KR20030075979A

KR20030075979A - 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치 및 그가공장치를 이용한 가공방법

Info

Publication number: KR20030075979A
Application number: KR1020020015593A
Authority: KR
Inventors: 손용환
Original assignee: 주식회사 심우
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-09-26

Abstract

본 발명의 목적은 인발다이스에 수용된 다이아몬드를 가공하는 니들의 선단부 직경 및 각도가 균일하도록 신속하게 연마하는 한편 상기 인발다이스의 가공을 자동으로 수행하여 균일한 형상을 갖는 인발다이스를 가공할 수 있는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치 및 그 가공장치를 이용한 가공방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인발다이스(100)가 안착되도록 몸체(11)에 설치된 베이스(12)의 상면에 돌출되게 설치된 회전척(13)과, 상기 회전척(13)이 회전되도록 상기 베이스의 저면에 설치된 제1모터(14)로 이루어진 고정수단(10); 상기 몸체의 내부에 설치된 승강실린더(22)에 의해서 승강되는 승강부재(21)와, 상기 승강부재의 전면에 안착되고 하부에는 발진수단(24)에서 전달되는 발진주파수에 의해서 발진되는 헤드부(23)와, 상기 헤드부의 저면에는 상기 인발다이스에 수용된 다이아몬드(D)를 가공하는 니들(23c)로 이루어진 가공수단(20); 상기 베이스의 상면 일측에 설치된 안내레일(31)을 따라 이동되게 설치된 이동부재(32)와, 상기 베이스의 하부에 설치된 이동실린더(33)와, 상기 이동부재의 상부에 회동되게 설치된 연마부(34)로 이루어진 연마수단(30)을 포함하여서 된 것이다.

Description

인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치 및 그 가공장치를 이용한 가공방법{Diamond supersonic waves processing apparatus of drawn dia and methode using the apparatus}

본 발명은 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치 및 그 가공장치를 이용한 가공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인발기에 설치되어 와이어 제품의 직경이 축소되게 생산할 때 직경이 축소됨에 따라 발생되는 마찰열에 의한 손상을 최소화하도록 상기 다이스의 내부에 삽입된 다이아몬드를 가공하되, 인발작업의 특성에 따라서 공급되는 재료가 입력되는 입측과 제품이 생산되어 배출되는 출측의 직경 및 각도를 신속하고 균일하게 가공할 수 있는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치 및 그 가공장치를 이용한 가공방법을 제공함에 있다.

일반적으로 단면형상이 동일한 직경을 갖는 제품(이하 "와이어"라 칭함)은 전원용 케이블, 데이터 통신용 케이블, 용접봉 등 광범위한 산업분야에서 사용되고 있다.

이러한 와이어를 생산할 때에는 제철소 등에서 생산된 금속의 선재를 인발작업을 통하여 수요가가 요구하는 직경의 와이어로 생산하고 있다. 상기 인발작업을 할 때에는 굵은 직경을 갖는 재료를 인발다이스에 통과시키면서 가는 직경을 갖는 제품을 생산하게 된다. 이때 사이 인발다이스의 내부에는 재료의 직경이 축소되는 부분에 고온의 마찰열이 발생하게 되므로 그 마찰열이 발생하는 부분에는 마찰열에 견딜 수 있도록 천연 다이아몬드, 인조 다이아몬드, 초경합금 등의 재료를 사용하고 있으며 인조 다이아몬드와 초경합금은 수명이 짧기 때문에 천연 다이아몬드를 사용하는 추세이다.

따라서 상기 다이아몬드는 인발작업을 수행할 수 있도록 도 1에 나타낸 바와 같이 가공하여야 한다.

여기에서 참조되는 바와 같이 인발다이스(100)는 케이스(101)의 내부에 소결제(102)가 내장되고 그 소결제(102)의 중앙에는 다이아몬드(D)가 수용되며 상기 케이스(101)의 상부에는 소결제(102) 및 다이아몬드(D)가 분리되지 않도록 커버(103)가 결합되는 것이다.

