KR101461795B1 - 타워형 3차원 곡면 연마기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타워형 3차원 곡면 연마기에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 타워형 3차원 곡면 연마기는, 대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 화면창 부분에 설치되는 글래스 및 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드와 같은 보석류의 가공물을 설정된 2차원적인 평면형태를 비롯해 3차원적인 곡면형태로 세공 연마할 수 있도록 베이스판 상단의 양측으로 이격 설치된 가이드프레임과; 상기 가이드프레임의 상측에 상,하로 이격 설치된 상,하부지지판과; 상기 가이드프레임의 각 하단에 설치되는 승강모터 구동에 의한 하단테이블의 승강작용, 좌우이송모터 구동과 연동되는 회동링크작용을 통한 중단테이블의 좌우이송작용, 전후이송모터 구동에 의한 상단테이블의 전후이송작용이 복합적으로 이루어지는 3축구동테이블로 이루어진 3차원 곡면 연마기에 대하여, 상기 상,하부지지판에 다수의 연마광팁이 등간격을 형성하면서 다수의 가공물과 각기 대응되게 1열 또는 2열로 배열 설치됨과 아울러 상기 각 연마광팁과 개별적으로 연결된 각 스플라인축과 모터가 타이밍벨트를 통해 상호 치합 연결되어 상기 모터 구동에 의한 연마광팁이 회전하면서 3축구동테이블 상단에 위치된 다수의 가공물지그홀더에 고정되어진 각 가공물을 세공 연마하는 세공연마수단을 더 구비하며, 상기 연마광팁에 대한 제1실시예는 상,하부지지판 사이에 설치되는 탄성지지판에 의해 상기 연마광팁의 상부가 지지되는 상태로 설치되며, 전체형상이 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상기 연마광팁의 상단에는 스플라인축의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈이 형성되고, 상기 연마광팁의 하단 저면에는 외측 원둘레면에 볼트 체결을 위한 플랜지가 구비하면서 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그 사이에 광팁머리부를 갖는 원형 또는 사각형상의 다수 광팁부재가 등간격으로 배열되면서 상기 하부광팁지그를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행하였던 종래 방식에 비해 CNC 형태의 다축 자동화 구조로 이루어진 3차원 곡면 연마기에 의한 다수의 가공물을 한 번에 동일조건의 세공 연마작업이 가능하기 때문에 이에 따른 작업시간을 단축시킴과 아울러, 상기와 같이 여러 개의 가공물을 한 번에 작업함에 따라 이에 대한 작업속도 및 작업효율을 비롯해 제품에 대한 정밀도 및 제품의 생산량 역시 향상시킬 수 있고, 또한 다축의 면압조정장치를 통해 연마광팁으로부터 가공물에 작용되는 면압이 균일하게 작용되기 때문에 각 가공물의 표면 광택이 일정해짐은 물론, 상기 각 가공물 표면의 평탄도 및 표면 조도 역시 향상시킬 수 있음과 아울러, 종래 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행함으로 인한 역스크레치 발생 역시 방지할 수 있으며, 더욱이 상기한 3차원 곡면 연마기에 적용되는 연마광팁이 연마광팁홀더의 하단 저면에 다수 광팁부재가 여러 형태로 배열된 광팁지그를 볼트 체결하여 가공물의 세공 연마 시엔 광팁부재가 탄성지지판을 가압하면서 압입되고, 세공 연마 종료 시엔 탄성지지판의 탄성력을 통해 광팁부재가 원위치로 복원되는 구조로 이루어짐에 따라 3D 형상을 갖는 가공물 즉, 제품의 내,외측면을 따라 항상 면접촉이 이루어지면서 원활한 세공 연마작업이 이루어짐과 함께 이로 인한 가공물의 최종적인 폴리싱 시간 역시 단축시킬 수 있으며, 특히 제품의 세공 연마작업 시에 발생될 수 있는 진동 및 소음을 최소화시킬 수 있음은 물론, 장시간 사용이나 충격에 의한 광팁부재의 마모 또는 파손 시에 해당 광팁부재만을 교체하여 연속적으로 사용할 수 있는 등 상기 광팁부재를 비롯해 상기 광팁부재를 포함한 연마광팁에 대한 유지보수 역시 간편해지는 등의 탁월한 효과가 있다.

Description

타워형 3차원 곡면 연마기{The surface polishing machine for three-dimensions tower type}

본 발명은 곡면 연마기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 화면창 부분에 설치되는 글래스(Glass)를 비롯해 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드 등과 같은 보석류를 설정된 2차원적인 평면이나 또는 3차원적인 곡면형태로 세공하는 연마기에 대하여, 글래스 및 보석류 등 다수의 가공물과 각기 대응되어 모터 구동에 의해 상기 가공물을 세공 연마하는 다수의 연마광팁 및 이와 개별 연결된 스플라인축과 모터가 타이밍벨트를 통해 상호 치합 연결되고, 가공물에 대한 연마광팁의 면압력을 조절하기 위해 상기 각 스플라인축의 상단에 역시 개별적으로 면압조정장치를 축결합하여 연마광팁이 가공물을 균일한 압력으로 가압하면서 세공 연마토록 구성함으로써, 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행하였던 종래 방식에 비해 CNC 형태의 다축 자동화 구조로 이루어진 3차원 곡면 연마기에 의한 다수의 가공물을 한 번에 동일조건의 세공 연마작업이 가능하기 때문에 이에 따른 작업시간을 단축시킴과 아울러, 상기와 같이 여러 개의 가공물을 한 번에 작업함에 따라 이에 대한 작업속도 및 작업효율을 비롯해 제품에 대한 정밀도 및 제품의 생산량 역시 향상시킬 수 있고, 또한 다축의 면압조정장치를 통해 연마광팁으로부터 가공물에 작용되는 면압이 균일하게 작용되기 때문에 각 가공물의 표면 광택이 일정해짐은 물론, 상기 각 가공물 표면의 평탄도 및 표면 조도 역시 향상시킬 수 있음과 아울러, 종래 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행함으로 인한 역스크레치 발생 역시 방지할 수 있으며, 더욱이 상기한 3차원 곡면 연마기에 적용되는 연마광팁에 대하여 연마광팁홀더의 하단 저면에 다수 광팁부재가 여러 형태로 배열된 광팁지그를 볼트 체결하여 가공물의 세공 연마 시엔 광팁부재가 탄성지지판을 가압하면서 압입되고, 세공 연마 종료 시엔 탄성지지판의 탄성력을 통해 광팁부재가 원위치로 복원되는 구조로 이루어짐에 따라 3D 형상을 갖는 가공물 즉, 제품의 내,외측면을 따라 항상 면접촉이 이루어지면서 원활한 세공 연마작업이 이루어짐과 함께 이로 인한 가공물의 최종적인 폴리싱 시간 역시 단축시킬 수 있으며, 특히 제품의 세공 연마작업 시에 발생될 수 있는 진동 및 소음을 최소화시킬 수 있음은 물론, 장시간 사용이나 충격에 의한 광팁부재의 마모 또는 파손 시에 해당 광팁부재만을 교체하여 연속적으로 사용할 수 있는 등 상기 광팁부재를 비롯해 상기 광팁부재를 포함한 연마광팁에 대한 유지보수 역시 간편해지도록 한 타워형 3차원 곡면 연마기에 관한 것이다.

일반적으로, 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드 등을 포함하는 천연보석류나 인공보석류를 세공 연마하기 위한 장치로서 여러 보석세공장치가 많이 사용되고 있으며, 이러한 보석세공장치로서 본 출원인 역시 선출원하여 2010년 01월 27일자로 특허 등록된 보석세공장치(특허등록번호 제0940278호)를 제안한 바 있다.

