KR200419015Y1 - 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재 - Google Patents

Abstract

본 고안은 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재에 관한 것으로, 반지와 같은 귀금속 제품들은 1차 가공 후에 그 표면에 남아 있는 미세돌기나 흠집을 제거하여 매끄럽게 다듬질을 하는 2차 마무리 다듬공정이 필요하고, 특히 반지의 주물공정에서 필연적으로 발생하는 스푸루우를 절단하다 보면 절단부위에 돌출부가 다수 존재하여 이를 제거할 필요에서 연마기를 사용하여 그 표면을 다듬질을 해야 하는데, 통상 연마휠은 평활면이어서 반지의 굴곡면을 연마하기에는 부적당하였기에 드럼 형상의 연마휠의 외주연에 길이방향으로 반원형 홈을 성형하며, 또한 손가락의 굵기에 따라 반지의 크기가 다르다는 점을 고려하여 반원형 홈의 크기 또한 다양하게 형성하며, 더 구체적으로는 그 폭을 4mm, 6mm, 8mm 및 10mm의 크기로 순차적으로 성형하는 것을 특징으로 한다. 상기 연마휠의 외주면에는 다이아몬드 입자나 숫돌 입자 등의 점결재를 고착시켜 연마부를 구비하며, 따라서 연마부는 곡면 연마를 위한 다수개의 상기 반원형 홈과 평면 연마를 위한 평활면으로 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 반지의 본래 형상 그대로를 유지하면서 표면의 미세돌기나 흠집을 용이하게 제거할 수 있게 된다.

연마휠, 반지, 왁스, 주물, 스푸루우

Description

곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재{A wheel for grinding round material}

도 1은 통상 스푸루우가 구비된 반지의 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 통상 스푸루우가 제거된 반지의 구성을 나타내는 사시도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재의 구성을 나타내는 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재의 구성을 나타내는 측단면도.

도 6은 본 발명에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재의 구성을 나타내는 측면도.

도 7은 본 발명에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재의 사용상태도.

**도면의 주요구성에 대한 부호의 설명**

100: 반지 102: 내경면

104: 외경면 120: 스푸루우

130: 연마휠 132: 중심홀

134: 연마부 140: 반원형 홈

144, 146: 평면 연마를 위한 부분

본 고안은 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재에 관한 것으로, 더 구체적으로는 반지의 주물공정에서 필연적으로 발생하는 스푸루우를 제거하다 보면 절단부위에 미세돌기와 흠집이 다수 존재하여 이를 제거할 필요성이 있으며, 이를 제거하는데 사용되는 드럼 형상의 연마휠은 반지의 굴곡면을 연마하기 적합하게 그 외주면에 반원형 홈을 형성하는 구성에 관한 것이다.

또한, 본 고안은 사람의 손가락 굵기에 따라 반지의 크기가 결정되기 때문에, 다양한 반지의 외경을 연마하기 위하여 상기 반원형 홈의 크기를 다양하게 형성하는 구성에 관한 것이다.

일반적으로 반지와 같은 귀금속 장신구를 대량으로 제조하는 주물공정은 다음과 같이 이루어진다.

제1공정: 제조하고자 장신구(반지, 목걸이, 메달, 팔찌 등)를 디자인하고, 그 디자인의 형태에 따라 금속원형 모델을 제조한다.

금속원형 모델 제작에 사용되는 금속재료는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 강도가 있는 금속이 사용될 수 있으나 일반적으로 은과 니켈(은 96.5％＋니켈 3.5％), 은과 팔라듐(은 90％＋팔라듐 10％), 은과 팔라듐과 니켈(은 93％＋팔라듐 5％＋니켈 2％)을 합금하여 사용한다. 상기 모델 제작에 은(Ag)을 주로 사용하는 이유는, 전성(두드리면서 얇게 펴지는 성질)과 연성(금속이 늘어나는 성질)이 뛰어나고 강도가 낮아서 가공이 용이하면서도 금(Au)에 비하여 가격이 저 렴하기 때문이다.

제2공정: 제1공정으로 제조된 금속원형 모델을 이용하여 고무제로 된 고무틀(Rubber Mold)을 제조한다.

