KR102150300B1

KR102150300B1 - 금속 내부 곡선 가공 시스템

Info

Publication number: KR102150300B1
Application number: KR1020180083009A
Authority: KR
Inventors: 류시형
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2020-09-01
Also published as: KR20200008843A

Abstract

곡선 가공시스템은 전원부, 전극부, 절연막, 와이어, 튜브부 및 경로제어유닛을 포함한다. 상기 전극부는 공작물의 내부에 경로를 가공한다. 상기 절연막은 상기 전극부의 외부를 커버하며 다공부가 형성된다. 상기 와이어는 상기 전원부와 상기 전극부를 전기적으로 연결한다. 상기 튜브부는 상기 전극부로 전해액을 순환시키며 제공한다. 상기 경로제어유닛은 상기 공작물의 내부에서 상기 전극부의 가공 경로를 제어한다.

Description

금속 내부 곡선 가공 시스템{CURVED HOLE MACHINING SYSTEM FOR AN INSIDE OF METAL}

본 발명은 곡선 가공 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전해가공을 이용하여 금속 내부에 곡선 형상의 구멍 또는 곡선 형상의 라인(line)을 가공할 수 있는 금속 내부 곡선 가공시스템에 관한 것이다.

전해가공(electrochemical machining, ECM)이란 금속이 황산이나 질산 등의 전해질 내에서 부식하는 성질을 응용하여 금속에 대한 가공을 수행하는 것으로, 공구 전극과 녹이고자 하는 금속의 공작물을 산이나 알칼리 용액 등의 전해질 속에 위치한 상태에서 전압을 인가하면 공구 전극 주위의 공작물이 패러데이의 법칙(Faraday's law)에 의해 전해질 속으로 용해되는 현상을 이용한 것이다.

이러한 전해가공은 금속 재료의 내부에 대한 가공에 활용될 수 있는데, 일본국 공개특허 특개2012-187660호에서는 금속 가공 방법으로서, 이러한 전해가공을 이용하여 금속 재료의 일단에서 타단으로 관통하는 통로를 형성하는 금속 가공 방법을 개시하고 있다. 그러나, 금속 재료의 일단에서 타단으로 관통하는 통로의 경로를 제어하는 기술은 개시되고 있지 않다.

특히. 도 1은 개미에 의해 모래에 형성된 곡선 경로(1)를 도시한 것인데, 도 1에 도시된 바와 같은 복잡한 곡선 경로를 전해가공을 이용하여 금속 재료의 내부에 형성하는 기술은 현재까지 개발되고 있지 않다. 그러나, 이와 같은 복잡한 곡선 경로를 금속 재료의 내부에 형성하는 기술은 금속 내부에 자유형상의 유체 통로의 제작이나, 고강성 경량화 구조의 개발 등의 산업적 이용성이 매우 높으므로 개발의 필요성이 요구되는 실정이다.

일본국 공개특허 특개2012-187660호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 전해가공을 이용하여 금속 내부에 원하는 형태의 곡선 형상의 구멍 또는 곡선 형상의 라인(line)을 보다 정확하게 가공할 수 있는 금속 내부 곡선 가공시스템에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 곡선 가공시스템은 전원부, 전극부, 절연막, 와이어, 튜브부 및 경로제어유닛을 포함한다. 상기 전극부는 공작물의 내부에 경로를 가공한다. 상기 절연막은 상기 전극부의 외부를 커버하며 다공부가 형성된다. 상기 와이어는 상기 전원부와 상기 전극부를 전기적으로 연결한다. 상기 튜브부는 상기 전극부로 전해액을 순환시키며 제공한다. 상기 경로제어유닛은 상기 공작물의 내부에서 상기 전극부의 가공 경로를 제어한다.

