KR920003195B1

KR920003195B1 - 연마장치

Info

Publication number: KR920003195B1
Application number: KR1019900005581A
Authority: KR
Inventors: 히로시 다까마쓰; 가쓰노부 우에다
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 아오이 죠이찌
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1992-04-24
Also published as: JPH02279275A; EP0393615A1; JP2977203B2; KR900015852A; DE69005877T2; US5054244A; EP0393615B1; DE69005877D1

Abstract

내용없음.

Description

연마장치

제1도는 본 발명에 관한 연마장치의 한 실시예를 나타낸 구성도.

제2도는 동장치의 작용을 설명하기 위한 도면.

제3도는 본 발명 장치를 그라인딩 장치에 적용시킨 경우의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연마기구 2 : 데이터 버퍼장치

3 : 퍼스널 컴퓨터 10 : 피연마재

11 : XY 테이블 12 : 베어링

13 : 연마공구 15 : 미소구동테이블

16 : 지지대 17 : 연마 압력 확대판

18 : 구체 20 : 로드셀

21 : 압전세라믹 22 : 연마압력 제어회로

23 : 비교회로 25 : 비례적분회로

26 : 미동기구 구동회로

본 발명은 연마장치에 관한 것이다.

연마장치에서는 연마작업을 코핑 연마 또는 수치제어를 적용하여 실행하고 있다.

코핑연마는 연마공정을 피연마재 면에 따라 이동시켜서 연마하는 것이며 또는 수치제어를 적용한 연마는 연마할때의 연마공구의 위치를 수치로하여 좌표 데이터로서 설정하고 연마작업 진행에 따라 좌표 데이터의 좌표수치를 순차적으로 읽어 내어 연마공정의 위치를 이동하여 연마를 실행하는 것이다.

그리고 이들 연마는 연마공구의 거칠기를 바꾸어 연마에서 고정밀도의 연마를 하고 최종적으로 목표로 하는 연마정밀도를 얻고 있다.

그렇게 한 뒤 수치제어에서의 연마에서는 임의의 거칠기를 연마작업을 실행한뒤 연마재의 연마 정밀도를 측정하고 이 측정으로 얻어지는 연마면의 위치 데이타에서 연마공구의 좌표 데이터를 구하고 이 좌표 데이터에 따라 다음의 거칠기인 연마공구를 이동시켜서 연마작업을 하고 있다.

그러나 이상과 같은 연마작업에서는 다음과 같은 문제가 있다. 즉 코핑 연마에서는 연마공구가 연마전의 피연마재의 표면형상에 따라 코핑 이동하기 위해 예를들면 피연마재의 표면에 凸형상이 있으면 이 凸형상에 따라 연마공정이 이동한다.

이 때문에 피연마재의 凹凸형상을 보정하지 않고 연마가 실행되어 버린다.

또한 수치제어에서의 연마에서는 임의의 거칠기로 연마를 한 피연마재의 연마 정밀도를 측정하고 나서 연마 작업을 하므로 목표로하는 거칠기로 마무리하기 까지에 시간이 걸린다.

즉 연마작업중에 연마공구의 위치를 검출할 수 없으므로 실제시간에서 현재 연마하고 있는 피연마재의 표면 정밀도를 알 수 없다. 따라서 전술한 것철엄 연마정밀도는 임의의 거친 연마작업이 종료할때마다 측정하지 않으면 구할 수 없어서 연마작업과 측정을 하므로서 연마에 시간이 걸린다.

또한 좌표 데이터에 따라서 연마공구를 이동시키고 있는 것의 피연마재의 표면에 凸형상이 있는 경우 이 凸형상에 따라 압력이 일정하게 연마공구는 이동해 버린다.

따라서 수치제어에서의 연마라도 凸형상을 보장할 수 없다.

