KR101366494B1 - 피가공물의 표면 가공장치 - Google Patents

피가공물의 표면 가공장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테인레스 혹은 철판으로 이루어지는 판재, 각파이프, 평철, 각철 등과 같은 피가공물을 모재의 크기와 폭에 제한 없이 피가공물의 표면을 원하는 형태로 그라인딩 페이퍼 가공(Grinding Paper), 헤어라인 형성가공(Hair Line), 폴리싱 가공 등을 할 수 있게 한 피가공물의 표면 가공장치이다.

Description

피가공물의 표면 가공장치{surface machining apparatus of workpiece}
본 발명은 피가공물의 표면 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테인레스 혹은 철판으로 이루어지는 금속판재, 각파이프, 평철, 각철 등(피가공물)을 모재의 크기와 폭에 제한 없이 피가공물의 표면을 원하는 형태로 그라인딩 페이퍼 가공(Grinding Paper), 헤어라인 형성가공(Hair Line), 폴리싱 가공 등을 할 수 있게 한 피가공물의 표면 가공장치에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속판재(피가공물)의 표면에 가는 선을 형성하여 금속 고유의 광택으로 인한 눈부심을 방지하고, 표면에 발생한 긁힘이나 찍힘 등을 제거할 뿐만 아니라 금속 제품의 품질을 고급화할 수 있게 하고자, 금속 표면에 그라인딩 페이퍼 가공이나 헤어라인 형성가공 및 폴리싱 가공 등을 하게 된다.
그러나, 상기 금속 표면을 가공하기 위해서는 각각의 공구에 대하여 소재(피가공물)가 이동되면서 소재의 표면을 가공하였기 때문에 소재의 시작지점과 끝지점에 라운딩 현상이 발생되어 소재에 손상을 초래하는 문제점이 발생되었다.
또한, 소재 전체가 가공 후 열에 의한 뒤틀림 현상과 굴곡이 발생하는 문제점이 있었다.
국내 실용신안등록 등록번호 제20-0090008호, 금속 표면 연마장치.
본 발명의 목적은 소재(피가공물)의 표면을 가공시 소재의 손상을 방지하고, 소재 전체가 가공 후 열에 의한 뒤틀림 현상과 굴곡이 발생하지 않게 한 피가공물의 표면 가공장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피가공물을 안착시킬 수 있는 테이블과 상기 테이블의 일측에 설치된 사이드 베드와 상기 사이드 베드에 설치된 LM 가이드 레일을 타고 상기 테이블에 안착되는 피가공물의 길이 방향을 따라 왕복 이동하는 헤드 프레임으로 이루어진 본체; 상기 본체에 구비되는 헤드 프레임이 사이드 베드에 설치된 LM 가이드 레일을 타고 왕복 이동되게 하는 구동력을 제공할 수 있게 상기 헤드 프레임에 설치된 드라이브 샤프트와 상기 드라이브 샤프트를 회전시키기 위한 제1모터와 상기 제1모터에 의해 회전하는 드라이브 샤프트의 단부에 설치된 구동기어와 상기 구동기어에 맞물리게 상기 테이블의 측벽에 설치된 제1래크기어로 이루어진 제1구동부; 상기 제1구동부에 의해 왕복 이동되는 헤드 프레임에 설치된 중공관체와 상기 중공관체의 내부에 설치되어 상기 테이블에 안착되는 피가공물의 표면을 가공할 수 있게 회전하는 스핀들과 상기 스핀들을 회전시키기 위한 제2모터와 상기 제2모터에 의해 회전하는 스핀들의 단부에 설치되어 피가공물의 표면을 가공할 수 있게 한 가공휠(tool)로 이루어진 가공부; 상기 가공부를 스핀들의 축 방향으로 왕복 이동시킬 수 있게 상기 중공관체가 왕복 이동되도록 상기 중공관체의 외주면에 설치한 제2래크기어와 상기 제2래크기어에 맞물려 회전하는 워엄기어와 상기 워엄기어를 구동시키기 위한 제3모터와 상기 제3모터에 의해 왕복 이동되는 중공관체를 안내할 수 있게 상기 중공관체의 양측부에 설치한 제1 LM가이드로 이루어진 제2구동부; 및 상기 제2구동부에 의해 스핀들의 축 방향으로 왕복 이동하는 중공관체를 상하 방향으로 승강시킬 수 있게 상기 헤드 프레임에 설치한 볼 스크류와 상기 볼 스크류를 회전시킬 수 있는 제4모터와 상기 제4모터에 의해 승강되는 중공관체를 안내할 수 있게 상기 헤드 프레임에 설치한 제2 LM가이드로 이루어진 제3구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중공관체의 단부에는 가공휠에 인접하게 커버가 설치됨을 특징으로 한다.
