KR20140017071A - 전해 연마 장치의 워크 홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 관형상의 피가공물을 전해 연마하기 위한 전해 연마 장치의 워크 홀더에 있어서, 일정 간격을 두고 상기 피가공물의 내주면이 끼워지고 음극이 인가되는 끼움부와, 끼움부의 일측단부에 일체로 구비되어 끼워진 상기 피가공물의 일단부를 지지하는 지지부를 포함하는 제1지그, 지지부와 결합하여 상기 제1지그를 고정지지하고, 내부에 전해액이 유동하는 피가공물과 상기 제1지그 사이의 전해 공간과 연통되는 배출구가 형성된 제2지그 및 피가공물의 타단부 외주측면에 선택적으로 밀착되며 양극이 인가되는 제3지그를 포함하는 전해 연마 장치의 워크 홀더를 제공한다.
따라서 피가공물과 가공 금속 사이에 발생하는 기포와 용출물의 배출을 원활하게 함으로써, 피가공물과 가공 금속 간 청결한 상태를 유지하여 전해 연마 성능을 향상시킬 수 있으며, 피가공물과 가공 금속 사이에 용출물의 적층을 방지하고 청결한 상태를 유지함으로써 초정밀한 전해 연마를 할 수 있다.

Description

전해 연마 장치의 워크 홀더 {Work holder of apparatus for electro polishing}

본 발명은 전해 연마 장치의 워크 홀더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관 형상의 피가공물을 전해연마가공하기 위한 전해 연마 장치의 워크 홀더에 관한 것이다.

일반적으로 전해연마(Electro polishing)는, 전해액에 용해되는 금속재질의 피가공물을 양극(Anode)으로 하고, 전해액에 불용성인 가공 금속을 음극(Cathode)로 하여, 상기 양극과 음극 사이에 전압을 인가함으로써, 피가공물의 표면에서 전기분해를 일으켜 피가공물의 표면을 연마하는 방법이다. 이러한 전해연마에 대한 예로 대한민국 등록특허 제0351995호의 전해연마장치가 개시된 바 있다.

한편, 상기 전해 연마 장치는, 피가공물과 상기 가공 금속 사이에 일정한 갭(Gap)을 두고 전해 연마를 하게 되는데, 종래의 전해 연마 장치는 상기 피가공물과 상기 가공 금속 사이에 발생하는 기포와, 용출물의 배출이 원활하지 않아 전해 연마 성능이 저하될 뿐만 아니라, 초정밀한 전해 연마를 수행하기는 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은, 피가공물과 가공 금속 사이에 발생하는 기포와 용출물의 배출을 원활하게 함으로써, 피가공물과 가공 금속 간 청결한 상태를 유지하여 전해 연마 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인한 초정밀한 전해 연마를 수행할 수 있는 전해 연마 장치의 워크 홀더를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 관형상의 피가공물을 전해 연마하기 위한 전해 연마 장치의 워크 홀더에 있어서, 일정 간격을 두고 상기 피가공물의 내주면이 끼워지고 음극이 인가되는 끼움부와, 상기 끼움부의 일측단부에 일체로 구비되어 끼워진 상기 피가공물의 일단부를 지지하는 지지부를 포함하는 제1지그; 상기 지지부와 결합하여 상기 제1지그를 고정지지하고, 내부에 전해액이 유동하는 상기 피가공물과 상기 제1지그 사이의 전해 공간과 연통되는 배출구가 형성된 제2지그; 및 상기 피가공물의 타단부 외주측면에 선택적으로 밀착되며 양극이 인가되는 제3지그를 포함하는 전해 연마 장치의 워크 홀더를 제공한다.

여기서, 상기 제1지그는, 상기 끼움부가 수직한 방향으로 세워져 있고, 상기 지지부는 상기 끼움부의 하측 단부에 구비되어, 상기 피가공물이 상기 끼움부의 상측에서 수직한 방향으로 끼워지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2지그는, 테프론 재질로 형성되는 것이 좋으며, 상기 제1지그가 관통 삽입되고, 상측으로 상기 피가공물의 일측 외주측면이 안착되는 안착부가 형성된 삽입부를 구비하며, 상기 배출구는, 상기 삽입부를 중심으로 방사상으로 복수개가 이격 배치되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 전해 연마 장치의 워크 홀더는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 피가공물과 제1지그 사이에 발생하는 기포와 용출물의 배출을 원활하게 함으로써, 피가공물과 제1지그 사이의 정밀한 전해 공간(Gap)을 유지하고, 또한 상기 전해 공간의 청결한 상태를 유지하여 전해 연마 성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 피가공물과 가공 금속 사이에 용출물의 적층을 방지하고 청결한 상태를 유지함으로써 초정밀한 전해 연마를 할 수 있다.

