KR102424248B1 - 천연석 또는 인조석과 같은 석재, 세라믹, 및 유리의 슬래브들을 연삭 및/또는 연마하기 위한 기계 및 방법 - Google Patents

Abstract

천연석 또는 인조석과 같은 석재, 세라믹, 또는 유리의 슬래브들을 위한 연삭 및/또는 연마 기계(10)는, 기계 가공될 슬래브들을 위한 지지 벤치(12), 및 한 쌍의 브리지-형 지지 구조들(16, 18)을 갖는 적어도 하나의 기계 가공 스테이션(14)을 포함하며, 그 한 쌍의 브리지-형 지지 구조들(16, 18)은 복수의 기계 가공 스핀들들(26)을 지지하는 빔 위에서 서로 대향하게 배열된다. 제1 상대적인 이동 수단(19)은 기계 가공 스테이션(14)에 대하여 길이 방향으로 슬래브를 이동시키는 한편, 빔은 제2 이동 수단(21)에 의해 그 길이에 대하여 횡 방향으로 이동한다. 각각의 스핀들은, 스핀들의 전동 수직 축(32)에 평행하지만 그 전동 수직 축(32)과 별개인 진동 축(33)을 중심으로, 연관된 이동 수단(34, 35, 40, 50, 60)에 의해 각각의 스핀들이 선회될 수 있도록, 빔 상에 지지된다. 따라서, 스핀들들은, 지지 벤치 상의 슬래브의 표면을 연마 및/또는 연삭하기 위해, 제1 및 제2 이동 수단(19 및 21)의 길이 방향 및 횡 방향 이동들 각각과 협동하여, 각각의 진동 축들(33)을 중심으로 진동한다.

Description

천연석 또는 인조석과 같은 석재, 세라믹, 및 유리의 슬래브들을 연삭 및/또는 연마하기 위한 기계 및 방법

본 발명은 천연석 또는 인조석과 같은 석재, 세라믹, 및 유리의 슬래브(slab)들을 연삭 및/또는 연마하기 위한 기계 및 방법에 관한 것이다.

이러한 타입의 기계는 일반적으로 벤치를 포함하며, 그 벤치 상에서, 연마 또는 연삭될 슬래브들을 이동시키기 위한 컨베이어 벨트가 길이 방향으로 이동한다. 이러한 타입의 기계는 벤치를 가로 질러 배열된 2개의 브리지-형 지지 구조들을 더 포함하며, 그 중 하나는 기계 가공될 재료를 위한 진입 측에 있고, 다른 하나는 기계 가공된 재료를 위한 출구 측에 있다. 2개의 브리지-형 구조들은 그 단부들에서 스핀들(spindle)-운반 빔을 지지한다.

스핀들-운반 빔은, 그 스핀들-운반 빔 상에 탑재된 일련의 수직-축 연삭 및/또는 연마 스핀들들 또는 헤드들을 가지며, 그 스핀들들 또는 헤드들은 일렬로 배열되고, 그리고 이들의 하단 단부 상에 탑재된 툴 홀더들을 갖고, 그 툴 홀더들은 스핀들의 수직 축을 중심으로 회전하고, 그 툴 홀더들 상에 차례로 연마 툴들이 탑재되어 있다.

스핀들-운반 빔은 컨베이어 벨트 상에 배열된 슬래브들을 이들의 전체 폭에 걸쳐 연삭하기 위해 횡 방향으로 왕복 이동을 수행한다. 변위의 양은 기계 가공되는 재료의 폭에 따라 변화된다.

사용되는 툴들은, 일반적으로는 실리콘 탄화물 또는 다이아몬드와 같은 단단한 입상 재료들을 사용하여 제조된다. 산업 애플리케이션들에서, 연마 미립들은 일반적으로, 느슨하게 사용되는 것이 아니라 결합제(시멘트, 수지, 세라믹 재료, 또는 금속일 수 있음)에 의해 연마 툴을 형성하도록 응집되며, 이는, 파괴되고 마모되어 미립들이 떨어지는 것을 허용하기 전에, 미립들이 이들의 연마 액션을 수행하는 동안 미립들을 보유하는 기능을 갖는다.

위에서 언급된 바와 같이, 연마 툴들은 일반적으로, 수직-축 스핀들에 의해 회전되는 툴 홀더에 고정된다.

대리석과 같은 연석 재료들의 경우에, 평탄한 표면들을 갖는 프리즘 형태를 갖는 툴 홀더가 일반적으로 연마재-운반 플레이트이다.

화강암 또는 석영과 같은 경질석 재료들의 경우에, 툴 홀더는 일반적으로, 형상이 다양하고 어떠한 경우에도 반경 방향으로 배열되는 툴들에 특정 이동을 부여하는 헤드이다. 헤드는, 진동 홀더들(소위 진동-세그먼트 헤드), 또는 롤러-형상 툴들을 위한 실질적인 수평 축을 갖는 회전 홀더들(소위 롤러 헤드), 또는 평탄한 툴들을 위한 실질적으로 수직 축을 갖는 회전 홀더들(소위 디스크 헤드 또는 또한 위성(satellite) 또는 궤도(orbital) 헤드)을 갖는 타입일 수 있다.

게다가, 툴들은. 슬래브가 툴들 아래로 통과함에 따라, (수 백 마이크로미터에서 수 마이크로미터까지) 점진적으로 감소되는 그레인 사이즈를 갖는다. 특히, 연삭될 슬래브 상에서 동작하는 제1 스핀들은 상대적으로 큰 그레인 사이즈를 갖는 툴들을 갖고, 제2 스핀들은 약간 더 작은 그레인 사이즈를 갖는 툴들을 갖고, 기타 나머지도 마찬가지 이지만, 마지막 스핀들 상에는 매우 미세한 연마 그레인을 갖는 툴들이 탑재된다.

스핀들은 수직으로 슬라이딩 가능하고, 재료의 표면에 놓여 있는 툴들에, 기계, 유압, 또는 공압 성질을 가질 수 있는 압력을 부여하며, 공압이 훨씬 더 선호되고, 이 경우, 스핀들(“플런저”라고 지칭됨)은 수직으로 슬라이딩 가능하고, 즉, 공압에 의해 동작된다.

