KR102455155B1 - 너트 가공장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 너트 가공장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 너트의 전후방 챔퍼링 가공을 동시에 수행할 수 있는 너트 가공장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공장치는, 모재의 전면홀을 가공하는 제1공구와, 상기 모재 전면에 가공된 전면홀의 중앙부를 향해 접근하여 모재의 길이방향을 향해 중공을 형성하는 제1스핀들공구와, 상기 모재의 전장을 가공하는 제3공구와, 상기 제1스핀들공구를 통해 형성된 중공 내로 삽입되고, 모재 후방을 향해 전진하여 모재 후방에 형성된 중공 주변을 가공하는 제5공구와, 상기 모재의 측면 둘레를 따라 소정깊이의 홈을 형성하도록 가공하는 제4공구와, 상기 중공을 태핑 가공하는 제2스핀들공구 및 상기 모재의 후면을 절단 가공하는 제2공구를 포함한다.

Description

너트 가공장치 및 방법{Nut processing apparatus and method}

본 발명은 너트 가공장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 너트의 전후방 챔퍼링 가공을 동시에 수행할 수 있는 너트 가공장치 및 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

산업분야에서 가장기초가 되는 부품의 단위소재로서 볼트와 너트가 가장 많이 이용되고 있으며, 이 볼트와 너트는 기계를 조립하거나 건축물의 각 부재를 연결하는 것으로 각 산업의 모든 분야에서는 없어서는 안 될 연결부재로 널리 사용되고 있다. 그 중에서, 인서트 너트는 주로 철판이나 함판의 제작 및 조립 등에 사용되는 매립형 너트를 의미하는데, 상기 '인서트'란 모재에 나사산을 만들기 어려운 경우 모재에 부착하여 나사산 역할을 할 수 있도록 만들어진 것으로, 인서트류 중에서 너트의 형상을 하고 있는 것을 '인서트 너트'라고 한다. 상기 인서트 너트는 나사부와 모재에 삽입한 후 고정시킬 수 있는 고정 부위를 가지고 있는데, 가구, 전제제품 뿐만 아니라 자동차 등에도 다수 사용되고 있다. 또한, '사출 인서트 너트'는 사출물 가공 시 사용되는 너트를 의미하며, 플라스틱 사출 시 인서트를 장착하고 사출한 후에 플라스틱이 경화되고 나면 인서트가 플라스틱과 강하게 결합되면서 강한 강도를 지닌 너트 부위를 형성하게 된다.

상기 인서트 너트를 포함한 일반 너트를 가공하기 위한 다수의 공정이 존재하는데, 그 중에서 챔퍼링(chamfering) 공정은 모따기 공정이라고도 불리며, 예리한 모서리 부위를 깍아서 둥그스름하게 만들게 된다. 상기 너트의 경우, 나사산이 형성된 중공 내부의 측면 모서리를 챔퍼링함으로써 너트에 삽입되는 볼트와의 결합을 보다 용이하게 할 수 있다. 그런데, 일반적인 너트를 가공, 그 중에서 챔퍼링 가공하는 공정에 있어서, 너트의 전면 중공에 대한 챔퍼링 가공이 이루어진 후에 너트를 반대로 돌려서 후면 중공에 대한 챔퍼링 가공이 이루어지게 된다. 그에 따라, 초기 너트가공이 이루어진 후, 너트를 반대방향으로 위치시키는 공정과, 너트 후면의 중공 챔퍼링 공정이 추가적으로 이루어져야 함에 따라 공정단계와 비용 및 시간이 전부 상승한다는 문제점이 존재한다.

