KR100908267B1 - 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법 - Google Patents

차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 관한 것으로, 피니언하우징을 형성하는 모재를 고정한 상태로 이송하는 셔틀유닛에 안치하는 모재안치단계와, 상기 모재안치단계에서 안치된 모재의 랙공이 형성되는 측으로 랙공가공부의 랙공가공기로 보링작업과 랙튜브가 형성되는 측으로 랙튜브가공부의 랙튜브일차가공기로 랙튜브 황삭보링작업을 동시에 실시하는 랙공 및 랙튜브 일차가공단계와, 상기 랙공 및 랙튜브 일차가공단계로 랙공과 랙튜브를 일차가공한 상태로 셔틀유닛을 랙튜브이차가공기로 이송하여 랙튜브를 정삭하는 이차가공을 실시하는 랙튜브 이차가공단계와, 상기 랙튜브 이차가공단계에서 랙튜브를 이차가공한 상태로 밸브공이 형성되는 측으로 밸브공가공부의 밸브공일차가공기로 황삭보링작업과 요크공이 형성되는 측으로 요크공가공부의 요크공일차가공기로 황삭보링작업을 동시에 실시하는 밸브공 및 요크공 일차가공단계와, 상기 밸브공 및 요크공 일차가공단계에서 밸브공과 요크공을 일차 가공한 상태로 셔틀유닛으로 이송하여 밸브그루빙기로 밸브공의 내경에 그루빙을 실시함과 동시에 피니언공가공부의 피니언공일차가공기로 피니언공에 황삭작업을 실시하는 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계와, 상기 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계에서 밸브공 내경그루빙 및 피니언공을 일차가공을 실시한 상태로 밸브공이차가공기, 피니언공이차가공기 및 요크공이차가공기로 동시에 3축에서 정삭가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계와, 상기 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계에서 이차 가공을 실시한 상태로, 밸브공의 롤러부쉬를 형성하는 밸브공삼차가공기, 피니언공의 탭을 가공하는 피니언공삼차가공기 및 요크공의 탭을 가공하는 요크공삼차가공기로 동시에 3축에서 가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 삼차가공단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
피니언하우징, 파워스티어링, 랙공, 밸브공, 랙튜브, 피니언공, 요크공

Description

차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법 {machining method of pinion housing with power steering for car}
본 발명은 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 스티어링(steering)은 자동차가 그 진행방향을 바꾸기 위해 앞바퀴의 회전축방향을 바꾸는 장치를 말하는 것으로, 조향장치(操向裝置)·스티어링시스템이라고도 부른다. 초기의 자동차는 우마차와 마찬가지로 좌우의 앞바퀴가 같은 차축(액슬)에 붙어 있어, 이 차축을 좌우로 선회시킴으로써 진행방향을 바꾸려 했다. 하지만 우마차는 구동력이 앞차축에 직접 전해지는데 반해, 자동차는 뒤차축으로 구동하는 것이 많았기 때문에 실용화되지 못했다.
그래서, 개발된 것이 오늘날 자동차와 같이 앞바퀴의 차축을 좌우 따로따로 만든 것이다. 평축(平軸)의 선회축을 가능한 바퀴의 중심에 접근시켜서, 1개 차축의 결점을 보완하고 선회를 위하여 조향조작력을 가볍게 했다. 이 방식도 초기에는 좌우 조종바퀴의 차축이 항상 평행 상태에서 선회하게 만들었기 때문에, 좌우의 앞바퀴와 뒷바퀴가 한 점을 중심으로 선회할 수 없고, 타이어가 옆으로 미끄러지거나 뒤틀리면서 무리한 힘을 주게 되어 빨리 상하는 문제점이 있었다.
종래에는 핸들의 돌리는 힘을 가볍게 하기 위하여 단순한 나사나 기어의 원리를 사용했다. 하지만 오늘날에는 볼베어링과 같이 스틸볼을 넣거나, 조향의 동력을 엔진에서 얻어 유압으로 조작하는 파워스티어링 방식도 사용된다. 또한 기술의 진보와 더불어 조향바퀴 자체를 구동시키는 전륜구동 방식을 일반 승용차에 채택하기 시작했다.
