KR100914008B1 - 초정밀 마이크로 볼 연마장치 - Google Patents

초정밀 마이크로 볼 연마장치 Download PDF

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KR100914008B1
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황권수
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B1/00—Hand tools
    • A01B1/02—Spades; Shovels
    • A01B1/024—Foot protectors attached to the blade
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor

Abstract

본 발명은 광학기구용 볼렌즈 또는, 마이크로렌즈, 초소형 미니 베어리용 볼 등 초정밀 진구도를 요하는 볼을 정밀하게 연마하는 볼 연마장치에 관한 것으로, 본 발명의 볼 연마장치는, 상부면 외주부를 따라 하향 경사진 경사면이 형성된 내측 하정반과; 상기 내측 하정반의 외측에 내측 하정반과는 개별체로 형성되며, 상기 내측 하정반의 경사면과 함께 피가공볼이 삽입되어 연마되는 V자형 홈을 형성하도록 상부면 내주부를 따라 경사면이 형성된 외측 하정반과; 상기 내측 하정반 및 외측 하정반의 상측에 설치되어 내측 하정반과 외측 하정반 사이의 홈에 삽입된 피가공볼의 상단부와 접촉하여 연마하는 상정반과; 상기 내측 하정반과 외측 하정반을 서로 독립적으로 회전시키는 회동유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 따르면, 서로 독립적으로 회전하는 내측 하정반과 외측 하정반을 분리하여 V자형 홈을 구성하고, 내측 하정반과 외측 하정반의 회전 각속도를 적절히 설정하여 연마 작업을 수행할 수 있기 때문에, 하정반의 V자형 홈의 마모에 따른 보수 주기를 증가시켜 생산성을 향상시킴과 동시에 보수 작업이 용이하게 이루어질 수 있으며, 볼의 진구도를 더욱 정밀하게 관리할 수 있다.
볼, 볼렌즈, 연마장치, 하정반, 상정반

Description

초정밀 마이크로 볼 연마장치{apparatus for polishing super-precision micro balls}
본 발명은 글래스 볼렌즈와 같은 볼을 연마하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학기구용 볼렌즈 또는, 마이크로렌즈, 초소형 미니 베어링용 볼 등 초정밀 진구도를 요하는 마이크로 볼을 정밀하게 연마하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치에 관한 것이다.
광학현미경의 렌즈나, 고정밀도 광정보 기록 재생용의 픽업렌즈, 디지털 카메라나 휴대전화에 탑재된 카메라 등 소형 또는 박형 촬상기구의 비구면 렌즈용 글래스 볼렌즈, LED MEMS, 의약품 제조 설비 등에 사용되는 운송장비에 필요한 초소형 미니 베어링용 볼 등은 고도의 정밀도와 내화학, 내마모성을 요구한다.
이러한 볼을 고도의 정밀도로 가공하기 위해서는, 2개의 편평한 상정반과 하정반 사이에 볼을 넣고 연마하던 기존의 2점(2-point) 연마방식 대신, V형태의 홈이 형성된 하정반의 V형 홈에 볼을 넣고 그 상측에서 편평한 상정반이 볼을 가압하면서 연마하는 3점(3-point) 연마방식을 사용하는 것이 적합하다.
일본 공개특허공보 평5-042467호(1993.02.23 공개)에는 상하로 배치된 상측 폴리싱디스크(상정반에 해당)와 하측 폴리싱디스크(하정반에 해당) 각각에 V자형 홈을 형성하고, 이들 V자형 홈들에 볼을 삽입한 다음, 상측 폴리싱디스크가 볼을 가압한 상태에서 하측 폴리싱디스크를 회전시켜 볼을 정밀하게 연마하는 볼 연마장치가 개시되어 있다.
또한, 일본 공개특허공보 평3-256661호(1991.11.15 공개)에는 하정반에 V자형의 홈을 형성하여 볼을 삽입하고, 이 볼의 상측에서 상정반이 가압하여 회전하면서 볼을 정밀하게 연마하는 볼 연마장치가 개시되어 있다.
