KR101063260B1 - 디버링 장치 및 이를 이용한 디버링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디버링 장치 및 이를 이용한 디버링 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 자동차용 동부시와 같은 절삭 가공된 공작물의 모서리의 날카로운 부분이나 흠, 홀 등에 발생하는 절삭잔여물인 버(bur)를 제거하는 것으로 전기화학적 식각 반응을 이용하여 절삭잔여물을 제거할 수 있는 디버링 장치 및 이를 이용한 디버링 방법에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 디버링 장치는 전해액 형성부; 상기 전해액 형성부를 통해 형성된 전해질이 고압 분사됨과 동시에, 음전극이 공급되어 금속 모재의 표면에 형성된 절삭잔여물을 전해 식각하는 다수의 미소전극 모듈로 이루어진 디버링 브러시부; 상기 미소전극 모듈 측으로 상기 전해액 형성부를 통해 형성된 전해액을 공급하는 전해액 공급부; 상기 금속 모재 측에 양전하를 공급하고, 상기 미소전극 모듈 측에 음전하를 공급하는 전하 공급부; 및 상기 디버링 브러시부 및 전하 공급부를 제어하여 상기 금속 모재 표면의 절삭잔여물을 전해 식각하도록 하는 제어부;로 구성된 것을 특징으로 한다.

버(bur), 디버링, 전해액, 전기분해, 절삭잔여물, 자동차, 브러시

Description

디버링 장치 및 이를 이용한 디버링 방법{De-Burring Device And De-Burring Method Thereof}

본 발명은 디버링 장치 및 이를 이용한 디버링 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 자동차용 동부시와 같은 절삭 가공된 공작물의 모서리의 날카로운 부분이나 흠, 홀 등에 발생하는 절삭잔여물인 버(bur)를 제거하는 것으로 전기화학적 식각 반응을 이용하여 절삭잔여물을 제거할 수 있는 디버링 장치 및 이를 이용한 디버링 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 동부시와 같이 금속 모재를 복잡한 형상으로 가공할 때 CNC 머신이나 드릴링 머신 등을 이용한 절삭공정이 필수적으로 도입된다. 이때, 절삭가공한 후 모재 모서리의 날카로운 부분이나 홈, 홀 등의 외곽에는 무작위적으로 절삭잔여물이 남게 되는데, 이 절삭잔여물은 제품의 품질을 유지하고, 안정성을 확보하기 위해 반드시 제거해주어야만 한다.

이 절삭잔여물을 제거하는 방법으로, 종래에는 드릴링 공구나 사포와 같은 마찰재를 이용하여 작업자가 직접 수작업으로 제거(de-burring)하는 방법이 사용되어 왔다. 더욱이, 자동차용 동부시는 내부 형상이 복잡하여 절삭잔여물을 제거하기 위한 자동화 설비를 기구적으로 설계하기 매우 까다로운 문제점이 있어 통상 수작업으로 절삭잔여물의 제거 작업이 이루어진다.

이러한 수작업에 의존한 절삭잔여물을 제거하는 방식은 완성된 자동차용 동부시와 같은 제품의 생산 시간이 길어지게 되며, 이로 인한 생산 원가가 비싸지는 문제점이 있었다. 그리고, 절삭잔여물 제거를 위한 자동화 설비가 제시되고 있지 않기 때문에 수작업으로 인한 제거로 인해 제품 제작 공정 중, 공정비용의 약 20% 이상을 차지하고 있는 현실이다. 더욱이, 선반 및 드릴링 가공에 따른 제품 생산 시간보다 절삭잔여물 제거 시간이 더 많이 소요되는 실정이다.

한편, 절삭잔여물을 제거하는 방식으로 자동화 설비에 따른 기구적인 방법을 도입할 경우 무작위로 분산되어 있는 절삭잔여물의 정확한 위치(좌표)를 지정해주어야 하는 문제점이 있으며, 이는 자동화에 있어 로보틱스를 도입해야 하는 현실적으로 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전극과 금속 모재 사이에 전해액이 흐르도록 하고, 금속 모재에 양극 전원을 연결함과 동시에 전극에 음극 전원을 연결하여 전류를 통전시킴으로써 금속 모재의 표면에 형성된 절삭잔여물을 전기적으로 식각할 수 있는 디버링 장치 및 이를 디버링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디버링 장치는 전해액 형성부; 상기 전해액 형성부를 통해 형성된 전해질이 고압 분사됨과 동시에, 음전극이 공급되어 금속 모재의 표면에 형성된 절삭잔여물을 전해 식각하는 다수의 미소전극 모듈로 이루어진 디버링 브러시부; 상기 미소전극 모듈 측으로 상기 전해액 형성부를 통해 형성된 전해액을 공급하는 전해액 공급부; 상기 금속 모재 측에 양전하를 공급하고, 상기 미소전극 모듈 측에 음전하를 공급하는 전하 공급부; 및 상기 디버링 브러시부 및 전하 공급부를 제어하여 상기 금속 모재 표면의 절삭잔여물을 전해 식각하도록 하는 제어부;로 구성되고, 상기 미소전극 모듈은 상기 전해액이 공급되는 전해액 분사채널이 내부에 관통형성된 전극봉; 상기 전극봉의 일 측에 구비되는 전극봉 헤드; 상기 전극봉의 타 측에 구비되고, 상기 전해액의 외부 방출 및 상기 전하 공급부에 의해 형성되는 전기장의 외부 형성을 방지하는 완충 브러시; 및 상기 전극봉 헤드에 구비되고, 상기 전해액 분사채널을 통해 전해액 분사시 상기 전극봉의 일단에 전해지는 압력 변화를 감지하는 하중감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

