KR20070119170A - 내면수퍼피니싱장치 및 그 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작물의 내면을 자동으로 연마하는 내면수퍼피니싱장치 및 그 제어시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치는, 공작물 표면을 연마하는 필름연마재(202)와, 상기 필름연마재(202)를 공급하는 공급롤러(204)와, 공작물의 연마에 사용된 필름연마재(202)를 회수하는 회수롤러(206)와, 상기 필름연마재(202)를 지지하는 다수의 지지롤러(208,208')와, 일측으로 돌출 형성되어 상기 필름연마재(202)가 공작물의 내면과 접하도록 지지하는 연마헤더(210)와, 상기 연마헤더(210)를 지지하는 플런저(220)와, 상기 플런저(220)의 우측에 설치되어 플런저(220)가 일정 구간 왕복운동 하도록 하는 요동수단(230)이 구비되는 내면연마기(200)와; 상기 내면연마기(200)의 좌우 이동을 강제하는 좌우이송수단(110)과; 상기 내면연마기(200)의 전후 이동을 강제하는 전후이송수단(130)과; 상기 내면연마기(200)의 일측에 설치되어, 공작물(W)을 지지하고 회전시키는 공작물지지수단(280) 등으로 구성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 내면 연마가 효율적으로 수행되는 이점이 있다.
연마, 내면, 헤더, 필름연마재, 제어

Description

내면수퍼피니싱장치 및 그 제어시스템{The interior super-finishing device and control system thereof}
도 1은 종래기술에 의한 연마기의 사용상태를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 내면연마기의 사시도.
도 4a와 도 4b는 본 발명 실시예의 요부구성인 연마헤더의 구성을 보인 정면도 및 배면도.
도 5는 본 발명 실시예를 구성하는 요동수단의 내부 구성을 보인 정면도.
도 6은 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치의 제어시스템을 개략적으로 보인 블럭구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100. 지지다이 102. 조절나사
110. 좌우이송수단 112. 좌우가이드
114. 좌우레일 116. 좌우스크류
118. 좌우모터 120. 이동다이
130. 전후이송수단 132. 전후레일
134. 전후스크류 140. 본체베이스
200. 내면연마기 202. 필름연마재
204. 공급롤러 206. 회수롤러
208,208'. 지지롤러 210. 연마헤더
220. 플런저 222. 몸체
224.,224'. 가이드롤러 226. 고정키
230. 요동수단 240. 장력조절수단
250. 정지센서 260. 가이드관
270. 필름이송수단 280. 공작물지지수단
290. 조작판넬 300. 공급홈
302. 회수홈 310. 헤더단부
312. 안내면 314. 토출구
320. 키이면 330. 밀착부재
본 발명은 연마기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작물의 내면을 자동으로 연마하는 내면수퍼피니싱장치 및 그 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 연마(硏磨,polishing)라 하면, 굳기가 높은 입상이나 분말상의 물질을 이용하여 공작물 표면을 갈고 닦아 공작물의 품질을 높이는 마무리 가공법 을 의미한다.
일반적으로 종래의 연마작업은 숫돌을 이용하여 이루어지는데, 숫돌입자를 이용하는 가공법을 총칭하여 숫돌입자가공이라 한다.
즉 종래의 연마기는 도 1과 같이 단순히 모터(도시되지 않음)의 회전축(10)에 원형의 숫돌(20)이 장착되어 회전하는 구성을 가진다. 따라서 사용자가 공작물(30)을 손으로 직접 파지한 상태에서 공작물(30)을 숫돌(20)의 원주면에 접하게 하여 연마를 실시하였다.
이처럼 사용자가 직접 공작물(30)을 연마 숫돌(20)에 접촉시켜 연마 작업을 수행하는 경우에는 정밀한 연마 작업이 어려우며, 안전사고가 발생하게 되는 문제도 있었다.
또한 상기와 같은 종래기술에서는 공작물(30)의 외면 연마는 가능 하나, 내면 연마는 어려운 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공작물의 내면 연마를 자동으로 가능한 내면수퍼피니싱장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 공작물의 내면 연마가 자동적으로 행해지는 내면수퍼피니싱장치의 제어시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치 는,
필름(film) 타입으로 구성되며 공작물과 직접 접하여 공작물 표면을 연마하는 필름연마재와, 상기 필름연마재를 공급하는 공급롤러와, 상기 공급롤러의 일측에 설치되어 공작물의 연마에 사용된 필름연마재를 회수하는 회수롤러와, 상기 공급롤러로부터 공급되어 상기 회수롤러로 이동하는 필름연마재를 지지하는 다수의 지지롤러와, 일측으로 돌출 형성되어 상기 필름연마재가 공작물의 내면과 접하도록 지지하는 연마헤드와, 상기 연마헤드를 지지하는 플런저와, 상기 플런저의 우측에 설치되어 플런저가 일정 구간 왕복운동 하도록 하는 요동수단이 구비되는 내면연마기와; 상기 내면연마기의 좌우 이동을 강제하는 좌우이송수단과; 상기 내면연마기의 전후 이동을 강제하는 전후이송수단과; 상기 내면연마기의 일측에 설치되어, 공작물을 지지하고 회전시키는 공작물지지수단;을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 좌우이송수단은, 상기 내면연마기를 지지하는 지지다이의 상면 선단과 후단에 각각 구비되며, 좌우로 형성되는 한 쌍의 좌우가이드와; 상기 한 쌍의 좌우가이드의 상면에 각각 형성되는 좌우레일과; 상기 한 쌍의 좌우가이드 사이에 좌우로 길게 구비되어, 상기 내면연마기의 좌우 이동을 강제하는 좌우스크류와; 상기 좌우스크류의 일측에 설치되어, 좌우스크류에 회전 동력을 제공하는 좌우모터;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 전후이송수단은, 이동다이의 좌측단 및 우측단에 전후로 형성되는 전후레일과; 상기 이동다이의 내측에 구비되어, 상기 내면연마기의 전후 이동을 강제하 는 전후스크류와; 상기 전후스크류의 일단에 설치되어, 전후스크류를 회전시키는 전후모터;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 공작물지지수단은, 공작물을 집는 척과; 상기 척의 일측에 구비되어, 척을 회전시키는 모터조립체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치는,
필름(film) 타입으로 구성되며 공작물과 직접 접하여 공작물 표면을 연마하는 필름연마재와, 상기 필름연마재를 공급하는 공급롤러와, 상기 공급롤러의 일측에 설치되어 공작물의 연마에 사용된 필름연마재를 회수하는 회수롤러와, 상기 공급롤러로부터 공급되어 상기 회수롤러로 이동하는 필름연마재를 지지하는 다수의 지지롤러와, 일측으로 돌출 형성되어 상기 필름연마재가 공작물의 내면과 접하도록 지지하는 연마헤드와, 상기 연마헤드를 지지하는 플런저와, 상기 플런저의 우측에 설치되어 플런저가 일정 구간 왕복운동 하도록 하는 요동수단이 구비되는 내면연마기를 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 하기도 한다.
