KR20090025083A - 세레이션 및 나사산 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치는, 봉 형상의 모재를 중심축을 회전축으로 하여 회전시키는 회전부; 상기 모재의 외주면에 세레이션을 형성할 수 있도록 구성되며, 상기 모재의 중심축 방향 및 상기 모재의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 세레이션 가공부; 및 상기 모재의 외주면에 나사산을 형성할 수 있도록 구성되며, 상기 모재의 중심축 방향 및 상기 모재의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 나사산 가공부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치를 이용하면, 봉 형상의 모재 외주면에 세레이션과 나사산을 형성하는 작업 전체를 자동화시킬 수 있으므로, 생산성 향상과 원가 절감 및 불량률 감소를 구현할 수 있고, 모재의 직경변화에 따른 장치의 세팅작업이 매우 간편해진다는 장점이 있다.

세레이션, 나사산, 가공, 모재, 이송, 회전

Description

세레이션 및 나사산 가공장치{Apparatus for forming serration and screw thread}

본 발명은 봉 형상의 모재 외주면에 세레이션과 나사산을 형성할 수 있도록 구성되는 가공장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 모재의 공급, 세레이션 형성, 나사산 형성공정 전체를 자동화시킬 수 있도록 구성되는 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 기계기구류에서 원동체의 동력을 피동체에 전달하기 위해 사용되는 축이음에는 키(key) 이음과, 스플라인(spline)축 이음 및 세레이션축 이음 등이 널리 이용되고 있다.

이 중, 세레이션축 이음은 잇수가 많아서 피치(pitch)가 조밀하고 이 높이도 낮아 측압강도가 크기 때문에 동일 지름의 스플라인 샤프트보다 큰 회전력을 전달할 수 있을 뿐 아니라, 피동체와의 결합력이 우수하여 유동도 없기 때문에 동력전달의 정밀도가 대단히 높아 전달동력의 크기에 관계없이 정확한 동력전달이 요구되는 각종 기계기구류에 폭넓게 이용되고 있다.

특히, 세레이션은 이(tooth)가 삼각단면의 톱니형 구조를 갖는 특징을 이용 하여 테이퍼 면에 세레이션을 형성함으로써 피동체의 보스(boss)에는 세레이션을 형성하지 않고 강제 압입방식으로 견고하게 고정하는 소위 테이퍼 세레이션 샤프트로 구성하여, 비교적 큰 동력의 정밀한 전달이 요구되는 경우에 이용하고 있기도 하다.

예를 들어, 자동차의 와이퍼시스템(wiper system)에 있어서도 와이퍼모터의 동력을 와이퍼아암에 전달하기 위한 피벗샤프트(pivot shaft)에 테이퍼 세레이션 샤프트가 사용되고 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 피벗샤프트의 사용예를 설명한다.

도 1은 자동차의 와이퍼시스템을 개략적으로 나타낸 부분확대 평면도이고, 도 2는 종래 테이퍼 세레이션 가공방법의 일례를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이며, 도 3은 종래 나사산 가공방법의 일례를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 와이퍼모터(M)의 회전동력이 링크기구(L)에 의해 직선 왕복운동으로 변환되고, 이는 다시 레버플레이트(lever plate:P)에 의해 왕복 각운동으로 변환되어 와이퍼아암(A)이 압입 고정되는 피벗샤프트(S)를 소정각도로 왕복 각운동시킴으로써 와이퍼아암(A)을 구동시키는 것이다.

이러한 피벗샤프트(S)는 하단에 평 세레이션(도시하지 않음)을 구비하여 레버플레이트(P)와 결합되고, 상단부에 테이퍼 세레이션(T)과 나사산(B)을 연속으로 구비하여 와이퍼아암(A)의 보스구멍(H)을 테이퍼 세레이션(T) 부위에 강제로 압입시킨 후 그 위에서 나사산(B)에 너트(N)를 체결함으로써 레버플레이트(P)와 와이퍼 아암(A)을 전동 가능하게 연결한다.

상기와 같이 피벗샤프트(S)의 외주면에 테이퍼 세레이션(T)을 가공하고자 하는 경우에는, 통상적으로 도 2에 도시한 바와 같이 피벗샤프트(S)의 테이퍼부(Ts)와 동일한 테이퍼를 갖는 3개의 테이퍼 세레이션 롤러(3)가 홀더(4)에 장착된 세레이션 가공수단을 이용한다. 즉, 3개의 세레이션 롤러(3) 사이로 피벗샤프트(S)를 회전시키면서 삽입시키게 되면, 상기 피벗샤프트(S)는 세레이션 롤러(3)의 외주면에 형성된 세레이션 돌기(3a)에 의해 세레이션(T)이 형성된다.

