KR20150042577A - 센터리스 연삭기의 백래시 제거장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

센터리스 연삭기의 백래시 제거장치 및 방법은 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 개시된 센터리스 연삭기의 백래시 제거장치는 서보모터와 감속기 기어모듈의 작동에 의해 회전하는 드라이브 샤프트; 상기 드라이브 샤프트의 회전에 따라 직선운동하도록 하우징 내부에 제공되는 더블너트; 상기 더블너트에 연결된 팁 홀더; 상기 팁 홀더 끝단에 장착된 드레싱 팁; 및 상기 하우징과 팁 홀더사이에 가공되어 상기 더블너트의 직선이동 시 상기 더블너트의 움직임을 구속하도록 공압을 작용하는 백래시 방지수단을 포함한다.

Description

센터리스 연삭기의 백래시 제거장치 및 방법{APPARATUS FOR REMOVING BACK RASH OF A CENTERLESS GRINDER}

본 발명은 센터리스 연삭기의 백래시 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센터리스 연삭기의 연삭숫돌 드레싱 공정에서의 정밀 이송을 위해 백래시를 최소화할 수 있는 센터리스 연삭기의 백래시 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 센터리스 연삭(centerless grinding)은 원통 연삭의 일종이지만, 공작물을 지지할 때 센터나 척을 사용하지 않고 원주를 연삭하는 방법으로, 센터리스 연삭기는 공작물을 센터 구멍으로 받치지 않고, 공작물의 외주(外周)를 받침판과 회전하는 조정 숫돌로 지지한 상태에서 연삭 숫돌바퀴와 조정 숫돌바퀴 사이에 넣어서 그 표면을 연삭(硏削) 다듬질하는데 사용되는 일종의 원통 연삭의 공작기계이다.

예를 들어 피스톤 핀이나 베어링에 사용되는 롤러 등의 원통면을 연삭하는 경우, 공작물의 센터를 받칠 필요가 없으므로 중공축(中空軸) 등의 연삭에 특히 좋다. 또, 외주뿐만 아니라 구멍의 내면을 연삭하는 내면용 센터리스연삭기도 있다.

이와 같이 센터리스 연삭기는 하기의 특허문헌 1과 같이 공작물을 지지하는 받침대와 공작물을 연삭하는 연삭휠과, 공작물을 지지하면서 회전시키는 조정휠로 이루어지므로, 공작물을 탈착하는데 시간이 절약되며, 적당한 장치를 사용해서 자동화할 수 있으므로, 대량생산에 적합하며, 또한 초보자도 쉽게 작업가능하고, 연속연삭에서도 계속적인 작업 가능하며. 치수의 관리가 쉬우며, 특히 가늘고 긴 공작물을 쉽게 연삭할 수 있는 이점이 있다.

그렇지만, 이상의 이점에도 불구하고, 특허문헌 1에 개시된 센터리스 연삭기의 연삭휠(grinding wheel)과 조정휠은 표면에 미세한 입자들이 날을 이루고 날과 날 사이에 기공이라는 틈이 형성된다. 그리고 사용량이 증가함에 따라 피연삭체로 인하여 기공이 메꾸어지는 소위 눈메움 현상이 일어나게 되며, 이러한 눈메움이 생긴 연삭휠 또는 조정휠은 공작물을 정확하게 가공하지 못하게 되는 문제가 있기 때문에 눈메움을 제거해 주어야 하는데, 이러한 작업을 드레싱(dressing)이라 하고, 이 드레싱 작업을 행하는 장치로서 드레서(dresser)를 장착하게 된다.

그런데 특허문헌 1의 센터리스 연삭기에 장착된 드레서는 연삭휠 또는 조정휠의 눈메움을 제거하기 위하여 절입하는 이송 슬라이드가 단일의 슬라이더로 이루어지고 컴퓨터 프로그래밍에 의한 절입량 조절을 통해 드레싱을 행하였기 때문에 연삭휠 또는 조정휠의 매우 미세한 홈이나 돌출부위의 눈메움을 제거하기가 곤란한 문제가 있었다.

