KR100373763B1

KR100373763B1 - 구면 가공장치 및 방법

Info

Publication number: KR100373763B1
Application number: KR10-2001-0000075A
Authority: KR
Inventors: 박경옥; 조홍덕
Original assignee: 조홍덕; 박경옥
Priority date: 2001-01-02
Filing date: 2001-01-02
Publication date: 2003-02-26
Also published as: KR20020057610A

Abstract

회전하는 롤러나 드럼 등과 같이 회전하는 배관으로 스팀 냉각수 오일 등을 공급하는 고정배관에 연결하는 로타리 조인트에 사용되어 회전배관이 회전되어도 로타리 조인트부분에서 스팀이나 오일 공기 등이 세지 않고 기밀을 유지하는 자동조신용 구면을 가공하는 장치 및 그 방법으로 공작기기의 척(70)에 가공물(230)을 고정조립하고 회전하는 연삭숫돌(220)로 가공물(230)을 연삭하여 구면을 만드는 구면가공장치에 있어서, 일부에는 조립부재(200)를 설치하는 설치공간(101)을 만들고 그 설치공간(101)의 일부에는 조립부재(200)의 돌기(202)를 삽동되는 원형상의 요홈(102)을 형성하고 상면에는 각도조절기홀(104)를 조립하는 각도조절기홀(104)을 형성하여 척(70)에 조립된 가공물(230)과 소정의 각도로 설치되어 전후이동이 가능한 설치대(50)에 고정되는 고정다이(100)와 스토퍼(110)로 된 고정부(10)와 일부에 원통형의 돌기(202)를 만들어 상기 고정다이(100)의 요홈(102)에 조립하고 가공물 (230)을 연삭하는 연삭기(210)를 고정하는 고정철편(201)으로 된 조립부재(200)와 모터(M)로 일단에 조립된 연삭숫돌(220)을 회전시켜 가공물(230)을 연삭하는 연삭기(210)로 된 가공부(20)로 구성되는 구면 가공 장치및 방법에 관한 것이다

Description

구면 가공장치 및 방법{Apparatus for processing spherical surface and method thereof}

본 발명은 로타리 조인트의 구면 가공장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 회전하는 롤러나 드럼 등에 연결하여 회전하는 회전배관과 스팀 냉각수 오일 등을 공급하는 고정배관을 연결하는 로타리 조인트에 사용되어 회전배관이 회전되어도 조인트부분에서 스팀이나 오일 공기 등이 세지 않는 기밀을 유지하는 구면을 가공하는 장치및 그 방법에 관한 것이다.

종래의 구면을 연삭하여 가공하는 가공장치는 도1과 도2에 보인 바와 같이 연삭숫돌(6)은 연마면(6b)을 평면으로 만들어 공작기기의 회전축(1)에 장착되어 모터(M)의 동력으로 풀리(3)와 벨트(4)에 의하여 회전되고 가공물(5)은 고정된 위치에서 연삭숫돌(6)과 가공물(5)을 직교방향으로 각각 회전시키면서 연삭숫돌(6)을 가공물(5)에 이동 접촉시키면서 가공물(5)를 가공하여 곡면부를 연삭한다.

이때 고속으로 회전되는 연삭숫돌(6)에 대하여 가공물(5)가 회동하지 않고수평이동만 한다면 연삭숫돌(6)의 내단부(6a)는 X축과 평행한 횡선으로 접촉됨으로 평면으로 연삭될 것이나 가공물(5)도 원으로 회동하므로 구면으로 연삭되어 가공되는 것이다.

즉, 연삭숫돌(6)의 가공면은 Y축을 중심으로 반경의 원호로 회동되고 동시에 가공물(5)은 X축을 중심으로 회동하므로 가공물(5)에 대한 연삭숫돌(6)은 전체적으로 접촉되지 않고 Y축과 교차된 X축상의 가공물(5)의 회전 궤도와 연삭숫돌(6)의 내단부(6)의 횡직선이 외접되어 연삭숫돌(6)의 내단부(6a)중 X축과 평행한 접촉점부터 연삭된다. 이렇게 연삭숫돌(6)의 내단부(6a)는 X축에 대하여는 횡직선을 이루면서 Y축을 중점으로 회전하기 때문에 X축을 중점으로 회전하는 가공물(5)의 외경주면은 X축의 중심에서는 회전방향의 원호상의 연삭되는 동시 X축의 측방에서는 연삭숫돌(6)의 내단부(6a) 반경의 원호상으로 연삭되어 연삭연삭면은 연삭숫돌(6)의 내단부(6a)의 반경의 원호와 일치한 구면으로 연삭되는 것이다.

