KR20060136321A

KR20060136321A - 심공 드릴링 공구, 드릴링 방법, 및 심공 드릴링 공구를사용하여 제작된 가공물

Info

Publication number: KR20060136321A
Application number: KR1020060057416A
Authority: KR
Inventors: 투르한 일디림; 알버트 볼펜스베르거
Original assignee: 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2007-01-02

Abstract

본 발명은, 구동부(2)에 의해 구동 가능하며 드릴링 축(41)을 따라 가공물(5)에 평행 보어(4)를 천공하기 위한 보링 바(31) 및 보링 헤드(32)를 가지는 드릴(3)을 포함하는 심공 드릴링 공구(1)에 관한 것이다. 상기 드릴(3)의 가이드를 위해 가이드 공구(6)가 제공되고, 상기 가이드 공구(6)는 보조 드릴링 축(71)을 따라 연장되는 보조 보어(7) 내에서 편심으로 가이드되어 상기 가공물(5)에 평행 보어(4)가 형성될 수 있어서 상기 평행 보어(4)의 드릴링 축(41)이 상기 보조 드릴링 축(71)과 실질적으로 평행하게 연장되도록 구성되어 상기 드릴(3)에 배치된다. 또한, 심공 드릴링 공구에 의한 드릴링 방법이 제안되며, 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구(1) 및 본 발명에 따른 드릴링 방법에 따라 제조된 가공물이 제안된다.

심공, 장공, 드릴링, 천공, 평행 보어, 보조 보어, 가이드, 가공물, 보링

Description

심공 드릴링 공구, 드릴링 방법, 및 심공 드릴링 공구를 사용하여 제작된 가공물 {A DEEP-HOLE DRILLING TOOL, A METHOD OF DRILLING AND A WORKPIECE MANUFACTURED USING A DEEP-HOLE DRILLING TOOL}

도 1은 일 측에서 가이드되는 심공 드릴링 공구를 나타내는 도면이다.

도 2a는 가이드 공구의 사시도이다.

도 2b는 도 2a의 가이드 공구를 축 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 종단면도이다.

도 2c는 도 2a의 가이드 공구를 축 Ⅰ-Ⅰ과 직각으로 취한 단면도이다.

도 3은 양측에서 지지되는 심공 드릴링 공구이다.

도 4a는 가이드 로드에서 지지되는 심공 드릴링 공구이다.

도 4b는 가이드 로드에서의 가이드를 위한 가이드 공구의 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 커먼레일 시스템용 어큐뮬레이터의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 커먼레일 시스템용 어큐뮬레이터의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 특허청구범위의 각각의 카테고리의 독립항의 전제부에 따른 심공 드릴링 공구, 드릴링 방법, 및 심공 드릴링 공구를 사용하여 제작된 가공물에 관한 것이다.

가공물에 대하여 평행 보어를 레이저 시스템 또는 다른 보조 수단과 같은 커다란 기술적 노력 없이도 매우 정밀하게 형성하는 것은 종래 기술에서 공지된 것으로 해결되지 않은 문제점이다.

평행 보어의 드릴링에서 공구의 신뢰적인 가이드는 특히 현재까지 해결되지 않은 문제점이며, 예를 들어 연소 엔진의 커먼레일(common rail) 시스템의 연료 저장소 또는 어큐뮬레이터의 경우에 평행 보어가 교차될 수 있다.

예를 들어 EP 1 413 744에는, Sulzer RTFlex 엔진과 같은 대형 디젤 엔진용 커먼레일 시스템을 위한 어큐뮬레이터가 개시되어 있다. 상기 어큐뮬레이터는 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 연료와 같은 압력 매체용 저장 공간을 가지며 10m의 전체 길이로 연장되고 8자 형상으로 교차하는 2개의 보어를 갖는다. 각각의 보어는 어큐뮬레이터의 상당한 길이, 즉 10m에 비해 단지 50㎜의 매우 작은 직경을 갖는다.

이들 어큐뮬레이터의 제조는, 제1 보어와 평행한 제2 보어의 형성이 일반적으로 성공적이 못하여 가공물의 손실을 초래하였기 때문에, 종래 기술에서는 시간 및 재료가 많이 투입되었다. 그 이유는, 드릴링 공구가 어큐뮬레이터의 매우 기다란 길이 전체에 걸쳐 안전하게 가이드되는 것이 불가능하여, 전체 길이에 있어서, 보어의 간격이 허용 불가능한 범위 내에서 변화되거나 일정하게 유지되지 못하였 고, 2개의 보어의 축은 허용될 수 없는 커다란 각도로 서로에 대하여 회전되었다.