상기 틀에 사용되는 재료로는 평상시에는 찰흙처럼 무르지만 고온에서 익힌 뒤 상온에서 식히게 되면 탄성력은 그대로 유지되면서 단단하게 굳어져 그 형태에 변화가 없는 고무를 사용하는 것이 바람직다. 이때 고무틀은 너무 위·아래가 두꺼우면 후술할 왁스 패턴을 끄집어낼 때 힘이 들고, 반대로 너무 고무틀이 얇으면 왁스를 사출할 때 그 형태가 유지되지 않는 문제점이 있기 때문에 적당한 두께와 길이를 가져야 한다.

제3공정: 제2공정으로 제조된 고무틀의 내부 성형공간에 왁스를 사출, 냉각시켜 제1공정의 금속원형 모델과 동일한 패턴을 갖는 왁스 패턴을 소정의 개수만큼 제조한다.

사출용 왁스(injection wax)는 파라핀 계열의 유지가 사용되는데, 융점이 낮아야 하며, 녹았을 때 잘 유입되어야 한다. 사출 온도가 낮으면 낮을수록 수축률이 낮아진다. 너무 고온으로 고무 주형에 사출된 왁스는 고무틀에 달라붙기 쉽고, 지나치게 유동적이어서 공기를 흡수하면서 냉각할 때 왁스에 기포가 생기게 된다. 주조용 왁스의 사출온도는 70℃∼73.8℃로 유지하는 것이 바람직하다. 왁스 패턴을 만들기 위하여 왁스 사출기나 원심 사출기를 이용해 고무 주형에 왁스를 사출하여 주입한다.

이와 같이, 왁스를 사용하는 것은 고무틀에 녹은 금물을 부어 성형을 하게 되면 금물이 미쳐 굳기도 전에 고무틀이 타버리게 되기 때문이며, 따라서 고무틀 제작공정은 왁스를 만들기 위한 과정에 불과하다. 상기 왁스는 후술할 석고 속에서 가열시 녹아 증발하게 되어 있다.

제4공정: 제3공정으로 제조된 여러 개의 왁스 패턴을 대형 왁스 트리에 다수 부착시킨 후, 플라스크를 씌우고 매몰재(석고)를 충진시키는 매몰(Investing) 과정을 실시한다.

매몰재는 석고원석(CaSO4·2H2O), 실리카(SiO2), 에틸실리(조절제), 산화마그네슘, 아교, 전분, 마그네슘 등의 원료를 합성하여 제조한다. 통상, 매몰재를 물과 섞어서 액체 상태로 만들어 왁스 패턴·왁스 모델을 매몰하는데 이 매몰재 파우더와 물과의 혼합비에서 물의 양이 적으면 건조 후에 주형이 거칠게 되어 왁스 패턴의 정밀한 부분이 잘 나타나지 않는다.

제5공정: 매몰한 플라스크를 전기 또는 가스 소성로에 적재한 후 열을 가하여 소성을 한다.

상기 왁스 트리가 매몰된 플라스크를 소성에 들어가기 전에 최소한 40분에서 2시간 정도는 건조시켜야 한다. 또한, 자연 건조 후 즉시 소성하지 않고 24시간 이상 혹은 수일간 상온에서 매몰된 플라스크를 방치해 두었을 경우에는 함유된 수분이 건조되어 소성할 때 균열이 생길 수 있다. 소성할 때 소성로의 온도는 플라스크를 넣고 서서히 올려야 한다. 고온이 된 노(爐) 속에 플라스크를 넣으면 주형에 금이 가기 쉽다. 노(爐)의 온도는 서서히 올려 가며 최고 온도를 730∼760℃로 정하는 것이 바람직하다. 노의 온도가 그 이상이 되면 주형에 균열이 생길 수 있 으므로 세심한 주의가 필요하다. 잔여 왁스가 완전히 녹아날 정도로 충분한 기간 동안 소성하여야 한다. 소성 시간은 플라스크의 크기(직경, 높이), 매몰재의 크기, 개수에 따라 달라지나, 600℃에서 적어도 5시간 이상 가열하여야 한다.

제6공정: 소성이 완료되면 노에서 플라스크를 꺼내어 주조기(진공흡입 또는 원심주조기)에 올려놓고 석고 형틀(주형)에 귀금속을 충진시키는 주조단계를 실시한다.

