KR102570474B1 - 전기차용 캘리퍼 하우징 가공 장치 및 가공 방법 - Google Patents

Abstract

최근 개발되고 있는 전기차용 캘리퍼의 하우징은 내측 보어를 형성하기 위해 앵글헤드를 사용하게 되는데, 앵글헤드로 하나의 보어를 가공하는데 많은 시간이 소요되며 복수의 메인보어를 가공해야 하는 경우 메인보어의 개수에 비례해 많은 공정시간을 소모하는 문제가 발생한다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 스핀들구동부를 갖는 장치본체와, 가공대상 캘리퍼하우징을 지지하는 가공지그와, 상기 가공지그를 수평방향으로 요동 운동시키는 X-Y구동부를 포함하는 수평X-Y테이블, 공구하우징과, 상기 스핀들구동부에 의해 회전구동되는 구동스핀들과, 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 공구축과, 상기 공구축들이 동기하여 가공회전하도록 상기 구동스핀들의 구동력을 상기 공구축들에 전달하는 전동부와, 상기 공구축에 장착되어 상기 캘리퍼하우징 내에 있는 가공대상 보어의 내경면을 절삭 가공하며 상기 보어의 가공직경보다 작은 가공외경을 가진 엔드밀공구들을 갖는 공구헤드유니트, 상기 공구축들이 가공회전하는 동안 상기 수평X-Y테이블이 요동 운동시켜 상기 엔드밀공구가 상기 가공직경을 형성할 수 있도록 상기 스핀들구동부와 상기 X-Y구동부를 제어하는 제어부를 가져 하나의 면에 형성된 한 쌍의 메인보어를 동시에 가공하며 메인보어 형성공정을 하나의 공구로 통합 수행하여 공정시간이 단축되는 장점이 있다.

Description

전기차용 캘리퍼 하우징 가공 장치 및 가공 방법 {Caliper housing processing device for hydrogen vehicles}

본 발명은 전기차용 브레이크 캘리퍼 하우징의 가공 장치 및 가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크용 캘리퍼는 바퀴와 함께 회전하는 디스크 양면에 패드를 압착시켜 마찰을 일으켜 제동력을 얻는 디스크 브레이크 방식에 활용되는 것으로, 패드가 삽입되어 있는 부품을 말한다.

종래의 브레이크용 캘리퍼는 두 개의 분할된 하우징을 결합하여 제작되었으나, 최근 전기차용으로 개발된 캘리퍼 하우징은 캘리퍼를 경량화 하면서 높은 강도를 가지게 하기 주로 일체형 하우징으로 제작된다.

이러한 캘리퍼의 하우징은 패드가 삽입되는 메인보어가 하우징 내측에 위치하여 일반적인 가공 장치로는 메인보어를 형성하기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘L’자 형상의 앵글헤드를 이용해 하우징 내측에 메인보어를 형성한다.

종래에는 앵글헤드에 황삭공정, 정삭공정, 마감공정 등 각각의 공정에 해당하는 개별적인 공구가 장착된 여러 개의 앵글헤드를 교체해가며 메인보어를 형성하였다. 그런데, 이러한 방법은 각각의 공정과 공구 교체 과정으로 인해 하나의 메인보어를 형성하는데 많은 시간이 소요된다. 그리고 복수의 메인보어를 가공해야 하는 경우, 메인보어를 형성하는 시간이 메인보어의 개수에 비례해 많은 공정시간을 소모하는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 캘리퍼 하우징 내부에 형성되는 캘리퍼 하우징 내부에 형성되는 메인보어의 가공시간을 단축할 수 있는 캘리퍼하우징 가공장치 및 가공방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따른 캘리퍼하우징 가공장치에 있어서, 스핀들구동부를 갖는 장치본체와, 가공대상 캘리퍼하우징을 지지하는 가공지그와, 상기 가공지그를 수평방향으로 요동 운동시키는 X-Y구동부를 포함하는 수평X-Y테이블, 공구하우징과, 상기 스핀들구동부에 의해 회전구동되는 구동스핀들과, 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 공구축과, 상기 공구축들이 동기하여 가공회전하도록 상기 구동스핀들의 구동력을 상기 공구축들에 전달하는 전동부와, 상기 공구축에 장착되어 상기 캘리퍼하우징 내에 있는 가공대상 보어의 내경면을 절삭 가공하며 상기 보어의 가공직경보다 작은 가공외경을 가진 엔드밀공구들을 갖는 공구헤드유니트, 상기 공구축들이 가공회전하는 동안 상기 수평X-Y테이블이 요동 운동시켜 상기 엔드밀공구가 상기 가공직경을 형성할 수 있도록 상기 스핀들구동부와 상기 X-Y구동부를 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 하우징 가공장치에 의해 달성된다.

