KR100457289B1 - 필름 연마재를 사용한 슈퍼피니싱 장치 - Google Patents

Abstract

필름 이송기구가 방해가 되어 종래 연마가 곤란하였던 형상의 부품이더라도 세부까지 초정밀 다듬질 가공할 수 있는 슈퍼 피니싱 장치를 제공한다.

필름 연마재 (4) 의 송출과 권취를 행하는 필름 연마 이송기구와, 연마부분에 필름 연마재를 눌러 진동하는 백업 롤 (2) 을 가지는 슈퍼 피니싱 장치에 있어서, 필름 이송기구의 백업 롤 (2) 직전에 가이드 부재 (3) 를 설치하고, 이 가이드 부재 (3) 에는, 그 양측면부에 각각 회전방향이 역이며 중심으로부터의 반경이 다른 2 개의 나사홈 (11, 12 와 13, 14) 이 형성되어 있고, 필름 연마재 (4) 는 이 나사홈 (11 과 13, 또는 12 와 14) 을 통과함으로써 주행경로가 횡방향으로 평행이동하고 있는 슈퍼 피니싱 장치.

Description

필름 연마재를 사용한 슈퍼 피니싱 장치 {SUPER FINISHING APPARATUS USING FILM ABRASIVE}

본 발명은 필름 연마재를 사용한 슈퍼 피니싱 장치, 특히 복잡한 형상의 기계부품 등 연마가 곤란한 미세부분을 초정밀 마무리 가공하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 7 은 긴 테이프 형상의 필름 연마재 (4) 를 사용한 종래의 슈퍼 피니싱 장치의 일례를 나타내는 것으로써, 권취(卷取) 스풀 (22) 의 권취력에 의해 공급 스풀 (21) 로부터 순차적으로 연속하여 송출되는 필름 연마재 (4) 가, 가이드 롤 (23) 에 의해 백업 롤 (2) 로 유도되고, 이 백업 롤 (2) 에 의해 필름 연마재 (4) 는 그 연마면이 피연마부재 (24) 로 눌려지고, 그리고 백업 롤(2) 에 가해진 축방향의 진동으로, 피연마부재 (24) 를 표면연마하여 슈퍼 피니싱을 행하고, 연마 후의 필름 연마재 (4) 는 가이드 롤 (25) 을 거쳐 권취 스풀 (22) 로 감긴다.

그런데, 필름 연마재 (4) 는 백업 롤 (2) 의 축방향에 대해서는 반드시 수직방향으로 도입되기 때문에, 피연마부재 (24) 형상에 따라 통상의 슈퍼 피니싱 장치에서는 연마가 곤란 또는 불가능하여 지는 경우가 있다.

예컨대, 도 8 (A) 에 나타내는 자동차의 동력전달에 관련되는 차동 기어 등에 사용되는 부품인 T 자형 치차 (26) 의 경우, 치차의 톱니를 연마할 때에 축 의 밑부분까지 연마하고자 하면 필름 이송기구 (27) 가 축에 접촉하게 되고, 마찬가지로 도 8 (B) 와 같이 축부분을 연마할 때에는 밑부분까지 연마하고자 하면 필름 이송기구 (27) 가 치차의 톱니에 접촉하게 되어서 모서리부분으로부터 거리 (d) 부분만큼 연마할 수 없는 부분이 발생하였다.

그리고, 도 8 (C) 에 나타내는 크랭크 (28) 와 같은 복잡한 형상의 피연마물의 경우도, 필름 이송기구 (27) 가 크랭크 (28) 의 연마면 이외의 부분에 접촉하는 일이 많기 때문에 세부에 걸쳐 연마하는데 어려움이 있었다.

상기와 같이 피연마물과 필름 이송기구 (27) 가 간섭하는 것은, 필름 연마재 (4) 의 일방측면이고, 백업 롤 (2) 에 도입되기 직전까지 필름 연마재 (4) 를 횡방향으로 슬라이드시켜서 주행시킬 수 있다면 슬라이드시킨 측과 반대측에서는 필름 이송기구 (27) 가 피연마물에 접촉하지 않게 된다.

