KR20040060178A - 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리싱머신을 이용하여 가공물을 연삭할 때 연삭량을 미세하게 조절하기 위한 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치에 관한 것으로, 가압되는 측정치를 검출하여 리니어모터의 압력을 조절할 수 있는 로드셀을 구비하고, 리니어모터의 승강축과, 툴스핀들과 더불어 동반 승강하는 직선가이드웨이의 슬라이딩축이 불일치해도 일정압을 유지할 수 있도록 유니버설조인트가 상기 로드셀의 상부 및 하부에 각각 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리싱머신의 미세 압력 조절장치{A Finely Pressure Controling Device Of A Polishing Machine}

본 발명은 폴리싱머신을 이용하여 가공물을 폴리싱할 때, 가공물을 가압하는 폴리싱 툴의 가압량을 조절할 수 있는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가압되는 측정치를 검출하여 리니어모터의 압력을 조절할 수 있는 로드셀을 툴스핀들과 상기 툴스핀들을 승강시키는 리니어모터의 사이에 장착됨으로써, 가공물의 표면을 균일하게 연삭할 수 있으며, 이 때 리니어모터의 승강축과 툴스핀들과 동반 승강하는 직선가이드웨이의 슬라이딩축이 불일치해도 마찰력으로 인한 구속이 자유로운 커플링 구조의 유니버설조인트가 상기 로드셀의 상부 및 하부에 결합되는 구조의 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치에 관한 것이다.

최근에 들어 급속한 IT산업의 발전과 더불어 정밀 광학부품들이 개발되어 왔다. 광학부품의 경우 사용되는 광의 파장이 짧아짐에 따라서 광학부품에 초정밀 가공이 요구되어지고 이런 초정밀 가공의 마무리 공정이 폴리싱 공정이다.

이러한 폴리싱 가공은 툴에 의해서 가공물이 직접 가공되어지는 것이 아니라 툴과 가공물사이에 절삭유가 들어가고 절삭유 속의 아주 작은 폴리싱 입자에 의해서 연삭되어지는 가공법이다. 이 때 상기 툴과 가공물 사이에 폴리싱 입자가 끼어서 가공되어지기 때문에 툴과 가공물 사이의 일정압력제어는 연삭량에 중요 변수이다. 이에 따라 폴리싱머신에 있어서 이 압력을 제어하는 부분은 여러 가지 형태로 개발되고 있다.

종래에는 압력조절을 위하여 구동체로 공기압을 이용하는 방법, 유압을 이용하는 방법, 그리고 모터를 이용하는 방법등이 있다.

이중 공기압을 이용하는 경우에는 가압기구부를 에어 실린더로 구성하는 방법인데, 공기압의 차이를 이용하여 압력을 조절하는 방법이다. 그러나 이와 같은 방법은 공기의 압축성이 비대해지기 때문에 미소한 압력제어를 하기에는 무리가 있다.

또 다른 방법으로는 유압을 이용하는 방법이 있는데, 이는 공기와 마찬가지로 유압의 차를 이용하여 압력 조절 방법이다. 유압을 이용할 때에는 물론 공기와는 다르게 압축성이 크지는 않으나 폴리싱 가공기를 사용하여 압력을 제어할때의 범위는 수십g ~ 수십kg 이다. 유압으로 제어 하기에는 또한 압력 크기가 너무 작다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 감안하여 또 다른 방법인 압력 조절의 구동체로 회전모터를 이용하는 방법은, 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 기구부가 있어야 하며, 모든 압력 조절기구가 마찬가지로 압력 조절기구부와 툴스핀들 사이의 연결부가 있어야 하고, 툴스핀들도 압력 조절 구동체의 작동에 연동할 수 있도록 가이드웨이가 필요하다.