상기와 같은 볼 연마장치는 볼이 V자형 홈 부분에 2점이 접촉하고 상정반의 하부면에 1점이 접촉하면서 연마되므로 기존의 2점 연마방식에 비하여 더욱 정밀한 진구도를 얻을 수 있는 이점이 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 볼 연마장치들은 다음과 같은 문제점들이 있다.
첫째, 볼 연마장치를 오랜 시간 동안 반복하여 사용하여 연마를 수행하게 되면, 하정반의 V자형 홈 부분이 피가공볼과의 마찰에 의해 마모되는 현상이 발생하게 된다. 이 때, V자형 홈 중 외측에 위치한 부분에 회전모멘트가 많이 가해지기 때문에 내측 부분보다 상대적으로 마모가 급속히 진행되어 마모량이 많게 된다.
이와 같이 하정반의 V자형 홈에 마모가 발생하게 되면, 연마 정밀도가 저하되므로 마모량이 일정량 이상이 되면 하정반을 볼 연마장치의 본체로부터 분리한 다음, V자형 홈을 별도의 공구(예를 들어 dresser)로 드레싱(dressing)하여 마모된 부분이 없는 깨끗한 면을 형성하고, 하정반을 재장착하여 연마작업을 속행하였다.
그런데, 종래의 볼 연마장치는 전술한 것처럼 V자형 홈의 외측 부분이 내측 부분에 비하여 마모 속도가 빠르기 때문에 외측 부분의 마모량을 기준으로 하여 하정반을 보수하게 된다. 따라서, 보수 주기가 짧기 때문에 생산성이 저하되는 문제가 있다.
둘째, 전술한 것처럼 종래의 볼 연마장치는 V자형 홈 부분에서 외측 부분의 회전모멘트가 더 크기 때문에 외측 부분에서의 연마량이 내측 부분보다 상대적으로 크다. 즉, 피가공볼의 내, 외측 연마도에 미세한 차이가 발생하게 된다. 따라서, 종래의 볼 연마장치로는 볼의 연마 정밀도를 향상시키는데 한계가 있다.
셋째, 종래의 볼 연마장치는 상정반이 단순히 하정반의 상측에서 자중에 의해 볼에 얹혀진 상태로 볼을 가압하여 연마하거나, 상정반이 단순하게 회전만하여 볼을 연마하므로 볼의 연마 정밀도를 향상시키는데 한계가 있으며, 연마 속도도 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 하정반의 V자형 홈의 마모에 따른 보수 주기를 증가시켜 생산성을 향상시킴과 동시에 보수 작업이 용이하게 이루어질 수 있으며, 볼의 진구도를 더욱 정밀하게 관리할 수 있는 초정밀 마이크로 볼 연마장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상정반이 볼의 정확한 치수로 연마될 때까지 서서히 하강하면서 회전하도록 하여 상정반에 의한 연마 정밀도를 더욱 정밀하게 관리하고, 연마 속도를 향상시킬 수 있는 초정밀 마이크로 볼 연마장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부면 외주부를 따라 하향 경사진 경사면이 형성된 내측 하정반과; 상기 내측 하정반의 외측에 내측 하정반과는 개별체로 형성되며, 상기 내측 하정반의 경사면과 함께 피가공볼이 삽입되어 연마되는 V자형 홈을 형성하도록 상부면 내주부를 따라 경사면이 형성된 외측 하정반과; 상기 내측 하정반 및 외측 하정반의 상측에 설치되어 내측 하정반과 외측 하정반 사이의 홈에 삽입된 피가공볼의 상단부와 접촉하여 연마하는 상정반과; 상기 내측 하정반과 외측 하정반을 서로 독립적으로 회전시키는 회동유닛을 포함하여 구성된 초정밀 마이크로 볼 연마장치를 제공한다.
본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 상부면에 피가공볼이 삽입되어 연마되는 V자형 홈이 원주방향을 따라 형성된 하정반과; 상기 하정반을 주어진 속도로 회전시키는 회동유닛과; 하정반의 상측에 설치되어 내측 하정반과 외측 하정반 사이의 V자형 홈에 삽입된 피가공볼의 상단부와 접촉하여 연마하는 상정반과; 상기 피가공볼이 원하는 치수로 연마되도록 상기 상정반을 주어진 속도로 설정 높이까지 서서히 하강시키면서 회전시키는 상정반 운동수단을 포함하여 구성된 초정밀 마이크로 볼 연마장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 따르면, 내측 하정반과 외측 하정반이 소정의 회전 각속도로 독립적으로 회전하면서 피가공볼을 연마하므로 연마도를 더욱 정밀하게 향상시킬 수 있다.
