KR101720883B1

KR101720883B1 - 내경 정밀 보링 가공장치

Info

Publication number: KR101720883B1
Application number: KR1020150191051A
Authority: KR
Inventors: 나완용; 김영대
Original assignee: 신성대학 산학협력단; 주식회사 시그너스정공; 나완용
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-04-03

Abstract

본 발명은 너클과 같은 가공 대상물의 내경을 보링한 다음 보링 가공한 내경을 측정하여 가공이 덜 되면 다시 반복하여 보링 가공을 할 수 있게 구성하므로, 가공 대상물 전체에 대해 전수 조사를 통해 내경을 정밀 보링한 다음 이를 바로 검사하여 양품이 될 때까지 반복하므로 불량품이 발생을 방지할 수 있게 한 내경 정밀 보링 가공장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 롤 버니싱(Roll Burnishing)을 통해 내경을 정밀하고 정확하게 원하는 지름으로 보링 가공할 수 있고, 에어 마이크로미터를 이용하여 정밀 보링 가공한 내경을 측정하므로, 허용 오차 범위에서 더욱 정확하고 정밀하게 내경을 보링 가공할 수 있는 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이러한 롤 버니싱을 통한 보링 작업과 에어 마이크로미터를 통한 측정이 하나의 프레임 위에서 이루어지므로 하나의 가이드를 통해 가공 대상물을 이송하면서 가공과 측정 과정을 수행할 수 있어 편리하면서도 작업 시간을 줄여 작업효율을 높일 수 있게 한 내경 정밀 보링 가공장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

Description

내경 정밀 보링 가공장치{PRECISION BORING APPARATUS FOR INTERNAL DIAMETER}

본 발명은 내경 정밀 보링 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤 버니싱(Roll Burnishing)으로 내경을 정밀 보링 가공한 다음, 에어 마이크로미터로 가공한 내경을 측정하고, 그 측정 결과를 바탕으로 허용 오차 범위에 들 때까지 이런 보링 가공과 측정을 반복 가공할 수 있게 구성하므로, 주물로 제작한 것과 같은 고가의 가공 대상물에 대하여 내경을 정밀하게 가공하지 못해 발생하는 불량을 없앨 수 있게 한 것이다.

자동차에는 앞바퀴가 정해진 각도에서 좌우로 회전할 수 있도록 스티어링 시스템이 장착된다. 특히, 스티어링 시스템에는 회전 중심이 되는 킹 핀과 직접 연결하여 타이 로드(스티어링 로드)에 연결하는 너클(또는 스티어링 너클)을 포함한다. 이러한 너클은 정확한 방향 전환이 이루어지고 축을 지지할 수 있도록 특허문헌 1 내지 특허문헌 4와 같이 다양한 재질과 제조방법으로 제작한다.

(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2012-0008778호

고강도 주조용 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 알루미늄(Al)을 주성분으로 하고, 여기에 마그네슘(Mg) 2.0~2.5 wt%, 아연(Zn) 5.7~6.7 wt%, 구리(Cu) 2.0~2.4 wt%, 니오븀(Nb) 0.1~0.9 wt% 및 기타 합금원소인 망간(Mn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 첨가된 것을 특징으로 한다.

(특허문헌 2) 한국등록특허 제1165069호

하나의 금속판을 만곡 및 절곡하여 만들어지며 호스 브래킷 및 센서 브래킷 등의 각종 외장품이 부착될 수 있는 부착부가 일체로 형성되는 일체형 너클 브래킷 및 그 제조방법에 관한 것이다. 차량용 쇽업소버에 차륜측과의 결합을 위해 설치되는 너클 브래킷으로서, 상기 쇽업소버의 외주면을 감싸도록 고정 설치되는 본체부와; 상기 본체부로부터 평행하게 연장되는 좌우 한 쌍의 플랜지부와: 상기 본체부의 일부가 개방되도록 절취되어 형성되며 외장품을 부착시킬 수 있는 부착부; 를 포함하며, 상기 본체부, 상기 플랜지부 및 상기 부착부는 하나의 금속판에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 너클 브래킷이 제공된다.

