KR20140008799A - 원형 모따기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형 또는 원형 고리 형태의 물체와 같이 동일한 곡률을 가진 곡선부의 모서리를 모따기 하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원형 물체의 외측 모서리, 원형 고리 물체의 내측과 외측 모서리 등과 같이 동일한 곡률로 이루어진 원형을 포함한 원주 형태의 물체의 모서리를 모따기 하기 위하여, 원주의 단부 주연면에 하나의 구동 롤러와 구동 롤러 양측에 각각 하나씩 위치된 두 개의 보조 롤러가 삼각점 접촉을 하도록 하여 다양한 크기의 원주를 가진 물체의 모서리를 안정되게 회전시키면서 모따기를 행할 수 있게 구성된 장치를 제공함으로써, 종래 라우터기를 이용한 수작업의 모따기에서 발생되는 문제점들을 해소한 원형 모따기 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 피가공물의 일측 원주면에 접촉되어 피가공물을 회전시키는 구동 롤러와; 피가공물의 타측 원주면에 접촉되고, 구동 롤러를 중심으로 양측으로 각각 일정 거리 이격되게 설치된 한 쌍의 보조 롤러와; 구동 롤러가 접한 반대편의 원주면을 모따기 하는 커터로 구성된 원형 모따기 장치가 제공된다.

Description

원형 모따기 장치{Trimming apparatus}

본 발명은 원형 또는 원형 고리 형태의 물체와 같이 동일한 곡률을 가진 곡선부의 모서리를 모따기 하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원형 물체의 외측 모서리, 원형 고리 물체의 내측과 외측 모서리 등과 같이 동일한 곡률로 이루어진 원형을 포함한 원주 형태의 물체의 모서리를 모따기 하기 위하여, 원주의 단부 주연면(이하 '원주면'이라 함)에 하나의 구동 롤러와 구동 롤러 양측에 각각 하나씩 위치된 두 개의 보조 롤러가 삼각점 접촉을 하도록 하여 다양한 크기의 원주를 가진 물체의 모서리를 안정되게 회전시키면서 모따기를 행할 수 있게 구성된 장치를 제공함으로써, 종래 라우터기를 이용한 수작업의 모따기에서 발생되는 문제점들을 해소한 원형 모따기 장치에 관한 것이다.

목재, 철, 비철, 합성수지 등의 다양한 재질로 된 일정 두께의 판재는 항공기, 선박, 자동차 및 각종 기계장치의 구성 요소인 부품으로 가공되어 사용되거나, 건축의 골조 또는 외장 및 내장의 요소로 사용되거나, 절연체인 경우 변압기에 사용되는 등, 다양한 산업 분야에 중요한 요소로 가공되어 사용된다.

목재의 판재인 경우에는 가공성과 경량성 및 경제성의 장점으로 인하여 다양한 형태 및 구조의 가구에 사용되고, 건축 요소와 각종 장식물 및 건물의 내외장재로 사용되고, 변압기의 내부에 절연체로 사용됨과 같이 전기 분야에서도 광범위하게 사용된다.

판재의 가공 유형에 따른 장치의 종류에는 일정 형상으로 절단하는 절단기 및 절삭기, 평면 가공을 위한 선삭기 및 밀링기, 판재 등의 모서리 부분을 가공하는 모따기 장치 또는 면취기 등 다양한 종류가 있다.

판재 또는 일정 형상을 가진 피가공물의 모서리는 날카롭게 각진 부분이므로 이를 마무리하는 작업이 필요한데, 이를 모따기 작업 또는 면취 작업이라고 한다. 이에 사용되는 모따기 장치는 수작업에 사용되는 수공구용 라우터기와 자동화된 작업에 사용되는 CNC 라우터가 있다.

CNC 라우터는 피가공물의 크기가 소형에서부터 대형에 이르기까지 다양하게 수용가능한데, 주로 일정 방향으로 진행하면서 직선형의 모따기를 행하거나, 곡선의 궤적을 그리면서 모따기를 수행할 수 있다. 수공구용 라우터의 경우 작은 크기의 판재나 가구에 제작에 많이 사용된다.