또한, 내측 하정반과 외측 하정반의 각 경사면에 의해 형성되는 V자형 홈의 마모정도를 동일하게 관리할 수 있으므로 정반의 마모에 따른 보수 주기를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 보수 작업에 의한 작업 정지 시간을 줄일 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.
그리고, 보수 작업시 내측 하정반과 외측 하정반을 분리하여 각각의 경사면을 별도로 드레싱하면 되므로, 기존의 일체형의 V자형 홈을 드레싱하는 것보다 용이하고 신속하게 보수할 수 있는 이점도 있다.
이와 더불어, 상정반이 피가공볼의 정확한 연마치수에 해당하는 설정 높이까지 서서히 하강 운동함과 동시에 회전 운동하며 연마를 수행하므로, 피가공볼의 연마가 더욱 정밀하고 신속하게 이루어지는 이점도 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초정밀 마이크로 볼 연마장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1과 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 볼 연마장치는 본체(10)에 서로 독립적으로 회전가능하게 설치되는 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22)으로 이루어진 하정반(20)과, 상기 하정반(20)의 상부에 상하로 승강 운동 및 회전 운동하도록 설치된 상정반(30)을 포함한다. 그리고, 상기 본체(10)의 하측에 상기 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22)을 서로 독립적으로 회전시키는 회동유닛이 구성되며, 본체(10)의 상측에 상기 상정반(30)을 상하 운동 및 회전 운동시키는 상정반 운동수단이 구성된다.
상기 상정반 운동수단은 상정반(30)을 주어진 속도로 설정 높이까지 하강시키면서 하정반(20) 상의 피가공볼을 정확한 수치로 연마하는 기능을 수행한다. 이 실시예에서 상기 상정반 운동수단은, 본체(10)에 상하로 수직하게 설치된 수직프레임(51)과, 상기 수직프레임(51)에 상하방향으로 설치되는 LM가이드(미도시)를 매개로 수직프레임(51)에 연결되어 상하로 승강 운동하는 승강블록(52)과, 상기 승강블록(52)을 수직프레임(51)에 대해 상하로 승강 운동시키는 선형운동유닛과, 상기 승강블록(52)의 외측 단부에 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되며 그 하단부에 상기 상정반(30)이 동축상으로 결합되는 상부스핀들(53)과, 상기 상부스핀들(53)을 일정 속도로 회전시키는 상부 회동모터(55) 및, 상기 수직프레임(51)의 상부에 설치된 풀리(58)를 통해 와이어(591)로 상기 승강블록(52)에 연결되어 승강 블록(52)에 중력 반대방향으로 힘을 가하는 밸런스웨이트(59)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 선형운동유닛은 수직프레임(51)에 상하로 수직하게 설치되는 볼스크류(57)와, 상기 볼스크류(57)의 회전에 의해 볼스크류(57)를 따라 운동하며 그 일측이 상기 승강블록(52)과 결합된 너트부(미도시)와, 상기 볼스크류(57)를 주어진 속도로 회전시키는 서보모터(56)로 구성될 수 있다. 하지만, 이와 다르게 상기 선형운동유닛은 리니어모터 시스템, 벨트와 풀리 및 서보모터로 이루어진 선형운동 시스템 등 공지의 위치제어가 가능한 다양한 선형운동 시스템을 적용하여 구성될 수 있다.
미설명부호 54는 상기 상부스핀들(53)과 상정반(30)을 분리 가능하게 연결하는 커플링이다.
