KR102140906B1 - 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척 및 이를 이용한 고정 노즐 가공방법. - Google Patents

고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척 및 이를 이용한 고정 노즐 가공방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자동 세척 노즐은 노즐 케이스(110)의 내부에 결합된 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)로 이루어지며, 상기 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)으로 이루어진 앞벽을 구비한 고정 노즐(130)을 제작하기 위한 콜렛 척에 있어서, 상기 콜렛 척은 스핀들 샤프트(4)에 연결되는 결합부가 후단에 형성된 샹크(Shank;10); 상기 샹크(10)의 선단에 형성되며, 후단을 향하여 구경이 감소하는 테이퍼부(20); 상기 테이퍼부(20)의 전방에 형성되며, 고정 노즐(130)이 삽입되는 입구가 형성된 접수부(30); 상기 접수부로부터 이어져 후단을 향해 형성된 복수의 슬릿(Slit); 상기 접수부의 내부에 형성된 고정 노즐 고정부(32)와; 상기 고정 노즐 고정부(32)는 상기 고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와, 상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하되, 상기 제2 고정부(32b)는 상기 고정 노즐(130)의 내면(134a)과 접하는 내면지지부(310)과 상기 고정 노즐(130)의 앞벽 결합면(137)을 지지할 수 있는 결합면 지지부(320)를 구비한 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척에 관한 것이다.

Description

고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척 및 이를 이용한 고정 노즐 가공방법. {Collet chuck for manufacturing fixed nozzle and fixed nozzle processing method using the same}
본 발명은 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척 및 이를 이용한 고정 노즐 가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로 디스크 필터와 같은 섬유여과기의 세척 공정 또는 산업용 탈수기의 여과포 세척 등에 사용되는 자동 세척 노즐에 있어서 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척 및 이를 이용한 고정 노즐 가공방법에 관한 것이다.
여과기의 운전은 여과 공정과 세척 공정으로 나뉘어 이루어지며, 여과 공정은 부유물 제거를 통해 원수를 깨끗한 여과수로 만드는 공정이고, 세척 공정은 여과 공정 도중 부유물로 오염된 여과 필터를 세척수나 공기를 이용하여 세척하는 공정이며, 세척 공정에는 세척 노즐을 사용하고 있다.
도 1은, 종래 고압의 세척수가 공급되기 전의 세척 노즐 상태의 단면도이고, 도 2는, 종래 고압의 세척수가 공급된 후의 세척 노즐 상태의 단면도이며, 도 3은, 종래 세척 노즐의 분해사시도이다.
도시된 바와 같이 종래 세척 노즐(100)은, 노즐 케이스(110)와, 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)로 대별된다.
노즐 케이스(110)는, 후술하는 고정 노즐(130) 및 유동 노즐(150)을 수용하기 위한 내부공간이 구비되며, 노즐 케이스(110)의 후단 외면에는 세정파이프(미도시)와의 나사 결합을 위한 나사산(112)이 구비되어 있고, 그 선단에는 토출구(118)가 구비되어 있다.
고정 노즐(130)은. 노즐 케이스(110)의 내부공간에 위치하고, 노즐 케이스(110)에 고정된다. 고정 노즐(130)의 고정은 볼트(116)가 노즐 케이스(110)에 구비된 볼트공 및 고정 노즐(130)에 구비된 볼트공에 체결됨으로써 이루어진다.
또한 상기 고정 노즐(130)은 앞벽 및 제1홈을 구비한다. 앞벽은 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)을 구비한다. 제1홈은 고정 노즐(130)의 앞벽 하단에 구비되어 후술하는 유동 노즐(150) 앞벽의 제2홈과 함께 분사공(160)을 형성한다.
유동 노즐(150)은, 고정 노즐(130)과 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 노즐 케이스(110)의 내부공간에 위치한다.
또한 상기 유동 노즐(150)은 앞벽 및 제2홈을 구비한다. 앞벽은 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(154b) 및 이 외면(154b)의 반대측에 위치하는 내면(154a)을 구비한다. 제2홈은 유동 노즐(150)의 앞벽 상단에 구비되어 고정 노즐(130) 앞벽의 제1홈과 함께 분사공(160)을 형성한다.
