KR100231521B1 - 기어클러스터 단조성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형 축부(11)의 양단에 이 축부(11)보다 큰 직경의 기어부(12)(13)가 있는 기어클러스터(10)를 연속 자동으로 냉간 단조성형해내기 위한 기어클러스터 단조성형 장치의 제공에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장치는 상기 기어클러스터(10)의 제작을 위한 예비성형물(10')이 장착지지되는 하형(20)과, 상기 하형(20)에 대해 상하 왕복운동을 수행하면서 그 몸통중앙의 단조펀치(31)로 상기 하형(20)상에 지지된 예비성형물(10')을 가압변형시켜 기어클러스터(10)로 완성해내는 상형(30)과, 상기 상형(30)이 하형(20)을 향해 하강된 단조작업중에 상기 예비성형물(10')의 축부(11') 둘레에 밀착 조립되어 이 예비성형물(10')이 요구되는 기어클러스터(10)형태로 성형되도록 안내하고 상형(30)이 다시 원위치상승한 후 완성제품의 인출시에는 인출되는 완성제품을 따라 상승하면서 자동확장되어 완성제품만 인출되어 나오도록 하형(20)상에 설치된 복수의 동일한 분할몸체(41)들로 이루어진 보조금형(40)을 포함하는 구성을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의해 본 발명의 장치는 한 제품의 성형작업시마다 보조금형(40)을 종래와 같이 작업자가 일일이 수작업으로 조립, 분해하여 주지 않고도 목적하는 기어클러스터(40)를 연속 자동으로 냉간 단조 성형해낼 수 있어 이러한 장치의 작업능률 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있고 또 작업상의 안전성도 제고할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

기어클러스터 단조성형 장치

본 발명은 두 기어부와 이들 기어부보다 작은 직경을 가지고 상기 기어부들 사이에 위치한 축부로 이루어진 기계부품, 예컨대 차량의 트랜스미션내에 설치사용되는 기어클러스터(gear cluster)와 같은 기계부품(이하 "기어클러스터"로 칭함)을 간편, 정확하게 연속 냉간 단조성형할 수 있도록 안출된 기어클러스터 단조성형 장치에 관한 것이다.

차량용 기어클러스터와 같이 매우 가혹한 사용조건에서 사용되는 기계부품은 그 사용조건에 견디어낼수 있는 고도의 내마모성과 인성 및 강성 등의 우수한 기계적 물성을 갖추는 것이 요구되는바, 부품소재를 냉간에서 가압 소성변형시켜 요구되는 부품형태로 단조성형할 경우 보다 치밀한 조직과 그에 따른 보다 높은 내마모성, 인성, 강성 등을 조화있게 구비한 우수한 기계적 물성의 부품이 얻어진다.

본 발명이 관련된 차량용 기어클러스터(10)는 제1도에 예시된 바와 같이 두 기어부(12) (13) 사이에 이들 기어부(12) (13)보다 작은 직경의 원형 축부(11)가 자리하는 그러한 형태로 되기 때문에 이를 단조성형하기 위해서는 제2도에서와 같이, (가)먼저 상기 축부(11)에 상응하는 직경을 가진 환봉형태의 부품소재(1)를 마련하고, (나)상기 부품소재(1)를 예비가공하여 축부(11') 일측단부에 한 기어부(12)가 성형된 예비성형물(10')을 만든 다음, (다)상기 예비성형물(10')을 하형(20')상에 장착지지시키고 이 예비성형물(10')의 기어부(12)가 형성되어 있지 않은 부위(축부(11'))둘레에 목적하는 기어클러스터(10)의 축부(11) 및 나머지 기어부(13)의 성형을 안내하는 보조금형(40')을 조립한 후 단조펀치(31')를 가진 상형을 상기 하형(20')을 향해 하강시켜 목적하는 바의 두 기어부(12)(13) 사이에 이들 기어부(12)(13)보다 작은 직경을 가진 축부(11)가 형성된 최종의 기어클러스터(10)로 완성해내는 단계들을 거쳐야 한다.

여기에서, 상기 보조금형(40')은 기어클러스터(10)가 완성된 후 이를 완성 기어클러스터(10)로부터 분리해낼 수 있도록 하기 위해 적어도 둘 이상의 복수의 동일한 몸체들로 분할형성되는데, 종래에는 이러한 보조금형(40')의 몸체들을 예비성형물(10') 주위에 조립하거나 완성제품으로부터 이를 분리해내는 작업을 작업자의 수작업에 의존하여 행하여 왔기 때문에 작업능률 및 생산성이 저조하고 또 안전사고의 위험성이 큰 문제점이 있었다.