이로 인해, 어큐뮬레이터는 압력이 2000bar 이상인 매우 커다란 응력에 대하여 신뢰적으로 견뎌야 하며, 연소 엔진의 작동 상태에서는 상당한 동적 압력 변동이 또한 발생한다. 보어의 정밀한 대칭은 어큐뮬레이터의 손상을 방지하며 작동 안전성을 보장하게 된다.

본 발명의 목적은, 매우 간단한 방식으로 가공물에 2개의 평행 보어를 매우 정밀하게 형성할 수 있는 심공 드릴링 공구를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한, 가공물에 대하여 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구를 사용하여 매우 용이하고 정밀하게 2개 이상의 보어를 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구를 사용하면서 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제작된 가공물을 제공하는 것이다.

장치 및 기술적 공정에 관한 상기 목적들은 특허청구범위의 각각의 카테고리의 독립항의 특징에 의해 만족된다.

각각의 독립청구항은 본 발명의 특히 바람직한 실시예와 관련된다.

따라서, 본 발명은, 구동부에 의해 구동 가능하며 드릴링 축을 따라 가공물에 평행 보어를 천공하기 위한 보링 바 및 보링 헤드를 갖는 드릴을 포함하는 심공 드릴링 공구에 관한 것이다. 이러한 구성에는, 드릴의 가이드를 위해 가이드 공구가 제공되며, 이 가이드 공구는 보조 드릴링 축을 따라 연장되는 보조 보어 내에서 편심으로 가이드되어 가공물에 평행 보어가 형성될 수 있어서 상기 평행 보어의 드릴링 축이 상기 보조 드릴링 축과 실질적으로 평행하게 연장되도록 구성되어 드릴에 배치된다.

본 발명에서, 가이드 공구는 보조 보어 내에서, 형성될 평행 보어의 드릴링 축에 대하여 편심으로 가이드될 수 있는 것이 중요하다. 본 발명에 따르면, 가이드 공구는, 보조 드릴링 축을 따라 동심으로 연장되는 보조 보어 내에서 편심으로 가이드될 수 있도록 드릴에 배치되고, 상기 드릴은 평행 보어가 보조 보어 또는 허용 가능한 편차를 제외하고는 보조 드릴링 축과 평행하게 연장되도록 상기 평행 보어의 형성에 있어서 가이드될 수 있다. 미소한, 허용 가능한 편차와는 별개로, 2개의 드릴링 축의 간격은 보어의 전체 길이에 걸쳐 일정하고, 2개의 보어의 축은 기껏해야 전체 길이에 걸쳐 미소한 허용 가능한 각도로 서로에 대하여 회전된다.

따라서, 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구에 의해, 가공물에 대하여 특히 간단한 방식으로 매우 정밀하게, 이미 가공물에 존재하는 보조 구멍과 평행하고 매우기다란 심공을 1차로 형성하는 것이 가능하다.

이러한 구성에서, "심공" 또는 "장공"은, 보링 헤드의 길이에 비해, 가공물 보어의 "깊이" 또는 "길이" 및/또는 천공될 보어의 "깊이" 또는 "길이"가, 형성될 평행 보어의 직경에 비해 상당히 큰 보어로 이해되어야 한다.

예를 들어, 보조 보어는 대형 디젤 엔진의 연료 분사를 위한 커먼레일 시스템의 어큐뮬레이터에서의 제1 보어일 수 있다. 이러한 유형의 특정 어큐뮬레이터는 EP 1 413 744에 개시되어 있다. 이들 어큐뮬레이터는 일반적으로 6m 내지 12m 의 길이를 갖는다. 보어들은 커먼레일 시스템의 어큐뮬레이터 상의 연소 엔진의 요구에 따라, 예를 들어 10㎜ 내지 100㎜, 바람직하게는 30㎜ 내지 56㎜의 직경을 갖는다. 이러한 구성에서, 실시예에 따라, 예를 들어 10㎜ 내지 50㎜의 간격으로 어큐뮬레이터의 중앙 축과 대칭 또는 비대칭으로 2개의 평행 보어가 형성되는 것이 바람직하며, 2개의 보어는 8자 형태로 중첩된다. 따라서 이러한 특정의 예시에서, 직경에 대한 길이의 비율은 약 100 내지 1000의 범위에 있게 된다. 그러나, 본 발명은 이들 특정의 형상으로 한정하려는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 전술한 예시는 단지 "심공" 또는 "장공"을 설명하기 위한 예시로서 이해되어야 한다. 따라서, 보어의 직경에 대한 길이의 비율은 당연히, 예를 들어 10 내지 100의 범위로 작아질 수도 있거나 더 커질 수도 있다. 평행하게 연장되는 2개 이상의 보어, 즉 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구를 사용하여 천공될 평행 보어, 및 보조 보어는 또한 동일한 직경을 가질 필요가 없다. 이러한 구성에서, 동일하거나 상이한 직경을 가지며 서로 평행하게 연장되는 2개의 중첩되는 보어가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 1개의 보조 보어에 대하여 2개 이상의 평행 보어가 가공물에 형성되는 경우에도, 이들 보어는 모두 동일한 직경 또는 상이한 직경을 가질 수 있다.