슬래브들의 표면들을 연삭 및 연마하기 위한 이러한 타입의 기계는, (예컨대, 유리 시트들의 첨예한 에지들을 제거하기 위해) 슬래브들의 측면 에지들을 기계 가공하는 데 사용되는, 몇몇 경우들에서는 유사한 구조를 갖는 기계들과 혼동되지 않아야 한다. 예컨대, 특허 제US 4,375,738호는, 슬래브들을 평활화하기 위해 슬래브들의 측면 에지들 상에서만 한 번에 하나의 헤드를 이용하여 동작할 수 있는 브리지 구조를 갖는 기계를 설명한다. 당연히, 이들 기계들에서, 표면의 국부적 기계 가공에서의 가능한 균일성 부족에 대한 문제들이 발생하지 않는데, 이는 동작이 코너들 및 에지들을 따라서만 수행되기 때문이다.

그러나, 슬래브들의 표면들을 연삭 및/또는 연마하기 위한 기계들에서, 슬래브의 넓은 표면에 대해 최적의 미적 효과를 달성하기 위한 표면의 만족스러운 균일성을 획득하는 데 있어서 문제가 있다.

이러한 타입의 표면 연삭 및/또는 연마 기계에서, 사실상, 스핀들들, 그리고 그에 따른 연삭 및/또는 연마 툴들은, 스핀들-운반 빔이 재료의 공급 방향에 대하여 횡 방향으로 직선 왕복 운동으로 이동하기 때문에, 기계 가공되는 넓은 표면에 걸쳐 이동이 반전될 때, 잠시 동안 정지된다.

이러한 잠시 동안의 정지는 재료에 아주 약간의 국부화된 함몰을 초래하지만, 이는 특히, 특별히 섬세한 어두운 재료들의 연삭된 또는 연마된 표면 상에, 가시적인 섀도우 구역들을 생성하기에 충분하다.

이러한 문제를 해결하기 위한 시도로, 그에 따라, 국제 특허 출원 제WO201 1064706호에서 설명되는 것을 포함하는 상이한 기계들이 고안되었으며, 이는 편심 위치에 스핀들들이 탑재되어 있는, 수직 축을 중심으로 회전하는 스핀들-운반 빔 및 스핀들-운반 구조들을 구상한다. 헤드가 궤도로서 정의되는 이러한 타입의 기계에서, 툴 및 슬래브의 상대적인 이동은 다음의 이동들의 조합이다.

- 횡 방향으로의 빔의 왕복 이동;

- 빔 아래로의 재료의 길이 방향 이동;

- 스핀들 상에 탑재된 연삭/연마 헤드/플레이트의 회전;

- 스핀들-운반 구조의 회전 축을 중심으로 하는 스핀들들의 리볼빙 이동.

게다가, 벤치에 대하여 횡 방향으로 배열된 복수의 브리지 구조들이 제공되는 또 다른 타입의 기계가 존재한다. 브리지 구조를 따라 이동하는 1개 또는 2개의 연삭 및/또는 연마 스핀들들이 각각의 브리지 상에 탑재된다. 브리지 구조마다 2개의 스핀들들이 있는 경우에, 각각의 스핀들은 횡 방향으로 독립적으로 이동 가능하고, 즉, 각각의 스핀들에는 그 고유의 구동이 제공되고, 그에 따라, 각각의 스핀들은 브리지 구조를 따라 독립적으로 이동될 수 있다. 게다가, 브리지 구조들은 4개의 연결 로드들 상에 서스펜딩되어 궤도 이동을 수행하고, 그에 따라, 궤도 이동의 크기는 수 센티미터이며, 이는 연결 로드들의 길이의 2배와 동일하다.

이러한 타입의 기계에서, 각각의 툴은 다음의 사항으로 구성된 이동으로 이동된다.

- 스핀들의 수직 축을 중심으로 하는 회전 이동;

- 브리지를 따르는 스핀들의 이동으로 인한 왕복 횡 방향 변위;

- 서스펜션 로드들에 의해 생성되는 브리지의 이동으로 인한 궤도 이동;

- 벤치 상의 재료의 공급으로 인한 연속적인 길이 방향 변위.

위에서 설명된 기계들은 널리 사용되면서 단점들이 없다.

실제로, 위에서 설명된 기계 툴들의 궤적들이 전술된 문제들을 제한 또는 방지하는 데 충분하지만, 상기 기계 툴들은 극도로 복잡한 설계를 갖는다. 실제로, 제1 경우에, 스핀들들을 편심으로 지지하기 위한 구조가 제공되며, 상기 기술적 솔루션은 스핀들 이동 메커니즘들을 상당히 복잡하게 만든다. 제2 경우에, 슬래브들의 표면 기계 가공에서 균일성을 달성하기 위한 시도로, 각각의 스핀들에 구동이 제공되고, 각각의 스핀들은 독립적인 이동을 가지며, 그에 따라, 시스템은 매우 고가이고 복잡하게 된다.

제WO 2015/087294호에서, 빔 상에 복수의 스핀들들을 탑재하는 것이 또한 제안되며, 그에 따라, 스핀들들은, 빔의 길이에 평행한 선형 이동으로, 그리고 빔의 길이를 횡단하는 방향으로 빔의 왕복 이동과 동기화되는 방식으로, 모터에 의해 변위 가능하다.

이러한 방식으로, 연삭 및/또는 연마 툴-홀더 헤드들 또는 플레이트들은 다음의 이동들을 수행한다:

- 스핀들의 수직 축을 중심으로 하는 회전 이동;

- 스핀들-운반 빔의 횡 방향 변위로 인한 왕복, 횡 방향, 직선 이동;

- 지지 벤치에 대한 스핀들의 변위로 인한 왕복, 길이 방향, 직선 이동; 및

- 지지 벤치 상의 슬래브들의 공급으로 인한 길이 방향 병진 이동.

