KR930007146Y1 - 칼가는 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

칼가는 장치

제1도는 연마석의 모서리를 사용하는 대표적인 종래 기술의 칼가능 방법을 나타내는 도면.

제2도는 평편한 돌을 사용하는 종래 기술의 칼가는 방법을 나타내는 도면.

제3도는 가장자리면이 경사진 회전 연마석을 사용하는 종래 기술의 칼가는 방법을 나타내는 도면.

제4도는 본 고안에 따른 칼가는 장치의 평면도.

제5도는 제4도 장치를 위한 구동 기구를 나타내는, 제4도의 선 5-5에 따른 단면도.

제6도는 제4도 장치의 궤도 구동 기구를 나타내는, 제5도의 선 6-6에 따른 단면도.

제7도는 본 고안에 따른 칼가는 장치의 다른 예의 평면도.

제8도는 제7도 장치에 이용된 궤도 구동 기구를 나타내는, 제7도의 선 8-8에 따른 단면도.

제9도는 제8도의 궤도 구동 기구를 나타내기 위해 일부분의 절제되어 도시된, 제8도의 선 9-9에 따른 단면도.

제10도는 본 고안에 따라 날가는 각도를 조절하기 위해 자석 물질을 이용하는 칼 가이드의 개략 단면도.

제11도는 종개 기술의 대표적인 칼의 확대 단면도.

제12도는 본 고안의 일예에 따라 구성된 자석 수단을 이용하는 칼 가이드의 평면도.

제13도는 본 고안의 일예에 따라 구성된 자석 수단을 이용하는 제12도의 칼 가이드의 정면도.

제14도는 종래 방법에 의해 날카롭게된 대표적인 칼 면과 절삭날 면의 10배 확대도.

제15도는 본 고안에 따라 날카롭게된 칼날면의 10배 확대도.

제16도는 본 고안의 다른 예에 따라 구성된 날가는 지역의 외부에 위치된 칼 정지 부재를 이용하는 칼 가이드의 평면도.

제17도는 제 16도의 칼 가이드의 정면도.

제18도는 본 고안의 또 다른 예에 따른 돌출된 보호 구조물을 가진 칼 가이드 및 연마재지지 부재의 정면도.

제19도는 전형적인 칼의 단면도.

제20도는 본 고안에 따른 칼가는 장치의 더 또 다른 예의 평면도.

제21도는 제20도의 선 21-21에 따른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

22, 22a : 모우터 48, 48a : 타이밍 벨트

54, 56, 54a, 56a : 구동축 62, 64, 62a, 64b : 구동 크랭크

70, 70a : 구동판 74, 132, 132b, 132c, 132d : 연마 물질

90 : 칼 가이드 조립체 92 : 자석

94 : 칼 안내판 100 : 칼

122 : 칼 가이드 조립체 126 : 요우크

136, 136b : 자석 부재 152, 152c : 자석 물질

154 : 자성판 160 : 정지 부재

164 : 보호 연장부

본 고안은 칼날을 날카롭게 하기 위한 칼 가는 장치에 관한 것이다.

초기에 또는 사용후에 절단날을 날카롭게 갈아야 하는 여러 가지 칼 및 그와 같은 것들이 있다. 여기서 "칼"이란 용어는 전문적인 칼, 가정용 칼, 블레이드, 검, 수술용 도구, 면도날, 가위, 끌, 대패날, 및 절단날을 가진 다른 도구들을 포함한다. 통상의 가정용 칼 및 그와 같은 것들은, 연마 휘일이 고속으로 회전하는 경우 간혹 물 또는 물/오일 현탄액과 같은 냉각제의 존재하에 절단날 면을 연마 휘일에 접촉시킴으로써 제조시 날카롭게 깎인다. 이때, 칼은 통상 연마 휘일(제1도)의 외주면(두께부)에 평행히 그면에 접촉하여 유지되어, 그 외주면의 연마물질이 칼날의 종축선에 수직으로 이동하게 한다. 그러한 연마 휘일에 이용되는 그릿트 입자 크기는, 1/4-2 밀(mil)정도의 폭과 깊이를 가지는 홈들이 칼날에 다소 수직으로 칼 면에 절삭되도록 (제14도) 정해진다. 이들 홈은 실제로는 대개 파열 작용에 의해 절단하도록 칼에 톱니형의 날을 형성한다.

시판되는 보통의 칼은 확대하여 볼때 톱니형 빵칼과 약간 유사한 날을 가짐을 볼 수 있다. 그러한 칼의 톱니형의 미세한 이(tooth)들은 사용중에 구부려지고, 그 미세한 이들을 다시 정렬시키기 위해 강(鋼)으로 된 "날세움"봉에 의해 직선으로 펴진다. 강봉에 의한 여러번의 "날세움"후, 이들은 약하게되어 부러지고, 효과적인 절단 도구로 되게 하기 위해서 그 칼을 재연마할 필요가 있게 된다. 날세움 과정은 회전하는 연마 휘일 표면의 가장자리에 칼날을 접촉시켜 행해지는 것이 보통이다.

여러 제조업자들에 의해 판매되고 있는 가정용 칼가는 장치는, 분당 2000 피이트(609.6m)까지의 표면 속도를 가지고 약 3000 rpm의 속도로 고속 회적하는 원통형 연마석(제3도)을 포함하며, 그의 일예가 미국 특허제2,775,075호에 기술되어 있다. 칼의 절단날 면은 회전하는 연마석의 경사진 가장자리면에 접촉되어, 연마표면이 칼날에 대하여 비교적 일정한 또는 제한된 수의 방향으로 이동하게 한다. 이 장치는 칼의 절단날 면을 연마하는 거친 그릿트(grit)를 가지고 있어 칼날이 불량하게 된다. 연마재가 고속으로 회전하므로, 칼이 회전하는 연마석을 따라 불균일하게 또는 급작스럽게 이동되는 경우, 칼날에 바람직하지 않은 부채꼴 무늬를 형성하거나, 또는 칼날을 국부적으로 과열시켜 칼의 절단날 면의 경도를 저하시키거나 또는 그 표면에 흠을 형성할 수 있다. 이러한 유형의 칼가는 기구들은 간혹 가정용 캔 오프너에 일부로서 포함된다.

각종의 둥근 연마봉, 연마막대 및 평편한 연마석들이 여러가지 수동의 칼가는 방법에 사용되고 있다. 수동의 칼가는 방법은 칼가는 각도를 일정하게 조절하는 적절한 수단을 구비하지 못하여, 칼날이 잘 형성되지 않거나 균일하게 날이 세워지지 않는다.

한가지 수동의 칼가는 방법은 아르칸사스(Arkansas) 연마석(제2도), 카보런덤(Carborundum) 또는 상업용 알루미나와 같은 고정된 연마재 표면을 가로질러 칼의 절단날 면을 수동으로 문지르는 것이다. 그러한 칼가는 돌들은 대개, 칼가는 중에 칼의 절단날 면으로 부터 제거되는 파편을 제거하기 위해, 그리고 칼날의 질고 작업능률을 저하시키는 연마재 및 금속입자들이 돌의 구멍들에 끼는 것을 최소화시키기 위해 작업중에 오일 또는 물로 도포되어야 한다. 수동 방법들은 문지르는 왕복 동작의 변동, 연마속도의 변동 및 불량한 각도 조절등의 단점을 가진다. 수동 방법에서는, 연마 작업중에 연마 표면에 대한 절단날 면의 각도를 일정하게 유지하는 일, 전체 연마 작업중 시종 압력을 균일하게 유지하는 일, 연마 표면상에 누적된 파편들에 의한 절단날의 손상을 방지하는 일이 사실상 불가능하여, 고도로 숙련된 자만이 어느정도 만족한 날카로운 날을 얻을 수 있다.

종래 방법들의 주요 단점은, 칼날의 날카롭게 되지 않은 면에 큰 버어(burr)가 형성되는 경향이 있다는 점이다. 그러한 큰 버어의 존재의 칼의 날을 불량하게 변형시키고, 무디게 하며 약하게 하기 때문에 바람직하지 않다. 종래의 기계적 수단 및 수작업 수단은 칼의 절단날면에 날을 따라 홈을 형성하여 톱니와 같은 날을 형성한다.

마이크로톰(microtome) 칼을 위한 다른 유형의 칼가는 기구가 미국 특허 제3041,790호 및 제3,844,067호에 기술되어 있다. 그 기구는 칼날면이 연마물질 현탁액으로 피복된 유리판에 대하여 유지된 채 직선으로 그 칼날을 느리게 이동시키기 위해 매우 복잡한 설비를 이용한다. 이 기구에서는, 연마 입자들을 그 유리판의 표면에 다소 균일하게 분산시킨 채 유지하고 그 유리 판상의 작은 지역들에 그 연마 입자들이 집적되는 경향을 감소시키기 위해 유리판을 원형 경로에서 측방으로 느리게 이동시킨다.

이러한 칼가는 기구들에서, 칼을 그 유리판에 대하여 눌려 유지되고 그 판이나 칼을 직선 통로를 따라 느리고 반복적으로 이동시킴으로써 먼저 일측면에서 연마된 다음 다른 측면이 연마된다. 칼을 가는 에너지는 주로 유리 판상의 연마재에 대한 칼의 직선 운동에 의해 제공된다. 그 결과, 칼에 미세한 톱니형 날이 형성된다.

미국 특허 제3,874,120호 및 "아아서 에이취 토마스 캄퍼니" 발행책자 164호에 기술된 "토마스 달톤 마이크로톰 칼가는 기구"와 같은 마이크로톰가는 기구의 제조업자들은 칼의 절단날에 대하여 2가지 다른 각도로 정렬된 미세한 홈들을 형성하도록 칼날면을 연마하여 칼날면상에 균일한 "X"자 무늬를 형성하는 이점들을 제시하고 있다. 이러한 작용은 절단날상에 미세한 이들을 형성하는 경향이 있고, 이것은 전술한 단점들을 가진다.

다른 공지의 칼가는 방법은 회전하는 수냉식 샌드스톤(사암)휘일 또는 무단 연마재 피복 벨트를 포함한다. 그 휘일 또는 벨트들에서는 연마재가 칼날에 수직인 방향으로 이동하여 칼날면에 홈을 형성하고 날에 미세한 이들을 형성한다.

이러한 칼가는 기구들에서의 연마 표면의 불균일과 칼 위치 및 절단날 면 각도 조절 불량에 기인하여 칼날을 따라 결함부들이 형성된다. 이러한 기구는 값이 비싸고 일반 가정용으로는 너무 복잡하다. 이러한 칼가는 기구의 사용후 남는 버어를 제거하기 위해 직물로 된 버핑(buffing) 휘일을 사용하는 것이 통상 필요하다.

미국 특허 제2,645,063호 및 제 2,751,721호의 자석을 구비한 칼가는 기구를 기술하고 있다. 그 자석은 칼 가이드의 일부로 설치되지 않고 칼의 중량을 지지하지도 않는다. 또한, 그의 기하학적 구조 및 자계 방향에 의해, 연마표면으로 부터 파편들을 제거하는 것이 비효과적으로 된다.

종래 기술은 모우터 구동식의 칼가는 장치에서 높은 표면속도의 연마재제를 사용하는 것을 제시하고 있다. 미국 특허 제 2,775,075호에 기술된 바와 같이, 보통의 강으로된 칼은 절삭 속도가 분당 약 500 피이트(154.4m)보다 낮으면 효과적으로 갈아질 수 없음이 실험 결과 밝혀졌다.

