KR101668819B1 - 다면 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다면 가공장치로서, 특히 간단한 구조로 피가공물의 이동을 최소화하면서 피가공물의 다수의 면을 가공할 수 있는 다면 가공장치에 관한 것이다.
본 발명의 다면 가공장치는, 피가공물의 여러 면을 가공할 수 있는 것으로서, 상기 피가공물의 제 1면을 가공하기 위하여 상기 피가공물이 배치되는 제1 가공부와, 상기 피가공물이 배치되고 상기 제 1면 외에 상기 피가공물의 다수의 측면을 차례로 가공하기 위하여 상기 피가공물을 회전시키는 제2 가공부를 포함하는 본체; 및 상기 본체의 상부에 위치하고, 상기 피가공물의 가공 대상 면에 대한 가공축의 각도가 일정하게 유지되어 상기 피가공물을 가공하는 가공툴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

다면 가공 장치{Machining apparatus for many faces of workpiece}
본 발명은 다면 가공장치로서, 특히 간단한 구조로 피가공물의 이동을 최소화하면서 피가공물의 다수의 면을 가공할 수 있는 다면 가공장치에 관한 것이다.
머시닝 센터(machining center) 등의 공작기계는 주축에 탈착 가능하게 장착되는 가공툴과 테이블에 장착되는 피가공물을 상대 이동시켜 피가공물을 가공한다. 이러한 공작기계는 주축과 피가공물을 직교 3축 방향으로 상대 이동시키는 이동기구, 주축의 방향을 복수의 방향으로 선회시키는 선회기구, 피가공물을 복수의 방향으로 회전시키는 회전기구 등을 구비하고 있다.
공개특허공보 제10-2010-0102234호에는 종래의 공작기계가 개시되어 있다. 도 1은 종래의 공작기계의 사시도이고, 도 2는 종래의 공작기계의 단면도이다. 종래의 공작기계는, 피가공물(W)을 가공하는 공구(T)를 착탈 가능하게 장착하는 주축(45)과, 상기 주축(45)을 상기 주축(45)의 축심과 직교하는 선회축 주위로 선회시키는 주축 선회수단과, 피가공물(W)을 상기 주축(45)의 축심 및 선회축과 직교하는 워크 회전축 주위로 회전시키는 피가공물 회전수단과, 상기 주축(45)을 회전시키는 주축 회전수단을 구비하고, 상기 주축 회전수단과 상기 주축 선회수단을 동축 상에 또는 직교하는 2개의 축 상에 각각 배치하며, 상기 주축 선회수단은 그 축심이 선회축 상에 배치되고, 또한 상기 주축(45)을 회전 가능하게 지지하는 선회축 부재(41)를 갖고, 상기 주축(45)과 상기 주축 회전수단을 상기 선회축 부재(41) 내에서 연결한다.
그러나 종래의 공작기계는 피공작물의 여러 면을 가공하기 위하여 공구를 착탈 가능하게 장착하는 주축과 피가공물을 회전시킴으로써, 가공축인 주축의 변경 및 주축에 장착된 공구와 피가공물의 접촉 각도의 미세한 변경으로 인해 가공 편차가 증가하여 정밀하고 균일한 가공이 어렵다. 그리고 종래의 공작기계는 주축 선회수단과 주축 회전수단을 모두 구비하여 구조가 복잡하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조를 단순화하면서 피가공물의 이동을 최소화할 수 있고, 가공 편차를 줄여 다수의 피가공물을 정밀하고 균일하게 가공할 수 있는 다면 가공장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다면 가공장치는, 피가공물의 여러 면을 가공할 수 있는 것으로서, 상기 피가공물의 제 1면을 가공하기 위하여 상기 피가공물이 배치되는 제1 가공부와, 상기 피가공물이 배치되고 상기 제 1면 외에 상기 피가공물의 다수의 측면을 차례로 가공하기 위하여 상기 피가공물을 회전시키는 제2 가공부를 포함하는 본체; 및 상기 본체의 상부에 위치하고, 상기 피가공물의 가공 대상 면에 대한 가공축의 각도가 일정하게 유지되어 상기 피가공물을 가공하는 가공툴을 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 본체는 서로 이격 배치되는 제1 본체와 제2 본체로 이루어지며, 상기 제2 가공부는, 상기 제2 본체에 회전 가능하게 장착되고 상기 피가공물의 다수의 측면 중 어느 일면이 상방향을 향하도록 상기 피가공물이 결합되는 회전지그와, 상기 제1 본체로부터 돌출되어 상기 회전지그에 결합되어 있는 상기 피가공물을 상기 회전지그 방향으로 가압하여 고정하는 고정피스톤으로 이루어진다.
