KR20100103921A

KR20100103921A - 금형 사상 장치

Info

Publication number: KR20100103921A
Application number: KR1020090021992A
Authority: KR
Inventors: 송동주; 이상율
Original assignee: 영남대학교 산학협력단
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-09-29
Also published as: KR101029194B1

Abstract

본 발명은, 프레임과, 상기 프레임 상에 배치되고, 사상되는 금형이 고정되는 작업 테이블, 및 상기 작업 테이블에 삽입 고정되는 테이블 회전축을 구비하는 테이블 모듈과, 상기 테이블 회전축을 회전시켜서 상기 작업 테이블을 회전시키는 회전수단과, 상기 테이블 모듈을 소정의 각도로 틸팅(tilting)하기 위한 틸팅수단을 포함하는 금형 사상 장치를 제공한다.

본 발명에서는, 상기 작업 테이블이 상기 회전수단 및 상기 틸팅수단에 의하여 3차원으로 움직일 수 있기 때문에, 작업자가 이동하지 않더라도 사상되는 금형의 위치를 변경하면서 사상 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 작업자의 작업성이 향상되고, 작업 시간 및 작업 비용이 크게 절감된다.

Description

금형 사상 장치 {Device for polishing a die}

본 발명은 금형 사상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 동작이 가능하여 작업자의 작업성이 향상된 금형 사상 장치에 관한 것이다.

기계가공 된 상태의 금형 표면은 가공에 필요한 면 조도를 가지고 있지 않기 때문에, 줄, 숫돌, 샌드페이퍼 등의 공구로 성형에 필요한 면 조도를 내는 연삭 작업을 실시하는데, 이것을 통칭해서 사상(polishing)이라고 한다.

그런데, 작업자가 작업대 위에 고정된 금형의 주위를 이동하면서 100% 수작업으로 사상 작업을 수행하기 때문, 작업속도가 늦고, 작업비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 3차원 동작이 가능하여 작업자의 작업성이 향상된 금형 사상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 프레임과, 상기 프레임 상에 배치되고, 사상되는 금형이 고정되 는 작업 테이블, 및 상기 작업 테이블에 삽입 고정되는 테이블 회전축을 구비하는 테이블 모듈과, 상기 테이블 회전축을 회전시켜서 상기 작업 테이블을 회전시키는 회전수단과, 상기 테이블 모듈을 소정의 각도로 틸팅(tilting)하기 위한 틸팅수단을 포함하는 금형 사상 장치를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 회전수단은, 상기 테이블 회전축에 고정되는 제1웜휠기어와, 상기 제1웜휠기어에 치합되는 제1웜기어가 형성되어 있고, 외부로부터 회전력이 가해지는 제1회전축과, 작업자가 상기 제1회전축을 수동으로 회전시키기 위해, 상기 제1회전축에 고정되는 제1핸들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 틸팅수단은, 상기 테이블 모듈에 고정되는 제2웜휠기어와, 일 측에는 상기 제2웜휠기어에 치합되는 제2웜기어가 형성되어 있고, 타 측에는 제3웜휠기어가 고정되는 제2회전축과, 상기 제2회전축과는 서로 직교하도록 배치되며, 상기 제3웜휠기어에 치합되는 제3웜기어가 형성되어 있고, 외부로부터 회전력이 가해지는 제3회전축과, 작업자가 상기 제3회전축을 수동으로 회전시키기 위해, 상기 제3회전축에 고정되는 제2핸들을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 금형 사상 장치에서는, 작업 테이블이 회전수단 및 틸팅수단에 의하여 3차원으로 움직일 수 있기 때문에, 작업자가 이동하지 않더라도 사상되는 금형의 위치를 변경하면서 사상 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 작업자의 작업성이 향상되고, 작업 시간 및 작업 비용이 크게 절감된다.

도 1 내지 도 6에 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 사상 장치(100)를 설명하는 도면들이 도시되어 있다. 도 1은 상기 금형 사상 장치(100)의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 작업 테이블(110)의 평면도이고, 도 3 및 도 4는 상기 금형 사상 장치의 내부 구조를 보여주는 단면도들이다. 또한, 도 5는 상기 금형 사상 장치(100)의 구동 메커니즘을 보여주는 개략도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 금형 사상 장치(100)는 프레임(110), 테이블 모듈(120), 회전수단(130), 틸팅수단(140) 및 롤러(150)들을 포함한다. 상기 프레임(110)은 직사각형의 플레이트 구조를 가지며, 상기 테이블 모듈(120), 상기 회전수단(130) 및 상기 틸팅수단(140)을 지지하는 기능을 수행한다.

