KR102608591B1 - Ultrasonic vibration assisted grinding device - Google Patents
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Abstract
초음파 진동 지원 연마장치가 개시된다. 개시된 초음파 진동 지원 연마장치는 하우징; 상기 하우징의 후방 공간에 수용된 모터; 상기 모터의 구동에 의해 회전하되, 상기 모터의 전방으로 연장되고, 전방이 오픈된 기다란 원통형의 중공부를 내부에 포함하는 샤프트; 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하도록 상기 하우징 내에 설치된 복수의 베어링; 상기 하우징의 전방 외측에서 상기 샤프트의 전단부에 결합되는 휠플랜지; 중심축선이 상기 샤프트의 중심축선과 일치한 상태로 상기 샤프트의 중공부 내에 유지되며, 전방 연장부가 상기 하우징의 전방 외측으로 돌출되어 상기 휠플랜지의 배면 중앙에 연결되는 진동자; 상기 진동자에 전원을 공급하는 진동자 전원 공급부; 상기 휠플랜지에 분리가능하게 장착되며, 상기 샤프트로부터 전달된 회전력과 상기 진동자로부터 인가된 초음파 진동으로 재료 표면을 연마하는 연마휠을 포함한다.An ultrasonic vibration-assisted polishing device is disclosed. The disclosed ultrasonic vibration-assisted polishing device includes a housing; a motor accommodated in the rear space of the housing; a shaft that rotates when driven by the motor, extends in front of the motor, and includes an elongated cylindrical hollow portion with an open front therein; a plurality of bearings installed in the housing to rotatably support the shaft; a wheel flange coupled to the front end of the shaft on the front outside of the housing; an oscillator whose central axis is maintained in the hollow portion of the shaft with its central axis aligned with the central axis of the shaft, and whose front extension protrudes outward from the front of the housing and is connected to the center of the rear surface of the wheel flange; A vibrator power supply unit that supplies power to the vibrator; It is detachably mounted on the wheel flange and includes a polishing wheel that polishes the surface of the material using rotational force transmitted from the shaft and ultrasonic vibration applied from the vibrator.
Description
본 발명은 연마장치에 관한 것으로서, 특히 SiC 반도체 등과 같은 난삭 재료의 표면 연마 및 가공에 유리하게 이용될 수 있는 초음파 진동 지원 연마장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing device, and particularly to an ultrasonic vibration-assisted polishing device that can be advantageously used for surface polishing and processing of difficult-to-cut materials such as SiC semiconductors.
기존의 연마장치는 모터에 의해 회전 구동되는 샤프트와 샤프트의 단부에 결합되는 휠플랜지와, 휠플랜지에 분리 가능하게 장착되는 연마휠을 포함하며, 모터의 샤프트 회전 구동에 의해, 휠플랜지에 장착된 연마휠을 회전시켜, 재료 표면을 연마한다.Existing polishing devices include a shaft rotated by a motor, a wheel flange coupled to the end of the shaft, and a polishing wheel detachably mounted on the wheel flange. By rotating the polishing wheel, the surface of the material is polished.
그러나, 기존 연마장치는, 재료 표면에 대한 연마 성능이 연마휠에 구비된 연마재의 특성과 연마휠의 회전력에만 주로 의존하므로, 절삭이 잘 안 되는 SiC 반도체 기판과 같은 난삭 재료 표면에 대해서는 연마 및 가공 성능이 매우 나쁘고, 연마된 재료 표면의 정밀도와 품질을 좋게 유지하는 것이 어려웠다. However, in existing polishing devices, the polishing performance on the material surface mainly depends on the characteristics of the abrasive provided in the polishing wheel and the rotational force of the polishing wheel, so the surface of difficult-to-cut materials such as SiC semiconductor substrates that are difficult to cut is polished and processed. The performance was very poor, and it was difficult to maintain good precision and quality of the polished material surface.
절삭 장치 중 드릴링 장치의 경우 회전하는 드릴에 초음파 진동을 인가하여 절삭 성능을 높이려는 시도가 있었으나, 소음 및 진동과, 진동으로 인한 샤프트와 베어링의 손상 등 여러 문제가 있었다.In the case of drilling devices among cutting devices, attempts were made to increase cutting performance by applying ultrasonic vibration to a rotating drill, but there were various problems such as noise and vibration, and damage to shafts and bearings due to vibration.
