KR102152179B1 - 금속 제품 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 가공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속을 다양한 방향에서 절삭 가공할 수 있는 금속 가공 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 지그 상에 원재료를 배치하는 배치단계, 상기 지그가 회전하여 상기 원재료를 회전시키는 회전단계 또는 상기 지그를 비회전시키는 비회전단계를 포함하는 회전결정단계, 상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 상기 원재료가 제1수평방향, 상기 제1수평방향과 직교하는 제2수평방향, 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 재료 이동단계 및 상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 절삭공구가 상기 제1수평방향, 상기 제2수평방향, 상기 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 공구 이동단계를 포함한다.

Description

금속 제품 가공 방법{METAL PROCESSING METHOD}

본 발명은 금속 제품 가공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속을 다양한 방향에서 절삭 가공할 수 있는 금속 제품 가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 절삭가공은 절삭공구로 금속 등의 재료를 깍아 가공하는 방법을 의미하는데, 소성가공에 대한 용어이다.

절삭가공에 이용되는 공작기계는 선반, 드릴링 머신, 밀링 머신, 세이빙 머신 등이 있다.

한편, 회전 운동을 직선 운동으로 변환하거나 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키는 공작물이나, 회전 운동으로 성형품을 생산하는 공작물 등을 제조하기 위해서는 금속에 축이되는 축부재가 관통되는 중공과 금속의 외면을 절삭 하는 등의 가공이 필요하므로 금속을 다양한 방향에서 가공되어야 할 필요성이 요구된다.

한편, 종래의 기술인 등록특허 제10-1606437호(이하 종래기술)는 금속판재의 브이홈 가공 자동절삭장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속판재(T)가 놓여지는 베드(10)와, 상기 베드(10)를 왕복하는 이송대(20)와, 상기 이송대(20)에 구비되어 금속판재에 V홈을 형성하는 공구대(30)와, 상기 이송대(20)를 이송시키는 이송장치 및 상기 베드(10)에 올려진 금속판재가 움직이지 않게 잡아주는 고정클램프(50)와, 상기 금속판재를 정밀 가공할 수 있게 이송대(20)와 공구대(30) 및 고정클램프(50)의 각 구성부 동작을 제어하며 디스플레이가 구비된 컨트롤 박스(40)로 구성된 브이홈 가공 자동절삭장치에 있어서; 상기 공구대(30)는, 이송대(20)의 이송스크류(S)에 조립되어 전,후 이동되는 고정베이스(31)와; 상기 고정베이스(31) 상부에 구비된 서보모터(M)의 동작으로 승하강 이동하며 양측에 가이드부(32a)가 형성된 프론트바디(32)와; 상기 프론트바디(32)의 가이드부(32a)를 일측 전면과 측면에서 감싸며 한 쌍이 한조로 구성되어 고정베이스(31)에 고정되는 오일리스 브라켓(33)과; 상기 가이드부(32a)의 일측 전면과 측면에 마주보는 오일리스 브라켓(33)의 내측면에 각각 장착되는 오일리스베어링(34)과; 상기 프론트바디(32)의 하부에 장착되어 바이트(70)를 고정하는 홀더베이스(60)를 포함함으로써, 구대를 구성하는 고정베이스의 전면에 프론트바디가 오일리스 베어링에 의해 승하강 이송에 대한 저항 없이 원활한 이송이 이루어지면서 좌,우 유동을 방지해 이송 동작이 더욱 매끄럽게 이루어진다는 이점이 있다.

그러나 이러한 종래기술은 금속을 다양한 방향에 대하여 절삭할 수 없기 때문에 다양한 형상을 갖는 제품으로 제조할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 금속 등의 원재료를 다양한 방향에서 절삭하여 다양한 형상을 갖는 금속 제품을 제조할 수 있는 금속 제품 가공 방법의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 비스듬한 경사면을 갖는 홈을 형성할 수 있는 금속 제품 가공 방법의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 절삭 효율을 향상시키거나 세밀하게 절삭할 수 있으며, 마모된 절삭공구를 활용할 수 있는 금속 제품 가공 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.

지그 상에 원재료를 배치하는 배치단계, 상기 지그가 회전하여 상기 원재료를 회전시키는 회전단계 또는 상기 지그를 비회전시키는 비회전단계를 포함하는 회전결정단계, 상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 상기 원재료가 제1수평방향, 상기 제1수평방향과 직교하는 제2수평방향, 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 재료 이동단계 및 상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 절삭공구가 상기 제1수평방향, 상기 제2수평방향, 상기 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 공구 이동단계를 포함한다.