그리고, 상기 공급롤러의 일측에는, 상기 공급롤러로부터 공급되는 필름연마재의 장력을 조절하는 장력조절수단이 더 구비됨을 특징으로 한다.
상기 장력조절수단은, 상기 내면연마기의 전면으로부터 전방으로 돌출 형성되는 조절힌지와; 상기 조절힌지를 중심으로 회전 가능하게 구비되는 조절추와; 상기 조절추의 일면으로부터 돌출 형성되어, 상기 필름연마재와 직접적으로 접촉하는 접촉롤러;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 플런저는, 좌우로 유동 가능하게 설치되는 몸체와, 상기 몸체의 전면에 구비되는 한 쌍의 가이드롤러와, 상기 연마헤드를 고정하기 위한 고정키를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정키에는, 상기 연마헤드로 공급되는 절삭유를 안내하는 절삭유호스의 일단이 연결 설치되며; 상기 고정키 내부에는 상기 절삭유호스를 통해 공급되는 절삭유를 상기 연마헤드로 안내하는 유로가 형성됨을 특징으로 한다.
상기 연마헤드의 일면에는, 상기 필름연마재의 공급과 회수를 안내하는 공급홈과 회수홈이 각각 형성됨을 특징으로 한다.
상기 연마헤드의 일면에는 상기 고정키의 일면과 접하는 키이면이 형성됨을 특징으로 한다.
상기 연마헤드의 선단부에는, 상기 필름연마재가 공작물 내면에 밀착되도록 하는 밀착부재가 더 구비됨을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치의 제어시스템은,
내면연마기를 전후로 이동시켜, 공작물과 연마헤드가 서로 대응되는 위치에 놓이도록 하는 전후이동단계와; 상기 연마헤드의 선단부가 상기 공작물 내부로 삽입 또는 노출되도록 하는 좌우이동단계와; 상기 공작물을 회전시키는 공작물회전단계와; 상기 연마헤드로 절삭유를 공급하는 절삭유공급단계와; 상기 연마헤드가 장착된 플런저를 좌우로 왕복 유동시키는 요동단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 요동단계는, 상기 필름연마재에 의해 상기 공작물의 내면이 가공되는 경우에, 상기 연마헤드가 좌우로 왕복 운동하도록 하는 과정임을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치 및 그 제어시 스템에 의하면, 내면 연마가 효율적으로 수행되는 이점이 있다.
이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 2와 도 3에는 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치 및 내면연마기의 사시도가 각각 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치의 하측 부분에는 지지다이(100)가 구비된다. 상기 지지다이(100)는 소정의 높이로 형성되어 아래에서 설명할 내면연마기(200)를 포함하는 다수의 부품을 지지하는 역할을 하며, 이러한 지지다이(100)의 하단에는 높이 조절이 가능한 조절나사(102)가 구비된다.
상기 지지다이(100)는 대략 직사각 형상을 가지도록 형성되며, 이러한 지지다이(100)의 상면 테두리를 따라서는 다이가이드(104)가 소정 높이로 형성된다. 상기 다이가이드(104)는 아래에서 설명할 절삭유 등과 같은 부산물이 외부로 누설되지 않도록 하는 역할을 한다.
상기 지지다이(100)의 상면에는 아래에서 설명할 내면연마기(200)를 좌우로 이동시키는 좌우이송수단(110)이 구비된다. 상기 좌우이송수단(110)은 좌우가이드(112)와 좌우레일(114), 그리고 좌우스크류(116) 및 좌우모터(118) 등으로 구성된다.
상기 좌우가이드(112)는 상기 지지다이(100) 의 상면에 한 쌍이 구비된다. 즉, 상기 지지다이(100) 의 상측 선단 및 후단부에는 좌우가이드(112)가 좌우로 길 게 형성되어 아래에서 설명할 내면연마기(200)의 좌우 이동을 가이드한다.
상기 좌우레일(114)은 상기 좌우가이드(112)의 상면에 구비된다. 상기 좌우레일(114)은 상기 좌우가이드(112)와 동일한 길이로 형성되어, 아래에서 설명할 내면연마기(200)를 지지하는 이동다이(120)의 저면과 직접적으로 접촉한다. 따라서, 이동다이(120)가 상기 좌우레일(114)과 접촉한 상태로 좌우로 슬라이딩하면, 아래에서 설명할 내면연마기(200)가 좌우로 이동하게 되는 것이다.
