충격시험편 가공용의 버르 트리밍 방법 및 장치와 충격시험편의 자동가공 시스템

충격시험편 가공용의 버르 트리밍 방법 및 장치와 충격시험편의 자동가공 시스템

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 버르 트리밍(burr trimming)공구의 단면도,

제2도는 제1도의 공구의 좌측면도,

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ방향으로 본 공구의 단면도,

제4도 내지 제8도는 제1도에 나타낸 버르 트리밍 공구의 버르트리밍 동작을 나타낸 도,

제9도는 본 발명의 실시예에 의한 자동가공시스템에 있어서의 충격시험편의 가공 스템을 나타낸 약도,

제10a도 및 제10b도는 충격시험편의 형상을 나타낸 정면도와 측면도,

제11a도 및 제11b도는 충격시험편의 다른 형상을 나타낸 정면도와 측면도,

제12도는 충격 시험편의 절입부의 가공상태를 나타낸 사시도,

제13도는 충격 시험편에 발생한 바르(burr)의 상태를 나타낸 사시도,

제14도는 제13도의 XⅣ-XⅣ방향으로 본 충격시험편의 단면도,

제15도 내지 제20도는 종래의 버르 트리밍가공을 나타낸 설명도,

제21도 내지 제25도는 본 발명에 의한 버르 트리밍가공원리를 설명하기 위한 도,

제26a도 내지 제26f도는 본 발명의 버르 트리밍공구에 적용 가능한 절인의 다른 예를 각각 나타낸 단면도,

제27도 내지 제29도는 본 발명의 버르 트리밍공구에 적용 가능한 쿠션기구의 다른 예를 나타낸 단면도,

제30도 내지 제32도는 본 발명의 버르 트리밍공구에 적용가능한 절인의 고정방법의 다른 예를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 기계기공사 금속재료에 발생한 버르(burr)를 제거하는 기술에 관한 것으로, 특히 충격시험에 사용하는 시험편의 버르를 제거하는데 적합한 버르 트리밍(burr trimming) 방법 및 장치와 충격시험편의 자동 가공 시스템에 관한 것이다.

본원의 발명자들이 알고 있는 한에서는 절삭가공으로 금속재료에 발생한 버르를 공작물에 상처, 모따기 결손을 남기지 않고 가장 효과적으로 제기하는 방법은 이제까지 사람손에 의한 것이고, 버르를 자동적으로 제거하는 방법이나 상처는 알려지고 있지 않다.

본 발명자들은 예를 들면 일본국 특허 공개 소 61-260998호 공보에 나타내져 있는 바와 같은 종래의 버르 트리밍장치를 알고 있지만, 이것은 합성수지 성형물에 발생한 버르를 제거하는 것이다. 이 장치에서는 성형물의 버르발생 부위를 따라서 이동하는 절단기에 기진장치와 가열코일 설치되어 뜨거워진 절단기가 진동하면서 버르를 제거한다.

상술의 종래의 장치를 감안하여 기계가공에서 금속재료에 발생한 버르의 제거에 진동을 이용함도 고안된다. 그러나 버르만을 완전하게 제거하여 제작오차가 작은 피가공물에 결손이나 상처를 발생시키지 않도록 절삭공구의 위치결정을 자동제어하는 것은 곤란하다.

금속재료의 충격시험에는 소정의 절압을 설치한 시험판이 사용된다. 이 시험판은 일정형상의 것을 다수 준비할 필요가 있고, 자동 가공 시스템으로 금속재료를 장방향으로 가공하고 그 후에 절단기로 U형이나 V형의 절압을 설치하여 만들어진다. 절압부에는 가공때에 버르가 발생하는데 이 버르는 시험판의 특성에 영향을 미치기 때문에 허용되지 않는다. 그러나 자동차 라인에서의 버르 트리밍은 현재 불가능하여 절압부의 내측에 남은 버르는 사람에 의하여 제기되고 있다. 버르의 완전제거도 자동화되고, 균일한 특성의 시험판을 더욱 값싸게 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 하나의 목적은 피가공물의 절압부에 발생한 버르를 완전하고 또한 자동적으로 제거하는 버르트리밍 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 절압부의 가공을 포함하는 시험판의 일련의 기계 가공에 있어서 절삭공구에 의하여 버르를 제거할 수 있는 버르 트리밍 방법의 제공이다.

