KR20220166581A - 난가공재 진동 점진 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정의 설치면에 설치되어 난가공재를 성형하기 위한 난가공재 진동 점진 성형장치로서, 상기 난가공재를 가공하는 가공팁; 상기 가공팁을 고정시키도록 구비된 CNC 척을 고정시키는 고정 바이스 및 상기 난가공재를 수평 또는 언더컷이 없는 경사진 형상으로 성형하도록 동작하는 구조를 가지며, 상기 고정 바이스를 고정하는 고정 프레임을 포함하고, 상기 고정 바이스는, 상기 가공팁을 진동시키는 진동부를 포함하여, 난가공재 성형중 제품의 굽힘부에서 발생되는 스프링 백(Spring back) 현상을 완화시킴과 동시에, 성형되는 제품의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.

Description

난가공재 진동 점진 성형장치 {Difficult-to-process materials vibration progressive molding}

본 발명은 난가공재 진동 점진 성형장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 난가공재를 가공함에 있어 이용되는 점진 성형장치의 가공팁에 저주파 진동을 부가함으로써 제품의 표면품질을 향상시킴과 동시에 제품의 굽힘부에서 발생되는 스프링백(Spring back)을 예방할 수 있는 난가공재 진동 점진 성형장치에 관한 것이다.

난가공재는 상하로 운동하는 프레스 장치에 안착 및 가압됨으로써 성형되는 것이 일반적이었으며, 이를 위해서는, 필연적으로 작업자가 성형하고자 하는 제품의 형상으로 별도 가공된 상하형 금형과, 상기 금형의 가압을 위한 고가의 프레스가 필요하다.

그러나, 제품의 양산단계가 아닌, 제품의 개발단계에서는 제품을 작업자가 요하는 형상대로 성형하기 위한 단계에서 금형의 성형 및 수정에 많은 수고와 비용이 동반되었으며, 제품 개발단계에서 제품의 디자인이 완성되면 시제품의 성형과 시제품의 강성 평가 등 품질 평가가 필요한데, 이때, 고가의 금형을 제작하여 이용하는 방법은 경제적이지 않았다.

상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 고안된 기술에는 여러가지 방법이 존재하나, 가장 널리 이용되는 기술은, 점진성형 기술이 이용되고 있으며, 이와 같은 점진성형 기술에는, 한국공개특허 제10-2012-0029890호(공개번호) “플랜지를 구비하는 축방향-반경방향의 점진적 성형 방법 및 장치”와, 한국등록특허 제10-2211168호(등록번호) “점진 성형 방법 및 점진 성형 장치”와 같이 판재의 가장자리를 강하게 고정하고, 제품 단면의 CNC 경로에 따라 간단한 구형 공구를 이동시켜서 원하는 3 차원의 제품을 성형하는 기술이 이용되어 왔다.

그러나, 상기 개시한 점진 성형 장치 및 기술들은, 프레스 성형에 비해 가공 자유도가 높고 금형이 필요 없어 제작 및 성형 비용이 저렴하다는 장점들이 있지만, 종래의 점진 성형 장치 및 기술을 통해 성형된 제품의 굽힘부에서 스프링 백(Spring back)의 발생 또는 가공팁의 궤적에 의한 가공 표면의 품질 저하와 같은 품질 문제를 가지고 있었다.

이에 따라, 상기와 같이 통상의 점진 성형장치로는 해소할 수 없는 문제점을 해결하기 위하여, 제품의 굽힘부에서 발생되는 스프링백(Spring back) 현상을 해소함과 동시에, 제품 표면의 품질을 향상시킬 수 있는 난가공재 진동 점진 성형장치에 관한 기술개발이 절실한 실정이다.