그리고, 도 2와 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22)을 회전시키기 위한 회동유닛은, 상기 내측 하정반(21)의 중심에 고정되게 결합된 수직한 내측 회전축(61)과, 상기 내측 회전축(61)의 하부에 고정되는 제1종동풀리(612)와, 상기 제1종동풀리(612)와 제1동력전달벨트(613)를 매개로 연결된 제1구동풀리(614)와, 상기 제1구동풀리(614)를 회전시키는 제1회동모터(615)와, 상기 내측 회전축(61)의 외측에 내측 회전축(61)과 동축상으로 결합되며 외주면 일측이 상기 외측 하정반(22)과 고정되게 결합된 외측 회전축(62)과, 상기 내측 회전축(61)이 외측 회전축(62)에 대해 독립적으로 회전하도록 외측 회전축(62)과 내측 회전축(61) 사이의 상,하부에 각각 개재된 내측 상베어링(616a)과 내측 하베어 링(616b)와, 상기 외측 회전축(62)의 하부에 고정되는 제2종동풀리(622)와, 상기 제2종동풀리(622)와 제2동력전달벨트(623)를 매개로 연결된 제2구동풀리(624)와, 상기 제2구동풀리(624)를 회전시키는 제2회동모터(625)와, 상기 외측 하정반(22)의 외측을 둘러싸도록 상기 본체(10)에 고정되게 설치되는 고정 베이스블록(201) 및, 상기 고정 베이스블록(201)과 외측 하정반(22) 사이에 설치되어 외측 하정반(22)을 회전 가능하게 지지하는 외측 상베어링(626a) 및 외측 하베어링(626b)를 포함한다.
따라서, 상기 제1회동모터(615)에 제어신호가 인가되어 제1회동모터(615)가 동작하게 되면, 제1회동모터(615)와 축결합된 제1구동풀리(614)가 회전하게 되고, 이에 따라 제1구동풀리(614)의 회전력이 제1동력전달벨트(613)를 통해 제1종동풀리(612)로 전달되어 내측 회전축(61)이 회전하게 된다. 이 때, 상기 내측 회전축(61)은 내측 상베어링(616a) 및 내측 하베어링(616b)에 의해 외측 회전축(62) 내에 의해 회전 가능한 상태로 지지되어 있으므로 외측 회전축(62)과는 독립적으로 회전하게 된다.
또한, 상기 외측 회전축(62) 역시 이와 동일한 방식으로 회전 운동한다. 즉, 제2회동모터(625)에 전원이 인가되면, 제2구동풀리(624)와 제2동력전달벨트(623) 및 제2종동풀리(622)에 의해 제2회동모터(625)의 동력이 외측 회전축(62)으로 전달되어 외측 회전축(62)이 회전하게 된다. 이 때, 외측 하정반(22)은 상기 외측 상베어링(626a) 및 외측 하베어링(626b)에 의해 고정 베이스블록(201)에 대해 안정적으로 회전하도록 지지된다.
한편, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 내측 하정반(21)은 상기 내측 회전 축(61)과 결합되어 회전하는 내측 베이스블록(213)과, 상기 내측 베이스블록(213)의 상부면에 분리 가능하게 결합되며 그 외주부를 따라 내측 경사면(212)이 형성된 원반형의 내측 연마플레이트(211)로 구성된다. 상기 내측 연마플레이트(211)는 볼트(미도시) 및 핀(미도시)과 같은 체결수단에 의해 내측 베이스블록(213)에 고정되지만, 이외에도 다른 체결수단을 이용하여 내측 연마플레이트(211)와 내측 베이스블록(213)을 고정시킬 수도 있다.
그리고, 상기 외측 하정반(22)은 상기 외측 회전축(62)과 결합되어 회전하는 외측 베이스블록(223)과, 상기 외측 베이스블록(223)의 상부면에 분리 가능하게 결합되는 링형태의 외측 연마플레이트(221)로 구성된다. 상기 외측 연마플레이트(221)의 내주부에는 상기 내측 연마플레이트(211)의 내측 경사면(212)과 함께 피가공볼(B)이 삽입되어 연마되는 V자형 홈(23)을 형성하게 되는 외측 경사면(222)이 형성된다. 상기 외측 연마플레이트(221) 역시 볼트(미도시) 및 핀(미도시)과 같은 체결수단에 의해 외측 베이스블록(223)에 고정된다.
상기 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22)은 연마재가 배출될 수 있도록 완전히 밀착되지 않고 소정 거리 이격되게 형성되며, 내측 하정반(21)의 내측 베이스블록(213)과 외측 하정반(22)의 외측 베이스블록(223) 사이에는 연마재 배출을 위한 배출유로(224)가 형성된다. 그리고, 상기 외측 베이스블록(223)에는 상기 배출유로(224)의 끝단에 연접한 내주면에서부터 외주면까지 연마재배출홀(225)이 관통되게 형성된다.