셋째, 피가공물의 변형이나 잔류 응력 등을 발생시키지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해 연마 장치의 워크 홀더의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 제1지그, 제2지그 및 제3지그와 피가공물의 연결구조 및 전해액의 유동흐름을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 제2지그를 나타내는 평면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해 연마 장치의 워크 홀더의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 제1지그, 제2지그 및 제3지그와 피가공물의 연결구조 및 전해액의 유동흐름을 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 1의 제2지그를 나타내는 평면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전해 연마 장치의 워크 홀더(이하 '워크 홀더'라 한다)는, 관형상의 피가공물(10)을 전해 연마하기 위한 것으로서, 제1지그(100)와, 제2지그(200)와, 제3지그(300)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 상기 제1지그(100)는, 도전성 금속으로 이루어지고 관형상의 상기 피가공물(10)이 끼워져 상기 피가공물(10)을 가공하는 전극이자 공구로 이용되며, 끼움부(110)와, 지지부(120)를 포함한다.

상기 끼움부(110)는, 상기 피가공물(10)의 내주면이 끼워지는 부분으로, 음극의 전류를 인가받으며 그 형상은 피가공물(10)의 내주면을 가공하고자 하는 형태로 되어 있다. 도면에서, 상기 끼움부(110)는, 상기 피가공물(10)의 내주면의 형상과 대응되는 대략 봉형상으로 이루어져 있으며, 이때 내경은 상기 피가공물(10)의 내경보다 작은 내경을 갖고 있어, 피가공물(10)이 끼워진 후 외주면과 상기 피가공물(10)의 내주면과는 일정 간격의 전해 공간(20)을 형성한다.

상기 지지부(120)는, 상기 끼움부(110)의 일측단부에 일체로 구비되어 끼워진 상기 피가공물(10)이 이탈되지 않도록 상기 피가공물(10)의 일단부를 지지하는 역할을 한다.

한편, 상기 전해 연마 장치는, 상기 제1지그(100)의 끼움부(110)가 수직한 방향으로 세워지고, 상기 지지부(120)는 상기 끼움부(110)의 하측 단부에 구비되어, 상기 피가공물(10)이 상기 끼움부(110)의 상측에서 수직한 방향으로 끼울 수 있는 구조로 되어 있어, 작업자는 보다 용이하게 상기 피가공물(10)을 상기 제1지그(100)에 설치할 수 있다.

상기 제2지그(200)는, 상기 지지부(120)와 결합하여 상기 제1지그(100)를 고정 지지하는 역할을 하며, 내부에는 상기 전해 공간(20)과 연통되어 전해액(1)을 배출시키는 배출구(210)가 형성되어 있다.

상세하게 살펴보면, 상기 제2지그(200)는, 중앙부에 상기 제1지그(100)가 관통 삽입되는 삽입부(220)를 구비하며, 상기 삽입부(220)의 상측으로는 삽입 시 상기 피가공물(10)의 일측 외주측면이 안착되는 안착부(230)가 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 제2지그(200)는, 상기 제1지그(100)와 상기 피가공물(10)을 안정적으로 지지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 제2지그(200)는, 상기 배출구(210)가 상기 삽입부(220)를 중심으로 복수개가 방사상으로 이격 배치되어 있다. 하지만, 이는 일 실시예로 상기 배출구(210)는 상기 제2지그(200)의 형상 등에 따라 그 개수와 형태는 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 제2지그(200)는, 테프론 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 테프론 재질이 부식 방지 및 절연효과도 뛰어나며 취급이 용이하기 때문이며, 이로 인하여, 종래의 서스(Sus)재질이었던 지그와 비교하여 내부식성 및 전해 가공 중 떨리는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 여기서, 상기 제2지그(200)는 상기 테프론 재질을 바람직한 실시예로 하였으나 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 재질이 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 제3지그(300)는, 상기 피가공물(10)의 타측 즉, 도면에서 상기 제1지그(100), 제2지그(200) 및 피가공물(10)의 상측에 위치하며, 양극의 전류를 인가받아 상기 피가공물(10)에 양극의 전류가 흐르도록 한다. 상세하게, 상기 제3지그(200)는, 상기 피가공물(10)을 향하여 상하방향으로 이동가능하며, 이러한 상하방향 이동에 따라 상기 피가공물(10)의 타단부 외주측면에 선택적으로 밀착된다.