일 실시예에서, 상기 전원부의 양극(+)은 상기 공작물에 연결되고, 상기 전원부의 음극(-)은 상기 와이어에 연결되어, 상기 공작물과 상기 전극부 사이에 전압이 인가될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 인가되는 전압은 DC 전압 또는 펄스 전압일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전극부는 3차원 형상일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 절연막은 다공부가 형성되도록 상기 전극부의 외면에 코팅될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 튜브부는, 상기 전해액을 공급하거나 회수하여 저장하는 저장부와 연결된 제1 튜브, 및 일 끝단은 상기 제1 튜브에 연결되고, 타 끝단은 상기 전극부까지 연장되어, 상기 공작물의 내부로 인입되는 제2 튜브를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 와이어는, 상기 제2 튜브를 통해 상기 전극부와 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 경로제어유닛은, 상기 공작물의 외부에 설치된 복수의 전자석들 또는 복수의 영구자석들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전자석들 또는 상기 영구자석들은 상기 공작물의 외면에 위치하여, 상기 전극부로 전자기력을 인가하여 상기 전극부의 가공 경로를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공작물의 위치가 고정되며, 상기 전극부로 인가되는 전자기력을 제어하여 상기 전극부가 상기 공작물의 내부에서 가공 경로를 따라 이동될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전극부로 인가되는 전자기력을 일정하게 유지하여 상기 전극부의 위치를 고정시키고, 상기 공작물의 위치를 이동시켜 상기 공작물의 내부에 경로가 가공될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전자석들은 상기 공작물의 외면에 고정되어, 상기 전극부로 전자기력을 인가하여 상기 전극부의 가공 경로를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 경로제어유닛은, 상기 공작물의 하부에 위치한 플랫폼을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 플랫폼은, 상기 공작물을 고정하는 상부 프레임, 지면에 고정된 하부 프레임, 및 상기 상부 및 하부 프레임들 사이에서 상기 공작물의 자세를 변경시키는 중력 제어유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공작물의 자세가 변경됨에 따라, 상기 전극부로 인가되는 중력의 방향이 변화되어 상기 전극부의 가공 경로가 제어될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전극부는, 강자성체, 구슬 자석 또는 영구 자석일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 공작물의 내부에서 전극부에 의해 전해가공이 수행되며, 이와 동시에 전극부의 가공 경로를 제어할 수 있으므로, 공작물의 내부에 원하는 가공 경로의 곡선 경로를 형성할 수 있다.

이 경우, 상기 전극부의 외면에 절연막이 코팅되며, 상기 절연막에는 다공부가 형성됨에 따라 전해액이 다공부를 통해 효과적으로 유동되면서도 상기 전극부와 상기 공작물 사이의 단락에 의한 가공성 저하의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 튜브부에 의해 전해액이 전극부로 제공됨에 따라 공작물 내부에서의 전해가공을 효과적으로 수행함은 물론, 공작물 내부에서의 다양한 경로로의 전극부의 이동시에도 효과적인 전해액 제공이 가능하다. 특히, 전해가공으로 녹은 금속 이온의 경우 강제 대류를 유도하여 상기 튜브부를 통해 회수할 수 있어 보다 효과적인 공작물 내부의 가공 경로 형성이 가능하다.

또한, 경로제어유닛으로 복수의 전자석들이 사용되는 경우, 전자석에 인가되는 자기력을 제어함으로써 공작물 내부의 전극부의 이동방향을 제어할 수 있어, 필요한 형태의 내부 경로를 형성할 수 있고, 이에 따라 공작물의 절단 등의 공정을 수행하지 않으면서도 다양한 경로의 공작물 내부 가공을 수행할 수 있다.

특히, 상기 경로제어유닛은 전극부로 전자기력을 제공하여 전극부의 가공 경로를 제어하는 것 외에, 일정 자기력으로 상기 전극부의 위치를 고정한 상태에서 공작물의 위치를 변경하여 내부에 경로를 형성할 수 있어, 다양한 방법으로 가공 상황에 적합한 경로 형성 방법을 선택할 수 있다.

이와 달리, 경로제어유닛으로 공작물의 자세를 변경할 수 있는 플랫폼이 사용되는 경우, 전극부가 이동되는 방향을 중력을 통해 제어할 수 있어, 상대적으로 용이하게 내부 경로를 형성할 수 있다.

