KR20050093302A

KR20050093302A - 인라인형 내외면 연마장치

Info

Publication number: KR20050093302A
Application number: KR1020040018574A
Authority: KR
Inventors: 심재환; 김희원
Original assignee: 심재환; 김희원
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-23

Abstract

본 발명은 금속 관체의 내면과 외면을 일괄적으로, 즉, 하나의 장치에서 하나의 라인 상에서 이룰 수 있는 장치이다. 인라인 내외면 연마장치를 구현하기 위해서 내면연마는 자기연마 방식을 이용하였고, 외면연마에는 연삭휠을 이용하였다. 인라인 연마를 수행하기 위한 관체의 자동 공급(feed) 및 연속적 회전이송 수단을 구비하고, 외면연마부와 내면연마부를 함께 구비하였다.

Description

인라인형 내외면 연마장치 {In-line type inside and outside diameters polishing apparatus}

본 발명은 금속 관체의 내면과 외면을 일선상에서 일괄적으로 연마하기 위한 인라인(in-line) 내외면 연마장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기연마법에 의한 내면연마와 연삭휠에 의한 외면연마를 일괄적으로 수행하기 위한 피더 수단이 포함된 내외면 연마장치에 관한 것이다.

금속 관체(스테인리스 파이프 등)의 외면은 연삭휠이나 그라인더 등의 공구로 용이하게 연마가능하지만, 내면의 연마는 용이하게 하기가 곤란하다. 예전에는 내면의 연마를 위하여 직접 공구를 삽입하여 연마하는 방법(버핑, 버니싱 등) 또는 화학적 전해작용을 이용하여 내면 연마를 하고 있었다. 그러나, 내면 버핑의 경우에는 가공품의 치수와 형상 변화에 따라 별도의 공구(버프)가 필요하고 가공 후 가공품 내면에 가공매체가 잔류되고 이들을 제거하기가 어려우며 가공품의 치수정밀도의 조절이 어려웠다. 또는 전해연마의 경우에는 예비 연마작업이 필요하거나 전해액에 포함되어 있는 나트륨성분의 제거가 곤란하고 내면에 부식이 발생하거나 산화피막이 발생하여 효율을 저하시키는 등의 단점이 있다.

이를 개선하기 위하여 최근에 자기연마 방법이 선을 보였다. 자기연마란 금속 관체의 외부에 자석(영구자석 또는 전자석)을 배치하여 자력선이 관체를 횡단하도록 하고 관체의 내부에는 자성연마재를 넣은 상태에서, 관체를 회전시킴으로써 외부의 자력에 의해 관 내부의 연마입자가 관체의 내면에 접촉된 상태에서 관체의 내면을 연마하는 방식이다. 이러한 자기연마를 수행하는 자기연마장치는 처음에는 연마입자와 관체 내면과의 마찰력이 그리 크지 않기 때문에 그 연마효율이 별로 높지 않았지만 최근에는 자기연마장치의 연마효율을 높이기 위한 많은 기술적 개선이 이루어지고 있다.

한편, 관체의 내면과 외면을 연마하는 장치에 있어서, 현재 이들 두 가지 작업을 일괄적으로 수행하는 장치는 존재하고 있지 않다. 따라서, 현재는 관체를 기존의 외면연마장치에 물려서 외면을 연마하고 다시 풀어서, 자기연마장치로 옮긴 다음에 내면을 연마하는 식으로 내외면 연마작업이 이루어지고 있다. 이 때문에 생산성이 매우 저하되며 생산원가가 상승하게 되는 문제가 있다.

이에, 본 출원인은 금속 관체의 내면과 외면을 일괄적으로, 즉, 하나의 장치에서 하나의 라인 상에서 이룰 수 있는 장치를 개발하고, 이에 관한 인라인 내외면 연마장치를 발명하게 되었다. 인라인 내외면 연마장치를 구현하기 위해서 내면연마는 자기연마 방식을 이용하였고, 외면연마에는 연삭휠을 이용하였다. 본 발명과 같이 인라인 연마를 수행하기 위해서 무엇보다 중요한 것은 연마하고자 하는 관체의 자동 공급(feed) 및 이송을 어떻게 실현할 것인가이다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 외면연마부와 내면연마부 및 자동공급부를 구성하고 관체를 연속적으로 이송하기 위한 수단을 구비하였다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 관하여 설명한다. 도1은 본 발명에 따른 인라인형 내외면 연마장치의 외관 사시도이다. 전체적으로 장치의 본체 샤시(10)에 각 부분품이 설치되어 있다. 각 부분품의 중앙을 관통하여 연마하고자 하는 금속 관체, 예컨대 스테인리스 파이프(12)가 이송되고 있다. 구성요소를 살펴보면 다음과 같다.