상기한 종래 보석세공장치의 특징적 구성을 살펴보면, 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임 상단에 회전축을 통해 모터와 연결된 상태로 회전 가능하게 설치됨과 아울러 설정된 형태로 보석 세공을 이루는 연마휠과; 세공을 위한 보석이 파지된 상태로 접착 고정되며, 일측에 사다리꼴 형태의 결착부가 구비된 보석홀더와; 지지브라켓을 통해 연마휠의 상단에 복열로 위치 고정되며, 상기 연마휠과 대응되도록 보석홀더를 결착 고정하는 홀더고정바 및 홀더고정수단과; 상기 홀더고정바의 일단에 설치 고정되며, 보석의 세공부위 중 크라운(crown)이나 파빌리온(pavilion), 거들(girdle)부위의 세공을 위해 모터 구동에 따라 홀더고정바를 하방(下方)으로 회동시키는 홀더경사조절수단과; 상기 홀더고정바의 타단에 회전 가능하게 설치되며, 보석의 세공부위 중 크라운(crown)이나 파빌리온(pavilion), 거들(girdle) 부위에 세공면 형성을 위해 모터 구동에 따라 회전하면서 보석을 파지한 보석홀더의 각 스핀들을 회전시키는 홀더스핀들회전부와; 상기 보석홀더에 접착 고정된 보석의 세공을 위한 초기 셋팅 및 세공작업에 따라 홀더고정바를 승하강시키는 홀더승강수단과; 상기 연마휠, 홀더승강수단, 홀더경사조절수단 및 홀더스핀들회전부와 연결된 모터 구동을 제어하는 제어부로 구성됨과 아울러, 상기 연마휠에 대해 보석 세공의 전(全) 공정에 해당하는 4개 이상의 연마휠로 각기 구분하여 회전축을 통해 각 모터와 연결된 상태로 하나의 베이스 프레임 상에 각각 설치되고, 양단에 설치된 좌우작동판이송수단에 의해 상기 연마휠로부터 보석홀더가 좌우 슬라이드 이송되면서 상기 보석홀더에 접착 고정된 보석을 설정된 형태로 세공토록 하는 좌우작동판이 상기 연마휠 전체를 내삽하는 상태로 홀더고정바의 양단측에 형성된 지지브라켓의 하단에 결착 고정된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 종래 보석세공장치의 경우 회전하는 연마면에 일정한 힘으로 가압하여 보석 둘레에 여러 파셋면(facet)을 형성하는 평면연마가공만 이루어질 뿐, 3차원 형상의 곡면연마가공에 대해서는 종래 보석세공장치를 이용한 연마작업이 매우 어렵고 불편함은 물론, 평면연마가공에 맞춰 제작된 종래 보석세공장치로서는 3차원 형상의 곡면연마작업 자체가 실현 불가능하다 할 것이며, 따라서 보석류에 대한 3차원 형상의 곡면연마작업은 먼저 보석세공장치를 이용하여 보석류의 외형을 1차적으로 연마작업을 실행한 다음, 상기 보석세공장치를 통해 1차 연마작업된 보석류를 오로지 숙련된 작업자가 수동으로 3차원 형상의 곡면연마작업을 수행해야 하는 등 상기 보석류에 대한 3차원 형상의 곡면연마작업이 매우 번거롭고 불편한 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 보석류에 대한 3차원 형상의 곡면연마작업이 매우 번거롭고 불편하기 때문에 전체적인 연마작업에 따른 작업시간 및 작업공정이 오래 걸릴 뿐만 아니라 이로 인한 경제성의 저하와 아울러, 보석류 제품의 판매단가 역시 고가로서 특정계층만이 이용할 수밖에 없는 등 상기와 같은 고가의 보석류를 서민들이 구입하는데 제한적인 문제점이 있으며, 대량생산에 따른 저가의 보석류 제품을 많은 사람들에게 공급이 이루어질 수 있도록 하는 것이 절대적으로 시급한 실정이라 하겠다.

또한, 휴대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 전면(前面) 화면창 부분에 설치되는 글래스(Glass)의 경우 앞서 보석류를 세공 연마하는 보석세공장치와 마찬가지로, 이 역시 글래스연마장치의 회전하는 연마면에 일정한 힘으로 가압하여 상기 글래스에 대한 평면연마가공만이 이루어질 뿐, 상기 글래스의 일측면이나 양면에 대한 3차원 형상의 곡면연마가공에 대해서는 상기 평면연마가공에 맞춰 제작된 종래 글래스연마장치로 수행하기가 매우 어렵고 불편함과 동시에 3차원 형상의 곡면연마작업 자체가 실현 불가능하다 할 것이며, 더욱이 상기 글래스에 대한 3차원 형상의 곡면연마작업을 수행하기 위해서는 이 또한 먼저 글래스연마장치를 이용하여 글래스의 양면을 1차적으로 연마작업을 실행한 다음, 상기 글래스연마장치를 통해 1차 연마작업된 글래스의 일측면이나 양면을 오로지 숙련된 작업자가 수동으로 3차원 형상의 곡면연마작업을 수행해야 하는 등 상기 글래스에 대한 3차원 형상의 곡면연마작업을 수행하는데 대한 작업시간 및 작업공정이 오래 걸릴 뿐만 아니라 이로 인한 경제성의 저하와 함께 상기 글래스의 판매단가 역시 고가로서 휴대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 판매단가에 적용되는 등의 문제점을 가지고 있다 하겠다.

이와 더불어, 상기와 같이 작업자가 손으로 가압하면서 글래스 즉, 가공물의 연마작업을 수동으로 수행함에 따라 제품에 대한 정밀도 및 생산량이 크게 저하될 뿐만 아니라, 작업자의 손에 의해 가공물에 작용되는 면압이 균일하지 못하기 때문에 이에 따른 가공물의 표면이 울퉁불퉁해지는 등 생산된 여러 개의 가공물 광택이 모두 일정하지 못함은 물론, 각 가공물 표면의 평탄도 및 표면 조도 역시 불균일한 문제점도 있었다.

그리고, 상기와 같이 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행할 경우 오랜 시간 작업 시 과도한 힘의 유지로 팔에 통증이 발생하면서 균일한 힘을 주지 못하는 단점과 아울러, 상기한 팔의 통증으로 인해 가공물이 흔들리면서 오히려 상기 가공물의 표면에 역스크레치가 발생하게 되는 등의 문제점도 있었다.