이에 특허문헌 2에는 대변위를 이송하는 슬라이더와 미세변위를 이송하는 슬라이드를 사용하여 보다 정밀한 드레싱 작업을 행할 수 있는 센터리스 연삭기용 드레서의 일예를 개시하고 있다.

도 1 내지 도 3에는 특허문헌 2에 개시된 센터리스 연삭기용 드레서의 정면, 측면 및 평면을 나타내고 있다. 도면에 있어서, x축 방향은 휠(100)의 회전축에 나란한 방향을 가르키고, y축은 x축에 수직하되 지면에 대하여 수평을 이루는 방향을 가르킨다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 특허문헌 2에 개시된 센터리스 연삭기용 드레서는 휠(100)이 설치되는 베이스(110)와, 베이스(110)상에서 x축 방향으로 이송가능하게 설치되는 수평이송베드(320)와, 수평이송베드(320)상에 설치되어 y축 방향으로 슬라이딩가능하게 설치되는 제1슬라이더(310)와, 제1슬라이더(310)에 설치되어 y축 방향으로 슬라이딩가능하게 설치되는 제2슬라이더(300)와, 베이스(110)에 설치되는 템플레이트(600)와, 제1슬라이더(310)에 설치되어 템플레이트(600)의 형상을 읽는 리딩부(700)와, 일측이 수평이송베드(320)에 고정되고 타측이 리딩부(700)에 연결되어 리딩부(700)가 템플레이트(600)에 접촉되도록 하는 스프링(500)과, 제2슬라이더(300)에 연결되어 휠(100)을 드레싱하는 드레서(210)를 포함한다.

하지만, 특허문헌 2는 정밀 드레싱 작업을 행하기 위하여 대변위 이송용의 슬라이더와 미세변위 이송용 슬라이더를 사용하고 있으나, 두 개의 슬라이더를 이송하기 위한 구성이 너무 복잡한 문제가 있다.

한편, 종래의 센터리스 연삭기에 장착되는 통상적인 연삭숫돌 드레서는 사용에 따라 마모되는 연삭숫돌의 정밀도를 유지하기 위해 가공 시간에 따라 연삭숫돌을 재가공하기 위하여, 서보모터, 감속기 기어박스, 하우징, 드라이브 샤프트, 더블너트, 팁 홀더 샤프트, 드레싱 팁 등으로 구성되어 있고, 이러한 구성 부품을 하나의 조립체로 구성하기 위해서 메커니즘을 구성한 후 더블너트를 드레싱 팁이 장착된 팁 홀더 샤프트에 체결하여 연삭숫돌 드레서 조립체로 적용하였다.

이러한 종래의 센터리스 연삭기의 그라인딩 휠 드레서의 팁 홀더 및 드레싱 팁은 드라이브 샤프트의 회전에 따라 리드 너트가 하우징 내면을 따라 직선운동하여 회전하는 연삭휠을 드레싱 절삭하도록 되어있고, 드라이브 샤프트와 리드 너트 사이의 백래시(backlash)를 줄이기 위하여 리드 너트를 더블너트 형식으로 적용하여 예압를 가하는 방식으로 구성되어 있다.

그런데, 현재 적용하고 있는 드라이브 샤프트와 더블너트는 나사로 가공되어 있고, 이러한 나사부에 미세한 가공공차라도 있으면 축의 정밀이송에 영향을 미치기 때문에 연삭숫돌의 드레싱 깊이에 오차를 발생시킬 수 있으며, 이는 연삭가공의 정밀도에 악영향을 미치게 된다. 즉 나사로 가공된 드라이브 샤프트와 더블너트의 구동 특성상 더블너트의 이동시 발생하는 백래시로 인하여 절삭위치의 이송 및 드레싱 절삭 이송시의 정밀 이송에 문제를 발생시킬 수 있는 구조이다. 따라서 백래시를 제거할 수 있는 기술적인 개선이 필요한 문제가 있다.