종래 기술은 대개, 미세한 절단날을 형성하는데 바람직한 수단이 칼날의 길이에 거의 수직 방향으로 또는 그 길이에 대하여 비교적 일정한 각도로 연마재의 운동을 유지하는 것임을 제시하고 있다. 종래 방법들에 의해서는 칼날이 홈이나 버어들을 가지는 톱니 형태로 된다. 전술한 공지의 칼가는 수단들 어느것도 완전히 만족한 것이 되지 못함이 입증되었다.

종래 기술의 칼가는 기구의 많은 단점들이 본 고안의 칼가는 장치에 의해 크게 감소된다.

본 고안의 장치의 방식에 따라, 칼의 절단날이 연마부재들의 균일하고 반복적인 주기적 궤도 운동에 의해 날카롭게 갈아진다.

각 연마 부재의 궤도는 독립적이고, 언마 부재들의 공통면, 즉, 주 평면에 있거나 또는 그 면에 평행하여, 물질이 공통면에서의 연마재의 균일한 전(全) 방향 동작에 의해 절단날 연마면으로 부터 제거되도록 한다. 연마 부재들의 궤도의 크기는 각 연마 부재에서 동일하다. 칼가는 동안, 절단날 연마면은 연마 부재들의 주평면에 대하여 기계적으로 또는 바람직하게는 자석에 의해 위치 결정되고, 칼의 절단날 연마면으로 부터 제거 되는 자성 파편이 자화되어 연마 부재 및 칼가는 지역으로부터 제거된다.

여기에 설명되는 칼가는 작용은 부분적으로 독특한데, 그 이유는 칼가는데 소비되는 에너지가 주로 칼의 절단날 연마면에 대한 연마 입자의 균일한 주기적인 궤도 운동에 의해 절단날 연마면에 가해지기 때문이다. 그리하여 절단날면이 균일하게 연마된다.

이것은 그러한 에너지가 절단날 연마면을 가로질러 연마 입자가 직선 운동하여 전달되는 다른 칼가는 기구와 크게 대조적이다.

본 고안의 장치는, 연마 표면상의 각 연마 부재가 연마 표면의주 평면에서 또는 그 평면에 평행히 균일하고 주기적인 궤도(이상적으로는 원형임)로 운동하고 칼가는데 소비되는 에너지가 주로 연마입자의 궤도운동을 통해 제공되는 연마 표면을 가진 궤도 운동 부재를 포함한다.

각 궤도의 크기는 대략 동일하다. 여기서 말하는 주 평면은 다수의 연마부재들을 포함하는 연마 표면의 면을 의미한다.

각 연마 부재는 각 부재에 대해 개개의 별개의 지점을 중심으로 주 평면에 있거나 그 평면에 평행한 경로에서 운동한다. 이 장치는 우수한 품질의 칼날을 형성하는 수단을 비숙련 사용자에 제공한다. 궤도 운동 부재는 평면으로 되어 있고 양 측부에 연마 표면을 가질수 있으나, 특수한 사용을 위해서는 금속을 더 빠르게 제거하도록 단일의 또는 다중의 볼록한 표면과 같은 개조된 형태일 수 있다. 그것은 예를 들어 연마 입자들이 물리적으로 부착된 지지 구조물 또는 단단한 연마 물질일 수 잇다. 이러한 칼가는 과정은 연마입자의 속도가 분당 800 피이트(248.8m)보다 작을 때, 운동하는 연마재의 면이 회방향 운동을 ±0.005인치(0.127㎜) 이하로 감소시키도록 안정화될 때, 그리고 각 궤도 경로의 길이가 1인치(2.54㎝)보다 작을 때 최적화된다. 궤도운동하는 연마재의 면은 3개 이상의 지지점들에 미끄럼 운동가능하게 접촉하여 궤도운동하는 구동판에 의해 안정화된다.

거친 연마 입자들은 만족스럽지 못하는데, 그 이유는 그러한 입자들이 불균일하게 운동하고 집적되어 연마표면의 평면성 또는 균일성을 파괴하는 경향을 가지기 때문이다. 그러한 불균일성은 칼날을 손상시킬수 있다.

형성된 칼날의 질은 상당히 양호하고, 연마율 또는 금속제거쭐이 일정한 궤도 운동을 유지하는 입자들에 의해 매우 크게 됨이 밝혀졌다. 또한, 거친 입자들에서는 연마 파편이 연마재와 혼합되어 집적효과가 가중된다.

연마되는 칼은 정환한 위치에 고정될 수 있으나, 칼이 적당한 기구에 의해 적어도 부분적으로 안내 및 지지된채 손으로 유지되는 것이 보다 더 편리하다. 그 기구는 바람직한 예에서, 칼의 절단날 연마면의 연속적인 부분들이 궤도 운동하는 연마 표면에 평행히 접촉하여 안내되게 하면서도 칼의 절단날 연마면을 연마 표면에 부착시켜 칼을 안정시키는 자석 안내 수단이다. 그 자석의 자장이 연마표면으로부터 연마 파편을 제거하고, 궤도운동하는 연마 표면과 칼 가이드 사이 지역에 그 파편이 집적되는 것을 최소화시키도록 작용한다.

절단날 연마면을 위한 정지 부재가 이 칼가는 장치와 관련하여 사용될수 있다. 사용시 그 정지 부재는 칼가이드의 면과 연마 부재의 면들의 교차부 바로위에서 절단날 연마면의 일부에 접촉하도록 배치된다. 그 칼가이드는 절단날 연마면이 초기에는 연마재 면에 선접촉되고 칼의 면에 대하여 절단날 연마면이 소망의 각도를 이루도록 연마재 면에 적당한 각도로 칼의 면을 유지하기 위해 칼의 절단날 연마면을 안내한다.

정지 부재는 궤도운동하는 연마표면에 대하여 칼을 안정화시키고, 칼날이 칼 가이드와 궤도운동 연마 표면사이 공간내로 미끄러져 들어가는 기회를 감소시키고, 칼날로 부터 거친 연마 파편을 제거하기 위한 수단으로 작용하고, 파편이 궤도운동 연마표면에 의해 쉽게 저거될 수 있도록 하는 위치로 칼날에 부착된 미세한 버어 또는 파편을 이동시키도록 작용한다.

연마 표면에 인접하여 위치된 자석으로된 칼 가이드들은 칼을 정확히 위치시키고, 연마 파편을 제거하기 위해 칼 절단날에 인접하여 자속을 집중시키며, 그 가이드와 운동하는 연마표면 사이에 칼이 끼는 기회를 최소화시키도록 작용한다.

본 고안의 장치는 대부분의 종래의 칼가는 장치에서 발생되는 것과 같은 미세한 톱니들이 사실상 업슨 날카로운 칼날을 형성하는 신규하고 저렴한 수단을 비숙련 사용자에 제공한다. 여기에 설명된 독특하고 정밀한 자석으로된 칼 가이드는 칼의 각도를 조절하고 작업중 궤도운동 연마 표면에 대한 칼의 이동을 감소시키고 연마파편을 제거한다. 이 칼 가이드는 또한, 여러가지 방식들 중 한가지 방식으로 운동하는 연마 표면에 대한 칼의 위치를 조절하는 데에도 사용될 수 있다.

본 고안을 첨부도면을 참조하여 바람직한 예로서 이하 상세히 설명한다.

본 고안에서 칼 및 그와 같은 것을 가는 작업은 칼날에 대한 연마재의 균일하고 주기적인 기계적 궤도운동에 의해 달성되고, 그러한 궤도 운동이 균일한 전방향 연마재 작용을 제공한다. 여기서 사용되는 용어 "칼날"이란 본 고안에 따라 날카롭게 될 수 있는 모든 형태의 도구의 절단날을 칭한다.

이들 도구는 칼, 가위, 끌 및 그와 같은 것을 포함한다. 칼, 브레이드 및 도구라는 용어는 본 출연 명세서에 동일하게 간주될 수 있다.

본 고안에 따라, 금속 제거에 의해 날카롭게 하기 위한 에너지는 연마재의 균일하고 주기적인 궤도운동에 의해 제공된다. 연마재의 균일한 궤도 운동을 통하여 동일한 전방향 연마재 작용으로 칼의 절단날 연마면을 가로 질러 공통면에서 연마 입자들을 반복적으로 이동시킴에 의해 버어 및 미세한 톱니부들이 없는 우수한 질의 칼날이 형성된다. 형성된 칼날의 질은 종래 기술의 수동 작업 또는 회전 또는 직선운동에 의해 기계적으로 얻어지는 것보다 상당히 우수하다.

본 고안 장치에 방식에서, 각 연마 입자는 연마 표면의주 평면의, 또 그평면에 평행한 별도의궤도에서 운동한다. 일 회전시의 각 입자의 궤도운동경로는 πd이다(여기서, d는 원형 궤도의 직경이다.) 그 경로는 균일하고 전방향의 연마재 작용을 제공하기 위해 원형인 것이 이상적이다.

그러나, 그 경로가 기계적 구동부의 특징 때문에 완만한 타원형일 경우에는, 그 궤도 경로는 타원경로 주위에서 측정된 거리이다. 원형이든 타원형이든 간에 어떤 주어진 구동 구조에서 각 입자의 궤도운동경로 거리는 동일하고, 운동이 매우 균일하며 전방향이다.

각 연마 입자에 부여되는 속도는 칼날의 두께가 만분의 일 인치(0.00254㎜) 정도 또는 그 보다 작을 때 본 고안에 따라 형성된 가늘고 얇은 칼날을 과열시켜 불림(템퍼)을 일으키지 않으면서도 신속하게 금속을 제거시킬 수 있는 절삭 작용을 제공하는 데 충분히 커야한다. 연마 부재의 원주방향속도는 날을 과열시키지 않도록 분당 800 피이트(243.8m)보다 작게 유지되어야 하고, 칼날이 매우 가늘고 얇게 된때는 더 느린 선속도가 바람직한다.

연마재 운동이 칼날에 수직인 일 궤도 주기의 일부분에서 칼날의 지점들에 형성된 버어가, 연마 부재가 날에 평행히 운동하는 주기의 다음 부분에서 연마 부재에 의해 신속하고 확실하게 제거되도록 궤도운동경로가 원주에서 1인치(2.54㎝)보다 작을 때 우수한 칼날이 얻어진다. 칼날에 수직으로 또는 그 칼날을 가로질러 연마재가 장시간 운동하면 버어가 형성될 수 있고, 그 형성된 버어는 크기가 크고 궤도운동하는 연마재의 다음번 횡방향 운동에 의해 제거되기가 어렵다. 본 고안에서는 버어가 크게 되지 않고 갯수도 많지 않게 되며 칼날은 수술용 칼(메스)에 필적하는 강한 절단날을 가지는 균일한 외관을 가진다.

날카롭게 연마되는 칼은 가이드를 따라손으로 이동되지만, 가이드에 대하여 칼이 양호하게 접촉되게 하고 전술한 다른 이점들을 제공하도록 자장을 사용하는 가이드에 의해 소망의 연마 각도로 견고히 유지된다. 그 칼은 고정적으로 유지되거나 또는 하나의 칼 절단날 연마면이 궤도운동 연마재와 접촉하여 유지된 채 칼의 길이방향으로 수동으로 또는 기계적 수단에 의해 가이드를 따라 느리게 이동될 수 있다. 그 절단날 연마면이 적당히 날카롭게 된 후, 그 칼은, 두번째 절단날 연마면이 궤도운동 연마 부재와 접촉되고 그 두번째 면이 적당히 날카롭게 될때까지 칼이 연마 부재를 가로질러 느리게 이동되도록 재배치된다. 이 과정은 절단날 연마면들이칼의 전체 유용한 길이를 따라 미세한 날을 형성할 때까지 반복될 수 있다. 하나 이상의 궤도 운동 연마 부재 또는 연마 표면이 다수의 기계적 구조물에 이용될 수 있고 각종 물질 및 그릿트 크기가 제공될 수 있다.

