KR20150140280A - 피가공물의 표면 처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피가공물의 표면 처리를 위한 방법에 관한 것이며, 피가공물은 연삭 또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료에 상대적으로 이동된다. 본원의 방법에서, 피가공물은 벌크 입상 재료와 관련하여 하나 이상의 축을 중심으로 회전하며, 피가공물은 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료와 관련하여 다양한 회전속도로 가속된다. 피가공물 표면 상에서 직접적으로 입상 입자와 관련하여 피가공물의 끊임없이 높은 상대 회전속도를 보장하기 위해, 본 발명에 따라서, 피가공물, 또는 연삭 또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료를 수용하는 용기는 제1 회전속도와 제2 회전속도 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들로 이리저리 가속되고, 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전된다. 또한, 본 발명은, 드래그 또는 담금 다듬질 기계처럼 상기 방법의 실행을 위해 적합한 장치에도 관한 것이며, 상기 장치는, 작동 동안, 전술한 유형의 회전속도 프로파일들로, 피가공물이 그 상에 고정될 수 있는 자신의 피가공물 홀더, 또는 벌크 입상 재료의 수용을 위한 자신의 용기의 회전 구동부에 작용하도록 구성되는 제어 장치를 포함한다.

Description

피가공물의 표면 처리 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR THE SURFACE TREATMENT OF WORKPIECES}
본 발명은 피가공물의 표면 처리를 위한 방법에 관한 것이며, 피가공물은 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료(bulk material)에 상대적으로 이동되고, 피가공물은 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료와 관련하여 하나 이상의 축을 중심으로 회전되고, 피가공물은 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료와 관련하여 다양한 회전속도들로 가속된다. 또한, 본 발명은, 처리할 피가공물의 분리 가능한 고정을 위한 하나 이상의 피가공물 홀더와, 경우에 따른 연삭 및/또는 연마 입상 재료의 수용을 위한 용기를 포함하여, 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료에 상대적으로 피가공물을 이동시키는 것을 통해, 피가공물의 표면 처리를 위한, 특히 상기 방법의 실행을 위해 적합한 장치에도 관한 것이며, 피가공물 홀더 및/또는 용기에는 하나 이상의 회전 구동부(rotary drive)가 할당되고, 상기 장치는 프로그램 기술로 구성된 제어 장치를 포함하며, 이 제어 장치는 적어도 피가공물 홀더의 회전 구동부 및/또는 용기의 회전 구동부를 제어할 수 있다.
입상 연삭 및/또는 연마 매체(granular grinding and/or polishing medium)를 이용한 피가공물의 표면 처리를 위한 상기 유형의 장치들은 예컨대 이른바 드래그 및 담금 다듬질 기계들(drag and immersion finishing machine)의 형태로 공지되었다. 상기 장치들의 작동 원리는, 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어져 용기 내에 위치하는 벌크 재료 내에 처리할 피가공물을 잠기게 하고 입상 재료에 상대적으로 특히 회전 이동뿐만 아니라 경우에 따라서는 병진 이동 방식으로도 피가공물을 이동시킴으로써 피가공물의 표면이 각각의 입상 유형에 따라서 연삭되고, 그리고/또는 연마되도록 한다는 점에 근거한다. 드래그 및 담금 다듬질 기계들은 슬라이드 연삭기(slide grinding machine)의 특별한 형태를 나타내며, 처리할 피가공물들은 예컨대 개별적으로, 회전 구동부에 의해 자신의 축을 중심으로 회전 가능한 하나 또는 복수의 피가공물 홀더 상에 고정될 수 있다. 연삭 및/또는 연마 입상 재료에 상대적으로 피가공물들을 병진 이동 방식으로 이동시키기 위해, 공지된 드래그 다듬질 기계들(drag finishing machine)은 보통 실질적으로 예컨대 모터로 적합한 기어 장치를 통해 회전 구동되는 디스크(disk)의 형태로 일반적으로 회전하는 회전 부재를 포함하며, 이 회전 부재 상에는 피가공물 홀더들이 직접적으로, 또는 예컨대 승강 장치들(lifting device)을 통해 간접적으로 고정된다. 이는 특히 드래그 다듬질 기계의 회전 부재의 회전축과 관련하여 편심되어 수행된다. 따라서, 드래그 다듬질 기계의 상기 부재(이른바 디스크)가 회전되면, 그 부재 상에 고정된 피가공물 홀더들은 하나의 궤적을 나타낸다. 이 경우, 피가공물 홀더들에 의해 지지되는 피가공물들은 가공 용기(working container) 내로 담겨 지는데, 이런 가공 용기는 입자형 연삭 또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료로 채워져 있으면서, 보통 물, 텐사이드 등과 같은 액상 처리 매체들로 보충된다. 입상 재료와 관련하여 피가공물들의 상대 이동에 근거하여, 피가공물들의 표면 처리는 슬라이드 연삭 처리의 형태로 수행된다. 이런 유형의 드래그 다듬질 기계들은 예컨대 DE 102, 04 267 C1, DE 200 05 361 U1 또는 DE 10 2010 052 222 A1로부터 공지되었다.
DE 10 2011 103 606 A1 및 DE 10 2009 021 824 A1로부터는, 벌크 입상 재료를 수용하는 고정식 용기 내로 잠기는 회전 구동형 피가공물 홀더를 포함하여, 특히 터빈의 형태인 대형 피가공물들을 표면 처리하기 위한 추가 장치들이 인용된다. 피가공물 홀더에 할당된 가동 유닛은 피가공물의 축을 중심으로 하는 피가공물의 회전 이동 또는 그 대체 이동을 보장하거나, 또는 가변 회전속도 및 잠김 깊이(immersion depth)로 연삭 입상 재료 내에서 (회전 및 진동 방식으로) 피가공물의 상이한 운동도 보장한다.
피가공물 홀더들에 고정된 피가공물들 자체의 병진 이동에 대한 대안 또는 추가로, 처리 매체를 수용하는 용기도 (예컨대 자체적으로 적어도 자신 고유의 축을 중심으로 회전되는) 피가공물들에 상대적으로, 예컨대 자신 고유의 축을 중심으로, 그리고/또는 예컨대 원형 경로의 형태인 궤적을 따라서 이동되는 것처럼 이동될 수 있다. 용기만이 이동되고 피가공물들 자체는 병진 이동을 실행하지 않는 점에 한해, 이를 대개 결과적으로 드래그 다듬질의 특별한 형태를 나타내는 "담금 연삭(immersion grinding)" 또는 "담금 연마(immersion polishing)"로서도 지칭한다.
전술한 유형의 담금 및/또는 드래그 다듬질 기계처럼 피가공물들의 표면 처리를 위해 통상적으로 이용되는 오늘날의 장치들은 자동화된 작동의 실현을 위해 일반적으로 프로그램 기술로 구성된 제어 장치를 포함하며, 이런 제어 장치는 입력 장치에 입력될 수 있는 다양한 회전속도들, 이동 속도들 및 처리 시간들에 따라서, 적어도 피가공물 홀더들의 회전 구동부뿐만 아니라 경우에 따라서는 피가공물 홀더들의 병진 구동부 및/또는 용기의 (회전) 구동부를 제어할 수 있다.
