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보링 머신의 국내출원동향
 
특허기술자료
 
월간 기계기술기자 | 2004.02.01 | 2004년 2월호
 
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보링 머신은 보링과 밀링, 드릴링 등을 공동으로 행할 수 있는 머시닝센 터의 발달로 단순히 보링 가공만을 수행하는 범용보링머신 자체의 출원은 상대적으로 다른 공작기계에 비해 미약한 편이다. 하지만 본 보고서에서 보링 머신을 다루기로 한 이유는 보링 가공이 기계가공에 있어서 가장 기초적인 작업이지만 없어서는 안될 아주 중요한 가공이기 때문에 그 동안 보링 머신이 어떠한 기술 분야에서 얼마만큼 기술 개발이 이루어져 있는지 알아 보고자 본 보고서를 작성하게 되었다.
서론
보링 머신은 보링과 밀링, 드릴링 등을 공동으로 행할 수 있는 머시닝센 터의 발달로 단순히 보링 가공만을 수행하는 범용보링머신 자체의 출원은 상대적으로 다른 공작기계에 비해 미약한 편이다. 하지만 본 보고서에서 보링 머신을 다루기로 한 이유는 보링 가공이 기계가공에 있어서 가장 기초적인 작업이지만 없어서는 안될 아주 중요한 가공이기 때문에 그 동안 보링 머신이 어떠한 기술 분야에서 얼마만큼 기술 개발이 이루어져 있는지 알아 보고자 본 보고서를 작성하게 되었다.
 
 1. 개요
 보링(Boring)은 주로 뚫린 구멍이나 드릴로 뚫은 구멍을 깎아서 크게 하거나, 정밀도를 높게 하기 위한 가공이다.
  보링머신은 보링바에 바이트를 설치하여 이것을 주축과 같이 회전시키고 주축 또는 공작물을 이송시켜 보링이나 면 깎기외에 구멍뚫기, 엔드밀깎기, 바깥지름깎기, 나사깎기, 탭핑 등 여러 가지 작업을할 수 있다.
 
 2. 보링 머신의 종류
 
 가. 수평 보링 머신(Horizontal Boring Machine)
 특징 : 가장 일반적으로 널리 사용되는 것으로써, 주축이 수평방향으로 설치되어 있으며, 주축과 구동 장치가 들어있는 상자형의 주축헤드가 컬럼에 설치 되어 칼럼 안내면을 따라 상하로 이동되 며, 주축에 보링 바를 끼워 고정한다.
 1) 분류구분
 (1) 용도
 ① 테이블형 : 보링가공 및 기계가공 병행, 중형 이하의 가공물② 플레이너형 : 중량이 큰 일감의 정밀 가공
 ③ 플로어형 : 테이블형에서 가공이 어려운 대형 일감
 ④ 이동형 : 이동작업, 기계수리용
 
 나. 정밀 보링 머신(FineBoringMachine)
 특징 : 절삭이송을 서서히 하며 고속회전을 하여 가공하는 기계로서 비교적 소형구멍의 고정밀 가공에 사용되고 있다.
  고속 경절삭으로 정밀한 보링을 하는 것으로 주로 다이아몬드 또는 초경합실린더, 베어링 부시, 라이너 등의 다듬질 가공에 사용된다.
 1) 분류구분
 (1) 형 식
 ① 주축형식 : 수직형, 수평형
 ② 운동방식 : 주축 헤드 이동형, 테이블 이동형
 
 다. 지그 보링 머신(JigBoringMachine)
 각종 지그의 제작, 기타 정밀한 구멍가공을 위한 보링머신으로써, 정밀도가 매우 높으므로 항온실에 설치하며 정밀가공을 위해 나사식 측정장치, 표준봉 게이지, 광학적 측정장치, 다이얼 게이지 등을 갖추고 있다. 최근에는 제품의 생산 가공에도 사용 한다.
 이 기계는 주축의 위치를 측정할 수 있는 스케일을 갖추어 공작물에 2개 이상의 구멍의 중심거리를 미크론(1/1000mm)수준의 높은 정보로 가공하는 작업을 할 수 있다.
  원래 지그 보링 머인은 드릴링 머신에서 드릴링 가공을 할 때에 드릴을 안내하는데 사용하며 높은 정도의 지그를 가공하기 위해 개발된 기계이다.
 
 3. 보링 공구
 
 가. 보링 바이트(Boring Bite)
 보링 바이트는 선반용 바이트와 거의 같은 구조 이나, 일반적으로 여러 가지 형태의 보링바에 직접 나사로 고정하여 사용한다.
  그러나 큰 구멍에 대해서는 커터를 보링바에 고정할 수 없으므로 보링헤드 또는 블록형 커터를 이용하고, 여기에 2개 이상의 바이트를 고정해 마멸에 의한 정밀도의 저하를 방지한다.
 