따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 방법으로 다축의 면압조정장치가 구비된 곡면 연마기의 개발이 절대적으로 시급한 실정이라 하겠다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 휴대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 화면창 부분에 설치되는 글래스 및 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드 등의 보석류를 설정된 2차원적인 평면형태나 또는 3차원적인 곡면형태로 세공할 수 있는 연마기를 구성함에 있어, 글래스 및 보석류 등 다수의 가공물과 각기 대응되어 모터 구동에 의해 상기 가공물을 세공 연마하는 다수의 연마광팁 및 이와 개별 연결된 스플라인축과 모터가 타이밍벨트를 통해 상호 치합 연결되고, 가공물에 대한 연마광팁의 면압력을 조절하기 위해 상기 각 스플라인축의 상단에 역시 개별적으로 면압조정장치를 축결합하여 연마광팁이 가공물을 균일한 압력으로 가압하면서 세공 연마토록 구성함에 따라 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행하였던 종래 방식에 비해 CNC 형태의 다축 자동화 구조로 이루어진 3차원 곡면 연마기에 의한 다수의 가공물을 한 번에 동일조건의 세공 연마작업이 가능하기 때문에 이에 따른 작업시간을 단축시킴과 아울러, 상기와 같이 여러 개의 가공물을 한 번에 작업함에 따라 이에 대한 작업속도 및 작업효율을 비롯해 제품에 대한 정밀도 및 제품의 생산량 역시 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 경우 상기와 같이 구성된 3차원 곡면 연마기 중 다축의 면압조정장치를 통해 연마광팁으로부터 가공물에 작용되는 면압이 균일하게 작용되기 때문에 각 가공물의 표면 광택이 일정해짐은 물론, 상기 각 가공물 표면의 평탄도 및 표면 조도 역시 향상시킬 수 있음과 아울러, 종래 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행함으로 인한 역스크레치 발생 역시 방지할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 경우 상기한 3차원 곡면 연마기에 적용되는 연마광팁에 대하여 원통이나 사각바 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통 구조로 이루어진 연마광팁홀더의 하단 저면에 다수 광팁부재가 여러 형태로 배열된 광팁지그를 볼트 체결하여 가공물의 세공 연마 시엔 광팁부재가 탄성지지판을 가압하면서 압입되고, 세공 연마 종료 시엔 탄성지지판의 탄성력을 통해 광팁부재가 원위치로 복원되는 구조로 이루어짐에 따라 3D 형상을 갖는 가공물 즉, 제품의 내,외측면을 따라 항상 면접촉이 이루어지면서 원활한 세공 연마작업이 이루어짐과 함께 이로 인한 가공물의 최종적인 폴리싱 시간 역시 단축시킬 수 있으며, 특히 제품의 세공 연마작업 시에 발생될 수 있는 진동 및 소음을 최소화시킬 수 있음은 물론, 장시간 사용이나 충격에 의한 광팁부재의 마모 또는 파손 시에 해당 광팁부재만을 교체하여 연속적으로 사용할 수 있는 등 상기 광팁부재를 비롯해 상기 광팁부재를 포함한 연마광팁에 대한 유지보수 역시 간편해지도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 타워형 3차원 곡면 연마기는, 휴대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 화면창 부분에 설치되는 글래스 및 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드와 같은 보석류의 가공물을 설정된 2차원적인 평면형태를 비롯해 3차원적인 곡면형태로 세공 연마할 수 있도록 베이스판 상단의 양측으로 이격 설치된 가이드프레임과; 상기 가이드프레임의 상측에 상,하로 이격 설치된 상,하부지지판과; 상기 가이드프레임의 각 하단에 설치된 승강모터의 구동에 따른 볼스크류의 나사이송력을 통해 상기 볼스크류와 나사 결합된 너트부재와 함께 하단테이블이 승하강하는 승강작용과, 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 회동링크에 의해 좌우이송모터와 연결된 중단테이블이 상기 좌우이송모터의 구동에 의한 회동링크의 링크작용을 통해 하단테이블로부터 좌우로 직선이송되는 좌우이송작용과, 너트부재와 나선 결합된 볼스크류에 의해 전후이송모터와 연결된 상단테이블이 상기 전후이송모터의 구동에 따른 볼스크류의 나사이송력을 통해 너트부재와 함께 중단테이블로부터 전후로 직선이송되는 전후이송작용이 복합적으로 이루어지는 3축구동테이블로 이루어진 3차원 곡면 연마기에 대하여, 상기 상,하부지지판에 다수의 연마광팁이 등간격을 형성하면서 다수의 가공물과 각기 대응되게 1열 또는 2열로 배열 설치됨과 아울러 상기 각 연마광팁과 개별적으로 연결된 각 스플라인축과 모터가 타이밍벨트를 통해 상호 치합 연결되어 상기 모터 구동에 의한 연마광팁이 회전하면서 3축구동테이블 상단에 위치된 다수의 가공물지그홀더에 고정되어진 각 가공물을 세공 연마하는 세공연마수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연마광팁에 대한 제1실시예는 상,하부지지판 사이에 설치되는 탄성지지판에 의해 상기 연마광팁의 상부가 지지되는 상태로 설치되며, 전체형상이 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상기 연마광팁의 상단에는 스플라인축의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈이 형성되고, 상기 연마광팁의 하단 저면에는 외측 원둘레면에 볼트 체결을 위한 플랜지가 구비하면서 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그 사이에 광팁머리부를 갖는 원형 또는 사각형상의 다수 광팁부재가 등간격으로 배열되면서 상기 하부광팁지그를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연마광팁에 대한 제2실시예는 상,하부지지판 사이에 설치되는 탄성지지판에 의해 상기 연마광팁의 상부가 지지되는 상태로 설치되며, 전체형상이 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상기 연마광팁의 상단에는 스플라인축의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈이 형성되고, 상기 연마광팁의 하단 저면에는 내측으로부터 외측으로 링형상의 다수 광팁부재가 등간격으로 배열된 구조로 이루어진 광팁지그가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 연마광팁의 제3실시예는 상,하부지지판 사이에 설치되는 탄성지지판에 의해 상기 연마광팁의 상부가 지지되는 상태로 설치되며, 전체형상이 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상기 연마광팁의 상단에는 스플라인축의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈이 형성되고, 상기 연마광팁의 하단 저면에는 부채꼴형상이나 쐐기형상의 다수 광팁부재가 방사형으로 이격 배열된 구조로 이루어진 광팁지그가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 연마광팁의 제4실시예는 상,하부지지판 사이에 설치되는 탄성지지판에 의해 상기 연마광팁의 상부가 지지되는 상태로 설치되며, 전체형상이 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상기 연마광팁의 상단에는 스플라인축의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈이 형성되고, 상기 연마광팁의 하단 저면에는 원형형상의 다수 광팁부재가 원둘레를 따라 스파이럴 형태로 이격 배열된 구조로 이루어진 광팁지그가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행하였던 종래 방식에 비해 CNC 형태의 다축 자동화 구조로 이루어진 3차원 곡면 연마기에 의한 다수의 가공물을 한 번에 동일조건의 세공 연마작업이 가능하기 때문에 이에 따른 작업시간을 단축시킴과 아울러, 상기와 같이 여러 개의 가공물을 한 번에 작업함에 따라 이에 대한 작업속도 및 작업효율을 비롯해 제품에 대한 정밀도 및 제품의 생산량 역시 향상시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

또한, 상기한 3차원 곡면 연마기 중 다축의 면압조정장치를 통해 연마광팁으로부터 가공물에 작용되는 면압이 균일하게 작용되기 때문에 각 가공물의 표면 광택이 일정해짐은 물론, 상기 각 가공물 표면의 평탄도 및 표면 조도 역시 향상시킬 수 있음과 아울러, 종래 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행함으로 인한 역스크레치 발생 역시 방지할 수 있는 등의 효과도 있다.

그리고, 상기한 3차원 곡면 연마기에 적용되는 연마광팁에 대하여 원통이나 사각바 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통 구조로 이루어진 연마광팁홀더의 하단 저면에 다수 광팁부재가 여러 형태로 배열된 광팁지그를 볼트 체결하여 가공물의 세공 연마 시엔 광팁부재가 탄성지지판을 가압하면서 압입되고, 세공 연마 종료 시엔 탄성지지판의 탄성력을 통해 광팁부재가 원위치로 복원되는 구조로 이루어짐에 따라 3D 형상을 갖는 가공물 즉, 제품의 내,외측면을 따라 항상 면접촉이 이루어지면서 원활한 세공 연마작업이 이루어짐과 함께 이로 인한 가공물의 최종적인 폴리싱 시간 역시 단축시킬 수 있으며, 특히 제품의 세공 연마작업 시에 발생될 수 있는 진동 및 소음을 최소화시킬 수 있음은 물론, 장시간 사용이나 충격에 의한 광팁부재의 마모 또는 파손 시에 해당 광팁부재만을 교체하여 연속적으로 사용할 수 있는 등 상기 광팁부재를 비롯해 상기 광팁부재를 포함한 연마광팁에 대한 유지보수 역시 간편해지는 효과 등도 있다.

