KR102592910B1

KR102592910B1 - 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법

Info

Publication number: KR102592910B1
Application number: KR1020210159746A
Authority: KR
Inventors: 어재동
Original assignee: (주)에스앤디이엔지
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2023-10-23
Also published as: KR20230072985A

Abstract

개시된 본 발명에 따른 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법은, 원판 형태의 금속 모재를 회전시키는 과정에서 표면을 가압부로 가압하여 축을 기점으로 원형 단면을 갖도록 스피닝 가공하는 제1 단계; 상기 스피닝 가공된 가공물의 내면을 지지부로 지지한 상태에서 상기 가공물의 표면을 타공하는 제2 단계; 및 상기 타공된 가공물을 컬러 레이져로 프린팅하는 제3 단계;를 포함하며, 상기 제2 단계는 상기 가공물 외면이 단차진 경우 상기 지지부의 일부가 횡축 기준 회전되면서 회전 전후에 따라 상기 금속 모재의 내주면 지지 직경이 조절된다.
본 발명에 의하면, 스피닝 가공, 타공 가공 및 프린팅 공정을 거쳐 금속 원통으로 제조하되, 스피닝 가공시 원통의 직경 및 형상 변경이 상대적으로 용이하면서 가압력을 조절하여 가공물 표면이 평면이나 굴곡면을 갖도록 하므로 다품종 중량생산에 적합하며, 지지부의 일부를 회전시켜 회전 전후에 따라 금속 모재의 내주면 지지 직경이 조절 가능하므로 지지부의 교체시 문제점인 작업 시간이 단축 가능한 효과가 있다.

Description

다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF PUNCHING METAL CYLINDER SUITABLE FOR MEDIUM-QUANTITY PRODUCTION}

본 발명은 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 판재를 스피닝 가공, 타공 및 프린팅 공정을 거쳐 원통 등의 형상으로 제조하므로 스피커 바디 등에 활용 가능한 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 타공이 형성된 원통부재는 형성된 구멍의 크기에 따라 불순물 등을 걸러내기 위한 필터로 사용될 수 있으며, 통과하는 유체에 저항을 가해 유속을 줄이고, 유동 충격을 줄이는 데에도 사용될 수 있다.

이외에, 타공 원통부재는 진공청소기 등의 필터, 싱크대의 배수구에 설치되는 거름망, 폐수나 폐유를 거르기 위한 스트레이너 또는 자동차의 머플러 등을 구성할 수 있다.

여기서, 타공 원통부재는 주로 사각 판재를 타공한 후 둥글게 말아 양측 단부를 용접하여 만들어 사용하였으나, 용접결합에 따른 치수변화 및 결함에 따른 약화 등의 문제로 최근에는 원통형상으로 부재를 인발한 후 일정한 크기로 잘라낸 원통소재를 별도의 원통부재 타공장치를 사용하여 원통부재에 타공을 관통 형성한다.

이러한, 타공 원통부재의 제작 관련 기술이 한국등록특허 제1935870호에 제안된 바 있다.

그러나 특허문헌 1은 타공 원통부재의 직경 별로 금형이 각각 구비되어야 하므로 제작 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제1935870호(2018.12.31)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는, 금속 판재를 원통으로 제조하는 과정에서 스피닝 가공시 원통의 직경 및 형상 변경이 상대적으로 용이하여 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법은, 원판 형태의 금속 모재를 회전시키는 과정에서 표면을 가압부로 가압하여 축을 기점으로 원형 단면을 갖도록 스피닝 가공하는 제1 단계; 상기 스피닝 가공된 가공물의 내면을 지지부로 지지한 상태에서 상기 가공물의 표면을 타공하는 제2 단계; 및 상기 타공된 가공물을 컬러 레이져로 프린팅하는 제3 단계;를 포함하며, 상기 제2 단계는 상기 가공물 외면이 단차진 경우 상기 지지부의 일부가 횡축 기준 회전되면서 회전 전후에 따라 상기 금속 모재의 내주면 지지 직경이 조절될 수 있다.