또한, 연마장치에 있어서도, 모터에 의해 회전 구동하는 샤프트에 초음파를 인가하여 연마 효율을 높이려는 시도가 있었지만, 초음파 진동이 샤프트를 통해서 연마휠에 전달되어야 하므로, 심각한 소음 및 진동 문제가 예측된다. 또한, 샤프트에 그대로 전해지는 진동은 샤프트와 베어링의 손상과, 그로 인한 피연마(피삭) 재료의 표면 정밀도 저하, 장치의 내구도 저하 등을 야기할 수 있다.In addition, in the polishing device, there have been attempts to increase polishing efficiency by applying ultrasonic waves to a shaft rotated by a motor, but since ultrasonic vibrations must be transmitted to the polishing wheel through the shaft, serious noise and vibration problems are expected. In addition, vibration directly transmitted to the shaft can cause damage to the shaft and bearings, resulting in a decrease in surface precision of the material to be polished and a decrease in the durability of the device.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 샤프트에 수용된 진동자의 진동이 연마휠이 결합된 휠플랜지의 배면 중앙에 전달되게 하여 난삭재에 대한 연마 효율을 높일 수 있고, 그러면서, 샤프트에 대한 진동의 영향을 최소화할 수 있는 초음파 연마장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to increase the polishing efficiency for difficult-to-cut materials by transmitting the vibration of the vibrator accommodated in the shaft to the center of the back of the wheel flange to which the polishing wheel is coupled, while reducing the effect of vibration on the shaft. The goal is to provide an ultrasonic polishing device that can minimize polishing.
본 발명의 일측면에 따른 초음파 진동 지원 연마장치는 하우징; 상기 하우징의 후방 공간에 수용된 모터; 상기 모터의 구동에 의해 회전하되, 상기 모터의 전방으로 연장되고, 전방이 오픈된 기다란 원통형의 중공부를 내부에 포함하는 샤프트; 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하도록 상기 하우징 내에 설치된 복수의 베어링; 상기 하우징의 전방 외측에서 상기 샤프트의 전단부에 결합되는 휠플랜지; 중심축선이 상기 샤프트의 중심축선과 일치한 상태로 상기 샤프트의 중공부 내에 유지되며, 전방 연장부가 상기 하우징의 전방 외측으로 돌출되어 상기 휠플랜지의 배면 중앙에 연결되는 진동자; 상기 진동자에 전원을 공급하는 진동자 전원 공급부; 상기 휠플랜지에 분리가능하게 장착되며, 상기 샤프트로부터 전달된 회전력과 상기 진동자로부터 인가된 초음파 진동으로 재료 표면을 연마하는 연마휠을 포함한다.An ultrasonic vibration-assisted polishing device according to one aspect of the present invention includes a housing; a motor accommodated in the rear space of the housing; a shaft that rotates when driven by the motor, extends in front of the motor, and includes an elongated cylindrical hollow portion with an open front therein; a plurality of bearings installed in the housing to rotatably support the shaft; a wheel flange coupled to the front end of the shaft on the front outside of the housing; an oscillator whose central axis is maintained in the hollow portion of the shaft with its central axis aligned with the central axis of the shaft, and whose front extension protrudes outward from the front of the housing and is connected to the center of the rear surface of the wheel flange; A vibrator power supply unit that supplies power to the vibrator; It is detachably mounted on the wheel flange and includes a polishing wheel that polishes the surface of the material using rotational force transmitted from the shaft and ultrasonic vibration applied from the vibrator.
상기 초음파 진동 지원 연마장치는 상기 진동자의 외주와 상기 샤프트의 중공부 내주면 사이에 개재되어, 상기 샤프트로 진동이 직접 전달되는 것을 억제하는 진동절연수단을 더 포함한다.The ultrasonic vibration-assisted polishing device further includes a vibration isolation means interposed between the outer circumference of the vibrator and the inner circumferential surface of the hollow portion of the shaft to suppress direct transmission of vibration to the shaft.
