KR102157729B1 - 액정유리의 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 연마장치는, 가공대상물이 안착되도록 마련되고, 회전함에 따라 안착된 상기 가공대상물의 하면을 가공하는 가공부; 및 상기 가공대상물의 하면이 상기 가공부에 안착된 상태로 고정되도록, 안착된 상기 가공대상물을 상기 가공부에 대해 가압하도록 마련되는 고정부를 포함하고, 상기 고정부가 상기 가공대상물을 고정한 상태에서 상기 가공부가 회전할 때 상기 가공대상물의 하면의 가공이 이루어지도록, 상기 고정부는 상기 가공부로부터 상기 가공대상물에 가해지는 전단력에 의해 상기 가공대상물과 함께 상기 가공부에 대해 상대적으로 회전하고, 상기 고정부와 상기 가공부의 회전축은 서로 일치하지 않는다.

Description

액정유리의 연마장치{LCD GLASS LAPPING APPARATUS}
본 발명은 액정유리를 위한 연마장치에 관한 것이다.
휴대전화와 같은 소형 모바일 기기의 외장유리의 표면에는 사용시 부주의로 인한 스크래치가 발생할 수 있다. 최근, 휴대전화들은 폴리머 소재를 사용하여 만들어진 휘어지는 액정 패널을 사용하기 시작해, 스크래치가 생긴 전면 유리를 액정 패널에서 제거하고 새 것으로 교체하는 것이 기술적으로 어려워졌고, 경제성도 떨어지게 되었다. 따라서, 유리를 액정 패널에서 떼어내지 않은 상태에서 유리 표면을 연마하여 수 마이크로 깊이의 스크래치들을 제거하는 것이 더욱 효율적이고 경제적인 방법일 수 있다.
다만 종래의 기술들은 주로 가공 대상물인 모바일 기기를 테이블 위에 안착시키고 소형 연마용 기구를 CNC 머신을 이용하여 조종하면서 대상물의 표면을 연마하는 방식을 취하고 있다. 이러한 방식은 연마용 브러시나 패드가 적절한 힘으로 유리 표면을 누르도록 하기가 용이하지 않으며, 연마용 가루가 패드와 유리 사이에 남아있지 않고 계속 이탈할 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액정유리를 균일하게 연마할 수 있는 연마장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 연마장치는, 가공대상물이 안착되도록 마련되고, 회전함에 따라 안착된 상기 가공대상물의 하면을 가공하는 가공부; 및 상기 가공대상물의 하면이 상기 가공부에 안착된 상태로 고정되도록, 안착된 상기 가공대상물을 상기 가공부에 대해 가압하도록 마련되는 고정부를 포함하고, 상기 고정부가 상기 가공대상물을 고정한 상태에서 상기 가공부가 회전할 때 상기 가공대상물의 하면의 가공이 이루어지도록, 상기 고정부는 상기 가공부로부터 상기 가공대상물에 가해지는 전단력에 의해 상기 가공대상물과 함께 상기 가공부에 대해 상대적으로 회전하고, 상기 고정부와 상기 가공부의 회전축은 서로 일치하지 않고, 상기 고정부는, 상기 가공대상물이 삽입되어 상기 가공부에 안착되되 수평한 방향으로 이탈하지 않도록 상기 가공대상물의 외관에 대응되는 형상을 가지고 연직방향을 따라 개방되는 지그 개구를 포함하는 지그와, 상기 지그로부터 상방으로 연장된 포스트를 포함하는 지그부; 및 상기 지그의 상측에 배치되되, 공기가 주입됨에 따라 팽창하여 상기 지그 개구에 삽입된 가공대상물을 상기 가공부에 대해 가압하도록 마련되는 패드와, 상기 포스트가 슬라이딩 가능하게 삽입되어 연직 방향으로 가지는 움직임이 상기 포스트에 의해 가이드되는 포스트 리니어부쉬를 포함하는 패드부를 포함하고, 상기 패드부는, 상기 고정부가 하강함에 따라 상기 지그가 상기 가공부에 안착된 상황에서, 상기 포스트에 의해 가이드되면서 더 하강하여. 연직방향을 기준으로 상기 지그로부터 이격된 거리를 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 균일하게 액정유리를 연마할 수 있다.