(특허문헌 3) 한국등록특허 제1345031호

주조된 마그네슘합금 예비 성형체를 고온으로 균일하게 가열한 다음, 프레스금형으로 가압하여 마그네슘합금 너클을 제조함으로써, 주조결함을 없애 완제품의 품질을 높일 수 있을 뿐만 아니라 기계적 물성치를 높일 수 있기 때문에 주조 후 이어지는 여러 가지 후공정을 생략하여 간편하게 제조할 수 있도록 한 중력주조 및 가압성형을 이용한 마그네슘합금 너클의 제조방법 및 그 너클을 제공하는데 그 목적이 있다.

(특허문헌 4) 한국등록특허 제1549915호

차량의 너클의 제조방법이 개시된다. 소정 형상을 가진 금형을 제작하는 금형 제작 단계, 여러 장의 탄소 섬유 강화 플라스틱 필름을 상기 금형의 형상대로 절단하는 절단 단계, 상기 절단된 탄소 섬유 강화 플라스틱 필름들을 상기 금형에 적층하는 적층 단계, 상기 필름이 적층된 금형을 성형기에 삽입하여 압력과 열을 가하여 1차 예비 성형 너클 조각 플레이트를 제작하는 1차 예비 성형 단계, 상기 1차 예비 성형 너클 조각 플레이트들을 금형으로부터 탈형하여 1차 예비 가공하는 1차 예비 가공 단계, 상기 1차 예비 가공된 1차 예비 성형 너클 조각 플레이와 허브 베어링 부싱을 지그를 통해 접착제로 접착하여 가조립하는 가조립 단계, 상기 가조립되어 1차 예비 성형 너클 조각 플레이트에 의해 형성된 내부 공간에 충진물을 삽입하여 충진시키는 충진 단계, 상기 충진물이 충진되고, 상기 허브 베어링 부싱과 1차 예비 성형 너클 조각 플레이트들이 결합된 상태에서 소정 시간 동안 열을 가하여 상기 충진물이 경화되게 하는 2차 예비 성형 너클을 제작하는 2차 예비 성형 단계 및, 상기 2차 예비 성형 너클에 부싱 구멍을 2차 예비 가공하고, 상기 부싱 구멍에 부싱을 삽입하여 결합시키는 부싱 결합 단계를 포함하여 경량화된 너클을 용이하게 제조할 수 있다.

한편, 이러한 너클은 엔진에서 발생한 동력을 전달받은 앞바퀴가 회전할 때 지지할 수 있도록 축을 설치할 수 있게 장착 구멍을 형성한다. 이때, 이 장착 구멍은 축이 원활하고 부드럽게 회전할 수 있도록 고정밀도를 요구한다. 이 때문에 너클을 제작하는 과정에서 장차 구멍을 가공할 때 다음과 같은 문제가 발생한다.

(1) 통상 장착 구멍은 정밀 가공 방식으로 형성하나 정확한 치수대로 가공이 이루어졌는지 확인하기가 어려웠다. 이는 장착 구멍이 정해진 치수대로 가공되지 않아 불량으로 이어질 우려가 있다.

(2) 또한, 기존에는 장착 구멍을 가공한 너클에 대해 전수 조사가 아닌 일부에 대해 장착 구멍의 내부 정밀도를 검사하므로, 정밀도를 검사하지 않은 너클에서 불량이 자주 발생하였다.

(3) 그리고, 정밀도 검사도 너클을 가공하여 제작한 다음에 이루어지므로, 불량으로 판단된 너클은 폐기하거나 재가공해야 하므로 제조비용이 많이 필요할 뿐만 아니라 제조효율을 떨어뜨리는 한 가지 요인으로 작용한다.

(4) 특히, 너클은 주물 제작하는 경우가 많은 데, 주물은 제작 비용이 많이 들기 때문에 내경이 불량으로 판단됨에 따라 고가의 너클을 폐기해야 한다.