상기 제1 단계 수행시. 상기 가압부의 가압력을 규칙적으로 가하여 상기 가공물이 평면을 갖도록 하거나, 불규칙적으로 가하여 상기 가공물이 단차면 또는 굴곡면을 갖도록 할 수 있다.

상기 제2 단계는 상기 지지부의 일부 회전시 길이방향 전후면에 형성된 곡면이 상기 금속 모재의 내주면을 지지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 스피닝 가공, 타공 가공 및 프린팅 공정을 거쳐 금속 원통으로 제조하되, 스피닝 가공시 원통의 직경 및 형상 변경이 상대적으로 용이하면서 가압력을 조절하여 가공물 표면이 평면이나 굴곡면을 갖도록 하므로 다품종 중량생산에 적합하며, 지지부의 일부를 회전시켜 회전 전후에 따라 금속 모재의 내주면 지지 직경이 조절 가능하므로 지지부의 교체시 문제점인 작업 시간이 단축 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법에 의한 금속 원통의 제조 순서를 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 스피닝 장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 타공 장치를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 타공 장치를 실시예 별로 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 프린터를 도시한 개략도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법에 의한 금속 원통의 제조 순서를 도시한 공정도이고, 도 3은 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 스피닝 장치를 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 타공 장치를 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 타공 장치를 실시예 별로 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법 수행시 프린터를 도시한 개략도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법은, 금속 모재 블랭킹 가공 단계(S10), 금속 모재 스피닝 단계(S20), 금속 모재 타공 단계(S30) 및 금속 모재 프린팅 단계(S40)를 포함한다.

모재 블랭킹 가공 단계(S10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 판재 형상의 금속 모재(P)를 원판 형태의 1차 가공물(P1)로 만드는 블랭킹(Blanking) 단계이다.

이때, 금속 모재(P)는 스테인레스 등의 금속 판재가 사용되며, 이에 한정하지 않고 알루미늄 등의 비철 금속 판재 등과 같이 다양한 재질로 사용 가능하다.

금속 모재 스피닝 단계(S20)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 블랭킹 가공된 원판 형상의 1차 가공물(P1)을 양끝단의 직경이 같은 원통 형상이나, 호리병 등과 같이 양끝단의 직경이 다른 형상이 되도록 스피닝 장치(100)를 통해 스피닝 가공하는 단계이다.

즉, 금속 모재 스피닝 단계(S20)는 1차 가공물(P1)을 제1 클램프(110)에 의해 고정시킨 후 회전시키는 과정에서 표면을 가압부(120)로 가압하여 축을 기점으로 원형 단면을 갖도록 스피닝 가공하는 단계이다. 이때, 가압부(120)는 후술한 봉 또는 롤러 등을 말한다.

그리고 금속 모재 스피닝 단계(S20) 수행 전에 원판 형상의 1차 가공물(P1)을 제1 클램프(110)에서 고정할 수 있도록 중심부를 원통 형상으로 일부 또는 전체 가공하는 단계가 후행 가능하다.

이때, 스피닝 장치(100)는 통상의 구조를 가지며, 블랭킹 가공된 1차 가공물(P1)의 중심부가 원통 형상으로 일부 가공된 후 그 부위가 고정되는 제1 클램프(110)와, 금속 모재(P)의 표면을 가압하여 원통이나 호리병 등과 같이 축을 기점으로 원형 단면을 갖도록 수작업 또는 기계 등에 의해 이동하는 가압부(120)를 포함한다. 이렇게, 스피닝 장치(100)에 의해 원판 형상의 금속 모재(P)를 원통이나 호리병 형상 등으로 제작 가능하므로 다품종 중량생산에 적합하다.

또한, 스피닝 장치(100)는 가압부(120)의 1차 가공물(P1) 표면 가압시 금속 모재(P)의 이면을 받치도록 밀착된 내면 지지부(도면에 미도시(누름쇠))가 구비 가능하다.

