KR20170142978A

KR20170142978A - Head of pattern engraving apparatus

Info

Publication number: KR20170142978A
Application number: KR1020170174643A
Authority: KR
Inventors: 유봉근; 도영수; 김종선
Original assignee: 주식회사 유테크
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Disclosed is a head of a pattern engraving apparatus which engraves a surface of a mold core to form a pattern. The head of a pattern engraving apparatus comprises: a piezoelectric element to vibrate vertically while repeating extension and contraction by electric energy; a magneto-rheological (MR) fluid box arranged below the piezoelectric element to vibrate with the piezoelectric element when the piezoelectric element vibrates, and filled with an MR fluid; a vite holder whose upper side is arranged in the MR fluid box, and whose lower side protrudes below the MR fluid box; a vite which is mounted on the vite holder, and directly strikes a surface of a mold core; and a coil which is wound on the upper side of the vite holder, and creates a magnetic field by electric energy. Viscosity of the MR fluid is changed in accordance with strength of the magnetic field created by the coil to change a striking pressure and a vertical vibration width of the vite.

Description

[0001] The present invention relates to a head of pattern engraving apparatus,

본 발명은 표면에 패턴(pattern)이 형성된 제품을 사출 성형하기 위한 금형에 상기 제품의 패턴에 대응되는 패턴을 타각하여 형성하는 패턴 가공기에 관한 것이다. The present invention relates to a pattern processing machine for forming a pattern corresponding to a pattern of a product by embossing the product on a surface of which a pattern is formed by injection molding.

예컨대, LCD(liquid crystal display) 장치의 백라이트 유닛(back light unit)에 포함되는 도광판의 표면에는 광원에서 투사된 빛의 손실을 최소화하여 전면(前面)으로 골고루 분산시키면서 빛을 전방으로 진행시키기 위하여 특정한 광학 패턴(optical pattern)이 형성된다. 이렇게 표면에 특정 패턴이 형성된 제품을 사출 성형 방법으로 제조하기 위해서는, 금형 코어의 캐비티(cavity)를 한정하는 캐비티 형성면에 상기 특정 패턴에 대응되는 음각 패턴이 형성되어야 한다. 상기 음각 패턴은, 레이저(laser) 조사에 의하여, 또는 패턴 가공기를 이용한 타각 방법으로 형성될 수 있다. For example, on a surface of a light guide plate included in a back light unit of a liquid crystal display (LCD) device, a specific light is emitted from a light source to a front surface of the light guide plate to minimize the loss of light projected from the light source, An optical pattern is formed. In order to manufacture a product having a specific pattern on the surface by the injection molding method, the engraved pattern corresponding to the specific pattern must be formed on the cavity-forming surface defining the cavity of the mold core. The engraved pattern may be formed by laser irradiation or by an embossing method using a pattern processing machine.

상기한 타각에 의해 음각 패턴을 형성하는 방법은 공구의 크기, 형상에 따라 다양한 패턴 형성이 가능하고, 가공시 발생되는 버르(burr)의 크기가 레이저 조사에 의한 가공의 경우보다 현저히 작다. 대한민국 등록특허공보 제10-1299974호에 종래의 패턴 가공기의 일 예가 개시되어 있다. 상기한 종래 패턴 가공기의 헤드(head)는 압전 소자와 바이트(vite) 사이에 완충 부재로서 스프링(spring)을 구비하고, 스프링의 탄성 계수를 조정할 수 있는 조절 나사를 구비한다. 그런데, 패턴 가공기 헤드를 오랜 기간 반복 사용함에 따른 피로 현상으로 상기 스프링의 탄성 계수가 저하되는 문제가 발생한다. 즉, 조절 나사를 동일한 각도만큼 회전시켜 스프링의 길이를 사용 초기와 같은 길이로 조정한 경우에도, 같은 재질의 금형 코어를 타각할 때 패턴의 깊이나 사이즈가 사용 초기와 다르게 나타나 작업 불량이 발생하는 문제가 있다. 심한 경우에는, 조절 나사의 회전 각도를 조정해봐도 사용 초기와 같은 깊이나 사이즈의 패턴을 얻을 수 없다. In the method of forming the engraved pattern by the above-mentioned embossing, various patterns can be formed according to the size and shape of the tool, and the size of the burr generated during the machining is significantly smaller than in the case of machining by laser irradiation. Korean Patent Registration No. 10-1299974 discloses an example of a conventional pattern processing machine. The head of the above conventional pattern machine has a spring as a buffer member between the piezoelectric element and the vite and has an adjusting screw capable of adjusting the elastic modulus of the spring. However, there is a problem that the elastic modulus of the spring is lowered due to the fatigue phenomenon caused by repeatedly using the pattern processing machine head for a long period of time. That is, even if the adjustment screw is rotated by the same angle to adjust the length of the spring to the initial length, the depth and size of the pattern are different from the initial stage when the mold core of the same material is turned on. there is a problem. In severe cases, even if the angle of rotation of the adjusting screw is adjusted, it is impossible to obtain a pattern of the same depth or size as in the initial stage of use.

대한민국 등록특허공보 제10-1299974호Korean Patent Registration No. 10-1299974

본 발명은 오랜 기간 동안 반복 사용한 후에도 바이트의 타각 압력이 일정하게 유지되는 패턴 가공기의 헤드를 제공한다. The present invention provides a head of a pattern machine in which the bending pressure of a bite is kept constant even after repeated use for a long period of time.