한국공개특허 제10-2012-0008778호 (공개일 : 2012.02.01) 한국등록특허 제1165069호 (등록일 : 2012.07.05) 한국등록특허 제1345031호 (등록일 : 2013.12.18) 한국등록특허 제1549915호 (등록일 : 2015.08.28)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 너클과 같은 가공 대상물의 내경을 보링한 다음 보링 가공한 내경을 측정하여 가공이 덜 되면 다시 반복하여 보링 가공을 할 수 있게 구성하므로, 가공 대상물 전체에 대해 전수 조사를 통해 내경을 정밀 보링한 다음 이를 바로 검사하여 양품이 될 때까지 반복하므로 불량품이 발생을 방지할 수 있게 한 내경 정밀 보링 가공장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 롤 버니싱(Roll Burnishing)을 통해 내경을 정밀하고 정확하게 원하는 지름으로 보링 가공할 수 있고, 에어 마이크로미터를 이용하여 정밀 보링 가공한 내경을 측정하므로, 허용 오차 범위에서 더욱 정확하고 정밀하게 내경을 보링 가공할 수 있는 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이러한 롤 버니싱을 통한 보링 작업과 에어 마이크로미터를 통한 측정이 하나의 프레임 위에서 이루어지므로 하나의 가이드를 통해 가공 대상물을 이송하면서 가공과 측정 과정을 수행할 수 있어 편리하면서도 작업 시간을 줄여 작업효율을 높일 수 있게 한 내경 정밀 보링 가공장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내경 정밀 보링 가공장치는, 미리 정한 크기로 형성한 프레임(100); 상기 프레임(100) 위에서 미리 정한 제1 위치에서 제2 위치로 왕복 이송하게 안내하는 가이드(200); 상기 가이드(200) 위에 설치하며 가공 대상물(W)을 고정하는 거치대(300); 상기 제1 위치에서 가공 대상물(W)을 향해 전진과 후진할 수 있게 프레임(100)에 설치하여 가공 대상물(W)의 내경을 정밀 가공하는 롤 버니싱(400); 상기 제2 위치에서 가공 대상물(W)을 향해 전진과 후진할 수 있게 프레임(100)에 설치하여 가공한 내경을 측정하는 에어 마이크로미터(500); 및 제어기를 포함하되, 상기 제어기는, 가이드(200)를 제1 위치에 오게 하여 롤 버니싱(400)으로 내경을 가공하게 한 다음, 다시 가이드(200)를 제2 위치에 오게 하여 내경을 측정하고, 측정한 내경이 허용 범위 이내이면 작업을 멈추고 허용범위를 벗어나면 다시 제1 위치로 가이드(200)를 이송하여 내경을 가공하여 허용 범위에 들 때까지 내경 가공과 측정을 반복하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 내경 정밀 보링 가공장치는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 내경을 정밀 보링 가공하는 과정과 그 내경을 측정하는 과정을 허용 오차 범위에 들 때까지 반복하여 내경을 정밀 보링하므로 가공 대상물에 대한 불량 발생을 없앨 수 있다.

(2) 특히, 보링은 롤 버니싱 방식으로 수행하므로 정밀하면서 정확하게 원하는 만큼 보링 작업을 할 수 있고, 내경 측정은 에어 마이크로미터로 측정하므로 미세 단위까지 정확하게 측정하여 보링 가공을 할 수 있어 정밀도를 더욱 높이면서도 불량이 발생하는 것을 막을 수 있다.

(3) 이처럼 보링 작업과 측정 작업이 하나의 장비로 구성하여 작업이 이루어지므로, 보링 작업한 가공 대상물을 다른 곳으로 옮겨서 내경 등을 측정하지 않고 바로 하나의 장비에서 보링 작업과 측정이 이루어지므로 작업효율을 높이면서도 정밀도도 함께 높일 수 있다.