필름 연마재 (4) 의 주행경로를 횡방향으로 슬라이드시키기 위해서는, 우선 필름의 주행방향을 변환하는 수단이 필요하게 되지만, 그 수단으로써 도 9 에 나타내는 바와 같이 필름 연마재 (4) 의 뒷면 (연마를 하지 않는 면, 이하 동일함) 을 원기둥 부재 (29) 표면에 감아서 그 주행방향을 변환하는 방법이 있다.

이 경우, 필름 연마재 (4) 의 원래 주행방향에 대한 원기둥 부재 (29) 중심축의 경사 (리드각) 를 θ (rad) 로 하고, 그리고 필름 연마재 (4) 를 원기둥 부재 (29) 의 표면에 2π (rad), 즉 180°각도로 감는다고 하면, 필름 연마재 (4) 의 주행방향은 2θ (rad) 의 각도로 변환된다. 또한, 변환되는 각도 2θ 는 원기둥 부재 (29) 의 크기에는 영향받지 않는다.

원기둥 부재 (29) 가 2 개 있으면 백업 롤에 대한 왕복 양방의 필름 연마재 (4) 의 주행방향을 변환시킬 수 있다.

또한, 한번 변환한 필름 연마재 (4) 의 주행방향을 다른 원기둥 부재 (29) 에 동일한 각 θ 으로 감음으로써, 다시 원래 주행방향과 동일방향으로 변환하면, 필름 연마재 (4) 의 주행방향을 횡방향으로 평행이동시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 필름 연마재 (4) 의 주행방향을 횡방향으로 평행이동시킬 수 있다면, 도 8 에 나타낸 각 부품에 필름 이송기구 (27) 가 간섭하지 않으므로 단부까지 연마작업이 가능해진다.

그리고, 필름 연마재 (4) 의 이송방향과 백업 롤 (2) 의 축방향이 변화하지 않으므로, 종래의 연마장치나 그 설비의 대부분을 이용할 수 있다.

그러나, 필름 연마재의 주행방향을 변환시키기 위해 원기둥 부재 (29) 를 복수 사용하는 것은 기구를 복잡하게 하므로, 코스트가 높아 진다.

또한, 필름 연마재의 주행방향을 변환시키기 위한 부재 자체가 피연마물에 간섭하거나, 주행방향 변환에 수반하여 필름 연마재의 주행이 원활하게 주행되지 않는 등, 오히려 역효과를 초래할 수도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로써, 필름 이송기구가 방해가 되어 종래에 연마가 곤란하였던 형상의 부품이더라도 세부까지 슈퍼 피니싱을 할 수 있는 슈퍼 피니싱 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 필름 연마재의 송출과 권취를 행하는 필름 연마 이송기구와, 연마부분에 연마재를 눌러서 진동하는 백업 롤을 가지는 슈퍼 피니싱 장치에 있어서, 필름 이송기구의 백업 롤 직전에 가이드 부재를 설치하고, 이 가이드 부재에는 그 양측면부에 각각 회전방향이 역이고 중심으로부터의 반경이 다른 2 개의 나선홈이 형성되어 있으며, 필름 연마재는 이 나선홈을 통과함으로써 주행경로가 횡방향으로 평행이동하는 구성을 채택한 것이다.

본 발명에서는 필름 연마재의 왕복 주행을 가이드하기 위하여, 한 개의 가이드 부재의 양측면부에 각각 두 개의 나선홈을 형성하고 있다.

이 나선홈은 홈의 폭이 필름 연마재의 폭과 거의 같거나 약간 크고, 홈의 저면은 매끄러운 면으로 하여, 이 저면으로 필름 연마재의 뒷면 (연마를 하지 않는 면) 과 슬라이딩 접속되면서 필름 연마재의 주행을 가이드한다.

나선홈의 저면은 필름 연마재에 대해 도 9 에서 나타내는 원기둥 부재의 표면 역할을 완수하게 되고, 가이드 부재의 양측면부에서 각각 2 개씩 나선홈이 형성되어 있기 때문에, 1 개의 가이드 부재에 합계 4 개의 원기둥이 설치된 것과 동등하게 되어 있다.

