KR20130005614U - 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치 - Google Patents

초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치 Download PDF

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KR20130005614U
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신-후아 예
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쉐 홍 인더스트리알 코., 엘티디
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Abstract

본 고안은 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치에 관한 것으로 본체, 다수의 제 1 유도코일 및 다수의 제 2 유도코일을 포함하여 구성된다. 상기 본체의 일단에는 주축이 형성되고, 상기 본체의 타단에는 상기 주축과 대응되는 고정부가 내부에 형성되는데, 상기 주축은 고정부의 일단 부분에서 회전 데릭 붐과 피봇 결합되며, 주축의 타단에는 공구홀더가 장착된다. 공구홀더와 결합되는 주축의 후단에는 메인 평판이 돌출 형성되고, 상기 메인 평판과 대응되는 상기 공구홀더의 단면에는 서브 평판이 형성되되, 상기 서브 평판과 메인 평판은 서로 분리형성된다. 본 고안은 제 1 유도코일 및 다수의 제 2 유도코일이 서로 대응되게 회전 데릭 붐, 메인 평판, 서브 평판, 고정부 및 본체 내벽에 형성되도록 함으로써, 전력이 안정적으로 흐를 수 있도록 한 것이다.

Description

초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치{Ultrasonic non-contact Electric Power Transmission processing devices}
본 고안은 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 초음파 가공 기술영역에서, 비접촉식으로 전력을 전달하는 방식을 이용하여, 초음파 가공장치가 작동하는 과정에서 필요로 하는 전력을 안정적으로 공급받을 수 있도록 하는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치에 관한 것이다.
초음파가공방식은 연마제 슬러리를 가공공구로 흘려보내, 고주파 충돌의 방식으로 가공물에 대한 가공을 진행하는 것이다. 상기 가공공정은 가공공구를 이용하여 매초 20~30KHZ의 고주파 진동으로, 고속 왕복 운동으로 연마제 슬러리가 미세한 틈새를 통과하여 가공물에 충돌하게 함으로써 점차적으로 가공물의 표면이 미세하게 깎여져서 성형되도록 한다. 초음파 보조 기계가공은 연마제와 공구 사이의 미세 틈새를 진공구역으로 형성하는데, 연마제 슬러리 또는 차가운 공기가 진공구역으로 진입할 때, 커팅 과정에서 발생되는 열을 식혀 온도가 낮아지게 한다. 그 밖에, 고주파 진동은 공구 가공의 정밀도를 상승시키는데, 공구가 고주파의 미량으로 가공물의 표면에 충돌하도록 하여, 거친 가공물의 표면을 매끄럽게 가공한다. 가공표면의 거칠기, 가공 응력 및 커팅온도의 하강은 모두 가공 효과를 높여준다.
종래 기술에서 따른 초음파 가공장치에서 주축의 전력전달방식은 주로 접촉식 전력전달방식을 채택하고 있는데, 접촉식 전력전달은 탄소 브러시를 이용하여 전류가 흐르게 한 것으로, 주축 내에 커플링이 설치되어 전류의 전달 및 전환이 이루어지고, 상기 커플링 어셈블리에 다수의 탄소 브러시가 장착되어 있다. 탄소 브러시가 주축에서 고속으로 회전할 때, 상기 탄소 브러시는 진동 및 접촉에 의해 쉽게 마모되는데, 이러한 탄소 브러시는 외층에서부터 마모되기 시작하여 미세한 탄소분말가루가 된다. 상기 탄소분말가루는 계속 초음파 장치구조 내에서 쌓이게 되고, 과다하게 누적된 탄소분말가루는 쉽게 제거되지 않아 초음파가공장치의 작동에 영향을 미치게 된다. 또한 커플링이 전력전달 과정을 진행할 때 탄소 브러시의 마모는 임피던스 발생의 문제와 접점 성능 손실의 문제를 야기하게 된다. 커플링의 작동 중에 전류 손실이 높기 때문에, 초음파 가공장치가 공급받는 전류가 상대적으로 감소되고, 따라서 초음파 가공장치는 운행작동에 필요한 충분한 전력을 공급받을 수 없게 된다. 이에 본 고안자는 당업계에서 수년간 종사한 실무 경험을 바탕으로 전력전달구조가 쉽게 마모되지 않고, 안정적으로 전류를 전달할 수 있는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치를 고안하게 되었다.