한편, 상기 전해 연마 장치는, 도시하지 않았지만, 전해조와, 프레임부와, 전원공급부와, 전해액 공급부를 포함할 수 있다.

이에 대하여 살펴보면, 먼저 상기 전해조는, 상부가 개방된 박스형상으로 내부에 상기 제1지그(100), 제2지그(200) 및 제3지그(300)와 상기 프레임부와 상기 전해액 공급부 등 전체적인 구성을 수용한다. 여기서, 상기 전해조는 공지의 전해연마장치의 전해조와 그 구성이 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 프레임부는, 상기 전해조의 내부에 설치되어, 상기 제1지그(100), 제2지그(200) 및 제3지그(300)를 각각 지지하며, 하부프레임과, 슬라이딩프레임과, 상부프레임을 포함한다.

상기 하부프레임은, 상기 전해조 내부 바닥에 안착 되며, 상측으로 상기 제1지그(100)와 상기 제2지그(200)가 놓여져, 상기 제1지그(100)와 상기 제2지그(200)를 상방 지지한다.

상기 슬라이딩프레임은, 하단부가 상기 하부프레임에 결합되어 세워진다. 도면에서 상기 슬라이딩프레임은 한 쌍으로 상기 하부프레임의 양측에 세워진 경우를 나타내었지만, 이외 다양한 구조도 가능함은 물론이다.

상기 상부프레임은, 상기 피가공물(10)의 상측에 위치하며, 상기 슬라이딩프레임과 상하방향으로 슬라이딩 이동가능하게 결합되어 있다.

한편, 상기 상부프레임은, 상기 피가공물(10)과 대면하는 측면에 상기 제3지그(300)가 결합되어, 상하방향으로 슬라이딩 이동에 따라 상기 제3지그(300)가 상기 피가공물(10)에 선택적으로 밀착되게 한다. 여기서, 상기 상부프레임은 도시하지 않았지만 모터와 제어부 등을 이용하여 자동으로 슬라이딩 이동시키거나, 작업자가 수동으로 이동시킬 수 있는 등 다양한 구조가 가능하다.

상기 전원공급부는, 상기 제1지그(100)와 상기 제3지그(300)와 연결되어, 상기 제1지그(100)로는 음극을 인가하고, 상기 제3지그(300)로는 양극을 인가하며, 공지의 정류기 등을 포함한다.

상기 전해액 공급부는, 상기 제3지그(300)와 연결되어 상기 전해 공간(20)으로 전해액(1)을 공급하고, 공급된 상기 전해액(1)이 상기 배출구(210)를 통하여 배출되도록 하는 역할을 하며, 공급부와, 순환펌프를 포함한다.

상기 공급부는, 상기 제3지그(300)와 연결되어 상기 전해액(1)을 상기 전해 공간(20)으로 공급하는 역할을 하며, 공급배관 등을 포함할 수 있다. 한편, 도면에서 상기 공급부는 상기 상부프레임과 연결되어, 상기 전해액(1)이 상기 상부프레임과 상기 제2지그(200)를 거쳐 상기 전해 공간(20)으로 공급하는 구조를 실시예로 나타내었지만, 상기 제2지그(200)와 직접 연결되어 상기 전해 공간(20)으로 공급할 수도 있는 등 상기 전해 공간(20)으로 전해액을 공급할 수 있다면 다양한 실시예가 가능하다.

상기 순환펌프는, 상기 전해액(10)을 강제 공급 및 상기 배출구(210)로부터 배출되는 상기 전해액(1)을 상기 공급부로 재공급하여 상기 전해액(1)이 순환되도록 하는 역할을 한다. 이러한 순환펌(520)는, 공지의 펌프 등이 적용될 수 있다.

한편, 상기 전해액 공급부는, 상기 전해액(1)을 상기 전해 공간(20)으로 공급할 수 있다면, 다양한 구성이 적용될 수 있는데, 가령 상기한 공급부와, 순환펌프 외에 상기 배출구(210)와 연결되는 배출부와, 상기 배출부와 연결되어 상기 배출부로부터 배출되는 상기 전해액(1)을 저장하고 상기 공급부와 연결된 전해액 저장부 등을 포함할 수 있다.