본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치는, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 가공팁을 고정하는 고정 바이스에 구비되는 진동부를 통해 가공팁에 진동을 부여함으로써, 제품의 표면 품질을 향상시킴과 동시에 제품의 굽힘부에서 발생되는 스프링 백을 감소시킬 수 있는 난가공재 진동 점진 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 소정의 설치면에 설치되어 난가공재를 성형하기 위한 난가공재 진동 점진 성형장치로서, 상기 난가공재를 가공하는 가공팁; 상기 가공팁을 고정시키도록 구비된 CNC 척을 고정시키는 고정 바이스 및 상기 난가공재를 수평 또는 언더컷이 없는 경사진 형상으로 성형하도록 동작하는 구조를 가지며, 상기 고정 바이스를 고정하는 고정 프레임을 포함하고, 상기 고정 바이스는, 상기 가공팁을 진동시키는 진동부를 포함하여 상기 난가공재를 진동 성형할 수 있다.

여기서, 상기 진동부는, 회전동력을 제공하는 동력부; 상기 동력부로부터 연장되며, 회전동력을 제공받아 회전하는 회전축; 다각기둥의 형상을 가지도록 구비되며, 상기 회전축의 길이방향 소정 위치에 마련되고, 상기 회전축의 회전에 따라 회전함으로써 하방으로 진동을 전달하는 진동전달부; 상기 진동전달부의 모서리와 맞닿는 높이에 구비되며, 진동전달부의 회전에 따라 하강하는 진동 플레이트 및 상기 진동 플레이트의 하방에 구비되어, 회전축의 회전에 따라 하강한 진동 플레이트를 원위치로 상승시키는 복귀수단을 포함하여, 다각기둥의 형상을 가지는 진동전달부가 회전축에 의해 회전함으로써, 진동전달부의 모서리가 하방에 위치한 진동 플레이트의 표면과 맞닿아 진동 플레이트를 하강시키고, 복귀수단에 의해 진동 플레이트가 다시 상승함으로써 진동이 발생될 수 있다.

또한, 상기 진동전달부는, 단면이 정다각형의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 진동플레이트가 진동전달부와 맞닿는 접촉면에는, 전단면이 다각형으로 형성되는 진동전달부의 모서리와 맞닿는 진동전달돌기가 마련될 수 있다.

또한, 상기 난가공재 진동 점진 성형장치는, 상기 고정 바이스를 고정시키는 고정 프레임의 종단이 회전 가능하도록 구비됨으로써, 가공팁이 이루는 각도를 가변시킬 수 있다.

또한, 상기 난가공재 진동 점진 성형장치는, 성형될 난가공재가 거치되어 고정되는 스테이지를 더 포함하고, 상기 스테이지는, 난가공재 진동 점진 성형장치가 설치되는 설치면과 평행하도록 구비되는 제 1 수평부; 상기 제 1 수평부의 일측에서 각도를 이루며 연장되는 제 1 경사부 및 상기 제 1 경사부가 구비된 제 1 수평부의 반대측에서 각도를 이루며 연장되는 제 2 경사부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이지는, 상기 스테이지의 표면과 고정된 난가공재간의 이격 거리를 토대로 성형이 완료된 난가공재의 불량률을 감지하는 불량 감지부를 포함하고, 상기 불량 감지부는, 상기 스테이지의 표면에서 일정한 간격으로 구비되어, 스테이지와 난가공재간의 거리를 산출하는 거리감지센서 및 상기 거리감지센서와 연동되어, 상기 거리감지센서가 이격 거리를 감지할 경우, 이를 작업자에게 전파하는 알림부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치는, 난가공재를 가공함에 있어 이용되는 가공팁을 진동시킴으로써, 난가공재 가공중 발생되는 문제인 스프링 백(Spring back)을 감소시킬 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치는, 가공팁을 회전시킴으로써 난가공재를 홀가공하는 드릴링 모듈을 더 포함하여, 보다 범용성있는 성형작업이 가능한 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치는, 성형이 완료된 난가공재의 불량률을 감지하는 불량 감지부를 통해, 난가공재를 성형함에 있어 발생되는 불량품을 실시간으로 확인할 수 있는 장점을 가진다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 로보암에 결합된 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이다.
도 3 의 (a) 및 (b) 는 5 축 운동하도록 운용되는 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 측면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 저면도이다.
도 7 은 진동부의 구성을 자세히 보여주기 위한 예시도이다.
도 8 은 진동부에 구비되는 회전축의 형상을 보여주기 위한 부분 생략도이다.
도 9 는 측정부가 구비된 난가공재 진동 점진 성형장치의 사시도이다.
도 10 의 (a) 및 (b) 는 회전하는 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이다.
도 11 은 본 발명의 실시 예에 따른 드릴링 모듈의 구성을 자세히 보여주기 위한 예시도이다.
도 12 는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 감지부가 구비된 스테이지의 예시도이다.
도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형방법의 흐름도이다.
도 14 는 불량품 검색 단계가 더 수행되는 난가공재 진동 점진 성형방법의 흐름도이다.
도 15 의 (a) 내지 (d) 는 본 발명을 이용하여 성형된 제품의 정면과 후면을 보여주기 위한 예시도이다.
도 16 의 (a) 및 (b) 는 주파수 대역대를 달리하여 성형한 제품의 예시도이다.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)에 관하여 첨부된 도면 1 내지 16 을 기초로 상세하게 설명하면서 구체적인 실시 예를 함께 살펴보도록 한다.