나아가서, 상기 기어클러스터(10)를 위에서 설명한 바와 같은 보조금형(40')의 사용이 필요하지 않은 열간 성형장치를 통해 성행해내는 방법도 있으나 이 경우는 재료의 낭비가 수반될 뿐만 아니라 무엇보다도 그러한 열간 가공에 의해서는 요구되는 정도의 치밀한 조직과 그에 따른 고도의 우수한 기계적 물성을 지닌 제품을 얻어내기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 효과있게 해소할 수 있는 더옥 개선된 기어클러스터 단조성형 장치를 제공할 목적으로 연구발명된 것이다.

제1도는 본 발명의 성형대상인 한 기어클러스터의 정면도.

제2도는 제1도에 예시된 기어클러스터의 제작과정도.

제3도는 본 발명에 따른 장치의 중앙 종단면도.

제4도는 본 발명에 따른 장치에 있어서 보조금형의 평면도.

제5도는 제4도의 보조금형을 이루는 분할몸체를 A-A선 방향에서 본 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 부품소재 10 : 기어클러스터

11 : 예비성형물 12, 13 : 기어부

10' : 예비성형물 11' : 축부

20 : 하형 21 : 이젝트핀홀

30 : 상형 31 : 단조펀치

32 : 보조금형 누르개 33 : 스프링

34 : 외통 40 : 보조금형

41 : 보조금형의 분할몸체 41a : 축부성형 안내면

41b : 기어부성형 안내면 41c : 단조펀치 작용면

41d : 외주면 43 : 스프링홈

50 : 지지케이스 51 : 경사지지면

52, 53 : 걸림부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 성형대상물이 장착지지되는 하형과, 이 하형과 협력작용하여 상기 성형대상물을 요구되는 형태로 성형하는 단조펀치를 구비하고 하형에 대해 상하 왕복운동을 수행하는 상형을 포함하는 기어클러스터 단조성형 장치로서, 단조작업시 하형상에 장착지지된 성형대상물의 소직경부(축부) 둘레에 자동으로 밀착조립되어 상기 성형대상물이 요구되는 형태로 성형되도록 지지안내하고, 단조완료후에는 하형으로부터 이젝트되어 나오는 완성제품으로부터 자동분리되도록 하형상에 설치된 보조금형을 포함하는 구성을 특징으로 하는 기어클러스터 단조성형 장치를 제공한다.

이하에서, 본 발명에 따른 기어클러스터 단조성형 장치의 구성 및 작용효과를 첨부도면에 예시된 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 한 바람직한 구성례에 따른 기어클러스터 단조성형 장치의 단면도로서, 도면의 좌반부는 단조작업이 개시되기 전의 상형(30)과 하형(20)이 서로 떨어져 있는 초기상태를 보여 주고, 우반부는 작업이 개시된 후 상형(30)이 하형(20)쪽으로 완전히 하강된 단조작업중의 상태를 보여 준다.

도3에 예시된 바와 같이 본 발명의 장치는 성형대상물, 여기에서는 원형 축부(11')의 한쪽 단부에 한 기어부(12)가 예비성형되어 있는, 기어클러스터(10)를 제작하기 위한 예비성형물(10')이 몸통중앙에 장착지지되는 하형(20)과, 몸통중앙에 단조펀치(31)를 설치구비하고 상기 하형(20)에 대하여 상하로 왕복운동하면서 하형(20)과의 협력작용에 의해 상기 예비성형물(10')을 축부(11)양단에 이 축부(11)보다 큰 직경의 기어부(12)(13)가 각각 형성된 기어클러스터(10)로 완성해내는 상형(30)과, 상기 하형(20)상에 후술하는 바와 같이 설치되어 상기 예비성형물(10')이 목적하는 기어클러스터(10)형태로 성형되어지도록 안내하는 보조금형(40)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기 보조금형(40)은 예비성형물(10')주위로의 밀착조립과 완성제품으로부터의 분리가 자유롭게 이루어질 수 있도록 적어도 둘이상 복수의, 도시된 예에서는 4개의 동일한 분할몸체(41)들로 분리형성되어 있다. 이 보조금형(40)의 각 본할몸체(41)는 단조작업중에 예비성형물(10')의 축부(11')외주면에 밀착하여 상기 축부(11')가 후속의 가압변형과정에서 정해진 직경으로 유지 성형되도록 안내하는 축부성형 안내면(41a)과, 단조펀치(31)에 의해 가압변형되는 예비성형물(10')의 축부(11')상단부가 기어클러스터(10)의 나머지 기어부(13)로 성형되도록 안내하는 기어 부성형 안내면(41b)과, 단조펀치(31)의 최대 하강위치를 제한하여 상기 기어부(13)가 정해진 두께 및 직경의 원형체로 형성되도록 만드는 단조펀치 작용면(41c)를 형성구비한다. 이들 보조금형(40)의 분할몸체(41)는 스프링(42)을 통해 서로 벌어지려는 방향으로 탄발력을 받고 있도록 하여 설치되며, 상기 스프링(42)의 설치를 위해 각 분할몸체(41)의 서로 마주보는 측면부위들에는 스프링설치홈(43)들이 설치제공된다. 상기 보조금형(40)의 각 분할몸체(41)의 외주면(41d)은 후술하는 지지케이스(50)의 경사지지면(51)에 대응하여 위에서 아래를 향해 적정 각도로 테이퍼지게 형성되어 있다.

