KR101615533B1 - 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연마테이프를 이용하여 다양한 가공물의 표면을 정밀하게 연마할 수 있고, 사용 편의성이 향상된 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 의한 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치는, 베이스 프레임과, 베이스 프레임에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 진퇴 프레임과, 진퇴 프레임에 대해 전진하는 방향으로 탄성력을 가하도록 베이스 프레임에 설치되는 가압 스프링과, 가공물의 표면을 연마하기 위해 띠 형태의 자재의 외측면에 연마재가 부착되어 형성되는 연마테이프와, 연마테이프가 감기도록 진퇴 프레임에 지지되는 언와인더와, 언와인더에서 풀려 나오는 연마테이프가 되감기도록 진퇴 프레임에 지지되는 리와인더와, 언와인더에서 풀려 나와 리와인더에 되감기는 연마테이프의 이송경로 상에 배치되도록 진퇴 프레임에 지지되고 연마테이프를 그 외주면에 접하도록 지지하여 가공물의 표면으로 가압하는 회전 가이드부재를 포함한다.

Description

연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치{Cassette Type Grinding Device Using Grinding Tape}
본 발명은 연마장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 가공물의 표면을 연마테이프를 이용하여 정밀하게 연마할 수 있는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치에 관한 것이다.
일반적으로 기계 제작이나 기타 제품의 제조과정에서 사용되는 금속재료의 표면은 일정 입도 이상의 거칠기를 가지며, 절삭 가공, 용접 가공 등의 기계 가공과정에서 거친 금속표면이 발생되는 경우가 빈번히 발생하게 된다.
이와 같은 가공물의 거친 표면을 매끄럽게 하거나, 표면의 스케일을 제거하기 위하여 가공물의 표면에 대한 연마 작업이 수행된다. 이러한 연마 작업을 통해 가공물의 장식성 혹은 기능성을 향상시킬 수 있고, 도색이 필요한 가공물의 경우에는 도장재의 부착력을 높여 가공물의 표면에서 도장재가 박리되는 현상을 최소화할 수 있다.
연마 작업에는 다양한 연마장치가 이용된다. 연마장치로는 가공물의 표면에 접하여 회전하는 연마 디스크나 연마 휠 등 외주면이 곡면으로 이루어진 회전형 연마 공구를 채용한 것이 많이 이용되고 있다.
그런데 회전형 연마 공구를 채용한 연마장치를 이용하여 곡면을 갖는 가공물의 표면을 연마하려면, 가공물의 곡면(모서리의 라운드 부위, 관의 외주면 등)의 형상에 따라 다양한 크기의 연마 공구를 구비해야 하는 문제점이 있다. 또한 연마 디스크나 연마 휠 등 경질의 연마 공구는 연마 작업시 그 표면에 이물질이 부착되거나 마모가 발생하므로, 일정 시간 사용 후 드레싱해주거나 다른 것으로 교체해주어야 해서 작업 효율이 떨어지는 문제가 있다.
특히 자동차 자체 등 표면 형상이 복잡한 가공물의 표면을 연마할 때에는 다관절 로봇의 로봇 암에 연마장치를 결합하여 연마 작업을 수행하게 되는데, 연마 공구가 마모되어 연마 공구의 외경이 변하게 되면 로봇의 움직임을 재조정해 주어야 하는 문제가 생긴다. 이 경우, 다관절 로봇의 복잡한 제어 알고리즘을 다시 설계해야 하므로 작업 효율이 떨어질 수 밖에 없다.
등록특허공보 제1025263호 (2011. 03. 29.) 공개특허공보 제2006-0133444호 (2006. 12. 26.) 공개특허공보 제2008-0013746호 (2008. 02. 13.)
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연마테이프를 이용하여 다양한 가공물의 표면을 정밀하게 연마할 수 있고, 사용 편의성이 향상된 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치는, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 진퇴 프레임; 상기 진퇴 프레임에 대해 전진하는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 베이스 프레임에 설치되는 가압 스프링; 가공물의 표면을 연마하기 위해 띠 형태의 자재의 외측면에 연마재가 부착되어 형성되는 연마테이프; 상기 연마테이프가 감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 언와인더; 상기 언와인더에서 풀려 나오는 상기 연마테이프가 되감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 리와인더; 및 상기 언와인더에서 풀려 나와 상기 리와인더에 되감기는 상기 연마테이프의 이송경로 상에 배치되도록 상기 진퇴 프레임에 지지되고, 상기 연마테이프를 그 외주면에 접하도록 지지하여 상기 가공물의 표면으로 가압하는 회전 가이드부재;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치는 일정한 이송경로를 따라 이송되는 연마테이프를 이용하여 가공물의 표면을 연마함으로써, 종래의 연마 디스크나 연마 휠과 같은 회전형 연마 공구를 채용한 연마장치에 비해 연마 공구의 마모로 인한 연마 품질 저하의 문제가 발생하지 않고, 종래와 같이 일정 시간 사용 후 연마 공구에 대한 드레싱 작업을 수행해 주어야 하는 불편함이 없다.
