KR100406519B1 - 연삭기 및 그를 이용한 금속연삭방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평 왕복 이송되는 이송플레이트에 금속 가공물을 장착하고 그 상부에 설치된 연마휠을 회전시키면서 상기 금속 가공물을 정밀 연마하는 연삭기 및 그를 이용한 금속연삭방법에 관한 것으로서, 대상 금속 가공물의 종류 및 연마휠의 사이즈에 맞추어 구동모터의 회전수를 변속 가능하게 최적화하기 위하여, 연마휠에 스핀들을 개재하여 직결된 구동모터와, 상기 금속 가공물의 경도 및 연마휠의 사이즈 변화에 맞추어 상기 구동모터의 회전수를 가변속시키는 가변주파 인버터를 포함하며, 상기 가변주파 인버터는 구동모터로 인가되는 주파수를 변환시켜 회전수를 조절하되, 금속 가공물의 경도가 낮고 연마휠의 사이즈가 클 때 주파수를 낮추고 반대의 경우 주파수를 점차 높이도록 함을 특징으로 한다.

Description

연삭기 및 그를 이용한 금속연삭방법{Grinding Machine and Method for grinding metal used in the same}

본 발명은 연삭기 및 그를 이용한 금속연삭방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공물의 종류 및 연마휠의 사이즈에 맞추어 구동모터의 회전 속도를 최적화하므로, 정밀 연마와 연마휠의 경제적인 사용을 도모할 수 있도록 한 연삭기 및그를 이용한 금속연삭방법에 관한 것이다.

일반적으로 연삭기는 작업에 따라 원통, 내면, 평면, 만능공구, 나사, 스플라인, 축, 크랭크, 롤러, 캠 연삭기 등이 있고, 정도에 따라 일반 및 정밀 연삭기로 구분된다.

특히 정밀 평면 연삭기는 고도의 정밀도 및 고품질의 제품 연마를 위해 사용되는 것으로, 예를 들어 반도체 장비용 부품 등을 제조하는데 주로 사용된다.

이러한 정밀 평면 연삭기는 베이스테이블의 상부에 좌우 왕복되는 이송플레이트를 설치하고, 상기 이송플레이트에 가공물 고정수단을 설치하며, 그 상부에 구동모터에 의해 자전되는 연마휠을 설치하여 구성하고 있다.

상기 이송플레이트에 고정된 가공물은 좌우로 왕복 이송되면서 자전되는 연마휠과 마찰 및 접촉되므로 연마되어진다.

상기 연마휠은 정밀 연마를 위하여 기어나 벨트와 같은 전동수단이 없이 구동모터의 스핀들에 직결되어 설치된다.

또한 상기 구동모터로는 통상 4극 혹은 6극 삼상 모터를 사용하며, 일반적인 220V, 60㎐ 전원에 의해 작동되어진다.

그러나 상술한 종래의 정밀 평면 연삭기는 대상 금속 가공물을 정밀 연마하는데 기술적인 어려움이 있다.

예를 들어 대상 금속 가공물은 종류에 따라 저마다 다른 경도를 가지고 있는데, 이 경우에는 그 종류에 맞추어 연마휠의 회전 속도를 조절해 줄 필요성이 있다.

그러나 종래장치에서 연마휠은 대상 금속 가공물의 종류에 관계없이 구동모터에 직결되어 항상 일정한 속도로 회전되는바, 연마휠의 회전 속도가 과도할 경우에는 금속 가공물이 휘는 등 열변형이 발생되는 경우가 있으며, 이러한 변형은 반도체 장비와 같은 초정밀도를 요하는 작업에서 치명적인 문제점을 초래한다.

한편 구동모터의 회전속도는 수학식 1에 의해 알 수 있다.

이에 따라 종래 4극 구동모터는 대략 1,800RPM, 6극 구동모터는 대략 1,200RPM으로 정속 운전되는데, 이 경우에는 작업 안전성을 고려하여 연마휠의 사용 가능한 사이즈를 한정할 수 밖에 없다.

예를 들어 종래 연마휠은 4극 구동모터를 사용할 경우 305-270㎜의 사이즈만을 사용할 수 있으며 6극 구동모터의 경우 510-405㎜의 사이즈만을 사용할 수 있는 바, 그 이상 및 이하의 연마휠을 사용할 경우에는 휠의 파손이나 이탈이 발생하는 등의 작업 위험성을 수반하게 되며, 아울러 대상 금속 가공물의 정밀 연마가 어렵게 되는 문제점이 있다.