또한 상기 피벗샤프트(S)의 끝단 외주면에 나사산(B)을 가공하고자 할 때에는, 통상적으로 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 전조롤러(5)가 전조 다이스(6)에 방사형으로 장착된 나사산 가공수단을 이용한다. 즉, 3개의 전조롤러(5) 사이로 피벗샤프트(S)를 회전시키면서 삽입시키게 되면, 상기 피벗샤프트(S)의 끝단 외주면은 상기 전조롤러(5)와 접촉하면서 나사산(B)이 형성된다.

그러나 상기와 같은 방법으로 피벗샤프트의 외주면에 세레이션과 나사산을 형성하는 경우, 피벗샤프트를 세레이션 가공수단이나 나사산 가공수단으로 공급하는 작업이 수작업으로 이루어져야 하므로 생산성을 높이는데 한계가 있고, 인건비가 많이 소요된다는 단점이 있다.

또한, 작업자의 숙련도에 따라 세레이션 및 나사산 형상이 상이하게 형성될 수 있으므로, 제품의 규격화가 어렵고 불량률이 높아진다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은, 봉 형상의 모재 외주면에 세레이션과 나사산을 형성하는 작업 전체를 자동화시킴으로써, 생산성 향상과 원가 절감 및 불량률 감소를 구현할 수 있도록 구성되는 세레이션 및 나사산 가공장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치는,

봉 형상의 모재를 중심축을 회전축으로 하여 회전시키는 회전부;

상기 모재의 외주면에 세레이션을 형성할 수 있도록 구성되며, 상기 모재의 중심축 방향 및 상기 모재의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 세레이션 가공부; 및

상기 모재의 외주면에 나사산을 형성할 수 있도록 구성되며, 상기 모재의 중심축 방향 및 상기 모재의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 나사산 가공부;

를 포함하여 구성된다.

상기 회전부는 상기 모재의 일측이 외부로 돌출되도록 상기 모재의 중단 또는 타측을 움켜쥐도록 구성되며,

상기 모재의 일측단이 선단이 되는 방향으로 상기 모재를 이송시켜, 상기 회전부로 모재를 공급하는 이송부; 및

상기 회전부로 공급된 모재가 회전부 외측으로 일측이 돌출될 때 상기 모재의 일측단과 접촉됨으로써 상기 모재의 돌출 거리를 한정하도록 구성되며, 상기 모재의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 위치설정부;

를 더 포함한다.

상기 회전부와, 세레이션 가공부와, 나사산 가공부와, 위치설정부와, 이송부을 동작을 각각 독립적으로 제어하는 제어부를 더 포함한다.

상기 이송부는,

하나의 모재가 안착되는 안착대와, 모재가 길이방향으로 지날 수 있도록 구성되어 양단이 상기 안착대와 회전부에 연결되는 이송라인과, 상기 안착대에 안착된 모재를 길이방향으로 밀어 상기 이송라인을 통해 상기 회전부로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된다.

상기 이송수단은, 상기 모재의 길이만큼 상기 모재를 밀어 이송시키는 실린더로 적용된다.

상기 이송부는,

다수의 모재가 적재되는 내부공간과, 내부에 적재된 모재가 하나씩 외부로 배출되도록 배출구가 형성되는 적재함을 더 포함하고,

상기 안착대는, 상기 배출구를 통해 배출되는 모재 하나가 안착되는 안착홈이 형성되고, 상기 모재의 이송방향과 교차하는 방향으로 왕복 가능한 구조로 구성된다.

상기 세레이션 가공부는,

둘 이상의 슬라이드홈이 방사형으로 배열되는 베이스블록;

상기 슬라이드홈을 따라 이송 가능하도록 결합되는 슬라이드블록; 및

외주면에 다수의 세레이션 돌기가 형성되고, 회전 가능하도록 상기 슬라이드블록에 결합되어, 회전 시 모재의 외주면에 세레이션을 형성하는 세레이션 휠;

을 포함하여 구성된다.

상기 세레이션 휠은 외주면이 경사지게 형성되어, 회전 시 모재의 경사진 외주면에 세레이션을 형성한다.

상기 세레이션 돌기는 상기 세레이션 휠의 외주면 중 지름이 작아지는 측의 끝단으로 갈수록 이웃하는 다른 세레이션 돌기와의 간격이 좁아지도록 형성되어, 상기 세레이션 휠을 외주면에 다수의 세레이션 돌기가 등간격으로 배열된다.

상기 베이스블록은 세 개의 슬라이드홈이 동일한 사이각을 갖도록 배열되고, 상기 각각의 슬라이드홈에 슬라이드블록이 하나씩 마련된다.