또한 본 발명에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치는 연마테이프를 일정한 이송경로를 따라 이송시키면서 회전 가이드부재로 연마테이프를 지지하여 가공물의 표면에 접촉시키고 진동 발생기로 연마테이프를 진동시킴과 동시에, 가압 스프링으로 연마테이프를 가공물의 표면에 탄력적으로 밀착시킨다. 따라서, 연마테이프가 가공물의 표면에 안정적으로 밀착된 상태로 이송되면서 가공물의 표면을 미세하게 연마할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 카셋트 유닛의 커버를 제거하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 분해하여 일측 방향에서 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 분해하여 다른 일측 방향에서 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치의 카셋트 유닛을 분해하여 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치의 진동유닛을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 진동유닛을 분해하여 일측 방향에서 나타낸 것이다.
도 8은 도 6에 나타낸 진동유닛을 분해하여 다른 일측 방향에서 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 이용한 작업 상태도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 카셋트 유닛의 커버를 제거하여 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 분해하여 일측 방향에서 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치를 분해하여 다른 일측 방향에서 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치(100)는 베이스 프레임(102)과, 베이스 프레임(102)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 진퇴 프레임(110)과, 진퇴 프레임(110)에 설치되어 연마테이프(116)를 공급하는 카셋트 유닛(115)과, 연마테이프(116)를 가공물(10; 도 9 참조)에 압착시키도록 지지하면서 연마테이프(116)를 진동시키는 진동유닛(145)을 포함한다. 이러한 연마장치(100)는 고정식 또는 이동식으로 설치되어 다양한 가공물(10)의 표면을 연마하는데 이용될 수 있다.
베이스 프레임(102)은 진퇴 프레임(110)을 슬라이드 이동 가능하게 지지한다. 베이스 프레임(102)에는 진퇴 프레임(110)과의 결합을 위한 복수의 레일 가이드(103)와, 복수의 가이드 바(104)가 설치된다. 복수의 가이드 바(104) 각각에는 가압 스프링(105)이 설치되어 진퇴 프레임(110)에 대해 전진하는 방향으로 탄성력을 가한다. 여기에서, 진퇴 프레임(110)에 대한 전진 방향은 진퇴 프레임(110)에 설치되는 진동유닛(145)의 회전 가이드부재(155)를 베이스 프레임(102)의 일측으로부터 돌출시키는 방향이다. 베이스 프레임(102)에는 커버(108)가 결합되어 베이스 프레임(102)을 덮는다.
진퇴 프레임(110)은 베이스 프레임(102)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 진퇴 프레임(110)에는 베이스 프레임(102)의 복수의 레일 가이드(103)에 슬라이딩되도록 결합되는 한 쌍의 가이드 레일(111)이 구비된다. 가이드 레일(111)이 베이스 프레임(102)의 레일 가이드(103)에 결합됨으로써 진퇴 프레임(110)은 베이스 프레임(102)에 대해 가이드 레일(111)의 길이 방향으로 슬라이딩될 수 있다.
진퇴 프레임(110)의 일측에는 베이스 프레임(102)의 복수의 가이드 바(104)가 삽입 결합되는 복수의 삽입구멍(112)이 마련된다. 가이드 바(104)의 연장 방향은 진퇴 프레임(110)의 가이드 레일(111)의 연장 방향과 같으며, 진퇴 프레임(110)은 가이드 바(104)와 결합된 상태에서 가이드 바(104)를 따라 슬라이드 이동할 수 있다. 가이드 바(104)에 결합된 가압 스프링(105)은 진퇴 프레임(110)에 대해 탄성력을 가한다. 따라서, 진퇴 프레임(110)은 후퇴하는 방향으로 외력을 받을 때 베이스 프레임(102)에 대해 슬라이딩되어 가압 스프링(105)을 압축하면서 후퇴하였다가, 외력이 제거되면 가압 스프링(105)의 탄성력에 의해 원래 위치로 전진할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면 카셋트 유닛(115)은 진퇴 프레임(110)과 함께 베이스 프레임(102)에 대해 움직일 수 있도록 진퇴 프레임(110)에 설치되어 연마테이프(116)를 공급한다. 카셋트 유닛(115)은 연마테이프(116)와, 케이스(118)와, 케이스(118)에 상호 이격되어 지지되는 언와인더(122) 및 리와인더(124)를 포함한다.
연마테이프(116)는 잘 알려진 것과 같이 띠 형태의 자재의 외측면에 연마재가 부착되어 형성된 것으로, 균일한 표면 조도를 나타내며 가공물(10)의 표면을 연마할 수 있는 연삭력을 갖는다. 연마테이프(116)의 내측면에는 마찰부재(117)가 구비된다. 마찰부재(117)는 연마테이프(116)와 진동유닛(145)의 회전 가이드부재(155) 사이의 마찰력을 증가시켜 연마테이프(116)가 회전 가이드부재(155)의 외주면으로부터 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 한다.