그리고 상기 제1 가공부는, 상기 본체의 상부에 형성되고 상기 피가공물이 안착되는 제1 지그와, 상기 제1 지그의 상부에서 승강하여 상기 제1 지그에 안착되어 있는 상기 피가공물을 고정시키고 상기 피가공물의 제 1면이 상부로 노출되도록 개구부가 형성되어 있는 제2 지그로 이루어진다.
또한, 본 발명의 다면 가공장치는, 상기 피가공물을 감싸도록 형성되고 상기 제1 가공부 또는 제2 가공부에 고정되며, 내부에 삽입된 상기 피가공물의 각 면을 가공하기 위한 다수의 가공홀이 형성되어 있는 홀더를 더 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 홀더에는 가이드홀이 형성되고, 상기 제1 가공부 및 제2 가공부에는 상기 가이드홀에 삽입되어 상기 홀더의 결합을 안내하는 가이드돌기가 형성되어 있다.
그리고 상기 홀더와 상기 홀더에 삽입된 상기 피가공물 사이에는 보호부재가 배치된다.
본 발명에 따른 다면 가공장치는 단순화된 구조로 피가공물의 이동을 최소화하면서 피가공물의 여러 면을 가공할 수 있고, 피가공물의 가공 대상 면에 대한 가공축의 각도를 일정하게 유지하여 피가공물을 가공함으로써 가공 편차를 줄여 다수의 피가공물을 정밀하고 균일하게 가공할 수 있다.
또한, 피가공물이 홀더에 삽입된 상태로 이동 및 가공됨으로써 피가공물의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 공작기계의 사시도.
도 2는 종래의 공작기계의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다면 가공장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홀더의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 홀더의 분해사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 홀더의 각 면을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다면 가공장치의 정면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제2 가공부의 작동상태도.
본 발명은 간단한 구조로 피가공물의 이동을 최소화하면서 피가공물의 다수의 면을 가공할 수 있는 다면 가공장치에 관한 것으로서, 가공 편차를 줄여 다수의 피가공물을 정밀하고 균일하게 가공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다면 가공장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홀더의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 홀더의 분해사시도이고, 도 6(a)는 가공홀을 통해 피가공물의 제 1면이 노출되는 홀더의 평면도이며, 도 6(b) 내지 도 6(e)는 피가공물의 측면을 가공하기 위한 홀더의 네 측면을 각각 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8은 제1 가공부 및 제 2 가공부의 작동상태를 설명하기 위한 도면이며, 베이스 및 제2 본체를 별도로 도시하지 않았다.
본 발명의 실시예에 따른 다면 가공장치는 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 가공툴(100), 홀더(200) 및 본체(310,320,330,340,350)로 이루어진다.