이러한 구성에서는, 후술하는, 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구 및 본 발명에 따른 방법은, 예를 들어 Sulzer RTA, Sulzer RT Flex 유형의 대형 디젤 엔진, 또는 MAN/B&W의 MC 또는 MC-C 유형의 대형 디젤 엔진, 또는 다른 대형 디젤 엔진용 어큐뮬레이터의 제조자와 같은, 육상 또는 해상 대형 디젤 엔진을 위한 연소 엔진의 커먼레일 시스템용 어큐뮬레이터의 제조자에게 특히 바람직하게 적절하고, 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구는, 이러한 심공이 매우 정밀하고 평행하게 가공물에 형성되어야 하는 경우라면 성공적으로 사용될 수 있다. 가공물은 전술한 어큐뮬레이터에서와 같은 금속제일 필요는 없다. 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구는 임의의 원하는 소재의 가공물에 성공적으로 사용될 수 있다. 따라서, 매우 연질의 가공물 및 매우 경질의 가공물에, 평행 보어가 매우 정밀하게 성공적으로 형성될 수 있다. 가공물은 금속, 목재, 플라스틱, 또는 평행 보어가 형성될 수 있는 임의의 다른 소재로 만들어질 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 2개의 보어, 예를 들어 보조 보어 및 평행 보어는 서로 평행하거나 실질적으로 서로 평행하며, 이것은, 각각의 드릴링 축 둘레에서 보어들이 동심으로 확장, 즉, 예를 들어 보조 드릴링 축 및 평행 보어의 드릴링 축이 허용 가능한 작은 편차의 범위 내에서 보어의 전체 길이에 걸쳐 서로 일정한 간격으로 확장되는 것을 의미하고, 각각의 드릴링 축은 허용 가능한 각도로 서로에 대하여 회전된다.

간격 또는 드릴링 축의 회전 각도의 허용 가능한 편차가 특정한 경우에 얼마나 커다란가 하는 것은, 당업자들이 특정 목적을 위해 2개 이상의 평행 보어를 가공물에 제공하려고 한다면 이들에게 자명한 사실이다. 따라서, 예를 들어 선박의 대형 디젤 엔진의 연료 분사를 위한 커먼레일 시스템의 어큐뮬레이터에서 8자 형태로 중첩되는 2개의 보어의 간격의 편차는, 예를 들어 6m 내지 12m의 전체 길이에 걸쳐 2㎜ 내지 8㎜ 이하, 특히 4㎜ 이하이어야 하고, 평행 보어의 드릴링 축에 대한 보조 드릴링 축의 회전은 약 2°내지 12°이하, 특히 6.7°이하이어야 한다.

전술한 특징 값은 대형 디젤 엔진용 커먼레일 시스템의 특정 어큐뮬레이터에 대한 예시로서만 이해될 필요가 있다. 다른 가공물, 또는 예를 들어 물이나 유압오일과 같은 다른 응용을 위한 커먼레일 시스템용 어큐뮬레이터, 또는 승용차와 같은 소형 엔진의 연료 분사용 커먼레일 시스템에서는, 서로에 대한 드릴링 축의 회전에 있어서의 각도 편차 또는 간격의 편차에 대하여 허용 가능한 한계치가 상이할 수 있다. 결정적인 것은, 기술적인 요구에 따른 편차가 특정 응용에 대하여 허용 가능하게 작은 것뿐이다.

실질적으로 특히 중요한 실시예에서, 가이드 공구는 드릴과의 연결을 위한 연결 세그먼트를 포함하며, 가이드 세그먼트는 보조 보어 내에 보조 드릴링 축을 따른 편심 가이드를 위한 편심 축을 갖는다. 연결 세그먼트 및 가이드 세그먼트는 바람직하게, 고정된 간격으로 서로가 회전 고정식으로 연결되어, 평행 보어의 천공을 위해 드릴이 고정된 간격으로 가이드될 수 있도록 하는 동시에 평행 보어의 드릴링 축이 보조 보어의 보조 드릴링 축에 대하여 회전하는 것을 실질적으로 방지할 수 있도록 한다.