상기 피가공물은 스테인레스 판, 각파이프, 평철 및 일반 철판 중 어느 하나로 이루어짐과 아울러 상기 가공휠은 피가공물의 표면을 그라인딩 페이퍼 가공(Grinding Paper), 헤어라인 형성가공(Hair Line), 폴리싱 가공할 수 있는 가공툴(tool)로 이루어져, 피가공물의 표면을 헤어라인, 광택 및 연마할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 테이블에 안착되는 피가공물(스테인레스판이나 각파이프 및 평철 등)의 표면에 헤어라인 가공을 하거나 폴리싱 가공을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 테이블의 양측으로 헤드를 설치하여 하나의 테이블에서 동시에 작업을 할 수 있게 하거나, 혹은 개별적으로 서로 다른 작업을 할 수 있게 하여 생산량을 2배 이상 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치를 나타낸 정면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치를 나타낸 측면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치에 구비되는 헤드 프레임을 나타낸 정면도이고,
도 4는 도 3표시의 I-I선 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치에 구비되는 제1구동부를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치에 구비되는 가공부를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 6표시의 II-II선 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치에 구비되는 가공휠에 인접하게 설치되는 커버를 나타낸 도면이고,
도 9는 도 8표시의 커버에 대한 측면도이고,
도 10은 본 발명에 따른 피가공물의 표면 처리장치에 구비되는 제2~제3구동부를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는 본체(110)를 구비하고 있다. 이 본체(110)는 피가공물을 안착시킬 수 있는 테이블(112)이 설치되고, 상기 테이블(112)의 일측으로 사이드 베드(114)가 설치된다. 이러한 사이드 베드(114)는 상기 테이블(112)의 일측에 고정 설치됨이 좋다.
또한, 상기 사이드 베드(114)에는 테이블(112)에 안착되는 피가공물의 길이 방향을 따라 왕복 이동되게 도 3 ~도 4에 나타낸 바와 같은 헤드 프레임(116)이 설치된다. 이러한 헤드 프레임(116)은 상기 사이드 베드(114)에 설치된 LM 가이드 레일(114a)을 타고 왕복 이동되게 설치됨이 좋다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는 제1구동부(120)를 구비하고 있다. 이 제1구동부(120)는 상기 본체(110)에 구비되는 헤드 프레임(116)이 사이드 베드(114)를 따라 왕복 이동되게 하는 구동력을 제공할 수 있게 한 것이다.
이러한 제1구동부(120)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 헤드 프레임(116)을 관통하도록 드라이브 샤프트(122)가 설치되며, 상기 드라이브 샤프트(122)는 제1모터(124)에 의해 회전되게 된다. 또한, 상기 제1모터(124)에 의해 회전되는 드라이브 샤프트(122)의 단부에는 구동기어(126)가 설치되고, 상기 구동기어(126)의 회전에 의해 상기 헤드 프레임(116)이 왕복 이동될 수 있게 상기 구동기어(126)에 맞물리게 상기 테이블(112)의 측벽에 제1래크기어(128)가 설치된다.