완제품 상태의 휴대전화 상태 또는 분리된 액정유리 상태에서 그 상태와 무관하게 균일한 연마가 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 가공부와 고정부의 작용을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 일부분의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 고정부를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에서 외장 프레임과 승강부를 제거한 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 실린더부의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부와 패드부의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부와 패드부의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패드가 가공대상물에 밀착하기 전의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패드가 가공대상물에 밀착하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 냉각시스템을 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치는 가공부(1)와 고정부(2)를 포함하고, 이러한 가공부(1)와 고정부(2)를 고정하는 외장 프레임(3)을 포함할 수 있다. 또한 후술할 도 11을 참조하면, 연마장치는 냉각시스템(35)을 더 포함할 수 있다.
외장 프레임(3)
외장 프레임(3)은 연마장치의 전체적인 뼈대가 될 수 있다. 외장 프레임은 도시된 것과 같이 서로 직교하며 만나는 복수의 바들이 결합하여 형성될 수 있으나, 그 형태가 이에 제한되는 것은 아니다. 외장 프레임은 상부 외장 프레임(32)과 이보다 상대적으로 하측에 위치하는 하부 외장 프레임(31)을 포함할 수 있다. 이러한 외장 프레임에 가공부(1), 고정부(2), 냉각시스템(35) 및 고정부(2)에 압축된 공기를 공급하는 공기 공급장치(33)와 다른 구성요소들에 전기적으로 연결되어 제어를 수행하는 컨트롤 박스(34)가 배치될 수 있다. 이 밖에도 각 구성요소에 전원을 공급하는 장치가 배치될 수 있다.
컨트롤 박스(34)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit)이나 CPU(Central Processing Unit)과 같은 마이크로프로세서를 포함할 수 있으나, 포함하는 연산장치의 종류는 이에 제한되지 않는다.
또한 컨트롤 박스(34)는 각 구성요소들의 제어를 위한 명령을 프로세서에서 생성하기 위한 기초가 되는 복수의 제어명령(instruction)을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서가 메모리로부터 제어명령을 수신하고 각 구성요소를 제어하기 위한 전기적 신호를 수신한 제어명령을 기초로 생성하도록, 프로세서는 프로그램될 수 있다. 메모리는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 데이터 스토어일 수 있으나, 그 종류는 이에 제한되지 않는다.
컨트롤 박스(34)에는 프로세서에 대한 사용자의 입력을 받는 장치와 사용자에게 알려야 하는 정보를 표시하는 장치가 배치될 수 있고, 예시적으로 디스플레이 기기가 입력과 표시를 위해 사용될 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다.
외장 프레임(3)에 고정부(2)가 설치될 수 있는데, 복수의 고정부(2)가 외장 프레임 (3)상의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 3개의 고정부(2)가 배치되는 것으로 도시하였으나, 그 개수가 이에 제한되지는 않는다. 복수의 고정부(2)가 외장 프레임에 결합되어, 동시에 복수의 가공대상물(도 2의 T)을 고정하고 각각에 대한 작업이 가능할 수 있다. 가공대상물(도 2의 T)은 액정유리일 수 있고, 액정유리를 포함한 무선통신기기일 수도 있다.
또한 복수의 고정부(2)는, 각각의 고정부(2)에 의해 고정되는 복수의 가공대상물(도 2의 T)들이 가공부(1)의 중심으로부터 동일한 거리에 위치한 개소에 등각을 이루며 안착되도록 배치되도록 외장 프레임(3)에 결합될 수 있다. 가공부(1)의 회전 테이블(11)과 연마 패드(13)가 원판형으로 형성될 수 있고, 이러한 원판의 중심을 연직방향으로 지나가는 축을 기준으로 축대칭되게 복수의 고정부(2)가 배치될 수 있다.
가공부의 일측에만 고정부가 배치되는 연마장치를 생각할 수 있다. 이러한 연마장치는 작업 속도가 늦고, 회전 테이블의 한 켠으로만 고정부의 압력이 치우쳐 있어서 시간이 지날수록 테이블의 수평상태가 변할 가능성이 있다. 이로 인해 가공부와 회전 테이블의 경사도를 수시로 조정해야 하는 문제점이 발생할 수도 있다.
그러나 본 발명의 일 실시예와 같이 고정부(2)가 배치됨에 따라, 충분한 작업 속도를 확보함과 동시에 회전 테이블(11)의 불균형 문제를 해소할 수 있다.
외장 프레임(3)에 가공부(1)가 설치될 수 있다. 고정부(2)가 상부 외장 프레임(32)에 설치된다면, 가공부(1)는 하부 외장 프레임(31)에 설치될 수 있다.