귀금속을 가열하여 녹일 때 가장 중요한 점은 온도 관리이다. 금속을 가열 용해해 가면 그 온도가 올라가는 시간이 상당히 빨라서 자칫하면 주조 적정 온도를 지나쳐 버리기 쉽다. 용융 상태의 금속을 너무 가열하여 끓어 넘치는 일은 바람직

하지 못하다. 과열(過熱)은 용해 금속이 식을 때 수축을 증가시켜, 얻고자 하는 패턴의 주물을 불량하게 한다. 또한, 합금중의 융점이 낮은 금속이 증발되어 금속의 조직 상태가 불안정하게 되므로 항상 온도 관리에 주의를 요한다. 일반적으로 용탕(溶湯)의 표면이 맑아 거울처럼 되었을 때를 최적 온도로 본다.

제7공정: 주조가 완료된 상태에서 석고를 분해시킴으로서 완제품을 얻고 광택을 위한 마무리작업을 실시한다.

마무리 작업(finishing)이란 스푸루우(sprue)가 붙어 있는 주조물에서 스푸루우를 절단하여 제거시키고, 약품을 사용하여 화학적으로 표면을 세척하든가 전동 기계를 사용하여 표면을 정형(整形)하는 일이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술의 연마용 휠부재에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 스푸루우를 절단하면 그 절단면에 미세돌기가 발생하고, 제품이 너무 작아 핸드용 그라인더로 이를 가공하기 곤란한 문제점이 있다. 따라서, 평면 연마장치를 이용하여 미세돌기를 연마하기도 하는데, 반지의 내경은 평활면이나 외경은 굴곡면을 가지고 있어, 평면 연마장치로는 굴곡면을 갖는 반지의 외경을 연마하기에 적당하지 않은 문제점이 있다.

평면 연마기를 사용하여 굴곡면을 갖는 반지를 가공하려면 반지를 좌우로 회전시켜야 하는데 자칫 손가락이 연마기에 닿을 염려가 있을 뿐만 아니라 좌우 균형을 잃게 되면 반지의 몸통을 깍아 됨으로써, 본래 디자인한 반지 형태에 변형을 가져올 수도 있다.

따라서, 본 고안은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 고려한 것으로, 본 고안의 목적은 석고 주형을 제거하고 남은 반지 제품에서 주물 과정 시 필연적으로 발생하는 스푸루우를 절단할 때 그 절단부의 미세돌기를 연마할 수 있는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 내경측은 평활면으로 되어 있고 외경측은 굴곡면으로 되어 있는 반지에 있어 상기 굴곡면을 연마할 수 있는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 손가락 굵기에 따라 그 직경이 다른 다양한 반지를 선택적으로 연마할 수 있는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재를 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 반지의 주물 가공 후에 반지의 표면을 연마하는 연마휠에 있어서, 상기 연마휠의 외주면에는 상기 반지의 굴곡진 외경을 연마할 수 있도록 그 외경에 대응되는 단면이 반원형인 홈을 더 구비한다.

상기 홈은 상기 외경의 크기에 따라 다수개로 성형된다.

단면을 기준으로 볼 때 내경측은 평활하고 외경측이 굴곡되어 있는 링 형상의 금속원형 모델을 은(Ag) 합금으로 제작하고, 상기 모델을 이용하여 고무틀을 형성하며, 상기 고무틀에서 금속원형 모델을 제거한 공간에 왁스를 주입하여 상기 금속원형 모델과 동일한 패턴의 왁스 모형을 사출하며, 상기 왁스 모형들을 연결하여 왁스 트리를 꾸민 다음 왁스 트리를 플라스크 안에 넣어서 석고를 매몰하여 경화하고, 상기 왁스를 용해시키기 위해 상기 석고를 가열하면 석고 주형이 완성되며, 상기 석고 주형에 용융금속을 붙고 찬물에 넣어서 완성된 귀금속 반지의 표면을 다듬기 위한 연마휠에 있어서, 상기 연마휠은 소정 폭의 외주면을 구비한 드럼 형상으로서 상기 외주면의 길이 방향으로 반원형 홈이 형성되어 있다.

상기 반원형 홈은 손가락 굵기에 따라 그 크기가 다양하게 형성된다.

상기 홈은 순차적으로 그 폭이 4mm, 6mm, 8mm 및 10mm의 크기로 성형된다.

상기 귀금속 반지에는 상기 석고 주형에 용융금속을 붙기 위해 필요한 통로에 형성되는 스푸루우가 더 구비되며, 상기 홈은 상기 스푸루우를 제거한 부위에 남아 있는 돌출부를 연마하는 것이다.