도 1은 개미에 의해 모래의 내부에 형성된 곡선 경로의 예를 도시한 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 금속 내부 곡선 가공시스템 및 이에 의해 가공된 공작물의 내부를 도시한 모식도이다.
도 3은 도 2의 금속 내부 곡선 가공시스템을 도시한 모식도이며, 도 4는 도 3의 'A'를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 5는 도 2의 금속 내부 곡선 가공시스템에서 튜브부와 저장부를 도시한 모식도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 2의 금속 내부 곡선 가공시스템을 이용하여 가공한 공작물의 내부 곡선 경로의 예를 도시한 이미지들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 금속 내부 곡선 가공시스템을 도시한 모식도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 금속 내부 곡선 가공시스템 및 이에 의해 가공된 공작물의 내부를 도시한 모식도이다. 도 3은 도 2의 금속 내부 곡선 가공시스템을 도시한 모식도이며, 도 4는 도 3의 'A'를 확대하여 도시한 확대도이다. 도 5는 도 2의 금속 내부 곡선 가공시스템에서 튜브부와 저장부를 도시한 모식도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 금속 내부 곡선 가공시스템(이하, 곡선 가공시스템이라 함)(10)은 전극부(100), 절연막(110), 와이어(120), 전원부(130), 튜브부(140), 저장부(150) 및 경로제어유닛을 포함한다.

본 실시예에서의 곡선 가공시스템(10)은 공작물(20)의 내부에 곡선을 포함하는 다양한 형태의 가공 경로(30)를 형성하는 것으로, 전극부(100)와 상기 공작물(20) 사이에서의 전해가공(ECM)에 의해 상기 공작물(20)의 내부를 가공하는 가공 기술에 기반한다.

이 경우, 상기 전해가공에 의해 상기 공작물(20)이 가공되기 위하여는 상기 공작물(20)도 금속재료를 포함하여야 하며, 상기 전극부(100)도 금속 재료를 포함하여야 한다.

즉, 상기 전극부(100)와 상기 공작물(20) 사이에서 전압이 인가되어 상기 공작물(20)이 이온화되어 제거되는 것으로, 이를 위해 상기 전극부(100)에는 음극(-)이 연결되고, 상기 공작물(20)에는 양극(+)이 연결되어야 한다.

또한, 상기 전해가공이 발생하는 부분에는 전해액이 공급되어야 하며, 이에 따라 상기 전극부(100)로는 지속적으로 산이나 알칼리 용액 등과 같은 전해액이 공급되어야 한다.

보다 구체적으로, 상기 전원부(130)의 음극(-)과 상기 전극부(100) 사이는 상기 와이어(120)에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 와이어(120)는 상기 공작물(20)의 내부에서 이동되는 상기 전극부(100)와 상기 전원부(130) 사이를 연결하는 것으로 길이는 상기 공작물(20)의 내부에 형성되는 가공 경로의 길이를 고려하여 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 전원부(130)를 통해 인가되는 전압은 DC 전압일 수도 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 펄스를 제공하는 펄스 전압일 수도 있다.

상기 전극부(100)는, 구(sphere) 형상이며 전도성 재료일 수 있으며, 예를 들어 쇠구슬과 같은 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 전극부(100)가 구 형상을 가짐에 따라, 상기 전극부(100)가 상기 공작물(20)의 내부에서 다양한 방향으로 이동하며 가공 경로를 형성하더라도 균일하게 이를 형성할 수 있다.

이와 달리, 상기 전극부(100)는 구 형상에 한정되지는 않으며, 원통형 형상이나 각형 형상 등과 같은 3차원 입체 형상으로 형성될 수 있다.

나아가, 상기 전극부(100)는 쇠구슬과 같은 강자성체일 수도 있으며, 네오디뮴 구슬 자석과 같은 영구 자석일 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 전극부(100)는 상기 공작물(20)의 내부에서 상기 공작물(20)과 단락될 수 있으며, 이 경우 전해가공의 가공성이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서, 상기 전극부(100)의 외면에는 상기 절연막(110)이 형성될 수 있으며, 상기 절연막(110)은 상기 전극부(100)의 외면에 코팅될 수 있다.

상기 절연막(110)은, 예를 들어, 폴리우레탄 재질일 수 있다. 그리하여, 상기 전극부(100)와 상기 공작물(20)의 내부가 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 전극부(100)와 상기 공작물(20)의 사이에는 충분한 전해액이 공급되어야 하므로, 상기 절연막(110)은 다공부(111)를 포함하도록 형성되어야 하며 이에 따라 상기 다공부(111)를 통해 충분한 전해액이 상기 전극부(110)와 상기 공작물(20)의 사이에 채워질 수 있다.

한편, 상기 전해액의 충분한 공급 및 상기 전원부(130)와 상기 전극부(100) 사이의 전기적 연결을 위하여, 상기 튜브부(140)가 형성된다.

