KR20200034377A - 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가압력을 일정하게 유지시켜 평탄도가 우수한 연마 정밀도에 의해 시편 표면이 정확한 조도를 갖게 하고, 수작업의 배제를 통해 작업자의 안전성을 확보할 수 있는 연마장치에 관한 것으로, 이는 연마재를 구비한 회전 테이블; 상기 연마재를 가로질러 놓이는 브리지; 상기 브리지에 높이조절 가능하게 설치되고, 시편홀더를 갖춘 시편고정부; 상기 브리지에 설치되어, 상기 시편홀더에 안착된 시편에 가압력을 인가하는 가압부; 및 상기 가압부에 구비되어, 상기 시편과 상기 연마재 사이의 평행을 조정하는 미세조정부를 포함한다.

Description

연마장치 {POLISHING APPARATUS}

본 발명은 두께가 얇은 박판인 시편을 연마할 때 가압력을 일정하게 유지시켜 평탄도가 우수한 연마 정밀도와 안전성을 확보할 수 있는 연마장치에 관한 것이다.

예를 들어, 부식 실험의 분석을 위해 사용되는 시편은 규격에 맞게 일정 치수를 갖도록 박판으로 가공된 후, 고속으로 회전하는 연마장치에 직접 밀착한 상태에서 그 표면의 연마를 진행하여 소정의 조도를 갖게 된다.

그런데, 얇게 가공된 시편을 고속으로 회전하는 연마장치에 밀착시켜 진행되는 연마공정은 수작업으로 이루어지기 때문에, 표면의 균일한 연마가 어려우며 작업자에게 매우 위험하다.

더구나, 연마의 불균일과 치우침에 의한 표면의 편차는 실험 결과의 불확실성으로 이어지므로, 이러한 평탄도가 불량한 시편을 실험용으로 사용하기가 곤란해서, 적합한 시편의 준비를 위해 연마공정의 반복이 빈번하게 발생함에 따라 재료의 낭비는 물론, 과도하게 시간과 비용이 소요되는 문제가 초래되었다.

(특허문헌 1) KR 0262008 Y1

이에 본 발명은 가압력을 일정하게 유지시켜 평탄도가 우수한 연마 정밀도에 의해 시편 표면이 정확한 조도를 갖게 하고, 수작업의 배제를 통해 작업자의 안전성을 확보할 수 있는 연마장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치는, 연마재를 구비한 회전 테이블; 상기 연마재를 가로질러 놓이는 브리지; 상기 브리지에 높이조절 가능하게 설치되고, 시편홀더를 갖춘 시편고정부; 상기 브리지에 설치되어, 상기 시편홀더에 안착된 시편에 가압력을 인가하는 가압부; 및 상기 가압부에 구비되어, 상기 시편과 상기 연마재 사이의 평행을 조정하는 미세조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 두께가 얇은 박판인 시편을 연마할 때 안전한 작업이 가능하고, 연마공정이 표준화되어 균일한 연마품질의 시편을 생산할 수 있으며, 이로써 실험시 데이터 정합성이 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 미세조정부를 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 미세조정부를 확대하여 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치는, 연마재(11)를 구비한 회전 테이블(10); 연마재를 가로질러 놓이는 브리지(20); 이 브리지에 높이조절 가능하게 설치되고, 시편홀더(31)를 갖춘 시편고정부(30); 브리지에 설치되어, 시편홀더에 안착된 시편(1)에 가압력을 인가하는 가압부(40); 및 이 가압부에 구비되어, 시편과 연마재 사이의 평행을 조정하는 미세조정부(50)를 포함하고 있다.

회전 테이블(10)은 이 회전 테이블에서 대략 직각으로 연장한 회전축(미도시)을 갖추고, 이 회전축이 도시되지 않은 구동부에 직접 또는 전동기구를 매개로 연결되어 회전동력을 전달받도록 되어 있다.

