KR101721416B1 - 압축 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예를 들어 금속 재질로 이루어진 원통 형상의 가공대상물을 타원 형상으로 가공하기 위한 압축 장치에 관한 것이다. 베이스(100) 상에서 좌우로 작동하는 X축상 작업대(110); 상기 작업대(110) 상에서 좌우로 작동하여 단면 형상이 진원인 가공대상물을 타원 형상으로 압축하는 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130); 및 상기 작업대(110) 상에서 상하로 작동하여 단면 형상이 타원인 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치(notch)가 형성되게 하는 Z축상 작동체(200);를 포함한다. 상기 제1압축실린더(120)의 작업 방향 전방으로는 가공대상물의 측면의 일부를 수용하여 압축하는 압축블럭(122)이 형성되어 있고, 상기 제2압축실린더(130)의 작업 방향 전방으로는 끝의 단면 형상이 대체로 원형으로 이루어져 가공대상물의 측면을 상하로 라인 접촉하여 압축하는 압축블럭(132)이 형성되어 있고, 상기 제1압축실린더(120)와 상기 제2압축실린더(130) 사이의 공간 후방으로 가공대상물의 후방을 지지 및 푸쉬하기 위한 푸셔(152)가 전후로 이동 가능하게 장착된다. 본 발명에 의하면, 단면 형상이 진원인 원통형의 가공 대상물을 절삭 공정 없이 압축에 의한 방식으로 제작하므로 제작에 소요되는 시간이 경감될 뿐만 아니라 불량률이 현격하게 감소된다.

Description

압축 장치 {Compressing Apparatus}
본 발명은 예를 들어 금속 재질로 이루어진 원통 형상의 가공대상물을 타원 형상으로 가공하기 위한 압축 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차동차의 엔진 실린더는 그 단면 형상이 진원, 즉 완벽한 원통의 형상이지만, 그 안에서 왕복 운동을 하는 피스톤의 경우에는 그 단면이 진원이 아닌 타원 형상을 이룬다. 그 이유는 핀 보스(pin BOSS)라 불리우는 피스톤 핀을 고정시키는 뭉치 때문에 피스톤의 열팽창이 고르지 못할 것을 대비해서 어느 정도 타원 형상이 되게 가공하는 것이다. 즉, 실린더 내에서 피스톤이 소착 없이 원활한 왕복 운동이 이루어지게 하기 위한 것이다.
그러한 이유로, 피스톤의 외주면에 적용되는 피스톤 링도 그 단면 형상이 타원형일 것이 요구된다.
종래에는, 단면 형상이 타원 형상인 피스톤 링을 제작하기 위해서는 회전하는 가공대상물(피스톤)에 대한 절삭 깊이를 결정하는 방향인 X축 방향으로 고속으로 왕복 운동하는 절삭 공구가 요구되었다. 이는 외부 뿐만 아니라 내부의 절삭 공정이 고속으로 이루어져야 하는 매우 어려운 작업이기 때문에 최종 제품에 대한 불량률이 높은 편이었다.
이에 대한 대안으로, 단면 형상이 진원인 상태의 피스톤 링을 양쪽에서 압축하여 타원형으로 만드는 방법이 시도되었다. 그러나, 최종적으로 만들어진 타원 형상의 피스톤 링이 조건별로 불규칙해지는 문제와 더불어 압축 중에 파단되는 문제가 발생하였다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0071317호 (2010년06월29일 공개, 발명의 명칭 "타원가공이 가능한 공작기계") 대한민국 등록특허 제10-0928130호 (2009년11월16일 등록, 발명의 명칭 "구조물의 가공 방법 및 장치") 대한민국 등록특허 제10-0227183호 (1999년07월30일 등록, 발명의 명칭 "다축 피스톤 가공기")
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단면 형상이 타원형인 피스톤 링을 절삭 공정 없이 제작할 수 있는 압축 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 단면 형상이 타원형인 피스톤 링의 제작 중에 피스톤 링의 내측에 길이방향으로 노치(notch)를 형성시킬 수 있는 압축 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
베이스(100) 상에서 좌우로 작동하는 X축상 작업대(110);
상기 작업대(110) 상에서 좌우로 작동하여 단면 형상이 진원인 가공대상물을 타원 형상으로 압축하는 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130); 및
상기 작업대(110) 상에서 상하로 작동하여 단면 형상이 타원인 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치(notch)가 형성되게 하는 Z축상 작동체(200);를 포함하며,
상기 제1압축실린더(120)의 작업 방향 전방으로는 가공대상물의 측면의 일부를 수용하여 압축하는 압축블럭(122)이 형성되어 있고, 상기 제2압축실린더(130)의 작업 방향 전방으로는 끝의 단면 형상이 대체로 원형으로 이루어져 가공대상물의 측면을 상하로 라인 접촉하여 압축하는 압축블럭(132)이 형성되어 있고, 상기 제1압축실린더(120)와 상기 제2압축실린더(130) 사이의 공간 후방으로 가공대상물의 후방을 지지 및 푸쉬하기 위한 푸셔(152)가 전후로 이동 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 의하면, 단면 형상이 진원인 원통형의 가공 대상물을 절삭 공정 없이 압축에 의한 방식으로 제작하므로 제작에 소요되는 시간이 경감될 뿐만 아니라 불량률이 현격하게 감소된다.