상기 롤러(150)들은 상기 프레임(110)의 하측에 고정되어 있다. 상기 롤러(150)들은 상기 프레임(110)을 이동 가능하게 하며, 상기 롤러(150)들의 회전이 고정되면 상기 프레임(110)의 이동이 제한된다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 테이블 모듈(120)은 작업 테이블(125) 및 테이블 회전축(127)을 포함한다. 상기 작업 테이블(125)은 상기 프레임(110) 상에 배치되고, 사상되는 금형이 고정된다. 상기 작업 테이블(125)은 원형 플레이트 구조를 가지며, 반경 방향을 따라 방사형으로 홈(125a)들이 형성되어 있다. 사상되는 금형이 상기 작업 테이블(125)에 고정되기 위하여, 상기 홈(125a)들에 볼트(미도시)들이 삽입된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 사상되는 금형이 다양한 방법에 의하여 상기 작업 테이블(125)에 고정될 수 있다.

상기 작업 테이블(125)은 가공성을 고려하여 일반구조용 압연강재(SS41)를 이용하여 제조된다. 상기 작업 테이블(125)의 가운데 부분에는 관통홀(129)이 형성되어 있으며, 상기 테이블 회전축(127)은 상기 관통홀(129)에 삽입되어 고정된다.

도 3은 상기 회전수단(130)의 내부구조가 상세하게 도시된 단면도이고, 도 4는 상기 틸팅수단(140)의 내부구조가 상세하게 도시된 단면도이다. 도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 작업 테이블(125)의 하부에는 베어링 하우징(181)이 핀(189)들에 의하여 고정되며, 상기 베어링 하우징(181) 내에는 2쌍의 원통 롤러 베어링(183)들이 설치되어 있다. 상기 원통 롤러 베어링(183)들은 상기 테이블 회전축(125)이 끼워져 있으며, 먼지 유입이 방지되도록 2쌍의 더스트 실(dust seal)(185)들이 설치되어 있다.

상기 회전수단(130)은 제1웜휠기어(151), 제1회전축(171) 및 제1핸들(191)을 포함한다. 상기 제1웜휠기어(151)는 고정용 키(187)에 의하여 상기 테이블 회전축(125)에 고정되어 있다. 상기 제1회전축(171)의 일 측에는 제1웜기어(161)가 일체로 형성되어 있다. 하지만, 상기 제1웜기어(161)가 상기 제1회전축(171)과 별도로 제작된 후, 서로 결합된 구조를 가질 수도 있다.

상기 제1웜휠기어(151)의 가상의 축은 Z방향이며, 상기 제1웜기어(161)의 가상의 축은 X방향이어서, 서로 수직을 이루며, 상기 제1웜휠기어(151)와 상기 제1웜기어(161)는 서로 치합한다.

상기 제1회전축(171)의 타 측에는 상기 제1핸들(191)이 고정되어 있다. 작업자가 상기 제1핸들(191)을 이용하여 상기 제1회전축(171)을 회전하면, 상기 제1 웜기어(161)와 상기 제1웜휠기어(151)의 치합에 의하여 상기 테이블 회전축(127)이 회전하면서, 상기 작업 테이블(125)이 회전한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 작업자에 의한 수동 조작뿐만 아니라, 상기 제1회전축(171)에 모터를 결합시켜서, 상기 제1회전축(171)을 자동으로 회전시킬 수도 있다.

상기 틸팅수단(140)은, 제2웜휠기어(152), 제2회전축(172), 제3회전축(173) 및 제2핸들(192)을 포함한다. 상기 제2웜휠기어(152)는 상기 테이블 모듈(120)에 고정되며, 상기 제2웜휠기어(152)의 가상의 축은 X방향이다. 상기 제2회전축(172)은 Y방향에 평행하게 배치되어, 상기 제1회전축(171)과 서로 직교한다. 상기 제2회전축(172)의 일 측에는 상기 제2웜휠기어(152)에 치합되는 제2웜기어(162)가 형성되어 있고, 타 측에는 제3웜휠기어(153)가 고정된다. 상기 제3웜휠기어(153) 및 상기 제2웜기어(163)의 가상의 축은 Y방향이다.