이 경우, 가이드 부재 각각의 측면부에 형성된 2 개의 나선홈은, 그 나선홈의 회전방향이 서로 다르고, 또한 중심축으로부터의 거리, 즉 나사의 회전반경이 서로 다르기 때문에, 양나선홈이 교차하는 부분에서는 중심으로부터의 반경이 작은쪽의 나선홈 (깊은 홈) 이, 중심으로부터의 반경이 큰 또 한쪽의 나선홈 (얕은 홈) 을 도중에서 분단하게 된다.

양방의 나선홈이 교차하는 부분에서 필름 연마재는 얕은 홈을 통과해 온 필름 연마재가 공중을 통과하여, 아래의 깊은 홈을 통과하는 필름 연마재와 입체교차하게 된다.

나선홈의 나사축을 필름의 원래 주행방향과의 각도 (리드각) 를 θ 로 설정하고 또한 나선홈을 가이드 부재의 각 측면부에서 180°의 회전각도로 형성하면, 도 9 에 나타내는 원리에 의해, 필름 연마재는 그 이송방향을 2θ 의 각도로 변환된다.

그리고, 가이드 부재의 또 한쪽의 측면부의 나선홈에 180° 감은 필름 연마재는 정확하게 1 개의 원기둥에 360° 일주회전 감은 것 같은 형태로 원래의 방향을 향해 주행하는데, 새로운 주행경로는 원래의 주행경로부터는 횡방향으로 평행이동하고 있는 상태가 된다.

리드각 θ 를 π/2, 즉 45° 로 하면, 필름 연마재는 가이드 부재의 일방의 측면부에서 나선홈에 의해 2θ, 즉 직각으로 그 주행방향을 변환하여, 직선홈으로 유도된 타방측면부에서 나선홈에 의해 다시 주행방향이 직각으로 변환되어 원래의 방향으로 돌아가게 된다.

또한, 가이드 부재에 있어서, 리드각 θ 는 30°∼ 60°등, 45° 전후의 범위로 적당히 변경할 수 있고, 이 각도 θ 와 양측면부간의 거리를 적당히 선택하는 것에 의해, 필름 연마재의 주행경로의 횡방향으로의 어긋나는 양을 조정할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 참고하여 설명하는데, 종례예와 동일한 부품 및 부분은 종례예와 동일한 기호를 사용하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 필름 연마재를 사용한 슈퍼 피니싱 장치를 나타내는 정면도이고, 본체 (1) 의 하방에는 본체 (1) 의 축방향과 평행한 축에 회전이 자유롭게 축고정된 백업 롤 (2) 과, 이 백업 롤의 상방에서 볼트 등에 의해 고정된 가이드 부재 (3) 를 가지고 있으며, 백업 롤 (2) 은 가이드 부재 (3) 와 함께 축고정된 축방향과 평행한 진동운동을 행하는 편심 캠을 사용한 진동장치를 통해서 본체 (1) 에 고정되어 있다.

도 2 의 측면도에 나타내는 바와 같이, 필름 연마재 (4) 는 필름 공급측 (도시 생략) 으로부터 가이드 롤 (5 와 6), 및 가이드 부재 (3) 를 거쳐서 백업 롤 (2) 로 유도되고, 그리고 백업 롤 (2) 에 의해 그 방향을 역방향으로 한 후, 가이드 부재 (3) 와 가이드 롤 (7 과 8) 을 통해서 권취 스풀 (도시 생략) 에 감긴다.

도 3 및 도 4 는 가이드 부재 (3) 를 나타내는 것으로서, 도 3 (A) 은 정면도, 동도 (B) 는 우측면도, 도 4 (C) 는 평면도, 동도 (D) 는 좌측면도, 동도 (E) 는 저면도이다.

이 가이드 부재 (3) 는 철 등의 금속 또는 미케니컬 플라스틱 등의 경질의 재료로 이루어지고, 그 양측면부는 단면반원형상으로 원기둥의 일부를 구성하고 있으며, 이 원기둥 축 (a), (b) 은 백업 롤 (2) 축에 수직인 방향에 대해서 45°각도이고, 양측면의 원기둥 축 (a), (b) 은 평행하게 되어 있다.

