KR101438222B1 - 회전 공구를 이용한 버어 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 공구를 이용한 버어 제거장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전 공구를 이용한 버어 제거장치는, 금속 가공을 위한 공구들을 장착하는 공작기계의 툴 포스트(50, tool post), 툴 포스트(50)의 일측에 장착되는 모터(70), 모터(70)에 결합되어 모터(70)의 회전동력을 전달받아 회전되는 공구스핀들(80), 공구스핀들(80)에 장착되어 공구스핀들(80)과 연동하여 회전하면서 금속 가공 시 발생된 버어(burr)를 제거하는 회전 공구(90)를 포함한다.

회전 공구, 버어(burr), 제거, 제거 장치, 공압

Description

회전 공구를 이용한 버어 제거장치{Burr remover using rotating element}

본 발명은, 회전 공구를 이용한 버어 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기존의 수작업이 아닌 별도의 장비를 이용하여 버어(burr)를 제거함으로써 버어 제거에 따른 불편함 및 번거로움을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 버어 제어에 따른 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 수작업에 따른 안전사고 발생을 미연에 예방할 수 있음은 물론 버어 제거 작업 외의 경절삭 기능을 추가할 수 있는 회전 공구를 이용한 버어 제거장치에 관한 것이다.

공작기계에는 통상적으로 알려진 선반, 밀링, 연마기, 드릴 머신, 탭핑 머신, 보링 머신 등의 범용 공작기계를 비롯하여 NC(Numerical Control) 공작기계, CNC(Computer Numerical Control) 공작기계, 머시닝 센터(Machining Center Tool), 터닝 센터(Turing Center Tool) 등이 있으며, 이들은 각기 해당 기능에 맞게 사용되고 있다.

이러한 공작기계들 중에서 머시닝 센터와 터닝 센터는 금속을 가공하는데 사용된다. 이 때, 머시닝 센터는 면을, 터닝 센터는 원형을 가공하는데 사용된다.

보통은 이 두 가지의 공정을 진행하기 위해 여러 대의 공정 센터를 설치해야 했으나 본 출원인은 이들을 한데 혼용하여 하나의 기계로 응축시킨 장비를 제안하기도 하였다.

동일한 기능을 수행하는 터닝 센터라 하더라도 그 방식 및 구조에 따라 보통 2축(2-axis)에서부터 9축(9-axis)에 이르기까지 다양하다. 다축으로 갈수록 사용자가 원하는 다양한 형상을 마이크론 단위의 높은 정밀도로 가공할 수 있기 때문에 IT, 자동차, 항공, 의료, 환경산업 분야 등에 필요한 복잡한 형상을 갖는 부품의 고정밀 가공에 활용될 수 있다.

한편, 종래의 터닝 센터 중에서, 특히 2축 터닝 센터(선반)의 경우에는 소위, 선삭이라는 가공만이 가능하기 때문에, 즉 2축(2-axis) 장비 공구대에 선삭 공구 홀더만이 구비되어 있기 때문에 실질적으로 회전 공구의 사용이 불가능한 것으로 알려지고 있다.

이처럼 회전 공구의 사용이 불가능하기 때문에 상기의 터닝 센터를 이용하여 금속 재료에 의한 선삭 가공을 실시하는 경우, 모서리 등에 버어(burr)가 발생될 수밖에 없는데, 만약, 발생된 버어를 그대로 방치하는 경우 버어의 날카로운 부분이 두껍거나 혹은 길게 말리면서 금속 가공물의 표면에 악영향을 미치게 된다. 따라서 작업자들은 소재를 이탈하고 별도의 공구를 이용하여 수작업으로 버어를 제거하여 왔다.

그런데, 이와 같이 수작업에 의해 일일이 버어를 제거하는 경우에는, 작업이 불편하고 번거로울 뿐만 아니라 시간이 많이 소요되어 생산성을 저하시키게 되며, 특히 날카로운 버어에 의해 안전사고가 발생될 소지가 높다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 기존의 수작업이 아닌 별도의 장비를 이용하여 버어(burr)를 제거함으로써 버어 제거에 따른 불편함 및 번거로움을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 버어 제어에 따른 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 수작업에 따른 안전사고 발생을 미연에 예방할 수 있음은 물론 버어 제거 작업 외의 경절삭 기능을 추가할 수 있는 회전 공구를 이용한 버어 제거장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 공구를 이용한 버어 제거장치는, 금속 가공을 위한 공구들을 장착하는 공작기계의 툴 포스트(tool post); 상기 툴 포스트의 일측에 장착되는 모터; 상기 모터에 결합되어 모터의 회전동력을 전달받아 회전되는 공구스핀들; 상기 공구스핀들에 장착되어 공구 스핀들과 연동하여 회전하면서 금속 가공 시 발생된 버어(burr)를 제거하는 회전 공구;를 포함한다.