속도들이 제어된 스핀들들의 길이 방향 이동 및 빔의 횡 방향 이동의 보간으로 인해, 슬래브들을 균일한 방식으로 연삭 및/또는 연마하는 것이 가능한데, 이는 스핀들들이 연삭될 슬래브들의 특정 구역들 상에서 너무 오래 정지하는 것이 방지되어, 전술된 문제들이 방지되기 때문이다. 생성되는 연삭 액션은 더 만족스럽지만, 기계적 구조는 비교적 복잡하고 섬세하다.

본 발명의 일반적인 목적은, 더 작은 복잡도를 갖고, 한층 더 만족스러운 결과를 달성할 수 있는 기계를 제공함으로써, 종래 기술의 단점들을 극복하는 것이다.

본 목적을 고려하여 발생된 아이디어는, 본 발명에 따라, 천연석 또는 인조석과 같은 석재, 세라믹, 또는 유리의 슬래브들을 위한 연삭 및/또는 연마 기계를 제공하는 것이며, 그 기계는, 기계 가공될 슬래브들을 위한 지지 벤치; 지지 벤치 위에 배치되고, 적어도 한 쌍의 브리지-형 지지 구조들을 포함하는 적어도 하나의 기계 가공 스테이션 ― 적어도 한 쌍의 브리지-형 지지 구조들은 상호 대향 위치들에 위치되고, 지지 벤치를 횡 방향으로 가로 질러 배열됨 ―; 기계 가공 스테이션 및 지지 벤치 상의 슬래브의 길이 방향으로의 상대적인 이동을 위한 제1 수단; 상기 지지 구조들에 의해 2개의 단부들이 지지된 적어도 하나의 빔; 및 전동 수직 축을 따르는 수직 슬라이딩 이동을 갖고, 빔을 따라 분배된 복수의 스핀들들을 포함하며, 상기 빔은 제2 이동 수단의 제어 하에서 상기 지지 구조들 상에서 횡 방향으로 이동 가능하고, 스핀들의 하단 단부에, 상기 스핀들의 전동 수직 축을 중심으로 회전하고, 연삭 및/또는 연마 헤드들을 형성하기 위한 적어도 하나의 연마 툴을 운반하는 적어도 하나의 툴 홀더가 존재하고, 스핀들의 전동 수직 축에 평행하지만 전동 수직 축과 별개인 진동 축을 중심으로 적어도 하나의 스핀들이 선회될 수 있도록, 적어도 하나의 스핀들이 빔 상에 지지되고, 지지 벤치 상의 슬래브의 표면을 연삭 및/또는 연마하기 위해, 제1 및 제2 이동 수단들의 횡 방향 및 길이 방향 이동과 협동하여, 각각의 진동 축을 중심으로 적어도 하나의 스핀들의 진동을 발생시키기 위한 제3 전동 수단이 또한 존재하는 것을 특징으로 한다.

여전히 본 발명에 따라, 또한 발생된 아이디어는, 수직 슬라이딩 이동을 수행하고, 빔을 따라 분배된 복수의 스핀들들에 의해 슬래브들을 연삭 및/또는 연마하기 위한 방법을 제공하는 것이고, 각각의 스핀들은 전동 수직 축 및 그 전동 수직 축을 중심으로 회전하는 툴들을 가지며, 그 방법은, 빔에 평행한 방향으로의 복수의 스핀들들 아래로의 기계 가공될 슬래브들의 상대적인 병진 이동; 빔의 연장부를 횡단하는, 빔의 병진 이동; 각각, 스핀들의 전동 수직 축에 평행하지만 전동 수직 축과 별개인 각각의 진동 축을 중심으로 하는, 빔 상의 스핀들들의 왕복 진동 이동을 협동적으로 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 혁신적인 원리들 및 종래 기술과 비교한 본 발명의 이점들을 더 명확하게 예시하기 위해, 이들 원리들을 적용한 실시예의 다수의 예들이 첨부 도면의 보조로 아래에서 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른, 연삭 및/또는 연마 기계의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른, 연삭 및/또는 연마 기계의, 위에서 본 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른, 스핀들의 이동의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 4 및 도 5는 도 1에 따른 기계의 일부의 부분적이고 개략적인 사시도들을 도시한다.
도 6은 스핀들의 지지 빔 상에 있는, 도 1에 도시된 실시예의 스핀들의 측면도를 도시한다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른, 기계의 스핀들들의 가능한 이동들의 개략적인 평면도들을 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른, 기계의 실시예의 가능한 제1 변형의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른, 기계의 실시예의 가능한 제2 변형의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른, 기계의 실시예의 가능한 제3 변형의 개략적인 평면도를 도시한다.

도면들을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른, 석재, 이를테면 천연석 및 인조석, 세라믹, 또는 유리의 슬래브들을 위한 연삭 및/또는 연마 기계를 도시하며, 그 기계는 참조 번호 10에 의해 일반적으로 표시된다.

기계(10)는 기계 가공될 슬래브들을 위한 지지 벤치(12), 및 그 지지 벤치(12) 상에 있는 적어도 하나의 기계 가공 스테이션(14)을 포함한다.

기계 가공 스테이션(14)은, 서로 대향하게 위치되고 지지 벤치(12)를 횡 방향으로 가로 질러 배열된 적어도 한 쌍의 브리지-형 지지 구조들(16, 18), 및 적어도 하나의 빔(20)을 포함하며, 그 적어도 하나의 빔(20)의 2개의 단부들(22, 24)은 지지 구조들(16, 18)에 의해 지지된다. 빔(20)은 벤치의 작업 표면의 전체 횡 방향 폭, 즉 벤치 상에서 기계 가공될 슬래브의 전체 최대 폭에 걸쳐 지지 구조들(16, 18) 상에서 횡 방향으로 이동 가능하다. 적합한 구동부를 포함하는 이동 수단(21)은 횡 방향으로 빔을 변위시킨다. 이러한 구동부는 유리하게, 빔의 2개의 단부들에 배열되고 서로 동기화된 2개의 모터 유닛들(21)에 의해 형성될 수 있다.