여기서, 스피닝(spinning)이라 함은 원뿔형의 용기를 만들거나 용기의 입구를 오므라들게 좁히는 가공법으로, 선반 등의 기계 회전축에 형틀을 부착하여 원형의 소재를 누름쇠로 형틀에 밀고 회전시키면서 대 위에 설치된 봉 또는 롤러를 소재에 밀어붙임으로써 성형하는 회전 가공법의 한 가지를 말한다.

이렇게, 금속 모재 스피닝 단계(S20)는 가압부(120)의 가압력을 규칙적으로 가하면 금속 모재(P)가 원통과 같이 평면을 갖도록 하거나, 가압부(120)의 가압력을 불규칙적으로 가하면 1차 가공물(P1)이 단차면이나 호리병 등과 같이 굴곡면을 갖도록 하는 단계이다.

금속 모재 타공 단계(S30)는 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 스피닝 가공된 2차 가공물(P2)의 내면을 지지부(220)로 지지한 상태에서 2차 가공물(P2)의 표면을 타공 장치(200)를 이용하여 타공하는 단계이다.

한편, 금속 모재 타공 단계(S30) 수행시 원통 형상을 갖는 2차 가공물(P2)의 외주면 및 바닥면을 순차 타발한다. 이때, 2차 가공물(P2)의 외주면은 일정 각도씩 회전되면서 원주 방향을 따라 타공이 형성되게 한다.

타공 장치(200)는 스피닝 가공된 2차 가공물(P2)의 표면을 설정 각도만큼 회전하는 과정에서 타공하며, 제2 클램프(210), 지지부(220) 및 타공모듈(230)을 포함한다.

제2 클램프(210)는 2차 가공물(P2)을 고정한 상태에서 설정 각도씩 회전시킬 수 있도록 원통 형상의 2차 가공물(P2)의 타단을 클램핑하는 구성이다.

지지부(220)는 스피닝 가공된 2차 가공물(P2)의 일단이 지지되도록 외팔보 형태로 구비된다.

여기서, 지지부(220)는 2차 가공물(P2)의 형상이 원통인 경우 대응되는 원통으로 형성되고, 2차 가공물(P2)의 형상의 호리병 등과 같이 굴곡이 있어 내경이 변하는 경우 단차 형상이나 지지 직경이 조절되도록 일부가 회전 가능하게 구비 가능하다.

즉, 도 5(a)를 참조하면, 지지부(220)는 일 실시예로 2차 가공물(P2)의 모양이 단차 구조를 갖는 경우 2차 가공물(P2)의 모양 외면과 대응되도록 직경이 점차 확대되는 계단 형상의 지지면(222)이 구비되고, 지지면(222)의 선단(끝단부)에 형성된 홈 내에 회전 가능한 제1 회전 지지부(234)가 횡축(S1)에 의해 회전 가능하게 구비된다.

따라서, 제1 회전 지지부(234)가 회전되기 전에는 단차 구조로 구비되므로 해당 지지면(222)에 의해 지지될 수 있는 단차 구조나 호리병 같은 굴곡이 있는 2차 가공물(P2)의 해당 내주면을 지지하게 되지만, 2차 가공물(P2)의 분리 상태에서 제1 회전 지지부(234)가 90도 회전되면 2차 가공물(P2)의 내주면 중 직경이 큰 부위를 지지할 수 있는 폭이 커지게 된다.

또한, 지지부(220)는 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 다른 실시예로 직경이 동일한 원기둥 형상의 지지면(222)이 구비되고 지지면(222)의 중심부에 형성된 절개홈 내에 회전 가능한 제2 회전 지지부(236)가 횡축(S2)에 의해 회전 가능하게 구비된다.

따라서, 제2 회전 지지부(236)가 회전되기 전에는 단차 구조로 구비되므로 지지면(222)에 의해 지지될 수 있는 2차 가공물(P2)의 내주면을 지지하게 되지만, 2차 가공물(P2)의 분리 상태에서 제2 회전 지지부(236)가 90도 회전되면 원통 형상의 2차 가공물(P2)의 내주면 중 직경이 큰 부위를 지지할 수 있는 폭이 커지게 된다.