1. 한국 특허공개 제10-1871935호(2018.07.02 공고)

너트의 중공 챔퍼링 공정에 있어, 너트방향을 전환시키고 반대면을 챔퍼링함에 따른 공정시간 및 비용을 절감시키기 위하여, 너트방향을 전환시키지 않고 반대면 챔퍼링공정이 이루어질 수 있는 너트 가공장치 및 방법을 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공장치는, 상기 모재의 측면 둘레를 따라 소정깊이의 제1홈을 형성하도록 가공하는 제1공구와, 상기 모재 전면의 중앙부를 향해 접근하여 모재의 길이방향을 따라 중공을 형성하는 제1스핀들공구와, 상기 모재의 전장을 가공하는 제3공구와, 상기 제1스핀들공구를 통해 형성된 중공 내로 삽입되고, 모재 후방을 향해 전진하여 상기 모재의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공 주변을 가공하는 제5공구와, 상기 제1홈으로부터 소정거리 이격되어 제2홈을 형성하도록 가공하는 제4공구와, 상기 중공을 태핑 가공하는 제2스핀들공구 및 상기 모재의 상기 제5공구로 가공된 지점을 절단 가공하는 제2공구를 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1스핀들공구는, 모재에 중공을 형성하는 초경드릴과, 상기 초경드릴 후단에 형성되며, 소정의 직경을 가진 드릴본체를 더 포함하되, 상기 드릴본체의 선단은, 모재의 중심축을 향해 경사진 경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제5공구는, 상기 모재를 향해 전후진하는 바이트와, 상기 바이트의 일단에 결합 설치되며, 상기 모재의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점에 형성된 중공 주변을 가공하는 초경공구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 초경공구는, 상기 바이트로부터 수직방향으로 결합 설치되어, 상기 모재의 중공 내부로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 초경공구는, 상기 바이트의 일단에 삽입되는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 일방향으로 연장 형성되는 연장부와, 상기 연장부와 소정의 경사각을 이루면서 연장 형성되는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공방법은, 고정장치 내에 삽입고정되고 후방 모터에 의해 회전되는 모재에 대하여, 제1공구에 의해 모재의 측면 둘레를 따라 소정깊이의 제1홈을 형성하는 단계와, 상기 모재 전면의 중앙부를 향해 제1스핀들공구가 접근하여 모재의 길이방향을 향해 중공을 형성하는 단계와, 상기 모재의 전장을 제3공구에 의해 가공하는 단계와, 상기 제1스핀들공구를 통해 형성된 중공 내에 제5공구가 삽입되고, 상기 모재의 후방을 향해 전진하여 상기 모재의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공 주변을 가공하는 단계와, 제4공구에 의해 상기 제1홈으로부터 소정거리 이격되어 제2홈을 형성하는 단계와, 상기 모재 중앙에 형성된 중공에 제2스핀들공구가 삽입되어 태핑 가공하는 단계 및 상기 모재의 상기 제5공구로 가공된 지점을 제2공구에 의해 절단 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제5공구는, 상기 모재를 향해 전후진하는 바이트와, 상기 바이트의 일단에 결합 설치되며, 상기 모재의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공 주변을 가공하는 초경공구를 포함하고, 상기 바이트가 모재를 향해 전진하고, 상기 중공 선단에 위치한 초경공구가 중공 후단을 향해 삽입된 후, 상기 모재의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 모서리를 가공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 너트방향을 전환시키지 않고 반대면 챔퍼링공정이 이루어짐으로써 너트방향을 전환시키고 반대면을 챔퍼링할 필요가 없으며, 그에 따른 공정시간 및 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일반적인 너트의 사시도 및 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공장치에 있어서, 제5공구의 상세도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공장치에 있어서, 제1스핀들공구와 제5공구에 의해 너트의 중공 가공공정이 이루어지는 작동상태도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공방법의 공정단계를 나타내는 블럭도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 너트 가공장치 및 방법의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공장치(1)는, 상기 모재(BM)의 측면 둘레를 따라 소정깊이의 제1홈(G1)을 형성하도록 가공하는 제1공구(10)와, 상기 모재(BM) 전면의 중앙부를 향해 접근하여 모재(BM)의 길이방향을 따라 중공(h)을 형성하는 제1스핀들공구(60)와, 상기 모재(BM)의 전장을 가공하는 제3공구(30)와, 상기 제1스핀들공구(60)를 통해 형성된 중공(h) 내로 삽입되고, 모재(BM) 후방을 향해 전진하여 상기 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공(h) 주변을 가공하는 제5공구(50)와, 상기 제1홈(G1)으로부터 소정거리 이격되어 제2홈(G2)을 형성하도록 가공하는 제4공구(40)와, 상기 중공(h)을 태핑 가공하는 제2스핀들공구(70) 및 상기 모재(BM)의 상기 제5공구(50)로 가공된 지점을 절단 가공하는 제2공구(20)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 너트 가공방법은, 고정장치(5) 내에 삽입고정되고 후방 모터에 의해 회전되는 모재(BM)에 대하여, 제1공구(10)에 의해 모재(BM)의 측면 둘레를 따라 소정깊이의 제1홈(SG1)을 형성하는 단계와, 상기 모재(BM) 전면의 중앙부를 향해 제1스핀들공구(60)가 접근하여 모재(BM)의 길이방향을 향해 중공(h)을 형성하는 단계와, 상기 모재(BM)의 전장을 제3공구(30)에 의해 가공하는 단계와, 상기 제1스핀들공구(60)를 통해 형성된 중공(h) 내에 제5공구(50)가 삽입되고, 상기 모재(BM)의 후방을 향해 전진하여 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공(h) 주변을 가공하는 단계와, 제4공구(40)에 의해 상기 제1홈(SG1)으로부터 소정거리 이격되어 제2홈(SG2)을 형성하는 단계와, 상기 모재(BM) 중앙에 형성된 중공(h)에 제2스핀들공구(70)가 삽입되어 태핑 가공하는 단계 및 상기 모재(BM)의 상기 제5공구(50)로 가공된 지점을 제2공구(20)에 의해 절단 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명에서 개시하는 너트 가공방법은 가공장치(1)에 의해 이루어지는 공정을 단계별로 구분하여 제시한다.