도 1은 본 발명의 곡면 연마기를 개략적으로 나타낸 전방 사시도.
도 2는 본 발명의 곡면 연마기를 개략적으로 나타낸 후방 사시도.
도 3은 본 발명의 곡면 연마기에 대한 측면도 및 A-A 단면도.
도 4는 본 발명의 곡면 연마기에 대한 정면도 및 B-B 단면도.
도 5는 본 발명의 곡면 연마기 중 3축구동테이블과 각 모터의 연결 상태도 및 세부 상세도.
도 6은 본 발명의 곡면 연마기 중 세공연마수단의 분해도 및 세부 상세도.
도 7a는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제1실시예도.
도 7b는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제2실시예도.
도 7c는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제3실시예도.
도 7d는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제4실시예도.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 곡면 연마기에 대한 전체적인 작동과정 중 세공연마수단의 작동상태 및 세공연마작업이 완료된 가공물.

본 발명의 타워형 3차원 곡면 연마기(이하, 3차원 곡면 연마기라 함)를 첨부된 도면과 대비하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 곡면 연마기를 개략적으로 나타낸 전방 사시도이고, 도 2는 본 발명의 곡면 연마기를 개략적으로 나타낸 후방 사시도이며, 도 3은 본 발명의 곡면 연마기에 대한 측면도 및 A-A 단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 곡면 연마기에 대한 정면도 및 B-B 단면도를 나타낸 것이다.

또한, 도 5는 본 발명의 곡면 연마기 중 3축구동테이블과 각 모터의 연결 상태도 및 세부 상세도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 곡면 연마기 중 세공연마수단의 분해도 및 세부 상세도를 나타낸 것이다.

이와 아울러, 도 7a는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제1실시예도를 나타낸 것이고, 도 7b는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제2실시예도를 나타낸 것이며, 도 7c는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제3실시예도를 나타낸 것이고, 도 7d는 본 발명의 세공연마수단 중 연마광팁의 제4실시예도를 나타낸 것이다.

본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)는, 휴대폰, 태블릿PC, 각종 HPC의 전면(前面) 화면창 부분에 설치되는 글래스(Glass) 및 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드 등과 같은 보석류를 3축구동테이블(30)의 상하, 좌우, 전후이송에 따른 가공물지그홀더(70)의 3축 이송작용과 함께 일방향 또는 양방향 회전에 의한 인덱스작용을 통해 설정된 2차원적인 평면형태 뿐만 아니라 3차원적인 곡면형태로도 세공 연마가 가능한 한 연마장치로서, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 베이스판(5)의 상단 좌우 양측으로 이격 설치된 가이드프레임(10a,10b)과; 상기 가이드프레임(10a,10b)의 상측에 상,하로 이격 설치된 상,하부지지판(12a,12b)과; 상기 상,하부지지판(12a,12b)에 다수의 연마광팁(71a-71d)이 등간격을 형성하면서 다수의 가공물(G)과 각기 대응되게 1열 또는 2열로 배열 설치되며, 상기 각 연마광팁(71a-71d)과 개별적으로 연결된 각 스플라인축(19)과 모터(16)가 타이밍벨트(18)를 통해 상호 치합 연결되어 상기 모터(16) 구동에 의한 연마광팁(71a-71d)이 회전하면서 3축구동테이블(30) 상단에 위치된 다수의 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 각 가공물(G)을 세공 연마하는 세공연마수단(15)과; 상기 가이드프레임(10a,10b)의 각 하단에 설치된 승강모터(32)의 구동에 따른 볼스크류(33)의 나사이송력을 통해 너트부재(34)와 함께 하단테이블(31)이 승하강하는 승강작용과, 회동링크(44)에 의해 좌우이송모터(42)와 연결된 중단테이블(41)이 상기 좌우이송모터(42)의 구동에 의한 회동링크(44)의 링크작용을 통해 하단테이블(31)로부터 좌우로 직선이송되는 좌우이송작용과, 상호 나선 결합된 너트부재(54)와 볼스크류(53)에 의해 전후이송모터(52)와 연결된 상단테이블(51)이 상기 전후이송모터(52)의 구동에 따른 볼스크류(53)의 나사이송력을 통해 너트부재(54)와 함께 중단테이블(41)로부터 전후로 직선이송되는 전후이송작용이 복합적으로 이루어지는 3축구동테이블(30)을 포함하여 구성되어 있다.

또한, 상기 각 스플라인축(19)의 상단에는 각 가공물(G)에 대한 연마광팁(71a-71d)의 면압력이 상호 균일하게 작용될 수 있도록 하기 위하여 개별적으로 각각의 면압조정장치(26)가 더 구비되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1) 중 베이스판(5), 가이드프레임(10a,10b), 상,하부지지판(12a,12b), 면압조정장치(26), 3축구동테이블(30)의 경우 본 출원인이 2012년 04월 03일자로 선출원한 "곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)"의 구성요소 중 베이스판, 가이드프레임, 상,하부지지판, 면압조정장치, 3축구동테이블과 각각 동일한 구성 및 작동과정으로 이루어져 있기 때문에 이에 따른 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)에 적용된 베이스판(5), 가이드프레임(10a,10b), 상,하부지지판(12a,12b), 면압조정장치(26), 3축구동테이블(30)의 상세한 설명에 대해서는 본 출원인에 의해 선출원된 곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)에 적용된 베이스판, 가이드프레임, 상,하부지지판, 면압조정장치, 3축구동테이블의 상세한 설명으로 대신하기로 하며, 이하에서는 베이스판(5), 가이드프레임(10a,10b), 상,하부지지판(12a,12b), 면압조정장치(26), 3축구동테이블(30)을 제외한 나머지 구성 즉, 3차원 곡면 연마기(1) 중 본 발명에 해당하는 세공연마수단(15)에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.

도면에 도시된 미설명 부호 "35, 46, 58"은 2개의 가이드프레임(10a,10b) 중 각 일측면 양측단과, 하단테이블(31) 상단의 좌우 양측단, 및 중단테이블(41) 상단의 전후 양측단에 각각 설치된 가이드레일(35,46,58)을 각각 나타낸 것이고, 미 설명 부호 "36, 47, 59"는 상기 각 가이드레일(35,46,58)과 대응 결합되어 각 테이블(31,41,51)의 슬라이드 이송이 원활하게 이루어지도록 하단테이블(31)의 양측단과, 중단테이블(41) 하단의 좌우 양측단, 및 상단테이블(51) 하단의 전후 양측단에 각각 설치된 슬라이드부재(36,47,59)를 각각 나타낸 것이며, 또 다른 미 설명 부호 "43, 45"는 좌우이송모터(42)의 회전축부(43), 및 상기 회전축부(43)와 힌지 연결된 회동링크(44)의 일단과 힌지 결합되어 상기 좌우이송모터(42)의 구동에 의한 회전운동을 회동링크(44)를 통해 직선운동으로 변환되도록 하기 위한 연결브라켓(45)을 각각 나타낸 것이다.

이와 더불어, 또 다른 미설명 부호 "61, 62, 63"은 상단테이블(51)의 저면 일측과, 상기 중단테이블(41)의 후측단 양측, 및 상기 중단테이블(41)의 후측단 중앙에 설치되어 승강모터(32), 좌우이송모터(42) 및 전후이송모터(52)의 구동에 의한 하단테이블(31)의 상하이송과, 상기 중단테이블(41)의 좌우이송과, 상기 상단테이블(51)의 전후이송을 감지하기 위한 승강감지센서(61), 좌우이송감지센서(62), 및 전후이송감지센서(63)를 각각 나타낸 것이며, 이와 같이 미설명 부호의 구성요소들 역시 본 출원인이 선출원한 곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)의 구성요소에 포함됨을 미리 밝혀둔다.