따라서 상기 인발다이스(100)의 중앙에는 인발작업을 수행할 수 있도록 구멍이 형성되고 그 구멍은 입측의 직경은 크고 출측의 직경은 작게 형성되며 중앙에 수용된 다이아몬드(D)는 다단으로 구분하여 제품의 직경이 축소되도록 직경 및 가공 각도가 각각 다르게 가공되어야 한다.

상기 다이아몬드(D)를 가공할 때에는 레이저를 이용하거나 초음파의 진동을 이용하고 있다. 레이저를 이용하는 방법은 레이저를 가공물에 조사하여 가공물을태우는 방법으로서 동일한 직경을 갖는 구멍을 가공할 수 는 있지만 소정의 경사각을 갖는 다단의 구멍을 가공할 수 없다. 또한 초음파의 진동을 이용하는 방법은 별도의 가공용 공구를 다이아몬드(D)에 접촉시킨 상태에서 진동을 발생시켜 그 접촉면을 가공하게 되므로 상기 가공용 공구의 선단부 형상에 따라서 다양한 직경 및 경사각을 갖는 구멍을 가공할 수 있게 되는 것이다.

상기 초음파를 이용하여 가공할 때에는 다이아몬드(D)에 접촉되는 가공용 공구(이하 "니들"이라 칭함)의 접촉면이 마모되므로 니들의 선단부가 다이아몬드를 가공할 수 있는 각도와 직경이 유지되도록 주기적으로 연마작업을 수행하여야 한다.

종래에는 상기 니들을 연마할 수 있는 별도의 장치가 마련되지 않아서 작업자가 니들을 가공할 때에는 그 니들이 설치된 헤드를 분리시킨 후 상기 니들의 선단부를 수작업으로 가공하고 재 장착하는 작업을 반복하고 있다.

이러한 수작업에 의한 연마작업은 작업자의 숙련도에 따라서 작업시간 및 정확도가 상이하게 되므로 연속적인 작업이 불가능 할 뿐만 아니라 균일한 와이어를 생산하는데도 한계가 있었다.

또한 니들을 가공하기 위하여 헤드의 분리/결합을 반복하게 됨에 따라서 상기 헤드를 결합하는 결합부(나사결합)가 마모되어 헤드의 사용수명이 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 인발다이스에 수용된 다이아몬드를 가공하는 니들의 선단부 직경 및 각도가 균일하도록 신속하게 연마하는 한편 상기 인발다이스의 가공을 자동으로 수행하여 균일한 형상을 갖는 인발다이스를 가공할 수 있는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치 및 그 가공장치를 이용한 가공방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 인발다이스를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 초음파 가공장치를 나타낸 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 초음파 가공장치를 나타낸 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 초음파 가공장치를 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 초음파 가공장치의 연마부를 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 초음파 가공장치의 헤드부를 나타낸 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

D : 다이아몬드10 : 고정수단

11 : 몸체12 : 베이스

13 : 회전척14 : 제1모터

20 : 가공수단21 : 승강부재

22 : 승강실린더23 : 헤드부

23a : 하우징23b : 진동자

23c : 니들23d : 베어링

24 : 발진수단25 : 제2모터

30 : 연마수단31 : 안내레일

32 : 이동부재33 : 이동실린더

34 : 연마부34a : 회동부재

34b : 제3모터34c : 힌지

34d : 연마석35 : 지시침

36 : 각도표시판100 : 인발다이스

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치는 인발다이스가 안착되도록 몸체에 설치된 베이스의 상면에 돌출되게 설치된 회전척과, 상기 회전척이 회전되도록 상기 베이스의 저면에 설치된 제1모터로 이루어진 고정수단; 상기 몸체의 내부에 설치된 승강실린더에 의해서 승강되는 승강부재와, 상기 승강부재의 전면에 안착되고 하부에는 발진수단에서 전달되는 발진주파수에 의해서 발진되는 헤드부와, 상기 헤드부의 저면에는 인발다이스에 수용된 다이아몬드를 가공하는 니들로 이루어진 가공수단; 상기 베이스의 상면 일측에 설치된 안내레일을 따라 이동되게 설치된 이동부재와, 상기 이동부재가 이동되도록 베이스의 하부에 설치된 이동실린더와, 상기 이동부재의 상부에 회동 가능하도록 설치된 연마부로 이루어진 연마수단을 포함하여서 된 것이다.