기계(10)는 기계 가공 스테이션(14)에 대하여 지지 벤치(12) 상에서 길이 방향으로(즉, 빔의 길이를 따라 슬래브(파선들로 개략적으로 도시되고 11에 의해 표시됨)의 상대적인 이동을 수행하기 위한 수단(19)을 더 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 상대적인 이동 수단(19)은 컨베이어 벨트(23)로 구성될 수 있으며, 그 컨베이어 벨트(23)는, 일정한 이동으로, 즉 고정 속도로, 그러나 선택적으로는 또한, 일반적으로 이동 빔의 위치에 관련된 미리 정의된 기준들에 따라 가변 속도로 슬래브를 공급한다. 대안적인 실시예들에 따르면, 슬래브들은 지지 벤치(12)에 대하여 정지된 상태로 유지될 수 있으며, 기계 가공 스테이션(14)은 지지 벤치(12)의 하나의 단부로부터 다른 단부로 길이 방향으로 이동 가능할 수 있다.

상기 상대적인 이동 수단(19)으로 인해, 기계 가공되는 슬래브는, 그 전체 길이에 걸쳐 기계 가공 스테이션 아래로 상대적인 이동으로 이동하여, 스테이션의 하나의 단부에서 진입하고, 대향 단부로부터 빠져나가고, 그 전체 표면에 걸쳐 모든 기계 가공 헤드들의 액션을 받는다.

복수의 스핀들들이 빔(20) 상에 존재한다. 복수의 스핀들들은 빔을 따라 분배되고, 복수의 스핀들들에는 회전을 위한 전동 수직 축(32)이 제공된다.

스핀들의 회전 축(32)을 중심으로 회전하고, 적어도 하나의 연마 툴(30)을 운반하는 적어도 하나의 툴 홀더(28)가 각각의 스핀들(26)의 하단 단부 상에 탑재된다. 각각의 스핀들에는 유리하게, 그 고유의 회전 모터(31)가 제공되며, 그 회전 모터(31)는 축(32)을 중심으로 툴 홀더를 회전시킨다.

그에 따라, 연삭 및/또는 연마 헤드들이 형성된다.

더욱이, 스핀들들은 또한 유리하게, 수직 방향으로 제어 가능한 방식으로 축 방향으로 슬라이딩 가능하다. 슬라이딩 수직 축은, 예컨대, 기계 가공의 종료 시에 헤드들을 상승시킬 수 있게 하고, 그리고/또는 기계 가공되는 슬래브 상으로의 헤드들의 접촉 압력을 조정할 수 있게 한다.

바람직하게, 연삭 및/또는 연마 스핀들들 또는 헤드들은 길이 방향으로 빔 상에 순차적으로 배열된다. 유리하게, 순차적인 헤드들은 스테이션에 대한 슬래브의 상대적인 이동의 방향으로 점진적으로 감소되는, 연마 툴의 그레인 사이즈를 갖고, 그에 따라, 느린 상대적인 이동을 수행하는 슬래브는 점진적으로, 점점 더 미세한 그레인 사이즈로 툴들의 액션을 받는다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 예컨대, 진동 툴들을 위한 툴-홀더 지지부(28)가 제공된 12개의 헤드들 또는 스핀들들(26)이 빔 상에 탑재된다. 본 발명의 대안적인 실시예들에 따르면, 툴 홀더(28)(또는 기계 가공 헤드)에는, 다시 슬래브의 상부 표면 상에 기계 가공 동작들을 수행하기 위해 본 설명의 도입부에서 설명된 바와 같은 다른 툴들이 제공된다.

본 발명의 원리들에 따르면, 적어도 하나의 스핀들(26), 그리고 바람직하게는 각각의 스핀들(26)은 툴 홀더(28)의 회전의 수직 축(32)에 평행하지만 그 수직 축(32)과 별개인 수직 축(33)을 중심으로, 제어 가능한 방식으로 선회 이동을 수행할 수 있도록, 빔(20) 상에 또한 지지된다. 유리하게, 축(32) 및 축(33)은 빔(20)의 길이를 횡단하는 수직 평면에 배열된다.

전동 이동 수단(34)은 축(33)을 중심으로 스핀들을 진동시키고, 그에 따라, 아래에서 명확하게 될 바와 같이, 축(32)은 축(33)을 중심으로 제한된 원호 이동을 수행할 수 있다.

이는 또한, 스핀들들(26) 중 하나에 대해 도 3에서 개략적으로 도시된다. 이 도면들은 진동의 하나의 단부를 실선들로 도시하고, 진동의 다른 단부를 파선들로 도시한다. 진동의 최대 각도는, 예컨대, 20° 내지 45°일 수 있다. 최대 진동의 전형적인 각도는 30°의 영역에 있을 수 있다.

진동의 각도의 변화에 따라, 길이 방향의 스핀들들의 이동의 크기가 또한 변화된다는 것이 유의되어야 한다.

길이 방향의 스핀들들의 이동의 크기는, 예컨대, 대략 수 cm(예컨대, 2 내지 10 cm, 그리고 바람직하게는 3 내지 7 cm)일 수 있다.

도 6은 또한, 2개의 축들(32, 33)의 상대적인 위치들을 갖는 스핀들의 측면도를 도시한다.

축(33)을 중심으로 스핀들을 제어 가능하게 선회시키도록 설계된 전동 이동 수단(34)은 스핀들이 미리 정의된 회전 각도를 통해 2개의 방향들로 교번적으로 이동할 수 있게 한다.

기본적으로, 회전 암이 빔에 대하여 수직으로 배열된 위치(이는 “중앙 위치”로 정의될 수 있음)로부터 시작하여, 스핀들들은 중앙 위치에 대해 하나의 방향으로 그리고 대향 방향으로 교번적으로 회전 또는 진동될 수 있다.