이러한 회전 테이블(10)은, 회전 테이블과 구동부 등의 구성요소를 지지 또는 고정하도록 지면에 안정된 상태로 마련된 지지본체(12)를 포함할 수 있다.

구동부로는 통상의 모터가 채용될 수 있으며, 이 모터의 모터축과 회전 테이블(10)의 회전축이 직접, 또는 감속기 등과 같은 전동기구를 매개로 하여 연결될 수 있다.

회전축은 그 하부가 구동부에 연결되어 회전동력을 전달받고, 상단은 회전 테이블(10)의 중심과 연결되어, 회전 테이블과 함께 회전한다.

회전 테이블(10)은 회전에 적합하도록 대략 원형의 판 형상으로 마련되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않는다.

연마재(11)가 회전 테이블(10)의 상면에 부착될 수 있다. 연마재로는 약 60 내지 600 Mash의 사포 등이 채용될 수 있다. 이러한 연마재는 시편(1)의 표면을 매끄럽게 연마하여 시편의 표면 조직 상태를 용이하게 관측할 수 있도록 한다.

브리지(20)는 회전 테이블(10)의 지지본체(12)에 설치되어, 연마재(11)를 가로질러 놓일 수 있다. 대략 역U자 형상으로 형성된 브리지는 수평부(21)와, 이 수평부의 양단에 연결된 한 쌍의 다리부(22)를 구비할 수 있다. 각 다리부의 하부에는 이 다리부를 관통하여 삽입되는 고정볼트(23)가 장착되어 있다.

회전 테이블(10)의 지지본체(12)에는, 길게 형성된 안내홈(25)을 가진 가이드 레일(24)이 그 양측면에 설치될 수 있다. 또한, 안내홈(25)에는 적당한 간격을 두고 안내홈의 길이방향으로 배열된 복수의 고정구멍(26)이 형성되어 있으며, 이 고정구멍의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있다.

이에 따라, 다리부(22)의 고정볼트(23)가 가이드 레일(24)의 안내홈(25)을 따라 이동한 후 안내홈 내에 배열된 복수의 고정구멍(26) 중 하나에 나사체결됨으로써, 다리부가 고정됨과 더불어 브리지(20)의 위치가 설정될 수 있게 된다.

시편고정부(30)는, 브리지(20)의 수평부(21)를 수직하게 관통하여 연장하는 적어도 하나의 연장로드(32); 이 연장로드의 높이를 조절하도록 브리지의 수평부 상에 장착된 클램프(33); 및 연장로드의 하단에 형성되어 시편(1)이 삽입되는 시편홀더(31)를 포함할 수 있다.

도 1에는 시편(1)의 안정된 지지를 위하여 한 쌍의 연장로드(32)를 갖춘 시편고정부(30)가 도시되어 있으나, 연장로드의 개수는 반드시 이에 한정되지 않는다.

클램프(33)는, 대략 반원 형상의 단면을 가진 오목홈(35)이 서로 마주보도록 배치되어 일단이 브리지(20)의 수평부(21)에 고정된 한 쌍의 파지부재(34); 및 파지부재의 타단에 형성된 관통공(37)에 삽입되어 체결됨으로써 오목홈들 사이를 지나가는 연장로드(32)를 조임고정할 수 있는 조임구(36)를 포함할 수 있다.

조임구(36)로는 관통공(37)에 나사산이 형성된 경우에는 손잡이가 마련된 나사가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 예를 들어 임의의 볼트 및 너트 등이 채용되어도 무방하다.

이러한 클램프(33)는, 시편고정부(30)의 연장로드(32)가 브리지(20)의 수평부(21)에 대해 그 높이가 조절된 후 조임구(36)를 사용하여 연장로드를 조임으로써, 연장로드 및 시편고정부의 위치가 고정될 수 있게 한다.

