KR101338896B1

KR101338896B1 - 직압식 폴리싱 연마재 분사장치

Info

Publication number: KR101338896B1
Application number: KR1020110116008A
Authority: KR
Inventors: 조언정; 이현호
Original assignee: 한국브라스트 주식회사; 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-12-09
Also published as: KR20130050772A

Abstract

본 발명은 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치에 관한 것으로서, 정상 점탄성 연마재와 비정상 점탄성 연마재 및 분진 등을 분리하는 사이클론과; 상기 사이클론에 의해 분리된 정상 점탄성 연마재가 유입되고, 상기 정상 점탄성 연마재를 고압으로 직접 분사시키는 압력탱크와; 상기 압력 탱크로부터 분사되는 고압의 공기와 점탄성 연마재가 통과되는 샌드 호스의 끝단에 설치되는 노즐 건과; 상기 노즐 건이 내재되는 챔버 및; 상기 챔버에서 제품의 표면 연마 및 가공에 쓰인 점탄성 연마재와 분진 등을 상기 사이클론으로 안내하는 제1흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 공기의 직접압력에 의해 고압으로 점탄성 연마재가 다량 분사됨에 따라 분사압력이 강력하여 주조나 단조, 압연 등의 방식으로 성형된 복잡한 형상의 금속제품 표면이 단시간 내에 처리되어 그 작업효율이 크게 향상되는 효과가 제공된다.

Description

직압식 폴리싱 연마재 분사장치{Polishing Abrasive Spray system of Pressure type}

본 발명은 연마재 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점탄성 연마재를 직접압력에 의해 분사시키도록 함으로써, 분사압력의 증대에 따른 유속 및 분사거리의 증가로 주조나 단조, 압연 등의 방식으로 성형된 복잡한 형상의 금속제품 표면을 보다 효율적으로 연마할 수 있도록 한 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 주조나 단조, 압연 등의 방식으로 성형된 금속제품의 표면을 연마하기 위하여 폴리싱 작업을 수행하게 되는데, 종래의 폴리싱 작업현장에서는 작업자가 폴리싱 전용 융모나 패드가 장착되어 일정한 속도로 회전되고 있는 회전체에 해당 금속제품을 직접 연마하는 방식으로 그 공정이 이루어지고 있는 실정이다.

또한, 임펠러의 회전력을 이용하여 점착성을 지닌 연마 컴파운드를 피 금속제품의 표면에 활주시킴에 따라 발생하는 마찰력에 의해 연마 가공이 이루어지는 연마 컴파운드 분사방식이 제공되고 있으나, 이러한 연마 컴파운드 분사방식에 의한 피 금속제품의 표면연마는 평판형 금속제품에 있어서는 그 작업효율이 좋으나 기어나 스크류 등과 같이 복잡한 형상의 금속제품에 대한 대응능력이 현저히 떨어지는 단점이 있었다.

한편, 연마재 분사장치로서 종래에 흡입식 연마재 분사장치가 제공되고 있는데, 이러한 흡입식 연마재 분사장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 건(20) 내부에 발생하는 부압에 의해 호퍼(12)로부터 점탄성 연마재(10)를 흡입하여 제품의 표면에 분사함에 따라 제품의 표면을 연마 또는 가공하게 된다.

즉, 흡입식 연마재 분사장치(10)는, 고압의 압축공기가 노즐 건(20)을 통과하여 분사될 때, 노즐 건(20) 내부에 발생하는 부압에 의해 호퍼(12)로부터 점탄성 연마재(S)를 흡입하여 압축공기와 함께 분사시키는 것으로서, 이때의 최대 분사거리는 80~120mm 정도이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 흡입식 연마재 분사장치(10)의 경우, 노즐 건(20)의 부압을 이용하기 때문에 분사압력이 상대적으로 낮을 수밖에 없는바, 제품의 표면 연마 및 가공이 원활하게 이루어지지 못하였으며, 특히 기어와 같이 그 형상이 복잡한 제품의 경우 낮은 분사압력에 의해 미세한 부분까지 표면 연마 및 가공이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

더욱이, 낮은 분사압력에 의해 분사거리가 짧음으로 인하여 제품에 대하여 노즐 건(20)을 밀착시켜야 하는 등, 제품의 표면 연마 및 가공에 따른 작업성이 좋지 못한 문제점도 있었다.