가공부(1)
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 가공부(1)와 고정부(2)의 작용을 개념적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 가공부는 연마 패드(13), 회전 테이블(11)을 포함할 수 있고, 후술할 도 3을 더 참조하면 전동기(도 3의 14)를 더 포함할 수 있다.
전동기(도 3의 14)에 의해 회전하는 회전 테이블(11) 위에 그 표면의 섬유조직에 세륨가루가 흡착되어 있는 연마 패드(13)가 자성을 가지는 자석 매트(12)를 매개로 부착될 수 있다. 따라서 회전 테이블(11)과 연마 패드(13)는 자력에 의해 고정될 수 있는 금속성의 재질로 형성될 수 있다.
연마 패드(13)는 가공대상물(T)이 안착되도록 마련될 수 있고, 자석 패드(12)와 같이 회전 테이블(11)의 회전에 연동하여 회전함에 따라, 안착된 가공대상물(T)의 하면을 마찰에 의해 연마 가공할 수 있다.
회전 테이블(11)의 중심과 둘레 사이에 놓여진 가공대상물(T) 위에 고정부(2)를 이용하여 연직 압력(W)을 가해주어, 휴대전화의 유리면이 연마 패드(13)에 밀착되도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 가공대상물(T)이 액정유리가 부착된 휴대전화인 것으로 설명하나, 휴대전화로부터 분리된 액정유리가 가공대상물(T)로 사용될 수도 있다.
회전 테이블(11)이 회전하면 연마 패드(13)와 밀착되어 있는 휴대전화의 유리면에는 연마 패드(13)의 반경을 따라 중심으로부터 떨어진 정도에 비례하는 전단력(τ)이 원주 방향으로 발생한다. 이때, 연마 패드(13)의 바깥쪽에 닿아 있는 유리면이 안쪽에 닿아 있는 유리면보다 더 큰 전단력을 받게 되고, 이러한 전단력의 비대칭으로 인해 가공대상물(T)은 고정부(2)에 의해 고정된 가공대상물(T)의 중심부를 기준으로 회전을 하고, 이러한 상대적인 회전에 의해 유리면의 연마가 이루어진다. 따라서 본 발명의 연마장치를 이용해, 휴대전화를 직접적으로 회전시키는 별도의 구동부가 없이도 회전 테이블(11)의 움직임과 고정부의 고정만으로 가공대상물(T)이 피구동되면서 유리면이 연마될 수 있다.
이러한 가공대상물(T)의 회전을 지지하기 위해, 고정부(2) 중 가공대상물(T)을 잡고 있는 부분은 가공대상물(T)과 같이 회전할 수 있다. 이 때, 고정부(2)의 회전축과 가공부(1)의 회전축은 서로 나란하되 일치하지 않을 수 있다.
회전 테이블(11)과 가공대상물(T)의 움직임을 비교하여 보면 회전 테이블(11)의 바깥쪽에서는 서로 같은 방향으로 회전을 하고 있지만 회전 테이블(11)의 안쪽에서는 서로 반대로 회전하는 형태를 가진다. 연마는 마찰에 의해서 이루어지는 것이므로, 가공대상물(T)이 회전 테이블(11)의 안쪽을 지나가는 과정에서 더 많은 연마 작용이 일어날 수 있다. 이와 같은 수단을 이용하여, 가공대상물(T)의 균일한 가공이 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 일부분의 종단면도이다.
가공부는 회전 테이블과 연결된 전동기(14)를 포함하여, 전력을 이용해 회전력을 생산할 수 있다. 이러한 전동기(14)는 기어박스 내장형 교류 전동기일 수 있고, 선형 커플링(15)을 통하여 회전 테이블(11)의 중심 하단에 결합될 수 있다. 커플링(15) 내부에는, 회전 테이블(11)의 중심축이 저항없이 회전하도록 베어링이 장착될 수 있다.
회전 테이블(11)은 30인치 이상의 지름을 가지는 원판형으로 형성될 수 있고, 연마 패드(13)와 자석 매트(12) 역시 회전 테이블(11)과 동일한 지름을 가지는 원판형으로 형성될 수 있다.
고정부(2)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 고정부(2)를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4에서 상부 외장 프레임(32)과 헤드 프레임(26)를 제거한 상태를 나타낸 도면이다.
고정부(2)는 가공대상물(T)을 고정하는 역할을 한다. 구체적으로 고정부(2)는 가공대상물(T)의 하면이 가공부(1)에 안착된 상태로 고정되도록, 안착된 가공대상물(T)을 가공부(1)에 대해 가압하도록 마련될 수 있다.