그러나 종래의 구면가공 장치는 가공물과 가공물을 연삭하는 연삭숫돌의 가공물과 접촉되는 연마면을 직교시켜 구면을 가공하였기에 연삭숫돌의 지름이 크기가 큰 관계로 고속으로 회전시키지 못하고 연삭숫돌이 쉽게 손상되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로 구면과 점접촉을 유지하면서 가공되도록하여 가공저항을 적게하고 가공물과 연삭숫돌을 소정의 각도로 접촉시키면서 가공하여 정밀한 구면으로 가공되도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적은 공작기기의 척에 공작물을 조립하고 공작물과 소정의 각도를이루면서 전후이동이 가능토록 조립되고 상면에는 각도조절기를 조립하는 조절기홀을 만들고 조립부재의 돌기를 삽동하는 요홈을 갖는 고정다이와 상기 고정다이에 조립되고 일면에는 돌기를 만들고 고정철편을 만들어 연삭부를 고정하는 고정철편을 조립한 조립부재와 연삭숫돌을 회전시켜 구면가공하는 연삭기로 구성되어 달성된다.

다른 목적은 공작다이의 척에 가공물을 고정조립하고 연삭숫돌의 내단면의 연마면을 예각으로 만든 원삭공구를 가공물과 소정의 각도로 점접촉되면서 연삭하여 달성된다.

도1은 종래의 구면연삭하는 장치를 보인 평면도

도2는 종래의 구면연삭하는 것을 보인 개략도

도3은 본 발명의 구면 가공장치가 조립된 것을 보인 사시도

도4는 본 발명의 구면 가공장치가 조립된 것을 보인 평면도

도5는 본 발명의 구면 연삭장치의 사시도

도6은 본 발명의 고정부를 보인 사시도

도7은 본 발명의 고정부의 A-A'단면도

도8은 본 발명의 연삭숫돌를 보인 사시도

도9는 본 발명의 연삭숫돌과 가공부의 접촉 각도를 설명하기 위한 설명도

***도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명***

10 : 고정부 100 : 고정다이

101 : 고정부재 설치공간 102 : 고정부

103 : 각도조절기 104 : 각도조절기홀

110 : 스토퍼 20 : 가공부

200 : 조립부재 201 : 고정철편

202 : 돌기 204 : 상면

205 : 측면 210 : 연삭기

211 : 회전축 212 : 너트

220 : 연삭숫돌 221 : 축홀

230 : 가공물 50 : 설치대

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명의 구면 가공장치가 조립된 것을 보인 사시도이고, 도4는 본 발명의 구면 가공장치가 조립된 것을 보인 평면도이며, 도5는 본 발명의 구면 가공장치의 사시도이고, 도6은 본 발명의 고정부를 보인 사시도이며, 도7은 본 발명의 고정부의 A-A'단면도로서

공작기기의 척(70)에 가공물(230)을 고정조립하고 회전하는 연삭숫돌(220)로 가공물(230)을 연삭하여 구면을 만드는 구면가공장치에 있어서, 일부에는 조립부재 (200)를 설치하는 설치공간(101)을 만들고 그 설치공간(101)의 일부에는 조립부재 (200)의 돌기(202)를 삽동되는 원형상의 요홈(102)을 형성하고 상면에는 각도조절기홀(104)를 조립하는 각도조절기홀(104)을 형성하여 척(70)에 조립된 가공물(230)과 소정의 각도로 설치되어 전후이동이 가능한 설치대(50)에 고정되는 고정다이 (100)와 스토퍼(110)로 된 고정부(10)와 일부에 원통형의 돌기(202)를 만들어 상기 고정다이(100)의 요홈(102)에 조립하고 가공물(230)을 연삭하는 연삭기(210)를 고정하는 고정철편(201)으로 된 조립부재(200)와 모터(M)(M)로 일단에 조립된 연삭숫돌(220)(211)을 회전시켜 가공물(230)을 연삭하는 연삭기(210)로 된 가공부(20)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

고정부(10)는 조립부재를(200)조립설치하기 위한 설치공간(101)을 형성하고 공작기기의 설치대(50)에 고정설치하는 고정다이(100)와 상기 고정다이(100)의 일측에 조립하여 조립부재(200)를 설치공간(101)에 조립된 조립부재(200)가 이탈되지 않도록하는 스토퍼(110)로 구성된다.