본 발명의 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공방법은 인발다이스가 안착된 회전척이 회전되도록 제1모터를 작동시키는 구동단계와, 상기 인발다이스에 수용된 다이아몬드를 가공하는 직경 및 각도에 따라서 가공수단에 설치된 니들을 연마하는연마단계와, 상기 인발다이스에 수용된 다이아몬드를 가공하도록 발진수단의 발진주파수로 가공수단에 설치된 니들을 진동시키고 상기 가공수단이 하강되도록 승강실린더를 작동시키는 가공단계로 이루어진 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 초음파 가공장치를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 초음파 가공장치를 나타낸 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 초음파 가공장치를 나타낸 평면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 크게 인발다이스(100)를 고정하는 고정수단(10)과, 상기 인발다이스(100)에 수용된 다이아몬드(D)를 가공하는 가공수단(20)과, 상기 가공수단(20)에 설치된 니들의 선단부를 연마하는 연마수단(30)으로 구성된다.

상기 고정수단(10)은 몸체(11)의 중앙에 수평상태로 베이스(12)가 설치되고 그 베이스(12)의 상면 중앙에는 인발다이스(100)를 고정시키는 회전척(13)이 돌출되게 설치되어 있되, 그 회전척(13)은 인발다이스(100)가 유동되지 않도록 통상의 척을 사용하여도 무방하다. 상기 회전척(13)은 베이스(12)의 저면에 설치된 제1모터(14)에 의해서 회전 가능하도록 설치되어 있다.

상기 가공수단(20)은 고정수단(10)의 상부에서 상/하로 승강되면서 고정수단(10)에 고정된 인발다이스(100)에 수용된 다이아몬드(D)를 가공하는 것으로서, 몸체(11)의 전면에는 승강부재(21)가 설치되어 있고 상기 몸체(11)의 내부에는 승강부재(21)를 상승/하강시키는 승강실린더(22)가 설치되어 있다.

한편, 상기 승강부재(21)의 일측(몸체의 외부로 돌출된 부분)에는 헤드부(23)가 설치되어 있다. 상기 헤드부(23)는 다이아몬드(D)를 가공할 수 있는 초음파가 발생되는 발진수단(24)에 연결되어 발진되면서 상기 다이아몬드(D)를 가공하는 것으로서, 승강부재(21)에 하우징(23a)이 고정되고 그 하우징(23a)의 내부에는 진동자(23b)가 삽입되어 있되, 상기 하우징(23a)은 진동자(23b)와 하우징(23a)의 사이에 설치된 베어링(23d)을 매개로 회전 가능하게 설치되어 있고 하우징(23a)의 하단부에는 다이아몬드(D)를 가공하는 니들(23c)이 결합되어 있다.

그리고 상기 승강부재(21)의 타측(몸체의 내부에 내장된 부분)에는 제2모터(25)가 설치되어 있고 그 제2모터(25)와 하우징(23a)은 동력전달수단인 벨트(26)를 매개로 연결되어 있다.

상기 연마수단(30)은 베이스(12)의 상면 일측에 안내레일(31)이 설치되어 있고 그 안내레일(31)에는 이동부재(32)가 이동 가능하도록 설치되어 있으며 상기 베이스(12)의 하부에는 이동부재(32)를 이동시키기 위한 이동실린더(33)가 내장되어 있다.

그리고 상기 이동부재(32)에는 니들(23c)의 선단부를 연마하는 연마부(34)가 설치되어 있다. 상기 연마부(34)에는 회동부재(34a)가 힌지(34c)를 매개로 회동 가능하게 설치되어 있고 그 회동부재(34a)의 내측 하부에는 제3모터(34b)가 설치되어 있으며 그 제3모터(34b)의 회전축에는 니들(23c)을 가공하기 위한 연마석(34d)이 설치되어 있다.