상기와 같은 종래의 모따기 장치는 직선형의 모따기나 완만한 곡선의 모따기에 적합하여 주로 가구를 제작할 때 사용되었고, 형상이 복잡하거나 원형 또는 원형의 고리와 같은 특수한 형상이 사용되는 산업 분야에서의 사용은 부적합하였다. 따라서 일반적인 가구를 비롯하여 특수한 형태를 가진 목재의 모따기는 수공구 라우터를 이용하여 수작업으로 행해졌다.

특히 변압기의 절연물로 사용되는 둥근 고리 형상의 절연체는 외측 직경이 400mm~3,000mm에 이르고, 원판이 아니라 고리 형태로 되어 있어 모따기를 하더라도 외경 단부의 상하부, 내경 단부의 상하부를 모두 실시하여야 하므로, 종래의 모따기 장치로는 불가하였다.

따라서 상기와 같은 둥근 고리 형상의 절연체를 모따기 하기 위하여 종래의 경우 수공구인 라우터를 이용하여 작업자가 직접 행하였는데, 이로 인해 정밀하게 모따기를 할 수 없었고, 모따기 작업 시간도 상당히 오래 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같이 둥근 고리 형상의 절연제와 같이 원형 또는 둥근 고리 형상과 같이 곡률이 일정한 곡선부의 원주면 모서리를 정밀하고 신속하게 모따기할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 가공하고자 하는 원주면에 하나의 구동 롤러를 접촉되게 하고, 가공하고자 하는 원주면의 반대편 원주면에 접촉되게 설치되되 상기 구동 롤러와는 양측으로 각각 일정거리 떨어지도록 두 개의 보조 롤러가 설치되어, 구동 롤러와 두 개의 보조 롤러가 원주면에 접촉되는 점이 삼각형을 이루게 하여, 다양한 곡률을 가진 원주면이더라도 상기 세 개의 롤러만으로 안정되고 정확하게 회전시킬 수 있도록 하여, 구동 롤러에 의해 원주면을 가진 가공물을 회전시키고, 구동 롤러의 반대측에 설치된 보조 롤러가 가공물을 지지하여 정확하게 위치를 지키면서 회전되게 함으로써, 커터에 의한 원주면의 모서리를 정밀하게 모따기 할 수 있도록 하는 구조를 제공하게 된다.

본 발명에 따르면, 하나의 구동 롤러와 두 개의 보조 롤러에 의해 피가공물이 삼각형의 세 꼭지점 부위에 접촉됨으로써, 피가공물이 안정되게 지지될 뿐만 아니라, 어떠한 곡률(어떠한 크기)을 가지더라도 지지할 수 있으며, 피가공물을 회전시켜 모따기함으로써 종래 라우터기의 구성 요소가 회전하도록 구성된 것에 비하여 모따기 장치를 소형화할 수 있고, 복잡하고 크기가 큰 피가공물이라도 정밀 모따기 작업이 가능하여, 종래 수작업의 모따기에서 발생되는 여러 문제점들을 해소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체 외관도
도 2는 본 발명의 측면도
도 3은 커터 장착부 상세도
도 4는 피가공물의 외주면과 내주면의 모따기 상태도

본 발명은 원형과 같이 동일한 곡률을 가진 모든 피가공물(50)에 적용될 수 있다. 특히 원형 고리의 형상을 가진 피가공물(50)을 아주 용이하게 내외측 원주면을 모따기 할 수 있도록 특화된 구성을 가질 수 있다.

본 발명은 원판의 형태를 가진 피가공물(50)의 원주면 모따기도 가능하지만, 이하에서는 원형의 고리를 피가공물(50)로 하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하고자 한다.

우선 본 발명은 하나의 구동 롤러(1)와 두 개의 보조 롤러(2)를 이용하여 원판 형태와 원형 고리 형태의 피가공물(50)의 원주면을 모두 모따기 할 수 있다. 이 경우는 도 4에 도시된 예에서 우측 상하 두 개의 보조 롤러(2)와 좌측의 구동 롤러(1) 또는 좌측 상하 두 개의 보조 롤러(2)와 우측의 구동 롤러(1)를 포함하여 구성될 수 있다.

제 1 실시예의 경우, 피가공물(50)의 일측 원주면에 접촉되어 피가공물(50)을 회전시키는 구동 롤러(1)와; 피가공물(50)의 타측 원주면에 접촉되고, 구동 롤러(1)를 중심으로 양측으로 각각 일정 거리 이격되게 설치된 한 쌍의 보조 롤러(2)와; 구동 롤러(1)가 접한 반대편의 원주면을 모따기 하는 커터(3)로 구성된다.

