KR101784175B1 - 제박 드럼 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

전기분해 방법에 의해 금속박(金屬箔)을 형성하는데 사용되는 제박 드럼의 표면을 연마하기 위한 제박 드럼 연마 장치가 개시된다. 개시된 제박 드럼 연마 장치는, 제박 드럼의 샤프트를 지지하며 제박 드럼 샤프트를 중심으로 제박 드럼을 회전시키는 제박 드럼 회전 유닛, 및 제박 드럼의 샤프트와 평행한 회전축에 대해 회전하며 제박 드럼의 외주면에 선(線) 접촉하여 제박 드럼의 외주면을 연마하는 선 접촉 연마 숫돌을 각각 구비한 복수의 연마 유닛을 구비한다. 선 접촉 연마 숫돌은 각각, 제박 드럼의 샤프트와 평행한 제1 방향, 및 제박 드럼의 외주면에 대해 가까워지거나 멀어지는 제2 방향으로 이동한다.

Description

제박 드럼 연마 장치{Apparatus for polishing drum for fabricating metal foil}
본 발명은, 전기분해 방법에 의해 금속박(金屬箔)을 형성하는데 사용되는 제박 드럼의 표면을 연마하기 위한 제박 드럼 연마 장치에 관한 것이다.
예컨대, 2차 전지 등 많은 전기 및 화학 제품에 수십 ㎛ 두께의 금속박이 사용된다. 통상적으로, 금속박은 전기 분해 방법에 의해 제조되며, 제조 장치는 전해액이 수용된 수조와, 전해액에 일부분이 침잠된, 음극 전극(cathode)인 제박 드럼과, 전해액에 전부 침잠되고 상기 제박 드럼의 주변에 배치되는 양극 전극(anode electrode)을 구비한다. 양극 전극과 제박 드럼에 전압을 인가하면 전해액에서 전기 분해가 일어나 제박 드럼의 외주면에 금속박이 형성되며, 상기 제박 드럼을 적절하게 회전시키면서 상기 외주면에서 금속박을 박리하여 추출하게 된다.
제박 드럼 외주 표면의 조도(roughness)와 형상, 또는 불순물 포함 여부 등의 표면 상태는 금속박의 품질에 영향을 미친다. 일반적으로 티타늄 재질인 제박 드럼은, 전해액의 침투와, 통전에 따른 저항열로 인해 산화가 촉진되어 외주 표면에 산화층이 형성되는 등 외주 표면의 상태가 열화된다. 열화된 제박 드럼의 외주 표면 상태를 초기 상태로 회복시키기 제박 드럼 표면을 연마하는 작업이 수행된다. 종래의 제박 드럼 연마 장치는 하나의 연마 숫돌로 제박 드럼을 연마하는 것이었고, 하나의 연마 숫돌과 제박 드럼의 표면이 선 접촉하며 제박 드럼을 연마하도록 구성되었다. 그러나, 하나의 연마 숫돌만으로 제박 드럼 표면을 연마하도록 구성되어 작업 속도가 느린 단점이 있었다.
한편, 작업 속도를 높이기 위하여 길이를 길게 연장한 연마 숫돌을 적용한 제박 드럼 연마 장치도 개시되었다. 그러나, 연마 숫돌의 길이가 길어질수록 회전축 방향을 따라 연마 숫돌의 반경을 동일하게 가공하기 어렵고 회전축 방향을 따라 미세하게 휘어질 수도 있어서, 표면 스크래치(scratch)와 같은 작업 불량이 증대되고 연마 작업의 품질도 저하되었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0730834호
본 발명은, 제박 드럼을 연마하는데 있어서 작업의 완성도도 높고, 작업의 속도로 빠른 제박 드럼 연마 장치를 제공한다.
본 발명은, 제박 드럼의 샤프트를 지지하며 상기 제박 드럼의 샤프트를 중심으로 상기 제박 드럼을 회전시키는 제박 드럼 회전 유닛, 및 상기 제박 드럼의 샤프트와 평행한 회전축에 대해 회전하며 상기 제박 드럼의 외주면에 선(線) 접촉하여 상기 제박 드럼의 외주면을 연마하는 선 접촉 연마 숫돌을 각각 구비한 복수의 연마 유닛을 구비하고, 상기 선 접촉 연마 숫돌은 각각, 상기 제박 드럼의 샤프트와 평행한 제1 방향, 및 상기 제박 드럼의 외주면에 대해 가까워지거나 멀어지는 제2 방향으로 이동하는 제박 드럼 연마 장치를 제공한다.
상기 복수의 연마 유닛은 한 쌍이 구비되고, 상기 한 쌍의 연마 유닛에 속한 선 접촉 연마 숫돌은, 상기 제박 드럼을 사이에 두고 서로 반대 방향에 위치할 수 있다.