내외면 연마의 대상이 되는 파이프(12)를 중앙축에 위치되도록 물되, 길이 방향으로는 움직일 수 있도록 무는 클램핑부(14),

클램핑한 상태에서 파이프(12)를 길이 방향으로 이송하는 이송부(16),

파이프(12)가 상기 피더수단에 의해 이송되는 동안에 그 외면을 연마하는 외면연마부(18),

파이프(12)가 상기 피더수단에 의해 이송되는 동안에 그 내면을 연마하기 위하여 파이프(12)의 외부에 위치하도록 대향 설치되는 한 쌍의 자석(22)과 이들 자석의 위치에 상응하는 파이프(12)의 내부에 투입되는 자성연마재(도시 안됨)를 포함하는 자기식 내면연마부(20).

본체 샤시(10)에는 상기 클램핑부(14), 이송부(16), 외면연마부(18), 내면연마부(20)가 설치되는데, 파이프(12)가 이들 각 부분품 사이의 공간을 관통할 수 있도록 동축으로 설치된다.

한편, 상기 클램핑부(14)는 파이프(12)의 안정적인 클램핑을 위하여 적소마다 설치되는 것이 바람직하다. 도1에서는 파이프(12)가 투입되는 시작점과 중간의 내면연마부(14)에 인접하는 위치의 전후 두 곳(한 곳은 도면에서 식별되지 않음)와 파이프(12)가 배출되는 마지막 위치에 각각 4곳 설치되어 있는 것으로 표시하였으나, 이에 한정되지는 않는다.

또한, 외면연마부(18) 및 이에 대향하고 있는 이송부(16)가 도1에는 두 곳에 설치되어 있으나 이에 한정되지는 않는다. 외면연마의 용도 내지는 필요에 따라 외면연마부(18) 및 내면연마부(20)의 개수가 결정될 수 있을 것이다.

이하, 본 명세서 및 청구범위에서는 상기 클램핑부(14)와 이송부(16)를 하나의 구성요소로 묶어 "피더부(feeder)" 또는 "피더 수단"으로 명명하기로 한다. 도면을 참조하여 각 구성요소에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

상기 피더 수단의 클램핑부(14)는 도2a에 나타낸 것과 같이 구성된다. 모터(24)에 의해 내치 기어(내면에 이빨이 형성된 기어)(26)가 회전함에 따라 적어도 3개 이상의 클램프(28)가 조여들면서 그 내부에 삽입되는 파이프(도2a에는 도시 안함)를 중심축을 향해 밀면서 고정한다. 이때, 본 발명에서는 클램프(28)에 의해 파이프가 중심축에 고정된 상태에서 길이 방향으로 슬라이드되어야 하기 때문에 클램프(28)가 파이프를 강하게 고정해서는 안되므로 모터(24)에는 클램프(28)가 파이프의 외면에 접촉한 후 소정 압력 이상으로 조여지는 것을 감지하여 전동기를 정지하는 압력감지 센서(미도시) 및 전동기가 정지된 다음에 더 이상 움직이지 못하도록 하는 제동수단이 추가로 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 클램프(28)의 끝부분(파이프의 외면에 접촉하는 부분)은 파이프에 접촉된 상태에서 파이프가 밀릴 수 있는 마찰이 작은 재질인 것이 바람직하다.

도2b는 클램핑부(14)의 구성을 보다 자세하게 나타내고 있다. 상기 본체 샤시(10)에 고정되며 중앙부에는 파이프가 지나갈 수 있도록 개방부(30)가 형성되어 있는 브라켓(32)과, 이 브라켓(32)에 회전가능하게 결합되며 상기 브라켓의 개방부의 중심축과 같은 축의 개방부(25)가 형성되어 있는 내치 기어(26)와, 이 내치 기어(26)를 회전시키는 피니언(34)이 달린 모터(36)와, 상기 모터(36)의 회전에 의해 상기 내치 기어(26)가 회전하면 상기 기어(26)의 내면에 삽입된 파이프를 향해 오무라드는 적어도 3개 이상의 클램프(38)로 구성된다.