본 발명의 상기 방법의 실시에 사용하는데 적합한 버르 트리밍장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 사람손에 의하지 않고 자동적으로 또한 완전하게 버르를 제거함으로써 피가공물의 가공의 전자동화가 가능한 시험편의 자동가공시스템을 제공하는 것이다.

기계가공에 의한 버르 트리밍이 완전하지 않은 것은 절삭공구의 회전에 의하여 절삭절분이 회전방향으로 배출되어 남기 때문이다. 본 발명은 절삭공구를 회전시키지 않고 버르의 한 방향으로 직선이동 시킴으로써 상기 목적의 달성을 의도하는 것이다.

본 발명의 하나에 국면에 의하면 시험편에 가공으로 발생한 버르를 제거하는 방법으로서, 소정형상으로 잘려 내진 시험편의 모서리부와 능선부를 모따기 가공함과 동시에 하부능선의 모따기 가공을 행하고 계속해서 시험편의 절결부의 가공에 그 절결부(groove or notch)에 발생한 버르를 자동적으로 제거하는 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 국면에 의하면 시험판에 절결부를 형성할 때 발생한 버르를 제거하는 방법으로서, 버르가 발생한 시험판의 면에 절인을 압압하고, 이 상태에서 그 절인을 상기 절결부의 개구측으로부터 시험편을 따라서 이동시켜 버르를 제거하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면 시험판의 절결부 단부에 발생한 버르를 제거하기 위한 공구로서, 쿠션기구를 가지는 보디와, 그 보디의 일면에 상기 쿠션기구를 거쳐 지지되거 있는 홀더와, 버르가 발생한 상기 시험편의 면에 눌려 닿아지고 있는 그 면을 따라서 직선 이동하여 버르를 절취하도록 상기 홀더에 고정된 절인을 가지는 공구가 제공된다.

상기 절인은 시험편의 절결부보다 폭이 넓고 도한 선단을 향하여 뾰족해진 형상이고, 절인의 선단각도가 시험편의 절결부의 실격 각도보다 큰 것이 적합하다.

본 발명의 또다른 국면에 의하면 충격시험판 자동가공 시스템으로서, 소재로부터 시험편을 잘라내는 수단과, 그 시험편의 잘라낸 면을 가공하는 수단과, 상기 시험판에 절결부를 형성하는 절결수단과, 상기 시편의 절결부에 발생한 버르를 자동적으로 제거하는 수단과, 그리고 버르 트리밍 후의 시험편을 감사·시험장치로 반송하는 수단을 가지는 시스템이 제공된다.

본 발명의 상기 목적, 특징 및 다른 목적, 특징과 장점은 첨부도면을 참고하는 다음의 설명으로부터 명료하게 될 것이다.

본 발명의 실시예의 이해를 용이하게 하기 위하여 먼저 본 발명의 기저를 이루는 본 발명자들에 의한 고찰과, 본 발명의 기본적인 생각을 설명한다.

금속재료 시험에 사용되는 충격시험편(1)은 제10a도와 10b도에 나타낸 바와 같이 V형의 절압부(1a)를 가지는 것과 제11a도의 11b도에 나타낸 바와 같이 U형의 절입부(1b)를 가지는 것이 있다. 이 절입부(1a, 1b)의 기계가공은 제12도에 나타낸 바와 같이 충격시험편(1)의 절입부(1a 또는 1b)와 동 형상의 절인을 가진 절단기(2)로 가공된다. 이 경우 절단기(2)의 회선방향을 A1, 절삭 방향을 B1으로 하면 제13도 및 제14도에 나타낸 바와 같이 절단기(2)의 이탈시 즉 충격시험편(1)의 측면(C)에 절입부의 V형상에 따라서 똑같이 버르(V)가 남는다.

