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KR20160031206A - 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계 - Google Patents

이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계 Download PDF

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KR20160031206A KR1020140120898A KR20140120898A KR20160031206A KR 20160031206 A KR20160031206 A KR 20160031206A KR 1020140120898 A KR1020140120898 A KR 1020140120898A KR 20140120898 A KR20140120898 A KR 20140120898A KR 20160031206 A KR20160031206 A KR 20160031206A
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Abstract

본 발명은, 프레임, 권출 기구, 권취 기구, 서로 90° 또는 180°의 각도로 위치되는 두 개의 커터 헤드, 커터 헤드용 승강기 기구 및 회전 테이블을 포함하는, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계를 제공한다. 권출 기구 및 권취 기구는 프레임의 양단에 각각 배치된다. 두 개의 커터 헤드는 프레임 내에 배치된다. 회전 테이블은 90°, 180°, 270° 또는 360°의 각도로 회전 가능하고, 두 개의 커터 헤드 아래에 각각 배치되는 제1 테이블 및 제2 테이블을 포함한다. 본 발명의 커터 헤드는 절단 시 약간 요동할 수 있어, 커터 헤드가 고정되는 경우에 대비할 때, 고정-다이아몬드 와이어 및 절단되는 피가공물 사이의 접촉 면적이 요동으로 인해 크게 감소되며, 이에 따라, 단위 면적당 압력 및 절단 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 커터 헤드가 피가공물 위에 배치되어, 피가공물을 용이하게 로딩 및/또는 언로딩하며, 절단 과정에서 고정-다이아몬드 와이어가 상부로부터 하부로 공급될 수 있다.