상기 베이스블록은, 상기 슬라이드홈이 상하방향으로 관통되며 수평방향으로 배열되도록 형성되는 제1 베이스블록과, 상기 제1 베이스블록의 수직 중심축을 회전축으로 회전 가능한 구조로 상기 제1 베이스블록의 저면에 결합되어 회전 시 상기 슬라이드블록을 이송시키도록 구성되는 제2 베이스블록을 포함하여 구성된다.

상기 제2 베이스블록의 상면에는 소용돌이 형상의 이격 공간이 형성되도록 소용돌이 형상의 베이스돌기가 형성되고, 상기 슬라이드블록의 저면에는 상기 베이스돌기를 따라 슬라이딩 가능한 형상의 슬라이드돌기가 형성된다.

상기 슬라이드돌기는 상기 소용돌이 형상의 이격 공간에 삽입 가능한 형상으로 형성된다.

상기 세레이션 휠은 탈착 가능한 구조로 상기 슬라이드블록에 결합된다.

본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치를 이용하면, 봉 형상의 모재 외주면에 세레이션과 나사산을 형성하는 작업 전체를 자동화시킬 수 있으므로, 생 산성 향상과 원가 절감 및 불량률 감소를 구현할 수 있고, 모재의 직경변화에 따른 장치의 세팅작업이 매우 간편해진다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치의 구성을 도시하는 개략도이다.

본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치는, 봉 형상의 모재(M)를 움켜쥐고 상기 모재(M)의 중심축을 회전축으로 상기 모재(M)를 회전시키는 회전부(100)와, 상기 회전부(100)에 물려져 있는 모재(M)의 외주면에 세레이션을 형성하는 세레이션 가공부(200)와, 상기 모재(M)의 외주면에 나사산을 형성하는 나사산 가공부(300)와, 상기 모재(M)의 일측단이 선단이 되는 방향으로 즉, 모재(M)의 길이방향으로 상기 모재(M)를 이송시켜 상기 회전부(100)로 공급하는 이송부(500)와, 상기 회전부(100)로 공급된 모재(M)가 회전부(100) 외측으로 설정 거리만큼만 돌출되도록 상기 모재(M)의 돌출 거리를 한정하는 위치설정부(400)를 포함하여 구성된다.

상기 회전부(100)는 상기 모재(M)의 일부 외주면을 가압함으로써 상기 모재(M)가 이동하지 아니하도록 고정시키며, 모터 등과 같은 동력원에 의해 상기 모재(M)를 회전시키도록 구성된다. 상기 모재(M)를 하는 부위는 조(Jaw)형 척 또는 콜렉트(Collect)형 척 등으로 구성될 수 있으나, 모재(M)의 장착과 탈착이 보다 용 이하도록 콜렉트형 척 구조로 구성됨이 바람직하다.

이때, 상기 콜렉트형 척은 금속 가공 및 부품 제작 현장에서 상용화되어 있으며, 척으로 모재(M)를 고정시킨 후 회전시키는 구조는 매우 일반화 되어 있는 구조이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 각 부의 구성을 보다 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치에 포함되는 이송부(500)의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 A-A선을 따라 절단한 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치의 부분 사시도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 이송부(500)는, 다수의 모재(M)가 적재되는 내부공간과 내부에 적재된 모재(M)가 하나씩 외부로 배출되도록 하측에 배출구가 형성되는 적재함(540)과, 상기 적재함(540)으로부터 배출된 하나의 모재(M)가 안착될 수 있도록 상면에 안착홈이 형성되는 안착대(510)와, 모재(M)가 길이방향으로 지날 수 있도록 구성되어 양단이 상기 안착대(510)와 회전부(100)에 연결되는 이송라인(520)(도 4 참조)과, 상기 안착대(510)에 안착된 모재(M)를 길이방향으로 밀어 상기 이송라인(520)을 통해 상기 회전부(100)로 이송시키는 이송수단(530)을 포함하여 구성된다.

상기 안착대(510)의 저면에는 상기 모재(M)의 길이방향과 교차하는 방향(본 실시예에서는 상기 모재(M)의 길이방향과 직각인 방향)으로 길이를 갖는 안착대 이송레일(550)이 구비되고, 상기 안착대 이송레일(550)을 따라 상기 안착대(510)가 이송되도록 상기 안착대(510)를 밀고 당기는 안착대 이송실린더(560)가 장착된다. 따라서 상기 적재함(540)에 적재되어 있던 모재(M)가 배출구를 통해 안착대(510)에 안착되면, 상기 안착대(510)는 안착대 이송실린더(560)에 의해 도 5에 도시된 화살표 방향으로 이송되어, 상기 모재(M)는 도 6에 도시된 바와 같이 이송수단(530)에 의해 회전부(100)로 이송될 수 있는 지점에 위치된다. 도 6에 도시된 상태에서 상기 모재(M)가 이송수단(530)에 의해 길이방향(도 5에서 우측방향)으로 이송되면, 상기 안착대(510)는 도 6에 도시된 상태로 되돌아와 적재함(540)에 적재되어 있던 또 다른 모재(M)를 전달받게 된다.

