KR101301921B1 - 다이아몬드입자 배열장치 및 배열방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이아몬드 공구의 제조시 다이아몬드입자를 금속분말에 배열하는 장치에 관한 것으로, 다이아몬드입자 투입기의 하부면에서 작용되는 진공력을 이용하여 미세 다이아몬드입자를 진공흡착한 후 금속분말이 채워진 성형몰드로 픽업하여 이젝트 핀을 통해 강제로 이젝팅시켜 배열 투입함으로써 다이아몬드입자를 금속분말 상부면의 정위치에 정밀하고 규칙적으로 배열 투입할 수 있고, 고성능의 다이아몬드 공구를 효율적으로 대량생산할 수 있는 다이아몬드입자 배열장치 및 배열방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 다이아몬드입자 배열장치는, 다이아몬드입자가 수용된 원료박스가 구비된 다이아몬드입자 공급장치; 상기 원료박스에 수용된 다이아몬드입자를 진공력을 이용하여 진공흡착한 후 금속분말이 채워진 성형몰드로 픽업하여 금속분말의 상부면에 이젝트 핀을 통해 강제로 이젝팅시켜 배열 투입하는 다이아몬드 배열투입장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이아몬드입자 배열장치 및 배열방법{Apparatus and method for arranging diamond particles}
본 발명은 다이아몬드 절삭공구의 제조시 다이아몬드입자를 성형몰드 내부에 채워진 금속분말 위에 배열하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이아몬드입자 투입기의 하부면에서 작용되는 진공력을 이용하여 미세 다이아몬드입자를 진공흡착한 후 금속분말이 채워진 성형몰드로 픽업하고 이젝트 핀을 통해 강제로 이젝팅시켜 금속분말 내부에 배열 투입함으로써 다이아몬드입자를 금속분말 상부면의 정위치에 정밀하고 규칙적으로 배열 투입할 수 있고, 고성능의 다이아몬드 공구를 빠르고 효율적으로 대량생산할 수 있는 다이아몬드입자 배열장치 및 배열방법에 관한 것이다.
일반적으로 다이아몬드 쏘우(Saw)는 생크(Shank)의 외주연에 부착된 다수의 절삭용 세그먼트(segment)를 통해 대상물을 절삭하게 되는데, 이러한 세그먼트에는 대상물의 절삭을 위한 다수의 다이아몬드입자가 혼입되어 있다. 이와 같은 절삭용 세그먼트는 그 내부에 혼입된 다이아몬드입자의 양에 따라 절삭력이 달라지기 때문에 절삭용 세그먼트를 성형할 때, 다이아몬드입자를 균일하게 분포시켜 절삭 속도와 절삭성을 유지하도록 하는 것이 요구된다.
한편, 상기와 같은 절삭용 세그먼트는 대부분 금속분말과 다이아몬드입자를 혼합 성형한 후 소결 처리하여 제조되며, 이렇게 제조된 절삭용 세그먼트를 휠 또는 생크의 외주연에 용접을 통해 부착하여 사용하게 된다. 그러나, 이러한 금속분말과 다이아몬드입자를 혼합하여 제조하는 방식의 경우 다이아몬드입자가 금속분말에 불균일하게 혼합되기 때문에 대상물을 절삭할 때 절삭 속도가 늦고 공구의 수명이 짧아져 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 하나의 방편으로서, 종래에는 다이아몬드입자를 진공흡입력을 통해 진공흡착한 후 금속분말이 채워진 성형몰드로 이동시켜 금속분말 위에 다이아몬드입자를 떨어뜨려 배열한 다음 압축 성형하는 과정을 수회 반복함으로써 세그먼트 성형체를 제조하는 기술이 사용된 바 있다. 그러나 이와 같은 진공흡착 방법을 이용한 세그먼트 성형방법은 미세한 크기의 다이아몬드입자 사이에서 발생되는 정전기력에 의해 다이아몬드입자끼리 서로 달라붙는 현상이 발생되는 단점이 있고, 진공홀에 흡착된 상태의 다이아몬드입자를 금속분말 위에 위치시킨 후 진공력을 해제하여 떨어뜨려 배열하는 경우, 진공력을 해제한 후에도 일부 다이아몬드입자가 진공홀에 끼워져 부착된 상태로 남아있게 되어 다이아몬드입자의 배열 투입작용이 원활히 수행될 수 없었고, 다이아몬드입자를 금속분말 내에 수회에 걸쳐 배열 투입하는 과정에서 다이아몬드입자가 흐트러지는 배열불량이 발생되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 한국 공개특허 제2011-0012033호에서는 다이아몬드 절삭공구의 세그먼트 성형시, 서로 다른 크기의 다이아몬드입자들을 크기가 가장 큰 다이아몬드입자의 입자크기 이상으로 둥글게 코팅한 후에 성형몰드 내부에 금속분말 및 다이아몬드입자들을 배열하여 성형체를 형성하고, 이 성형체를 상하, 좌우 및 상하좌우 중 어느 하나의 방향으로 가압한 후 상기 가압된 성형체를 소결 처리하여 세그먼트 성형체를 제조하는 방식이 사용되었다.
