KR102152181B1 - 금속 부품용 가공장치 - Google Patents

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김선홍
오기열
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Abstract

본 발명은 스크류, 캠, 테이퍼와 같은 금속부품을 제조하기 위하여 금속체를 절삭하거나 테이핑하는 등의 각종 가공을 수행하는 금속부품을 위한 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 프레임 상측으로 설치된 평반상에 고정되며, 가공될 금속체를 파지하고 일정한 각도로 회전되는 인덱스 드라이브과, 상기 평반상에 설치되며 상기 인덱스 드라이브에 파지된 금속체에 금속 가공을 수행하는 가공용 공구가 장착되는 고정유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치에 관한 것이다.

Description

금속 부품용 가공장치{Processing apparatus for the metal products}
본 발명은 스크류, 캠, 테이퍼와 같은 금속부품을 제조하기 위하여 금속체를 절삭하거나 테이핑하는 등의 각종 가공을 수행하는 금속부품을 위한 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가공될 금속체의 일측을 탈착가능하게 결합시키고 일정한 각도로 회전되는 인덱스 드라이브와, 상기 인덱스 드라이브에 의하여 결합된 금속체를 절삭 가공하는 절삭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동화 기계, 공작 기계, 반도체 제조장비, 포장 기계, 프레스 기계, 측정 장비, 자동차 제조라인 등의 각종 기계류의 구동을 위하여 설치되는 스크류(screw), 캠(cam), 테이퍼(taper) 등의 금속제 부품들이 설치된다.
이러한 금속제 부품들은 원통 형상이나 파이프 형상 등의 일정한 형상을 가지는 금속체를 가공장치에 거치시키고 전용공구를 이용하여 절삭 가공, 드릴링 가공 또는 테핑(taping) 가공하여 금속제 부품들을 제조하게 된다.
그런데, 근래 고도하고 정밀한 기계류의 개발이 지속적으로 이루어짐에 따라서 이러한 기계류에 설치되는 금속제 부품들을 가공하기 위하여 고정밀도와 고토크가 요구되는 경우가 많아지고 있어 이러한 요구를 충족하기 위한 금속 부품 전용 가공장치의 개발이 긴요한 실정이다.
한편, 이러한 제조방법으로서 대한민국특허공보 제 1988612 호의 금속공작물가공장치의 기술이 공지되어 있으나, 고정밀도와 고토크를 요구하는 가공에는 역부족이다.
또한, 대한민국등록특허 제10-1606437호의 금속판재의 브이홈 가공 자동절삭장치에 관한 기술도 공지되어 있으며, 공구대의 고정베이스의 전면에 프론트바디가 오일리스 베어링에 의해 승하강 이송에 대한 저항 없이 원활한 이송이 이루어지면서 좌,우 유동을 방지하여 이송 동작을 원활하게 하는 구성이나, 이 기술은 피삭대상인 금속체를 다양한 방향에 대하여 절삭할 수 없어 다양한 형상을 가지도록 제조하기가 어려운 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 고도하고 정밀한 기계류에 사용가능한 높은 정밀도와 고토크를 가지며 피삭대상인 금속체를 다양한 형상으로 가공할 수 있는 금속제품용 가공장치의 구성을 제공한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 금속부품용 가공장치의 구성은, 가공될 금속체의 일측을 탈착가능하게 결합시키고 일정한 각도로 회전되는 인덱스 드라이브와, 상기 인덱스 드라이브에 의하여 결합된 금속체를 절삭 가공하는 절삭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 금속부품용 가공장치는, 캠의 회전에 의하여 일정한 각도로 회전되는 디스크를 구비함으로써, 디스크 상에 설치된 헤드에 파지된 금속체를 일정한 각도를 가지고 회전시키면서 정밀한 가공을 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 가공장치의 캠이 필요시 휴지 위상을 이루는 구간에서 디스크가 정지될 수 있으므로 정지된 시간 동안에만 가공처리를 수행할 수도 있으며, 나아가, 브레이크나 클러치로서 캠을 회전시키는 모터의 동력을 차단하여 가공처리에 필요한 시간을 더욱 증가시킬 수는 효과도 발현할 수 있다.
또한, 본 발명의 가공장치의 디스크에 결선된 엔코더로부터 생성되는 디스크의 위치 및 속도 정보를 제어에 활용하여 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 가공장치는 디스크가 회전될 뿐만 아니라 절삭기의 몸체 자체도 회전될 수 있으므로 금속체를 다양한 형상으로 가공할 수 있게 된 효과를 수득하였다.