하형(20)상에는 상기와 같이 구성된 보조금형(40)을 적합하게 설치지지하기 위한 지지케이스(50)가 도시된 양태로 설치제공된다. 이 지지케이스(50)의 내측에는 상기 보조금형(40)의 각 분할몸체(41)의 테이퍼진 외주면(41d)이 접면지지되는 역원추상의 경사지지면(51)이 형성되어 있고, 이 경사지지면 (51)의 상,하단부에는 상기 보조금형(40)의 상승위치 및 하강위치를 일정이내로 제한하여 주는 걸림부(52)(53)가 형성되어 있다.

상기 하형(20)의 중심부에는 완성제품을 상측으로 이젝트시켜내기 위한 이젝트핀(도시되지 않음)이 상하로 이동가능하게 삽입설치되는 이젝트핀홀(21)이 형성제공된다.

한편, 상형(30)의 단조펀치(31) 둘레에는 상기 하형(20)상의 지지케이스(50)내측에 설치되어 있는 보조금형 (40)의 각 분할몸체(41)를 단조작업시 지지케이스 (50)의 경사지지면(51)을 따른 하사점의 위치로 압박지지하여 주는 보조금형 누르개(32)가 설치제공된다. 상기 누르개(32)는 반복되는 단조작업과정에서 기구에 무리한 충격력이 가해지는 것을 방지하기 위해 완충스프링(33)을 통해 탄력설치된다.

부호 34는 상기 누르개(32) 및 스프링(33) 등의 설치지지를 위한 외통을 나타낸다.

작용에 있어서, 단조작업이 개시되기 전 상기 본 발명의 장치는 도3의 좌반부에 도시된 바와 같은 초기상태에 있게 되며, 이 초기상태에서 상형(30)은 하형(20)으로부터 적정거리로 떨어져 위치하고, 보조금형(40)의 분할몸체(41)들은 이들 사이에 설치되어 있는 스프링(42)(도4 참조)의 탄발력에 의해 서로 최대한 벌어져서 지지케이스(50)의 경사지지면(51)을 따른 상사점의 위치에 있게 된다.

이러한 초기상태에서 전술한 기어클러스터 예비성형물(10')을 그 축부(11')의 기어부(12)가 형성되어 있지 않은 단부가 위로 가게 하여 하형(20)상에 장착지지시킨 다음 상형(30)을 하형(20)을 향해 하강작동시키면 상형(30)에 전술한 바와 같이 설치되어 있는 보조금형 누르개(32)가 먼저 하형(20)상의 보조금형(40)의 각 분할몸체(41) 상면에 닿아 이들 분할몸체(41)를 동시에 아래로 눌러 이동시켜 주게 되고, 이에 따라 상기 보조금형(40)의 분할몸체(41)들은 지지케이스(50)의 경사지지면(51)을 따라 아래로 눌리어 하강되면서 경사지지면(51)의 안내작용에 의해 금형의 중심쪽을 향해 수평방향으로도 이동되어 완전히 하강된 후에는 상기 분할몸체(41)들이 도4와 같이 서로를 향해 최대한 모여든 상태로 됨과 동시에 각 분할몸체(41)의 축부성형 안내면(41a)이 예비성형물(10')의 축부(11') 외주면에 밀착되어진 그러한 상태로 된다. 이와 동시에 상형(30) 중심부의 단조펀치(31)는 그 하단부가 상기 보조금형(40)의 단조펀치 작용면(41c)에 닿을 때까지 하강되면서 상기 예비성형물(10')의 축부(11') 상단부를 가압변형시키게 되고, 이와 같이 가압변형되어지는 축부(11')상단부는 보조금형(40)의 기어부성형 안내면(41b)과 단조펀치(31)하단면의 안내를 받아 기어클러스터(10)의 나머지 기어부(13)로 성형되어진다.

