KR20100044361A - 연마시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마지석을 피가공물에 접촉함에 따라 연마지석이 피가공물에 반복적으로 접촉되었다가 떨어지는 현상을 없애 피가공물의 표면 조도 및 피가공물의 직경에 대한 가공오차를 줄일 수 있는 연마시스템에 관한 것이다.

상기 본 발명의 연마시스템은, 피가공물을 회전 가능하게 지지하는 베드; 상기 베드 일측에 배치되어 자중에 의해 피가공물을 상측으로부터 가압한 상태로 하단부에 배치된 연마지석을 회전시킴에 의해 피가공물을 연마하는 상부가압식 연마장치; 및 상기 피가공물의 연마 중에 상기 베드의 길이방향을 따라 상기 연마장치를 왕복 구동시키기 위한 왕복구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

연마장치, 인쇄 롤러, 경사, 기울기, 힌지, 상부가압

Description

연마시스템{Polishing System}

본 발명은 연마시스템에 관한 것으로, 특히 본 발명은 연마지석을 상부 가압방식으로 피가공물에 접촉함에 따라 연마지석이 피가공물에 반복적으로 접촉되었다가 떨어지는 현상을 제거하여 피가공물의 표면 조도 및 피가공물의 직경에 대한 가공오차를 줄일 수 있는 연마시스템에 관한 것이다.

일반적으로 장판지, 벽지 또는 각종 섬유 원단의 칼라 인쇄에 사용되는 인쇄용 롤러는 예를 들어, 길이(ℓ)가 3300mm, 원주(w)가 300mm인 대형 롤러가 사용되고 있다. 이러한 롤러의 재료는 주로 기계구조용 탄소강관(STKM)이나 주물관(Seemless Pipe) 등의 고탄소강이 이용된다.

이러한 롤러 및 대형 샤프트와 같은 피가공물의 연마는 양 끝단 중심축을 고정시켜 피가공물은 회전하고 지석은 제자리에서 양쪽으로 이동하면서 회전시켜 재료를 깍아 내는 원통연마(center ground)방법을 사용하고 있다.

종래의 롤러용 파이프의 표면 연마에는 심압대에 고정된 상태로 회전하는 피가공물을 연마하기 위해, 피가공물의 표면에 작업자가 연마재가 있는 연마대를 직접 접촉하여 피가공물측으로 눌러주는 방식을 채택하였다. 그런데, 이렇게 작업자 가 연마대를 직접 들고 행하는 연마작업은 작업자가 피가공물, 즉 원통형 파이프에 가하는 압력 정도에 따라 연마가공된 제품의 조도가 달라지므로 피가공물의 조도는 작업자의 숙련도에 따라 결정되므로, 숙련되지 못한 작업자가 연마작업을 행하는 경우 불량률이 높아지는 것은 물론, 연마작업 내내 작업자가 피가공물에 연마대를 지속적으로 눌러주어야 하므로 작업자의 피로가 누적될수록 생산성 및 품질도 떨어지는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 출원인은 특허등록 제814157호에 개재된 바와 같이, 작업자의 숙련정도에 큰 관계없이 피가공물의 불량률을 낮출 수 있는 공압튜브식 연마장치를 제시한 바 있다. 이러한 공압튜브식 연마장치는 피가공물을 연마하는 연마롤러의 내부에 에어를 주입하여 피가공물의 회전축과 평행하게 배치되어 피가공물에 균일하고 탄력적인 압력부하가 걸리게 하면서 자동으로 왕복 이동하는 구성이었다.

그런데, 이러한 공압튜브식 연마장치의 경우 표면에 샌드페이퍼로 이루어진 연마재가 원통형 커버관의 표면에 장착된 연마롤러를 사용하여 소정압력으로 회전하는 피가공물의 표면을 연마할 때, 연마롤러가 피가공물의 측면을 따라 왕복 이송되면서 피가공물의 측면과 선접촉이 이루어지는 구조를 가지고 있다. 또한, 종래의 다른 연마장치에서도 연마롤러의 구조는 차이가 있으나, 피가공물의 측면과 선접촉이 이루어지면서 연마롤러가 왕복 이송하는 구조를 가지고 있다.

따라서, 피가공물의 역방향으로 회전하면서 이송되는 연마롤러가 피가공물의 표면에 반복적으로 접촉되었다가 떨어지는 현상이 발생함에 따라 피가공물의 연마 면에 미세한 요철이 형성되어 외관상 물결무늬로 나타났다. 이때 피가공물이 인쇄용 롤러인 경우 그 표면에 형성된 물결무늬는 인쇄품질을 저하시키는 요인으로 지적되었다.