도면을 참조하면 고정부(2)는 도면의 아래 쪽에서부터 차례로 지그부(21), 패드부(22), 로터리 실린더부(23), 승강부(24), 위치조정부(25)가 동축 결합되어 있으며, 이들을 같은 중심축 상에 구속시켜 줄 헤드 프레임(26) 구조물이 각 요소들과 연결되어 있다.
외장 프레임(3)은 전체 시스템을 지탱하기 위해 하단 외장 프레임(31) 및 상부 외장 프레임(32)이 가공부(1)와 고정부(2)의 특정 위치에 연결이 되어 있다. 외장 프레임(3)은 가공부(1)와는 커플링(15)에 형성되어 있는 외장 플렌지 부분에서 체결 될 수 있다. 외장 프레임(3)은 고정부(2)에는 헤드 프레임(26)의 수평 지지판(261)에서 체결이 될 수 있다. 그러나 외장 프레임(3)과 가공부(1) 및 고정부(2)가 고정되는 부분이 이에 제한되지는 않는다.
헤드 프레임(26)은 수평 지지판(261)과, 수평 지지판(261)을 중심으로 아래 위로 연결된 하단 지지대(262)와 상단 지지대(263)를 포함할 수 있다.
하단 지지대(262)에는 리니어부쉬가 장착된 원형 링이 체결될 수 있다. 하단 지지대(262)는 로터리 실린더부(23)와 연결되어 로터리 실린더부(23)의 상하 움직임을 안정하게 구속하는 역할을 한다. 또한 상단 지지대(263)에도 리니어부쉬가 결합된 플레이트가 체결될 수 있는데, 이는 승강부(24)의 상하 움직임을 구속하고 위치조정부(25)를 고정시켜 주는 역할을 한다.
수평 지지판(261)이 상부 외장 프레임(32) 위에 볼트로 체결이 되면서 고정부(2)가 안정적으로 고정될 수 있다. 고정부(2)의 수평을 조절하는 수평 조절 나사(264)가 수평 지지판(261)을 관통한 나사구멍에 삽입될 수 있다. 나사를 시계방향으로 돌리면 나사 끝이 수평 지지판(261) 아래로 돌출되어 나오고 상부 외장 프레임(32)에 막히게 되므로, 수평 지지판(261)을 들어올리는 효과를 가져와 고정부(2)의 수평을 조절할 수 있다.
고정부(2)의 최상단에 장착된 위치조정부(25)는 고정부(2)가 가지는 패드부(22)의 연직방향 위치를 결정하는 역할을 한다. 위치조정부(25)를 이용하여, 연직방향을 따라 패드부(22)가 가공부(1)로부터 최대한 이격될 수 있는 거리를 변경할 수 있다. 또한 위치조정부(25)를 이용하여, 패드부(22)가 가공부(1)에 최대한 접근하였을 때의 패드부(22)와 가공부(1)의 연직방향에서의 거리를 변경할 수 있다. 승강부(24)의 스트로크가 제한되어 있기 때문에, 패드부(22)가 연마작동을 위해 연마 패드(13)와 적정 거리 이내까지 하강하여 밀착할 수 있도록 미세하게 거리를 조정하기 위해서, 위치조정부(25)를 이용한 사용자의 조작이 필요하다.
구체적으로, 위치조정부(25)는 볼 스크류(252)와 이를 조작하는 조작부(251)를 포함해, 볼 스크류(252)를 회전시켜 볼 스크류(252)에 연결된 패드부(22)의 승강이 이루어지도록 할 수 있으나, 연직 방향에서 패드부(22)의 높이를 조절할 수 있는 수단이 있다면, 이에 제한되지 않고 다른 수단의 사용이 가능하다.
승강부(24)는 로터리 실린더부(23) 및 패드부(22)를 위아래로 움직이기 위해 필요한 구성요소이다. 승강부(24)는 패드(222)가 가공부(1)에 안착된 가공대상물(T)에 접근하거나 가공대상물(T)로부터 이격되도록 패드(222)를 승강시킬 수 있다.