DE 10 2011 015 750 A1은, 매우 조밀한 공차를 충족해야만 하는, 특히 광학 렌즈의 형태로 특히 매우 민감한 피가공물의 정밀 처리를 위해 제공되는, 피가공물의 표면 처리를 위한 추가 방법 및 그 장치를 기술하고 있다. 이 경우에, 피가공물 홀더들은, 처리 동안 피가공물 홀더에 고정된 피가공물을 복수의 다양한 축을 중심으로 회동시키고 이와 동시에 피가공물의 이산 표면 영역들과 관련하여 용기 내에서 이동되는 연삭 및/또는 연마 입상 재료의 충돌 각(impact angle)을 변경하고 그에 따라 피가공물의 각각의 표면 영역에 대한 의도하는 연삭 및/또는 연마 효과를 보장할 수 있도록 하기 위해, 산업 로봇처럼 프로그램되어 제어될 수 있는 조작기(manipulator)에 의해 지지된다. 조작기는, 피가공물 홀더의 축을 중심으로 일정하거나 설정될 수 있는 다양한 회전속도 및/또는 회전 방향으로, 각각 원하는 대로 연속해서, 피가공물 홀더에 고정된 피가공물들을 회전시키고, 그리고/또는 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료 내에서 병진 이동 방식으로 이동시킬 수 있거나, 또는 상기 벌크 재료 내로만 피가공물을 잠기게 할 수 있다. 용기는, 각각 목표하는 회전속도로 용기를 회전시키고 피가공물에 상대적으로 입상 재료의 면 속도(face velocity)를 변경하기 위해, 제어되는 회전 구동부를 자체에 포함할 수 있다.
그 외에, 일반적인 연삭 또는 연마 방법에서 이용되는 연삭 및/또는 연마 입상 재료는 원칙상 각각 처리할 피가공물에 따라서 매우 상이한 성질을 나타내며, 그리고 예를 들면 (예컨대 호두껍질, 야자열매 껍질, 목재, 버찌의 씨 등과 같은 유기 물질로 이루어진) 천연원(natural source), (예컨대 규산염, 산화물 등으로 이루어진) 광물원(mineral source), 및/또는 (예컨대 플라스틱으로 이루어진) 합성원(synthetic source)일 수 있다. 그 밖에도, (이미 지시한 것처럼) 건조한 상태로, 또는 (예컨대 텐사이드와 같은 첨가제와 혼합될 수 있는 예컨대 물과 같은 액상 처리 매체가 보충되는) 습식 처리의 형태로 슬라이드 연삭 처리를 실행할 수도 있다.
그러나 확인된 점에 따르면, 경우에 따라 시계 바늘과 같은 방향뿐만 아니라 그 반대 방향으로, 다시 말하면 서로 상이한 회전 방향으로 수행될 수 있는, 피가공물 홀더의 축을 중심으로 하는 피가공물들의 회전 이동이 연삭 및/또는 연마 입상 재료를 통과하는 피가공물들의 병진 이동에 의해 중첩될 때에도 적어도 일부 영역에서 만족스럽지 못한 피가공물들의 표면 처리가 발생했으며, 이런 점은 특히 그루브들(groove), 언더컷부들(undercut)을 갖는 기하구조처럼 상대적으로 복잡한 기하구조를 갖거나, 또는 심지어 다소 큰 공동부들(cavity), 함몰부들(depression) 등을 갖는 피가공물들에 통용된다. 이에 대한 원인은, 주로, 입상 입자들이 벌크 입상 재료에 상대적으로 회전되는 피가공물의 바로 근처에서 피가공물에 의해 종동(slaving)됨으로써 피가공물 표면 상에서 피가공물과 관련하여 입상 입자들의 상대 이동이 피가공물 자체의 회전속도보다(또는 용기와 함께 회전하는 벌크 입상 재료의 회전속도보다) 분명히 더 느리다는 점에 있다. 이는, 언급한 것처럼, 특별한 정도로, 피가공물이 그루브들, 언더컷부들 등과 같은 표면 구조들을 구비하고 있을 때, 또는 피가공물이 처리 동안 입상 입자들이 유입되어 회전하는 피가공물과 종동되게 하는 하나 또는 복수의 상대적으로 더 큰 공동부 또는 함몰부를 포함할 때 통용된다.
종래 기술에서는, 대개, 최대한 높은 회전속도로 피가공물을 회전시키는 것을 통해 상기 문제에 대처하고자 했지만, 그러나 이는 높은 구동 기술 측면의 비용을 요구하고 최대 회전속도도 제한된다. 그 밖에도, 확인된 점에 따르면, 단순한 회전 방향 전환은, 피가공물이 높은 회전속도로 시계 바늘과 같은 방향뿐만 아니라 그 반대 방향으로도 회전된다고 하더라도, 상기 문제를 완전하게 해결할 수 없었다. 따라서, 예컨대 병 또는 또 다른 통의 형태, 또는 형상 공간을 포함한 몰드들의 형태인 피가공물들의 경우에서처럼, 피가공물의 상대적으로 큰 공동부들 또는 함몰부들에 관해서는, 회전속도가 매우 높더라도 (너무) 오랜 처리 시간 후에만 피가공물의 상기 공동부들 또는 함몰부들을 에워싸는 내부 벽부들의 만족할만한 표면 처리를 달성할 수 있다.
DE 20 2009 008 070 U1은 드래그 다듬질 기계를 위해 제공되는 피가공물 홀더를 기술하고 있으며, 이 피가공물 홀더의 회전될 수 있는 피가공물 캐리어들에는 처리할 피가공물들이 고정될 수 있고, 피가공물 캐리어들은 피가공물 홀더 자체의 클램핑 장치와 관련하여 5°와 35° 사이의 경사각으로 배치되며, 이 경사각은 특히 언급한 각도 범위와 0의 각도(수직 배치) 사이에서 조정될 수 있다. 이런 방식으로, 피가공물의 그루브들 또는 언더컷부들 내로 입상 입자들을 유입시키는 효과는 현저하게 감소되는데, 그 이유는 입자들이 경사진 회전축의 결과로서 그 자체의 작동 동안 피가공물의 상기 유형의 표면 구조들로부터 다시 배출되기 때문이다. 그러나 여기서도 속도 기울기(speed gradient)의 형성에 대한 전술한 문제가 존재하며, 입상 입자들이 피가공물에 더욱더 가깝게 위치할수록, 회전되는 피가공물과 관련하여 입상 재료의 상대 속도는 감소한다.
그러므로 본 발명의 과제는, 회전되는 피가공물과 피가공물 근처의 입상 입자들이 종동되는 문제와 그로 인한 표면 처리의 효율성 손실에 효과적으로 대응할 수 있고 특히 상대적으로 큰 공동부들 또는 함몰부들을 포함하는 피가공물들의 만족스러운 표면 처리도 경제적으로 용인할 수 있는 처리 시간에 가능하게 하는 정도로, 최초에 언급한 유형의 피가공물들의 표면 처리를 위한 방법 및 그 장치를 간단하고 경제적인 방식으로 개량하는 것에 있다.
방법 기술의 관점에서, 상기 과제는, 최초에 언급한 유형의 방법의 경우, 피가공물, 및/또는 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료를 수용하는 용기가, 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기(시간 주기: periodic cycle)들로 이리저리 가속되고(accelerated backwards and forwards) 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전되는 것을 통해 해결된다.
또한, 장치 기술의 관점에서, 최초에 언급한 유형의 피가공물의 표면 처리를 위한 장치의 경우 상기 과제의 해결을 위한 본 발명에 따라서, 제어 장치는, 작동 동안, 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들로 피가공물 홀더의 회전 구동부 및/또는 용기의 회전 구동부를 이리저리 가속하도록 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 피가공물 홀더의 회전 구동부 및/또는 용기의 회전 구동부를 지속적으로 가속하도록 구성된다.