또한, 종래의 연마에 있어서는 피가공물, 관의 두께가 재료비 절감을 목적으로 점차적으로 얇아지고 있으나, 관의 두께가 얇아질수록 피가공물의 연마면에 미세한 요철이 증가하는 문제가 발생하고 있다. 그 결과 종래의 연마장치에서는 두께가 3mm 이하의 관은 정상적인 연마가 불가능하였다.

더욱이, 종래의 연마에서는 상기한 문제들로 인하여 직경의 가공오차가 발생하며, 또한 길이방향을 따라 편심이 발생하는 문제가 있다. 일반적으로 인쇄용 롤러에 적합한 직경의 가공오차범위는 1/1000 이하인 것이 요구되고 있다.

일반적으로 원반형 지석은 지석의 외주면을 이용하여 피가공물과 접촉이 이루어지는 구조로 연마가 이루어지고 있어 연마 성능이 낮게 되고, 또한 자동 연마를 위해 회전 구동되는 원반형 지석이 왕복 구동됨에 따라 피가공물의 표면 조도가 낮게 되고 길이방향 편심이 발생하는 근본적인 문제를 안고 있다. 이러한 문제는 연마 방식을 바꾸지 않으면 해결될 수 없는 구조적인 문제점이다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 연마 시 연마장치의 자중을 이용하여 연마지석을 피가공물에 접촉함에 따라 연마지석의 회전에 따른 상호 반발현상을 제거하고 일정한 압력을 유지한 상태로 연마작업이 진행되도록 하여 피가공물의 표 면조도를 높여 생산품질을 향상시킬 수 있는 연마시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 관형상 피가공물의 두께가 얇은 경우에도 표면이 요철, 편심, 물결무늬 등이 발생하지 않는 연마시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연마지석을 최소한의 두께에 이를 때까지 파손되지 않고 사용 가능하며 연마소음을 감소시킬 수 있는 연마시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 다른 목적은 회전 구동되는 연마지석의 하부면을 피가공물에 접촉함에 따라 연마지석과 피가공물 사이의 접촉 면적이 증가하게 되어 연마 성능 및 효율이 증가하게 되며, 또한 자동 연마를 위해 회전 구동되는 원반형 지석이 왕복 구동될지라도 피가공물의 길이방향 편심이 발생하는 문제와 연마지석이 피가공물에 반복적으로 접촉되었다가 떨어지는 현상을 제거하여 피가공물의 표면 조도 및 피가공물의 직경에 대한 가공오차를 줄일 수 있는 연마시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 연마시스템은, 피가공물을 회전 가능하게 지지하는 베드; 상기 베드 일측에 배치되어 자중에 의해 피가공물을 상측으로부터 가압한 상태로 하단부에 배치된 연마지석을 회전시킴에 의해 피가공물을 연마하는 상부가압식 연마장치; 및 상기 피가공물의 연마 중에 상기 베드의 길이방향을 따라 상기 연마장치를 왕복 구동시키기 위한 왕복구동부;를 포함한다.

상기 연마장치는 상기 피가공물의 상측으로부터 상기 피가공물을 가압한 상 태로 연마하도록 상기 피가공물 측으로 기울어지도록 설정할 수 있다.

더욱이 상기 연마장치는 상기 왕복구동부에 의한 왕복구동 방향에 대해 직교하도록 배치되고, 상기 연마장치의 무게중심이 상기 피가공물 측 또는 그 반대측으로 선택적으로 이동 가능한 것도 물론 가능하다.

상기 연마장치는 하단부가 상기 왕복구동부 중 일부에 힌지 결합되며 상기 왕복구동부에 의한 왕복구동 방향에 대해 직교하도록 선단부가 왕복구동부로부터 피가공물의 상측으로 연장된 시소블록; 상기 시소블록의 선단부에 시소블럭에 직각방향으로 연장 설치되고 하단부에 상기 피가공물을 연마하기 위한 연마지석을 회전 가능하게 구비한 헤드부; 및, 상기 시소블록의 타측에 설치되어 상기 연마지석을 회전시키기 위한 회전력을 인가하는 구동모터;를 포함할 수 있다.