상기 고정다이(100)는 공작기기의 척(70)에 물려 있는 가공물(230)과 소정의 각도를 이루고 설치되어 있으며 전후로 이동이 가능한 설치대(50)에 조립하되 'ㄷ'자 형상으로 되어 조립부재 설치공간(101)을 만들고 상기 조립부재 설치공간(101)의 일부에는 조립부재(200)의 일측에 원형으로 만든 돌기(202)를 삽입하여 그 돌기(202)를 힌지점으로 하여 회동가능하도록 원형으로 된 요홈(102)을 형성하고 상면에는 각도조절기(103)를 조립하는 두개의 각도조절기홀(104)을 만들고 일부에는 설치공간(101)에 조립된 조립부재(200)가 조립부재 설치공간(101)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(110)를 조립한다.

상기 설치대(50)는 공지된 바와같이 공작기기 상부의 레일에 설치되고 조절레버(51)를 회전하여 가공부(20)을 전후로 이동할 수 있게 설치되어 연삭기(230)에 조립된 연삭숫돌(220)을 가공물(230)과 접촉 및 이격시킬 수 있게 하였다.

상기 각도조절기홀(104)은 상기 조랍부재(200)에 형성한 요홈(102)의 전후에 두개를 만들되 나사로 형성하여 각도조절기(103)을 돌기(202)를 전후하여 각도조절기(103)와 나사결합하고 각도조절기(103)의 볼트로 된 일단(105)을 다음에 설명하는 조립부제(200)의 상면(204)과 접촉시켜 각도조절기(103)의 헤드를 회전으로 조립부재(200)를 가압하여 돌기(202)를 힌지축으로 하여 조립부재(200)를 회동시켜 연마면(221)이 가공물(230)에 정밀하게 접촉시키게 된다.

즉 가공물(230)에 가까이 설치된 각도조절기(103)의 헤드(103a)를 회전시켜 조립부재(200)의 상면(204)과 접촉되어 있는 각도조절기(103)의 일단(105)이 조립부재(200)을 가압하면서 뒤에 있는 각도조절기(103)를 역방향으로 회전시키면 가공부의 연삭숫돌(220)이 아래로 내려가게 되고 연삭숫돌(220)을 위로 올리고자 할시에는 가공물(230) 가까이 조립된 각도조절기(103)를 아래로 내릴때의 회전방향과는 반대로 회전시키면서 뒤쪽에 있는 각도조절기(103)를 회전시켜서 조립부재(200)를 가압하여 연삭숫돌(220)을 위로 올려 연삭숫돌(220)이 가공물(230)과 접촉되게 하는 것이다.

상기 스토퍼(110)는 고정다이(100)에 다수개를 설치하고 각각의 스토퍼(110)는 볼트(111)로 고정다이(100)에 조립하여 고정다이(100)의 설치공간(101)에 조립설치된 조립부재(200)를 용이하게 분해.조립할 수 있으면서도 조립부재(200)의 일측면과 스토퍼(110)의 일측면이 면접촉되어 조립부재(200)이 유동되는 것을 방지하고 또 조립부재(200)가 설치공간(101)으로부터 이탈되지 못하도록 하였다.

가공부(20)는 고정다이(100)의 설치공간(101)에 조립하는 조립부재(200)와 모터(M)와 일체로 되어 모터(M)에 의하여 회전하면서 가공물(230)을 연삭하는 연삭숫돌(220)로 된 연삭기(210)와 연삭기(210)를 조립부재(200)에 조립하기 위한 고정철편(201)으로 구성된다.

상기 조립부재(200)는 단면을 사각으로 만들고 그 조립부재(200)의 일측면 (205)에는 단면이 원통형의 돌기(202)를 만들어 상기 고정다이(100) 일면에 설치공간(101)에 형성한 요홈(102)에 삽동되고 타측에는 가공물(230)을 연삭하는 연삭기 (210)를 고정하는 고정철편(201)을 조립한다.

상기 조립부재(200)의 단면을 사각형으로 만든 것은 일측면은 고정다이(100)의 설치공간(101) 내면과 접촉되고 타측면은 스토퍼(110)와 일측면과 접촉시켜 마찰면적을 크게 하여 고정다이(100)에 조립된 각도조절기(103)에 의한 회동되는 것 이외에는 움직이지 못하도록 고정하기 위함이다.

상기 고정철편(201)은 상하 두개로 되고 각각의 중앙부에는 연삭기(210)를 고정하기 위한 공간부를 만들고 일단에는 나사홀을 형성하여 볼트(201a)로 결합하여 연삭기(210)를 용이하게 착탈할 수 있게 하였다.

연삭기(210)는 일부에 모터(M)와 회전축(211) 및 연삭숫돌(220) 등이 일체로 되어 모터(M)의 회전으로 회전되는 일단의 연삭숫돌(220)을 회전시켜 가공물(230)을 연삭하기 위한 것으로 회전축(211)의 일단에 연삭숫돌(220)의 축홀(223)에 회전축(211)을 삽입시킨 후에 너트(212)로 체결한다.