가공툴(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 본체의 상부에 위치한다. 그리고 피가공물(A)의 가공 대상 면에 대한 가공축(X1)의 각도가 일정하게 유지되어 제1 가공부(340) 및 제2 가공부(350)에 배치되어 있는 피가공물(A)을 가공한다. 이러한 가공툴(100)은 휴대단말기 부품 등과 같은 피가공물(A)을 가공하기 위한 다양한 종류의 절삭공구가 될 수 있으며, 피가공물(A)의 재질이나 가공 조건에 따라 여러 종류의 절삭공구를 교체하여 사용할 수 있다. 그리고 가공툴(100)은 가공축(X1)을 중심으로 회전하면서 피가공물(A)을 가공하며, 피가공물(A)의 가공 대상 면에 대한 가공축(X1)의 각도가 변하지 않고 일정하게 유지된 상태에서 수평 또는 수직 이동하여 피가공물(A)을 가공한다. 이에 따라 피가공물(A)의 가공 대상 면에 대한 가공축(X1)의 각도 변경으로 인해 발생되는 가공 편차를 최소화할 수 있다.
홀더(200)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 피가공물(A)을 감싸도록 형성되고 제1 가공부(340) 또는 제2 가공부(350)에 고정된다. 이러한 홀더(200)는 피가공물(A)의 이동 및 가공 과정에서 피가공물(A)이 손상되는 것을 방지한다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이 홀더(200)에는 내부에 삽입된 피가공물(A)의 각 면을 가공하기 위한 다수의 가공홀(230)이 형성되어 있다. 즉 피가공물(A)은 홀더(200)의 내부에 삽입되고, 피가공물(A)이 결합된 홀더(200)를 제1 가공부(340) 또는 제2 가공부(350)에 고정시켜 피가공물(A)을 가공한다. 구체적으로 홀더(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상판(210)과 하판(220)으로 이루어져 상판(210)과 하판(220) 사이에 피가공물(A)이 삽입되고, 홀더(200)의 내부에 삽입된 피가공물(A)을 가공하기 위하여 상판(210) 및 하판(220)에는 다수의 가공홀(230)이 형성되어 있다. 가공홀(230)은 피가공물(A)의 가공 대상 면에 각각 대응되도록 형성되어 있다. 즉 가공홀(230)은 피가공물(A)의 제 1면 및 네 측면에 각각 하나 이상 형성되어 있다. 본 실시예에서 제 1면은 피가공물(A)의 네 측면과 모두 인접하는 어느 하나의 면이며, 피가공물(A)을 바라보는 시점에 따라 평면 또는 정면이 될 수 있다. 그리고 홀더(200)의 내부에는 홀더(200)에 삽입된 피가공물(A)의 외관을 보호하기 위한 보호부재(미도시)를 포함하고 있다. 구체적으로 하판(220)의 내측면에는 삽입홈(240)이 형성되고, 삽입홈(240)에 합성섬유 또는 유기/무기 탄성체로 이루어진 보호부재가 삽입된다. 또한, 상판(210)의 내측면에도 동일한 삽입홈(240)을 형성하여 보호부재를 삽입할 수 있다. 이와 같이 홀더(200)의 내부에 보호부재를 포함하여 피가공물(A)과 홀더(200) 사이에 보호부재가 배치되도록 함으로써, 피가공물(A)이 삽입된 홀더(200)를 제1 가공부(340) 및 제2 가공부(350)에 고정할 때 발생하는 압력에 의해 피가공물(A)의 표면이 손상되는 것을 방지한다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따라 본 발명은 홀더(200)의 구성을 제외하고 피가공물(A)을 제1 가공부(340) 및 제2 가공부(350)에 직접 고정 배치하여 가공할 수도 있다. 이때는 제1 가공부(340) 및 제2 가공부(350)의 구조가 도면에 예시된 구조와 다를 수 있다.
본체는 베이스(310), 제1 본체(320), 제2 본체(330), 제1 가공부(340) 및 제2 가공부(350)로 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 본체(320) 및 제2 본체(330)는 서로 이격 배치되도록 베이스(310)의 상부에 장착된다. 이러한 제1 본체(320)와 제2 본체(330)는 제1 본체(320)와 제2 본체(330) 중 어느 하나 또는 제1 본체(320)와 제2 본체(330) 모두 수평 이동 가능하도록 베이스(310)에 장착되어 제1 본체(320)와 제2 본체(330) 사이의 거리를 조절 할 수도 있다.