상기 튜브부(140)는 제1 튜브(141) 및 제2 튜브(142)를 포함하며, 상기 제1 튜브(141)는 상기 저장부(150)와 연결되고, 상기 제2 튜브(142)는 일 끝단은 상기 제1 튜브(141)와 연결되고 타 끝단은 상기 전극부(100)와 연결된다.

상기 저장부(150)는 제1 수조(151) 및 제2 수조(152)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 수조(151)에는 전해액이 저장되어 상기 제1 튜브(141)로 전해액을 공급한다. 이 경우, 상기 제1 수조(151)에는 상기 전해액을 소정의 압력으로 제공하기 위해 펌프와 같은 전해액 공급 구동유닛이 구비될 수 있다.

한편, 상기 제2 수조(152)는 상기 튜브부(140)를 통해 제공된 전해액을 회수하여 저장하는 것으로, 상기 제1 튜브(141)를 통해 상기 전해액을 회수하기 위해 전해액을 흡입할 수 있는 전해액 흡입 구동유닛이 구비될 수 있다.

이와 같이, 상기 저장부(150)는 상기 제1 튜브(141)와 연결되어, 상기 전해액을 공급하거나 회수함으로써, 상기 전해액이 효과적으로 순환할 수 있도록 한다. 이를 위해, 공급 수조인 제1 수조(151)와 회수 수조인 제2 수조(152)가 별도로 구비될 수 있으며, 이와 달리 하나의 수조에서 공급과 회수를 연속적으로 수행하여 전해액의 순환을 유도할 수도 있다.

이상과 같이, 상기 저장부(150)를 통해 공급되는 전해액은 상기 제1 튜브(141)를 통해 상기 제2 튜브(142)로 제공되며, 결국 상기 제2 튜브(142)의 끝단에 위치한 상기 전극부(100)로 제공되어, 상기 전극부(100)와 상기 공작물(20)의 내부 사이에 채워지게 된다.

한편, 상기 전극부(100)와 상기 공작물(20) 사이의 전해가공에 의해 상기 공작물(20)이 가공된 금속 이온은 상기 전해액의 순환에 따라 다시 상기 제2 튜브(142) 및 상기 제1 튜브(141)를 통해 상기 저장부(150)의 제2 수조(152)로 회수될 수 있다.

이 경우, 상기 제1 수조(151)의 전해액 공급 구동유닛에 의해 상기 전해액은 상기 전극부(100) 및 상기 공작물(20)의 내부를 향해 분사될 수 있으며, 이에 따라 상기 공작물(20)에 대한 효과적인 전해 가공이 수행됨과 동시에 가공된 금속 이온을 강제 대류시켜 제거도 효과적으로 수행할 수 있다.

상기 제2 튜브(142)는 상기 제1 튜브(141)보다 얇은 두께로 형성되며, 상기 공작물(20)의 내부로 인입되어 상기 전극부(100)의 이동과 함께 이동한다. 따라서, 상기 전극부(100)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어야 하며, 상대적으로 유연성이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 제2 튜브(142)의 길이는 상기 공작물(20)의 내부에 형성되는 가공 경로 등을 고려하여 다양하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 와이어(120)도 상기 전극부(100)의 이동과 함께 이동되어야 하므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 와이어(120)도 상기 제2 튜브(142)의 내측으로 위치하여 상기 전극부(100)와 연결되는 것이 바람직하다.

상기 경로제어유닛은 상기 공작물(20)의 내부에서 이동하는 상기 전극부(100)의 가공 경로를 제어하는 것으로, 본 실시예에서는 예를 들어 전자석(200)일 수 있다. 이와 달리, 상기 경로제어유닛은 예를 들어 영구자석일 수도 있다. 이하에서는 상기 경로제어유닛이 전자석(200)인 것을 예를 들어 설명한다.

상기 전극부(100)는 앞서 설명한 바와 같이 금속 재료를 포함하므로, 외부로부터 인가되는 전자기력에 의해 이동 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공작물(20)의 외면에 복수의 전자석들(200)을 고정시킨 상태에서, 상기 전자석들(200)에 의해 발생되는 전자기력을 제어한다면 상기 공작물(20)의 내부에서 상기 전극부(100)의 이동 방향을 제어할 수 있고, 이를 통해 상기 공작물(20)의 내부에 형성되는 가공경로(30)를 다양하게, 즉 사용자가 원하는 방향으로 형성할 수 있다.