또한 본 발명은, 완충 물질로 MR 유체(magneto-rheological fluid)를 사용하여 오랜 기간 반복 사용으로 인한 피로 현상이 없는 패턴 가공기의 헤드를 제공한다. Further, the present invention provides a head of a pattern processing machine which is free from fatigue phenomenon due to repeated use for a long period of time by using MR fluid (magneto-rheological fluid) as a buffer material.

본 발명은, 금형 코어(mold core)의 표면을 타각하여 패턴(pattern)을 형성하는 패턴 가공기의 헤드(head)로서, 전기 에너지에 의해 신장과 수축을 반복하며 상하 방향으로 진동하는 압전 소자, 상기 압전 소자의 아래에 배치되어 상기 압전 소자가 진동함에 따라 함께 진동하는 것으로, 내부에 MR 유체(magneto-rheological fluid)가 채워진 MR 유체 박스(box), 상측부가 상기 MR 유체 박스 내부에 배치되고, 하측부가 상기 MR 유체 박스 아래로 돌출된 바이트 홀더(vite holder), 상기 바이트 홀더에 장착되는 것으로, 상기 금형 코어의 표면을 직접 타격하는 바이트(vite), 및 상기 바이트 홀더의 상측부에 권선된 것으로, 전기 에너지에 의해 자기장을 발생시키는 코일(coil)을 구비하고, 상기 코일에 의해 발생되는 자기장의 세기에 따라 상기 MR 유체의 점성이 변하여, 상기 바이트의 타격 압력과 상하 방향 진동 폭이 변경되는 패턴 가공기의 헤드를 제공한다. The present invention relates to a head of a pattern processing machine for forming a pattern by embossing a surface of a mold core, comprising: a piezoelectric element which vibrates in a vertical direction by repeating elongation and contraction by electric energy; An MR fluid box is disposed below the piezoelectric element and vibrates together as the piezoelectric element vibrates. The MR fluid box is filled with MR fluid (magneto-rheological fluid). An upper portion of the MR fluid box is disposed inside the MR fluid box, A vite holder protruded below the MR fluid box; a vite mounted on the bite holder for directly hitting a surface of the mold core; and a bite wound on an upper portion of the bite holder, And a coil for generating a magnetic field by electric energy, wherein the viscosity of the MR fluid is changed according to the intensity of the magnetic field generated by the coil, And the vibration pressure and the vibration width in the vertical direction are changed.

본 발명의 패턴 가공기의 헤드는, 상기 바이트 홀더의 상측부를 상기 MR 유체 박스 내에서 아래로 편향시키는 힘을 발생시키는 편향력(biased force) 수단을 더 구비할 수 있다. The head of the patterning machine of the present invention may further comprise a biased force means for generating a force to deflect the upper portion of the bite holder downward in the MR fluid box.

상기 편향력 수단은, 상기 MR 유체 박스의 상부 벽의 내측면에 고정된 제1 영구자석과, 상기 바이트 홀더의 상측부에 고정되어 상기 제1 영구자석과의 사이에 척력(斥力)을 발생시키는 제2 영구자석을 구비할 수 있다. Wherein the biasing force means comprises a first permanent magnet fixed to an inner surface of an upper wall of the MR fluid box and a second permanent magnet fixed to an upper portion of the bite holder to generate a repulsive force between the first permanent magnet and the first permanent magnet And a second permanent magnet may be provided.

상기 편향력 수단은 상기 MR 유체 박스의 상부 벽의 내측면과 상기 바이트 홀더의 상측부 사이에 개재된 압축 스프링(compression spring)을 구비할 수 있다. The biasing force means may include a compression spring interposed between the inner surface of the upper wall of the MR fluid box and the upper side of the bite holder.

본 발명의 패턴 가공기의 헤드는, 상기 바이트 홀더의 상하 방향 진동을 안내하는 것으로, 상기 MR 유체 박스의 상부 벽에 상단이 고정되고 상기 바이트 홀더의 상측부에 하단이 삽입되도록 연장된 가이드 핀(guide pin)을 더 구비하고, 상기 코일은 상기 가이드 핀의 길이 방향으로 연장된 축선을 중심으로 권선될 수 있다. The head of the pattern machine according to the present invention guides a vibration of the bite holder in the up and down direction and includes a guide pin fixed to an upper wall of the MR fluid box and extended to insert a lower end into an upper portion of the bite holder, and the coil may be wound around an axis extending in the longitudinal direction of the guide pin.

상기 바이트 홀더의 상측부는, 상기 MR 유체 박스에 대하여 상기 바이트 홀더가 이동할 때 항력(drag force) 증가를 유발하는 것으로, 상기 바이트 홀더의 하측부의 외경보다 더 큰 외경을 갖도록 확장된 플랜지부(flange portion)를 구비할 수 있다. The upper portion of the bite holder is configured to cause an increase in drag force when the bite holder moves with respect to the MR fluid box and a flange portion extending to have an outer diameter larger than the outer diameter of the lower portion of the bite holder ).

상기 플랜지부에는 상기 MR 유체가 유동(流動) 가능하게 상기 플랜지부를 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 주변 통공(通功)이 형성될 수 있다. At least one peripheral through hole may be formed in the flange portion so as to allow the MR fluid to flow in the thickness direction of the flange portion.

