KR20010097296A - 센터리스 연삭기의 공작물 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 숫돌(22)과 복수의 조정숫돌(24)을 사용하여 공작물을 연삭하는 장치에 있어서: 숫돌대(21)를 개재하여 상기 숫돌(22)을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 1 모터(31)에 의해 숫돌(22)을 정속으로 구동하는 연삭수단; 조정숫돌대(23)를 개재하여 상기 조정숫돌(24)을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 2 모터(32)에 의해 조정숫돌(24)을 정속으로 구동하는 이송수단; 및 상기 숫돌(22) 및 조정숫돌(24) 사이에서 지지롤러(26)를 개재하여 공작물을 지지하고, 지지대(25)를 이용하여 지지롤러(26)의 높이 조절이 가능한 지지수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 연삭작업 중 회전되는 공작물과의 상대속도가 조절되도록 하여 마찰을 최소화함에 따라 공작물 표면의 가공결함을 방지하는 효과가 있다.

Description

센터리스 연삭기의 공작물 지지구조{Material supporting construction for centerless grinder}

본 발명은 센터리스 연삭기의 공작물 지지구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연삭작업 중 회전되는 공작물과의 상대속도가 조절되도록 하여 마찰을 최소화함에 따라 공작물 표면의 가공결함을 방지하는 센터리스 연삭기의 공작물 지지구조에 관한 것이다.

센터리스 연삭기는 별다른 고정축이 없이 파이프, 롤러, 핀 등 원형단면을 지니는 공작물의 표면을 가공하는 공작기계로서 보통의 연삭기에 비하여 조정이 복잡한 반면 일단 조정이 완료되면 미숙련자도 용이하게 작업할 수 있는 장점을 지니고 있다.

또한 공작물을 설치 및 해체하는 작업이 불필요하여 공정을 자동화하기 용이하고 척으로 고정하기 곤란한 형상의 공작물이나 가늘고 긴 형상의 공작물도 가공하기 쉽다. 공작물이 연속적으로 이동하며 가공되므로 가공시간을 줄일 수 있어 다른 연삭법에 비하여 제조경비도 절감된다.

도 1은 종래의 센터리스 연삭기의 주요부를 개략적으로 나타내는 구성도가 도시된다.

센터리스 연삭기는 공작물의 연삭작용을 하는 숫돌(12)이 숫돌대(11)에 설치되고, 공작물의 이송작용을 하는 조정숫돌(14)이 조정숫돌대(13)에 설치되고, 그 중간에서 지지날(16)이 지지대(15)에 고정된다. 공작물의 직경에 따라 숫돌대(11) 또는 조정숫돌대(13)를 이동시키거나 양자를 모두 이동시키는 방식이 있다. 숫돌(12) 및 조정숫돌(14)은 외주면이 각각의 회전축에 대하여 평행한 상태이나 조정숫돌(14)의 회전축이 공작물의 이송방향에 대하여 경사각을 지니도록 설치되므로 공작물에 마찰력을 작용하여 축방향으로 이송되도록 한다.

공작물의 중심이 숫돌(12) 및 조정숫돌(14)의 중심과 일치하는 상태로 연삭하면 다듬질 면이 변형되기 쉽기 때문에 지지날(16)을 약간 높여 공작물의 중심이 숫돌(12) 및 조정숫돌(14)의 중심보다 높게 하는 것이 일반적이다. 지지날(16)의 상단은 공작물의 표면 곡률과 일치하는 곡면으로 성형하지만 경우에 따라 공작물의 진원도 향상을 위해 경사면으로 할 수도 있다.

이때 종래에는 이러한 지지날(16)(일명 백업판)의 소재로 테프론 테이프 판재, 나무 판재, 기타 고무판재 등 경도가 낮은 소재를 사용하여 공작물의 처짐을 방지하였으나 연삭작업 중에 공작물과의 마찰이 발생하여 공작물 표면에 미세한 흠집을 발생시키는 문제점이 있다.

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연삭작업 중 회전되는 공작물과의 상대속도가 조절되도록 하여 마찰을 최소화함에 따라 공작물 표면의 가공결함을 방지하는 센터리스 연삭기의 공작물 지지구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 센터리스 연삭기의 주요부를 개략적으로 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 센터리스 연삭기의 주요부를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 센터리스 연삭기를 평면에서 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 지지구조를 부분 확대하여 나타내는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

11, 21: 숫돌대 12, 22: 숫돌

13, 23: 조정숫돌대 14, 24: 조정숫돌

15, 25: 지지대 16: 지지날

26: 지지롤러 31, 32, 33: 모터

41: 샤프트 44: 전동기구

45: 베어링

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 복수의 숫돌과 복수의 조정숫돌을 사용하여 공작물을 연삭하는 장치에 있어서: 숫돌대를 개재하여 상기 숫돌을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 1 모터에 의해 숫돌을 정속으로 구동하는 연삭수단; 조정숫돌대를 개재하여 상기 조정숫돌을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 2 모터에 의해 조정숫돌을 정속으로 구동하는 이송수단; 및 상기 숫돌 및 조정숫돌 사이에서 지지롤러를 개재하여 공작물을 지지하고, 지지대를 이용하여 지지롤러의 높이 조절이 가능한 지지수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 지지수단에서 지지롤러는, 베어링을 개재하여 브라케트에 회전 가능하게 설치되는 샤프트 상에 고정되고, 상기 샤프트는 정속회전 가능한 제 3 모터에 전동기구를 개재하여 연결된다.