이 버르(V)를 기계적으로 제거하는 방법으로서는 제15도에 나타낸 바와 같이 엔드 밀 절단기(3)나 제16도에 나타낸 자석(4)을 사용하는 방법이 고안된다. 이 경우 엔드밀(3) 및 자석(4)의 회선방향을 A2, 절삭방향을 B2로 하면 충격시험편(1)의 면(C)상의 버르(V)가 파고 들어가 남아버린다. 절입부의 내측에 남는 버르는 허용되고 있지 않기 때문에 문제가 된다. 이것은 절삭공구가 그 회전방향으로 절분을 배출하기 때문이고 만약 절삭방향을 반대로 해도 마찬가지로 버르(V)가 좌내측에 남는다. 또, 엔드밀 절단기(3)의 절인을 비틀림을 반대로 하여 회전을 역으로 한 경우에는 절삭방향에 관계없이 버르(V)가 상술한 바와는 반대로 절입부의 우내측에 남는다. 또 자석(4)에 있어서도 제19도에 나타낸 바와 같이 버르(V)를 연마하는 부분이 요부(4a)와 같이 마찰하여 재연마를 빈번하게 행할 필요가 있다.

이와 같은 이유로 자동화라인에서의 버르 트리밍은 현재 불가능하기 때문에 실제로는 제20도에 나타낸 바와 같이 연마기(5)에 의하여 테이블(6)상에 충격시험편(1)을 세트하고, 연마 후 절입부의 내측에 남은 버르는 사람손에 의해 제거하고 있다. 즉, 연마기(5)를 자동화라인속에 편입시켜도 버르를 완전 제거할 수 없기 때문에 반드시 인간의 수작업이 필요가게 되어 자동화의 장애가 되고 있다.

버르를 기계가공으로 완전하게 제거할 수 없는 것은 절삭공구가 회전하고 있음으로써, 절삭분이 회전방향으로 배출되기 때문이다. 이 문제의 해결을 위하여 본 발명자들은 절삭공구를 회전하지 않고 버르의 일방향으로 직선 이동시키는 방법을 취하는 것이다. 즉 상기에서도 서술한 바와 같이 기계가공된 버르(V)를 일평면으로 취했을 때 제21도에 나타낸 바와 같이 버르(V)는 기계가공된 후에 절입부의 외측에 남는다. 이 버르(V)를 제22도에 나타낸 바와 같이 버르(V)를 남기지 않고 제거할 필요가 없고, 제23도와 같이 버르(V)가 절입부의 내측으로 들어가거나 제24도와 같이 모따기(i)와 같이 되는 것은 허용되지 않는다.

그래서 본 발명에서는 버르 트리밍에 사용하는 공구는 쿠션기구를 가지는 보디와, 그 보디에 탄성적으로 지지되어 있는 홀더와, 그 홀더에 고정되어 시험편의 절결부에 발생한 버르를 절취하는 절인으로 구성된다. 특히 바람직하게는 제25도에 나타낸 바와 같이 절인(11)의 각도(θ)는 절입부의 각도(α)보다 커지게 된다.

본 발명의 버르 트리밍 공구는 쿠션기구를 가지는 홀더에 절인을 고정하는 구조로 하고 있기 때문에 절인을 홀더에 고정했을 때 절인의 상면과 홀더의 상면이 동일면이 되게 치수를 관리할 수 있다. 따라서 이미 가공한 피가공물의 버르가 발생하고 있는 면측을 기준으로 홀더의 상면을 접근시키면서 다시 홀더상면을 어느 정도 억누름으로써 쿠션기구를 가동시키고 그대로 버르의 방향으로 슬라이딩 시키면 버르는 절단된다. 이때 절인은 홀더 상면과 동일면이고, 또한 쿠션기구에 의하여 항상 피가공물의 버르발생면으로부터 벗어나는 일이 없기 때문에 잔존이나 결손을 발생시키지 않고 동작하여 완전한 버르의 제거가 가능하다. 또 절인(11)의 각도(θ)를 절입부의 각도(α)보다 크게 하면 절인(11)을 화살표(Z)방향으로 보냄으로써 버르(V)는 화살표(Q) 방향으로 넓혀지면서 제거된다. 이 때문에 절입부의 내측으로 파고 들어가지 않고 제22도에 나타낸 바와 같이 양측의 절입부 단면에 나온 버르(V)가 완전하게 제거된다. 또 절인(11)의 각도(θ)와 절입부의 각도(α)와의 차이에 의하여 절삭가공이 적어도 부드럽게 버르를 제거할 수 있다.