또한 상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 상기 절삭공구가 결합되는 헤드와 상기 절삭공구를 회전시키는 회동수단을 구비한 절삭기가 상기 제1수평방향을 회전 중심으로 하여 회전되는 각도변경단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 회동수단은 원심의 회전 중심축을 중심으로 하여 회전하는 원심형 스핀들과, 상기 원심에서 편심된 회전 중심축을 중심으로 회전하는 편심형 스핀들과, 상기 원심형 스핀들 또는 상기 편심형 스핀들과 결합되는 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 원재료가 배치된 금속을 회전시키는 회전단계 또는 상기 지그를 비회전시키는 비회전단계를 포함하는 회전 결정 단계, 원재료를 제1수평방향, 제2수평방향, 수직 방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 재료 이동단계 및 절삭공구를 제1수평방향, 제2수평방향, 수직 방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 공구 이동단계를 포함함으로써, 원재료를 다양한 방향에서 절삭할 수 있기 때문에 다양한 형상을 갖는 금속 제품을 제조할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 절삭기가 제2수평방향을 회전 중심으로 하여 회전되는 각도 변경 단계를 포함함으로써, 원재료에 비스듬한 경사면을 갖는 홈을 형성할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 회동수단이 원심형 스핀들, 편심형 스핀들 및, 원심형 스핀들 또는 편심형 스핀들과 결합되는 구동모터를 포함함으로써, 원재료의 가공 효율을 향상시키거나 세밀하게 가공할 수 있으며, 마모된 절삭공구를 활용할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 제품 가공 방법의 개략적인 블록도이다.
도 2는 절삭장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 절삭장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 캠장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 캠장치의 작동상태이다.
도 6은 본 발명의 캠장치의 작동을 보여주는 캠곡선 특성표이다.
도 7은 본 발명의 캠장치가 장착된 기구의 일례의 사시도이다.
도 8a는 도 7의 기구의 평면도이다.
도 8b는 도 7의 기구의 측면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 기구에 장착된 캠장치의 사시도이다.
도 10은 절삭장치에서 회동수단을 구비한 절삭기를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 구동모터와 결합되는 원심형 스핀들 및 편심형 스핀들을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 추가 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 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 명세서 상에 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.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 제품 가공 방법의 개략적인 블록도이고, 도 2는 절삭장치를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 절삭장치를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 금속 제품 가공 방법을 설명의 편의상 '본 방법'이라 칭하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 방법(금속 제품 가공 방법)은 배치단계(S1), 회전결정단계(S2), 재료 이동단계(S3) 및 공구 이동단계(S4)를 포함한다.

먼저, 배치단계(S1)는 지그(J) 상에 원재료를 배치하는 단계이다. 여기에서 원재료는 금속 재질로 형성된 것일 수 있다. 상기 원재료는 판형, 봉형 등 다양한 형상을 가지는 것일 수 있다.

지그(J)는 절삭장치(CD)에 구비되는 것으로, 절삭장치(CD)는 테이블(T) 일 측에 상부에 후술하는 캠장치(1)를 포함하는 기구(100)(인덱스 드라이브, INDEXING DRIVE)가 배치되고 상기 기구(100)는 상기 원재료의 일 측을 탈착 가능하게 고정하는 지그(J)를 포함할 수 있다. 상기 기구(100)에 대해서는 후술하는 설명에서 보다 자세히 설명하기로 한다.

또한 테이블(T) 상에서 또 다른 일 측에 원재료의 또 다른 일 측을 탈착 가능하게 고정하는 지그(J)가 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 지그(J)는 후술하는 제2수평방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있으며, 원재료가 봉 형상일 경우 한 쌍의 지그(J)에 탈착 가능하게 고정되며, 원재료가 판형일 경우 후술하는 기구(100)에 구비된 지그(J)에 탈착 가능하게 고정될 수 있다.

도 4는 캠장치의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 캠장치의 작동상태며, 도 6은 본 발명의 캠장치의 작동을 보여주는 캠곡선 특성표이고, 도 7은 본 발명의 캠장치가 장착된 기구의 일례의 사시도이며, 도 8a는 도 7의 기구의 평면도이고, 도 8b는 도 7의 기구의 측면도이며, 도 9는 도 7에 도시된 기구에 장착된 캠장치의 사시도이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 회전결정단계(S2)는 상기 지그(J)가 회전하여 원재료를 회전시키는 회전단계 또는 상기 지그(J)를 비회전시키는 비회전단계를 포함한다.

이하에서는 상기 회전단계를 설명하기 위해 기구(100)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 기구(100)를 설명하기에 앞서 캠장치(1)를 먼저 설명하면, 캠장치(1)는 캠(10) 및 상기 캠(10)과 치합되도록 설치되어 캠(10)의 회전에 의하여 일정한 각도로 수평하게 회전되는 터렛(turret)(20)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 캠(10)은 원통형의 바디(11)와, 상기 바디(11)의 표면으로부터 음각으로 형성된 홈의 형상으로 이루어진 채널(12)로 이루어질 수 있다.

상기 채널(12)은 터렛(20)에 설치된 인덱스(23)를 가이드하게 된다.

또한, 바디(11)의 일측 단부에 캠(10)을 회전시키는 모터 등의 동력원의 축과 결합되는 체결암(13)이 형성된다.

상기 터렛(20)은 원형 평판 형상의 베이스(21)와, 상기 베이스(21) 상에서 링 형상으로 단차지게 돌출 형성된 림(rim)(22)과, 상기 림(22)의 표면에서 일정한 각도로 등분되게 결합된 다수개의 인덱스(23)로 이루어져 있다.