연결 세그먼트는 바람직하게, 보링 바의 수용을 위한 리드스루(leadthrough), 특히 원통형 리드스루를 가져서, 보링 바가 리드스루 내의 보링 바의 드릴링 축 둘레에서 회전 가능하게 지지될 수 있도록 한다.

가이드 세그먼트는 구체적으로, 작동 상태에서 가이드 부재의 편심 축이 소정의 간격으로 보조 드릴링 축과 평행하게 연장되도록 구현된다. 편심 축이 보조 드릴링 축과 일치하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구의 안정성이 더욱 향상된다. 이것은, 보조 드릴링 축에 대하여 평행 보어의 드릴링 축의 회전이 더욱 최소화되어 매우 정밀한 평행도가 얻어질 수 있다는 것을 의미한다.

드릴링 축 및 보조 드릴링 축의 평행도의 편차에 대한 최소화는, 연결 세그먼트의 단부면을 지나 축 방향으로 연장되는 가이드 섹션의 형태인 연장 섹션을 가이드 세그먼트가 가지는 것으로, 추가적으로 얻어질 수 있다. 따라서 보조 드릴링 축의 가이드 섹션의 지지면이 증가되어 심공 드릴링 공구의 보다 안정적인 측부 가이드가 이루어질 수 있다.

가이드 세그먼트 및/또는 가이드 섹션은 편심 축과 직각인 콩팥(kidney) 형상의 단면을 가지는 것이 바람직하다. 따라서 가이드 세그먼트 및/또는 가이드 섹션의 전체 재킷면(jacket surface)은 보조 보어의 벽과 접촉하지 않으나, 본질적으로 가이드 세그먼트 및/또는 가이드 섹션의 3개의 매우 작은 지지면만이 편심 축의 방향으로 연장된다. 따라서 가이드 세그먼트 및/또는 가이드 섹션과 보조 보어의 벽 사이의 실질적인 마찰력이 상당히 감소되어, 심공 드릴링 공구가 보다 양호하게 가이드될 수 있으며 드릴링 작업이 용이해진다.

다른 실시예에서, 가이드 공구는 보조 보어 및 평행 보어 내에서 가이드되도록 구현되며 드릴에 배치된다. 즉, 가이드 공구는 보조 보어 및 이미 새롭게 천공된 평행 보어의 섹션에 동시에 지지된다. 심공 드릴링 공구의 측방향 가이드는 평행도의 편차가 더욱 감소될 수 있음으로써 실질적으로 향상된다.

특히, 심공 드릴링 공구의 가이드 정밀도가 상당히 요구되는 경우, 가이드 공구의 가이드를 위한 보조 보어 내에는 가이드 부재, 특히 가이드 로드가 추가적 으로 제공될 수 있다. 가이드 부재, 즉 가이드 로드는, 예를 들어 보조 보어 외측의 가이드 부재가 각각의 경우에 보조 보어의 양 단부에서 가공물에 고정되도록 보조 보어 전체를 통과할 수 있다. 그리고, 가이드 부재는, 한편으로는 심공 드릴링 공구의 가이드에 대하여 전술한 바와 같이 드릴에 고정되고, 다른 한편으로는 가이드 부재에 배치되어, 가이드 부재에서 편심 축을 따라 자유로이 이동될 수 있지만, 가이드 부재와 직각으로 간격을 두어 견고하게 배치되어, 보조 보어와의 평행도에 관하여 가공물에 매우 정밀도가 높은 평행 보어가 형성될 수 있다.

본 발명은, 구동부에 의해 구동 가능한 드릴을 포함하며 보링 바 및 보링 헤드를 갖는 심공 드릴링 공구에 의한 드릴링 방법에 관한 것이다. 제1 단계에서는 보조 드릴링 축을 따라 동심으로 가공물에 보조 보어가 형성된다. 제2 단계에서는, 드릴링 축을 따라 가공물에 평행 보어를 동심으로 천공하고 드릴의 가이드를 위해 가이드 공구가 제공되며, 가이드 공구는 보조 보어 내에서 보조 드릴링 축을 따라 편심으로 가이드되어 평행 보어의 드릴링 축이 보조 드릴링 축과 실질적으로 평행하게 연장되도록, 가공물에 평행 보어가 형성되도록 구현되어 드릴에 배치된다.

즉, 본 발명에 따르면, 제1 보어는 공지된 방식으로 가공물에 제공되며 보조 보어로서 이용된다. 가이드 공구는 평행 보어를 천공하는데 이용된다. 한편, 가이드 공구는 보조 보어 내에 이미 존재하는 드릴의 보링 헤드를 회전축들의 편심 이동에 의해 보조 드릴링 축과 평행하게 소정의 고정된 간격으로 가이드하며, 또한 평행 보어가 보조 보어에 대하여 회전되거나 기울어지는 것을 방지한다.