도 1은 본 발명의 압축 장치의 전체 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 압축 장치를 이용하여 작업자가 단면 형상이 원통형인 가공 대상물을 가공하는 모습을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 압축 장치에서 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130)에 의한 압축에 의해 단면 형상이 진원인 원통형의 가공 대상물을 압축하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 압축 장치에서 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130)에 의한 가공 대상물의 압축 중에 노치의 형성 작업을 위해 베이스(100) 상에서 X축상 작업대(110)가 우측으로 이동 작동하는 모습을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 압축 장치에서 푸셔에 의해 가공대상물이 인출되는 모습을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 압축 장치에서 Z축상 작동체(200)에 의해 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치가 형성시키는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 압축 장치에서 Z축상 작동체(200)에 의해 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치가 형성시키는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 압축 장치를 나타낸다. 특히, 도 1은 본 발명의 압축 장치의 전체 모습을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 압축 장치를 이용하여 작업자가 단면 형상이 원통형인 가공 대상물을 가공하는 모습을 예시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 압축 장치에서 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130)에 의한 압축에 의해 단면 형상이 진원인 원통형의 가공 대상물을 압축하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 압축 장치에서 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130)에 의한 가공 대상물의 압축 중에 노치의 형성 작업을 위해 베이스(100) 상에서 X축상 작업대(110)가 우측으로 이동 작동하는 모습을 순차적으로 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 압축 장치에서 푸셔에 의해 가공대상물이 인출되는 모습을 예시적으로 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 압축 장치에서 Z축상 작동체(200)에 의해 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치가 형성시키는 과정을 순차적으로 도시한 도면이며, 도 7a 및 7b는 본 발명의 압축 장치에서 Z축상 작동체(200)에 의해 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치가 형성시키는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 압축 장치는 베이스(100) 상에서 좌우로 작동하는 X축상 작업대(110), 상기 작업대(110) 상에서 좌우로 작동하여 단면 형상이 진원인 가공대상물을 타원 형상으로 압축하는 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130) 및 상기 작업대(110) 상에서 상하로 작동하여 단면 형상이 타원인 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치(notch)가 형성되게 하는 Z축상 작동체(200)를 포함한다.
상기 제1압축실린더(120)의 작업 방향 전방으로는 도 3에 도시된 바와 같이 가공대상물의 측면의 일부를 수용하여 압축하는 압축블럭(122)이 형성된다. 상기 제1압축실린더(120)는 유압에 의해 작동되게 구성된다. 상기 제1압축실린더측 압축블럭(122)의 후방에는 압축 스프링(124)이 제공된다.
이때, 상기 압축블럭(122)은 이의 작업 방향 후방에 위치한 가이드(124)에 고정된다. 즉, 단면 형상이 진원인 가공대상물의 가공 전에는 압축 스프링(126)에 의해 압축블럭(122) 및 압축블럭(122)이 고정되어 있는 가이드(124)는 작업 방향으로의 힘을 받게 되고, 가공 대상물의 작업 중에는 압축블럭(122)이 후퇴하면서 그 후방에 배치되어 있는 플레이트와 맞닿게 된다. 이러한 완충 동작에 의해 주물로 만들어진 가공대상물의 파단 또는 파쇄가 억제된다.
상기 제2압축실린더(130)의 작업 방향 전방으로는 도 3에 도시된 바와 같이 끝의 단면 형상이 대체로 원형으로 이루어져 가공대상물의 측면을 상하로 라인 접촉하여 압축하는 압축블럭(132)이 형성된다.
상기 제1압축실린더(120)와 상기 제2압축실린더(130) 사이의 공간 후방으로 가공대상물의 후방을 지지 및 푸쉬하기 위한 푸셔(152)가 전후로 이동 가능하게 장착된다. 상기 푸셔(152)는 푸셔 실린더(150)에 의해 전후방으로 작동하도록 구성된다.
상기 제1압축실린더(120)의 전방으로의 이동 작동 후 상기 제2압축실린더의 작업 전방으로의 이동이 되고, 그 상태에서 제1압축기의 압축 조작에 의해 원통형의 가공 대상물이 타원형상의 가공대상물이 형성된다.
그리고 나서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 X축상 작업대(110)는 단면 형상이 진원인 가공 대상물이 타원 형상을 이룬 상태에서 상기 Z축상 작동체(200)의 상하 작동과 함께 서보모터(160)에 의해 우측으로 진행하게 된다.