도시된 바와 같이, 터렛(20)이 8개의 인덱스(23)를 가지며, 상기 인덱스(23)는 낮은 높이를 가지는 원통 형상으로서, 바람직하게는, 상기 인덱스(23)로서 통상의 캠팔로워베어링(cam follower bearing)을 채용한다.

상기 캠팔로워베어링은 외륜과, 외륜의 내부에 롤러가 내장되고 고강성의 축을 가지는 베어링으로서, 외륜이 상대면과 접촉하면서 회전운동을 하기 때문에 고하중을 견딜 수 있으며 내부의 롤러로 인하여 고속 회전에도 대응이 가능한 특성을 가지고 있는 것으로서 주로 컨베이어벨트시스템에서 벨트를 거치시키는 용도로 사용되는 베어링이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 캠장치(1)의 작동을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 캠(10)의 채널(12)은 터렛(20)을 회전시키는 인덱스 위상(index phase)을 이루는 구간과 터렛(20)이 정지되는 휴지 위상(dwell phase)을 이루는 구간으로 이루어진다.

그러므로 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 캠(10)이 회전을 하게 되면, 캠(10)에 치합된 터렛(20)의 림(22)에 결합된 인덱스(23)중 캠(10)의 바디(11)의 외주면과 접촉되는 양측 인덱스(23a,23d)도 자체 회전되면서 캠(10)의 회전을 지지한다.

이어서, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 계속되는 캠(10)의 회전에 따라서 채널(12) 내부에 위치한 2개의 인덱스(23b,23c)가 채널(12)의 경로에 따라서 힘을 받게 되어 터렛(20)이 일정한 각도로 회전되게 되고, 이 상태에서 캠(10)이 계속적으로 회전되면 도 5의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 채널(12) 내부에 위치한 인덱스(23b)는 채널(12)을 벗어나게 되고 외주면에 접촉하고 있던 최우측 인덱스(23d)가 새롭게 채널(12) 내부로 진입하게 된다.

이러한 상태에서 계속적으로 캠(10)이 회전되면 상술한 도 5의 (a), (b), (c) 및 (d)에 상태를 반복적으로 수행하면서 터렛(20)이 일정한 각도만큼 회전하게 된다.

도 6의 표에서 (1)번은 캠의 가속곡선(acceleration curve)으로서 캠(10)의 1회전시의 상사점 및 하사점을 보여주고 있으며, (2)번은 캠의 속도곡선(speed curve)으로서 캠(10)의 회전속도를 나타내고, (3)번은 캠의 이동곡선(movement curve)으로서 캠(10)의 스트로크의 변위량을 나타내고 있다.

또한, 캠(10)을 회전시키는 모터(120)에 전원이 인가되는 구간에서(Drive motor "on") 캠(10)의 회전에 따라서 터렛(20)이 회전되는 타이밍(Index table "turning")을 보여주고 있다.

특히, 상기 (1) 번의 캠의 가속곡선에서 캠이 가속되어 회전되는 구간이 인덱스 위상(index phase)을 이루면서 터렛(20)을 일정한 각도로 회전시키고, 캠이 가속되지 않는 구간은 휴지 위상(dwell phase)을 이루는 구간으로서, 터렛(20)이 정지된 상태를 이루고 있게 된다.

따라서 캠이 휴지 위상을 이루는 구간에서 터렛(20)이 정지되므로 정지된 시간동안 터렛(20)에 연결된 작업대에서 작업이 이루어질 수 있으며, 필요시 브레이크나 클러치로서 캠을 회전시키는 모터의 동력을 차단하여 작업에 필요한 시간을 증가시킬 수도 있다.

이하, 상기와 같은 구성과 작동을 가지는 본 발명의 캠장치(1)를 응용한 실시예(기구(100))를 설명하기로 한다.

기구(100)는 상술한 본 발명의 캠장치(1)를 내장한 하우징(110)과, 하우징(110)의 외측에 설치되어 하우징(110)에 내장된 캠장치(1)의 캠(10)을 회전시키는 모터(120)를 취부한 동력유니트(130)로 이루어져 있다.

상기 하우징(110)은 상면(140)에 캠장치(1)의 터렛(20)이 회전가능하게 결합되고, 하우징(110)의 측면(150)에 캠(10)의 체결암(13)이 관통되어 외측에 노출되어 있고, 체결암(13)이 모터(120)의 축과 결합되어 캠(10)을 회전시키게 된다.

또한 하우징(110)의 내부 공간에 캠(10)과 캠(10)에 치합되어 캠(10)의 회전을 따라서 일정한 각도로 수평회전 되는 터렛(20)이 설치되어 있으며, 동력유니트(130)의 모터(120)의 회전에 따라서 캠(10)이 회전되면 터렛(20)에 설치된 인덱스(23)가 캠(10)의 바디(11)에 형성된 채널(12)을 따라서 힘을 받게 되어 터렛(20)이 일정한 각도로 회전된다.