위와 같은 종래 세척노즐의 작동관계를 살펴보면,
유동 노즐(150)이 고정 노즐(130)로부터 이격된 상태에서 세정파이프로부터 고압의 세척수가 공급되면, 유동 노즐(150)은 세척수의 압력에 의해 고정 노즐(130)과 맞닿을 때까지 전진한다. 그리고 세척수는 유동 노즐(150)과 고정 노즐(130)이 맞닿아 생긴 분사공(160)을 통해 오염된 피세척물로 분사된다.
상기의 종래 기술에 따른 자동 세척 노즐의 고정 노즐(130)과 유동 노즐(150)은 선반 가공 및 드릴링 공정 등의 절삭가공을 수행한 다음, 마무리하는 공정으로 제조하여 왔는데,
도1에 도시되어 있듯이 고정노즐(130)은 반원통형으로 형성되되, 내면부 내측으로는 경사진 경사결합부(138)를 구비하여 통상의 지그 또는 작업척으로는 고정시키기 어려운 문제점이 있다.
이와 같이 고정노즐의 고정문제로 인하여 제조공정이 복잡하여, 생산성이 떨어지고, 치수정밀도가 떨어져서 분사공을 통하여 토출되는 세척수의 압력분포가 균일하지 못하는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1112683호 (2012.02.15. 공고)
본 발명을 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척에 의하여 고정 노즐을 정밀하게 가공하여 유동노즐과 하나의 원통형상으로 접촉되어, 정밀한 유밀성을 갖는 자동 세척 노즐로 형성되어 세척수의 압력분포를 균일하게 하고, 생산원가 절감, 불량품의 최소화, 생산제품의 균일화, 표준화가 가능하여 세척노즐의 품질향상과 대량생산이 가능하도록 하며, 원자재 및 인건비가 절감되고, 제품의 불량률 절감 및 가동률 향상으로 생산성의 향상 및 생산량을 증가시키고자 함이다.
본 발명은 자동 세척 노즐은 노즐 케이스(110)의 내부에 결합된 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)로 이루어지며, 상기 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)으로 이루어진 앞벽을 구비한 고정 노즐(130)을 제작하기 위한 콜렛 척에 있어서,
상기 콜렛 척은 스핀들 샤프트(4)에 연결되는 결합부가 후단에 형성된 샹크(Shank;10); 상기 샹크(10)의 선단에 형성되며, 후단을 향하여 구경이 감소하는 테이퍼부(20); 상기 테이퍼부(20)의 전방에 형성되며, 고정 노즐(130)이 삽입되는 입구가 형성된 접수부(30); 상기 접수부로부터 이어져 후단을 향해 형성된 복수의 슬릿(Slit); 상기 접수부의 내부에 형성된 고정 노즐 고정부(32)와; 상기 고정 노즐 고정부(32)는 상기 고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와, 상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하되,
상기 제2 고정부(32b)는 상기 고정 노즐(130)의 내면(134a)과 접하는 내면지지부(310)과 상기 고정 노즐(130)의 앞벽 결합면(137)을 지지할 수 있는 결합면 지지부(320)를 구비한 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척에 관한 것이다.
또한, 상기 내경 지지부(300)는 상기 고정 노즐(130)의 내경(139a)과 동일한 직경(2R1)을 가진 반원형으로 이루어진 것다.
또한, 상기 접수부(30)를 정면으로 하였을 때, 상기 내경 지지부(300)의 하부는 결합면 지지부(320)와 평행한 평면(330)으로 형성하며, 상기 내경 지지부(300)의 양측 단부는 직경(2R1)보다 작은 거리(L1)를 가진 평행한 평면(340)으로 형성된다.
또한, 상기 슬릿은 중심선에서 제1 고정부(32a)를 가공하며, 상기 제2 고정부(32b)의 슬릿면을 가공하여 결합면 지지부(320)에 단턱(350)이 구비된다.
또한, 상기 제2 고정부(32b)는 1개 또는 2개의 슬릿(Slit)을 더 구비된다.
또한, 자동 세척 노즐은 노즐 케이스(110)의 내부에 결합된 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)로 이루어지며, 상기 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)으로 이루어진 앞벽을 구비한 고정 노즐(130)을 복합가공기에 의해 가공하기 방법에 있어서, 고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와, 상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하고 있는 상기 청구항 제1항 내지 제7항의 어느 한 항으로 이루어진 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 설치하여, 1차 고정 노즐을 가공하는 공정 단계를 통하여 가공된 고정 노즐의 외면(134b)을 정밀하게 다듬는 마무리 공정 단계(S21)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 이용한 고정 노즐 가공방법으로 이루어지는 것을 특징한다.