(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0627125호(2006.9.22 공고)

(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1296830호(2013.8.14 공고)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 발명된 것으로, 그 목적은 센터리스 연삭기의 연삭숫돌 드레서의 드레서 팁이 이동하는 Y축 이송장치의 드라이브 샤프트와 더블너트 방식의 이송방법에 있어서, 나사부 구동에 따른 백래시의 누적으로 이송 정밀도가 떨어지는 현상을 방지하기 위하여 하우징과 팁 홀더 사이에 실린더를 적용하여 공압에 의한 예압을 가하여 하우징과 팁 홀더 사이의 백래시를 제거할 수 있는 센터리스 연삭기의 백래시 제거 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따르는 센터리스 연삭기의 백래시 제거장치는 센터리스 연삭기의 연삭숫돌 드레서에 있어서, 서보모터와 감속기 기어모듈의 작동에 의해 회전하는 드라이브 샤프트; 상기 드라이브 샤프트의 회전에 따라 직선운동 하도록 하우징 내부에 제공되는 더블너트; 상기 더블너트에 연결된 팁 홀더; 상기 팁 홀더 끝단에 장착된 드레싱 팁; 및 상기 하우징과 팁 홀더사이에 장착되어 상기 더블너트의 직선이동 시 상기 더블너트의 움직임을 구속하도록 공압을 작용하는 백래시 방지수단을 포함한다.

상기 백래시 방지수단은 상기 하우징과 팁 홀더사이에는 공기 시일이 개재되고, 상기 팁 홀더에 공기 유입구가 제공된 에어 실린더를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르는 센터리스 연삭기의 백래시 제거방법은 서보모터 및 감속기 기어모듈의 작동에 의한 드라이브 샤프트의 회전에 따라 하우징 내부에 있는 더블너트와 상기 더블너트에 연결된 팁 홀더가 직선운동을 하고, 상기 팁 홀더 끝단에 장착된 드레싱 팁이 회전하는 연삭휠을 드레싱 절삭을 할 때, 상기 하우징과 상기 더블너트와 결합된 팁 홀더의 사이에 공압이 작용하도록 상기 하우징과 팁 홀더사이에 장착된 에어 실린더의 공기 유입구에 공기를 주입함으로써, 상기 더블너트의 움직임을 구속하여 상기 드라이브 샤프트와 더블너트에서 발생되는 백래시를 방지한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 그라인딩 휠 드레서의 이송장치에 대한 백래시 제거에 있어서, 하우징에 에어 실린더를 적용하여 공압을 제공함으로써 드라이브 샤프트의 회전에 따라 더블너트가 직선 운동할 때 드라이브 샤프트와 더블너트에서 백래시가 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 효과를 가진다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 볼스크류, 리드 스크류를 사용하는 이송장치, 예컨대 정밀가공을 필요로 하는 공작기계 및 산업기계의 이송장치 등에 다양하게 응용할 수 있어 정밀이송과 가공상의 불량률을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.

도 1 내지 도 3은 종래의 센터리스 연삭기용 드레서의 구성을 각각 나타내는 정면, 측면 및 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센터리스 연삭기의 연삭숫돌 드레서용 백래시 제거 장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 5는 도 4의 평면도이고,
도 6은 도 4의 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센터리스 연삭기의 백래시 제거장치의 구성을 나타내고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 센터리스 연삭기의 백래시 제거장치(1)는 드라이브 샤프트(10), 더블너트(20), 에어 실린더(Air Cylinder)(30), 하우징(40), 팁 홀더(50), 드레싱 팁(60), 드레서 이송장치(70)를 포함한다.

드라이브 샤프트(10)에는 더블너트(20) 이외에도, 베어링(12), 감속기 기어박스(14) 및 서보모터(16)가 부착되어 있고, 하우징(40)에는 에어 실린더(30)가 가공되어 있으며 하우징(40)과 팁 홀더(50)의 사이에는 공기 시일(34)이 개재되어 있으며, 팁홀더(50)에는 공기 유입구(32)가 제공될 수 있다. 드레서 이송장치(70)는 드라이브 샤프트와 더블너트 방식으로 동력을 전달하며 드레서를 연삿숫돌의 두께 방향(X방향)의 연삭위치로 이송한다.

연삭숫돌(80)은 드레싱 절삭이 진행되는 동안 드레싱 절삭공정의 RPM으로 회전한다.