본 발명에 따른 구현예는, 매우 간단하면서도 경제적인 방식으로, 회전되는 피가공물이 다양한 회전속도들 사이에서 매우 짧은 정기적인 주기들로 이리저리, 그리고/또는 벌크 입상 재료와 관련하여 연속 가변 회전속도들로 가속됨으로써, 회전되는 피가공물의 바로 근처에서 입상 입자들의 속도 기울기의 형성을 방지한다. 따라서, 피가공물, 또는 용기 내에 수용된 벌크 입상 재료는, 하나 또는 복수의 제1 회전속도와 하나 또는 복수의 제2 회전속도 사이에서 특히 지속적으로 이리저리 가속되며, 짧은 정기적인 시간 간격들 또는 주기들 이내에서 적합하게는, 반복해서 다시 감속하고, 즉, 음성(negative)으로 가속하고, 그에 이어서 다시 양성(positive)으로 가속하기 위해, 각각 하나의 최대 회전속도가 달성된다. 이런 방식으로, 피가공물 표면 상에서 직접적으로 피가공물과 연삭 및/또는 연마 입상 재료 사이에서 끊임없이 시간에 따라 변동되는 특히 높은 상대 속도가 보장되며, 그럼으로써 분명하게 증대된 처리 효율성과 이에 수반되는 상대적으로 더 짧은 처리 시간이 달성될 수 있다. 또한, 이는, 특히, 여전히 그러나 당연히 표면 처리를 위해 반드시 필요한 명목상 상대 이동이 발생하는 것 없이, 벌크 재료의 입상 입자들이 종래 기술에 따라서 피가공물의 회전속도가 다소 일정한 경우에 상대적으로 짧은 시간 후에 단지 회전하는 피가공물과 함께 그 내에서 종동되는, 상대적으로 큰 공동부들 또는 함몰부들을 갖는 피가공물들에도 통용된다. 본 발명에 따른 구현예로 공지된 드래그 및 담금 다듬질 기계들의 경우에 따른 개장(改裝)은, 실제로, 제어 장치가 작동 동안 다양한 회전속도들 사이에서 매우 짧은 정기적인 주기들로, 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 피가공물 홀더(들)의 회전 구동부 또는 용기의 회전 구동부도 가속하도록 하기 위해, 제어 장치에 대한 프로그램 기술 측면의 조작만을 필요로 한다.
그 외에, 본 발명의 의미에서의 "가속"은, 회전하는 피가공물 또는 이 피가공물을 지지하는 피가공물 홀더 및/또는 회전하는 용기의 양성 가속뿐만 아니라 음성 가속 또는 감속을 포함하는 개념으로 간주한다. 이와 관련하여, "주기들"은, 표면 처리 동안, 피가공물, 또는 용기 내에 수용된 벌크 입상 재료가 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 한번은 이쪽으로, 그리고 한번은 저쪽으로 이동되는, 연속되는 (동일하거나, 또는 경우에 따라 서로 상이한) 기간들로 간주한다.
바람직한 구현예에서, 피가공물 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함한 용기는, 적어도 일시적으로, 또는 때때로, 실질적으로 0인 하나 이상의 제1 회전속도와 0이 아닌 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 이리저리 가속될 수 있다. 그러므로 바람직하게는 제1 회전속도가 대략 0인, 앞서 기술한 회전속도 프로파일이 설정되며, 본 발명에 따른 효과의 달성을 위해 일반적으로 피가공물 또는 용기 내에 수용된 벌크 입상 재료를 절대적인 정지 상태(absolute standstill)까지 (음성으로) 가속하지 않는 것만으로도 충분할 뿐더러, 피가공물 또는 용기는 또한 예컨대 지속적으로, 예컨대 최대 약 50U/min, 바람직하게는 최대 약 10U/min의 매우 낮은 (제1) 회전속도로 (음성으로) 가속되고, 그런 다음 다시 목표하는, 예컨대 최대 (제2) 회전속도로 (양성으로) 가속될 수 있다.
계속하여, 하기에서 훨씬 더 상세하게 설명되는 것처럼, 두 사례에서, 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 용기는 시간에 걸쳐서 바람직하게는 실질적으로 사인파형으로 (2개 이상의 회전속도 사이에서 이리저리 주기적으로, 뿐만 아니라 끊임없이 시간에 따라 변동되는 회전속도로 지속적인 가속 하에 있도록) 연장될 수 있으며, 상기 사인 곡선의 진폭(회전속도)은 (예컨대 약 0의 회전속도와 동일한 최대 회전속도 사이에서) 대략 일정하거나, 또는 예컨대 최초의 거친 처리(coarse treatment)를 위해 매우 높은(또는 오히려 낮은) 회전속도들이 요구되고 차후의 정밀 처리를 위해서는 그에 비해 더 낮은(또는 더 높은) 회전속도들이 요구된다면 서로 상이할 수 있다(이런 경우에, 상기 사인 곡선의 진폭은 예컨대 처리 시간이 증가함에 따라 감소하거나 증가한다).
그 밖에도, 바람직한 구현예에서, 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함한 용기는, 적어도 일시적으로, 또는 때때로, 0이 아닌 하나 이상의 제1 회전속도와 이 제1 회전속도와 반대되는 회전 방향을 갖는 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 이리저리 가속될 수 있다. 처리 동안, 지속적으로 정기적인 주기들로 진행되는 회전 방향의 상기 전환은 특히 효율적인 정도로, 특히 그루브들, 함몰부들 또는 유사한 표면 구조들을 포함하는 피가공물들의 경우에도, 입상 입자들에 상대적으로 회전되는 피가공물의 근처에서 입상 입자들의 속도 기울기의 형성을 방지한다. 이에 상응하는 사항은, 피가공물이 전술한 방식으로 가속될 때, 피가공물의 상대적으로 큰 공동부 또는 그런 함몰부 내에 채워진 벌크 입상 재료에 대해서도 통용된다. 이 경우, 시계 바늘과 같은 방향 또는 그 반대 방향으로 회전속도들의 절댓값들은 다시금 각각 일정할 수 있거나, 또는 처리 시간을 넘어서 변동될 수 있을 뿐만 아니라 동일할 수 있거나, 또는 서로 상이할 수 있다.
최대 회전속도(들)는 원칙상 통상적으로 설정되고 각각의 피가공물에 대해 적합한 회전속도들에 상응할 수 있으며, 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 용기는 특히 적어도 약 200U/min, 특히 적어도 약 500U/min, 바람직하게는 적어도 약 1000U/min의 하나 이상의 (제1 및/또는 제2) 회전속도로 가속될 수 있다. 특히 바람직한 최대 회전속도들은 적어도 약 1500U/min이거나, 또는 특히 적어도 약 2000U/min이다. 이에 상응하는 값들은, 그 사이에서 피가공물 및/또는 용기가 이리저리 가속되는 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이의 속도 차이의 절대값에도 통용된다.
하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 피가공물 및/또는 용기가 이리저리 회전 이동하는 시점에 즈음하여, 정기적인 주기들은 효과적이면서도 시간 효율적인 표면 처리의 관점에서 최대한 짧게 선택되어야 하며, 바람직하게는 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 용기는, 적어도 일시적으로, 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 최대 약 4s, 특히 최대 약 3s, 바람직하게는 최대 약 2s, 예컨대 최대 약 1s, 또는 심지어 최대 약 0.5s의 정기적인 주기들로 이리저리 가속될 수 있다.