상기 좌우스크류(116)는 상기 한 쌍의 좌우가이드(112) 사이에 좌우로 길게 구비된다. 상기 좌우스크류(116)는 아래에서 설명할 이동다이(120)에 형성되는 좌우너트(도시되지 않음)와 상대운동을 하여 이동다이(120) 및 내면연마기(200)의 좌우 이동을 강제하게 된다. 따라서, 상기 좌우스크류(116) 외면에는 수나사가 형성된다.
상기 좌우모터(118)는 상기 좌우스크류(116)의 우측단에 설치된다. 상기 좌우모터(118)는 상기 좌우스크류(116)에 회전 동력을 제공하는 것이다. 따라서, 상기 좌우모터(118)가 외부로부터 인가되는 전원에 의해 회전하게 되면, 이러한 회전동력이 상기 좌우스크류(116)로 전달되어 좌우스크류(116)가 회전하게 되는 것이다.
상기 지지다이(100) 의 상측에는 이동다이(120)가 설치된다. 즉, 상기 좌우가이드(112)와 상기 좌우스크류(116)의 상측에는 사각 형상의 이동다이(120)가 구비되고, 이러한 이동다이(120)의 저면 후반부와 전반부는 각각 상기 좌우레일(114)과 좌우스크류(116)와 접한다.
상기 이동다이(120)의 상면에는 아래에서 설명할 내면연마기(200)의 전후 이동을 강제하는 전후이송수단(130)이 구비된다. 상기 전후이송수단(130)은 전후레일(132)과 전후스크류(134) 및 전후모터(도시되지 않음) 등으로 구성된다.
상기 전후레일(132)은 상기 이동다이(120)의 좌측단 및 우측단 부근에 전후로 길게 형성되며, 아래에서 설명할 본체베이스(140)가 전후로 슬라이딩 이동하도록 안내한다.
상기 전후스크류(134)는 상기 이동다이(120)의 내측에 구비된다. 상기 전후스크류(134)는 상기 좌우스크류(116)와 대응되는 것으로, 아래에서 설명할 본체베이스(140) 및 내면연마기(200)가 전후로 이동하도록 강제하는 역할을 한다.
따라서, 상기 전후스크류(134)는 상기 좌우스크류(116)와 같이 아래에서 설명할 본체베이스(140) 저면에 형성되는 전후너트(도시되지 않음)와 대응되는 형상으로 이루어져 상대운동을 한다. 즉, 상기 전후스크류(134) 외면에는 수나사가 형성되어, 전후너트에 형성되는 암나사와 서로 상대운동을 하게 되는 것이다.
한편, 도시되지는 않았지만, 상기 전후스크류(134)의 후단에는 상기 전후모터가 구비된다. 상기 전후모터(도시되지 않음)는 상기 좌우모터(118)와 마찬가지로 외부에서 인가되는 전원에 의해 동력을 발생시켜 상기 전후스크류(134)를 회전시키게 된다.
상기 이동다이(120)의 상측에는 본체베이스(140)가 이격 설치된다. 상기 본체베이스(140)는 평판 형상으로 이루어져, 아래에서 설명할 내면연마기(200)를 지지한다. 상기 본체베이스(140)의 저면은 상기 전후레일(132) 및 전후스크류(134)와 접촉하게 된다.
상기 본체베이스(140)의 상측에는 내면연마기(200)가 구비된다. 상기 내면연마기(200)는 사각통상으로 이루어져 있으며, 내면 연마 작업을 수행하는 직접적인 부품이 설치되는 부분이다.
상기 내면연마기(200)는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 필름(film) 타입으로 구성되며 공작물과 직접 접하여 공작물 표면을 연마하는 필름연마재(202)와, 상기 필름연마재(202)를 공급하는 공급롤러(204)와, 상기 공급롤러(204)의 하측에 설치되어 공작물의 연마에 사용된 필름연마재(202)를 회수하는 회수롤러(206)와, 상기 공급롤러(204)로부터 공급되어 상기 회수롤러(206)로 이동하는 필름연마재(202)를 지지하는 다수의 지지롤러(208,208')와, 일측(좌측)으로 돌출되게 형성되어 상기 필름연마재(202)가 공작물의 내면과 접하도록 지지하는 연마헤더(210)와, 상기 연마헤더(210)를 지지하는 플런저(220)와, 상기 플런저(220)의 우측에 설치되어 플런저(220)가 좌우로 일정 구간 왕복운동 하도록 하는 요동수단(230) 등으로 구성된다.
상기 지지롤러(208,208')는 상기 공급롤러(204)와 회수롤러(206)의 좌측에 적어도 2 이상이 쌍으로 구비된다. 즉 상기 공급롤러(204)의 좌측에 상지지롤러(208)가 구비되고, 이러한 상지지롤러(208)의 하측에는 하지지롤러(208')가 이격 설치되어, 각각 상기 공급롤러(204)로부터 공급되는 필름연마재(202)와 상기 회수롤러(206)로 회수되는 필름연마재(202)를 안내하게 된다. 그리고, 이러한 상지지롤러(208)와 하지지롤러(208') 외에 별도의 지지롤러가 더 구비되는 것도 가능하다.
상기 상지지롤러(208)와 상기 공급롤러(204) 사이에는 장력조절수단(240)이 더 구비된다. 상기 장력조절수단(240)은 상기 공급롤러(204)로부터 공급되는 필름연마재(202)의 장력을 조절하기 위한 것이다. 즉, 상기 필름연마재(202)의 장력을 적절하게 조절하여 연마작업이 원활하게 수행되도록 하기 위한 것이다.