상기 지지롤러는, 연질의 내마모성 합성수지 또는 고무를 사용하여 진원으로 성형되고, 상기 숫돌의 폭에 대응하는 길이로 고정된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 센터리스 연삭기의 주요부를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 센터리스 연삭기를 평면에서 나타내는 구성도이다.

본 발명은 복수의 숫돌(22)과 복수의 조정숫돌(24)을 사용하여 공작물을 연삭하는 장치에 관련되며 연삭수단·이송수단·지지수단을 구비한다. 도 3에서는 하나의 숫돌(22), 조정숫돌(24) 및 지지롤러(26)를 나타내었으나 실제로는 복수로 평행하게 연결된다.

본 발명에 따른 연삭수단은 숫돌대(21)를 개재하여 상기 숫돌(22)을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 1 모터(31)에 의해 숫돌(22)을 정속으로 구동하는 기능을 수행한다. 숫돌(22)은 숫돌대(21)에 아치 모양으로 형성된 홈을 따라 공작물과의 거리가 변동되도록 이동가능하게 설치된다.

미설명 부호 28은 제 1 모터(31)의 회전을 적절한 속도비로 변속하여 회전토크를 전달하기 위한 풀리이고, 부호 29는 숫돌(22)의 이동력을 제공하고 변경된 위치를 유지하기 위한 실린더이다.

또, 본 발명에 따른 이송수단은 조정숫돌대(23)를 개재하여 상기 조정숫돌(24)을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 2 모터(32)에 의해 조정숫돌(24)을 정속으로 구동하는 기능을 수행한다. 조정숫돌대(23)는 조정숫돌(24)이 본체 상에서 이동하고 고정되도록 구성된다. 조정숫돌대(23)와 제 2 모터(32)는 조정숫돌대(23) 상에 일체로 고정되고 벨트 전동기구로 연결된다.

공작물은 연삭저항에 의하여 회전되며 조정숫돌(24)은 이러한 회전을 억제하는 방향으로 마찰력을 작용한다. 공작물의 원주속도가 조정숫돌(24)은 원주속도 보가 약간 빠르며 미끄럼율은 2% 정도이다. 제 2 모터(32)는 정속제어가 가능한 기어드모터를 사용한다.

또, 본 발명에 따른 지지수단은 상기 숫돌(22) 및 조정숫돌(24) 사이에서 지지롤러(26)를 개재하여 공작물을 지지하고, 지지대(25)를 이용하여 지지롤러(26)의 높이 조절이 가능하도록 하는 구조이다. 지지롤러(26)는 공작물의 이송방향, 즉 숫돌(22)의 회전중심과 정확하게 평행을 유지하도록 설치한다. 지지대(25)는 나사식 잭 또는 그와 유사한 구조를 사용한다.

이때 상기 지지롤러(26)는 연질의 내마모성 합성수지 또는 고무를 사용하여 진원으로 성형되고, 상기 숫돌(22)의 폭에 대응하는 길이로 고정된다. 지지롤러(26)의 소재는 테프론이나 우레탄 고무가 적절하지만 이에 국한되는 것은 아니다. 공작물의 경도에 따라서는 숫돌(22)의 상면에 주철, 고속도강, 초경합금등을 사용하는 것도 가능하다. 지지롤러(26)를 숫돌(22)과 동일한 폭으로 성형하는데 있어서 수개로 분할하는 구성도 가능하다. 지지롤러(26)를 분할하는 경우 숫돌(22)을 중심으로 대칭적인 위치에 오도록 배치한다.

도 4는 본 발명에 따른 지지구조를 부분 확대하여 나타내는 구성도가 도시된다.

본 발명에 따른 지지수단에서 지지롤러(26)는 베어링(45)을 개재하여 브라케트(42)에 회전 가능하게 설치되는 샤프트(41) 상에 고정되고, 상기 샤프트(41)는 정속회전 가능한 제 3 모터(33)에 전동기구(44)를 개재하여 연결된다. 제 3 모터(33)를 지지하는 브라케트(43)는 샤프트(41)를 지지하는 브라케트(42)와 일체로 연결되고 전체적으로 지지대(25)를 통해 연삭기의 본체상에 고정된다.

