2001: 암나사 구멍 202: 상측 링플레이트의 하면
22: 하측 링플레이트 220: 하측 링플레이트의 상면
222: 하측 링플레이트의 하면 2201: 상면 에어 분사로
2221: 하면 에어 분사로 24: 상측 회전 기구(상측 회전 수단)
244: 종동 기어 241: 주동 평기어
243: 상측 링플레이트 구동 모터 2411: 제1축(상측 회전축)
26: 하측 회전 기구(하측 회전 수단) 264: 종동 기어
261: 주동 평기어 263: 하측 링플레이트 구동 모터
2611: 제2축(하측 회전축) 27: 제1 베어링
28: 제2 베어링 30: 척테이블
300: 흡착부 301: 프레임체
3001: 유지면 32: 테이블 베이스
4: 연결 기구(연결 수단) 40: 유로
423: 수지 튜브 421: 로터리 조인트
48: 에어원 49: 흡인원
5: 테이블 회전 기구 50: 스핀들
51: 모터 5000: 스핀들축
590: 흡인 유로 591: 테이블측 로터리 조인트
59: 테이블측 흡인원 58: 베어링 기구
582: 전동체 57: 지지 플레이트
577: 고정 볼트 402: 제1 유로
483: 제1 에어 공급관 500: 스핀들 내 공급로
5001: 제1 에어 분사구 401: 제2 유로
425: 제2 에어 분사로 41: 연결 기구(연결 수단)
45: 전자석 46: 전력 공급원

Claims (3)

  1. 가공 장치의 베이스와, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척테이블의 사이에 배치되고, 상기 유지면의 기울기를 조정하는 기울기 조정 기구로서,
    상기 척테이블을 연결시키는 상면과, 상기 상면에 대하여 경사진 하면을 갖는 고리형의 상측 링플레이트와,
    상기 상측 링플레이트의 하면에 평행한 상면과, 상기 상측 링플레이트의 상면에 평행하고 상기 베이스의 상면에 대면하는 하면을 갖는 고리형의 하측 링플레이트와,
    경사진 상기 상측 링플레이트의 하면에 수직이며 상기 상측 링플레이트의 중심을 통과하는 제1축을 회전축으로 하여 상기 상측 링플레이트를 회전시키는 상측 회전 기구와,
    상기 하측 링플레이트의 하면에 수직이며 상기 상측 링플레이트의 중심을 통과하는 제2축을 회전축으로 하여 상기 하측 링플레이트를 회전시키는 하측 회전 기구와,
    상기 상측 링플레이트의 하면과 상기 하측 링플레이트의 상면 사이의 제1 베어링과,
    상기 하측 링플레이트의 하면과 상기 베이스의 상면 사이의 제2 베어링과,
    상기 상측 링플레이트, 상기 하측 링플레이트, 및 상기 베이스를 연결하는 연결 기구를 포함하고,
    상기 상측 링플레이트 및 상기 하측 링플레이트의 한쪽 또는 양쪽을 회전시켜 상기 유지면의 기울기를 조정한 후, 상기 연결 기구로 상기 상측 링플레이트, 상기 하측 링플레이트, 및 상기 베이스를 연결하는 것인, 기울기 조정 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링을 에어 베어링으로 구성하고,
    상기 연결 기구는, 상기 에어 베어링을 형성하기 위한 유로를 흡인원에 연통시키는 것인, 기울기 조정 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결 기구는, 상기 상측 링플레이트, 상기 하측 링플레이트, 및 상기 베이스를 착자시킬 수 있는 전자석을 포함하는 것인, 기울기 조정 기구.
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