또한 본 발명은, 제박 드럼의 샤프트를 지지하며 상기 제박 드럼의 샤프트를 중심으로 상기 제박 드럼을 회전시키는 제박 드럼 회전 유닛, 상기 제박 드럼의 샤프트와 평행한 회전축에 대해 회전하며 상기 제박 드럼의 외주면에 선(線) 접촉하여 상기 제박 드럼의 외주면을 연마하는 선 접촉 연마 숫돌을 구비한 적어도 하나의 연마 유닛, 및 상기 제박 드럼의 샤프트에 대해 방사 방향(radial direction)인 회전축에 대해 회전하며 상기 제박 드럼의 외주면에 면(面) 접촉하여 상기 제박 드럼의 외주면을 연마하는 면 접촉 연마 숫돌을 구비한 적어도 하나의 정밀 연마 유닛을 구비하고, 상기 선 접촉 연마 숫돌과 상기 면 접촉 연마 숫돌은 각각, 상기 제박 드럼의 샤프트와 평행한 제1 방향, 및 상기 제박 드럼의 외주면에 대해 가까워지거나 멀어지는 제2 방향으로 이동하는 제박 드럼 연마 장치를 제공한다.
상기 연마 유닛은, 상기 선 접촉 연마 숫돌을 지지하며 상기 제박 드럼의 외주면에 대해 상기 제2 방향으로 이동하는 제2 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블을 지지하며 상기 제1 방향으로 이동하는 제1 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블이 상기 제1 방향 이동 테이블에 대해 이동하도록 상기 제2 방향 이동 테이블을 구동하는 에어 실린더(air cylinder)를 구비할 수 있다.
상기 선 접촉 연마 숫돌의 회전축 방향 길이는 상기 제박 드럼 외주면의 샤프트 방향 길이의 1/2보다 작을 수 있다.
상기 정밀 연마 유닛은, 상기 면 접촉 연마 숫돌을 지지하며 상기 제박 드럼의 외주면에 대해 상기 제2 방향으로 이동하는 제2 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블을 지지하며 상기 제1 방향으로 이동하는 제1 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블이 상기 제1 방향 이동 테이블에 대해 이동하도록 상기 제2 방향 이동 테이블을 구동하는 에어 실린더(air cylinder)를 구비할 수 있다.
상기 면 접촉 연마 숫돌은 디스크(disk) 형상이고, 상기 면 접촉 연마 숫돌의 직경은 상기 제박 드럼 외주면의 샤프트 방향 길이의 1/2보다 작을 수 있다.
상기 적어도 하나의 연마 유닛과 상기 적어도 하나의 정밀 연마 유닛은 각각 하나씩 구비되고, 상기 연마 유닛에 속한 선 접촉 연마 숫돌과 상기 정밀 연마 유닛에 속한 면 접촉 연마 숫돌은, 상기 제박 드럼을 사이에 두고 서로 반대 방향에 위치할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제박 드럼의 외주면과 선 접촉하는 복수의 선 접촉 연마 숫돌을 이용하여 제박 드럼 외주면을 연마하거나, 적어도 하나의 선 접촉 연마 숫돌과 적어도 하나의 면 접촉 연마 숫돌을 이용하여 제박 드럼 외주면을 연마함으로써, 완성도가 높고 속도가 빠른 연마 작업이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 선 접촉 연마 숫돌의 길이나 면 접촉 연마 숫돌의 직경이 제박 드럼 외주면의 샤프트 방향 길이에 비해 매우 작다. 따라서, 제박 드럼 외주면과 접촉되는 부분의 휨이나 굴곡 등의 형상 오차가 약간 있더라도 선 접촉 연마 숫돌이나 면 접촉 연마 숫돌을 제박 드럼의 샤프트 방향으로 이동하면서 연마하면, 부분적인 과다 연마나 미흡 연마를 줄일 수 있고, 연마 품질을 향상할 수 있다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 에어 실린더를 이용하여 선 접촉 연마 숫돌이나 면 접촉 연마 숫돌을 제박 드럼 외주면에 접촉시키므로 압력 센서를 이용하지 않더라도 제박 드럼 외주면에 접촉되는 접촉 압력을 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 제박 드럼 외주면에 스크래치(scratch)가 발생하는 것과 같은 연마 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제박 드럼 연마 장치의 정면도 및 평면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 B 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제박 드럼 연마 장치의 정면도 및 평면도이다.
도 7은 도 5의 C 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 8은 도 6의 D 부분을 확대 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 제박 드럼 연마 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제박 드럼 연마 장치의 정면도 및 평면도이고, 도 3은 도 1의 A 부분을 확대 도시한 도면이며, 도 4는 도 2의 B 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제박 드럼 연마 장치(100)는 제박 드럼 회전 유닛(115), 제1 연마 유닛(130), 및 제2 연마 유닛(170)을 구비한다. 제박 드럼 회전 유닛(115)은 제박 드럼(10)의 샤프트(15, 16)를 지지하며, 제박 드럼 샤프트(15, 16)를 중심으로 제박 드럼(10)을 회전시킨다.
구체적으로, 제박 드럼 연마 장치(100)는 원통형의 제박 드럼(10)을 중심으로 전방, 후방, 우측, 및 좌측에 다이(die)(111, 112, 113, 114)를 구비한다. 전방 다이(111)에는 제박 드럼(10)의 중심에서 전방으로 돌출된 전방 샤프트(15)를 착탈 및 회전 가능하게 지지하는 전방 샤프트 홀더(holder)(116)가 구비되고, 후방 다이(112)에는 제박 드럼(10)의 중심에서 후방으로 돌출된 후방 샤프트(16)를 착탈 및 회전 가능하게 지지하는 후방 샤프트 홀더(117)가 구비된다. 제박 드럼 회전 유닛(115)은 후방 다이(112)에 지지된 제박 드럼 구동 모터(120)를 구비한다. 제박 드럼 구동 모터(120)의 모터 샤프트(121)는 풀리(124)에 연결되고, 타이밍 벨트(미도시)에 의해 상기 풀리(124)로부터 다른 풀리(125)로 동력이 전달되고, 상기 다른 풀리(125)에 연결된 연결구(127)가 후방 샤프트(16)에 연결되며, 이러한 구성에 의해 모터(120)의 동력으로 제박 드럼(10)이 회전한다.