또한, 상기 1차 고정 노즐을 가공하는 공정 단계는 복합가공기에 의해 소재의 외주면을 노즐 케이스 내면보다 작은 직경으로 가공하면서, 치수정밀도를 높이기 위하여 절삭 또는 연삭을 하는 측면 가공 공정 단계(S11)와, 소재의 일측 끝단에 함몰부를 예비 성형함으로서, 이 후 진행되는 단계에서 소재에 균열이 발생하거나, 공구에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있는 드릴 또는 맨드릴 공정 단계(S12)와 소재에 중공을 갖는 원통형 구조의 베이스를 형성하는 2차 보링 공정 단계(S13)와, 2차 보링 공정 단계(S13)에서 가공된 원통형 구조의 베이스의 상단부를 반원통형 구조의 베이스로 절반을 가공하는 맨드릴 및 절반 가공 공정 단계(S14)와, 유동 노즐(150)의 경사면과 맞대어 형상과 모양이 정합을 이루도록 맨드릴로 경사면을 가공하는 공정 단계(S15)와, 반원통형 구조의 고정 노즐용 베이스의 저면에 볼트공을 가공하는 드릴 공정 단계(S16)와, 볼트공의 내면에 나사산을 형성하는 탭 공정 단계(S17)와, 상면에 분사공을 형성하는 곡면 형상의 제1홈을 가공하는 제1성형공구 가공 공정 단계(S18)와, 제1홈의 앞부분에 확개홈을 형성함으로서, 세척수의 압력분포를 균일하게 할 수 있는 제2성형공구 가공 공정 단계(S19)와, 제1홈과 확개홈이 형성된 소재를 절단하는 절단 가공 공정 단계(S20)가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명 복합 가공기 또는 자체 제작한 지그에 의해 고정 노즐을 제작한 후, 노즐 전면부 가공에 본원 발명 콜렛 척을 사용하여 고정 노즐을 고정하여 정밀 가공함으로 세척수의 압력분포가 균일하게 되는 효과, 생산원가절감, 불량품의 최소화, 생산제품의 균일화, 표준화가 가능하여 세척노즐의 품질향상과 대량생산이 가능하도록 하고, 원자재 및 인건비가 절감되며, 제품의 불량률 절감 및 가동률 향상으로 생산성의 향상 및 생산량을 증가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 작업조건 및 작업환경을 개선하며, 작업의 편리성 및 위험요소제거와 생산설비의 수명연장 및 생산원가가 절감되고, 조립 및 이송작업이 부드럽고 단순화되어 조립공정의 사이클 타임이 단축됨에 따라 생산성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 고압의 세척수가 공급되기 전의 세척 노즐 상태의 단면도.
도 2는 종래의 고압의 세척수가 공급된 후의 세척 노즐 상태의 단면도.
도 3은 종래의 세척노즐의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 복합 가공기에 의한 고정 노즐의 제조 공정도.
도 5는 본 발명의 고정 노즐을 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명의 콜렛척의 개략적인 단면도
도 7은 본 발명의 콜렛척의 고정 노즐 고정부를 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 콜렛척의 슬릿(Slit)을 설명하기 위한 도면
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그러므로 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현하는 예(態樣, aspect 또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하에서 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참고하여 설명한다.
본 발명은, 자동 세척 노즐의 제조방법에 관한 것이므로, 종래의 구성과 동일한 구성인 도 1 내지 도 3에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 생략한다.
도 4는, 본 발명의 복합 가공기에 의한 고정 노즐의 제조 공정도이다.
도시된 바와 같이 고정노즐(130)은 각각의 단계가 시계열적 순서를 가지면서, 순차적으로 이루어지는 제조방법을 특징으로 한다.
구체적으로 살펴보면, 노즐 케이스(110)의 내부에 결합된 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)을 포함하되; 노즐 케이스(110)는, 절삭가공, 단조가공 및 주조가공 중, 어느 하나의 가공 방법으로 제조되고, 고정 노즐(130)은, 고정 노즐의 길이보다 2~3㎜ 더 길게 절단한 소재를 준비한 후, 복합 가공기의 콜렛척에 소재를 장착한 다음, 외주면을 노즐 케이스 내면보다 작은 직경으로 가공하면서, 치수정밀도를 높이기 위하여 절삭 또는 연삭을 하는 측면 가공 공정 단계(S11)를 수행한다.