이하, 도시한 실시예에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

제1도, 제2도 및 제3도에 기계주측에 고정할 수 있는 생크(shank)(7a)를 갖는다. 그리고 보디(7)의 중앙부부근에는 횡방향으로 연장되는 관통구멍이 형성되고, 이를 관통구멍에 쿠션용 스프링(8a, 8b, 8c, 8d)과 이들 스프링을 압압하여 보디로부터의 스프링의 돌출량을 조정하기 위한 스크류(9a, 9b, 9c, 9d)가 삽입되어 있다. 참조번호 10은 보디(7)에 부착하도록 된 홀더로 보디에의 부착면과 반대측에 절인(11)을 고정하기 위한 홈을 구비한 부착면을 갖는다. 스크류(12)에 의하여 절인(11)이 홀더(10)의 홈내에 고정되었을때, 홀더(10)의 면(10a)과 절인의 면(11a)은 동일면으로 되어 있다. 또 홀더(10)는 그 양측에 형성된 홈(e, f)면을 보디(7)에 설치된 짝을 이루는 외형(complementary contour)을 갖는 홈에 끼워 맞춰져 부착되어지고(제3도), 또한 스프링(8a, 8b, 8c, 8d)에 의하여 X방향으로 쿠션이동 가능한 구조로 되어 있다. g면은 쿠션작용에 대한 홀더(10)의 스토퍼면이다. 참조번호 13, 14는 측판으로 각각 나사(15a, 15b와 16a, 16b)에 의하여 보디(7)에 고정되어 홀더(10)의 Z방향의 움직임을 고정하고 있다. 참조번호 17은 절인(11)의 고정용 가이드로 절인(11)은 홀더(10)의 홈에 수용되고 고정용 가이드(17)의 면(17a)과 아울러 고정되어 있다. 고정용 가이드(17)는 나사(18)에 의하여 홀더(10)에 고정되어 있다.

이하 상술한 구성의 버르 트리밍 공구의 동작에 대하여 제4도 내지 제8도에 의하여 설명한다. 제4도와 같이 버르 트리밍 공구의 생크(7a)는 아버(arbor)(19)에 의하여 기계주측에 부착되어 있다. 피가공물(20)은 기계테이블(23)상의 지그(21)에 클램프(22)에 의하여 부착되어 있다. 여기서 홀더(10)의 면(10a)을 피가공물(20)의 버르가 나와 있는 가공면(20a)으로부터 X1만큼 벗어난 상태에서 버르 트리밍 공구를 -Z방향으로 강하시킨다. 이어서 제5도에 나타낸 바와 같이 피가공물의 상면(20b)으로부터 h1만큼 벗어난 위치에 절인(11)의 선단이 온스위치에서 버르 트리밍공구의 Z방향의 강하를 정지한다. 여기서 제6도에 나타낸 바와 같이 기계테이블(23)을 +x방향으로 상술의 X ₁ 과 스프링(8a, 8b, 8c, 8d)의 쿠션양 X ₂ 를 더한 양만큼 이동시킨다. 이것에 의하여 홀더(10) 및 절인(11)은 X ₂ 의 양만큼 보디(7)측에 압부된다. 보디(7)와 홀더(10)의 극간은 압부전을 X ₀ 로 하면 X ₀ -X ₂ 가 된다. 이 상태에서 제7도와 같이 버르 트리밍공구를 다시 -Z방향으로 h ₁ +h ₂ +h ₃ 이동함으로써 버르를 완전하게 제거할 수 있다. h ₂ 는 피가공물(20)의 상면(20b)으로부터 절입부의 바닥까지의 칫수이고, h ₃ 은 버르를 제거하기 위한 이동량이다. 이와 같이 스프링으로 쿠션작용을 주면서 홀더(2)가 피가공물(20)의 버르 발생면(20a)을 압부한 상태에서 이동하기 때문에 제8도와 같이 버르(V)를 절단하고 있는 도중에 절인(11)이 버르(V)에 의하여 밀어 올려져 버르 트리밍이 불완전하게 되는 일은 없다. 또 절인(11)의 면(11a)과 홀더(10)의 면(10a)은 동일면이므로 피가공물(20)의 버르 발생면(20a)에 상처를 내거나 결손같은 것도 없이 완전하게 버르(V)를 제거할 수 있다. 상술한 바와 같이 절인면이 홀더 상면과 동일면인 것에 의한 작용효과를 아래에 더욱 상세히 설명하였다.

