KR100264241B1 - 스웨이징 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신축성을 가지는 호스(10)의 자유단(10a)에 연결되는 링(14)을 스웨이징 가공하는 방법에 관한 것으로, 강체인 원주형상 부재(12)에 결합되는 링을 스웨이징 하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 큰 개구단(20)이 형성된 가변직경부(18a)를 포함하는 축방향으로 구멍(18)이 뚫린 스웨이징 다이(16)를 사용하는테, 상기 단부에서 구멍(18)의 직경은 상기 가변직경부(18a)의 최대 직경(d)과 실제적으로 일치하게 된다.

상기 스웨이징 다이(16)는 적어도 상기 구멍의 큰 단부(20)가 스웨이징 작업부위 주위에 위치하고, 협소한 단부는 호스의 전방에 위치하도록 설치되며, 링(14)과 스웨이징 다이(16)에 의해 축 방향으로 구성되는 2가지 요소중 한개 요소가 정지 상태로 지지되는 동안에 화살표 F 방향, 즉 호스(10)의 자유단(10a)으로 부터 반대 단부쪽으로 향하는 방향으로 상기 2가지 요소 사이의 상대적인 축방향의 운동이 행하여 진다.

Description

스웨이징 가공방법

강체인 원통형상 단부를 가지는 연결 부재를 제작하기 위해서 신축성을 가지는 호스의 자유단이 링과 호스의 외측 및 내측의 축방향에 위치하는 강체인 원통형상 부재와 상기 링 사이에 결합되는 방법이 이미 공지되어 있다.

상기한 목적을 위해 링의 직경을 축소하기 위해서는 스웨이징 작업을 수행할 필요가 있다.

일반적으로, 본 발명은 강체의 원통형 부재에 결합되는 신축성 있는 호스의 자유단에 연결되는 링을 스웨이징 하는 방법에 관한 것이며, 상기 링은 초기에 호스의 직경보다 더 큰 직경을 가지고 스웨이징 가공이 되어지는 하나 이상의 부위를 가진다.

스웨이징 방법은 제1단부로 부터 제2단부까지의 가변직경부를 포함하는 축방향 구멍이 형성된 스웨이징 다이를 사용하는데, 상기 구멍은 그 구멍의 직경이 실제적으로 제2단부 위치에서의 직경과 같게 되는 개방된 큰 단부를 가진다.

축방향의 스웨이징은 주로 강체 튜브의 작업에서 사용된다.

미국특허등록번호 제 2,314,002호에서는 신축성을 가지는 호스의 자유단에 연결되는 링을 스웨이징 하기 위해 축 방향으로 스웨이징 하는 방법에 대해 기재되어 있는데, 상기 방법에서는 스웨이징 다이가 초기에 다이 주위에 위치하다가, 링의 상부 호스의 자유단쪽으로 옮겨가게 된다.

스웨이징 다이를 호스 주위에 위치시킬 필요가 있으므로, 축방향 구멍의 최소 직경은 호스의 외경보다 크게 된다.

링은 호스 주위에 위치하기 때문에, 링의 내경도 호스의 외경보다 크게 된다. 결과적으로 스웨이징 작업동안 효과적인 작업이 되기 위해서는 스웨이징 작업동안 링 직경의 감소치가 링의 두께 보다 결코 더 크게 되어서는 안된다.

결국, 직경의 감소는 호스, 링, 원주 형상 부재로 이루어지는 조립 제품에서의 결함도를 불충분하게 하는 문제점을 가지게 된다.

스웨이징에 의한 결합도를 증가시키는 유일한 방법, 즉 직경을 축소시킴에 의해 조립제품 사이의 결합도를 증가시키는 방법은 링의 두께를 증가시키게 되며, 필연적으로 재료비의 증가를 초래하고 스웨이징 작업시 큰 힘이 들게 되는 것이다.

현재 스웨이징 작업으로서 래이디얼 스웨이징(Radial Swaging) 방법이 알려져 있는데, 상기 방법은 방사 방향으로 배열되민 서로에 대해 상대적으로 움직이는 복수개의 각 부재(Angular Sectors)를 가지는 스웨이징 공구를 사용하여 작업이 수행 되어진다.