이상과 같은 연마에서는 연마작적업과 그 정밀도 측정을 하기 위해 시간이 걸리며 또한 양 연마모두 피연마재 표면의 凸형상을 보정할 수 없다. 그래서 본 발명은 피연마재 표면에 있는 凸형상을 보정할 수 있어서 연마작업을 빨리할 수 있는 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 작업진행에 따라서 좌표수치를 리드하여 연마공구의 위치를 제어하여 피연마재를 연마하는 수치제어의 연마장치에 있어서 피연마재를 재치하고 또한 연마공구의 피연마재에 연마압력을 가하는 방향에 대하여 평행으로 미동하는 미소구동 테이블과 이 미소구동 테이블을 미동시키는 미동기구와, 피연마재에 가해지는 연마공구의 연마압력을 검출하는 압력 검출수단과, 이 압력검출수단으로 검출된 연마압력에 따라 미동기구를 미동시키는 연마압력 제어수단을 구비하여 상기 목적을 달성하려고 하는 연마장치이다.

이러한 수단을 구비하므로서 피연마재에 가해지는 연마공구의 연마압력이 압력검출 수단에 의해 검출되면 이 연마압력에 따라 연마압력제어수단은 미동기구를 미동시킨다.

이에 따라 피연마재를 재치하는 미소구동 테이블은 연마공구의 피연마재에 연마압력을 가하는 방향에 대하여 평행으로 미동한다.

이 미동에 의해 피연마재에 가해지는 공구의 압력이 변화된다.

이하 본 발명의 한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 수치제어를 사용한 연마장치의 구성도이다.

동일한 도면에서 ＂1＂은 래핑(Lapping)을 하는 연마기구이다.

이 연마기구(1)에는 데이터 버퍼장치(2)를 끼워서 퍼스널 컴퓨터(3)가 접속되어 있다.

이 퍼스널 컴퓨터(3)는 연마제어의 수치데이타를 연마기구(1)를 동작시키는데 적합한 좌표 데이터로 변환하는 기능을 가진것으로서 데이터 버퍼장치(2)에는 퍼스널 컴퓨터(3)로 변환된 좌표데이터가 기억되도록 되어 있다.

연마기구(1)는 피연마재(10)를 연마하는 기구인것으로 다음과 같은 구성으로 되어있다. 즉 연마기구(1)의 하부에는 XY 스테이지(11)가 설치되어 있는 동시에 상부에는 구동모터와 연결된 베어링(12)이 설치되고 이 베어링(12)에 연마공구(13)가 부착되어 있다. 그리고 이들 베어링(12) 및 연마공구(13)는 화살표(A)방향으로 승강하도록 되어 있다. 또한 이 연마공구(13)는 연마거칠기에 따른 공구가 부착되도록 되어 있다. 이 연마공구(13)는 연마거칠기에 따른 공구가 부착되도록 되어있다. 또한 피연마재(10)의 경사윗쪽에는 다이어몬드등이 혼입된 연마재를 피연마재(10)의 표면에 공급하는 연마재 공급구(14)가 배치되어 있다.

전술한 XY 테이블(11)상에는 미소구동 테이블(15)이 설치되고 이 미소구동 테이블(15)상에는 피연마재(10)를 유지하는 유지대(16)가 설치되어 있다.

미소구동 테이블(15)은 탄성체로 ＂ㅁ＂형상으로 형상한 것으로서 그 일단부가 XY 테이블(11)에 고정되어 있다. 그리고 이 미소구동 테이블(15)은 연마공구(13)의 승강방향(A)과 동일방향으로 미동하는 것으로 되어 있으며 이 미동은 지지대(16)를 태운 상면이 승강방향(A)에 대하여 직각으로 교차하는 방향으로 이동하는 것으로 되어 있다. 그리고 이 미소구동 테이블(15)의 중공부에는 탄성체로된 연마 압력 확대판(17)이 형성되고 이 연마압력 확대판(17)과 미소구동 테이블(15)상판 사이에 구체(18)가 배치되어 있다.

또한 ＂19＂는 미동용 凸부이다.