또한, 연마 컴파운드 분사방식에 의한 피 금속제품의 표면연마는 앞서 언급한 바와 같이, 평판형 금속제품에 있어서는 그 작업효율이 좋으나 기어나 스크류 등과 같이 복잡한 형상의 금속제품에 대한 대응능력이 현저히 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 점탄성 연마재를 고압의 공기로 직접분사하는 직압방식으로 분사하도록 함으로써, 분사압력의 증대로 주조나 단조, 압연 등의 방식으로 성형된 복잡한 형상의 금속제품 표면을 보다 효율적으로 처리할 수 있도록 한 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직압방식 연마재 분사장치는, 정상 점탄성 연마재와 비정상 점탄성 연마재 및 분진 등을 분리하는 사이클론과; 상기 사이클론에 의해 분리된 정상 점탄성 연마재가 유입되고, 상기 정상 점탄성 연마재를 고압으로 직접 분사시키는 압력탱크와; 상기 압력탱크로부터 분사되는 고압의 공기와 점탄성 연마재가 통과되는 샌드 호스의 끝단에 설치되는 노즐 건과; 상기 노즐 건이 내재되는 챔버 및; 상기 챔버에서 제품의 표면 연마 및 가공에 쓰인 점탄성 연마재와 분진 등을 상기 사이클론으로 안내하는 제1흡입관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 챔버에는, 제품의 연마 및 가공에 쓰인 점탄성 연마재와 분진 등을 상기 제1흡입관을 통해 상기 사이클론으로 안내하기 위하여 송풍이 이루어지는 것이 바람직하다.

특히, 상기 사이클론에서 분리된 정상 점탄성 연마재는 사이클론 아래쪽에 포집되고, 비정상 점탄성 연마재 및 분진은 제2흡입관을 통해 집진기를 거쳐 더스트(dust) 수거함으로 수거되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 압력탱크로부터 정상 점탄성 연마재와 고압의 공기가 샌드 호스 및 노즐 건으로 공급될 때, 상기 샌드 호스에 별도의 공기압을 제공하는 유속증가부가 더 설치될 수 있다.

상기 유속증가부로부터 분기관이 연장형성되고, 상기 분기관의 끝단에는 공기압에 의해 승강되는 콘이 형성되되, 상기 콘은 분기관을 통해 공기의 공급에 따른 공기압에 의해 상기 사이클론과 압력탱크를 개폐시키는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치에 의하면, 공기의 직접압력에 의해 고압으로 점탄성 연마재가 다량 분사됨에 따라 분사압력이 강력하여 주조나 단조, 압연 등의 방식으로 성형된 복잡한 형상의 금속제품 표면이 단시간 내에 처리되어 그 작업효율이 크게 향상되는 효과가 제공된다.

도 1은 종래의 흡입식 연마재 분사장치의 일부 구성도.
도 2는 종래의 다른 흡입식 연마재 분사장치의 일부 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치의 전체 구성도.
도 4는 도 3의 요부 구성도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치의 다른 실시 예에 따른 정면 및 측면 구성도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 직압방식 연마재 분사장치의 전체 구성도이고, 도 4는 도 3의 요부 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직압방식 연마재 분사장치(100)는, 정상 점탄성 연마재와 비정상 점탄성 연마재 및 분진 등을 분리하는 사이클론(110)과, 이 사이클론(110)에 의해 분리된 정상 점탄성 연마재가 유입되고, 정상 점탄성 연마재를 고압으로 직접 분사시키는 압력탱크(120)를 포함한다.

또한, 압력탱크(120)로부터 분사되는 고압의 공기와 점탄성 연마재가 통과되는 샌드 호스(130)의 끝단에 설치되는 노즐 건(132)과, 이 노즐 건(132)이 내재되는 챔버(140) 및 상기 챔버(140)내에서 금속제품의 표면 연마 및 가공에 쓰인 점탄성 연마재와 분진 등을 사이클론(110)으로 안내하는 제1흡입관(150)을 더 포함한다.