또한, 상기 내측 베이스블록(213)의 외주면 하단부에는 상기 배출유로(224) 를 통해 배출되는 연마재가 내측으로 유동하여 내측 베이스블록(213)과 외측 베이스블록(223) 사이의 틈새를 통해 내측 베어링(616)으로 흘러들어가 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 역류방지턱(214)이 하측으로 돌출되게 형성된다.
미설명부호 67은 외측 회전축(62)과 외측 베이스블록(223)을 결합시키는 외측 고정키이다. 또한 미설명부호 68은 연마재가 내측 회전축(61)과 내측 베이스블록(213) 간의 결합 부위로 유입되는 것을 방지하기 위한 패킹재이다.
그리고, 상기 내측 회전축(61)의 중심부에는 연마재공급홀(611)이 상하로 관통되게 형성된다. 상기 연마재공급홀(611)은 공급파이프(73)를 매개로 연마재탱크(71) 내의 연마재를 강제로 펌핑하는 연마재펌프(72)와 연결된다.
상기와 같이 구성된 볼 연마장치의 작동 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
작업자가 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22)의 내,외측 경사면(212, 222)에 의해 형성된 V자형 홈(23)에 피가공볼(B)들을 놓고 볼 연마장치를 가동시키면, 제1회동모터(615)와 제2회동모터(625)에 각각 소정의 제어신호가 인가되면서 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22)이 소정의 속도로 독립적으로 회전한다.
그리고, 상정반 운동수단의 서보모터(56)와 상부 회동모터(55)에도 각각 소정의 제어신호가 인가되어 승강블록(52)이 수직프레임(51)을 따라 천천히 하강함과 동시에 상부 회동모터(55)에 제어신호가 인가되면서 상부스핀들(53)이 설정된 속도로 회전한다.
상기 상정반(30)의 하면이 피가공볼(B)들의 최상위 지점에 접촉하게 되면, 피가공볼(B)의 최상부의 1지점과 하부 양측의 2지점이 각각 상정반(30) 하면 및 V자형 홈(23)의 양측 경사면(212, 222)에 각각 접촉하면서 마찰에 의해 연마되기 시작한다.
이와 동시에 상기 연마재펌프(72)가 동작하여 공급파이프(73) 및 내측 회전축(61)의 연마재공급홀(611)을 통해 상정반(30)과 하정반(20) 사이로 연마재가 공급되면서 피가공볼(B)의 연마가 더욱 원활하게 진행된다.
이러한 연마과정에서 상정반(30)과 하정반(20) 사이로 공급된 연마재는 내측 하정반(21)의 내측 경사면(212)과 외측 하정반(22)의 외측 경사면(222) 사이의 틈새를 통해 배출유로(224)로 배출된 다음, 외측 베이스블록(223)의 연마재배출홀(225)을 통해 하정반(20) 외부로 배출된다.
한편, 상기와 같이 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22) 및 상정반(30)이 각각 설정된 속도로 회전하면서 피가공볼(B)을 연마할 때, 상기 상정반(30)은 서보모터(56)의 제어에 의해 설정된 높이, 즉 피가공볼(B)을 정확한 수치로 가공할 수 있는 높이까지 주어진 하강 속도로 서서히 하강하면서 회전운동한다.
상기 상정반(30)이 설정 높이까지 하강하면 피가공볼(B)의 연마 작업이 종료되고, 제1회동모터(615)와 제2회동모터(625) 및 상부 회동모터(55)의 작동이 중지되어 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22) 및 상정반(30)의 회전 운동이 종료됨과 동시에, 서보모터(56)가 이전과는 반대로 동작하여 승강블록(52) 및 상정반(30)이 상측으로 상승한다. 이와 동시에 연마재펌프(72)의 동작도 정지되어 연마재의 공급이 중지된다.