더 바람직하게는, 상기 전극봉의 전해액 분사채널은 직경 3 내지 3.5mm 인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 전해액의 전위는 50 내지 60eV 인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 디버링 방법은 금속 모재의 표면에 미소전극 모듈의 전해액 분사채널을 통해 고압의 전해액을 분사하는 단계; 상기 미소전극 모듈 측에 음전하 공급 및 상기 금속 모재 측에 양전하 공급하는 단계; 상기 금속 모재의 표면에 분사되는 전해액의 분사 속도 변화에 의한 표면 압력 감소를 통해 상기 금속 모재의 표면에 형성된 홈 또는 홀의 유무를 판단하는 단계; 및 상기 금속 모재의 표면에 형성된 홈 또는 홀의 감지 시 고압의 전류를 인가하여 상기 홈 또는 홀의 주변에 형성된 절삭잔여물을 전해 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 미소전극 모듈은 상기 전해액이 공급되는 전해액 분사채널이 내부에 관통형성된 전극봉; 상기 전극봉의 일 측에 구비되는 전극봉 헤드; 상기 전극봉의 타 측에 구비되고, 상기 전해액의 외부 방출 및 상기 전하 공급부에 의해 형성되는 전기장의 외부 형성을 방지하는 완충 브러시; 및 상기 전극봉 헤드에 구비되고, 상기 전해액 분사채널을 통해 전해액 분사시 상기 전극봉의 일단에 전해지는 압력 변화를 감지하는 하중감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게는, 상기 전극봉의 전해액 분사채널은 직경 3 내지 3.5mm 인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 전해액의 전위는 50 내지 60eV 인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 디버링 장치 및 이를 이용한 디버링 방법은 금속 모재에 홈이 있는 부위를 자동으로 판별하고, 국부적으로 전기장을 형성시켜 홈 가공된 부분에만 전기분해반응이 일어나도록 하여 식각시킴으로서, 금속 모재 표면을 손상시키지 않으면서 고속으로 디버링 작업을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 절삭잔여물인 버(bur)의 정확한 위치를 정해주지 않아도 넓은 면적을 단순히 문질러 줌으로써, 용이하고 빠르게 디버링 작업을 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 에 관해 좀더 상세히 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디버링 장치의 개략적인 구성을 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디버링 브러시부의 개력적인 구조를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 미소전극 모듈의 구조를 보여주는 단면도, 및 도 4는 도 3의 사시도이다.

상기 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 디버링 장치(100)는 전해액 형성부(110)와, 디버링 브러시부(120)와, 전해액 공급부(130)와, 전하 공급부(140) 및 제어부(150)로 구성된다.

상기 전해액 형성부(110)는 후술할 전극봉(121a)의 전해액 분사채널(121d) 측으로 공급되는 전해액을 형성하는 곳으로, 이곳을 통해 형성된 전해액은 금속 모재(200)의 표면에 고압으로 분사된다. 이 전해액에 의해 구리 재질인 금속 모재(200)의 절삭잔여물(210)이 전기반응에 의해 전해 식각이 된다.

본 발명에 따른 디버링 장치(100)에 사용되는 전해액의 전위는 50 내지 60eV 가 바람직하다.

상기 디버링 브러시부(120)는 다수의 미소전극 모듈(121)로 이루어진 것으로, 전해액 공급부(130)를 통해 고압으로 공급되는 전해액과 전하 공급부(140)를 통해 미소전극 모듈(121) 측으로 공급되는 음전하 및 금속 모재(200) 측으로 공급되는 양전하에 의해 전기분해반응을 통해 금속 모재(200) 표면의 절삭잔여물(210)을 전해 식각시키는 장치이다.

상기 미소전극 모듈(121)은 전극봉(121a)과 전극봉 헤드(121b)와 완충 브러시(121c) 및 하중감지센서(121b')를 포함하여 이루어진다.