앞서 밝힌 바와 같이, 본 발명의 곡면 연마기(1) 중 상기 세공연마수단(15)의 경우 상,하부지지판(12a,12b)에 다수의 연마광팁(71a-71d)이 등간격을 형성하면서 다수의 가공물(G)과 각기 대응되게 1열 또는 2열로 배열 설치되어 상기 각 연마광팁(71a-71d)과 개별적으로 연결된 각 스플라인축(19)과 모터(16)가 타이밍벨트(18)를 통해 상호 치합 연결되어 상기 모터(16) 구동에 의한 연마광팁(71a-71d)이 회전하면서 3축구동테이블(30) 상단에 위치된 다수의 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 각 가공물(G)을 세공 연마하는 구성요소로서, 도 6에 도시한 바와 같이 다수의 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 각 가공물(G)에 각기 대응되게 위치된 연마광팁(71a-71d)과; 상기 연마광팁(71a-71d) 상단 중앙에 각기 개별적으로 연결된 스플라인축(19)과; 상기 상,하부지지판(12a,12b)에 각각 고정되며, 스플라인축(19)의 양단을 지지하면서 모터(16) 구동에 의한 연마광팁(71a-71d)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 베어링(23)과; 상기 스플라인축(19)과 이웃하게 상,하부지지판(12a,12b) 사이에 설치되며, 각각의 스플라인축(19) 중앙의 벨트풀리(21) 및 모터(16)의 구동풀리(17)와 상호 치합 연결되는 타이밍벨트(18)에 대해 텐션을 부여하는 연결풀리롤러(24)와; 상기 타이밍벨트(18)와 치합 연결되는 구동풀리(17)가 상,하부지지판(12a,12b) 사이에 위치된 상태로 상부지지판의 일측단에 설치 고정되는 모터(16)를 포함하여 구성되어 있다. 미 설명 부호 16a는 모터(16)의 회전축에 연결된 상태로 구동풀리(17) 중앙에 결착되어 상기 모터(16) 구동에 의해 일방향 또는 양방향으로 회전되는 상기 구동풀리(17)의 회전속도를 저하시키는 감속기(16a)를 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 세공연마수단(15) 중 상기 연마광팁(71a-71d)의 경우 제1 내지 제4실시예로서, 도 7a 내지 도 7d에 도시한 바와 같이 전체형상이 원통이나 사각바 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통 구조로 이루어짐과 아울러, 상단에 스플라인축(19)의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈(72)이 형성된 연마광팁홀더(25)를 포함하며, 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 설치되는 탄성지지판(73)에 의해 광팁부재(77a-77d)의 상부인 광팁머리부(78)가 지지되는 공통적 구조를 갖는다.

여기서, 제1실시예인 도 7a에 도시된 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 원형 또는 사각형상의 다수 광팁부재(77a)가 등간격으로 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74a)가 더 포함되는 것으로 구성되어 있다.

이때, 상기 제1실시예의 연마광팁(71a)을 이루는 구성요소 중 상기 연마광팁홀더(25)의 경우 합성수지나 철재질로 원형이나 사각형 또는 직경차를 갖는 2단봉 형태로 형성되어 있고, 상기 분할형 광팁지그(74a)의 경우 전술한 연마광팁홀더(25)와 동일재질인 합성수지나 철재질로 형성됨과 아울러 상기 연마광팁홀더(25)의 저면 둘레에 형성된 볼트체결홀(79a)과 대응되도록 외측 원둘레면에 볼트삽입공(79b)이 관통된 플랜지(76)가 등간격으로 형성되어 있으며, 상기 광팁부재(77a)의 경우 에폭시와 연마재인 세륨을 혼합하여 원형 또는 사각형상으로 압축 성형하되, 도 7a와 같이 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부가(78)가 지지된 상태로 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 상기 원형 또는 사각형상으로 압축 성형된 광팁부재(77a)가 등간격으로 이격되게 배열됨과 동시에 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 하향 돌출되게 고정시킨다.

또한, 제2실시예인 도 7b에 도시된 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 링형상의 다수 광팁부재(77b)가 내측에서부터 외측으로 등간격으로 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74b)가 더 포함되는 것으로 구성되어 있다.

이때, 상기 제2실시예의 연마광팁(71b)을 이루는 구성요소 중 상기 연마광팁홀더(25)의 경우 제1실시예와 마찬가지로 합성수지나 철재질로 이루어진 원형이나 사각형 또는 직경차를 갖는 2단봉 형태로 형성되어 있고, 상기 분할형 광팁지그(74b)의 경우 제1실시예와 마찬가지로 합성수지나 철재질로 형성됨과 아울러 상기 연마광팁홀더(25)의 저면 둘레에 형성된 볼트체결홀(79a)과 대응되도록 외측 원둘레에 볼트삽입공(79b)이 관통 형성되어 있으며, 상기 광팁부재(77b)의 경우 에폭시와 연마재인 세륨을 혼합하여 원형링 형태로 압축 성형하되, 도 7b의 (a)에 도시한 바와 같이 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부가(78)가 지지된 상태로 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 원형링 형태로 압축 성형된 광팁부재(77b)가 내측으로부터 외측으로 이격되게 배열됨과 동시에 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 하향 돌출되게 고정시키거나, 또는 도 7b의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 광팁머리부(78)가 형성된 광팁부재(77b)를 4등분의 원호형태로 압축 성형하고 이와 대응되는 상기 광팁지그(74b) 중 하부광팁지그(75b) 역시 4등분된 원호형태의 광팁삽입홀(80)을 형성하여 상기 하부광팁지그(75b)의 광팁삽입홀(80)에 4등분된 광팁부재(77b)를 각각 끼움 결합하여 하향 돌출되게 고정시킬 수도 있음을 미리 밝혀둔다.

그리고, 제3실시예인 도 7c에 도시된 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 부채꼴형상이나 쐐기형상의 다수 광팁부재(77c)가 방사형으로 이격 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74c)가 더 포함되는 것으로 구성되어 있다.

이때, 상기 제3실시예의 연마광팁(71c)을 이루는 구성요소 중 상기 연마광팁홀더(25)의 경우 제1 및 제2실시예와 마찬가지로 합성수지나 철재질로 이루어진 원형이나 사각형 또는 직경차를 갖는 2단봉 형태로 형성되어 있고, 상기 분할형 광팁지그(74c)의 경우 제1 및 제2실시예와 마찬가지로 합성수지나 철재질로 형성됨과 아울러 상기 연마광팁홀더(25)의 저면 둘레에 형성된 볼트체결홀(79a)과 대응되도록 외측 원둘레에 볼트삽입공(79b)이 관통 형성되어 있으며, 상기 광팁부재(77c)의 경우 역시 제2실시예의 연마광팁(71b)에 적용된 광팁부재(77b)와 마찬가지로, 에폭시와 연마재인 세륨을 혼합하여 부채꼴이나 쐐기형상의 형태로 압축 성형하되, 도 7c와 같이 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부가(78)가 지지된 상태로 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 상기 부채꼴이나 쐐기형태로 압축 성형된 광팁부재(77c)가 방사형으로 이격되게 배열됨과 동시에 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 하향 돌출되게 고정시킨다.

마지막으로, 제4실시예인 도 7d에 도시된 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 원형형상의 다수 광팁부재(77d)가 원둘레를 따라 스파이럴 형태로 이격 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74d)가 더 포함되는 것으로 구성되어 있다.