그리고 상기 이동부재(32)의 일측에는 각도표시판(36)이 설치되어 있고 회동부재(34a)의 일측에 그 회동부재(34a)와 함께 회동되면서 회동부재(34a)의 회전각도를 확인할 수 있도록 각도표시판(36)을 지시하는 지시침(35)이 설치되어 있다.

한편, 몸체(11)의 전면 일측에는 각 부분을 작동시키는 제어수단(40)이 설치되어 있고 그 제어수단(40)에는 복수개의 스위치(41)가 설치되어 있으며 상기 제어수단(40)을 작업자가 작동시키면 수작업에 의한 작업이 가능하게 되는 것이다. 그리고 상기 제어수단(40)을 프로그램에 의하여 자동으로 조작 할 경우에는 무인 자동화작업이 가능하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명 초음파 가공장치를 이용하여 인발다이스(100)에 내장된 다이아몬드(D)를 가공하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 회전척(13)의 상면에 인발다이스(100)를 안착시킨 후 제1모터(14)를 작동시키는 구동단계를 수행한다.

그리고 상기 인발다이스(100)에 수용된 다이아몬드(D)를 가공하기 위한 직경 및 각도에 따라서 가공수단(20)에 설치된 니들(23c)을 연마하는 연마단계를 수행한다.

상기 연마단계에서는 연마석(34d)이 제1단계에서 니들(23c)을 연마할 수 있는 각도가 유지되게 힌지(34c)를 중심으로 회동부재(34a)를 회동시키되, 그 회동부재(34a)는 작업자가 수작업으로 회동시키거나 별도의 회동수단(도면 미도시)을 이용하여 회동시킬 수 도 있다.

상기 회동부재(34a)를 회동시킬 때에는 그 회동부재(34a)에 설치된 지시침(35)이 지시하는 각도표시판(36)의 각도를 확인하면서 가공하고자 하는 각도로 회동되면 회동부재(34a)를 고정시키는 제2단계를 수행한다. 이때에는 회동부재(34a)를 고정시키는 스토퍼(37)를 결합하는 것이며 상기 스토퍼(37)는 나사결합 또는 클립형태로 설치할 수 도 있다.

이때 제3모터(34b)를 작동시키면서 이동실린더(33)를 작동시키면 이동부재(32)는 안내레일(31)을 따라 이동되므로 상기 연마석(34d)은 소정의 각도가 유지된 상태로 니들(23c)의 선단부에 접촉되고 상기 연마석(34d)은 제3모터(34b)에 의해서 회전되므로 니들(23c)의 선단부를 가공하게 되는 것이며 니들(23c)의 연마작업이 완료되면 제3모터(34b)를 정지시키고 이동실린더(33)를 역방향으로 작동시킨다.

이와 같이 니들(23c)의 연마작업이 완료되면 헤드부(23)에 설치된 니들(23c)이 진동할 수 있도록 발진수단(24)과 제2모터(25)를 작동시키면 상기 니들(23c)은 발진수단(24)에서 발생되는 주파수에 따라서 발진(진동)하게 되므로 상기 헤드부(23)에 내장된 진동자(23b)는 진동하게 된다. 상기 진동자(23b)의 진동은 니들(23c)로 전달되어 그 니들(23c)을 진동시키게 되는 것이다.

한편, 니들(23c)이 설치된 하우징(23a)은 벨트(26)를 통하여 제2모터(25)의 회전력을 전달받아 회전하게 되는 것이다.

이때 승강실린더(22)를 작동시키면 상기 니들(23c)의 선단부는 인발다이스(100)에 수용된 다이아몬드(D)에 접촉된 상태로 진동 및 회전하게 되고 상기 인발다이스(100)는 제1모터(14)의 회전력을 전달받아 회전하게 되므로 니들(23c)이 접촉된 다이아몬드(D)는 소정의 각도 및 직경으로 가공되는 것이다.