또한, 본 발명의 가공장치의 디스크의 반경이 넓은 반경을 가질수록 높은 토크(torque)를 가지면서 일정한 각도로 수평회전 가능하므로, 고토크가 요구되는 금속부품의 가공에 적용이 가능한 효과를 발현하게 되었다.
도 1 은 본 발명의 금속부품용 가공장치의 전체 구성을 보여주는 사진도면,
도 2 는 본 발명의 금속부품용 가공장치의 전면도,
도 3 은 본 발명의 금속부품용 가공장치의 헤드를 나타내는 도면,
도 4 는 본 발명의 금속부품용 가공장치의 측면도,
도 5 는 본 발명의 금속부품용 가공장치의 배면도,
도 6 은 본 발명의 금속부품용 가공장치의 사용상태의 사진도면이다.
도 7 은 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 향상된 금속 부품용 가공장치의 구성을 설명한다.
단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.
또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 은 본 발명의 금속부품용 가공장치의 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 금속부품용 가공장치(1)는, 장치(1)가 설비되는 바닥면에 설치된 프레임(20) 상측으로 설치된 평반(10)상에 고정된 인덱스드라이브(index drive)(100)와 고정유닛(200)으로 이루어진다.
상기 인덱스 드라이브(100)는 일반적인 자동화 기계, 공작 기계, 반도체 제조장비, 포장 기계, 프레스 기계, 측정 장비, 자동차 제조라인 등의 각종 기계류의 구동을 위하여 설치되는 스크류(screw), 캠(cam), 테이퍼(taper) 등의 금속 부품들을 형성하기 위하여, 원통 형상이나 파이프 형상 등의 일정한 형상을 가지는 금속체를 고정시키고 자체 회전되면서 절삭 가공, 드릴링 가공 또는 테핑(taping) 가공이 이루어지면서 금속 부품을 형성하는 부분이다.
이때, 피삭대상의 금속체가 평판 형상인 경우 상기 인덱스 드라이브(100)에 탈착 가능하게 고정되며, 피삭대상의 금속체가 원통형 또는 봉형인 경우 금속체의 일측은 상기 인덱스 드라이브(100)에 의하여 탈착가능하게 고정되고 타측은 상기 고정유닛(200)에 탈착가능하게 고정된다.
또한, 상기 인덱스 드라이브(100)와 고정유닛(200)에 의하여 고정된 피삭대상의 금속체는 절삭기(300)에 의하여 절삭 가공, 드릴링 가공 또는 테핑(taping) 가공이 이루어진다.
도 1을 참조하면 인덱스 드라이브(100)가 후술하는 클램퍼(160)가 물림되는 금속체가 평반(10)과 평행하도록 클램퍼(160)에서 후술하는 물림척(162)의 개구된 부분이 수평 방향(평반(10)과 평행한 방향)을 향하도록 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 인덱스 드라이브(100)는 물림척(162)의 개구된 부분이 수직 방향(연직 방향)을 향하도록 배치될 수 있음은 물론이다,
즉, 도 6 의 본 발명의 금속부품용 가공장치의 사용상태를 참조하면, 상기 인덱스 드라이브(100)와 고정유닛(200)의 사이에서 프레임(20)의 측면에 절삭기(300)가 설치된다.
상기 절삭기(300)는 절삭, 드릴링 또는 테핑 가공하기 위한 블레이드(blade)나 드릴(drill)과 같은 절삭공구(330)가 결합되는 헤드(320)를 가지고 있으며, 절삭기(100)의 몸체(310) 내부에 상기 절삭공구(330)를 회전시키는 회동수단(미도시)과 절삭기(300)의 몸체(310) 자체를 시계방향 또는 반시계방향으로 각도 변경시키면서 회전시키는 회전수단(미도시)가 설치되어 있다.
따라서, 상기 절삭기(300) 자체가 시계방향 또는 반시계방향으로 각도를 변경시킬 수 있으므로, 금속체를 보다 다양한 형상으로 절삭 가공할 수 있게 된다.
또한, 상기 절삭기(300)에 장착된 절삭공구(330)가 회동수단(320)에 의하여 회전되면서 상기 인덱스드라이브(100)에 고정된 상태로 회전되는 금속체와 연속적으로 접촉되거나 또는 불연속적으로 접촉되면서 금속체에 대한 절삭이 수행되어 가공이 이루어진다.
상기 인덱스 드라이브(100)는 모터(111)를 내장한 모터수납함(110)과, 상기 모터수납함(110)의 측면에 결합되고 모터(111)의 구동에 의하여 회전되는 디스크(130)를 정면판(121)에 설치한 하우징(120)과, 상기 하우징(120)에 설치된 디스크(130)의 상측에서 단차지게 돌출 형성된 림(140)과, 상기 림(140)의 상측에 결합되며 가공될 금속체를 파지하는 클램퍼(160)가 설치된 헤드(150)를 포함하여 구성된다.