[도 1]은 본 발명에 따른 내경 정밀 보링 가공장치의 구성을 보여주기 위한 정면도.
[도 2]는 본 발명에 따른 내경 정밀 보링 가공장치의 구성을 보여주기 위한 좌측면도.
[도 3]은 본 발명에 따른 내경 정밀 보링 가공장치의 구성을 보여주기 위한 우측면도.
[도 4]는 본 발명에 따른 가이드의 작동으로 거치대가 제1 위치로 이동하 때(a)와 제2 위치로 이동한 때(b)를 보여주는 정면도.
[도 5]는 본 발명에 따른 롤 버니싱이 제1 위치에서 보링 가공하기 위한 상태를 보여주기 위한 정면도.
[도 6]은 본 발명에 따른 에어 마이크로미터가 제2 위치에서 보링 가공한 내경을 측정하기 위한 상태를 보여주기 위한 정면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 내경 정밀 보링 가공장치는, [도 1] 내지 [도 6]과 같이, 프레임(100), 가이드(200), 거치대(300), 롤 버니싱(400), 에어 마이크로미터(500), 그리고 제어기를 포함한다.

특히, 상기 제어기는 거치대(300)에 거치한 가공 대상물(W)이 제1 위치에서 롤 버니싱(400)으로 이루어지는 정밀 보링 작업과 제2 위치에서 마이크로미터(500)로 보링 가공한 내경 측정을 반복할 수 있게 제어함으로써, 내경이 정밀하면서도 정확한 보링 작업이 이루어지게 하여 보링 작업으로 인한 불량이 생기지 않게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도면부호 "W"는 본 발명에 따른 장치로 보링과 측정 과정을 통해 제작하는 가공 대상물로 도면에서는 자동차용 너클을 예로 보여주며, 내경은 이 너클에서 스핀들과 같은 축을 회전 설치하기 위해 형성한 장착 구멍의 내면으로 실제 보링 작업이 이루어지는 면을 의미한다.

프레임(100)은, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 미리 정한 크기로 형성한다. 이때, 프레임(100)은 본 발명에 따른 다른 구성을 설치하고 필요한 작업을 할 수 있게 하기 위한 작업대이다. 이에, 프레임(100)은 너무 높거나 낮지 않게 제작하여 작업자가 편리하게 작업할 수 있는 크기로 제작하며, 또한 내경 보링 작업과 측정 작업이 각각 이루어질 수 있는 크기로 제작한다.

가이드(200)는, [도 1] 내지 [도 4]와 같이, 후술할 거치대(300)가 미리 정해놓은 제1 위치와 제2 위치로 이동할 수 있게 안내하기 위한 통상의 가이드를 말한다.

여기서, 제1 위치는, [도 4(a)] 및 [도 5]와 같이, 거치대(300)에 거치한 가공 대상물(W)의 내경 부분이 롤 버니싱(400)과 마주하게 하여 정밀 보링 작업을 할 수 있는 위치를 말한다. 또한, 제2 위치는, [도 4(b)] 및 [도 6]과 같이, 거치대(300)에 거치하여 내경을 정밀 가공한 가공 대상물(W)의 내경 부분이 에어 마이크로미터(500)와 마주하게 하여 내경을 측정하는 작업을 할 수 있는 위치를 말한다.

이러한 가이드(200)는 보링 위치인 제1 위치와 측정 위치인 제2 위치를 차례로 반복하여 이송하게 제어기의 제어를 받는다.

거치대(300)는, [도 1] 내지 [도 4]와 같이, 상술한 가이드(200)의 안내를 받아 움직인다. 특히, 거치대(300)는 그 위에 가공 대상물(W)을 올려놓고 보링 작업을 할 수 있도록 거치하여 고정한다. 이를 위해, 상기 거치대(300)에는 척(310)을 형성하여 작업하는 동안 가공 대상물(W)이 움직이지 않게 고정할 수 있게 구성한다. 도면에서는 2개의 척(310)을 구성한 예를 보여주고 있으나, 가공 대상물(W)의 크기와 형상 등에 따라 적절한 위치에 척(310)을 배치하여 구성할 수 있음을 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

롤 버니싱(400)은, [도 1] 내지 [도 3] 및 [도 5]와 같이, 내경을 정밀 가공하기 위한 구성이다. 여기서, 롤 버니싱(Roll Burnishing)(400)은 실린더·모터 고정자·커넥팅 로드·밸브 그리고 로커 암 등에 형성한 관통 구멍의 내면이나 형상의 외면 또는 표면 등을 정밀하게 보링 가공하는 통상의 기술로 제작한 것을 사용한다.