그러나 현재 이러한 구조일 때에는 회전모터를 직선운동으로 바꾸는데 필요한 기구부가 필요하고 툴스핀들을 움직이는 가이드웨이와 압력 조절부의 가이드웨이의 얼라이먼트가 잘 맞아야 한다. 만약에 얼아이먼트가 잘 맞지 않는다면, 슬라이드 되는 면들 사이에 서로 구속이 생겨서 마찰이 일어나게 되고 이는 미소 압력 제어가 불가능하게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은, 폴리싱머신을 이용하여 가공물을 폴리싱할 때, 가공물에 대한 폴리싱 툴의 가압량을 조절할 수 있는 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2목적은, 리니어모터의 승강축과 툴스핀들과 동반 승강하는 직선가이드웨이의 슬라이딩축이 불일치해도 마찰력으로 인한 구속이 자유로운 커플링 구조의 유니버설조인트가 상기 로드셀의 상부 및 하부에 결합되는 구조의 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 상/하로 왕복운동하는 슬라이드(210)의 전면에 부착되는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 상부에 결합되며, 인가되는 전원으로 승강하는 제 1조인트 브라켓(21)을 포함하는 리니어모터(20)와, 상기 제 1조인트 브라켓(21)에 힌지결합하는 유니버셜 조인트(31)가 상부에 결합되고, 하부에는 제 2조인트 브라켓(41)에 힌지결합하는 유니버셜조인트(31)가 결합되며, 상기 각 유니버셜 조인트(31)에 가압되는 압력에 따라 측정치를 검출하는 로드셀(30)과, 상기 제 2조인트 브라켓(41)의 하부에 결합되는 툴스핀들(40)과, 상기 툴스핀들(40)과 동반 승강될 수 있도록 축선방향으로 끼움고정되는 툴스핀들 브라켓(51)이 전방에 구비되는 직선가이드웨이(50)와, 상기 직선가이드웨이(50)가 슬라이딩 결합되어 승강될 수 있도록 안내하는 가이드레일(60) 및 상기 툴스핀들(40)의 단부에 구비되는 폴리싱 툴(70)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱머신의 미세 압력 조절 장치에 의해서 달성된다.

그리고 상기 로드셀(30)의 유니버셜 조인트(31)는 상기 리니어모터(20)의 승강축과 직선가이드웨이(50)의 슬라이딩축이 불일치해도 구속되지 않는 커플링 구조인 것이 바람직하다.

아울러 상기 툴 스핀들(40)의 상부에는 상기 로드셀(30)의 하부에 결합되는 유니버셜 조인트(31)에 힌지결합되는 제 2조인트 브라켓(41)을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 미세 압력 조절장치가 부착된 폴리싱머신의 사시도,

도 2는 도 1의 미세 압력 조절장치의 사시도,

도 3은 도 2의 미세 압력 조절장치의 정면도,

도 4는 도 2의 미세 압력 조절장치의 부분 단면구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 프레임 20: 리니어모터

21: 제 1조인트 브라켓 30: 로드셀

31: 유니버셜 조인트 40: 툴스핀들

41: 제 2조인트 브라켓 50: 직선가이드웨이

51: 툴스핀들 브라켓 60: 가이드레일

70: 폴리싱 툴 100: 미세 압력 조절장치.

200: 폴리싱머신 210: 슬라이드

220: 워크스핀들 300: 가공물

이하에서는 본 발명에 따른 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치의 구성에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 미세 압력 조절장치가 부착된 폴리싱머신의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱머신(200)은 구면 및 비구면 형상의 가공물(300)을 연삭할 수 있도록 횡방향의 X축과 수직방향의 Z축 그리고, 폴리싱 툴(70)이 회전하는 B축과, 테이블의 이동방향인 Y축으로 이루어져 있다.

상기에서 폴리싱머신(200)의 가공은 워크스핀들(220)에 고정되어 있는 가공물(300)을 중심으로 폴리싱 툴(70)이 장착된 슬라이드(210)가 Z축 및 X축으로 왕복 또는 수평이송을 하여 가공물(300)의 표면에 일정한 압력을 유지한 체 가공이 이루어진다. 이 때 가공물(300)에 대한 폴리싱 툴(70)의 가압량을 조절할 수 있도록 미세 압력 조절장치(100)가 상기 슬라이드(210)의 전면에 부착되어 구성된다.