상기 장력조절수단(240)은 상기 내면연마기(200)의 전면으로부터 전방으로 돌출 형성되는 조절힌지(242)와, 상기 조절힌지(242)를 중심으로 회전 가능하게 구비되는 소정 길이의 조절추(244)와, 상기 조절추(244)의 전면으로부터 전방으로 돌출 형성되어 상기 필름연마재(202)와 직접적으로 접촉하는 접촉롤러(246) 등으로 구성된다.
상기 조절힌지(242)에는 도시된 바와 같이, 상기 조절추(244)의 일단(도 3에서는 좌측단)이 회전 가능하게 체결된다. 그리고, 상기 접촉롤러(246)는 원형의 롤러로 이루어지고, 이러한 접촉롤러(246)의 외주면에는 상기 필름연마재(202)가 접촉하게 된다. 상기 접촉롤러(246)는 상기 조절추(244)에 고정되거나, 회전 가능하게 체결된다.
상기 조절추(244)에는 탄성스프링(248)이 더 구비되며, 이러한 탄성스프링(248)은 상기 조절추(244)를 소정의 탄성력으로 하방으로 당겨, 상기 필름연마재(202)가 소정의 장력을 유지하도록 하는 역할을 하게 된다.
상기 조절추(244)의 우측에는 정지센서(250)가 더 설치된다. 상기 정지센서(250)는 상기 조절추(244)의 회전 정도를 감지하여, 상기 내면연마기(200) 의 작동을 정지시키기 위한 것이다. 즉 상기 필름연마재(202)에 가해지는 장력이 지나치게 증가하여, 상기 조절추(244)의 우측 단부가 상기 정지센서(250)에 근접하게 되면, 상기 내면연마기(200)의 작동을 정지시키게 된다.
상기 내면연마기(200)의 전면 좌측단 부근에는 상기 플런저(220)가 구비된다. 상기 플런저(220)는 상기 연마헤더(210)를 지지하는 것으로, 좌우로 유동 가능하게 설치되는 몸체(222)와, 상기 몸체(222)의 전면에 구비되는 한 쌍의 가이드롤러(224,224')와, 상기 연마헤더(210)를 고정하기 위한 고정키(226) 등으로 구성된다.
상기 한 쌍의 가이드롤러(224,224')는 상기 공급롤러(204)로부터 공급되는 필름연마재(202)를 상기 연마헤더(210)로 안내하는 상가이드롤러(224)와, 상기 연마헤더(210)로부터 나오는 필름연마재(202)를 상기 회수롤러(206)로 안내하는 하가이드롤러(224') 등으로 구성된다. 상기 하가이드롤러(224')는 도시된 바와 같이, 상기 상가이드롤러(224)와 대응되는 크기를 가지며, 상기 상가이드롤러(224)와 소정 간격 하측으로 이격 설치된다.
상기 한 쌍의 가이드롤러(224,224')는 상기 플런저(220)의 전면에 고정 또는 회전 가능하게 설치된다. 바람직하게는 상기 한 쌍의 가이드롤러(224,224')는 회전 가능하게 설치되는 것이 보다 타당할 것이다.
상기 고정키(226)는 좌우로 소정의 길이를 가지도록 형성되어, 상기 연마헤더(210)의 우측단을 고정한다. 상기 고정키(226)는 측단면이 사다리꼴 형상을 가지도록 형성된다. 즉 상기 고정키(226)의 후단은 선단보다 상대적으로 상하의 폭이 더 크게 형성되어 측단면이 사다리꼴 형상을 가진다. 따라서, 이러한 고정키(226)는 상기 플런저(220)에 2개의 고정나사(226')에 의해 체결된다.
상기 고정키(226)에는 절삭유호스(228)의 일단이 연결 설치된다. 상기 절삭유호스(228)는 상기 연마헤더(210)로 절삭유를 공급하기 위한 것으로, 일단(상단)은 상기 내면연마기(200)의 전면에 연결되고, 다른 일단(하단)은 상기 고정키(226)에 연결된다. 따라서, 도시되지는 않았지만, 상기 고정키(226) 내부에는 상기 절삭유호스(228)를 통해 공급되는 절삭유를 상기 연마헤더(210)로 안내하는 유로가 형성된다.
상기 연마헤더(210)는 원통 형상으로 이루어져, 상기 내면연마기(200)의 좌측단으로부터 좌측방으로 돌출되도록 설치된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 연마헤더(210)의 좌측은 상기 내면연마기(200)로부터 좌측으로 돌출된다. 따라서, 이러한 연마헤더(210)의 좌측단(선단부)에 상기 필름연마재(202)가 감겨져 공작물(W)의 내면을 연마하게 되는 것이다. 상기 연마헤더(210)의 구성은 아래에서 상세히 설명한다.
상기 플런저(220)는 가이드관(260)에 의해 안내되어 좌우로 유동된다. 보다 상세하게 살펴보면, 상기 플런저(220)의 상단과 하단 내부에는 원기둥 형상의 가이드관(260)이 좌우로 삽입 설치된다. 따라서, 상기 플런저(220)는 상기 가이드관(260)에 의해 안내되어 좌우로 유동되며, 상기 가이드관(260)의 좌우 측단은 고정구(262)에 의해 상기 내면연마기(200)의 전면에 고정된다.
상기 플런저(220)의 우측에는 상기 요동수단(230)이 구비된다. 상기 요동수 단(230)은 상기 플런저(220)의 우측단과 연결 설치되며, 내부에 구비되는 편심기구에 의해 상기 플런저(220) 및 연마헤더(210)가 좌우로 일정 범위내에서 왕복 유동하도록 하는 역할을 한다. 즉 요동모터(도시되지 않음)의 회전운동을 좌우 운동으로 변환시키는 역할을 하게 된다. 상기 요동수단(230)의 구성은 아래에서 상세히 설명한다.