상기에서 구동 롤러(1)와 한 쌍의 보조 롤러(2)의 사이 간격이 조절되도록 구동 롤러(1) 또는 한 쌍의 보조 롤러(2)가 이동될 수 있도록 설치되어, 다양한 곡률의 피가공물(50)에 적용될 수 있다.

제 2 실시예의 경우는 도 4와 같이, 원형 고리의 피가공물(50)에 특화된 것이라 할 수 있는데, 이는 원형 고리의 내측 및 외측 원주면을 선택적으로 모따기 할 수 있는 구조이다.

이 경우는 사각형의 꼭지점에 해당되는 위치에 설치된 보조 롤러(2)와; 상기 보조 롤러(2)의 사이에 일정 거리 이격되게 설치된 두 개의 구동 롤러(1)와; 상기 두 개의 구동 롤러(1)의 사이에 설치되어, 이에 위치되는 피가공물(50)의 원주면을 모따기 하는 커터(3);로 구성되고, 상기 구동 롤러(1) 또는 보조 롤러(2)는 이동되게 설치되어, 원형 고리 형상의 피가공물(50)의 내외측 원주면을 선택적으로 모따기 할 수 있는 구조이다.

상기의 제 1 실시예와 제 2 실시예는 공통적으로 구동 롤러(1)와 보조 롤러(2)의 사이 공간부인 피가공물(50)이 위치되는 부분의 상부에 누름 롤러(4)가 설치되어, 모따기 작업시 피가공물(50)을 지지하도록 구성될 수 있다. 그리고 커터(3)는 상하좌우 이동 가능하게 설치되어 다양한 곡률에 대응될 뿐만 아니라, 원형 고리형의 피가공물(50)의 경우 내측 원주면과 외측 원주면으로의 이동이 용이하게 되는 특징이 있다.

제 1 실시예의 작용 관계를 설명하면 다음과 같다.

일정한 두께를 가진 원형 평판의 경우, 외주면의 상하 모서리만 모따기 하면 된다. 하나의 구동 롤러(1)와 두 개의 보조 롤러(2)가 삼각형의 세 꼭지점의 위치에 설치되므로, 원형의 피가공물(50)의 경우 외주면에 접촉되어 세 개의 롤러가 접촉된다. 그리고 구동 롤러(1)와 마주 보는 반대측의 외주면에 커터(3)가 위치된다.

따라서 구동 롤러(1)가 회전되면, 피가공물(50)이 회전되고, 보조 롤러(2)는 피가공물(50)이 안정되게 회전되게 함과 동시에, 커터(3)의 충격과 진동을 지지하여 정밀한 모따기가 이루어질 수 있도록 한다.

상기의 작용 이외의 것들은 아래의 제 2 실시예의 작용 관계에서 상세히 설명하고자 한다.

제 2 실시예는 원형 고리 형상의 피가공물(50)의 모따기에 최적화된 구조라 할 수 있다. 원형 고리의 피가공물(50)의 예는 변압기 등의 절연체로 사용되는 집성목 등의 절연 물질로 형성된 것으로, 고리의 폭이 15~300mm, 두께가 9~40mm, 외측 원주면의 직경이 400~3,000mm 정도이다. 다양한 크기의 피가공물(50)이라도 본 발명은 구동 롤러(1) 또는 보조 롤러(2)가 움직일 수 있는 구조로 되어 있어, 모두를 수용하여 작업할 수 있다.

우선 외측 원주면을 모따기 하기 위하여, 피가공물(50)을 도 1과 도 4(a)와 같이 작업대 상부에 얹는다. 외측 원주면을 모따기 하는 것이므로, 커터(3)는 도 2와 도 4(a)와 같이 외측 원주면에 접하게 설치되고, 커터(3)와 함께 피가공물(50)을 압지하듯이 고정하여 회전시키기 위하여 구동 롤러(1)는 내측 원주면에 접하도록 위치된다.

따라서 피가공물(50)을 네 개의 보조 롤러(2)의 사이와, 두 개의 구동 롤러(1) 사이에 위치시킨다. 그리고 도 4(a)에서 좌측의 구동 롤러(1)와 우측 두 개의 보조 롤러(2)가 피가공물(50)의 내외측 원주면에 접하여 삼각 접촉점을 만들도록 한다.

