KR20200068488A - 금형 사상용 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형 사상용 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 머시닝 센터 등과 같이 자동화된 가공 장치에 장착되어 사람이 수작업으로 수행하던 금형 사상 작업을 자동화 할 수 있는 금형 사상용 공구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 금형 사상용 공구는, 길이방향으로 연장 형성되는 바디와; 상기 바디의 전단측에 결합되되, 상기 바디에 대하여 길이방향 양측으로 상대 이동 가능하게 구성되는 헤드와; 상기 헤드의 선단에 결합되는 연마팁과; 상기 바디와 헤드 사이에 개재되어 상기 헤드를 탄성 지지하는 탄성부재를 포함한다.

Description

금형 사상용 공구{MOLD POLISHING TOOL}

본 발명은 금형 사상용 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 머시닝 센터 등과 같이 자동화된 가공 장치에 장착되어 사람이 수작업으로 수행하던 금형 사상 작업을 자동화 할 수 있는 금형 사상용 공구에 관한 것이다.

일반적으로 금형 제작시 마무리 공정으로서 금형의 표면을 연마하여 스크래 등을 제거하고 표면 조도를 향상시키기 위한 금형 사상 공정이 수행된다. 이러한 금형 사상 공정은 통상 작업자가 머시닝 센터에서 초경 엔드밀에 의해 1차 가공이 수행된 금형의 표면을 사포를 이용하여 2차적으로 연마하는 수작업 방식이 주를 이루고 있다. 그런데, 이러한 수작업 방식에 의한 금형 사상 방법에 따르면 작업자가 금형의 표면 곳곳을 이동하면서 연마 작업을 수행해야 하기 때문에 작업에 힘이 많이 들 뿐만 아니라, 작업자의 힘이 작업 부위에 따라 균일하지 못한 경우 평탄도와 표면 조도의 차이를 야기할 수 있어 작업자의 숙련도에 따라 제품 품질의 편차를 가져올 수 밖에 없다. 특히, 그라파이트(graphite) 금형의 경우 표면이 매우 민감하기 때문에 균일한 평탄도와 표면 조도를 맞추기가 쉽지 않다.

이러한 작업자의 수고를 덜어주기 위해 종래에는 통상 좌우 왕복 사상기 또는 핑거샌더라고 불리우는 공구가 사용되었다. 이러한 공구들은 주로 에어에 의해 회전되는 로터에 편심 회전되는 칼러(collar)가 결합되고, 상기 편심칼러에 연마석이 장착되어 전후 및 좌우 방향으로 이동하면서 연마를 수행하도록 구성된다. 이러한 공구들은 로터에 의해 연마석이 전후 및 좌우로 이동하기 때문에 완전 수동 방식 보다는 사용자의 편의성이 우수하기는 하나, 여전히 작업자가 금형 전 표면을 이동시키면서 작업을 수행해야 하고, 작업자의 숙련도에 따라 금형 표면의 평탄도와 조도의 편차가 발생하는 문제는 해결하지 못하였다.

이에 따라, 금형 사상 공정을 자동화하고, 균일한 평탄도와 표면 조도를 달성할 수 있는 금형 사상용 폴리싱 공구의 개발이 요구된다.

대한민국 등록실용신안 제20-0469755호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 금형 사상 작업의 불편을 해소하기 위해 창안된 것으로, 머시닝 센터의 자동 회전 장치에 장착되어 수작업이 아닌 자동 방식으로 금형 표면의 연마 작업이 가능한 금형 사상용 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 자동화된 금형 사상 작업시 금형 표면 전체에 걸쳐 균일한 평탄도와 표면조도를 달성할 수 있는 금형 사상용 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금형 사상용 공구는, 길이방향으로 연장 형성되는 바디와; 상기 바디의 전단측에 결합되되, 상기 바디에 대하여 길이방향 양측으로 상대 이동 가능하게 구성되는 헤드와; 상기 헤드의 선단에 결합되는 연마팁과; 상기 바디와 헤드 사이에 개재되어 상기 헤드를 탄성 지지하는 탄성부재를 포함한다.