그러나, 상기와 같은 다이아몬드입자의 코팅에 의한 세그먼트 제조방법은 크기가 서로 다른 다이아몬드입자를 금속분말 등을 이용하여 둥글게 코팅함에 있어, 코팅작업에 사용되는 금속분말과 첨가제로 사용되는 바인더의 양이 과다하게 요구되어 바인더 제거 공정이 추가되거나, 분리공정이 필요하며, 코팅시 금속분말의 손실이 발생하는 등의 제조비용을 상승시키는 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다이아몬드 공구의 제조시 다이아몬드입자를 기존과 같이 별도의 코팅 과정을 거치지 않고서도 성형몰드 내부에 채워진 금속분말 내부의 정위치에 정밀하고 규칙적으로 배열 투입할 수 있고, 고성능의 다이아몬드 공구를 빠르고 효율적으로 대량생산할 수 있는 다이아몬드입자 배열장치 및 배열방법을 제공함에 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다이아몬드입자 배열장치는, 다이아몬드입자가 수용된 원료박스가 구비된 다이아몬드입자 공급장치; 상기 원료박스에 수용된 다이아몬드입자를 진공력을 이용하여 진공흡착한 후 금속분말이 채워진 성형몰드로 픽업하여 금속분말의 상부면에 이젝트 핀을 통해 강제로 이젝팅시켜 배열 투입하는 다이아몬드 배열투입장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 다이아몬드 배열투입장치는, 외부의 진공발생수단으로부터 진공력이 제공되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부와 연통되며 상기 진공발생수단으로부터 제공되는 진공력에 의해 다이아몬드입자가 진공흡착되는 진공흡착공이 형성되며, 상기 공간부에 승하강 가능하게 설치되어 상기 진공흡착공에 흡착된 다이아몬드입자를 상기 이젝트 핀을 통해 강제 이젝팅시키는 다이아몬드입자 투입기와; 상기 다이아몬드입자 투입기를 상기 금속분말이 채워진 성형몰드 측으로 이송시키시 위한 이송수단;을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 다이아몬드입자 공급장치에는 상기 다이아몬드입자가 수용된 원료박스에 진동을 발생시키기 위한 진동발생수단이 더 설치될 수 있다.