제1 본체(320)의 상부에는 제1 가공부(340)가 형성되어 있다. 그리고 제1 본체(320)에는 제1 가공부(340)를 작동시키기 위하여 제1 구동부(321)가 장착되어 있다. 또한 제1 본체(320)에는 제2 가공부(350)를 작동시키기 위하여 제2 구동부(322)가 장착되어 있다. 제1 구동부(321) 및 제2 구동부(322)는 유압 또는 공압을 이용한 실린더이다. 제1 구동부(321) 및 제2 구동부(322)에 대한 더욱 자세한 설명은 제1 가공부(340) 및 제2 가공부(350)와 함께 후술한다.
제1 가공부(340)에는 피가공물(A)의 제 1면을 가공하기 위하여 피가공물(A)이 배치된다. 이러한 제1 가공부(340)는 제1 지그(341)와 제2 지그(343)로 이루어진다.
제1 지그(341)는 제1 본체(320)의 상부에 형성되고 상부에 피가공물(A)이 안착된다. 구체적으로 제1 지그(341)에는 피가공물(A)이 삽입되어 있는 홀더(200)가 안착된다. 그리고 제1 지그(341)는 피가공물(A)을 제1 지그(341)에 용이하게 안착시키기 위하여 상부로 돌출 형성되어 있는 돌출부(342)를 포함하여 이루어진다. 이에 따라 작업자가 피가공물(A)이 삽입되어 있는 홀더(200)를 제1 지그(341)의 상부로 밀어 넣으면 홀더(200)의 일단이 돌출부(342)에 닿게 되어 홀더(200)가 제1 지그(341) 상의 정위치에 안착된다.
제2 지그(343)는 제1 지그(341)의 상부에서 승강하고 피가공물(A)이 삽입되어 있는 홀더(200)를 덮는다. 구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 지그(343)는 제1 구동부(321)에 의해 제1 지그(341)의 상부에서 승강하고, 홀더(200)를 하방향으로 가압하여 제1 지그(341)와 제2 지그(343) 사이에 홀더(200)를 고정시킨다. 그리고 제2 지그(343)에는 피가공물(A)의 제 1면이 상부로 노출되도록 개구부(344)가 형성되어 있다. 즉 개구부(344)는 상판(210)에 형성되어 있는 가공홀(230)과 연통되고, 개구부(344) 및 가공홀(230)을 통해 가공툴(100)이 피가공물(A)의 제 1면을 가공한다. 그리고 제2 지그(343)의 하부에는 가이드홀(250)에 삽입되어 홀더(200)의 결합위치를 안내하는 가이드돌기(345)가 형성되어 있다. 이에 따라 제2 지그(343)가 하강하면 가이드돌기(345)가 가이드홀(250)에 삽입되면서 홀더(200)의 위치를 조정한다.
제2 가공부(350)에는 피가공물(A)이 배치되고 제 1면 외에 피가공물(A)의 다수의 측면을 차례로 가공하기 위하여 피가공물(A)을 회전시킨다. 이러한 제2 가공부(350)는 회전지그(351)와 고정피스톤(352)으로 이루어진다.
회전지그(351)는 제2 본체(330)에 회전 가능하게 장착되고, 도 8에 도시된 바와 같이 피가공물(A)의 다수의 측면 중 어느 일면이 상방향으로 향하도록 피가공물(A)이 삽입되어 있는 홀더(200)가 결합된다. 그리고 회전지그(351)에는 가이드홀(250)에 삽입되어 홀더(200)의 결합위치를 안내하는 가이드돌기(353)가 형성되어 있다. 이러한 회전지그(351)는 가공축(X1)과 수직인 회전축(X2)을 중심으로 회전한다. 그리고 회전지그(351)에 형성되어 있는 가이드돌기(353)는 회전축(X2)과 나란하게 돌출되어 있다. 이에 따라 가이드홀(250)에 가이드돌기(353)가 삽입되도록 홀더(200)를 회전지그(351)에 결합시키면 홀더(200)의 내부에 삽입되어 있는 피가공물(A)의 네 측면 중 어느 일면이 가공홀(230)을 통해 상방향으로 노출된다.