이와 같은 상기 제1구동부(120)는 제1모터(124)에 의해 상기 드라이브 샤트프(122)가 회전하여 상기 드라이브 샤프트(124)의 단부에 설치된 구동기어(126)가 회전한다. 이때, 상기 구동기어(126)는 제1래크기어(128)에 맞물리게 설치되어 있음으로, 상기 구동기어(126)의 회전에 의해 상기 구동기어(126)가 제1래크기어(128)에 의해 왕복 이동되면서 상기 드라이브 샤프트(122)가 관통되게 설치된 헤드 프레임(116)을 왕복 이동시키게 된다.
또한, 상기 드라이브 샤프트(122)가 헤드 프레임(116)에 관통 설치된 부위에는 베어링을 설치하여 상기 드라이브 샤프트(122)가 원활한 회전이 가능하게 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는 가공부(130)를 구비하고 있다. 이 가공부(130)는 도 6 ~도 7에 나타낸 바와 같이 상기 제1구동부(120)에 의해 왕복 이동되는 헤드 프레임(116)에 중공관체(132)를 설치하고, 상기 중공관체(132)의 내부에 스핀들(134)을 회전되게 설치한다.
상기 스핀들(134)은 테이블(112)에 안착되는 피가공물의 표면을 가공할 수 있게 하는 회전력을 제공하는 것으로, 상기 스핀들(134)은 제2모터(136)에 의해 회전된다.
또한, 상기 제2모터(136)에 의해 회전하는 스핀들(134)의 단부에는 피가공물의 표면을 가공할 수 있는 가공휠(tool)(138)이 설치된다. 이때, 상기 가공휠(138)에 인접하여 상기 중공관체(132)의 단부에는 도 8 ~도 9에 나타낸 바와 같은 커버(139)를 설치함이 좋다. 이러한 커버(139)에 의해 상기 가공휠(138)을 보호할 수 있음은 물론, 상기 가공휠(138)로 피가공물의 표면을 가공시 발생하는 칩이 외부로 튀는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 가공휠(138)은 스핀들(134)의 단부에 교체 가능하게 설치되는 것으로, 상기 가공휠(138)의 교체에 따라 피가공물의 표면에 다양한 가공이 가능하다. 즉, 상기 피가공물은 스테인레스 판, 각파이프, 평철 및 일반 철판 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 가공휠(138)에 의해 피가공물의 표면을 그라인딩 페이퍼 가공(Grinding Paper), 헤어라인 형성가공(Hair Line), 폴리싱 가공하여 광택 및 연마할 수 있다.
이와 같은 상기 가공부(130)는 제2모터(136)에 의해 상기 스핀들(134)가 회전하여 상기 스핀들(134)의 단부에 설치되는 가공휠(138)이 회전되게 하여 피가공물의 표면을 가공할 수 있다.
이때, 상기 중공관체(132)의 내부에 설치되는 스핀들(134)은 베어링을 매개체로 하여 상기 중공관체(132)는 지지된 상태에서 상기 스핀들(134)만이 회전되게 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는 제2구동부(140)를 구비하고 있다. 이 제2구동부(140)는 상기 가공부(130)를 스핀들(134)의 축 방향을 따라 왕복 이동시킬 수 있게 하는 것이다.
이러한 제2구동부(140)는 도 10에 나타낸 바와 같이 상기 중공관체(132)의 하측 외주면에 제2래크기어(142)를 형성하고(도 6참조), 상기 제2래크기어(142)에 맞물려 회전할 수 있게 워엄기어(144)가 설치한다.
또한, 상기 워엄기어(144)는 제3모터(146)에 의해 구동되며, 상기 제3모터(146)에 의해 회전하는 워엄기어(144)에 의해 상기 제2래크기어(142)가 맞물려 작동되면서 상기 중공관체(132)를 왕복 이동되게 한다.