한편, 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다이아몬드입자 투입기는, 외부의 진공발생수단으로부터 진공력이 제공되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부와 연통되어 상기 진공발생수단으로부터 제공되는 진공력에 의해 다이아몬드입자가 진공흡착되는 진공흡착공이 형성되며, 상기 공간부에 승하강 가능하게 설치되어 상기 진공흡착공에 흡착된 다이아몬드입자를 강제로 이젝팅시키는 이젝트 핀이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다이아몬드입자 배열방법은, (a)다이아몬드입자 투입기를 다이아몬드입자가 수용된 원료박스 측으로 하강시키는 단계와; (b)상기 원료박스에 수용된 다이아몬드입자를 진공력을 이용하여 다이아몬드입자 투입기에 진공흡착시키는 단계와; (c)상기 하강된 다이아몬드입자 투입기를 다시 원래의 위치로 상승시켜 복귀시킨 후, 상기 다이아몬드입자가 진공흡착된 다이아몬드입자 투입기를 금속분말이 채워진 성형몰드로 이송하는 단계와; (d)상기 성형몰드로 이송된 다이아몬드입자 투입기를 금속분말의 상부면까지 하강시킨 다음, 상기 다이아몬드입자 투입기에 제공된 진공력을 해제하여 다이아몬드입자를 금속분말의 상부면에 낙하시켜 배열하는 단계와; (e)상기 금속분말의 상부면에 배열된 다이아몬드입자를 다이아몬드입자 투입기 내부에 설치된 이젝트 핀을 통해 가압하여 상기 금속분말의 상부면에 파묻히도록 다지는 단계와; (f)상기 다이아몬드입자 투입기를 상승시킨 후 원래의 위치로 이송시켜 복귀시키는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 다이아몬드입자의 진공흡착 단계(b 단계)에서 진동발생수단을 통해 원료박스를 진동시켜 다이아몬드입자가 다이아몬드입자 투입기에 하나씩 고르게 흡착되도록 할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명은 다이아몬드 공구의 제조시 다이아몬드입자를 별도의 코팅 과정을 거치지 않고 다이아몬드입자 투입기를 통해 진공흡착한 후 금속분말이 채워진 성형몰드로 픽업하고 이젝트 핀을 통해 강제로 이젝팅시켜 금속분말 내부에 배열 투입함으로써 다이아몬드입자를 금속분말 내부의 정위치에 정밀하고 규칙적으로 배열 투입할 수 있고, 고성능의 다이아몬드 공구를 빠르고 효율적으로 대량생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 다이아몬드입자 투입기의 하부면에 진공흡착된 다이아몬드입자를 이젝트 핀을 통해 강제 이젝팅시키는 방식을 채용하고 있기 때문에 다이아몬드입자 투입기에 진공흡착된 다이아몬드입자를 하나도 남김없이 100% 배출시켜 에러율을 줄일 수 있는 장점이 있고, 아울러, 다이아몬드입자 투입기를 통해 다이아몬드입자를 금속분말 내부에 배열 투입하는 과정에서 다이아몬드입자의 배열이 흐트러지지 않아 다이아몬드입자의 배열불량으로 인한 제품의 성능저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 다이아몬드입자 배열장치를 도시한 정면도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 도 1에 도시된 다이아몬드입자 배열장치의 주요부를 확대 도시한 확대단면도.
도 4는 다이아몬드입자 투입기에 다이아몬드입자가 진공흡착된 상태를 보여주는 확대단면도.
도 5는 다이아몬드입자 투입기에서 다이아몬드입자가 이젝트 핀을 통해 이젝팅되는 모습을 예시한 확대단면도.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명에 따른 다이아몬드입자 배열공정을 순차적으로 보여주는 공정도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 다이아몬드 절삭공구 제조장치에 구비되는 다이아몬드입자 배열장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 다이아몬드입자 배열장치의 주요부를 확대 도시한 확대단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 다이아몬드입자 배열장치(300)는 다이아몬드입자를 공급하기 위한 다이아몬드입자 공급장치(100)와, 상기 다이아몬드입자 공급장치(100)로부터 공급되는 다이아몬드입자를 진공 흡착하여 성형몰드(260)로 픽업한 후 금속분말의 상부면에 강제로 이젝팅시켜 배열 투입하는 다이아몬드입자 배열투입장치(200)를 포함하여 구성된다.
상기 다이아몬드입자 공급장치(100)는 다이아몬드입자(101)가 수용되는 원료박스(110)와, 진동력을 발생시켜 상기 원료박스(110)에 진동력을 전달하는 진동발생기(120)를 포함하여 구성된다.