먼저, 도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이며, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 로보암에 결합된 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이고, 도 3 의 (a) 및 (b) 는 5 축 운동하도록 운용되는 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이다.

또한, 도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 측면도이며, 도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 사시도이고, 도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치의 저면도이다.

또한, 도 7 은 진동부의 구성을 자세히 보여주기 위한 예시도이며, 도 8 은 진동부에 구비되는 회전축의 형상을 보여주기 위한 부분 생략도이다.

도 1 내지 도 8 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소정의 설치면에 설치되어 난가공재(M)를 성형하기 위한 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 가공팁(100), 고정 바이스(200) 및 고정 프레임(300)을 포함할 수 있으며, 사용자가 가공하고자 하는 난가공재(M)를 거치 및 고정시킬 수 있는 스테이지(400)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 상기 가공팁(100)은, 작업자가 성형하고자 하는 난가공재(difficult-to-process materials)와 맞닿아 점진함으로써 난가공재(M)를 가공할 수 있다.

또한, 상기 가공팁(100)은, 이후 서술될 고정 바이스(200)로 인해 고정되는 CNC 척에서 교체 가능하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 고정 바이스(200)는, 상기 가공팁(100)을 난가공재(M)에서 소정 각도를 형성하도록 고정시킬 수 있으며, 바람직하게는, 상기 가공팁(100)을 고정시키는 CNC 척을 난가공재(M)에서 수직하도록 고정시킬 수 있다.

여기서, 상기 고정 바이스(200)는, 도 1 에 도시된 바와 같이 고정 바이스(200)를 소정 높이에서 고정시키는 결속부재(12)에 의해 고정력을 형성하고, 그의 위치가 가변될 수 있다.

구체적으로, 상기 결속부재(12)는, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형 장치(1)가 설치되는 설치면으로부터 수직으로 소정 높이를 가지도록 형성되며, 소정 높이로부터 설치면과 평행하도록 연장되는 제 1 슬라이딩 가이드(10)의 길이방향을 따라 슬라이딩 함으로써, 난가공재(M)와 맞닿은 가공팁(100)의 위치가 조절되며 점진 성형이 수행될 수 있다.

또한, 상기 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 앞서 상술된 결속부재(12)를 이용하여 난가공재(M)의 상부에서 고정력을 형성하는 방식이 아닌, 자유도를 가지는 작업용 로보암(RA)(Robot arm)에 결합됨으로써, 로보암(RA)의 동작에 의해 그의 위치가 가변되며 점진 성형을 수행하도록 운용될 수도 있다.

또한, 상기 고정 프레임(300)은, 상기 고정 바이스(200)에 고정될 수 있으며, 구체적으로, 상기 고정 프레임(300)은, 가공을 요하는 난가공재(M)를 수평 또는 언더컷이 없는 경사진 형상으로 성형하도록 동작할 수 있다.