이미 예시한 것처럼, 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 구현예에 따라서, 피가공물, 및/또는 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료를 수용하는 용기는, 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들로 이리저리 가속될 뿐만 아니라, 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전된다. 이와 관련하여, 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 용기는, 바람직하게는 적어도 일시적으로, 또는 때때로, 시간에 걸친 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선으로 이리저리 가속되며, 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선의 기간 또는 주기는 특히 최대 약 5s일 수 있다(그러나 연속적인 회전속도 변동이 보장되는 점에 한해, 상대적으로 더 오래 지속될 수도 있다).
이런 경우에, 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 용기는, 적어도 일시적으로, 대략 일정한 진폭을 갖거나(다시 말하면 회전속도들의 최소값과 최대값 사이의 대략 일정한 이격 간격을 갖거나), 또는 시간에 걸쳐 가변하는 진폭을 갖는(다시 말하면 회전속도들의 최솟값과 최댓값 사이의 상이한 이격 간격들을 갖는) 시간에 걸친 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선으로 이리저리 가속될 수 있다.
마지막 방법 변형예를 들면, 예컨대 점차로 정밀 연삭으로 전환되는 최초에 언급한 최초의 거친 연삭 시점에 즈음한 경우처럼, 피가공물 및/또는 용기가 시간에 걸쳐 변동되는 진폭을 갖는 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선으로 이리저리 가속되는 점에 한해서, 바람직하게는 시간에 걸친 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선의 진폭은 적어도 일시적으로, 특히 실질적으로 연속적으로 감소하거나 상승할 수 있으며, 그럼으로써 회전속도들의 최솟값 또는 최댓값은 수렴하거나 발산하게 된다.
그 밖에도, 한 바람직한 실시예에 따르면, 피가공물의 하나 이상의 공동부 또는 하나 이상의 함몰부는 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료로 채워질 수 있으며, 그리고 피가공물은, 적어도 하나의 축을 중심으로, 특히 실질적으로 공동부 또는 함몰부의 중심축을 중심으로, 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들로 이리저리 가속될 수 있으며 그리고/또는 적어도 공동부 또는 함몰부를 에워싸는 피가공물의 벽부를 연삭하고, 그리고/또는 연마하기 위해, 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전될 수 있다. 이 경우, 자명한 사실로서, 바람직하게는 앞서 언급한 유형의 속도 프로파일들이 설정된다. 이런 방식으로, 예컨대 몰드, 병 또는 임의의 또 다른 통 등의 형태인 피가공물처럼 상기 공동부들 및/또는 함몰부들을 에워싸는 피가공물의 내부 벽부들은 매우 효과적이면서 시간 효율적인 방식으로 연삭되고, 그리고/또는 연마되며, 수회 다양한 회전속도들로 가속된 피가공물의 함몰부/공동부 내에 채워진 벌크 입상 재료는 질량 관성으로 인해 끊임없이 상이하게 회전되는 피가공물에 의해 (말 그대로) 종동되지 않는다. 상기 유형의 피가공물의 경우 함몰부 또는 공동부만이 표면 처리되어야 하는 점에 한해, 자명한 사실로서, 이를 위해 적합한 장치는 (추가의) 연삭 및/또는 연마 입상 재료의 수용을 위한 용기를 반드시 포함하지 않아도 된다. 그 밖에도, 상기 경우에 적합하게는, 중공 피가공물은, 표면 처리 동안 벌크 입상 재료의 중력이 이용될 수 있도록 하기 위해, 자신의 공동부 또는 자신의 함몰부의 중심축을 중심으로, 특히, 실질적으로 수평으로 배치될 수 있다.
상기 유형의 공동부들 및/또는 함몰부들을 포함하는 피가공물들은 (또한) 자신들의 외면에서도 표면 처리되어야 하는 점에 한해, 그리고/또는 상대적으로 작은 그루브들/언더컷부들만을 포함하는 피가공물들, 또는 상기 유형의 표면 윤곽들을 포함하지 않은 피가공물들도 비교적 짧은 시간에 효과적으로 표면 처리되어야 하는 점에 한해, 그에 대한 대안 또는 추가로 바람직한 구현예의 경우 자명한 사실로서 피가공물은, 그 자체로서 공지된 방식으로, 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어져 용기 내에 제공된 벌크 재료 내로 잠길 수 있으며, 그리고 특히 피가공물은 하나 이상의 제1 회전속도와 하나 이상의 제2 회전속도 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들로 이리저리 가속될 수 있고 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전될 수 있다.
상기 유형의 회전 프로파일로 수행되는 용기의 회전 이동에 비해, 본 대체 실시예(피가공물 자체의 능동적인 회전)는, 벌크 입상 입자의 통상의 질량 관성, 및 그로 인해 가속 회전되는 용기와 함께 지연되는 종동으로 인해, 일반적으로 선호되기는 하지만, 그러나 특히 피가공물들이 상대적으로 무겁고 그로 인해 상기 피가공물들의 감속/가속 동안 발생하는 토크가 높은 경우, 자명한 사실로서, 피가공물 자체의 상기 회전 이동 대신, 상기 유형의 회전속도 프로파일로 벌크 입상 재료를 포함한 용기의 능동적인 회전(active rotation)을 제공하는 점이 적합할 수도 있다.
그 외에, 자명한 사실로서, 두 대체 실시예의 조합도 생각해볼 수 있으며, 이때 피가공물과 용기는 적합하게는 적어도 대부분 상호 간에 반대로 회전되어야 한다. 또한, 계속하여 하기에서 훨씬 더 상세하게 설명되는 것처럼, 예컨대 한편으로 피가공물을 본 발명에 따른 방식으로 다양한 회전속도들로 가속하고 용기는 멈추게 하거나, 또는 경우에 따라서 용기에 의해 종동되는 입상 입자들을 피가공물의 표면에 추가로 유동하게 하기 위해 다소 균일하게 이동시키거나, 또는 다른 한편으로 용기만을 본 발명에 따른 방식으로 다양한 회전속도들로 가속하고 피가공물은 용기 내에 위치하는 벌크 입상 재료 내에 잠기게 할 뿐만 아니라 경우에 따라 그 자체에서 추가로 다소 균일하게, 예컨대 병진 이동 방식으로 이동시키는 점도 생각해볼 수 있다.
따라서, 특히 피가공물이 본 발명에 따른 회전속도 프로파일로 가속된다면, 바람직하게는 용기는, 적어도 일시적으로, 또는 때때로, 고정 파지될 수 있고(정지한 용기), 그리고/또는 병진 이동 방식으로 이리저리 이동될 수 있고, 궤적을 따라서, 특히 원형 경로를 따라서 병진 이동 방식으로 이동될 수 있고, 그리고/또는 자신의 중심축을 중심으로 회전 이동 방식으로 (균일하게, 또는 서로 상이한 회전속도 및/또는 그 방향으로) 회전될 수 있다.
마지막으로 언급하자면, 용기는 적합하게는 (실질적으로 일정하든, 또는 시간에 따라 변동되는 회전속도이든, 그 여부와 무관하게) 불균형을 방지하기 위해 자신의 중심축을 중심으로 회전된다. 이에 상응하는 사항은 원칙상 우선적으로 회전되는 피가공물에도 통용된다.
따라서, 피가공물의 표면 처리를 위한 본 발명에 따른 장치의 제어 장치는 적합하게는 작동 동안 피가공물 홀더 및/또는 용기의 회전 구동부의 하나 이상, 특히 복수, 또는 바람직하게는 모든 앞서 설명한 회전속도 프로파일을 설정하도록 구성된다.