상기 하우징은, 상기 모터가 수용되는 후방 공간과 상기 후방 공간과 연결되는 전방 공간을 포함하고 전방 및 후방이 개방된 하우징 본체와, 상기 하우징 본의 전방 개방부에 결합되는 전방캡과, 상기 하우징 본체의 후방 개방부에 결합된 후방캡을 포함하고, 상기 전방캡의 중앙에는 상기 진동자의 전방 연장부가 돌출되는 것을 허용하는 중앙홀이 형성되며, 상기 전원 공급부는 상기 샤프트의 후방 연장부에 결합되어 상기 샤프트의 회전력을 받아 상기 회전력을 전기에너지로 변환시키는 자가식 제너레이터를 포함하고, 상기 샤프트는 일단이 상기 중공부와 연결되고 타단이 상기 전원 공급부와 연결된 배선 통과홀을 구비하고, 상기 샤프트와 상기 진동자의 중심축선은 상기 휠플랜지의 중심을 지나며, 중앙 체결 볼트는 상기 휠플랜지의 배면 중앙을 관통하여 상기 진동자에 결합되며, 상기 휠플랜지는 배면 둘레에 구비되는 링형의 연결부 및 일부가 상기 연결부를 관통하여 상기 샤프트의 전단에 체결되는 외곽 체결 볼트에 의해 상기 샤프트에 결합되며, 상기 연결부는 중앙 통과홀을 구비하며, 상기 진동자의 전방 연장부는 상기 중앙 통과홀을 접촉 없이 통과하여 상기 휠플랜지의 배면 중앙에 연결된다.The housing includes a housing main body that includes a rear space in which the motor is accommodated and a front space connected to the rear space and is open at the front and rear, a front cap coupled to the front opening of the housing main, and the housing main body. It includes a rear cap coupled to the rear opening of the front cap, and a central hole is formed in the center of the front cap to allow the front extension of the vibrator to protrude, and the power supply unit is coupled to the rear extension of the shaft. It includes a self-acting generator that receives rotational force from a shaft and converts the rotational force into electrical energy, wherein the shaft has a wiring passage hole at one end connected to the hollow part and at the other end connected to the power supply unit, and the shaft and the vibrator. The central axis passes through the center of the wheel flange, and the central fastening bolt passes through the center of the back of the wheel flange and is coupled to the vibrator. The wheel flange has a ring-shaped connection portion provided around the rear surface and a portion of the connection portion penetrates the connection portion. It is coupled to the shaft by an outer fastening bolt fastened to the front end of the shaft, the connection portion has a central through hole, and the front extension of the vibrator passes through the central through hole without contacting the rear center of the wheel flange. connected to
본 발명에 따른 초음파 진동 지원 연마장치는, 샤프트에 수용된 진동자의 초음파 진동이 연마휠이 결합된 휠플랜지의 배면 중앙에 전달되게 하여 난삭재에 대한 연마 효율을 높일 수 있고, 그러면서, 샤프트에 대한 진동의 영향을 최소화할 수 있다는 장점을 갖는다.The ultrasonic vibration-assisted polishing device according to the present invention can increase the polishing efficiency for difficult-to-cut materials by transmitting the ultrasonic vibration of the vibrator accommodated in the shaft to the center of the back of the wheel flange to which the polishing wheel is coupled, and at the same time, the vibration on the shaft It has the advantage of minimizing the impact of
또한, 본 발명에 따른 초음파 진동 지원 연마장치는 다음과 같은 SiC 연마 용도로 매우 유리하게 이용될 수 있다.In addition, the ultrasonic vibration assisted polishing device according to the present invention can be very advantageously used for the following SiC polishing applications.
* 더 높은 효율성: SiC과 같은 난삭재도 가공이 쉽게 됨.* Higher efficiency: Even difficult-to-machine materials such as SiC can be easily processed.
* 공구수명 증가: 난삭재인 SiC(실리콘 카바이드) 재료를 연마 가공 시 소재의 가루가 연마휠 표면에 붙어, 눈 막힘 현상을 초래하는 것을 막아, 연마휠을 오래 사용할 수 있음.* Increased tool life: When grinding SiC (silicon carbide), a difficult-to-cut material, it prevents material powder from sticking to the surface of the polishing wheel and causing clogging, allowing the polishing wheel to be used for a long time.
* 스핀들 샤프트에 초음파를 결합 1초에 20,000번 진동을 줘서 연마 휠 표면에 눈 맞힘 현상을 일어나는 것을 방지함-휠 수명 증가.* Combined with ultrasonic waves on the spindle shaft, it vibrates 20,000 times per second to prevent eye contact on the surface of the polishing wheel - increasing wheel life.
* 가공물의 더 나은 표면품질.* Better surface quality of workpieces.
* 에너지 절약: 모터 기능과 초음파 기능을 결합하는 에너지 절약형임.* Energy saving: Energy saving that combines motor function and ultrasonic function.
본 발명은 위의 장점들을 포함하는 첨단소재 솔루션 및 가공 기술 스마트 자동화 모듈임.The present invention is an advanced material solution and processing technology smart automation module that includes the above advantages.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치를 도시한 분해사시도이며,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic vibration-assisted polishing device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view showing an ultrasonic vibration-assisted polishing device according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a cross-sectional view showing an ultrasonic vibration assisted polishing device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. In explaining the present invention, the size or shape of components shown in the drawings may be exaggerated or simplified for clarity and convenience of explanation.