상기 연마가 이루어질 때 상기 헤드부에 설치된 연마지석의 회전축은 상기 피가공물의 회전축에 대하여 직교방향으로 설정되거나, 또는 피가공물의 최상부로부터 외각측으로 이동된 지점에서 연마지석과 접촉이 이루어지도록 상기 연마지석의 회전축이 상기 피가공물의 회전축에 대하여 연직방향으로부터 내측방향으로 경사지게 설정된다. 이에 따라 바람직하게는 상기 연마지석의 하부면이 상기 피가공물과 접촉하도록 설정된다.

상기 시소블록은 일측에 상기 시소블록의 길이방향을 따라 이동가능하게 결합되어 상기 연마장치의 무게중심을 이동하기 위한 밸런싱 웨이트를 구비할 수 있다.

상기 연마지석은 연마 시 마찰력에 의한 소음을 흡음하고 연마지석에 전가되 는 하중을 분산시켜 파손을 방지하기 위해, 연마지석 중앙에 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 왕복구동부는 상기 베드의 길이방향을 따라 서로 평행배치된 한쌍의 왕복동 가이드; 상기 한쌍의 왕복동 가이드를 따라 슬라이딩 가능하게 결합된 가동블록; 및, 상기 가동블록을 상기 베드에 길이방향으로 일방향 및 역방향 회전하는 구동체인;을 포함하며, 상기 가동블록은 상기 시소블록과 힌지 결합되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 있어서는 연마장치의 무게중심을 피가공물 측으로 이동시킴으로써 연마장치의 자중에 의해 연마지석의 하부면이 피가공물의 상측에서 가압한 상태로 피가공물을 연마함으로써, 피가공물과 연마지석 간에 발생하는 마찰력에 의한 반발현상에 따라 피가공물의 표면에 발생하는 물결무늬가 형성되는 것을 차단할 수 있으며, 연마지석과 피가공물 사이의 접촉면적의 증가에 따라 연마 성능을 높일 수 있다.

이에 따라 피가공물의 표면 조도를 크게 향상시킬 수 있으며, 반발현상이 제거 또는 최소화됨에 따라 피가공물이 3mm 이하의 얇은 두께를 갖는 경우에도 피가공물에 미세 요철이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

이로써 피가공물이 표면 조도에 따라 인쇄품질이 결정되는 인쇄용 롤러를 본 발명의 연마시스템으로 가공하는 경우, 상기와 같은 물결무늬 또는 미세 요철이 나타나지 않으므로 인쇄용 롤러의 제품성을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 본 발명은 피가공물의 직경에 대한 가공오차 및 길이방향을 따라 편심 없이 인쇄용 롤러에 적합한 직경의 가공오차범위인 1/1000 이하를 만족시킬 수 있다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템의 구성을 상세히 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템을 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템의 왕복구동부 및 연마장치를 나타내는 개략사시도이고, 도 4는 연마장치의 헤드부를 나타내는 분해사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템은 베드(10), 왕복구동부(30) 및 연마장치(50)를 포함한다.

상기 베드(10)는 일측에 피가공물(1)이 연마되는 연마영역(A1)과 타측에 연마장치(50)를 왕복구동하기 위한 구동영역(A2)을 포함한다.

연마영역(A1)은 피가공물(1)을 파지하기 위해 고정지지대(11) 및 가동지지대(13)가 소정 간격으로 배치되며, 이 경우 고정지지대(11) 및 가동지지대(13)는 피가공물(1)의 양단을 지지하기 위한 고정지지대(11)의 구동축(11a)과 가동지지대(13)의 파지축(13a)을 구비하며, 구동축(11a) 및 파지축(13a)은 서로 동일축상에 위치 설정된다. 고정지지대(11)는 구동축(11a)이 구동모터(12a) 및 감속기(12b)를 통해 전달되는 구동력을 통해 고정지지대(11) 및 가동지지대(13) 사이에 파지되는 피가공물(1)을 소정 속도로 회전시킨다. 가동지지대(13)는 피가공물(1)의 길이에 대응하여 베드(10)의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 설치되며, 가동지지대(13)의 파지축(13a)은 일측에 형성된 에어실린더(13b)에 의해 공압식으로 피가공물(1)을 탄력 지지함에 따라 피가공물(1)을 안정적으로 파지한다.

본 발명의 연마시스템에 의해 표면 연마가 이루어지는 상기 피가공물(1)은 고정지지대(11)와 가동지지대(13)에 의해 파지되어 회전 가능한 원통체(관) 또는 원봉 형상의 것으로, 예를 들어, 금속체로 이루어진 각종 롤러의 표면 연마에 적용될 수 있다.