이런, 파워스티어링(power steering)은 배력장치(倍力裝置:servo)가 달린 조향장치를 말하는 것으로, 운전자가 조향핸들(steering wheel)을 돌리는 힘을 다른 힘으로 보충해 주는 생력장치(省力裝置)이다. 이전에는 대형 승용차·대형 트럭·대형 버스 따위에만 사용되었으나, 1960년대 전륜하중(前輪荷重)이 큰 전륜구동 자동차가 보급되면서부터는 소형 대중차에도 장치하였다.
상기 파워스티어링은 엔진으로 유압펌프를 구동하여 리저버에 유압을 축적해 두고, 스티어링샤프트가 회전하면 그 끝에 달린 유압밸브가 열려, 피스톤으로 전륜을 조향하는 힘을 돕도록 되어 있다. 스티어링을 알맞은 정도로 가볍게 해주고, 노면감각을 알맞게 느낄 수 있는 것이 뛰어난 파워스티어링으로, 그 정도에 대해서는 각 제조회사의 기술진에서 계속 연구하고 있다. 주차 때나 저속에서는 파워의 효력이 강하고, 고속에서는 안전성을 위해 효력이 약해지는(핸들이 무거워지는) 속도감응식 파워스티어링도 많이 사용된다.
상기와 같은, 차량용 파워스티어링은 제1도에서 도시한 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.
차량의 조향을 운전자가 조작하는 스티어링핸들(1)의 회전력이 기구적으로 전달되어 피니언하우징(2)의 내측으로 피니언이 구비된 밸브샤프트를 회전시키고, 회전되는 밸브샤프트에 맞물리고, 요크로 지지한 랙바가 엔진의 구동력에 의해 구동되는 오일펌프(3)의 오일력으로 구동을 원활히 하면서 차량의 휠을 회전하는 휠구동구(4)를 작동하여 차량을 조향하도록 구성한다.
이렇게, 구성된 일반적인 차량의 파워스티어링은 스티어링핸들(1)의 회전 조작력을 피니언하우징(2) 내측에 설치된 피니언을 구비한 밸브샤프트를 거쳐 요크로 지지된 랙바를 오일펌프(3)에서 공급된 오일력으로 휠구동구(4)에 연결된 차량의 휠을 작동하도록 구성한다.
이렇게, 구성된 일반적인 차량의 파워스티어링에 사용되는 피니언하우징(2)은 내부로 랙바가 조립되는 랙공과 튜브공을 형성하고, 피니언이 가공된 밸브샤프트가 설치되는 밸브공과 피니언공을 형성하며, 랙바를 지지하는 요크가 설치되는 요크공을 형성하도록 가공한다.
이러한, 종래기술의 피니언하우징 가공방법은 조향성능을 향상시키기 위해서 각 부품이 설치되는 위치의 구멍을 동심도, 위치도, 경사각도 및 축간거리를 정밀한 공차 내부로 형성하여야 함에 따라 컴퓨터로 제어되는 CNC 머시닝센터(CNC Machining Center)에 각 구멍의 위치 테이블을 입력한 상태로 컴퓨터의 제어에 의해 정밀하게 가공하여 왔다.
그러나, 상기 종래기술의 피니언하우징 가공방법은 피니언하우징에 가공되는 각 구멍의 위치와 각도 및 깊이 등과 같은 정보를 CNC 머시닝 센터에서 가공할 수 있도록 가공신호 자체를 컴퓨터가 인식할 수 있는 코드로 만들어야 함에 따라 가공 전 작업이 복잡하고, 고가의 장비와 인력을 소요되어 가공비가 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술의 피니언하우징 가공방법은 피니언하우징의 각 구멍의 위치에 따라 입력된 신호를 검증하면서 모재를 이송하여 공차에 따라 정밀하게 작업을 실시함에 따라 작업시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
아울러, 종래기술의 피니언하우징 가공방법은 피니언하우징은 정밀도가 높으면서 이송 및 가공을 동시에 실시하는 CNC 머시닝 센터로 가공함에 따라 가공장치에서 제시되는 경사각도에 따라 작업을 진행하여야 함에 따라 적용이 어려운 문제점이 있었다.
이와 같은, 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 주목적은 피니언하우징 모재를 정확한 위치로 이송하는 셔틀유니트에 안치한 상태로 이송하면서 다축 구멍 가공장치를 이용하여 복수의 구멍을 동시에 가공함에 따라 작업공정을 축소하고, 셔틀유니트로 정확한 위치에서 가공시켜 정밀도를 향상시키는데 있다.