이때, 터렛(20)상에 작업대(미도시)를 설치하게 되면, 캠(10)이 회전되는 인덱스 위상(index phase) 구간에서 작업대가 회전되면서 작업 공정을 다음 공정으로 전환시킬 수 있으며, 캠이 가속되지 않는 휴지 위상(dwell phase) 구간에서는 작업대가 정지된 시간 동안 필요한 작업을 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 작동되는 캠장치(1)는, 터렛(20)이 넓은 반경을 가질수록 터렛(20)상에 설치되는 작업대가 높은 토크(torque)를 가지면서 일정한 각도로 수평회전 가능하고, 나아가, 해당 작업대 상에서 고정밀도의 작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

도시되지 않았지만, 기구(100)는 하우징(110)에 내장되어 캠장치(1)를 보다 정밀하게 계측 및 제어하는 엔코더(미도시)를 포함할 수 있는데, 예시적으로 엔코더(미도시)는 상기 캠장치(1)와 연결되어 회전하고 원주 방향을 따라 다수의 슬릿이 구비된 디스크, 상기 디스크의 일 측에 배치되어 상기 슬릿을 향하여 광을 발생시키는 광발생부, 상기 슬릿을 통과하는 광을 감지하여 광감지신호를 생성하는 광감지부, 광감지신호를 수신하여 광감지신호가 수신되는 텀(간격)을 계측하여 계측신호를 발생하고 상기 모터(120)를 제어하는 판단부를 포함할 수 있다.

이와 같이, 기구(100)는 엔코더(미도시)를 포함함으로써, 터렛(20)의 회전 각도를 초 단위(예시적으로 ㅁ2.5초)로 제어할 수 있다.

상기 터렛(20)에 상술한 지그(J)가 연결될 수 있다.

즉, 회전단계는 상기 모터(120)가 동작하여 지그(J)가 회전되는 단계이며, 비회전단계는 기구(100)에 구비된 지그(J)와 연결되는 모터(120)의 동작을 정지시키는 단계일 수 있다. 모터(120)는 후술하는 제어부(CD5)의 제어신호에 의해 제어될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 재료 이동단계(S3)는 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 원재료가 제1수평방향, 제1수평방향과 직교하는 제2수평방향, 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 단계이다.

상기 재료 이동단계(S3)는 절삭이 수행되는 도중(원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중)에 수행되는데, 후술하는 절삭공구가 회전축을 중심으로 회전하며 원재료와 접촉하거나, 회전하는 절삭공구와 원재료가 접촉 및 비접촉을 반복하며 최종적으로 원하는 형상으로 가공하는 과정 중에 수행됨을 의미한다.

도 2를 참조하면, 제1수평방향은 도 2를 기준으로 좌측-우측 방향을 의미할 수 있는데, 예시적으로 절삭장치(CD)는 지면에 배치되는 가이드레일(미도시)을 포함하고, 상기 가이드레일(미도시) 상에 배치되되 테이블(T)의 하부에 구비되는 슬라이더(미도시)를 제1수평방향을 따라 이동시키는 제1구동부(CD1)를 포함할 수 있다. 예시적으로 제1구동부(CD1)는 유압실린더일 수 있고, 유압실린더 상에 유체의 유입되나 배출됨에 따라 테이블(T)을 제1수평방향을 따라 이동시키는 것일 수 있다. 상기 제1구동부(CD1)는 제어부(CD5)의 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 제어부(CD5)는 후술하는 설명에서 보다 자세히 설명하기로 한다.

제2수평방향은 지면과 평행한 수평면에서 제1수평방향과 직교되는 방향으로, 도 2를 기준으로 상측-하측 방향을 의미할 수 있는데, 절삭장치(CD)는 상기 슬라이더 상부에 구비되는 가이드레일(미도시)을 따라 상기 테이블(T)을 제2수평방향으로 이동시키는 제2구동부(CD2)를 포함할 수 있고, 제2구동부(CD2)는 제1구동부(CD1)와 동작되는 방향이 상이할 뿐 구성 및 동작 원리 등은 상응하므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

수직방향은 도 2를 기준으로 평면-저면 방향을 의미하는 것으로서, 도시되지 않았지만, 절삭장치(CD)는 테이블(T)을 승강시키는 승강 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 승강 구동부(미도시) 또한 제1 및 제2구동부(CD1, CD2)와 같이 유압실린더일 수 있는데, 제1 및 제2구동부(CD1, CD2)와 동작되는 방향이 상이할 뿐 구성 및 동작 원리 등을 상응하므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 공구 이동단계(S4)는 상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 절삭공구가 제1수평방향, 제2수평방향, 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 단계이다.

예시적으로 절삭장치(CD)는 절삭공구가 결합되는 절삭기(CM)가 연결되는 몸체(CS)를 제2수평방향을 따라 이동시키는 제3구동부(CD3)를 포함하고, 절삭공구가 결합되는 절삭기(CM)가 연결되는 몸체(CS)를 수직방향을 따라 승강 이동시키는 제4구동부(CD4)를 포함할 수 있다. 또한 도시되지 않았지만, 절삭공구가 결합되는 회절삭기(CM)와 연결되는 몸체(CS)를 제1수평방향을 따라 이동시키는 제5구동부(미도시)를 포함할 수 있다.