본 발명의 패턴 가공기의 헤드는, 코일에 흐르는 전류의 세기를 변경하여 MR 유체의 점성을 변경시킴으로써 바이트의 타각 압력과 진동 폭을 조정한다. 따라서, 스프링을 사용하는 경우와 달리 오랜 기간 반복 사용하더라도 피로 현상이 없어 타각 압력과 진동 폭이 일정하게 유지되며, 타각으로 형성되는 패턴의 품질에 신뢰성이 유지된다. The head of the pattern machine according to the present invention adjusts the bending pressure and the vibration width of the bite by changing the viscosity of the MR fluid by changing the intensity of the current flowing through the coil. Therefore, unlike the case of using the spring, the long-period repetitive use does not cause the fatigue phenomenon, so that the pressure and the vibration width are kept constant and the reliability of the pattern formed by the steering angle is maintained.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 가공기 헤드의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 A 부분을 확대 도시한 단면도로서, 도 2는 압전 소자가 팽창되지 않았을 때, 도 3은 압전 소자가 팽창되었을 때를 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 A 부분에 대체 가능한 변형예를 확대 도시한 단면도로서, 도 4는 압전 소자가 팽창되지 않았을 때, 도 5는 압전 소자가 팽창되었을 때를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a pattern machine head according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 and Fig. 3 are enlarged cross-sectional views of part A of Fig. 1, Fig. 2 is a sectional view showing a case where the piezoelectric element is not inflated, and Fig. 3 is a sectional view when the piezoelectric element is inflated.
Fig. 4 and Fig. 5 are enlarged sectional views showing an alternative example that can be substituted for part A in Fig. 1, Fig. 4 is a sectional view showing when the piezoelectric element is not inflated, and Fig. 5 is a sectional view when the piezoelectric element is inflated.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패턴 가공기의 헤드를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a head of a pattern machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terminology used herein is a term used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of the user or operator or the custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 가공기 헤드의 단면도이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 A 부분을 확대 도시한 단면도로서, 도 2는 압전 소자가 팽창되지 않았을 때, 도 3은 압전 소자가 팽창되었을 때를 도시한 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 가공기 헤드(10)는 압전 소자(20), MR 유체 박스(42), 바이트 홀더(vite holder)(33), 바이트(vite)(31), 코일(coil)(40), 및 편향력 수단을 구비한다. Fig. 1 is a cross-sectional view of a pattern machine head according to an embodiment of the present invention, Figs. 2 and 3 are enlarged sectional views of part A of Fig. 1, Fig. 2 is a cross- Sectional view showing a state where the device is expanded. 1 to 3, a pattern machine head 10 according to an embodiment of the present invention includes a piezoelectric element 20, an MR fluid box 42, a vite holder 33, ) 31, a coil 40, and biasing force means.

패턴 가공기는 금형 코어(mold core)(미도시)를 고정 지지하는 스테이지(stage)(미도시)와, 상기 스테이지에 고정 설치된 헤드 고정 프레임(미도시)과, 상기 헤드 고정 프레임에 장착되는 패턴 가공기 헤드(head)(10)를 구비한다. 패턴 가공기 헤드(10)는 상기 스테이지에 놓여지는 금형 코어의 표면을 타각하여 패턴(pattern)을 형성한다. 상기 금형 코어는 스테이지 상에서 Y축과 평행한 방향으로 이동 가능하고, 패턴 가공기 헤드(10)는 상기 헤드 고정 프레임 상에서 Z축과 평행한 방향 및 X축과 평행한 방향으로 이동 가능하다. 도 1을 기준으로, 상기 Y축과 평행한 방향은 좌우를 가로지르는 방향이고, 상기 Z축과 평행한 방향은 상하를 가로지르는 방향이며, 상기 X축과 평행한 방향은 상기 Y축 및 Z축과 직교하는 방향이다. The pattern processing machine includes a stage (not shown) for fixing and supporting a mold core (not shown), a head fixing frame (not shown) fixed to the stage, And a head (10). The pattern machine head 10 embosses the surface of the mold core placed on the stage to form a pattern. The mold core is movable in a direction parallel to the Y axis on the stage, and the pattern processing machine head 10 is movable in a direction parallel to the Z axis and in a direction parallel to the X axis on the head fixing frame. 1, the direction parallel to the Y axis is a direction transverse to the left and the right, the direction parallel to the Z axis is a direction transverse to the up and down direction, and the direction parallel to the X axis is the Y axis and the Z axis .

압전 소자(20)는 상하 방향으로 연장되며, 상단 지지 브라켓(15)과 하단 지지 브라켓(16)에 의해 상단부 및 하단부가 지지된다. 상단 지지 브라켓(15)과 하단 지지 브라켓(16)은 승강 이동판(13)에 고정되고, 상기 승강 이동판(13)은 수평 이동판(11)에 대해 승강 가능하게, 즉 Z축과 평행한 방향으로 이동 가능하게 결합 지지된다. 상기 수평 이동판(11)은 상기 헤드 고정 프레임에 대해 수평 이동 가능하게, 즉 X축과 평행한 방향으로 이동 가능하게 결합 지지된다. The piezoelectric element 20 extends in the vertical direction, and the upper end portion and the lower end portion are supported by the upper end support bracket 15 and the lower end support bracket 16. The upper support bracket 15 and the lower support bracket 16 are fixed to the elevating moving plate 13 and the elevating moving plate 13 is movable up and down relative to the horizontal moving plate 11, As shown in Fig. The horizontal moving plate 11 is movably coupled to the head fixing frame so as to be horizontally movable, that is, movable in a direction parallel to the X axis.