이미 제기한 것처럼, 당연히, 본 발명은, 피가공물이 추가로(다시 말하면 피가공물 자체 또는 특히 용기의 본 발명에 따른 회전 가속에 추가로) 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료에 상대적으로 병진 이동 방식으로, 특히 궤적을 따라서 이동되는 가능성도 제공한다. 이는, 예컨대 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료를 포함하는 용기가 피가공물에 상대적으로 이동하고, 특히 회전함으로써, 특히 자체적으로 회전되는 피가공물이 용기의 회전축에 대해 편심되어 벌크 입상 재료 내에 잠겨 있거나, 또는 자체로도 병진 이동된다면, 연삭 및/또는 연마 입상 재료와 피가공물 사이의 상대 이동의 방향으로 피가공물의 면을 따라서 연삭 및/또는 연마 입상 재료가 지속적으로 유동하게 되는 것을 통해 수행될 수 있다. 장치 기술의 관점에서 이와 관련하여 적합하게는, 제어 장치는 추가로 실질적으로 시간에 따라 일정한, 그러나 바람직하게는 가변하는, 또는 시간에 따라 변동될 수 있는 회전속도로 용기의 회전 구동부를 제어하도록 구성될 수 있다.
그에 대한 대안 또는 추가로, 예컨대 제어 장치와 작동 연결되어 예컨대 병진 이동 방식으로 이리저리 왕복하는, 용기의 추가의 이동 또는 진동 구동부도 제공될 수 있다.
그 외에, 그에 대한 대안 또는 추가로, 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료 내에서 이 벌크 재료에 상대적으로 피가공물의 병진 이동은, 피가공물이 병진 이동 방식으로 특히 원형 경로의 형태인 궤적, 또는 임의의 또 다른 궤적을 따라서 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료 내에서 이 벌크 재료에 상대적으로 이동되는 것을 통해 수행될 수 있다. 이 경우, 피가공물은, 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료에 상대적으로 병진 이동 방식으로 실질적으로 일정한 속도로, 또는 당연히 가변하는 속도로도 이동될 수 있다. 장치 기술의 관점에서 이와 관련하여 적합하게는, 피가공물 홀더 및/또는 용기에 병진 이동 구동부(translational moving drive)가 추가로 할당될 수 있으며, 그리고 제어 장치는 원형 경로와 같은 궤적, 또는 임의의 또 다른 궤적을 따라서 피가공물 홀더의 병진 이동 구동부를 추가로 제어할 수 있다. 피가공물 홀더의 상기 유형의 병진 이동 구동부들은 특히 최초에 인용한 종래 기술로부터 공지되었고 예컨대 드래그 다듬질 기계의 회전 부재, 즉 이른바 디스크를 포함할 수 있으며, 이런 디스크 상에는 하나 또는 복수의 피가공물 홀더가 편심 배치된다. 또는 상기 병진 이동 구동부들은 예컨대 로봇 등처럼 피가공물 홀더(들)를 지지하는 조작기들도 포함할 수 있다.
그 외에, 이미 언급한 것처럼, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예에 따라서, 적어도 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 용기의 회전 이동들, 그리고 경우에 따른 피가공물 및/또는 용기의 추가의 (병진 및/또는 회전) 이동(들)은 제어되는 방식으로, 특히 프로그램된 방식으로 실행된다.
마지막으로, 짧은 주기들 이내에 본 발명에 따른 높은 가속을 위해, 특히 본 발명에 따른 장치의 피가공물 및/또는 용기의 회전 구동부를 위해 바람직하게는 서보 모터들을 제공하는 것이 적합한 것으로 판명되었다. 피가공물 또는 용기의 각각의 중량 및 그로 인한 관성 모멘트에 따라서, 각각의 회전 구동부에는 감속 또는 가속 기어 장치가 추가로 할당될 수 있다.
본 발명의 추가 특징들 및 장점들은 도면들과 관련한 실시예들의 하기 기술내용에서 제시된다.
도 1은 드래그 또는 담금 다듬질 기계의 형태로서, 본 발명에 따른, 피가공물들의 표면 처리를 위한 장치의 한 실시예를 도시한 개략적 사시도이다.
도 2는 피가공물들의 표면 처리를 위한, 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예를 도시한 개략적 분해 사시도이다.
도 3은 도 1 및/또는 도 2에 따른 장치의 작동 동안, 자체에 고정된 피가공물을 포함한 피가공물 홀더의 제어 기술로 설정될 수 있는 바람직한 회전속도 프로파일의 한 실시예를 시간에 걸쳐 나타낸 그래프이다.
도 4는 추가의 바람직한 회전속도 프로파일의 한 실시예를 나타낸, 도 3에 상응하는 그래프이다.
드래그 또는 담금 다듬질 기계의 형태인 피가공물들의 표면 처리를 위한 장치의 도 1에 표현된 실시예는 프레임(1)을 포함하며, 이 프레임의 상단부에는 수직 축(2)을 중심으로 화살표(P1)의 방향으로 왕복 회전 가능한 부재(3)가 디스크의 유형에 따른 회전형 지지 플레이트의 형태로 장착된다. 이를 위해, 회전형 부재(3)는 마찬가지로 프레임(1) 상에 고정되어 제어될 수 있는 모터 구동부(4)를 구비하고 있다. 회전형 부재(3)의 하면 상에는, 그 회전축(2)에 대해 편심되어, 그리고 상기 회전축의 원주방향으로 상호 간에 동일한 이격 간격으로 연이어서, 그리고 회전형 부재(3)의 회전축(2)으로부터 반경 방향으로 동일한 이격 간격으로 배치되는 승강 장치들(5)이 고정되며, 본 실시예의 경우에는 상기 승강 장치들(5)은 3개로 제공되지만, 그러나 자명한 사실로서 2개만의 개수, 또는 3개를 초과하는 개수의 승강 장치(5)도 제공될 수 있다. 승강 장치들(5)은 각각 하나의 피가공물 홀더(6)를 지지하며, 이 피가공물 홀더는 예컨대 처리할 피가공물들의 표면 처리 시점에 즈음하여 상기 피가공물들(미도시)을 분리 가능하게 고정하기 위해 각각 하나, 또는 복수의 클램핑 장치(7)를 구비할 수 있다. 이런 방식으로, 회전형 부재(3)의 구동부(4)는, 회전형 부재(3) 상에 편심 배치되어 부재(3)가 회전하는 경우 원형 경로를 따라서 이동되는 피가공물 홀더들(6)의 병진 이동 구동부로서 이용될 수 있다.
각각의 승강 장치(5)는 본 실시예의 경우 예컨대 수직 가이드(8)를 따라서 왕복 변위될 수 있는 지지 유닛(9)을 포함하며, 이 지지 유닛은 예컨대 체인 또는 벨트 구동부에 의해 상향 및 하향 이송될 수 있다. 또한, 승강 장치들(5)은 본 실시예의 경우 개별적으로, 그리고 다른 승강 장치들(5)로부터 독립적으로, 마찬가지로 회전형 부재(3)의 하면 상에 고정된 (도면에서는 확인할 수 없는) 모터에 의해 상호 간에 독립적으로 상향 및 하향 이송될 수 있다. 수직으로 변위될 수 있는 지지 유닛(9) 상에는 피가공물 홀더들(6) 각각이 고정되며, 피가공물 홀더들(6)은, 예컨대 클램핑 장치(7)에 의해 피가공물 홀더(6) 상에 고정된 피가공물을 이 피가공물의 표면 처리 시점에 즈음하여 회전시키기 위해(화살표 P4), 각각 하나의 제어 가능한 회전 구동부(10)에 의해 회전될 수 있다.