또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Additionally, terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. These terms should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention based on the content throughout this specification.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, descriptions of parts unrelated to the technical idea of the present invention have been omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.Additionally, in various embodiments, components having the same configuration will be described using the same symbols only in the representative embodiment, and in other embodiments, only components that are different from the representative embodiment will be described.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것과 서로 고정되지 않고 접촉하는 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this refers not only to "directly connected" but also to "indirectly connected" with another member in between and in contact without being fixed to each other. Includes. Additionally, when a part "includes" a certain component, this may mean that it further includes other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치를 도시한 단면도이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic vibration-assisted polishing device according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내부 후방에 형성된 후방 공간에 수용된 모터(200)와, 상기 모터(100)의 구동에 의해 회전하되, 상기 모터(100)의 전방으로 연장되고, 전방이 오픈된 기다란 원통형의 중공부(310)를 내부에 포함하는 샤프트(300)와, 상기 샤프트(300)를 회전가능하게 지지하도록 상기 하우징(100) 내에 설치된 복수의 베어링(410, 420, 430)과, 상기 하우징(100)의 전방 외측에서 상기 샤프트(300)의 전단부에 결합되는 휠플랜지(600)와, 중심축선(C)이 상기 샤프트(30)의 중심축선(C)과 일치한 상태로 상기 샤프트(300)의 중공부(310) 내에 유지되며, 전방 연장부(520)가 상기 하우징(100)의 전방 외측으로 돌출되어 상기 휠플랜지(600)의 배면 중앙에 연결됨으로써, 초음파 진동을 상기 휠플랜지(600)에 인가하는 진동자(500)와, 상기 진동자(500)에 전원을 공급하는 진동자 전원 공급부(800)와, 상기 휠플랜지(600)에 분리가능하게 장착되며, 상기 샤프트(300)로부터 전달된 회전력과 상기 진동자(500)로부터 인가된 초음파 진동으로 재료 표면을 연마하는 연마휠(700)을 포함한다. 여기에서 연결은 상호 고정하는 것은 물론이고 고정 없이 접촉하는 것을 포괄한다.As shown in FIG. 1, an ultrasonic vibration-assisted polishing device according to an embodiment of the present invention includes a housing 100, a motor 200 accommodated in a rear space formed at the inner rear of the housing 100, and the motor A shaft 300 that rotates by driving (100), extends in front of the motor 100, and includes an elongated cylindrical hollow part 310 with an open front inside, and the shaft 300. A plurality of bearings 410, 420, 430 installed in the housing 100 to be rotatably supported, a wheel flange 600 coupled to the front end of the shaft 300 on the front outside of the housing 100, and , the central axis (C) is maintained in the hollow portion (310) of the shaft (300) in a state that coincides with the central axis (C) of the shaft (30), and the front extension portion (520) is located in the housing (100). A vibrator 500 that protrudes outward from the front and is connected to the center of the back of the wheel flange 600, thereby applying ultrasonic vibration to the wheel flange 600, and a vibrator power supply unit that supplies power to the vibrator 500. (800) and a polishing wheel (700) that is detachably mounted on the wheel flange (600) and polishes the surface of the material using rotational force transmitted from the shaft (300) and ultrasonic vibration applied from the vibrator (500). Includes. Here, connection includes mutual fixation as well as contact without fixation.
또한, 본 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치는 상기 진동자(500)의 외주와 상기 샤프트(300)의 중공부(310) 내주면 사이에 개재되어, 상기 진동자(500)로부터의 초음파 진동이 상기 샤프트(300)로 전달되는 것을 억제하거나 감소시키는 진동절연수단(52, 54)을 포함한다.In addition, the ultrasonic vibration assisted polishing device according to this embodiment is interposed between the outer circumference of the vibrator 500 and the inner circumferential surface of the hollow portion 310 of the shaft 300, so that ultrasonic vibration from the vibrator 500 is transmitted to the shaft. It includes vibration isolation means (52, 54) that suppresses or reduces transmission to (300).
또한, 상기 진동자 전원 공급부(800)는 모터(200)에 의한 샤프트(300)의 회전력을 전기에너지를 변환하는 자가식 제너레이터를 포함하여, 상기 샤프트(300)의 회전력으로부터 변환된 전기에너지를 상기 진동자(500)에 공급하도록 구성된다.In addition, the vibrator power supply unit 800 includes a self-contained generator that converts the rotational force of the shaft 300 by the motor 200 into electrical energy, and converts the electrical energy converted from the rotational force of the shaft 300 into electrical energy to the vibrator. It is configured to supply to (500).
상기 하우징(100)은 모터(200)가 수용되는 후방 공간과 그 후방 공간과 연결되는 전방 공간을 포함하고 전방 및 후방이 개방된 하우징 본체(110)와, 상기 하우징 본체(110)의 전방 개방부에 결합되는 전방캡(120)과 상기 하우징 본체(110)의 후방 개방부에 결합된 후방캡(130)을 포함한다. 상기 전방캡(120)의 중앙에는 상기 진동자(500)의 전방 연장부(520)가 돌출되는 것을 허용하는 중앙홀이 형성된다. 상기 모터(200)의 후방면과 상기 하우징(100)의 후방 내부면 사이에는 갭이 형성된다. The housing 100 includes a rear space in which the motor 200 is accommodated and a front space connected to the rear space, a housing body 110 with front and rear openings, and a front opening portion of the housing body 110. It includes a front cap 120 coupled to and a rear cap 130 coupled to the rear opening of the housing body 110. A central hole is formed in the center of the front cap 120 to allow the front extension 520 of the vibrator 500 to protrude. A gap is formed between the rear surface of the motor 200 and the rear inner surface of the housing 100.