여기서, 상기 챔버(140)에는 제품의 연마 및 가공에 쓰인 점탄성 연마재와 분진 등을 상기 제1흡입관(150)을 통해 상기 사이클론(110)으로 안내하기 위하여 송풍이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 사이클론(110)은 챔버(140) 및 제1흡입관(150)을 통해 흡입된 정상 점탄성 연마재와 비정상 점탄성 연마재 및 분진 등을 비중에 의해 분리하여 정상 점탄성 연마재는 사이클론(110) 하부로 자유낙하시켜 포집 후 압력탱크(120)에 재공급이 이루어지도록 하며, 비중이 낮은 비정상 점탄성 연마재와 분진 등은 제2흡입관(160)을 통해 집진기(170)로 공급시킨 후, 더스트 수거함(180)으로 수거가 이루어지도록 구성되어 있다.

또 한편, 상기 압력탱크(120)와 샌드 호스(130)에는 유속 증가부(200)가 더 설치되어 있는데, 이 유속 증가부(200)는 압력탱크(120)로부터 점탄성 연마재와 고압의 공기가 분사제어 밸브(124)를 통해 샌드 호스(130) 및 노즐 건(132)으로 공급될 때, 상기 샌드 호스(130)에 별도의 공기압을 더 제공하여 분사되는 점탄성 연마재가 고속으로 분사되는 기능을 담당하게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 사이클론(110)의 하부는 호퍼와 같이 단면적이 좁아지는 형상으로 이루어지며, 사이클론(110)의 최하부와 압력탱크(120)는 공기압에 의해 승강되는 콘(210)에 의해 차폐 또는 개방이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 콘(210)은 유속 증가부(200)로부터 분기된 분기관(202)의 끝단에 위치하며, 이 분기관(202)을 통해 공기가 공급될 경우 상승하여 사이클론(110)과 압력탱크(120)를 차폐시키고, 분기관(202)을 통해 공기가 공급되지 않을 경우 자중에 의해 하강하여 사이클론(110)과 압력탱크(120)를 개방시켜서 압력탱크(120)로 정상 점탄성 연마재가 보충되도록 한다.

상기 유속 증가부(200)에는 분기관(202)의 선단을 기점으로 제1개폐밸브(204)와 제2개폐밸브(206)가 설치되어 있으며, 압력탱크(120)의 일측에는 내부의 공기압을 외부로 배기시키기 위한 배기밸브(122)가 설치되어 있는바, 이들 밸브(204,206,122)들의 개폐에 따라 압력탱크(120)에 점탄성 연마재의 보충이 이루어지게 되는데 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치(100)를 작동시키기에 앞서 압력탱크(120)에 정상 점탄성 연마재를 보충한다.

즉, 유속증가부(200)의 제1개폐밸브(204)를 폐쇄하고, 배기밸브(122)를 개방시키게 되면, 압력탱크(120) 내에 공기압이 작용하지 않고 분기관을 통해서도 공기압이 작용하지 않는바, 콘(210)이 자중에 의해 하강하여 사이클론(110)과 압력탱크(120)를 개방시키게 된다.

이에 따라 압력탱크(120) 내부에는 정상 점탄성 연마재가 적재된 상태가 되며, 이 상태에서 전기적 신호를 입력하여 온(on)시키게 되면, 압력탱크(120)와 샌드 호스(130) 및 유속증가부(200)에는 항상 고압의 공기압이 작용한 상태를 유지하게 된다.

즉, 유속증가부(200)의 제1개폐밸브(204) 및 제2개폐밸브(206)가 개방되고 배기밸브(122)가 폐쇄됨에 따라 압력탱크(120) 및 샌드 호스(130)에는 고압의 공기압이 작용하게 되고, 이와 동시에 분기관(202)에도 고압의 공기압이 작용함에 따라 콘(210)이 상승하여 사이클론(110)과 압력탱크(120)를 차폐시키게 됨에 따라 압력탱크(120)에 고압의 공기압이 작용하게 된다.