아울러 베드(10)는 고정지지대(11) 및 가동지지대(13) 사이의 하측으로 피가공물(1) 연마 시 피가공물(1)에서 발생하는 금속파편을 수거하기 위한 수거용기부(15)가 형성된다.

또한, 구동영역(A2)은 연마장치(50)를 베드(10)의 길이방향을 따라 왕복구동시키기 위한 왕복구동부(30)가 설치된다. 이 경우 설치영역(A)의 일측에는 본 실시예에 따른 연마시스템을 조작하기 위한 콘트롤 패널(17)이 배치된다.

더욱이 본 실시예의 연마시스템은 연마영역(A1)과 구동영역(A2) 사이에 차단벽(19)을 형성하여 피가공물(1)의 연마시에 피가공물(1)에서 발생하는 금속파편이 구동영역(A2)으로 인입되는 것을 방지한다.

도 3을 참고하면, 왕복구동부(30)는 한쌍의 왕복동 가이드(31a,31b), 가동블록(33), 구동체인(35) 및 구동모터(37)를 포함한다.

한쌍의 왕복동 가이드(31a,31b)는 대략 봉형상으로 이루어지며, 상호 소정 간격으로 이격되어 베드(10)의 길이방향을 따라 구동영역(A2)에 평행하게 고정 설치된다.

가동블록(33)은 연마장치(50)를 구동영역(A2)에서 베드(10)의 길이방향으로 왕복구동시키는 역할을 하며, 하부에는 한쌍의 왕복동 가이드(31a,31b)가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 한쌍의 결합부(33a,33b)가 형성된다. 이 경우, 결합부(33a,33b) 내측에는 왕복동 가이드(31a,31b)와 슬라이딩 접촉하는 한쌍의 슬리브 베어링(34a,34b)이 설치된다.

구동체인(35)은 한쌍의 왕복동 가이드(31a,31b)에 평행하게 베드(10)의 길이방향을 따라 구동영역(A2)에 설치된다. 이 경우, 구동체인(35)은 베드(10)의 길이방향의 양단에 각각 회전 가능하게 설치된 구동 스프라켓(35a) 및 종동 스프라켓(35b)에 의해 지지된다. 이때 종동스프라켓(35b)은 베드(10) 측면에 돌출된 한쌍의 지지부(36a,36b)에 의해 회전 가능하게 고정된다.

또한 구동체인(35)은 양단이 가동블록(33)에 연결됨에 따라, 구동모터(37)로부터 전달된 정/역방향 구동력을 통해 가동블록(33)을 한쌍의 왕복동 가이드(31a,31b)를 따라 슬라이딩 구동한다.

구동모터(37)는 감속기(37a)를 통해 감속된 동력을 구동체인(35)으로 전달하며, 이 경우, 감속기(37a)와 구동 스프라켓(35a) 사이의 동력전달을 위해 한쌍의 풀리(38a,38b)와 이 한쌍의 풀리(38a,38b)에 권취된 벨트(B3)를 구비한다.

도 3을 참고하면, 연마장치(50)는, 시소(seesaw)블록(51), 구동모터(53) 및 헤드부(55)를 포함한다.

시소블록(51)은 하단으로부터 소정길이로 연장된 한쌍의 연장부(51a,51b)를 구비하며, 한쌍의 연장부(51a,51b) 하단은 가동블록(33)의 상부에 힌지축(51c)에 의해 힌지결합된다. 또한 시소블록(51)은 한쌍의 왕복동 가이드(31a,31b)에 직교방향으로 배치되며, 시소블록(51)의 일측에 시소블록(51)의 길이방향을 따라 형성된 요홈(51d)에는 밸런싱 웨이트(52)가 설치된다.

밸런싱 웨이트(52)는 요홈(51d)에 설치된 가이드 바(51e)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 이 경우 밸런싱 웨이트(52)는 가이드 바(51e)를 따라 시소블록(51)의 일측 또는 타측으로 이동하는 경우, 힌지축(51c)을 중심으로 시소블록(51)이 연마영역(A1) 또는 구동영역(A2) 측으로 기울어지도록 시소블록(51)의 무게중심을 이동시킨다.