제1 및 제2 연마 유닛(130, 170)은 각각 우측 및 좌측 다이(113, 114)에 지지되어 제박 드럼(10)을 사이에 두고 우측 및 좌측에서 제박 드럼(10)의 외주면을 연마한다. 제1 연마 유닛(130)은 제박 드럼 샤프트(15, 16)가 연장된 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 길게 연장되고 우측 다이(113)의 상측면에 고정된 프레임(131)과, 상기 프레임(131) 상에서 제박 드럼 샤프트(15, 16)가 연장된 방향과 평행한 제1 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제1 방향 이동 테이블(147)과, 상기 제1 방향 이동 테이블(147)에 지지되며, 제박 드럼(10)의 외주면에 가까워지거나 멀어지는 제2 방향, 즉 X축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제2 방향 이동 테이블(150)과, 상기 제2 방향 이동 테이블(150)에 지지된 연마 숫돌 구동 모터(157)와, 상기 모터(157)의 동력에 의해 회전하는 선 접촉 연마 숫돌(162)을 구비한다.
구체적으로, 프레임(131)에는 Y축과 평행하게 연장된 제1 방향 연장 스크류(143)가 회전 가능하게 탑재되고, 제1 방향 연장 스크류(143)와 평행하게 연장된 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)(145)도 프레임(131)에 고정된다. 제1 방향 이동 테이블(147)의 하측면에 한 쌍의 가이드 그루브(guide groove)(148)는 상기 한 쌍의 가이드 레일(145)에 Y축과 평행한 방향으로 슬라이딩(sliding) 가능하게 체결되고, 제1 방향 이동 테이블(147) 하측의 스크류 체결 블록(149)은 제1 방향 연장 스크류(143)에 나사 체결된다. 제1 방향 구동 모터(134)의 모터 샤프트는 풀리(135)에 연결되고, 타이밍 벨트(137)에 의해 상기 풀리(135)로부터 다른 풀리(136)로 동력이 전달되고, 상기 다른 풀리(136)에 동축 연결된 기어(139)와 상기 제1 방향 연장 스크류(143)에 동축 연결된 기어(140)가 동력 전달 가능하게 치합된다. 이러한 구성에 의해 모터(134)의 동력으로 제1 방향 연장 스크류(143)가 회전하고, 제1 방향 연장 스크류(143)의 회전 방향에 따라 제1 방향 이동 테이블(147)이 Y축과 평행하게 양(+)의 방향 또는 음(-)의 방향으로 이동한다.
제1 연마 유닛(130)은 제2 방향 이동 테이블(150)을 이동시키는 구동 액추에이터(actuator)로서, 실린더 형태의 실린더 보디(cylinder body)(153)와 상기 실린더 보디(153) 내측으로 삽입되는 방향 및 상기 실린더 보디(153)에서 외측으로 돌출되는 방향으로 이동 가능한 실린더 로드(cylinder rod)(154)를 구비한다. 상기 실린더 보디(153)의 단부는 제1 방향 이동 테이블(147)에 체결되고, 상기 실린더 로드(154)의 단부는 제2 방향 이동 테이블(150)에 체결되어, 상기 실린더 보디(153) 내부에 압축 공기가 주입되면 상기 실린더 로드(154)가 돌출하여 제1 방향 이동 테이블(147)이 X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하고, 상기 실린더 보디(153) 내부에 채워진 압축 공기가 외부로 배출되면 상기 실린더 로드(154)가 상기 실린더 보디(153) 내부로 삽입되어 제1 방향 이동 테이블(147)이 X축 음(-)의 방향과 평행하게 이동한다. 연마 숫돌 구동 모터(157)의 모터 샤프트와 동축(同軸) 체결된 풀리(158)와, 선 접촉 연마 숫돌(162)의 회전축(161)과 동축 체결된 풀리(160)는 타이밍 벨트(159)에 의해 연결된다. 이러한 구성에 의해 모터(157)의 동력으로 선 접촉 연마 숫돌(162)이 회전한다.
한편, 제1 방향 이동 테이블(147)에는 X축과 평행하게 연장된 제2 방향 연장 스크류(166)가 회전 가능하게 체결되고, 제2 방향 연장 스크류(166)에는 제2 방향 이동 테이블(150) 하측의 스크류 체결 블록(167)이 나사 체결되며, 제2 방향 연장 스크류(166)의 말단에는 작업자가 손으로 잡고 인력(人力)으로 돌릴 수 있는 다이얼(165)이 마련된다. 선 접촉 연마 숫돌(162)이 제박 드럼(10)의 외주면에 근접한 상태나 접촉된 상태에서는 에어 실린더(152)에 의해 제2 방향 이동 테이블(150)을 X축과 평행한 방향으로 이동하여 제박 드럼(10) 외주면과 선 접촉 연마 숫돌(162) 사이의 간격을 조정하거나 연마 숫돌(162)과 제박 드럼(10) 외주면 간의 접촉 압력을 조정하게 된다. 그러나, 선 접촉 연마 숫돌(162)이 제박 드럼(10)의 외주면에서 멀리 이격된 상태에서는 작업자가 다이얼(165)을 돌려 제2 방향 이동 테이블(150)을 X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하여 선 접촉 연마 숫돌(162)을 제박 드럼(10) 외주면에 근접하게 이동시킬 수 있다.