이때 상기 이송수단(530)은, 한 번의 동작으로 모재(M)가 항상 동일한 지점까지 이송될 수 있도록, 상기 모재(M)의 길이만큼 상기 모재(M)를 밀어 이송시키는 실린더로 적용됨이 바람직하다. 이와 같이 상기 이송수단(530)이 실린더로 적용되면, 상기 회전부(100)의 외측으로 돌출되는 모재(M)의 돌출 거리가 항상 일정해지므로, 모재(M)의 이송거리를 별도로 제어할 필요가 없어진다는 장점이 있다.

또한, 상기 이송부(500)는, 상기 모재(M)가 이송수단(530)에 의해 이송될 수 있도록 즉, 이송수단(530)의 이송력을 전달받을 수 있는 지점에 정확히 위치되었는지를 감지하는 센서(570)를 추가로 구비할 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치의 부분 사시도이다.

상기 세레이션 가공부(200)는 모재(M)의 외주면 특히, 경사 외주면(도 1의 'T' 부위)에 세레이션을 형성할 수 있도록 구성되며, 모재(M)의 크기에 관계없이 공용으로 사용될 수 있도록 구성된다. 이와 같은 세레이션 가공부(200)의 상세한 구조 및 동작은 이하 별도의 도면(도 8)을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

또한, 상기 나사산 가공부(300)는 상기 회전부(100)와 대응되는 측에 3개의 나사산 휠(310)이 장착되어 모재(M)의 일측 끝단 외주면(도 1의 'B'부위)에 나사산을 형성할 수 있도록 구성된다. 본 발명에 적용되는 상기 나사산 가공부(300)는 나사산을 형성하는 방법이나 기본 원리에 있어 도 3에 도시된 종래의 나사산 가공수단과 실질적으로 동일하므로, 나사산이 형성되는 과정에 대한 설명은 생략한다.

이때, 본 발명에 적용되는 세레이션 가공부(200)와 나사산 가공부(300)는, 회전부(100)에 의해 위치가 고정된 하나의 모재(M)를 번갈아 가공할 수 있도록, 모재(M)의 중심축 방향으로 이송될 수 있으며, 모재(M)의 중심축과 교차하는 방향으로도 이송될 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 세레이션 가공부(200)는 모재(M)의 중심축과 직각을 이루는 방향으로 길이를 갖는 횡방향 이송레일(610)을 따라 슬라이딩 가능하도록 설치되며, 상기 횡방향 이송레일(610)은 상기 모재(M)의 중심축과 교차하는 방향으로 길이를 갖는 종방향 이송레일(610)을 따라 슬라이딩 가능하도록 설치되는바, 상기 세레이션 가공부(200)는 평면상에서 어떠한 지점으로도 위치될 수 있게 된다. 또한, 상기 나사산 가공부(300) 역시 모재(M)의 중심축과 직각을 이루는 방향으로 길이를 갖는 횡방향 이송레일(610′)을 따라 슬라이딩 가능하도록 설치되며, 상기 횡방향 이송레일(610′)은 상기 모재(M)의 중심축과 교차하는 방향으로 길이를 갖는 종방향 이송레일(610′)을 따라 슬라이딩 가능하도록 설치된다.

이와 같이 상기 세레이션 가공부(200)와 나사산 가공부(300)를 가로 및 세로 방향으로 직선 이송시키기 위한 장치는, 각종 리니어 모터나, 래크와 피니언 또는, 스크류 이송 모터 등 직선 이송력을 발생시킬 수 있는 구조라면 어떠한 장치로도 적용될 수도 있다.

상기 위치설정부(400)는, 상기 모재(M)가 회전부(100)로부터 돌출되는 거리가 너무 길거나 짧아 상기 회전부(100)에 의해 회전될 때 흔들리거나 세레이션 및 나사산이 정상 위치에 형성되지 못하는 현상을 방지하기 위한 구성요소이다. 상기 위치설정부(400)는 이송부(500)에 의해 모재(M)가 이송되어 회전부(100) 외측(도 4에서 우측)으로 돌출될 때 상기 모재(M)의 외측 끝단이 접촉되도록 하향 이송됨으로써, 상기 모재(M)의 돌출 거리를 일정하게 한정하도록 구성된다.

이때 상기 위치설정부(400)가 하향으로 이송된 상태에서는 상기 세레이션 가공부(200) 및 나사산 가공부(300)가 모재(M)에 세레이션 및 나사산을 가공하는 작업을 할 수 없으므로, 상기 위치설정부(400)는 모재(M)의 돌출거리를 제한한 이후 다시 상측으로 이송된다.