그 상태에서, Z축상 작동체의 상하 왕복 작동에 의해 타원 형상의 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치가 형성된다.
이를 위해, Z축 작동체(200)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 편의상 구동 수단과 구동 수단에 의해 구동되는 작동부 및 상기 작동부에 의해 최종적으로 작업이 이루어지는 작업부의 구성을 갖는다.
구동수단으로는 도 7에 도시된 바와 같이 구동모터 (210), 감속기(220) 및 복수의 스트록조정부기어(230, 240, 250)가 제공된다.
작동부의 구성으로는 상기 스트록조정부기어(250)에 의해 고정축(271)을 중심으로 상하로 스윙 동작하는 작동블록(270), 상기 작동블록(270)의 내부에서 슬라이딩하는 핀 블럭(272), 상기 핀 블록(272)으로부터 전후 방향으로 돌출되어 형성된 핀 블록 축(274), 본체측에 고정되고 내측에는 상기 핀 블록축(274)의 이동 구간을 결정하는 슬라이드축(282)이 형성되어 있는 누름판(280)이 포함된다.
작동부의 작동에 의해 최종 작업 수단이 동작하게 되는데, 이러한 최종 작업 수단으로는 상기 작동블록(270)의 상하 동작에 따라 끝단에서 함께 상하로 움직이는 바이트 슬라이드(290), 상기 바이트 슬라이드(290)에 장착되어 있는 바이트 홀더(292) 및 상기 바이트 홀더(292)의 하단에 장착되어 가공 대상물의 내벽에 길이방향으로 노치가 형성되게 하는 바이트(294)가 포함된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 베이스
110 : X축상 작업대
120 : 제1압축실린더
130 : 제2압축실린더
200 : Z축상 작동체

Claims (5)

  1. 베이스(100) 상에서 좌우로 작동하는 X축상 작업대(110);
    상기 작업대(110) 상에서 좌우로 작동하여 단면 형상이 진원인 가공대상물을 타원 형상으로 압축하는 제1압축실린더(120)와 제2압축실린더(130); 및
    상기 작업대(110) 상에서 상하로 작동하여 단면 형상이 타원인 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치(notch)가 형성되게 하는 Z축상 작동체(200);를 포함하며,
    상기 제1압축실린더(120)의 작업 방향 전방으로는 가공대상물의 측면의 일부를 수용하여 압축하는 압축블럭(122)이 형성되어 있고, 상기 제2압축실린더(130)의 작업 방향 전방으로는 끝의 단면 형상이 원형으로 이루어져 가공대상물의 측면을 상하로 라인 접촉하여 압축하는 압축블럭(132)이 형성되어 있고, 상기 제1압축실린더(120)와 상기 제2압축실린더(130) 사이의 공간 후방으로 가공대상물의 후방을 지지 및 푸쉬하기 위한 푸셔(152)가 전후로 이동 가능하게 장착되어,
    상기 제1압축실린더(120)의 전방으로의 이동 작동 후 상기 제2압축실린더의 작업 전방으로의 이동이 되고, 그 상태에서 제1압축기의 압축 조작에 의해 원통형의 가공 대상물이 타원형상의 가공대상물이 되게 하고, 그 상태에서 Z축상 작동체의 상하 왕복 작동에 의해 타원 형상의 가공대상물의 내부에 길이방향으로 노치가 형성되는 것을 특징으로 하는 압축 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1압축실린더(120)는 유압에 의해 작동되게 구성되어 있고, 상기 제1압축실린더측 압축블럭(122)의 후방에는 압축 스프링(124)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 X축상 작업대(110)는 단면 형상이 진원인 가공 대상물이 타원 형상을 이룬 상태에서 상기 Z축상 작동체(200)의 상하 작동과 함께 서보모터(160)에 의해 우측으로 진행되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 Z축상 작동체는,
    구동모터 (210), 감속기(220) 및 복수의 스트록조정부기어(230, 240, 250);
    상기 스트록조정부기어(250)에 의해 고정축(271)을 중심으로 상하로 스윙 동작하는 작동블록(270), 상기 작동블록(270)의 내부에서 슬라이딩하는 핀 블록(272), 상기 핀 블록(272)으로부터 전후 방향으로 돌출되어 형성된 핀 블록 축(274), 본체측에 고정되고 내측에는 상기 핀 블록축(274)의 이동 구간을 결정하는 슬라이드축(282)이 형성되어 있는 누름판(280);
    상기 작동블록(270)의 상하 동작에 따라 끝단에서 함께 상하로 움직이는 바이트 슬라이드(290), 상기 바이트 슬라이드(290)에 장착되어 있는 바이트 홀더(292) 및 상기 바이트 홀더(292)의 하단에 장착되어 가공 대상물의 내벽에 길이방향으로 노치가 형성되게 하는 바이트(294)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 장치.
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