상기 고정유닛(200)은 상기 인덱스 드라이브(100)에 탈착가능하게 결합된 봉형 또는 원통형의 금속체의 위치가 이동되거나 진동이 발생되지 않도록 공고하게 클램핑하여 주는 지그(Jig) 기능을 수행한다.
이를 위하여, 상기 고정유닛(200)은 평반(10)상에 이동가능하게 결합되는 베이스(210)와, 상기 베이스(210)상에 형성되어 피삭대상인 금속체의 타측을 클램핑하는 척을 구비한 고정대(220)와, 고정대(220)에 설치되어 금속체를 척에 고정시키거나 해정시키는 조작을 수행하는 레바(230)로 이루어질 수 있다.
도 2 는 본 발명의 금속부품용 가공장치의 전면도이다.
각 도면을 참조하여 본 발명의 금속부품용 가공장치(1)의 구성을 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2 를 참조하면, 상기 가공장치(1)의 인덱스 드라이브(100)의 전면 방향에서의 내부 상태를 보여주고 있다.
상기 인덱스 드라이브(100)의 하우징(120)은 정면판(121)과, 모터수납함(110)측과 결합되는 일측측판(122)와 타측측판(124), 배면판(126) 및 받침대(125)(도 5 참조)로 이루어진 박스 형상이며, 상기 모터수납함(110)에 내장된 모터(111)의 축(112)은 상기 일측측판(122)에 천공된 관통구를 통과하여 하우징(120)의 내부로 관통되고, 하우징(120)의 내부로 노출된 축(112)에 구동기어(113)가 취부된다.
이때, 상기 모터(111)를 지지하기 위하여 상기 모터수납함(110)의 일측에 모터(111)를 지지하는 결합패널(114)이 볼트(115)에 의하여 부착되며, 부착된 결합패널(114)에 모터(111)의 전면이 결착되어 지지된다.
또한, 상기 모터(111)의 축(112)은 결합패널(114)을 관통하여 상기 모터수납함(110)의 내부로 관통된다.
그리고, 상기 모터(111)에는 전원케이블(116)이 취부되어 외부로부터의 전력을 전원케이블(116)에 연결하여 모터(111)를 구동시킨다.
또한, 상기 하우징(120)의 내부공간에 상기 모터(111)의 구동으로 회전되는 캠(cam)(170)이 설치된다.
상기 캠(170)은 일측의 캠축(171)이 상기 모터수납함(110)에 취부된 결합패널(114)에 회전가능하게 내삽되고, 타측의 연결축(176)은 하우징(120)의 타측측판(124)의 내측으로 결합된 플렌지(123)상의 삽입홀(123a)에 회전가능하게 내삽된다.
그리고, 모터(111)의 축(112)에 구동기어(113)가 결합되고, 상기 캠(170)의 캠축(171)에는 상기 구동기어(113)와 치합된 피동기어(172)가 결합되어 있어, 모터(111)의 회전력이 구동기어(113)를 통하여 피동기어(172)에 전달되어 캠(170)이 회전된다.
이때, 상기 캠(170)과 치합되도록 디스크(130)가 설치되어 있다. 따라서, 캠(170)의 회전에 의하여 디스크(130)가 일정한 각도로 회전되며, 디스크(130)의 상면에 단차지게 돌출 형성된 림(140)이 결합되고, 림(140)의 상면에는 가공될 금속체를 파지하는 헤드(150)가 결합되어 있어, 상기 디스크(130)의 회전과 연동하여 헤드(150)도 회전하게 된다.
또한, 본 발명의 가공장치(1)는 상기 캠(170)의 회전에 따라서 디스크(130)를 소정 각도로 회전시키기 위한 구조를 가지고 있다.
즉, 상기 캠(170)의 캠축(171)과 연결축(176) 사이의 원통형 몸체에 나사산(174)이 형성되고, 나사산(174)들 사이에는 음각으로 형성되고 일정한 폭(L)을 가지는 채널(175)이 형성되어 있다.
이때, 상기 디스크(130)는, 캠(170)의 회전에 따라서 일정한 각도를 가지고 회전을 수행하기 위하여, 원형 평판 형상의 몸체 내부에 일정한 각도로 등분되게 내장된 다수개의 베어링(131)을 가지고 있으며, 상기 베어링(131)은 상기 캠(170)에 형성된 나사산(174)과 채널(175)에 의하여 가이드된다.