구동모터(53)는 시소블록(51)의 타측, 즉, 구동영역(A2) 측으로 고정 설치되며, 헤드부(55)에 설치된 연마지석(55f)을 회전시키기 위한 회전력을 제공한다. 이 경우, 구동모터(53)의 회전력은 구동풀리(54a)로부터 가이드풀리(54b)를 통하여 종동풀리(54c)에 감겨진 벨트(B1)를 통해 헤드부(55) 측으로 전달된다.

도 4를 참고하면, 헤드부(55)는 시소블록(51)의 일측 즉, 연마영역(A1) 측으로 고정 설치되며, 하우징(55a), 스핀들(55b), 연결볼트(55d), 연결지그(55i) 및 연마지석(55l)을 구비한다.

하우징(55a)은 원통형상으로 이루어지며 내측에 삽입된 스핀들(55b)을 회전 가능하게 지지하는 다수의 베어링(BR)이 설치된다. 또한 하우징(55a) 하측에는 하우징(55a) 보다 다소 큰 직경으로 이루어진 비산방지커버(55g)가 다수의 지지 바(55h)에 의해 지지된다. 비산방지커버(55d)는 연마지석(55f)에 의해 연마되는 피가공물(1)로부터 발생하는 금속파편이 비산되는 것을 방지한다.

스핀들(55b)은 하우징(55a)의 관통구멍(H)에 비접촉하도록 관통구멍(H)의 지름보다 작은 지름으로 이루어지며, 그 하단(55c)이 외측으로 갈수록 점차 벌어지도록 형성된다.

연결볼트(55d)는 종동풀리(54c) 및 스핀들(55b)을 순차적으로 관통하여, 하단에 형성된 역회전나사부(55e)가 연결지그(55i)에 나사 체결된다. 역회전나사부(55e)는 스핀들(55b) 회전 시 연결볼트(55d)와 연결지그(55i) 간의 나사체결이 해제되는 것을 방지한다. 연결볼트(55d)는 상단에 다각으로 형성된 볼트헤드(55f)를 구비하여 작업자가 렌치 등의 공구를 이용하여 연결볼트(55d)와 연결지그(55i)의 체결 및 분해를 용이하게 행할 수 있다.

연결지그(55i)는 대략 원형으로 형성되며, 중앙 상측에 스핀들(55b)의 하단에 대응하는 곡률로 돌출된 돌출부(55j)를 구비하고, 돌출부(55j) 중앙에는 나사부(55k)가 형성된다. 이 경우, 연결지그(55i)는 연결볼트(55d)가 연결지그(55i)의 나사부(55k)에 나사체결될 때 스핀들(55b) 측으로 당겨지면서 연결지그(55i)의 돌출부(55j)가 스핀들(55b)의 하단(55c) 내측으로 삽입된다. 이에 따라 연결볼트(55b)와 연결지그(55i) 간의 체결이 완료된 경우, 연결지그(55i)의 돌출부(55j)는 스핀들(55b)의 하단(55c)에 압박상태로 고정됨으로써 스핀들(55b)의 회전력을 직접 전달받는다.

연마지석(55l)은 연결지그(55i) 저면에 예를 들어, 접착제를 사용하여 부착 고정되며 대략 예를 들어, 40mm의 두께를 가지는 원판형상으로 이루어지고, 중앙에 구멍(55m)이 형성된다. 이 구멍(55m)은 예를 들어, 3-5cm 크기로 이루어지고, 연마 시 피가공물(1)에서 발생하는 금속파편을 일시적으로 모아주었다가 배출하는 역할을 하며, 아울러 피가공물(1)과 연마지석(55i)이 상호 마찰하면서 발생하는 소음과 진동을 흡음/흡수하고, 또한 연마지석(55i)으로 인가되는 마찰력에 따른 하중을 연마지석(55i)의 중심으로 집중되지 않도록 분산함으로써 연마지석(55i)이 파손되는 것을 방지한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템의 작용을 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b를 참고하여 설명한다. 첨부된 도 5는 도 2에 표시된 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 나타내는 단면도이고, 도 6은 밸런싱 웨이트를 이용하여 연마장치를 피가공물의 반대측으로 기울어지도록 설정한 상태를 나타내는 측면도이며, 도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 연마동작을 설명하기 위한 수직방향 확대 단면도 및 개략 평면도이다.

본 발명의 연마시스템은 베드(10)에 의해 피가공물(1)을 제1축(X1)을 중심으로 회전 가능하게 지지하며, 베드(10)의 상측에는 피가공물(1)을 연마하는 상부가압방식 연마장치(50)가 배치되며, 상기 연마장치(50)는 상기 피가공물(1)의 연마 중에 왕복구동부(30)에 의해 상기 베드(10)의 길이방향을 따라 왕복 구동이 이루어진다.