케이스(118)는 케이스 바디(119)와, 케이스 바디(119)를 덮는 커버(120)를 포함한다. 연마테이프(116)는 언와인더(122)에 감겨 보관되도록 케이스(118) 내부에 수용된다. 언와인더(122)에서 풀리는 연마테이프(116)는 진동유닛(145)의 회전 가이드부재(155) 등을 거쳐 리와인더(124)에 되감긴다. 케이스(118)의 일측에는 언와인더(122)에서 풀리는 연마테이프(116)를 케이스(118) 외측으로 배출시키고, 진동유닛(145)을 거친 연마테이프(116)를 케이스(118) 내측으로 진입시키기 위한 개구(121)가 마련된다. 언와인더(122)는 후술할 구동기구(135)와의 연결을 위한 연결축(123)을 구비하고, 리와인더(124)는 구동기구(135)와의 연결을 위한 연결축(125)을 갖는다.
케이스(118)의 내측의 연마테이프(116) 이송경로 상에는 연마테이프(116)를 지지하기 위한 복수의 지지롤러(126)(127)와, 한 쌍의 텐션롤러(128)가 설치된다. 한 쌍의 텐션롤러(128)는 이송되는 연마테이프(116)가 적절한 텐션을 갖도록 연마테이프(116)의 텐션을 조절한다.
도 5에 나타낸 것과 같이, 텐션롤러(128)는 케이스(118)에 피봇 결합되는 지지암(129)에 결합되어 케이스(118)에 스윙 운동 가능하게 지지된다. 지지암(129)의 일측에는 케이스(118)에 결합된 텐션 조절 스프링(130)에 결합된다. 텐션 조절 스프링(130)은 지지암(129)에 대해 텐션롤러(128)가 연마테이프(116)의 텐션을 증가하는 방향으로 탄성력을 가한다.
언와인더(122)에서 리와인더(124)까지 일정한 이송경로를 따라 이송되는 연마테이프(116)를 이용하여 가공물(10)의 표면을 연마함에 있어서, 원활한 연마 작업을 위해서는 연마테이프(116)가 진동유닛(145)의 회전 가이드부재(155)에 안정적으로 지지된 상태에서 가공물(10)의 표면에 밀착되어야 한다. 이를 위해서는 이송되는 연마테이프(116)가 일정한 텐션을 유지하는 것이 중요한데, 이러한 텐션롤러(128)를 통해 연마테이프(116)의 텐션을 일정하게 유지할 수 있다.
도면에는 한 쌍의 텐션롤러(128)가 연마테이프(116)를 케이스(118)의 내측 방향으로 당기는 것으로 나타냈으나, 케이스(118) 내측의 연마테이프(116)의 이송경로에 따라 텐션롤러(128)는 연마테이프(116)를 다양한 다른 방향으로 당기는 구조로 변경될 수 있다. 그리고 케이스(118) 내측의 배치되는 텐션롤러(128)의 설치 개수도 다양하게 변경될 수 있다. 또한 도면에는 텐션롤러(128)가 지지암(129)에 결합되어 케이스(118)에 스윙 운동 가능하게 지지되는 것으로 나타냈으나, 텐션롤러는 텐션 조절 스프링의 탄성력을 받아 탄력적으로 지지될 수 있도록 케이스에 다양한 다른 움직임 가능한 구조로 설치될 수 있다.
이러한 카셋트 유닛(115)은 진퇴 프레임(110)에 탈착식으로 설치된다. 카셋트 유닛(115)의 케이스(118)는 볼트 등 다양한 고정부재에 의해 진퇴 프레임(110)에 분리 가능하게 결합된다. 이렇게 카셋트 유닛(115)을 탈착식 구조로 하면, 다양한 종류의 연마테이프가 설치된 카셋트 유닛을 연마 대상 가공물의 종류 등에 따라 적절하게 교체하여 사용할 수 있어 편리하다. 또한 연마 작업 중에 연마테이프에 문제가 생기면 카셋트 유닛을 신속하게 다른 것으로 교체하여 사용할 수 있어 작업 효율을 높일 수 있다.
카셋트 유닛(115)의 언와인더(122) 및 리와인더(124)는 카셋트 유닛(115)이 진퇴 프레임(110)에 결합될 때 진퇴 프레임(110)에 설치된 구동기구(135)에 각각 연결되어 작동한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 구동기구(135)는 모터(136)와, 구동풀리(137)와, 언와인더 구동부재(138)와, 리와인더 구동부재(139)와, 복수의 지지풀리(140)(141)와, 구동벨트(142)를 포함한다. 구동풀리(137)는 모터(136)에 결합되고, 구동벨트(142)는 구동풀리(137)와, 언와인더 구동부재(138)와, 리와인더 구동부재(139) 및 복수의 지지풀리(140)(141)를 연결한다.