또한, 상기 모터는 공압 모터(air motor)일 수 있다.

또한, 상기 회전 공구를 이용한 버어 제거장치는 공압을 공급하는 공압 공급부; 상기 공압 공급부와 연결되는 로테이팅 유니온(rotating union); 상기 툴 포스트의 일단부에 결합되는 커넥터; 및 상기 로테이팅 유니온과 상기 커넥터사이에 결합되고 상기 로테이팅 유니온의 내부 회전체가 회전 가능하도록 지지하는 회전체;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공압 공급부와 상기 로테이팅 유니온은 연결 호스에 의해 상호 연결되어 있으며, 상기 회전체의 회전 시 상기 연결 호스가 꼬이는 것이 저지되도록 상기 로테이팅 유니온의 외부는 회전하지 않고 내부 회전체만 회전되도록 상기 회전체의 암나사부에 연결되는 것일 수 있다.

또한, 공압 공급을 위해 상기 공압 공급부와 상기 모터를 연결하는 소정의 공압 라인(A/L)은, 상기 로테이팅 유니온, 상기 회전체의 제1 홀, 상기 커넥터의 제2 홀 및 상기 툴 포스트의 중공홀를 경유하여 상기 공압 공급부와 상기 모터를 상호 연결하는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따르면, 기존의 수작업이 아닌 별도의 장비를 이용하여 버어(burr)를 제거함으로써 버어 제거에 따른 불편함 및 번거로움을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 버어 제어에 따른 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 수작업에 따른 안전사고 발생을 미연에 예방할 수 있음은 물론 버어 제거 작업 외의 경절삭 기능을 추가할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 공구를 이용한 버어 제거장치가 터닝센터의 2축(2-axis) 장비 공구대에 부설된 상태의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 회전 공구를 이용한 버어 제거장치의 요부 확대도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 회전 공구를 이용한 버어 제거장치는, 금속 가공을 위해 마련되며, 내부에 중공홀(51a,52a)이 형성된 툴 포스트(50, tool post)와, 금속 가공 시 발생된 버어(burr)를 제거하는 회전 공구(90)를 가지며, 툴 포스트(50)에 부분적으로 결합되어 소정의 공압(air)에 의해 회전 가능한 버어 제거용 스핀들부(1)를 포함한다.

툴 포스트(50)는 도 1에 도시된 소위, 2축(2-axis) 장비 공구대에 부설될 수 있다. 도 1은 앞서 기술한 터닝 센터의 일부분을 나타낸다.

하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 터닝 센터 외에도 도 1과 같은 툴 포스트(50)가 부설된 장비 공구대가 구비된 공작기계가 존재하고, 가공 작업 시 버어(burr)가 발생된다면 해당 장비에 본 발명의 사상을 충분히 적용할 수 있을 것임에 틀림이 없다.

툴 포스트(50)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 장비의 축심을 형성한다. 원형의 단면적을 갖는 막대 형상으로 이루어질 수 있다. 이 때, 본 실시예의 툴 포스트(50)는, 그 단면적이 상대적으로 작은 축경부(51)와, 축경부(51)와 연결되되 축경부(51)보다 상대적으로 단면적이 큰 확경부(52)로 이루어질 수 있다. 물론, 축경부(51)와 확경부(52)는 별도로 제조된 후 상호 결합되어도 좋고 혹은 일체형으로 마련될 수도 있다.

이러한 축경부(51)와 확경부(52)의 내부에는 후술할 공압파이프(54)가 배치되는 공간으로서의 중공홀(51a,52a)이 형성되어 있다. 그리고 툴 포스트(50)의 외부에는 툴 포스트(50)를 지지하는 포스트 지지체(55)가 마련되어 있다. 이러한 포스트 지지체(55)에는 후술할 모터(70), 공구척(80) 및 회전 공구(90)가 결합되어 지지된다.