이 때 상기 미세 압력 조절장치(100)는 가공물(300)의 연삭에 있어서, 가공연삭량 조절하기 위한 최적의 표면조도를 나타내는 중요 요소이다. 이 연삭량을 조절하기 위해서는 여러 가지 요소가 있는데, 특히 폴리싱 툴(70)이 장착되는 툴스핀들(40)의 회전속도와, 워크스핀들(220)의 회전속도 즉 가공물(300)과 툴(70) 사이의 상대속도와, 그 사이에 들어가는 폴리싱 입자의 크기, 그리고 가장 중요한 부분인 툴(70)과 가공물(300)의 사이에 작용하는 절삭압력을 조절하는 장치이다.

도 2는 도 1의 미세 압력 조절장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 미세 압력 조절장치의 정면도이며, 도 4는 도 2의 미세 압력 조절장치의 부분 단면구성도이다.

도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 미세 압력 조절장치(100)는 폴리싱머신(200)의 슬라이드(210) 전면에 부착되어 슬라이드(210)가 가공물에 대해 근접하게 이송된 후 작동되며, 가공물(300)의 표면조도를 위해 미세 연삭량을 조절하는 장치이다.

이러한 상기 미세 압력 조절장치(100)의 구조는 슬라이드(210)의 전면에 부착되는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 상부에 고정되는 리니어모터(20)와, 상기 리니어모터(20)에 의해서 승강되는 툴스핀들(40) 및 상기 툴스핀들(40)의 단부에 구비되어 가공물(300)에 대해 간접적으로 접촉되어 회전하는 폴리싱 툴(70)로 구성된다.

여기서 상기 프레임(10)의 전면에는 리니어모터(20) 및 가이드레일(60)이 상부와 하부에 각각 고정되어 있다.

상기에서 리니어모터(20)는 직선형전동기로써, 인가되는 전원으로 승강되는 제 1조인트 브라켓(21)이 하부에 구비되어 있다. 이러한 상기 제 1조인트 브라켓(21)은 상기 리니어모터(20)의 내부에 발생되는 전자력에 따라 미세하게 상/하로 승강될 수 있는 구조이다.

이 때 상기 제 1조인트 브라켓(21)의 단부에는 각축방향으로 각도가 자유로운 유니버셜 조인트(31)가 힌지결합된다.

상기의 유니버셜 조인트(31)는 가압되는 압력에 따라 측정치를 검출하는 로드셀(30)을 사이에 두고 양측으로 결합되어 있는 구조이다. 따라서 상기 로드셀(30)은 상기 유니버셜 조인트(31)의 가압되는 힘을 선택적으로 가감할 수 있는 구조이다.

그리고 상기 로드셀(30)의 하부에 결합되는 유니버셜 조인트(31)는 상기 툴스핀들(40)의 상부에 구비되는 제 2조인트 브라켓(41)과 힌지결합된다.

여기서 상기 각 유니버셜 조인트(31)는 상기 로드셀(30)를 중심으로 양측으로 결합된 구조이며, 상기 리니어모터(20)의 제 1조인트 브라켓(21) 및 상기 툴스핀들(40)의 제 2조인트 브라켓(41)과와는 힌지결합되어 있는 커플링 구조이다. 이러한 커플링 구조는 상기 리니어모터(20)의 승강축과 직선가이드웨이(50)의 슬라이딩축이 불일치해도 구속되는 않는 장점이 있다.

한편 상기 프레임(10)의 하부에 고정된 가이드레일(60) 상에는 직선가이드웨이(50)가 슬라이딩 결합되어 있다. 이러한 상기 직선가이드웨이(50)는 상기 가이드레일(60) 상에서 승강되는 구조이며, 전방에는 툴스핀들 브라켓(51)이 결합되어 이루어져 있다.

이 때 상기 직선가이드웨이(50)의 승강은 전방으로 결합되는 툴스핀들 브라켓(51)으로 가능한데, 이는 상기 툴스핀들 브라켓(51)이 승강되는 툴스핀들(40)과 축선방향으로 끼움고정되어 있기 때문에 가능하다.

이러한 상기 직선가이드웨이(50) 및 툴스핀들 브라켓(51)의 주 기능은 승강되는 툴스핀들(40)의 승강축이 어긋나지 않도록 지지 또는 안내하는 역할이다.

따라서 상기 툴스핀들(40)는 단부에 구비되는 폴리싱 툴(70)이 가공물(300)를 가압하는데 있어서, 힘의 분산이 되는 것을 방지하는 기능을 겸하고 있다.