Description

이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계{SAPPHIRE WAFER SQUARING MACHINE WITH DOUBLE SWING CUTTER HEADS}
본 발명은 사파이어 전용의 절단 장치의 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계(즉, 사파이어 웨이퍼 챔퍼링 기계)에 관한 것이다.
사파이어 단결정은 9의 모스 경도를 갖는데, 이는 단지 다이아몬드의 모스 경도보다 낮을 뿐이다. 따라서, 사파이어 단결정을 절단하도록 채용된 디스크 다이아몬드 톱날이 오랜 시간 동안 사용되었다. 보다 양호한 표면 품질을 위해, 다이아몬드 입자로 도금된 내측원 형상의 블레이드 및 와이어 톱도 사파이어 단결정을 절단하는 데에 사용된다. 디스크 블레이드는 두께는 적어도 1mm보다 크며, 이는 가공 시 사파이어 단결정 소재의 심각한 폐기물을 초래한다. 그러나, 고정-다이아몬드 와이어 톱은 사파이어 단결정 소재의 폐기물을 줄이면서, 겨우 0.2mm 내지 0.4mm의 톱 자국(kerf)을 발생시킨다.
사파이어 잉곳으로부터 정사각형 결정체 블록을 형성하기 위해, 스퀘어링용 스퀘어링 기계를 사용할 것이 요구된다. 종래 기술의 개시된 스퀘어 기계는 후술하는 결함을 갖는다.
1. 사파이어 단결정이 높은 경도를 가지기 때문에, 고정-다이아몬드 와이어가 사파이어 단결정을 절단하는 데에 이용된다고 하더라도, 그 절단 효율이 여전히 낮다. 특히, 고정-다이아몬드 와이어에 의해 절단되는 피가공물의 단면이 상대적으로 크면, 피가공물에 가해지는 단위 면적당 압력이 상대적으로 적으며, 절단 효율이 특히 낮다. 뿐만 아니라, 종래 기술에 개시된 스퀘어링 기계는 스윙 커터 헤드를 갖지 않는다.
2. 종래 기술에 개시된 스퀘어 기계는, 어느 하나가 다른 하나의 위에 배치되고, 서로 교차하며, 약 50mm의 거리로 이격된 두 개의 층의 고정-다이아몬드 와이어를 포함한다. 고정-다이아몬드 와이어의 하부층이 절단용 피가공물과 접촉하면, 고정-다이아몬드 와이어의 상부층은 아이들 상태에 있게 된다. 마찬가지로, 고정-다이아몬드 와이어의 하부층이 피가공물을 통과한 이후에는, 고정-다이아몬드 와이어의 상부층이 피가공물을 여전히 절단하는 한편, 고정-다이아몬드 와이어의 하부층은 아이들 상태에 있게 되며, 이는 절단 시간의 낭비를 초래한다.
3. I 커터 헤드를 연결하는 것이 용이하지 않으며, 이에 따라, 고정-다이아몬드 와이어 사이의 공간이 매우 작게 될 수 없다. 일반적으로, 고정-다이아몬드 와이어 사이의 공간은 50mm 보다 크므로, 사파이어 잉곳이 50mm 보다 작은 측면 길이를 갖는 정사각형이 되도록 절단될 수 없다.
상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 스퀘어링의 절단 효율을 증가시키고, 절단 시 고정-다이아몬드 와이어의 와이어 파손을 줄이고, 커터 헤드 내의 배선을 보다 용이하게 하도록, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 후술하는 기술적 해결 수단을 제공한다.
이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계는 프레임을 포함하며, 권출 기구, 권취 기구, 서로 90° 또는 180°의 각도로 위치되는 두 개의 커터 헤드, 커터 헤드용 승강기 기구 및 회전 테이블을 더 포함한다.
권출 기구 및 권취 기구는 프레임의 양단에 각각 배치된다.
두 개의 커터 헤드는 프레임 내에 배치된다.
회전 테이블은 90°, 180°, 270° 또는 360°의 각도로 회전 가능하고, 두 개의 커터 헤드 아래에 각각 배치되는 제1 테이블 및 제2 테이블을 포함한다.
각 커터 헤드는, 커터 헤드용 승강기 기구와 연결되는 슬라이딩 플레이트; 및 스윙 프레임에 배치된 원호형 레일 및 원호형 레일이 나아가는 원의 중심에 배치된 스윙 샤프트를 통하여 슬라이딩 플레이트와 연결되는 스윙 프레임을 포함한다. 서보 모터, 제1 리듀서 및 기어가 슬라이딩 플레이트에서 동축으로 배치되고, 스윙 프레임은 기어의 치형과 맞물리도록 구성되는 원호형 기어 랙을 구비한다.
두 개의 절단 조립체가 스윙 샤프트와 대칭인 스윙 프레임의 하부에 배치되고, 권취 조립체가 스윙 프레임 위에 배치된다.
상기한 기술적 해결 수단을 통하여, 본 발명은 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계를 제공하며, 그 커터 헤드는 절단 과정에서 약간 요동될 수 있어, 커터 헤드가 고정된 경우와 대비할 때, 고정-다이아몬드 와이어 및 절단 중인 피가공물 사이의 접촉 면적이 요동으로 인해 크게 감소되며, 이에 따라, 단위 면적당 압력 및 절단 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 커터 헤드가 피가공물 위에 배치되어, 피가공물을 용이하게 로딩 및/또는 언로딩하며, 절단 시, 고정-다이아몬드 와이어가 상부로부터 하부로 공급될 수 있다. 고정-다이아몬드 와이어가 용이한 배선을 위해 커터 헤드 내에서 개방되게 감기며(즉, 고정-다이아몬드 와이어가 덮이지 않는다), 커터 헤드 내의 고정-다이아몬드 와이어 사이의 공간은, 25mm×25mm 크기를 갖는 최소 정사각형 제품이 스퀘어링 기계를 통한 절단에 의하여 얻어질 수 있도록, 25mm만큼 작을 수 있다. 또한, 모든 커터 헤드의 고정-다이아몬드 와이어가 절단용 피가공물과 동시에 접촉하며, 이에 따라, 커터 헤드에 대한 아이들 시간 및 대기 시간이 없으며, 이에 따라, 절단 시간을 줄일 수 있다.
실시예 및 기존 기술의 설명에 필요한 도면이 본 발명의 실시예에서의 기술적 해결 수단 또는 기존 기술을 더 명확하게 설명하기 위해 간략히 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계의 전체 구조의 개략도;
도 2는 본 발명의 커터 헤드의 구조의 개략도;
도 3은 슬라이딩 플레이트 및 스윙 프레임 사이의 연결부의 부분 분해도; 및
도 4는 본 발명에 따른 절단 조립체의 구조의 개략도이다.