상기 하지지롤러(208')와 상기 회수롤러(206) 사이에는 필름이송수단(270)이 구비된다. 상기 필름이송수단(270)은 상기 필름연마재(202)가 일정한 속도로 공급 및 회수되도록 하기 위한 것으로, 여기에는 2개의 기어가 서로 맞물리는 구성을 가진다. 즉, 2개의 기어가 맞물린 상태로 서로 회전하면서 한 스텝(step)식 상기 필름연마재(202)를 당기게 되는 것이다. 따라서, 이러한 2개의 기어 중 적어도 어느 하나는 스텝모터(도시되지 않음)에 의해 회전되도록 구성됨이 바람직하다.
상기 지지다이(100)의 상측에는 공작물(W)을 지지하고 회전시키는 공작물지지수단(280)이 더 구비된다. 그리고, 상기 공작물지지수단(280)은 상기 지지다이(100) 의 좌측단에 구비되며, 공작물지지대(280')에 의해 상기 지지다이(100) 의 상면으로부터 상방으로 일정 거리 이격 설치된다.
상기 공작물지지수단(280)은 공작물(W)을 집는 척(282)과, 상기 척(282)을 회전시키기 위한 모터조립체(284) 등으로 이루어진다. 상기 모터조립체(284)는 상기 척(282)과 일정 간격 이격 설치되어 있으며, 이러한 모터조립체(284)에서 발생되는 회전동력은 벨트(도시되지 않음) 등에 의해 상기 척(282)으로 전달된다. 상기 척(282)의 구성은 일반적으로 알려진 기술이므로 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
상기 공작물지지수단(280)의 상단에는 비산커버(286)가 더 구비된다. 상기 비산커버(286)는 회전 가능하게 설치되어, 상기 연마헤더(210)의 좌측단(선단)을 통해 공급되는 절삭유의 비산을 차단하는 역할을 하게 되며, 내부의 작업과정이 외부에서 투시 가능하도록 투명재질로 이루어짐이 바람직하다.
상기 지지다이(100) 의 전방에는 조작판넬(290)이 더 구비된다. 상기 조작판넬(290)은 상기 지지다이(100) 로부터 전방으로 돌출된 다음 상방으로 벤딩(bending)된 판넬지지대(292)에 의해 지지된다. 그리고, 이러한 조작판넬(290)에는 상기와 같은 내면연마기(200)의 작동상태를 외부로 디스플레이하는 디스플레이부(294)와, 상기 내면연마기(200)의 작동상태를 조절하고 설정하기 위한 다수의 조작버튼(296) 등이 구비된다.
도 4a와 도 4b에는 상기 연마헤더(210)의 구성이 보다 구체적으로 도시되어 있다. 즉, 도 4a에는 상기 연마헤더(210)의 정면도가 도시되어 있으며, 도 4b에는 상기 연마헤더(210)의 배면도가 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 연마헤더(210)는 전체적으로는 원기둥 형상을 가지며, 전면에는 좌우로 길게 공급홈(300)과 회수홈(302)이 각각 형성된다. 상기 공급홈(300)과 회수홈(302)은 상하의 폭이 좁은 홈으로, 가는 평판 형상의 구획벽(304)에 의해 서로 분리된다.
상기 공급홈(300)은 상기 구획벽(304)의 상측에 형성되는 홈으로, 이러한 공급홈(300)을 통해 상기 공급롤러(204)에서 공급되는 필름연마재(202)가 상기 연마 헤더(210)의 우측단으로부터 선단(도 4a에서는 좌측단)으로 안내된다.
상기 회수홈(302)은 상기 구획벽(304)의 하측에 형성되는 홈으로, 이러한 회수홈(302)을 통해 상기 연마헤더(210)의 선단(도 4a에서는 좌측단)을 경유한 필름연마재(202)가 연마헤더(210)의 우측단으로 안내된다.
상기 연마헤더(210)의 선단(도 4a에서는 좌측단)은 중앙부보다 상대적으로 작은 직경을 가지도록 형성되어 헤더단부(310)를 형성하고 있으며, 이러한 헤더단부(310)의 우측단(도 4a에서)에는 안내면(312)이 경사지게 형성된다. 상기 안내면(312)은 상기 필름연마재(202)가 감겨지는 부분이다.
상기 안내면(312)에는 도시된 바와 같이, 토출구(314)가 쌍으로 형성된다. 상기 토출구(314)은 상기 연마헤더(210)의 선단부로 절삭유가 공급되도록 하는 부분으로, 내부의 절삭유 유로(도시되지 않음)와 연통 형성된다.
따라서, 상기 절삭유호스(228)를 통해 공급되는 절삭유가 상기 토출구(314)를 통해 연마헤더(210)의 선단부로 공급되는 것이다. 상기 토출구(314)를 통해 공급되는 절삭유는 상기 필름연마재(202)와 상기 연마헤더(210)의 선단부에 형성된 안내면(312) 사이로 투입되어 윤활층을 형성하게 된다.
상기 연마헤더(210)의 상면에는 키이면(320)이 형성된다. 상기 키이면(320)은 상기 연마헤더(210)의 우측부(도 4a에서)에 형성되며, 평면으로 이루어진다. 따라서, 이러한 키이면(320)에 상기 고정키(226)의 저면이 밀착된다. 이와 같이 상기 키이면(320)에 상기 고정키(226)의 저면이 밀착 고정되면, 상기 연마헤더(210)는 상기 플런저(220)에 고정되는 것이다.
상기 연마헤더(210)의 선단부(도 4a에서는 좌측단, 도 4b에서는 우측단)에는 밀착부재(330)가 더 구비된다. 보다 구체적으로는 상기 안내면(312)의 선단부 후면(도 4b에서는 전면)에는 소정 크기의 밀착부재(330)가 구비된다. 상기 밀착부재(330)는 상기 필름연마재(202)가 공작물(W) 내면에 밀착되도록 하는 부분으로, 소정의 탄성력과 내마모성을 가지는 재질로 이루어진다.