이때, 상기 제4실시예의 연마광팁(71d)을 이루는 구성요소 중 상기 연마광팁홀더(25)의 경우 제1 내지 제3실시예와 마찬가지로 합성수지나 철재질로 이루어진 원형이나 사각형 또는 직경차를 갖는 2단봉 형태로 형성되어 있고, 상기 분할형 광팁지그(74d)의 경우 제1 내지 제3실시예와 마찬가지로 합성수지나 철재질로 형성됨과 아울러 상기 연마광팁홀더(25)의 저면 둘레에 형성된 볼트체결홀(79a)과 대응되도록 외측 원둘레에 볼트삽입공(79b)이 관통 형성되어 있으며, 상기 광팁부재(77d)의 경우 역시 제2실시예의 연마광팁(71b)과 제3실시예의 연마광팁(71c)에 각각 적용된 광팁부재(77b,77c)와 마찬가지로, 에폭시와 연마재인 세륨을 혼합하여 원형형상으로 압축 성형하되, 도 7d와 같이 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부가(78)가 지지된 상태로 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 상기 원형형상으로 압축 성형된 광팁부재(77d)가 스파이럴 형태로 이격되게 배열됨과 동시에 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 하향 돌출되게 고정시킨다.

한편, 본 발명의 3차원 곡면 연마기에 적용된 세공연마수단(15) 중 상기 스플라인축(19)의 경우 중공형태의 원형봉(20) 내에 스플라인봉(22)이 슬라이드 결합되어 상기 원형봉(20)으로부터 스플라인봉(22)이 슬라이드 이송되는 구조 즉, 중앙에 타이밍벨트(18)와 치합 연결되기 위한 벨트풀리(21)가 결합되며, 내주면 측에 스플라인홈(20a)이 형성된 중공의 원형봉(20)과; 상기 원형봉(20) 내의 스플라인홈(20a)에 대응되어 슬라이드 이송 가능하게 결합되도록 외주면 측에 스플라인돌기(22a)가 형성된 스플라인봉(22)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 연결풀리롤러(24)의 경우 타이밍벨트(18)와 치합 연결될 수 있도록 외주면 둘레가 스플라인축(19) 중앙의 벨트풀리(21) 및 모터(16)의 구동풀리(17)와 동일 모양의 풀리형태로 형성됨과 아울러, 상기 상,하부지지판(12a,12b) 사이에서 자유회전 가능하게 축결합되어 있다.

이상의 본 발명에 대한 3차원 곡면 연마기(1)를 상기와 같이 글래스 및 보석류 등 다수의 가공물(G)과 각기 대응되어 모터(16) 구동에 의해 상기 가공물(G)을 세공 연마하는 다수의 연마광팁(71a-71d) 및 이와 개별 연결된 스플라인축(19)과 모터(16)가 타이밍벨트(18)를 통해 상호 치합 연결되는 등 CNC 형태의 다축 자동화 기계로 구성할 경우 종래 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행하였던 종래에 비해 작업시간을 단축시킴과 동시에 여러 개의 가공물(G)을 한 번에 작업함에 따라 이에 대한 작업속도 및 작업효율을 비롯해 제품에 대한 정밀도 및 제품의 생산량 역시 향상시킬 수 있는 등의 기술적 특징과 함께, 상기 연마광팁(71a-71d)에 대하여 원통이나 사각바 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통 구조로 이루어진 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에 다수 광팁부재(77a-77d)가 여러 형태(도 7a 내지 도 7d 참조)로 배열된 광팁지그(74a-74d)를 볼트 체결하여 가공물(G)의 세공 연마 시엔 광팁부재(77a-77d)가 탄성지지판(73)을 가압하면서 압입되고, 세공 연마 종료 시엔 탄성지지판(73)의 탄성력을 통해 광팁부재(77a-77d)가 원위치로 복원되는 구조로 이루어짐에 따라 3D 형상을 갖는 가공물 즉, 제품의 내,외측면을 따라 항상 면접촉이 이루어지면서 원활한 세공 연마작업과 함께 이로 인한 가공물의 최종적인 폴리싱 시간 역시 단축시킬 수 있는 등의 기술적 특징을 갖는다.

한편, 상기 각 스플라인축(19)의 상단에는 각 가공물(G)에 대한 연마광팁(71a-71d)의 면압력이 상호 균일하게 작용되도록 하기 위한 각각의 면압조정장치(26)가 설치되어 있는데, 이때 상기와 같이 설치된 면압조정장치(26)를 사용할 경우 상기 각 가공물(G)에 대한 각 연마광팁(71a-71d)의 균일한 면압력 작용을 통해 각 가공물(G)의 표면 광택이 일정해짐은 물론, 상기 각 가공물(G) 표면의 평탄도 및 표면 조도 역시 향상시킬 수 있음과 아울러, 종래 작업자가 손으로 가압하면서 연마작업을 수행함으로 인한 역스크레치 발생 역시 방지할 수 있는 등의 기술적 특징 역시 갖을 수 있게 된다. 미 설명 부호 "27"은 면압조정장치(26) 중 각 스플라인축(19)의 상단에 대응 설치되어 유,공압 작용에 의한 로드(27a)의 길이가변을 통해 연마광팁(71a-71d)을 가압하는 면압조정실린더(27)를 나타낸 것이고, "28"은 상부지지판(12a)의 상단에 면압조정실린더(27)를 지지하는 실린더지지브라켓(28)을 나타낸 것이며, "29"는 모터(16) 구동에 의해 각 스플라인축(19)이 회전하면서 발생되는 비틀림하중이 면압조정실린더(27)의 로드(27a)에 전달되지 않도록 함과 아울러 각 스플라인축(19)을 지지하는 트러스트베어링(28)를 나타낸 것이다.

이러한 상기 면압조정장치(26)의 세부적 구성은 앞서 밝힌 바와 같이 본 출원인이 선출원한 곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)에 적용된 면압조정장치의 상세한 설명으로 대신하고자 한다.

이하, 본 발명에 대한 3차원 곡면 연마기(1)의 작동과정을 첨부된 도면과 대비하여 그 실시예를 바람직하게 설명한다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 곡면 연마기에 대한 전체적인 작동과정 중 세공연마수단의 세부적 작동상태를 나타낸 상태도이다.