상기 하우징(100)의 후방 중앙 측, 더 구체적으로는, 상기 후방캡(120)의 후방면 중앙에 상기 전원 공급부(800)가 설치되며, 상기 전원 공급부(800)는 샤프트(300)의 후방 연장부에 결합되어 샤프트(300)의 회전력을 받아 그 회전력을 전기에너지로 변환시키는 자가식 제너레이터를 포함한다. The power supply unit 800 is installed on the rear center side of the housing 100, more specifically, at the center of the rear surface of the rear cap 120, and the power supply unit 800 extends to the rear of the shaft 300. It includes a self-acting generator that is coupled to the unit and receives the rotational force of the shaft 300 and converts the rotational force into electrical energy.
또한, 상기 하우징(100)의 후방 일측에는 모터(200)의 둘레 냉각 자켓에 냉각유체를 공급하여 발열하는 모터(200)를 냉각시키는 냉각 유체 주입 포트(132)가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a cooling fluid injection port 132 is formed on one rear side of the housing 100 to cool the heat-generating motor 200 by supplying cooling fluid to the peripheral cooling jacket of the motor 200.
상기 샤프트(300)는, 상대적으로 외경이 큰 샤프트 전방부와 상대적으로 외경이 작은 샤프트 후방부를 포함하며, 상기 샤프트의 전방부에 전술한 중공부(310)가 샤프트(300)의 중심축선과 일치하는 중심축선을 갖도록 형성된다. 상기 샤프트(300)는 샤프트 전방부와 샤프트 후방부를 구분하는 링형 돌출부(320)를 외주면에 구비하며, 이 링형 돌출부(320)는 상기 하우징(100)의 전방 공간과 후방 공간을 구분하는 링형 격벽(152)과 거의 면하도록 위치하여, 링형 돌출부(320)와 링형 격벽(152)이 모터(200)가 수용되는 후방 공간과 진동자(300)가 위치하는 전방 공간 사이를 구획한다. The shaft 300 includes a shaft front portion with a relatively large outer diameter and a shaft rear portion with a relatively small outer diameter, and the hollow portion 310 described above in the front portion of the shaft coincides with the central axis of the shaft 300. It is formed to have a central axis. The shaft 300 has a ring-shaped protrusion 320 on its outer peripheral surface that separates the front part of the shaft from the rear part of the shaft, and this ring-shaped protrusion 320 is a ring-shaped partition wall ( 152, the ring-shaped protrusion 320 and the ring-shaped partition 152 partition between the rear space where the motor 200 is accommodated and the front space where the vibrator 300 is located.
또한, 상기 샤프트(300)는 일단이 상기 중공부(310)와 연결되고 타단이 상기 전원 공급부(800)와 연결된 두 개의 배선 통과홀(331)을 구비하며, 두 개의 배선 통과홀(331)을 통해 (+)극 배선과 (-)극 배선이 진동자(500)와 진동자 전원공급부(800) 사이를 연결한다.In addition, the shaft 300 has two wire passage holes 331, one end of which is connected to the hollow part 310 and the other end of which is connected to the power supply unit 800, and two wire passage holes 331. The (+) pole wiring and the (-) pole wiring connect between the vibrator 500 and the vibrator power supply unit 800.
복수의 베어링(410, 420, 430)은 하우징(100)의 전방 공간 내주면에 설치되는 샤프트 전방부의 전방측과 샤프트 후방부의 후방측을 지지하는 한 쌍의 전방측 베어링(410, 420)과, 후방 공간에 설치되어 샤프트(300)의 후방 연장부(320)를 회전가능하게 지지하는 후방측 베어링(430)을 포함할 수 있다.The plurality of bearings 410, 420, and 430 include a pair of front bearings 410 and 420 that support the front side of the shaft front portion and the rear side of the shaft rear portion installed on the inner peripheral surface of the front space of the housing 100, and the rear It may include a rear bearing 430 that is installed in the space and rotatably supports the rear extension 320 of the shaft 300.