1. 대만 특허 I337559 2. 대만 실용신안 M420933
본 고안의 주요 목적은 종래 기술에서의 초음파 가공장치가 접촉식 전력전달방식을 사용함으로 해서 탄소 브러시가 주축에서 고속으로 작동하는 과정에 쉽게 마모되고, 탄소분말가루가 쌓여서 커플링의 작동에 영향을 미쳐 임피던스가 발생하며, 접점 성능이 떨어지는 등의 문제를 개선할 수 있는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안이 제공하는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치는 본체, 다수의 제 1 유도코일 및 다수의 제 2 유도코일을 포함하여 구성되되, 상기 본체의 일단에는 주축이 형성되고, 상기 본체의 타단에는 상기 주축과 대응되는 고정부가 내부에 형성되는데, 상기 주축은 고정부의 일단 부분에서 회전 데릭 붐과 피봇 결합되며, 상기 회전 데릭 붐은 본체의 내벽과 분리되어 형성되고, 회전 데릭 붐과 고정부는 서로 마주하는 단면이 서로 분리 형성되며, 주축의 타단에는 공구홀더가 장착되는데, 상기 공구홀더와 결합되는 주축의 후단에는 메인 평판이 돌출 형성되고, 상기 메인 평판과 대응되는 상기 공구홀더의 단면에는 서브 평판이 형성되되, 상기 서브 평판과 메인 평판은 서로 분리형성되며, 상기 다수의 제 1 유도코일은 전원과 전기적으로 연결되고, 회전 데릭 붐과 마주보는 고정부의 일단, 회전 데릭 붐의 테두리부 및 서브 평판과 마주보는 메인 평판의 일단에 형성되며, 상기 다수의 제 2 유도코일은 전원과 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 제 1 유도 코일과는 서로 반대되는 전기 자성을 갖고 상기 다수의 제 1 유도 코일과 대응되게 설치되되, 제 2 유도코일과 제 1 유도코일은 서로 분리되게 형성되는데, 고정부와 마주보는 회전 데릭 붐의 일단, 회전 데릭 붐의 테두리부와 마주보는 몸체의 내벽 및 메인 평판과 마주보는 서브 평판의 단면에 형성된다.
본 고안은 진일보하게 다음 아래의 기술적 특징을 포함한다.
1. 상기 회전 데릭 붐은 와이드 베이스부 및 좁은 범프를 구비하는데, 상기 와이드 베이스부의 일단은 주축에 피봇 결합되고, 와이드 베이스부의 타단에는 좁은 범프가 연결되는데, 상기 와이드 베이스부의 반경크기는 좁은 범프의 반경크기보다 크게 형성되고, 와이드 베이스부 테두리부에는 본체 내벽에 형성된 다수의 제 2 유도코일에 대응되어 다수의 제 1 유도코일이 형성되어 있으며, 좁은 범프는 고정부와 대응되게 위치하되, 좁은 범프와 고정부는 대응되는 단면이 서로 분리 형성되며, 좁은 범프에는 고정부에 설치되는 다수의 제 1 유도코일과 대응되게 제 2 유도코일이 형성한다.
2. 상기 회전 데릭 붐은 주축의 중심위치에서 피봇결합되는데, 상기 회전 데릭 붐 테두리부의 임의 단면과 이에 대응되는 본체 내벽의 거리는 서로 동일하게 형성된다.
본 고안이 제공하는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치는 회전 데릭 붐과 마주보는 고정부의 일단, 회전 데릭 붐의 테두리부 및 서브 평판과 마주보는 메인 평판의 일단에 형성된 상기 다수의 제 1 유도코일과, 고정부와 마주보는 회전 데릭 붐의 일단, 회전 데릭 붐의 테두리부와 마주보는 몸체의 내벽 및 메인 평판과 마주보는 서브 평판의 단면에 형성된 상기 다수의 제 2 유도코일이 서로 대응되게 형성되도록 하여 이들 사이로 전류가 흐르게 된다. 서로 대응되게 형성된 제 1 유도코일과 제 2 유도코일이 분리된 상태로 형성되기 때문에, 이들이 접촉하지 않고도 전류가 흐를 수 있게 된다. 이와 같은 구조에서 주축이 고속으로 회전되고, 제 1 유도코일과 제 2 유도코일이 쉽게 마모되지 않게 되며, 전류가 안정적으로 전달되고, 전류전달구조의 마모를 줄일 수 있으며, 임피던스 발생의 문제를 해결할 수 있게 된다.