한편, 버어 제거용 스핀들부(1)는, 주로 도 2에 도시된 바와 같이, 공압을 공급하는 공압 공급부(10)와, 툴 포스트(50)의 외부에 마련되며, 공압 공급부(10)에서 공급된 공압에 의해 온/오프(on/off) 동작되는 모터(70)와, 모터(70)에 결합되어 모터(70)에 의해 회전 가능하며 회전 공구(90)가 착탈 가능하게 결합되는 공구척(80)과, 공압 공급부(10)와 연결되는 로테이팅 유니온(20, rotating union)과, 툴 포스트(50)의 일단부에 결합되는 커넥터(40)와, 양단이 로테이팅 유니온(20)과 커넥터(40)에 각각 결합되고 로테이팅 유니온(20)을 회전 가능하게 지지하는 회전체(30)와, 툴 포스트(50)의 타단부에 결합되는 캡(60)을 구비한다.

공압 공급부(10)는 공압을 발생시키는 부분이다. 이러한 공압 공급부(10)로서 예컨대, 컴프레서(compressor)나 혹은 장비 레귤레이터(regulator)가 적용될 수 있다.

모터(70)는 공급된 공압에 의해 그 동작이 온/오프(on/off)되는 공압 모터(air motor)로 적용된다.

공구척(80)은 모터(70)에 결합되어 모터(70)의 동작에 의해 회전한다.

회전 공구(90)는 숫돌을 비롯한 다양한 절삭 혹은 연마용 공구가 될 수 있으며, 이러한 회전 공구(90)는 공구척(80)에 결합된다. 따라서 공구척(80)은 회전 공구(90)가 용이하게 결합될 수 있는 구조로 마련되는 것이 바람직할 수 있다.

로테이팅 유니온(20)은 공압 공급부(10)로부터 최초로 공압을 제공받는 부분이다. 이러한 로테이팅 유니온(20)은 연결 호스(12)에 의해 공압 공급부(10)와 연결되어 있다. 이 때, 회전체(30)의 회전 시 연결 호스(12)가 꼬이는 것이 저지되도록 로테이팅 유니온(20)은 회전체(30)의 암나사부(30b)에 연결되는 구조를 갖는다.

커넥터(40)는 툴 포스트(50)의 일단부에 결합되는 부분으로서 그 내부에는 제2 홀(40a)이 형성되어 있다. 제2 홀(40a)에는 공압파이프(54)의 일단이 결합된다.

회전체(30)는 로테이팅 유니온(20)과 커넥터(40)를 연결하는 구성 요소로서, 그 내부에는 로테이팅 유니온(20)이 회전 가능하게 결합되는 암나사부(30b)와, 커넥터(40)의 제2 홀(40a)과 연통되는 제1 홀(30a)이 형성되어 있다.

캡(60)은 툴 포스트(50)를 중심으로 커넥터(40)의 반대편에 마련된다. 이러한 캡(60)에는 공압파이프(54)의 타단이 결합되는 접속구(58)가 부분적으로 연결되어 있다. 그리고 그 내부에는 제3 홀(60a)이 형성되어 있다. 도 2를 참조할 때, 제1 및 제2 홀(30a,40a)은 가로 방향으로 형성되고 있는데 반해, 제3 홀(60a)은 세로 방향으로 형성된다. 캡(60)의 일측에는 제3 홀(60a)을 경유한 공압 라인(A/L)이 모터(70)로 연결될 수 있도록 하는 밸브(V/V)가 더 결합되어 있다.

한편, 본 실시예에 따른 회전 공구를 이용한 버어 제거장치에는 공압 공급부(10)에서 모터(70)로 공압이 공급될 수 있도록, 공압 라인(A/L)이 형성되는데, 특히 이러한 공압 라인(A/L)은 적어도 상기 툴 포스트(50)의 중공홀(51a,52a)을 경유하도록 마련된다. 앞서도 기술한 바와 같이, 중공홀(51a,52a)을 경유하는 공압 라인(A/L)은 공압파이프(54)에 의해 형성된다.

이러한 공압 라인(A/L)에 대해 구체적으로 살펴보면, 공압 라인(A/L)은, 로테이팅 유니온(20), 회전체(30)의 제1 홀(30a), 커넥터(40)의 제2 홀(40a), 툴 포스트(50)의 중공홀(51a,52a) 내에 구비된 공압파이프(54), 접속구(58), 캡(60)의 제3 홀(60a)을 경유하여 공압 공급부(10)와 모터(70)를 상호 연결하는 구조를 갖는다.