제5구동부(미도시), 제3구동부(CD3), 제4구동부(CD4) 각각은 상술한 제1구동부(CD1), 제2구동부(CD2), 승강 구동부(미도시) 각각과 상응하므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상술한 모터(120), 후술하는 구동모터(CMR3), 상술한 제1구동부(CD1), 제2구동부(CD2), 승강 구동부(미도시), 제3구동부(CD3), 제4구동부(CD4), 제5구동부(미도시) 등은 제어부(CD5)의 제어신호에 의해 제어될 수 있는데, 제어부(CD5)에는 통상의 기술자에게 알려진 다양한 제어 구성 또는 컴퓨팅 장치(예를 들면, 컴퓨터, 프로세서 등의 다양한 전자 장치 또는 전자 모듈)가 적용될 수 있다. 예시적으로, 제어부(CD5)는 그에 포함된 프로그램이나 알고리즘에 따라 생성된 신호나 명령을 모터(120), 후술하는 구동모터(CMR3), 상술한 제1구동부(CD1), 제2구동부(CD2), 승강 구동부(미도시), 제3구동부(CD3), 제4구동부(CD4), 제5구동부(미도시) 등에 전달하는 구성일 수 있다. 예를 들어, 제어부(CD5)는 모터(120), 후술하는 구동모터(CMR3), 상술한 제1구동부(CD1), 제2구동부(CD2), 승강 구동부(미도시), 제3구동부(CD3), 제4구동부(CD4), 제5구동부(미도시) 등에 포함(설치)되는 내재적 구성이거나, 모터(100), 후술하는 구동모터(CMR3), 상술한 제1구동부(CD1), 제2구동부(CD2), 승강 구동부(미도시), 제3구동부(CD3), 제4구동부(CD4), 제5구동부(미도시) 등과 이웃하는 위치에 모터(120), 후술하는 구동모터(CMR3), 상술한 제1구동부(CD1), 제2구동부(CD2), 승강 구동부(미도시), 제3구동부(CD3), 제4구동부(CD4), 제5구동부(미도시) 등과 유선 또는 무선으로 연결되는 독립적 구성일 수 있다.

상기와 같이, 본 방법은 회전결정단계(S2), 재료 이동단계(S3) 및 공구 이동단계(S4)를 포함함으로써, 원재료를 다양한 방향에서 절삭할 수 있기 때문에 다양한 형상을 가지는 가공품으로 제조할 수 있다는 이점이 있다. 특히, 본 방법에 의해 원재료를 캠(CAM), 다이롤스(DIE ROLL), 바렐 인덱스(BARREL INDEX), 패러렐 인덱스(PARALLEL INDEX), 캠 샤프트 등으로 제조할 수 있다는 이점이 있다.

도 10은 절삭장치에서 회동수단을 구비한 절삭기를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 구동모터와 결합되는 원심형 스핀들 및 편심형 스핀들을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 방법은 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 절삭공구가 결합되는 헤드(CMH)와 상기 절삭공구를 회전시키는 회동수단(CMR)을 구비한 절삭기(CM)가 상기 제1수평방향을 회전 중심으로 하여 회전되는 각도변경단계(S5)를 포함할 수 있다.

예를 들어 보다 구체적으로 설명하면, 도 10에서 절삭공구는 도 10을 기준으로 11시-5시 방향을 중심축으로 회전할 수 있다. 즉, 도 11에서 후술하는 구동축(CMR31)의 회전 중심축이 도 10을 기준으로 11시-5시 방향이다. 이때 절삭기(CM)는 도 3을 기준으로 정면-배면 방향, 도 1을 기준으로 좌측-우측 방향을 기준으로 회전할 수 있는데, 도 3에서 정면-배면 방향과 도 1에서 좌측-우측 방향은 상기 제1수평방향에 해당되는 것이다.

절삭기(CM)는 상기 절삭장치(CD)에 포함되는 구성으로, 상기 후술하는 구동모터(CMR3)는 상기한 바와 같이 제어부(CD5)의 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 또한 절삭장치(CD)는 절삭기(CM)를 상기 제1수평방향을 기준으로 회전시키는 회동모터(미도시)를 포함할 수 있는데, 상기 회동모터(미도시) 또한 제어부(CD5)의 제어신호에 의해 제어될 수 있다.

이와 같이, 본 방법은 각도변경단계(S5)를 포함함으로써, 원재료에 홈 또는 중공을 형성하는 경우, 연직방향(수직 방향으로 도 1을 기준으로 평면-저면 방향) 또는 수평방향(도 1을 기준으로 평면과 평행한 방향)에 대하여 비스듬한 경사면을 형성할 수 있어, 원재료를 보다 다양한 형상으로 절삭 가공할 수 있다는 이점이 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 회동수단(CMR)은 원심의 회전 중심축을 중심으로 하여 회전하는 원심형 스핀들(CMR1), 원심에서 편심된 회전 중심축을 중심으로 회전하는 편심형 스핀들(CMR2) 및 원심형 스핀들(CMR1) 또는 편심형 스핀들(CMR2)과 결합되는 구동모터(CMR3)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 구동모터(CMR3)는 구동축(CMR31)을 구동축(CMR31)의 길이 방향을 중심축으로 회전시키고, 원심형 스핀들(CMR1) 또는 편심형 스핀들(CMR2)은 구동축(CMR31)과 체결되어, 구동축(CMR31)이 회전함에 따라 회전된다.

