KR101496055B1 - 드릴 날 교체 장치 - Google Patents

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KR101496055B1
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단국대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치(1)는 지지 플레이트(10), 상기 지지 플레이트(10) 상에 설치되는 기둥부(20), 상기 기둥부(20)의 상부에 고정되는 드릴링 본체(30), 상기 드릴링 본체(30) 상에 상하 이동가능하게 체결되는 척 고정부(40), 상기 드릴링 본체(30)의 측면 상에 회전 가능하게 체결되고 상기 척 고정부(40)의 상하 구동을 조절하는 회전 모듈(50); 상기 기둥부(20)에 체결되는 아암부(70), 상기 아암부(70)에 상하 이동가능하게 결합되는 회전판(60) 및 상기 척 고정부(40)의 하단에 분리가능하게 체결되는 드릴 척(100)을 포함하며, 상기 드릴 척(100)은 하강에 의해 상기 회전판(60)에 분리가능하게 결합되는 드릴 날과 자동으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

드릴 날 교체 장치{Apparatus for changing drill blade}
본 발명은 드릴 날 교체 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 숙련도가 낮은 작업자나 근력이 약한 작업자가 혼자 작업을 하더라도 손쉽게 드릴 날의 교체를 가능하게 하고 경험이 미숙한 작업자도 한 번의 설치로 드릴 날의 교체를 용이하게 하는 드릴 날 교체 장치에 관한 것이다.
최근 기술의 발전으로 CNC 공작기계와 같은 고가의 공작기계에서는 자동으로 날을 교체해주는 시스템이 있지만, 일반적으로 DIY(Do It Yourself) 작업자와 교육용 드릴링 머신의 경우에는 CNC와 같은 고가의 장비를 사용할 수 없기 때문에 머신의 척과 드릴 날을 연결해 줄 때마다 작업자가 직접 손으로 드릴 날을 고정해 주어야 한다.
따라서, 작업자의 숙련도와 근력에 따라 머신의 척과 드릴 날의 체결 상태가 달라지므로 근력이 약한 여성 작업자나 숙련도가 낮은 작업자의 편의성과 안전성을 보장할 수 없다.
특히 근력이 약한 작업자의 경우 체결 상태가 약할 경우에 드릴 날이 쉽게 해체됨으로써 불편함과 안전상 문제가 발생하기 때문에 머신 척과 드릴 날의 편리한 교환 시스템이 필요하다.
종래의 드릴 날의 용이한 교환을 가능하게 하는 드릴 가이드를 제시하는 문헌으로서 한국공개특허 제10-1999-0035153호가 제안된 바 있다. 상기 종래 기술은 드릴 날의 삽입 시에 조임부에 의해 드릴 가이더를 조여 드릴 날을 지지할 수 있고, 드릴 날의 해체 시에는 조임부를 풀어 드릴 날을 용이하게 교체할 수 있기 때문에 드릴 작업의 연속성을 향상한다는 것에 대한 기재가 있지만, 작업자가 드릴 날을 척에 고정하는 과정에서 자동으로 상기 척과 드릴 날의 결합을 가능하게 하는 방안에 대해서는 기재가 없다는 한계가 있다.