이와 같은, 목적을 달성하고자 안출된 본 발명의 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법은 피니언하우징을 형성하는 모재를 고정한 상태로 이송하는 셔틀유닛에 안치하는 모재안치단계와, 상기 모재안치단계에서 안치된 모재의 랙공이 형성되는 측으로 랙공가공부의 랙공가공기로 보링작업과 랙튜브가 형성되는 측으로 랙튜브가공부의 랙튜브일차가공기로 랙튜브 황삭보링작업을 동시에 실시하는 랙공 및 랙튜브 일차가공단계와, 상기 랙공 및 랙튜브 일차가공단계로 랙공과 랙튜브를 일차가공한 상태로 셔틀유닛을 랙튜브이차가공기로 이송하여 랙튜브를 정삭하는 이차가공을 실시하는 랙튜브 이차가공단계와, 상기 랙튜브 이차가공단계에서 랙튜브를 이차가공한 상태로 밸브공이 형성되는 측으로 밸브공가공부의 밸브공일차가공기로 황삭보링작업과 요크공이 형성되는 측으로 요크공가공부의 요크공일차가공기로 황삭보링작업을 동시에 실시하는 밸브공 및 요크공 일차가공단계와, 상기 밸브공 및 요크공 일차가공단계에서 밸브공과 요크공을 일차 가공한 상태로 셔틀유닛으로 이송하여 밸브그루빙기로 밸브공의 내경에 그루빙을 실시함과 동시에 피니언공가공부의 피니언공일차가공기로 피니언공에 황삭작업을 실시하는 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계와, 상기 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계에서 밸브공 내경그루빙 및 피니언공을 일차가공을 실시한 상태로 밸브공이차가공기, 피니언공이차가공기 및 요크공이차가공기로 동시에 3축에서 정삭가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계와, 상기 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계에서 이차가공을 실시한 상태로, 밸브공의 롤러부쉬를 형성하는 밸브공삼차가공기, 피니언공의 탭을 가공하는 피니언공삼차가공기 및 요크공의 탭을 가공하는 요크공삼차가공기로 동시에 3축에서 가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 삼차가공단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 구성된 본 발명의 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법은 피니언하우징 모재를 정확한 위치로 이송하는 셔틀유니트에 안치한 상태로 이송하면서 다축 구멍 가공장치를 이용하여 복수의 구멍을 동시에 가공함에 따라 작업공정을 축소하고, 셔틀유니트로 정확한 위치에서 가공시켜 정밀도를 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법은 피니언하우징을 형성하도록 구멍을 천공하는 모재를 정확한 위치로 이송하는 셔틀유닛에 안치한 상태로 천공될 구멍이 형성될 축상에 복수의 다축 가공기를 위치한 상태로 동시에 이송하면서 작업을 진행함에 따라 작업의 진행속도가 신속하면서도 오차의 공차범위를 효율적으로 맞출 수 있음에 따라 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.
그리고, 본 발명의 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법은 복수의 구멍이 형성되어 파워스티어링의 핸들력에 조향력을 전달시키는 피니언하우징의 랙바와 피니언이 형성된 밸브샤프트 및 요크가 설치되는 측으로 삽입 설치되는 구멍을 복수의 축으로 가공되는 최적에 위치에 가공기를 형성한 상태로 셔틀유니트로 안치한 상태로 이송하면서 작업을 실시함에 따라 가공시간을 단축하고, 정확한 위치에서 가공함으로써, 정밀도를 향상시키는 효과를 제공한다.
아울러, 본 발명의 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법은 피니언하우징에 구멍을 가공하도록 다축으로 형성된 가공기로 가공되도록 셔틀유닛으로 정확한 위치에서 이송하여 가공을 실시함에 따라 복잡한 가공 전처리나 고가의 가 공기계 없이도 이송하면서 다축에서 가공을 실시함으로써, 공차를 유지하면서 가공비를 축소시키는 효과를 제공한다.
이와 같이, 구성된 본 발명의 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않기 위하여 생략한 다.
제2도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법을 나타내는 공정도이고, 제3도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 따른 랙공 일차 가공및 랙튜브 일이차 가공단계를 나타내는 구성도이 며, 제4도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 따른 밸브공 일차와 그루빙 요크공 및 피니언공 일차가공단계를 나타내는 구성도이고, 제5도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 따른 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차 및 삼차 가공단계를 나타내는 구성도이다.