본 발명의 기술적 해결 수단이 아래의 실시예를 통하여 첨부된 도면을 참조하여 명확하고 충분하게 설명될 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계를 제공하며, 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계는, 프레임(1), 권출 기구(2), 권취 기구(3), 서로 90°의 각도로 위치되는 두 개의 커터 헤드(6), 커터 헤드용 승강기 기구(4) 및 회전 테이블(5)을 포함한다.
권출 기구 및 권취 기구는 프레임의 양단에 각각 배치된다.
두 개의 커터 헤드는 프레임 내에 배치된다.
회전 테이블은 90°, 180°, 270° 또는 360°의 각도만큼 회전될 수 있다. 회전 테이블은 상술한 두 개의 커터 헤드 아래에 각각 배치되는 제1 테이블(51) 및 제2 테이블(52)을 포함한다.
각 커터 헤드의 절단 중심은 회전 테이블의 대응하는 분할 헤드의 중심인 중심을 가지는 둘레에 위치된다. 스퀘어링 기계가 사용될 때, 피가공물이 제1 테이블 및 제2 테이블 각각에 고정된다. 제1 및 제2 테이블 각각의 위의 커터 헤드가 절단 과정을 한번 완료하기 위해 하측으로 이동된 후, 회전 테이블이 180°의 각도로 회전(즉, 제1 테이블 및 제2 테이블은 서로 위치를 교환한다)되고, 그런 다음 커터 헤드가 다시 한번 절단 과정을 완료하기 위해 하측으로 다시 이동되며, 이에 따라, 두 개의 피가공물이 챔퍼 가공되어, 원하는 챔퍼가 얻어진다.
피가공물의 절단 과정을 종료한 후, 제2 테이블 상의 피가공물은 회전 테이블이 시계방향으로 90°의 각도로 회전될 때 제거될 수 있는 한편, 제1 테이블 상의 피가공물은 회전 테이블이 시계방향으로 270°의 각도로 회전될 때 제거될 수 있다. 이와 같이, 피가공물은 피가공물의 조절, 로딩 및 언로딩을 용이하게 하기 위해 스퀘어링 기계의 전방으로 이동된다.
본 발명의 스퀘어링 기계는 하나의 제어 시스템, 하나의 제어 기구 및 두 개의 커터 헤드를 포함하므로, 스퀘어링 기계의 전체 비용을 줄일 수 있고, 스퀘어링 기계의 절단 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 커터 헤드는, 커터 헤드용 승강기 기구와 연결되는 슬라이딩 플레이트(61); 및 스윙 프레임의 후방에 배치된 원호형 레일(63) 및 원호형 레일이 나아가는 원의 중심에 배치된 스윙 샤프트(64)를 통하여 슬라이딩 플레이트(61)와 연결되는 스윙 프레임(62)을 포함한다. 서보 모터(65), 제1 리듀서(reducer)(66) 및 기어(67)가 슬라이딩 플레이트에서 동축으로 배치된다. 스윙 프레임은 기어의 치형과 맞물리도록 구성되는 원호형 기어 랙(68)을 구비한다. 원호형 레일 및 원호형 기어 랙은 동심원 상에 위치된다. 절단 과정에서, 기어는 서보 모터에 의해 회전되도록 구동되며, 서보 모터에 의해 출력된 운동 에너지가 기어 및 원호형 기어 랙 사이의 맞물림을 통하여 스윙 프레임으로 전달되며, 이에 따라, 스윙 프레임이 스윙 샤프트의 둘레에서 약간 요동할 수 있다. 스윙 프레임은 서보 모터의 회전 방향을 변경하는 것에 의해 전후로 요동하도록 제어될 수 있다.
두 개의 절단 조립체(69)가 스윙 샤프트에 대칭인 스윙 프레임의 하부에 배치되며, 개방되게 감긴 권취 조립체(610)가 스윙 프레임의 위에 배치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 절단 조립체는 절단 롤러(691)와, 절단 롤러가 회전하도록 구동시키도록 구성되는 롤러 구동 모터(692)를 포함하며, 절단 롤러(691) 및 롤러 구동 모터(692) 사이의 전달은 구동 휠, 종동 휠 및 벨트를 통하여 구현된다.
권취 조립체는 이러한 두 개의 절단 조립체 위에 각각 배치되는 두 개의 평행 가이드 휠 세트를 포함하며, 각 평행 가이드 휠 세트의 축은 대응하는 절단 조립체의 절단 롤러의 축에 평행하다.
커터 헤드용 승강기 기구는 상부로부터 하부로 연속적으로 배치되는 승강 모터(41), 제2 리듀서(42) 및 스크류 로드(43)를 포함한다. 스크류 로드는 슬라이딩 플레이트의 후방에서 스크류 너트의 나사산과 맞물리도록 구성된다.
천이 가이드 휠 세트(7) 및 장력 조절 기구(8)가 상기 두 개의 커터 헤드 사이에 배치된다. 천이 가이드 휠 세트 및 장력 조절 기구는 두 개의 커터 헤드 사이에서 진입하는 고정-다이아몬드 와이어 끝단 및 진출하는 고정-다이아몬드 와이어 끝단에서의 장력을 제어함으로써, 두 개의 커터 헤드가 동일한 절단 효율을 가질 수 있도록 하고 와이어 파손의 개연성을 효과적으로 줄일 수 있다.
다른 실시예에서, 상술한 실시예와 대비하면, 상기 두 개의 커터 헤드는 스퀘어링 기계에 대한 다른 변경 없이 서로 180°의 각도로 위치된다.
본 발명의 실시예에 따라 제공되는 바와 같은 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계에서, 그 커터 헤드는 절단 과정에서 약간 요동할 수 있어, 커터 헤드가 고정된 경우와 대비할 때, 고정-다이아몬드 와이어 및 절단 중인 피가공물 사이의 접촉 면적이 요동으로 인해 크게 감소되며, 이에 따라, 단위 면적당 압력 및 절단 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 커터 헤드가 피가공물 위에 배치되어, 피가공물을 용이하게 로딩 및/또는 언로딩하며, 절단 시, 고정-다이아몬드 와이어가 상부로부터 하부로 공급될 수 있다. 고정-다이아몬드 와이어가 용이한 배선을 위해 커터 헤드 내에서 개방되게 감기며(즉, 고정-다이아몬드 와이어가 덮이지 않는다), 커터 헤드 내의 고정-다이아몬드 와이어 사이의 공간은, 25mm×25mm 크기를 갖는 최소 정사각형 제품이 스퀘어링 기계를 통한 절단에 의하여 얻어질 수 있도록, 25mm만큼 작을 수 있다. 또한, 모든 커터 헤드의 고정-다이아몬드 와이어가 절단용 피가공물과 동시에 접촉하며, 이에 따라, 커터 헤드에 대한 아이들 시간 및 대기 시간이 없으며, 이에 따라, 절단 시간을 줄일 수 있다.
본 발명은, 개시된 실시예에 따른 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계의 상술한 설명을 고려하여, 통상의 기술자에 의해 구현될 수 있거나 이용될 수 있다. 다양한 수정이 실시예에 대하여 이루어질 수 있음이 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 예시적인 실시예에 한정되지 않으며, 개시된 원리 및 신규성에 부합되는 넓은 범위를 따른다.