또한, 상기 스테이지(400)는, 작업자가 성형하고자 하는 난가공재(M)가 거치된 이후, 난가공재(M)를 스테이지(400)의 상부에 고정시킬 수 있으며, 이를 위해, 상기 스테이지(400)에는 난가공재(M)를 고정시키는 고정수단(401)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 스테이지(400)는, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형 장치(1)가 설치되는 설치면의 평면을 기준으로 X축 또는 Y축의 방향으로 슬라이딩 하도록 구비될 수 있으며, 이를 위해, 상기 스테이지(400)에 하부에는, 상기 스테이지(400)를 X축 또는 Y축의 방향으로 슬라이딩 시키는 제 2 슬라이딩 가이드(12)가 형성될 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형 장치(1)는, X축 과 Y축의 방향으로 슬라이딩하도록 운용되는 제 1 슬라이딩 가이드(10) 와 제 2 슬라이딩 가이드(12)의 조합을 통하여, 도 3 의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 5 축 운동을 수행할 수 있다.

구체적으로, 상기 고정수단(401)은, 도 2 에 도시된 바와 같이 난가공재(M)를 스테이지(400)에 단단하게 구속시킬 수 있도록, 스테이지(400)의 양 측면에서 난가공재(M)를 관통하여 고정시키는 고정핀의 구성이 이용될 수 있다.

그러나, 앞서 상술된 고정수단(401)으로 이용될 수 있는 고정핀은 난가공재(M)를 고정시키기 위한 하나의 고정수단(401)일 뿐, 난가공재(M)를 고정시킬 수 있는 볼팅 혹은 끼워 맞춤 방식과 같은 고정수단이 모두 이용될 수 있다.

또한, 상기 스테이지(400)의 구성은, 사용자의 필요에 따라 생략된 상태에서 난가공재(M)를 고정시키기 위한 별도의 고정 장치 없이 캐미컬 우드를 이용해 난가공재(M)를 고정시키는 다이를 직접 성형하는 방식으로 하여, 난가공재(M)를 고정시키도록 운용될 수도 있다.

또한, 상기 고정 바이스(200)는, 상기 고정 바이스(200)에 고정된 가공팁(100)을 저주파 대역으로 진동시키는 진동부(210)를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 진동부(210)는, 동력부(211), 회전축(212), 진동전달부(213), 진동 플레이트(214), 상기 진동 플레이트(214)에 구비되는 돌출결합부(215) 및 복귀수단(216)을 포함할 수 있다.

먼저, 상기 동력부(211)는, 앞서 상술되었던 고정 프레임(300)의 길이방향을 따라 구비될 수 있으며, 상기 고정 프레임(300)에 결속되는 방식으로 고정력을 형성할 수 있다.

또한, 상기 동력부(211)는, 전기를 인가 받아 동작하는 전기 모터(Electric motor)의 장치가 이용될 수 있으며, 상기 동력부(211)의 일단에는, 동력부(211)에서 발생되는 동력을 통해 회전하는 회전축(212)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 동력부(211)로부터 연장되는 회전축(212)의 단부 혹은 소정 위치에는, 다각기둥의 형상을 가지는 진동전달부(213)가 마련될 수 있다.

여기서, 상기 진동전달부(213)의 단면은, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 다각형의 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 가공팁(100)에 일정한 주기의 진동을 부여하기 위하여 가장 바람직하게는 정다각형의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 진동전달부(213)의 하방에는, 진동 플레이트(214)가 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 진동 플레이트(214)는, 전체적인 형상이 평평한 원판형의 형상을 가지도록 형성될 수 있으며, 상기 진동전달부(213)의 하방에 위치됨으로써, 다각형으로 구비되는 진동전달부(213)의 모서리 부분과 맞닿음으로 인하여, 진동전달부(213)가 회전시 동력을 인가받음으로써 하방으로 운동할 수 있다.