또한, 상기 진동절연수단(52, 54)은 상기 진동자(500)로부터의 초음파 진동이 샤프트(300)로부터 전달되는 것을 억제하거나 감소시키기 위해 상기 중공부(310) 내주면과 상기 진동자(500)의 외주면 사이에 설치되는 복수의 점탄성 오링(52, 54)을 포함한다. 상기 복수의 점탄성 오링(52, 54)의 설치를 위해, 상기 진동자(500)의 외주면에는 오링 설치홈을 포함하는 오링 설치용 턱이 형성된다. 진동절연수단(52, 54)은 진동자(500)와 샤프트(300) 사이의 진동 절연 역할과 더불어 진동자(500)의 중심이 샤프트(300)의 중심과 일치하도록 유지하는 역할을 하며, 이를 위해, 복수개의 점탄성 오링(52, 54)은 중공부(310)의 전단에 인접하여 설치된 전방측 점탄성 오링(52)과 상기 중공부(310)의 후단과 가까운 측에 설치된 후방측 점탄성 오링(54)을 포함한다. In addition, the vibration isolation means 52 and 54 are provided on the inner peripheral surface of the hollow portion 310 and the outer peripheral surface of the vibrator 500 to suppress or reduce ultrasonic vibration from the vibrator 500 from being transmitted from the shaft 300. It includes a plurality of viscoelastic O-rings (52, 54) installed between them. To install the plurality of viscoelastic O-rings 52 and 54, an O-ring installation jaw including an O-ring installation groove is formed on the outer peripheral surface of the vibrator 500. The vibration isolation means 52 and 54 serve to insulate the vibration between the vibrator 500 and the shaft 300 and to keep the center of the vibrator 500 consistent with the center of the shaft 300. For this purpose, The plurality of viscoelastic O-rings 52 and 54 include a front viscoelastic O-ring 52 installed adjacent to the front end of the hollow portion 310 and a rear viscoelastic O-ring 54 installed close to the rear end of the hollow portion 310. Includes.
상기 진동자(500)의 후단이 중공부(310)의 후단면과 일정 갭을 두고 이격되고 상기 진동자(500)의 외주면이 오링(52, 54)을 사이에 두고 중공부(310)의 내주면과 일정 갭을 두고 이격되므로, 진동자(500)와 샤프트(300) 사이에는 점탄성 오링(52, 54)을 제외하면 완전히 분리될 수 있고, 점탄성 오링(52, 54)은 자체 점탄성에 의해 진동자(500)에서 발생하는 진동을 감쇄시키고 충격을 흡수하므로, 중공부(310) 내에서 진동자(500)로부터 샤프트(300)로 진동 전달은 거의 완벽하게 차단할 수 있다.The rear end of the vibrator 500 is spaced apart from the rear end surface of the hollow portion 310 at a certain gap, and the outer peripheral surface of the vibrator 500 is in constant contact with the inner peripheral surface of the hollow portion 310 with the O-rings 52 and 54 in between. Since they are separated by a gap, the vibrator 500 and the shaft 300 can be completely separated except for the viscoelastic O-rings 52 and 54, and the viscoelastic O-rings 52 and 54 are separated from the vibrator 500 by their own viscoelasticity. Since the generated vibration is attenuated and the shock is absorbed, the transmission of vibration from the vibrator 500 to the shaft 300 within the hollow portion 310 can be almost completely blocked.
상기 휠플랜지(600)는 평판 형태를 가지며 그 전방에 연마휠(700)이 결합된다. 상기 연마휠(700)은 상용중이거나 또는 미래에 개발될 수 있는 다양한 종류의 연마휠이 이용될 수 있다. The wheel flange 600 has a flat plate shape and a polishing wheel 700 is coupled to the front thereof. The polishing wheel 700 may be various types of polishing wheels that are commercially available or may be developed in the future.
상기 샤프트(300)와 상기 진동자(500)의 중심축선(C)은 상기 휠플랜지(600)의 중심을 지나며, 중앙 체결 볼트(62)는 상기 휠플랜지(600)의 배면 중앙을 관통하여 상기 진동자(500)의 전방 연장부(520)의 전면 중앙에 체결된다. 상기 진동자(500)의 중심축선(C)이 상기 중앙 체결 볼트(62)의 중심을 지난다. 상기 진동자(500)가 상기 휠플랜지(600)와 연결되지만, 진동자(500)와 휠플랜지(600)의 연결되는 지점이 상기 휠플랜지(600)의 회전 중심을 지나므로, 진동자(500)의 초음파 진동이 상기 휠플랜지(600) 및 이에 장착된 연마휠(700)에 인가되면도, 휠플랜지(600)와 연마휠(700)이 초음파 진동에 의해 편심되어 회전하거나 하는 것 및 그로 인한 편심 진동 및 소음이 발생하는 것을 신뢰성 있게 억제할 수 있다. The central axis line (C) of the shaft 300 and the vibrator 500 passes through the center of the wheel flange 600, and the central fastening bolt 62 penetrates the center of the back of the wheel flange 600 to vibrate the vibrator. It is fastened to the front center of the front extension portion 520 of (500). The central axis C of the vibrator 500 passes through the center of the central fastening bolt 62. The vibrator 500 is connected to the wheel flange 600, but the connecting point between the vibrator 500 and the wheel flange 600 passes through the center of rotation of the wheel flange 600, so the ultrasonic waves of the vibrator 500 Even when vibration is applied to the wheel flange 600 and the polishing wheel 700 mounted thereon, the wheel flange 600 and the polishing wheel 700 rotate eccentrically due to ultrasonic vibration, and the resulting eccentric vibration and Noise generation can be reliably suppressed.