그 다음, 측면 가공된 소재의 일측 끝단부에 함몰부(100)를 형성하기 위하여 가공부위의 좌표를 CAM(computer aided manufactuering: 공장 자동화 프로그램)에 입력한 다음 드릴 또는 맨드릴 공정 단계(S12)을 진행하는데, 이와 같이 소재의 일측 끝단에 함몰부(100)를 예비 성형함으로서, 이 후 진행되는 단계에서 소재에 균열이 발생하거나, 공구에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.
그 다음 맨드릴 공정 단계(S12)에서 작업한 함몰부(100)를 확장시키는 2차 보링 공정 단계(S13)를 진행함으로서, 고정 노즐(130)이 노즐케이스(110)에 볼트(116)로 결합될 수 있는 중공을 갖는 원통형 구조의 베이스(102)를 형성시킬 수 있다.
2차 보링 공정 단계(S13)에서 가공된 원통형 구조의 베이스(102)의 상단부를 절단하여 고정 노즐(130)의 상면(103)을 형성하는 맨드릴 및 절반 가공 공정 단계(S14)를 진행하여 반원통형 구조의 베이스로 고정 노즐의 절반을 가공한다.
그 다음. 경사면(106)을 가공함으로서, 고정 노즐(130)과 연동하여 노즐의 분사공(160)을 형성하는 유동 노즐(150)의 경사면(303)과 맞대어 형상과 모양이 정합을 이루도록 맨드릴로 경사면(106)을 가공하는 공정 단계(S15)를 진행한다.
위와 같은 가공단계(S15)가 가공부위의 좌표를 CAM(공장 자동화 프로그램)에 입력하여 복합 가공기로 가공할 수 있음은 물론이다.
그 후, 반원통형 구조의 고정 노즐용 베이스의 저면(104)에 볼트(116)가 관통될 수 있도록 하는 볼트공(108)을 가공하는 드릴 공정 단계(S16)를 수행한다.
다음 공정으로 볼트공의 내면에 나사산(109)을 형성하는 탭 공정 단계(S17)를 수행한다.
상기와 같이 나사산이 형성된 볼트공(108)으로 노즐케이스(110)를 관통하는 볼트(116)를 이용하여 체결함으로써, 고정 노즐(130)을 노즐케이스(110)에 견고하게 고정할 수 있다. (도 1 및 도 2 참조)
또한, 노즐케이스(110)는 절삭 가공 또는 단조 가공 또는 다이케스팅 등의 주조방법 등으로 제조될 수 있음은 물론이며, 그와 같은 제조 방법은 일반적으로 상용되는 공지의 구성이므로 여기에서는 구체적인 설명은 생략한다.
그 다음 엔드밀을 이용하여 고정 노즐(130)의 상면에 곡면 형상의 제1홈(111)을 형성함으로서, 후술하는 유동 노즐(150)에 가공 형성된 제2홈(305)과 연동하여 분사공(160)을 형성하는 제1성형공구 가공 공정 단계(S18)를 수행한다.
다음으로 엔드밀을 이용하여 고정노즐(130)의 상면(103)에 곡면 형상의 제1홈(111)의 앞부분(110)에 확개홈을 형성함으로서, 분사공을 통과하는 세척수 줄기의 압력분포를 균일하게 할 수 있는 제2성형공구 가공 공정 단계(S19)를 진행한다.
그 후, 상면에 제1홈(111)과 제1홈의 앞부분(110)의 확개홈이 형성된 베이스를 절단하여 고정 노즐의 형상을 완성하는 절단 가공 공정 단계(S20)를 수행한다.
상기 절단 가공 공정 단계(S20)에서 절단된 고정 노즐을 복합가공기에 설치된 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척에 고정한 후에 고정 노즐용 베이스의 거칠게 가공된 외면(134b)을 정밀하게 다듬는 외면 가공 공정 단계(S21)를 수행함으로써 고정 노즐(130)의 제조가 완성된다.
상기의 제1홈은, 기본이 R = 1.0 ~ 2.0(기본 : R = 1.5), R = 1.0 이하에서는 노즐을 통한 세척수가 중앙 부분에 집중하여 강하게 분사되므로 중앙 부분과 외곽 부분의 세척 효과에 대한 균일성이 떨어지고, R = 2.0 이상에서는 물 분사 각도가 커지면서 수압이 떨어지므로 본 발명에서는 R = 1.0 ~ 2.0 으로 제한하였다.