이렇게, 제1, 2 회전 지지부(234, 236)는 원기둥 형상으로 형성되면서 길이 방향 양측 전후면에 횡축(S1, S2) 중심과 교차된 축을 기준으로 원호면을 갖도록 형성되므로 교체하지 않고 90도 회전시켜 원호면의 정점들을 연결된 선이 2차 가공물(P2)의 내주면을 지지 가능하게 한다.

더욱이, 제1, 2 회전 지지부(234, 236)는 2차 가공물(P2)의 지지 위치와 내경에 따라 개수 및 사이즈 조절이 가능하다.

또한, 제1, 2 회전 지지부(234, 236)는 중심에 횡축(S1, S2)이 연결되어 지지부(220)의 홈 또는 절개홈 중심에 고정되는 것으로 예시하였으나, 지지부(220)의 홈 또는 절개홈에 편심 상태로 연결 가능하다. 이 경우 길이 방향 양측 전후면에 형성된 원호면 중 어느 하나의 원호면이 2차 가공물(P2)의 내주면을 지지하게 된다.

타공모듈(230)은 지지부(220)의 상측에 위치되어 프레스의 펀치 홀더(도면에 미도시) 저면에 고정되며, 지지부(220)의 타공 구멍(221)에 대응하여 상하로 이동되면서 2차 가공물(P2)에 타공을 형성하는 타공 바(232)들이 직립하게 복수 구비된다.

금속 모재 프린팅 단계(S40)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 타공된 원통 형상의 3차 가공물(P3)의 표면 등을 프린터(300)에 의해 컬러 레이져로 프린팅하는 단계이다.

즉, 금속 모재 프린팅 단계(S40)는 3차 가공물(P3)의 표면을 다양한 무늬 등을 갖도록 프린팅하여 스피커 등의 바디에 다양하게 활용 가능하다.

더욱이, 프린터(300)는 제3 클램프(310)에 의해 고정된 3차 가공물(P3)의 표면을 따라 이동하면서 다양한 무늬와 색상으로 해당 그림이나 글씨 등을 프린트 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 스피닝 장치 200: 타공 장치
300: 프린터

Claims

원판 형태의 금속 모재를 회전시키는 과정에서 표면을 가압부로 가압하여 축을 기점으로 원형 단면을 갖도록 스피닝 가공하는 제1 단계;
상기 스피닝 가공된 가공물의 내면을 지지부로 지지한 상태에서 상기 가공물의 표면을 타공하는 제2 단계; 및
상기 타공된 가공물을 컬러 레이져로 프린팅하는 제3 단계;를 포함하며,
상기 제2 단계는 상기 가공물 외면이 단차진 경우 상기 지지부의 끝단부에 형성된 홈 내에 제1 회전 지지부가 횡축에 의해 회전 가능하게 고정되거나, 상기 지지부의 중심부에 형성된 절개홈 내에 제2 회전 지지부가 횡축에 의해 회전 가능하도록 구비되며, 상기 제1, 2 회전 지지부는 길이가 직경보다 길도록 형성되어 90도 회전 후에 상기 금속 모재의 내주면 지지 직경이 회전 전보다 커지도록 조절되는 것을 특징으로 하는 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계 수행시, 상기 가압부를 통해 일정한 수치의 가압력을 지속적으로 가하여 상기 가공물이 평면을 갖도록 하거나, 상기 가압부를 통해 변화하는 수치로 가압력을 지속적으로 가하여 상기 가공물이 단차면 또는 굴곡면을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 단계는 상기 제1 회전 지지부 또는 상기 제2 회전 지지부의 회전시 상기 제1 회전 지지부 또는 상기 제2 회전 지지부의 길이방향 전후면에 형성된 곡면이 상기 금속 모재의 내주면을 지지하는 것을 특징으로 하는 다품종 중량생산에 적합한 타공된 금속 원통의 제조방법.