여기서, 클램프(38)의 구조는, 도2b에서 보는 바와 같이, 전체적으로 활 모양을 이루고 있는 본체(40)를 중심으로 구성된다. 본체(40)의 측면에는 일정 길이로 절개홈(42)이 길게 형성되어 있다. 그리고 본체(40)의 제1단은 파이프의 외면에 접촉하는 접촉부(44)이고, 본체(40)의 제2단은 움직이지 않는 위치에 회전가능토록 결합되는 제1피봇축(46)을 이루고 있다. 도2b에서, 이 제1피봇축(46)은 브라켓(32)의 상응 위치에 형성된 결합홈(48)에 결합되는 것으로 표시하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본체(40)에 형성되어 있는 절개홈(42)의 내부에는 연결간(50)의 제1단이 삽입되어 홈(42)을 따라 홈(42) 내부에서 미끄럼 운동을 하도록 되어 있고, 연결간(50)의 제2단은 내치 기어(26)의 상응 위치에 회전가능토록 결합되는 제2피봇축(52)을 형성하고 있다. 절개홈(42) 내부에 삽입된 제1단은 절개홈(42)의 외부로 이탈되지 못하도록 삽입된다. 이러한 이탈방지 구조는 당업자에게 자명하다. 도2b에서 3개의 클램프는 모두 동일한 구조를 갖고 있다. 접촉부(44)는 파이프(12)가 회전하면서 이송될 경우에 원활히 회전되도록 하기 위하여 회전원반이 회전되게 결합되어 있다. 이와 같이 구성되는 클램핑부(14)의 작용을 도2c를 통해 설명한다. 모터에 의해 내치 기어(26)가 회전하면, 내치 기어(26)에 결합되어 있는 제2피봇축(52)이 따라가게 된다. 이 때, 클램프 본체(40)의 제1피봇축(46)은 브라켓(32)이나 다른 고정체에 결합되어 있기 때문에 제자리에서 움직이지 않는다. 따라서, 각 클램프의 연결간(50)이 본체(40)의 절개홈 내에서 미끄러지면서 본체(40)를 당기게 되고, 이에 따라 본체의 접촉부(44)가 오므라지게 되어, 파이프(12)의 외면으로 접근하게 된다. 도2c의 구조에서는 화살표 방향으로 내치 기어(26)가 회전할 때, 접촉부(44)는 내측으로 오므라지게 되어 있다. 접촉부(44)가 오므라들어 파이프(12)의 외면에 접촉한 다음에도 모터는 계속 돌지만 소정 압력 이상의 부하가 감지되면 모터는 정지하고 그 위치에서 내치 기어(26)가 회전되지 못하도록 제동을 한다.

이상의 실시예에서는 기어로서 내치 기어(26)를 사용하였으나, 본 발명의 기본 사상은 이러한 내치 기어(26)에 한정되는 것이 아니다. 외치 기어도 사용할 수 있음은 물론이다.

다음, 상기 피더부의 이송부(16)는, 외면연마부(18)와 대향해서 위치하고 있다. 도3을 참조하면, 외면연마부를 이루는 연삭휠(18)의 횡단면은 파이프(12)의 길이 방향으로의 횡단면에 직각으로 설치되어 파이프(12)의 외면을 연마하지만, 본 이송부(16)를 이루고 있는 디스크형 휠의 조정차(16)는 그 횡단면이 파이프(12)의 길이 방향에 대해서 파이프(12)의 횡단면과 소정 각도만큼 어긋나도록 설치된다. 즉, 조정차(16)의 회전축(17)과 파이프(12)의 방향은 서로 평행한 상태에서 조정차(16)가 틸트(tilt)되도록 설치된다. 따라서, 조정차(16)가 회전하면서 그 회전하는 평면이 파이프(12)에 대해서 빗겨져 있기 때문에 파이프를 기준으로 볼 때 조정차(16)는 마치 스크류와 같은 나선운동을 하게 되어 그에 접촉되어 있는 파이프(16)가 직선으로 밀리게 된다. 이 조정차(16)의 횡단면과 파이프(12)의 횡단면과의 틸트 각도는 파이프의 이송속도의 설계치에 따라 좌우되는 것으로서, 본 실시예에서는 그 각도를 0~5°로 설정하였다. 조정차(16)의 표면은 파이프(12)와 접촉하여 마찰을 일으키는 재질, 가령 고무인 것이 바람직하다.