 나. 보링 바(Boring Bar)
 보링 바는 바이트를 고정하여 주축과 보오링 바베어링에 의해서 양단을 지지하고 회전을 시키면서 공작물에 이송을 주어 구멍을 가공하는 것이다.
 
 다. 보링 헤드(Boring Head)
 지름이 큰 구멍을 가공할 때 바이트 고정이 보링 바로는 어려우므로 보링 헤드에 바이트를 고정하여 보링 바에 끼우고 절삭한다.
 
 4. 보링 공구대
 보링 공구대는 절삭할 구멍의 지름이 커서 직접 보링 바에 바이트를 고정할 수 없을 때 사용한다.
  바이트는 2개 이상 사용하나 보통 2개를 사용한다.
  보링 공구대 중에서 지름 방향으로 바이트가 이동하도록 조절식으로 된 것은 단면 절삭 보링 공구대라고 한다.
보링 머신의 국내 특허/실용 출원 현황
본 조사는 보링 머신의 국내특허 실용 출원현황에 관한 것으로 1982년 이후부터 2002년 이전까지의 자료를 기초로 하였으며, KIPRIS 및 한국특허 정보원 자체 데이터베이스인 자격루에 탑재된 국내 출원으로 그 조사 범위를 한정 하였다.
 
 1. 보링 머신의 연도별 특허/실용 출원 현황
 전체 검색건수는 특허/실용 포함하여 총 123건이고 그중 특허가 64건 실용이 59건으로 특허가 실용 보다 좀더 많이 출원된 것을 알 수 있다.
  연도별 특허/실용 출원 현황을 살펴보면 <그림 4>에서 보는 바와 같이 1982년부터 1984년 초기에는 특허만 3건이 출원되었고 실용은 한건도 출원되지 않았다. 1985년 이후부터 1990년까지 특허는 계속 3건 정도가 출원된 반면 1985년 실용이 14건이 출원되어 실용의 출원이 급증함을 볼 수 있는데 이시기에는 비교적 기술내용이 간단한 보링공구의 아버 및 보링 바 지지장치 등 보링 장치의 구성요소들이 주로 출원되었다.
  1992년을 기점으로 특허의 출원 추이가 실용을 앞지르면서 1997년부터는 특허의 출원이 실용을 훨씬 능가하는 출원경향을 보인다. 주로 스핀들 클램프 장치 및 이송장치 등의 스핀들에 관한 출원이 많음을 알 수 있다.
 
 2. 국내 연도별 국내주요출원인의 특허/실용출원현황
  연도별 국내 주요출원인의 특허/실용 출원 현황을 살펴보면 1982년부터 1984년까지는 국내출원인의 출원은 없었던 반면 외국출원인의 출원은 3건이 있었다.
  1985년에 처음으로 대우종합기계에서 9건을 출원한 것을 보링 머신에 대한 출원이 시작되었고 1994년부터 1996년 사이에 대우종합기계를 비롯한 기아중공업, 현대자동차, 기아자동차의 출원으로 보링 머신에 대한 출원이 다소 증가하기 시작했으나 그 외에 다른 기업들의 출원은 여전히 미비한 것을 볼 수 있다.
  이렇게 보링머신의 출원이 미비한 이유는 머시닝센터와 드릴링 머신 등의 공작 기계로 충분히 보링가공이 가능하기 때문에 상대적으로 이들 공작기계의 출원은 급증한 반면 보링 머신의 출원은 저조한 것으로 판단된다.
  그리고 특이한 점은 1997년부터 외국 출원인의 출원건이 계속 증가하고 있다는 점이 주목할 만한 점이고 우리 기업들도 보링 머신의 기술개발에 박차를 가해좀 더 우수하고 안정된 핵심기술에 대한 특허 출원을 늘려가야 할 것이라고 생각 된다.
 