본 발명에서 개시하는 너트 가공장치(1)는, 복수개의 공구에 의해 모재(BM)를 가공하여 너트를 만들 수 있다. 우선, 상기 모재(BM)는 수직방향으로 연장 형성되며 다면체, 바람직하게는 육면체 단면을 가진 기초가 되는 금속재료로써, 선반장치(3) 내에 삽입 설치된다. 상기 선반장치(3)는, 모재(BM)를 고정장치(5)에 의해 고정되고, 모재(BM) 후방에 설치된 모터(도면 미도시)에 의해 모재(BM)를 회전시키면서 너트 가공이 이루어진다. 상기 제1공구(10) 내지 제5공구(50)는, 선반장치(3)에 구비될 수 있으며, 상기 모재(BM)를 도 1에 도시된 너트로 가공하기 위한 공구들이다. 또한, 제1스핀들공구(60)와 제2스핀들공구(70)는 이송장치에 의해 모재(BM)를 향해 전후진하면서 중공 형성 및 태핑 가공과 같은 공정이 이루어지게 된다.

우선, 제1공구(10) 및 제4공구(40)는 선반장치(30)에 설치되고, 모재(BM)의 주변에 위치하다가 측면홈(SG) 가공이 이루어지는 경우 모재의 측면에 접근하여 제1홈(SG1)과 제2홈(SG2)를 가공한다. 상기 제1공구(10) 및 제4공구(40)는 모재(BM)를 중심으로 반경방향으로 소정거리 이격된 위치에서 대기하다가, 모재(BM)의 중심축을 향해 이송되고, 모재(BM)의 외주면에 접촉한 상태에서 소정깊이의 측면홈(SG)을 가공하게 된다. 상기 측면홈(SG)의 폭은 제1공구(10) 및 제4공구(40)의 폭에 의해 결정된다.