상기 진동발생기(120)는 원료박스(110)의 하부에 배치된 하우징(140)과 플레이트(150)로 감싸진 내부 공간상에 설치되며, 후술되는 다이아몬드입자 투입기(210)에 의한 다이아몬드입자의 진공흡착시 원료박스(110)에 진동력을 가하여 다이아몬드입자(101)가 개별적 운동을 통해 고르게 분포되도록 하는 한편 다이아몬드입자 투입기(210)의 하부면에 형성된 진공흡착공(217)에 다이아몬드입자(101)가 하나씩 고르게 흡입되도록 한다.
즉, 다이아몬드입자 투입기(210)에 의한 다이아몬드입자(101)의 진공흡착시 상기 진동발생기(120)를 통해 발생되는 진동력이 하우징(140)의 상부면에 안착된 플랜지(112)를 거쳐 원료박스(110)에 전달됨에 따라, 원료박스(110)에 수용된 다이아몬드입자(101)가 진동되면서 다이아몬드입자(101)가 개별적인 운동을 통해 고르게 분포된 상태에서 다이아몬드입자 투입기(210)의 하부면에 형성된 진공흡착공(217)에 다이아몬드입자(101)가 하나씩 고르게 흡입될 수 있게 된다.
상기 다이아몬드입자 배열투입장치(200)는 다이아몬드입자 공급장치(100)의 원료박스(110)에 수용된 다이아몬드입자(101)를 진공흡착한 후, 외측에 위치한 금속분말이 채워진 성형몰드(미도시)로 픽업하여 강제로 이젝팅시키는 과정을 통해 금속분말의 상부면에 배열 투입하는 기능을 담당한다.
상기 다이아몬드입자 배열투입장치(200)는 원료박스(110) 내에 수용된 다이아몬드입자(101)를 진공력을 통해 진공흡착한 후 목표 장소(성형몰드)에 낙하시켜 배열 투입하는 다이아몬드입자 투입기(210)와, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)를 상하방향으로 일정거리 승강시킬 수 있는 실린더(240)와, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)를 수평방향으로 이동시켜 금속분말이 채워진 성형몰드 측으로 이송시키시 위한 이송장치(230)를 포함하여 구성된다.
상기 다이아몬드입자 투입기(210)의 내부에는 외부의 진공발생장치(미도시)로부터 진공력이 제공되는 공간부(212)가 형성되고, 상기 공간부(212)와 연통되어 상기 진공발생장치로부터 제공되는 진공력에 의해 다이아몬드입자(101)가 진공흡착되는 진공흡착공(217)이 형성되며, 상기 공간부(212)에 승,하강 가능하게 설치되어 상기 진공흡착공(217)에 흡착된 다이아몬드입자(101)를 강제로 이젝팅시키는 이젝트 핀(223)이 구비된다.
또한, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)는 외부의 진공발생장치로부터 진공력이 제공되는 공간부(212)가 형성된 하우징(215)과, 상기 하우징(215)의 하부측에 결합되며 상기 공간부(212)를 통해 제공되는 진공력의 작용에 의해 다이아몬드입자(101)가 진공흡착되는 진공흡착판(216)을 포함하여 구성된다.
상기 하우징(215)은 다이아몬드입자 투입기(210)의 몸체를 형성하는 것으로서, 상기 하우징(215)의 상부에는 외부의 진공발생장치와 진공호스(미도시)를 통해 연결되는 연결구(211)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 하우징(215)에는 상부측의 연결구(211)와 내부의 공간부(212)가 서로 연통될 수 있도록 관통홀(213)이 형성되어 있다.
이때, 도면상에 표현되지 않은 상기 진공발생장치는 하우징(215) 내부 공간부(212)의 진공상태를 감지할 수 있는 진공센서와, 상기 진공센서의 감지신호에 따라 진공력의 제공 여부를 조절하는 솔레노이드밸브 및 상기 솔레노이드밸브에 연결된 진공발생기를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 상기 진공센서 및 솔레노이드밸브는 제어장치를 통해 전기적으로 연결되어 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 진공흡착판(216)의 일부 영역에는 상기 하우징(215) 내부의 공간부(212)와 연통되어 상기 공간부(212)를 통해 제공되는 진공력에 의해 다이아몬드입자(101)가 진공흡착되는 다수의 진공흡착공(217)이 형성된다.