이 경우, 상기 연마장치(50)에는 피가공물(1)의 상부에 대략 수직방향으로 설치된 헤드부(55)의 하단부에 연마지석(55l)을 회전 가능하게 배치하여 연마장 치(50)의 자중에 의해 피가공물(1)을 상측으로부터 가압한 상태로 회전되어 피가공물(1)을 연마한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 베드(10)에 의해 피가공물(1)을 제1축(X1)을 중심으로 회전 가능하게 지지한 상태에서 연마지석(55l)을 회전 가능하게 지지하는 헤드부(55)를 상기 제1축(X1)에 대략 수직방향으로 설정된 제2축(X2)에 일치시켜서 배치하고, 제2축(X2)을 중심으로 회전하는 연마지석(55l)의 하부면(550)을 피가공물(1)의 상부면과 가압 접촉시킴에 의해 연마가 이루어진다.

이 경우 바람직하게는 도 7a와 같이 연마지석(55l)을 회전 가능하게 지지하는 헤드부(55)의 제2축(X2)은 연직방향으로부터 소정 각도(α)만큼 내측방향으로 경사지게 기울어진 상태로 피가공물(1)의 최상부(1a)로부터 외각측으로 일정거리만큼 이동된 지점에서 접촉이 이루어지도록 헤드부(55)를 지지하는 시소블럭(51)이 수평상태에서 소정 각도(α)만큼 경사지도록 설정된다. 따라서, 연마지석(55l)의 회전력은 연마지석(55l)의 하부면(550)이 피가공물(1)의 외주면과 접촉할 때 피가공물(1)의 외주면 접촉부에 법선방향으로 작용이 이루어지게 된다.

또한, 상기한 시소블럭(51)과 헤드부(55)의 경사 설정에 따라, 그 결과 연마지석(55l)은 자연스럽게 자중에 의해 피가공물(1)을 가압한 상태로 접촉이 이루어지게 되고 연마장치(50)가 왕복구동부(30)에 의해 상기 베드(10)의 길이방향을 따라 왕복 구동이 이루어지는 경우에도 안정되게 설정된 상태를 유지할 수 있게 된다.

이하에 본 발명의 연마시스템을 통해 피가공물을 연마하는 방법을 더욱 상세 하게 단계별로 설명한다.

본 발명의 연마시스템을 통해 피가공물(1)을 연마하는 경우, 도 6과 같이, 피가공물(1)을 세팅하거나 또는 연마지석(55l)의 교체를 위해 밸런싱 웨이트(52)를 구동모터(53) 측으로 슬라이딩 이동시켜 시소블럭(51)이 구동영역(A2) 측으로 기울어지도록 하여 피가공물(1)을 세팅할 수 있는 공간을 확보한다.

이어서, 피가공물(1)을 고정지지대(11)의 회전축(11a)과 가동지지대(13)의 파지축(13a)에 지지되도록 설치한 후, 밸런싱 웨이트(52)를 헤드부(55) 측으로 슬라이딩 이동시켜 대략 시소블럭(51)이 연마영역(A1) 측으로 기울어지도록 하되, 연마지석(55l)과 피가공물(1) 간에 아주 좁은 간격으로 이격될 수 있도록 밸런싱 웨이트(52)를 이동한다. 이는 연마지석(55l)과 피가공물(1)이 서로 접촉한 상태에서 회전시킬 경우 마찰력이 순간적으로 극대화됨에 따라 연마지석(55f)이 파손되는 것을 방지하기 위함이다.

그 후, 콘트롤 패널(17)을 통해 연마시스템을 온(on)시켜 피가공물(1) 및 연마지석(55l)을 회전시킨다. 이 경우 피가공물(1)의 회전속도는 30∼50rpm으로 설정하고, 연마지석(55l)의 회전속도는 120∼150rpm으로 설정함으로써 대략 피가공물(1)과 연마지석(55l)의 회전비를 1:3으로 유지한다. 이 상태에서 밸런싱 웨이트(52)를 헤드부(55) 측으로 좀 더 슬라이딩 이동시켜 시소블럭(51)을 자중에 의해 연마영역(A1) 측으로 선회시켜 연마지석(55l)을 피가공물(1)에 접촉시킴으로써 피가공물(1)을 연마한다.