또는, 연마 숫돌(162)이 제박 드럼(10) 외주면을 연마하고 있는 중에 제박 드럼(10) 외주면에 예컨대, 스크래치(scratch)와 같은 작업 에러가 발생하면, 작업자가 이를 식별하고 제2 방향 이동 테이블(150)이 X축 음(-)의 방향과 평행하게 이동하도록 긴급하게 다이얼(165)을 돌려 연마 숫돌(162)을 제박 드럼(10) 외주면에서 이격시킴으로써 연마 작업 에러의 확산을 막을 수 있다.
선 접촉 연마 숫돌(162)의 회전축(161)은 제박 드럼(10)의 회전축과 평행한 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 연장된다. 따라서, 선 접촉 연마 숫돌(162) 외주면은 제박 드럼(10) 외주면에 선(線) 접촉하여 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 된다. 선 접촉 연마 숫돌(162)은 제박 드럼(10)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키면서 제박 드럼(10) 외주면에 접촉하여 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 된다. 선 접촉 연마 숫돌(162)을 제박 드럼(10)의 회전 방향과 같은 방향으로 회전시켜 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 되면, 제박 드럼(10) 외주면과 선 접촉 연마 숫돌(162)이 접촉하는 지점의 마찰이 커져서 제박 드럼(10) 외주면에 스크래치(scratch)와 같은 작업상 에러(error)가 발생할 가능성이 높아진다. 구체적으로, 제박 드럼(10)이 시계 방향으로 회전하면 선 접촉 연마 숫돌(162)은 반시계 방향으로 회전시키고, 제박 드럼(10)이 반시계 방향으로 회전하면 선 접촉 연마 숫돌(162)은 시계 방향으로 회전시키게 된다.
선 접촉 연마 숫돌(162)은 섬유질로 된 디스크(disk) 형상의 기재에 고분자 탄성체로 된 연마 입자가 함침(含浸)되어 형성될 수 있다. 상기 섬유질의 기재는 예컨대, 폴리비닐알콜계 수지(polyvinyl alcohol(PVA) base resin)로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 탄성체로 된 연마 입자는 예컨대, 폴리우레탄계 수지 (polyurethane base resin), 폴리우레아계 수지(polyurea base resin), 또는 폴리아크릴산계 수지(polyacrylic acid base resin)로 이루어질 수 있다.
제2 연마 유닛(170)은 제1 연마 유닛(130)과 마찬가지로, Y축과 평행한 방향으로 길게 연장되고 좌측 다이(114)의 상측면에 고정된 프레임(171)과, 상기 프레임(171) 상에서 제1 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제1 방향 이동 테이블(177)과, 상기 제1 방향 이동 테이블(177)에 지지되며, 제2 방향, 즉 X축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제2 방향 이동 테이블(178)과, 상기 제2 방향 이동 테이블(178)에 지지된 연마 숫돌 구동 모터(185)와, 상기 모터(185)의 동력에 의해 회전하는 선 접촉 연마 숫돌(187)을 구비한다.
프레임(171)에는 Y축과 평행하게 연장된 제1 방향 연장 스크류(175)가 회전 가능하게 탑재되고, 제1 방향 연장 스크류(175)는 제1 방향 구동 모터(173)의 동력에 의해 회전 가능하며, 제1 방향 이동 테이블(177) 하측의 스크류 체결 블록(미도시)은 제1 방향 연장 스크류(175)에 나사 체결된다. 이러한 구성에 의해 모터(173)의 동력으로 제1 방향 연장 스크류(175)가 회전하고, 제1 방향 연장 스크류(175)의 회전 방향에 따라 제1 방향 이동 테이블(177)이 Y축과 평행하게 양(+)의 방향 또는 음(-)의 방향으로 이동한다.
제2 방향 이동 테이블(178)을 X축 양(+)의 방향 및 음(-)의 방향과 평행하게 이동시키는 구동 액추에이터(actuator)는 에어 실린더(180)이다. 한편, 제1 방향 이동 테이블(177)에는 X축과 평행하게 연장된 제2 방향 연장 스크류(191)가 회전 가능하게 체결되고, 제2 방향 연장 스크류(191)에는 제2 방향 이동 테이블(178) 하측의 스크류 체결 블록(미도시)이 나사 체결되며, 제2 방향 연장 스크류(191)의 말단에는 작업자가 손으로 잡고 인력(人力)으로 돌릴 수 있는 다이얼(190)이 마련된다. 상기 제1 방향 이동 테이블(177)을 Y축과 평행한 방향으로 이동시키는 구성과, 상기 제2 방향 이동 테이블(178)을 X축과 평행한 방향으로 이동시키는 구성은 제1 연마 유닛(130)에 대해 설명하면서 보다 상세하게 설명하였으므로, 더 이상의 중복된 설명은 생략한다.