다음으로, 상기 모재(BM) 전면의 중앙부를 향해 접근하여 모재(BM)의 길이방향을 따라 중공(h)을 형성하는 제1스핀들공구(60)를 포함할 수 있다. 상기 제1스핀들공구(60)는 선단에 드릴이 형성되어 모재(BM)의 중심축을 기준으로 소정의 반경을 가지는 중공(h)을 형성하게 된다. 상기 스핀들공구(60)가 모재를(BM)를 향해 전진하면서 드릴링되어 내부에 중공(h)이 형성되고, 후진한 후에 다음 공정이 이루어지게 된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1스핀들공구(60)는, 모재(BM)에 중공(h)을 형성하는 초경드릴(61)과, 상기 초경드릴(61) 후단에 형성되며, 소정의 직경을 가진 드릴본체(63)를 더 포함하되, 상기 드릴본체(63)의 선단은, 모재(BM)의 중심축을 향해 경사진 경사면(s)을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 제1스핀들공구(60)는 중공(h)을 형성하는 드릴링 공정을 위한 구성으로, 그 선단에는 드릴링을 위한 초경드릴(61)이 형성되고, 초경드릴(61)의 후단에서 소정의 직경을 가지며 연장 형성되는 드릴본체(63)를 더 포함할 수 있다. 상기 초경드릴(61)은 모재(BM)의 일정깊이까지 드릴링하도록 삽입되되, 드릴본체(63)는 중공(h) 내부로 삽입될 수 없어, 드릴본체(63)의 선단이 모재(BM)의 선단에 맞닿게 된다. 여기서, 상기 드릴본체(63)의 선단이 모재(BM) 중심축 방향을 향해 경사지는 경사면(s)을 갖도록 형성됨으로써, 모재(BM)가 회전하면서 중공(h)의 선단과 드릴본체(63)의 선단이 서로 맞닿아 중공(h) 선단의 챔퍼링 가공이 이루어질 수 있다. 이렇게 너트의 제조공정중에 제1스핀들공구(60)를 통해 중공(h) 선단의 챔퍼링 가공이 이루어진다.

또한, 상기 모재(BM)의 전장(全長)을 가공하는 제3공구(30)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3공구(30)는 모재(BM) 전면에 인접하게 위치되고, 모재(BM)가 회전하면서 전면이 제3공구(30)에 의해 가공되면서 전장 가공이 이루어지게 된다.

다음으로, 상기 제1스핀들공구(60)를 통해 형성된 중공(h) 내로 삽입되고, 모재(BM) 후방을 향해 전진하여 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공(h) 주변을 가공하는 제5공구(50)를 더 포함할 수 있다.

상기 제5공구(50)는 너트 제조공정 단계에서 너트를 반대방향으로 전환시키지 않고 중공(h) 후단부 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 주변 가공이 이루어지도록 하는 구성이다. 상기 제5공구(50)는 모재(BM) 전면으로 이송된 이후, 상기 중공(h) 내부로 삽입되어 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공(h) 주변을 가공한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제5공구(50)는, 상기 모재(BM)를 향해 전후진하는 바이트(51)와, 상기 바이트(51)의 일단에 결합 설치되며, 상기 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공(h) 주변을 가공하는 초경공구(53)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 초경공구(53)는, 상기 바이트(51)로부터 수직방향으로 결합 설치되어, 상기 모재(BM)의 중공(h) 내부로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 바이트(51)는 소정의 폭을 가진 바 형상으로 이루어지고, 상기 모재(BM)의 중심축을 향해 전후진하도록 구성될 수 있다. 상기 바이트(51)의 선단에서 수직방향, 보다 상세하게는 중공(h) 길이방향을 향해 연장되도록 결합 설치되는 초경공구(53)를 더 포함할 수 있으며, 상기 초경공구(53)는 중공(h) 내로 삽입된 상태에서 중공(h)의 후단 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 주변을 가공하게 된다. 그에 따라, 너트를 뒤집지 않고서도 너트의 중공(h) 전단 챔퍼링 가공과 후단 주변 가공이 한번에 이루어짐으로써 공정단계가 생략될 수 있고 그에 따른 시간 및 비용절감이 된다는 장점이 있다.