언와인더 구동부재(138)는 언와인더(122)의 연결축(123)과 분리 가능하게 결합될 수 있도록 진퇴 프레임(110)에 회전 가능하게 설치된다. 리와인더 구동부재(139)는 리와인더(124)의 연결축(125)과 분리 가능하게 결합될 수 있도록 진퇴 프레임(110)에 회전 가능하게 설치된다. 복수의 지지풀리(140)(141) 중 일부 지지풀리(140)는 카셋트 유닛(115)의 복수의 지지롤러(126)(127) 중 일부 지지롤러(127)와 결합되어 지지롤러(127)를 회전시킨다.
이와 같이, 하나의 구동기구(135)는 카셋트 유닛(115)의 언와인더(122)와 리와인더(124) 및 복수의 지지롤러(127)를 회전시킴으로써 언와인더(122)에 감긴 연마테이프(116)가 이송 경로를 따라 리와인더(124)에 원활하게 되감기도록 연마테이프(116)를 이송시킨다. 물론, 구동기구의 구체적인 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 다른 예로, 카셋트 유닛의 언와인더와 리와인더는 각기 다른 구동기구에 의해 작동할 수도 있다.
도 1 내지 도 4와 도 6 내지 도 8을 참조하면, 진동유닛(145)은 진퇴 프레임(110)과 함께 베이스 프레임(102)에 대해 움직일 수 있도록 진퇴 프레임(110)에 설치된다. 이러한 진동유닛(145)은 연마테이프(116)를 가공물(10)에 압착시키도록 지지하면서 연마테이프(116)를 진동시킨다. 진동유닛(145)은 진퇴 프레임(110)에 결합되는 지지 프레임(146)과, 지지 프레임(146)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 진동 프레임(153)과, 연마테이프(116)를 지지하도록 진동 프레임(153)에 회전 가능하게 설치되는 회전 가이드부재(155)와, 진동 프레임(153)을 진동시키는 진동 발생기(165)를 포함한다.
지지 프레임(146)의 일면에는 진퇴 프레임(110)의 슬라이딩 방향과 수직으로 복수의 가이드 레일(147)이 마련된다. 진동 프레임(153)에는 이들 복수의 가이드 레일(147)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 복수의 레일 가이드(154)가 구비된다. 따라서, 진동 프레임(153)은 지지 프레임(146)의 가이드 레일(147)을 따라 슬라이딩된다.
또한 지지 프레임(146)의 일면에는 이송되는 연마테이프(116)를 지지하기 위한 한 쌍의 텐션롤러(148)가 설치된다. 텐션롤러(148)는 지지 프레임(146)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 지지블록(149)에 회전 가능하게 결합된다. 지지블록(149)은 지지 프레임(146)에 진퇴 프레임(110)의 슬라이딩 방향에 대해 수직으로 구비되는 가이드 레일(150)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 지지블록(149)에는 지지 프레임(146)에 결합된 텐션 조절 스프링(151)이 연결된다. 텐션 조절 스프링(151)은 지지블록(149)에 대해 텐션롤러(148)가 연마테이프(116)의 텐션을 증가하는 방향으로 탄성력을 가한다. 텐션롤러(148)는 가이드 레일(150)을 따라 슬라이딩 되면서 이송되는 연마테이프(116)가 적절한 텐션을 갖도록 연마테이프(116)의 텐션을 조절한다. 이러한 텐션롤러(148)의 작용으로 연마테이프(116)는 회전 가이드부재(155)에 안정적으로 지지된 상태에서 가공물(10)의 표면에 원활하게 밀착될 수 있다.
도면에는 한 쌍의 텐션롤러(148)가 연마테이프(116)를 지지 프레임(146)의 내측 방향으로 당기는 것으로 나타냈으나, 텐션롤러(148)는 연마테이프(116)의 이송경로 등에 따라 연마테이프(116)를 다양한 다른 방향으로 당기는 구조로 변경될 수 있다. 그리고 지지 프레임(146)에 설치되는 텐션롤러(148)의 개수도 다양하게 변경될 수 있다. 또한 도면에는 텐션롤러(148)가 지지 프레임(146)의 가이드 레일(150)에 슬라이딩 되도록 설치되는 것으로 나타냈으나, 텐션롤러는 텐션 조절 스프링의 탄성력을 받아 탄력적으로 지지될 수 있도록 지지 프레임에 다양한 다른 움직임 가능한 구조로 설치될 수 있다.
회전 가이드부재(155)는 진동 프레임(153)의 일면으로 돌출 구비되는 지지축(157)에 결합되어 이 지지축(157)에 대해 회전한다. 회전 가이드부재(155)는 원형 디스크 형태로 이루어지고 연마테이프(116)를 그 외주면에 접하도록 지지하여 가공물(10)의 표면으로 가압한다. 회전 가이드부재(155)의 외주면에는 마찰부재(156)가 구비된다. 마찰부재(156)는 연마테이프(116)와 회전 가이드부재(155) 사이의 마찰력을 증가시켜 연마테이프(116)가 회전 가이드부재(155)의 외주면으로부터 미끄러지는 것을 방지한다.