이러한 칼가는 과정에서, 중요한 것은, 칼면의 평면과 궤도운동 연마부재의 표면의 평면이 작업중에 서로에 대하여 일정하고 불변적인 각도를 유지하여 연마되는 칼날 면이 궤도운동 표면에 정밀하고 균일하며 안정된 방식으로 강제 접촉되도록 하는 것이다. 이를 위해, 칼가는 작업중 연마 부재의 주 평면이 횡으로, 즉 그 주평면에 수직인 방향으로, 가이드에 의해 배치된 칼 및 그의 절단날 연마면과 관련하여 ±0.005(0.127㎜)인치 이상 또는 0.1도 이상 이동하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 각도 정밀도를 본 고안에 따라 얻을 수 있게 하는 한가지 수단은, 인접한 지지 부재에 고정된 3개 이상의 강직한 기계적 접촉점들에서 궤도운동되는 피구동 판에 적당한 수단에 의해 궤도운동 연마 부재 또는 그의 연장부를 고정시키는 것이다. 칼 위치 및 절단날 연마면의 각도를 조절하는 데 사용되는 가이드 역시 동일한 인접 지지 부재에 고정되어 장치의 횡방향 운동이 궤도운동 연마재 및 칼 가이드에 영향을 끼치도록 하는 것이 바람직하다.

궤도운동을 이용하는 본 고안의 일 실시예에 따른 칼가는 장치(20)가 제4-6도에 도시되어 있다. 모우터(22)(제5도)가, 상부 부분(28), 중간부분(30) 및 하부 부분(32)으로 이우러진 밀봉체내에서 나사들(26)에 의해 모우터 장착판(24)에 부착되어 있다. 기판(35)에 체결된 4개의 수직 볼트들(34)이 너트들(36)에 의해 수평의 모우터 장착판(24)을 지지하고, 볼트들(34)의 상단부가 나사결합된 수평의 하부판( 38)을 지지한다. 그 하부판(38)은 3개의 스페이서 볼트들(42)에 의해 수평의 상부판(40)을 지지한다.

타이밍 벨트(48)를 수평면에서 구동시키는 기어 풀리(46)(제6도)가 모우터 축(44)에 부착되어 있고, 그 타이밍 벨트(48)는 수직의 구동축들(54,56)에 각각 설치된 기어 풀리들(50,52)을 동기 구동시킨다. 구동축들(54,56)의 단부들은 하부판(38)과 상부판(40)내에 설치된 구동축 베어링들(58,60)내에서 회전한다. 구동축들(54,56)의 상단부들은 구동 크랭크들(62,64)을 형성하도록 기계 가공되어 있고, 그 구동 크랭크들은 크랭크 베어링들(66,68)에 각각 맞물려 있다. 크랭크 베어링들(66,68)은 수평으로 궤도운동하는 구동판(70) 내에 삽입 설치되어 있고, 그 구동판은 공통의 타이밍 벨트(48)를 통하여 기어 풀리들(50,52)에 의해 동기 구동되는 구동크랭크들(62,64)에 의해 수평으로 궤도운동한다. 궤도운동 구동판(70)은 3개의 지지 베어링들(72)상에 얹혀 있고, 그 지지 베어링들(72)은 지지점들로 작용하며, 고정된 상부판(40)에 부착되어 있다.

연마 표면을 형성하는 연마 물질(74)은 적당한 접착제에 의해 수평의 연마재 지지판(86)에 부착되어 있고, 그 연마재 지지판(76)은, 궤도운동 구동판(70)내에 삽입된 스터드 스크류들(80)에 손으로 나사결합되는 2개의 텀(thumb) 너트들(78)에 의해 궤도운동 구동판(70)에 부착되어 있다.

칼 가이드 조립체(9)가 접착제 또는 다른 수단에 의해 상부판(40)에 고정되어 있다. 그 칼 가이드 조립체(90)는 자극이 마일드강과 같은 자성물질로 만들어진 칼 안내판(94)으로 향하도록 자화된 2개의 자석(92)을 포함한다. 이 칼 안내판(94)의 상단부는 3각형으로 되어 있엉 칼(100)의 면을 위한 가이드로 작용한다. 강으로 된 칼(100)의 면은 제4 및 제5도에 도시된 바와 같이 칼 안내판(94)의 3각형 상단부의 경사 연부들중 하나에 자석적으로 부착되어 얹힌다. 칼 안내판(94)의 3각형 상단부의 경사는, 칼(100)의 면과 연마 물질(74)의 표면 사이에 요구되는 연마 각도가 형성되도록 선택된다. 연마물질(74)은 연마재 지지판(76)에 부착되어 궤도운동을 한다. 연마재 지지판(76)은 텀 너트들(78)에 의해 궤도운동 구동판(70)에 부착되어 있다 텀 너트들(78)은 연마 표면을 교환하기 위한 편리한 수단을 제공한다.

구동 크랭크들의 편심 운동에 의해, 궤도운동 구동판(70)이 궤도우너동을 하게되고, 그 구동판(70)은 소정의 면에 유지되도록 스프링(96)에 의해 억제되어 있다. 이 면은, 초고분자량의 폴리올레핀 또는 유리함유 플루오로카본과 같은 물질로 만들어지고 상부판(40)에 고정된 3개의 지지 베어링들(72)에 의해 형성된다. 샌더(sander)에서와 같이 궤도운동 부재를 지지하는 종래의 기계적 수단은 평행사변형 구조물, 3개 이상의 가요성 지주, 탄성중합체 지지물 등을 포함한다. 궤도운동 샌더 패드의면은 그러한 수단이 칼날을 정확하게 배치시키는데 사용될 수 없게 할 정도로 패드 표면에 각도를 가지고 그리고 그 표면에 수직방향으로 이동한다.

크랭크 베어링들(66,68)은 유리함유 플로오르카본 수지, 즉, 테플론(등록상표)과 같은 적당한 물질로 만들어져 있다. 이 물질은 구동축들(54,56)의 단부들상의 편심 구동 크랭크들(62,64)을 위한 정렬 및 마모 표면을 제공한다. 궤도운동 구동판(70)의 마모는 구동 크랭크들이 그 구동판(70)에 직접 접촉될 때 일어날 수 있다. 유리함유 플루오르카본과 같은 조성물로 된 구동축 베어링들(58,60)은 하부판 (38)과 상부판(40)을 관통하는 강으로된 구동축들(54,56)을 위한 베어링들로 작용한다. 또 다르게는, 상부판(40), 하부판(38) 및 궤도운동 구동판(70)이 그들 판과 베어링 모두를 위한 재료로 작용할수 있는 다이 주조 아연-알루미늄 합금 또는 폴리 에스터와 같은 물질로 만들어질 수도 있다. 그러한 수단에 의해 전술한 베어링들이 생략될 수 있다.

몇몇 구조에서, 편심 구동 크랭크들(62,64)의 동기 작용의 불완전함, 또는 연마 물질(74)에 전달될 수 있는 다른 기계적 불완전함들에 의해 야기되는 횡방향 진동을 감소시키는 수단으로서, 크랭크 베어링들(66,68)과 궤도 운동 구동판(70) 사이에 탄성중합체 슬리이브 또는 그와 같은 부재(도시안됨)가 삽입되는 것이 유익함이 밝혀졌다. 그러한 진동은 과도한 때, 형성된 칼날의 질을 저하시킬 수 있다.

궤도운동 구동판(70)과 그에 부착된 연마 물질(74)의 진동은 거의 진동을 발생하지 않은 구동 시스템을 이용함으로써 감소될 수 있다. 이를 가진 타이밍 벨트 (48)와 기어 풀리들(46,50,52)을 이용하는 제5 및 6도에 도시된 설비는, 다른 방식으로 동기운동을 달성할 수 있으나, 큰 진동 및 소음을 발생시키는 통상의 기어 구동부들보다 우수함이 입증되었다. 타이밍 벨트(48)의 사용은 중간 베어링 등을 통하여 모우터(22)로 부터 연마 물질(74)에 전달되는 진동을 단절 및 감소시키는 경향을 가진다. 경도가 주의깊게 선택되는 경우 탄성중합체 물질로 만들어지는 기어 열이 이용될 수 있다.

궤도운동 구동판(70)과 연마 물질(74)의 횡방향(제5도에서 수직의) 진동은 제6도에 도시된 바와 같이 3개의 지지 베어링들(72)에 의해 형성되는 3각형 공간내에 구동 크랭크들(62,64)과 스프링(96)을 위치시킴으로써 최소로 유지될 수 있다.지지 베어링들(72) 사이 대략 중앙에 설치되고 하부판(38)과 궤도운동 구동판(70)사이에 장력하에 고정된 스프링(96)은 수평의 궤도운동 구동판(70)의 수직 운동을 최소화시키는데 충분히 강하여야 하나, 궤도운동 구동판(70)과 지지 베어링들(72) 사이에 과도한 마찰을 일으킬 정도로 강해서는 안된다. 자석 및 금속판 설비가 그들 2가지중 하나는 궤도 운동 구동판에 부착되고 다른 하나는 상부판(40)에 부착된 채 스프링 대용물로 사용될 수 있다.

궤도운동은 평상시에는 구동 크랭크들(62,64)이 완전 동기하는 경우 원형이다. 그러나 구동 크램크들(62,64)이 동기하지 않거나, 또는 구동 크랭크들과 궤도운동 구동판(70)사이에 탄성중합체 물질이나 큰 간격이 배치된 때 궤도운동 구동판(70)에 중대한 불균형이 있는 경우에는 궤도운동이 다소 타원형으로 된다.

연마 물질(74)은 각종의 다른 고정된 연마 물질 및 다른 입도 또는 "그릿트" 크기의 물질들 중 어는 하나일 수 있다. 다이아몬드 그릿트가 배치된 강, 아르칸사스석, 카보런덤 블록, 알루미나 블록 및 연마 알루미나 피복 종이를 포함하는 판이 성공적으로 사용되어 왔다. 3각형의 상단부를 가지 칼 안내판(94)은 2개의 자석들(92)사이 슬로트내에 꼭 맞게 설치되는 구조로 되고, 연마 각도를 변경시키기 위해 다른 각도의 다른 칼 안내판으로 수동으로 대치될 수 있다. 칼의 두번째 절단날 연마면될 수 있다. 칼 안내판(94)에 의해 제공되는 자석인력은 칼(100)의 일단부를 조절 및 정렬시키는데 충분히 크지만, 칼(100)의 전체 날을 연마하도록 칼을 전후로 이동시키는 것이 방해되지 않도록 크지 않아야 한다. 그 자력은 또한, 궤도운동하는 연마 물질(74)에 의해 연마중에 칼의 절단날 연마면에 발생되는 힘 때문에 발생될 수 있는 칼의 불규칙적인 운동을 억제하는 것을 돕도록 작용한다는 것이 중요하다.

본 고안의 기본적인 원리가 많은 다른 기계적 구조에 이용될 수 있다는 사실은 다른 구조의 2가지 칼가는 장치, 즉 제4-6도에 도시된 바와 같은 칼가는 장치( 20)와 제7-9도에 도시된 칼가는 장치(110)를 예시함에 의해 입증된다. 후자의 칼가는 장치(110)에서, 궤도운동 구동판(70a)은 제 5-6도에 도시된 것과 유사한 기구에 의해 구동된다.