즉, 상기 공작물(20)의 위치를 고정시킨 상태에서, 상기 전극부(100)로 인가되는 전자기력을 제어함으로써, 상기 전극부(100)가 상기 공작물(20)의 내부에서 가공경로(30)를 따라 이동되도록 유도할 수 있으며, 이를 통해 경로를 가공할 수 있다.

이 경우, 상기 전극부(100)에 인가되는 전자기력을 필요한 방향으로 균일하게 발생시키기 위해서, 상기 공작물(20)이 예를 들어 정육면체인 경우라면, 상기 전자석들(200)은 상기 공작물(20)의 6개의 외면에 각각 위치할 수 있다. 그리하여, 상기 공작물(20)에 필요한 방향으로 전자기력을 인가할 수 있으며 이를 통해 상기 전극부(100)의 이동 방향을 제어할 수 있다.

이와 달리, 상기 공작물(20)이 정육면체 외의 다른 형상을 가지는 경우라면, 상기 공작물(20)의 내부에 위치한 상기 전극부(100)에 균일하게 전자기력이 인가될 수 있도록 상기 전자석들이 상기 공작물(20)의 외면 상에 배치될 수 있다.

한편, 상기 공작물(20)을 이동시키고 상기 전극부(100)를 고정시킴으로써 상기 공작물(20)의 내부에 가공 경로를 형성할 수도 있다.

즉, 상기 전극부(100)로 인가되는 전자기력을 일정하게 유지하여 상기 전극부(100)를 특정 위치에 고정시킨 상태에서, 상기 공작물(20)의 자세나 위치를 이동시킴으로써 상기 공작물(20)의 내부에 가공 경로를 형성할 수도 있다.

이 경우, 상기 전극부(100)로 인가되는 전자기력을 일정하게 유지하기 위해서는, 상기 공작물(20)이 자세나 위치가 이동됨에 따라 외부에 위치한 상기 전극부(100)의 자세나 위치가 이동되지 않는 것이 필요하므로, 상기 전자석들(200)은, 도시하지는 않았으나, 상기 공작물(20)과 소정 거리 이격된 상태에서 고정되는 것이 바람직하다.

도 6a 및 도 6b는 도 2의 금속 내부 곡선 가공시스템을 이용하여 가공한 공작물의 내부 곡선 경로의 예를 도시한 이미지들이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 곡선 가공시스템(10)을 이용하여 상기 공작물(21)의 내부에 'L'자 형상의 곡선 경로를 형성할 수 있으며, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 곡선 가공시스템(10)을 이용하여 상기 공작물(21)의 내부에 'U'자 형상의 곡선 경로를 형성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 금속 내부 곡선 가공시스템을 도시한 모식도이다.

본 실시예에서의 곡선 가공시스템(11)은 경로제어유닛을 제외하고는 도 2 내지 도 6b를 참조하여 설명한 곡선 가공시스템(10)과 실질적으로 동일하므로 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에서의 상기 곡선 가공시스템(11)은 상기 공작물(20) 내부에서의 상기 전극부(110)의 가공 경로를 제어하기 위한 경로제어유닛으로 플랫폼(300)을 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 플랫폼(300)은 상부 프레임(310), 하부 프레임(320) 및 중력 제어유닛(330)을 포함한다.

상기 상부 프레임(310)은 상면에 상기 공작물(20)이 위치하며, 도시하지는 않았으나 상기 플랫폼(300)의 자세 변경에 따라 상기 공작물(20)이 상기 상부 프레임(310)으로부터 낙하하는 것을 방지하기 위한 별도의 고정부가 형성될 수 있다.

상기 하부 프레임(320)은 지면 등에 고정된다.

상기 중력 제어유닛(330)은 상기 상부 프레임(310) 및 상기 하부 프레임(320) 사이에 연결되어 상기 공작물(20)의 자세, 즉 상기 상부 프레임(310)의 자세를 변경시킨다.

이 경우, 상기 플랫폼(300)은 예를 들어, 스튜어트 플랫폼(Stewart platform)과 같이 다양한 자세로의 변경이 가능할 수 있으며, 이에 따라 상기 중력 제어유닛(330)은 다양한 링크 구조를 포함하여 상기 상부 프레임(310)의 자세를 다양하게 변경시킬 수 있다.