도5를 참조하면 본원 발명에 따른 고정 노즐을 구체적으로 살펴보면,
세척수나 공기를 이용하여 세척하는 공정에 사용되는 세척 노즐은 노즐 케이스(110)의 내부에 결합된 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)로 이루어지며, 여기에 사용된 고정노즐(130)은 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)으로 이루어진 앞벽을 구비하고 있다.
본원 발명에서 가공하자 하는 고정 노즐(130)은 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)으로 이루어진 앞벽을 구비하고 있어서, 토출구의 내측으로 고정한 후에 상기 외면(134b)을 정밀 가공하기 위해 고정 노즐(130)을 고정하기 위한 콜렛 척으로서, 스핀들 어셈블리(Spindle assembly)를 통해 스핀들 샤프트(Spindle shaft)에 연결되어 상기 스핀들 샤프트(2)를 따라 회전하는 샹크(Shank)를 포함한다. 상기 샹크(10)는 몸체로서의 기능을 하는 일종의 자루로써, 이를 매개로 하여 상기 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 구성하는 요소들을 형성하거나 이들을 연결하게 된다.
즉 상기 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척은 스핀들 어셈블리(4)에 체결되는 결합부(11)가 후단에 형성된 샹크(10), 상기 샹크(10)의 선단에 형성되며, 후단을 향하여 구경이 감소하는 테이퍼부(20), 고정 노즐(130)이 삽입되는 입구(31)가 형성되어 상기 테이퍼부(20)의 전방에 형성된 접수부(30), 상기 접수부(30)로부터 이어져 후단을 향해 형성된 복수의 슬릿(Slit)을 포함한다. 그리고 상기 접수부(30)의 형성된 고정 노즐 고정부(32)와; 상기 고정 노즐 고정부(32)는 상기 고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와 상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하되,
상기 제2 고정부(32b)는 상기 고정 노즐(130)의 내면(134a)과 접하는 내면지지부(310)와, 상기 고정 노즐(130)의 앞벽 결합면(137)을 지지할 수 있는 결합면 지지부(320)를 구비한다.
따라서 상기 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척은 스핀들 어셈블리(4)에 샹크(10)의 후단을 결합부(11)를 통해 체결하고, 접수부(30)의 형성된 고정 노즐 고정부(32)에 고정노즐(130)을 삽입한 후 스핀들 샤프트(2)를 후방으로 당기게 되면, 테이퍼부(20)가 상기 스핀들 어셈블리(4)의 홀더(Holder)에 간섭되어 슬릿(40)을 통해 구경이 축소되고, 이와 연동하여 접수부(30)의 내부면적이 협소해지면서 상기 접수부(30)에 형성된 고정 노즐 고정부(32)에 의하여 고정노즐(130)을 파지하게 된다.
이후 스핀들 모터(Spindle Motor)를 통해 스핀들 샤프트(2)를 회전시킴으로써, 이를 따라 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척이 회전하면서 고정노즐(130)의 외면(134b)을 정밀하게 가공할 수 있게 된다.
도6, 7을 참고하면, 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척의 고정 노즐 고정부(32)는 상기 고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와, 상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하되,
상기 제2 고정부(32b)는 상기 고정 노즐(130)의 내면(134a)과 접하는 내면지지부(310)과 상기 고정 노즐(130)의 앞벽 결합면(137)을 지지할 수 있는 결합면 지지부(320)를 구비한다.
이와 같이 후단에 형성된 샹크(Shank;10)에 의하여 제1 고정부(32a)와 제2 고정부(32b)가 이격되면, 제1 고정부(32a)에 고정 노즐(130)을 삽입하여 외경부를 지지하게 되고, 고정 노즐(130)의 내경부로 제2 고정부(32b)의 내경 지지부(300)가 지지되며, 결합면 지지부(320)에 의하여 상기 고정 노즐(130)의 앞벽 결합면(137)이 결합되며 밀착하며, 스핀들 샤프트(2)를 후방으로 당기게 되면, 테이퍼부(20)가 상기 스핀들 어셈블리(4)의 홀더(Holder)에 간섭되어 슬릿(40)을 통해 구경이 축소되면서, 고정노즐의 내경부와 외경부, 앞벽 결합면이 지지되면서 고정된다.
또한, 상기 내경 지지부(300)는 상기 고정 노즐(130)의 내경(139a)과 동일한 직경(2R1)을 가진 반원형으로 이루어진다.