휠플랜지(600)는 배면 둘레에 구비되는 링형의 연결부(620) 및 일부가 상기 연결부(620)를 관통하여 상기 샤프트(300)의 전단에 체결되는 외곽 체결 볼트(64)에 의해 상기 샤프트(300)에 일체로 결합된다. 상기 연결부(620)는 진동자(500)의 통과를 허용하는 중앙 통과홀을 구비하며, 진동자(500)의 전방 연장부(520)는 상기 중앙 통과홀을 접촉 없이 통과하여 상기 휠플랜지(600)의 배면 중앙에 연결된다.The wheel flange 600 is connected to the shaft 300 by a ring-shaped connecting portion 620 provided around the rear surface and an outer fastening bolt 64, a portion of which penetrates the connecting portion 620 and is fastened to the front end of the shaft 300. ) is integrally combined with. The connection portion 620 has a central through hole that allows the vibrator 500 to pass through, and the front extension portion 520 of the vibrator 500 passes through the central through hole without contacting the wheel flange 600. Connected to the center of the back.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치를 설명하기 위한 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic vibration-assisted polishing device according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 진동 지원 연마장치는 샤프트(300)의 샤프트 후방부 중앙을 전후로 관통하여 샤프트(300)의 후단에서 샤프트(300)의 중공부(310) 내부까지 연결된 제1 에어 공급홀(332)과, 상기 진동자(500)를 전후로 관통하여 휠플랜지(600)와 만나는 위치, 더 나아가서는, 상기 연마휠(700)에 도달하기까지 연장된 제2 에어공급홀(550을 포함한다. 제1 에어공급홀(332)과 제2 에어공급홀(550)은 동일 직선 상에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 중공부(310)의 후단과 상기 진동자(500)의 후단이 이격되어 있으므로, 제1 에어공급홀(332)을 통해 일정 압력 이상으로 공급된 에어는 제2 에어공급홀(550) 내로 흘러 들어가서 휠플랜지(600)의 배면에 도달할 수 있다. 상기 제1 에어공급홀(332)의 후단에는 공압장치 또는 컴프레서와 연결된 호스가 접속되는 에어공급포트가 설치될 수 있다. 제1 에어공급홀(332)과 제2 에어공급홀(550)을 통해 휠플랜지(600)에 도달한 에어는 휠플랜지(600)를 냉각시키는데 참여할 수 있고, 더 나아가, 제2 에어공급홀(550이 휠플랜지(600)를 관통하여 연마휠(620)의 중앙측까지 연장되는 경우, 연마 과정 중 발생한 분진을 불어내는 것에도 참여할 수 있다.Referring to FIG. 3, the ultrasonic vibration assisted polishing device according to this embodiment penetrates the center of the rear portion of the shaft 300 back and forth and is connected from the rear end of the shaft 300 to the inside of the hollow portion 310 of the shaft 300. A first air supply hole 332 and a second air supply hole ( Includes 550. It is preferable that the first air supply hole 332 and the second air supply hole 550 are located on the same straight line. The rear end of the hollow part 310 and the rear end of the vibrator 500 Since they are spaced apart, the air supplied above a certain pressure through the first air supply hole 332 can flow into the second air supply hole 550 and reach the back of the wheel flange 600. The first air An air supply port to which a hose connected to a pneumatic device or compressor is connected may be installed at the rear end of the supply hole 332. The wheel flange 600 is connected through the first air supply hole 332 and the second air supply hole 550. ) can participate in cooling the wheel flange 600, and further, when the second air supply hole 550 extends through the wheel flange 600 to the center side of the polishing wheel 620, You can also participate in blowing away dust generated during the polishing process.
본 발명은 전술한 실시예들에 의해 제한되지 않고 다양하게 변형되어 실시될 수 있다는 점에 유의한다.Note that the present invention is not limited by the above-described embodiments and can be implemented with various modifications.