이 경우, 연마장치(50)는 구동체인(35)에 의해 한쌍의 왕복동 가이 드(31a,31b)를 따라 미리 설정된 구간을 왕복하며, 이때 연마장치(50)의 이송속도는 피가공물(1)의 직경이 작을수록 고속이고 피가공물(1)의 직경이 클수록 저속으로 설정된다. 아울러 연마가 진행될 때 연마지석(55l)의 일측에는 세척수를 지속적으로 분사함으로써 피가공물(1)과 연마지석(55l) 사이의 접촉면에 불순물을 제거함과 동시에 연마지석(55l)을 냉각시킨다.

이 경우 본 발명에서는 불순물 제거와 연마지석(55l)의 냉각을 위하여 고가의 연마유를 사용하지 않고 세척수를 회수하여 재활용함에 의해 폐기하는 연마유의 처리비용을 절감함과 동시에 공해 유발물질의 발생을 최소화한다.

이와 같이 본 실시예의 경우, 연마장치(50)가 자중에 의해 연마영역(A1) 측으로 기울어진 상태로 피가공물(1)의 상측으로부터 소정 압력으로 경사 가압한 상태로 피가공물(1)을 연마한다.

즉, 본 발명에서는 도 7a 및 도 7b와 같이 연마지석(55l)의 하부면(550)이 소정 각도(α)만큼 경사진 상태로 설정되고 피가공물(1)의 최상부(1a)로부터 외측으로 소정거리만큼 이동된 지점의 외주부과 접촉이 이루어진다.

연마 동작 시에는 피가공물(1)이 제1축(X1)을 중심으로 시계방향으로 회전 구동되고, 연마지석(55l)은 제1축에 대략 직교방향으로 설정된 제2축(X2)을 중심으로 반시계방향(또는, 시계방향)으로 회전 구동되면서 피가공물(1)의 길이방향으로 따라 왕복동 이송된다.

상기와 같이, 본 발명에서는 연마지석(55l)의 외주면을 연마에 이용하지 않고, 연마지석(55l)의 하부면(550)이 피가공물(1)의 외주면과 접촉하므로, 동일한 크기의 연마지석을 사용할 때 연마지석의 외주면을 이용한 연마에 비하여 피가공물(1)과의 접촉부분(550a)이 상대적으로 크게 되어 연마효율이 증가하게 된다.

또한, 연마지석의 외주면을 이용한 종래의 측면 연마에서는 피가공물과 연마지석의 각각의 회전축이 서로 평행하게 배치되어 피가공물과 연마지석의 접촉면에서 서로 반대방향으로 회전하는 회전력이 충돌하는 것이므로 반발력이 크게 작용하며, 그 결과 연마지석이 피가공물을 따라 왕복동하게 될 때 종래기술에서 언급한 여러 가지 문제점이 발생하게 된다.

본 발명에서는 피가공물(1)과 연마지석(55l)의 회전축인 제1 및 제2 축(X1,X2)이 대략 서로 직교방향으로 배치되어 연마지석(55l)의 하부면(550)이 피가공물(1)의 외주부에 법선방향으로 회전하면서 피가공물(1)의 외주부에 접촉한다. 따라서, 피가공물(1)의 외주부에 법선방향으로 회전하는 연마지석(55l)의 회전력과 연마장치(50)의 자중에 의해 수직방향으로 인가되는 하중의 합력이 시계방향으로 회전하는 피가공물(1)의 회전력과 만나는 것이므로, 연마지석을 수직방향으로 밀어 올리는 반발력이 상대적으로 적게 된다. 또한, 연마지석(55l)은 연마장치(50)의 자중에 의해 수직방향의 이동이 억제된다.

그 결과, 본 발명의 상부 가압연마에서는 연마지석(55l)이 회전하는 피가공물(1)과의 마찰력으로 인해 피가공물(1)에 반복적으로 짧은 주기로 붙었다가 떨어지는 현상 즉, 연마지석(55l)이 반발력에 의해 튀는 현상을 최소화할 수 있다. 이에 따라 연마 시 피가공물(1)의 연마면인 표면에 물결무늬가 형성되는 것을 근본적으로 차단할 수 있다.

또한, 피가공물(1)과 연마지석(55l) 간의 마찰력에 따른 반발을 해소할 수 있으므로, 피가공물(1)의 표면에 미세 요철이 형성되는 것을 방지할 수 있어 관의 두께가 3mm 이하인 경우에도 정상적인 연마가 가능하다.