압전 소자(20)는 기계적 압력을 가하면 전압이 발생하고, 전압을 인가하면 기계적 변형이 발생하는 압전 현상을 이용한 소자이다. 상기 압전 소자(20)에 전기 에너지, 구체적으로 소정 주파수의 전압이 인가되면 압전 소자(20)의 하단부는 전압의 주파수에 대응되는 주기로 신장과 수축을 반복하며 상하 방향으로 진동한다. The piezoelectric element 20 is a device using a piezoelectric phenomenon in which a voltage is generated when a mechanical pressure is applied and a mechanical deformation occurs when a voltage is applied. When electric energy, specifically a voltage of a predetermined frequency, is applied to the piezoelectric element 20, the lower end of the piezoelectric element 20 vibrates in the vertical direction by repeating elongation and contraction at a cycle corresponding to the frequency of the voltage.

MR 유체 박스(box)(42)는 내부에 빈 공간(48)이 형성된 실린더(cylinder) 형상의 부재로서, 상기 내부 공간(48)에 MR 유체(magneto-rheological fluid)가 채워진다. MR 유체는 낮은 투자율의 비전도성 용매에 높은 투자율을 갖는 미세 입자를 분산시킨 현탁액으로서, 자기장(magnetic field)이 없는 환경에서는 뉴턴 유체(Newtonian fluid)의 특성을 보이지만, 자기장이 있는 환경에서는 미세 입자들이 자기장 방향으로 배열되어 형성된 체인 구조에 의해 빙햄 유체(bingham fluid)와 유사한 특성을 보인다. 부연하면, 자기장 내에서 MR 유체는 겉보기 점도(apparent viscosity)가 점탄성 고체(viscoelastic solid)가 되는 정도까지 크게 증가하며, 항복 응력(yield stress)은 자기장 세기를 변경하여 정확하게 제어 가능하다. The MR fluid box 42 is a cylinder-shaped member having an empty space 48 formed therein and filled with MR fluid (magneto-rheological fluid) in the internal space 48. MR fluid is a suspension in which fine particles with a high magnetic permeability are dispersed in a nonconductive solvent with a low magnetic permeability. In a magnetic field-free environment, the MR fluid exhibits Newtonian fluid characteristics, but in a magnetic field environment, And exhibits properties similar to the bingham fluid by the chain structure formed in the direction of the magnetic field. In addition, the MR fluid in the magnetic field is greatly increased to the extent that the apparent viscosity becomes a viscoelastic solid, and the yield stress is precisely controllable by changing the magnetic field strength.

압전 소자(20)의 하단부와 MR 유체 박스(42)의 상단부는 연결 부재(23)에 의 해 연결된다. 그러므로, 압전 소자(20) 하단부가 상하로 진동하면, 그 진동이 연결 부재(23)를 통해 전달되어 MR 유체 박스(42)가 진동한다. 바이트 홀더(33)는 상측부가 MR 유체 박스(42)의 내부 공간(48)에 배치되고, 하측부(34)가 MR 유체 박스(42)의 아래로 돌출된다. MR 유체 박스(42)의 하부 벽에는 개구(開口)가 형성되고, 상기 바이트 홀더 하측부(34)가 상기 개구를 통해 아래로 돌출된다. 상기 MR 유체 박스(42) 하부 벽의 개구를 통해 MR 유체가 누출되지 않도록 상기 하측부(34)의 외주면이 상기 개구의 내주면(43)과 밀착되고 씰링(sealing) 처리된다. The lower end of the piezoelectric element 20 and the upper end of the MR fluid box 42 are connected by a connecting member 23. Therefore, when the lower end of the piezoelectric element 20 vibrates up and down, the vibration is transmitted through the connecting member 23 and the MR fluid box 42 vibrates. The upper portion of the byte holder 33 is disposed in the inner space 48 of the MR fluid box 42 and the lower portion 34 is protruded below the MR fluid box 42. An opening is formed in the lower wall of the MR fluid box 42 and the lower portion 34 of the bite holder protrudes downward through the opening. The outer circumferential surface of the lower portion 34 is closely contacted with the inner circumferential surface 43 of the opening so as to prevent the MR fluid from leaking through the opening of the lower wall of the MR fluid box 42 and is sealed.

상기 바이트 홀더(33)의 상측부는 바이트 홀더(33)의 하측부(34)의 외경(outer diameter)보다 더 큰 외경을 갖도록 확장된 디스크(disk) 형태의 플랜지부(flange portion)(35)와, 상기 플랜지부(35)의 상측에 상기 플랜지부(35)의 외경보다 작은 외경을 가지는 원통 형태의 코일 권선부(37)을 구비한다. 상기 바이트 홀더(33)가 상기 MR 유체 박스(42)에 대해 상대적으로 하강하는 경우에 상기 MR 유체 박스(42)의 개구 주변의 내측면(44)에 상기 플랜지부(35)가 걸리게 되므로, 바이트 홀더(33)의 상측부는 MR 유체 박스(42)의 내부 공간(48)을 이탈하지 않는다. The upper portion of the bite holder 33 has a flange portion 35 in the form of a disk extended to have an outer diameter larger than the outer diameter of the lower portion 34 of the bite holder 33 And a cylindrical coil winding portion 37 having an outer diameter smaller than the outer diameter of the flange portion 35 above the flange portion 35. The flange portion 35 is caught by the inner side surface 44 around the opening of the MR fluid box 42 when the bite holder 33 is relatively lowered relative to the MR fluid box 42, The upper portion of the holder 33 does not leave the inner space 48 of the MR fluid box 42.