또한, 상기 진동 플레이트(214)가 진동전달부(213)와 맞닿는 접촉면, 보다 구체적으로 진동 플레이트(214) 상부의 중심 또는 진동 플레이트(214)의 소정 위치에는, 정다각형으로 형성되는 진동전달부(213)의 모서리와 맞닿아 가공팁(100)에 효율적으로 동력을 전달하기 위한 진동전달돌기(214a)가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 진동전달돌기(214a)는, 도 7 에 도시된 바와 같이, 진동전달부(213)의 모서리 마모를 최소화 하기 위하여 단면이 반원의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 진동 플레이트(214)의 중심 하방에는, 가공팁(100)이 수용될 수 있도록 돌출 결합부(215)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 복귀수단(216)은, 상기 진동 플레이트(214)의 하방에 구비되어, 상기 진동전달부(213)의 회전에 따라 하강한 진동 플레이트(214)를 원위치로 상승시킬 수 있으며, 도 7 에 도시된 바와 같이 스프링(Spring)의 구성이 이용될 수 있다.

구체적인 작동 예를 들어, 다시 한번 진동부(210)의 구성들을 자세히 설명하자면, 먼저 고정 프레임(300)에 고정된 동력부(211)가 전기를 인가받음으로써 회전축(212)과 동시에, 회전축(212)의 소정 위치에 구비되며, 다각기둥의 형상으로 구비되는 진동전달부(213)를 회전시키고, 이에 따라 진동전달부(213)의 모서리와 맞닿게 되는 원판 형상의 진동 플레이트(214)가 하강하게 되며, 이후, 복귀수단(216)에 의해 곧바로 진동 플레이트(214)를 상승시키는 과정이 수행됨으로써, 진동 플레이트(214)에 결속된 가공팁(100)에 일정한 진동을 부여할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)의 진동부(210)는, 가공팁(100)의 진동 주기를 0.1mm 내지 0.001mm, 주파수의 대역은 0 내지 100hz의 대역대를 가지도록 진동시킬 수 있으며, 상기 진동 주기와 주파수의 대역대는, 난가공재 진동 점진 성형 장치(1), 즉, CNC 머신에 구비되는 입력장치를 통해 사용자의 입력값을 입력받아 사용자가 요구하는 진동 주기 및 주파수의 대역대로 조절될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 난가공재(M)를 가공함에 있어 이용되는 가공팁(100)을 진동시킴으로써, 진동으로 인해 난가공재(M)의 유동음력이 감속하는 효과를 도출해낼 수 있고, 진동을 통해 난가공재(M)의 전위의 이동이 일어나며, 이로 인해 소성변형이 더욱 수월하게 일어남으로써, 난가공재(M)를 가공하는 와중, 혹은 가공 중, 난가공재(M)의 굽힘부에서 발생되는 문제인 스프링 백(Spring back)을 해소할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 도 9 는 측정부가 구비된 난가공재 진동 점진 성형장치의 사시도이다.

도 9 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 가공팁(100)의 압력을 감지하는 측정부(500)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 측정부(500)는, 도 9 에 도시된 바와 같이 원통형의 형상을 가지도록 구비됨으로써, 가공팁(100)의 소정 높이를 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 측정부(500)는, 내부에 위치한 가공팁(100)의 진동 주기를 감지함과 동시에, 난가공재(M)에 가해지는 압력값을 도출해낼 수 있는 센서 혹은 감지 수단으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 측정부(500)는, 작업자의 조작에 따라 가공팁(100)의 소정 높이에서 탈부착 가능하도록 형성됨으로써, 작업자의 요구에 따라 탈부착하도록 하여 자유로운 사용이 가능한 장점을 가진다.

또한, 상기 측정부(500)는, 난가공재 진동 점진 성형장치(1)에 구비되는 디스플레이로 하여, 진동부(210)를 통해 진동하는 가공팁(100)의 상태를 표시할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치는, 가공팁(100)에 진동을 부여하되, 가공팁(100)이 진동하는 주기를 감지함과 동시에, 난가공재(M)에 가해지는 압력 값을 용이하게 도출해 낼 수 있으므로, 작업자가 작업을 보다 능률적으로 수행할 수 있도록 보조해줄 수 있는 장점을 가진다.

또한, 도 10 의 (a) 및 (b) 는 회전하는 난가공재 진동 점진 성형장치의 작동예시도이다.

