KR101526501B1

KR101526501B1 - 천공기

Info

Publication number: KR101526501B1
Application number: KR1020140142845A
Authority: KR
Inventors: 이은도; 장영석; 최석천
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-06-10

Abstract

본 발명은 각도를 조절하여 대상물을 천공할 수 있는 천공기에 관한 것으로서, 천공 대상물의 천공부위 양측에 고정되는 한쌍의 고정부와, 상기 고정부들 사이에 고정되며 상기 천공부위를 중심으로 원호를 이루는 원호형 가이드홀이 형성된 각도 조절부와, 천공 단부를 상기 천공부위에 위치시키면 상기 가이드 홀과 같은 거리에 상기 각도 조절부에 고정되기 위한 고정수단을 갖는 천공구를 포함하는 천공기를 제공한다. 상기 천공구가 삽입되는 삽입홀을 갖고, 상기 대상물의 천공부위 주변에 접하는 예열기를 더 포함하여 천공대상 부위를 예열시킬 수 있다.

Description

천공기{DRILLING TOOL}

본 발명은 천공기에 관한 것으로서, 천공 방향을 자유롭게 조절할 수 있는 천공기에 관한 것이다.

최근 기존 가솔린 및 디젤 자동차에 가스 연료를 혼소하거나 가스연료를 병행해서 사용할 수 있는 Bi-fuel 자동차의 보급이 크게 늘고 있으며, 자동차에 가스연료를 공급하는 인젝터를 설치하기 위해서는 덕트로 이루어진 흡기 매니폴드(inlet manifold)에 연료가스 주입을 위한 인젝터(injector)를 장착해야 하는 경우가 많다. 이와 같이 자동차에 가스연료를 공급해 가스엔진으로 구동하기 위해서는 덕트 상에 인젝터가 삽입될 구멍을 뚫어 인젝터를 고정하는 작업이 필요하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가스엔진의 연소기 또는 실린더 상류에는 공기가 유입되는 매니폴드(10)가 형성된다. 가스 연료는 연소기 또는 실린더 상류에서 공기와 혼합되어 공급된다. 가스 연료를 매니폴더(10) 내부로 공급하기 위하여 인젝터(20)를 매니폴더(10)의 한 지점에 삽입한다.

인젝터(20)는 공기와 연료의 효과적인 혼합을 위해 일정 각도로 기울어질 필요가 있다. 인젝터(20)와 매니폴더(10)의 기울기는 공기의 유입속도와 온도 매니폴더의 길이와 단면형상 그리고 유로의 단면적 등에 의해 달라질 수 있다. 다만, 공기가 연소실 또는 실린더 측으로 유입되는 방향성을 가지기 때문에, 인젝터(20)는 매니폴더(10)에 수직으로 삽입되기 보다는 가스연료가 하류측으로 뿌려질 수 있도록 인젝터(20)의 주입구가 매니폴더(10)의 하류측을 향하도록 일정각도 기울어지는 것이 바람직하다.

종래에는 일정각도 기울어진 구조물(예컨대, 인젝터)을 대상물(예컨대, 매니폴더)에 장착하기 위해서는 대상물에 수직으로 천공을 한 후 구조물을 장착하고, 마감재로 실링(sealing)하여 완성하였다. 다만, 천공된 구멍부분과 구조물이 장착되는 각도가 다르기 때문에, 유격이 발생하기 때문에, 실링작업에 많은 마감재가 필요하고, 실링 품질이 낮은 문제점이 있었다.

또한, 매니폴더와 같이 내부 유동이 있는 대상물의 경우 천공구와 구조물 간의 내부 간극은 마감할 수 없기 때문에 이 간극이 유로 상에서 설계하지 않은 노치(notch)로 작용할 수 있다. 이 경우, 매니폴더 내부의 유동이 설계와 다르게 발생할 수 있기 때문에, 유동의 해석 결과나 예측 결과가 실제와 현저히 달라질 수 있으며, 심지어 매니폴더 하류에 배치된 연소실 또는 실린더의 성능에 영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래의 천공기들은 수직 천공을 기준으로 디자인 되어 있기 때문에, 경사를 주어 천공하는 경우 정확한 각도로 천공기를 유지하기가 어렵기 때문에, 정확한 각도의 경사로 대상물에 구멍을 형성하기는 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대상물에 구조물을 경사지게 장착하는 경우 구조물 장착을 위해 정확한 기울기로 대상물을 천공할 수 있는 천공기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 천공 대상물의 천공부위 양측에 고정되는 한쌍의 고정부(예컨대, 바이트)와, 상기 고정부들 사이에 고정되며 상기 천공부위를 중심으로 원호를 이루는 원호형 가이드홀이 형성된 각도조절부와, 천공 단부를 상기 천공부위에 위치시키면 상기 가이드홀과 같은 거리에 상기 각도조절부에 고정되기 위한 고정수단을 갖는 천공구를 포함하는 천공기를 제공한다.