상기 방법은 상기 각 부재 사이의 방사 방향에서의 간격에 의해 길이 방향의 접힘부가 발생될 수 있으므로, 스웨이징 작업 완료된 부위에서 결함이 발생되는 문제가 있었는데, 이러한 결함은 호스에 접힘부가 발생되어 누수가 발생될 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 적어도 상기한 구멍의 큰 단부가 스웨이징 작업 부위 주변에 위치하고, 상기 구멍 가변직경부에서의 제1단부는 호스 상부 자유단의 전방에 위치하며, 링과 축방향 스웨이징 다이로 구성되는 두 요소중 하나를 지지하는 동안 상기 두 요소 사이에서 후방(F), 폭 호스의 “전방” 단부인 자유 단으로부터“후방” 단부인 타단으로 향하는 방향으로 상대적인 축방향 변이가 발생된다.

이러한 배치에 의해, 스웨이징 작업은 링의 두께에 대한 제한을 받지 않게 되는 것이다. 또한 후방으로 배치함에 의해서, 호스와 링과 원통형 부재로 구성되는 조립제품의 기계적 강도를 상당히 향상시킬 수 있다.

호스 재료의 어떤 부위는 스웨이징 작업동안 압축력을 받게 되는데, 압축력을 받는 부위는 변형되며, 호스에 대해 스웨이징 다이의 이동 방향으로 압축력을 받게 된다.

링 내부에 빈공간이 없어지면 표면 재료는 후방으로 전체적인 변형이 가해져서 반대 방향으로 변형되는데, 즉 링에 대해 스웨이징 다이의 이동방향과 반대 방향으로 변형된다.

고무 재료로 제작된 신축성을 가지는 호스의 두께는 제작 변수의 기능을 할 수 있도록 약 1mm의 여유 범위의 크기내에서 임의로 조정될 수 있다.

두께가 부분적으로 가변됨에 따라, 초과 재료의 체적 즉 변형이 부분적으로 발생되는 체적이 큰 변수가 되는 것이다.

결국 호스를 구성하는 재료의 링 내부에서의 압력은 매우 큰 부분적 변수가 된다.

링의 변형없이 상기한 여러가지 변수를 견딜 수 있도록 하고, 호스와 링과 원통형 부재 사이 연결부에서의 충분한 인장강도를 가지기 위해서는, 링의 두께가 상대적으로 커야만 한다.

호스의 자유단 쪽으로 이동하게 될 때, 호스를 구성하는 재료가 연속적으로 변형하게 되고 큰 압력 변화를 받게 됨에 따라 기계적 성질에 영향을 끼치게 된다.

본 발명에 따른 후방 이동에 의한 스웨이징 작업동안에는, 호스의 자유단에 작용되는 압력이 원주 전체에 걸쳐 지속적으로 작용하게 되어서, 호스의 어떤 부위에서도 갑작스런 변형이나 접힘이 발생하지 않게 되는 것이다.

부가적으로 호스의 자유단으로 부터 시작하여 축 방향으로 스웨이징 작업을 진행시킴에 따라, 호스를 구성하는 재료는 호스에 장애가 되지 않을 정도의 크기로서, 특히 조립된 제품의 씰 링(Sealing)에 대한 요구수준을 유지하기 위해 작용되는 점진적인 변형을 받게 된다.

링과 호스가 함께 안전하게 조립되도록 스웨이징 작업은 일정하고도 점진적으로 행하여지므로, 호스에서는 링과 강체 원통형 부재사이에서 결합된 단부에서 접힘이 발생하지 않게되고, 특히 튜브의 자유단으로 부터 떨어진 링의 단부 부근에서 어떤 취약부도 발생하지 않게 된다.

따라서 상대적으로 적은 두께의 링을 사용하더라도 신뢰할 수 있을 정도로 확실히 결합되는 것이다.

또한 링과 스웨이징 다이의 축 방향에서의 상대적인 움직임은 가변직경부의 제1단부가 호스의 자유단으로 부터 이격된 스웨이징 작업부의 단부에 도달하기 전에 멈추게 된다.

상기 방법에 따라 링의 후미부는 미량 요동 가능하게 되어서 호스가 손상되지 않게 된다.

연결 부위가 내구성이 우수하고 신뢰성이 향상 되도록 하기 위해서, 높은 수준의 내구성 테스트가 요구되는데, 이러한 내구성 시험에서는 호스가 링에 대해 진동하도륵 하고 있다.