이때 원심형 스핀들(CMR1)은 그 헤드(CMH)에서 구동축(CMR31)의 길이 방향과 평행한 중심선이 구동축(CMR31)의 길이 방향을 따르는 중심선과 일치하는 것이고, 편심형 스핀들(CMR2)은 그 헤드(CMH)에서 구동축(CMR31)의 길이 방향과 평행한 중심선과 구동축(CMR31)의 길이 방향을 따르는 중심선과 편차(예시적으로 도 11의 [B]에서 'D'만큼)가 발생되는 것이다.

헤드(CMH)는 절삭공구가 삽입되어 체결되는 공간으로서, 절삭공구는 구동축(CMR31)의 상기 중심선과 평행한 중심선이 헤드(CMH)의 상기 중심성이 일치되도록 헤드(CMH)에 체결된다.

상술한 바와 같이, 구동모터(CMR3)는 제어부(CD5)의 제어신호에 의해 구동될 수 있는데, 구동모터(CMR3)에 편심형 스핀들(CMR2) 및 원심형 스핀들(CMR1)이 교번하여 사용될 수 있고, 편심형 스핀들(CMR2) 및 원심형 스핀들(CMR1) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

동일한 직경을 갖는 절삭공구에 대하여, 원심형 스핀들(CMR1)이 구동모터(CMR3)에 연결되어 사용될 경우 원재료를 보다 세밀하게 가공할 수 있으며, 편심형 스핀들(CMR2)이 구동모터(CMR3)에 체결하여 사용할 경우 원심형 스핀들(CMR1)을 구동모터(CMR3)에 체결하는 경우 보다 원재료의 보다 넓은 면적을 절삭 가공할 수 있어 가공 효율이 향상된다는 이점이 있다.

또한 원심형 스핀들(CMR1)에 체결되어 사용되는 절삭공구는 마모되어 원재료와 접촉하는 단부의 단면 직경이 감소할 수 있는데, 이때 절삭공구를 편심형 스핀들(CMR2)에 체결하고 사용할 경우 마모되어 감소된 단부의 직경을 상쇄할 수 있어 절삭공구를 보다 효율적으로 사용할 수 있다는 이점이 있다.

절삭공구의 마모된 정도에 상응하여 편심형 스핀들(CMR2)의 편심 정도를 변화시킬 수 있음은 물론이다.

한편, 상술하였듯이 제어부(CD5)는 다양한 제어 구성 또는 컴퓨팅 장치(예를 들면, 컴퓨터, 프로세서 등의 다양한 전자 장치 또는 전자 모듈)를 포함한다고 하였는데, 이러한 컴퓨팅 장치 등은 충격 및 수분 등에 노출될 경우 고장이 발생하여 제 기능을 못하게 될 수 있으며, 특히 먼지 등이 유입될 경우 처리 속도가 떨어지게 되므로 일반적으로 케이스(H)의 내측에 수용된다.

컴퓨터의 메인보드에 CPU, 그래픽카드, 램 등을 연결한 상태로 케이스(H)에 수용시킬 경우 케이블에서 이탈되어 CPU, 그래픽카드, 램 등이 낙하함으로써 파손될 수 있기 때문에 케이스(H)에 메인보드를 설치한 이후 CPU, 그래픽카드, 램 등을 설치하듯이, 제어부(CD5)의 컴퓨팅 장치 등의 구성 등을 케이스(H)에 설치함에 있어t 케이스(H)의 외측에서 컴퓨팅 장치 등을 전기적 및 구조적으로 연결(assembly)한 이후 케이스(H)의 내측에 수용시키는 것이 아닌, 컴퓨팅 장치의 어느 한 구성을 케이스(H)의 내측에 설치한 후 다른 구성 등을 전기적 및 구조적으로 연결하며 배선 정리 등을 수행할 수 있다.

따라서 케이스(H)는 일 측이 개구될 필요가 있으며, 상술한 바와 같이 충격으로부터 보호하고, 수분 및 먼지 등이 유입되는 것을 억제하기 위해 밀폐성이 요구될 필요가 있다.

상기 문제의 해결을 위한 수단으로서, 제어부(CD5)는 일 측에 개구부(H11)와 내부공간(H12)을 구비한 본체(H1), 본체(H1)와 결합되어 개구부(H11)를 덮는 커버(H2) 및, 본체(H1)와 커버(H2)를 결합 및 밀폐시키는 밀폐결합수단(C)을 포함하는 케이스(H)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

밀폐결합수단(C)은, 본체(H1)의 둘레를 따라 형성된 결속홈(C1), 결속홈(C1)의 벽면에 형성된 연장홈(C2), 연장홈(C2)의 벽면에서 커버(H2) 측으로 형성된 출입공(C3), 커버(H2)의 둘레를 따라 구비되고 결속홈(C1)에 삽입되는 결속돌기(C4), 커버(H2)의 둘레를 따라 구비되고 출입공(C3)에 상응하는 위치에 형성된 잠금홈(C5), 결속돌기(C4)의 외면에 구비된 밀폐부재(C6) 및 출입공(C3)에 수용되어 전후진하고 전진 시에 전단이 잠금홈(C5)에 삽입되는 잠금핀(C7)을 포함하고,

밀폐부재(C6)는 임계치 이상의 충격에 의해 발열하는 발열부(C61) 및 발열부(C61)의 외측에 구비되어 발열에 의해 팽창하는 팽창부(C62)를 포함한다.