시편홀더(31)는 대략 수평한 원판 형상을 가지면서, 안착구멍(39)이 형성되어 있다. 시편과 안착구멍은 서로 대응되는 형상을 갖는 것이 좋다. 이러한 형상으로는 다각형 또는 타원형 등이 바람직한데, 이러한 형상맞춤에 의해 시편이 시편홀더의 안착구멍 내에서 회전하지 못하게 된다.

추가로 시편고정부(30)의 연장로드(32)에서 시편홀더(31)의 반대측에는 사용상의 편의성을 제공하기 위해 손잡이(38)가 형성될 수 있다.

가압부(40)는, 브리지(20)의 수평부(21)를 수직하게 관통하고, 작동로드(42)를 갖춘 적어도 하나의 액츄에이터(41); 및 작동로드의 단부에 장착되고, 시편홀더(31)에 안착된 시편(1)의 상부면과 마주하여 승강 가능하게 배치된 가압블록(43)을 포함할 수 있다.

액츄에이터(41)로는, 작동로드(42)를 갖추어 이 작동로드를 신장 또는 수축시킴으로써 가압블록(43)을 매개로 하여, 시편홀더(31)에 끼워진 시편(1)에 소정의 가압력을 인가하는 예컨대 유압 또는 공압의 유체압 실린더, 혹은 전기식 액츄에이터 등이 채택될 수 있다.

이러한 액츄에이터(41)는 그 작동본체가 브리지(20)의 수평부(21)를 수직하게 관통하여 설치되고 작동로드(42)가 하방으로 신축 가능하도록 배치된다. 작동로드의 단부에는 가압블록(43)의 장착을 위해 고정되게 설치된 고정블록(44)이 추가로 구비될 수 있다.

가압블록(43)은, 대략 역U자 형상으로 형성되어 고정홈(46)이 구비된 예컨대 고무 등과 같은 탄성재질의 접촉부(45); 이 접촉부와 작동로드(42)의 단부에 있는 고정블록(44) 사이에 개재된 금속재질의 연결부(47); 및 고정홈 내에 설치되고, 연결부를 관통하여 고정블록에 체결고정되는 고정구(48)를 포함할 수 있다.

이러한 가압블록(43)은 작동로드(42)의 하단부에 장착되어 시편(1)의 연마시 시편의 상부면과 직접 접촉하면서 가압하도록 되어 있다.

추가로 가압블록(43)의 접촉부(45)에는 자성체(49)가 내장될 수 있다. 이에 따라, 시편(1)이 금속재질인 경우에 시편이 가압블록에 부착된 상태로 가압부(40)가 가압블록을 매개로 하여 시편에 가압력을 인가할 수 있게 된다.

또한, 가압부(40)는, 브리지(20)의 수평부(21)에 설치되어 액츄에이터(41)를 작동시키는 작동레버(61)를 더 포함할 수 있다. 이 작동레버는 작동로드(42)의 신축을, 즉 가압블록(43)의 승강을 조작할 수 있다.

액츄에이터(41)가 유압 또는 공압의 유체압 실린더인 경우에는, 이러한 유체압 실린더의 불안정한 유체의 압력을 제어하여 일정한 압력을 유지할 수 있게 하는 적어도 하나의 압력조절부(62)가 더 포함될 수 있다.

이러한 압력조절부(62)는 유체압 실린더의 유체압을 검출하여 표시하는 압력계(63)와, 이 압력계를 확인하여 유체압 실린더의 유체압을 조절할 수 있게 하는 조절레버(64)를 포함할 수 있다.

미세조정부(50)는 액츄에이터(41)의 작동로드(42)의 단부에 장착된 고정블록(44)에 구비될 수 있다.

도 2에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 이러한 미세조정부(50)는, 고정블록(44)에 형성된 복수의 나사구멍(51); 및 각 나사구멍에 삽입되고 관통하여 고정블록에 고정된 가압블록(43)의 연결부(47)와 접촉하는 복수의 조정나사(52)를 포함할 수 있다.

연마 후 시편(1)을 인출하여 연마된 표면을 살펴보면, 시편의 표면이 평탄하게 연마되지 않고 일측만 불균일하게 연마되는 편연마 현상이 생길 수 있다.