고정피스톤(352)은 제1 본체(320)로부터 회전지그(351) 방향으로 돌출되어 피가공물(A)이 삽입되어 있는 홀더(200)를 회전지그(351) 방향으로 가압하여 고정시킨다. 이러한 고정피스톤(352)은 제2 구동부(322)에 의해 수평 이동한다.
상술한 바와 같이 회전지그(351)와 고정피스톤(352)에 의해 홀더(200)가 회전지그(351)에 고정된 상태에서 가공홀(230)을 통해 상부로 노출되어 있는 피가공물(A)의 측면을 가공한다. 이후, 회전지그(351)가 회전축(X2)을 중심으로 90° 회전하여 피가공물(A)의 네 측면 중 다른 측면을 가공한다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 다면 가공장치에 의한 피가공물(A)의 다면 가공방법에 대하여 설명한다.
먼저 상판(210)과 하판(220) 사이에 피가공물(A)을 배치한 후 상판(210)과 하판(220)을 결합시켜 홀더(200)의 내부에 피가공물(A)을 삽입한다. 그리고 제1 구동부(321)를 작동시켜 제2 지그(343)를 상승시킨 후 홀더(200)의 일단이 돌출부(342)에 닿도록 제1 지그(341)의 상부에 홀더(200)를 밀어 넣는다. 이후, 제1 구동부(321)를 작동시켜 제2 지그(343)를 하강시킨다. 제2 지그(343)가 하강함에 따라 가이드돌기(345)가 가이드홀(250)에 삽입되고 제1 지그(341)와 제2 지그(343) 사이에 홀더(200)가 고정된다. 이때, 피가공물(A)의 제 1면은 홀더(200)에 형성되어 있는 가공홀(230) 및 개구부(344)를 통해 제2 지그(343)의 상부로 노출된다. 상술한 바와 같이 홀더(200)가 제1 가공부(340)에 의해 고정되면 가공툴(100)을 제2 지그(343)의 상부로 이동시켜 개구부(344) 및 가공홀(230)을 통해 피가공물(A)을 가공한다. 이와 같이 피가공물(A)의 제 1면을 가공한 후에 제1 가공부(340)에 홀더(200)를 고정하는 순서의 역순으로 제1 가공부(340)를 작동시켜 제1 가공부(340)로부터 홀더(200)를 분리한다. 이후, 제1 면이 가공된 피가공물(A)을 포함하고 있는 홀더(200)를 제2 가공부(350)로 이동시킨다. 그리고 가이드홀(250)에 가이드돌기(353)가 삽입되도록 홀더(200)를 회전지그(351)에 결합시킨 후, 제2 구동부(322)를 작동시켜 고정피스톤(352)을 회전지그(351) 방향으로 이동시킨다. 고정피스톤(352)은 회전지그(351) 방향으로 이동함에 따라 홀더(200)를 회전지그(351) 방향으로 가압하여 고정시킨다. 이와 같이 홀더(200)가 회전지그(351)에 고정된 상태에서 홀더(200)의 네 측면 중 일면이 상방향으로 향하게 되고, 가공툴(100)이 제2 가공부(350)의 상부로 이동하여 상방향을 향하고 있는 홀더(200)에 형성된 가공홀(230)을 통해 피가공물(A)의 측면을 가공한다. 이와 같이 피가공물(A)의 네 측면 중 일면의 가공이 완료되면 회전지그(351)가 회전축(X2)을 중심으로 90° 회전하여 피가공물(A)의 네 측면 중 다음 측면을 가공한다. 만약 고정피스톤(352)이 회전축(X2)을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어질 경우, 홀더(200)가 고정피스톤(352)에 의해 회전지그(351)에 가압된 상태에서 회전지그(351)와 고정피스톤(352)이 회전축(X2)을 중심으로 회전하면서 피가공물(A)의 네 측면을 가공할 수 있다. 이와 달리 고정피스톤(352)이 회전축(X2)을 중심으로 회전지그(351)와 함께 회전할 수 없는 경우에는 제2 구동부(322)를 작동시켜 고정피스톤(352)을 후퇴시킨 후 회전지그(351)를 회전시키고 다시 고정피스톤(352)을 회전지그(351) 방향으로 이동시켜 홀더(200)를 회전지그(351)에 가압 고정하는 과정을 반복하여 피가공물(A)의 네 측면을 모두 가공한다.