MR 유체 박스(42)에 대하여 바이트 홀더(33)가 상대적으로 상하 방향으로 이동할 때 상기 플랜지부(35)는 바이트 홀더(33)의 상하 방향 이동을 방해하는 항력(drag force)의 증가를 유발한다. 상기 플랜지부(35)에는 상기 내부 공간(48)에 채워진 MR 유체의 유동(流動)이 가능하도록, 상기 플랜지부(35)를 두께 방향으로 관통하는 복수의 주변 통공(通功)(36)이 형성된다. 상기 MR 유체 박스 내부 공간(48)은 상기 플랜지부(35)를 경계로 플랜지부 상부 공간(48a)과 플랜지부 하부 공간(48b)으로 구분된다. The flange portion 35 causes an increase in the drag force which interferes with the vertical movement of the bite holder 33 when the bite holder 33 moves relative to the MR fluid box 42 in the up and down direction . The flange portion 35 is provided with a plurality of peripheral through holes 36 penetrating the flange portion 35 in the thickness direction so that the MR fluid filled in the internal space 48 can flow . The MR fluid box internal space 48 is divided into a flange upper space 48a and a flange lower space 48b with the flange portion 35 as a boundary.

MR 유체 박스(42)에 대하여 바이트 홀더(33)가 상대적으로 상승하는 방향으로 진동하면, 플랜지부 상부 공간(48a)이 축소되고 플랜지부 하부 공간(48b)은 확장되며, 상기 복수의 주변 통공(36)을 통해 플랜지부 상부 공간(48a)의 MR 유체가 플랜지부 하부 공간(48b)으로 이동하게 된다. 반대로, MR 유체 박스(42)에 대하여 바이트 홀더(33)가 상대적으로 하강하는 방향으로 진동하면, 플랜지부 상부 공간(48a)이 확장되고 플랜지부 하부 공간(48b)은 축소되며, 상기 복수의 주변 통공(36)을 통해 플랜지부 하부 공간(48b)의 MR 유체가 플랜지부 상부 공간(48a)으로 이동하게 된다. 다만, 상기 플랜지부(35)에 주변 통공(36)이 반드시 형성되어야 하는 것은 아니며, 주변 통공(36)이 없는 경우에도 플랜지부(35)의 외주면과 MR 유체 박스(42)의 내부 공간(48)을 한정하는 내주면(47) 사이의 틈으로 MR 유체가 이동할 수 있다. When the bite holder 33 is vibrated relative to the MR fluid box 42 in the direction of relatively rising, the flange upper space 48a is reduced and the flange lower space 48b is expanded, 36 to move the MR fluid in the flange portion upper space 48a to the flange lower space 48b. Conversely, when the bite holder 33 vibrates relative to the MR fluid box 42 in the direction of relatively falling, the flange upper space 48a expands and the flange lower space 48b shrinks, The MR fluid in the flange lower space 48b moves through the through hole 36 to the flange upper space 48a. The outer peripheral surface of the flange portion 35 and the inner peripheral surface 48 of the MR fluid box 42 are not necessarily formed in the flange portion 35, The inner circumferential surface 47 defining the inner circumferential surface 47 of the MR fluid.

바이트(31)는 바이트 홀더(33)의 하단에 착탈 가능하게 장착되며, 압전 소자(20)의 길이 방향을 따라 연장된 축선(CL) 상에 배치된다. 바이트 홀더(33)가 상하로 진동함에 따라, 이에 장착된 바이트(31)가 금형 코어(미도시)의 표면을 직접 타격하여 패턴을 음각(陰刻) 형성하게 된다. 승강 가이드(25)는 하단 지지 브라켓(16)에 고정 지지되어 아래로 연장되며, MR 유체 박스(42)와 바이트 홀더(33)가 축선(CL)과 평행하게 상하 방향으로 진동하도록 안내한다. The byte 31 is detachably mounted on the lower end of the byte holder 33 and is disposed on an axis CL extending along the longitudinal direction of the piezoelectric element 20. [ As the byte holder 33 vibrates up and down, the bite 31 mounted on the bite holder 33 strikes the surface of the mold core (not shown) directly to form a pattern intaglio. The elevation guide 25 is fixedly supported on the lower support bracket 16 and extends downward to guide the MR fluid box 42 and the bite holder 33 to vibrate in the vertical direction in parallel with the axis CL.

상기 코일 권선부(37)에는 축선(CL)을 따라 연장되게 형성된 핀 가이드 홀(pin guide hole)(38)이 형성된다. 가이드 핀(guide pin)(50)은 축선(CL)을 따라 상하로 연장되며, MR 유체 박스(42)의 상부 벽(46)에 상단이 고정 결합되고, 상기 핀 가이드 홀(38)에 하단이 미끄러짐 승강 가능하게 삽입된다. 가이드 핀(50)은 바이트 홀더(33)가 MR 유체 박스(42)에 대하여 상하 방향으로 진동할 때 바이트 홀더(33)가 축선(CL)과 평행하게 상하 방향으로 진동하도록 안내한다. 바이트 홀더(33)가 MR 유체 박스(42)에 대하여 상승하면 도 3에 도시된 바와 같이 핀 가이드 홀(38) 바닥과 가이드 핀(50) 하단 사이의 간격이 좁아지고, 반대로 바이트 홀더(33)가 MR 유체 박스(42)에 대하여 하강하면 도 2에 도시된 바와 같이 핀 가이드 홀(38) 바닥과 가이드 핀(50) 하단 사이의 간격이 커진다. A pin guide hole 38 is formed in the coil winding part 37 so as to extend along the axis CL. A guide pin 50 extends vertically along the axis CL and is fixedly coupled to the upper wall 46 of the MR fluid box 42. The lower end of the pin guide hole 38 And is slidably inserted in a liftable manner. The guide pin 50 guides the bite holder 33 to vibrate in the vertical direction parallel to the axis CL when the bite holder 33 vibrates up and down with respect to the MR fluid box 42. [ 3, the distance between the bottom of the pin guide hole 38 and the lower end of the guide pin 50 is narrowed. On the other hand, when the byte holder 33 is moved upward relative to the MR fluid box 42, The gap between the bottom of the pin guide hole 38 and the lower end of the guide pin 50 becomes large as shown in FIG.