여기서, 분기관(202)을 통해 공급되는 공기는 상기 콘(210)을 상승시킴과 아울러 압력탱크(120) 내부로도 지속적으로 작용하여 균일한 양의 점탄성 연마재가 분사 제어밸브(124)로 공급될 수 있도록 압력탱크(120)에 일정한 압력의 공기압을 지속적으로 제공한다.

이때, 노즐 건(132)이 위치하게 되는 챔버(140)에는 공기가 공급되어 제1흡입관(150)쪽으로 송풍이 이루어지게 된다.

이와 같은 상태에서 작업자가 챔버(140) 안쪽에서 표면 연마 또는 가공하고자 하는 제품을 넣고 이 제품에 노즐 건(132)을 근접시킨 상태에서 노즐 건(132)을 작동시키게 되면, 노즐 건(132)을 통해 고압의 공기와 함께 점탄성 연마재들이 강한 힘으로 분사되면서 상기 제품의 표면을 연마하거나 가공하게 된다.

여기서, 가공에 쓰여진 점탄성 연마재는 챔버(140)로 공급되어 제1흡입관(150)으로 송풍되는 공기에 의해 제1흡입관(150)을 거쳐 사이클론(110)로 유동하게 된다.

이때, 사이클론(110) 장치는 챔버(140) 내부의 제품 표면 연마 및 가공에 따라 발생된 더스트(dust) 및 분진, 정상 점탄성 연마재는 물론 제품과의 충돌에 의해 쪼개진 비정상 점탄성 연마재들을 제1흡입관(150)을 통해 모두 흡입하게 된다. 사이클론(110)에 흡입된 정상 점탄성 연마재와 비정상 점탄성 연마재 및 분진 등을 비중에 의해 분리하여 정상 점탄성 연마재는 사이클론(110) 하부로 자유낙하시켜 포집한 후 압력탱크(120)에 재공급이 이루어지도록 하며, 비중이 낮은 비정상 점탄성 연마재와 분진 등은 제2흡입관(160)을 통해 집진기(170)로 공급된 후, 더스트 수거함(180)으로 수거가 이루어지게 된다.

한편, 상기 압력탱크(120)와 샌드 호스(130)에는 항상 고압의 공기압이 작용하게 되는바, 노즐 건(132)을 통해 점탄성 연마재를 분사시키게 되면 고압의 공기압에 의해 점탄성 연마재가 높은 압력으로 분사가 이루어지게 되는데, 이때 유속증가부(200)로부터 공급되는 별도의 고압 공기에 의해 더욱 높은 압력으로 분사가 이루어지게 된다.

즉, 압력탱크(120)로부터 샌드 호스(130)로 공급되는 점탄성 연마재는 유속증가부(200)로부터 공급되는 별도의 고압 공기에 의해 더욱 높은 압력을 받게 되는바, 노즐 건(132)을 통해 분사되는 점탄성 연마재는 더욱 큰 압력으로 분사가 이루어지게 되는 것이다.

이와 같이 직접압력에 의해 점탄성 연마재가 분사되는 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치(100)는, 종래의 흡입식 연마재 분사장치(10)에 비하여 3~5배 정도 더 강력하여 복잡한 형상의 금속제품 표면 연마 처리가 단시간내에 가능하게 된다.

한편, 압력탱크(120) 내에 적재된 정상 점탄성 연마재가 고갈되면, 유속증가부(200)의 제1개폐밸브(204)를 폐쇄함과 아울러 압력탱크(120)의 배기밸브(122)를 개방시켜서 압력탱크(120) 내의 공기를 배기시켜 상기 콘(210)이 자중에 의해 하강되도록 한다. 따라서, 사이클론(110)의 하부에 적재된 정상 점탄성 연마재는 압력탱크(120)로 자중에 의해 낙하하여 적재되고, 어느 정도 보충이 이루어지면 상기한 바와 같이 콘(210)을 상승시켜 차폐한 후 압력탱크(120) 내의 압력을 높여 작업을 다시 수행하면 된다.

(실험예)

상기와 같은 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치(100)를 이용하여 시편을 구비하고, 표면연마를 다음과 같은 조건으로 실험한 후, 그 결과를 확인한바는 다음과 같다.