이러한 구성을 갖는 버어 제거장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 1과 같이 장치된 상태에서, 공압 공급부(10)를 통해 소정의 공압이 연결 호스(12)를 경유하여 로테이팅 유니온(20) 측으로 향한다.

그러면, 공압은, 로테이팅 유니온(20)을 기점으로 하여 회전체(30)의 제1 홀(30a), 커넥터(40)의 제2 홀(40a), 툴 포스트(50)의 중공홀(51a,52a) 내에 구비된 공압파이프(54), 접속구(58), 캡(60)의 제3 홀(60a) 및 밸브(V/V)를 차례로 거쳐 모터(70)에 공급된다.

모터(70)에 공압이 인가되면, 모터(70)의 동작이 온(on)되어 공구척(80)으로 하여금 회전 공구(90)를 회전시킴으로써 회전 공구(90)에 의해 버어가 제거될 수 있게 되는 것이다. 물론, 회전 공구(90)에 의해 버어가 제거되기 위해서는 회전 공구(90)의 영역으로 가공 금속의 버어가 위치되어야 하는데, 이는 터닝 센터의 프로그램에 의해 행해지는 것으로 본다.

참고로, 회전 공구(90)는 버어의 제거용으로 마련되기는 하지만, 버어의 제거에 사용되지 않을 경우에는 경절삭용으로 사용될 수도 있는 것이다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 기존의 수작업이 아닌 별도의 장비를 이용하여 버어를 제거함으로써 버어 제거에 따른 불편함 및 번거로움을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 버어 제어에 따른 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 수작업에 따른 안전사고 발생을 미연에 예방할 수 있음은 물론 버어 제거 작업 외의 경절삭 기능을 추가할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전 공구를 이용한 버어 제거장치는, 공작물을 가공함에 있어서 공작물에 발생하는 버어(burr)를 쉽게 제거할 수 있고, 특히 버어 제거에 따른 불편함 및 번거로움을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 버어 제어에 따른 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 수작업에 따른 안전사고 발생을 미연에 예방할 수 있음은 물론 버어 제거 작업 외의 경절삭 기능을 추가할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 공구를 이용한 버어 제거장치가 터닝센터의 2축(2-axis) 장비 공구대에 부설된 상태의 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 회전 공구를 이용한 버어 제거장치의 요부 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 공압 공급부

12 : 연결 호스 20 : 로테이팅 유니온

30 : 회전체 40 : 커넥터

50 : 툴 포스트 54 : 공압파이프

60 : 캡 70 : 모터부

80 : 스핀들 90 : 회전 공구

Claims (5)

1. 금속 가공을 위한 공구들을 장착하는 공작기계의 툴 포스트(50, tool post);

   상기 툴 포스트(50)의 일측에 장착되는 공압 모터(70);

   상기 모터(70)에 결합되어 모터(70)의 회전동력을 전달받아 회전되는 공구스핀들(80);

   상기 공구스핀들(80)에 장착되어 공구스핀들(80)과 연동하여 회전하면서 금속 가공 시 발생된 버어(burr)를 제거하는 회전 공구(90);

   공압을 공급하는 공압 공급부(10);

   상기 공압 공급부(10)와 연결되는 로테이팅 유니온(20, rotating union);

   상기 툴 포스트(50)의 일단부에 결합되는 커넥터(40); 및

   상기 로테이팅 유니온(20)과 상기 커넥터(40)사이에 결합되고 상기 로테이팅 유니온(20)의 내부 회전체가 회전 가능하도록 지지하는 회전체(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 공구를 이용한 버어 제거장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 공압 공급부(10)와 상기 로테이팅 유니온(20)은 연결 호스(12)에 의해 상호 연결되어 있으며,

   상기 회전체(30)의 회전 시 상기 연결 호스(12)가 꼬이는 것이 저지되도록 상기 로테이팅 유니온(20)의 외부는 회전하지 않고 내부 회전체만 회전되도록 상기 회전체(30)의 암나사부(30b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전 공구를 이용한 버어 제거장치.
5. 제4항에 있어서,

   공압 공급을 위해 상기 공압 공급부(10)와 상기 모터(70)를 연결하는 소정의 공압 라인(A/L)은,

   상기 로테이팅 유니온(20), 상기 회전체(30)의 제1 홀(30a), 상기 커넥터(40)의 제2 홀(40a) 및 상기 툴 포스트(50)의 중공홀(51a,52a)를 경유하여 상기 공압 공급부(10)와 상기 모터(70)를 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 회전 공구를 이용한 버어 제거장치.

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