100: 하우징 200: 모터
300: 샤프트 310: 중공부
500: 진동자 520: 전방 연장부
600: 휠플랜지 700: 연마휠100: housing 200: motor
300: Shaft 310: Hollow part
500: Vibrator 520: Front extension
600: Wheel flange 700: Polishing wheel
Claims (3)
상기 하우징의 후방 공간에 수용된 모터;
상기 모터의 구동에 의해 회전하되, 상기 모터의 전방으로 연장되고, 전방이 오픈된 기다란 원통형의 중공부를 내부에 포함하는 샤프트;
상기 샤프트를 회전가능하게 지지하도록 상기 하우징 내에 설치된 복수의 베어링;
상기 하우징의 전방 외측에서 상기 샤프트의 전단부에 결합되는 휠플랜지;
중심축선이 상기 샤프트의 중심축선과 일치한 상태로 상기 샤프트의 중공부 내에 유지되며, 전방 연장부가 상기 하우징의 전방 외측으로 돌출되어 상기 휠플랜지의 배면 중앙에 연결되는 진동자;
상기 진동자에 전원을 공급하는 진동자 전원 공급부;
상기 휠플랜지에 분리가능하게 장착되며, 상기 샤프트로부터 전달된 회전력과 상기 진동자로부터 인가된 초음파 진동으로 재료 표면을 연마하는 연마휠을 포함하고,
상기 진동자의 외주와 상기 샤프트의 중공부 내주면 사이에 개재되어, 상기 샤프트로 진동이 직접 전달되는 것을 억제하는 진동절연수단을 더 포함하며,
상기 하우징은, 상기 모터가 수용되는 후방 공간과 상기 후방 공간과 연결되는 전방 공간을 포함하고 전방 및 후방이 개방된 하우징 본체와, 상기 하우징 본체의 전방 개방부에 결합되는 전방캡과, 상기 하우징 본체의 후방 개방부에 결합된 후방캡을 포함하고, 상기 전방캡의 중앙에는 상기 진동자의 전방 연장부가 돌출되는 것을 허용하는 중앙홀이 형성되며, 상기 전원 공급부는 상기 샤프트의 후방 연장부에 결합되어 상기 샤프트의 회전력을 받아 상기 회전력을 전기에너지로 변환시키는 자가식 제너레이터를 포함하고, 상기 샤프트는 일단이 상기 중공부와 연결되고 타단이 상기 전원 공급부와 연결된 배선 통과홀을 구비하고, 상기 샤프트와 상기 진동자의 중심축선은 상기 휠플랜지의 중심을 지나며, 중앙 체결 볼트는 상기 휠플랜지의 배면 중앙을 관통하여 상기 진동자에 결합되며, 상기 휠플랜지는 배면 둘레에 구비되는 링형의 연결부 및 일부가 상기 연결부를 관통하여 상기 샤프트의 전단에 체결되는 외곽 체결 볼트에 의해 상기 샤프트에 결합되며, 상기 연결부는 중앙 통과홀을 구비하며, 상기 진동자의 전방 연장부는 상기 중앙 통과홀을 접촉 없이 통과하여 상기 휠플랜지의 배면 중앙에 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동 지원 연마장치.housing;
a motor accommodated in the rear space of the housing;
a shaft that rotates when driven by the motor, extends in front of the motor, and includes an elongated cylindrical hollow portion with an open front therein;
a plurality of bearings installed in the housing to rotatably support the shaft;
a wheel flange coupled to the front end of the shaft on the front outside of the housing;
an oscillator whose central axis is maintained in the hollow portion of the shaft with its central axis aligned with the central axis of the shaft, and whose front extension protrudes outward from the front of the housing and is connected to the center of the rear surface of the wheel flange;
A vibrator power supply unit that supplies power to the vibrator;
It is detachably mounted on the wheel flange and includes a polishing wheel that polishes the surface of the material using rotational force transmitted from the shaft and ultrasonic vibration applied from the vibrator,
It further includes a vibration isolation means interposed between the outer circumference of the vibrator and the inner circumferential surface of the hollow portion of the shaft to suppress direct transmission of vibration to the shaft,
The housing includes a housing body that includes a rear space in which the motor is accommodated and a front space connected to the rear space and is open at the front and rear, a front cap coupled to the front opening of the housing body, and the housing body. It includes a rear cap coupled to the rear opening of the front cap, and a central hole is formed in the center of the front cap to allow the front extension of the vibrator to protrude, and the power supply unit is coupled to the rear extension of the shaft. It includes a self-acting generator that receives rotational force from a shaft and converts the rotational force into electrical energy, wherein the shaft has a wiring passage hole at one end connected to the hollow part and at the other end connected to the power supply unit, and the shaft and the vibrator. The central axis passes through the center of the wheel flange, and the central fastening bolt passes through the center of the back of the wheel flange and is coupled to the vibrator. The wheel flange has a ring-shaped connection portion provided around the rear surface and a portion of the connection portion penetrates the connection portion. It is coupled to the shaft by an outer fastening bolt fastened to the front end of the shaft, the connection portion has a central through hole, and the front extension of the vibrator passes through the central through hole without contacting the rear center of the wheel flange. Ultrasonic vibration-assisted polishing device, characterized in that connected to.
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|---|---|---|---|
| KR1020230140893A KR102608591B1 (en) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | Ultrasonic vibration assisted grinding device |
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Citations (3)
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| JP2000254801A (en) * | 1999-03-05 | 2000-09-19 | Takemasa:Kk | Spindle structure in ultrasonic working device |
| KR20120114700A (en) | 2011-04-07 | 2012-10-17 | (주)미래컴퍼니 | Apparatus and method for grinding edge of glass panel |
| KR20220128110A (en) * | 2021-03-12 | 2022-09-20 | 영남대학교 산학협력단 | Built-in motor ultrasonic vibration spindle apparatus |
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2023
- 2023-10-20 KR KR1020230140893A patent/KR102608591B1/en active IP Right Grant
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