드레서 이송장치(70)가 연삿숫돌의 연삭위치로 이송되며 서보모터(16)가 작동하게 되면, 그 모터 출력축에 의해 감속기 기어박스(14)의 기어모듈이 작동하게 되고, 그 결과 드라이브 샤프트(10)의 회전에 따라 하우징(40) 내부에 있는 더블너트(20)와 더블너트(20)에 연결된 팁 홀더(50)가 직선운동을 하여 팁 홀더(50) 끝단에 장착된 드레싱 팁(60)이 회전하는 연삭휠을 드레싱 절삭을 한다.

이와 같이 더블너트(20)가 드라이브 샤프트(10)를 따라 직선운동을 할 때 드라이브 샤프트(10)와 더블너트(20)에서 백래시가 발생하게 된다.

이에 따라 본 발명의 백래시 제거장치(1)는 하우징(40)과 팁 홀더(50)사이에 장착된 에어 실린더(30)의 공기 유입구(32)에 공기를 주입하게 되면, 하우징(40)과 더블너트(20)와 결합된 팁 홀더(50)의 사이에 공압이 작용하게 되며, 그 결과 공압에 의해 더블너트(20)의 움직임을 구속함으로써, 팁 홀더(50)의 강건한 이송을 도모하여 기존의 문제점인 드라이브 샤프트(10)와 더블너트(20)에서의 백래시에 대한 우려를 해소할 수 있다.

또한 이상과 같은 백래시의 제거 방법은 볼스크류, 리드 스크류를 사용하는 이송장치 이외에도, 정밀가공을 필요로 하는 공작기계 및 산업기계의 이송장치 등에 다양하게 응용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 센터리스 연삭기의 백래시 제거 장치 및 방법은 연삭 휠 드레서의 이송장치에 대한 백래시를 제거함으로써 이송 정밀도가 떨어지는 현상을 방지하여 정밀이송과 가공상의 불량률을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 센터리스 연삭기의 백래시 제거장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. 그리고 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

10 : 드라이브 샤프트 12 : 베어링
14 : 감속기 기어박스 16 : 서보모터
20 : 더블너트 30 : 에어 실린더(Air Cylinder)
32 : 공기 유입구 34 : 공기 시일
40 : 하우징 50 : 팁 홀더
60 : 드레싱 팁 70 : 드레서 이송장치
80 : 연삭숫돌

Claims (3)

1. 센터리스 연삭기의 연삭숫돌 드레서에 있어서,
   서보모터와 감속기 기어모듈의 작동에 의해 회전하는 드라이브 샤프트;
   상기 드라이브 샤프트의 회전에 따라 직선운동 하도록 하우징 내부에 제공되는 더블너트;
   상기 더블너트에 연결된 팁 홀더;
   상기 팁 홀더 끝단에 장착된 드레싱 팁; 및
   상기 하우징과 팁 홀더사이에 가공되어 상기 더블너트의 직선이동 시 상기 더블너트의 움직임을 구속하도록 공압을 작용하는 백래시 방지수단을 포함하는
   센터리스 연삭기의 백래시 제거장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 백래시 방지수단은
   상기 하우징과 팁 홀더사이에는 공기 시일이 개재되고, 상기 팁 홀더에 공기 유입구가 제공된 에어 실린더를 포함하는
   센터리스 연삭기의 백래시 제거장치.
   
3. 센터리스 연삭기의 백래시 제거방법으로서,
   서보모터 및 감속기 기어모듈의 작동에 의한 드라이브 샤프트의 회전에 따라 하우징 내부에 있는 더블너트와 상기 더블너트에 연결된 팁 홀더가 직선운동을 하고, 상기 팁 홀더 끝단에 장착된 드레싱 팁이 회전하는 연삭휠을 드레싱 절삭을 할 때, 상기 하우징과 상기 더블너트와 결합된 팁 홀더의 사이에 공압이 작용하도록 상기 하우징과 팁 홀더사이에 장착된 에어 실린더의 공기 유입구에 공기를 주입함으로써, 상기 더블너트의 움직임을 구속하여 상기 드라이브 샤프트와 더블너트에서 발생되는 백래시를 방지하는
   센터리스 연삭기의 백래시 제거방법.

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