이와 같이, 케이스(H)가 개구부(H11)를 가짐으로써, 내부공간(H12)에 대한 접근성이 향상되어 내부 구성에 대한 작업, 예컨대 조립, 배선, 교체, 납땜 등이 용이하다. 또한 밀폐결합수단(C)에 의해 상기한 개구부(H11)를 갖추기 위해 분체 결합 형태를 취하는 데에 따르는 밀폐성의 저하를 추가 장비, 추가 도구 및 숙련된 기술 없이도 원천적으로 방지할 수 있고, 나아가 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합력 및 결합 유지력을 향상시킬 수 있다.

(이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 도 12를 기준으로 상, 하, 좌, 우를 설정하여 설명하기로 한다. 이러한 방향 특정은 본 발명의 권리범위를 한정하는 요소로 해석되어서는 안 될 것이다.)

도 12를 참고하여, 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 결속홈(C1)은 본체(H1)의 단부 측에 본체(H1)의 둘레를 따라 형성된 홈으로, 이 결속홈(C1)의 전체 형상은 본체(H1)의 형상을 따른다. 이러한 결속홈(C1)은 상단에서 본체(H1)의 둘레를 따라 하측으로 함몰되어 형성된다.

그리고 연장홈(C2)은 결속홈(C1)의 벽면(도면 기준 측벽면)에 형성된 홈으로, 역시 연장홈(C2)의 전체 형상은 본체(H1)의 형상을 따른다. 상기한 결속홈(C1)과 연장홈(C2)은 본체(H1)의 둘레를 따라 연속된 홈 구조를 취한다.

그리고 출입공(C3)은 연장홈(C2)의 벽면에서 커버(H2) 측으로 형성된다. 예시적으로 출입공(C3)은 연장홈(C2)에서 커버(H2)와 인접한 상측 벽면과 본체(H1) 상단을 관통하는 통공일 수 있다.

그리고 결속돌기(C4)는 커버(H2)의 둘레를 따라 하단에서 하측으로 돌출되어 구비되어 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합 시에 결속홈(C1)에 삽입된다.

그리고 잠금홈(C5)은 커버(H2)의 하단에서 상측으로 함몰된 홈으로, 마찬가지로 커버(H2)의 둘레를 따라 출입공(C3)에 상응하는 위치에 형성된다.

그리고 밀폐부재(C6)는 결속돌기(C4)의 외면에 구비된다. 이러한 밀폐부재(C6)는 임계치 이상의 충격에 의해 발열하는 발열부(C61) 및 발열부(C61)의 외측에 구비되어 발열에 의해 팽창하는 팽창부(C62)를 포함한다. 보다 상세히 설명하면, 발열부(C61)는 아세트산나트륨 80 중량부 대비 물 50 중량부를 포함하고, 열전도체(C63)에 수용된다. 발열부(C61)는 아세트산나트륨을 물에 과포화 상태로 용해시킴으로써 구비될 수 있다.

이러한 발열부(C61)는 커버(H2)와 본체(H1) 간의 결합 과정에서 커버(H2)와 결속홈(C1)의 하단벽에 의해 가압되면서 임계치 이상의 충격을 받아 발열하게 되며, 그 발열 온도는 약 50 ~ 90℃이다.

팽창부(C62)는 셀룰로스 에스테르 100 중량부 대비, 폴리올 디(메타)아크릴레이트 1 중량부 및 하이드로 플루오르 에테르 13 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 셀룰로스 에스테르는 중합성 단량체를 구성하는 열가소성 고분자로서 사용되고, 유리전이온도가 30 내지 120℃인데, 후술하는 가교제에 의해 유리전이온도가 55℃까지 낮아진다. 팽창부(C62)의 기타 조성물은 이 셀룰로스 에스테르 100 중량부를 기준으로 한다.

폴리올 디(메타)아크릴레이트는 가교제로서 첨가되며, 가교점간 분자량이 커 고분자 수지의 가교밀도를 지나치게 크게 하지 않고도 하이드로 플루오르 에테르의 발포 특성 저하 없이 팽창부(C62)의 점도를 증가시킨다. 또한 팽창부(C62)의 유리전이온도를 낮추어 낮은 온도에서 발포가 가능하게 하는 효과가 있다. 이러한 폴리올 디(메타)아크릴레이트는 너무 적으면 증점 효과가 미미하여 발포 도중 쉽게 찢어질 수 있고, 과도하면 가교밀도가 지나치게 높아져 발포배율을 저하시키게 된다. 반복 실험 결과 최적의 발포 특성을 보이는 함량은 4 중량부였다.

하이드로 플루오르 에테르는 발포제로서 첨가되고, 그 함량은 13 중량부인 것이 바람직하다. 상기 팽창부(C62)는 발열부(C61)에 의해 가열되면 열가소성 고분자가 연화되면서 동시에 발포제의 내부 압력이 상승하여 부피가 팽창하게 된다.