피가공물 홀더들(6)을 장착한 승강 장치들(5)의 하부에는 연삭 및/또는 연마 입상 재료(미도시)의 수용을 위한 용기(11)가 배치되고, 이 용기는 회전 이동 구동부에 의해 수직 축을 중심으로 회전될 수 있으며, 용기(11)의 회전축은 여기서 예컨대 회전형 부재(3)의 회전축(2)과 일직선으로 정렬되며, 그럼으로써 그로 인해 피가공물 홀더들(6) 상에 고정된 피가공물들과 용기(11) 내에 위치하는 벌크 입상 재료 사이에서 야기되는 상대 이동은 동일하다. 각각의 승강 장치(5)는, 용기(11)의 상부에 위치하여 각각의 피가공물 홀더(6)의 클램핑 장치(7)로부터 처리된 피가공물들이 제거될 수 있고 이 클램핑 장치에는 미가공 피가공물들이 장착될 수 있는 상부 위치와, 피가공물 홀더들(6)의 클램핑 장치(7) 상에 고정된 피가공물들(17)이 처리될 수 있도록 하기 위해 용기(11) 내로 잠기게 되는 하부 위치 사이에서 화살표(P2)를 따라서 승강 장치 자신의 지지 유닛(9) 상에 고정된 피가공물 홀더(6)를 수직으로 왕복 변위시킬 수 있다.
그 밖에도, 회전형 부재(3)는, 피가공물 홀더 자체에 고정된 각각의 피가공물을 포함하는 각각의 피가공물 홀더(6)를 차례로 장착/제거 위치로 이송할 수 있는 방식으로, 자신의 축(3)을 중심으로 화살표(P1)의 방향으로 이동될 수 있고, 상기 장착/제거 위치는 예컨대 도 1에서 우측의 피가공물 홀더(6)가 취하는 위치이며, 이 위치에서 (피가공물 홀더가 승강 장치(5)에 의해 자신의 상부 위치로 이송된 후에) 피가공물 홀더에 대해 측면에서 자유롭게 접근할 수 있다.
그 밖에도, 도 1에서 알 수 있는 것처럼, 피가공물 홀더들(6)은 자신들의 클램핑 장치들(7)로 수직선과 관련하여 한정된 각도 하에 경사질 수 있으며, 상기 각도는 본 예시의 경우 예컨대 약 30°이다. 이는 수많은 경우에서 균일하고 효과적인 표면 처리의 관점에서 바람직한 것으로서 증명되었다. 이 경우, 피가공물 홀더들(6)의 경사각은, 예컨대 각각의 피가공물 홀더(6)를 지지하는, 각각의 승강 장치(5)의 지지 유닛(9)이 (여기서는 대략 수평인) 축을 중심으로 회동될 수 있는 것을 통해, 개별적으로 조정될 수 있다. 이 경우, 대부분 바람직하게는, 피가공물 홀더들(6)은 용기(11)의 회전 방향의 반대 방향으로(화살표 P3) 배치되는 경사 방향 성분을 가지며, 다시 말하면 피가공물 홀더들(6) 상에 고정된 피가공물들은 용기(11)의 회전 방향에 대한 기울기 하에 용기 내에 위치하는 벌크 입상 재료 내로 잠기며, 그럼으로써 피가공물들의 하부 단부면의 표면 처리도 수행될 수 있다.
그 밖에도 도 1에서 알 수 있는 것처럼, 연삭 및/또는 연마 입상 재료의 수용을 위한 용기(11)는, 본 실시예의 경우, 용기(11)가 추가 용기와 교환됨으로써 입상 재료의 간단하면서도 신속한 교환을 보장하기 위해, 롤러들(12)에 의해 이송될 수 있는 대차(13)(carriage) 상에 배치될 수 있다. 대차(13)는 예컨대 자신의 하면 상에 배치되는, 용기(11)의 (도 1에서는 식별할 수 없는) 회전 구동부를 포함한다. 프레임(1)에 의해 지지되는 본원의 장치와 관련하여 용기(11)의 정확한 정렬을 보장하기 위해, 대차(13)뿐만 아니라 프레임(1)도 상호 간에 상보적인 센터링 장치들(16)을 장착할 수 있으며, 이 센터링 장치들은 예컨대 대차(13) 또는 프레임(1)의 4개의 면 중에서 3개의 면에 배치되어, 프레임(1) 내로 대차(13)가 측면에서 인입될 때 프레임(1)과 관련하여 대차(13)의 자기 센터링(self-centering)을 보장하며, 그럼으로써 용기(11)의 회전축은 회전형 부재(3)의 회전축(2)과 일치하게 된다.
또한, 본원의 장치는 (도면에는 도시되지 않은) 프로그램 기술로 구성된 제어 장치도 포함하며, 이 제어 장치는 예컨대 프로세서를 포함한 전자 데이터 처리 유닛일 수 있으며, 그리고 작동 동안 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 피가공물 홀더들(6)의 회전 구동부들(10)을 이리저리 가속하고, 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전시키는 방식으로, 상기 회전 구동부들을 제어할 수 있으며, 상응하는 목표 회전 이동 프로파일들은 적합하게 프로그램되어 제어 장치의 (마찬가지로 도면에 도시되지 않은) 입력 유닛 내에 입력될 수 있다. 그 밖에도, 상기 제어 장치는, 예컨대 작동 동안 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 용기를 이리저리 가속하고, 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전시키는 방식으로, 용기(11)의 회전 구동부를 제어할 수도 있으며, 이런 점에 한해 목표 회전 프로파일들은 적합하게 프로그램되어 제어 장치의 입력 유닛 내에 입력될 수 있다. 예시의 회전 이동 프로파일들은 계속하여 하기에서 도 3 및 도 4와 관련하여 예시로 설명된다. 또한, 제어 장치는, 하나 또는 복수의 목표가 되고 다소 일정한 회전속도(들) 및/또는 그 방향(들)으로 용기를 가속하기 위해, 용기(11)의 회전 이동 구동부를 제어할 수 있다.
그 밖에도, 제어 장치는 회전형 부재(3)의 구동부(4)뿐만 아니라 승강 장치들(5)의 구동부들과도 작동 연결되며, 제어 장치의 입력 유닛에는 예컨대 피가공물들의 목표 처리 시간들뿐만 아니라, 장착/제거 위치에서 각각의 피가공물 홀더(6)의 머무름 시간을 포함하여 장착/제거 위치도 입력될 수 있다. 이 경우, 제어 장치는, 각각의 사전 설정된 처리 시간 후에 장착/제거 위치로 각각의 피가공물 홀더(6)를 이송하여 그 위치에서 피가공물들의 제거/장착을 위해 충분하고 마찬가지로 사전 설정된 시간에 걸쳐 파지하기 위해, 정기적인 시간 간격들로 회전형 부재(3)를 이송하는 방식으로 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 반연속적인 피가공물 장착 및 그 분리가 각각 달성된다. 또한, 이와 관련하여, 제어 장치는, 자체의 클램핑 장치에서 각각의 피가공물(들)이 곧바로 교환되어야 하는 각각의 피가공물 홀더(6)의 각각의 승강 장치(5)가 (회전형 부재(3)에 의한 피가공물 홀더들(6)의 이송 이후 또는 이전, 또는 이송 동안) 하부의 작업 위치에서 상부 장착/제거 위치로 수직으로 상향 변위되어 그 위치에서 적어도 피가공물들의 제거/장착을 위해 충분하고 마찬가지로 사전 설정된 시간에 걸쳐 파지되고, 그런 다음 (회전형 부재(3)에 의한 피가공물 홀더들(6)의 이송 이후 또는 이전, 또는 이송 동안) 다시 수직으로 작업 위치로 하향 이송되도록 보장한다.