선 접촉 연마 숫돌(187)의 회전축은 제박 드럼(10)의 회전축과 평행한 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 연장되고, 선 접촉 연마 숫돌(187) 외주면은 제박 드럼(10) 외주면에 선(線) 접촉하여 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 된다. 제1 연마 유닛(130)의 경우와 마찬가지로, 선 접촉 연마 숫돌(187)은 제박 드럼(10)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키면서 제박 드럼(10) 외주면에 접촉하여 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 된다. 또한 제1 연마 유닛(130)의 경우와 마찬가지로, 선 접촉 연마 숫돌(187)은 섬유질로 된 디스크(disk) 형상의 기재에 고분자 탄성체로 된 연마 입자가 함침(含浸)되어 형성될 수 있다. 상기 섬유질은 예컨대, 폴리비닐알콜계 수지(polyvinyl alcohol(PVA) base resin)로 이루어질 수 있으며, 상기 고분자 탄성체는 예컨대, 폴리우레탄계 수지 (polyurethane base resin), 폴리우레아계 수지(polyurea base resin), 또는 폴리아크릴산계 수지(polyacrylic acid base resin)로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 연마 유닛(130, 170)의 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)의 회전축 방향 길이, 즉 Y축과 평행한 방향의 길이(LG11, LG12)는, 제박 드럼(10) 외주면의 샤프트 방향 길이, 즉 Y축과 평행한 방향의 길이(LD)의 1/2보다 작다. 이처럼 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)의 Y축 방향 길이(LG11, LG12)가 제박 드럼(10) 외주면의 Y축 방향 길이(LD)보다 매우 작아서, 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)에 휨이나 굴곡 등 허용 범위 내의 형상 오차가 약간 있더라도 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)을 Y축과 평행하게 이동하면서 제박 드럼(10) 외주면을 접촉시키면 연마되지 않고 지나치거나 과도하게 연마되는 부분의 발생 가능성이 감소되어 연마 품질이 향상된다.
더욱이 에어 실린더(152, 180)를 이용하여 제2 방향 이동 테이블(150, 178)을 제박 드럼(10) 외주면을 향해 이동시켜 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)을 제박 드럼(10) 외주면에 접촉시키고 있기 때문에, 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)이 Y축과 평행하게 이동하는 도중에 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)과 제박 드럼(10) 외주면 사이의 접촉 압력이 자동적으로 균일하게 유지되고, 이로 인해 연마 품질이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 한 쌍의 선 접촉 연마 숫돌(162, 187)로 제박 드럼(10) 외주면의 구간을 반분하여 연마 작업을 수행함으로써 하나의 연마 숫돌이 있는 경우보다 빠른 연마 작업이 가능하다. 예를 들어, 제1 연마 유닛(130)의 연마 숫돌(162)은 전방 샤프트(15)에 가까운 제박 드럼(10) 외주면의 전반부를 연마하고, 제2 연마 유닛(170)의 연마 숫돌(187)은 후방 샤프트(16)에 가까운 제박 드럼(10) 외주면의 후반부를 연마하도록 설정할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 제박 드럼 연마 장치(100)는 한 쌍의 연마 유닛을 가진 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 3개, 4개의 연마 유닛을 가져 연마 숫돌을 3개, 4개를 구비할 수도 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제박 드럼 연마 장치의 정면도 및 평면도이고, 도 7은 도 5의 C 부분을 확대 도시한 도면이며, 도 8은 도 6의 D 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 5 내지 도 8을 함께 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제박 드럼 연마 장치(200)는 제박 드럼 회전 유닛(215), 연마 유닛(230), 및 정밀 연마 유닛(270)을 구비한다. 제박 드럼 회전 유닛(215)은 제박 드럼(10)의 샤프트(15, 16)를 지지하며, 제박 드럼 샤프트(15, 16)를 중심으로 제박 드럼(10)을 회전시킨다.
구체적으로, 제박 드럼 연마 장치(200)는 원통형의 제박 드럼(10)을 중심으로 전방, 후방, 우측, 및 좌측에 다이(die)(211, 212, 213, 214)를 구비한다. 전방 다이(211)에는 제박 드럼(10)의 중심에서 전방으로 돌출된 전방 샤프트(15)를 착탈 및 회전 가능하게 지지하는 전방 샤프트 홀더(holder)(216)가 구비되고, 후방 다이(212)에는 제박 드럼(10)의 중심에서 후방으로 돌출된 후방 샤프트(16)를 착탈 및 회전 가능하게 지지하는 후방 샤프트 홀더(217)가 구비된다. 제박 드럼 회전 유닛(215)은 후방 다이(212)에 지지된 제박 드럼 구동 모터(220)를 구비한다. 제박 드럼 구동 모터(220)의 모터 샤프트(221)는 풀리(224)에 연결되고, 타이밍 벨트(미도시)에 의해 상기 풀리(224)로부터 다른 풀리(225)로 동력이 전달되고, 상기 다른 풀리(225)에 연결된 연결구(227)가 후방 샤프트(16)에 연결되며, 이러한 구성에 의해 모터(220)의 동력으로 제박 드럼(10)이 회전한다.
연마 유닛(230)과 정밀 연마 유닛(270)은 각각 우측 및 좌측 다이(213, 214)에 지지되어 제박 드럼(10)을 사이에 두고 우측 및 좌측에서 제박 드럼(10)의 외주면을 연마한다. 연마 유닛(230)은 제박 드럼 샤프트(15, 16)가 연장된 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 길게 연장되고 우측 다이(213)의 상측면에 고정된 프레임(231)과, 상기 프레임(231) 상에서 제박 드럼 샤프트(15, 16)가 연장된 방향과 평행한 제1 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제1 방향 이동 테이블(247)과, 상기 제1 방향 이동 테이블(247)에 지지되며, 제박 드럼(10)의 외주면에 가까워지거나 멀어지는 제2 방향, 즉 X축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제2 방향 이동 테이블(250)과, 상기 제2 방향 이동 테이블(250)에 지지된 연마 숫돌 구동 모터(257)와, 상기 모터(257)의 동력에 의해 회전하는 면 접촉 연마 숫돌(262)을 구비한다.