(특허문헌 1) KR10-1999-0035153 A
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 드릴링 머신 척에 드릴 날을 사용자가 수동으로 직접 체결할 필요 없이 드릴 날이 머신 척에 자동으로 체결되고, 체결하는 힘을 모터의 동력에서 가져오므로 여성작업자 뿐만 아니라 일반 작업자보다 더욱 강한 체결력을 가져올 수 있게 하는 드릴 날 교체 장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치(1)는 지지 플레이트(10); 상기 지지 플레이트(10) 상에 설치되는 기둥부(20); 상기 기둥부(20)의 상부에 고정되는 드릴링 본체(30); 상기 드릴링 본체(30) 상에 상하 이동가능하게 체결되는 척 고정부(40); 상기 드릴링 본체(30)의 측면 상에 회전 가능하게 체결되고 상기 척 고정부(40)의 상하 구동을 조절하는 회전 모듈(50); 상기 기둥부(20)에 체결되는 아암부(70); 상기 아암부(70)에 상하 이동가능하게 결합되는 회전판(60); 및 상기 척 고정부(40)의 하단에 분리가능하게 체결되는 드릴 척(100);을 포함하며, 상기 드릴 척(100)은 하강에 의해 상기 회전판(60)에 분리가능하게 결합되는 드릴 날과 자동으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 드릴 척(100)은, 중공의 드릴 척 본체(110); 상기 드릴 척 본체(110) 내에 회전 가능하게 배치되는 회전체(120); 상기 회전체(120) 내에 수용배치되는 탄성 구조체(130); 및 상기 회전체(120)의 외측에 결합되는 바아 구조체(140);를 포함하며, 상기 회전체(120) 및 상기 바아 구조체(140)는 일체적으로 회전 구동하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 회전체(120)는 중공의 회전체 하우징(121) 및 상기 회전체 하우징(121)의 외주면 상에 형성되는 가이드홈(123)을 포함하고, 상기 바아 구조체(140)는 그 내측면에 형성되는 바아 가이드(145)가 상기 가이드홈(123)에 결합함으로써 일체화되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 바아 구조체(140)는 소정 각도로 결합되는 복수의 바아(141), 상기 복수의 바아(141)의 내측면에 형성되는 상기 바아 가이드(145), 상기 복수의 바아(141)의 외측면에 형성되는 바아 나사산(147)을 포함하며, 상기 바아 나사산(147)은 상기 드릴 척 본체(110) 내부에 형성되는 하우징 나사산(115)에 대응하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 탄성 구조체(130)는 고정대 관통홀(133)이 중앙에 형성되는 스프링 고정대(131) 및 상기 스프링 고정대(131)로부터 방사상으로 연장 부착되는 복수의 스프링(135)을 포함하며, 상기 드릴 날은 상기 고정대 관통홀(133)에 체결됨으로써 상기 드릴 척(100)에 고정되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 회전판(60)은 상하면을 관통하는 복수의 보조체 체결홀(61) 및 상기 회전판(60)의 중심으로부터 하측 방향으로 연장되는 하측 연장부(62)를 포함하며, 상기 복수의 보조체 체결홀(61)에는 상기 드릴 날(66)이 결합된 연결 보조체(64)가 분리 가능하게 결합되는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치는 숙련도가 낮은 작업자나 근력이 약한 작업자가 혼자 작업을 하더라도 손쉽게 드릴 날의 교체가 가능하고 경험이 미숙한 작업자도 한 번의 설치로 교체가 용이할 수 있다.
본 발명의 드릴 날 교체 장치를 사용한다면, 드릴 척에 드릴 날을 체결할 필요 없이 드릴 날이 드릴 척에 자동으로 체결되고, 체결하는 힘을 모터의 동력에서 가져오므로 여성 작업자 뿐만 아닌 일반 작업자보다 더욱 강한 체결력을 가져올 수 있다.
또한, 본 발명은 드릴 날을 드릴 척에서 분리할 때 역회전이 필요하므로 드릴 머신에 역회전 기능이 가능한 모터를 탑재하거나 역회전이 가능한 탭핑 머신을 통해서 사용이 가능하다는 점에서 기존의 드릴링 머신의 효과적 활용이 가능하다.
본 발명은 교육용이나 DIY용 머신에서 미숙한 사용자의 사고를 예방할 수 있고 가공의 정밀도를 높이는 효과가 있고, 또한 여성 작업자들의 작업환경 개선에 도움이 된다.
도 1은 본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치의 정면도,
도 3은 드릴 날 교체 장치를 구성하는 회전판 및 아암부의 구성을 보이는 사시도,
도 4는 회전판의 구조를 보이는 단면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 머신 축의 사시도,
도 6은 도 5의 머신 축의 분해 사시도,
도 7은 머신 축의 내부를 보이기 위한 도 5의 단면 사시도, 및
도 8은 도 5의 A-A선에 따른 단면도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명인 드릴 날 교체 장치는 필요에 따라 일체형으로 제조되거나 각각 분리되어 제조될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 드릴 날 교체 장치를 상세히 설명하기로 한다.
드릴 날 교체 장치(1)의 전체적인 구조 설명
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치(1)의 전체적인 구조를 설명한다.
본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치(1)는 바닥에 배치되는 지지 플레이트(10), 지지 플레이트(10) 상에 수직으로 설치되는 기둥부(20), 기둥부(20)의 상부에 고정되는 드릴링 본체(30), 드릴링 본체(30) 상에 상하 이동가능하게 체결되는 척 고정부(40), 드릴링 본체(30)의 측면 상에 회전 가능하게 체결되고 척 고정부(40)의 상하 구동을 조절하는 회전 모듈(50), 기둥부(20)에 체결되는 아암부(70), 아암부(70)에 상하 이동가능하게 결합되는 회전판(60), 회전판(60)에 부설되는 회전판 고정 모듈(80) 및 척 고정부(40)의 하단에 분리가능하게 체결되는 드릴 척(100)을 포함한다. 회전 모듈(50)은 중심축(51) 및 중심축(51)으로부터 반경방향을 따라 방사상으로 연장되는 다수개의 손잡이(52)를 포함한다.