상기 진공흡착공(217)은 진공흡착판(216)을 관통하는 가늘고 긴 형상의 진공홀(218)과, 다이아몬드입자(101)가 실질적으로 진공흡착되는 부분으로서 상기 진공홀(218)보다 큰 직경을 가지며 상기 진공홀(218)의 하단에 형성된 반구형 형상을 갖는 진공흡착면(219)으로 이루어져 있다.
이때, 상기 진공흡착면(219)에 진공흡착되는 다이아몬드입자(101)는 미세한 크기 차이를 가질 수 있는데, 상기와 같은 다이아몬드입자(101)의 크기 차이를 고려하여 상기 진공흡착면(219)의 직경은 큰 다이아몬드입자 보다는 약 20% 정도, 직경이 작은 다이아몬드입자 보다는 약 50% 정도 큰 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 하우징(215) 내부에 형성된 공간부(212)에는 진공흡착판(216)에 형성된 다수의 진공흡착공(217)에 진공흡착된 다이아몬드입자(101)를 강제로 이젝팅(ejecting)시킬 수 있는 이젝트장치가 구비되어 있다.
상기 이젝트장치는 하우징(215) 내부에 형성된 공간부(212) 상에 승,하강 가능하게 설치되는 홀더(222)와, 상기 홀더(222)의 저면부에 배열 고정되며 상기 진공흡착판(216)에 형성된 다수의 진공흡착공(217) 내부를 따라 슬라이딩 이동되는 다수의 이젝트 핀(223)과, 상기 하우징(215)의 상부에 설치되며 상기 홀더(222)를 승,하강시키는 실린더(220)를 포함하여 구성된다.
상기 홀더(222)에는 상기 하우징(215)의 관통홀(213)을 거쳐 공간부(212)에 유입된 진공력이 진공흡착판(216)에 형성된 다수의 진공흡착공(217)에 제공될 수 있도록 관통홀(214)이 형성되어 있다.
상기 이젝트 핀(223)은 진공흡착판(216)에 배열된 진공흡착공(217) 내부를 따라 상하로 이송되면서 상기 진공흡착면(219)에 진공흡착된 다이아몬드입자(101)를 이젝트시킬 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)의 외측에는 상기 다이아몬드입자 투입기(210)를 금속분말이 채워진 성형몰드(미도시) 측으로 수평 이송시킬 수 있는 다이아몬드입자 투입기 이송장치(230)가 구비된다.
상기 다이아몬드입자 투입기 이송장치(230)는, 상부면에 다이아몬드입자 투입기(210)의 수평 이송을 위한 레일부(231)가 형성된 베이스 플레이트(232)와, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)를 지지하며 저면부에 상기 베이스 플레이트(232)의 레일부(231)와 슬라이딩 이동가능하게 맞물리는 가이드(235)가 형성된 지지플레이트(233)와, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)가 지지된 지지플레이트(233)를 수평방향으로 직선 왕복이동시키는 이송실린더(234)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 지지플레이트(233) 상부에는 상기 다이아몬드입자 투입기(210)를 상하방향으로 일정거리 승강시킬 수 있는 실린더(240)가 설치되고, 상기 실린더(240)의 구동을 통한 상기 다이아몬드입자 투입기(210)의 승강 이동시 안정적인 가이드 작용을 위하여 다이아몬드입자 투입기(210)의 양측 브라켓(241)에 결합된 가이드 샤프트(242)가 상기 지지플레이트(233)에 형성된 가이드홀(243)에 삽입 접촉된 상태로 승강 이동되도록 구성된다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 다이아몬드입자 배열장치의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드입자 투입기(210)의 진공흡착공(217)에 다이아몬드입자(101)가 진공흡착된 상태를 보여주는 확대단면도이고, 도 5는 진공흡착공(217)에 진공흡착된 다이아몬드입자(101)가 이젝트 핀(223)을 통해 이젝팅되는 모습을 예시한 확대단면도이다.