제2도 내지 제5도에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법은 먼저, 피니언하우징(2)을 형성하는 모재를 고정한 상태로 이송하는 셔틀유닛(110)에 안치하는 모재안치단계(S1)로 파워스티어링 부품으로 사 용되도록 피니언과 랙바가 조립되는 피니언하우징(2)을 가공하는 모재를 이송하는 셔틀유닛(110)에 안치시킨다.
이렇게, 모재안치단계(S1)에서 안치된 모재의 랙공이 형성되는 측으로 랙공가공부(120)의 랙공가공기(121)로 보링작업과 랙튜브가 형성되는 측으로 랙튜브가공부(130)의 랙튜브일차가공기(131)로 랙튜브 황삭보링작업을 동시에 실시하는 랙공 및 랙튜브 일차가공단계(S2)로 모재에 같은 축평면상으로 동시에 가공이 가능한 랙공과 랙튜브 측으로 랙공가공부(120)의 랙공가공기(121)로 랙공에 보링작업을 실시하면서 랙튜브가공부(130)의 랙튜브일차가공기(131)로 랙튜브를 일차로 황삭을 실시함으로써, 동시에 이축에서 랙공의 보링작업과 랙튜브의 황삭작업을 동시에 실시한다.
상기와 같이, 랙공 및 랙튜브 일차가공단계(S2)로 랙공과 랙튜브를 일차가공한 상태로 셔틀유닛을 랙튜브이차가공기(132)로 이송하여 랙튜브를 정삭하는 이차가공을 실시하는 랙튜브 이차가공단계(S3)로 랙공과 랙튜브를 동시에 가공한 모재를 셔틀유닛(110)으로 이송하여 황삭된 랙튜브를 공차범위에 적합하도록 랙튜브이차가공기(132)로 정삭을 실시한다.
이렇게, 랙튜브 이차가공단계(S3)에서 랙튜브를 이차가공한 상태로 밸브공이 형성되는 측으로 밸브공가공부(140)의 밸브공일차가공기(141)로 황삭보링작업과 요크공이 형성되는 측으로 요크공가공부(160)의 요크공일차가공기(161)로 황삭보링작업을 동시에 실시하는 밸브공 및 요크공 일차가공단계(S4)로 모재에 같은 축평면상으로 동시에 가공이 가능한 밸브공과 요크공 측으로 밸브공가공부(140)의 밸브공일 차가공기(141)와 요크공 측으로 요크공일차가공기(161)를 위치하여 황삭작업을 동시에 실시한다.
상기와 같이, 밸브공 및 요크공 일차가공단계(S4)에서 밸브공과 요크공을 일차 가공한 상태로 셔틀유닛(110)으로 이송하여 밸브그루빙기(144)로 밸브공의 내경에 그루빙을 실시함과 동시에 피니언공가공부(150)의 피니언공일차가공기(151)로 피니언공에 황삭작업을 실시하는 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계(S5)로 밸브공과 요크공에 황삭작업을 마친 상태로 셔틀유닛(110)을 이송하여 밸브공의 내부에 홈내기를 실시하는 밸브그루빙기(144)와 피니언공 위치에서 피니언공일차가공기(151)로 피니언공의 황삭을 동시에 실시하여 밸브공에 홈내기를 위한 그루빙작업과 피니언공의 황삭작업을 동시에 실시한다.
이렇게, 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계(S5)에서 밸브공 내경그루빙 및 피니언공을 일차가공을 실시한 상태로 밸브공이차가공기(142), 피니언공이차가공기(152) 및 요크공이차가공기(162)로 동시에 3축에서 정삭가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계(S6)로 밸브공, 피니언공 및 요크공 위치에 밸브공이차가공기(142), 피니언공이차가공기(152) 및 요크공이차가공기(162)로 황삭으로 일차가공된 각 구멍에 가공오차 범위 내부로 3축에서 동시에 정삭을 실시한다.