먼저, 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)에 대한 전체적인 작동과정을 설명하기에 앞서, 상기 3차원 곡면 연마기(1)의 구성요소 중 면압조정장치(26)와 3축구동테이블(30)의 작동과정에 대해서는 앞서 밝힌 바와 같이 본 출원인이 선출원한 "곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)"의 전체 작동과정 중 면압조정장치와 3축구동테이블의 작동과정과 동일하게 이루어지기 때문에 이로써 대신하기로 하며, 이하에서는 상기 3차원 곡면 연마기(1)의 개략적인 작동과정과 더불어 본 발명에 해당하는 세공연마수단(15)의 작동과정에 한정하여 상세히 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)는, 앞서 밝힌 바와 같이 휴대폰, 태블릿PC, 각종 HPC의 화면창 부분에 설치되는 글래스 및 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드 등과 같은 보석류를 2차원적인 평면형태를 비롯해 3차원적인 곡면형태로 세공 연마가 가능한 장치이지만, 이하에서의 3차원 곡면 연마기(1) 역시 본 출원인이 선출원한 곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)와 마찬가지로, 세공 연마하는 대상물을 휴대폰, 태블릿PC, 각종 HPC의 화면창 부분에 설치되는 글래스를 연마 대상의 가공물(G)로 한정하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이 구성된 본 발명에 대한 3차원 곡면 연마기(1)의 가공물지그홀더(70) 즉, 3축구동테이블(30) 중 상단테이블(51)의 중앙부에 등간격으로 배열 설치된 가공물지그홀더(70)에 가공물(G)을 안착 고정시킨 상태에서 컨드롤박스에 의한 곡면 연마기(1)를 작동시키게 되면, 도 5에서 보는 바와 같이 가이드프레임(10a,10b)의 각 하단에 설치된 승강모터(32)의 구동에 따른 볼스크류(33)의 나사이송력을 통해 너트부재(34)와 함께 하단테이블(31)이 승하강하는 승강작용과, 회동링크(44)에 의해 좌우이송모터(42)와 연결된 중단테이블(41)이 상기 좌우이송모터(42)의 구동에 의한 회동링크(44)의 링크작용을 통해 하단테이블(31)로부터 좌우로 직선이송되는 좌우이송작용과, 상호 나선 결합된 너트부재(54)와 볼스크류(53)에 의해 전후이송모터(52)와 연결된 상단테이블(51)이 상기 전후이송모터(52)의 구동에 따른 볼스크류(53)의 나사이송력을 통해 너트부재(54)와 함께 중단테이블(41)로부터 전후로 직선이송되는 전후이송작용이 복합적으로 이루어짐과 아울러, 상기 상단테이블(51)의 중앙 하단에 설치된 상태로 상기 상단테이블(51)의 상단에 위치된 가공물지그홀더(70)의 하단에 결착된 인덱스수단(65)의 구동에 의한 가공물지그홀더(70)의 회전각도가 조절되는 인덱스작용을 통해 가공물(G)의 모서리부분과 같은 부위를 연마하기 위한 목적한 각도로 상기 가공물지그홀더(70)의 회전이 이루어지는 등 전술한 바와 같이 3축구동테이블(30)의 상하, 좌우, 전후이송에 따른 가공물지그홀더(70)의 3축 이송작용이 이루어지면서 다수의 가공물지그홀더(70)에 각각 안착 고정된 가공물(G)과 대응되는 해당 연마광팁(71a-71d)에 의해 상기 가공물(G)에 대한 2차원적인 평면형태 뿐만 아니라 3차원적인 곡면형태로도 세공 연마작업이 이루어지게 되며, 이와 같이 상기 3축구동테이블(30)의 구동에 따른 가공물(G)의 세공 연마작업과, 상기 인덱스수단(65)의 구동에 의한 가공물지그홀더(70)의 회전각도가 조절되는 인덱스작용은 본 출원인이 선출원한 "곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)"의 작동과정 중 3축구동테이블의 구동에 따른 가공물의 세공 연마작업, 및 상기 인덱스수단에 의한 가공물지그홀더의 회전각도가 조절되는 인덱스작용이 상호 동일하게 이루어지기 때문에 이에 따른 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)에 적용된 3축구동테이블(30)의 작동과정 및 인덱스수단(65)에 의한 가공물지그홀더(70)의 인덱스작용에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이에 대한 작동과정 설명은 본 출원인이 선출원한 곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)의 3축구동테이블과 인덱스수단의 작동과정으로서 그 설명을 대신함은 물론, 이하에서는 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)에 적용된 세공연마수단(15)을 이용한 가공물(G)의 세공 연마과정에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.

이와 같이 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)의 세공연마수단(15)을 이용해 목적한 형태로 가공물(G)을 세공 연마하기 위하여, 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)를 작동시키게 되면, 세공연마수단(15) 즉, 상,하부지지판(12a,12b)에 다수의 연마광팁(71a-71d)이 등간격을 형성하면서 다수의 가공물(G)과 각기 대응되게 1열 또는 2열로 배열 설치되어 각 연마광팁(71a-71d)과 개별적으로 연결된 각 스플라인축(19)과 타이밍벨트(18)를 통해 상호 치합 연결된 세공연마수단(15) 중 모터(16)가 회전하게 되고, 상기 3차원 곡면 연마기(1)의 작동에 따라 상기와 같이 세공연마수단(15)의 모터(16)가 회전하게 되면, 도 8a에 도시한 바와 같이 상기 모터(16)의 구동풀리(17)와 스플라인축(19) 중앙의 벨트풀리(21) 및 상기 스플라인축(19)과 이웃하게 설치되면서 타이밍벨트(18)에 대해 텐션을 부여하는 연결풀리롤러(24) 모두가 타이밍벨트(18)를 통해 상호 연결된 구조로 이루어져 있기 때문에 상기 모터(16)측 구동풀리(17)의 회전력이 타이밍벨트(18)를 거쳐 스플라인축(19) 중앙의 벨트풀리(21)에 전달되게 되고, 상기 회전력이 전달된 스플라인축(19)은 상기 모터(16)측 구동풀리(17)와 동일방향으로 회전하면서 3축구동테이블(30) 상단에 위치된 다수의 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 각 가공물(G)에 각기 대응되게 위치되도록 상기 스플라인축(19)의 하단에 결합된 연마광팁(71a-71d) 역시 동일방향으로 회전하게 되면서 도 8c와 같이 상기 각 가공물(G)을 목적한 형태로 세공 연마하게 된다.

이때 상기와 같이 스플라인축(19)의 하단에 결합되는 연마광팁(71a-71d)의 경우 전체형상이 원통이나 사각 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 동시에 그 상단에 스플라인축(19)의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈(72)이 형성된 연마광팁홀더(25)를 포함하며, 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 설치되는 탄성지지판(73)에 의해 광팁부재(77a-77d)의 상부인 광팁머리부(78)가 지지되는데, 이때 상기와 같은 구조의 연마광팁(71a-71d) 중 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에 볼트 고정되는 광팁지그(74a-74d) 즉, 외측 원둘레면에 볼트 체결을 위한 플랜지(76)를 구비하면서 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 광팁머리부(78)를 갖는 원형 또는 사각형상의 다수 광팁부재(77a)가 등간격으로 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74a)가 볼트 고정되는 제1실시예의 연마광팁(71a) 이외에도, 외측으로 링형상의 다수 광팁부재(77b)가 등간격으로 배열된 구조로 이루어진 광팁지그(74b), 부채꼴형상이나 쐐기형상의 다수 광팁부재(77c)가 방사형으로 이격 배열된 구조로 이루어진 광팁지그(74c), 원형형상의 다수 광팁부재(77d)가 원둘레를 따라 스파이럴 형태로 이격 배열된 구조로 이루어진 광팁지그(74d)가 각각 볼트 고정되는 제2실시예 내지 제3실시예의 연마광팁(71b-71d) 중 어느 하나를 사용하여도 무방하며, 상기한 연마광팁(71a-71d) 중에서도 제1실시예의 연마광팁(71a)을 이용한 세공 연마작용 즉, 상기 세공연마수단(15)의 모터(16) 회전에 의한 연마광팁(71a)이 동일방향으로 회전하면서 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 가공물(G)인 글래스를 세공 연마하기 위하여 상기 가공물(G)인 글래스의 외면이나 또는 내면에 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에 볼트 고정되는 광팁지그(74a-74d) 즉, 상호 분할형태의 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 설치되는 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지된 상태로서 등간격으로 배열됨과 동시에 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 원형 또는 사각형상의 다수 광팁부재(77a)가 밀착되게 되면, 상기 광팁부재(77a)에 작용되는 가압력에 의해 도 8b에 도시한 바와 같이 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 설치되는 탄성지지판(73)을 광팁부재(77a)가 압축시키면서 압입됨과 동시에 상기 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 가공물(G)에 항시 면착된 상태에서 도 8b와 같이 목적한 형태로 가공물(G)을 세공 연마하게 되고, 이와 반대로 상기 모터(16)의 구동에 의한 연마광팁(71a)의 회전작용을 통해 상기 세공 연마중인 광팁부재(77a)가 가공물(G)을 벗어나거나 세공 연마작업이 종료되었을 때에는 상기 압축된 탄성지지판(73)의 탄성작용을 통해 압입되었던 광팁부재(77a)가 원위치로 복귀되면서 다음 세공 연마작업을 위한 준비단계를 형성하게 된다.