이와 같이 본 발명의 초정밀 마이크로 볼 연마장치는 도 4에 도시된 것처럼 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22) 및 상정반(30)이 각각 설정된 회전 각속도(ωU,ωL1, ωL2 )로 독립적으로 회전할 수 있기 때문에 피가공볼(B)의 내,외측 지점과 상부 지점의 연마정도를 거의 동일하게 관리할 수 있다. 즉, 기존의 볼 연마장치는 V자형의 홈의 내측 지점 및 외측 지점에서 회전모멘트가 다르게 가해지기 때문에 피가공볼의 하측의 두 지점에서의 마모량이 미세하게 다르게 나타난다.
하지만, 본 발명의 초정밀 마이크로 볼 연마장치는 외측 하정반(22)의 회전 각속도(ωL2 )를 내측 하정반(ωL1)의 회전 각속도보다 약간 느리게 하면, 외측 하정반(22)의 외측 경사면(222)에 접하는 지점과 내측 하정반(21)의 내측 경사면(212)에 접하는 지점에서의 회전모멘트를 거의 동일하게 할 수 있기 때문에 피가공볼의 각 지점에서의 연마정도를 동일하게 유지할수 있다. 따라서, 피가공볼의 진구도를 더욱 정밀하게 할 수 있다.
또한, 전술한 것처럼 본 발명의 초정밀 마이크로 볼 연마장치는 내측 하정반(21)과 외측 하정반(22)의 회전 각속도(ωU,ωL1, ωL2 )를 적절히 설정하는 것에 의해 피가공볼(B)과, 내측 경사면(212) 및 외측 경사면(222)의 마찰력을 조절할 수 있으므로 V자형 홈(23)을 구성하는 내측 경사면(212)과 외측 경사면(222)의 마모 정도를 거의 동일하게 할 수 있다. 따라서, 한쪽이 급격하게 마모되는 종래의 볼 연마장치에 비하여 보수 주기를 길게 증가시킬 수 있고, 따라서 보수 작업에 따른 작업 정지시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 보수작업시에도 내측 하정반(21)의 내측 연마플레이트(211)를 내측 베이스블록(213)에서 분리하고, 외측 하정반(22)의 외측 연마플레이트(221)를 외측 베이스블록(223)에서 분리한 다음, 각각의 내측 경사면(212)과 외측 경사면(222)을 별도로 드레싱하면 된다. 따라서, 기존의 일체형 V자형 홈을 드레싱할 때에 비하여 드레싱 작업도 훨씬 용이해지는 이점도 얻을 수 있다.
이와 더불어, 본 발명의 초정밀 마이크로 볼 연마장치는 상정반(30)이 피가공볼(B)의 정확한 연마치수에 해당하는 설정 높이까지 서서히 하강 운동함과 동시에 회전 운동하며 연마를 수행하므로, 피가공볼의 연마가 더욱 정밀하고 신속하게 이루어지는 이점도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초정밀 마이크로 볼 연마장치의 일 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 초정밀 마이크로 볼 연마장치의 측면에서 본 요부 단면도
도 3은 도 1의 초정밀 마이크로 볼 연마장치의 하정반의 구조를 나타낸 요부 단면도
도 4는 도 1의 초정밀 마이크로 볼 연마장치의 작용을 개략적으로 나타낸 도면
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 본체 20 : 하정반
21 : 내측 하정반 211 : 내측 연마플레이트
212 : 내측 경사면 213 : 내측 베이스블록
214 : 역류방지턱 22 : 외측 하정반
221 : 외측 연마플레이트 222 : 외측 경사면
223 : 외측 베이스블록 225 : 연마재배출홀
30 : 상정반 51 : 수직프레임
52 : 승강블록 53 : 상부스핀들
55 : 상부 회동모터 56 : 서보모터
57 : 볼스크류 59 : 밸런스웨이트
61 : 내측 회전축 62 : 외측 회전축
611 : 연마재공급홀 72 : 연마재펌프
73 : 공급파이프

Claims (20)

  1. 상부면 외주부를 따라 하향 경사진 경사면이 형성된 내측 하정반과;
    상기 내측 하정반의 외측에 내측 하정반과는 개별체로 형성되며, 상기 내측 하정반의 경사면과 함께 피가공볼이 삽입되어 연마되는 V자형 홈을 형성하도록 상부면 내주부를 따라 경사면이 형성된 외측 하정반과;
    상기 내측 하정반 및 외측 하정반의 상측에 설치되어 내측 하정반과 외측 하정반 사이의 홈에 삽입된 피가공볼의 상단부와 접촉하여 연마하는 상정반과;