본 발명은 지지 플레이트(10) 상에 놓이는 가공 대상물(미도시)에 대한 드릴링 작업을 수행하기 위해 척 고정부(40)의 하단에 체결되는 드릴 척(100)을 회전 모듈(50)의 작동에 의해 하강하게 한다. 하강하는 드릴 척(100)은 자동으로 회전판(60) 상에 체결되는 드릴 날(66)과 합체되는 과정을 통해 가공 대상물에 대한 드릴링 작업을 수행할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 아암부(70) 및 회전판(60)에 대해 설명한다.
아암부(70)는 회전판(60)의 중심을 관통하도록 배치되는 아암(71) 및 상기 아암(71)의 상하 양단으로부터 연장되는 부위의 끝단에 배치되는 기둥 연결구(75), 및 아암(71) 상에 형성되는 회전판 고정홀(73)을 포함한다. 회전판 고정홀(73)은 아암(71)의 중심 부위를 따라 원주상에 복수개가 일정간격으로 형성되는 구조일 수 있다.
회전판(60)은 소정 두께의 원판 형상의 구조체로서, 상하면을 관통하는 복수의 보조체 체결홀(61) 및 회전판(60)의 중심으로부터 하측 방향으로 연장되는 하측 연장부(62)를 포함한다. 여기에서, 상기 보조체 체결홀(61)은 회전판(60)의 중심을 기준으로 6개가 방사상으로 배치되는 구조일 수 있다. 회전판 고정홀(73)은 보조체 체결홀(61)의 개수에 맞추어 원주상에 6개가 배치되는 형태일 수 있다.
회전판(60) 상에 형성된 복수의 보조체 체결홀(61)에는 드릴 날(66)이 결합된 연결 보조체(64)가 분리 가능하게 결합된다. 드릴링 작업을 위해 드릴 척(100)과 드릴 날(66)이 결합하는 경우에 상기 연결 보조체(64)도 드릴 척(100)에 결합된 상태로 운동한다.
회전판(60)은 아암부(70)를 따라 상하부로 슬라이딩 이동이 가능할 수 있다. 회전판 고정 모듈(80)은 승하강하는 회전판(60)이 특정 위치에서 고정되도록 기능한다. 즉, 회전판 고정 모듈(80)은 아암부(70)에 상하 다단으로 형성된 회전판 고정홀(73)에 분리 가능하게 체결함으로써 회전판(60)의 상하 이동을 정지하게 한다.
드릴 척(100)의 구조 설명
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 드릴 척(100)의 구조를 설명한다.
드릴 척(100)은 중공의 드릴 척 본체(110), 드릴 척 본체(110) 내에 회전 가능하게 배치되는 회전체(120), 회전체(120) 내에 수용배치되는 탄성 구조체(130), 및 회전체(120)의 외측에 결합되는 바아 구조체(140)를 포함한다.
드릴 척 본체(110)는 원통 형상의 상부 하우징(111), 상부 하우징(111)으로부터 하부로 연장되되 직경이 점점 좁아지는 형태의 하부 하우징(113), 상부 하우징(111)의 상단에서 하부로 연장되는 상부 체결구(112)를 포함한다. 드릴 척 본체(110)는 상부 체결구(112)에 척 고정부(40)의 하단이 스크류 결합된다.
하부 하우징(113)은 역원추 형상의 구조체로서 내주면 상에 형성되는 하우징 나사산(115) 및 하부단에 형성되는 하우징 개구(114)를 포함한다. 드릴 척 본체(110)는 상부 하우징(111)과 하부 하우징(113)의 연결 지점 부근에 내측홈(116)을 더 포함한다.
회전체(120)는 중공의 역원추 형상의 회전체 하우징(121), 회전체 하우징(121)의 외주면 상에 형성되는 가이드홈(123) 및 회전체(120)의 하부단에 형성되는 회전체 개구(125)를 포함한다.
탄성 구조체(130)는 고정대 관통홀(133)이 중앙에 형성되는 드릴 고정대(131), 드릴 고정대(131)로부터 방사상으로 연장 부착되는 스프링(135)을 포함한다. 드릴 고정대(131)는 드릴 날(66)의 상측단이 고정대 관통홀(133)에 삽입되는 경우에 외측 방향으로 확장 가능한 구조를 갖는다. 즉, 복수의 단위 드릴 고정대의 끝단들이 서로 신축 가능한 부재로 연결된 상태일 수 있다.