또한 상기와 같은 이유로 연마휠을 자주 교체하여야 되고, 그 결과 작업성이 저하되며 재료의 낭비가 발생되는 문제점이 있다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 대상 금속 가공물의 종류 및 연마휠의 사이즈에 맞추어 구동모터의 회전수를 변속 가능하게 최적화하므로, 금속 가공물의 정밀 연마와 연마휠의 경제적인 사용을 실현할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 연삭기를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명의 요부 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1-베이스 테이블 3-이송플레이트

5-구동모터 7-연마휠

9-스핀들 11-가변주파 인버터

13-라인선택스위치

상술한 목적을 실현하기 위하여, 본 발명에서는 수평 왕복 이송되는 이송플레이트에 금속 가공물을 장착하고 그 상부에 설치된 연마휠을 회전시키면서 상기 금속 가공물을 정밀 연마하는 연삭기에 있어서, 상기 연마휠을 구동시키기 위해 스핀들을 개재하여 직결된 구동모터와, 상기 금속 가공물의 경도 및 연마휠의 사이즈 변화에 맞추어 상기 구동모터의 회전수를 가변속시키는 가변주파 인버터를 포함하며, 상기 가변주파 인버터는 구동모터로 인가되는 주파수를 변환시켜 회전수를 조절하되, 금속 가공물의 경도가 낮고 연마휠의 사이즈가 클 때 주파수를 낮추고 반대의 경우 주파수를 점차 높이도록 구성함을 특징으로 한다.

바람작하게 4극 구동모터를 사용할 때, 상기 가변주파 인버터로부터 출력되어 구동모터로 인가되는 주파수는 10-75㎐의 범위를 만족하고, 이때 연마휠의 직경은 450-250㎜의 범위를 갖도록 구성한다.

또한 6극 구동모터를 사용할 때, 상기 가변주파 인버터로부터 출력되어 구동모터로 인가되는 주파수는 10-75㎐의 범위를 만족하고, 이때 연마휠의 직경은 750-350㎜의 범위를 갖도록 구성한다.

여기서 상기 가변주파 인버터는 전원에 직결된 상태의 구동모터에 별개의 라인을 통해 병열 연결되며, 구동모터에 직결되는 라인과 가변주파 인버터를 통해 연결되는 라인의 분기점에는 라인선택스위치를 설치한다.

이와 같이 구성된 정밀 평면 연삭기를 사용하여 금속 가공물을 연삭하는 방법은 수평 왕복되는 이송플레이트에 금속 가공물을 설치하는 공정과; 4극 삼상 구동모터를 이용하여 스핀들에 직결된 연마휠을 구동하되, 상기 구동모터로 인가되는 전원 라인에 가변주파 인버터를 설치하여 상기 구동모터의 주파수를 10-75㎐의 범위로 가변시키고, 이때 대상 금속 가공물의 경도에 비례하여 상기 주파수를 조정함으로써 구동모터의 동기속도를 300-2,250RPM의 범위로 가변속시키는 공정; 그리고 고속 회전되는 상기 연마휠을 수평 왕복 이송되는 상기 금속 가공물에 접촉시켜 연삭을 행하는 공정으로 이루어진다.

여기서 상기 연마휠은 구동모터의 동기속도에 반비례하는 사이즈의 것을 사용하며, 구체적으로 450-250㎜의 범위의 것을 사용한다.

한편 금속연삭 방법의 다른 예로서, 6극 삼상 구동모터를 사용할 수 있는데, 이 경우 구동모터의 동기속도는 200-1,500RPM의 범위로 가변속시키며, 연마휠의 사이즈는 750-350㎜의 범위의 것을 사용하는 것이 좋다.

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 의거하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 관련된 연삭기의 외관 구조를 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명의 요부 구성을 보여주고 있다.

도면에서 본 발명의 연삭기는 베이스테이블(1)의 상부에 좌우 왕복되는 이송플레이트(3)를 설치하고, 상기 이송플레이트(3)에 가공물 고정수단을 개재하여 금속 가공물(도시생략)을 설치하며, 그 상부에 구동모터(5)에 의해 자전되는 연마휠(7)을 설치한 구성으로 이루어진다.

이송플레이트(3)는 베이스테이블(1) 상에 안착되어서 도시생략한 모터 및 전동기어에 맞물려 좌우로 왕복 이송되는 것이며, 이때 상기 이송플레이트(3)에 고정되는 금속 가공물은 자전되는 연마휠과 마찰되면서 연마된다.

연마휠(7)은 정밀 연마를 위하여 스핀들(9)을 개재하여 구동모터(5)에 직결된다. 상기 구동모터(5)는 일반적인 220V, 60㎐ 전원에 의해 작동되어진다.

이와 같이 구성된 연삭기에서 본 발명의 특징적인 구성으로는 상기 금속 가공물의 경도 및 연마휠의 사이즈 변화에 맞추어 구동모터(5)의 회전수를 가변속시킬 수 있도록 함에 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 구동모터(5)로 인가되는 전원 라인상에 가변주파 인버터(11)를 설치하고 있다.