이 가이드 부재 (3) 의 양측면부의 원기둥형상부에는 각각 2 개의 나선홈이 원기둥부와 동축 나사에 맞춰 절삭가공에 의해, 일방측면부에는 나선홈 (11), (12) 이, 타방측면부에는 나선홈 (13), (14) 이 형성되어 있다.

이들 나사는 측면부의 원기둥부의 중심축 (a), (b) 과 동축이고, 각 나선홈의 경사는 이들 중심축에 대해서 45° 각도를 이루고 있다.

이들 나선홈 (11), (12), (13), (14) 은 필름 연마재 (4) 를 주행시키기 위해, 홈의 폭은 필름 연마재 (4) 와 거의 동일한 폭이거나 약간 크게 되어 있고, 홈의 저면은 평탄상이며, 필름 연마재 (4) 를 원활하게 통과하도록 되어 있다.

타방 측면부의 백업 롤측에 형성된 2 개의 나선홈 (13), (14) 은, 백업 롤 (2) 축과 수직방향에서 시작해서 동축과 평행방향이 되는 종점까지 원기둥부에 따라 180° 회전하여 형성되어 있고, 2 개의 나선홈 (13), (14) 의 회전방향은 역방향으로 되어 있으며, 백업 롤 (2) 직전부분에서는 양나선홈 (13), (14) 의 개시부분은 대칭되어 있다.

또한, 2 개의 나선홈 (13), (14) 은 홈의 깊이가 다르고, 홈 깊이의 차는 홈 저면의 나사의 중심축 (b) 으로부터의 거리 (반경) 차이며, 나선홈 (13) 의 중심축 (b) 으로부터의 거리는 r₁, 나선홈 (14) 의 중심축 (b) 으로부터의 거리는 r₂ 이고, r₁＜r₂ 이다.

이 반경의 차에 의해, 회전방향이 틀린 2 개의 나선홈이 교차하는 부분에서는 중심으로부터의 반경이 작은 깊은 홈의 나선홈 (13) 이 반경이 큰 얕은 홈의 나선홈 (14) 도중을 분단하는 형상이 된다.

또한, 나사의 반경이 서로 다르므로, 백업 롤 (2) 측을 기준점으로서 절삭가공되는 나선홈 (13 과 14) 의 종점은 나사의 축상의 거리에서 x 만큼 어긋나게 된다.

가이드 부재 (3) 의 배면에는 나선홈 (13) 에 연결되는 직선홈 (15) 이, 정면에는 나선홈 (14) 과 연결되는 직선홈 (16) 이 백업 롤 (2) 축에 평행한 방향으로 형성되어 있고, 각각이 가이드 부재 (3) 의 일방측면부에 형성된 나선홈 (11) 과 나선홈 (12) 에 연결되어 있다.

또한, 직선홈 (15), (16) 은 가이드 부재 (3) 의 중앙에 형성된 중량 경감용의 관통구멍 (17) 에 의해 그 도중이 끊어져 있지만, 필름 이송에는 영향없다.

나선홈 (11) 과 나선홈 (12) 은 가이드 부재 (3) 타방측면부의 나선홈 (13), (14) 과 같고, 그 회전방향이 역이며, 그리고 축 (a) 으로부터의 홈 저면까지의 반경은 나선홈 (11) 이 r₁, 나선홈 (12) 이 r₂ 로 되어 있다.

또한, 나선홈 (13), (14) 과 마찬가지로 반경이 작은 깊은 홈의 나선홈 (11) 이 반경이 큰 얕은 홈의 나선홈 (12) 의 도중을 분단하는 형상이 된다.

마찬가지로, 나사의 축상에서 거리 x 만큼 절삭가공 기점을 어긋나게한 나선홈 (11 과 12) 의 종점에서는 나사의 축상에서 거리 2x 만큼 어긋나게 되어, 리드각이 45°라 하면, 필름 연삭재 (4) 의 공급 및 권취측에서 거리 x√2 만큼 필름 연마재의 주행경로가 횡방향으로 어긋나게 된다.