유리하게, 각각의 진동 축들을 중심으로 하는 스핀들들의 진동 이동은 제1 및 제2 이동 수단(19 및 21)의 길이 방향 및 횡 방향 이동들과 각각 협동하여, 지지 벤치 상의 슬래브의 표면을 연마 및/또는 연삭한다.

협동의 목적들을 위해, 제어 유닛(100)이 유리하게 제공될 수 있다. 이는, 예컨대, 기계 가공 스테이션 아래의 슬래브들의 길이 방향 변위, 빔의 횡 방향 이동, 및 각각의 축들(33)을 중심으로 하는 스핀들들의 진동을 위한 다양한 구동부들의 동작을 제어할 수 있는 적합하게 프로그래밍된 마이크로프로세서를 갖는 타입의 그 자체로 알려져 있는 시스템일 수 있다. 이들 이동들은, 슬래브들의 전체 표면을 균일하게 기계 가공하기 위해, 아래에서 명확하게 될 바와 같이 적합하게 동기화될 수 있다.

스핀들들의 진동을 위한 이동 수단(34)은, 스핀들들이 개별적으로 또는 바람직하게는 그룹들로, 또는 동시에 전체적으로 선회될 수 있도록 설계될 수 있다. 유리하게, 전동 수단(34)은 진동 축(33)에 대하여 스핀들의 전동 축(32)에 대향하는, 각각의 스핀들의 하나의 단부(44) 상에서 동작할 수 있다.

특히, 다음과 같이 2개의 한계 솔루션들이 있을 수 있다:

- 각각의 스핀들은, 각각의 스핀들이 고유하게 구동되도록, 다른 스핀들들과 자율적으로 그리고 독립적으로 이동된다;

- 모든 스핀들들은, 단일 구동되도록, 함께 이동된다.

예컨대, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명되는 제1 실시예에서, 스핀들들은 2개의 그룹들(26a 및 26b)(바람직하게는, 동일한 수의 스핀들들을 가짐(그러나 필수적인 것은 아님))으로 분할되고, 그리고 이동 수단(34)을 형성하기 위해, 이들 2개의 그룹들을 대향 왕복 이동으로 동작시키는 구동부(35)가 제공된다. 이러한 방식으로, 하나의 그룹의 스핀들들은 다른 그룹의 스핀들들에 대하여 역상으로 진동한다.

각각의 그룹 내의 스핀들들의 동시 동작을 위해, 예컨대 도 2에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 이동 로드, 즉 36a 및 36b가 각각의 그룹(26a 및 26b)에 제공될 수 있다. 2개의 이동 로드들은 2개의 스핀들 그룹들 사이에서 빔의 중앙에 위치된 단일 구동부(35)에 의해 이동될 수 있다.

도 4 및 도 5에서 또한 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 구동부는 기어모터(37)(예컨대, 브러시리스 모터를 가짐)를 포함하고, 디스크(38)는 기어모터 샤프트 상에 키잉(key)되고 그에 따라 회전하도록 이루어진다. 2개의 이동 로드들(36a, 36b) 중 하나에 각각 연결된 2개의 연결 로드(39a, 39b)는 (크랭크로서 작용하는) 회전 디스크에 결합된다.

그에 따라, 연결 로드/크랭크 메커니즘이 제공된다.

도면들로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동 샤프트, 그리고 그에 따른 회전 디스크(38)는 연속적으로 회전되는 것이 아니라, 진동하도록 이루어지며, 즉, 이들은 먼저 하나의 방향으로 회전한 후에, 미리 정의된 회전 각도를 통해 대향 방향으로 회전한다. 이는 도 7 및 도 8에서 볼 수 있다(도 7에서, 더 명확하게 하기 위해, 스핀들들의 상부 모터들이 제거됨).

회전의 각도, 또는 대신, 구동 샤프트, 그리고 그에 따른 회전 디스크의 진동의 변화가 있을 때, 길이 방향의 스핀들들의 이동의 크기가 변화된다는 것이 유의되어야 한다.

도 9는 상이한 구동부(40)를 통해 2개의 로드들(36a 및 36b)를 동작시키기 위한 가능한 구조 변형을 개략적인 형태로 도시한다. 2개의 로드들은 항상, 스핀들들의 2개의 그룹들(26a 및 26b)을 동작시킨다.

구동부(40)는 다시 중앙에 위치되지만, 로드 이동 메커니즘에 대하여 선행 솔루션과 상이하다.

2개의 기어휠들(42a, 42b)이 대향 측들 상에 맞물리는 피니언(41)은 사실상 기어모터(37)의 구동 샤프트 상에 키잉된다.

회전 디스크(크랭크로서 작용함)는 2개의 기어휠들 각각에 동축으로 탑재되고, 그리고 대응하는 이동 로드(36a, 36b)에 연결된 각각의 연결 로드(39a, 39b)가 그 회전 디스크 상에 탑재된다.

제1 솔루션과 상이하게, 구동 샤프트, 그리고 그에 따른 피니언, 2개의 기어휠들, 및 2개의 회전 디스크들은 연속적으로 회전될 수 있다. 이는 모터의 전자 제어를 단순화한다.

연속 회전의 경우에, 길이 방향의 스핀들들의 이동의 크기는 회전 디스크와의 연결 로드의 힌지 포인트에 의해 트레이싱되는 원의 직경에 따라 좌우된다. 선행 실시예에 대해 도 7 및 도 8에 도시된 것과 유사한 방식으로, 스핀들들의 2개의 그룹들은, 임의의 경우에, 힌지 축(33)을 중심으로 전후로 선회한다.

각각의 기어휠(42a 및 42b)이 또한, 연관된 기어모터에 의해 어떻게 동작될 수 있는지를 당업자가 쉽게 상상할 수 있으므로, 필요한 경우, 유닛(100)의 적합한 전자 제어에 의해 동기화되지만, 스핀들들의 각각의 그룹은 서로 독립적으로 진동할 수 있다.

도 10은 전동 수단(34)이 모든 스핀들들(26)을 동시에 이동시키는 단일 로드(36)를 포함하는 실시예의 추가적인 가능한 변형을 개략적인 형태로 도시한다.