도시된 본 발명의 실시예는 상기 베어링(131)이 20 개 설치되어 있으며, 상기 베어링(131)으로서, 바람직하게는, 상기 베어링(131)으로서 통상의 캠팔로워베어링(cam follower bearing)을 채용한다.
상기 캠팔로워베어링은 일정한 직경(R)을 가지는 롤러(133)와, 롤러(133)의 회전축을 이루는 고강성의 고정축(132)으로 이루어진 베어링으로서, 상기 롤러(133)가 상대면과 접촉하면서 회전운동을 하기 때문에 고하중을 견딜 수 있으며 고속 회전에도 대응 가능한 특성을 가지고 있다. 이러한 캠팔로워베어링은 주로 컨베이어벨트시스템에서 벨트를 거치시키는 용도로 사용된다.
따라서, 본 발명 실시예의 가공장치는, 상기 캠(170)이 회전되면 캠(170)의 채널(175) 내부에 위치하는 베어링(131)의 롤러(133)가 회전되면서 디스크(130)가 회전되면서 채널(175)을 이탈하게 되고 새로운 베어링(131)의 롤러(133)가 새롭게 채널(175)로 진입되는 작동을 반복수행하면서 디스크(130)를 일정한 각도로 회전시키게 된다.
이러한 상기 캠(170)은 가속되어 회전되는 구간이 인덱스 위상(index phase)을 이루면서 디스크(130)을 일정한 각도로 회전시키고, 캠(170)이 가속되지 않는 구간은 휴지 위상(dwell phase)을 이루는 구간으로서, 디스크(130)가 정지된 상태를 이루고 있게 된다.
따라서, 필요시 캠(170)이 휴지 위상을 이루는 구간에서 디스크(130)가 정지되므로 정지된 시간동안 디스크(130)에 연결된 헤드(150)에서 작업이 이루어질 수 있으며, 나아가, 브레이크나 클러치로서 캠(170)을 회전시키는 모터(111)의 동력을 차단하여 작업에 필요한 시간을 증가시킬 수도 있다.
한편, 상기 캠(170)의 외관의 전구간은 하우징(120)의 하부에 설치되는 캠커버(180)에 의하여 커버되어 캠(170)의 회전을 지지하는 한편, 디스크(130)의 베어링(131)과 캠(170)의 채널(175)에 외부의 이물질이 유입되지 않도록 방오 기능을 수행한다.
도 3 은 본 발명의 금속부품용 가공장치의 헤드를 나타내는 도면, 도 4 는 본 발명의 금속부품용 가공장치의 측면도, 도 5 는 본 발명의 금속부품용 가공장치의 배면도이다.
도 3 및 도 4 를 동시 참조하면, 본 발명의 헤드(150)는, 캠(170)의 회전에 의하여 일정한 각도로 회전되는 디스크(130)의 회전에 따라서 일정한 각도로 회전된다.
이를 위하여, 상기 헤드(150)는 원형 평판 형상의 바디(151)와, 상기 바디(151)의 저면에 림(140)과 결합되는 림 체결부(152)가 형성되고, 상기 바디(151)의 상면에 가공대상의 금속체를 파지하는 클램퍼(160)가 적어도 1 개 이상 설치된다.
도시된 실시예의 헤드(150)는 동일 각도로 방사상 형성된 3 개의 클램퍼(160)를 가지는 것으로서, 클램퍼(160)는 하부에 클램퍼베이스(161)와, 상기 클램퍼베이스(161) 상에 설치되어 금속체를 파지하는 물림척(162)으로 이루어진다.
따라서, 상기 물림척(162)의 내측으로 평판형 또는 봉형이나 원통형으로 이루어진 금속체가 탈착가능하도록 결합되게 된다.
또한, 상기 클램퍼(160)가 다양한 길이 또는 다양한 직경의 금속체를 파지할 수 있도록 클램퍼(160)의 클램퍼베이스(161)가 헤드(150)의 바디(151)의 중심으로부터 가장자리까지 방사상으로 이동되며, 이를 위하여 클램퍼베이스(161)를 이동시키기 위한 요홈 형상의 이동채널(153)이 바디(151)에 중심으로부터 원주면에 이르기까지 방사상으로 형성된다.
이때, 바람직하게는, 상기 클램퍼베이스(161)의 바닥면에는 상기 이동채널(153)의 형상에 치합되어 이동채널(153)을 따라서 슬라이드되는 돌출된 립(lip)(미도시)이 형성되는 것이 좋다.