먼저, 절인 상면(11a)이 홀더 상면(10a)보다 더 낮은 경우, 버르발생면에 홀더 상면(10a)을 접근시키고 상기 홀더 상면(10a)을 버르발생면에 대해 누른 후, 버르의 방향으로 수직으로 슬라이딩시키면 상기 절인 상면(11a)과 홀더 상면(10a)사이의 단차만큼의 공간의 버르가 완전히 제거되지 않고 남는다. 이와는 대조적으로, 절인 상면(11a)이 홀더 상면(10a)보다 높은 경우는 절인 상면(11a)과 홀더 상면(10a)사이의 단차만큼 상기 절인 상면(11a)이 홀더 상면(10a)으로부터 돌출되어 있어 버르 발생면에 홀더 상면(10a)을 접근시키고 상기 홀더 상면(10a)을 버르발생면에 대해 누른 후, 버르의 방향으로 수직으로 슬라이딩시킬 때 시험편(20a)에 손상을 발생하고, 그 때의 버르가 시험판 내측에 남아 목적을 달성할 수 없게 된다.

따라서, 버르트리밍 동작시 버르가 갈곳이 없어져 버르를 완전히 제거하기 위해 절인 성면(11a)과 홀더 상면(10a)을 동일하게 하는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에서는 피가공물(20)의 질입형상(V)형의 각도보다도 약간 각도가 큰 삼각형 절인을 사용하여 버르 단절시의 절삭저항의 저감효과를 주고 있다.

또한 절인(11)의 형상은 제26a도에서 제26f도에 나타낸 바와 같이 본 발명에 있어서의 일실시예에서 나타낸 삼각형의 절인을 포함하여 환형, 사각형, 육각형, 반원형, 타원형 등의 절인이 고안된다. 이를 형상은 절입부의 형상, 버르 절단시의 절삭저항, 절단시의 효율 및 절입부의 내측으로의 버르의 진입 가부등의 조건에 의하여 선정해야만 하고 모두 버르의 제거 그 자체는 가능하다.

다음에 본 발명의 실시예에 의한 충격시험편의 자동가공 시스템에 있어서의 가공 시스템을 제9도에 스텝 S1 내지 S21로 나타낸다. 그 도면에 있어서, 스텝 S1 내지 S6까지는 대상이되는 시험편의 자동응용절단공정을 나타낸다.

먼저, 시험편용의 금속재료가 수납되고(스텝 S1), 조합(스텝 S2)된 후, 칫수가 재어지고(스텝S3), 각인기에 의해 각인이 행해진다.(스텝 S4), 이어서 이 금속재료가 자동으로 응용 및 절단되고 (스텝 S5), 1개 단위의 시험편소재(1)가 콘베어상으로 흐른다(스텝 S6).

스텝 S7 내지 S18은 시험편의 기계가공공정을 나타낸다. 로보트(28)에 의하여 지그(24)에 시험편 소재(1)가 반입 및 클램프된다(스텝 S7).

다음에 소재(1)에는 클램프용 기준면 및 각인면의 가공이 행해지고(스텝 S8), 로보트에 의하여 다시 지그(2A)에 반입 및 클램프된다(스텝 S9). 1개의 시험편소재(1)로부터는 수개의 시험편을 채취할 경우가 많기 때문에 먼저 첫번째의 시험편의 상면, 측면의 거친가공, 마무리가공이 엔드밀 절단기(3)로 행해진다(스텝 S10).