다음에 본 발명의 슈퍼 피니싱 장치에 의한 필름 연마재 (4) 의 공급과 권취의 구조에 대해서 설명하는데, 가이드 부재 (3) 와 백업 롤 (2) 부분을 통과할 때의 필름 연마재 (4) 의 주행 이미지를 도 5 에 나타낸다.

도 2 에서 나타내는 바와 같이, 본체 (1) 후방의 공급 스풀에서 유출된 필름 연마재 (4) 는 본체 (1) 의 일방측면측을 가이드 롤 (5 와 6) 을 거쳐 가이드 부재 (3) 로 유도되고, 도 3 또는 도 4 에서 나타내는 가이드 부재 (3) 의 일방측면에서 나선홈 (11) 에 유도되며, 이 가이드 부재 (3) 에 180°각도로 감기고, 그 주행방향이 원래 방향과 직각으로 변환된다.

주행방향이 변환된 필름 연마재 (4) 는 가이드 부재 (3) 상에 나선홈 (11) 과 연속하여 형성된 직선홈 (15) 으로 유도되어, 가이드 부재 (3) 의 타방측면으로 유도된다.

필름 연마재 (4) 는 가이드 부재 (3) 의 타방측면에서, 직선홈 (15) 에 연결되는 나선홈 (13) 을 따라 진행하고, 나선홈에 180°감기고, 그리고 그 진행방향을 90°변환하여 가이드 부재 (3) 로 들어가기 전의 원래방향으로 주행하도록 되며, 그 직후에 백업 롤 (2) 로 유도된다.

필름 연마재 (4) 는 그 뒷면을 백업 롤 (2) 에 접촉시키면서 표면은 피연마물에 접하고, 이 상태에서 필름 연마재 (4) 에는 이송운동, 백업 롤 (2) 에는 가이드 부재 (3) 와 함께 축방향의 진동이 부여되고 있으므로, 피연마물은 슈퍼 피니싱되게 된다.

연마작업을 마친 필름 연마재 (4) 는 백업 롤 (2) 에 의해 그 주행방향이 역방향으로 변환되고, 가이드 부재 (3) 의 나선홈 (14) 으로 원활하게 유도되며, 그 표면을 나선홈 (14) 에 슬라이딩 접속되면서 180°감긴다.

이 때, 필름 연마재 (4) 는 나선홈 (14) 도중에서, 나선홈 (13) 에 의해 나선홈 (14) 이 분단된 부분에서, 아래의 나선홈 (13) 을 통과하는 필름 연마재 (4) 의 위를 통과하여, 입체교차를 실시한다.

나선홈 (14) 에 의해 필름 연마재는 그 주행방향을 90° 변환하고, 나선홈 (14) 과 연속 연결된 직선홈 (16) 으로 유도된 후, 가이드 부재 (3) 의 일방측면부로 보내지어, 직선홈 (16) 과 연결되는 나선홈 (12) 에 의해 가이드 부재 (3) 에 180°감기며, 도중에서 나선홈 (11) 을 통과하는 필름 연마재 (4) 와 입차교차를 하고 그 주행방향을 다시 90° 변환하여, 원래의 필름 공급방향과는 역방향으로 주행하도록 된다.

가이드 부재 (3) 의 일방측면으로부터 송출된 필름 연마재 (4) 는, 그대로 가이드 롤 (7 과 8) 로 유도되어, 권취 스풀에 수납된다.

도 6 은 본 발명의 슈퍼 피니싱 장치를 사용하여 슈퍼 피니싱하는 상태를 나타낸 것이고, 같은 부품을 연마하는 종래의 슈퍼 피니싱 장치에 의한 도 8 (A) (B) (C) 의 경우와 같이 필름 이송기구가 피연마 부재에 접촉하는 일이 없고, 종래보다 비연마부분의 거리 d 를 작게하여, 세부까지 슈퍼 피니싱할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 실시형태에 있어서는, 가이드 부재의 나선홈의 나사 중심축 원래의 필름 주행방향과의 각도 (리드각) 가 45° 인 것에 대해 설명했는데, 백업 롤의 일방단부측에 필름 연마재의 주행기구가 돌출되지 않도록 할 수 있는 것이라면, 리드각은 45 °로 제한되는 것이 아니고, 또한 그 어긋나는 양도 특정되는 것이 아니다.