코일(40)은 상기 축선(CL)을 중심으로 권선되도록 상기 코일 권선부(37)의 외주면에 권선된다. 코일(40)에 전기 에너지가 공급되면, 다시 말해 코일(40)에 전류가 흐르면 자기장이 발생되며, 자기장의 세기는 전류 세기를 조절하여 변경할 수 있다. The coil 40 is wound on the outer circumferential surface of the coil winding portion 37 so as to be wound around the axis line CL. When electric current is supplied to the coil 40, that is, when a current flows through the coil 40, a magnetic field is generated, and the intensity of the magnetic field can be changed by adjusting the intensity of the electric current.

상기 편향력 수단은 바이트 홀더(33)의 상측부를 MR 유체 박스(42)의 내부 공간(48) 내에서 아래로 편향시키는 힘을 발생시킨다. 상기 편향력 수단은, MR 유체 박스(42)의 상부 벽(46)의 내측면(46a)에 고정된 제1 영구자석(53)과 바이트 홀더(33)의 코일 권선부(37)의 상측면(37a)에 고정된 제2 영구자석(54)을 구비한다. 상기 제1 영구자석(53)과 상기 제2 영구자석(54)은 서로 척력(斥力)이 발생하도록 N극과 S극이 배열된다. 상기 제1 영구자석(53)과 상기 제2 영구자석(54)은 각각 원반 형태의 영구자석일 수 있고, 가이드 핀(50)이 관통 가능하게 중앙에 통공이 형성될 수 있다. The biasing force means generates a force to deflect the upper portion of the bite holder 33 downward in the inner space 48 of the MR fluid box 42. The biasing force means includes a first permanent magnet 53 fixed to the inner side 46a of the upper wall 46 of the MR fluid box 42 and a second permanent magnet 53 fixed to the upper surface 46a of the coil winding portion 37 of the bite holder 33. [ And a second permanent magnet 54 fixed to the first permanent magnet 37a. The first permanent magnet 53 and the second permanent magnet 54 are arranged with N poles and S poles so that a repulsive force is generated between them. The first permanent magnet 53 and the second permanent magnet 54 may be disc-shaped permanent magnets, and a through hole may be formed at the center of the guide pin 50 so that the guide pin 50 can pass therethrough.

압전 소자(20)에 전압이 인가되지 않은 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 바이트 홀더(33)의 플랜지부(35)는 제1 영구자석(53)과 제2 영구자석(54) 사이의 밀어내는 자력에 의해 상기 MR 유체 박스(42)의 개구 주변의 내측면(44)에 밀착되는 상태가 유지된다. 한편, 전압이 인가된 압전 소자(20)의 진동으로 MR 유체 박스(42)가 진동하고, 그로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 바이트 홀더(33)의 플랜지부(35)가 MR 유체 박스(42)의 개구 주변의 내측면(44)에서 이격되어 MR 유체 박스(42)의 상부 벽(46)에 가까워지는 경우에는, 제1 영구자석(53)과 제2 영구자석(54)이 가까워져 척력(斥力)이 강해지면서 바이트 홀더(33)는 MR 유체 박스(42)에 대해 하강하는 방향으로 더욱 강하게 바이어스(bias)된다. 만약 제1 영구자석(53)과 제2 영구자석(54)이 없다면 MR 유체 박스(42)가 진동할 때 MR 유체 박스(42)의 상부 벽(46)과 바이트 홀더(33)의 코일 권취부(37)가 충돌할 수도 있으나, 제1 영구자석(53)과 제2 영구자석(54)이 이러한 충돌을 방지한다. The flange portion 35 of the bite holder 33 is inserted between the first permanent magnet 53 and the second permanent magnet 54 as shown in Fig. The MR fluid box 42 is held in close contact with the inner surface 44 around the opening of the MR fluid box 42 by the pushing force of the MR fluid box 42. [ On the other hand, the vibration of the piezoelectric element 20 to which the voltage is applied causes the MR fluid box 42 to vibrate so that the flange portion 35 of the bite holder 33 is inserted into the MR fluid box 42 The first permanent magnets 53 and the second permanent magnets 54 are brought close to each other and the repulsive force is applied to the MR fluid box 42. [ The bite holder 33 is biased more strongly in the direction of descending with respect to the MR fluid box 42. As a result, If the first permanent magnet 53 and the second permanent magnet 54 are absent, the upper wall 46 of the MR fluid box 42 and the coil winding portion 46 of the byte holder 33, when the MR fluid box 42 vibrates, The first permanent magnets 53 and the second permanent magnets 54 prevent this collision.