이러한 경우에 작업자는 복수의 조정나사(52) 중, 시편에서 연마되지 못한 부위에 해당하는 가압블록(43) 및 고정블록(44) 상의 조정나사를 나사구멍(51)에 더욱 삽입되는 방향으로 회전시킨다.

이에 따라, 회전된 조정나사(52)가 고정블록(44)을 관통하여 가압블록(43)의 연결부(47)에 접촉하고 힘을 가하게 됨으로써, 체결고정된 고정블록과 가압블록 사이가 미세하게 벌어진다.

이와 같은 벌어짐으로 인하여 가압블록(43)의 조정된 부위가 시편(1)에 더욱 밀착되게 되고, 이처럼 조정된 상태에서 다시 시편을 연마하게 되면 시편의 편연마 현상이 없어지게 된다.

이로써 가압부(40)의 가압블록(43)과 시편(1) 사이의 접촉을 균일하게 유지함과 더불어, 시편(1)과 연마재(11) 사이의 평행이 일정하게 유지되어, 높은 연마 정밀도를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 작동에 대해 간략히 설명한다.

먼저, 작업자는 시편고정부(30)의 손잡이(38)를 잡고서 시편고정부에서 클램프(33)의 조임을 해제한다. 시편고정부의 연장로드(32)를 아래로 내려 회전 테이블(10) 상의 연마재(11)와 닿게 한다.

가이드 레일(24)을 따라 브리지(20)를 이동시켜 연마 위치를 설정한 후, 브리지의 각 다리부(22)에 있는 고정볼트(23)를 안내홈(25) 내에 배열된 복수의 고정구멍(26) 중 하나에 나사체결하여 브리지를 고정시킨다.

연마할 시편(1)을 시편고정부(30)의 시편홀더(31) 내에 안착시킨 다음에, 시편고정부의 손잡이(38)를 잡고 시편이 연마재(11)의 표면에서 살짝 떠오르도록 시편고정부를 들어올린다. 이와 같이 시편고정부의 높이가 조절된 상태에서 클램프(33)의 조임구(36)를 조여 시편고정부의 연장로드(32)를 조임고정한다.

이어서 작동레버(61)에 의해 가압부(40)의 액츄에이터(41)를 작동시켜 그 작동로드(42)를 신장시킴으로써, 다시 말해 가압블록(43)을 하강시킴으로써 시편(1)의 상부면에 가압력을 인가한다.

회전 테이블(10)의 구동부를 작동시켜 회전 테이블과 함께 연마재(11)를 고속으로 회전시키면, 시편(1)의 밑면과 연마재 간의 마찰력에 의해 평탄도를 유지하면서 균일한 연마가 가능하게 된다.

어느 정도 연마한 후 시편(1)을 인출하여 연마된 표면을 살펴보고, 시편의 표면이 평탄하게 연마되지 않으면, 미세조정부(50)를 사용하여 가압블록(43)과 시편(1) 사이의 밀착력을 조정한 후 계속하여 연마공정을 진행한다.

연마 중 연마재(11)의 일부 표면이 과도하게 마모되면, 회전 테이블(10)의 작동을 중지하고 작동레버(61)에 의해 액츄에이터(41)의 작동로드(42)를 수축시킨 다음에, 브리지(20)의 각 다리부(22)에 있는 고정볼트(23)를 풀고 나서 가이드 레일(24)을 따라 브리지를 이동시켜 연마 위치를 재설정한다.