상기 연마휠의 외주면에는 다이아몬드 입자나 숫돌 입자 등의 점결재가 고착되어 있는 연마부가 구비되어 있다.

상기 외주면의 연마부에는 곡면 연마를 위한 다수개의 상기 반원형 홈 이외에도 평면 연마를 위한 부분이 존재한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재에 의하면, 하나의 연마기로 다양한 크기의 반지를 연마할 수 있는 잇점이 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 곡면이 가능한 연마용 휠부재의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 통상 스푸루우가 구비되거나 제거된 반지의 구성이 각각 사시도로 도시되어 있고, 도 3 및 도 4에는 본 발명에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재의 구성이 사시도로 도시되어 있으며, 도 5 및 도 6에는 본 발명에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재의 구성이 각각 측단면도 및 측면도로 도시되어 있으며, 도 7은 본 발명에 의한 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재의 사용상태도이다.

본 고안에 의하면, 은과 같이 연, 전성이 강한 재료로 금속원형 모델을 제작하고, 상기 모델을 이용하여 고무틀을 형성하며, 상기 고무틀에서 금속원형 모델을 제거한 공간에 왁스를 주입하여 왁스 모형을 만들며, 상기 왁스 모형들을 연결하여 왁스 트리를 꾸민 다음 왁스 트리를 플라스크 안에 넣어서 석고를 매몰하여 경화하고, 상기 석고를 가열하면 왁스가 용해되어 석고 주형이 완성되며, 상기 석고 주형에 금과 같이 용융 금속을 부어서 찬물에 넣게 되면 원하는 귀금속 제품만이 남게 된다.

본 고안에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 귀금속 제품 중에서 링 형상의 반지(100)를 그 대상으로 하고 있으며, 통상 상기 반지(100)의 내경면(102)은 평활면이나 외경면(104)은 외관을 미려하게 하기 위하여 굴곡면으로 되어 있다. 상기 방법에 의하여 형성된 귀금속 제품 즉 반지의 외경면(104) 즉 굴곡면의 일측에는 도 1에 도시된 바와 같이 스푸루우(sprue: 120)가 붙어 있다. 특히 상기 스푸루우(120)는 반지의 장식구가 성형되지 않는 반대편에 있게 된다.

이미 설명한 바와 같이 상기 스푸루우(120)는 석고 주형에 용융 금속을 넣기 위해 필요한 통로에 형성되는 부분이기 때문에 필연적으로 주물과정에서 발생하는 부산물로서 마무리 공정에서는 반드시 이를 제거하여야 한다.

이때 도 2에 도시된 바와 같이, 스푸루우(120)를 제거하더라도 절단 부위에 미세하게 돌출부가 있게 마련이기 때문에 이를 연마휠(130)을 사용하여 다듬질하여야 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에서 연마휠(130)의 중심에는 스핀들이 삽입되는 홀(132)이 구비되어 있고, 도면에 도시되어 있지 않지만 파스너에 의하여 스핀들에 고정되며, 모터에 의하여 회전하게 된다. 상기 연마휠(130)은 외주면을 구비한 드럼 형상으로서 회전하는 외주면에 제품을 갖다 대고 강약을 조절하면서 연마하게 된다. 따라서 상기 외주면에는 다이아몬드 입자나 숫돌 입자 등의 점결재가 고착되어 있는 연마부(134)가 구비되어 있다.

본 실시예에서는 귀금속 반지(100)의 외측 굴곡면(104)을 연마하기 위하여, 연마부(134)가 구비된 외주면에는 길이 방향으로 다수개의 반원형 홈(140)이 성형되어 있다. 손가락의 굵기는 사람에 따라 차이가 있기 때문에 반지(100)의 크기 또한, 다를 수밖에 없고 이에 따라 반지(100)의 외측 굴곡면(104)의 굴곡 반경 또한 다르기 때문에 여러 크기의 반지를 연마하기 위하여 여러 크기의 반원형 홈(140)이 필요하다.