도 1은 본 고안의 단면 설명도이다.
도 2는 본 고안에 따른 회전 데릭 붐에 의한 평판형 비접촉식 전력전달을 보여주는 설명도이다.
도 3은 본 고안에 따른 회전 데릭 붐에 의한 원기둥형 비접촉식 전력전달을 보여주는 설명도이다.
도 4는 본 고안에 따른 공구홀더형 비접촉식 전력전달을 보여주는 설명도이다.
본 고안이 제공하는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치의 기능 및 기술적 특징을 구체적인 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명하도록 한다.
도 1을 참조하여 보면, 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치는 본체(1), 다수의 제 1 유도코일(2) 및 다수의 제 2 유도코일(3)을 포함하여 구성된다.
상기 본체(1)의 일단에는 주축(10)이 형성되고, 상기 본체(1)의 타단에는 상기 주축(10)과 대응되는 고정부(11)가 내부에 형성된다. 주축(10)은 고정부(11)의 일단 부분에서 회전 대릭 붐(101)과 피봇 결합된다. 상기 회전 데릭 붐(101)은 본체(1)의 내벽과 분리되어 형성되고, 회전 데릭 붐(101)과 고정부(11)는 서로 마주하는 단면이 서로 분리되어 있다. 반면 주축(10)의 타단에는 공구홀더(4)가 장착되는데, 상기 공구홀더(4)와 결합되는 주축(10)의 후단에는 메인 평판(102)이 돌출 형성되고, 상기 메인 평판(102)과 대응되는 상기 공구홀더(4)의 단면에는 서브 평판(41)이 형성된다. 상기 서브 평판(41)과 메인 평판(102)은 서로 분리된다.
상기 다수의 제 1 유도코일(2)은 전원과 전기적으로 연결되고, 회전 데릭 붐(101)과 마주보는 고정부(11)의 일단, 본체(1)의 내벽과 마주보는 회전 데릭 붐(101)의 테두리부 및 서브 평판(41)과 마주보는 메인 평판(102)의 일단에 형성된다.
상기 다수의 제 2 유도코일(3)은 전원과 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 제 1 유도 코일(2)과는 서로 반대되는 전기 자성을 갖도록 한다. 상기 다수의 제 2 유도코일(3)은 상기 다수의 제 1 유도 코일(2)과 대응되게 설치되는데, 고정부(11)와 마주보는 회전 데릭 붐(101)의 일단, 회전 데릭 붐(101)의 테두리부와 마주보는 본체(1)의 내벽 및 메인 평판(102)과 마주보는 서브 평판(41)의 단면에 형성된다.
이와 같은 구조에 의해, 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3)까지 전류를 유입시키고, 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3)이 서로 반대되는 전기 자성을 갖도록 하여, 극성이 상반된 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3)이 전기적으로 결합되어 전류의 흐름이 진행될 수 있도록 하여, 본체가 필요로 하는 전기 에너지를 공급한다. 그 밖에, 회전 데릭 붐(101)이 본체(1)와 대응되어 연속적으로 회전될 때, 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3)에 인한 전류의 전달은 비접촉식 방식으로 이루어져, 안정전으로 전류가 전달될 수 있다.
전술한 내용에서 설명된 장치는 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3)을 이용하여 초음파 가공장치에 장착되는데, 다음 아래의 3가지 구조로 전류의 전달을 진행한다.
1. 회전 데릭 붐(101)에 의한 평판형 비접촉식 전력전달 구조로, 도 2를 참조하여 보면, 고정부(11)에 형성되는 제 1 유도 코일(2)이, 상기 고정부(11)와 마주보는 회전 데릭 붐(101)의 일단에 형성되는 제 2 유도코일(2)과 전기적으로 연결되어, 전류가 흐르도록 한다. 여기서, 제 1 유도코일(2)과 제 2 유도코일(3)이 축방향으로 설치되는데, 회전 데릭 붐(101)이 회전상태가 될 때, 제 1 유도코일(2)과 제 2 유도코일(3) 사이에서 안정적으로 전류가 흘러가게 된다.