상기 제3회전축(173)은 X방향으로 배치되어, 상기 제2회전축(172)과는 서로 직교하고 상기 제1회전축(171)과는 평행하다. 상기 제3회전축(173)에는 상기 제3웜휠기어(153)에 치합되는 제3웜기어(163)가 형성되어 있다. 상기 제3웜기어(163)의 가상의 축은 X방향이다.

본 실시예에서, 상기 제2웜기어(162) 및 상기 제3웜기어(163)는 각각 상기 제2회전축(172) 및 상기 제3회전축(173)에 일체로 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 제2웜기어(162) 및 상기 제3웜기어(163)가 별도로 제작된 후, 각각 상기 제2회전축(172) 및 상기 제3회전축(173)에 결합된 구조를 가질 수도 있다.

상기 제2핸들(192)은 상기 제3회전축(173)에 고정되며, 상기 프레임(110)에 대하여 상기 제1핸들(191)과 동일한 방향에 배치된다. 작업자는 상기 제2핸들(192)을 수동으로 회전시켜서, 상기 제3회전축(173)을 회전시킨다. 따라서, 상기 제3회전축(173)의 회전에 의하여, 상기 제2회전축(172)이 회전하게 되고, 상기 제2회전축(172)의 회전에 의하여 상기 테이블 모듈(120)이 소정의 각도로 틸팅한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 제3회전축이 모터 등에 의하여 자동으로 회전될 수도 있다.

상기 제1,2,3회전축들(171, 172, 173)과, 제1,2,3웜휠기어들(151, 152, 153) 및 제1,2,3웜기어들(161, 162, 163)는 강성을 고려하여 SCM 415를 사용하여 제조된다.

이하, 상기 금형 사상 장치(100)의 작동에 대하여 보다 상세하게 살펴본다.

작업자는 상기 롤러(150)들을 이용하여 상기 금형 사상 장치(100)를 원하는 위치까지 이동시킨 후, 상기 롤러(150)들을 고정하여, 상기 프레임(110)의 위치를 고정한다. 이 때, 상기 작업 테이블(125)은 수평 방향을 유지하며, 사상될 금형(미도시)을 상기 작업 테이블(125)에 놓고 볼트, 지그 등을 이용하여 상기 금형(미도시)을 상기 작업 테이블(125)에 고정한다.

그리고, 작업자는 의자에 앉은 상태에서 상기 금형(미도시)을 사상한다. 작업자는 상기 제1핸들(191) 및 상기 제2핸들(192)을 돌려서 상기 작업 테이블을 회전시키거나, 틸팅시킬 수 있기 때문에, 상기 의자의 위치를 변경하지 않고도 상기 금형(미도시)의 위치를 원하는 위치 및 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 작업 자의 작업성이 향상되고, 작업 속도가 크게 개선된다. 또한, 상기 제1핸들(191) 및 상기 제2핸들(192)이 동일한 방향에 배치되어 있어서, 작업자의 조작이 용이한 효과가 있다.

상기 제1웜기어(161)와 상기 제1웜휠기어(151) 사이의 기어비는 1:30이어서, 작은 조작력에 의하여 상기 작업 테이블(125)이 용이하게 회전할 수 있다. 또한, 상기 작업 테이블(125)을 틸팅하는 회전력은 상기 작업 테이블(125)을 회전하는 회전력보다 커야 한다. 특히, 약 5000㎏ 정도의 중량을 틸팅하기 위해서, 상기 틸팅 수단은 전체적으로 1:300의 기어비를 가지며, 2단의 웜기어 및 웜휠기어의 구조에 의하여 상기 기어비를 구현한다. 즉, 상기 제2웜휠기어(152)와 상기 제2웜기어(162) 사이의 기어비와, 상기 제3웜휠기어(153)와 상기 제3웜기어(163) 사이의 기어비에 의하여, 1:300의 기어비가 구현된다. 도 6에 상기 틸팅 수단(140)에 의하여 약 30ㅀ로 상기 테이블 모듈(120)이 틸팅된 상태를 보여주는 측면도가 도시되어 있다.

ANSYS 코드를 이용하여 상기 금형 사상 장치(100)를 모델링하여 선형구조해석(Linear Structural Analysis)을 수행하였다. 도 7은 상기 모델링된 금형 사상 장치의 분포 하중(전체 5000㎏)에 따른 응력 분포를 나타내고, 도 8은 상기 모델링된 금형 사상 장치의 집중 하중(전체 5000㎏)에 따른 응력 분포를 나타낸다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 응력 분포가 상당히 균일하고, 응력 집중 부분의 수도 작도, 그 크기도 작기 때문에, 상기 금형 사상 장치(100)가 구조적으로 매우 안정적인 점을 확인할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 사상 장치의 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 작업 테이블의 평면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 금형 사상 장치의 내부 구조를 보여주는 단면도로서, 회전수단의 구조를 상세하게 보여준다.