여기서, 상기 바디는 단면이 원형인 환봉 형태로 구성되고, 전단부에는 내측에 상기 헤드가 삽입되어 이동 가능하도록 안내하는 가이드홈이 형성된다.

그리고, 상기 탄성부재는 상기 가이드홈 내에 개재되되, 일단은 상기 가이드홈의 단부벽에 지지되며 타단은 상기 헤드에 지지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 바디의 전단부 외주면을 관통하여 상기 헤드의 후단측 외주면에 결합되는 결합핀을 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 결합핀이 관통되는 바디의 전단부 외주면에는 상기 헤드가 바디의 가이드홈 내부에서 길이방향으로 이동시 상기 결합핀의 이동을 가이드하기 위한 장공이 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 머시닝 센터의 자동 회전 장치에 장착되어 수작업이 아닌 자동 방식으로 금형 표면의 연마 작업이 가능하여 작업 효율이 증대되고, 헤드가 탄성부재에 의해 탄성 지지되면서 바디에 대하여 상대 이동 가능하게 구성됨으로써, 금형 표면 전체에 걸쳐 균일한 평탄도와 표면조도를 달성할 수 있다는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 금형 사상용 공구는 자체 탄성 텐션 구조를 가지고 있어서 장비에서 발생하는 미세 진동의 흡수가 가능하여 정밀한 가공이 가능하고, 헤드와 연마팁의 교체가 용이하며, 바디의 재사용이 가능하다는 장점을 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 금형 사상용 공구의 사시도,
도 2 는 본 발명에 따름 금형 사상용 공구의 분해도,
도 3 은 본 발명에 따름 금형 사상용 공구의 분해 단면도,
도 4 는 본 발명에 따름 금형 사상용 공구의 결합 단면도,
도 5 는 본 발명에 따름 금형 사상용 공구의 작동 상태도이다.

이하, 본 발명에 따른 금형 사상용 공구의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조로 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금형 사상용 공구는 바디(10), 헤드(20) 및 연마팁(30)을 포함한다.

바디(10)는 본 발명에 따른 금형 사상용 공구의 메인 몸체로서, 머시닝 센터의 자동 회전 장비에 장착되어 축을 중심으로 자동으로 회전 가능하게 구성된다. 상기 바디(10)의 형상에는 큰 제한은 없으나 대체로 단면이 원형이며 길이 방향으로 길게 연장 형성된 환봉 내지 실린더 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 헤드(20)는 상기 바디(10)의 전단측에 상대 이동 가능하게 구비된다. 보다 구체적으로, 상기 헤드(20)는 상기 바디(10)의 전단부 내측에 길이방향을 따라 형성된 가이드홈(12) 내부에 삽입된 상태에서 길이방향 양측으로 왕복 이동 가능하게 구성된다. 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 헤드(20)는 대체로 상기 바디(10) 및 가이드홈(12)의 단면 형상에 상응하는 원형 단면을 갖도록 구성되되, 상기 바디(10)의 가이드홈(12)의 직경 보다 더 작은 외경을 가짐에 따라 가이드홈(12) 내에서 원활하게 이동 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 헤드(20)는 상기 바디(10)와 결합되어 머시닝 센터의 장비에 의해 바디(10)와 함께 회전된다. 이를 위해, 상기 바디(10)와 헤드(20)를 상호 결합하기 위한 결합핀(50)이 추가로 구비된다. 상기 결합핀(50)은 상기 헤드(20)가 상기 바디(10)의 가이드홈(12) 내측에 삽입된 상태에서 독립적으로 회전되지 않고 바디(10)와 함께 일체로 회전되도록, 도 3 에 도시된 바와 같이 바디(10)의 전단부 외주면을 관통하여 상기 헤드(20)의 후단측 외주면에 고정 결합된다. 구체적으로, 상기 결합핀(50)은 외부로부터 상기 바디(10)의 전단부 외주면을 관통하고 단부가 상기 헤드(20)의 후단부 외주면에 형성된 핀홀(22)에 삽입 결합된다. 이에 따라 바디(10)와 헤드(20)가 상호 결합된다. 한편, 상기 결합핀(50)이 관통되는 바디(10)의 전단부 부분에는 상기 헤드(20)가 바디(10)의 가이드홈(12) 내부에서 길이방향으로 이동시 상기 결합핀(50)이 간섭없이 이동될 수 있도록 가이드하는 장공(14)이 형성된다.