승강부(24)는 실린더 박스(241)와 이송 피스톤(242)을 포함할 수 있다. 바람직하게는 이와 같이 유체의 압력을 이용하여, 상단 주입관(243)에 공기가 공급되면 피스톤이 아래로 움직이고, 하단 주입관(244)에 공기가 공급되면 피스톤이 위로 움직일 수 있다. 그러나 연직 방향에서 패드부(22)의 높이를 조절할 수 있는 수단이 있다면, 이에 제한되지 않고 다른 수단의 사용이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 실린더부(23)의 종단면도이다. 이송 피스톤(242) 축 하단에 플로팅 조인트(245)가 체결되어, 이송 피스톤(242)과 로터리 실린더부(23)를 서로 연결할 수 있다. 로터리 실린더부(23)는 패드부(22)에 압축 공기를 공급하는 유로로서의 기능과 함께 패드부(22)가 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 로터리 장치로서의 역할을 동시에 수행할 수 있다.
실린더 하우징은 세 부분을 포함할 수 있다. 실린더 하우징은 가운데 실린더 튜브(231)를 중심으로 상부의 실린더 커버(232)와 하부의 실린더 베이스(233)을 포함할 수 있다.
베어링(235)이 실린더 하우징 내부에 장착되어 로터리 축(234)의 부드러운 회전을 가능하게 할 수 있다. 로터리 축(234)이 실린더 하우징에서 이탈하는 것을 방지하기 위한 잠금 너트(236)가 베어링(235) 중 상측에 위치한 베어링에 맞물릴 수 있다. 실린더 하우징 내로 유입된 공기가 누출되는 것을 방지하기 위한 실링 튜브(237)가 실린더 커버(232) 안에 삽입될 수 있다. 이러한 베어링(235), 잠금 너트(236), 실링 튜브(237)가 로터리 축(234)을 둘러싸고 로터리 축(234)과 실린더 하우징의 내측면 사이에 배치되어, 실링 또는 하중의 지지를 수행할 수 있다.
로터리 축(234) 내부에는 공기유로(2341)가 중심축을 따라서 뚫려 형성될 수 있다. 이러한 공기유로(2341)는 실린더 커버(232)에 형성되는 공기 유입관 (238a, 238b)과 연통될 수 있으며, 후술할 패드(222)에 연결되어 패드(222)로 공기를 전달할 수 있다. 실린더 커버(232)의 내측에 로터리 축(234)이 상대적인 회전이 가능하도록 결합되므로, 실린더 커버(232)가 고정된 상태에서 로터리 축(234)만이 패드부(22)의 회전과 연동하여 회전할 수 있고, 동시에 패드(222)로 공기를 끊김 없이 공급하는 것이 가능하다.
실린더 커버(232)에 있는 두 개의 공기 유입관(238a, 238b) 중에서 한 개는 압축공기 공급장치(33)로부터 오는 관을 연결하고, 다른 하나는 공기압력 센서(265)로 연결이 될 수 있다.
로터리 실린더부(23)에서 실린더 튜브(231)를 포함한 실린더 하우징은 하단 지지대(262)에 볼트로 결합되어 회전하지 않도록 고정될 수 있다. 로터리 축(234)의 하단에는 패드부(22)와의 연결을 매개하기 위한 연결핀이 결합될 수 있다. 이러한 결합구조로 인해 로터리 실린더부(23)는 패드부(22)의 회전에 연동하여 회전할 수 있고, 승강부(24) 및 패드(222)에 간접적으로 연결되어, 패드(222)의 승강을 매개할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부(21)와 패드부(22)의 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부(21)와 패드부(22)의 분해사시도이다.
도 7 및 도 8을 더 참조하여 지그부(21)와 패드부(22)에 대해 설명한다. 패드부(22)는 팽창할 수 있는 패드(222)를 포함하여, 직접적으로 가공대상물(T)을 가압하는 부분이고, 지그부(21)는 이러한 가공대상물(T)이 이탈하는 것을 방해하는 부분이다.
패드부(22)는 클램프(228)를 포함할 수 있다. 클램프(228)는 로터리 실린더부(23)와 패드부(22)를 결합시킬 수 있다. 클램프(228)를 이용하여, 패드부(22)의 탈착이 용이할 수 있고, 상이한 종류 및 크기의 가공대상물(T)의 가공을 위한 패드부(22)의 교체를 용이하게 할 수 있다.
패드부(22)는 체결구로 서로 결합되는 상판(225)과 틀판(221)을 포함할 수 있다. 두 판(221, 225) 사이에는 패드(222)와, 패드(222)를 눌러주는 환형의 패드 구속링(223)과, 패드(222)의 기밀을 유지하기 위한 환형의 고무링(224)이 삽입될 수 있다.