링의 후미부가 움직여짐에 따라, 테스트가 행해지는 동안 호스가 손상되거나 끊어지는 현상을 방지할 수 있게 된다.

첨부된 도면에 의해 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 신축성을 가지는 호스의 자유단에 연결되며 원통형 부재에도 겹합되는 링과, 본 발명에 따른 방법의 제1실시 형태가 실행되기 위한 스웨이징 다이(Swaging Die)를 도시한 종단면도, 제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 방법의 초기 상태와 최종 상태를 도시한 상태 설명도, 제4도는 제1도와 유사한 도면으로서, 본 발명에 따른 다른 실시 형태가 실행되는 상태를 도시한 종단면도, 제5도는 본 발명에 따른 또다른 실시 형태가 실행된 상태를 도시한 종단면도로서, 먼저 제1도에서 보면, 스웨이징 작업 전 상태의 링(14)이 도시되어 있는데. 직경(D)이 호스(10)의 직경보다 크게 구성된다.

또한 제1도에서 보면, 스웨이징 다이(16)가 축방향 구멍(18)에 제공되는데, 상기 구멍은 직결 d'의 제1단부(19a)와 직경 d의 제2단부(19b)로 부터 변동되는 가변직경부(18a)를 가진다.

직경 d는 직경 d' 보다 큰 직경 D 보다도 더 크다.

가변직경부의 제1단부(19a)에 인접하여, 상기 구멍은 협소한 개구단(17)내측으로 개방된 직경 d'의 원주형상직경부(18b)를 포함한다.

또 다른 단부에서는 상기 구멍이 원뿔 형상으로 된 가변직경부의 제2단부(19b)와 일치하는 큰 개구단을 가진다.

제1도에서는 스웨이징 공정의 개시 전 상태의 여러가지 요소에 대해 나타내고 있는데, 상기 구멍의 축이 신축성 호스의 길이 방향축(A)과 정렬된 위치에 오고, 큰 개구단(20)이 후미에 인접 하도록 된다.

또한 제1도에서는 링(14)를 축 방향으로 지지하기 위한 공구(22)를 도시하고 있는데, 상기 링의 후단부(14b)는 이에 접하고 있다.

상기 공구는 제1도에 개략적으로 도시 되어 있는데, 스웨이징 공정동안 링(14)을 지지하도록 상기 링(14)외 자유단과 함께 작동되는 호스 주위에 위치하는 두개의 턱을 구성하고 있다.

스웨이징 공정을 시작하기 위해, 스웨이징 다이는 적어도 상기 구멍의 큰 단부(20)가 링 주위에 위치하여 스웨이징이 되도록 설치되며, 제1단부(19a)는 호스 선단부의 전방 위치에 설치된다.

즉, 스웨이징 다이는 화살표 F 방향(호스의 선단부(10a)로 부터 후단부로 향하는 방향)으로 스웨이징 링에 대해 배열되는데, 적어도 상기 구멍의 단부(20)가 링의 선단부(14a)에 도달되도륵 위치하게 된다. 적절한 스웨이징 작업은 상기 구멍의 벽이 링의 외주와 닿으면서 시작되는데, 스웨이징 작업을 행하기 위해서는 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 스웨이징 다이(16)가 링(14) 상부에서 화살표 F 방향(후미방향)의 축방향으로 이동하게 된다.

이러한 축방향의 이동이 행해지는 동안 링이 공구(22)에 의해 지지되므로, 그 외경은 점진적으로 감소되어 상기 구멍(18)의 작은 직경(d')과 같게 된다.

이러한 작업이 이루어지는 동안 신축성 있는 호스의 단부(10a)에 점진적인 변형이 가해진다.

스웨이징의 종단에서는 제3도에 도시된 바와같이 강체인 원통형 부재(12)와 링(14) 사이에서 고정되는 호스의 단부(10a)에서 상기 링(14)이 접혀지게 된다.

제3도에 도시된 바와같이, 링(14)에 대해 스웨이징 다이(16)의 축방향의 이동은 상기 구멍의 가변직경부(18a)의 작은 직경이 호스(18)의 자유단(10a)으로 부터 이격된 링(14)의 후단부(14b)에 도달하기 전에 멈추게 된다.