변형예에서, 평행 보어는, 평행 보어의 단면이 보조 보어의 단면과 부분적으로 중첩되도록 가공물에 제공된다. 이것은, 가공물에 보조 드릴링 축 또는 평행 보어의 드릴링 축의 방향으로 하나의 인접하는 공간이 발생하는 것을 의미하며, 중첩되는 보어에 의해 소정의 단면 형상이 이루어진다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서는, 가이드 부재, 예를 들면 가이드 로드가 전술한 바와 같이 추가적으로 제공된다. 가이드 부재, 즉 가이드 로드는, 공지된 공정에 따라 천공된 보조 보어 내에 위치되며 가공물의 양 단부에 고정된다. 이러한 방법의 특정 실시예에서, 평행 보어가 먼저 작은 직경으로 만들어지지만, 보조 보어와 충분히 중첩된다. 따라서 작은 직경의 평행 보어는 매우 높은 정도로 보조 보어와 평행을 이루게 된다. 제2 단계에서는, 가이드 부재가 먼저 보조 보어로부터 제거된 후, 한편으로, 전술한 바와 같이 드릴에 고정된 다른 가이드 부재를 이용하여 평행 보어가 소정의 직경으로 천공되고, 다른 한편으로, 보조 보어에만 지지되거나 보조 보어 및 이미 천공된 영역에 추가적으로 지지된다.

전술한 방법에서는, 평행 보어가 작은 직경으로 요망되거나 평행 보어가 제1 단계에서 이미 이보다 큰 직경으로 천공된 경우에는, 추가의 단계가 자연히 생략될 수 있다.

특히, 가이드 공구가 보조 보어 및 평행 보어 모두에 지지되어야 하는 경우에는, 평행 보어의 천공을 위해 본 발명에 따른 방법의 다음과 같은 변형이 권장된다. 먼저 가공물에 공지된 방식으로 보조 보어가 형성된다. 이것은 예를 들어 공지된 드릴, 또는 선반을 이용하여 가능하다. 그리고, 평행 보어의 제1 섹션이 비 교적 짧은 거리, 예를 들어 대형 디젤 엔진용 커먼레일 시스템용 어큐뮬레이터의 경우에 150㎜의 최대 깊이로 가공물에 형성된다. 평행 보어의 비교적 짧은 제1 섹션의 깊이는 모든 경우에, 가이드 공구가 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구의 드릴에 배치되어 보링 헤드 뒤쪽의 천공 방향의 평행 보어 및 보조 보어에 동시에 신뢰적으로 지지되도록 선택되어야 한다. 따라서 평행 보어와 보조 보어의 매우 정밀한 평행도가 얻어질 수 있다.

평행 보어의 직경은 추가의 드릴링 공정인 제3 단계에서 확장될 수 있으며, 가이드 공구의 배치가 필요하지 않다. 이것은, 가이드 로드와 같은 가이드 부재가 사용되지 않는 경우에도 추가의 단계에서 평행 보어의 직경 확장이 바람직하게 수행될 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 필요한 경우에 가공물에 하나 이상의 평행 보어가 형성될 수 있다. 이러한 유형의 형상은 EP 1 413 744에 공지된 것과 유사하며, 예를 들어 어큐뮬레이터의 경우에는 컨슈머(consumer)의 연결 가능성에 대한 유연성을 증가시킨다.

본 발명은 또한 보조 보어 및 평행 보어를 구비하며, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구에 의해 제조되는 가공물에 관한 것이다.

바람직한 실시예에서, 평행 보어의 단면은 보조 보어의 단면과 부분적으로 중첩되고, 이들 2개의 단면은 특히 8자 형태로 교차된다.

본 발명에 따른 가공물의 특정 실시예에서, 가공물은 2개 이상의 평행 보어를 갖는다.