다음에 같은 지그(24)상에서 엔드밀 절단기(3)의 코너(R)를 사용하여 능선의 미소면제거 및 모서리부의 미소면 제거가 실시된다(스텝 S11). 다음에 시럼편소재(1)의 상부를 로보트(28)로 붙잡은 상태에서 금속절단 밀링 절단기(25)에 의하여 1개째의 시험편(1)이 나뉘어 잘린다(스텝S12). 나뉘어잘린 시험편(1)은 그대로 로보트(28)로 반출되고 일단 다시 붙잡음이 행해진다(스텝 13). 이어서, 시험편(1)은 다른 지그(21)상으로 반입되고, 클렘프(22)에 의하여 고정된 상태에서 로보트가 물러간다.

그 후 엔드밀 절단기(3)에 의하여 시험편(1)의 나뉘어잘린 면의 가공이 행해지고, 동시에 모서리부의 미소면 제거와 능선부의 미소면 제거 가공이 실시된다(스텝 S14). 다음에 하부면 제거용 절단기(26)에 의하여 시험편(1)의 할단면 가공 후의 하부능선의 미소면 제거가공이 행해진다(스텝 S15).

다음에 절입부 가공용 절단기(2)에 의하여 시험편(1)의 절입부의 가공이 행해지고(스텝 S16), 그 후 버르 트리밍 공구(27)에 의하여 시험편(1)의 절입부의 버르가 제거된다(스텝 S17). 또한, 이 버르 트리밍공구(27)는 본원 발명에 관한 것으로, 상술의 실시예와 같은 구성이다. 버르 트리밍 종료 후, 로보트(28)에 의하여 시험편(1)이 반출된다.(스텝 S18), 스텝 S19 내지 스텝 S21은 자동시험공정을 나타낸다. 로보트에 의하여 반출된 시험편(1)의 세정이 행해지고(스텝 S19), 자동검출기로 시험편(1)의 전체 칫수가 측정, 체크(스텝 S20)되고 그 후 시험편(1)은 시험편에 투입된다(스텝 S21).

이상과 같이 상술의 시스템은 본 발명의 버르 트리밍 공구를 시험편의 자동가공라인에 편입시켜 비로소 전자동화할 수 있는 것이다. 종래 손에 의하여 많은 작업시간을 요하고 있던 버르 트리밍 작업을 전자동 가공시스템으로서 실시할 수 있으므로 그 효과는 절대적이다.

또한 상술의 실시예의 버르 트리밍 공구에서는 쿠션기구에 압축코일 스프링을 사용하고 있지만, 제27도에 나타낸 바와 같은 접시스프링(28)이나 제28도에 나타낸 바와 같은 파형의 판스프링(29), 또 제29도에 나타낸 바와 같은 탄성체(30) 등에 의하여도 충분하게 쿠션기구는 얻어진다. 한편 절인의 홀도로 고정에 관해서는 스크류로 절인을 억누르는 이외에 제30도에 나타낸 바와 같이 절인에 내부나사를 형성하여 볼트(31)로 잡아당기거나 제31도에 나타낸 바와 같이 절인을 홀더에 직접용접(32) 등으로 고정해 버리는 방법, 또는 제32도에 나타낸 바와 같이 절인을 홀더에 접착제(33)로 강력 접착하는 방법 등도 고안되는데, 용접이나 접착의 경우는 절인의 교환에 난점이 있다. 더욱 생각을 발전시키면 절인과 홀더를 일체형으로 하고 절인의 부분만 열처리를 하는 것도 고안된다. 한편 보디의 생크부는 스트레이트에 한하지 않고, 뾰족한 형상이더라도 좋은 것은 당연하다.

이상의 설명으로 부터 명백한 바와 같이 본 발명에 의하면 피가공물에 발생한 버르를 사람손을 거치지 않고 절사공구를 사용하여 자동적이고 또한 완전하게 제거하는 것이 가능하다. 이 때문에 종래 곤란했던 충격시험편의 자동가공 시스템을 전자동화할 수 있고, 균일한 시험편을 경제적으로 제작할 수 있다.

본 발명은 실시예에 의거하여 설명했는데, 본 발명은 이를 특정 형만에 한정되는 것은 아니고 첨부된 청구범위로부터 벗어나지 않고 여러가지 변경이나 형태를 취할 수 있다.