본 실시예에서는 상기 밀착부재(330)로는 우레탄(urethane)이 사용되며, 표면은 상기 연마헤더(210)의 표면보다 외측으로 약 2.5mm 정도 돌출되도록 장착된다. 즉 상기 밀착부재(330)는 롤러 형상으로 이루어져 상기 연마헤더(210)의 선단부에 고정 장착되는데, 이러한 밀착부재(330)의 외면은 상기 연마헤더(210)의 외면보다 외측으로 약 2.5mm 더 돌출된다.
따라서, 상기 밀착부재(330)의 외면을 감싸는 부분의 필름연마재(202)가 공작물(W)의 내면에 직접 닿아 연마작업을 하게 되는 것이다.
도 5에는 상기 요동수단(230)의 내부 구성의 일예가 도시되어 있다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 요동수단(230)은 상기 플런저(220)와 링크결합되는 요동프레임(232)과, 상기 요동프레임(232)의 유동을 강제하는 편심기구(234) 등으로 구성된다.
상기 요동프레임(232)의 좌측단은 상기 플런저(220)의 몸체(222) 우측단과 링크축(236)에 의해 링크결합되어 있으며, 상기 요동프레임(232)의 우측 부분 내측에는 원형의 접촉홀(238)이 관통 형성된다.
상기 편심기구(234)는 서로 다른 직경을 가지는 원형의 평판으로 이루어진다. 즉, 상기 편심기구(234)는 회전 중심이 되는 원형의 중심편(234')과, 상기 중심편(234')보다 더 큰 직경을 가지는 원형의 접촉편(234")으로 구성되고, 상기 중심편(234')과 접촉편(234")은 서로 고정 또는 일체로 형성되어 상기 중심편(234')의 중심(O)을 축으로 하여 함께 회전된다.
상기 접촉편(234")은 상기 요동프레임(232)과 직접적으로 접촉하는 부분이다. 즉, 상기 접촉편(234")은 상기 요동프레임(232)에 형성되는 접촉홀(238) 내부에 삽입된다. 따라서, 상기 접촉편(234")의 외경은 상기 접촉홀(238)의 내경과 대응되는 크기를 가진다. 보다 구체적으로는, 상기 접촉편(234")의 외경은 상기 접촉홀(238)의 내경보다 조금 작게 형성된다. 이는 상기 접촉홀(238)의 내면과 상기 접촉편(234")의 외면이 서로 원활하게 슬라이딩하도록 하기 위함이다.
상기 중심편(234')의 중심(O)과 상기 접촉편(234")의 중심(O')은 서로 'd' 거리만큼 떨어져 있다. 따라서, 상기 편심기구(234)의 회전에 따라 상기 플런저(220)는 좌우로 '2d'의 거리만큼 유동하게 되는 것이다. 즉, 상기 플런저(220)는 좌우 운동만을 하도록 설치되어 있으며, 상기 요동프레임(232)과 상기 플런저(220)는 링크결합으로 체결되어 있으므로, 상기 편심기구(234)의 회전운동에 의해 상기 플런저(220)는 좌우 운동을 하게 되는 것이다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 내면수퍼피니싱장치의 작용과 내면수퍼피니싱장치의 제어시스템에 대해 설명한다.
먼저 외부로부터 내면수퍼피니싱장치로 전원이 인가되면, 사용자는 상기 척(282)에 공작물(W)을 장착하고, 상기 조작판넬(290)의 조작버튼(296)을 조작하여 내면수퍼피니싱장치의 작동 조건을 설정하게 된다. 물론 이때에는 내면수퍼피니싱장치가 자동으로 작동되도록 하거나, 수동으로 한 단계식 작동되도록 설정하는 것도 가능할 것이다.
이하에서는 내면연마기(200)가 자동으로 작동되도록 설정된 경우를 예로 들어 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치의 제어시스템은, 상기 내면연마기(200)를 전후로 이동시켜 공작물(W)과 상기 연마헤더(210)가 동일선상에 위치하도록 하는 전후이동단계(S400)와, 상기 연마헤더(210)의 선단부(좌측단)가 상기 공작물(W) 내부로 삽입 또는 노출되도록 하는 좌우이동단계(S410)와, 상기 척(282)이 회전하여 공작물(W)을 회전시키는 공작물회전단계(S420)와, 상기 절삭유호스(228)를 통해 상기 연마헤더(210)로 절삭유를 공급하는 절삭유공급단계(S430)와, 상기 연마헤더(210)를 포함한 플런저(220)를 좌우로 왕복 유동시키는 요동단계(S440) 등으로 이루어진다.
상기와 같은 다수의 단계는 순차적으로 행하여 지거나, 그룹별 또는 동시에 행하여진다.
보다 상세하게 살펴보면, 상기 전후이동단계(S400)는 상기 전후이송수단(130)에 의해 상기 내면연마기(200)가 전후로 이동하도록 하는 과정으로, 전후모터(도시되지 않음)의 작동에 따라 상기 본체베이스(140)가 전후로 이동하는 단계이다.
상기 좌우이동단계(S410)는 상기 좌우이송수단(110)에 의해 상기 내면연마 기(200)가 좌우로 이동하는 단계이다. 즉, 연마작업이 수행되는 경우에는 상기 내면연마기(200)가 좌측으로 이동하여 상기 연마헤더(210)와 공작물(W)이 서로 접하여야 하며, 연마작업이 수행된 다음에는 상기 내면연마기(200)가 우측으로 이동하여 상기 연마헤더(210)와 공작물(W)이 서로 분리되어야 한다.