상기 전극봉(121a)은 전극봉 헤드(121b) 쪽으로 공급되는 음전하가 흐르게 되고, 전극봉(121a)의 내부에는 전해액이 유동될 수 있도록 전해액 분사채널(121d)이 형성된다. 전해액 공급부(130)로부터 연장되는 공급라인이 전극봉(121a) 안에 형성된 전해액 분사채널(121d)과 연결되며, 전극봉(121a)의 타단에는 완충 브러시(121c)가 결합한다. 그리고, 전해액 공급부(130)가 연결되는 일 측에는 전극봉 헤드(121b)가 구비되는데, 이 전극봉 헤드(121b)에는 후술할 하중감지센서(121b')가 구비되며 전하 공급부(140)를 통해 전하 단자(121e) 측으로 음전하가 공급되어 전극봉(121a) 측으로 공급하게 된다.

여기서, 전극봉(121a) 내부에 형성되는 전해액 분사채널(121d)의 직경은 3 내지 3.5mm 로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 완충 브러시(121c)는 전극봉(121a)의 단부인 금속 모재(200) 표면 쪽으로 결합하며, 이는 전극봉(121a)을 통해 고압으로 분사되는 전해액이 금속 모재(200)의 표면에서 외부로 방출되는 것을 막아주고, 또한 전하 공급부(140)에 의해 공급되는 전하에 의한 전기장 발생시 완충 브러시(121c)의 외부로 형성되지 않도록 방어막을 형성하는 역할을 하게 된다. 이 완충 브러시(121c)에 의해 전기장 발생 범위를 완충 브러시(121c)의 내부로 한정하게 된다.

상기 하중감지센서(121b')는 전극봉 헤드(121b) 측에 구비되며, 이는 전해액 분사채널(121d)을 통해 전해액이 분사될 때 금속 모재(200)의 표면 쪽에서 전극봉(121a)에 가해지는 압력 변화를 감지하여 금속 모재(200)의 표면에 홈(220) 또는 홀(201)의 위치를 판별할 수 있도록 한다.

상기 전해액 공급부(130)는 전해액 형성부(110)를 통해 형성된 전해액을 미소전극 모듈(121)의 전해액 분사채널(121d)로 고압 분사하는 곳이다. 전해액의 고압 분사에 의해 전극봉(121a)에 전해지는 전해액의 압력 변화를 하중감지센서(121b')에 의해 검출하고, 압력이 감소하게 되면 홈(220) 또는 홀(201)이 존재하 게 되는 것이며, 이 경우 전해액이 홈(220) 또는 홀(201)을 통하여 외부로 방출하게 된다.

그리고, 압력이 증가하는 부분에서는 절삭잔여물(210)의 존재 부분으로 이 경우 제어부(150)에 의해 고압의 전압을 인가하여 전류를 통전시켜 일정속도로 금속 모재(200)의 표면에 형성된 절삭잔여물(210)이 전해 식각되도록 한다.

상기 전하 공급부(140)는 금속 모재(200) 측에는 양전하를 공급하고, 미소전극 모듈(121) 측에는 음전하를 공급하는 것으로, 금속 모재(200)의 표면에 절삭잔여물(210)의 존재시 제어부(150)를 통해 고압의 전압을 인가하게 된다.

상기 제어부(150)는 디버링 브러시부(120)를 형성하는 미소전극 모듈(121)을 각각 제어하고, 하중감지센서(121b')에 의한 압력 감지시 고압의 전압을 인가하여 전류를 흐르게 하여 일정속도로 금속 모재(200)의 표면이 전해식각되도록 제어하게 된다. 한편, 이 제어부(150)를 통해 미소전극 모듈(121)은 각 개별 제어된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 디버링 장치를 이용한 디버링 방법에 대해 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디버링 장치를 이용한 디버링 방법의 작동 상태를 보여주는 블럭도이다.

상기 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 디버링 장치를 이용한 디버링 방법은 먼저, 금속 모재(200)의 표면에 미소전극 모듈(121)의 전해액 분사채널(121d)을 통 해 고압의 전해액 분사가 이루어지고(S10), 미소전극 모듈(121)의 전극봉(121a)에 전극봉 헤드(121b)를 통해 음전하가 공급된다. 아울러, 금속 모재(200)에는 양전하 공급이 이루어진다.(S20)

여기서, 전극봉(121a)을 통한 전해액의 분사시 금속 모재(200)의 표면에서 전해액이 외부로 방출되는 것을 막고, 전극봉(121a)의 일단에서 형성되는 전기장이 외부로 형성되지 않도록 방어막을 형성해주는 완충 브러시(121c)를 전극봉(121a)의 일단에 구비하게 된다.