내면연마부(20)에 대해서는 공지되어 있는 자기식 내면연마장치와 동일한 것이므로 도1의 사시도 이외에 별도의 설명을 하지 않는다. 도1에서 미설명부호 "23"은 자석(22)을 전자석화하기 위한 요크이다. 물론 전자석이 아닌 영구자석을 직접사용하는 것도 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부한 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따르면 내면연마 및 외면연마를 하나의 장치에서 일괄적으로 수행할 수 있기 때문에, 생산공정의 단순화, 원가의 절감, 품질의 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.

도1은 본 발명의 외관 사시도

도2a는 클램프부의 외관 사시도

도2b는 클램프부의 분해 사시도

도2c는 클램프부의 측면도

도3은 이송부의 개념적 설명도

Claims

내외면 연마의 대상이 되는 금속 관체를 클램핑하는 수단과, 클램핑한 상태에서 길이 방향으로 이송하는 수단을 포함하는 피더 수단,

금속 관체가 상기 피더수단에 의해 이송되는 동안에 그 외면을 연마하는 외면연마 수단,

금속 관체가 상기 피더수단에 의해 이송되는 동안에 그 내면을 연마하기 위하여 관체의 외부에 설치되는 자석과 이 자석의 위치에 상응하는 관체의 내부에 투입되는 자성연마재를 포함하는 자기식 내면연마 수단,

상기 피더 수단, 외면연마 수단, 내면연마 수단을 고정하고 있는 본체 샤시를 포함하는, 인라인형 내외면 연마장치.
제1항에 있어서, 상기 피더 수단의 클램핑 수단은

상기 본체 샤시에 고정되며 중앙부는 관체가 삽입될 수 있도록 개방부가 형성되어 있는 브라켓,

상기 브라켓에 회전가능하게 결합되며 상기 브라켓의 개방부와 적어도 동축의 개방부가 형성되어 있는 기어,

상기 기어에 맞물려서 상기 기어를 회전시키는 전동기,

상기 전동기의 회전에 의해 상기 기어가 회전하면 상기 기어의 내면에 삽입된 관체를 향해 조여드는 적어도 3개 이상의 클램프를 포함하는, 인라인형 내외면 연마장치.
제2항에 있어서, 상기 기어는 중앙부에 형성된 개방부의 내면에 기어치가 형성되어 있는 내치 기어인 것을 특징으로 하는, 인라인형 내외면 연마장치.
제2항에 있어서, 상기 전동기에는

상기 적어도 3개의 클램프가 관체의 외면에 접촉한 후 소정 압력 이상으로 조여지는 것을 감지하여 전동기를 정지하는 압력감지 센서 및

전동기가 정지한 후 더 이상 움직이지 못하도록 하는 제동 수단이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는, 인라인형 내외면 연마장치.
제1항에 있어서,

상기 피더 수단의 이송 수단은, 상기 관체의 외면에 접촉하는 디스크형 휠로서 그 횡단면이 관체의 횡단면과 소정 각도 어긋나도록 설치되는 조정차를 포함하고,

상기 외면연마 수단은 상기 조정차의 반대측에 관체에 접촉하도록 설치되어 관체의 외면을 연마하는 연삭휠을 포함하는 것을 특징으로 하는, 인라인형 내외면 연마장치.
제5항에 있어서, 상기 조정차의 횡단면과 관체의 횡단면과의 어긋난 각도는 0~5°인 것을 특징으로 하는, 인라인형 내외면 연마장치.
제5항에 있어서, 상기 조정차의 표면은 고무인 것을 특징으로 하는, 인라인형 내외면 연마장치.
제1~7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피더 수단의 클램핑 수단은 적어도 2개 이상의 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는, 인라인형 내외면 연마장치.