도 2에는, 피가공물의 표면 처리를 위한 장치의 추가 실시예가 도시되어 있으며, 동일하거나 기능이 동일한 부품들은 도 1에서와 동일한 도면부호들을 갖는다. 도 2에 따르는 본원의 장치는 다시금 연삭 및/또는 연마 입상 재료(미도시)의 수용을 위한 용기(11)를 포함하며, 이 용기는 회전 이동 구동부에 의해 수직 축(2)을 중심으로 회전될 수 있다. 본 실시예의 경우, 용기(11)는 도 1에 따른 대차(13)에 상응하는 대차(13) 상에 배치되고, 이 대차 상에는, 예컨대 대차의 하면 상에는 다시금 용기(11)의 (도 2에서는 전체로 식별할 수 없는) 회전 구동부가 배치되며, 그리고 상기 대차는 구동 샤프트(17)를 장착한 지지 플레이트(18)를 포함하며, 이 지지 플레이트 상에는 용기(11)가 회전 고정 및 자기 센터링 방식으로 안착될 수 있다.
또한, 도 2에 표현되어 있는 본원의 장치는 로봇의 형태로 전체적으로 도면 부호 110을 갖는 조작기도 포함하며, 이 조작기는 처리할 피가공물(미도시)을 분리 가능하게 고정하기 위한 피가공물 홀더(들)(6)를 지지한다. 로봇(110)은 예컨대 프레임(112)을 포함하는 다축 산업 로봇이며, 프레임 상에는 원형 컨베이어(113)(carousel)가 수직 축을 중심으로 회동 가능하게 장착된다. 원형 컨베이어(113) 상에는 링키지(115)를 위한 수평 베어링을 포함한 콘솔(114)이 안착되고, 콘솔(114)의 반대 방향으로 향해 있는 링키지의 (상부) 단부에서는 다시금 확장 암(116)(extension arm)이 콘솔(114)의 회동 축에 대해 평행하게 배치된 수평 축 상에 장착된다. 확장 암(116)은 자신의 단부 상에 3축 로봇 핸드(117)를 장착하고 있으며, 이 로봇 핸드가 피가공물 홀더(6)를 지지한다. 원형 컨베이어(113)가 제어 모터(118)를 통해 고정 프레임(112)에 상대적으로 구동되는 반면, 제어 모터(119)는 링키지(115)의 구동을 위해 이용되고, 제어 모터(120)는 확장 암(116)의 구동을 위해 이용된다. 3축 로봇 핸드(117)는 3개의 추가의 제어 모터(121, 122, 123)에 의해 구동되는데, 이들 제어 모터는 예컨대 로봇 핸드(117)의 반대 방향으로 향해 있는 확장 암(116)의 단부 상에 장착된다.
따라서, 피가공물 홀더(6)를 포함한 3축 로봇 핸드(117)는, 용기(11) 내에 위치하는 벌크 입상 재료와 관련하여 목표 위치로 피가공물 홀더(6) 상에 분리 가능하게 고정된 피가공물을 정렬하기 위해 3차원 공간에서 임의의 배향으로 피가공물 홀더를 회동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 임의의 공간 방향들로 피가공물 홀더(6)를 병진 이동 방식으로 이송시킬 수도 있다. 그 밖에도, 3축 로봇 핸드(117)는 특히 피가공물 홀더의 종축을 중심으로 화살표(P4)의 방향으로 피가공물 홀더(6)를 회전시킬 수도 있으며, 회전 이동 제어부는 다시금 작동 동안 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 자체에 고정된 피가공물을 포함하는 피가공물 홀더(6)를 이리저리 가속하고, 그리고/또는 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전시킬 수 있는 방식으로 구성되며(이에 대해서는 계속하여 도 3 및 도 4와 관련한 하기 내용 참조), 상응하는 목표 회전 이동 프로파일들은 프로그램되어 (마찬가지로 도면에 도시되지 않은) 입력 유닛 내에 입력될 수 있다. 이에 상응하는 사항은 다시금 용기(11)의 회전 이동 제어부에도 적용될 수 있다.
도 3 및 도 4에는, 도 1 및 도 2에 따른 장치들에 의해 실행될 수 있는 것과 같은 피가공물 홀더(6) 및/또는 용기(11)의 바람직한 회전속도 프로파일들이 예시로서 재현되어 있다. 이 경우, 도 3 및 도 4의 그래프들에는, 각각 y축 상에 회전속도를 나타내는 회전속도(n) 예컨대 분(min)당 회전수(U) 단위가 x축 상의 처리 시간(t) 예컨대 초(s) 단위에 대해 도시되어 있다. 도 3에서 알 수 있듯이, 피가공물 홀더(6) 또는 이 피가공물 홀더에 고정된 피가공물[또는 용기(11)]의 대응하는 회전속도 프로파일은 실질적으로 사인파형으로, 또는 감쇠되지 않은 진동의 형태로 연장되며, 피가공물은 약 0의 제1 회전속도(R1)와 예컨대 약 2000U/min일 수 있는 제2 회전속도(R2) 사이에서 지속적인 (양성 또는 음성) 가속 하에 지속적으로 정기적인 주기들(Z)로 이리저리 가속된다. 그러나 이 경우 제2 회전속도는 반드시 일정해야 하는 것이 아니라, 처리 시간(t)에 걸쳐서 변동될 수도 있으며, 다시 말하면 대략 사인파형인 곡선의 진폭(A)은 처리 시간이 증가함에 따라 변동될 수 있다(미도시). 마찬가지로 제1 회전속도(R1)도 반드시 0이어야 하는 것이 아니라, 특히 제2 회전속도(R2)에 비해 현저히 더 낮은 회전속도일 수 있으며, 예컨대 약 0과 약 100U/min 사이일 수 있다. 정기적인 주기들(Z)의 기간은 예컨대 약 1s와 약 10s 사이일 수 있다. 도 4에 예시로서 재현되어 있는, 피가공물 홀더(6) 또는 이 피가공물 홀더에 고정된 피가공물[또는 용기(11)]의 회전속도 프로파일은, 주로 피가공물이 0이 아닌 제1 회전속도(R1)와 마찬가지로 0이 아닌 제2 회전속도(R2) 사이에서 지속적으로 정기적인 주기들(Z)로, 그러나 서로 반대되는 회전 방향으로 이리저리 가속된다는 점에서, 도 3에 따른 회전속도 프로파일과는 구별된다. 마찬가지로 곡선 파형은, 피가공물의 회전 방향이 전환될 때, 정지 상태(n = 0)의 영역에서 관성으로 인한 편평부를 갖는 실질적으로 사인파형이다. 회전 이동은 다시금 지속적인 (양성 또는 음성) 가속 하에 수행된다. 제1 회전속도(R1) 및/또는 제2 회전속도(R2)의 절댓값들은 다시금 예컨대 약 2000U/min일 수 있지만, 그러나 자신들의 부호와 관련하여 임의로 서로 구별될 수 있을 뿐만 아니라, 또 다른 방식으로도 구별될 수 있다. 두 회전속도들(R1, R2)은 다시금 반드시 일정해야 하는 것이 아니라, 하나 또는 두 회전속도(R1, R2)가 처리 시간(t)에 걸쳐서 변동될 수도 있으며, 다시 말하면 영점(회전 방향 전환 시 피가공물의 점 형태 정지)까지 제1 회전속도(R1)의 "진폭 성분"(A1) 및/또는 대략 사인파형인 곡선의 영점까지 제2 회전속도(R2)의 "진폭 성분"(A2)은 처리 시간이 증가함에 따라 변동될 수 있다(미도시). 정기적인 주기들(Z)의 기간은 예컨대 약 0.25s와 약 5s 사이일 수 있다.