상기와 같이, 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계(S6)에서 이차가공을 실시한 상태로, 밸브공의 롤러부쉬를 형성하는 밸브공삼차가공기(143), 피니언공의 탭을 가공하는 피니언공삼차가공기(153) 및 요크공의 탭을 가공하는 요크공삼차가 공기(163)로 동시에 3축에서 가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 삼차가공단계(S7)로 밸브공, 피니언공 및 요크공을 가공오차 범위 내부로 이차가공을 실시한 상태에서 밸브공에 롤러부쉬를 형성하고, 피니언공에 탭을 형성하며, 요크공에 탭을 구비하도록 밸브공삼차가공기(143), 피니언공삼차가공기(153) 및 요크공삼차가공기(163)로 3축에서 동시에 가공시켜 모재의 가공을 마친다.
따라서, 피니언하우징(2)을 가공시키는 가공방법은 모재를 셔틀유닛(110)에 안치한 상태로 가공이 가능한 구멍을 다축으로 가공하도록 셔틀유닛(110)으로 이송하면서 최적의 가공상태를 유지하면서 동시에 가공이 가능함에 따라 가공시간을 단축하고, 고가의 가공장비가 필요 없으며, 가공시간을 대폭 축소하면서도 가공오차 이내에 정밀한 가공이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
제1도 일반적인 파워스티어링을 나타내는 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법을 나타내는 공정도.
제3도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 따른 랙공 일차 가공및 랙튜브 일이차 가공단계를 나타내는 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 따른 밸브공 일차와 그루빙 요크공 및 피니언공 일차가공단계를 나타내는 구성도.
제5도는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법에 따른 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차 및 삼차 가공단계를 나타내는 구성도.
*도면에 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 가공장치 110 : 셔틀유닛
120 : 랙공가공부 121 : 랙공가공기
130 : 랙튜브가공부 131 : 랙튜브일차가공기
132 : 랙튜브이차가공기 133 : 랙튜브삼차가공기
140 : 밸브공가공부 141 : 밸브공일차가공기
142 : 밸브공이차가공기 143 : 밸브공삼차가공기
144 : 밸브공그루빙기 150 : 피니언공가공부
151 : 피니언공일차가공기 152 : 피니언공이차가공기
153 : 피니언공삼차가공기 160 : 요크공가공부
161 : 요크공일차가공기 162 : 요크공이차가공기
163 : 요크공삼차가공기

Claims (1)

  1. 피니언하우징을 형성하는 모재를 고정한 상태로 이송하는 셔틀유닛에 안치하는 모재안치단계와,
    상기 모재안치단계에서 안치된 모재의 랙공이 형성되는 측으로 랙공가공부의 랙공가공기로 보링작업과 랙튜브가 형성되는 측으로 랙튜브가공부의 랙튜브일차가공기로 랙튜브 황삭보링작업을 동시에 실시하는 랙공 및 랙튜브 일차가공단계와,
    상기 랙공 및 랙튜브 일차가공단계로 랙공과 랙튜브를 일차가공한 상태로 셔틀유닛을 랙튜브이차가공기로 이송하여 랙튜브를 정삭하는 이차가공을 실시하는 랙튜브 이차가공단계와,
    상기 랙튜브 이차가공단계에서 랙튜브를 이차가공한 상태로 밸브공이 형성되는 측으로 밸브공가공부의 밸브공일차가공기로 황삭보링작업과 요크공이 형성되는 측으로 요크공가공부의 요크공일차가공기로 황삭보링작업을 동시에 실시하는 밸브공 및 요크공 일차가공단계와,
    상기 밸브공 및 요크공 일차가공단계에서 밸브공과 요크공을 일차 가공한 상태로 셔틀유닛으로 이송하여 밸브그루빙기로 밸브공의 내경에 그루빙을 실시함과 동시에 피니언공가공부의 피니언공일차가공기로 피니언공에 황삭작업을 실시하는 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계와,
    상기 밸브공 내경그루빙 및 피니언공 일차가공단계에서 밸브공 내경그루빙 및 피니언공을 일차가공을 실시한 상태로 밸브공이차가공기, 피니언공이차가공기 및 요크공이차가공기로 동시에 3축에서 정삭가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계와,
    상기 밸브공, 피니언공 및 요크공 이차가공단계에서 이차가공을 실시한 상태로, 밸브공의 롤러부쉬를 형성하는 밸브공삼차가공기, 피니언공의 탭을 가공하는 피니언공삼차가공기 및 요크공의 탭을 가공하는 요크공삼차가공기로 동시에 3축에서 가공을 실시하는 밸브공, 피니언공 및 요크공 삼차가공단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링의 피니언하우징 가공방법.
    .
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