가변주파 인버터(11)는 앞서 설명한 수학식 1에 의거하여 알 수 있는 바와 같이, 구동모터(11)로 인가되는 주파수를 변환시켜 줌으로써 그 동기속도 즉, 회전수(RPM)를 조절할 수 있다. 이러한 가변주파 인터버(11)는 교류를 직류로 변환시키는 컨버터부와 상기 직류를 다시 요구되는 주파수의 교류로 변환시키는 인버터부로 구성된다.

이와 같이 구성된 가변주파 인버터(11)는 본 발명의 목적에 따라 금속 가공물의 경도가 낮고 연마휠의 사이즈가 클 때 주파수를 낮추어 구동모터(5)의 회전수를 줄이고, 그 반대의 경우에는 주파수를 점차 높여 구동모터(5)의 회전수를 높이는 가변속 운전을 가능하게 한다.

도면에서 본 발명의 가변주파 인버터(11)는 구동모터(5)에 직접 연결되는 전원 라인과 별개로 병열 연결됨을 보여주고 있는데, 이것은 가변주파 인버터(11)의 고장이나 이상 운전시 상기 구동모터(5)를 정속 운전하면서 임시로 금속연삭공정을 행할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이를 위하여 구동모터(5)로 직접 연결되는 전원 라인과 가변주파 인버터(11)로 연결되는 전원 라인의 분기점에는 라인선택스위치(13)를 설치한다.

상술한 본 발명의 연삭기를 이용하여 금속 가공물을 연마하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

실시예 1에서 구동모터(5)는 4극 삼상 모터를 사용한다.

먼저 수평 왕복되는 이송플레이트(3) 상에 대상 금속 가공물을 설치하고, 구동모터(5)로 전원을 인가하여 연마휠(7)을 고속 회전시킨다.

이때 작업자는 금속 가공물의 경도에 맞추어 적절한 구동모터(5)의 동기속도를 정하고, 그에 맞추어 수학식 1에 의거하여 산출된 주파수에 맞도록 가변주파 인버터(11)를 조절한다.

예를 들어 일반적인 220V, 60㎐ 전원이 공급될 경우 구동모터(5)의 동기속도는 수학식 1에 의해 1,800RPM으로 된다. 만약 금속 가공물의 경도가 낮을 경우, 정밀 가공을 위하여 구동모터(5)의 동기속도를 낮출 필요성이 있는데, 이때에는 주파수를 최하 10㎐까지 조정할 수 있으며, 그 결과 구동모터(5) 및 연마휠(7)의 회전수는 300RPM으로 된다. 반면 반대의 경우에는 주파수를 최대 75㎐까지 조정할 수 있으며, 이때 구동모터(5) 및 연마휠(7)의 회전수는 2,250RPM으로 된다.

한편 본 발명은 연마휠(7)의 회전수가 낮을 경우(300RPM)에는 그 만큼 작업 위험성이 감소되는바 그 결과 최대 직경 450㎜의 제품을 사용할 수 있으며, 반대로 회전수의 상승시(2,250RPM)에는 종래 보다 작은 250㎜의 제품까지도 사용하는 효과를 얻을 수 있다.

이후 작업자는 금속 가공물이 고정된 이송플레이트(3)를 좌우 왕복 이송시키면서 상기 연마휠(7)을 금속 가공물에 접촉되는 위치까지 하강시켜, 연삭 공정을 수행하게 된다.

따라서 본 발명에 의하면 금속 가공물의 경도 및 연마휠(7)의 사이즈에 맞추어 구동모터(5) 및 연마휠(7)의 회전수를 최적화할 수 있으며, 그 결과 금속 가공물의 열변형을 방지하면서도 고정밀 연마를 실현할 수 있다.

실시예 2

실시예 2에서는 6극 삼상 구동모터(5)를 사용한다.

본 실시예에서 금속 가공물의 연마 방법은 실시예 1과 동일하다. 다만 여기에서는 6극 구동모터(5)를 사용하므로 220V 60㎐ 전원이 인가될 때 1,200RPM으로 정속 운전되며, 금속 가공물의 경도에 맞추어 가변 주파수를 최하 10㎐까지 조정하면 구동모터(5) 및 연마휠(7)의 회전수는 200RPM으로 운전되고, 반대로 가변 주파수를 최대 75㎐까지 조정하면 구동모터(5) 및 연마휠(7)의 회전수는 1,500RPM으로 된다.

한편 본 실시예에서는 연마휠(7)의 회전수가 200RPM일 경우 휠의 최대 직경 750㎜의 제품을 사용할 수 있으며, 반대로 회전수가 1,500RPM일 경우에는 350㎜의 제품까지도 사용할 수 있다.