구체적으로, 프레임(231)에는 Y축과 평행하게 연장된 제1 방향 연장 스크류(243)가 회전 가능하게 탑재되고, 제1 방향 연장 스크류(243)와 평행하게 연장된 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)(245)도 프레임(231)에 고정된다. 제1 방향 이동 테이블(247)의 하측면에 한 쌍의 가이드 그루브(guide groove)(248)는 상기 한 쌍의 가이드 레일(245)에 Y축과 평행한 방향으로 슬라이딩(sliding) 가능하게 체결되고, 제1 방향 이동 테이블(247) 하측의 스크류 체결 블록(249)은 제1 방향 연장 스크류(243)에 나사 체결된다. 제1 방향 구동 모터(234)의 모터 샤프트는 풀리(235)에 연결되고, 타이밍 벨트(237)에 의해 상기 풀리(235)로부터 다른 풀리(236)로 동력이 전달되고, 상기 다른 풀리(236)에 동축 연결된 기어(239)와 상기 제1 방향 연장 스크류(243)에 동축 연결된 기어(240)가 동력 전달 가능하게 치합된다. 이러한 구성에 의해 모터(234)의 동력으로 제1 방향 연장 스크류(243)가 회전하고, 제1 방향 연장 스크류(243)의 회전 방향에 따라 제1 방향 이동 테이블(247)이 Y축과 평행하게 양(+)의 방향 또는 음(-)의 방향으로 이동한다.
연마 유닛(230)은 제2 방향 이동 테이블(250)을 이동시키는 구동 액추에이터(actuator)로서, 실린더 형태의 실린더 보디(cylinder body)(253)와 상기 실린더 보디(253) 내측으로 삽입되는 방향 및 상기 실린더 보디(253)에서 외측으로 돌출되는 방향으로 이동 가능한 실린더 로드(cylinder rod)(254)를 구비한다. 상기 실린더 보디(253)의 단부는 제1 방향 이동 테이블(247)에 체결되고, 상기 실린더 로드(254)의 단부는 제2 방향 이동 테이블(250)에 체결되어, 상기 실린더 보디(253) 내부에 압축 공기가 주입되면 상기 실린더 로드(254)가 돌출하여 제1 방향 이동 테이블(247)이 X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하고, 상기 실린더 보디(253) 내부에 채워진 압축 공기가 외부로 배출되면 상기 실린더 로드(254)가 상기 실린더 보디(253) 내부로 삽입되어 제1 방향 이동 테이블(247)이 X축 음(-)의 방향과 평행하게 이동한다. 연마 숫돌 구동 모터(257)의 모터 샤프트와 동축(同軸) 체결된 풀리(258)와, 면 접촉 연마 숫돌(262)의 회전축(261)과 동축 체결된 풀리(260)는 타이밍 벨트(259)에 의해 연결된다. 이러한 구성에 의해 모터(257)의 동력으로 면 접촉 연마 숫돌(262)이 회전한다.
한편, 제1 방향 이동 테이블(247)에는 X축과 평행하게 연장된 제2 방향 연장 스크류(266)가 회전 가능하게 체결되고, 제2 방향 연장 스크류(266)에는 제2 방향 이동 테이블(250) 하측의 스크류 체결 블록(267)이 나사 체결되며, 제2 방향 연장 스크류(266)의 말단에는 작업자가 손으로 잡고 인력(人力)으로 돌릴 수 있는 다이얼(265)이 마련된다. 면 접촉 연마 숫돌(262)이 제박 드럼(10)의 외주면에 근접한 상태나 접촉된 상태에서는 에어 실린더(252)에 의해 제2 방향 이동 테이블(250)을 X축과 평행한 방향으로 이동하여 제박 드럼(10) 외주면과 선 접촉 연마 숫돌(262) 사이의 간격을 조정하거나 연마 숫돌(262)과 제박 드럼(10) 외주면 간의 접촉 압력을 조정하게 된다. 그러나, 면 접촉 연마 숫돌(262)이 제박 드럼(10)의 외주면에서 멀리 이격된 상태에서는 작업자가 다이얼(265)을 돌려 제2 방향 이동 테이블(250)을 X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하여 면 접촉 연마 숫돌(262)을 제박 드럼(10) 외주면에 근접하게 이동시킬 수 있다.
또는, 연마 숫돌(262)이 제박 드럼(10) 외주면을 연마하고 있는 중에 제박 드럼(10) 외주면에 예컨대, 스크래치(scratch)와 같은 작업 에러가 발생하면, 작업자가 이를 식별하고 제2 방향 이동 테이블(250)이 X축 음(-)의 방향과 평행하게 이동하도록 긴급하게 다이얼(265)을 돌려 연마 숫돌(262)을 제박 드럼(10) 외주면에서 이격시킴으로써 연마 작업 에러의 확산을 막을 수 있다.
