디버링 유닛 및 디버링 유닛 배치구조{A deburring unit and layout structure of the deburring units}
본 발명은 회전 구동력과 공기압을 공급받아 피가공물의 버(burr)를 제거하는 디버링(deburring) 유닛으로서 피가공물이 굴곡진 형상을 가지고 있더라도 그 형상을 따라 피가공물에 일정한 압력을 가하며 디버링을 수행하는 것을 특징으로 하는 디버링 유닛 및 상기 디버링 유닛 2개가 종횡으로 배치된 디버링 유닛 컴비네이션이 2이상 나란히 배열되어 있는 디버링 유닛 배치구조에 관한 것이다.
주물, 프레스 제품 및 단조품 등의 돌출된 불필요한 부분을 버(Burr)라고 한다. 버가 남아있게 되면 제품의 가공시 가공성이 떨어지며 버로 인해 제품의 불량이 발생하게 된다. 따라서 금속소재나 기계부품의 가공성 확보와 제품의 품질을 위해서는 버를 제거하는 디버링(Deburring) 공정이 필요하다. 종래의 디버링 장치는 고압분사 또는 와이어 브러쉬를 이용하여 드릴구멍이나 천공단면의 버를 제거하는 방법, 샌드페이퍼 롤러를 이용하는 방법 등을 채용하고 있다. 그러나 기존의 디버링 장치는 정교하고 균일한 디버링의 수행이 어려운 문제점이 있다. 특히 피가공물이 굴곡진 형상을 가지고 있을 경우 그 굴곡진 형상을 따라가며 디버링을 수행하는 것은 불가능하였기 때문에 굴곡을 지닌 피가공물의 디버링은 매우 어려웠다.
본 발명은 회전 구동력과 공기압을 공급받아 피가공물의 버(burr)를 제거하는 디버링(deburring) 유닛으로서 피가공물이 굴곡진 형상을 가지고 있더라도 그 형상을 따라 피가공물에 일정한 압력을 가하며 디버링을 수행할 수 있는 디버링 유닛 및 상기 디버링 유닛의 배치구조로서 동시에 2이상의 피가공물에 대한 디버링을 수행하되 각 피가공물의 상부와 측부에 대한 디버링을 동시에 수행할 수 있는 디버링 유닛 배치구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「외주연에 축방향을 따라서 볼 주행 홈이 형성된 스플라인 축과, 상기 스플라인 축이 관통하는 원통 형상으로 형성되어 상기 스플라인 축에 대해 다수의 볼을 통해 부착되는 동시에 상기 볼의 전동(轉動)을 통해 상기 스플라인 축과 축방향으로 상대적 직선 운동이 가능한 스플라인 너트로 이루어진 볼 스플라인; 상기 스플라인 축의 후방에 축방향으로 결합되되, 상기 스플라인 축의 후방과 결합하는 피스톤 헤드와, 그 중심에 축방향으로 형성된 공기 유입관, 상기 공기 유입관이 상기 피스톤 헤드와 만나는 부근에서 분지되어 형성된 공기 배출구 및 후단부에 외측으로 형성된 플랜지부를 구비하고 있는 피스톤 축으로 이루어진 피스톤; 상기 볼 스플라인 및 상기 피스톤의 결합체가 관통되어 배치되는 원통형 부재로서, 그 중심에 전방에서 후방으로 대경부, 중경부, 중소경부 및 소경부가 단차지어 연속되되, 상기 대경부에는 상기 스플라인 너트가 수용 고정되고, 상기 중경부의 내경은 상기 스플라인 축의 외경보다 크고, 상기 중소경부의 내경은 상기 피스톤 헤드의 외경과 같으며, 상기 소경부의 내경은 상기 피스톤 축의 외경과 같되 그 길이는 상기 피스톤 축의 길이 보다 짧고, 상기 중소경부와 상기 소경부의 길이의 합은 상기 피스톤 축의 길이 보다 길어, 상기 피스톤 축의 공기 배출구를 통해 배출되는 공기압을 상기 중소경부의 내주연과 상기 피스톤 축의 외주연 사이의 공간에 수용할 수 있는 하우징; 상기 