상기 헤드(20)의 선단에는 연마팁(30)이 구비된다. 상기 연마팁(30)은 대체로 반구형상으로 구성되고, 머시닝 센터의 회전 장비에 의해 바디(10)와 헤드(20)가 회전됨에 따라 함께 회전되면서 금형 표면을 연마한다. 상기 연마팁(30)은 초경팁으로 구성될 수도 있고, 다이아몬드 또는 메탈 레진 팁으로 구성될 수도 있다. 다이아몬드 수진 또는 메탈 레진 팁은 다이아몬드 또는 메탈 입자와 레진을 혼합한 후 금형 틀에서 반구형으로 찍어낸 것으로, 에폭시 접착재로 상기 헤드(20)의 선단에 접합된다. 이때, 접합강도를 높이기 위해, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 연마팁(30)의 후방 접착면에는 오목한 결합홈(32)이 형성되고, 이와 대응하는 헤드(20)의 전단부에는 상기 결합홈(32)의 형상에 상응하는 결합돌기(26)가 돌출 형성된다. 이에 따라, 연마팁(30)의 결합홈(32)과 헤드(20)의 결합돌기(26)에 접착재가 도포된 상태에서 결합돌기(26)가 결합홈(32)에 삽입 결합됨에 따라 연마팁(30)과 헤드(20) 간의 결합강도가 증대된다.

한편, 상기 바디(10)와 헤드(20) 사이에는 바디(10)에 대하여 상대 이동하는 헤드(20)를 탄성 지지하기 위한 탄성부재(40)가 개재된다. 상기 탄성부재(40)는 코일형 압축스프링으로 구성될 수도 있고 스펀지 등과 같은 기타 탄성소재로 구성될 수도 있다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(40)는 상기 헤드(20)가 바디(10)의 전단부 가이드홈(12)에 삽입된 상태에서 일단은 상기 가이드홈(12)의 단부벽에 지지되며 타단은 상기 헤드(20)의 후단측에 지지되도록 배치된다. 이를 위해, 상기 헤드(20)의 후단부 외주면은 단차지게 형성되고, 이에 따라 형성된 단턱(24)에 상기 탄성부재(40)가 지지되도록 구성된다.

지금까지 본 발명에 따른 금형 사상용 공구의 구성에 대하여 설명하였는 바, 이하에서는 도 5 를 참조로 본 금형 사상용 공구의 작동 관계를 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 금형 사상용 공구는 바디(10) 부분이 머시닝 센터의 자동 회전 장비에 장착되어 수직축을 중심으로 회전되고 수평 및 상하 방향으로 이동된다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 바디(10)와 헤드(20)가 결합핀(50)에 의해 상호 결합되어 있기 때문에 바디(10)의 회전과 수평 및 상하 방향으로 이동시 이와 결합된 헤드(20)와 연마팁(30)이 함께 회전, 수평 및 상하 방향으로 이동된다. 이에 따라, 가공 대상이 되는 금형의 전 표면을 따라 이동하면서 연마팁(30)이 연마 작업을 수행한다.