상판(225)의 상단에는 로터리 축(234)과 결합하기 위한 어댑터(227)가 장착될 수 있다. 어댑터(227)에 클램프(228)가 결합될 수 있다. 어댑터(227)의 중심에는 로터리 축(234)으로부터 들어온 압축공기를 상판(225)으로 보내주기 위해 공기유로(2341)와 연통되는 관통로가 관통되어 형성될 수 있다. 상판(225)에도 관통로에 연통되는 관통 구멍이 있어서 공기를 패드(222)로 안내하거나 패드(222)로부터 배출되는 공기가 빠져나가도록 할 수 있다.
패드(222)는 1mm의 두께를 가질 수 있고, 신축성이 우수한 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 실리콘으로 형성될 수 있다. 패드(222)는 공기가 주입되면 팽창하고, 공기가 빠져나가면 수축할 수 있다. 패드(222)는 팽창함에 따라 가공대상물(T)의 상면에 접촉하고 가공대상물(T)을 가공부(1)에 대해 가압함으로써, 가공대상물(T)이 연직 방향을 따라 이탈하는 것을 차단하고 가공부(1)에 가공대상물(T)의 하면이 밀착하도록 할 수 있다.
패드부(22)의 틀판(221)은 직사각형 모양으로 개방된 중심의 틀 개구(2211)를 포함할 수 있다. 패드(222)가 공기의 유입에 의해 팽창하여 하방으로 확장하면, 틀 개구(2211)를 통해 직육면체와 유사한 입체의 형태로 패드(222)가 변형되어 하방으로 돌출될 수 있고, 지그(211)의 지그 개구(2111)안에 놓여 있는 가공대상물(T)을 눌러줄 수 있다.
틀 개구(2211)의 크기는 지그(211)에 개방되어 형성된 직사각형의 지그 개구(2111)보다 더 클 수 있다. 따라서 패드(222)가 가공대상물(T) 전체를 균일한 압력으로 눌러줄 수 있다.
지그부(21)는 연마 패드(13)와 패드부(22) 사이에 끼어 있으면서 회전 테이블(11)의 구동시 가공대상물(T)의 이탈을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해서 지그(211)의 두께는 가공대상물(T)의 두께와 비슷할 필요가 있다. 지그(211)의 지그 개구(2111)의 크기는 가공대상물(T)의 가로 및 세로 길이보다 2~3mm 큰 것이 바람직하다.
지그 개구(2111)는 가공대상물(T)이 삽입되어 가공부(1)에 안착될 수 있도록, 가공대상물(T)의 외관에 대응되는 형상을 가지고, 가공부(1)를 향해 개방되어 형성될 수 있다. 가공대상물(T)의 외관에 대응되는 형상이란, 가공대상물의 수치인 길이, 두께, 너비 등에 대응되는 수치를 가지고, 가공대상물(T)의 외관에 형성되는 선형이나 굴곡을 대응되게 가지는 형상을 의미한다.
지그부(21)는 지그(211)의 위치를 고정하기 위한 포스트(212)를 더 포함할 수 있다. 포스트(212)는 지그(211)의 가장자리에 일단이 체결되고, 상판(225)에 다른 일단이 결합될 수 있다. 이러한 포스트(212)를 상판(225)에 장착된, 연직 방향으로의 포스트(212)의 움직임을 가이드하는 포스트 리니어부쉬(226)에 꽂음으로써, 지그(211)의 연직방향 움직임은 자유롭게 할 수 있으나 수평이동은 제한할 수 있다.
지그(211)는 아크릴 또는 폴리카보네이트로 구성될 수 있으며, 장기간 연마 작업을 하게 되면 지그(211)의 두께도 줄어드므로, 사용기간에 따라 주기적으로 교체될 수 있다.
이 밖에, 연마 장치는 수평조절나사(미도시)를 더 포함할 수 있다. 수평조절나사는 상부 외장 프레임(32)에 설치되어, 조작됨에 따라 고정부(2)가 상부 외장 프레임(32)에 고정된 위치를 수평방향에서 상부 외장 프레임(32)을 따라 이동시키거나, 고정부(2)를 상부 외장 프레임(32)으로부터 외측으로 이동시킬수 있다. 고정부(2)의 위치를 조절하여, 고정부(2)의 피구동시 발생하는 불균형을 바로잡을 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패드(222)가 가공대상물(T)에 밀착하기 전의 모습을 나타낸 사시도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패드(222)가 가공대상물(T)에 밀착하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 9 및 도 10을 더 참조로 하여, 패드부(22)의 작용에 의한 가공대상물(T)의 고정 작용에 대해 설명한다.