본 발명의 패턴 가공기 헤드(10)는 코일(40)에 의해 발생되는 자기장의 세기에 따라 MR 유체 홀더(42) 내부에 채워진 MR 유체의 점성이 변하여, 바이트(31)의 타격 압력과 상하 방향 진동 폭이 변경된다. 부연하면, 상술한 바와 같이 압전 소자(20)가 상하로 진동하면 연결 부재(23)에 의해 그 진동이 전달되어 MR 유체 박스(42)가 상하 방향으로 진동하게 된다. 이와 동시에 코일(40)에 전류가 인가되면 MR 유체 박스(42)의 내부 공간(48)에 자기장이 형성되고, 상술한 MR 유체의 성질을 참조하여 알 수 있듯이 상기 자기장의 영향을 받아 MR 유체의 점성이 커지므로 MR 유체 박스(42)에 대한 플랜지부(35)의 상대적인 상하 방향 운동이 방해된다. 코일(40)에 인가되는 전류의 크기가 커져 자기장의 세기가 커질수록 MR 유체의 점성은 더욱 커지고 MR 유체 박스(42)에 대한 플랜지부(35)의 상대적인 상하 방향 운동은 더욱 제한된다. The patterning machine head 10 of the present invention changes the viscosity of the MR fluid filled in the MR fluid holder 42 according to the intensity of the magnetic field generated by the coil 40, The width is changed. In addition, as described above, when the piezoelectric element 20 vibrates up and down, the vibration is transmitted by the connecting member 23, and the MR fluid box 42 vibrates in the vertical direction. At the same time, when a current is applied to the coil 40, a magnetic field is formed in the inner space 48 of the MR fluid box 42. As can be seen from the above-mentioned properties of the MR fluid, The relative upward and downward movement of the flange portion 35 relative to the MR fluid box 42 is disturbed. As the magnitude of the current applied to the coil 40 increases and the intensity of the magnetic field increases, the viscosity of the MR fluid becomes greater and the relative upward and downward movement of the flange portion 35 relative to the MR fluid box 42 is further restricted.

결과적으로, 코일(40)에 인가되는 전류의 세기가 커질수록 MR 유체 박스(42)의 상하 진동 폭과 진동 압력이 완충되지 않고 바이트 홀더(33) 및 바이트(31)에 그대로 전달되어 바이트(31)의 타각 압력과 진동 폭이 상대적으로 커지게 된다. 따라서, 금형 코어의 표면 재질의 강성이 동등한 경우에는 코일(40)에 인가되는 전류의 세기가 클수록 타각 형성되는 패턴의 깊이 및 사이즈가 커진다. 또한, 상대적으로 금형 코어의 표면 재질이 강성인 경우에 전류 세기가 큰 전류를 코일(40)에 인가하여 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. As a result, as the intensity of the current applied to the coil 40 increases, the upper and lower vibration widths and vibration pressures of the MR fluid box 42 are transmitted to the bite holder 33 and the bite 31 as they are, The relative angular pressure and the oscillation width are relatively large. Therefore, when the rigidity of the surface material of the mold core is the same, the greater the intensity of the current applied to the coil 40, the greater the depth and size of the pattern formed. In addition, when the surface of the mold core is relatively rigid, it is preferable to apply a current having a large current intensity to the coil 40 to form a pattern.

반대로, 코일(40)에 인가되는 전류의 세기가 작아질수록 MR 유체 박스(42)의 상하 진동 폭과 진동 압력이 완충되면서 바이트 홀더(33) 및 바이트(31)에 전달되어 바이트(31)의 타각 압력과 진동 폭이 상대적으로 작아지게 된다. 따라서, 금형 코어의 표면 재질의 강성이 동등한 경우에는 코일(40)에 인가되는 전류의 세기가 작을수록 타각 형성되는 패턴의 깊이 및 사이즈가 작아진다. 또한, 상대적으로 금형 코어의 표면 재질이 연성인 경우에 전류 세기가 작은 전류를 코일(40)에 인가하여 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. Conversely, as the intensity of the current applied to the coil 40 becomes smaller, the upper and lower vibration widths and vibration pressures of the MR fluid box 42 are buffered and transmitted to the bite holder 33 and the bite 31, The embossing pressure and the vibration width become relatively small. Accordingly, when the stiffness of the surface material of the mold core is the same, the depth and size of the pattern formed by embossing become smaller as the intensity of the current applied to the coil 40 is smaller. In addition, when the surface material of the mold core is relatively soft, it is preferable to apply a current having a small current intensity to the coil 40 to form a pattern.

도 4 및 도 5는 도 1의 A 부분에 대체 가능한 변형예를 확대 도시한 단면도로서, 도 4는 압전 소자가 팽창되지 않았을 때, 도 5는 압전 소자가 팽창되었을 때를 도시한 단면도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 패턴 가공기 헤드의 실시예는 도 2 및 도 3에 도시된 패턴 가공기의 실시예와 비교하여 편향력 수단만 다르고 나머지 구성 요소는 서로 같으며, 상기 서로 같은 구성 요소는 도 2 및 도 3의 참조 번호와 동일한 참조 번호로 표시된다. 이하에서는 상기 서로 같은 구성 요소에 대한 설명은 생략하고, 상기 편향력 수단에 대해서 상세하게 설명한다. Fig. 4 and Fig. 5 are enlarged sectional views showing an alternative example that can be substituted for part A in Fig. 1, Fig. 4 is a sectional view showing when the piezoelectric element is not inflated, and Fig. 5 is a sectional view when the piezoelectric element is inflated. The embodiment of the pattern machine head shown in Figs. 4 and 5 differs from the embodiment of the pattern machine shown in Figs. 2 and 3 only in the biasing force means and the remaining components are the same, Are denoted by the same reference numerals as those in Figs. 2 and 3. In the following, description of the same components will be omitted and the biasing force means will be described in detail.