도 4는 도 1에 도시된 금형 사상 장치의 내부 구조를 보여주는 단면도로서, 틸팅수단의 구조를 상세하게 보여준다.

도 5는 도 1에 도시된 금형 사상 장치의 구동 메커니즘을 보여주는 개략도이다.

도 6은 도 1에 도시된 틸팅 수단에 의하여 작업 테이블이 약 30ㅀ 틸팅된 상태를 보여주는 측면도이다.

도 7은 도 1에 도시된 금형 사상 장치를 ANSYS 코드에 의하여 모델링된 후, 작업 테이블의 분포 하중(전체 5000㎏)에 따른 응력 분포를 나타낸다.

도 8은 도 7에서 작업 테이블의 하중을 집중 하중(전체 5000㎏)으로 한 경우, 이에 따른 응력 분포를 나타낸다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

100: 금형 사상 장치 110: 프레임

120: 테이블 모듈 125: 작업 테이블

127: 테이블 회전축 130: 회전수단

140: 틸팅수단 150: 롤러

151, 152, 153: 제1,2,3웜휠기어

161, 162, 163: 제1,2,3웜기어

171, 172, 173: 제1,2,3회전축

Claims

프레임;

상기 프레임 상에 배치되고, 사상되는 금형이 고정되는 작업 테이블, 및 상기 작업 테이블에 삽입 고정되는 테이블 회전축을 구비하는 테이블 모듈;

상기 테이블 회전축을 회전시켜서 상기 작업 테이블을 회전시키는 회전수단; 및

상기 테이블 모듈을 소정의 각도로 틸팅(tilting)하기 위한 틸팅수단을 포함하는 금형 사상 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 회전수단은,

상기 테이블 회전축에 고정되는 제1웜휠기어; 및

상기 제1웜휠기어에 치합되는 제1웜기어가 형성되어 있고, 외부로부터 회전력이 가해지는 제1회전축을 포함하는 금형 사상 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 회전수단은,

작업자가 상기 제1회전축을 수동으로 회전시키기 위해, 상기 제1회전축에 고정되는 제1핸들을 더 포함하는 금형 사상 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 틸팅수단은,

상기 테이블 모듈에 고정되는 제2웜휠기어;

일 측에는 상기 제2웜휠기어에 치합되는 제2웜기어가 형성되어 있고, 타 측에는 제3웜휠기어가 고정되는 제2회전축; 및

상기 제2회전축과는 서로 직교하도록 배치되며, 상기 제3웜휠기어에 치합되는 제3웜기어가 형성되어 있고, 외부로부터 회전력이 가해지는 제3회전축을 포함하는 금형 사상 장치.
청구항4에 있어서,

상기 틸팅수단은,

작업자가 상기 제3회전축을 수동으로 회전시키기 위해, 상기 제3회전축에 고정되는 제2핸들을 더 포함하는 금형 사상 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 회전수단은,

상기 테이블 회전축에 고정되는 제1웜휠기어;

상기 제1웜휠기어에 치합되는 제1웜기어가 형성되어 있는 제1회전축; 및

작업자가 상기 제1회전축을 수동으로 회전시키기 위해, 상기 제1회전축에 고 정되는 제1핸들을 포함하고,

상기 틸팅수단은,

상기 테이블 모듈에 고정되는 제2웜휠기어;

상기 제1회전축과 서로 직교하도록 배치되며, 일 측에는 상기 제2웜휠기어에 치합되는 제2웜기어가 형성되어 있고, 타 측에는 제3웜휠기어가 고정되는 제2회전축;

상기 제2회전축과는 서로 직교하고 상기 제1회전축과는 평행하도록 배치되며, 상기 제3웜휠기어에 치합되는 제3웜기어가 형성되어 있는 제3회전축; 및

작업자가 상기 제3회전축을 수동으로 회전시키기 위해, 상기 제3회전축에 고정되며, 상기 프레임에 대하여 상기 제1핸들과 동일한 방향에 배치되는 제2핸들을 포함하는 금형 사상 장치.