그 후에, 브리지(20)를 고정시키고 가압부(40)의 가압블록(43)을 하강시켜 가압력을 인가한 상태에서 회전 테이블(10)을 다시 작동시킴으로써 계속하여 연마공정을 진행할 수 있다. 이렇게 하여, 연마재(11)의 전체 표면을 골고루 사용할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 두께가 얇은 박판인 시편을 연마할 때 안전한 작업이 가능하고, 연마공정이 표준화되어 균일한 연마품질의 시편을 생산할 수 있으며, 이로써 실험시 데이터 정합성이 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 시편 10: 회전 테이블
11: 연마재 20: 브리지
24: 가이드 레일 30: 시편고정부
31: 시편홀더 40: 가압부
43: 가압블록 50: 미세조정부

Claims (12)

1. 연마재를 구비한 회전 테이블;
   상기 연마재를 가로질러 놓이는 브리지;
   상기 브리지에 높이조절 가능하게 설치되고 시편홀더를 갖춘 시편고정부;
   상기 브리지에 설치되어, 상기 시편홀더에 안착된 시편에 가압력을 인가하는 가압부; 및
   상기 가압부에 구비되어, 상기 시편과 상기 연마재 사이의 평행을 조정하는 미세조정부
   를 포함하는 연마장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전 테이블은 지지본체를 포함하고,
   상기 브리지는 상기 지지본체에 설치되어, 상기 연마재를 가로질러 놓이는 것을 특징으로 하는 연마장치,
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 브리지는 수평부와, 상기 수평부의 양단에 연결된 한 쌍의 다리부를 구비하고, 각 다리부의 하부에는 다리부를 관통하여 삽입되는 고정볼트가 장착되며,
   상기 지지본체에는 안내홈을 가진 가이드 레일이 설치되고, 상기 안내홈 내에는 길이방향으로 배열된 복수의 고정구멍이 형성되어 있어, 상기 고정볼트가 상기 복수의 고정구멍 중 하나에 나사체결되는 것을 특징으로 하는 연마장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 시편고정부는,
   상기 브리지의 수평부를 관통하여 연장하는 적어도 하나의 연장로드;
   상기 연장로드의 높이를 조절하도록 상기 브리지에 장착된 클램프; 및
   상기 연장로드의 하단에 형성되어 상기 시편이 삽입되는 상기 시편홀더
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 클램프는,
   오목홈이 서로 마주보도록 배치되어 일단이 상기 브리지의 수평부에 고정된 한 쌍의 파지부재; 및
   상기 파지부재의 타단에 형성된 관통공에 삽입되어 체결됨으로써 오목홈들 사이를 지나가는 상기 연장로드를 조임고정하는 조임구
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 시편홀더는 안착구멍이 형성되어 있고,
   상기 시편과 상기 안착구멍은 서로 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 연마장치,
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 가압부는,
   상기 브리지의 수평부를 관통하고, 작동로드를 갖춘 적어도 하나의 액츄에이터; 및
   상기 작동로드의 단부에 장착되고, 상기 시편홀더에 안착된 상기 시편의 상부면과 마주하여 승강 가능하게 배치된 가압블록
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 작동로드의 단부에는 상기 가압블록의 장착을 위한 고정블록이 더 구비되고,
   상기 가압블록은,
   고정홈이 구비된 탄성재질의 접촉부;
   상기 접촉부와 상기 고정블록 사이에 개재된 금속재질의 연결부; 및
   상기 고정홈 내에 설치되고, 상기 연결부를 관통하여 상기 고정블록에 체결고정되는 고정구
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 가압블록의 접촉부에는 자성체가 내장된 것을 특징으로 하는 연마장치.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 유체압 실린더이고,
    상기 유체압 실린더가 일정한 압력을 유지할 수 있게 하는 적어도 하나의 압력조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 미세조정부는,
    상기 고정블록에 형성된 복수의 나사구멍; 및
    각 나사구멍에 삽입되고 관통하여 상기 고정블록에 고정된 상기 가압블록의 연결부와 접촉하는 복수의 조정나사
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 조정나사 중, 상기 시편에서 연마되지 못한 부위에 해당하는 조정나사를 상기 나사구멍에 더욱 삽입되는 방향으로 회전시켜, 회전된 상기 조정나사가 체결고정된 상기 고정블록과 상기 가압블록 사이를 벌어지게 하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
    

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