도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서, 상기 편향력 수단은 바이트 홀더(33)의 상측부를 MR 유체 박스(42)의 내부 공간(48) 내에서 아래로 편향시키는 힘을 발생시킨다. 상기 편향력 수단은, MR 유체 박스(42)의 상부 벽(46)의 내측면(46a)과 바이트 홀더(33)의 코일 권선부(37)의 상측면(37a) 사이에 개재된 압축 스프링(compression spring)(60)을 구비한다. 압축 스프링(60)은 코일 스프링(coil spring)으로서 위치가 이탈되지 않도록 가이드 핀(50)에 끼워질 수 있다. 4 and 5, the biasing force means generates a force that deflects the upper portion of the bite holder 33 downwardly in the interior space 48 of the MR fluid box 42. In the embodiment shown in Figs. The biasing force means includes a compression spring (not shown) interposed between the inner side 46a of the upper wall 46 of the MR fluid box 42 and the upper side 37a of the coil winding portion 37 of the bite holder 33 compression spring (60). The compression spring 60 can be fitted to the guide pin 50 so as not to be displaced as a coil spring.

압전 소자(20)에 전압이 인가되지 않은 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 바이트 홀더(33)의 플랜지부(35)는 압축 스프링(60)의 탄성에 의해 상기 MR 유체 박스(42)의 개구 주변의 내측면(44)에 밀착되는 상태가 유지된다. 한편, 전압이 인가된 압전 소자(20)의 진동으로 MR 유체 박스(42)가 진동하고, 그로 인해 도 5에 도시된 바와 같이 바이트 홀더(33)의 플랜지부(35)가 MR 유체 박스(42)의 개구 주변의 내측면(44)에서 이격되어 MR 유체 박스(42)의 상부 벽(46)에 가까워지는 경우에는, 압축 스프링(60)의 탄성력이 강해지면서 바이트 홀더(33)는 MR 유체 박스(42)에 대해 하강하는 방향으로 더욱 강하게 바이어스(bias)된다. 만약 압축 스프링(60)이 없다면 MR 유체 박스(42)가 진동할 때 MR 유체 박스(42)의 상부 벽(46)과 바이트 홀더(33)의 코일 권취부(37)가 충돌할 수도 있으나, 압축 스프링(60)이 이러한 충돌을 방지한다.4, the flange portion 35 of the bite holder 33 is pressed against the MR fluid box 42 by the elasticity of the compression spring 60, And the inner side surface 44 of the outer periphery of the opening. On the other hand, the vibration of the piezoelectric element 20 to which the voltage is applied causes the MR fluid box 42 to vibrate, so that the flange portion 35 of the bite holder 33, as shown in Fig. 5, The resilient force of the compression spring 60 is strengthened so that the bite holder 33 can be moved away from the inner wall surface 44 of the MR fluid box 42, And is biased more strongly in the direction of descending with respect to the movable electrode 42. If there is no compression spring 60, the upper wall 46 of the MR fluid box 42 and the coil winding portion 37 of the bite holder 33 may collide when the MR fluid box 42 vibrates, The spring 60 prevents this collision.

본 발명의 패턴 가공기 헤드(10)는, 코일(40)에 흐르는 전류의 세기를 변경하여 MR 유체의 점성을 변경시킴으로써 바이트(31)의 타각 압력과 진동 폭을 조정한다. 따라서, 스프링을 사용하여 바이트의 타각 압력과 진동 폭을 조정하는 종래의 패턴 가공기 헤드와 달리, 오랜 기간 반복 사용하더라도 피로 현상이 없어 타각 압력과 진동 폭이 일정하게 유지되며, 타각으로 형성되는 패턴의 품질에 신뢰성이 유지된다.The patterning machine head 10 of the present invention adjusts the angular pressure and vibration amplitude of the bite 31 by changing the intensity of the current flowing through the coil 40 to change the viscosity of the MR fluid. Therefore, unlike the conventional patterning machine head which adjusts the bending pressure and the vibration width of the bite by using the spring, the bending pressure and the bending width are maintained constant without the fatigue phenomenon even after repeated use for a long period of time, Reliability is maintained in quality.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

10: 패턴 가공기 헤드 20: 압전 소자
31: 바이트 33: 바이트 홀더
35: 플랜지부 36: 주변 통공
40: 코일 42: MR 유체 박스
53, 54: 영구자석 60: 압축 스프링10: Pattern machine head 20: Piezoelectric element
31: byte 33: byte holder
35: flange portion 36: peripheral aperture
40: coil 42: MR fluid box
53, 54: permanent magnet 60: compression spring

Claims

1. A head of a pattern machine for forming a pattern by embossing a surface of a mold core,
A piezoelectric element which vibrates in a vertical direction by repeating elongation and contraction by electric energy; An MR fluid box disposed under the piezoelectric element and vibrating together as the piezoelectric element vibrates, the MR fluid box being filled with MR fluid (magneto-rheological fluid); A vide holder having an upper portion disposed within the MR fluid box and a lower portion protruding below the MR fluid box; A bite mounted on the bite holder and directly hitting a surface of the mold core; And a coil wound on an upper portion of the bite holder and generating a magnetic field by electric energy,
Wherein the viscosity of the MR fluid is changed according to the intensity of the magnetic field generated by the coil to change the striking pressure and the vibration width in the up and down direction of the bite.