본 실시예에서는 상기 위치설정부(400)가 상하로 이동하는 경우만을 설명하고 있으나, 상기 위치설정부(400)는 측방향으로 이동하도록 구성될 수도 있다.

또한, 이와 같이 상기 회전부(100)와 세레이션 가공부(200)와 나사산 가공부(300)의 동작이 자동으로 이루어질 수 있도록, 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치는 각 부의 동작 순서 및 시간 등을 제어하는 제어부를 추가로 구비할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치는, 모재(M)를 이송하는 작업부터 세레이션 및 나사산을 가공하는 작업까지 모두 자동화되어 있으므로, 생산성 증대 및 인건비 감소를 통해 제품의 원가 절감을 구현할 수 있으며, 작업자의 숙련도에 관계없이 세레이션과 나사산이 균일하게 형성되므로 제품의 규격화가 가능해진다는 장점이 있다.

도 8은 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치에 포함되는 세레이션 가공부(200)의 분해사시도이다.

본 발명에 포함되는 세레이션 가공부(200)는 도 8에 도시된 바와 같이, 세 개의 슬라이드홈(213)이 방사형으로 배열되는 베이스블록(210)과, 상기 슬라이드홈(213)을 따라 이송 가능하도록 결합되는 슬라이드블록(220)과, 외주면에 다수의 세레이션 돌기(232)가 형성되며 회전 가능한 구조로 상기 슬라이드블록(220)에 결합되는 세레이션 휠(230)을 포함하여, 외주면의 전체 또는 일부가 경사지게 형성된 파이프나 관 또는 환봉 형상의 모재(M) 외측면 중 경사진 외주면에 세레이션을 형성하도록 구성된다.

상기 세레이션 휠(230)은 모재(M)의 외주면을 가압하는 소성가공방식으로 세레이션을 형성하기 위한 구성요소로서, 세레이션이 형성될 모재(M)의 외주면이 원통 형상으로 형성되는 경우에는 원판 형상으로 형성되고, 세레이션 형성될 모재(M) 외주면이 경사지게 형성되는 경우에는 하측으로 갈수록 지름이 작아지는 방향으로 외주면이 경사지게 형성된다. 이때 상기 모재(M)의 외주면이 경사지게 형성될 때 상기 경사진 외주면은 일반적으로 끝단으로 갈수록 좁아지는 형상으로 형성되는바, 상기 세레이션 휠(230)은 이웃하는 다른 세레이션 휠(230) 간의 간격이 하측으로 갈수록 좁아지도록 장착됨이 바람직하다. 또한 상기 세레이션 휠(230)의 외주면 경사각은 상기 모재(M)의 외주면 경사각에 따라 변경될 수 있다.

모재(M)의 외주면 전체에 세레이션을 고르게 형성하기 위해서는 다수의 세레이션 (232) 역시 상기 세레이션 휠(230)의 외주면 전체에 걸쳐 고르게 배열되어야 하는데, 상기 세레이션 휠(230)의 외주면이 경사지게 형성되어 있으므로 상기 세레이션 돌기(232)가 이웃하는 다른 세레이션 돌기(232)와 평행하게 배열되면 다수의 세레이션 돌기(232)가 상기 세레이션 휠(230)의 외주면에 고르게 배열될 수 없다. 따라서 상기 세레이션 돌기(232)는 상기 세레이션 휠(230)의 외주면에 고르게 배열될 수 있도록, 상기 세레이션 휠(230)의 외주면 중 지름이 작아지는 측의 끝단으로 갈수록 이웃하는 다른 세레이션 돌기(232)와의 간격이 좁아지는 형상으로 배열됨이 바람직하다.

또한, 상기 모재(M)의 외주면과 상기 세레이션 휠(230)의 외주면이 서로 다른 각도로 경사지게 형성되면, 상기 세레이션 휠(230)에 형성된 다수의 세레이션 돌기(232)가 고르게 배열된다 하더라도 상기 모재(M)의 외주면에는 다수의 세레이션이 고른 배열을 이루도록 형성되지 못하게 된다. 이는, 상기 세레이션 휠(230)의 외주면 경사가 매우 큰 경우 이웃하는 두 세레이션 돌기(232) 간의 간격이 급격히 좁아지게 되고, 상기 세레이션 휠(230)의 외주면 경사가 매우 작은 경우 이웃하는 두 세레이션 돌기(232) 간의 간격이 지나치게 완만하게 좁아지는바, 모재(M)의 외주면 경사에 맞는 각도로 다수의 세레이션 배열할 수 없기 때문이다.