한편, 상기와 같이 모터(16) 구동에 의해 회전하는 연마광팁(71a-71d)을 통해 각 가공물(G)의 세공 연마작업이 이루어지는 과정에서 상기 각 가공물(G)에 대한 연마광팁(71a-71d)의 면압력을 상호 균일하게 작용시키기 위하여 상기 각 스플라인축(19)의 상단에 개별적으로 각각 설치된 면압조정장치(26)에 의한 연마광팁(71a-71d)의 면압력이 각 가공물(G)에 대한 상호 균일하게 작용되도록 하는 작동과정 또한 앞서 밝힌 바와 같이 본 출원인이 선출원한 "곡면 연마기(특허출원번호 제10-2012-0034487호)"의 작동과정 중 면압조정장치에 의한 연마광팁의 면압력이 각 가공물에 균일하게 작용되도록 하는 작동과정과 상호 동일하게 이루어지기 때문에 이에 따른 본 발명의 3차원 곡면 연마기(1)에 적용된 면압조정장치(26)의 작동과정 역시도 생략하기로 한다.

이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1. 곡면 연마기 5. 베이스판
10a, 10b. 가이드프레임 12a, 12b. 상,하부지지판
13a, 13b. 모터고정부 15. 세공연마수단
16. 모터 17. 구동풀리
18. 타이밍벨트 19. 스플라인축
20. 원형봉 20a. 스플라인홈
21. 벨트풀리 22. 스플라인봉
22a. 스플라인돌기 23. 베어링
24. 연결풀리롤러 25. 연마광팁홀더
26. 면압조정장치 30. 3축구동테이블
31. 하단테이블 32. 승강모터
33, 53. 볼스크류 34, 54. 너트부재
41. 중단테이블 42. 좌우이송모터
44. 회동링크 51. 상단테이블
52. 전후이송모터 70. 가공물지그홀더
71a, 71b, 71c, 71d. 연마광팁 72. 축결합홈
73. 탄성지지판 74a, 74b, 74c, 74d. 광팁지그
75a, 75b. 상,하부광팁지그 76. 플랜지
77a, 77b, 77c, 77d. 광팁부재 78. 광팁머리부
79a. 볼트체결홀 79b. 볼트삽입공
80. 광팁삽입홀 G. 가공물
S. 스프링부재

Claims (5)

1. 휴대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 화면창 부분에 설치되는 글래스 및 크리스탈, 사파이어, 큐빅, 다이아몬드와 같은 보석류의 가공물(G)을 설정된 2차원적인 평면형태를 비롯해 3차원적인 곡면형태로 세공 연마할 수 있도록 베이스판(5) 상단의 양측으로 이격 설치된 가이드프레임(10a,10b)과; 상기 가이드프레임(10a,10b)의 상측에 상,하로 이격 설치된 상,하부지지판(12a,12b)과; 상기 가이드프레임(10a,10b)의 각 하단에 설치된 승강모터(32)의 구동에 따른 볼스크류(33)의 나사이송력을 통해 상기 볼스크류(33)와 나사 결합된 너트부재(34)와 함께 하단테이블(31)이 승하강하는 승강작용과, 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 회동링크(44)에 의해 좌우이송모터(42)와 연결된 중단테이블(41)이 상기 좌우이송모터(42)의 구동에 의한 회동링크(44)의 링크작용을 통해 하단테이블(31)로부터 좌우로 직선이송되는 좌우이송작용과, 너트부재(54)와 나선 결합된 볼스크류(53)에 의해 전후이송모터(52)와 연결된 상단테이블(51)이 상기 전후이송모터(52)의 구동에 따른 볼스크류(53)의 나사이송력을 통해 너트부재(54)와 함께 중단테이블(41)로부터 전후로 직선이송되는 전후이송작용이 복합적으로 이루어지는 3축구동테이블(30)로 이루어진 3차원 곡면 연마기(1)에 있어서,
   상기 상,하부지지판(12a,12b)에 다수의 연마광팁(71a-71d)이 등간격을 형성하면서 다수의 가공물(G)과 각기 대응되게 1열 또는 2열로 배열 설치됨과 아울러 상기 각 연마광팁(71a-71d)과 개별적으로 연결된 각 스플라인축(19)과 모터(16)가 타이밍벨트(18)를 통해 상호 치합 연결되어 상기 모터(16) 구동에 의한 연마광팁(71a-71d)이 회전하면서 3축구동테이블(30) 상단에 위치된 다수의 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 각 가공물(G)을 세공 연마하는 세공연마수단(15)을 더 구비하며,
   상기 각 연마광팁(71a-71d) 중 일부의 연마광팁(71a)은 전체형상이 원통이나 사각형태 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상단에 스플라인축(19)의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈(72)이 형성된 연마광팁홀더(25)를 포함하며, 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 외측 원둘레면에 볼트 체결을 위한 볼트삽입공(79b)이 관통된 플랜지(76)를 구비하면서 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 원형 또는 사각형상의 다수 광팁부재(77a)가 등간격으로 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74a)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 타워형 3차원 곡면 연마기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 연마광팁(71b-71d) 중 일부의 연마광팁(71b)은 전체형상이 원통이나 사각형태 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상단에 스플라인축(19)의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈(72)이 형성된 연마광팁홀더(25)를 포함하며, 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 외측 원둘레면에 볼트 체결을 위한 볼트삽입공(79b)을 구비하면서 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 링형상의 다수 광팁부재(77b)가 내측에서부터 외측으로 등간격으로 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74b)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 타워형 3차원 곡면 연마기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 각 연마광팁(71b-71d) 중 일부의 연마광팁(71c)은 전체형상이 원통이나 사각형태 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상단에 스플라인축(19)의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈(72)이 형성된 연마광팁홀더(25)를 포함하며, 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 외측 원둘레면에 볼트 체결을 위한 볼트삽입공(79b)을 구비하면서 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 부채꼴형상이나 쐐기형상의 다수 광팁부재(77c)가 방사형으로 이격 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74c)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 타워형 3차원 곡면 연마기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 각 연마광팁(71b-71d) 중 일부의 연마광팁(71d)은 전체형상이 원통이나 사각형태 또는 상,하부 직경차를 갖는 2단 원통구조로 이루어짐과 아울러, 상단에 스플라인축(19)의 하단을 결합시키기 위한 축결합홈(72)이 형성된 연마광팁홀더(25)를 포함하며, 상기 연마광팁홀더(25)의 하단 저면에는 외측 원둘레면에 볼트 체결을 위한 볼트삽입공(79b)을 구비하면서 상호 분할형태로 이루어진 상,하부광팁지그(75a,75b) 사이에 탄성지지판(73)이 설치되고, 상기 탄성지지판(73)에 의해 광팁머리부(78)가 지지되는 원형형상의 다수 광팁부재(77d)가 원둘레를 따라 스파이럴 형태로 이격 배열되면서 상기 하부광팁지그(75b)를 관통하여 돌출된 구조로 이루어진 광팁지그(74d)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 타워형 3차원 곡면 연마기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마광팁홀더(25)는 합성수지나 철재질로 형성되고, 상기 광팁지그(74a-74d)는 연마광팁홀더(25)와 동일재질인 합성수지나 철재질로 형성되며, 상기 광팁부재(77a-77d)는 에폭시와 연마재인 세륨을 혼합하여 압축 성형된 것을 특징으로 하는 타워형 3차원 곡면 연마기.

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