먼저, 다이아몬드입자 투입기(210)에 다이아몬드입자(101)가 진공흡착되는 경우를 설명하면, 외부의 진공발생장치를 통해 제공되는 진공력은 도 1의 하우징(215) 상부 측의 연결구(211)를 통해 유입되어 하우징(215)의 관통홀(213)을 거쳐 공간부(212)로 전달되고, 이렇게 공간부(212)로 전달된 진공력은 홀더(222)의 관통홀(214)을 거쳐 진공흡착판(216)에 형성된 다수의 진공흡착공(217)에 전달된다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부 공기가 상기 진공흡착공(217)과 이젝트 핀(223) 사이의 틈새를 통해 강하게 유입되면서 다이아몬드입자(101)들이 진공흡착공(217)의 하단에 형성된 반구형 진공흡착면(219)상에 진공흡착된다.
이와 같이, 다이아몬드입자(101)가 진공흡착공(217) 하단의 진공흡착면(219)에 흡착된 상태에서는 도 1에 도시된 하우징(215)의 상부 측에 위치한 실린더(220)의 승강로드(221)가 상승되어 이젝트 장치의 홀더(222)가 공간부(212)의 상부 측으로 상승된 상태이므로 이젝트 핀(223)도 진공흡착공(217)의 최하단으로부터 일정거리 상승된 상태로 유지된다.
다음으로, 다이아몬드입자 투입기(210)에 진공흡착된 다이아몬드입자(101)가 이젝트 핀(223)을 통해 이젝팅되는 경우를 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 다이아몬드입자 투입기(210) 내부의 공간부(212)로 제공되던 진공력을 해제시켜 대기압 상태로 유지함에 따라, 다이아몬드입자(101)가 자중에 의해 낙하하여 밑으로 떨어지게 되는데, 이때, 낙하하지 않고 진공흡착면(219)에 여전히 부착상태로 유지되는 일부 다이아몬드입자(101)는 이젝트 핀(223)을 통해 강제로 이젝팅된다. 즉, 도 1의 하우징(215) 상부측 실린더(220)의 승강로드(221)를 하부측으로 전진시켜 홀더(222)에 부착된 이젝트 핀(223)을 하강시켜서 진공흡착면(219)에 부착되어 있던 일부 다이아몬드입자(101)들을 강제로 이젝트시킬 수 있다.
이와 같은 이젝팅 과정이 완료되어 진공흡착면(219)에 붙어 있던 다이아몬드입자(101)들이 모두 떨어지면, 다시 실린더(220)의 승강로드(221)를 상승시켜 홀더(222)에 부착된 이젝트 핀(223)을 다시 상승시킴으로써, 다이아몬드입자 투입기(210)는 다시 새로운 다이아몬드입자(101)를 흡착할 수 있는 준비상태로 유지된다.
한편, 도 6a 내지 도 6h는 본 발명에 따른 다이아몬드입자 배열장치(300)에 의한 다이아몬드입자 배열공정을 순차적으로 보여주는 공정도이다.
먼저, 도 6의 (a)는 다이아몬드입자(101)를 진공흡착하기 전인 준비상태로서, 이 상태에서 다이아몬드입자 공급장치(100)의 원료박스(110)는 다이아몬드입자 투입기(210)로부터 일정 거리 떨어진 하부 측에 위치하게 된다.
이와 같은 상태에서, 다이아몬드입자(101)를 진공흡착하고자 할 경우, 먼저, 다이아몬드입자 배열투입장치(200)의 실린더(240)를 구동하여 다이아몬드입자 투입기(210)를 원료박스(110)에 수용된 다이아몬드입자(101)에 밀착되도록 하강시킨 다음에 다이아몬드입자 투입기(210)에 인가된 진공력을 이용하여 다이아몬드입자(101)를 진공흡착공(217)에 진공흡착시켜 부착하게 된다.(b)
이때, 상기와 같은 다이아몬드입자(101)의 진공흡착 과정에서 다이아몬드입자 공급장치(100)에 구비된 진동발생기(120)를 통해 원료박스(110)를 진동시켜 주게 되면 다이아몬드입자(101)가 개별적으로 운동하면서 상기 진공흡착공(217)에 하나씩 고르게 흡착된다.