2. 회전 데릭 붐(101)에 의한 원기둥형 비접촉식 전력전달 구조로, 도 3을 참조하여 보면, 상기 회전 데릭 붐(101)의 테두리부에 형성된 다수의 제 1 유도코일(2)이, 본체(1) 내벽에 형성되는 다수의 제 2 유도코일(3)과 전기적으로 연결되어, 전류가 흐르도록 한다. 회전 데릭 붐(101)이 본체(1)에 대응되어 연속적으로 회전될 때, 제 1 유도코일(2)은 본체(1)에 대응되어 회전하는 회전 데릭 붐(101)의 회전 각도에 따라, 이와 대응되는 제 2 유도코일(3)과 전기적으로 연결된다. 다수의 제 1 유도코일(2)과 다수의 제 2 유도코일(3) 배열의 밀착정도 및 설치 갯수에 따라, 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3) 사이의 전기적 결합의 주파수를 조절하여 안정적으로 전류가 흘러가게 된다.
3. 공구홀더(4)형 비접촉식 전력전달 구조로, 도 4를 참조하여 보면, 상기 메인 평판(102)의 후단에 형성되는 다수의 제 1 유도코일(2)이, 서브 평판(41)의 후단에 형성되는 다수의 제 2 유도코일(3)과 전기적으로 연결되어, 전류가 흐르도록 한다. 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3)이 서로 분리되어 상하로 대응되게 형성되기 때문에, 축방향으로 전류가 흐르게 된다. 그 밖에 메인 평판(102)과 서브 평판(41)에 각각 형성되는 제 1 유도코일(2) 및 제 2 유도코일(3)의 개수에 따라 공구홀더(4)와 주축(10) 사이의 전류 흐름량을 조절하고, 공구홀더(4) 후단에 공구를 장착시켜, 전류가 공구홀더(4)까지 흐르도록 함으로써, 공구가 빠른 속도로 상하진동되어 커팅작업을 수행할 수 있도록 한다. 본 고안의 전술한 실시예는 본 출원의 청구범위 제1항의 기술적 특징으로 청구되었다. 나머지 청구범위의 기술적 특징은 청구범위 제1항의 내용을 구체화하거나 부가하는 것인데, 이들에 의해 청구범위 제1항의 권리범위가 제한되어서는 아니된다.
본 고안은 진일보하게 다음 아래의 기술적 특징을 포함하는데, 도 1 내지 도 4를 참조한다.
1. 상기 회전 데릭 붐(101)은 와이드 베이스부(1011) 및 좁은 범프(1012)를 구비하는데, 상기 와이드 베이스부(1011)의 일단은 주축(10)에 피봇 결합되고, 와이드 베이스부(1011)의 타단에는 좁은 범프(1012)가 연결된다. 상기 와이드 베이스부(1011)의 반경크기는 좁은 범프(1012)의 반경크기보다 크게 형성된다. 와이드 베이스부(1011)의 테두리부와 본체(1)의 내벽은 분리 형성되고, 와이드 베이스부(1011) 테두리부에는 본체(1) 내벽에 형성된 다수의 제 2 유도코일(2)에 대응되어 다수의 제 1 유도코일(3)이 형성되어 있다. 좁은 범프(1012)와 고정부(11)는 동일축 상에 형성되되, 좁은 범프(1012)는 고정부(11)와 대응되는 단면과 서로 분리 형성된다. 좁은 범프(1012)에는 고정부(11)에 설치되는 다수의 제 1 유도코일(2)과 대응되게 제 2 유도코일(3)이 형성된다. 이와 같은 구조에 의해, 좁은 범프(1012)는 와이드 베이스부(1011)의 일단에 형성되어, 좁은 범프(1012) 후단과 고정부(11) 후단의 거리를 좁히고, 전류가 흐르는 거리가 좁아지도록 한다.