상기 연삭숫돌(220)은 도8과 도9에 도시한 바와같이 원통형으로 되고 일측의 결합부(222)는 막혀 있고 결합부(222)의 중앙에는 회전축(211)을 삽입하기 위한 축홀(223)을 형성하고 가공물(230)과 접촉되는 연마부(224)에는 예각으로 된 연마면 (221)을 만든다.

상기 연마부(224)에 만든 연마면(221)은 내부로 경사지게 형성하되 경사각도는 예각이 되도록 하므로 연마면(221)의 일단은 뽀쪽한 형상으로 되어 연삭숫돌 (220)의 연마부(224)와 가공물(230)의 가공면(231)과는 점접촉되면서 곡면을 가공할 수 있어 백러쉬가 일어나지 않아 곡면을 정밀하게 가공할 수 있게 되는 것이고 또 연마부(224)의 연마면(221)과 가공면(231)이 점접촉되면서 가공되므로 연마면 (221)의 각도는 예각을 만들면서 닿게되므로 연속적으로 가공하여도 연마면(221)은 항상 예각이 되게 된다.

또 이와같은 장치로 가공물(230)의 구면을 가공하는 구면 가공하는 방법에 있어서,

가공물의 가공면과 연삭숫돌의 연마면을 경사지게 접촉시키면서 가공하는 방법이다.

연삭숫돌(220)과 가공물(230)을 접촉되는 각도를 첨부된 도면 도9를 참조로 수식으로 나타내면.

SinB =

B = Sin^-1

SinC =

C = Sin^-1

A= B + C

A = Sin^-1 + Sin^-1

여기서 D는 가공물의 지름,

d는 연삭숫돌의 외경지름

R은 가공물의 곡면의 반지름

A는 가공면과 연삭숫돌중앙의 접촉각도

B는가공물의 가공면이 시작되는 각도

C는가공면의 가공면과 연삭숫돌의 중앙과 이루는 각도

따라서 가공시에 가공물(230)의 지름(D)과 가공물(230)의 곡면의 반지름(R) 이주어지면 연삭숫돌(220)의 연마면(221)과 곡면으로 가공하고자 하는 가공면과의 접촉되는 각도를 정할 수 있고 그 정해진 각도로 연마숫돌을 가공면과 접촉시켜 구면을 가공할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 가공면과 연마면이 점접촉되면서 연삭되므로 연마면의 가공저항을 적게하고 가공물과 연삭숫돌을 소정의 각도로 가공면에 접촉시키면서 고속으로회전시켜 곡면을 연삭을 하게 되므로 자동조심이 원활하게되어 로타리 조인트는 사용하여도 스팀 오일 물 등의 누수가 없이 사용할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

공작기기의 척(70)에 가공물(230)을 고정조립하고 회전하는 연삭숫돌(220)로 가공물(230)을 연삭하여 구면을 만드는 구면가공장치에 있어서, 일부에는 조립부재 (200)를 설치하는 설치공간(101)을 만들고 그 설치공간(101)의 일부에는 조립부재 (200)의 돌기(202)를 삽동되는 원형상의 요홈(102)을 형성하고 상면에는 각도조절기홀(104)를 조립하는 각도조절기홀(104)을 형성하여 척(70)에 조립된 가공물(230)과 소정의 각도로 설치되어 전후이동이 가능한 설치대(50)에 고정되는 고정다이 (100)와 스토퍼(110)로 된 고정부(10)와 일부에 원통형의 돌기(202)를 만들어 상기 고정다이(100)의 요홈(102)에 조립하고 가공물(230)을 연삭하는 연삭기 (210)를 고정하는 고정철편(201)으로 된 조립부재(200)와 모터(M)로 일단에 조립된 연삭숫돌 (220)을 회전시켜 가공물(230)을 연삭하는 연삭기(210)로 된 가공부(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 구면 가공장치
제1항에 있어서

연삭숫돌(220)의 연마부(224)는 예각으로 된 연마면(221)으로 되는 것을 특징으로 하는 구면 가공장치
제1항에 있어서

고정다이(100)에 조립하는 각도조절기(103)는 상기 조립부재(200)의 돌기(202)를 전후에 위치시켜 고정다이(100)와 나사결합하고 각도조절기(103)의 볼트로 된 일단(105)을 다음에 설명하는 조립부제(200)의 상면(204)과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 구면 가공장치
가공물의 구면을 가공하는 구면 가공하는 방법에 있어서,

가공물의 가공면과 연삭숫돌의 연마면을 경사지게 접촉시키면서 가공하는 것을 특징으로 하는 방법