다음으로, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)의 진공흡착공(217)에 다이아몬드입자(101)가 흡착되면, 다시 실린더(240)를 역방향으로 구동하여 다이아몬드입자 투입기(210)를 원래의 위치로 상승시켜 복귀시키게 된다.(c)
이어서, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)의 상승이 완료되면, 다음으로 이송실린더(234)를 작동시켜 다이아몬드입자 투입기(210)를 금속분말(250)이 채워진 성형몰드(260)로 수평 이송시키게 된다.(d)
이때, 다이아몬드입자 투입기(210)의 하부면은 성형몰드(260) 내부에 채워진 금속분말(250)의 상부면으로부터 일정거리 이격된 상태로 유지되는 한편 다이아몬드입자 투입기(210)에는 진공력이 해제되지 않아 다이아몬드입자(101)는 진공흡착공(217)에 여전히 흡착된 상태로 유지된다.
다음으로, 상기와 같이 성형몰드(260)로 수평 이송된 다이아몬드입자 투입기(210)를 지지플레이트(233) 위에 안착된 실린더(240)를 통해 일정거리 하강시켜 다이아몬드입자 투입기(210)의 하부면이 금속분말(250) 상부면에 거의 밀착된 상태로 유지되도록 한다.(e)
이렇게 다이아몬드입자 투입기(210)의 하부면이 금속분말(250) 상부면에 밀착된 상태에서는, 다음으로, 상기 다이아몬드입자 투입기(210)에 제공된 진공력을 해제하여 진공흡착공(217)에 흡착되어 있던 다이아몬드입자(101)를 금속분말(250)의 상부면에 낙하시켜 배열하는 한편, 다이아몬드입자 투입기(210)의 상부에 설치된 실린더(220)를 구동하여 이젝트 핀(223)을 하강시켜 상기 금속분말(250) 상부면에 안착된 다이아몬드입자(101)를 금속분말(250)의 내부에 파묻히도록 다진다.(f)
상기와 같은 이젝트 핀(223)에 의한 다이아몬드입자(101)의 강제 이젝팅 과정을 통해 진공흡착공(217)으로부터 낙하되지 않고 부착상태로 유지되던 일부 다이아몬드입자(101)까지 완전히 강제 낙하시켜 금속분말(250) 내부에 박히도록 함으로써 다이아몬드입자를 정위치에 정량적으로 고르게 배열 투입시킬 수 있다.
이렇게 다이아몬드입자 투입기(210)를 통한 다이아몬드입자(101)의 배열 투입작업이 완료되면, 다시 지지플레이트(233) 위에 안착된 실린더(240)를 구동시켜 다이아몬드입자 투입기(210)를 일정거리 상승시키고(g), 이송실린더(234)를 작동시켜 다이아몬드입자 투입기(210)를 수평 이송시켜 원래의 위치로 복귀시키게 된다.(h)
그리고, 성형몰드(260) 내부의 하펀치(270)를 일정거리 하강시킨 후, 성형몰드(260) 내부에 금속분말(250)을 다시 충진한 다음에, 전술된 (a) 단계 내지 (h) 단계를 수회 반복적으로 진행함으로써 성형몰드(260) 내부에 충진되어 층층이 다져진 금속분말(250)과 다이아몬드입자(101)를 다이아몬드입자 투입기(210)의 하부면과 이젝트 핀(223)을 통해 가압하여 최종적으로 압축하게 된다.