이때, 상기 중공관체(132)의 양측부 외주면에는 제1 LM가이드(148)를 설치하여 상기 워엄기어(144)와 제2래크기어(142)에 의해 왕복 이동되는 중공관체(132)를 안내할 수 있게 한다.
이와 같은 제2구동부(140)는 상기 제3모터(146)에 의해 워엄기어(144)가 회전하면 상기 워엄기어(144)에 맞물려 있는 제2래크기어(142)가 작동되어 상기 중공관체(132)를 왕복 이동시키게 된다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는 제3구동부(150)를 구비하고 있다. 이 제3구동부(150)는 상기 가공부(130)를 상하 방향으로 승강시킬 수 있게 한 것이다.
이러한 제3구동부(150)는 도 10에 나타낸 바와 같이 상기 헤드 프레임(116)에 수직하게 볼 스크류(152)를 설치하여 상기 중공관체(132)가 볼 스크류(152)에 의해 승강되게 한다.
이때, 상기 볼 스크류(152)는 제4모터(154)에 의해 회전되며, 상기 제4모터(154)에 의해 회전하는 볼 스크류(152)에 의해 상기 중공관체(132)를 승강시킬 수 있게 한다.
또한, 상기 볼 스크류(152)의 회전에 의해 승강되는 상기 중공관체(132)를 안내할 수 있게 상기 헤드 프레임(116)에는 제2 LM가이드(156)가 설치된다.
이와 같은 제3구동부(150)는 상기 제4모터(154)에 의해 볼 스크류(152)가 제자리 회전하면서 상기 중공관체(132)를 승강시키게 된다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는 제어부(미도시)를 구비할 수 있다. 이러한 제어부는 상기 제1~제3구동부(120,140,150)와 상기 가공부(130)에 구비되는 제1~제4모터(124,126,146,154)를 제어하기 위한 컨트롤러이다. 따라서, 제어부에 의해 모터를 정밀하게 제어하여 상기 가공휠(138)이 피가공물에 정확하게 위치되게 함과 아울러 피가공물의 표면을 정밀하게 가공할 수 있다.
이와 같은 제어부에 의해 제어되는 상기 제1~제4모터는 서보 모터를 이용함이 좋으나, 일반 모터를 이용할 수도 있다. 또한, 상기 모터에는 감속기를 설치하여 더욱 정밀한 제어를 가능하게 함이 좋다.
본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는, 먼저 각종 가공 소재(피가공물)를 테이블(112) 위에 안착하고, 그 소재의 형상 두께에 따라 제어부에 필요한 데이터를 입력한다.
이와 같이 입력한 데이터에 의해 상기 제1~제4모터가 구동되어 상기 가공부(130)의 가공휠(138)이 소정 위치에 정확하게 위치된다. 즉, 상기 중공관체(132)가 상하좌우로 이동함과 아울러 상기 헤드 프레임(116)이 이동되면서 상기 테이블(112) 위에 안착된 소재의 길이에 정확하게 맞추어 가공을 진행한다.
이때, 본 발명의 상기 가공휠(138)의 선택에 따라 피가공물의 표면을 다양한 형태로 가공할 수 있다. 또한, 상기 가공휠(138)로 피가공물의 표면을 가공할 때 소재(피가공물)의 굴곡으로 인한 높이가 다를 수 있는데, 본 발명에서는 제어부에 의해 제1~제4모터를 정밀하게 제어할 있기 때문에 소재에 맞게 정밀하게 소재의 굴곡을 맞추어 가면서 가공을 가능하게 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는, 주로 스테인레스판, 각파이프, 평철 등의 표면을 가공 및 연마할 수 있다. 즉, 피가공물의 표면에 헤어라인 가공을 하거나 폴리싱 가공에 의한 피가공물의 표면 광택 등에 탁월한 성능이 있다.