그러므로 지지롤러(26), 제 3 모터(33)를 비롯한 지지수단을 구성하는 일체의 부품이 브라케트(42)에 연결된 지지대(25)에 의해 동시에 수직 이동한다. 브라케트(42)는 연삭력에 의한 굽힘응력을 지탱하기 위해 단면계수가 큰 I형 비임을 사용할 수도 있다.

제 3 모터(33)는 기어드모터를 사용하고 샤프트(41)와 체인 전동기구(44)로 연결한다. 샤프트(41)는 베어링(45)을 개재하여 브라케트상에 회전가능하게 고정되는데, 샤프트(41)의 처짐을 방지하도록 베어링(45)을 복수의 지점에 설치하는 것이 바람직하다. 베어링(45)의 설치위치는 샤프트(41)에서 전단응력이나 굽힘모멘트가 크게 발생하는 부분을 택한다.

도 2를 참조할 때, 복수의 숫돌(22) 및 조정숫돌(24)을 사용하는 연삭기에서지지롤러(26)는 각각의 숫돌(22) 및 조정숫돌(24)에 대응하는 위치에 복수로 설치된다. 지지대(25)는 숫돌(22) 및 조정숫돌(24)의 수에 관계없이 브라케트(42)의 양단에 하나씩 2개소에 설치하여도 무방하다. 제 1 모터(31) 및 제 2 모터(32)는 복수의 숫돌(22) 및 조정숫돌(24)을 각각 독립적으로 구동하는 반면 제 3 모터(33)는 복수의 지지롤러(26)를 동시에 구동한다.

이러한 구성의 연삭기에서 조정숫돌(24)의 직경을 D, 회전수를 n, 이송방향에 대한 경사각을 α라 하면 공작물의 이송속도 v는

라는 관계식으로 간략하게 산출된다.

여기서 α값은 보통 3°이하로 하는데 이송속도가 빠르면 공작물의 진직도가 향상되고 이송속도가 느리면 공작물의 진원도가 향상되는 경향이 있다. 숫돌(22), 조정숫돌(24) 및 지지롤러(26) 간의 힘의 평형이 이루어질 때 공작물은 안정된 회전운동을 하며 진원으로 가공된다.

본 발명에 따른 연삭기에서 숫돌(22)은 1800rpm, 조정숫돌(24) 및 지지롤러(26)는 각각 87rpm으로 구동하였으며 가공완료된 공작물의 표면결함이 없거나 현저히 감소한 것으로 확인되었다.

이때 조정숫돌(24)은 공작물과 약 2% 정도의 미끄럼율을 발생하는 것이 불가피하지만 지지롤러(26)는 공작물과 미끄럼이 발생하지 않도록 동일 원주속도를 유지하는 것이 표면결함의 방지를 위해 바람직하다.

센터리스 연삭기의 특성상 공작물의 회전중심이 고정되지 않는 방식이므로숫돌(22)·조정숫돌(24)·지지롤러(26) 간의 상대위치, 공작물 가공 중의 직경감소 등에 따라 힘의 균형이 일시적으로 변화되는데, 종래의 지지날(16)은 이러한 변화를 감당하기 곤란한 반면 본 발명은 속도제어가 가능한 지지롤러(26)를 통하여 최적의 균형상태를 유지할 수 있다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 연삭작업 중 회전되는 공작물과의 상대속도가 조절되도록 하여 마찰을 최소화함에 따라 공작물 표면의 가공결함을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 복수의 숫돌(22)과 복수의 조정숫돌(24)을 사용하여 공작물을 연삭하는 장치에 있어서:

   숫돌대(21)를 개재하여 상기 숫돌(22)을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 1 모터(31)에 의해 숫돌(22)을 정속으로 구동하는 연삭수단;

   조정숫돌대(23)를 개재하여 상기 조정숫돌(24)을 위치변동 가능하게 지지하고, 제 2 모터(32)에 의해 조정숫돌(24)을 정속으로 구동하는 이송수단; 및

   상기 숫돌(22) 및 조정숫돌(24) 사이에서 지지롤러(26)를 개재하여 공작물을 지지하고, 지지대(25)를 이용하여 지지롤러(26)의 높이 조절이 가능한 지지수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 센터리스 연삭기의 공작물 지지구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지수단에서 지지롤러(26)는 베어링(45)을 개재하여 브라케트(42)에 회전가능하게 설치되는 샤프트(41) 상에 고정되고, 상기 샤프트(41)는 정속회전 가능한 제 3 모터(33)에 전동기구(44)를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 하는 센터리스 연삭기의 공작물 지지구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 지지롤러(26)는 연질의 내마모성 합성수지 또는 고무를 사용하여 진원으로 성형되고, 상기 숫돌(22)의 폭에 대응하는 길이로 고정되는 것을 특징으로 하는 센터리스 연삭기의 공작물 지지구조.