도면상 좌측으로부터 제1홈(140a)의 폭은 4mm, 제2홈(140b)의 폭은 6mm, 제3홈(140c)의 폭은 8mm 그리고 제4홈(140d)의 폭은 10mm로 성형하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 외주면에 곡면 연마를 위한 다수개의 반원형 홈(140) 이외에도 상기 제4홈(140d)의 우측에 평면 연마를 위한 부분(144)도 존재할 수 있다. 또한, 상기 연마부(134)가 연마휠(130)의 측면으로 연장되어 있어 연마휠(130)의 측면에도 평면 연마를 위한 부분(146)이 존재할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 금속 제품들의 1차 가공 후에 그 표면에 남아 있는 미세돌기나 흠집을 제거하여 매끄럽게 다듬질을 하는 2차 마무리 다듬공정이 요구되고, 특히 반지의 주물공정에서 필연적으로 발생하는 스푸루우를 제거하다 보면 절단부위에 돌기부가 다수 존재하여 이를 제거할 필요에서 연마를 하게 되는바, 이때 반지는 그 크기가 작아서 핸드 그라인더를 사용할 수 없고, 연마휠의 연마부에 반지를 갖다 대고 다듬질을 해야 하는데, 종래의 연마부는 평활면이어서 반지의 굴곡면을 연마하기에는 부적당하였기에 본 고안에서는 드럼 형상의 연마휠의 외주연에 길이방향으로 다수의 반원형 홈을 성형할 뿐만 아니라, 손가락 의 굵기에 따라 반지의 크기가 다르다는 점을 고려하여 반원형 홈의 크기 또한 다양하게 형성함으로써 반지의 외경측에 있는 미세돌기나 흠집을 용이하게 다듬는 구성을 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 고안의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다. 예컨대, 연마휠은 곡면을 갖는 메달이나 팔찌 등을 연마하는데도 적용할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 드럼 형상을 하는 연마휠의 외주면을 이용하여 반지를 연마할 수 있기 때문에 아무리 작은 제품이라도 안전하게 작업할 수 있는 효과가 기대된다.

둘째, 연마휠의 외주면에 굴곡면을 갖는 외경측의 형상에 대응되는 반원형 홈을 성형하여 연마함으로써 가공의 정밀도가 향상되고 가공 공정이 단축되는 효과가 기대된다.

셋째, 반원형 홈의 크기를 일정한 간격으로 다양하게 성형함으로써 하나의 연마기로 여러 크기를 갖는 반지를 연마할 수 있는 경제적인 효과가 기대된다.

Claims (8)

1. 반지의 주물 가공 후에 반지의 표면을 연마하는 연마휠에 있어서,

   상기 연마휠의 외주면에는 상기 반지의 굴곡진 외경을 연마할 수 있도록 그 외경에 대응되는 단면이 반원형인 홈을 더 구비함을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 홈은 상기 외경의 크기에 따라 다수개로 성형됨을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재.
3. 단면을 기준으로 볼 때 내경측은 평활하고 외경측이 굴곡되어 있는 링 형상의 금속원형 모델을 은(Ag) 합금으로 제작하고, 상기 모델을 이용하여 고무틀을 형성하며, 상기 고무틀에서 금속원형 모델을 제거한 공간에 왁스를 주입하여 상기 금속원형 모델과 동일한 패턴의 왁스 모형을 사출하며, 상기 왁스 모형들을 연결하여 왁스 트리를 꾸민 다음 왁스 트리를 플라스크 안에 넣어서 석고를 매몰하여 경화하고, 상기 왁스를 용해시키기 위해 상기 석고를 가열하면 석고 주형이 완성되며, 상기 석고 주형에 용융금속을 붙고 찬물에 넣어서 완성된 귀금속 반지의 표면을 다듬기 위한 연마휠에 있어서,

   상기 연마휠은 소정 넓이의 외주면을 구비한 드럼 형상이고,

   상기 외주면의 길이 방향으로 반원형 홈이 형성되어 있음을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 반원형 홈은 손가락 굵기에 따라 다수개로 형성됨을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 홈은 순차적으로 그 폭이 4mm, 6mm, 8mm 및 10mm의 크기로 성형됨을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 귀금속 반지에는 상기 석고 주형에 용융금속을 붙기 위해 필요한 통로에 형성되는 스푸루우가 더 구비되며, 상기 홈은 상기 스푸루우를 제거한 부위에 남아 있는 돌출부를 연마하는 것임을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 연마휠의 외주면에는 다이아몬드 입자나 숫돌 입자 등의 점결재가 고착되어 있는 연마부가 구비되어 있음을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠 부재.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 외주면의 연마부에는 곡면 연마를 위한 다수개의 상기 반원형 홈 이외에도 평면 연마를 위한 부분이 존재함을 특징으로 하는 곡면 가공이 가능한 연마용 휠부재.

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