또한, 필름 연마재를 가이드하는 복수의 나선홈은 동일한 가이드 부재에 형성되어 있기 때문에, 필름 주행시에 트래킹 압력을 가해도 필름 이송이 막히거나 하는 일 없이 원활하게 주행하고, 필름 연마재의 폭이 작은 경우, 예컨대 4 ㎜ ∼3.5 ㎜ 라도 충분히 가이드에서 벗어나지 않게 주행시킬 수가 있었다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 백업 롤에 공급 및 감기는 필름 연마재는 백업 롤로 보내지기 직전까지 가이드 부재에 의해 주행방향이 변환되고 있고, 백업 롤 일방의 단부측에는 필름 연마재나 그 이송기구에 의한 돌출부가 돌출되지 않게 되므로, 종래 이들 돌출부가 간섭하기 때문에 불가능했던 형상의 부품에 대해서도 슈퍼 피니싱이 가능하게 되었다.

또한, 피연마 부품에 대한 연마방향이나 필름의 공급방향이 종래 연마장치와 동일하므로, 백업 롤의 직전에 1 개의 가이드 부재를 준비하는 것만으로, 종래의 이송기구를 갖는 슈퍼 피니싱 장치의 부품이나 기존의 작업설비의 대부분을 유용할 수 있는 효과도 있다.

도 1 은 본 발명의 슈퍼 피니싱 장치를 나타내는 정면도이다.

도 2 는 본 발명의 슈퍼 피니싱 장치를 나타내는 측면도이다.

도 3 은 본 발명의 슈퍼 피니싱 장치의 가이드 부재를 나타내는 것이고, (A) 는 정면도, (B) 는 우측면도이다.

도 4 는 본 발명의 슈퍼 피니싱 장치의 가이드 부재를 나타내는 것이고, (D) 는 평면도, (E) 는 좌측면도, (F) 는 저면도이다.

도 5 는 가이드 부재를 연마재가 통과하는 상태를 나타낸 사시도이다.

도 6 은 본 발명의 슈퍼 피니싱 장치에 의해 연마하는 상태를 나타내는 정면도이다.

도 7 은 종래 슈퍼 피니싱 장치의 연마작업을 나타내는 정면도이다.

도 8 은 종래 슈퍼 피니싱 장치를 사용하여, (A) (B) 는 T 자형 치차를 연마하는 상태, (C) 는 크랭크를 연마하는 상태를 나타내는 정면도이다.

도 9 는 필름 연마재의 주행방향을 변환하는 원리를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 본체

2 : 백업 롤

3 : 가이드 부재

4 : 필름 연마재

5, 6, 7, 8 : 가이드 롤

11, 12, 13, 14 : 나선홈

15, 16 : 직선홈

17 : 관통구멍

29 : 원기둥 부재

Claims (2)

1. 필름 연마재의 송출과 권취를 행하는 필름 연마 이송기구와,

   상기 필름 연마재를 연마부분에 눌러 진동하는 백업 롤을 가지는 슈퍼 피니싱 장치에 있어서,

   상기 필름 이송기구의 백업 롤 직전에 제1측면부와 제2측면부를 가지는 가이드부재를 구비하고,

   상기 가이드 부재의 제1측면부에는, 동일한 중심축에 대해 서로 역방향으로 회전하는 제1나선홈 및 제2나선홈이 형성되어 있으며, 상기 제1나사홈의 반경은 제2나선홈의 반경보다 작고,

   상기 가이드 부재의 제2측면부에는, 동일한 중심축에 대해 서로 역방향으로 회전하는 제3나선홈 및 제4나선홈이 형성되어 있으며, 상기 제3나사홈의 반경은 제4나선홈의 반경보다 작은 것을 특징으로 하는, 필름 연마재를 사용한 슈퍼 피니싱 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 나선홈은 상기 가이드 부재의 측면부에 180°의 회전각도로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 필름 연마재를 사용한 슈퍼 피니싱 장치.

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