본 고안의 두번째 실시예의 칼가는 장치(110)가 제7-9도에 도시되어 있고, 이 예에서, 궤도운동하는 연마표면들이 수직면에서 운동한다. 제8도에서, 모우터( 22a)가 기판(112)에 장착되어 있고, 모우터 축(44a)에 설치된 기어 풀리(46a)를 구동시킨다. 기어 풀리(46a)에 의해 구동되는 타이밍 벨트(48a)는 수평 구동축들( 54a,56a)에 설치된 기어 풀리들(54a,56a)을 구동시키며, 상기 구동축들의 단부들은 구동 크랭크들(62a,64a)을 형성하도록 기계가공되어 있다. 이러한 벨트-기어 풀리 설비에 의해 동기하여 구동되는 구동 크랭크들(62a,64a)은 궤도운동 구동판(70a)이 궤도경로에서 구동되도록 궤도운동 구동판(70a)에 설치된 크랭크 베어링들(66a,68a)내에 설치되어 있다. 수직의 지지판들(114,116)(제8도)이 기판(112)상에 장착되어 있고, 모우터 축(44a)과 구동축들(54a,56a)을 위한 지지 및 정렬 수단을 제공하며, 또한 상부판(118) 및 가이드 지지판(120)을 위한 지지 수단을 제공한다. 그 지지판(120)은 칼 가이드 조립체(122)를 지지한다. 수직의 지지판(116)에 설치된 축 베어링들(58a,60a)은 구동축들(54a,56a)의 일단부를 위한 지지 수단을 제공한다. 유사한 축 베어링들(58a,60a)이 구동축들(54a,56a)의 타단부의 지지를 위해 수직의 지지판(114)에 설치되어 있다. 모우터 축 베어링(124)은 모우터 축(44a)의 단부를 위한 지지 수단을 제공하고, 그 베어링은 수직의 지지판 (116)에 설치되어 있다. 궤도운동 구동판(70a)은 금속 또는 플라스틱으로된 요우크 (126)를 지지한다. 그 요우크의 상부아암들(128,130)은 고정된 칼 가이드 조립체 (122)내에서 궤도운동하는 연마 물질들(132)을 위한 장착 지지체로 작용한다.

칼 가이드 조립체(122)는 제10도에 상세히 도시된 자석 부재들(136)을 지지하는 지지 부재들(134)을 형성하는 폴리카보네이트와 같은 적당한 플라스틱으로 만들어진다. 사용에 있어서, 제8도의 칼(100)의 면은 그 칼이 자석 부재들(136)중 하나에 의해 칼 가이드 조립체(122)의 안내면(138) 또는 안내면(140)쪽으로 자석적으로 이끌린 채 그 안내면(138) 또는 안내면(140)상에 얹힌다. 그 칼 가이드 조립체 (122)는 에폭시와 같은 접착제에 의해 가이드지지판(120)에 부착되거나, 또는 칼 가이드 조립체(122)의 플라스틱 지지 부재(134)와 가이드 지지판(120)에 부착되거나, 또는 칼 가이드 조립체(122)의 플라스틱 지지 부재(134)와 가이드 지지판(120)이 일체의 구조물로 성형될 수 있다.

칼 가이드 조립체(122)와 함께 가이드 지지판(120)을 상부판(118)에 유지시키기 위해 나사들(142)이 사용된다. 칼 가이드 조립체(122)와 함께 전체 가이드 지지판(120)은 요구되는 경우, 궤도운동 연마 물질(132)과 함께 안내면들(138,140)이 다른 각도를 형성하는 다른 수단으로 대치될 수도 있다.

평상시 면들이 안내면들(138,140)과 동일면상에 위치하는 자석 부재들(136)이 칼을 끌어당기고 그 칼을 안내하고, 그 칼을 궤도운동 연마재에 대하여 소망의 각도로 위치시키고, 궤도운동 표면의 동작에 의해 야기될 수 있는 칼의 운동을 최소화시킨다. 칼 가이드 조립체(122)는 불연속적인 자석 부재들을 가질 수 있고, 또는 "3엠 코오포레이숀"에서 제조 판매되는 것과 같은 플라스틱 기재에 자석 물질이 배치되어 구성된 물질이나 또는 칼의 제조에 통상 사용되는 강 및 합금과 같은 자화성 물질을 끌어들이는 물질로 전체적으로 또는 부분적으로 피복될 수 있다. 칼의 면에 평행한 자극과, 자속을 집중시키는 자석판들을 가지는 2극 자석으로 이루어진 자석 부재들은 후술되는 바와 같은 특정의 이점들을 가진다.

궤도운동 구동판(70a)은 적어도 3쌍의 지지 베어링들(72a)에 의해 제위치에 유지되며, 쌍을 이룬 지지 베어링들은 궤도운동 구동판(70a)과 미끄럼 접촉하여 궤도운동 구동판(70a)의 어느 일측부에 배치되고 상부판(118)과 하부 브라켓트(144)에 의해 제위치에 유지된다. 하부 브라켓트(144)는 접착제 또는 적당한 나사(도시안됨)에 의해 수직 지지판(116)에 체결된다.

이것이 항상 궤도운동 구동판(70a)을 위한 3지점 지지 수단을 유지한다.

도시되지 않은 다른 구조에서,지지 베어링들(72a)은 궤도운동 구동판(70a)에 부착되고 상부판(118)과 하부브라켓트(144)에 미끄럼 접촉하여 유지될 수 있다. 2개 부분으로 된 봉합체(145)가 이 장치를 둘러싸고 있다. 각 연마 물질(132)을 제거 및 대치하거나 모든 연마 물질들(132)을 동시에 나사(146)또는 다른 기구에 의해 요우크(126)와 함께 대치하기 위한 수단이 접촉 접착제 또는 다른 설비를 통하여 제공된다. 연마 작업중 항상, 지지 베어링들(72a)과 궤도운동 구동판(70a) 사이에 0.001인치(0.025㎜) 정도의 작은 간격이 형성되지만, 사용시에 연마 물질(132)에 대한 칼의 힘의 방향에 따라 지지 베어링들(72a) 중 3개의 베어링들과 궤도운동 구동판(70a) 사이에 실제 접촉이 일어난다. 항상, 궤도운동 구동판(70a)은 지지 베어링들과 이들 베어링들 사이 간격에 의해 형성된 여러개의 밀접히 떨어져 있는 면들중 하나에서 강제로 주기적으로 운동한다. 그리하여, 궤도운동 구동판(70a)과 연마 물질(132)의 면을 안정화시키는 매우 적극적인 지지가 항상 제공된다. 이러한 독특한 접촉 지지 수단에 의해, 지지 베어링들(72a)의 면에 큰 마찰을 유발시키고 구동 수단에 요구되는 동력을 증가시킬 수 있도록 스프링 또는 그와 같은 부재를 구속할 필요가 없게 된다.

연마 작용에 의해 야기되는 약간의 꼬임력이 궤도 운동 구동판(70a)(제8도)에 존재하는 경우, 6개 이상이 지지 베어링들(72a)이 바람직할 수 있다. 그러나, 통상 3개 이하의 지지 베어링이 사용된다. 크랭크 베어링들(66a,68a), 모우터 축 베어링(124) 및 축 베어링들(58a,60a)은 통상 유리함유 플루오로카본 수지로 만들어지고, 모우터 축(44a)의 단부, 편심 구동 크랭크들(62a, 64a) 및 구동축들( 54a,56a)을 지지한다. 이들 베어링들은 수직의 지지판들(114, 116)과 궤도운동 구동판(70a)이 고온 유리함유 폴리에스터, 또는 단단한 구조물 및 베어링 물질로 작용할 수 있는 다른 물질로 만들어지는 경우에는 생락될 수 있다. 이 장치에 사용되는 어떤 칼 가이드 조립체(122)도 가이드 지지판(120)을 통하여 상부판(118)(제8 및 9도), 또는 궤도운동 구동판(70a)의 위치를 결정하는 지지 베어링들(72a)을 위한 직접적인 또는 간접적인 지지수단을 제공하는 수직의 지지판(116)과 다른 견고하게 부착된 부재의 지지되어야 한다. 그리하여, 판들(116,114,118)을 포함하는 기계적 지지 구조물의 주요 진동이 칼 가이드 조립체(122)와, 궤도운동 구동판(70a), 요우크(126), 상부 아암들(128, 130) 및 연마 물질들(132)을 포함한 궤도운동 요소들에 영향을 끼친다. 이 수단에 의해 칼 가이드 조립체(122)와 연마 물질(132) 사이의 상대적인 운동이 접착제 또는 나사에 의해 서로 함께 보유된 그들 주요 구조부분들의 진동 및 운동에 의해 야기되는 바와 같이 최소로 된다.

나사들(142)이 통상 약 20°인 연마 각도(θ)가 변결될 수 있도록 칼 가이드 조립체(122)를 쉽게 교환 할 수 있게 하는 수단을 제공한다. 간혹 절단에 사용되는 무거운 칼은 큰 연마 각도(θ)로 연마되고, 껍질을 벗기는 칼과 같은 가벼운 칼을 작은 각도로 통상 연마된다.

연마 물질(132)은 예를 들어 하나의 상부 아암(130)의 양 측부상의 연마재가 거친 물질이고 다른 하나의 상부아암(128)의 양 측부상의 연마제는 미세한 물질이도록 배치될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 칼의 양쪽 절단날 연마면들이 먼저 하나의 상부 아암(130)상의 거친 연마 물질(132)에서 연마된 다음, 다른 하나의 상부 아암(128)상의 미세한 연마 물질(132)상에서 미세하게 연마될 수 있다. 이러한 연마재를 위한 연마 각도는 요구되는 경우 거친 연마재에서 사용되는 각도보다 작을 수 있다.

제8 및 9도에 도시된 바와 같이 2개의 궤도운동 상부 아암들(130,128)에서, 연마 물질들(132)을 위한 4개 위치에 각각 하나씩 각기 다른 그릿트 크기의 4개의 연마 부재들을 사용하는 것이 또한 가능하다. 그 경우, 각 연마재에서 칼날의 절단날 면들을 미세하게 연마하기 위해 칼이 먼저 도시된 장치의 전방으로 부터 삽입된후 계속하여 후방으로 부터 삽입된다. 제10도는 제8도에 도시된 칼 가이드의 우측 부분을 칼과 함께 확대하여 나타낸 것이다. 제10도에서, 지지 부재(134) 및 자석 부재(136)는 거리(t) 만큼 가장 작은 간격의 지점에서 연마 물질(132)의 표면으로부터 떨어져 배치된다. 통상의 가정용 칼에서, 거리(t)는 0.005―0.060 인치( 0.127∼1.54㎜) 범위인 것이 바람직하다. 거리(t)는, 운동하는 연마재 또는 작업자에 의해 칼(100)의 날이 이 간격내에 삽입되어질 때 구동 기구를 재밍 (jamming)시키는 기회를 감소시키도록 최적화될 수 있다. 후술되는 다른 개조된 형태의 가이드 수단의 구동 기구의 재밍의 기회를 더 감소시키도록 이용될 수 있다.

자석 부재(136)(제10도)는 각종 이유로, 중요하게는 칼의 상부 경사면(102) 보다는 제11도에 도시된 칼의 하부 경사면(104)에 대하여칼(100)을 안내 및 위치결정시키도록 연마 표면에 가장 밀접한 지점에서 지지 부재(134)상에 배치된다. 자석으로된 칼 가이드는 많은 형태를 취할 수 있으나, 자석 부재 자체 또는 그 주위의 부재에 의해 결정되는 안내면이 칼의 면을 지지하도록 강직한 안내면을 형성하는 것이 중요하다. 그 가이드는 칼의 면이 안내면에 얹힌채 칼 절단날 연마면이 연마되는 동안 궤도운동 연마재의 면에 얹힐 때 그 연마면의 선 접촉부에 평행한 선상의 연마 표면의 면에 교차하도록 배치된다.