이러한 가변속 조정 방법에 의해 작업자는 금속 가공물의 열변형을 방지하면서도 초정밀 연마를 실현하게 된다.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알아본 바와 같이, 본 발명은 대상 금속 가공물의 종류 및 연마휠의 사이즈에 맞추어 구동모터로 인가되는 전원의 주파수를 가변시킴으로써, 상기 구동모터 및 연마휠의 회전수를 가변속시킬 수 있는 것이며, 그 결과 작업 조건을 최적화하여 금속 가공물의 열변형을 방지하고 초정밀 연마를 실현하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 종래 보다 큰 사이즈의 연마휠을 사용할 수 있으며 이것을 종래 보다 작은 사이즈가 될 때 까지 사용하게 되므로, 재료의 효율적인 사용 및 경제적인 사용을 실현하는 효과를 아울러 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 수평 왕복 이송되는 이송플레이트에 금속 가공물을 장착하고, 그 상부에 설치된 연마휠을 회전시키면서 상기 금속 가공물을 정밀 연마하는 연삭기에 있어서,

   상기 연마휠을 구동시키기 위해 스핀들을 개재하여 직결된 구동모터;

   상기 금속 가공물의 경도 및 연마휠의 사이즈 변화에 맞추어 상기 구동모터의 회전수를 가변속시키는 가변주파 인버터; 그리고

   상기 가변주파 인버터는 구동모터로 인가되는 주파수를 변환시켜 회전수를 조절하되, 금속 가공물의 경도가 낮고 연마휠의 사이즈가 클 때 주파수를 낮추고, 반대의 경우 주파수를 점차 높이도록 구성된 것임을 특징으로 하는 연삭기.
2. 제 1 항에 있어서, 4극 구동모터를 사용할 때, 상기 가변주파 인버터로부터 출력되어 구동모터로 인가되는 주파수는 10-75㎐의 범위를 만족하고, 이때 연마휠의 직경은 450-250㎜의 범위를 갖는 것임을 특징으로 하는 연삭기.
3. 제 1 항에 있어서, 6극 구동모터를 사용할 때, 상기 가변주파 인버터로부터 출력되어 구동모터로 인가되는 주파수는 10-75㎐의 범위를 만족하고, 이때 연마휠의 직경은 750-350㎜의 범위를 갖는 것임을 특징으로 하는 연삭기.
4. 제 1 항에 있어서, 가변주파 인버터는 전원에 직결된 상태의 구동모터에 별개의 라인을 통해 병열 연결된 것임을 특징으로 하는 연삭기.
5. 제 4 항에 있어서, 구동모터에 직결되는 라인과 가변주파 인버터를 통해 연결되는 라인의 분기점에 라인선택스위치를 설치한 것임을 특징으로 하는 연삭기.
6. 수평 왕복되는 이송플레이트에 금속 가공물을 설치하는 공정;

   4극 삼상 구동모터를 이용하여 스핀들에 직결된 연마휠을 구동하되, 상기 구동모터로 인가되는 전원 라인에 가변주파 인버터를 설치하여 상기 구동모터의 주파수를 10-75㎐의 범위로 가변시키고, 이때 대상 금속 가공물의 경도에 비례하여 상기 주파수를 조정함으로써 구동모터의 동기속도를 300-2,250RPM의 범위로 가변속시키는 공정; 그리고

   고속 회전되는 상기 연마휠을 수평 왕복 이송되는 상기 금속 가공물에 접촉시켜 연삭을 행하는 공정을 포함하여 대상 금속 가공물의 종류에 따른 가변속 정밀 연삭을 구현하는 연삭기를 이용한 금속연삭방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 구동모터의 동기속도에 반비례하여 450-250㎜의 연마휠을 사용함을 특징으로 하는 연삭기를 이용한 금속연삭방법.
8. 수평 왕복되는 이송플레이트에 금속 가공물을 설치하는 공정;

   6극 삼상 구동모터를 이용하여 스핀들에 직결된 연마휠을 구동하되, 상기 구동모터로 인가되는 전원 라인에 가변주파 인버터를 설치하여 상기 구동모터의 주파수를 10-75㎐의 범위로 가변시키고, 이때 대상 금속 가공물의 경도에 비례하여 상기 주파수를 조정함으로써 구동모터의 동기속도를 200-1,500RPM의 범위로 가변속시키는 공정; 그리고

   고속 회전되는 상기 연마휠을 수평 왕복 이송되는 상기 금속 가공물에 접촉시켜 연삭을 행하는 공정을 포함하여 대상 금속 가공물의 종류에 따른 가변속 정밀 연삭을 구현하는 연삭기를 이용한 금속연삭방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 구동모터의 동기속도에 반비례하여 750-350㎜의 연마휠을 사용함을 특징으로 하는 연삭기를 이용한 금속연삭방법.