상기와 같이 하여 한 기어클러스터(10)가 완성되고 나면 먼저 상형(30) 및 그 부속 구조물들이 위로 원위치 상승되어지고, 그 직후 하형(20)중앙의 이젝트핀홀(21)을 통해 이젝트핀이 상승하여 완성제품을 위로 밀어 인출시켜 내게 된다. 이와 같이 하형(20)상의 완성제품이 위로 인출되어 나오면 그 완성제품의 기어부(12)(13)사이에 끼인 상태로 있던 보조금형(40)의 분할몸체(41)들이 상기 완성제품, 즉 완성 기어클러스터(10)를 따라 상승되면서 이들 각 분할몸체(41)사이에 탄력설치되어 있는 스프링(42)의 힘에 의해 서로 벌어지게 되고, 상기 분할몸체(41)들이 그 상단부가 걸림부(52)에 걸려진, 경사지지면(51)을 따른 상사점의 위치까지 상승되고 나면 분할몸체(41)들은 이들 사이를 통해 완성제품이 충분히 빠져 나갈수 있을 정도로 서로로부터 최대한 벌어진 상태로 되어 완성제품만 위로 빠져 나가 그 다음 제품성형에 자동준비하게 되는 것이며, 본 발명의 장치는 한 제품의 성형시마다 위와 같은 일련의 작동을 연속자동 반복하여 목적하는 제품을 간편, 정확하게 성형해낼 수가 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 장치는 상술한 바와 같은 보조금형(40)의 특징적인 설치구성에 의해, 종래와 같이 기어클러스터(10)의 단조성형을 위한 보조금형을 작업자가 한 제품의 성형작업시마다 일일이 수작업으로 금형에 조립하고 완성제품으로부터 분해하여 주지 않고도 목적하는 기어클러스터 제품을 연속 자동으로 간편, 신속하게 성형해낼 수가 있으므로 이러한 성형장치의 작업능률 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있고 또 작업상의 안전성도 제고할 수 있게 된 신규유용한 효과를 제공하는 것이다.

Claims (4)

1. 원형축부(11)의 양단에 이 축부(11)보다 큰 직경의 기어부(12)(13)가 있는 기어클러스터(10)를 단조성형하기 위한 장치로서, 축부(11')의 한쪽 단부에 한 기어부(12)가 예비성형되어 있는, 상기 기어클러스터(10)의 제작을 위한 예비성형물(10')이 장착지지되는 하형(20)과, 상기 하형(20)에 대하여 상하 왕복운동하면서 그 단조펀치(31)로 상기 하형(20)상에 지지된 예비성형물(10')의 축부(11')상단에 또 다른 기어부(13)를 성형하여 상기 기어클러스터(10)로 완성해내는 상형(30)과, 상기 상형(30)이 하형(20)을 향해 하강된 단조작업중에 상기 예비성형물(10')의 축부(11')둘레에 밀착조립되어 상기 예비성형물(10')이 요구되는 형태로 성형되도록 안내하고 상형(30)이 다시 원위치상승한 후 완성된 제품의 인출시에는 인출되어 나오는 완성제품을 따라 상승하면서 자동확장되어 완성제품만 인출되어 나오도록 하형(20)상에 설치된 복수의 동일한 분할몸체(41)들로 이루어진 보조금형(40)을 포함하는 구성을 특징으로 하는 기어클러스터 단조성형 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하형(20)이 또한 그 상, 하단부에 걸림부(52)(53)가 있는 역원추형의 경사지지면(51)을 내측에 형성한 지지케이스(50)를 설치구비하고, 이 지지케이스(50)의 경사지지면(51)내측에 상기 보조금형(40)의 분할몸체(41)들을 상기 경사지지면(51)을 따른 하사점의 작업위치나 상기 경사지지면(51)을 따른 상사점의 비작업위치로 이동될 수 있게 설치지지하며, 상기 보조금형(40)의 각 분할몸체(41)사이에는 이들을 서로 벌어지는 방향으로 탄발시키는 스프링(42)을 설치한 것을 특징으로 하는 기어클러스터 단조성형 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조금형(40)의 각 분할몸체(41)가 축부성형 안내면(41a)과 기어부성형 안내면(41b) 및 단조펀치 작용면(41c)을 내측에 형성구비하고, 그 외주면(41d)은 상기 지지케이스(50)의 경사지지면(51)에 상응하는 각도로 테이퍼지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기어클러스터 단조성형장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 상형(30)이 또한 단조작업중에 상기 보조금형(40)의 분할몸체(41)들을 이들이 상기 예비성형물(10')의 축부(11')둘레에 밀착되어지는 작업위치로 압박지지하는 보조금형 누르개(32)를 설치구비하는 것을 특징으로 하는 기어클러스터 단조성형 장치.

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