이하에서는 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치의 작동원리에 대해 설명하기로 한다.

앞서 설명 했듯이 툴스핀들(40)의 폴리싱 툴(70)은 일정 속도로 회전 하면서 가공물(300)을 가압하는 상태이다. 이는 상기 리니어모터(20)의 구동으로 상기 제 1조인트 브라켓(21)이 일정압력으로 하강하여 상기 제 1조인트 브라켓(21)에 힌지결합되는 유니버셜 조인트(31)를 통해 상기 툴스핀들(40)을 가압한다. 이 때 그 힘은 로드셀(30)에도 작용하게 된다.

때문에 상기 로드셀(30)은 상기 유니버셜 조인트(31)를 통해 설정된 압력까지 도달되면, 균일한 압력이 지속될 수 있도록 상기 리니어모터(20)를 제어하게 된다. 따라서 가공물(300)의 표면 형상이 변하더라도 설정된 압력만큼리니어모터(20)의 구동으로 압력이 유지되게 된다.

여기서 유지된 로드셀(30)의 설정압은 툴스핀들(40)에 구비된 폴리싱 툴(70)과 가공물(300) 사이의 압력과 동일하다.

그러나 만약 상기 리니어모터(20)의 승강축과 직선가이드웨이(50)의 슬라이딩축이 불일치될 경우 상기 직선가이드웨이(50)는 가이드레일(60) 상에서 마찰력이 증대하게 된다.

이에 따라 극단적으로는 상기 직선가이드웨이(50)와 가이드레일(60)은 마찰력이 증대되여 서로 꽉끼게 됨으로 동작이 안될 수 도 있다.

이를 방지하게 위해 상기 로드셀(30)의 양측에 결합되어 있는 유니버셜 조인트(31)는 각축방향으로 자유회전됨으로써, 상기 리니어모터(20)의 승강축과 직선가이드웨이(50)의 슬라이딩축이 불일치해도 구속되는 않는 커플링 구조이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치에 의하면, 가압 가구로 간단히 직선 운동을 할 수 있는 리니어모터를 사용함으로 구조적으로 단순해졌고, 2개의 유니버셜 조인트의 사용으로 인하여 리니어모터의 승강축과 직선가이드웨이의 슬라이딩축이 불일치하지 않더라도 미세 압력 조절이 가능한 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (2)

1. 슬라이드(210)의 왕복이송으로 가공물(300)을 가압하는 폴리싱 툴(70)이 회전하면서 송출되는 절삭유에 의해 가공물(300)을 가공하는 폴리싱머신의 압력 조절장치에 있어서,

   상/하로 왕복운동하는 슬라이드(210)의 전면에 부착되는 프레임(10);

   상기 프레임(10)의 상부에 결합되며, 인가되는 전원으로 승강하는 제 1조인트 브라켓(21)을 포함하는 리니어모터(20);

   상기 제 1조인트 브라켓(21)에 힌지결합하는 유니버셜 조인트(31)가 상부에 결합되고, 하부에는 제 2조인트 브라켓(41)에 힌지결합하는 유니버셜조인트(31)가 결합되며, 상기 각 유니버셜 조인트(31)에 가압되는 압력에 따라 측정치를 검출하는 로드셀(30);

   상기 제 2조인트 브라켓(41)의 하부에 결합되는 툴스핀들(40);

   상기 툴스핀들(40)과 동반 승강될 수 있도록 축선방향으로 끼움고정되는 툴스핀들 브라켓(51)이 전방에 구비되는 직선가이드웨이(50);

   상기 직선가이드웨이(50)가 슬라이딩 결합되어 승강될 수 있도록 안내하는 가이드레일(60); 및

   상기 툴스핀들(40)의 단부에 구비되는 폴리싱 툴(70)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱머신의 미세 압력 조절 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로드셀(30)의 유니버셜 조인트(31)는 상기 리니어모터(20)의 승강축과 직선가이드웨이(50)의 슬라이딩축이 불일치해도 구속되는 않는 커플링 구조인 것을 특징으로 하는 폴리싱머신의 미세 압력 조절장치.