면 접촉 연마 숫돌(262)의 회전축(261)은 제박 드럼(10)의 회전축의 방사 방향(radial direction), 즉 X축과 평행한 방향으로 연장된다. 따라서, 면 접촉 연마 숫돌(262)의 원형(圓形)의 전면(前面)이 제박 드럼(10) 외주면에 면(面) 접촉하여 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 된다.
면 접촉 연마 숫돌(262)은 섬유질로 된 디스크(disk) 형상의 기재에 고분자 탄성체로 된 연마 입자가 함침(含浸)되어 형성될 수 있으며, 소재에 대한 상세한 설명은 제1 실시예에서 설명한 선 접촉 연마 숫돌(162)과 마찬가지이므로 생략한다. 다만, 면 접촉 연마 숫돌(262)은 정밀한 마무리 연마 작업의 용도로 사용되므로, 이 경우에 면 접촉 연마 숫돌(262)의 연마 입자의 직경은 연마 유닛(270)의 선 접촉 연마 숫돌(287)에 포함된 연마 입자의 직경보다 작게 설정될 수 있다.
연마 유닛(270)은 제1 실시예의 제2 연마 유닛(170)와 마찬가지로, Y축과 평행한 방향으로 길게 연장되고 좌측 다이(214)의 상측면에 고정된 프레임(271)과, 상기 프레임(271) 상에서 제1 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제1 방향 이동 테이블(277)과, 상기 제1 방향 이동 테이블(277)에 지지되며, 제2 방향, 즉 X축과 평행한 방향으로 이동 가능한 제2 방향 이동 테이블(278)과, 상기 제2 방향 이동 테이블(278)에 지지된 연마 숫돌 구동 모터(285)와, 상기 모터(285)의 동력에 의해 회전하는 선 접촉 연마 숫돌(287)을 구비한다.
프레임(271)에는 Y축과 평행하게 연장된 제1 방향 연장 스크류(275)가 회전 가능하게 탑재되고, 제1 방향 연장 스크류(275)는 제1 방향 구동 모터(273)의 동력에 의해 회전 가능하며, 제1 방향 이동 테이블(277) 하측의 스크류 체결 블록(미도시)은 제1 방향 연장 스크류(275)에 나사 체결된다. 이러한 구성에 의해 모터(273)의 동력으로 제1 방향 연장 스크류(275)가 회전하고, 제1 방향 연장 스크류(275)의 회전 방향에 따라 제1 방향 이동 테이블(277)이 Y축과 평행하게 양(+)의 방향 또는 음(-)의 방향으로 이동한다.
제2 방향 이동 테이블(278)을 X축 양(+)의 방향 및 음(-)의 방향과 평행하게 이동시키는 구동 액추에이터(actuator)는 에어 실린더(280)이다. 한편, 제1 방향 이동 테이블(277)에는 X축과 평행하게 연장된 제2 방향 연장 스크류(291)가 회전 가능하게 체결되고, 제2 방향 연장 스크류(291)에는 제2 방향 이동 테이블(278) 하측의 스크류 체결 블록(미도시)이 나사 체결되며, 제2 방향 연장 스크류(291)의 말단에는 작업자가 손으로 잡고 인력(人力)으로 돌릴 수 있는 다이얼(290)이 마련된다. 상기 제1 방향 이동 테이블(277)을 Y축과 평행한 방향으로 이동시키는 구성과, 상기 제2 방향 이동 테이블(278)을 X축과 평행한 방향으로 이동시키는 구성은 제1 실시예의 제1 연마 유닛(130) 및 제2 연마 유닛(170)에 대한 설명과 동일하므로, 더 이상의 중복된 설명은 생략한다.
선 접촉 연마 숫돌(287)의 회전축은 제박 드럼(10)의 회전축과 평행한 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 연장되고, 선 접촉 연마 숫돌(287) 외주면은 제박 드럼(10) 외주면에 선(線) 접촉하여 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 된다. 선 접촉 연마 숫돌(287)은 제박 드럼(10)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키면서 제박 드럼(10) 외주면에 접촉하여 제박 드럼(10) 외주면을 연마하게 된다. 제1 실시예에의 제1 연마 유닛(130) 및 제2 연마 유닛(170)의 경우와 마찬가지로, 선 접촉 연마 숫돌(287)은 섬유질로 된 디스크(disk) 형상의 기재에 고분자 탄성체로 된 연마 입자가 함침(含浸)되어 형성될 수 있다.
면 접촉 연마 숫돌(262)의 직경(LS21)과, 선 접촉 연마 숫돌(287)의 회전축 방향 길이, 즉 Y축과 평행한 방향의 길이(LG22)는, 제박 드럼(10) 외주면의 샤프트 방향 길이, 즉 Y축과 평행한 방향의 길이(LD)의 1/2보다 작다. 이처럼 면 접촉 연마 숫돌(262)의 직경(LS21) 및 선 접촉 연마 숫돌(267)의 Y축 방향 길이(LG22)가 제박 드럼(10) 외주면의 Y축 방향 길이(LD)보다 매우 작아서, 면 접촉 연마 숫돌(262)과 선 접촉 연마 숫돌(287)에 휨이나 굴곡 등 허용 범위 내의 형상 오차가 약간 있더라도 상기 연마 숫돌(262, 287)을 Y축과 평행하게 이동하면서 제박 드럼(10) 외주면을 접촉시키면 연마되지 않고 지나치거나 과도하게 연마되는 부분의 발생 가능성이 감소되어 연마 품질이 향상된다.