따라서, 상기 디스크(130)가 캠(170)의 회전에 의하여 일정한 각도로 회전되면 헤드(150)도 이를 따라서 일정한 각도로 회전하면서 헤드(150)의 클램퍼(160)에 의하여 파지된 금속체가 가공될 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5 의 본 발명의 인덱스 드라이브(100)의 측면도 및 배면도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가공장치는 하우징(120)의 내부 공간에서 디스크(130)의 배면에 설치되어 디스크(130)의 회전속도를 정밀하게 조절하는 엔코더(encoder)(190)를 포함한다.
상기 엔코더(190)는 배면판(126)의 내측면에 부설된 엔코더결합구(191)에 거치되어 설치된다.
통상적으로, 엔코더(190)는 직선운동이나 회전운동을 수행하는 물체의 위치와 속도 정보를 전기적인 신호로 출력하는 일종의 센서로서, 직선운동을 하는 물체의 신호 검출용 엔코더로서 리니어 엔코더(linear encoder)가 사용되며, 회전운동을 하는 물체의 신호 검출용 엔코더로서 로터리 엔코더(rotary encoder)가 사용되며, 본 발명 실시예는 디스크(130)가 회전운동을 수행하므로 로터리 엔코더가 사용되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 금속부품용 가공장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 장치의 가동전, 인덱스 드라이브(100)의 헤드(150)에 부착된 클램퍼(180)에 피삭대상의 금속체의 일측을 탈착가능하게 결합시킨다.
이때, 상기 헤드(150) 상에 설치된 클램퍼(160)들을 이동채널(153)을 따라서 적절하게 이동시켜 클램퍼(160)의 물림척(162) 내측으로 가공될 금속체를 공고하게 파지시킨다.
이때, 상기 금속체가 평판 형상일 경우에는 인덱스 드라이브(100)의 클램퍼(180)에만 금속체의 일측을 결합시켜 가공을 실시한다.
그러나, 금속체가 봉형 또는 원통형인 경우에는 인덱스 드라이브(100)에 탈착가능하게 결합된 봉형 또는 원통형의 금속체의 위치가 이동되거나 진동이 발생되지 않도록 고정유닛(200)의 레바(230)를 조작하여 고정대(220)의 척에 가공될 금속체의 타측을 탈착가능하게 결합시킨다.
이러한 상태에서 장치의 전원을 인가하고 모터(111)를 구동시키면 모터(111)의 구동에 의하여 캠(170)이 회전하고, 캠(170)의 회전으로 인하여 캠(170)의 채널(175)에 위치한 베어링(131)의 롤러(133)가 회전되면서 디스크(130)가 일정한 각도로 회전되면서 림(140)의 상면에 결합된 헤드(150)도 디스크(130)를 따라서 회전되면서 헤드(150)에 파지된 금속체가 회전되게 된다.
그리고, 도 6 의 본 발명의 금속부품용 가공장치의 사용상태와 같이, 절삭기(300)의 헤드(320)에 장착된 절삭공구(330)가 회동수단(미도시)에 의하여 회전되고, 회전되는 절삭공구(330)에 의하여 인덱스 드라이브(100)의 헤드(150)에 결합된 금속체가 절삭, 천공, 테핑(taping).등의 가공이 수행되면서 스크류(screw), 캠(cam), 테이퍼(taper) 등의 금속 부품들을 형성한다.
이때, 본 발명의 금속부품용 가공장치는 상술한 바와 같이, 캠(170)의 회전으로 인하여 디스크(130)가 일정한 각도로 회전되면서 헤드(150)에 결합된 금속체가 회전되고 절삭기(300)의 헤드(320)에 장착된 절삭공구(330)도 회전되므로, 금속체의 절삭이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 필요시 상기 절삭기(300)의 몸체(310) 자체가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있어, 인덱스 드라이브(100)에 결합된 금속체가 다양한 형상으로 가공될 수 있게 된다.
나아가, 필요시 캠(170)이 휴지 위상을 이루는 구간에서는 디스크(130)가 정지 상태를 이루고 있으므로 이렇게 정지된 시간 동안에만 가공처리를 수행할 수도 있으며, 나아가, 브레이크나 클러치로서 캠(170)을 회전시키는 모터(111)의 동력을 차단하여 가공처리에 필요한 시간을 더욱 증가시킬 수도 있다.
또한, 디스크(130)에 결선된 엔코더(190)로부터 생성되는 디스크(130)의 위치 및 속도 정보를 제어에 활용하여 디스크(130) 자체의 회전속도를 더욱 정밀하게 조절할 수도 있으므로 높은 정밀도의 가공이 가능하게 된다.