그리고, 상기 제어부는 상기 가공직경이 상기 공구축이 하강이동할 때보다 상승이동할 때 소정의 정삭가공량만큼 더 크게 되도록 상기 X-Y구동부를 제어하는 경우, 공구축의 하강 시 정상가공량을 달성하는 정삭가공이 이뤄져 메인보어의 황삭가공과 정삭가공을 하나의 공구로 달성할 수 있다.

그리고, 상기 전동부는 상기 한 쌍의 공구축을 동일 회전방향으로 회전하도록 전동하는 경우, 한 쌍의 메인보어를 동시에 가공할 수 있으며, 두 공구에 의해 가공되는 메인보어의 치수 및 형상이 동일하게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 엔드밀공구는 헬리컬가공치형을 갖는 것을 특징으로 하는 경우, 헬리컬가공치형의 특성에 의해 절단면이 연속적으로 이어져 가공면의 품질 향상에 도움이 될 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 제 1항 내지 제 4항에 따른 캘리퍼 하우징 가공방법에 있어서, 상기 캘리퍼하우징을 상기 가공지그 상에 배치하는 가공준비단계, 상기 캘리퍼하우징에 메인보어를 형성하기 위해 상기 공구헤드유니트를 상기 장치본체에 장착하고 가공지그를 보어가공위치로 이동시키는 보어가공준비단계, 상기 공구헤드유니트 내의 상기 공구축들이 가공회전하여 상기 엔드밀공구가 상기 가공직경보다 작은 황삭가공직경을 형성하도록 상기 가공지그가 상기 X-Y구동부에 의해 요동하는 황삭가공단계, 상기 황삭가공단계 이후, 상기 메인보어내에 위치한 상기 엔드밀공구가 상기 메인보어로부터 후퇴함과 동시에 상기 X-Y구동부를 제어하여 상기 메인보어가 상기 가공직경을 가지도록 하는 정삭가공단계에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 캘리퍼 하우징 가공 장치 및 가공 방법은 캘리퍼 하우징 내부에 형성되는 메인보어의 황삭 공정과 정삭 공정을 하나의 공정으로 수행하여 캘리퍼 하우징의 가공 시간을 줄이고 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 하우징과 가공장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 하우징과 가공장치의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 갤리퍼 하우징의 가공장치의 가공상태 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공구헤드유니트 및 캘리퍼하우징 부분을 확대한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 캘리퍼하우징의 보어형성과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어부의 제어블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기차용 캘리퍼 하우징 가공방법의 가공순서도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 하우징과 가공장치(10) 의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 하우징과 가공장치(10)의 측단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 갤리퍼 하우징의 가공장치(10)의 가공상태 사시도이다.

도 1과 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 캘리퍼하우징 가공장치(10)는 장치본체(300)를 이용하여 수평X-Y테이블(200) 상에 고정 지지된 캘리퍼하우징(100)을 가공하고 내부에 메인보어(120)를 형성하는 것을 목적으로 한다.

캘리퍼하우징(100)은 ‘ㄷ’ 형상의 일체형 부재로 내부 및 외부 형상이 기계가공 과정을 최소화하도록 단조 또는 주조 방법으로 제작된다. 캘리퍼 하우징의 내부에는 복수의 메인보어(120)가 형성된다. 메인보어(120)는 캘리퍼하우징(100) 내측면에 형성되는 각 면에 2개가 1쌍으로 상호 대향하게 형성되어 하나의 캘리퍼하우징(100)에는 총 4개의 메인보어가 형성되는 것이 바람직하다.

캘리퍼하우징(100)을 지지하는 수평X-Y테이블(200)은 장치본체(300)와 별도로 구성된다. 수평X-Y테이블(200)은 캘리퍼 하우징을 고정지지하는 가공지그(220), 상기 가공 지그가 X-Y 이동 가능한 영역을 제공하는 테이블프레임(240), 상기 테이블프레임(240)상에 지지되어 가공지그(220)를 수평 이동시키는 X-Y구동부가 마련되어 있다.