따라서, 상기 세레이션 휠(230)의 경사진 외주면과 상기 세레이션 휠(230)의 회전축이 이루는 각도는, 상기 모재(M)의 중심축과 상기 모재(M)의 경사진 외주면이 이루는 각도와 동일하게 형성됨이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치는 복수개의 세레이션 휠(230)을 이용하여 모재(M)에 세레이션을 형성하므로, 가공시간이 매우 단축된다는 장점이 있다. 예를 들어, 종래의 세레이션 가공장치는 하나의 세레이션 휠(230)로 모재(M)의 경사 외주면에 세레이션을 형성하도록 구성되어 있으므로 모재(M)의 경사 외주면 전체에 세레이션을 형성하기 위해서는 상기 모재(M)를 360도 이상 회전시켜야하는 반면, 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치는 3개의 세레이션으로 모재(M)의 경사 외주면에 세레이션을 형성하도록 구성되어 있으므로 종래의 세레이션 가공부(200)를 사용할 때에 비해 상기 모재(M)를 1/3만큼만 회전을 시키더라도 모재(M)의 경사 외주면 전체에 세레이션을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 세레이션 가공부(200)를 이용하면 모재(M)에 세레이션을 형성하는 시간이 현저히 단축된다는 이점이 있다.

또한 상기 세레이션 가공부(200)는, 세레이션 휠(230)이 장착된 슬라이드블록(220)이 모재(M)와 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성되어 있으므로, 모재(M)의 직경에 따라 상기 슬라이드블록(220)의 위치(더 정확하게는 슬라이드블록(220)에 결합된 세레이션 휠(230) 위치)를 변경시킴으로써 다양한 크기의 모재(M)를 가공할 수 있다는 장점이 있다. 이때 상기 슬라이드블록(220)이 상기 슬라이드홈(213)으로부터 이탈되는 현상을 방지하기 위하여, 상기 슬라이드홈(213)의 내벽에는 상기 슬라이드홈(213)의 길이방향으로 연장되는 가이드돌기(214)가 형성되고, 상기 슬라이드블록(220)의 외측면에는 상기 가이드돌기(214)가 인입되어 슬라이딩될 수 있도록 가이드홈(224)이 형성된다.

상기 슬라이드블록(220) 및 세레이션 휠(230)이 각각 2개씩 구비되면 서로 다른 두 세레이션 휠(230)에 의해 가압되는 모재(M)가 측방향으로 미끄러져 빠질 우려가 있으므로, 상기 슬라이드블록(220) 및 세레이션 휠(230)은 각각 3개 이상씩 구비됨이 바람직하다. 각 세레이션 휠(230)은 동일한 힘으로 모재(M)를 가압할 수 있도록, 모재(M)를 중심으로 동일한 거리만큼 이격되도록 위치되어야한다.

이때, 상기 슬라이드블록(220) 및 세레이션 휠(230)이 각각 4개 이상씩 구비되며 제품의 허용오차 등에 의해 모재(M)부터 각 세레이션 휠(230)까지의 거리가 상이한 경우, 모재(M)의 경사 외주면이 3개의 세레이션 휠(230)과만 접촉되고 나머지 하나의 세레이션 휠(230)과는 접촉되지 아니하여 세레이션 가공이 정상적으로 이루어지지 아니할 우려가 있다. 따라서 상기 슬라이드블록(220) 및 세레이션 휠(230)은 도 8에 도시된 실시예와 같이 각각 3개씩 마련됨이 바람직하다. 이때상기 슬라이드블록(220)의 이송방향을 가이드하는 슬라이드홈(213) 역시 3개가 형성 되어야 한다.

또한, 모재(M)의 외주면에 형성할 세레이션의 형상에 따라 세레이션 휠(230)을 교체할 수 있도록, 상기 세레이션 휠(230)은 탈착 가능한 구조로 상기 슬라이드블록(220)에 결합됨이 바람직하다.

상기 베이스블록(210)은, 상기 슬라이드홈(213)이 상하방향으로 관통되며 수평방향으로 배열되도록 형성되는 제1 베이스블록(212)과, 상기 제1 베이스블록(212)의 수직 중심축을 회전축으로 회전 가능한 구조로 상기 제1 베이스블록(212)의 저면에 결합되어 회전 시 상기 슬라이드블록(220)을 이송시키도록 구성되는 제2 베이스블록(216)을 포함하여 구성된다. 즉, 상기 슬라이드블록(220)들이 제1 베이스블록(212)에 결합된 상태에서 상기 제2 베이스블록(216)을 회전시키면, 상기 각 슬라이드블록(220)들은 제2 베이스블록(216)의 회전방향에 따라 제1 베이스블록(212)의 중심측으로 이송되거나 제1 베이스블록(212)의 가장자리 측으로 이송된다. 따라서 사용자는 상기 각 슬라이드블록(220)을 직접 위치시키지 아니하더라도, 제2 베이스블록(216)을 회전시키는 조작만으로 각 슬라이드블록(220)의 위치를 조정할 수 있으므로, 모재(M)의 직경변화에 따른 장치의 세팅작업이 매우 간편해진다는 장점이 있다.