지그(211)가 연마 패드(13) 위에 안착된 상태일 수 있다. 도 9의 상태에서 가공대상물(T)의 유리면이 하방으로 향하도록 지그 개구(2111)안에 가공대상물(T)을 넣어주고, 승강부(24)의 이송 피스톤(242)을 작동시켜 패드부(22)를 하강시켜 그 위치를 도 10의 상태로 전환하여 줄 수 있다.
컨트롤 박스(34)를 제어해 패드(222)에 공기를 주입하고, 패드(222) 내부에 압력이 충전됨을 공기압력 센서(265)로 확인할 수 있다. 필요시 압력조정을 하여 연마 가공에 적절한 상태를 맞출 수 있다.
작동 시간을 입력하고 회전 테이블(11)을 구동시키면, 가공대상물(T)을 눌러주는 로터리 실린더부(23) 및 패드부(22)의 회전축이 구동되고, 더불어 패드(222)에 밀착되어 있는 가공대상물(T)도 로터리 실린더부(23)의 회전축을 중심으로 회전운동을 하면서 도 2에서와 같은 연마작업이 시작된다.
이와 같이 별도의 흡착 등의 과정 없이 가공대상물(T)을 눌러준 상태에서 회전 테이블(11)의 회전만을 이용해 연마작업을 실시하여, 흡착 패드를 통해 공기를 흡입하는 과정에 연마 용액이 흡착 배관 안으로 역으로 유입되거나 가공대상물(T)의 외관이 연마 용액으로 더럽혀지는 등의 문제를 방지할 수 있다.
냉각시스템(35)
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 냉각시스템(35)을 나타낸 사시도이다.
도 11을 더 참조하여 냉각시스템(35)을 설명한다. 본 발명에서는 연마 용액을 별도로 사용하지 않을 수 있으나, 연마 패드(13)의 마찰열를 식혀주는 냉각수를 자동 급수하는 냉각 시스템(35)을 포함할 수 있다.
냉각시스템(35)은 온도획득부(351)를 포함하여 연마 패드(13)의 표면 온도를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 온도획득부(351)는 바람직하게는 비접촉식으로 연마 패드(13)의 표면 온도를 획득하는 적외선 온도센서를 포함할 수 있으나, 온도 획득 수단이 이에 제한되지는 않는다.
획득된 표면 온도가 소정의 값 이상으로 상승할 경우 컨트롤 박스(34)의 프로세서가 냉각이 필요하다 판단해 급수 조절부(353)를 작동시켜 냉각수 저장부(352)에 저장된 냉각수를 연마 패드에 제공할 수 있다. 연마 패드(13)의 표면 온도가 특정값 이하일 경우에는 프로세서는 냉각이 필요하지 않다고 판단하여 급수 조절부(353)가 멈추도록 제어할 수 있다. 이러한 급수 조절부(353)은 밸브일 수 있고, 냉각수 저장부(352)는 냉각수가 저장될 수 있는 탱크일 수 있다.
급수 조절부(353)에 의해 제공되는 냉각수의 유량은, 획득된 표면 온도에 기초하여 결정될 수 있다. 프로세서는 표면 온도가 높을수록 많은 유량의 냉각수를 제공할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 고정부
2 : 가공부
3: 외장 프레임
11: 회전 테이블
12: 자석 매트
13: 연마 패드
14: 전동기
15: 커플링
21: 지그부
22: 패드부
23: 로터리 실린더부
24 : 승강부
25 : 위치조정부
26: 헤드 프레임
31: 하부 외장 프레임
32: 상부 외장 프레임
33: 압축공기 공급장치
34: 컨트롤 박스
35: 냉각시스템
211: 지그
212: 포스트
221: 틀판
222: 패드
223: 고정링
224: 고무링
225: 상판
226: 포스트 리니어부쉬
227: 어댑터
228: 클램프
231: 실린더 튜브
232: 실린더 커버
233: 실린더 베이스
234: 로터리 축
235: 베어링
236: 잠금 너트
237: 실링 튜브
238a, 238b: 공기 유입관
241: 실린더 박스
242: 이송 피스톤
243: 상단 주입관
244: 하단 주입관
245: 플로팅 조인트
251: 조작부
252: 볼 스크류
261: 수평 지지판
262: 하단 지지대
263: 상단 지지대
264: 수평 조절 나사
265: 공기압력 센서
351: 온도획득부
352 : 냉각수 저장부
353 : 급수 조절부
2111 : 지그 개구
2211 : 틀 개구
2341 : 공기유로
T : 가공대상물

Claims (11)

  1. 가공대상물이 안착되도록 마련되고, 회전함에 따라 안착된 상기 가공대상물의 하면을 가공하는 가공부; 및