구동 롤러(1)는 도 2와 같이, 서보 모터(5a)에 의해 이동되는 구조로 설치될 수 있으므로, 서보 모터(5a)의 작동으로 피가공물(50)의 내측 원주면에 접하도록 한다. 따라서 구동 롤러(1)가 움직여 피가공물(50)의 내측 원주면에 접하고, 계속되는 이동에 의해 피가공물(50)이 이동되어 외측 원주면이 두 개의 보조 롤러(2)에 접하게 된다.

그리고 보조 롤러(2)를 움직일 수 있게 설치할 경우도 가능한데, 이 때에는 보조 롤러(2)를 피가공물(50)의 외측 원주면에 접하도록 이동시킨다. 보조 롤러(2)는 실린더에 의해 일정 거리 이동되게 구성할 수 있고, 서보 모터 등의 수단으로 이동되는 구조로도 가능하다. 그리고 보조 롤러(2)는 코일 스프링이나 공기 스프링과 같은 탄성력을 가진 요소들과 결합하여, 피가공물(50)의 진동을 흡수하도록 구성할 수도 있다.

두 개의 보조 롤러(2)는 일정 거리 이격되어 설치되므로, 상기와 같이 접촉하게 되면 내측 원주면에 한 개의 접촉점, 외측 원주면에 두 개의 접촉점이 생긴다. 세 개의 접촉점은 일정한 곡률을 가진 원주면에 완벽하게 접하게 되므로, 안정되게 지지하는 구조가 된다.

그리고 도 2와 도 3에 도시된 것과 같이, 서보 모터(5b)에 의해 커터(3)가 하강되어 피가공물(50)의 외측 원주면을 모따기할 수 있게 된다. 이 때 커터(3)와 동시에 누름 롤러(4)가 하강되어 피가공물(50)의 상부면에 접하게 된다. 누름 롤러(4)는 커터(3)와 독립적으로 움직이는 구조로 실시될 수 있으나, 커터(3)와 함께 승하강 하도록 구성함이 바람직하다. 그리고 누름 롤러(4)는 보다 정확한 승강 거리를 조절할 수 있도록 실린더(6)에 의해 승강하는 구조로 실시될 수 있다.

따라서 커터(3)를 정확한 위치에 오도록 서보 모터(5b)에 의해 조절하고, 누름 롤러(4)는 다시 실린더(6)에 의해 피가공물(50)의 상부면을 가압할 수 있도록 미세조절된다. 그리고 누름 롤러(4)의 실린더(6)는 공기 스프링의 역할을 할 수 있도록 하여 모따기 작업중의 피가공물(50)의 표면이 고르지 못한 경우에도 누름 롤러(4)의 진동을 흡수할 수 있도록 함이 바람직하고, 상기 실린더(6) 이외의 스프링 등으로 구성할 수도 있다.

상기와 같은 일련의 작동 관계는 컴퓨터 프로그래밍에 의해 구성할 수도 있다. 즉, 피가공물(50)의 고리 폭, 외경과 내경, 두께, 모따기 위치인 외측 원주면 또는 내측 원주면의 선택 등을 입력장치를 통해 입력하면, 구동 롤러(1)와 보조 롤러(2), 커터(3), 누름 롤러(4) 등이 자동으로 작동하도록 구성할 수도 있다. 이후의 작동 관계도 자동으로 구성할 수 있음은 당연하다.

그리고, 도 2와 같이 구동 롤러(1)는 모터(7a)에 의해 회전되고, 이와 동시에 커터(3)도 모터(7b)에 의해 회전된다. 피가공물(50)은 구동 롤러(1)와 두 개의 보조 롤러(2)에 의해 안정되게 지지되면서 제자리에서 회전만이 일어나게 된다. 그리고 커터(3)에 의해 원주면의 모서리 부분이 모따기 된다.

피가공물(50)의 외측 원주면의 상부 모서리를 모따기 한 후에, 다시 하부 모서리를 모따기 하여야 하는데, 이는 커터(3)만 교체하거나 상하부 동시에 모따기 가능한 커터(3)의 사용으로 간단하게 행할 수 있다. 그리고 피가공물(50)을 뒤집어 동일한 모따기를 행할 수 있음은 당연하다.