 3. 주요 핵심 IPC별 출원현황
 IPC별 주요 출원건수를 살펴보면 <그림 5>에 나타난 바와 같다. 보링 바와 보링 헤드 공구 홀더용 부속품으로 분류된 B23B29 부분과 보링 머신의 부속장치에 대한 분류인 B23B47 부분의 출원이 19건으로 가장 많은 출원건수를 보이며, 공작기계 부속 장치에 대한 출원들을 분류하고 있는 B23Q 부분의 출원이 다소 적다.
  따라서 일반적으로 보링 머신은 보링 머신 부속 장치에 대한 분류가 독립적으로 존재하므로 공작기 계의 부속장치 쪽으로는 분류가 되지 않는 것으로 보인다
 ※ IPC해설
 - B23B29/00 회전하지 않는 절삭공구의 홀더 (27/12가 우선) 보링 바 또는 보링 헤드 공구 홀더용 부속품
 - B23B39/00 일반 목적의 보링 머신 또는 드릴 링머신, 또는 보링 또는 드릴링 장치 보링 머신 또는 드릴링 머신의 조합
 - B23B41/00 특별한 가공을 위해서 특히 적합한 보링 머신 또는 드릴링 머신 또는 보링 또는 드릴링 장치 그것을 위한 부속장치
 - B23B47/00 보링머신 또는 드릴링 머신을 위하여 특히 설계된 구조에 특징이 있는 구성부분 그것을 위한 부속 장치
 - B23B49/00 보링 머신의 드릴 위치를 정하거나 안내하기 위한 측정 또는 치수 재는 장치 보링중의 드릴의 파손을 지시하는 장치 보링되는 구멍을 센터링하는 장치
 - B23Q 공작기계의 세부, 구성부분 또는 부속장치 또는 제어장치
 
 4.주요 핵심 기술별 다출원 현황
 주요기술별 출원현황을 살펴보면 공구관련 기술이 18건으로 가장 많이 출원되 었고 그 다음으로 스핀들의 이송이라든지 스핀들의 간격조정에 대한 기술, 그리고 스핀들의 냉각기술 등 스핀 들에 관한 기술이 13건 정도 출원되었으며 그 다음으로 클램핑 관련 기술, 테이블관련 기술, 위치결정관련, 공구교환관련 기술들 순으로 다출원 됨을 알 수 있다.
  위에서도 언급한 것처럼 공구교환 부분은 공작기계 특히 머시닝센터의 자동공구교환장치 부분과 중복되는 부분이므로 머시닝센터에서 많이 출원하고 있고 따라서 보링 머신에서는 상대적으로 그 출원 건수가 다소 적을 수 있음을 알 수 있다.
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결 론
보링 가공은 기계가공에 있어서 없어서는 안될 아주 중요한 기술이다.
  여러 산업기기의 제작 시 반드시 행하는 가공으로 얼마나 정밀한 보링 가공을 하느냐에 따라 그 기계부품이 불량품이냐 아니냐가 판가름되며, 미세한 오차가 생길 경우 완성된 기계에 치명적인 고장의 원인이 될 수 있을 정도로 보링 가공의 중요성은 아무리 언급해도 지나치지 않다.
  그러나 이런 보링 가공의 중요성에도 불구하고 보링 머신에 대한 출원건은 그리 많지가 않다. 이것은 다시 말하면 보링 머신에 대한 기술개발이 많지 않다는 것을 의미할 수도 있으나 상대적으로 보링 가공을 행할 수 있는 다른 공작기계 예를 들면 드릴링 머신, 머시닝센터의 출원이 보링 머신의 출원보다 많기 때문에 상대적으로 보링머신의 개발의 필요성을 느끼지 못할 수도 있다고 생각된다.
  그러나 1997년 이후로 외국출원인들에 의한 출원이 늘어나고 있는 것을 볼 때 우리기업들도 좀더 핵심적인 기술을 개발하여 특허권을 보유할 필요가 있다고 생각한다, 왜냐하면 핵심적인 기술의 개발은 그 잠재 가치가 어마어마하기 때문에 한 국가의 경제를 좌지우지 할 수도 있기 때문이다.
  그러기 위해서는 우선 대기업뿐만 아니라 중소기 업에서의 기술 개발이 시급하다. 본 보고서에서 독자적으로 통계치를 보고서로 작성하진 않았지만 대기업 대 중소기업의 특허 출원 현황을 살펴본 바로는 대부분이 대기업이고 화천기계라든지 삼원기계 조광기계 등 몇몇 중견기업이 출원을 하고 있지만 대기업에 비해서는 현저한 출원의 차이를 보이고 있다.
  따라서 중견기업들의 기술개발이 절실하며 아울러 고효율성과 고정밀성 및 자동화의 특성을 가진 수치제어식 NC 및 CNC를 탑재한 보링 머신의 개발이 요구된다.
  물론 이들 보링 머신이 이미 개발되어 있지만 공구교환시간을 최소로 하며, 환경 친화적이고 공구 선택 및 절삭 조건을 자동으로 계산하여 컨트롤할수 있는 좀더 진보된 인터페이스 방식의 인공지능 기술을 갖춘 보링 머신을 개발한다면 국제 경쟁에서 기술우위를 확보할 수 있지 않을까 생각된다.
 
  [참고자료]
 -http://ynucc.yeungnam.ac.kr/~tjko/tool/chapter1/index.htm
 -http://www.komma.org/komma/default.asp
 -http://mech1004.netian.com/study.htm

 
TAG :  보링공구  보링머신  보링바  보링헤드  정밀보링머신  지그보링머신
 
 
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