그리고, 본 발명의 가공유니트(100)의 디스크(130)의 반경이 넓은 반경을 가질수록 높은 토크(torque)를 가지면서 일정한 각도로 수평회전 가능하므로, 고토크가 요구되는 금속부품의 가공에 적용이 가능하게 되는 것이다.
한편, 상기한 클램퍼(160)는 가공될 금속체를 반복하여 파지 및 파지 해제를 수행하기 때문에 강성을 부여하기 위하여 금속 재료로 형성될 수 있으며, 가공될 금속체의 파지 및 파지 해제를 수행하며 클램퍼(160) 외면에 스크래치 등의 파손이 발생할 우려가 있다.
또한 가공된 금속체가 절삭되며 발생되는 절삭칩 등을 제거 하기 위해 세척이 수행되거나, 인덱스 드라이브(100)가 배치되는 실내 공간의 수분 등에 의해 클램퍼(160)에 부식 등이 발생할 우려가 있다.
도 7을 참조하면, 클램퍼(160)는 상기 문제의 해결을 위한 수단으로서 외면에 구비되는 코팅막(G)을 포함할 수 있다. 코팅막(G)은 상기 클램퍼(160)의 외면에 접하되 제1온도 범위에서 연화되는 접착층(G1), 상기 접착층(G1) 상부에 구비된 발열층(G2), 상기 발열층(G2) 상부에 구비되되 상기 제1온도 범위보다 높은 제2온도 범위에서 연화되는 중간층(G3) 및 상기 중간층(G3)의 상부에 구비되되 상기 제2온도 범위보다 높은 제3온도 이상에서 연화되는 보호층(G4)을 포함할 수 있다.
이러한 코팅막(G)은 보호층(G4)을 포함함으로써, 표면이 경도가 높아 내마모성이 우수하여 클램퍼(160)에 스크래치 등이 발생되는 것이 억제되며, 발수성을 구비하여 클램퍼(160)가 부식되는 것을 억제할 수 있다. 특히 코팅막(G)은 표면의 보호층(G4)과 달리 보다 낮은 온도인 제1온도 범위 및 제2온도 범위에서 각각 연화되는 접착층(G1)과 중간층(G3)을 포함함으로써, 코팅막(G) 표면에 구비되는 보호층(G4)의 물리, 화학적인 특성을 유지하면서도 열팽창, 굽힘 등의 외부 환경에 따른 코팅막(G)의 잔류 응력을 보다 효과적으로 제거하여 벗겨짐 등의 파손을 억제할 수 있어 사용수명을 연장할 수 있기 때문에 보다 오랜 시간 동안 클램퍼(160)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.
구체적인 실시예로, 접착층(G1)은 폴리부틸아크릴레이트(PBA, Polybutylacrylate) 및 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Polymethyl methacrylate)를 포함할 수 있다. 접착층(G1)의 두께가 두꺼울 경우 후술하는 발열층(G2)과 클램퍼(160)의 외면에 접촉하는 부분의 온도 구배가 생겨 접착층(G1)에서 클램퍼(160)의 외면에 접촉하는 부분의 연화가 원활히 이루어지지 않을 수 있기 때문에 두께는 0.020mm 내지 0.150mm 인 것이 바람직하다.
예시적으로 접착층(G1)은 폴리부틸아크릴레이트와 폴리메틸메타아크릴레이트가 열합침된 것일 수 있다. 상기 접착층(G1)의 연화 온도는 90℃ 내지 100℃로서 상기한 제1온도 범위에 해당된다.
이와 같이, 코팅막(G)에서 접착층(G1)은 제일 낮은 온도인 제1온도 범위에서 연화되므로 XXX의 외면과 접착력이 우수하여 박리가 억제된다.
발열층(G2)은 상기 접착층(G1)의 상부에 구비되는 것으로, 폴리아세틸렌 및 요오드를 포함한다. 폴리아세틸렌은 공액 이중 결합 상태에서 전자가 흐르는 틈새가 없지만, 요오드와 같이 이종의 저분자를 혼입함으로써 틈새를 넓힐 수 있기 때문에 전자가 흐름으로써, 전기를 인가하는 경우 전기저항에 의해 발열되는 것이다.
이와 같이, 발열층(G2)을 포함함으로써, 상기한 접착층(G1)과 후술하는 중간층(G3)을 연화시키기 위해 큰 전압을 인가할 필요가 없기 때문에 보다 경제적으로 코팅막(G)의 사용 수명을 연장시킬 수 있다는 이점이 있다.