한편, 스프링(135)은 방사상으로 동일한 간격으로 3개가 배치되는 구조일 수 있다.
상기 탄성 구조체(130)는 회전체 하우징(121)의 내부 상측에 고정배치된다. 한편, 드릴 날(66)이 드릴 척(100)에 삽입될때 상기 드릴 날(66)의 상측단이 고정대 관통홀(133)에 체결되는 과정에서 상기 복수개의 스프링(135)의 움직임에 의해 드릴 날(66)이 체결되는 과정에서의 오차를 상쇄할 수 있게 한다.
바아 구조체(140)는 회전체 하우징(121)의 둘레에 소정 각도로 배치되는 복수의 바아(141)를 포함한다. 상기 복수의 바아(141)는 그 내측면에 형성되는 바아 가이드(145), 복수의 바아(141)의 외측면에 형성되는 바아 나사산(147)을 포함한다. 상기 복수의 바아(141)는 바아 가이드(145)를 따라서 하강하게 되고, 복수의 바아(141)의 하부 끝단은 드릴 척(100)에 삽입되는 드릴 날(66)을 전 방향으로 균일하게 가압하는 과정을 통해 상기 드릴 날(66)을 고정한다.
바아 구조체(140)는 복수의 바아 가이드(145)가 회전체(120)의 가이드 홈(123)에 슬라이딩 방식으로 결합되는 과정을 통해 체결된다.
더불어, 바아 나사산(147)은 하우징 나사산(115)을 따라 이동 가능하게 결합된다. 구체적으로, 바아 나사산(147)과 하우징 나사산(115)은 랙과 피니언의 구조 형태일 수 있다. 바아 나사산(147)은 직선 형태의 바아(141) 상에 형성된 치형의 형태이고, 하우징 나사산(115)은 하부 하우징(113)의 내주면 상에 나선 형상으로 형성되는 치형의 형태일 수 있다.
드릴 날 교체 장치(1)의 작동 과정 설명
이하에서는, 드릴 날 교체 장치(1)의 전체적인 작동 과정을 설명한다.
드릴링 본체(30)에 전원이 인가된 상태에서 작업자는 회전 모듈(50)을 이용하여 척 고정부(40) 및 드릴 척(100)의 하강 운동을 개시한다.
드릴 척(100)이 하강하는 과정에서 드릴 날(66)의 상부단은 탄성 구조체(130)의 고정대 관통홀(133)에 삽입 고정된다.
상기 상태에서, 척 고정부(40)의 회전과 동시에 드릴 척 본체(110)가 회전하는 경우에 회전체(120)는 정지한 상태에서 바아 나사산(147)에 의해 드릴 척 본체(110)에 맞물린 복수의 바아(141)는 가이드 홈(123)을 따라 하부 방향으로 이동한다.
복수의 바아(141)는 그 하단이 드릴 날(66)의 외주면에 도달하는 경우에 상기 드릴 날(66)을 사방에서 가압하게 된다. 이를 통해 드릴 날(66)은 탄성 구조체(130) 및 바아 구조체(140)에 의해 이중으로 안정적인 고정 구조를 갖는다.
다음으로, 드릴 날(66)에 도달함으로써 최저점까지 하강한 복수의 바아(141)는 가이드 홈(123)을 따른 하강이 정지되고 드릴 척 본체(110)의 회전력을 회전체(120)에 그대로 인가한다. 이를 통해 드릴 날(66)을 고정하는 회전체(120)의 회전 구동을 통해 가공 대상물에 대한 드릴 가공이 가능하게 된다.
한편, 드릴링 작업이 종료된 후에 드릴링 본체(30)를 통해 척 고정부(40)의 역방향 회전을 시행한다. 즉, 드릴링 작업이 종료된 후에 정지 후 역방향으로 순간적인 회전을 시행하는 경우에 드릴 척 본체(110)의 역회전으로 인하여 복수의 바아(141)는 가이드 홈(123)을 따라 상승하게 된다.