또한, 상기 접수부(30)를 정면으로 하였을 때, 상기 내경 지지부(300)의 하부는 결합면 지지부(320)와 평행한 평면(330)으로 형성하며, 상기 내경 지지부(300)의 양측 단부는 직경(2R1)보다 작은 거리(L1)를 가진 평행한 평면(340)으로 형성된다.
이와 같이 고정노즐의 내경과 접하는 지지부의 접촉부를 작게 형성하여 가공정밀도를 향상시키면 일정한 압력으로 고정할 수 있다.
또한, 상기 슬릿은 중심선에서 제1 고정부(32a)를 가공하며, 상기 제2 고정부(32b)의 슬릿면을 가공하여 결합면 지지부(320)에 단턱(350)이 구비되며, 상기 제2 고정부(32b)는 1개 또는 2개의 슬릿(Slit)을 더 구비된다.
또한, 도8에 도시된 바와 같이 슬릿(Slit)은 제1 고정부(32a)에 더 설치되되, 중심점을 기준으로 하측으로 수직, 60도, 30도등 여러종류로 설치할 수 있다.
고정 노즐(130)을 복합가공기에 의해 가공하기 방법에 대하여 살펴보면,
고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와, 상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하고 있는 앞에서 설명된 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 복합가공기에 설치하며, 1차 가공된 고정 노즐의 외면(134b)을 정밀하게 다듬는 외면 가공 공정을 수행함으로써, 상기 외면(134b)을 가공하는 고정 노즐 가공방법으로 할 수 있다.
본원 발명의 상기 1차 고정 노즐을 가공하는 방법으로는
복합 가공기에 앞에서 설명된 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 설치한 후에 순차적으로 가공하되,
복합가공기에 의해 소재의 외주면을 노즐 케이스 내면보다 작은 직경으로 가공하면서, 치수정밀도를 높이기 위하여 절삭 또는 연삭을 하는 측면 가공 공정 단계(S11)와, 소재에 중공을 갖는 원통형 구조의 베이스를 형성하는 2차 보링 공정 단계(S13)와, 2차 보링 공정 단계(S13)에서 가공된 원통형 구조의 베이스의 상단부를 반원통형 구조의 베이스로 절반을 가공하는 맨드릴 및 절반 가공 공정 단계(S14)와, 유동 노즐(150)의 경사면과 맞대어 형상과 모양이 정합을 이루도록 맨드릴로 경사면을 가공하는 공정 단계(S15)와, 반원통형 구조의 고정 노즐용 베이스의 저면에 볼트공을 가공하는 드릴 공정 단계(S16)와, 볼트공의 내면에 나사산을 형성하는 탭 공정 단계(S17)와, 상면에 분사공을 형성하는 곡면 형상의 제1홈을 가공하는 제1성형공구 가공 공정 단계(S18)와, 제1홈의 앞부분에 확개홈을 형성함으로서, 세척수의 압력분포를 균일하게 할 수 있는 제2성형공구 가공 공정 단계(S19)와, 제1홈과 확개홈이 형성된 소재를 절단하는 절단 가공 공정 단계(S20)가 순차적으로 가공된 것으로 한다.
이와 같이 측면 가공 공정 단계(S11)에서 절단 가공 공정 단계(S20)까지 순차적으로 가공된 고정 노즐을 복합가공기에 기 설치된 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척에 고정한 후에
앞선 절단 가공 공정 단계(S20)에서 절단된 고정 노즐의 외면(134b)을 정밀하게 다듬는 외면 가공 공정 단계(S21)을 거쳐 고정노즐(130)의 가공이 완성된다.
위와 같은 방법으로 제조된 세척노즐은, 세척수의 압력 분포가 균일하게 되는 효과, 생산원가절감, 불량품의 최소화, 생산제품의 균일화, 표준화가 가능하여 세척노즐의 품질향상과 대량생산이 가능하도록 하고, 원자재 및 인건비가 절감되며, 제품의 불량률 절감 및 가동률 향상으로 생산성의 향상 및 생산량을 증가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 작업조건 및 작업환경을 개선하며, 작업의 편리성 및 위험요소제거와 생산설비의 수명연장 및 생산원가가 절감되고, 조립 및 이송작업이 부드럽고 단순화되어 조립공정의 사이클 타임이 단축됨에 따라 생산성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 고정 노즐 및 유동 노즐의 재질에 관하여 설명한다.