궤도운동하는 연마 물질(132)(제10도)의 운동으로 칼 절단날 연마면(106)에 힘이 가해지고 그 힘은 자석에 대하여 칼의 하부 경사면(104)을 안정화시키는 경향을 가진다. 각 절단날 연마면(106)은 하부 경사면(104)에 대하여 정확한 각도(θ)로 연마재에 의해 형성된다. 양쪽 절단날 연마면들(106)은 집중하여 칼날을 형성한다.

각도(α)는 제10 및 제11도에 도시된 바와 같이 칼의 중앙선에 대하여 각 하부 경사면(104)에 의해 형성되는 각도이다. 상부 경사면(102)이 자석 호울더에 대하여 유지되도록 상하부 경사면들(102, 104)(제11도)을 가지는 칼을 위치결정시키면서 절단날 연마면들을 형성하는 시도는 큰 불안정을 야기하고 연마 각도 조절을 정밀하게 행하지 못하며 칼날을 정밀하게 형성하지 못한다. 이러한 이유로, 칼의 하부 경사면(104)에 인접한 위치에서 호울더내에 자석 부재(136)를 위치시키는 것이 바람직하다.

칼과 접촉하여 자석 물질을 사용하는 것은 연마 표면으로 부터 먼쪽으로 즉, 칼쪽으로 연마 파편들을 끌어들이는 매우 중요한 기능을 이행한다. 자장은, 자성 연마 파편이 하나의 자극에서 유도적으로 자화된 다음, 연마 표면과의 접촉선으로부터 약간의 간격을 가지고 칼의 면에 형성된 두번째 자극쪽으로 신속히 끌리도록 절단날 연마면과 연마 부재 사이 접촉선을 따라 집중되는 것이 이상적이다. 그리하여 대부분의 파편이 칼의 면으로 끌리고 연마 표면에 부착할 기회를 가지지 않게 된다. 설명되는 바와 같이 궤도운동 연마 부재들의 비교적 낮은 속도에서, 연마 파편에 대한 원심력을 자기적 포획효과로 부터 입자들을 떨쳐내지 않을 정도로 충분히 낮다. 입자들을 제거 포획하는 자장의 능력은 종래 장치들에서 공통적이고 중대한 문제인 연마 표면에 연마파편의 집적을 방지한다. 칼을 안정화시키고 파편들을 제거하는데 효과적이도록 요구되는 자장은 약 4 온스(113.4g), 바람직하게는 통상의 가정용 칼에서는 1－2파운드(0.45∼0.9㎏)정도의 자석 수단에 대한 칼의 면 보유력을 제공하여야 한다.

연마 부재의 매우 균일한 반복적인 궤도 운동을 사용함에 의해, 균일한 전방향 연마 작용을 제공하는 본 고안에 따라 종래의 장치보다 우수한 여러가지 주요 이점들이 얻어진다. 모우터 구동 회전식 칼가는 장치 및 일반적인 수동 방법에서 칼날을 따라 형성되는 것과 같은 큰 버어(burr)들이 본 고안의 장치에 의해 제거된다. 적절한 크기의 정밀하게 반복적인 주기적 궤도 운동은 연마 작용이 균일하고 전방향적이기 때문에 형성되는 버어들을 효과적으로 제거한다. 약 1인치(2.54㎝)이하의 궤도 경로를 가지는 궤도운동 표면을 이용함으로써, 그러한 버어들이 크게되지 않고 작고 기계적으로 약한 상태로 제거된다. 큰 궤도 경로의 사용은 크고 강한 버어를 발생시키는 경향을 가지며, 그러한 버어는 횡방향 연마 작용에 의해 쉽게 제거되지 않고 칼날에 톱니 형태를 형성한다. 큰 궤도는 또한, 궤도운동 구조물의 질량 또는 속도가 감소되거나 장치가 테이블에 볼트 또는 다른 방식으로 고정되지 않는한 칼가는 장치를 크게 불안정하게 한다.

본 고안에서의 독특한 궤도운동은 대부분의 시판되는 칼에서 목격되는 제14도에 도시된 형태의 이 또는 톱니가 없는 칼날을 형성한다. 대신, 본 고안에 의해 얻어지는 날은 극소수의 불균일부를 가지지만, 인열 작용과 대조적으로 물질을 깨끗하게 절단한다. 이러한 형태의 궤도 운동에 의해, 수술용 칼 및 면도날과 같은 질의 날이 얻어질 수 있다.

작고 정밀하게 반복적인 궤도 경로와 연마 입자들의 제한된 궤도운동 속도를 기초로한 궤도 운동을 이용함에 의해, 그리고 주 궤도면에 수직인 방향으로의 연마재의 운동을 제거함에 의해, 제15도에 10배 확대하여 도시된 바와 같은 결함들이 없는 "거울"같은 가공상태의 절단날을 강으로된 칼에 형성하는 것이 가능하다. 이러한 종류의 "거울" 같은 상태는 반사광에서 보여지는 바와같이 수 미크론 보다 작은 "그릿트"에 의해 쉽게 얻어질 수 있다. 요구되는 수준의 기계적 완전함을 얻는 것을 돕는 구조적 부재들은 가요성의 타이밍 벨트와 협동하는 기어 풀리 및 단일 또는 다중의 3지점 베어링 지지 시스템을 포함한다.

이러한 기계적 완전함을 달성하는데 있어서, 각 단계에서 연마재의 면에 대한 칼의 면의 각도를 높은 정밀도로 조절유지하는 자석타입의 칼 가이드를 사용하는 것이 중요하며; 절단날 연마면이 연마되는 지점에 자장을 집중시킴에 의해, 연마 파편이 칼날에 손상을 일으키기 전에 그리고 연마 표면에 금속 파편이 집적되어 연마 효율을 감소시키기 전에 연마 표면으로 부터 연마 파편을 대부분 제거하는 것이 독특하게 가능하다. 대신 그 파편은 그가 쉽게 제거될수 있는 칼의 면에 수집된다. 0.0001인치(0.00254㎜) 이하의 날 결함부들은 약 0.001인치(0.0254㎜)의 연마 입자 크기인 약 600 그릿트의 연마재에서도 발생된다. 미세한 그릿트는 절단날 연마면에 평활한 연마를 제공하고 날 결함부를 거의 형성하지 않는다. 적절한 강으로 되고 적절한 전체 날 각도 및 45°의 전체 날 각도에서도 이 방식으로 날카롭게 연마된 적절한 두께를 가지는 칼은 작은 전체 날각도를 가지는 통상의 면도날과 같이 면도를 하는데 사용될 수 있다.

제4―9도에 도시된 칼 가는 장치들(20, 110)에서, 다른 연마재를 사용하거나 또는 마모된 연마 표면을 대치하는 수단으로서 연마 표면을 교환하는 설비가 제공되어 있다. 이 수단은 연마 표면의 면이 궤도운동 면에서 0.1°정도 내에서 평행하도록 각 연마 표면이 재배치될 수 있게 하는 것이어야 한다. 그렇지 않으면, 칼날이 연마 표면의 횡방향 운동에 기인하여 연마 과정중에 큰 진동을 받는다. 그러한 횡방향 운동은 형성되는 날의 질을 크게 저하시킬 수 있다.

본 고안의 칼 가이드는 의도하는 칼 용도에 가장 적절한 칼을 위한 연마 각도를 사용자가 선택할 수 있도록 쉽게 교환될 수 있다. 의도하는 용도 또는 목적에 따라 칼은 제19도에 도시된 바와 같이 서로에 대한 특정의 전체 날 사잇각(β)(용도 및 형태에 따라 변한다)으로 절단날을 형성하는 2개의 절단날 연마면들을 가지도록 제조된다. 예를 들어, 많은 면도날, 블레이드, 수술용 칼, 목재 절단칼, 주머니칼 및 그와같은 것들은 2개의 절단날 연마면들에 의해 결정되는 전체 날 각도가 30° 또는 그보다 작은 각도를 가지도록 제조된다. 대부분의 가정용 칼은 30°- 45。 범위의 전체 날 각도를 가진다. 강력한 작업을 위한 칼들은 큰 각도를 가지도록 만들어지며 몇몇 절단칼 및 스테이크 칼은 60°, 90°, 또는 그 이상의 전체 사잇각을 가지도록 만들어 진다. 가위는 약 70。의 날을 가진다. 사용에 의해 날이 매우 무디게되거나 불균일하게 된 칼을 날카롭게 연마하기 위해서는 최종 연마 단계를 시작하기 전에 절단날 연마면으로 부터 많은 양의 금속을 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 고안에 따른 칼가는 장치는 각종의 연마제 및 금속 제거 특성을 가지는 다수의 연마 표면을 수용하도록 설계될 수 있다. 경도가 있어 많은 양의 금속을 쉽게 제거할 수 있는 큰 다이아몬드 그릿트로 피복된 표면들과 같은 거친 연마제를 사용하는 것이 가능하다.

그러한 거친 연마재의 사용에 이어, 계속하여 미세한 연마 표면 또는 그릿트들이 이용되어, 적절한 정도의 예리함을 가지는 날이 얻어질 수 있다.

본 고안의 원리를 이용할때, 예리한 정도의 제안은 대개 칼날에 사용되는 금속의 입자 구조 및 물리적 성질에 의해 결정된다.

이 장치에서, 궤도의 크기는 충분히 커야하고 회전속도도 충분히 커야하며 그와함께 연마 입자들의 원주속도(v) 역시 적절한 시간 동안에 연마를 행하는데 충분히 커야하다. 그러나 그 원주 속도른 칼날을 약하게 하거나 손상시킬 수 있는 과도한 과열 및 국부적인 연화를 발생시키지 않도록 크지 않아야 한다. 칼날이 얇게 되고 가늘게 되기 때문에 강의 템퍼를 과열시키고 제거시키는 것이 점진적으로 용이하게 된다. 궤도의 크기를 제한하는 것이 바람직하다는 점은 앞에서 설명되었다. 이들 상반된 인자들과 후술될 인자들 때문에, 연마 과정을 최적화시키고 양호한 날을 형성하며 칼날로 부터 템퍼를 제거하는 일이 없게 하는 원주 속도의 작업 지역이 제공된다.

본 고안에 따라 궤도에서의 연마 입자들의 원주 속도는 하기식과 같이 평균 궤도 직경 및 단위 사간당 궤도 주기와 단순한 관계를 가진다. 즉,

V〓πd×RPM

여기서, V는 연마 입자의 원주 속도, π는 대략 3.1416, d는 궤도 운동의 직경, 및 RPM은 분당 궤도 주기수이다.

각 연마 입자가 연마되는 칼날 연마면에 부여하는 에너지와 연마 비율은 입자의 원주 속도와 관계가 있다. 따라서, 그 에너지 및 연마율은 RPM과 관련이 있다. 실제의 가장 높은 RPM으로 작동하는 것이 요구되지만, 칼날을 과열시키는 실제적인 가능성은 분당 약 800 피이트(243.8m) 이상의 입자 속도에서 발생된다. 또한, 속도가 증가할때, 바람직하지 않은 진동 및 불안정성이 테이블에 고정되지 않은 장치에서의 원심력의 결과로 일어날 수 있다. 원심력 및 관련 효과들에 의해 장치가 진동하거나 또는 그 힘이 너무 큰때 지지 테이블에서 이탈할 수도 있다. 이 힘은 궤도운동 속도(RPM)를 감소시키거나, 연마 물질, 그의 지지판 및 기판의 중량을 감소시키거나, 또는 궤도의 크기를 감소시킴으로써 최소로 될 수 있다. 그것은 또한, 동일하나 서로 반대의 강한 원심력을 제공하는 기계적 수단을 도입시킴으로써 감소 또는 보상될 수 있다. 그러한 균형을 위한 수단은 본 기술에 숙련된 자들에 알려져 있고 따라서 본 고안의 일부가 아니다. 약 5파운드 (2.268㎏)의 전체 중량을 가진 칼가는 장치에서, 균형을 위한 수단은, 연마 표면을 포함하는 전체 궤도운동 부재들의 중량이 하기 관계에 의해 정의되는 임계치 아래로 유지될 때 불필요하게 될 수 있다. 즉, 중량(온스)은보다 작다.