삭제

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 초경공구(53)는, 상기 바이트(51)의 일단에 삽입되는 몸체부(531)와, 상기 몸체부(531)로부터 일방향으로 연장 형성되는 연장부(533)와, 상기 연장부(533)와 소정의 경사각을 이루면서 연장 형성되는 경사부(535)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 초경공구(53)는 바이트(51)의 일단 내부에 삽입 설치되어 초경공구(53)를 바이트(51)로부터 이탈되지 않도록 안정적으로 지지하는 몸체부(531)를 포함하고, 상기 몸체부(531)와 동방향으로 연장 형성되되, 몸체부(531)보다 작은 직경을 가지는 연장부(533)를 더 포함한다. 상기 연장부(533)는 상대적으로 얇은 두께를 가져 중공(h) 내부에서 간섭되지 않도록 하고, 상기 연장부(533)로부터 중공(h)의 반경방향을 향해 사선으로 연장 형성되며, 중공(h) 후단 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 주변을 가공하는 경사부(535)를 더 포함한다. 상기 경사부(535)는 드릴본체(63)에 의해 중공(h)의 선단이 챔퍼링 되는 것에 대응하여, 중공(h)의 후단 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 주변을 가공하도록 이루어지며, 중공(h)을 따라 이동한 연장부(533)가 중심축으로부터 편심되어 이동하여 경사부(535)가 중공(h)의 후단 모재(BM)의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점에 접하면서 중공(h) 후단 주변부의 가공이 이루어질 수 있다.

삭제

마지막으로, 상기 중공(h)을 태핑 가공하는 제2스핀들공구(70) 및 상기 모재(BM)의 상기 제5공구(50)로 가공된 지점을 절단 가공하는 제2공구(20)를 포함한다. 상기 제2스핀들공구(70)는 중공(h) 내부를 탭핑 가공하여 이후 볼트가 결합될 수 있도록 가공이 이루어지며, 모든 공정이 이루어진 후에, 상기 제2공구(20)가 모재(BM)의 중앙을 절단함으로써 너트가 생산된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 너트 가공장치
3 : 선반장치
5 : 고정장치
10 : 제1공구
20 : 제2공구
30 : 제3공구
40 : 제4공구
50 : 제5공구
51 : 바이트
53 : 초경공구
531 : 몸체부
533 : 연장부
535 : 경사부
60 : 제1스핀들공구
61 : 초경드릴
63 : 드릴본체
70 : 제2스핀들공구
BM : 모재
SG : 측면홈
SG1 : 제1홈
SG2 : 제2홈
h : 중공
s : 경사면

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 고정장치 내에 삽입고정되고 후방 모터에 의해 회전되는 모재에 대하여, 제1공구에 의해 모재의 측면 둘레를 따라 소정깊이의 제1홈을 형성하는 단계;
   상기 모재 전면의 중앙부를 향해 제1스핀들공구가 접근하여 모재의 길이방향을 향해 중공을 형성하는 단계;
   상기 모재의 전장을 제3공구에 의해 가공하는 단계;
   상기 제1스핀들공구를 통해 형성된 중공 내에 제5공구가 삽입되고, 상기 모재의 후방을 향해 전진하여 모재의 전면에서 단위너트의 길이에 해당하는 지점의 중공 주변을 가공하는 단계;
   제4공구에 의해 상기 제1홈으로부터 소정거리 이격되어 제2홈을 형성하는 단계;
   상기 모재 중앙에 형성된 중공에 제2스핀들공구가 삽입되어 태핑 가공하는 단계; 및
   상기 모재의 상기 제5공구로 가공된 지점을 제2공구에 의해 절단 가공하는 단계;를 포함하는 너트 가공방법.

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