따라서 링의 후단부는 미소하게 움직이며, 호스에 손상이 가지 않게 된다.

또한, 스웨이징 작업이 행해짐에 따라 스웨이징 다이를 화살표 F 방향으로 이동시킴에 의해 상기 다이로 부터 링이 해체 되기에 충분하도록 하고 있다.

제1도 내지 제3도에서 보면, 원통형상의 링(14)은 길이방향 전체에 걸쳐서 스웨이징 되는데 반해, 제4도 및 제5도에 도시된 또 다른 실시예서는 링의 일부위에서만 스웨이징 하고 있는데, 상기 도면에서 보면 제1도 내지 제3도에서의 구성 요소들과 비슷한 요소들에 대해 도면부호를 100만큼 부가된 값으로서 기재하였다.

상기 링(114)는 스웨이징 가공되지 않은 제1부재(115a)를 가지는데, 상기 제1부재(115a)는 신축성을 가지는 호스(110)의 선단부(110a)의 전방으로 신장되어 있으며, 씰링 링(Sealing Ring)(117)에 대한 수용부로서의 기능을 하거나, 호스(110)를 결합하기에 적합하도륵 강체의 원주형상 단부에 고정하기 위한 부재에 제공될 수 있다.

한편 제1부재(115a)는 돌출형상으로 되어져 있으므로 이전 실시예에서 사용한 일체형 스웨이징다이(116)를 그대로 사용할 경우 입구부터 간섭이 발생되어 스웨이징 할 수 없게 된다. (제1도 내지 제3도 참조) 따라서, 여기에서는 제1부재(115a)는 스웨이징 하지 않고 후부위(l15b)에 대해서만 스웨이징하게 되며, 스웨이징 다이(116)도 분리형을 사용하고 있다.

스웨이징 다이(116)는 2개의 덮개(116a)(l16b)로 구성되는데, 상기 다이(116)를 링주위 위치로 밀어 넣기 위해서, 상기 덮개 (116a)(l16b)는 링과 제1부재(115a)가 통과하기에 충분한 크기의 통로가 이루어지도록 먼저 서로로부터 일정간격이상 떨어진 위치에 있게 된다.

상기 다이 (116)가 화살표 F 방향으로 움직이는 동안 2개의 덮개가 링 주위에서 상기 통로가 제거 되도록 함께 내측으로 움직인 후에 적절한 축방향의 스웨이징 작업이 시작된다.

이와같이 2개의 덮개가 함께 조립되면, 다이 구멍(118)은 가변직경부(118a)와 소직경의 원주형상직경부(118b)를 가지게 된다.

큰 내측 직경을 가지는 단부(120)으로 부터 이격된 곳에 위치하는 구멍의 작은 내측 직경을 가지는 단부(121)는 개방된 상태로 된다.

제5도에 나타낸 바와같이, 링(114)의 제1부재(115a)가 상기 다이의 전방으로 돌출된 상태에서 다이(116)가 후 부위(l15b)에 대해 스웨이징 되는 위치로 가게 된다.

상기 후 부위(l15b)는 화살표 F 방향, 즉 일점쇄선으로 나타낸 스웨이징 시작 위치로 부터 실선으로 도시된 스웨이징 종단 위치로 가는 방향으로 이동함에 의해 스웨이징 가공된다.

스웨이징 다이가 축 방향으로 이동됨에 따라, 링은 스웨이징 공구(122)에 의해 축 방향으로 지지된다.

제4도 및 제5도에서 보면. 상기 공구(122)는 링(114)의 전방부와 함께 작동되는 턱을 구성하는데, 좀 더 상세히 설명하면 공구(122)의 턱은 제1부재(115)의 후방으로 링 주위에 위치하게 되며, 어깨부(114')에 대해 인접한 위치로 가게 되어 링을 지지하고, 스웨이징 작업 동안 링을 지지하여 후방으로 이동되지 않게 한다.

제4도에서 보면, 링의 재1부재(115a)의 후방에 위치하는 제2부재(l15b)는 스웨이징 작업전에 스웨이징 작업에 의해 감소되는 직경보다 큰 직경을 가지며, 제1부재(115a)의 후방에 위치하는 제2부재(115b)의 선단부(115c)에서도 전술한 바와같이 된다.