여기서, d는 궤도의 평균 직경(인치)이고, RPM은 분당 궤도의 수이다. 물론, 중량을 부가시키거나 무거운 기부에 칼가는 장치를 고정시키는 것, 기부의 크기를 균형시키거나 증가시킴으로써, 장치가 작동시 움직이는 경향이 제거 또는 감소될 수 있다. 그러나, 이러한 요구조건 또는 부가 부재들은 장치의 효율 및 유용성을 감소시킨다.

이런 유형의 칼가는 장치를 위한 한가지 대표적인 작동 조건은 1500RPM에 상응하는 궤도 주기 시간(약 1/25 초/궤도), 약 0.3인치(7.62㎜)의 궤도 원주 또는 경로(이 궤도 원주는 분당 약 40피이트(12.19m)의 궤도 원주 속도를 형성한다)이다. 궤도운동하는 연마 부재 및 그의 지지 구조물의 중량은 약 7온스(198.4g)이었다. 1인치(2.54㎝)만큼 큰 궤도운동 경로가 상기 관계에 따라 매우 낮은 중량의 궤도운동 구조물 또는 낮은 회전속도의 장치를 고정시킬 필요없이 이용될 수 있다. 장치의 전체 중량을 증가시킴으로써 궤도 운동 부재들의 중량을 감소시키거나, 지지 구조물에 장치를 고정시키거나, 또는 다르게 개조함에 의해, 연마 부재들의 궤도 원주 속도가 증대될 수 있으나 그 속도는 앞에서 설명한 이유로 분당 약 800 피리트(243.8m)를 초과 해서는 안된다.

완성된 칼날의 질은 연마 부재의 궤도운동면의 안정성에 좌우됨이 밝혀졌다. 0.0001인치(0.00254㎜)보다 크지 않은 결함부들을 가진 칼날을 형성하기 위해서는, 연마재의 궤도운동면에 수직인 횡방향으로의 연마부재의 반복적인 진동의 크기가 ±0.005인치(0.127㎜)이하로 유지되는 것이 중요하다. 본 고안의 장치는 이것을 전술한 구동 시스템, 궤도운동 기판의면을 형성하는 3지점 지지 베어링 시스템, 및 연마 표면의 주 평면의 편심 구동 크랭크들에 의해 구동되는 궤도운동 기관의 평면에 평행하게 되도록 하는 구조에 의해 달성한다.

연마 작업중 칼 절단날 연마면을 반복적으로 정확하게 위치결정시키는 칼 가이드를 제공하는 것이 중요하다. 제7―10도에서 번호(122)로 나타낸 칼 가이드 조립체는 각종 구조들중 어느 한가지로 구성될 수 있다. 칼 가이드 조립체(122)는 설명된 바와 같이 궤도운동 연마재와 함께 양호하게 작용하였고, 종래의 가이드보다 상당히 진보된 것이며, 연마 휘일, 디스크, 또는 직선운동 연마재를 포함하는 다른 연마재 동작을 위한 우수한 가이드를 제공한다. 여기에 설명된 바와 같은 자석으로된 칼 가이드의 개방된 구조는 독특하게 칼을 안내 또는 유지하도록 금속의 클립 호울더 또는 밀봉체 없이 연마 표면에 인접하여 배치되고 연마 표면에 칼이 그 칼의 첨단부로 부터 손잡이까지 완전하게 접근할 수 있게 한다.

본 고안에 따라 구성된 또 다른 예의 칼 가이드의 세부가 제12 및 13도에 도시되어 있다. 이 칼 가이드(122b)는 플라스틱 지지 부재(134b)를 포함하며, 또한 제10도의 예와 유사한 방식으로 4온스(113.4g) 이상의 힘으로 칼(100b)을 끌어 당기는 바람직한 구조의 자석 부재(136b)를 포함한다.

이 자석 부재(136b)는 자석 물질(152)의 각 측부에 배치되는 예를 들어 철 또는 강으로 된 상하부 자성판들(154)로 이루어져 있다. 통상의 금속, 또는 합성수지 함유 산화물 자석 물질들중 어느 한 가지가 자석 물질(152)에 사용될 수 있고, 그러한 물질의 일예로는 미국 일레트로다인 캄퍼니에서 판매되는 플라스탈로이 1A가 있다. 연마물질(132b)에 대향하여 있고 자석 물질(152)의 면과 동일면에 있는 금속의 자성판(154)의 가장자리들이 칼의 면을 안내하는 제1면으로 자석 안내면( 156)을 형성하고, 연마 표면에 대하여 연마 각도(θ)를 형성한다. 그 자석 안내 수단은 그가 칼의 면을 가로질러 이동될 때 칼(100b)의 면에 홈을 형성하는 기회를 감소시키도록 안내면상이 플라스틱 필름 또는 페인트를 그 가이드 수단의 일부로서 포함할 수 있다.

또 다르게는 칼의 면에 홈을 형성하지 않도록 하는데 충분히 자석 물질의 면 아래에 천분의 일 인치(0.0254㎜)정도에 자성물질이 배치될 수도 있다.

안내면의 상부 연장부(157)는 자석 안내면(156)과 동일면에 있을 수 있고, 또는 연마 물질(132b)의 표면에 대하여 큰 각도로 위치될 수 있으나, 칼이 정규 연마 위치에 있을 때 연마 물질(132b)의 표면에 대해 칼의 면이 정밀한 각도를 형성하도록 자석 안내면(156)보다 연마 표면에 대하여 더 작은 각도로 위치되어야 한다. 안내면의 하부 연장부(148)의 면은 사용자가 칼 가이드내에서 칼(100b)를 부주의하여 기울인때 칼(100b)과 칼날의 위치에 영향을 끼치도록 수직에 대하여 적어도 5―30°이상의 각도로 또는 자석 안내면(156)과 동일면에 위치할 수 있는 제2면을 형성한다. 사용자가 수평에 대하여 칼 절단날을 충분히 기울인 때, 절단날 연마면( 106b)의 뒷부분의 자석 안내면(156)에서 하부 연장부(148)의 면상으로 미끄러져 이동한다. 하부 연장부(148)는 연마 표면의 각측부에서 하방으로 연장하여 있다. 칼이 그렇게 경사진 때 그의 날은 하부 연장부(148)의 면상의 일지점을 중심으로 회동하며, 연마 물질(132b)과 칼 가이드(122b) 사이 슬로트로 부터 먼쪽으로 그리고 궤도운동하는 연마물질(132b)의 가장자리로 부터 먼쪽으로 각도를 가지고 수직으로 절단날을 이동시킨다. 이 수단에 의해, 궤도운동하는 연마물질 또는 그를 지지하는 상부 아암(128b)에 의해 칼날이 손상되는 기회가 감소되고, 칼 가이드 내에서의 칼의 진동 또는 불안정의 기회가 거의 없게 된다. 정규 작동에서 칼(100b)은 그가 사용자에 의해 칼 가이드를 통하여 당겨질 때 제12 및 13도에서와 같이 수평 위치에 유지되고, 칼의 면이나 그의 절단날 연마면 어느 것도 안내면의 하부 연장부(148)에 의해 형성된 제2면에 접촉하지 않는다. 이런 유형의 칼 가이드는 2개의 경사면을 가진 칼과 중공의 연마된 하부 경사면을 가진 칼을 포함한 각종 칼을 위한 정밀하고 재생가능한 가이드를 제공함이 입증되었다.

하나의 자극이 상부 자성판(154)에 인접하고 다른 자극은 상기 상부 자성판에서 약 0.25인치(6.35㎜)만큼 떨어진 하부 자성판(154)에 인접하도록 배치된 자장을 가지는 제12 및 13도에 도시된 바와 같은 자석 부재(136b)에서, 칼(100b)은 그의 절단날이 하부 자성판 바로 뒤에 얹히도록 연마물질(132b)의 방향으로 자장 효과에 의해 자연적인 위치에 자동적으로 위치결정되는 경향을 가짐이 밝혀졌다. 이러한 위치결정 효과는 자석 안내면이 저마찰 페인트 또는 필름에 의해 덮힌 때 최적화된다. 칼의 수직의 절단날 연마면(106b)이 칼(100b)에 대한 자연적인 자장 효과에 의해 자석 안내면(156) 아래로 연마물질(132b)의 표면쪽으로 당겨진다. 그러한 구조에서 칼에 대한 자장의 당김 효과의 결과로 형성된 실제의 연마력은 연마 물질의 표면과 하부 자성판(154) 사이의 물리적인 간격의 선택에 의해 조절될 수 있고, 어느정도 그것은 칼의 기하학적 구조에 의해 영향을 받는다. 당김 효과는 요구되는 경우 인간의 도움없이 가이드내에 얹힌 때 칼을 지지하는데 충분히 클수 있다. 밀접한 간격에서는 연마력이 더 크게 된다. 칼이 자석에 의해 확립된 바와 같은 그의 자연적인 위치에 있을때, 간격이 충분히 증가되면 수직의 절단날 연마면 (106b)은 칼을 연마 표면에 접촉할 때까지 안내면 아래로 더 이동 시키도록 사용자가 칼에 약간의 압력을 가하지 않는한 연마 표면에 접촉하지 않는다. 이들 효과 때문에, 이러한 특정의 자석으로된 가이드 설비는 칼을 동시에 위치결정시키고 연마력에 기인한 칼의 진동을 최소화시키고 연마 각도(θ), 즉 연마표면의 면과 관련된 칼날면의 각도를 조절하고, 연마 표면으로 부터 연마 파편을 제거하고, 연마 표면에 대한 절단날 연마면의 안정된 수준의 힘을 조증하고 따라서 균일한 전방향 연마율을 보증하는 간단한 수단을 제공하도록 작용할 수 있음이 밝혀졌다.

자석 안내에 의해 형성된 제1면과 하부 연장부(148)에 의해 형성된 제2면의 교차부는 수직의 절단날 연마면(106b)이 궤도운동 연마 표면과 면접촉하고 칼의 절단날이 이런 유형의 호울더 내에서 수평일 때 절단날 연마면(106b)의 뒷부분의 위치에 평행하고 그 바로 밑에 있는 선상에 있어야 한다. 그 교차부가 높은 위치에 있으면, 연마 각도(θ)의 조절이 어렵게 된다. 따라서, 안내면의 하부 연장부(148)는 칼이 정규 연마위치에 있을 때 칼을 위한 가이드가 되지 않는다.

그 칼 가이드가 제10도에 도시된 바와 같이 가이드와 연마 표면 사이에 간격(t)을 가지도록 구성되는 경우, 칼이 그 칼을 손상시키거나 궤도운동 연마 표면을 재밍시키도록 상기 간격내로 강제로 끼워질 수 있는 가능성이 존재한다. 그러한 간격(t)이 많은 형태를 취할 수 있고 바람직한 예에서 그 간격과 연마 지경의 외부에서 그에 인접하여 위치된 칼을 위한 정지 부재를 이용하도록 존재하는 경우 바람직함이 밝혀졌다.