도 10 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고정 바이스(200)는, 상기 고정 바이스(200)를 고정시키는 고정 프레임(300)의 종단이 회전 가능하도록 구비됨으로써, 가공팁(100)을 난가공재(M)와 수직하도록 고정시키는 고정 바이스(200)의 각도를 가변시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 고정 프레임(300)은, 도 10 에 도시된 바와 같이 각도 가변 수단(600)으로부터 연장되는 하나의 연장축과 결합되는 구조를 가짐으로써, 사용자의 각도 가변 수단(600)의 조작에 따라 도 10 의 (a) 및 (b) 와 같이 고정 바이스(200)가 스테이지(400)에서 이루는 각도를 가변시킬 수 있는 것이다.

여기서, 상기 고정 바이스(200)는, 앞서 상술되었던 고정 바이스(200)의 위치를 조절하는 제 1 슬라이딩 가이드(10)에 결속되되, 슬라이딩 가이드(10)와 고정 바이스(200)를 결속시키는 결속부재(12)와 힌지 결합됨으로써, 회전하는 고정 프레임(300)의 각도에 따라 고정 바이스(200)의 각도가 가변될 수 있으며, 또한, 상기 각도 가변 수단(600)이 결속부재(12)와 직접 결합되는 방식으로 하여, 고정 바이스(200)의 각도가 가변될 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 스테이지(400)에 고정된 난가공재(M)를 보다 다양한 각도에서 성형할 수 있는 장점을 가진다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 각도 가변 수단(600)의 연장축 부분은 유니버셜 조인트와 같이 높은 자유도를 가지며 동력을 전달할 수 있는 구성으로 구비됨으로써, 각도 가변 수단(600)의 연장축이 하나의 축으로 하여 회전하는 기능 뿐만이 아닌, 난가공재 진동 점진 성형장치(1)를 상, 하, 좌, 우의 방향으로 운동시킬 수 있도록 구비되어, 보다 높은 자유도를 가지며 점진성형을 수행하도록 구비될 수도 있다.

또한, 도 11 은 본 발명의 실시 예에 따른 드릴링 모듈의 구성을 자세히 보여주기 위한 예시도이다.

도 11 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 점진 성형장치(1)는, 가공팁(100)을 회전시킴으로써 난가공재(M)를 홀가공하는 드릴링 모듈(700)을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 드릴링 모듈(700)은, 회전모터(710), 가공팁 회전 수단(720) 및 벨트(730)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 회전 모터(710)는, 상기 가공팁(100)을 회전시키기 위해 이용되는 회전 동력을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 회전 모터(710)는, 고정 프레임(300)에 고정되도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 회전 모터(710)에는, 회전 모터(710)로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 풀리(Pulley)가 구비될 수 있다.

또한, 상기 가공팁 회전 수단(720)은, 상기 회전 모터(710)로부터 회전 동력을 제공받아 회전할 수 있으며, 바람직하게는 앞서 상술되었던 진동 플레이트(214)의 측면에 구비되어, 진동 플레이트(214)의 전체적인 형상이 풀리(Pulley)의 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 벨트(Belt)(730)는, 상기 회전 모터(710)에 구비되는 풀리(P)와, 가공팁 회전 수단(720)에 결속됨으로써, 회전 모터(710)를 통해 제공되는 회전 동력을 전달받아 가공팁 회전 수단(720)에 전달시킴으로써 가공팁(100)을 회전시킬 수 있다.

이때, 상기 드릴링 모듈(700)은, 도 9 와 발명의 상세한 설명에 상술된 바와 같이 반드시 벨트와 풀리(Belt and Pulley)의 조합이 아닌, 가공팁(100)을 회전시킬 수 있는 기계적 수단들이 모두 이용될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 다른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 보다 정밀한 가공이 가능함과 동시에 성형이 완료된 제품에서 발생되는 스프링 백 현상을 저감시킬 수 있는 장점을 가진다.

또한, 도 12 는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 감지부가 구비된 스테이지의 예시도이다.

도 12 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 상기 스테이지(400)의 표면과 고정된 난가공재(M)간의 이격 거리를 토대로 성형이 완료된 난가공재의 불량률을 감지하는 불량 감지부(900)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 불량 감지부(900)는, 거리감지센서(910) 및 알림부(920)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 거리감지센서(910)는, 상기 스테이지(400)의 표면에서 일정한 간격으로 구비될 수 있으며, 스테이지(400)와 난가공재(M)간의 거리를 산출할 수 있다.