장치본체(300)는 캘리퍼하우징(100)을 가공하기 위한 동력을 제공하는 장치이다. 장치본체(300)는 지면으로부터 상승 및 하강 이동할 수 있으며, 장치본체(300)의 일단에는 스핀들구동부(320)가 형성된다. 스핀들구동부(320)에는 여러 종류의 가공공구(미도시)를 장착해 캘리퍼하우징(100)의 외관이나 내측을 가공할 수 있다.

캘리퍼하우징(100)의 메인보어(120)를 형성하기 위해 장치본체(300)에 공구헤드유니트(400)가 장착된다. 공구헤드유니트(400)는 L자 형상의 공구유니트로 캘리퍼하우징(100)의 내측에 형성되는 메인보어(120)를 가공하기 용이한 구조를 가진다. 공구헤드유니트(400)는 공구하우징(420), 상술한 스핀들구동부(320)로부터 동력을 전달받는 구동스핀들(440), 구동스핀들(440)로부터 동력을 전달받아 회전하는 공구축(460), 상기 공구스핀들(440)과 공구축(460)의 사이에 개재되어 두 축간의 동력전달을 매개하는 전동부(480), 공구축(460)에 연결되어 메인보어(120)를 가공하는 엔드밀공구(490) 등을 포함된다.

도 4는 본 발명에 따른 공구헤드유니트 및 캘리퍼하우징 부분을 확대한 사시도이다. 도 1내지 4를 참조하여 본 발명에 따른 공구헤드유니트(400)의 구성을 상세히 설명한다.

공구하우징(420)은 공구헤드유니트(400)의 외관을 형성하고 있으며, 내부공간(426)이 형성되어 다른 부품들을 수용한다. 이러한 내부공간(426)에 의해 구동스핀들(440), 공구축(460), 전동부(480)를 공구하우징(420) 내부에서 회전 가능하게 지지된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공구하우징(420)은 내부공간의 형성을 용이하게 하기 위해 상부하우징(422)과 하부하우징(424)으로 분리될 수 있다.

구동샤프트(440)는 스핀들구동부(320)로부터 전달되는 회전 구동력을 전달하며, 중심에 형성된 구동축선을 중심으로 회전하는 샤프트이다. 구동샤프트(440)와 스핀들구동부(320)의 연결은 구동샤프트(440)에 마련된 동력접속부(442)를 통해 이뤄진다. 동력접속부(442)는 말단이 돌출 형성된 턱을 가지고 있어 스핀들구동부(320)에 물림 결합 된다. 동력접속부(442)를 통해 전달되는 회전력은 구동샤프트(440) 전체를 회전시키고 구동샤프트(440) 말단에 형성된 구동기어(444)를 통해 전동부(480)로 전달된다.

전동부(480)는 구동기어(444)의 회전력을 전달하는 기어로 공구하우징(420)내에 위치하고 있다. 전동부(480)는 하우징 내부에서 회전 가능하게 지지되며, 구동샤프트(440)에 의해 전달되는 회전력에 의해 그대로 회전되며, 전동부(480)의 기어비에 따라 그 회전속도가 달라질 수 있다.

공구축(460)은 일단이 전동부(480)와 연결되어 전동부(480)로부터 전달되는 회전력을 전달받아 회전하는 축이다. 공구축(460)의 일단은 전동부(480)와 연결되는 종동기어(464)가 형성되어 있으며, 타단은 공구하우징(420)의 외부로 돌출되어 있다. 공구하우징(420)의 외부로 돌출된 공구축(460)에는 엔드밀공구(490)가 배치된다.

엔드밀공구(490)는 메인보어(120)를 형성하기 위해 사용되는 공구로 중심축을 따라 둘레방향으로 돌출 형성된 복수의 헬리컬가공치형(492)를 가진다. 이렇게 형성된 공구의 치형은 메인보어(120)를 형성할 때 내부면을 연속적으로 가공하여 정확한 치수의 균일한 내부면이 생성되도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 제어부(500)의 제어블록도이다.

본 발명에 따른 캘리퍼하우징(100)을 가공하기 위해 제어부(500)가 활용된다. 제어부(500)는 수평X-Y테이블(200)의 X-Y구동부(260)와 장치본체(300)의 스핀들구동부(320)를 제어한다.