특히, 본 발명에 따른 피가공물의 표면 가공장치는 상기 테이블의 양측으로 각각 헤드 프레임을 설치하여 하나의 테이블에서 동시에 작업을 할 수 있게 하거나, 혹은 개별적으로 서로 다른 작업을 할 수 있게 하여 생산량을 2배 이상 높일 수 있다.
110 - 본체 112 - 테이블
114 - 사이드 베드 116 - 헤드 프레임
120 - 제1구동부 122 - 드라이브 샤프트
124 - 제1모터 126 - 구동기어
128 - 제1래크기어 130 - 가공부
132 - 중공관체 134 - 스핀들
136 - 제2모터 138 - 가공휠
139 - 커버 140 - 제2구동부
142 - 제2래크기어 144 - 워엄기어
146 - 제3모터 148 - 제1 LM가이드
150 - 제3구동부 152 - 볼 스크류
154 - 제4모터 156 - 제2 LM가이드

Claims (3)

  1. 피가공물을 안착시킬 수 있는 테이블과 상기 테이블의 일측에 설치된 사이드 베드와 상기 사이드 베드에 설치된 LM 가이드 레일을 타고 상기 테이블에 안착되는 피가공물의 길이 방향을 따라 왕복 이동하는 헤드 프레임으로 이루어진 본체;
    상기 본체에 구비되는 헤드 프레임이 사이드 베드에 설치된 LM 가이드 레일을 타고 왕복 이동되게 하는 구동력을 제공할 수 있게 상기 헤드 프레임에 설치된 드라이브 샤프트와 상기 드라이브 샤프트를 회전시키기 위한 제1모터와 상기 제1모터에 의해 회전하는 드라이브 샤프트의 단부에 설치된 구동기어와 상기 구동기어에 맞물리도록 상기 테이블의 측벽에 설치된 제1래크기어로 이루어진 제1구동부;
    상기 제1구동부에 의해 왕복 이동되는 헤드 프레임에 설치된 중공관체와 상기 중공관체의 내부에 설치되어 상기 테이블에 안착되는 피가공물의 표면을 가공할 수 있게 회전하는 스핀들과 상기 스핀들을 회전시키기 위한 제2모터와 상기 제2모터에 의해 회전하는 스핀들의 단부에 설치되어 피가공물의 표면을 가공할 수 있게 한 가공휠(tool)로 이루어진 가공부;
    상기 가공부를 스핀들의 축 방향으로 왕복 이동시킬 수 있게 상기 중공관체가 왕복 이동되도록 상기 중공관체의 외주면에 설치한 제2래크기어와 상기 제2래크기어에 맞물려 회전하는 워엄기어와 상기 워엄기어를 구동시키기 위한 제3모터와 상기 제3모터에 의해 왕복 이동되는 중공관체를 안내할 수 있게 상기 중공관체의 양측부에 설치한 제1 LM가이드로 이루어진 제2구동부; 및
    상기 제2구동부에 의해 스핀들의 축 방향으로 왕복 이동하는 중공관체를 상하 방향으로 승강시킬 수 있게 상기 헤드 프레임에 설치한 볼 스크류와 상기 볼 스크류를 회전시킬 수 있는 제4모터와 상기 제4모터에 의해 승강되는 중공관체를 안내할 수 있게 상기 헤드 프레임에 설치한 제2 LM가이드로 이루어진 제3구동부를 포함하는 피가공물의 표면 가공장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중공관체의 단부에는 가공휠에 인접하게 커버가 설치됨을 특징으로 하는 피가공물의 표면 가공장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피가공물은 스테인레스 판, 각파이프, 평철 및 일반 철판 중 어느 하나로 이루어짐과 아울러 상기 가공휠은 피가공물의 표면을 그라인딩 페이퍼 가공(Grinding Paper), 헤어라인 형성가공(Hair Line), 폴리싱 가공할 수 있는 가공툴(tool)로 이루어져, 피가공물의 표면을 헤어라인, 광택 및 연마할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 가공장치.
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