도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 스핀들들은, 빔(20)의 하나의 단부에 위치된 구동부(50)에 단부가 연결된 단일 이동 로드(36)에 구속된다. 구동부(50)는 기어모터 (51)를 포함하고, 그 기어모터(51)의 구동 샤프트는 회전 디스크(52)(크랭크로서 작용함)의 회전을 발생시키며, 그 회전 디스크(52)는 연결 로드(53)에 연결되고, 그 연결 로드(53)의 단부는 이동 로드(36)에 연결된다.

이 경우에도 또한, 모터는 스핀들들의 전진 및 후진 진동을 발생시키도록, 항상 동일 방향으로 그리고 연속적으로 회전할 수 있다. 따라서, 길이 방향의 이동의 크기는 회전 디스크 상의 연결 로드의 힌지 거리의 2배의 함수이다. 예컨대, 진동 축(33)과 축(32) 사이의 거리가 스핀들의 이동 단부(44) 상의 로드(36)의 피벗팅 포인트와 진동 축(33) 사이의 거리와 동일한 경우, 크기는 회전 디스크 상의 연결 로드의 힌지 거리의 2배와 동일하다.

그럼에도 불구하고, 힘을 분할하기 위해, 빔의 2개의 단부들에 배열된 2개의 동기식 구동부들에 의해 이동 로드가 또한 동작될 수 있다는 것이 이제 명확하다.

도 11은 스핀들들의 실시예의 변형을 개략적인 형태로 도시하며, 이에 의해, 이동 수단(34)을 획득하기 위해, 각각의 스핀들은 회전 축(33)을 중심으로 스핀들을 진동시킬 수 있는 기어모터(60)를 갖는다. 분명히, 각각의 스핀들에 대한 단일 구동부들의 경우에, 진동들은 인접 스핀들들 사이의 충돌들을 방지하기 위해 동기화되어야만 하거나, 또는 인접 스핀들들은, 역상으로 이동될 때의 충돌들을 방지하기 위해 서로 충분히 이격되어야만 한다(이는, 예컨대, 도 8에 도시된 2개의 그룹들의 2개의 인접 스핀들들의 경우에서 볼 수 있음).

빔이 슬래브에 대하여 횡 방향으로 이동되고 슬래브가 스핀들들 아래로 이동하는 동안, 빔에 실질적으로 평행한 방향으로 작은 원호를 통해 스핀들들의 진동을 발생시킴으로써, 기계 가공의 이동 구조를 단순하게 유지하면서, 연삭 결함들의 상당한 감소로 연삭 액션을 획득하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 특히, 길이 방향의 수 센티미터의 크기만으로의 기계 가공 헤드들의 원호 이동은, 예컨대 석재, 이를테면 천연석 또는 인조석의 슬래브들을 수반하는 상대적으로 어려운 기계 가공 및/또는 어두운 재료들의 경우에도 또한, 연삭 및 연마로 인한 섀도우 효과들을 상당히 감소시킨다.

이는 또한, 스핀들들이 빔의 길이 방향으로 선형 방식으로 이동되는 것이 아니라 빔 상의 이들의 힌지 피벗에 대한 진동에 의해 이동된다는 사실로 인한, 스핀들들의 이동이 비대칭적이라는 사실로 인한 것이다. 따라서, 스핀들들에 의해 묘사되는 이동 또는 궤적은 직선 및 길이 방향 방향이 아니라 원호를 따라 발생한다. 그러나, 스핀들들 및 기계의 피벗팅 시스템의 구조는 원호 이동으로 인한 횡 방향 이동의 크기보다 길이 방향으로 훨씬 더 큰, 빔 상의 스핀들들의 이동의 크기를 가능하게 한다. 이는, 섀도우 효과들을 방지하면서 동시에 기계 구조를 단순하게 유지하는 데 최적인 것으로 발견되었다.

이동의 비대칭은 자연스럽게, 스핀들들의 궤적에 의해 묘사되는 원호의 곡률의 정도에 따라 좌우되고, 그에 따라, 다음의 사항에 따라 좌우된다:

- 빔 상의 스핀들의 힌지 피벗과 스핀들 샤프트의 회전의 축 사이의 거리(수 센티미터);

- 스핀들의 진동의 각도 크기.

빔 상의 스핀들의 힌지 피벗과 스핀들 샤프트의 회전의 축 사이의 거리가 클수록, 스핀들의 진동의 각도 크기가 더 작아지며, 직선 경로로부터의 원호 궤적의 편차가 더 작아질 것이다.

스핀들들의 길이 방향 이동, 그리고 그에 따른 회전 디스크의 진동의 각도의 크기는 재료의 타입, 기계 가공 품질, 및 툴들의 타입에 따라 조정될 수 있다. 몇몇 테스트들을 수행함으로써, 당업자는 본 발명에 따른 기계의 구조 및 동작 단순성으로 인해, 최상의 조합을 쉽게 발견 할 수 있다.

길이 방향의 스핀들들의 이동의 크기는, 예컨대, 대략 수 cm(예컨대, 2 내지 10 cm, 그리고 바람직하게는 3 내지 7 cm)일 수 있다.

기계는 상이한 방식들로 쉽게 동작할 수 있다.

기계의 제어 시스템(100)은 사실상 다음의 사항을 제어할 수 있다:

- 횡 방향으로의 빔의 왕복 이동;

- 스핀들들의 진동 회전 이동, 스핀들들이 여러 그룹들로 분할되는 경우, 다른 그룹의 이동과 스핀들들의 하나의 그룹의 이동(또는, 적어도, 다른 스핀들들의 진동 이동과 각각의 스핀들의 진동 이동)이, 또한 필요한 경우, 구별된다;

- 슬래브들이 놓여 있는 벨트의 공급 이동.