Claims (22)

  1. 피가공물의 표면 처리를 위한 방법으로서, 피가공물은 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료에 상대적으로 이동되고, 피가공물은 연삭 및/또는 연마 재료로 이루어진 벌크 재료와 관련하여 하나 이상의 축을 중심으로 회전되고(P4), 피가공물은 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료와 관련하여 다양한 회전속도들(R1, R2)로 가속되는, 상기 방법에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 상기 벌크 재료를 수용하는 용기(11)는,
    - 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 이리저리 가속되고; 그리고/또는
    - 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전되는
    것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)는, 적어도 일시적으로, 실질적으로 0인 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 0이 아닌 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 이리저리 가속되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)는, 적어도 일시적으로, 0이 아닌 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 이 제1 회전속도(R1)에 대해 반대되는 회전 방향을 갖는 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 이리저리 가속되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)는, 적어도 일시적으로, 적어도 200U/min, 특히 적어도 500U/min, 바람직하게는 적어도 1000U/min의 하나 이상의 회전속도(R1; R2)로 가속되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)는, 적어도 일시적으로, 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 4s, 특히 최대 3s, 바람직하게는 최대 2s의 정기적인 주기들(Z)로 이리저리 가속되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)는, 적어도 일시적으로, 시간(t)에 걸쳐 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선으로 이리저리 가속되며, 상기 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선의 기간 또는 주기(Z)는 특히 최대 5s인 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)는, 적어도 일시적으로, 대략 일정한 진폭(A)을 갖는 시간(t)에 걸친 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선으로 이리저리 가속되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)는, 적어도 일시적으로, 시간(t)에 걸쳐 변동되는 진폭(A)을 갖는 시간(t)에 걸친 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선으로 이리저리 가속되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 시간(t)에 걸친 회전속도의 실질적으로 사인파형인 특성곡선의 상기 진폭(A)은 적어도 일시적으로, 특히 실질적으로 연속적으로 감소하거나 상승하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물의 하나 이상의 공동부 또는 하나 이상의 함몰부는 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료로 채워지며, 상기 피가공물은, 적어도 하나의 축을 중심으로, 특히 실질적으로 상기 공동부 또는 상기 함몰부의 중심축을 중심으로,
    - 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 이리저리 가속되며; 그리고/또는
    - 적어도 상기 공동부 또는 상기 함몰부를 에워싸는 상기 피가공물의 벽부를 연삭하고, 그리고/또는 연마하기 위해, 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전되는
    것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물은, 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어져 상기 용기(11) 내에 제공된 벌크 재료 내로 잠기며, 그리고 상기 피가공물은
    - 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들로 이리저리 가속되고; 그리고/또는
    - 연속 가변 회전속도들로 지속적인 가속 하에 회전되는
    것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 용기(11)는 적어도 일시적으로
    - 고정 파지되고;
    - 병진 이동 방식으로 이리저리 이동되고;
    - 궤적을 따라서, 특히 원형 경로를 따라서 병진 이동 방식으로 이동되고; 그리고/또는
    - 자신의 중심축(2)을 중심으로 회전 이동 방식으로 회전되는
    것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 용기(11)는 적어도 회전 이동 방식으로 자신의 중심축(2)을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 용기(11)는 실질적으로 일정하거나, 또는 그 자체로 시간에 따라 변동되는 회전속도로 자신의 중심축(2)을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물은 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 상기 벌크 재료에 상대적으로 병진 이동 방식으로, 특히 궤적을 따라서 추가로 이동되는(P1) 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 피가공물, 및/또는 자체 내부에 위치하는 벌크 입상 재료를 포함하는 상기 용기(11)의 회전 이동들과 경우에 따른 상기 피가공물 및/또는 상기 용기(11)의 추가 이동(들)은 제어되는 방식으로, 특히 프로그램된 방식으로 실행되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 방법.
  17. 처리할 피가공물의 분리 가능한 고정을 위한 하나 이상의 피가공물 홀더(6)와, 경우에 따른 연삭 및/또는 연마 입상 재료의 수용을 위한 용기(11)를 포함하여, 특히 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따르는 방법의 실행을 위해, 연삭 및/또는 연마 입상 재료로 이루어진 벌크 재료에 상대적으로 피가공물을 이동시키는 것을 통해 피가공물의 표면 처리를 위한 장치로서, 피가공물 홀더(6) 및/또는 용기(11)에 하나 이상의 회전 구동부(10; 17, 18)가 할당되고, 상기 장치는 프로그램 기술로 구성되는 제어 장치를 추가로 포함하며, 상기 제어 장치는 적어도 피가공물 홀더(6)의 회전 구동부(10) 및/또는 용기(11)의 회전 구동부(17, 18)를 제어할 수 있는, 상기 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 작동 동안,
    - 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 상기 피가공물 홀더(6)의 회전 구동부(10) 및/또는 상기 용기(11)의 회전 구동부(17, 18)를 이리저리 가속하도록; 그리고/또는
    - 연속 가변 회전속도들로 상기 피가공물 홀더(6)의 회전 구동부(10) 및/또는 상기 용기(11)의 회전 구동부(17, 18)를 지속적으로 가속하도록
    구성되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 하나 이상의 회전속도 프로파일을 이용한 작동 동안,
    - 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 상기 피가공물 홀더(6)의 회전 구동부(10) 및/또는 상기 용기(11)의 회전 구동부(17, 18)를 이리저리 가속하도록; 그리고/또는
    - 연속 가변 회전속도들로 상기 피가공물 홀더(6)의 회전 구동부(10) 및/또는 상기 용기(11)의 회전 구동부(17, 18)를 지속적으로 가속하도록
    구성되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제어 장치는, 작동 동안, 적어도,
    - 하나 이상의 제1 회전속도(R1)와 하나 이상의 제2 회전속도(R2) 사이에서 최대 5s의 정기적인 주기들(Z)로 상기 피가공물 홀더(6)의 회전 구동부(10)를 이리저리 가속하도록; 그리고/또는
    - 연속 가변 회전속도들로 상기 피가공물 홀더의 회전 구동부(10)를 지속적으로 가속하도록 구성될 뿐만 아니라,
    추가로 실질적으로 시간에 따라 일정하거나, 또는 변동될 수 있는 회전속도로 상기 용기(11)의 회전 구동부(17, 18)를 제어하도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 장치.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물 홀더(16) 및/또는 상기 용기(11)에 병진 이동 구동부(4)가 추가로 할당되며, 그리고 상기 제어 장치는 특히 궤적(P1)을 따라서 상기 피가공물 홀더(6) 및/또는 상기 용기(11)의 병진 이동 구동부(4)를 추가로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 장치.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물 홀더(6) 및/또는 상기 용기(11)의 회전 구동부(10)를 위해 서보 모터들이 제공되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 장치.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물 홀더(6) 및/또는 상기 용기(11)의 회전 구동부에 기어 장치가 할당되는 것을 특징으로 하는 피가공물의 표면 처리 장치.
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