상기와 같은 전후이동단계(S400) 및 좌우이동단계(S410)에 의해 상기 공작물(W)과 연마헤더(210)는 서로 정위치에 위치하게 된다. 즉, 상기 전후이동단계(S400) 및 좌우이동단계(S410)에 의해 상기 내면연마기(200)가 이동함으로써, 상기 연마헤더(210)의 밀착부재(330)에 접하는 필름연마재(202)가 상기 공작물(W)의 내면과 접하여 연마작업을 가능하게 한다.
상기 공작물회전단계(S420)는 상기 공작물지지수단(280)에 의해 상기 공작물(W)을 물고 있는 척(282)이 회전하는 단계로, 이는 상기 모터조립체(284)의 회전에 의해 가능하게 된다. 즉, 상기 모터조립체(284)가 외부로부터 인가되는 전원에 의해 회전하면, 이러한 회전력이 벨트(도시되지 않음)에 의해 상기 척(282)에 전달되어 척(282)을 회전시킨다. 이렇게 되면, 상기 척(282)에 고정 장착되어 있는 공작물(W)이 회전하게 되는 것이다.
상기 절삭유공급단계(S430)는 상기 연마헤더(210)에 의해 공작물(W)이 가공되는 경우에, 상기 절삭유호스(228)를 통해 절삭유가 연마헤더(210)의 선단부로 공급되는 과정이다. 이와 같이 연마헤더(210)의 선단부로 공급되는 절삭유는 연마헤더(210) 및 필름연마재(202)를 냉각시키는 동시에 이물질을 제거하여 연마작업이 보다 효율적으로 가능하도록 하는 한편, 방청 및 세정 기능도 동시에 수행한다.
상기 요동단계(S440)는 상기 필름연마재(202)에 의해 상기 공작물(W)의 내면이 가공되는 경우에, 상기 연마헤더(210)가 좌우로 왕복운동하도록 하여 상기 공작물(W)의 가공이 보다 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 것으로, 이러한 요동단계(S440)는 상기에서 설명한 요동수단(230)에 의해 이루어진다. 즉, 상기 요동프레임(232)의 우측단(도 5에서)이 상기 편심기구(234)에 의해 상하 좌우로 유동하게 되면, 이러한 유동이 상기 플런저(220)에 전달되어 플런저(220)의 좌우 왕복운동을 강제하게 되는 것이다.
한편, 상기와 같은 과정에 의해 연마작업이 이루어지는 경우에 상기 필름연마재(202)는 상기 공급롤러(204)로부터 공급되어 상기 회수롤러(206)로 회수되는데, 이러한 필름연마재(202)의 장력은 상기 장력조절수단(240)에 의해 조절된다. 즉 상기 공급롤러(204)로부터 공급되는 필름연마재(202) 상기 조절추(244)에 의해 눌러지는데, 이러한 조절추(244)가 누르는 힘에 의해 상기 연마헤더(210)로 공급되는 필름연마재(202)의 장력이 조절되는 것이다.
따라서, 상기 요동수단(230)에 의해 상기 연마헤더(210)가 좌우로 왕복 운동을 하면, 상기 필름연마재(202)에 가해지는 장력이 변화되므로, 상기 조절추(244)는 좌측단의 조절힌지(242)를 축으로 반시계방향 또는 시계방향으로 회전하면서 상기 필름연마재(202)의 장력을 조절하게 되는 것이다. 그리고, 고장 등으로 인하여 상기 필름연마재(202)의 장력이 비정상적으로 증가하여 상기 조절추(244)의 우측단(도 2 또는 도 3에서)이 상기 정지센서(250)에 근접하면, 이러한 신호가 제어부(도시되지 않음)로 전달되어 연마작업이 중단된다.
또한, 상기 공급롤러(204)를 통해 공급되는 필름연마재(202)는 상기 상지지롤러(208) 및 상가이드롤러(224)를 차례로 경유하여, 상기 연마헤더(210)의 공급홈(300)을 따라 연마헤더(210)의 밀착부재(330)에 이르게 되고, 상기 밀착부재(330)에 도달한 필름연마재(202)는 상기 공작물(W)의 표면을 가공한 다음, 상기 연마헤더(210)의 회수홈(302)을 따라 안내되어 상기 하가이드롤러(224') 및 하지지롤러(208')를 순차적으로 경유한 다음, 상기 필름이송수단(270)을 거쳐 상기 회수롤러(206)에 감져진다.
상기와 같은 과정에 의해 연마작업이 완료되면, 상기 내면연마기(200)는 다시 우측으로 이동하게 되고, 이때 상기 연마헤더(210)는 상기 공작물(W)과 이격된다. 그리고, 상기 척(282)의 회전은 정지하게 된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 환봉 형상의 연마헤더가 회전하는 공작물의 내부로 삽입되어 연마작업을 수행하게 되므로, 종래와 같은 구성에 비해 공작물의 내면 연마 작업이 효과적으로 가능하며, 가공정밀도가 향상되는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의한 내면수퍼피니싱장치 및 그 제어시스템에서는 연마작업을 자동으로 수행할 수 있게 된다. 즉, 공작물이 회전과 내면연마기의 이동이 자동적으로 이루어지므로, 작업능률이 향상되는 장점이 있다.