부가하여, 제어 시스템은 또한, 예컨대, 슬래브의 둘레를 판독하기 위한 적합한 알려져 있는 디바이스에 의해 검출된 슬래브의 형상에 따라, 슬래브의 표면에 대한, 원하는 동작 압력에 의한 연마 툴들의 접촉을 보장하기 위해, 스핀들의 축 방향 이동(플런저 작용)을 제어할 수 있다(툴-홀더 헤드가 하나의 슬래브와 인접 슬래브들 사이의 갭에서 컨베이어 벨트 위가 아니라 옆으로 통과할 때, 툴-홀더 헤드가 슬래브 위로 하강되어야만 한다는 것이 분명함).

특히, 제어 시스템은, 슬래브의 형상에 따라, 슬래브의 표면 위의 기계 가공 툴들의 복잡한 궤적들을 포함하는 다양한 궤적들을 획득하기 위해 다양한 전술된 이동들을 동기화 방식으로 제어할 수 있다.

결과적으로, 속도들이 제어된 다양한 이동들의 정밀한 보간을 획득함으로써, 균일하게 연삭된 슬래브들을 획득하는 것이 가능한데, 이는, 스핀들들이 연삭될 슬래브들의 표면들의 주어진 구역들에서 상이한 지속기간들 동안 정지되는 것이 방지되어, 광을 마주하여 슬래브를 볼 때 육안으로 보이는 결함들이 발생할 가능성을 제거하기 때문이다.

빔의 변위의 속도 및 스핀들들의 진동의 속도는 보간 방식으로 제어 시스템에 의해 조정될 수 있고, 그에 따라, 2개의 이동들의 조합으로부터 기인하는 특정 궤적들을 획득할 수 있다.

궤적들을 따르는 이동의 속도는 일정할 수 있거나, 또는 바람직하게는, 툴들이 슬래브의 상이한 구역들에서 유지되는 시간을 변화시키기 위해 조정 가능하고 프로그래밍 가능할 수 있다.

당업자에 의해 이제 쉽게 상상될 수 있는 바와 같이, 정지 포인트들 또는 갑작스럽고 빠른 반전 포인트들 없이 상이한 폐쇄 궤적들이 정의되어, 위에서 언급된 단점들이 제거될 수 있다.

이미 언급된 특허 제WO2015/087294호에서 설명된 기계와 같이, 횡 방향 및 길이 방향 직선 이동들을 수행하는 더 복잡한 기계들로 가능한 궤적들을 용이하게 시뮬레이팅하는 것이 또한 가능하다.

이 시점에서, 본 발명의 목적들이 어떻게 달성되었는지가 명확하게 된다. 2개의 수직 방향들로의 선형 이동과 함께 스핀들의 진동-호 이동을 갖는 구조로 인해, 본 발명에 따른 기계의 구조 및 동작 단순성에도 불구하고, 섀도우 효과들을 생성하지 않으면서, 연마 및 연삭이 수행될 수 있다.

제어 유닛(그 자체로, 예컨대, 적합한 프로그래머블 산업용 제어기로 알려져 있음)은, 기계 가공되는 슬래브들 상의 기계 가공 툴들의 복잡한 궤적들을 획득하기 위해, 동기화 방식으로, 다양한 이동들을 제어할 수 있다. 정밀한 동기화 제어를 위해, 이동 수단은 또한, 당업자에 의해 쉽게 상상될 수 있는 바와 같이, 증분 또는 관련 인코더들과 같은 적합한 위치 센서들을 갖는 피드백 제어 시스템을 포함할 수 있다는 것이 자명하다.

본 발명에 따른 기계는, 동기화 및 보간될 여러 이동들을 갖는 더 복잡한 기계들의 결과들과 또한 유사한 최적의 결과들을 획득할 수 있다.

구조의 단순성으로 인해, 헤드들의 동기화된 이동의 단순한 제어를 유지하면서, 빔 상의 다수의 헤드들을 획득하는 것이 가능하다.

당연히, 본 발명의 혁신적인 원리들을 적용한 실시예들의 위에서 주어진 설명은 이들 혁신적인 원리의 예로서 제공되고, 그에 따라, 본원에서 주장되는 권리의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야만 한다. 본 발명의 특성적 특징들의 특정 구현 동안, 위에서 설명된 기능들 또는 디바이스들 중 일부만이 선택되고 함께 조합될 수 있거나, 또는 다른 한편으로, 본 발명의 원리들에 기초하여, 또한 다른 알려진 슬래브 기계 가공 시스템들이 포함될 수 있다.

예컨대, 위에서 이미 언급된 바와 같이, 제어 시스템은 또한, 당업자에 의해 쉽게 상상될 수 있는 바와 같이, 동기화된 이동들의 더 양호한 제어를 위한 적합한 센서들(예컨대, 인코더들)이 제공된 피드백 서브시스템을 포함할 수 있다.

기계 가공 스핀들들 아래에 있는 벨트, 그리고 그에 따른 슬래브들은, 바람직한 것으로 고려되는 바와 같이, 빔의 변위와 동기화된 가변 속도로 또는 일정한 속도로 전진할 수 있다.

예컨대, 이동 로드를 세그먼트들로 적합하게 분할하고, 각각의 세그먼트에 구동부 또는 이동 메커니즘을 제공함으로써, 스핀들들을 2개 초과의 그룹들로 분할하는 것이 또한 가능하다.

위에서 예로서 예시된 실시예들에서, 구동부는 일반적으로, 연결 로드/크랭크 메커니즘을 포함한다. 그러나, 당업자에 의해 이제 쉽게 상상될 수 있는 바와 같이, 다른 타입들의 메커니즘들이 가능하다는 것이 이해된다.

예컨대, 선형 모터들, 또는 랙 및 피니언 메커니즘들, 또는 톱니 벨트 시스템들, 또는 압력 실린더들 등이 사용될 수 있다.

기계의 다양한 이동들의 변위의 속도는 일정할 수 있거나, 또는 미리 결정된 프로그래밍된 법칙들에 따라 변화될 수 있고, 그에 따라, 다양한 선형 및 곡선 이동들의 조합으로 연마 헤드들에 대한 특정 궤적들을 제공할 수 있다.