결국, 덮개들이 다이가 측 방향으로 배열되기 전에 링(114)에 대해 상대방쪽으로 이동할시에, 방사 방향 스웨이징 작업의 예비적인 단계가 스웨이징 작업부의 선단부(115c)에서 이행 되어진다.

제4도 및 제5도에 도시된 바와같이, 방사 방향 스웨이징 작업의 예비적인 단계가 이행되는 부위인 선단부(115c)는 방사 방향 스웨이징의 작업과 관련된 어떠한 결함도 호스에 효과를 전혀 미치지 못하도록 신축성 있는 호스의 선단부(110a)의 전방으로 돌출된다.

중간부에 해당되는 선단부(115c)의 직경은 방사 방향으로의 예비적인 스웨이징 단계가 필요하지 않게 되는 스웨이징 직경 보다도 더 작게 되거나 같게 될 수 있다.

링이 축방향이 지지되고 다이가 첨부 도면에 도시된 실시예에서 화살표 F 방향으로 이동됨에도 불구하고, 다이를 축방향으로 지지하고 링을 화살표 F 방향의 반대방향으로 이동함에 의해 스웨이징 작업이 이행 되도록 하고 있다.

특히 주목해야 할 사항은 링과 다이에 의해 구성되는 2가지 요소는 화살표 F 방향, 즉 스웨이징 작업 부위를 따라 후미 방향으로 다이가 움직임에 따라 서로 대향되도록 위치하게 된다는 것이다.

Claims (5)

1. 강체인 원통형 부재(12,112)에 연결되는 신축성을 가진 호스(10,110)의 자유단(10a,110a)에 결합되는 링(14,114)을 스웨이징 하는 방범에 관한 것으로, 상기 링은 호스의 직경보다 큰 직경(D)으로서 스웨이징 되는 적어도 하나 이상의 부재(14,l15b)를 가지며, 스웨이징 다이(16,116)에는 제1단부(19a)로부터 제2단부(19b)로 직경이 변하는 가변직경부(18a,118a)로 된 축방향 구멍(18,118)이 형성되고, 상기 구멍은 그 직경이 상기 가변직경부의 직경에 일치하는 큰 개구단(20,120)을 가지는 스웨이징 방법에 있어서, 스웨이징 다이(16,116)는 적어도 하나 이상의 구멍(18,118)의 큰 단부(20,120)가 스웨이징 작업부(14,l15b) 주위에 위치하고 상기 구멍(18,118)의 가변 직경부(18a,118a)의 제1단부가 자유단(10a,110a)의 전방에 위치한 호스(10,110)의 상부로 위치하도록 설치되며, 링(14,114)과 스웨이징 다이(16,116)에 의해 구성되는 2개 요소 중 1개가 지지하는 동안에 상대적인 축방향 운동이 후미 방향(F), 즉 호스(10,110)의 선단부인 자유단(10a,110a)으로 부터 후단부인 타단부로 향하는 방향으로 상기 2개 요소 사이에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공 방법.
2. 제1항에 있어서, 링(14,114)과 스웨이징 다이(16,116)의 상대적인 축방향운동이 가변직경부(18a, 118a)의 제1단부(19a)가 호스(10, 110)의 자유단(10a, 110a)으로부터 이격된 스웨이징 작업부(14, 115b)의 단부(14b, 114b)에 도달하기 전에 중단되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 링(14, 114)은 축 방향으로 지지되며 스웨이징 다이(16, 116)온 스웨이징 작업부(14, 115b)의 상부에 축 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스웨이징 다이(116)는 2개의 덮개(116a, l16b)로 구성되며 상기 다이(16,116)를 링 주위에 설치하기 위해서 상기 덮개 (l16a, l16b)가 링(114)을 통과하기에 충분한 크기의 통로가 형성되도록 상대방으로부터 이격되는 방향으로 움직이고, 상기 덮개(116a, l16b)는 상기 통로가 제거될 때까지 상기 링 주위의 상대방 덮개 쪽으로 움직이는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 덮개(116a,116b)가 링(114) 주위의 상대방 덮개쪽으로 움직이는 동안에 예비적인 방사 방향의 스웨이징 과정이 호스(110)의 자유단(110a)에 인접한 스웨이징 작업부(l15b)의 단부(115c)에서 상기 부위(l15b)의 작은직경 이상이 되도록 행하여지는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공방법.