실질적으로, 가공물은 압력에 견디는 유체용 가압 라인, 특히 연소 엔진의 커먼레일 시스템, 구체적으로는 대형 디젤 엔진의 연료분사용 커먼레일 시스템을 위한 어큐뮬레이터이다. 대형 디젤 엔진은 예를 들어 선방용 디젤 엔진 또는 예를 들어 전기 에너지의 생산을 위한 육상 대형 디젤 엔진일 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 일 측에서 가이드되는 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구를 개략적으로 나타내며, 그 전체를 참조부호 1로 표시하였다. 도 1은 가공물(5)을 나타내며, 본 실시예에서는 대형 디젤 엔진의 연료 공급을 위한 커먼레일 시스템용 어큐뮬레이터(5)이다. 도시된 실시예에서는, 보조 드릴링 축을 따라 동심으로 보조 보어(7)가 공지된 방식에 의해 이미 형성되어 있으며, 드릴링 축(41)을 따르는 평행 보어(4)의 드릴링이 진행중이며 아직 마무리되지 않았다. 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구(1)는 구동부(2)에 의해 구동 가능하며 보링 바(31) 및 보링 헤드(32)를 가지는 드릴(3)을 포함한다. 평행 보어(4)의 드릴링 축(41) 및 드릴(3)의 드릴 축(311)은 실질적으로 동일하다. 드릴링 방향은 도면의 우측으로부터 좌측으로 연장되며 화살표로 나타내었다. 드릴(3)의 평행한 가이드를 위한 가이드 공구(6)는 원통형 리드스루(63)를 구비한 연결 세그먼트(61)를 가져서 보링 바(31)가 리드스루(63) 내에서 드릴 축(311)을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 드릴(3)을 가이드한다. 보링 바는, 예를 들어 가이드 공구(6)를 드릴(3)에 적용하기에 적절한 형태로 구현된다. 따라서, 보링 바는 적절한 위치에서 스크루 연결을 가져서, 보링 바(31)가 가이드 공구(6)의 부착을 위해 스크루 연결에서 분리될 수 있다. 본 실 시예에서, 가이드 공구(6)는 보조 보어(7)의 벽(711)에서만 지지되며 평행 보어(4)의 벽(411)에서는 지지되지 않는다. 이것은, 연결 세그먼트(61)와 평행 보어(4)의 벽(411) 사이에 작은 간극(G)이 존재하는 것에서 명확하게 확인될 수 있다. 따라서, 심공 드릴링 공구(1)는 보링 헤드(32)를 통해 평행 보어(4)의 벽(411)에서만 지지된다.

가공물(5)의 천공된 재료를 배출시키기 위해, 드릴(3), 즉 보링 헤드(32) 및 보링 바(31)는 중공으로 만들어질 수 있으며, 드릴에는 그 자체가 공지된 대응 수단(미도시)이 제공되어 천공된 재료를 배출시킬 수 있다. 도 1의 실시예에서, 실질적으로 가이드 공구(6)의 회전축을 형성하는 편심 축(622)은, 평행 보어(4)를 드릴링하는 동안에 사전에 설정 가능한 약간의 허용 편차를 제외하고 드릴(3)을 보조 보어(7)와 평행하게 가이드하도록 하는 거리로 보조 드릴링 축(71)으로부터 이격된다.

도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 가이드 공구(6)의 동일한 실시예를 나타낸다. 도 2a는 상기 가이드 공구의 사시도이다. 가이드 공구는 드릴(3)과의 연결을 위한 연결 세그먼트(61)를 포함하고, 연결 세그먼트(61)는 보링 바(31)의 수용을 위한 원통형 리드스루(63)를 포함하여 보링 바(31)가 리드스루(63) 내에서 보링 바(31)의 드릴 축(311)을 중심으로 회전 가능하게 지지될 수 있다. 평행 보어(4)의 드릴링 중에 드릴 축(311)은 평행 보어(4)의 드릴링 축(41)과 실질적으로 일치된다. 가이드 공구(6)는 보조 보어(7) 내에서 보조 드릴링 축(71)을 따른 편심 가이드를 위해 편심 축(622)을 따라 연장되는 가이드 부재(62)를 더 포함한다. 도 2a 내지 2c에 도시된 가이드 공구(6)의 실시예에서, 가이드 세그먼트는 콩팥 형상의 단부면(611)을 넘어 축 방향으로 연장되는 가이드 섹션(623) 형태의 연장부를 포함한다. 평행 보어(4)의 드릴링 중에 보조 보어(7)에서의 가이드 및 지지는 추가의 가이드 섹션(623)에 의해 상당히 개선된다. 이것은 단부면(611)이 콩팥 형상으로 이루어져서 작동 상태에서 가이드 공구(6)가 벽(711) 상의 편심 축(622) 방향으로 연장되는 좁은 접촉 영역을 통해서만 지지되고 가이드 세그먼트(62)의 전체적인 외측면(624)을 통해서는 지지되지 않기 때문이다.

이보다 간단한 다른 실시예에서는, 가이드 섹션(623) 형태의 확장 섹션이 생략될 수도 있어서, 보조 보어(7) 내에서의 가이드 및 지지가 가이드 세그먼트(62)에 의해서만 이루어질 수 있다.

도 2b 및 2c에서, 가이드 공구(6)는, 이해를 돕기 위해, 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 종단면도 및 선 Ⅰ-Ⅰ과 직각인 횡단면도로 각각 도시되었다.