도 5 의 (a)와 같이 연마팁(30)이 금형의 편평한 표면을 지나는 경우, 머시닝 센터의 회전 장비가 균일한 압력으로 공구를 파지하고 이동시키기 때문에 균일한 연마 품질을 얻을 수 있게 된다. 이때, 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(40)에 의해 상기 헤드(20)는 일정 간격 하방으로 이동한 상태로 탄성 지지되며, 결합핀(50)은 장공(14) 내부에서 상대적으로 하측에 위치된 상태에 있다.

한편, 금형의 곡면을 연마하는 경우에는 공구가 일정한 힘으로 가압하더라도 연마팁(30)이 곡면을 연속적으로 통과시 위치에 따른 높이차에 의해 각 위치 마다 가해지는 가압력이 달라지므로 연마 정도가 상이하여 표면 평탄도와 조도가 위치에 따라 달라질 수 있는데, 본 발명에서는 도 5 의 (b)와 같이 상향 곡면부에서 연마팁(30)과 금형 표면이 과도한 힘으로 접촉되는 경우에 탄성부재(40)에 의해 탄성 지지된 헤드(20) 부분이 상승하게 되어 금형 표면에 가해지는 과도한 힘이 완화됨으로써 균일한 평탄도와 조도를 유지할 수 있게 된다. 도시된 바와 같이, 상기 헤드(20)의 상승에 의해 탄성부재(40)는 수축되고, 결합핀(50)은 장공(14) 내부에서 상대적으로 상측으로 상승 이동된 상태임을 알 수 있다. 이와 같이, 금형의 굴곡면의 높이와 형상에 따라 상기 헤드(20)가 바디(10)에 대하여 상대적으로 승강 이동함에 따라 금형의 전 표면에 걸쳐 균일한 평탄도와 조도를 유지하면서 연마 작업을 수행할 수 있게 된다.

추가적으로, 본 발명에 따른 금형 사상용 공구는 공구 자체에 탄성 구조를 가지고 있어서 장비에서 발생하는 미세 진동의 흡수가 가능하여 정밀한 가공이 가능하고, 헤드(20)와 연마팁(30)의 교체가 용이하며, 바디(10)의 재사용이 가능하다는 장점을 갖는다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10 : 바디 12 : 가이드홈
14 : 장공 20 : 헤드
22 : 핀홀 24 : 단턱
26 : 결합돌기 30 : 연마팁
32 : 결합홈 40 : 탄성부재
50 : 결합핀

Claims (5)

1. 길이방향으로 연장 형성되는 바디(10)와;
   상기 바디(10)의 전단측에 결합되되, 상기 바디(10)에 대하여 길이방향 양측으로 상대 이동 가능하게 구성되는 헤드(20)와;
   상기 헤드(20)의 선단에 결합되는 연마팁(30)과;
   상기 바디(10)와 헤드(20) 사이에 개재되어 상기 헤드(20)를 탄성 지지하는 탄성부재(40)를 포함하는 금형 사상용 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바디(10)는 단면이 원형인 환봉 형태로 구성되고, 전단부에는 내측에 상기 헤드(20)가 삽입되어 이동 가능하도록 안내하는 가이드홈(12)이 형성된 것을 특징으로 하는 금형 사상용 공구.
3. 재 2 항에 있어서,
   상기 탄성부재(40)는 상기 가이드홈(12) 내에 개재되되, 일단은 상기 가이드홈(12)의 단부벽에 지지되며 타단은 상기 헤드(20)에 지지되는 것을 특징으로 하는 금형 사상용 공구.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 바디(10)의 전단부 외주면을 관통하여 상기 헤드(20)의 후단측 외주면에 결합되는 결합핀(50)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 사상용 공구.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 결합핀(50)이 관통되는 바디(10)의 전단부 외주면에는 상기 헤드(20)가 바디(10)의 가이드홈(12) 내부에서 길이방향으로 이동시 상기 결합핀(50)의 이동을 가이드하기 위한 장공(14)이 형성된 것을 특징으로 하는 금형 사상용 공구.

Images