또한, 상기 알림부(920)는, 상기 거리감지센서(910)와 연동되어, 상기 거리감지센서(910)가 난가공재(M)와 스테이지(400)간의 이격 거리를 감지할 경우, 상기 내역을 감지할 경우, 이를 작업자에게 전파할 수 있다.

여기서, 소리 또는 빛으로 작업자에게 이와 같은 내역을 전파할 수 있으며, 이를 위해, 상기 알림부(920)는, 발광하도록 구비되는 LED 발광 모듈 또는 소리를 송출하는 스피커 장치 또는 글자 또는 숫자와 같은 수단을 통해 제품의 상태를 표시하는 디스플레이와 같은 알림 수단이 이용될 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)는, 성형이 완료된 난가공재(M)에서 가공팁(100)이 떨어진 이후, 소정 시간이 경과한 이후, 스프링 백 또는 공차에 의하여 난가공재(M)에 불량률이 감지되었을 경우, 작업자가 육안으로 이를 확인하지 않고, 성형 불량 또는 미성형구간을 재가공할 수 있으므로, 보다 정교하게 성형된 제품의 진단이 가능한 장점을 가진다.

또한, 도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형방법의 흐름도이고, 도 14 는 불량품 검색 단계가 더 수행되는 난가공재 진동 점진 성형방법의 흐름도이며, 도 15 의 (a) 내지 (d) 는 본 발명을 이용하여 성형된 제품의 정면과 후면을 보여주기 위한 예시도이고, 도 16 의 (a) 및 (b) 는 주파수 대역대를 달리하여 성형한 제품의 예시도이다.

먼저, 도 13 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형방법은, 성형할 난가공재를 스테이지에 고정하는 단계(S10), 상기 고정된 난가공재에 난가공재 진동 점진 성형장치의 가공팁을 접촉시키는 단계(S20), 상기 가공팁을 진동시키며 점진시켜 난가공재를 성형하는 단계(S30) 및 성형이 완료된 난가공재를 스테이지에서 탈거시키는 단계(S40)를 통해 수행될 수 있다.

여기서, 상기 가공팁의 구체적인 진동 주기는 0.1mm 내지 0.001mm, 주파수의 대역은 0 내지 100hz의 대역대를 가지도록 진동할 수 있으며, 상기와 같은 대역대의 주파수 진동을 통해 제조되는 제품은, 도 15 및 도 16 에 개시된 바와 같이 균질한 가공면을 형성함으로써, 제품의 표면이 매끄러움과 동시에 제품의 굽힘부에서 발생되는 스프링백(Spring back) 문제를 해소한 양질의 제품을 생산할 수 있는 장점을 가진다.

다음으로, 도 14 를 참조하면, 상기 난가공재 진동 점진 성형방법은, 불량품 검색 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 불량품 검색 단계(S50)는, 상기 스테이지에 안착되어, 난가공재의 성형(S40)이 완료된 이후 수행될 수 있으며, 스테이지에 구비되는 거리 감지 센서를 통해 성형이 완료된 난가공재의 불량률을 감지할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형 방법은, 종래의 점진 성형방법보다 효율적임과 동시에 효과적인 점진 성형이 가능하도록 하여, 작업자의 점진 성형에 따라 제품의 굽힘부에서 발생되는 스프링 백(Spring back)을 감소시키고, 이에 따른 제품의 후처리 공정을 필요로 하지 않으므로, 가공 중 발생되는 시간적, 비용적 손실을 저감할 수 있는 장점을 가진다.