어떤 경우든, 슬래브들의 표면 상에 바람직하지 않은 섀도우 효과들을 발생시킬 수 있는 정지 또는 반전 포인트들 없이, 기계 가공 헤드들의 폐쇄 궤적들을 쉽게 달성하는 것이 가능하다.

Claims (12)

1. 천연석 또는 인조석과 같은 석재, 세라믹, 또는 유리의 슬래브들을 연삭 및/또는 연마하기 위한 기계(10)로서,
   기계 가공될 상기 슬래브들을 위한 지지 벤치(12);
   상기 지지 벤치(12) 위에 배치되고, 적어도 한 쌍의 브리지-형 지지 구조들(16, 18)을 포함하는 적어도 하나의 기계 가공 스테이션(14) ― 상기 적어도 한 쌍의 브리지-형 지지 구조들(16, 18)은 상호 대향 위치들에 위치되고, 상기 지지 벤치(12)를 횡 방향으로 가로 질러 배열됨 ―;
   상기 기계 가공 스테이션(14) 및 상기 지지 벤치(12) 상의 상기 슬래브의 길이 방향으로의 상대적인 이동을 위한 제1 이동 수단(19);
   상기 지지 구조들(16, 18)에 의해 2개의 단부들(22, 24)이 지지된 적어도 하나의 빔(20); 및
   전동 수직 축(32)을 따르는 수직 슬라이딩 이동을 갖고, 상기 빔(20)을 따라 분배된 복수의 스핀들들(spindles)(26)
   을 포함하며,
   상기 빔(20)은 제2 이동 수단(21)에 의해 상기 지지 구조들(16, 18) 상에서 횡 방향으로 이동가능하고, 상기 스핀들들(26)의 하단에, 상기 스핀들들(26)의 전동 수직 축(32)을 중심으로 회전하고, 연삭 및/또는 연마 헤드들을 형성하기 위한 적어도 하나의 연마 툴(30)을 운반하는 적어도 하나의 툴 홀더(28)가 존재하고,
   스핀들의 전동 수직 축(32)에 평행하지만 상기 전동 수직 축(32)과 별개인 진동 축(33)을 중심으로 적어도 하나의 스핀들이 선회될 수 있도록, 상기 적어도 하나의 스핀들이 상기 빔 상에 지지되고, 상기 지지 벤치 상의 슬래브의 표면을 연삭 및/또는 연마하기 위해, 상기 제1 및 제2 이동 수단들(19 및 21)의 횡 방향 및 길이 방향 이동과 협동하여, 각각의 진동 축(33)을 중심으로 상기 적어도 하나의 스핀들의 진동을 발생시키기 위한 제3 전동 수단(34)이 또한 존재하는 것을 특징으로 하는 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동 축(33) 및 상기 전동 수직 축(32)은, 상기 진동 축(33)을 중심으로 하는 선회 이동의 중간 위치에서, 상기 빔(20)의 연장부를 횡단하는 평면에 포함되는 것을 특징으로 하는 기계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3 전동 수단은 적어도 하나의 이동 로드(36)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 이동 로드(36)는, 일측에서, 진동될 스핀들의 하나의 단부(44)에 연결되고, 타측에서, 전동 연결 로드/크랭크 메커니즘(35, 40, 50)에 연결되는 것을 특징으로 하는 기계.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연결 로드/크랭크 메커니즘은, 각각의 그룹에 대한 이동 로드(36a, 36b)에 의해, 스핀들들의 2개의 그룹들을 작동시키기 위해, 상기 스핀들들의 2개의 그룹들 사이에서 상기 빔(20) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 기계.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스핀들들(26)은 상기 빔을 따라 2개의 그룹들(68, 70)로 분할되며, 각각의 그룹의 스핀들들은, 다른 그룹의 스핀들들에 대하여 역상(counter-phase)으로 진동하도록, 상기 제3 전동 수단(35, 40, 50, 60)에 연결되는 것을 특징으로 하는 기계.
6. 제1항에 있어서,
   상기 선회 이동은, 10도 내지 45도의 상기 진동 축(33)을 중심으로 하는 회전의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 기계.
7. 제1항에 있어서,
   상기 진동 축(33)을 중심으로 하는 선회에 의해 생성되는, 상기 길이 방향으로의 상기 스핀들 이동의 크기는 2 내지 10 cm인 것을 특징으로 하는 기계.
8. 제1항에 있어서,
   상기 진동과 상기 이동들의 협동을 위해 제어 유닛(100)이 제공되며, 상기 제어 유닛은, 상기 연삭 및/또는 연마 헤드들에 대한 미리 결정된 폐쇄 궤적들을 달성하기 위해, 적어도, 상기 빔의 횡 방향으로의 왕복 이동 및 상기 선회 이동을 보간할 수 있는 것을 특징으로 하는 기계.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 상대적인 이동 수단(19)은 컨베이어 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계.
10. 수직 슬라이딩 이동을 갖고, 빔(20)을 따라 분배된 복수의 스핀들들(26)에 의해 슬래브들을 연삭 및/또는 연마하기 위한 방법으로서,
    각각의 스핀들(26)은 전동 수직 축(32) 및 상기 전동 수직 축을 중심으로 회전하는 툴들을 가지며,
    - 상기 빔(20)에 평행한 방향으로의 상기 복수의 스핀들들(26) 아래로의 기계 가공될 슬래브들의 상대적인 병진 이동;
    - 상기 빔의 연장부를 횡단하는, 상기 빔(20)의 병진 이동;
    - 각각, 상기 스핀들의 상기 전동 수직 축(32)에 평행하지만 상기 전동 수직 축(32)과 별개인 각각의 진동 축(33)을 중심으로 하는, 상기 빔(20) 상의 상기 스핀들들의 왕복 진동 이동
    을 협동적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
11. 제10항에 있어서,
    선회 이동은, 10도 내지 45도의 상기 진동 축(33)을 중심으로 하는 회전의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 진동 축(33)을 중심으로 하는 선회에 의해 생성되는, 길이 방향으로의 상기 스핀들 이동의 크기는 2 내지 10 cm인 것을 특징으로 하는 방법.

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