재질 : stainless steel 304

분사압력 : 6kgf/cm²

분사거리 : 5cm

분사시간 : 2분

상기와 같이 stainless steel 304를 시편으로 구비하고, 이를 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치를 이용하여 표면 연마를 실시하기 전과 실시한 후의 표면상태와, 조도값 및 조도 그래프는 다음과 같다.

	테스트 전	테스트 후
시편 사진
조도값
조도 그래프

위의 표에 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치를 이용하여 시편을 테스트한 결과, 테스트 전 평균조도 Ra 0.2㎛에서 Ra 0.17㎛로 0.03㎛ 향상되었음을 확인하게 되었다.

특히, 상기 시편을 테스트 전과 테스트 후의 표면상태를 현미경을 이용하여 배율 300배와, 600배로 확대하여 촬영한 결과, 다음의 표와 같이 그 표면 조도가 매우 향상되게 나타났음을 확인하였다.

	테스트 전 시편	테스트 후 시편
300배
600배

한편, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 원리를 적용한 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치(100a)의 정면 및 측면 구성도로서, 전체적인 매카니즘은 도 3과 동일하나, 압력탱크(120a)로부터 공급되어 챔버 내에서 사용된 점탄성 연마재 중, 정상 점탄성 연마재와 비정상 점탄성 연마재 및 분진이 제 1흡입관을 통해 사이클론(120a)을 통과한 후 걸러진 정상 점탄성 연마재가 압력탱크(120a)로 공급할지 분사된 연마재가 호퍼를 통해 바로 압력탱크(120a)로 재공급되도록 한 것에만 미차가 있을 뿐이다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 연마재 분사장치 110 : 사이클론
120 : 압력탱크 122 : 배기밸브
124 : 분사 제어밸브 130 : 샌드 호스
132 : 노즐 건 140 : 챔버
150 : 제1흡입관 160 : 제2흡입관
170 : 집진기 180 : 더스트 수거함
200 : 유속 증가부 202 : 분기관
204 : 제1개폐밸브 206 : 제2개폐밸브
210 : 콘

Claims

정상 점탄성 연마재와 비정상 점탄성 연마재 및 분진을 분리하는 사이클론과;
상기 사이클론의 하부에 연통가능하게 설치되어, 상기 사이클론에 의해 분리된 정상 점탄성 연마재가 유입되고, 상기 정상 점탄성 연마재를 고압으로 직접 분사시키는 압력탱크와;
상기 압력 탱크의 일측에 연결설치되어, 상기 압력탱크로부터 분사되는 고압의 공기와 점탄성 연마재가 통과되는 샌드 호스와;
상기 샌드 호스의 끝단에 설치되는 노즐 건과;
상기 노즐 건이 내재되는 일정크기의 챔버와;
상기 챔버와 상기 사이클론 사이에 연결설치되어, 상기 노즐 건을 통해 분사되어 제품의 표면 연마 및 가공에 쓰인 점탄성 연마재와 분진을 상기 사이클론으로 안내하는 제1흡입관 및;
상기 압력탱크 및 상기 샌드 호스와 각각 연결되어, 상기 압력탱크로부터 정상 점탄성 연마재와 고압의 공기가 샌드 호스 및 노즐 건으로 공급될 때, 상기 샌드 호스에 별도의 공기압을 더 제공하는 유속증가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치.
제 1항에 있어서,
상기 챔버에는, 제품의 연마 및 가공에 쓰인 점탄성 연마재와 분진 등을 상기 제1흡입관을 통해 상기 사이클론으로 안내하기 위하여 송풍이 이루어지는 것을 특징으로 하는 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 사이클론에서 분리된 정상 점탄성 연마재는 상기 압력탱크로 자유낙하되고, 비정상 점탄성 연마재 및 분진은 제2흡입관을 통해 집진기를 거쳐 더스트 수거함으로 수거되는 것을 특징으로 하는 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 유속증가부로부터 분기관이 연장형성되고, 상기 분기관의 끝단에는 공기압에 의해 승강되는 콘이 형성되되, 상기 콘은 분기관을 통해 공기의 공급에 따른 공기압에 의해 상기 사이클론과 압력탱크를 개폐시키는 것을 특징으로 하는 직압방식 폴리싱 연마재 분사장치.