정지 부재를 가진 칼 가이드(122c)가 제 16 및 17도에 도시되어 있다.

본 고안의 이 실시예는 제12 및 13도와 유사한 배치의 자석 물질(152c)을 이용하며, 이 예에서 자석의 북극 및 남극이 강 또는 철로 만들어진 자성판 (154c)에 의해 덮혀 있다. 연마 물질(132c)에 대향하여 있고 자석 물질(152c)의 면과 동일면에 있는 금속의 자성판(154c)의 가장자리는 칼의 면을 안내하는 안내면(156c)의 면을 형성하고 연마 표면에 대하여 연마 각도(θ)를 형성한다. 도시된 바와 같이 연마 표면에 수직인 면에 위치된 정지 부재(160)는 연마 간격에 인접하여 그의 외부에서 접착제 또는 나사(도입안됨)에 의해 가이드 지지판(120c)에 체결되어 있고, 이때, 연마 표면쪽 하방으로 경사진 경사면들(162)이 각종 기능을 이행한다. 먼저, 그 정지 부재(160)는 칼날을 연마 물질(132c)에 대하여 확고하게 위치시키도록 칼(100c)의 날을 위한 가이드로 작용하고, 또한 절단날로 부터 연마 파편을 쓸어내도록 작용한다. 그 정지 부재(160)는 대개, 칼날에 대한 정지 작용이 경사 안내면( 156c)의 면과 궤도운동 연마물질(132c)의 주 평면과의 교차점(158)에 가까이 또는 그 지점 바로위에서 제17도에서 수직으로 일 지점에서 일어나도록 위치된다. 그리하여, 그 정지 작용은 절단날 연마면의 일부가 정규 연마 작용중에 위치되는 지점에서 일어난다. 절단날 자체는 안내면(156c)의 면과 연마표면의 주 평면과의 교차부 약간 위의 지점에 위치된다.

정지 부재(160)는 적당한 플라스틱으로 될수 있으나, 그의 경사면(162)은, 칼날을 안내하고, 칼날이 가이드 위에서 통과될 때 그 칼날사이의 버어를 제거하고, 칼날을 더 연마하기 위해 동시에 작용하도록 적당한 접착제에 의해 부착된 티타니아 또는 알루미나와 같은 단단한 연마 물질일 수 있다. 또한, 정지 부재(160)는 구조적 이유로 그의 전체가 연마 물질로 만들어 질수도 있다.

연마 표면의 주 평면에 대한 정지 부재(160)의 경사면(162)의 가장 자리를 위한 적절한 각도(ε) (제17도)의 선택은 그 정지 부재의 의도하는 용도에 좌우된다. 그 각도는 칼날에 형성되는 전체 각도(β)(제19도)에 대하여 선택된다. 예를 들어, 전체 날 각도가 40°이고 정지 부재의 경사면(162)의 가장자리를 칼 가이드로 뿐만 아니라 연마 작용을 제공하거나 칼날, 즉 칼의 절단날 연마면(106)(제11도)상의 버어 또는 파편을 제거하는 데 사용하는 것이 요구될 때, 절단날 연마면( 106)(제11도)의 첨단부에 대하여 경사면(162)의 가장자리가 마찰되는 것이 바람직하다. 그것을 달성하기 위해, 각도(ε)는 각도(β)와 같거나 약간 크도록, 즉 이 예에서 40―45도 이도록 선택된다. 각도(ε)는 어떤 경우 칼이 경사면(162)을 가로질러 이동될 때 칼날에 형성된 힘이 손상될 만큼 각도(β)보다 매우 크지 않아야 한다. 또 다르게는, 정지 부재(160)의 주 용도가 연마재에 대하여 칼(100c)을 안내하는 것일때, 각도(ε)는 절단날의 측부보다는 칼의 절단날 연마면(106)(제11도)과 하부 경사면(104)이 교차하는 칼의 부분이 정지 부재(160)의 경사면(162)의 가장 자리에 마찰되는 경향을 가지도록 각도(β)보다 작을 수 있다.

각도(β)는 칼날이 서로 대해 각도를 가지는 2개의 경사면들(102,104)(제11도)을 가질 때 제 10, 11 및 17도에 도시된 각도(θ)의 2배(즉, 2θ)와 약간 다르다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 각도(β)는 2α와 동일한 값만큼 2θ보다 작다. 여기서, 제10 및 11도에 도시된 바와 같은 각도(α)는 2―3° 범위내에 있으나 그보다 크거나 작을 수도 있다.

정지 부재(160)의 경사면(162)이 각도(β)보다 약간 큰 각도로 설정될 때, 칼 절단날상에 있을 수 있는 버어 또는 파편을 경사면(162)으로 부터 먼쪽 연마 표면쪽으로 이동시키는 것이 독특하게 가능하다. 그러한 버어이동이 칼의 절단날 연마면과 연마재의 접촉에 앞서 일어나면, 나머지 버어 또는 파편들은 깨끗하고 쉽게 제거될 수 있어, 그러한 버어 및 파편들이 없는 칼날이 형성된다.

절단날을 위한 가이드로만 사용될 때, 정지 부재의 경사면(162)은 어떤 중대한 연마 작용을 피하도록 마르텐사이트 강 또는 유리와 같은 단단한 비연마 물질로 만들어질 수 있다. 칼날이 정지 부재의 경사면(162) 위에서 이동될 때 칼날에 대한 온화한 연마 작용을 얻은 것이 요구될 때, 그 경사면은 칼보다 단단한 미세한 티타니아와 같은 단단하고 미세한 그릿트의 연마 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 과도한 연마 작용은 궤도운동 연마 부재들에 의해 형성된 우수한 칼날을 손상시키지 않도록 최종 단계에서는 방지되어야 한다. 이러한 이유로 티타니아와 같은 연마 물질이 격심한 연마물질보다 바람직하다. 일반적으로 궤도운동에 의해 형성된 날의 질은 매우 높아 미세한 날에 대한 후속 연마 작용이 필요없게 된다.

정지부재(160) (제16 및 17도)의 경사면(162)에 접촉하도록 칼날, 즉, 칼의 절단날 연마면(106c)을 위한 최적의 수직 위치는 연마되는 칼(100c)의 형태 및 칫수, 연마 물질(132c)과 가이드 기부 물질(134c) 사이의 간격(t), 제17도에 도시된 바와 같은 연마각도(θ)에 좌우된다. 연마 물질(132c)의 주 평면과 안내면(156c)의 면에 대하여, 경사면(162)상의 정지 지점은 이들 면들 사이 교차점(158)에 밀접히 또는 바람직하게는 연마될 칼의 두께와 관련된 값만큼 제17도에 도시된 바와 같이 약간 높게 위치되어야 한다. 일반적으로, 칼(100c)의 하나의 절단날 연마면(106c)의 일부 또는 칼날의 측부는, 반대측 절단날 연마면(106c)이 연마물질(132c)의 면과 선접촉하고 칼(100c)의 적당한 경사면이 칼 가이드(122c)의 안내면(156c)의 각도 조절면에 접촉할 때 정지 부재의 경사면(162)상에 앉힌다. 각종 가정용 칼들에 적합하게 하기 위해서는, 절단날 연마면(106c)을 따라 어떤 지점이 경사면(162)에 접촉할 때 절단날 자체가 교차점(158) 위 1/32―1/16인치(0.794―1.588㎜) 정도의 정규 연마 위치에 있도록 정지 부재(160)가 위치되어야 한다. 그러한 정지 부재와 1/16인치(1.588㎜)정도의 간격(t)을 사용할 때, 칼 가이드는 재밍없이 각종 칼을 수용한다. 전술한 바와 같이 수직으로 위치된 정지 부재의 경사면(162)은, 연마 물질(132c)이나 지지 아암(128c) 어느 것도 정지 부재(160)에 접촉하지 않도록 충분히 연마물질(132c)의 측부를 따라 그에 인접하여 제16도에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 또한, 외부 정지 부재를 가지거나 또는 가지지 않고 간격(t)내에 위치된 미세한 정지 부재를 사용하는 것도 가능하다.

정지 부재의 경사면(162)이 제17도에서와 같이 연마 물질(132c)쪽 하방으로 경사질 때, 그 면은 절단날 연마면(106c)이 적절한 위치에서 연마 물질(132c)에 대하여 확고하게 유지되도록 칼(100c)을 안내하는 것과 칼(100c)이 간격(t)내로 미끄러져 들어가는 기회를 감소시키는 것을 포함하는 각종 기능을 이행할 수 있다. 또한 그것은 칼날, 즉, 칼의 절단날 연마면(106c)이 연마 물질(132c)과 접촉하기 바로전에 경사면(162)에 접촉하여 통과될 때 파편 또는 버어가 연마작용에 의해 쉽게 제거되어 그러한 부착물이 없는 절단날 연마면(106c)이 형성되도록 연마 표면쪽 방향으로 어떤 버어 또는 연마 파편을 제거 또는 이동시키도록 작용 할 수 있다. 그러한 정지 부재는 궤도운동 하는 연마 표면 뿐만 아니라 연마 디스크 및 직선운동 연마재와 같은 다른 연마재들에도 유용하다.

제12 및 13도 또는 제16도 및 17도의 자석 수단에 있어서, 자석 물질들(152, 152c)은 북극이 상부 자성 금속판(154)에 접촉하여 상부 위치에 있고 남극이 하부 자성 금속판(154)과 접촉하여 있는 2개의 영구 자석들일 수 있다. 그 자석 수단은, 마찰을 감소시키고, 칼날이 이 수단에 의해 형성된 안내면을 가로질러 이동될 때 칼의 면에 홈이 발생하지 못하도록 그 칼 면을 보호하고, 자장에 의해 칼의 최적 위치결정을 용이하게 하도록 필름 또는 피복층이 부착된 표면을 가질 수 있다. 연마작업중에 칼의 면은 이 자석수단과 물리적으로 접촉하고 이 자석 수단의 하부 작극이 칼의 절단날 연마면에 인접하여 위치된다. 하나의 절단날 연마면은 연마 표면에 접촉하여 있어, 연마 파편이 연마 과정에 의해 발생되는 지점에서 연마재 표면에 자극을 전도시킨다. 칼의 면이 자석수단과 접촉하여 있고 자극들이 칼의 면에 평행히 그면과 접촉하여 있기 때문에, 양 자극들은 자극 위치들에 가장 밀접히 물리적으로 접촉하는 지점들에서 칼의 면에 전도된다. 연마 파편은 절단날 연마면 부근에 집중되는 제1자극에 의해 유도적으로 자화되고, 칼의 면내에 위치하는 자극들중 하나에 즉시 이끌린다. 연마 파편의 대부분은 칼이 연마 지역으로 부터 또는 후속 연마 지역으로 철회될 때 연마 파편이 쓸어내는 작용에 의해 쉽게 제거될 수 있는 칼의 면으로 상이 기구에 의해 이끌린다. 이동하는 연마 표면에 대한 칼의 마찰 작용과 함께 그들 자석 효과가 연마 파편 대부분을 제거하여 그 파편이 연마 표면에 집적되어 연마 표면의 균일성을 저해하는 일이 없게되고 또는 연마 파편이 기계적 부품들 및 구동 시스템 내로 떨어져 그들을 재밍 또는 손상시키는 일이 없게 된다. 약간의 흩어지는 파편 입자들은 자석들의 기하학적 구조에 따라 칼날의 자장에서 이탈하는데 충분한 속도를 가질 수 있고 자석 구조물 자체로 이끌릴 수 있다. 기계적 수단에 의해 또는 수동으로 이동되는 종래 기술에서는 연마 표면에 수집되는 파편이 집적되어 연마 작용을 방해하고 칼날에 홈을 형성하는 경향을 가진다. 제16 및 17도에 도시된 바와 같이 2개의 자석 수단들이 나란히 설치되어 사용되는 경우, 그들의 자장은 칼(100c)의 연마중에 파편의 끌림을 최대화시키도록 북극이 상부 위치에 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 칼이 제거될 때, 연마 표면의 작용부분에 바로 인접한 강한 자장이 연마 표면을 계속 마찰시켜 나머지 연마 파편을 그 표면으로 부터 제거시킨다.