외주면의 모따기가 완료되면, 내주면의 모따기를 행하게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 서보 모터(5b)에 의해 커터(3)와 누름 롤러(4)가 상승되고, 다시 이송용 모터(7c)에 의해 내측 원주면의 위치로 커터(3)가 이동된다. 누름 롤러(4)는 커터(3)의 이동에도 피가공물(50)을 압지할 수 있는 길이를 가지도록 하거나, 다수 개로 구성하여 외측 원주면 또는 내측 원주면의 가공시 각각 따라 작동하도록 구성할 수도 있다.

그리고 도 4(a)의 상태에서 도 4(b)의 상태로 재설정되는데, 두 개의 구동 롤러(1)가 좌측으로 이동되어 우측 구동 롤러(1)가 피가공물(50)의 외측 원주면에 접하게 된다. 그리고 계속되는 우측 구동 롤러(1)의 이동 또는 좌측 두 개의 보조 롤러(2)의 이동에 의해 결국 하나의 구동 롤러(1)와 두 개의 보조 롤러(2)가 각각 피가공물(50)의 외측 원주면과 내측 원주면에 접하여, 원형의 형상을 가진 피가공물(50)을 안정되게 지지하는 삼각점 접촉이 이루어진다.

두 개의 구동 롤러(1)의 이동은 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 별도의 서보 모터(5a)에 의해 이루어질 수 있고, 하나의 서보 모터(5a)를 이용하여 동시에 이동시킬 수 있도록 구성될 수도 있다.

구동 롤러(1)와 보조 롤러(2)가 위치를 잡으면, 서보 모터(5b)에 의해 커터(3)와 누름 롤러(4)가 하강하여, 상기 외측 원주면의 모따기와 같은 작업이 수행된다.

상기와 같이 본 발명은 하나의 구동 롤러(1)와 두 개의 보조 롤러(2)에 의해 일정한 곡률을 가진 원형의 피가공물(50)의 원주면 모서리가 안정되게 지지되면서 모따기가 행해지고, 피가공물(50)의 크기에 관계없이 간단한 구성으로 모든 모따기 작업이 가능하게 된다.

1 : 구동 롤러 2 : 보조 롤러
3 : 커터 4 : 누름 롤러
5a, 5b : 서보 모터 6 : 실린더
7a, 7b, 7c : 모터 50 : 피가공물

Claims (5)

1. 피가공물(50)의 일측 원주면에 접촉되어 피가공물(50)을 회전시키는 구동 롤러(1)와; 피가공물(50)의 타측 원주면에 접촉되고, 구동 롤러(1)를 중심으로 양측으로 각각 일정 거리 이격되게 설치된 한 쌍의 보조 롤러(2)와; 구동 롤러(1)가 접한 반대편의 원주면을 모따기 하는 커터(3)로 구성됨을 특징으로 하는 원형 모따기 장치.
   
2. 사각형의 꼭지점에 해당되는 위치에 설치된 보조 롤러(2)와; 상기 보조 롤러(2)의 사이에 일정 거리 이격되게 설치된 두 개의 구동 롤러(1)와; 상기 두 개의 구동 롤러(1)의 사이에 설치되어, 이에 위치되는 피가공물(50)의 원주면을 모따기 하는 커터(3);로 구성되고, 상기 구동 롤러(1) 또는 보조 롤러(2)는 이동되게 설치되어, 원형 고리 형상의 피가공물(50)의 내외측 원주면을 선택적으로 모따기 할 수 있음을 특징으로 하는 원형 모따기 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 구동 롤러(1)와 한 쌍의 보조 롤러(2)의 사이 간격이 조절되도록 구동 롤러(1) 또는 한 쌍의 보조 롤러(2)가 이동될 수 있도록 설치됨을 특징으로 하는 원형 모따기 장치.
   
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 구동 롤러(1)와 보조 롤러(2)의 사이 공간부인 피가공물(50)이 위치되는 부분의 상부에 누름 롤러(4)가 설치되어, 모따기 작업시 피가공물(50)을 지지함을 특징으로 하는 원형 모따기 장치.
   
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 커터(3)는 상하좌우 이동 가능하게 설치됨을 특징으로 하는 원형 모따기 장치.
   

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