상기 제2 베이스블록(216)의 상면에는 소용돌이 형상의 이격공간(218)이 형성되도록 소용돌이 형상의 베이스돌기(217)가 형성되고, 상기 슬라이드블록(220)의 저면에는 끝단이 상기 소용돌이 형상의 이격공간(218)에 삽입되는 슬라이드돌기(222)가 형성된다.

이때 상기 슬라이드블록(220)은 상기 베이스돌기(217)의 길이방향과 직교하는 슬라이드홈(213)을 따라서만 이송될 수 있으므로, 상기 제2 베이스블록(216)이 회전되면 상기 슬라이드블록(220)은 소용돌이 형상의 이격공간(218)을 타고 상기 슬라이드홈(213)을 따라 슬라이딩된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 베이스돌기(217)가 반시계방향으로 회전하면서 곡률이 커지도록 형성되는 경우, 상기 제2 베이스블록(216)을 시계방향으로 회전시키면 상기 슬라이드블록(220)은 제1 베이스블록(212)의 가장자리측으로 이송되고, 상기 제2 베이스블록(216)을 반시계방향으로 회전시키면 상기 슬라이드블록(220)은 제2 베이스블록(216)의 중앙측으로 이송된다.

본 실시예에서는 상기 슬라이드돌기(222)의 삽입을 위한 소용돌이 형상의 이격공간(218)을 제2 베이스의 상면에 마련하기 위해 제2 베이스블록(216)의 상면에 나선형의 베이스돌기(217)를 형성하고 있으나, 상기와 같은 베이스돌기(217)를 형성하지 아니하고 제2 베이스의 상면에 소용돌이 형상의 홈을 직접 형성할 수도 있다.

상기 세레이션 가공부(200)의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모재(M)가 진입되기 이전에는 모재(M)가 여유 있게 각 세레이션 휠(230) 사이로 진입할 수 있도록, 세레이션 휠(230)이 장착된 각 슬라이드블 록(220)들을 제1 베이스블록(212)의 가장자리 측에 위치시킨다.

세레이션 휠(230)이 장착된 각 슬라이드블록(220)들이 제1 베이스블록(212)의 가장자리 측에 위치되면, 각 세레이션 휠(230) 사이로 모재(M)를 인입시킨 후, 제2 베이스블록(216)을 회전시켜 각 슬라이드블록(220)들을 제1 베이스블록(212)의 가운데 측으로 이송시킴으로써 각 세레이션 휠(230)의 외주면에 형성된 세레이션 돌기(232)가 모재(M)의 경사진 외주면에 압착되도록 한다.

이와 같이 모재(M)의 경사진 외주면에 세레이션 돌기(232)가 압착된 상태에서 상기 모재(M)를 회전시키면, 상기 모재(M)(M)의 경사진 외주면에 다수의 세레이션이 형성된다.

본 발명에 포함되는 세레이션 가공부(200)는 세 개의 세레이션 휠(230)이 모재(M)의 경사진 외주면을 가압하므로, 상기 모재(M)를 회전시키는 과정에서 모재(M)의 회전축이 미세하게 흔들리더라도 상기 모재(M)가 세 개의 세레이션 휠(230) 바깥쪽으로 미끄러져 빠지는 현상이 발생되지 아니하고, 이에 따라 상기 모재(M)의 경사진 외주면에는 다수의 세레이션이 고르게 형성된다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 자동차의 와이퍼시스템을 개략적으로 나타낸 부분확대 평면도이다.

도 2는 종래 테이퍼 세레이션 가공방법의 일례를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.

도 3은 종래 나사산 가공방법의 일례를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치의 구성을 도시하는 개략도이다.

도 5는 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치에 포함되는 이송부의 사시도이다.

도 6은 도 4에 도시된 A-A선을 따라 절단한 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치의 부분 사시도이다.

도 7은 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치의 부분 사시도이다.

도 8은 본 발명에 의한 세레이션 및 나사산 가공장치에 포함되는 세레이션 가공부의 분해사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 회전부 200 : 세레이션 가공부

210 : 베이스블록 220 : 슬라이드블록

230 : 세레이션 휠 300 : 나사산 가공부

310 : 나사산 휠 400 : 위치설정부

500 : 이송부 510 : 안착대

520 : 이송라인 530 : 이송수단

540 : 적재함 550 : 안착대 이송레일

560 : 안착대 이송실린더 570 : 센서

610, 610′: 횡방향 이송레일 620, 620′: 종방향 이송레일

Claims (14)

1. 봉 형상의 모재(M)를 중심축을 회전축으로 하여 회전시키는 회전부(100);