이상으로 첨부된 도면 1 내지 16 을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 난가공재 진동 점진 성형장치(1)를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

1 : 난가공재 진동 점진 성형장치
10 : 제 1 슬라이딩 가이드 11 : 결속부재
12 : 제 2 슬라이딩 가이드 100 : 가공팁
200 : 고정 바이스 210 : 진동부
211 : 동력부 212 : 회전축
213 : 진동전달부 214 : 진동 플레이트
214a: 진동전달돌기 215 : 돌출 결합부
216 : 복귀수단 300 : 고정 프레임
400 : 스테이지 401 : 고정수단
500 : 측정부 600 : 각도 가변 수단
700 : 드릴링 모듈 710 : 회전모터
720 : 가공팁 회전 수단 730 : 벨트
900 : 불량 감지부 910 : 거리감지센서
920 : 알림부 M : 난가공재
RA : 로보암 P : 풀리

Claims (7)

1. 소정의 설치면에 설치되어 난가공재를 성형하기 위한 난가공재 진동 점진 성형장치로서,
   상기 난가공재를 가공하는 가공팁;
   상기 가공팁을 고정시키도록 구비된 CNC 척을 고정시키는 고정 바이스 및
   상기 난가공재를 수평 또는 언더컷이 없는 경사진 형상으로 성형하도록 동작하는 구조를 가지며, 상기 고정 바이스를 고정하는 고정 프레임을 포함하고,
   상기 고정 바이스는,
   상기 가공팁을 진동시키는 진동부를 포함하여 상기 난가공재를 진동 성형하는 것을 특징으로 하는 난가공재 진동 점진 성형장치
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 진동부는,
   회전동력을 제공하는 동력부;
   상기 동력부로부터 연장되며, 회전동력을 제공받아 회전하는 회전축;
   다각기둥의 형상을 가지도록 구비되며, 상기 회전축의 길이방향 소정 위치에 마련되고, 상기 회전축의 회전에 따라 회전함으로써 하방으로 진동을 전달하는 진동전달부;
   상기 진동전달부의 모서리와 맞닿는 높이에 구비되며, 진동전달부의 회전에 따라 하강하는 진동 플레이트 및
   상기 진동 플레이트의 하방에 구비되어, 회전축의 회전에 따라 하강한 진동 플레이트를 원위치로 상승시키는 복귀수단을 포함하여,
   다각기둥의 형상을 가지는 진동전달부가 회전축에 의해 회전함으로써, 진동전달부의 모서리가 하방에 위치한 진동 플레이트의 표면과 맞닿아 진동 플레이트를 하강시키고, 복귀수단에 의해 진동 플레이트가 다시 상승함으로써 진동이 발생되는 것을 특징으로 하는 난가공재 진동 점진 성형장치
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 진동전달부는,
   단면이 정다각형의 형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 난가공재 진동 점진 성형장치
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 진동플레이트가 진동전달부와 맞닿는 접촉면에는,
   단면이 다각형으로 형성되는 진동전달부의 모서리와 맞닿는 진동전달돌기가 마련되는 것을 특징으로 하는 난가공재 진동 점진 성형장치
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 난가공재 진동 점진 성형장치는,
   상기 고정 바이스를 고정시키는 고정 프레임의 종단이 회전 가능하도록 구비됨으로써, 가공팁이 이루는 각도를 가변시키는 것을 특징으로 하는 난가공재 진동 점진 성형장치
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 난가공재 진동 점진 성형장치는,
   성형될 난가공재가 거치되어 고정되는 스테이지를 더 포함하고,
   상기 스테이지는,
   난가공재 진동 점진 성형장치가 설치되는 설치면과 평행하도록 구비되는 제 1 수평부;
   상기 제 1 수평부의 일측에서 각도를 이루며 연장되는 제 1 경사부 및
   상기 제 1 경사부가 구비된 제 1 수평부의 반대측에서 각도를 이루며 연장되는 제 2 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난가공재 진동 점진 성형장치
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 스테이지는,
   상기 스테이지의 표면과 고정된 난가공재간의 이격 거리를 토대로 성형이 완료된 난가공재의 불량률을 감지하는 불량 감지부를 포함하고,
   상기 불량 감지부는,
   상기 스테이지의 표면에서 일정한 간격으로 구비되어, 스테이지와 난가공재간의 거리를 산출하는 거리감지센서 및
   상기 거리감지센서와 연동되어, 상기 거리감지센서가 이격 거리를 감지할 경우, 이를 작업자에게 전파하는 알림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난가공재 진동 점진 성형장치
   

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