특히, 보조 드릴링 축(71) 및 평행 보어(4)의 드릴링 축(41)에 대한 편심 축(622)의 편심 위치가 확인될 수 있어서, 평행 보어(4)의 드릴링에서 보조 보어(7)에 대한 드릴(3)의 매우 정밀한 평행 가이드가 이루어질 수 있다. 도 2c에서는 특히, 가이드 섹션(623) 및 가이드 세그먼트(62)의 횡단면이 콩팥 형상으로 구현됨으로써, 가이드 공구(6)는 안정되게 보조 보어(7) 내의 3개의 지지 라인을 통해 지지될 수 있지만 보조 보어(7)의 벽(711)에서 전체 외측면(624)에 걸쳐지지는 않으며, 이로 인해 드릴링의 작동 상태에서 가이드 공구(6)와 보조 보어(7)의 벽(711) 사이의 마찰이 상당히 감소되며 드릴(3)의 가이드가 상당히 용이하게 개선 된다. 따라서 횡단면은 콩팥 형상과는 상이할 수도 있으며 마찰이 부수적인 역할을 하는 경우에는 원형 단면을 가질 수도 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구(1)의 또 다른 실시예가 도시되어 있으며 양측에서 지지되는 심공 드릴링 공구(1)의 형태이다. 도 3에 도시된 실시예에서, 가이드 세그먼트(62)의 가이드 섹션(623)은, 화살표로 나타낸 드릴링 방향에 대하여 보링 헤드(32)의 우측 후방으로 보링 바(31)에 배치되어, 가이드 공구(6)가 보조 보어(7)의 벽(711)에서 지지될 뿐만 아니라 평행 보어(4)의 벽(411)에서도 추가로 지지되어, 작동 상태에서의 보어(3)의 가이드의 안정성이 상당히 개선되도록 구현되어 있다.

도 4a는 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구(1)의 또 다른 실시예를 나타내는 것으로, 심공 드릴링 공구(1)가 가이드 로드(8)에서 지지된다.

가이드 로드(8) 형태의 가이드 부재(8)는 공지된 공정에 따라 먼저 천공된 보조 보어(7) 내에 위치되며 가공물(5)의 양 단부에서 홀딩 수단(9)에 고정된다. 도 4a 및 4b에 도시된 가이드 공구(6)가 사용되는 경우, 가이드 공구(6)는 원통형 리드스루(63) 내에서 드릴(3)에 장착되며 가이드 로드(8)에 있는 홀딩 클로(holding claw)(625) 내에서 편심 축을 따라 가이드되며, 도 4의 실시예에서는 편심 축(622)이 가이드 로드(8)의 종축과 동일하다.

드릴링을 위한 조건이 난해하거나 매우 경질의 소재에 매우 장공이 매우 정밀하게 천공되어야 하는 경우에는 가이드 로드(8)를 이용하는 것이 항상 바람직하다.

도 5 및 도 6은 각각 선박의 대형 디젤 엔진에 연료를 공급하기 위한 커먼레일 시스템을 위한 본 발명에 따른 어큐뮬레이터의 실시예를 나타낸다. 보조 보어(7) 및 대응되는 평행 보어(4)는 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구(1) 및 본 발명에 따른 방법을 이용하여 천공되었다. 도 5 및 도 6에 도시된 어큐뮬레이터(5)는 예를 들어 6m 내지 12m의 길이를 가져서 보어 자체도 대응되는 깊이를 갖는다. 보어의 직경(D)은 예를 들어 4㎜이다. 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구(1)의 사용으로 인해, 보조 드릴링 축(71)의 평행 보어의 드릴링 축(41)에 대한 회전은 도 5 및 도 6에 도시된 실시예 모두에서 6.7°미만이며, 보조 드릴링 축(71)과 드릴링 축(41)의 간격은 어큐뮬레이터(5)의 전체 길이에 걸쳐서 4㎜ 미만이다.

본 발명에 의해, 매우 간단한 방식으로 가공물에 2개의 평행 보어를 매우 정밀하게 형성할 수 있는 심공 드릴링 공구가 제공된다. 또한, 가공물에 대하여 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구를 사용하여 매우 용이하고 정밀하게 2개 이상의 보어를 형성할 수 있는 방법이 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 심공 드릴링 공구를 사용하면서 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제작된 가공물이 제공된다.