중간층(G3)은 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 100 중량부 및 카르복실레이트 아크릴 공중합체 200 중량부를 포함할 수 있다. 상기한 중량비를 벗어나는 경우 접착층(G1) 및 보호층(G4)간의 접착력이 부족하게 되어 사용 중 피막박리가 일어나게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 상기 중간층(G3)의 연화 온도는 150℃ ~ 160℃로서 상기 제2온도 범위에 해당된다.
상기 보호층(G4)은 톨루엔중의 폴리메틸페닐실록산이 50 중량부, 실리콘-함유 섬유 50 중량부, 실리콘카바이드 50 중량부, 망간옥사이드 6 중량부, 오르가노실리콘-티탄화합물 18 중량부를 포함할 수 있다.
폴리메틸페닐실로산이 50 중량부 미만일 경우 연화 온도가 감소하여, 상기 제2온도 범위와의 차이가 적어지며 경도가 감소되고, 50 중량부를 초과할 경우 경제적이지 않다. 실리콘-함유 섬유가 50 중량부 미만일 경우 발수성이 떨어지며 50 중량부를 초과하는 경우 발수성이 향상되는 경향이 크지 않기 때문에 경제적이지 않다. 실리콘카바이드가 50 중량부 미만일 경우 내마모성이 감소되며 50 중량부를 초과할 경우 내마모성이 향상되는 경향이 크지 않아 경제적이지 않다. 오르가노실리콘-티탄화합물가 18 중량부 미만일 경우 표면 경도 및 내마모성이 감소되고 18 중량부를 초과할 경우 경화 정도가 뚜렷하지 않아 경제적이지 않다.
이와 같은, 보호층(G4)의 연화 온도는 650℃(상기 제3온도)로서 상기 제2온도 범위보다 높은 온도인 제3온도 미만의 온도에서도 경도를 유지하여 내마모성을 유지하고, 발수성을 유지하므로 클램퍼(160)를 외부 환경으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
상술한 바와 같이, 코팅막(G)은 클램퍼(160)의 외면에 구비되어, 클램퍼(160)와의 열팽창 계수의 차이, 형상과 외력에 의한 굽힘 등에 의해 압축 응력, 인장 응력과 같은 잔류 응력이 발생될 수 있고, 이러한 잔류 응력 발생되는 경우, 코팅막(G)은 크레이징(crazing)이라 불리는 미세실금, 크랙, 힐록(hillock), 주름(wrinkling), 파괴 등이 발생할 수 있다.
따라서 접착층(G1) 및 중간층(G3)이 각각 제1온도 범위와 제2온도 범위에 도달하도록 발열층(G2)에 전기를 인가함으로써, 접착층(G1)과 중간층(G3) 각각에 잔류 응력을 제거하여 잔류 응력에 의한 파괴 등이 발생되는 것을 억제하는 것이다.
이때 보호층(G4)이 연화되지 않도록 발열층(G2)은 제3온도 미만으로 발열되는 것이 중요하며, 따라서 접착층(G1), 중간층(G3)이 각각 제1온도 범위 및 제2온도 범위에 도달하여 연화하는 과정 중에서도 보호층(G4)은 연화되지 않아 우수한 경도, 내마모성, 발수성 등의 특성을 유지할 수 있다.
특히 발열층(G2)이 제2온도 범위에서 제1온도 범위와 인접한 온도(예시적으로 150℃)로 발열되는 경우, 중간층(G3)의 연화 정도는 접착층(G1)보다 적게 되어 중간층(G3)이 접착층(G1)과 보호층(G4)의 완충 역할을 하게 되기 때문에 접착층(G1)과 보호층(G4)의 가교 역할을 할 수 있는 것이다.