진동 프레임(153)에는 회전 가이드부재(155) 이외에 이송되는 연마테이프(116)를 지지하기 위한 복수의 지지롤러(158)와 복수의 가이드롤러(159)(160)가 설치된다. 복수의 가이드롤러(159)(160)는 연마테이프(116)의 이송경로 상에 배치되어 연마테이프(116)를 회전 가이드부재(155)의 외주면에 밀착시키는 역할을 한다. 복수의 가이드롤러(159)(160) 중 일부 가이드롤러(160)는 진동 프레임(153)에 피봇 결합되는 지지대(161)에 회전 가능하게 결합되어 진동 프레임(153)에 스윙 운동 가능하게 지지된다. 지지대(161)에는 진동 프레임(153)에 결합되는 스프링(162)이 연결된다. 스프링(162)은 지지대(161)에 대해 가이드롤러(160)가 연마테이프(116)를 회전 가이드부재(155)의 외주면에 밀착시키는 방향으로 탄성력을 가한다.
가이드롤러(160)는 스프링(162)에 의해 탄력적으로 지지됨으로써, 회전 가이드부재(155)가 가공물(10)로부터의 반력에 의해 요동할 때 회전 가이드부재(155)의 움직임에 맞춰 움직이면서 연마테이프(116)를 가이드한다. 따라서, 연마테이프(116)를 안정적으로 회전 가이드부재(155)의 외주면에 밀착시킬 수 있다.
물론, 진동 프레임(153) 상에서 연마테이프(116)를 지지하기 위한 지지롤러나 가이드롤러의 설치 개수나 배치 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 가이드롤러는 도시된 것과 같이, 지지대(161)에 의해 진동 프레임(153)에 스윙 운동 가능하게 지지되는 구조 이외에, 스프링의 탄성력을 받아 탄력적으로 지지될 수 있도록 진동 프레임(153)에 다양한 다른 움직임 가능한 구조로 설치될 수 있다.
진동 프레임(153)의 중간에는 진동 발생기(165)의 캠 종동부재(172)가 결합되는 결합홈(163)이 마련된다.
진동 발생기(165)는 진동 프레임(153)을 지지 프레임(146)의 가이드 레일(147)을 따라 왕복 이동시킴으로써 진동 프레임(153)을 진동시킨다. 진동 발생기(165)는 모터(166)와, 캠(171)과, 캠 종동부재(172)를 포함한다. 모터(166)는 지지 프레임(146)에 회전 가능하게 결합되는 구동풀리(167)와 연결되도록 지지 프레임(146)에 설치된다. 구동풀리(167)는 구동벨트(168)에 의해 지지 프레임(146)에 회전 가능하게 결합되는 종동풀리(169)와 연결된다. 종동풀리(169)는 지지 프레임(146)에 회전 가능하게 결합되는 회전축(170)과 결합되어 회전축(170)을 회전시킨다. 회전축(170)에는 캠(171)이 편심되도록 설치된다. 캠(171)은 진동 프레임(153)에 결합되는 캠 종동부재(172)의 삽입홈(173)에 삽입됨으로써 캠 종동부재(172)와 연결된다. 삽입홈(173)은 진동 프레임(153)의 슬라이딩 방향으로는 상대적으로 폭이 좁고, 진퇴 프레임(110)의 슬라이딩 방향으로는 상대적으로 폭이 큰 형상으로 이루어진다.
모터(166)가 작동하여 캠(171)이 회전하면 캠(171)은 캠 종동부재(172) 속에서 회전축(170)에 대해 편심 운동하면서 캠 종동부재(172)를 통해 진동 프레임(153)을 가압하게 된다. 이에 의해 진동 프레임(153)은 지지 프레임(146)의 가이드 레일(147)을 따라 왕복 이동하면서 진동한다. 그리고 진동 프레임(153)에 결합된 회전 가이드부재(155)는 진동 프레임(153)과 함께 움직여 가공물(10)에 대한 접선 방향으로 진동하게 되며, 그 외주면에 접하여 가이드되는 연마테이프(116)를 가공물(10)의 표면에 가압하면서 진동시킨다. 이에 의해 연마테이프(116)는 가공물(10)의 표면을 더욱 효과적으로 연마할 수 있게 된다.
진동유닛(145)은 진퇴 프레임(110)에 탈착식으로 설치된다. 진동유닛(145)의 지지 프레임(146)은 볼트 등 다양한 고정부재에 의해 진퇴 프레임(110)에 분리 가능하게 결합된다. 이렇게 진동유닛(145)을 탈착식 구조로 하면, 연마테이프의 종류 등에 따라 적당한 구조의 진동유닛을 교체하여 사용할 수 있어 편리하다. 또한 연마 작업 중에 진동유닛에 문제가 생기면 진동유닛을 신속하게 다른 것으로 교체하여 사용할 수 있어 작업 효율을 높일 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 의한 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치(100)의 작용에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치(100)를 이용한 작업 상태도이다.