    상기 가공대상물의 하면이 상기 가공부에 안착된 상태로 고정되도록, 안착된 상기 가공대상물을 상기 가공부에 대해 가압하도록 마련되는 고정부를 포함하고,
    상기 고정부가 상기 가공대상물을 고정한 상태에서 상기 가공부가 회전할 때 상기 가공대상물의 하면의 가공이 이루어지도록, 상기 고정부는 상기 가공부로부터 상기 가공대상물에 가해지는 전단력에 의해 상기 가공대상물과 함께 상기 가공부에 대해 상대적으로 회전하고,
    상기 고정부와 상기 가공부의 회전축은 서로 일치하지 않고,
    상기 고정부는,
    상기 가공대상물이 삽입되어 상기 가공부에 안착되되 수평한 방향으로 이탈하지 않도록 상기 가공대상물의 외관에 대응되는 형상을 가지고 연직방향을 따라 개방되는 지그 개구를 포함하는 지그와, 상기 지그로부터 상방으로 연장된 포스트를 포함하는 지그부; 및
    상기 지그의 상측에 배치되되, 공기가 주입됨에 따라 팽창하여 상기 지그 개구에 삽입된 가공대상물을 상기 가공부에 대해 가압하도록 마련되는 패드와, 상기 포스트가 슬라이딩 가능하게 삽입되어 연직 방향으로 가지는 움직임이 상기 포스트에 의해 가이드되는 포스트 리니어부쉬를 포함하는 패드부를 포함하고,
    상기 패드부는, 상기 고정부가 하강함에 따라 상기 지그가 상기 가공부에 안착된 상황에서, 상기 포스트에 의해 가이드되면서 더 하강하여. 연직방향을 기준으로 상기 지그로부터 이격된 거리를 감소시킬 수 있는, 연마장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 패드가 상기 가공부에 최대한 가깝게 접근하였을 때 상기 패드와 상기 가공부의 연직방향에서의 거리를 수동으로 조절하기 위한 위치조정부를 더 포함하는, 연마장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 패드가 상기 가공부에 안착된 가공대상물에 접근하거나 상기 가공대상물로부터 이격되도록 상기 패드를 승강시키는 승강부를 더 포함하는, 연마장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는, 실린더 하우징 및 상기 실린더 하우징의 내측에 회전 가능하게 결합되되 상기 패드와 연결되어 상기 패드의 회전을 지지하는 로터리 축을 포함하는 로터리 실린더부를 더 포함하고,
    상기 로터리 축의 중심을 따라 상기 패드로 공기를 전달하는 공기유로가 형성되는, 연마장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정부는 복수의 가공대상물을 각각 고정하여 가공할 수 있도록 복수로 구성되고,
    상기 복수의 고정부들은, 각각의 고정부에 의해 고정되는 복수의 가공대상물들이 상기 가공부의 중심으로부터 동일한 거리에 위치한 개소에 등각을 이루며 안착되도록 배치되는, 연마장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 고정부가 상기 가공부의 중심으로부터 동일한 거리에 위치한 개소에 등각을 이루며 배치되도록 상기 복수의 고정부와 결합되는 외장 프레임을 더 포함하는, 연마장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가공부는, 상기 고정부를 바라보고 배치되고, 표면의 섬유 조직에 세륨 가루가 고착되어 있는 연마 패드를 포함하는, 연마장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가공부의 표면의 온도를 획득하는 온도획득부와, 획득된 상기 가공부의 표면의 온도에 기초하여 냉각이 필요한지를 판단하는 프로세서와, 상기 프로세서가 냉각이 필요하다 판단할 경우 상기 가공부에 냉각수를 제공하는 급수 조절부를 포함하는 냉각시스템을 더 포함하는, 연마장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는:
    상기 가공부의 표면의 온도에 기초하여, 상기 급수 조절부가 상기 가공부에 제공할 냉각수의 유량을 결정하는, 연마장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 외장 프레임에 설치되고, 조작됨에 따라 수평방향에서 상기 고정부의 위치를 이동시키는 수평조절나사를 더 포함하는, 연마장치.
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