이 연마압력 확대판(17)의 아래쪽에는 로드셀(20) 및 압전 세라믹(21)이 서로 접합되어 배치되어 있으며 그중 로드셀(20)의 일단이 미소구동 테이블(15)에 고정되는 동시에 압전세라믹(21)의 일단이 미동용 凸부(19)에 맞닿아 있다. 그래서 피연마재(10)에 가해지는 연마공구(13)의 연마압력이 지지대(16), 미소구동 테이블(15)의 상판, 구체(18), 연마압력확대판(17), 미동용 凸부(19) 및 압전세라믹(21)을 통하여 로드셀(20)에 가해지도록 되어 있다.

이 로드셀(20)에서 출력되는 연마압력에 따른 전압신호 V₁는 연마압력 제어회로(22)에 공급되어지도록 되어 있다.

이 연마압력 제어회로(22)는 로드셀(20)로 검출된 연마응력에 따라서 압전세라믹(21)을 미동시키는 기능을 가진 것이다.

구체적인 구성은 다음과 같다.

비교회로(23)가 구비되고 이 비교회로(23)의 「-」입력단자에 로드셀(20)로부터의 전압신호 V₁가 입력되는 동시에 「＋」입력단자에 직류전압(24)으로부터의 설정전압 V₂가 입력되어 있다. 그리고 이 비교회로(23)의 출력단자에 비례적분회로(25)가 접속되고 또한 이 비례적분회로(25)의 출력단자에 미동기구 구동회로(26)가 접속되어 있다.

이 미동기구 구동회로(26)는 비례적분회로(25)의 출력을 압전세라믹(21)의 구동전압으로 변환하여 이 압전세라믹(21)에 가하는 것이다.

이어서 상기와 같이 구성된 장치의 작용에 대하여 설명한다.

퍼스널 컴퓨터(3)에서 연마의 수치데이터가 연마기구(1)를 구동하기 위한 좌표 데이터로 변환되면 이 좌표 데이터는 데이터 버퍼장치(2)에 기억된다. 그리고 이들 좌표 데이터는 수치 연마기구(1)에 보내지고 이에 따라 연마공구(13)의 위치결정이 실행된 뒤에 베어링(12)을 끼워서 회전 구동되고 이와 함께 연마제 공급구(14)에서 연마재가 피연마재(10)에 공급된다. 이렇게 해서 연마공구(13)는 하강하여 피연마재(10)에 맞닿으며 이 상태로 피연마재(10)가 연마된다.

이 상태로 연마공구(13)의 피연마재(10)에 가해지는 연마압력은 지지대(16), 미소구동테이블(15)의 상판, 구체(18), 연마압력 확대판(17), 미동용 凸부(19) 및 압전 세라믹(21)를 통하여 로드셀(20)에 가해진다. 그리고 이 로드셀(20)은 제2도에 나타낸 연마응력에 따른 전압신호 V₁를 출력한다.

이 전압신호 V₁은 비교회로(23)에 보내지고 설정전압 V₂와 비교되며 이 비교회로(23)는 이들 전압신호 V₁와 설정전압 V₁의 차이전압 V₁-V₂을 출력한다.

이 차이전압 V₁-V₂는 비례적분회로(25)에서의 비례적분동작에 따라 이 차이전압 V₁-V₂가 없어지도록 전압신호로 처리되어 미동기구 구동회로(26)에 보내어진다. 그래서 이 미동기구 구동회로(26)는 비례적분회로(25)로부터의 전압신호를 압전 세라믹(21)을 구동시키기 위한 구동전압신호로 변환하며 압전세라믹(21)에 가한다.

이 압전세라믹(21)은 구동전압신호의 레벨에 의해 수축한다. 여기에서 연마압력이 제2도에 나타낸 것처럼 차츰 증가하면 비교회로(23)에서 출력되는 차이 전압 V₁-V₂는 연마압력의 증가에 따라 높아진다.