고정 노즐(130) 및 유동 노즐(150)은 고압의 세척수와 접촉되는 것이기 때문에 부식 및 마모가 일어나기 쉬우므로, 본 실시 예에서는 내입계 부식성, 내산내식성, 내산화성, 냉간 가공성, 절삭성 및 가공 경화성 등의 특성을 감안하여 가공성도 우수하면서 내부식 및 내마모성을 두루 갖춘 합금강을 제시하고 있다.
본 발명의 주요 실시 예인 합금강의 성분 조성범위는, C: 0.15wt% 미만, Si: 1.00wt% 미만, Mn: 2.00wt% 미만, P: 0.20wt% 미만, S: 0.15wt% 미만, Ni: 8~10wt%, Cr: 17~19wt%, Mo : 0.6wt% 미만 및 잔부가 Fe로 이루어진 합금강으로서 기계가공성이 우수하므로 빠르게 가공할 수 있고, 가공 공구의 수명을 높일 수 있으며 표면 마감이 좋은 금속재료이다.
상기의 합금강은, 피삭성을 향상시키기 위하여 S를 첨가하거거나 내식성, 내산성 및 고온 강도의 향상을 위하여 Mo을 더 첨가한다.
다른 실시 예는 C: 0.08wt% 미만, Si: 1.00wt% 미만, Mn: 2.00wt% 미만, P: 0.045wt% 미만, S: 0.03wt% 미만, Ni: 8~10.5wt%, Cr: 18~20wt% 및 잔부가 Fe로 이루어진 합금강과 C: 0.0.08wt% 미만, Si: 1.00wt% 미만, Mn: 2.00wt% 미만, P: 0.0045wt% 미만, S: 0.03wt% 미만, Ni: 8~10.5wt%, Cr: 17~19wt%, Cu: 1~3.0wt% 및 잔부가 Fe로 이루어진 합금강이다.
상기의 합금강은 탄소량을 줄여서 내식성이 우수하고, 충격에 강할 뿐 만 아니라 연신율 및 용접성이 향상되어 광범위하게 사용하는 합금강을 실시 예로 채택하였다. 또한 냉간 가공성과 비자성을 개선하기 위하여 Cu를 첨가한 합금강이다.
한편, 상기 합금강 중에서 P는 합금강의 상온 취성 발생의 원인이고, S는 고온 취성의 발생 원인이므로 그 함유량을 제한하고 있으나 필요에 따라 합금강의 절삭성 향상을 위하여 P, S의 함유량을 더 첨가할 수 도 있고, 또한 고용 강화 효과와 내마모성을 현저하게 상승시키기 위하여 Ni과 Mn을 첨가하기도 한다.
72 : 고정 노즐 지그의 볼트공
74 : 체결용 볼트
76 : 고정 노즐용 베이스 안착부
78 : 공구 통로부
80 : 미가공 고정 노즐
52 : 유동 노즐 지그의 볼트공
54 : 체결용 볼트
56 : 유동 노즐용 베이스 안착부
58 : 미가공 유동 노즐
60 : 유동 노즐용 베이스
100 : 자동 세척 노즐
110 : 노즐 케이스
118 : 토출구
130 : 고정 노즐
134a : 고정 노즐 앞벽의 내면
134b : 고정 노즐 앞벽의 외면
136 : 제1홈의 앞부분
150 : 유동 노즐
154a : 유동 노즐 앞벽의 내면
154b : 유동 노즐 앞벽의 외면
156 : 제2홈의 앞부분
170 : 오링
180 : 내경 조절 블록
190 : 고정 노즐 가공용 지그
191 : 고정 노즐 상면 가공용 지그
도 4 내지 8에서의 도면 부호
4 : 스핀들 샤프트
10 : 샹크(Shank)
20 : 테이퍼부
30 : 접수부
32 : 고정 노즐 고정부
32a : 제1 고정부
32b : 제2 고정부
200 : 외경 지지부
300 : 내경 지지부
310 : 내면지지부
320 : 결합면 지지부
191 : 고정 노즐 상면 가공용 지그
191 : 고정 노즐 상면 가공용 지그

Claims (9)

  1. 자동 세척 노즐은 노즐 케이스(110)의 내부에 결합된 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)로 이루어지며,
    상기 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)으로 이루어진 앞벽을 구비한 고정 노즐(130)을 제작하기 위한 콜렛 척에 있어서,
    상기 콜렛 척은
    스핀들 샤프트(4)에 연결되는 결합부가 후단에 형성된 샹크(Shank;10);
    상기 샹크(10)의 선단에 형성되며, 후단을 향하여 구경이 감소하는 테이퍼부(20);
    상기 테이퍼부(20)의 전방에 형성되며, 고정 노즐(130)이 삽입되는 입구가 형성된 접수부(30);
    상기 접수부로부터 이어져 후단을 향해 형성된 복수의 슬릿(Slit);
    상기 접수부의 내부에 형성된 고정 노즐 고정부(32);
    상기 고정 노즐 고정부(32)는 상기 고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와
    상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하되,