도 9에 나타낸 것과 같이, 본 실시예에 따른 연마장치(100)는 다관절 로봇의 로봇 암(20)에 설치되어 다관절 로봇에 의해 움직이면서 가공물(10)의 표면을 연마하는 연마 작업을 수행할 수 있다. 다관절 로봇은 세팅된 알고리즘에 따라 연마장치(100)를 움직여 연마장치(100)의 연마테이프(116)를 가공물(10)의 표면을 따라 이동시킴으로써 연마테이프(116)가 가공물(10)의 표면을 연마하도록 한다.
연마장치(100)를 이용한 가공물(10)의 연마 작업시, 구동기구(135)가 작동하여 카셋트 유닛(115)에 저장된 연마테이프(116)를 언와인더(122)에서 풀려 리와인더(124)에 되감기도록 이송시킨다. 언와인더(122)에서 풀리는 연마테이프(116)는 카셋트 유닛(115)의 복수의 지지롤러(126)(127)와 텐션롤러(128), 진동유닛(145)의 텐션롤러(148)와 지지롤러(158) 및 가이드롤러(159)(160)를 거쳐 회전 가이드부재(155)로 이송된다. 회전 가이드부재(155)에 도달하는 연마테이프(116)는 회전 가이드부재(155)의 외주면에 접하여 지지된 상태에서 가공물(10)의 표면으로 가압됨으로써 가공물(10)의 표면을 연마한다. 그리고 회전 가이드부재(155)에서 벗어나는 연마테이프(116)는 진동유닛(145)의 가이드롤러(160)(159)와 지지롤러(158) 및 텐션롤러(148), 그리고 카셋트 유닛(115)의 복수의 지지롤러(126)(127) 및 텐션롤러(128)를 거쳐 리와인더(124)에 되감긴다.
이렇게 연마테이프(116)가 일정한 이송경로를 따라 이송되는 동안 카셋트 유닛(115)의 텐션롤러(128)와 진동유닛(145)의 텐션롤러(148)가 연마테이프(116)의 텐션을 조절한다. 그리고 복수의 가이드롤러(159)(160)가 연마테이프(116)를 회전 가이드부재(155)의 외주면에 안정적으로 밀착되도록 가이드한다. 이에 의해 연마테이프(116)는 일정한 텐션을 유지하면서 회전 가이드부재(155)에 안정적으로 지지된 상태로 이송되어 가공물(10)의 표면을 원활하게 연마할 수 있다.
또한 연마테이프(116)가 이송되는 동안 진동유닛(145)의 진동 발생기(165)가 진동 프레임(153)을 왕복 이동시켜 회전 가이드부재(155)를 가공물(10)에 대한 접선 방향으로 진동시킨다. 이에 의해, 회전 가이드부재(155)에 지지되어 이송되는 연마테이프(116)는 가공물(10)의 표면에 밀착된 상태로 진동하여 가공물(10)의 표면을 효과적으로 연마할 수 있다.
이러한 연마 작업 중, 다관절 로봇이 연마장치(100)를 움직여 연마테이프(116)를 가공물(10)의 표면을 따라 이동시킬 때, 진퇴 프레임(110)은 가공물(10)로부터 반력을 받아 베이스 프레임(102)에 대해 후퇴할 수 있다. 이때, 가압 스프링(105)이 압축되면서 진퇴 프레임(110)에 전진하는 방향으로 탄성력을 가함으로써 연마테이프(116)가 가공물(10)의 표면에 안정적으로 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 그리고 연마테이프(116)가 가공물(10)의 불규칙한 표면에 접할 때 진퇴 프레임(110)이 가압 스프링(105)에 의해 탄력적으로 지지된 상태에서 뒤로 밀림으로써 연마장치(100)나 가공물(10)이 받는 충격이 완화될 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치(100)는 일정한 이송경로를 따라 이송되는 연마테이프(116)를 이용하여 가공물(10)의 표면을 연마함으로써, 종래의 연마 디스크나 연마 휠과 같은 회전형 연마 공구를 채용한 연마장치에 비해 마모로 인한 연마 품질 저하의 문제가 발생하지 않고, 일정 시간 사용 후 연마 공구에 대해 드레싱 작업을 수행해 주어야 하는 불편함이 없다. 또한 종래와 같은 마모 문제가 발생하지 않아 복잡한 제어 알고리즘에 의해 작동하는 다관절 로봇을 사용하는 경우, 마모 발생시 다관절 로봇의 제어 알고리즘을 다시 설계해야 하는 문제가 발생하지 않는다.
또한 본 실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치(100)는 이송되는 연마테이프(116)를 회전 가이드부재(155)로 지지하여 가공물(10)의 표면에 밀착시키고 진동 발생기(165)로 연마테이프(116)를 진동시킴과 동시에, 가압 스프링(105)으로 연마테이프(116)를 가공물(10)에 대해 진퇴하는 방향으로 탄력적으로 지지한다. 따라서, 연마테이프(116)가 가공물(10)의 표면에 안정적으로 밀착된 상태로 이송되면서 가공물(10)의 표면을 미세하게 연마할 수 있고, 가공물(10)의 치수 정확도를 높일 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치(100)는 연마테이프(116)를 카셋트 방식으로 공급할 수 있어 연마테이프(116)의 교체가 용이하고, 가공물(10)의 종류 등에 따라 다양한 연마테이프를 편리하게 선택하여 사용함으로써 가공물에 대한 연마 품질을 높일 수 있다.