Claims

드릴링 축(41)을 따라 가공물(5)에 평행 보어(4)를 천공하기 위한 보링 헤드(32) 및 보링 바(31)를 가지며, 구동부(2)에 의해 구동 가능한 드릴(3)을 포함하고, 상기 드릴(3)의 가이드를 위해 가이드 공구(6)를 구비한 심공(deep-hole) 드릴링 공구에 있어서,

상기 가이드 공구(6)는 상기 가이드 공구(6)가 보조 드릴링 축(71)을 따라 연장되는 보조 보어(7) 내에서 편심으로 가이드되어, 상기 평행 보어(4)의 드릴링 축(41)이 상기 보조 드릴링 축(71)과 실질적으로 평행하게 연장되도록, 상기 가공물(5)에 평행 보어(4)가 형성될 수 있도록 상기 드릴(3)에 배치되는

것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
제1항에 있어서,

상기 가이드 공구(6)는, 상기 가이드 공구(6)를 상기 드릴(3)에 연결하기 위한 연결 세그먼트(61), 및 상기 보조 보어(7) 내에서 상기 보조 드릴링 축(71)을 따르는 편심 가이드를 위한 편심 축(622)을 가지는 가이드 세그먼트(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
제2항에 있어서,

상기 연결 세그먼트(61)는, 상기 보링 바(31)의 수용을 위한 리드스 루(leadthrough)(63), 특히 원통형 리드스루를 포함하여, 상기 보링 바(31)가 상기 리드스루(63) 내에서 상기 보링 바(31)의 드릴링 축(311)을 중심으로 회전 가능하게 지지될 수 있는 것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 가이드 세그먼트(62)는, 작동 상태에서 상기 가이드 부재(62)의 편심 축(622)이 소정의 간격(a)을 두고 상기 보조 드릴링 축(71)과 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가이드 세그먼트(62)는, 상기 연결 세그먼트(61)의 단부면(611)을 넘어 축 방향으로 연장되는 가이드 섹션(623) 형태의 연장부를 가지는 것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가이드 세그먼트(62) 및/또는 가이드 섹션(623)은 상기 편심 축(622)과 직각으로 콩팥(kidney) 형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가이드 공구(6)는 상기 보조 보어(7) 및 상기 평행 보어(4) 내에서 가이드되도록 상기 드릴(3)에 배치되는 것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보조 보어(7) 내에는 상기 가이드 공구(6)의 가이드를 위해 가이드 부재(8), 특히 가이드 로드가 제공되는 것을 특징으로 하는 심공 드릴링 공구.
구동부(2)에 의해 구동 가능하며, 보링 바(31) 및 보링 헤드(32)를 가지는 드릴(3)을 포함하는 심공 드릴링 공구(1)에 의한 드릴링 방법에 있어서,

제1 단계에서 보조 드릴링 축(71)을 따라 동심으로 상기 드릴(3)에 의해 가공물(5)에 보조 보어(7)를 형성하고,

제2 단계에서 드릴링 축(41)을 따라 상기 가공물(5)에 평행 보어(4)를 동심으로 천공하고 상기 드릴(3)을 가이드하기 위한 가이드 공구(6)를 제공하며,

상기 가이드 공구(6)는, 상기 가이드 공구(6)가 상기 보조 드릴링 축(71)을 따라 상기 보조 보어(7) 내에서 편심으로 가이드되어, 상기 가공물(5)에 상기 평행 보어(4)가 형성되도록, 상기 평행 보어(4)의 드릴링 축(41)이 상기 보조 드릴링 축(71)과 실질적으로 평행하게 연장되어 상기 드릴(3)에 배치되는

것을 특징으로 하는 드릴링 방법.
제9항에 있어서,

상기 평행 보어(4)는, 상기 평행 보어(4)의 횡단면(401)이 상기 보조 보어(7)의 횡단면(701)과 부분적으로 중첩되도록, 상기 가공물(5)에 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴링 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 평행 보어(4)의 직경은 제3 단계에서 추가의 드릴링 공정에 의해 확장되는 것을 특징으로 하는 드릴링 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가공물(5)에 2개 이상의 평행 보어(4)가 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴링 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 심공 드릴링 공구(1)를 이용하여 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 드릴링 방법에 의해 제조되는 보조 보어(7) 및 평행 보어(4)를 가지는 가공물.
제13항에 있어서,

상기 평행 보어(4)의 횡단면(401)은 상기 보조 보어(7)의 횡단면(701)과 부분적으로 중첩되며, 특히 숫자 8의 형태로 중첩되는 것을 특징으로 하는 가공물.
제13항 또는 제14항에 있어서,

상기 가공물(5)은 2개 이상의 평행 보어(4)를 가지는 것을 특징으로 하는 가공물.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가공물은, 압력에 견디는 유체용 가압 라인, 특히 연소 엔진의 커먼레일(common rail) 시스템, 구체적으로는 대형 디젤 엔진의 연료분사용 커먼레일 시스템을 위한 어큐뮬레이터인 것을 특징으로 하는 가공물.