본 발명인 다면 가공장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100 : 가공툴,
200 : 홀더, 210 : 상판, 220 : 하판, 230 : 가공홀, 240 : 삽입홈, 250 : 가이드홀,
310 : 베이스,
320 : 제1 본체, 321 : 제1 구동부, 322 : 제2 구동부,
330 : 제2 본체,
340 : 제1 가공부, 341 : 제1 지그, 342 : 돌출부, 343 : 제2 지그, 344 : 개구부, 345 : 가이드돌기,
350 : 제2 가공부, 351 : 회전지그, 352 : 고정피스톤, 353 : 가이드돌기,

Claims (6)

  1. 피가공물의 여러 면을 가공할 수 있는 다면 가공장치에 있어서,
    상기 피가공물의 제 1면을 가공하기 위하여 상기 피가공물이 배치되는 제1 가공부와, 상기 피가공물이 배치되고 상기 제 1면 외에 상기 피가공물의 다수의 측면을 차례로 가공하기 위하여 상기 피가공물을 회전시키는 제2 가공부를 포함하는 본체; 및
    상기 본체의 상부에 위치하고, 상기 피가공물의 가공 대상 면에 대한 가공축의 각도가 일정하게 유지되어 상기 피가공물을 가공하는 가공툴을 포함하여 이루어지며,
    상기 본체는 서로 이격 배치되는 제1 본체와 제2 본체로 이루어지고,
    상기 제1 가공부는,
    상기 제1 본체의 상부에 형성되고 상기 피가공물이 안착되는 제1 지그와,
    상기 제1 지그의 상부에서 승강하여 상기 제1 지그에 안착되어 있는 상기 피가공물을 고정시키고 상기 피가공물의 제 1면이 상부로 노출되도록 개구부가 형성되어 있는 제2 지그로 이루어지며,
    상기 제2 가공부는,
    상기 제2 본체에 회전 가능하게 장착되고 상기 피가공물의 다수의 측면 중 어느 일면이 상방향을 향하도록 상기 피가공물이 결합되는 회전지그와,
    상기 제1 본체로부터 돌출되어 상기 회전지그에 결합되어 있는 상기 피가공물을 상기 회전지그 방향으로 가압하여 고정하는 고정피스톤으로 이루어지고,
    상기 회전지그와 고정피스톤에 의해 상기 피가공물이 고정된 상태에서 상기 피가공물의 측면을 가공하는 것을 특징으로 하는 다면 가공장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상판과 하판으로 이루어져 상기 상판과 하판 사이에 상기 피가공물이 삽입되고, 상기 제1 가공부 또는 제2 가공부에 고정되며, 상기 제 1면을 포함한 상기 피가공물의 각 면을 가공하기 위한 다수의 가공홀이 형성되어 있는 홀더를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 상판과 하판의 내측면에는 각각 삽입홈이 형성되며,
    상기 삽입홈에는 합성섬유, 유기 탄성체, 무기 탄성체 중 어느 하나로 이루어진 보호부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 다면 가공장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 홀더에는 가이드홀이 형성되고,
    상기 제1 가공부 및 제2 가공부에는 상기 가이드홀에 삽입되어 상기 홀더의 결합을 안내하는 가이드돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다면 가공장치.
  6. 삭제
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