   상기 모재(M)의 외주면에 세레이션을 형성할 수 있도록 구성되며, 상기 모재(M)의 중심축 방향 및 상기 모재(M)의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 세레이션 가공부(200); 및

   상기 모재(M)의 외주면에 나사산을 형성할 수 있도록 구성되며, 상기 모재(M)의 중심축 방향 및 상기 모재(M)의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 나사산 가공부(300);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전부(100)는 상기 모재(M)의 일측이 외부로 돌출되도록 상기 모재(M)의 중단 또는 타측을 움켜쥐도록 구성되며,

   상기 모재(M)의 일측단이 선단이 되는 방향으로 상기 모재(M)를 이송시켜, 상기 회전부(100)로 모재(M)를 공급하는 이송부(500); 및

   상기 회전부(100)로 공급된 모재(M)가 회전부(100) 외측으로 일측이 돌출될 때 상기 모재(M)의 일측단과 접촉됨으로써 상기 모재(M)의 돌출 거리를 한정하도록 구성되며, 상기 모재(M)의 중심축과 교차하는 방향으로 이송 가능하도록 설치되는 위치설정부(400);

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 회전부(100)와, 세레이션 가공부(200)와, 나사산 가공부(300)와, 위치설정부(400)와, 이송부(500)을 동작을 각각 독립적으로 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 이송부(500)는,

   하나의 모재(M)가 안착되는 안착대(510)와, 모재(M)가 길이방향으로 지날 수 있도록 구성되어 양단이 상기 안착대(510)와 회전부(100)에 연결되는 이송라인(520)과, 상기 안착대(510)에 안착된 모재(M)를 길이방향으로 밀어 상기 이송라인(520)을 통해 상기 회전부(100)로 이송시키는 이송수단(530)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이송수단(530)은, 상기 모재(M)의 길이만큼 상기 모재(M)를 밀어 이송시키는 실린더인 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 이송부(500)는,

   다수의 모재(M)가 적재되는 내부공간과, 내부에 적재된 모재(M)가 하나씩 외부로 배출되도록 배출구가 형성되는 적재함(540)을 더 포함하고,

   상기 안착대(510)는, 상기 배출구를 통해 배출되는 모재(M) 하나가 안착되는 안착홈이 형성되고, 상기 모재(M)의 이송방향과 교차하는 방향으로 왕복 가능한 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 세레이션 가공부(200)는,

   둘 이상의 슬라이드홈(213)이 방사형으로 배열되는 베이스블록(210);

   상기 슬라이드홈(213)을 따라 이송 가능하도록 결합되는 슬라이드블록(220); 및

   외주면에 다수의 세레이션 돌기(232)가 형성되고, 상기 모재(M)에 밀착된 상태에서 회전 가능하도록 상기 슬라이드블록(220)에 결합되어, 모재(M) 회전 시 상 기 모재(M)의 외주면에 세레이션을 형성하는 세레이션 휠(230);

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 세레이션 휠(230)은 외주면이 경사지게 형성되어, 회전 시 모재(M)의 경사진 외주면에 세레이션을 형성하는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 세레이션 돌기(232)는 상기 세레이션 휠(230)의 외주면 중 지름이 작아지는 측의 끝단으로 갈수록 이웃하는 다른 세레이션 돌기(232)와의 간격이 좁아지도록 형성되어, 상기 세레이션 휠(230)을 외주면에 다수의 세레이션 돌기(232)가 등간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
10. 제7항에 있어서,

    상기 베이스블록(210)은 세 개의 슬라이드홈(213)이 동일한 사이각을 갖도록 배열되고, 상기 각각의 슬라이드홈(213)에 슬라이드블록(220)이 하나씩 마련되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
11. 제7항에 있어서,

    상기 베이스블록(210)은, 상기 슬라이드홈(213)이 상하방향으로 관통되며 수평방향으로 배열되도록 형성되는 제1 베이스블록(212)과, 상기 제1 베이스블록(212)의 수직 중심축을 회전축으로 회전 가능한 구조로 상기 제1 베이스블록(212)의 저면에 결합되어 회전 시 상기 슬라이드블록(220)을 이송시키도록 구성되는 제2 베이스블록(216)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제2 베이스블록(216)의 상면에는 소용돌이 형상의 이격공간(218)이 형성되도록 소용돌이 형상의 베이스돌기(217)가 형성되고, 상기 슬라이드블록(220)의 저면에는 상기 베이스돌기(217)를 따라 슬라이딩 가능한 형상의 슬라이드돌기(222)가 형성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 슬라이드돌기(222)는 상기 소용돌이 형상의 이격공간(218)에 삽입 가능한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.
14. 제7항에 있어서,

    상기 세레이션 휠(230)은 탈착 가능한 구조로 상기 슬라이드블록(220)에 결합되는 것을 특징으로 하는 세레이션 및 나사산 가공장치.

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