상기 고정수단은, 상기 천공단부로부터 상기 가이드홀의 곡률 반지름과 같은 거리에 형성된 스크류홀과, 상기 일단은 상기 가이드홀의 너비보다 큰 지름을 갖는 헤드를 갖는 스크류이며, 상기 스크류가 상기 가이드홀을 통해 상기 스크류홀에 체결되는 것이 바람직하다.

상기 각도조절부에는 상기 가이드홀을 따라 수평면에 대한 각도가 표기되는 것이 바람직하다.

상기 천공구는 가열형 천공단부가 가열되어 대상물을 천공하는 가열형 인두일 수 있다.

또한, 본 발명은 바형으로 이루어진 스위치가 상기 천공구의 손잡이에 회전가능하게 결합하며, 상기 스위치의 단부가 상기 천공기의 전원스위치에 회전결합하며, 상기 스위치가 손잡이의 간격이 좁아지는 방향으로 눌러지면 상기 전원스위치가 이동하여 상기 천공기의 전원을 켜도록 디자인 될 수 있다.

또한, 상기 천공구가 삽입되는 삽입홀을 갖고, 상기 대상물의 천공부위 주변에 접하는 예열기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 예열기에는 가열된 공기가 통과할 수 있도록 공기 출입구가 형성되거나, 열선 코일이 내장될 수 있다.

전술한 본 발명에 따르면, 천공기를 대상물에 고정 한 후 경사를 이루어 유지할 수 있기 때문에, 대상물에 정확한 각도로 구멍을 형성할 수 있는 효과가 있다.

특히 구조물을 대상물에 일정각도 기울여서 장착하는 경우, 장착을 위한 장착홀을 정확히 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 천공을 위해 가열형 인두등을 사용할 경우 예열기를 통해 천공 전 천공 대상물의 천공부위의 천공 직전과 천공 작업시작 후의 열응력 차이를 감소시킴으로써 모재가 천공과정에서 발생되는급격한 온도 변화에 의한 열변형 발생을 방지할 수 있다. 회전드릴이나 타공형의 천공기를 이용할 경우에도 마찰열에 의해 모재에 열변형이 일어날 가능성이 높으며, 이 경우에도 예열기를 통해 모재의 손상을 최소화 할 수 있다.

도 1은 가스엔진의 인젝터와 매니폴더의 장착 상태를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 천공 각도 조절이 가능한 천공기를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 천공기의 각도 조절부를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 천공기의 구성을 도시한 분해도,
도 5는 본 발명에 따른 천공기의 스위치 작동과정을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 천공기에 송곳형 도구나 예열기의 사용상태를 도시한 정면도, 그리고
도 7은 본 발명에 따른 천공기의 예열기를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 999연결999되어 있다고 할 때 이는 999직접적으로 연결999되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 999전기적으로 연결999되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 999포함999 또는 999구비999한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 천공기는 천공 대상물, 즉, 본 실시예의 매니폴드(10)의 천공부위 양측에 고정되는 한쌍의 바이트(110)와, 바이트(110)들 사이에 고정되며, 천공부위를 중심으로 원호를 이루며 중앙부에 원호형 가이드홀(121)이 형성된 각도조절플레이트(120)와, 천공팁(131)이 천공부위에 위치되며, 가이드홀(121)을 통해 스크류(132)로 각도조절플레이트(120)에 나사 결합되는 천공구(130)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각도조절플레이트(120)에는 가이드홀을 따라, 각 위치에서 수평면에 대한 각도가 표기되어 있어서, 천공구(130)의 천공팁(131)을 천공부위에 둔 상태에서 스크류(132)로 나사결합되는 위치에서 천공구(130)가 수평면에 대해서 이루는 각도를 알 수 있다. 다시 말해, 원하는 각도의 위치에서 천공구(130)를 스크류(132)로 고정함으로써 천공구(130)의 천공각도를 조절할 수 있는 것이다.

천공구(130)에는 천공팁에서 가이드홀의 곡률 반지름과 같은 거리에 형성된 스크류홀이 형성되고, 스크류(132)는 가이드홀(121)의 너비보다 큰 지름을 갖는 헤드를 갖는다. 즉, 스크류(132)가 상기 가이드홀(121)을 통해 상기 스크류홀에 체결됨으로써 천공구(130)가 각도조절플레이트(120)에 고정된다.