상기 중력 제어유닛(330)의 링크 구조는 다양하게 설계될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.

이와 같이, 상기 상부 프레임(310)의 자세가 다양하게 변경되면, 상기 상부 프레임(310)의 상면에 고정된 상기 공작물(20)의 자세도 다양하게 변경된다.

한편, 상기 전극부(100)는 자연 상태에서 중력에 의하여 상기 지면 방향으로 하강하게 되므로, 상기 공작물(20)의 자세가 다양하게 변경됨에 따라 상기 공작물(20) 내에서 상기 전극부(100)의 이동방향은 다양하게 제어될 수 있다.

이를 통해, 상기 공작물(20) 내에 상기 가공 경로를 다양하게 형성할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 공작물의 내부에서 전극부에 의해 전해가공이 수행되며, 이와 동시에 전극부의 가공 경로를 제어할 수 있으므로, 공작물의 내부에 원하는 가공 경로의 곡선 경로를 형성할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 11 : 곡선 가공시스템 20, 21, 22 : 공작물
30, 31, 32 : 가공경로 100 : 전극부
110 : 절연막 120 : 와이어
130 : 전원부 140 : 튜브부
150 : 저장부 200 : 전자석
300 : 플랫폼

Claims

전원부;
공작물의 내부에 경로를 가공하는 전극부;
상기 전극부의 외부를 커버하며 다공부가 형성된 절연막;
상기 전원부와 상기 전극부를 전기적으로 연결하는 와이어;
상기 전극부로 전해액을 순환시키며 제공하는 튜브부; 및
상기 공작물의 내부에서 상기 전극부의 가공 경로를 제어하는 경로제어유닛을 포함하고,
상기 전극부는 구(sphere) 형상인 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제1항에 있어서,
상기 전원부의 양극(+)은 상기 공작물에 연결되고, 상기 전원부의 음극(-)은 상기 와이어에 연결되어, 상기 공작물과 상기 전극부 사이에 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제2항에 있어서,
상기 인가되는 전압은 DC 전압 또는 펄스 전압인 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
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제1항에 있어서, 상기 튜브부는,
상기 전해액을 공급하거나 회수하여 저장하는 저장부와 연결된 제1 튜브; 및
일 끝단은 상기 제1 튜브에 연결되고, 타 끝단은 상기 전극부까지 연장되어, 상기 공작물의 내부로 인입되는 제2 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제6항에 있어서, 상기 와이어는,
상기 제2 튜브를 통해 상기 전극부와 연결되는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제1항에 있어서, 상기 경로제어유닛은,
상기 공작물의 외부에 설치된 복수의 전자석들 또는 복수의 영구자석들을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제8항에 있어서,
상기 전자석들 또는 상기 영구자석들은 상기 공작물의 외면에 위치하여, 상기 전극부로 전자기력을 인가하여 상기 전극부의 가공 경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제8항에 있어서,
상기 공작물의 위치가 고정되며, 상기 전극부로 인가되는 전자기력을 제어하여 상기 전극부가 상기 공작물의 내부에서 가공 경로를 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제8항에 있어서,
상기 전극부로 인가되는 전자기력을 일정하게 유지하여 상기 전극부의 위치를 고정시키고, 상기 공작물의 위치를 이동시켜 상기 공작물의 내부에 경로가 가공되는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제1항에 있어서, 상기 경로제어유닛은,
상기 공작물의 하부에 위치한 플랫폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제12항에 있어서, 상기 플랫폼은,
상기 공작물을 고정하는 상부 프레임;
지면에 고정된 하부 프레임; 및
상기 상부 및 하부 프레임들 사이에서 상기 공작물의 자세를 변경시키는 중력 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제13항에 있어서,
상기 공작물의 자세가 변경됨에 따라, 상기 전극부로 인가되는 중력의 방향이 변화되어 상기 전극부의 가공 경로가 제어되는 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.
제1항에 있어서,
상기 절연막은, 상기 전극부의 외면에 코팅되고 상기 절연막에는 다공부가 형성되며,
상기 전극부는, 강자성체, 구슬 자석 또는 영구 자석인 것을 특징으로 하는 곡선 가공시스템.