하우징의 대경부 외주연의 전단부와 상기 하우징의 중경부 외주연의 후단부에 결합되어 상기 하우징을 회전 가능하게 지지해주는 전·후방 베어링; 양단에 상기 전·후방 베어링이 각각 압입되는 케이싱 몸체부 및 상기 전·후방 베어링의 외측을 덮어주는 전·후방 커버 플레이트로 구성된 케이싱 부재; 상기 피스톤 축의 후방에 밀착 결합되되, 상기 피스톤 축의 공기 유입관과 연통되어 외부의 공기압 제공수단에서 공급되는 공기압을 전달해주는 공기 공급관을 구비하고 있는 로터리 조인트; 및 상기 스플라인 축의 전방에 결합되는 브러쉬;를 포함하여 구성되어, 상기 케이싱 부재가 외부에 고정된 상태에서, 상기 브러쉬가 상기 하우징의 후방 외주연에 결합되는 풀리(Pulley)를 통해 전달되는 회전력과 상기 하우징의 중소경부에 수용된 공기압에 의한 압력을 제공받아 피가공물에 대한 디버링(Deburring)을 수행하되, 피가공물에 굴곡이 있는 경우 상기 스플라인 축, 상기 피스톤 및 상기 로터리 조인트가 상기 피스톤 헤드의 후진 가능 범위 내에서 후진하며 디버링을 수행하는 것을 특징으로 하는 디버링 유닛.」을 제공한다. 이때, 상기 하우징의 중소경부 및 소경부의 전단부에는 상기 피스톤 축의 공기 배출구를 통해 배출된 공기압의 유출을 막아주는 피스톤 씰이 각각 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은 「상기 디버링 유닛 2개가 종횡으로 배치되되 종으로 배치된 디버링 유닛의 브러쉬는 피가공물의 상부에 접촉하고 횡으로 배치된 디버링 유닛의 브러쉬는 피가공물의 측부에 접촉하여 동시에 디버링을 수행하도록 구성된 디버링 유닛 컴비네이션이 2이상 나란히 배열되어 있는 디버링 유닛 배치구조.」를 추가적으로 제공한다.
본 발명에 따른 디버링(Deburring) 유닛 및 디버링 유닛 배치구조는 다음과 같은 효과를 제공한다. 1. 피가공물이 굴곡진 형상을 가지고 있더라도 그 형상을 따라 피가공물에 일정한 압력을 가해주며 디버링이 수행될 수 있게 된다. 2. 디버링 과정에서 디버링 유닛이 받는 충격이 일정 범위에서 완충될 수 있게 되어 디버링 유닛의 내구성이 증대된다. 3. 피가공물의 상부와 측부에 대해 동시에 디버링이 수행될 수 있게 된다. 4. 2이상의 피가공물에 대한 디버링이 동시에 수행될 수 있게 된다.
1. [도 1]은 본 발명에 따른 디버링(Deburring) 유닛의 사시도이다.
2. [도 2]는 본 발명에 따른 디버링 유닛의 측면과 일부 단면을 나타낸 도면이다.
3. [도 3]은 본 발명에 따른 디버링 유닛에서 전·후방 베어링과 케이싱 부재를 제외한 부분의 사시도이다.
4. [도 4]는 [도 3]에서 하우징을 분리한 상태를 나타낸 사시도이다.
5. [도 5]는 본 발명에 따른 디버링 유닛의 볼 스플라인, 피스톤 및 로터리 조인트를 측면에서 도시한 도면이다.
6. [도 6]은 본 발명에 따른 디버링 유닛의 하우징의 측면 단면도이다.
7. [도 7]은 본 발명에 따른 디버링 유닛 배치구조가 적용된 디버링 장치의 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 디버링(Deburring) 유닛 및 디버링 유닛 배치구조에 관하여 상세하게 설명하도록 한다.
1. 디버링 유닛
[도 1]에는 본 발명에 따른 디버링 유닛의 사시도가 도시되어 있고, [도 2]에는 본 발명에 따른 디버링 유닛의 측면과 일부 단면을 나타낸 도면이 도시되어 있다.