이하 상기 전해 연마 장치의 작동에 대하여 살펴보기로 한다. 도면을 참조하면, 먼저, 작업자는 상기 상부프레임이 상측으로 올려진 상태에서 상기 제1지그(100)의 끼움부(110)에 피가공물(10)을 끼운다.

그런 다음, 상기 상부프레임을 하부로 슬라이딩 이동시켜 상기 제3지그(300)가 상기 피가공물(10)의 타측 외주면에 밀착되게 한다. 이후, 상기 전해조에 전해액(1)을 채워 상기 제1지그(100)와, 상기 제2지그(200)와, 상기 제3지그(300)와 상기 피가공물(10)이 각각 상기 전해조의 전해액(1)에 침지되도록 하고, 상기 전해액 공급부는 상기 전해 공간(20)에서 용출물과 기포가 적층되지 않도록 전해액(1)을 공급하여, 상기 전해 공간(20)으로 전해액(1)이 유동하게 한다. 그런 다음 상기 전원공급부는 상기 제1지그(100)로는 음극을 인가하고, 상기 제3지그(300)로는 양극을 인가하여, 상기 피가공물(10)의 전해 가공을 시작한다.

한편, 상기 전해 연마 장치는 상기 전원공급부와 연결되고 상기 전해액(1)을 진동시켜 상기 전해액(1)을 더욱 활성화시킴으로써, 전해 가공 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 초음파장치를 더 구비할 수 있으며, 이러한 초음파장치는 전해연마장치에 사용되는 공지의 초음파 장치와 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기한 바와 같이, 상기 전해 연마 장치는, 피가공물(10)과 제1지그(100) 사이에 일정한 전해 공간(20)을 유지함과 동시에, 상기 전해 공간(20)으로 전해액(10)을 공급 및 유동하여 하여, 상기 전해 공간(20)에서 발생하는 기포와 용출물의 배출을 원활하게 함으로써 피가공물(10)과 가공 금속 간 청결한 상태를 유지할 수 있고, 이로 인해 전해 연마 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 전해 연마 장치는, 상기한 바와 같이 피가공물(10)과 가공 금속 사이에 용출물의 적층을 방지할 수 있기 때문에 초정밀한 전해 연마를 할 수 있어, 보통의 기계공구로는 가공이 곤란한 초경합금, 내열강 등과 같은 난삭재 및 초경면을 연마하는 가공에 이용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10... 피가공물 20... 전해 공간
100... 제1지그 110... 끼움부
120... 지지부 200... 제2지그
210... 배출구 220... 삽입부
230... 안착부 300... 제3지그

Claims (4)

1. 관형상의 피가공물을 전해 연마하기 위한 전해 연마 장치의 워크 홀더에 있어서,
   일정 간격을 두고 상기 피가공물의 내주면이 끼워지고 음극이 인가되는 끼움부와, 상기 끼움부의 일측단부에 일체로 구비되어 끼워진 상기 피가공물의 일단부를 지지하는 지지부를 포함하는 제1지그;
   상기 지지부와 결합하여 상기 제1지그를 고정지지하고, 내부에 전해액이 유동하는 상기 피가공물과 상기 제1지그 사이의 전해 공간과 연통되는 배출구가 형성된 제2지그; 및
   상기 피가공물의 타단부 외주측면에 선택적으로 밀착되며 양극이 인가되는 제3지그를 포함하는 전해 연마 장치의 워크 홀더.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1지그는,
   상기 끼움부가 수직한 방향으로 세워져 있고, 상기 지지부는 상기 끼움부의 하측 단부에 구비되어, 상기 피가공물이 상기 끼움부의 상측에서 수직한 방향으로 끼워지는 전해 연마 장치의 워크 홀더.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2지그는,
   테프론 재질로 형성된 전해 연마 장치의 워크 홀더.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 제2지그는,
   상기 제1지그가 관통 삽입되고, 상측으로 상기 피가공물의 일측 외주측면이 안착되는 안착부가 형성된 삽입부를 구비하며,
   상기 배출구는,
   상기 삽입부를 중심으로 방사상으로 복수개가 이격 배치된 전해 연마 장치의 워크 홀더.

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