이러한 롤 버니싱(400)은, [도 1] 및 [도 5]와 같이, 상술한 제1 위치에 놓인 가공 대상물(W)을 향해 움직이면서 장착 구멍을 정밀하게 보링 가공할 수 있게 프레임(100)에 장착한다.

에어 마이크로미터(Air Microometer)(500)는 컴퍼레이터(comparator)의 일종으로, [도 1]·[도 3] 및 [도 6]과 같이, 상술한 제2 위치에 놓인 가공 대상물(W)을 향해 움직이면서 정밀하게 보링 가공한 장착 구멍의 내경을 측정할 수 있게 프레임(100)에 장착한다.

여기서, 에어 마이크로미터(500)는 일정한 압력으로 노즐을 통해 대기로 공구를 유출할 때 유출하는 부분의 틈새 변화에 따라 달라지는 유량 변화를 통해 비교 측정하는 통상의 측정장치로, 보통 측정기로 검출할 수 없는 미세한 변화까지 측정할 수 있는 통상의 기술로 제작한 것을 사용한다.

제어기는 다음과 같은 제어를 수행한다.

(1) 가이드가 제1 위치에 오게 하여 롤 버닝싱으로 보링 작업이 이루어지게 하고, 제2 위치로 이송하여 에어 마이크로미터로 내경을 측정할 수 있게 이송.

(2) 에어 마이크로미터로 측정한 내경이 허용 오차 범위를 벗어나는지 판단.

(3) 만일, 허용오차 범위이면 가공 대상물이 정상적으로 정밀 보링 작업이 완료된 것으로 판단하여 작업을 끝내고, 허용오차를 벗어나면 상기 (1)과 (2) 과정을 반복.

이에, 본 발명은 롤 버니싱을 통해 내경을 정밀하게 보링 가공할 수 있고 특히 에어 마이크로미터로 측정한 결과를 바탕으로 다시 보링 가공할 것인가를 판단하여 양품을 양산할 수 있으므로, 전수 조사를 하면서도 불량품이 생기는 것을 방지할 수 있다.

100 : 프레임
200 : 가이드
300 : 거치대
310 : 척
400 : 롤 버니싱
500 : 에어 마이크로미터

Claims

미리 정한 크기로 형성한 프레임(100); 상기 프레임(100) 위에서 미리 정한 제1 위치에서 제2 위치로 왕복 이송하게 안내하는 가이드(200); 상기 가이드(200) 위에 설치하며 가공 대상물(W)을 고정하는 거치대(300); 상기 제1 위치에서 가공 대상물(W)을 향해 전진과 후진할 수 있게 프레임(100)에 설치하여 가공 대상물(W)의 내경을 정밀 가공하는 롤 버니싱(400); 상기 제2 위치에서 가공 대상물(W)을 향해 전진과 후진할 수 있게 프레임(100)에 설치하여 가공한 내경을 측정하는 에어 마이크로미터(500); 및 제어기를 포함하되,
상기 제어기는,
가이드(200)를 제1 위치에 오게 하여 롤 버니싱(400)으로 내경을 가공하게 한 다음, 다시 가이드(200)를 제2 위치에 오게 하여 내경을 측정하고, 측정한 내경이 허용 범위 이내이면 작업을 멈추고 허용범위를 벗어나면 다시 제1 위치로 가이드(200)를 이송하여 내경을 가공하여 허용 범위에 들 때까지 내경 가공과 측정을 반복하게 하는 것을 특징으로 하는 내경 정밀 보링 가공장치.