상기 상태에서 드릴 척(100)은 척 고정부(40)의 상승에 따라 상승하게 되고, 연결 보조체(64)는 회전판(60)의 보조체 체결홀(61)에 회전 과정을 통해서 결합하는 상태가 있다. 연결 보조체(64)는 보조체 체결홀(61)의 상부끝단에 형성된 이탈 방지턱(미고시)에 의해 더이상의 상승이 방지된 상태에서 상기 연결 보조체(64)에 고정된 드릴 날(66)은 탄성 구조체(130)에서 이탈됨으로써 결과적으로 드릴 척(100)으로부터 분리된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 드릴 날 교체 장치는 숙련도가 낮은 작업자나 근력이 약한 작업자가 혼자 작업을 하더라도 손쉽게 드릴 날의 교체가 가능하고 경험이 미숙한 작업자도 한 번의 설치로 교체가 용이할 수 있다.
본 발명의 드릴 날 교체 장치를 사용한다면, 드릴 척에 드릴 날을 체결할 필요 없이 드릴 날이 드릴 척에 자동으로 체결되고, 체결하는 힘을 모터의 동력에서 가져오므로 여성 작업자 뿐만 아닌 일반 작업자보다 더욱 강한 체결력을 가져올 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
1 : 드릴 날 교체 장치
10 : 지지 플레이트
20 : 기둥부
30 : 드릴링 본체
40 : 척 고정부
50 : 회전 모듈
51 : 중심축
52 : 손잡이
60 : 회전판
70 : 아암부
80 : 회전판 고정 모듈
100 : 드릴 척
110 : 드릴 척 본체
120 : 회전체
130 : 탄성 구조체
140 : 바아 구조체

Claims (6)

  1. 지지 플레이트(10);
    상기 지지 플레이트(10) 상에 설치되는 기둥부(20);
    상기 기둥부(20)의 상부에 고정되는 드릴링 본체(30);
    상기 드릴링 본체(30) 상에 상하 이동가능하게 체결되는 척 고정부(40);
    상기 드릴링 본체(30)의 측면 상에 회전 가능하게 체결되고 상기 척 고정부(40)의 상하 구동을 조절하는 회전 모듈(50);
    상기 기둥부(20)에 체결되는 아암부(70);
    상기 아암부(70)에 상하 이동가능하게 결합되는 회전판(60); 및
    상기 척 고정부(40)의 하단에 분리가능하게 체결되는 드릴 척(100);을 포함하며,
    상기 드릴 척(100)은 하강에 의해 상기 회전판(60)에 분리가능하게 결합되는 드릴 날과 자동으로 결합되고,
    상기 드릴 척(100)은,
    중공의 드릴 척 본체(110);
    상기 드릴 척 본체(110) 내에 회전 가능하게 배치되는 회전체(120);
    상기 회전체(120) 내에 수용배치되는 탄성 구조체(130); 및
    상기 회전체(120)의 외측에 결합되는 바아 구조체(140);를 포함하며,
    상기 회전체(120) 및 상기 바아 구조체(140)는 일체적으로 회전 구동하고,
    상기 회전체(120)는 중공의 회전체 하우징(121) 및 상기 회전체 하우징(121)의 외주면 상에 형성되는 가이드홈(123)을 포함하고,
    상기 바아 구조체(140)는 그 내측면에 형성되는 바아 가이드(145)가 상기 가이드홈(123)에 결합함으로써 일체화되는 것을 특징으로 하는,
    드릴 날 교체 장치(1).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바아 구조체(140)는 소정 각도로 결합되는 복수의 바아(141), 상기 복수의 바아(141)의 내측면에 형성되는 상기 바아 가이드(145), 상기 복수의 바아(141)의 외측면에 형성되는 바아 나사산(147)을 포함하며,
    상기 바아 나사산(147)은 상기 드릴 척 본체(110) 내부에 형성되는 하우징 나사산(115)에 대응하는 것을 특징으로 하는,
    드릴 날 교체 장치(1).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 구조체(130)는 고정대 관통홀(133)이 중앙에 형성되는 스프링 고정대(131) 및 상기 스프링 고정대(131)로부터 방사상으로 연장 부착되는 복수의 스프링(135)을 포함하며,
    상기 드릴 날은 상기 고정대 관통홀(133)에 체결됨으로써 상기 드릴 척(100)에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    드릴 날 교체 장치(1).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전판(60)은 상하면을 관통하는 복수의 보조체 체결홀(61) 및 상기 회전판(60)의 중심으로부터 하측 방향으로 연장되는 하측 연장부(62)를 포함하며,
    상기 복수의 보조체 체결홀(61)에는 상기 드릴 날(66)이 결합된 연결 보조체(64)가 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는,
    드릴 날 교체 장치(1).
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