2. 상기 회전 데릭 붐(101)은 주축(10)의 중심위치에서 피봇결합되는데, 상기 회전 데릭 붐(101) 테두리부의 임의 단면과 이에 대응되는 본체(1) 내벽의 거리는 서로 동일하다. 상기 회전 데릭 붐(101)이 회전할 때, 상기 2개의 제 1 유도코일(2)과 이들 각각에 임의 각도로 본체(1) 내벽에서 대응되는 제 2 유도 코일(3) 사이의 거리는 서로 동일하다.
따라서, 본체(1)에 대응하여 회전 데릭 붐(101)이 계속 회전될 때, 제 1 유도코일(2)은 회전 데릭 붐(101)의 각도 변화에 따라, 본체(1) 내벽에서 서로 대응되는 제 2 유도코일(3)과 전기적으로 연결되고, 서로 전기적으로 연결된 주파수는 일정하게 된다. 이와 같이 하여, 회전 데릭 붐(101)이 회전상태에서 안정적으로 전류가 흐르게 된다.
1 : 본체 10 : 주축 101 : 회전 데릭 붐
1011 : 와이드 베이스부 1012 : 좁은 범프 102 : 메인 평판
11 : 고정부 2 : 제 1 유도코일 3 : 제 2 유도코일
4 : 공구홀더 41 : 서브 평판

Claims (3)

  1. 본체;
    다수의 제 1 유도코일; 및
    다수의 제 2 유도코일을 포함하여 구성되는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치로서,
    상기 본체의 일단에는 주축이 형성되고, 상기 본체의 타단에는 상기 주축과 대응되는 고정부가 내부에 형성되는데, 상기 주축은 상기 고정부의 일단 부분에서 회전 데릭 붐과 피봇 결합되며, 상기 회전 데릭 붐은 상기 본체의 내벽과 분리되어 형성되고, 상기 회전 데릭 붐과 상기 고정부는 서로 마주하는 단면이 서로 분리 형성되며, 상기 주축의 타단에는 공구홀더가 장착되는데, 상기 공구홀더와 결합되는 상기 주축의 후단에는 메인 평판이 돌출 형성되고, 상기 메인 평판과 대응되는 상기 공구홀더의 단면에는 서브 평판이 형성되되, 상기 서브 평판과 메인 평판은 서로 분리형성되며,
    상기 다수의 제 1 유도코일은 전원과 전기적으로 연결되고, 상기 회전 데릭 붐과 마주보는 상기 고정부의 일단, 상기 회전 데릭 붐의 테두리부 및 상기 서브 평판과 마주보는 상기 메인 평판의 일단에 형성되며,
    상기 다수의 제 2 유도코일은 전원과 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 제 1 유도 코일과는 서로 반대되는 전기 자성을 갖고, 상기 다수의 제 1 유도 코일과 대응되게 설치되되, 상기 제 2 유도코일은 상기 제 1 유도코일과 서로 분리되게 형성되는데, 상기 고정부와 마주보는 상기 회전 데릭 붐의 일단, 상기 회전 데릭 붐의 테두리부와 마주보는 상기 본체의 내벽 및 상기 메인 평판과 마주보는 상기 서브 평판의 단면에 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 데릭 붐은 와이드 베이스부 및 좁은 범프를 구비하는데, 상기 와이드 베이스부의 일단은 상기 주축에 피봇 결합되고, 상기 와이드 베이스부의 타단에는 상기 좁은 범프가 연결되며, 상기 와이드 베이스부의 반경크기는 상기 좁은 범프의 반경크기보다 크게 형성되고, 상기 와이드 베이스부 테두리부에는 상기 본체 내벽에 형성된 상기 다수의 제 2 유도코일에 대응되어 상기 다수의 제 1 유도코일이 형성되어 있으며, 상기 좁은 범프는 상기 고정부와 대응되게 위치하되, 상기 좁은 범프와 상기 고정부는 대응되는 단면이 서로 분리 형성되며, 상기 좁은 범프에는 상기 고정부에 설치되는 상기 다수의 제 1 유도코일과 대응되게 상기 다수의 제 2 유도코일이 형성하는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 데릭 붐은 상기 주축의 중심위치에서 피봇결합되는데, 상기 회전 데릭 붐 테두리부의 임의 단면과 이에 대응되는 상기 본체 내벽의 거리는 서로 동일하게 형성되는 초음파 비접촉식의 전력전달 가공장치.
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