그리고 상기 다이아몬드(D)를 가공할 때에는 다이아몬드(D)보다 니들(23c)의 경도가 약하므로 소정시간(약 20초)이 경과하면 승강실린더(22)를 역방향으로 작동시킨 후 상술한 바와 같이 연마단계를 수행한 후 다이아몬드(D)를 가공하는 것이며 다이아몬드(D)의 가공이 완료된 후 또 다른 각도 및 직경으로 가공할 때에는 회동부재(34a)를 회동시킨 후 연속적인 가공을 수행하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 인발다이스에 수용된 다이아몬드를 가공하는 니들을 분리하지 않고도 그 니들의 선단부를 원하는 각도 및 직경으로 연마하므로 작업시간의 단축은 물론 작업자의 숙련도와는 무관하게 동일한 제품을 반복적으로 생산할 수 있는 특유의 효과가 있다.

또한 본 발명은 니들을 연마하는 연마수단 및 다이아몬드를 가공하는 가공수단을 제어수단에 의해서 작동시켜 무인 자동화 작업으로 인발다이스를 가공할 수 있게 되는 특유의 효과가 있다.

Claims

인발다이스(100)가 안착되도록 몸체(11)에 설치된 베이스(12)의 상면에 돌출되게 설치된 회전척(13)과, 상기 회전척(13)이 회전되도록 상기 베이스(12)의 저면에 설치된 제1모터(14)로 이루어진 고정수단(10);

상기 몸체(11)의 내부에 설치된 승강실린더(22)에 의해서 승강되는 승강부재(21)와, 상기 승강부재(21)의 전면에 안착되고 하부에는 발진수단(24)에서 전달되는 발진주파수에 의해서 발진되는 헤드부(23)와, 상기 헤드부(23)의 저면에는 인발다이스(100)에 수용된 다이아몬드(D)를 가공하는 니들(23c)로 이루어진 가공수단(20);

상기 베이스(12)의 상면 일측에 설치된 안내레일(31)을 따라 이동되게 설치된 이동부재(32)와, 상기 이동부재(32)가 이동되도록 베이스(12)의 하부에 설치된 이동실린더(33)와, 상기 이동부재(32)의 상부에 회동 가능하도록 설치된 연마부(34)로 이루어진 연마수단(30)을 포함함을 특징으로 하는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치.
제 1 항에 있어서, 상기 헤드부(23)는 승강부재(21)에 고정되는 하우징(23a)과, 그 하우징(23a)의 내부에는 베어링(23d)을 매개로 설치된 진동자(23b)과, 상기 하우징(23a)을 회전시키도록 상기 승강부재(21)의 타측에 설치된 제2모터(25)로 이루어진 구성을 특징으로 하는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연마부(34)는 이동부재(32)에 힌지(34c)를 매개로 회동 가능하게 설치되는 회동부재(34a)와, 그 회동부재(34a)의 내부에 설치되고 제3모터(34b)에 의해서 회전되면서 니들(23c)을 가공하는 연마석(34d)과, 상기 이동부재(32)의 일측에 설치된 각도표시판(36)과, 상기 회동부재(34a)와 함께 회동되게 설치되어 그 회동부재(34a)의 회전각도를 지시하는 지시침(35)으로 이루어진 구성을 특징으로 하는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공장치.
인발다이스(100)를 회전척(13)에 안착시킨 후 그 회전척(13)이 회전되도록 제1모터(14)를 작동시키는 구동단계와,

상기 인발다이스(100)에 수용된 다이아몬드(D)를 가공하는 직경 및 각도에 따라서 가공수단(20)에 설치된 니들(23c)을 연마하는 연마단계와,

상기 인발다이스(100)에 수용된 다이아몬드(D)를 가공하도록 발진수단(24)의 발진주파수로 가공수단(20)에 설치된 니들(23c)을 진동시키고 상기 가공수단(20)가 하강되도록 승강실린더(22)를 작동시키는 가공단계로 이루어짐을 특징으로 하는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공방법.
제 4 항에 있어서, 연마단계는 다이아몬드(D)의 가공 직경 및 각도에 따라서 니들(23c)의 선단부가 연마되도록 회동부재(34a)를 회동시키는 제1단계와, 상기 단계에서 회동된 회동부재(34a)를 고정시키는 제2단계와, 상기 연마부(34)에 의해서니들(23c)이 연마되게 이동실린더(33)를 작동시키는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 하는 인발다이스의 다이아몬드 초음파 가공방법.