더욱이 에어 실린더(252, 280)를 이용하여 제2 방향 이동 테이블(250, 278)을 제박 드럼(10) 외주면을 향해 이동시켜 연마 숫돌(262, 287)을 제박 드럼(10) 외주면에 접촉시키고 있기 때문에, 연마 숫돌(262, 287)이 Y축과 평행하게 이동하는 도중에 연마 숫돌(262, 287)과 제박 드럼(10) 외주면 사이의 접촉 압력이 자동적으로 균일하게 유지되고, 이로 인해 연마 품질이 더욱 향상될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 면 접촉 연마 숫돌(262)와 하나의 선 접촉 연마 숫돌(287)로 제박 드럼(10) 외주면의 구간을 반분하여 연마 작업을 수행함으로써 하나의 연마 숫돌이 있는 경우보다 빠른 연마 작업이 가능하다.
한편, 면 접촉 연마 숫돌(262)의 회전축(261)과 선 접촉 연마 숫돌(287)의 회전축(미도시)은 서로 직교하므로 제박 드럼(10) 외주면을 연마할 때 생성되는 연마의 결 또는 광택의 결의 방향이 서로 다르다. 따라서, 제박 드럼(10)의 외주면의 같은 지점을 선 접촉 연마 숫돌(287)과 면 접촉 연마 숫돌(262)로 교번하여 연마하면 서로 보완적으로 작용하여 한 종류의 연마 숫돌만으로 연마한 경우보다 연마와 광택의 품질이 향상된다.
도 5 내지 도 8에 도시된 제박 드럼 연마 장치(200)는 하나의 연마 유닛과 하나의 정밀 연마 유닛을 가진 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 복수의 연마 유닛과, 복수의 정밀 연마 유닛을 가져 복수의 선 접촉 연마 숫돌과 복수의 면 접촉 연마 숫돌을 구비할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 제박 드럼 100, 200: 제박 드럼 연마 장치
115, 215: 제박 드럼 회전 유닛 130, 170, 230: 연마 유닛
162, 187, 287: 선 접촉 연마 숫돌 230: 정밀 연마 유닛
262: 면 접촉 연마 숫돌 152, 252: 에어 실린더

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제박 드럼의 샤프트를 지지하며 상기 제박 드럼의 샤프트를 중심으로 상기 제박 드럼을 회전시키는 제박 드럼 회전 유닛;
    상기 제박 드럼의 샤프트와 평행한 회전축에 대해 회전하며 상기 제박 드럼의 외주면에 선(線) 접촉하여 상기 제박 드럼의 외주면을 연마하는 선 접촉 연마 숫돌을 구비한 적어도 하나의 연마 유닛; 및,
    상기 제박 드럼의 샤프트에 대해 방사 방향(radial direction)인 회전축에 대해 회전하며 상기 제박 드럼의 외주면에 면(面) 접촉하여 상기 제박 드럼의 외주면을 연마하는 면 접촉 연마 숫돌을 구비한 적어도 하나의 정밀 연마 유닛;을 구비하고,
    상기 선 접촉 연마 숫돌과 상기 면 접촉 연마 숫돌은 각각, 상기 제박 드럼의 샤프트와 평행한 제1 방향, 및 상기 제박 드럼의 외주면에 대해 가까워지거나 멀어지는 제2 방향으로 이동하고,
    상기 적어도 하나의 연마 유닛과 상기 적어도 하나의 정밀 연마 유닛은 각각 하나씩 구비되고,
    상기 연마 유닛에 속한 선 접촉 연마 숫돌과 상기 정밀 연마 유닛에 속한 면 접촉 연마 숫돌은, 상기 제박 드럼을 사이에 두고 서로 반대 방향에 위치한 것을 특징으로 하는 제박 드럼 연마 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 연마 유닛은, 상기 선 접촉 연마 숫돌을 지지하며 상기 제박 드럼의 외주면에 대해 상기 제2 방향으로 이동하는 제2 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블을 지지하며 상기 제1 방향으로 이동하는 제1 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블이 상기 제1 방향 이동 테이블에 대해 이동하도록 상기 제2 방향 이동 테이블을 구동하는 에어 실린더(air cylinder)를 구비한 것을 특징으로 하는 제박 드럼 연마 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 선 접촉 연마 숫돌의 회전축 방향 길이는 상기 제박 드럼 외주면의 샤프트 방향 길이의 1/2보다 작은 것을 특징으로 하는 제박 드럼 연마 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 정밀 연마 유닛은, 상기 면 접촉 연마 숫돌을 지지하며 상기 제박 드럼의 외주면에 대해 상기 제2 방향으로 이동하는 제2 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블을 지지하며 상기 제1 방향으로 이동하는 제1 방향 이동 테이블과, 상기 제2 방향 이동 테이블이 상기 제1 방향 이동 테이블에 대해 이동하도록 상기 제2 방향 이동 테이블을 구동하는 에어 실린더(air cylinder)를 구비한 것을 특징으로 하는 제박 드럼 연마 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 면 접촉 연마 숫돌은 디스크(disk) 형상이고,
    상기 면 접촉 연마 숫돌의 직경은 상기 제박 드럼 외주면의 샤프트 방향 길이의 1/2보다 작은 것을 특징으로 하는 제박 드럼 연마 장치.
  8. 삭제
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