상기 디버링 유닛은 볼 스플라인(100), 피스톤(200), 하우징(300), 전·후방 베어링(400a, 400b), 케이싱 부재(500), 로터리 조인트(600) 및 브러쉬(700)를 포함하여 구성되는데, 상기 볼 스플라인(100)과 피스톤(200)의 결합체는 상기 하우징(300)에 관통되어 배치되고, 상기 피스톤(200)의 후방부에 로터리 조인트(600)가 밀착결합되며, 상기 볼 스플라인의 스플라인 축(110)의 전방에 상기 브러쉬(700)가 결합된다. 상기 전·후방 베어링(400a, 400b)은 상기 하우징(300)을 회전가능하게 지지해주는 한편, 상기 케이싱 부재(500)는 상기 전·후방 베어링(400a, 400b) 및 상기 하우징(300)을 외부에 고정시켜주는 역할을 한다. 상기 케이싱 부재(500)가 외부에 고정된 상태에서, 상기 브러쉬(700)가 상기 하우징(300)의 후방 외주연에 결합되는 풀리(Pulley)를 통해 전달되는 회전력과 상기 하우징(300)의 중소경부(330)에 수용되는 공기압에 의한 압력을 제공받아 디버링을 수행하게 되는데, 피가공물에 굴곡이 있는 경우 상기 스플라인 축(110), 상기 피스톤(200) 및 상기 로터리 조인트(500)가 상기 피스톤 헤드(220)의 후진 가능 범위 내에서 일체로 후진할 수 있으므로 상기 브러쉬(700)는 피가공물의 굴곡을 따라가며 디버링을 수행할 수 있다.
[도 3]에는 본 발명에 따른 디버링 유닛에서 전·후방 베어링과 케이싱 부재를 제외한 부분의 사시도가 도시되어 있고, [도 4]에는 [도 3]에서 하우징을 분리한 상태를 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, [도 5]에는 본 발명에 따른 디버링 유닛의 볼 스플라인, 피스톤 및 로터리 조인트를 측면에서 도시한 도면이 나타나 있다.
상기 브러쉬(700), 상기 스플라인 축(110), 상기 피스톤(200) 및 상기 로터리 조인트(600)는 디버링 유닛의 축을 이루어 일체로 회전 및 전·후진을 하게 된다. 외부의 회전력 제공수단이 공급하는 회전력은 상기 하우징(300)의 후방에 연결되는 풀리를 통해 전달되어, 스플라인 너트(120) 및 스플라인 축(110)을 거쳐 상기 브러쉬(700)에 전달되게 된다. 또한 외부의 공기압 제공수단이 공급하는 공기압은 상기 로터리 조인트(600)의 공기 공급관(610)과 상기 피스톤(200)의 공기 유입관(221)을 거쳐 상기 공기 배출구(222)로 배출되어 피스톤 헤드(210)를 압박하게 되고 결국 스플라인 축(110)을 거쳐 상기 브러쉬(700)로 압력이 전달되게 된다. 공급되는 공기압이 레귤레이터에 의하여 일정하게 유지될 경우 상기 브러쉬(700), 상기 스플라인 축(110), 상기 피스톤(200) 및 상기 로터리 조인트(600)로 이루어진 디버링 유닛 축의 전진 또는 후진에도 불구하고, 상기 브러쉬(700)가 피가공물에 가해주는 압력은 일정하게 유지되게 된다.
상기 볼 스플라인(100)은 외주연에 축방향을 따라서 볼 주행 홈이 형성된 스플라인 축(110)과, 상기 스플라인 축(110)이 관통하는 원통 형상으로 형성되어 상기 스플라인 축(110)에 대해 다수의 볼을 통해 부착되는 동시에 상기 볼의 전동(轉動)을 통해 상기 스플라인 축(110)과 축방향으로 상대적 직선 운동이 가능한 스플라인 너트(120)로 구성된다. 즉, 상기 스플라인 너트(120)가 고정된 상태에서 상기 스플라인 축(110)은 상기 스플라인 너트(120)를 관통하는 방향으로 전·후진이 가능하다.
상기 피스톤(200)은 피스톤 헤드(210)와 피스톤 축(220)으로 구성되는데, 상기 피스톤 축(220)은 그 중심에 축방향으로 형성된 공기 유입관(221), 상기 공기 유입관(221)이 상기 피스톤 헤드(210)와 만나는 부근에서 분지되어 형성된 공기 배출구(222) 및 후단부에 외측으로 형성된 플랜지부(223)를 구비하고 있다. 상기 피스톤(200)은 상기 스플라인 축(110)의 후방에 축방향으로 결합되되, 상기 피스톤 헤드(210)가 상기 스플라인 축(110)의 후방에 결합되게 되어 있다.