즉, 보호층(G4)의 물리, 화학적인 특성을 유지하면서 코팅막(G)의 잔류 응력을 효과적으로 분산 완화할 수 있기 때문에, 클램퍼(160)를 스크래치, 부식 등의 외부 환경으로부터 지속적으로 보호할 수 있다는 이점이 있다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 금속부품용 가공장치
10; 평반
20; 프레임
100; 인덱스 드라이브
110; 모터수납함
111; 모터
112; 모터축
113; 구동기어
114; 결합패널
115; 볼트
116; 전원케이블
120; 하우징
121; 정면판
122; 일측측판
123; 플렌지
123a; 삽입홀
124; 타측측판
125; 받침대
126; 배면판
130; 디스크
131; 베어링
132; 고정축
133; 롤러
140; 림
150; 헤드
151; 바디
152; 림 체결부
153; 이동채널
160; 클램퍼
161; 클램퍼베이스
162; 물림척
170; 캠
171; 캠축
172; 피동기어
174; 나사산
175; 채널
176; 연결축
180; 캠커버
190; 엔코더
191; 엔코더결합구
200; 고정유닛
210; 베이스
220; 고정대
230; 레바
300; 절삭기
310; 몸체
320; 헤드
330; 절삭공구

Claims (8)

  1. 금속부품용 가공장치에 있어서,
    프레임(20) 상측으로 설치된 평반(10)상에 고정되며, 가공될 금속체의 일측을 탈착가능하게 결합시키고 일정한 각도로 회전되는 인덱스 드라이브(100);
    상기 인덱스 드라이브(100)에 의하여 결합된 금속체를 절삭 가공하는 절삭기(300); 을 포함하여 구성되고,
    상기 인덱스 드라이브(100)는,
    모터(111)를 내장한 모터수납함(110)과,
    상기 모터수납함(110)의 측면에 결합되고 모터(111)의 구동에 의하여 회전되는 디스크(130)를 정면판(121)에 설치한 하우징(120)과,
    상기 하우징(120)에 설치된 디스크(130)의 상측에서 단차지게 돌출 형성된 림(140)과,
    상기 림(140)의 상측에 결합되며 가공될 금속체를 파지하는 클램퍼(160)가 설치된 헤드(150);
    를 포함하여 구성되고,
    상기 클램퍼(160)는 외면에 구비되는 코팅막을 포함하되, 상기 코팅막은 상기 클램퍼(160)의 외면에 접하되 제1온도 범위에서 연화되는 접착층, 상기 접착층 상부에 구비된 발열층, 상기 발열층 상부에 구비되되 상기 제1온도 범위보다 높은 제2온도 범위에서 연화되는 중간층 및 상기 중간층의 상부에 구비되되 상기 제2온도 범위보다 높은 제3온도 이상에서 연화되는 보호층을 포함하고,
    상기 접착층은 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타아크릴레이트를 포함하되, 두께는 0.020mm 내지 0.150mm 이고,
    상기 발열층은 폴리아세틸렌 및 요오드를 포함하고,
    상기 중간층은 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 100 중량부 및 카르복실레이트 아크릴 공중합체 200 중량부를 포함하고,
    상기 보호층은 톨루엔중의 폴리메틸페닐실록산이 50 중량부, 실리콘-함유 유 50 중량부, 실리콘카바이드 50 중량부, 망간옥사이드 6 중량부, 오르가노실리콘-티탄화합물 18 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(120)의 내부공간에 모터(111)의 구동으로 회전되는 캠(cam)(170)이 설치되고,
    상기 캠(170)의 일측인 캠축(171)과 타측인 연결축(176) 사이의 원통형 몸체에 나사산(174)이 형성되고, 나사산(174) 사이에 표면으로부터 음각으로 형성되고 일정한 폭(L)을 가지는 채널(175)이 형성되고,
    상기 디스크(130)는 원형 평판 형상의 몸체 내부에 일정한 각도로 등분되게 내장된 다수개의 베어링(131)을 가지고 있으며, 상기 캠(170)에 형성된 나사산(174)과 채널(175)에 의하여 상기 베어링(131)이 가이드되면서 캠(170)의 회전에 따라서 상기 디스크(130)가 소정 각도로 회전되고,
    상기 헤드(150)는 상기 클램퍼(160)가 다양한 직경의 원통형 금속체를 파지할 수 있도록 클램퍼(160)의 클램퍼베이스(161)를 헤드(150)의 바디(151)의 중심으로부터 가장자리까지 이동시키기 위한 요홈 형상의 이동채널(153)이 헤드(150)의 바디(151)에 형성되는 구성을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 베어링(131)은,
    일정한 직경(R)을 가지는 롤러(133)와, 롤러(133)의 회전축을 이루는 고강성의 고정축(132)으로 이루어진 캠팔로워베어링(cam follower bearing)인 구성을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징(120)의 내부 공간에 디스크(130)의 회전속도를 정밀하게 조절하기 위한 위치 및 속도 정보를 생성하는 엔코더(encoder)(190)를 설치하는 구성을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 평반(10)상에 설치되며, 상기 인덱스 드라이브(100)에 파지된 금속체의 타측을 탈착가능하게 결합시키는 고정유닛(200);을 더 포함하는 구성을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 절삭기(300)는,
    절삭공구(330)가 결합되는 헤드(320)를 가지고 있으며, 상기 절삭기(300)의 몸체(310) 내부에 상기 절삭공구(330)를 회전시키는 회동수단과 절삭기(300)의 몸체(310) 자체를 시계방향 또는 반시계방향으로 각도 변경시키면서 회전시키는 회전수단(미도시)이 설치되는 구성을 특징으로 하는 금속부품용 가공장치.
  8. 삭제
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