Claims (5)

  1. 프레임을 포함하는, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계에 있어서,
    상기 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계는, 권출 기구, 권취 기구, 서로 90° 또는 180°의 각도로 위치되는 두 개의 커터 헤드, 상기 커터 헤드용 승강기 기구 및 회전 테이블을 더 포함하고;
    상기 권출 기구 및 상기 권취 기구는 상기 프레임의 양단에 각각 배치되고;
    두 개의 커터 헤드는 상기 프레임 내에 배치되고;
    상기 회전 테이블은 90°, 180°, 270° 또는 360°의 각도로 회전 가능하고, 상기 두 개의 커터 헤드 아래에 각각 배치되는 제1 테이블 및 제2 테이블을 포함하고;
    상기 커터 헤드 각각은, 상기 커터 헤드용 상기 승강기 기구와 연결되는 슬라이딩 플레이트; 및 상기 스윙 프레임에 배치된 원호형 레일 및 상기 원호형 레일이 나아가는 원의 중심에 배치된 스윙 샤프트를 통하여 상기 슬라이딩 플레이트와 연결되는 스윙 프레임을 포함하며, 서보 모터, 제1 리듀서 및 기어가 상기 슬라이딩 플레이트에서 동축으로 배치되고, 상기 스윙 프레임은 상기 기어의 치형과 맞물리도록 구성되는 원호형 기어 랙을 구비하며;
    두 개의 절단 조립체가 상기 스윙 샤프트와 대칭인 상기 스윙 프레임의 하부에 배치되고, 권취 조립체가 상기 스윙 프레임 위에 배치되는, 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절단 조립체는 절단 롤러 및 롤러 구동 모터를 포함하고, 상기 절단 롤러 및 상기 롤러 구동 모터 사이의 전달은 구동 휠, 종동 휠 및 벨트를 통하여 구현되는, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 권취 조립체는 상기 두 개의 절단 조립체 위에 각각 배치되는 두 개의 평행 가이드 휠 세트를 포함하며, 상기 평행 가이드 휠 세트 각각의 축은 상기 대응하는 절단 조립체의 상기 절단 롤러의 축에 평행한, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커터 헤드용 상기 승강기 기구는, 상부로부터 하부로 연속적으로 배치되는 승강 모터, 제2 리듀서 및 스크류 로드를 포함하는, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계.
  5. 제1항에 있어서,
    천이 가이드 휠 세트 및 장력 조절 기구가 상기 두 개의 커터 헤드 사이에 배치되는, 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계.
KR1020140120898A 2014-09-12 2014-09-12 이중 스윙 커터 헤드를 갖는 사파이어 웨이퍼 스퀘어링 기계 Withdrawn KR20160031206A (ko)

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