상기 하우징(300)은 상기 볼 스플라인(100) 및 상기 피스톤(200)의 결합체가 관통되어 배치되는 원통형 부재로서, [도 6]의 측면 단면도에서 확인할 수 있는 바와 같이 그 중심에 전방에서 후방으로 대경부(310), 중경부(320), 중소경부(330) 및 소경부(340)가 단차지어 연속되어 있다. 상기 대경부(310)는 상기 스플라인 너트(120)를 수용 고정하게 되어 있다. 또한 상기 중경부(320)는 그 내경이 상기 스플라인 축(110)의 외경보다 크고, 상기 중소경부(330)는 그 내경이 상기 피스톤 헤드(210)의 외경과 같으며, 상기 소경부(340)는 그 내경이 상기 피스톤 축(220)의 외경과 같되 그 길이는 상기 피스톤 축(220)의 길이 보다 짧고, 상기 중소경부(330)와 상기 소경부(340)는 그 길이의 합이 상기 피스톤 축(220)의 길이 보다 길게 형성되어 있다. 따라서 상기 볼 스플라인(100)의 스플라인 축(110)과 상기 피스톤(200)은 상기 피스톤(200)은 상기 피스톤 헤드(210)의 후진 가능 범위 내에서 후방으로 이동할 수 있는 한편, 상기 피스톤 축(220)의 플랜지부(223)가 상기 하우징(300)의 후방에 걸릴 때까지 상기 볼 스플라인(100)의 스플라인 축(110)과 상기 피스톤(200)은 전방으로 이동할 수 있게 된다. 또한 상기 피스톤 축(220)의 공기 배출구(222)를 통해 배출되는 공기압은 상기 중소경부(330)의 내주연과 상기 피스톤 축(220)의 외주연 사이의 공간에 수용되게 된다. 상기 하우징(300)의 중소경부(330) 및 소경부(340)의 전단부에 형성된 피스톤 씰(350a, 350b)은 상기 피스톤 축(220)의 공기 배출구(222)를 통해 배출된 공기압의 유출을 막아주는 역할을 한다.
상기 로터리 조인트(600)는 상기 피스톤 축(220)의 후방에 밀착 결합되어 외부의 공기압 제공수단이 공급하는 공기압을 상기 피스톤 축(220)의 공기압 유입관(221)으로 전달해주는 역할을 하는 부분으로서 상기 피스톤 축(220)의 공기 유입관(221)과 연통되는 공기 공급관(610)을 구비하고 있다. [도 2] 및 [도 5]를 살펴보면 상기 로터리 조인트(600)와 상기 피스톤 축(220)이 나사결합되어 있는 것을 확인할 수 있는데 이는 외부의 공기압 제공수단에서 공급되는 공기압의 유출을 최소화하기 위한 결합방식이다.
상기 전·후방 베어링(400a, 400b)은 상기 하우징(300)의 대경부(310) 외주연의 전단부와 상기 하우징(300)의 중경부(320) 외주연의 후단부에 결합되어 상기 하우징(300)을 회전 가능하게 지지해주는 구성이다.
상기 케이싱 부재(500)는 양단에 상기 전·후방 베어링(400a, 400b)이 각각 압입되는 케이싱 몸체부(510) 및 상기 전·후방 베어링(400a, 400b)의 외측을 덮어주는 전·후방 커버 플레이트(520a, 520b)로 구성되며, 본 발명에 따른 디버링 유닛을 외부에 고정시켜 주는 역할을 한다.
2. 디버링 유닛 배치구조
[도 7]에는 본 발명에 따른 디버링 유닛 배치구조가 적용된 디버링 장치의 사시도가 도시되어 있는데, 점선으로 표시된 큰 원안에 디버링 유닛 배치구조가 나타나 있다.