상술한 공정을 거쳐 최종 압축 성형된 다이아몬드 절삭공구용 세그먼트는 상기 성형몰드(260)에서 최종 배출된 후 소결 처리되어 최종적인 다이아몬드 절삭공구 제품으로 제조된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
100 : 다이아몬드입자 공급장치 101 : 다이아몬드입자
110 : 원료박스 120 : 진동발생기
220, 240 : 실린더 140,215 : 하우징
150 : 플레이트 200 : 다이아몬드입자 배열투입장치
210 : 다이아몬드입자 투입기 211 : 연결구
212 : 공간부 213,214 : 관통홀
216 : 진공흡착판 217 : 진공흡착공
219 : 진공흡착면 223 : 이젝트 핀
231 : 레일부 232 : 베이스 플레이트
233 : 지지플레이트 235 : 가이드
250 : 금속분말 260 : 성형몰드
270 : 하펀치 300 : 다이아몬드입자 배열장치

Claims (6)

  1. 다이아몬드입자가 수용된 원료박스가 구비된 다이아몬드입자 공급장치;
    상기 원료박스에 수용된 다이아몬드입자를 진공력을 이용하여 진공흡착한 후 금속분말이 채워진 성형몰드로 픽업하여 금속분말의 상부면에 이젝트 핀을 통해 강제로 이젝팅시켜 배열 투입하는 다이아몬드 배열투입장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드입자 배열장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이아몬드 배열투입장치는,
    외부의 진공발생수단으로부터 진공력이 제공되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부와 연통되며 상기 진공발생수단으로부터 제공되는 진공력에 의해 다이아몬드입자가 진공흡착되는 진공흡착공이 형성되며, 상기 공간부에 승하강 가능하게 설치되어 상기 진공흡착공에 흡착된 다이아몬드입자를 상기 이젝트 핀을 통해 강제 이젝팅시키는 다이아몬드입자 투입기와;
    상기 다이아몬드입자 투입기를 상기 금속분말이 채워진 성형몰드 측으로 이송시키시 위한 이송수단;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다이아몬드입자 배열장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다이아몬드입자 공급장치에는 상기 다이아몬드입자가 수용된 원료박스에 진동을 발생시키기 위한 진동발생수단이 더 설치된 것을 특징으로 하는 다이아몬드입자 배열장치.
  4. 외부의 진공발생수단으로부터 진공력이 제공되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부와 연통되어 상기 진공발생수단으로부터 제공되는 진공력에 의해 다이아몬드입자가 진공흡착되는 진공흡착공이 형성되며, 상기 공간부에 승하강 가능하게 설치되어 상기 진공흡착공에 흡착된 다이아몬드입자를 강제로 이젝팅시키는 이젝트 핀이 구비된 다이아몬드입자 투입기
  5. (a) 다이아몬드입자 투입기를 다이아몬드입자가 수용된 원료박스 측으로 하강시키는 단계;
    (b) 상기 원료박스에 수용된 다이아몬드입자를 진공력을 이용하여 다이아몬드입자 투입기에 진공흡착시키는 단계;
    (c) 상기 하강된 다이아몬드입자 투입기를 다시 원래의 위치로 상승시켜 복귀시킨 후, 상기 다이아몬드입자가 진공흡착된 다이아몬드입자 투입기를 금속분말이 채워진 성형몰드로 이송하는 단계;
    (d) 상기 성형몰드로 이송된 다이아몬드입자 투입기를 금속분말의 상부면까지 하강시킨 다음, 상기 다이아몬드입자 투입기에 제공된 진공력을 해제하여 다이아몬드입자를 금속분말의 상부면에 낙하시켜 배열하는 단계;
    (e) 상기 금속분말의 상부면에 배열된 다이아몬드입자를 다이아몬드입자 투입기 내부에 설치된 이젝트 핀을 통해 가압하여 상기 금속분말의 상부면에 파묻히도록 다지는 단계;
    (f) 상기 다이아몬드입자 투입기를 상승시킨 후 원래의 위치로 이송시켜 복귀시키는 단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다이아몬드입자 배열방법.
  6. 제6항에 있어서, 상기 다이아몬드입자의 진공흡착 단계(b 단계)에서 진동발생수단을 통해 원료박스를 진동시켜 다이아몬드입자가 다이아몬드입자 투입기에 하나씩 고르게 흡착되도록 하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드입자 배열방법.
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