제18도는 칼날의 상부 표면이 마찰 표면에 우연히 접촉하는 기회를 감소시키도록 제7, 8 및 9도의 궤도운동지지 구조물을 개량한 다른 예를 나타낸다. 제18도에서, 칼(100d)은 그의 절단날 연마면(106d)이 궤도 운동 연마 물질(132d)상에 얹히는 경우 칼 가이드 조립체( 122d)에 의해 지지된다. 요우크의 상부 아암(128d)의 상부 부분의 보호 연장부( 164)는 가이드의 방향으로 거리(x)만큼 연마물질(132d)의 면을 약간 지나 돌출한다..

궤도운동하는 연마 물질의 판이 0.5인치(127.㎜) 정도의 높이에 있을 때, 1/64－1/32인치(0.397-0.79㎜) 정도의 거리(x)가 이 보호를 제공하는 데 충분하다. 그러나, 기하학적 구조 및 최적 칫수는 연마 판의 높이, 칼의 폭 및 궤도운동 연마판에 대한 칼 가이드의 연마 각도에 좌우된다. 상부 아암(128d)의 보호 연장부( 164)의 과도한 연장은 그보호 연장부(164)와 칼 가이드 조립체(122d) 사이 공간내로 넓은 칼을 삽입하는 능력을 저해한다. 상부 아암(128d)의 보호 연장부(164)는 접촉시 칼(100d)의 표면에 홈을 형성하지 않는 적당한 플라스틱 또는 다른 물질로 만들어져야 한다. 이런 형태의 연장부는 왕복동 또는 요동 직선운동부와 같은 다른 운동부와 함께 운동하는 연마 표면에 사용될수 있다.

앞에서 언급한 바와 같이, 본 고안은 궤도 운동이 다소 타원형인 때도 실시될 수 있다. 제20－21도는 연마입자들의 만족한 궤도 운동이 칼날의 질을 심하게 저하시킴 없이 원형으로 부터 타원형의 범위에 있을 수 있기 때문에 타원형 궤도 운동을 달성하는데 특히 유용한 본 고안의 예를 나타낸다. 연마 금속 제거 과정의 효과가 궤도 주기의 어떤 부분에서 적을 때 칼날의 균일성 및 완전함의 정도가 감소된다. 칼날에 대하여 각 방향으로 부터의 금속 제거 효과는 칼날을 가로질러서 또는 칼날을 따라서의 직선의 단일방향 작용을 피하는 데 적절하여야 한다. 칼날을 기로질러서의 직선 또는 단일방향의 연마 작용이 칼날에 이를 형성하고, 칼날에 평행한직선 또는 단일방향의 연마 작용이 칼날을 파열시키고 날카로운 날의 형성을 방지하거나 칼날을 약화시킨다. 제20-21도의 장치에서, 타원의 장축이 단축보다 50％ 더 긴 타원형 궤도가 충분히 전방향의 작용을 제공하여, 단일 방향 연마 작용에 기인하는 결함이 없는 날을 형성한다. 제20－21도는 연마 입자가 동일 경로에서 이동하고 균일하게 주기적인 방식으로 단일의 크랭크 구동 기구를 이용하는 타원 궤도운동 발생을 위한 한가지 수단을 예시하고 있다. 궤도운동 판(70d)에 부착된 연마재의 타원형이 고 전방향의 궤도 운동은, 크랭크로부터 약간 떨어져 위치된 고정핀(168)을 따라 궤도운동 판을 직선적으로 미끄럼운동하지 못하게 하면서 그 판상의 일지점에서 그 궤도운동 판을 원형으로 구동시킴으로써 발생될 수 있다. 궤도운동 판은 직선적으로 미끄럼운동하도록 핀 위치(제20도)에 슬로트를 가지고 있다. 크랭크 위치에서 궤도운동은 원형이다. 크랭크에 가까운 지점들에서 그리고 핀 위치의 반대 방향으로 타원형 궤도운동이 발생된다. 그 타원의 장축은 크랭크와 핀 사이의 선에 다소 수직인 선을 따라 위치한다. 예를 들어 고정핀(168) 이 크랭크 운동의 중심으로 부터 2인치(5.08㎝)에 위치될 때, 크랭크를 지나(그리고 핀 위치로부터 먼쪽으로) 0.5인치(12.7㎜)에서 발생되는 타원 운동은 크랭크/핀 축선과 동일선상의 타원의 측선보다 크랭크/핀 축선에 수직인 방향으로 50% 더 긴 장축을 가진다. 연마재를 크랭크로 부터 더 멀리 위치시킬수록 궤도는 더 타원형으로 되고, 연마재를 크랭크에 밀접히 이동시킬수록 궤도는 더 원형으로 된다.

제20도에 도시된 바와 같이, 궤도운동 판(70d)은 원형 궤도(B)에서 운동하는 구동 크랭크 핀(167)에 의해 구동된다. 궤도운동 판(70d)은 고정핀(168) 위에서 수직의 직선운동을 하도록 슬로트(171)를 가지고 있다. 연마중의 칼날의 위치를 나타내는 선(F)을 따라, 궤도운동 판은 연마 입자에 타원형 궤도운동을 부여한다. 연마지역의 길이가 크랭크 핀(167)과 고정핀(168)사이 간격과 비교하여 작을 때, 모든 연마 입자의 궤도는 연마 지역내에서 대략 동일하다.

제21도는 제20도에 도시된 바와같은 타원 궤도운동을 발생하는 수단을 나타낸다. 모우터(22d)의 축(44d)상에 절삭된 기어(164)는 제2기어(165)를 구동시키고 그 제2기어(165)는 궤도운동 판(70d)에 결합된 크랭크 축(166) 및 크랭크 핀(167)을 구동시킨다. 궤도운동 판(70d)의 하단부는 고정핀(168)이 결합하는 슬로트를 가지고 있다.

연마물질(132d)은 크랭크 핀(167)이 원형 궤도에서 운동할 때 타원형 궤도에서 운동하고, 궤도운동 판(70d)의 하부 부분은 고정핀(168)위에서 직선으로 운동한다. 궤도운동 판(70d)은 베어링 지점들(169,170)에 의해 형성된 하나 이상의 밀접히 떨어진 면들에서 운동하지 못하도록 구속된다.

Claims (11)

1. 절단날 연마면을 끝에 가지는 칼을 갈기 위한 장치로서, 그 장치가 연마 물질(74;132;132c)과, 그 연마 물질에 운동을 부여하기 위해 상기 연마 물질에 작동적으로 연결된 구동 수단(22,46,48,50,52,62,64,70; 22a,46a,48a,50a,52a,62a, 64a,70a)과, 상기 연마 물질에 대해 소정의 각도로 배치된 안내면(94; 138; 140; 1 56c)을 가진 칼 가이드 수단(90; 122; 122c)을 포함하고, 그 칼가이드 수단(90; 122; 122c)은 북극과 남극의 2개의 반대 극성의 자극들을 가지는 자석 수단(92; 13 6; 152c)을 포함하고, 상기 북극과 남극 중 하나가 상기 연마 물질로부터 먼 위치에 배치되고 상기 북극과 남극중 다른 하나가 상기 연마 물질에 자장을 발생시키도록 상기 연마 물질에 충분히 인접한 위치에 배치되며, 상기 자장은 상기 연마 물질에 접촉하도록 상기 절단날 연마면을 끌어 당기는 인력과, 상기 연마 물질이 운동중에 있는 동안 상기 절단날 연마면을 상기 연마 표면에 접촉한채 유지시키는 보유력을 제공하는 세기를 가지는 칼가는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자석 수단(92;136;152c)이 연마중 칼의 면의 소망의 평면에 평행한 유효 자력선들을 형성하는 칼 가는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연마물질(74;132)이 주 평면을 형성하는 다수의 연마부재들로 이루어지며, 각 연마 부재가 상기 주 평면내에서 그 주 평면에 평행한 별도의 궤도 경로를 형성하도록 상기 연마물질을 균일한 순환운동으로 이동시키기 위한 수단(48,50,52,62,64,70; 50a,52a,62a,64a,70a)이 제공되어 있는 칼 가는 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 구동 수단이 각 연마 부재의 1회전당의 궤도경로 길이를 1인치(2.54㎝)미만으로 제한 하는 칼 가는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 구동 수단이 각 연마 부재의 운동을 분당 800피이트( 243.8m)미만의 속도로 제한하는 칼 가는 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 구동 수단이, 각 궤도 운동 연마부재의 운동을 주 평면에 수직인 방향으로 ±0.005인치(±0.127㎜)미만으로 한정시키도록 연마 물질(7 4)을 위한 3개 지지점들을 제공하는지지 베어링들(72)을 포함하는 칼 가는 장치.
7. 제3항에 있어서, 상기 구동 수단이 1쌍의 동기 편심 구동 크랭크(62, 64)와, 그 구동 크랭크들에 결합되고, 일면에 연마 물질이 설치되는 평탄한 궤도 운동 구동판(70)과, 고정적으로 배치되고 연마 물질의 주 평면에 평행한 면을 형성하는 적어도 3개의 지지 베어링들(72)과, 상기 궤도운동 구동판을 상기 지지 베어링들에 미끄럼 가능하게 밀접히 접촉시킨채 유지시키기 위한 스프링 수단(96)을 포함하는 칼 가는 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 구동 수단이, 상기 크랭크들을 동기 운동시키도록 설치되는 톱니 벨트(toothed belt)(48)를 포함하는 칼 가는 장치.
9. 제3항에 있어서, 상기 구동 수단이, 연마 물질을 지지하는 요우크(126)가 지지된 평탄한 궤도운동판(70a)과, 그 구동판에 미끄럼 가능하게 접촉하도록 상기 구동판의 양측에 각각 배치 되는 2개가 1쌍을 이루는 3쌍의 서로 떨어져 있는 지지 베어링들(72a)을 포함하고, 그리하여 상기 궤도운동 구동판이 상기 지지 베어링들과 그 구동판에 의해 형성되는 여러개의 밀접히 인접한 평면들 중 하나에서 궤도운동하도록 된 칼 가는 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 연마물질(132c)이 제1면을 형성하고, 칼 가이드 수단 (122c)의 안내면 (156c)이 제2면을 형성하며, 상기 제1 및 제2면들이 연마중 연마 물질과 칼 절단날의 소망의 접촉선에 평행한 선에서 예각으로 교차하고, 상기 제1면과 제2면 사이의 예각의 2배의 ±20%내에 있는 연마 물질의 면과의 각도로 위치하는 경사면을 가지는 정지 부재(160)가 상기 제1면에 수직인 평면에 배치되고, 그 정지 부재(160)는 상기 연마 물질의 지역에 인접하여 그 지역 외측에 위치되어 상기 제1면 및 제2면의 교차선원 1/16인치(1.588㎜)이내에 칼 절단날을 배치시키도록된 칼 가는 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 정지 부재(160)가 연마 물질로 만들어진 칼 가는 장치.