    상기 제2 고정부(32b)는 상기 고정 노즐(130)의 내면(134a)과 접하는 내면지지부(310)과,
    상기 고정 노즐(130)의 앞벽 결합면(137)을 지지할 수 있는 결합면 지지부(320)를 구비한 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내경 지지부(300)는
    상기 고정 노즐(130)의 내경(139a)과 동일한 직경(2R1)을 가진 반원형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접수부(30)를 정면으로 하였을 때
    상기 내경 지지부(300)의 하부는 결합면 지지부(320)와 평행한 평면(330)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내경 지지부(300)의 양측 단부는 직경(2R1)보다 작은 거리(L1)를 가진 평행한 평면(340)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬릿은 중심선에서 제1 고정부(32a)를 가공하여 형성된 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 고정부(32b)의 슬릿면을 가공하여 결합면 지지부(320)에 단턱(350)이 구비된 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 고정부(32b)는 1개 또는 2개의 슬릿(Slit)을 더 구비된 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척.
  8. 자동 세척 노즐은 노즐 케이스(110)의 내부에 결합된 고정 노즐(130)과, 유동 노즐(150)로 이루어지며,
    상기 노즐 케이스(110)의 토출구(118)와 마주하는 외면(134b) 및 상기 외면(134b)의 반대측에 위치하는 내면(134a)으로 이루어진 앞벽을 구비한 고정 노즐(130)을 복합가공기에 의해 가공하기 방법에 있어서,
    고정 노즐(130)의 외경부를 지지하는 외경 지지부(200)를 구비한 제1 고정부(32a)와, 상기 고정 노즐(130)의 내경부를 지지하는 내경 지지부(300)를 구비한 제2 고정부(32b)를 포함하고 있는 상기 청구항 제1항 내지 제7항의 어느 한 항으로 이루어진 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 설치하여, 1차 고정 노즐을 가공하는 공정 단계를 통하여 가공된 고정 노즐의 외면(134b)을 정밀하게 다듬는 마무리 공정 단계(S21)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 이용한 고정 노즐 가공방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1차 고정 노즐을 가공하는 공정 단계는 복합가공기에 의해 소재의 외주면을 노즐 케이스 내면보다 작은 직경으로 가공하면서, 치수정밀도를 높이기 위하여 절삭 또는 연삭을 하는 측면 가공 공정 단계(S11)와,
    소재의 일측 끝단에 함몰부를 예비 성형함으로서, 이 후 진행되는 단계에서 소재에 균열이 발생하거나, 공구에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있는 드릴 또는 맨드릴 공정 단계(S12)와
    소재에 중공을 갖는 원통형 구조의 베이스를 형성하는 2차 보링 공정 단계(S13)와,
    2차 보링 공정 단계(S13)에서 가공된 원통형 구조의 베이스의 상단부를 반원통형 구조의 베이스로 절반을 가공하는 맨드릴 및 절반 가공 공정 단계(S14)와,
    유동 노즐(150)의 경사면과 맞대어 형상과 모양이 정합을 이루도록 맨드릴로 경사면을 가공하는 공정 단계(S15)와,
    반원통형 구조의 고정 노즐용 베이스의 저면에 볼트공을 가공하는 드릴 공정 단계(S16)와,
    볼트공의 내면에 나사산을 형성하는 탭 공정 단계(S17)와,
    상면에 분사공을 형성하는 곡면 형상의 제1홈을 가공하는 제1성형공구 가공 공정 단계(S18)와,
    제1홈의 앞부분에 확개홈을 형성함으로서, 세척수의 압력분포를 균일하게 할 수 있는 제2성형공구 가공 공정 단계(S19)와,
    제1홈과 확개홈이 형성된 소재를 절단하는 절단 가공 공정 단계(S20)가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정 노즐을 제작하기 위한 콜렛 척을 이용한 고정 노즐 가공방법.
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