천공구(130)는 회전형 들릴링 머신, 송곳형 도구, 가열형 인두 등 천공이 가능한 도구라면 어느 것이든 적용 가능하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 열가소성 수지로 이루어진 매니폴더에 구멍을 형성하기 위한 가열형 인두를 이용한다. 그립할 수 있도록 바형 상으로 이루어진 스위치(136)가 천공구(130)의 손잡이(133)에 회전 가능하게 결합되며, 일단은 손으로 쥘 수 있는 부분이며 타단은 전기 인두의 전원스위치(135)에 회전 결합한다. 손잡이는 전기 인두의 하우징(134)과 가이드편(137)에 고정되어 있으며 전원스위치(135)가 하우징(134) 및 가이드편(137)을 따라 상하로 이동할 수 있다. 여기서, 손잡이를 쥐어서 전기가 인가되어 인두가 가열되어 동시에 타공이 되기 이전에 예열 또는 전원을 차단할 수 있는 전기공급 스위치가 하나 더 필요합니다. 스위치를 구동하면 전기가 인가되어 내부적으로 전원이 가동되어 예열 또는 전기가 먼저 진행이 되고 이후 손잡이를 잡으면 예열과 전기가 동시에 전달되어 타공이 진행 됩니다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 스위치(136)를 쥐어 손잡이(133) 측으로 누르며, 손잡이와의 결합부분을 중심으로 지렛대와 같이 전원스위치를 아래쪽으로 이동시킨다. 전원스위치가 이동하여 전원이 접속되면 전기 인두가 작동하기 시작하고, 천공구(130)의 천공팁(131)이 가열되어 열점이 형성되며, 대상물의 천공부위를 녹여 천공하게 된다.

천공구(130)의 종류와 무관하게, 천공 대상물 내부로는 천공시 발생하는 파편 칩(chip)이 들어가지 않는 것이 바람직하다. 천공 대상물이 플라스틱 수지인 경우 갑작스럽게 열이 가해지거나 압력이 가해지면 천공부위 주변에 큰 열응력이 발생하여 많은 칩이 발생하기 때문에 천공 대상물 내부로 칩이 침투될 가능성이 매우 높다. 따라서, 천공 전에 천공부위를 예열하면 천공 시 발생하는 열응력 차이를 줄임으로써 발생하는 칩의 양을 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서 예열기(140)는 천공팁(131)이 삽입될 수 있는 삽입홀(141)이 형성되어 있으며, 천공부위 주변의 예열부위(H)와 접하는 원통형 보조기구로 형성된다. 예열기(140)에는 고온의 에어가 통과할 수 있도록 공기 출입구(142, 143)가 형성되며, 예열기(140)를 통과하는 고온의 공기가 예열부위(H)에 열을 전달함으로써 천공부위 주변을 예열시킨다.

본 실시예에서 예열기(140)는 공기 유로를 갖는 열교환기이나, 열선 코일이 내장된 가열기일 수도 있으며, 가열 방식이 본 실시예에 한정되지는 않는다.

전술한 바와 같이, 예열기(140)를 이용하여 천공부위 주변을 예열 시킨 후 천공구(130)의 각도를 조절하여 고정한 후 천공작업을 진행하면 원하는 각도로 대상물을 효과적으로 천공할 수 있다. 따라서, 인젝터 등의 구조물을 매니폴더 등의 대상물에 원하는 경사각을 주어 장착하는 것이 용이하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

10: 매니폴드 20: 인젝터
110: 바이트 120: 각도조절 플래이트
121: 가이드홀 130: 천공구
131: 천공팁 132: 스크류
133: 손잡이 134: 하우징
135: 전원스위치 136: 스위치
137: 가이드편 140: 예열기
141: 삽입홀 142, 143: 공기 출입구

Claims

천공 대상물의 천공부위 양측에 고정되는 한 쌍의 고정부와,
상기 한 쌍의 고정부 사이에 고정되며 상기 천공부위를 중심으로 원호를 이루는 원호형 가이드홀이 형성된 각도조절부와,
천공단부를 상기 천공부위에 위치시키면 상기 가이드홀과 같은 거리에 상기 각도조절부에 고정되기 위한 고정수단을 갖는 천공구와, 그리고
상기 천공구가 삽입되는 삽입홀을 갖고, 상기 대상물의 천공부위 주변에 접하는 예열기
를 포함하는 천공기.
청구항 1에 있어서,
상기 고정수단은, 상기 천공단부로부터 상기 가이드홀의 곡률 반지름과 같은 거리에 형성되며 내주면에 나사산이 형성된 스크류홀과, 일단이 상기 가이드홀의 너비보다 큰 지름을 갖는 헤드를 갖고 외주면에 나사산이 형성된 스크류로 이루어지며, 상기 스크류가 상기 가이드홀을 관통하여 상기 천공구의 상기 스크류홀에 체결되는 천공기.
청구항 1에 있어서,
상기 각도조절부에는 상기 가이드홀을 따라 수평면에 대한 각도가 표기된 천공기.
청구항 1에 있어서,
상기 천공구는 가열형 천공단부가 가열되어 대상물을 천공하는 가열형 인두인 천공기.
청구항 1에 있어서,
바형으로 이루어진 스위치가 상기 천공구의 손잡이에 회전가능하게 결합하며,
상기 스위치의 단부가 상기 천공기의 전원스위치에 회전가능하게 결합하며,
상기 스위치가 손잡이의 간격이 좁아지는 방향으로 눌러지면 상기 전원스위치가 이동하여 상기 천공기의 전원을 켜는
천공기.
삭제
청구항 1 내지 5중 어느 한 항에 있어서, 상기 예열기에는 가열된 공기가 통과할 수 있도록 공기 출입구가 형성된 천공기.
청구항 1 내지 5중 어느 한 항에 있어서, 상기 예열기에는 열선 코일이 내장된 천공기.