그리고, 전극봉(121a)의 일단이 금속 모재(200)에 형성되는 홈(220) 또는 홀(201)에 위치하게 되면, 전해액이 홈(220) 또는 홀(201)을 통해 외부로 방출하게 된다. 이때 전해액의 방출 속도가 빨라지기 때문에 표면 압력이 감소하게 되고, 이 압력 감소는 하중감지센서(121b')에 의해 측정되고 따라서 홈(220) 또는 홀(201)의 존재 유무를 판단할 수 있게 된다.(S30)

또한, 금속 모재(200)에 형성된 홈(220) 또는 홀(201)의 주변에 형성되는 절삭잔여물(210)은 압력 증가시에 감지가 되며, 이 경우 제어부(150)에서는 고압의 전류를 인가하여 절삭잔여물(210)을 전해 식각하게 된다.(S40)

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디버링 장치의 개략적인 구성을 보여주는 구성도;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디버링 브러시부의 개력적인 구조를 보여주는 도면;

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 미소전극 모듈의 구조를 보여주는 단면도;

도 4는 도 3의 사시도; 및

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디버링 장치를 이용한 디버링 방법의 작동 상태를 보여주는 블럭도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 디버링 장치 110: 전해액 형성부

120: 디버링 브러시부 121: 미소전극 모듈

121a: 전극봉 121b: 전극봉 헤드

121b': 하중감소센서 121c: 완충 브러시

121d: 전해액 분사채널 130: 전해액 공급부

140: 전하 공급부 150: 제어부

200: 금속 모재 201: 홀

210: 절삭잔여물 220: 홈

Claims (8)

1. 전해액 형성부;

   상기 전해액 형성부를 통해 형성된 전해질이 고압 분사됨과 동시에, 음전극이 공급되어 금속 모재의 표면에 형성된 절삭잔여물을 전해 식각하는 다수의 미소전극 모듈로 이루어진 디버링 브러시부;

   상기 미소전극 모듈 측으로 상기 전해액 형성부를 통해 형성된 전해액을 공급하는 전해액 공급부;

   상기 금속 모재 측에 양전하를 공급하고, 상기 미소전극 모듈 측에 음전하를 공급하는 전하 공급부; 및

   상기 디버링 브러시부 및 전하 공급부를 제어하여 상기 금속 모재 표면의 절삭잔여물을 전해 식각하도록 하는 제어부;로 구성되고,

   상기 미소전극 모듈은 상기 전해액이 공급되는 전해액 분사채널이 내부에 관통형성된 전극봉; 상기 전극봉의 일 측에 구비되는 전극봉 헤드; 상기 전극봉의 타 측에 구비되고, 상기 전해액의 외부 방출 및 상기 전하 공급부에 의해 형성되는 전기장의 외부 형성을 방지하는 완충 브러시; 및 상기 전극봉 헤드에 구비되고, 상기 전해액 분사채널을 통해 전해액 분사시 상기 전극봉의 일단에 전해지는 압력 변화를 감지하는 하중감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 디버링 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전극봉의 전해액 분사채널은 직경 3 내지 3.5mm 인 것을 특징으로 하는 디버링 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전해액의 전위는 50 내지 60eV 인 것을 특징으로 하는 디버링 장치.
5. 금속 모재의 표면에 미소전극 모듈의 전해액 분사채널을 통해 고압의 전해액을 분사하는 단계;

   상기 미소전극 모듈 측에 음전하 공급 및 상기 금속 모재 측에 양전하 공급하는 단계;

   상기 금속 모재의 표면에 분사되는 전해액의 분사 속도 변화에 의한 표면 압 력 감소를 통해 상기 금속 모재의 표면에 형성된 홈 또는 홀의 유무를 판단하는 단계; 및

   상기 금속 모재의 표면에 형성된 홈 또는 홀의 감지 시 고압의 전류를 인가하여 상기 홈 또는 홀의 주변에 형성된 절삭잔여물을 전해 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디버링 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 미소전극 모듈은 상기 전해액이 공급되는 전해액 분사채널이 내부에 관통형성된 전극봉;

   상기 전극봉의 일 측에 구비되는 전극봉 헤드;

   상기 전극봉의 타 측에 구비되고, 상기 전해액의 외부 방출 및 상기 전하 공급부에 의해 형성되는 전기장의 외부 형성을 방지하는 완충 브러시; 및

   상기 전극봉 헤드에 구비되고, 상기 전해액 분사채널을 통해 전해액 분사시 상기 전극봉의 일단에 전해지는 압력 변화를 감지하는 하중감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디버링 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 전극봉의 전해액 분사채널은 직경 3 내지 3.5mm 인 것을 특징으로 하는 디버링 방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 전해액의 전위는 50 내지 60eV 인 것을 특징으로 하는 디버링 방법.

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