본 발명에 따른 디버링 유닛 배치구조는 디버링 유닛 컴비네이션을 단위로 하여 구성된다. 상기 디버링 유닛 컴비네이션은 본 발명에 따른 디버링 유닛 2개가 종횡으로 배치되되 종으로 배치된 디버링 유닛의 브러쉬는 피가공물의 상부에 접촉하고 횡으로 배치된 디버링 유닛의 브러쉬는 피가공물의 측부에 접촉하여 동시에 디버링을 수행하도록 구성된 단위이다. 상기 디버링 유닛 배치구조는 상기 디버링 유닛 컴비네이션이 2이상 나란히 배열되어 이루어진다. [도 7]에 나타난 디버링 유닛 배치구조는 디버링 장치에 적용되어 있는데 디버링 유닛 컴비네이션 5개가 나란히 배열되어 있는 형태를 가지고 있다. 따라서 [도 7]의 디버링 유닛 배치구조가 적용된 디버링 장치는 동시에 5개의 피가공물에 대한 디버링을 수행할 수 있는 한편, 각 피가공물의 상부와 측부에 대한 디버링도 동시에 수행할 수 있다.
상기 디버링 유닛 배치구조가 디버링 장치에 적용될 경우, 상기 디버링 유닛 배치구조를 이루는 디버링 유닛의 하우징(300)에 회전력을 공급하는 회전력 제공수단, 상기 디버링 유닛 배치구조를 이루는 디버링 유닛의 로터리 조인트(600)로 공기압을 공급하는 공기압 제공수단, 상기 디버링 유닛 배치구조를 이루는 디버링 유닛들 중 종으로 배치된 디버링 유닛들의 상하 이동의 경로를 안내하는 종방향 가이드부, 상기 디버링 유닛 배치구조를 이루는 디버링 유닛들 중 종으로 배치된 디버링 유닛들의 상하 이동 구동력을 제공하는 상하이동 구동력 제공수단, 상기 디버링 유닛 배치구조를 이루는 디버링 유닛들 중 횡으로 배치된 디버링 유닛들의 전후 이동의 경로를 안내하는 횡방향 가이드부, 상기 디버링 유닛 배치구조를 이루는 디버링 유닛들 중 횡으 로 배치된 디버링 유닛들의 전후 이동 구동력을 제공하는 전후이동 구동력 제공수단, 피가공물의 위치를 고정하여 주는 지그부, 상기 지그부의 수평방향 이동 경로를 인도하는 지그이동 가이드부 및 상기 지그의 수평방향 이동의 구동력을 제공하는 지그이동 구동력 제공수단을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 회전 구동력 제공수단, 상기 상하이동 구동력 제공수단, 상기 전후이동 구동력 제공수단 및 상기 지그이동 구동력 제공수단은 서보 모터로 이루어지는 것이 일반적이다. 또한 상기 공기압 제공수단은 각 디버링 유닛의 조인트 로터리(600)의 공기 공급관(610)에 연결되며 레귤레이터를 구비하고 있는 가스공급원으로 구현될 수 있으며, 한편, 상기 종방향 가이드부, 상기 횡방향 가이드부 및 상기 지그이동 가이드부는 레일형태로 구성될 수 있다. 위와 같은 구성을 가지는 디버링 장치는 동시에 2이상 여러개의 피가공물에 대한 디버링을 수행하되 각 피가공물의 상부와 측부에 대한 디버링을 동시에 수행할 수 있게 될 뿐만 아니라 피가공물의 종류 및 가공상황에 따라 디버링 유닛 배치구조 또는 피가공물을 이동시켜가면서 디버링을 수행할 수 있게 되므로 매우 효율적인 디버링 작업을 가능하게 해준다.
이상에서 첨부된 도면과 관련하여 본 발명에 대해서 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명은 상기의 실시예에 의해서만 한정되는 것은 아니라 할 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 수정 및 변형이 가능하다고 할 것이다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
100: 볼 스플라인 110: 스플라인 축
120: 스플라인 너트 200: 피스톤
210: 피스톤 헤드 220: 피스톤 축
221: 공기 유입관 222: 공기 배출구
223: 플랜지부 300: 하우징
310: 대경부 320: 중경부
330: 중소경부 340: 소경부
350a, 350b: 피스톤 씰 400a, 400b: 전·후방 베어링
500: 케이싱 부재 510: 케이싱 몸체부
520a, 520b: 전·후방 커버플레이트 600: 로터리 조인트
610: 공기 공급관 700: 브러쉬 |