더욱이, 본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결함에 따라, 피가공물(1)의 직경에 대한 가공오차 및 길이방향을 따라 편심 없이 인쇄용 롤러에 적합한 직경의 가공오차범위인 1/1000 이하를 만족시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 연마시스템의 이점으로 인해, 특히 피가공물(1)이 표면 조도가 인쇄품질에 큰 영향을 미치는 인쇄용 롤러의 경우 양호한 연마품질을 제공할 수 있으므로 인쇄용 롤러 자체의 상품성도 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템을 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템을 나타내는 평면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마시스템의 왕복구동부 및 연마장치를 나타내는 개략사시도,

도 4는 연마장치의 헤드부를 나타내는 분해사시도,

도 5는 도 2에 표시된 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 나타내는 단면도,

도 6은 밸런싱 웨이트를 이용하여 연마장치를 피가공물의 반대측으로 기울어지도록 설정한 상태를 나타내는 측면도,

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 연마동작을 설명하기 위한 수직방향 확대 단면도 및 개략 평면도이다.

*도면 내 주요부분에 대한 부호설명*

1: 피가공물 10: 베드

30: 왕복구동부 33: 가동블록

50: 연마장치 51: 시소블록

51c: 힌지축 53: 구동모터

55: 헤드부 55l: 연마지석

Claims (12)

1. 피가공물을 회전 가능하게 지지하는 베드;

   상기 베드 일측에 배치되어 자중에 의해 피가공물을 상측으로부터 가압한 상태로 하단부에 배치된 연마지석을 회전시킴에 의해 피가공물을 연마하는 상부가압식 연마장치; 및

   상기 피가공물의 연마 중에 상기 베드의 길이방향을 따라 상기 연마장치를 왕복 구동시키기 위한 왕복구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연마장치는 상기 피가공물의 상측으로부터 상기 피가공물을 가압한 상태로 연마하도록 상기 피가공물 측으로 기울어지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 연마장치는 상기 왕복구동부에 의한 왕복구동 방향에 대해 직교하도록 배치되고, 상기 연마장치의 무게중심이 상기 피가공물 측 또는 그 반대측으로 선택적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 연마시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마장치는

   하단부가 상기 왕복구동부 중 일부에 힌지 결합되며 상기 왕복구동부에 의한 왕복구동 방향에 대해 직교하도록 선단부가 왕복구동부로부터 피가공물의 상측으로 연장된 시소블록;

   상기 시소블록의 선단부에 시소블럭에 직각방향으로 연장 설치되고 하단부에 상기 피가공물을 연마하기 위한 연마지석을 회전 가능하게 구비한 헤드부; 및,

   상기 시소블록의 타측에 설치되어 상기 연마지석을 회전시키기 위한 회전력을 인가하는 구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
5. 제4항에 있어서,

   연마가 이루어질 때 상기 헤드부에 설치된 연마지석의 회전축은 상기 피가공물의 회전축에 대하여 직교방향으로 설정된 것을 특징으로 하는 연마시스템.
6. 제4항에 있어서,

   연마가 이루어질 때 피가공물의 최상부로부터 외각측으로 이동된 지점에서 연마지석과 접촉이 이루어지도록 상기 연마지석의 회전축이 연직방향으로부터 내측방향으로 경사지게 설정되는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 연마지석의 하부면이 상기 피가공물과 접촉하는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
8. 제4항에 있어서, 상기 시소블록은 일측에 상기 시소블록의 길이방향을 따라 이동가능하게 결합되어 상기 연마장치의 무게중심을 이동하기 위한 밸런싱 웨이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
9. 제4항에 있어서, 상기 연마지석은 중앙에 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
10. 제4항에 있어서, 상기 피가공물과 상기 연마지석의 회전비는 1:3인 것을 특징으로 하는 연마장치.
11. 제4항에 있어서, 상기 왕복구동부는

    상기 베드의 길이방향을 따라 서로 평행 배치된 한쌍의 왕복동 가이드;

    상기 한쌍의 왕복동 가이드를 따라 슬라이딩 가능하게 결합된 가동블록; 및,

    상기 가동블록을 상기 베드에 길이방향으로 일방향 및 역방향 회전하는 구동체인;을 포함하며,

    상기 가동블록은 상기 시소블록의 하단과 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 연마시스템.
12. 제4항에 있어서, 상기 피가공물은 원통형 금속 파이프로 이루어지고, 연마된 피가공물은 인쇄용 롤로 이용되는 것을 특징으로 하는 연마장치.

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