그리고 잠금핀(C7)은 전후진(도면 기준 상하)으로 이동하도록 출입공(C3)에 수용되며, 전진 시 전단이 잠금홈(C5)에 삽입된다. 이러한 잠금핀(C7)이 출입공(C3) 내에 수용되는 구체적인 사항에 관한 설명은 생략하고, 통상의 지식을 따르는 것으로 한다.

상기한 밀폐결합수단(C)은 크게 두 가지 효과를 제공하는데, 하나는 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합부위에 발생하는 틈새를 완전하게 밀폐하는 것, 그리고 또 다른 하나는 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합력, 결합 유지력 향상 및 커버(H2)의 흔들림을 억제하는 것이다.

도 12를 참조하여 상기 밀폐결합수단(C)의 동작 및 효과를 정리하면, 도 12 [A] 상태에서, 발열부(C61)는 본체(H1)아 커버(H2) 간의 결합 시에 가해지는 충격에 의해 발열되면서 팽창부(C62)를 팽창시키고, 이에 도 12 [B]와 같이 본체(H1)와 커버(H2) 간의 틈새가 메워져 완전히 밀폐된다. 그리고 이 과정에서, 팽창부(C62)가 팽창하여 연장홈(C2)에 충진됨으로써, 잠금핀(C7)을 전진시켜 잠금핀(C7)이 잠금홈(C5)에 삽입되도록 하여, 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합 및 잠금 구조를 실현한다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

절삭장치: CD 제1구동부: CD1
제2구동부: CD2 제3구동부: CD3
제4구동부: CD4 절삭기: CM
회동수단: CMR 원심형 스핀들: CMR1
편심형 스핀들: CMR2 헤드: CMH
구동모터: CMR3 구동축: CMR31
테이블: T 몸체: CS
캠장치: 1 캠: 10
바디: 11 채널: 12
체결암: 13 터렛: 20
베이스: 21 림: 22
인덱스: 23 기구: 100
하우징: 110 모터: 120
동력유니트: 130 하우징 상면: 140
하우징 측면: 150 지그: J
13: 체결암 20: 터렛
21: 베이스 22: 림
23: 인덱스

Claims (4)

1. 지그 상에 원재료를 배치하는 배치단계;
   상기 지그가 회전하여 상기 원재료를 회전시키는 회전단계 또는 상기 지그를 비회전시키는 비회전단계를 포함하는 회전결정단계;
   상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 상기 원재료가 제1수평방향, 상기 제1수평방향과 직교하는 제2수평방향, 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 재료 이동단계; 및
   상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 절삭공구가 상기 제1수평방향, 상기 제2수평방향, 상기 수직방향 중 적어도 한 방향으로 이동되는 공구 이동단계;
   를 포함하고,
   상기 회전결정단계, 상기 재료 이동단계 및 상기 공구 이동단계는 케이스에 내장되는 제어부를 구비한 절삭장치에 의해 수행되고,
   상기 제어부는 일 측에 개구부와 내부공간을 구비한 본체, 상기 본체와 결합되어 상기 개구부를 덮는 커버 및, 상기 본체와 상기 커버를 결합 및 밀폐시키는 밀폐결합수단을 포함하는 케이스를 포함하고,
   상기 밀폐결합수단은, 상기 본체의 둘레를 따라 형성된 결속홈, 상기 결속홈의 벽면에 형성된 연장홈, 상기 연장홈의 벽면에서 상기 커버 측으로 형성된 출입공, 상기 커버의 둘레를 따라 구비되고 상기 결속홈에 삽입되는 결속돌기, 상기 커버의 둘레를 따라 구비되고 상기 출입공에 상응하는 위치에 형성된 잠금홈, 상기 결속돌기의 외면에 구비된 밀폐부재 및 상기 출입공에 수용되어 전후진하고 전진 시에 전단이 상기 잠금홈에 삽입되는 잠금핀을 포함하고,
   상기 밀폐부재는 임계치 이상의 충격에 의해 발열하는 발열부 및 상기 발열부의 외측에 구비되어 발열에 의해 팽창하는 팽창부를 포함하고,
   상기 발열부는 아세트산나트륨 80중량부 대비 물 50 중량부를 포함하고,
   상기 팽창부는 셀룰로스 에스테르 100 중량부 대비, 폴리올 디(메타)아크릴레이트 1 중량부 및 하이드로 플루오르 에테르 13 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 제품 가공 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 원재료에 대한 절삭이 수행되는 도중에, 상기 절삭공구가 결합되는 헤드와 상기 절삭공구를 회전시키는 회동수단을 구비한 절삭기가 상기 제1수평방향을 회전 중심으로 하여 회전되는 각도변경단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 제품 가공 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 회동수단은 원심의 회전 중심축을 중심으로 하여 회전하는 원심형 스핀들과, 상기 원심에서 편심된 회전 중심축을 중심으로 회전하는 편심형 스핀들과, 상기 원심형 스핀들 또는 상기 편심형 스핀들과 결합되는 구동모터를 포함하는 금속 제품 가공 방법.
   
4. 삭제

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