Claims (14)

  1. 필름(film) 타입으로 구성되며 공작물과 직접 접하여 공작물 표면을 연마하는 필름연마재(202)와, 상기 필름연마재(202)를 공급하는 공급롤러(204)와, 상기 공급롤러(204)의 일측에 설치되어 공작물의 연마에 사용된 필름연마재(202)를 회수하는 회수롤러(206)와, 상기 공급롤러(204)로부터 공급되어 상기 회수롤러(206)로 이동하는 필름연마재(202)를 지지하는 다수의 지지롤러(208,208')와, 일측으로 돌출 형성되어 상기 필름연마재(202)가 공작물의 내면과 접하도록 지지하는 연마헤더(210)와, 상기 연마헤더(210)를 지지하는 플런저(220)와, 상기 플런저(220)의 우측에 설치되어 플런저(220)가 일정 구간 왕복운동 하도록 하는 요동수단(230)이 구비되는 내면연마기(200)와;
    상기 내면연마기(200)의 좌우 이동을 강제하는 좌우이송수단(110)과;
    상기 내면연마기(200)의 전후 이동을 강제하는 전후이송수단(130)과;
    상기 내면연마기(200)의 일측에 설치되어, 공작물(W)을 지지하고 회전시키는 공작물지지수단(280);을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 좌우이송수단(110)은,
    상기 내면연마기(200)를 지지하는 지지다이(100) 의 상면 선단과 후단에 각각 구비되며, 좌우로 형성되는 한 쌍의 좌우가이드(112)와;
    상기 한 쌍의 좌우가이드(112)의 상면에 각각 형성되는 좌우레일(114)과;
    상기 한 쌍의 좌우가이드(112) 사이에 좌우로 길게 구비되어, 상기 내면연마기(200)의 좌우 이동을 강제하는 좌우스크류(116)와;
    상기 좌우스크류(116)의 일측에 설치되어, 좌우스크류(116)에 회전 동력을 제공하는 좌우모터(118);를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전후이송수단(130)은,
    이동다이(120)의 좌측단 및 우측단에 전후로 형성되는 전후레일(132)과;
    상기 이동다이(120)의 내측에 구비되어, 상기 내면연마기(200)의 전후 이동을 강제하는 전후스크류(134)와;
    상기 전후스크류(134)의 일단에 설치되어, 전후스크류(134)를 회전시키는 전후모터;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 공작물지지수단(280)은,
    공작물(W)을 집는 척(282)과;
    상기 척(282)의 일측에 구비되어, 척(282)을 회전시키는 모터조립체(284);를 포함하는 것을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  5. 필름(film) 타입으로 구성되며 공작물과 직접 접하여 공작물 표면을 연마하 는 필름연마재(202)와, 상기 필름연마재(202)를 공급하는 공급롤러(204)와, 상기 공급롤러(204)의 일측에 설치되어 공작물의 연마에 사용된 필름연마재(202)를 회수하는 회수롤러(206)와, 상기 공급롤러(204)로부터 공급되어 상기 회수롤러(206)로 이동하는 필름연마재(202)를 지지하는 다수의 지지롤러(208,208')와, 일측으로 돌출 형성되어 상기 필름연마재(202)가 공작물의 내면과 접하도록 지지하는 연마헤더(210)와, 상기 연마헤더(210)를 지지하는 플런저(220)와, 상기 플런저(220)의 우측에 설치되어 플런저(220)가 일정 구간 왕복운동 하도록 하는 요동수단(230)이 구비되는 내면연마기(200)를 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 공급롤러(204)의 일측에는, 상기 공급롤러(204)로부터 공급되는 필름연마재(202)의 장력을 조절하는 장력조절수단(240)이 더 구비됨을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 장력조절수단(240)은,
    상기 내면연마기(200)의 전면으로부터 전방으로 돌출 형성되는 조절힌지(242)와;
    상기 조절힌지(242)를 중심으로 회전 가능하게 구비되는 조절추(244)와;
    상기 조절추(244)의 일면으로부터 돌출 형성되어, 상기 필름연마재(202)와 직접적으로 접촉하는 접촉롤러(246);를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 플런저(220)는,
    좌우로 유동 가능하게 설치되는 몸체(222)와,
    상기 몸체(222)의 전면에 구비되는 한 쌍의 가이드롤러(224,224')와,
    상기 연마헤더(210)를 고정하기 위한 고정키(226)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고정키(226)에는, 상기 연마헤더(210)로 공급되는 절삭유를 안내하는 절삭유호스(228)의 일단이 연결 설치되며;
    상기 고정키(226) 내부에는 상기 절삭유호스(228)를 통해 공급되는 절삭유를 상기 연마헤더(210)로 안내하는 유로가 형성됨을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 연마헤더(210)의 일면에는,
    상기 필름연마재(202)의 공급과 회수를 안내하는 공급홈(300)과 회수홈(302)이 각각 형성됨을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 연마헤더(210)의 일면에는 상기 고정키(226)의 일 면과 접하는 키이면(320)이 형성됨을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 연마헤더(210)의 선단부에는,
    상기 필름연마재(202)가 공작물(W) 내면에 밀착되도록 하는 밀착부재(330)가 더 구비됨을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치.
  13. 내면연마기(200)를 전후로 이동시켜, 공작물(W)과 연마헤더(210)가 서로 대응되는 위치에 놓이도록 하는 전후이동단계(S400)와;
    상기 연마헤더(210)의 선단부가 상기 공작물(W) 내부로 삽입 또는 노출되도록 하는 좌우이동단계(S410)와;
    상기 공작물(W)을 회전시키는 공작물회전단계(S420)와;
    상기 연마헤더(210)로 절삭유를 공급하는 절삭유공급단계(S430)와;
    상기 연마헤더(210)가 장착된 플런저(220)를 좌우로 왕복 유동시키는 요동단계(S440);를 포함하는 것을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치의 제어시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 요동단계(S440)는,
    상기 필름연마재(202)에 의해 상기 공작물(W)의 내면이 가공되는 경우에, 상기 연마헤더(210)가 좌우로 왕복 운동하도록 하는 과정임을 특징으로 하는 내면수퍼피니싱장치의 제어시스템.
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