이에 따라 미동기구 구동회로(26)에서 출력되는 구동전압신호는 V₃는 (-)에서 (＋)로 높아진다. 그리고 전압 세라믹(21)은 길이방향으로 수축되고 이 수축에 의해 미소구동 테이블(15)은 약간 하강한다.

이에 따라 피연마재(10)에 가해지는 연마공구(13)에 의한 연마압력은 일정하게 제어된다. 이상과 같이하여 연마 압력의 증가량에 따라 미소구동테이블(15)이 하강하며 또한 연마 압력의 감소량에 따라 미소구동 테이블(15)이 상승하고 이에 따라 연마압력이 일정하게 제어된다.

이 결과 피연마재(10)의 면형상에 따라 미소구동테이블(15)이 상하로 움직여 안마가 실행되어지게 되며 이에 따라 피연마재(10)의 면형상, 특히 凹凸형상의 상태로 감소되어 구면에 가까운 상태로 연마된다.

이처럼 상기 한 실시예에서는 피연마재(10)에 가해지는 연마공구(13)의 연마압력에 따라서 압전 세라믹(21)을 미동시켜서 미소구동 테이블(15)을 연마공구(13)의 피연마재(10)에 연마압력을 가하는 방향에 대하여 평행으로 되어지도록 하였으므로 피연마재(10)에 대하여 연마압력을 일정하게 제어할 수 있으며 이에 따라 피연마재(10)의 면에 凹凸형상이 있어도 이 凹凸형상을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명은 상기 한 실시예에 한정되는 것은 아니며 그 취지를 이탈하지 않는 범위에서 변경해도 좋다.

예를들면 로드셀(20)대신에 왜곡 게이지를 사용해도 좋으며 또한 압전세라믹(21)대신에 미동기구를 사용해도 좋다. 또한 제3도에 나타낸것처럼 그라인딩장치에도 적용시킬 수 있다.

이 그라인딩 장치는 동력계(30) 및 압전세라믹 등의 미동기구(31)상에 피연삭재(32)를 재치시키고 또한 이 피연삭재(32)의 윗쪽에 구동모터와 연결하는 베어링(33)을 설치하여 이 베어링(33)에 연삭공구(34)를 부착한 것으로 되어 있다. 또한 연삭공구(34)는 그 주위에 숫돌(35)이 설치되어 있다. 이러한 그라인딩 장치에서는 동력계(30)로 검출된 연삭압력이 연마압력 제어회로(36)에 이송되고 이 회로(36)에서 출력되는 구동전압 신호가 미동기구(31)에 가해지도록 되어 있다.

또한 연마압력제어회로(36)는 연마압력과 설정압력과의 차이에 따른 차이 전압을 출력하는 비교회로(37)가 구비되며 이 비교회로의 출력단자에 비례적분회로(38)를 끼워서 미동기구 구동회로(39)가 접속되어 있다.

이상 상세히 기술한 것처럼 본 발명에 따르면 피연마재 표면에 있는 凸형상을 보정할 수 있어서 연마작업을 빨리할 수 있는 연마장치를 제공할 수 있다.

Claims

작업의 진행에 따라서 좌표수치를 리드하여 연마공구(13)의 위치를 제어하며 피연마재(10)를 연마하는 수치제어의 연마장치에 있어서, 전술한 피연마재(10)를 재치하고 또한 전술한 연마공구(13)의 피연마재(10)에 연마압력을 가하는 방향에 대하여 평행으로 미동하는 미소구동 테이블(15)과 이 미소구동 테이블(15)을 미동시키는 미동기구(17)(18)(19)(21)(26)와 전술한 피연마재(10)에 가해지는 연마공구(13)의 연마압력을 검출하는 압력검출수단(17)(18)(19)(20)(21)과 이 압력검출수단(17)(18)(19)(20)(21)에서 검출된 연마압력에 따라서 미동기구(17)(18)(19)(21)(26)를 미동시키는 연마압력 제어수단(22)을 구비한 것을 특징으로 하는 연마장치.