보다 구체적으로, X-Y구동부(260)를 제어하는 경우, 구동 과정에 따라 캘리퍼하우징(100)이 적절한 가공위치에 이동하도록 위치하게 하거나 가공지그(220)를 요동 운동시켜 엔드밀공구(490)가 가공직경을 형성할 수 있도록 한다.

그리고, 스핀들구동부(320)를 제어하는 경우, 구동 과정에 따라 공구헤드유니트(400)의 공구스핀들(440)에 회전력을 전달해 공구축(460)에 연결된 엔드밀공구(490)가 캘리퍼하우징(100) 내에 메인보어(120)를 형성할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 캘리퍼하우징의 보어형성과정을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 전기차용 캘리퍼 하우징 가공방법의 가공순서도이다.

도 1 및 도 5, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 캘리퍼 하우징의 가공 방법을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도7을 참조하면 본 발명에 따른 캘리퍼하우징 가공방법은 가공 대상인 캘리퍼하우징(100)을 가공지그(220)상에 배치하는 가공준비단계(S1)를 가진다. 가공준비단계(S1)에서는 제어부(500)에 의해 X-Y구동부(260)가 구동되어 테이블프레임(240)상 에 위치한 가공지그(220)가 원점 위치로 이동하게 된다. 이 때 작업자는 캘리퍼하우징(100)을 가공지그(220)상에 고정시키며, 도 5와 같이 캘리퍼하우징(100)의 메인보어(120)가 형성된 부분이 노출되도록 배치한다.

도 5의 (a) 내지 도7을 참조하면, 가공준비단계(S1) 이후, 본 발명에 따른 캘리퍼하우징 가공방법은 장치본체(300)에 별도의 외부가공공구(미도시)를 장착하여 외부를 가공하고 캘리퍼하우징(100)의 메인보어(120)를 형성하기 위해 공구헤드유니트(400)와 가공지그(220)를 보어가공위치(S2)로 이동시킨다.

이 때, 수평X-Y테이블(200)에는 가공지그(220)를 Y축 회동 시키기위한 회동구동부(280)가 더 포함된다. 회동구동부(280)는 테이블프레임(240) 또는 가공지그(220)에 배치되어 보어 가공시에 작업자 또는 제어부(500)가 메인보어(120)의 가공면이 수평하게 위치하도록 가공지그(220)를 회동시킨다.

도 5의 (b) 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 캘리퍼하우징 가공방법은 공구헤드유니트(400)를 장치본체(300)에 장착하고 메인보어(120)가 형성될 캘리퍼하우징(100)에 근접하여 공구축(460)들이 가공회전하여 엔드밀공구(490)가 가공직경보다 작은 황삭가공직경을 가지며 형성하도록 하는 가공지그가 상기 X-Y구동부에 의해 회동하는 황삭가공단계(S3)를 가진다.

황삭가공단계(S3)에서는 한 쌍의 공구축(460)에 장착된 한 쌍의 엔드밀공구(490)가 회전해 메인보어(120)를 형성하므로 동시에 한 쌍의 메인보어(120)가 형성된다. 황삭가공단계(A3)에서는 공구헤드유니트(400)가 장치본체(300)에 의해 캘리퍼하우징(100)에 근접하며 메인보어(120)를 형성하게 되는데, 이 때, 제어부(500)는, 가공직경(c)보다 작은 황삭가공직경(a)을 가지도록 가공지그(220)를 구동시킨다. 이 과정에서 제어부(500)는 X-Y구동부(260)를 X, Y 방향으로 교번적으로 제어하여 가공 과정에서 상승되는 엔드밀공구(490)가 나선형상을 그리는 것과 같이 메인보어(120)의 내부면을 가공하며 전진하도록 한다.

상기 황삭가공단계(A3) 이후, 도 5의 (c) 내지 도7을 의 내용과 같이, 본 발명에 따른 캘리퍼 하우징 가공방법은 메인보어(120)로부터 후퇴하는 엔드밀공구(490)가 가공직경(c)을 형성하며 후퇴하도록 하는 X-Y구동부(260)를 제어하는 정삭가공단계(S4)를 가진다.

황삭가공단계와 유사하게 정삭가공단계(S4)에서 공구헤드유니트(400)는 장치본체(300)에 의해 캘리퍼하우징(100)으로부터 이격되며 메인보어(120)를 가공하게 되는데, 이 때, 제어부(500)는 가공직경(c)을 가지도록 X-Y구동부(260)를 X, Y 방향으로 교번적으로 제어해 하강되는 과정에서 엔드밀공구(490)가 나선형상을 그리는 것과 같이 메인보어(120)의 내부면을 가공하며 후퇴하도록 한다.