이상 본 발명에 대하여 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 언와인더(122)와 리와인더(124)를 구비하여 연마테이프(116)를 공급하는 카셋트 유닛(115)이 진퇴 프레임(110)에 탈착식으로 설치되는 것으로 나타냈으나, 언와인더나 리와인더는 진퇴 프레임에 고정식으로 설치될 수도 있다.
또한 도면에는 진동유닛(145)의 진동 프레임(153)이 지지 프레임(146)에 구비되는 가이드 레일(147)에 슬라이딩되도록 결합되고, 진동 프레임(153)이 편심 운동하는 캠(171)을 갖는 진동 발생기(165)에 의해 진동하는 것으로 나타냈으나, 진동유닛은 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 다른 예로, 지지 프레임과 진동 프레임의 결합 구조는 다른 구조로 변경될 수 있고, 진동 발생기는 회전축에 편심되게 설치되어 캠을 갖는 구조 이외에 진동 프레임을 진퇴 프레임에 대해 진동시킬 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 또한 진동유닛은 진퇴 프레임에 분리 가능하게 결합되는 지지 프레임을 구비하지 않고, 진퇴 프레임에 고정 설치될 수도 있다.
또한 도면에는 연마테이프(116)의 텐션을 일정하기 유지시키기 위한 텐션롤러(128)(148)가 카셋트 유닛(115) 및 진동유닛(145)에 설치되는 것으로 나타냈으나, 텐션롤러의 설치 위치나 설치 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
또한 도면에는 진퇴 프레임(110)이 가압 스프링(105)에 의해 베이스 프레임(102)에 탄력적으로 지지되는 것으로 나타냈으나, 베이스 프레임(102)에는 가압 스프링(105) 이외에 진퇴 프레임(110)에 대한 충격을 완화시켜 진퇴 프레임(110)의 움직임을 부드럽게 해주는 다른 형태의 완충기구나, 진퇴 프레임(110)을 전진하는 방향으로 가압하는 다른 형태의 가압기구가 설치될 수 있다.
또한 도면에는 연마장치(100)가 다관절 로봇 등의 이송장치에 결합되어 이송장치에 의해 움직이면서 가공물(10)의 표면을 연마하는 것으로 나타냈으나, 연마장치(100)는 고정 설치되어 가공물에 대한 연마 작업을 수행할 수도 있다.
또한 도면에는 연마테이프(116)가 회전 가이드부재(155)로부터 벗어나는 것을 방지하기 위해 연마테이프(116)와 회전 가이드부재(155) 모두에 마찰부재(117)(156)가 구비된 것으로 나타냈으나, 연마테이프(116)와 회전 가이드부재(155) 중 어느 하나에만 마찰부재가 구비될 수도 있다.
10 : 가공물 20 : 로봇 암
100 : 연마장치 102 : 베이스 프레임
103, 154 : 레일 가이드 104 : 가이드 바
105 : 가압 스프링 108, 120 : 커버
110 : 진퇴 프레임 111, 147, 150 : 가이드 레일
112 : 삽입구멍 115 : 카셋트 유닛
116 : 연마 테이프 117, 156 : 마찰부재
118 : 케이스 119 : 케이스 바디
121 : 개구 122 : 언와인더
123, 125 : 연결축 124 : 리와인더
126, 127, 158 : 지지롤러 128, 148 : 텐션롤러
129 : 지지암 130, 151 : 텐션 조절 스프링
135 : 구동기구 136, 166 : 모터
137, 167 : 구동풀리 138 : 언와인더 구동부재
139 : 리와인더 구동부재 140, 141 : 지지풀리
142, 168 : 구동벨트 145 : 진동유닛
146 : 지지 프레임 149 : 지지블록
153 : 진동 프레임 155 : 회전 가이드부재
157 : 지지축 159, 160 : 가이드롤러
161 : 지지대 162 : 스프링
165 : 진동 발생기 169 : 종동풀리
170 : 회전축 171 : 캠
172 : 캠 종동부재

Claims (10)

  1. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 진퇴 프레임;
    상기 진퇴 프레임에 대해 전진하는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 베이스 프레임에 설치되는 가압 스프링;
    가공물의 표면을 연마하기 위해 띠 형태의 자재의 외측면에 연마재가 부착되어 형성되는 연마테이프;
    상기 연마테이프가 감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 언와인더;
    상기 언와인더에서 풀려 나오는 상기 연마테이프가 되감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 리와인더;
    상기 언와인더에서 풀려 나와 상기 리와인더에 되감기는 상기 연마테이프의 이송경로 상에 배치되도록 상기 진퇴 프레임에 지지되고, 상기 연마테이프를 그 외주면에 접하도록 지지하여 상기 가공물의 표면으로 가압하는 회전 가이드부재;
    상기 회전 가이드부재를 회전 가능하게 지지하고 상기 가공물에 대한 상기 회전 가이드부재의 접선 방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 진동 프레임; 및
    상기 진동 프레임을 상기 가공물에 대한 상기 회전 가이드부재의 접선 방향으로 움직여 진동시키는 진동 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 발생기는 회전하는 캠과, 상기 캠을 회전시키는 모터를 구비하고, 상기 캠으로 상기 진동 프레임을 가압하여 진동시키는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 프레임과 상기 진동 발생기를 지지하고 상기 진퇴 프레임에 분리 가능하게 결합되는 지지 프레임;을 더 포함하고,