    상기 내측 하정반과 외측 하정반을 서로 독립적으로 회전시키는 회동유닛을 포함하여 구성된 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상정반을 주어진 속도로 설정 높이까지 서서히 하강시키면서 회전시키는 상정반 운동수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상정반 운동수단은, 상하로 수직하게 설치된 수직프레임과, 상기 수직프레임에 상하로 승강 운동하도록 설치된 승강블록과, 상기 승강블록을 수직프레임에 대해 상하로 승강 운동시키는 선형운동유닛과, 상기 승강블록에 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되며 그 하단부에 상기 상정반이 동축상으로 결합되는 상부스핀들과, 상기 상부스핀들을 일정 속도로 회전시키는 상부 회 동모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 선형운동유닛은 수직프레임에 상하로 수직하게 설치되는 볼스크류와, 상기 볼스크류의 회전에 의해 볼스크류를 따라 운동하며 그 일측이 상기 승강블록과 결합된 너트부와, 상기 볼스크류를 주어진 속도로 회전시키는 서보모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 상정반 운동수단은, 상기 수직프레임의 상부에 설치된 풀리를 통해 와이어로 상기 승강블록에 연결되어 승강블록에 중력 반대방향으로 힘을 가하는 밸런스웨이트를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 내측 하정반과 외측 하정반은 연마재가 배출될 수 있도록 서로 일정 거리 이격되게 설치된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 내측 하정반은 상기 회동유닛과 결합되어 회전하는 내측 베이스블록과, 상기 내측 베이스블록의 상부면에 분리 가능하게 결합되며 그 외주면에 상기 경사면이 형성된 내측 연마플레이트로 구성되며;
    상기 외측 하정반은 상기 회동유닛과 결합되어 회전하는 외측 베이스블록과, 상기 외측 베이스블록의 상부면에 분리 가능하게 결합되며 그 내주면에 상기 경사면이 형성된 외측 연마플레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 내측 연마플레이트의 경사면 끝단부와 외측 연마플레이트의 경사면 끝단부 사이 및 내측 베이스블록과 외측 베이스블록 사이는 연마재가 배출될 수 있도록 서로 일정 거리 이격되게 설치되고, 상기 외측 베이스블록에는 상기 내측 베이스블록과 외측 베이스블록 사이로 흘러내린 연마재가 외부로 배출되도록 복수개의 연마재배출홀이 외부로 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 내측 베이스블록의 외주부 하단에는 내측 베이스블록과 외측 베이스블록 사이로 흘러내리는 연마재가 회동유닛 쪽으로 유동하는 것을 방지하기 위한 역류방지턱이 하측으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 회동유닛은, 상기 내측 하정반의 중심에 고정되게 결합된 수직한 내측 회전축과, 상기 내측 회전축의 하부에 고정되는 제1종동풀리와, 상기 제1종동풀리와 제1동력전달벨트를 매개로 연결된 제1구동풀리와, 상기 제1구동풀리를 회전시키는 제1회동모터와, 상기 내측 회전축의 외측에 내측 회전축과 동 축상으로 결합되며 외주면 일측이 상기 외측 하정반과 고정되게 결합된 외측 회전축과, 상기 내측 회전축이 외측 회전축에 대해 독립적으로 회전하도록 외측 회전축과 내측 회전축 사이에 개재된 베어링과, 상기 외측 회전축의 하부에 고정되는 제2종동풀리와, 상기 제2종동풀리와 제2동력전달벨트를 매개로 연결된 제2구동풀리와, 상기 제2구동풀리를 회전시키는 제2회동모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 내측 회전축의 중심부에 연마재공급홀이 상하로 관통되게 형성되며, 상기 연마재공급홀에는 연마재를 공급하기 위한 공급파이프의 일단이 연결되며, 상기 공급파이프의 타단은 연마재를 강제로 펌핑하는 연마재펌프와 연결되어 상기 연마재공급홀로 연마재를 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 초정밀 마이크로 볼 연마장치.
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