이상의 과정을 통해 본 발명에 따른 전기차용 캘리퍼 하우징 가공 방법은 캘리퍼 하우징 가공장치(10)는 장치본체(300)를 이용하여 가공지그(220) 상에 고정지지된 캘리퍼하우징(100)을 가공하고 내부에 메인보어(120)를 형성하는 것을 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위해 가공 단계에 따라 회전가능한 가공지그(220)를 요동시키고 가공장치(300)에 장착된 공구헤드유니트(400)가 메인보어(120)를 형성하며 이뤄질 수 있다.

이러한 가공 과정에 의해 본 발명에 따른 전기차용 캘리퍼 하우징 가공방법은 캘리퍼 하우징 내부에 형성되는 메인보어(210)를 신속하고 정교하게 가공하여 가공 공정과 가공 시간을 단축해 캘리퍼하우징(200)의 생산성을 높일 수 있다.

10 : 캘리퍼하우징 가공장치
100 : 캘리퍼하우징 120 : 메인보어
200 : 수평X-Y테이블 220 : 가공지그
240 : 테이블프레임 260 : X-Y 구동부
280 : 회동구동부
300 : 장치본체 320 : 스핀들구동부
400 : 공구헤드유니트 420 : 공구하우징
422 : 상부하우징 424 : 하부하우징
426 : 내부공간 440 : 구동스핀들
442 : 동력접속부 444 : 구동기어
460 : 공구축 464 : 종동기어
480 : 전동부 490 : 엔드밀공구
492 : 헬리컬가공치형 500 : 제어부
S1 : 가공준비단계 S2 : 보어가공준비단계
S3 : 황삭가공단계 S4 : 정삭가공단계

Claims (5)

1. 캘리퍼하우징 가공장치에 있어서,
   스핀들 구동부를 갖는 장치 본체;
   가공대상 캘리퍼하우징을 지지하는 가공지그와, 상기 가공지그를 수평방향으로 요동 운동시키는 X-Y구동부를 포함하는 수평X-Y테이블;
   공구하우징과, 상기 스핀들구동부에 의해 회전구동되는 구동스핀들과, 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 공구축과, 상기 공구축들이 동기하여 가공회전하도록 상기 구동스핀들의 구동력을 상기 공구축들에 전달하는 전동부;
   상기 공구축에 장착되어 상기 캘리퍼하우징 내에 있는 가공대상 보어의 내경면을 절삭 가공하며 상기 보어의 가공직경보다 작은 가공외경을 가진 엔드밀공구들을 갖는 공구헤드유니트; 및
   상기 공구축들이 가공회전하는 동안 상기 수평X-Y테이블이 요동 운동시켜 상기 엔드밀공구가 상기 가공직경을 형성할 수 있도록 상기 스핀들구동부와 상기 X-Y구동부를 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 가공직경이 상기 공구축에서 하강이동할 때보다 상승이동할 때 소정의 정삭가공량만큼 더 크게 되도록 상기 X-Y구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 하우징 가공장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전동부는 상기 한 쌍의 공구축을 동일 회전방향으로 회전하도록 전동하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 하우징 가공장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 엔드밀공구는 헬리컬가공치형을 갖는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 하우징 가공장치.
5. 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항의 장치를 이용한 캘리퍼 하우징 가공방법에 있어서,
   상기 캘리퍼하우징을 상기 가공지그 상에 배치하는 가공준비단계;
   상기 캘리퍼하우징에 메인보어를 형성하기 위해 상기 공구헤드유니트를 상기 장치본체에 장착하고 가공지그를 보어가공위치로 이동시키는 보어가공준비단계;
   상기 공구헤드유니트 내의 상기 공구축들이 가공회전하여 상기 엔드밀공구가 상기 가공직경보다 작은 황삭가공직경을 형성하도록 상기 가공지그가 상기 X-Y구동부에 의해 요동하는 황삭가공단계; 및
   상기 황삭가공단계 이후, 상기 메인보어 내에 위치한 상기 엔드밀공구가 상기 메인보어로부터 후퇴함과 동시에 상기 X-Y구동부를 제어하여 상기 메인보어가 상기 가공직경을 가지도록 하는 정삭가공단계;를 가지는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 하우징 가공방법.
   

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