    상기 회전 가이드부재와, 상기 진동 프레임과, 상기 진동 발생기 및 상기 지지 프레임은 상기 진퇴 프레임에 탈착식으로 설치되는 진동유닛을 구성하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  5. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 진퇴 프레임;
    상기 진퇴 프레임에 대해 전진하는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 베이스 프레임에 설치되는 가압 스프링;
    가공물의 표면을 연마하기 위해 띠 형태의 자재의 외측면에 연마재가 부착되어 형성되는 연마테이프;
    상기 연마테이프가 감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 언와인더;
    상기 언와인더에서 풀려 나오는 상기 연마테이프가 되감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 리와인더;
    상기 언와인더에서 풀려 나와 상기 리와인더에 되감기는 상기 연마테이프의 이송경로 상에 배치되도록 상기 진퇴 프레임에 지지되고, 상기 연마테이프를 그 외주면에 접하도록 지지하여 상기 가공물의 표면으로 가압하는 회전 가이드부재;
    상기 연마테이프의 이송경로 상에서 상기 연마테이프를 지지하여 상기 연마테이프의 텐션을 조절하기 위해 상기 진퇴 프레임에 움직일 수 있게 지지되는 텐션롤러; 및
    상기 텐션롤러에 대해 상기 텐션롤러가 상기 연마테이프의 텐션을 증가하는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 진퇴 프레임에 설치되는 텐션 조절 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마테이프의 이송경로 상에서 상기 연마테이프를 지지하여 상기 회전 가이드부재의 외주면에 밀착시키기 위해 상기 진동 프레임에 움직일 수 있게 지지되는 가이드롤러; 및
    상기 가이드롤러에 대해 상기 가이드롤러가 상기 연마테이프를 상기 회전 가이드부재의 외주면에 밀착시키는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 진동 프레임에 설치되는 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 연마테이프와 상기 회전 가이드부재 사이의 마찰력을 증가시켜 상기 연마테이프가 상기 회전 가이드부재의 외주면으로부터 미끄러지는 것을 방지하도록 상기 연마테이프의 내측면과 상기 회전 가이드부재의 외주면 중 적어도 어느 하나에 구비되는 마찰부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  8. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 진퇴 프레임;
    상기 진퇴 프레임에 대해 전진하는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 베이스 프레임에 설치되는 가압 스프링;
    가공물의 표면을 연마하기 위해 띠 형태의 자재의 외측면에 연마재가 부착되어 형성되는 연마테이프;
    상기 연마테이프가 감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 언와인더;
    상기 언와인더에서 풀려 나오는 상기 연마테이프가 되감기도록 상기 진퇴 프레임에 지지되는 리와인더;
    상기 언와인더에서 풀려 나와 상기 리와인더에 되감기는 상기 연마테이프의 이송경로 상에 배치되도록 상기 진퇴 프레임에 지지되고, 상기 연마테이프를 그 외주면에 접하도록 지지하여 상기 가공물의 표면으로 가압하는 회전 가이드부재; 및
    상기 언와인더 및 상기 리와인더를 지지하고 상기 진퇴 프레임에 분리 가능하게 결합되는 케이스;를 포함하고,
    상기 연마테이프와, 상기 언와인더와, 상기 리와인더 및 상기 케이스는 상기 진퇴 프레임에 탈착식으로 설치되는 카셋트 유닛을 구성하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연마테이프의 이송경로 상에서 상기 연마테이프를 지지하여 상기 연마테이프의 텐션을 조절하기 위해 상기 카셋트 유닛의 케이스에 움직일 수 있게 지지되는 텐션롤러; 및
    상기 텐션롤러에 대해 상기 텐션롤러가 상기 연마테이프의 텐션을 증가하는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 케이스에 설치되는 텐션 조절 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 카셋트 유닛의 언와인더와 분리 가능하게 결합될 수 있도록 상기 진퇴 프레임에 회전 가능하게 설치되는 언와인더 구동부재;
    상기 카셋트 유닛의 리와인더와 분리 가능하게 결합될 수 있도록 상기 진퇴 프레임에 회전 가능하게 설치되는 리와인더 구동부재; 및
    상기 언와인더 구동부재 및 상기 리와인더 구동부재에 회전력을 제공하도록 상기 진퇴 프레임에 설치되는 모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치.
KR1020150005938A 2015-01-13 2015-01-13 연마테이프를 이용한 카셋트 방식의 연마장치 KR101615533B1 (ko)

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