KR100319972B1

KR100319972B1 - 치(齒)형끼워맞춤을이용한dc모터케이스

Info

Publication number: KR100319972B1
Application number: KR1019980037724A
Authority: KR
Inventors: 박명규; 민병현
Original assignee: 민병현
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2002-04-22
Also published as: KR19980087729A

Abstract

본 발명은 블랭킹 공정을 통하여 판재의 양 끝단에 치(齒)형 구조를 구성한 후 판재를 360도 굽힘가공(bending)하여 DC 모터케이스를 제조하는 것으로, 치(齒)형 구조에 의한 판재의 억지 끼워맞춤 때문에 판재가 360도 굽힘가공 후, 소재의 소성가공 특성으로 인해 원래의 직선 판재 상태로 풀리려는 것(스프링 백 현상)을 추가로 용접공정과 같은 새로운 공정을 적용하지 않고서도 방지할 수 있는 것이 주요 내용이며, 특히 끼워맞춤 시에도 끼워맞춤 부의 형상을 라운드 형태로 하여 최종제품상태에서 진원도를 정밀하게 확보 할 수 있어 DC 모터의 제조 시 품질향상에 기여 할 수 있는 기술로서 지금까지의 제조공정에서 적용된 구조와는 다른 독특한 아이디어이다.

Description

치(齒)형 끼워맞춤을 이용한 DC 모터케이스

자동차용 DC 모터케이스는 전자석과 코일로 구성되는 DC 모터를 감싸는 케이스로 도 1의 정면도 ① 및 좌우측면도(②,③)에서 알 수 있듯이 일반압연강재를 360도 말아서 제조된 원통형의 구조를 가지는 제품이다. 기존의 자동차용 DC 모터케이스의 제작 방법은드로잉(deep drawing)방식이나 360도 굽힘가공(bending) 후 용접공정을 행하는 방식을 일반적으로 적용하고 있으나, 전자의 경우에서는드로잉 작업에 따른 제품의 파단을 방지하기 위하여 두꺼운 소재가 사용되는 단점을 안고 있어 이에 대한 개선책이 필요한 상태이다. 또한드로잉 가공은 재료의 연성을 이용한 공정으로 드로잉을 한 벽 및 플랜지 부분 등에 주름이 발생하며, 또한 1회의 드로잉 가공으로 필요한 제품을 얻지 못할 경우는 2 - 수회 정도로 분류하여 최후에 소요의 형상을 얻으므로 재료 손실 및 불량율 증대 등 많은 단점을 안고 있다. 이때 발생할 수 있는 불량현상은 바닥 빠짐, 벽 주름, 플랜지 주름, 보디 주름, 살 몰림 및 다이의 반경방향에서 생길 수 있는 균열수축 등이 있다.

한편 굽힘가공 후 용접공정에 의해 DC 모터케이스를 제조하는 후자의 경우에는 용접공정의 추가로 인한 제작시간 증대의 단점을 안고 있다. 또한 일부 끼워맞춤방식이 소개되고는 있으나 끼워맞춤부가 직선형으로 되어 작업 후 진원이 확보되지 못하고 이탈력이 약해서 일정시간 사용 후 끼움부의 간극이 서서히 넓어져서 DC모터 제품의 기능에 중대한 결함을 발생시킬 수 있는 소지가 있었다.

본 발명에서는 굽힘(bending) 형 제조방식을 채택하면서도 용접 등의 후 가공 없이 제품을 생산하기 위한 아이디어(도면 2에서 보여주는 바와 같이 판재의 양끝(①,②)에 블랭킹 공정을 이용하여 치(齒)형 구조를 적용하고 판재가 360도 말렸을 때 좌우 양단이 억지 끼워맞춤으로 끼워지도록 한 구조)를 제시하며 이를 실용화 할 수 있는 기술개발을 하고자 한다. 하지만 굽힘공정의 경우에도 굽힘공정 시 모서리 부분의 매끈한 처리에 한계가 있고, 굽힘성형의 둘레방향 변형에 견딜 만큼의 연성을 재료가 지니지 못해 발생하는 굽힘면에서의 표면 수축이나 균열, 가장자리 균열 수축, 성형품을 이형했을 때에 탄성변형분의 회복에 따른 굽힘각 불량, 또한 굽힘성형 시에 바깥쪽의 재료는 둘레방향으로 늘어나고 폭 방향으로 수축하는데 대하여 안쪽의 재료는 그 반대로 변형하기 때문에 발생하는 휨이나 단면불량 등 많은 문제점이 발생하나, DC 모터케이스와 같은 원형 제품을 굽힘가공으로 제조할 경우의 가장 큰 문제점인 스프링 백 현상을 방지하기 위해 용접공정을 추가함이 없이 양 끝단에 치(齒)형구조를 적용하여 360도 굽힘가공 후 도면3 ①의 치형 끼워맞춤 부의 상세도에서와 같이 판재의 좌우 양단이 억지 끼워맞춤으로 틈새 없이 작업이 가능하여 종래의 기술이 가지는 불합리한 제조원가의 상승이나 DC모터완성품에서 발생될 수 있는 각종 불량의 소지를 일거에 개선 할 수 있도록 하였다, 또한 치(齒)형부의 형상도 도2의 양 끝단①,②와 같이 서로 물리는 부위의 형상을 달리하고 모든 치(齒)형부를 소재의 두께와 재질에 따르는 적절한 라운드형상으로 함으로써 작업 후에 진원도를 정밀하게 확보 할 수 있어 각종 DC 모터의 제조 시 품질향상에 기여할 수 있도록 하고자 하였다.

도 1. DC 모터케이스 전개도

도 2. 판재에 치형을 내기 위한 블랭킹 전개도

도 3. 치형 끼워맞춤 부 상세도

도 4. 판재의 굽힘을 위한 프레스 금형 개략도

도 5. 굽힘공정 중 발생하는 힘 분포의 개략도

도 6. DC 모터케이스 제조공정도

도 7. 시제품 사진

본 발명에서는 360도 굽힘 작업을 수행하였을 때 자체적으로 맞물릴 수 있는 치(齒) 모양을 도면 3 ②에서와 같이 모든 치(齒)형 끝부위를 라운드를 주는 방식으로 하였으며 도면 3 ② 라운드의 형상의 일 실시예이며 라운드의 형상은 반드시 이에 국한하는 것은 아니다. 또한 본 발명에서는 양 끝단의 처리를 1:1로 주지 않고 좌우의 형상조건에 따라 5/100의 공차를 가감하여 억지 끼워맞춤을 하여 미관이 수려하고 면 처리에 있어서도 깨끗하고 우수하다. 판재를 360도 굽힘공정을 수행할수 있는 프레스 금형 개략도가 도면 4에 주어지며, 이때 판재에 작용할 수 있는 힘 분포의 개략도를 도면 5에 나타내었다. DC 모터케이스가 제조되는 전체공정을 도면 6에 보여주는데 먼저 판재를 블랭킹(①,②)하여 외관 형상을 반영한 후, 360도로 판재를 말기 위한 굽힘 작업을 한 번에 실행하지 않고 3 번의 굽힘 과정(③,④,⑤)을 거쳐 판재를 360도로 굽히게 된다. 이때 판재의 소성특성 즉 스프링 백(spring back) 현상에 의하여 굽혀진 판재가 원래 상태로 되돌아가려는 힘이 작용하게되는데, 이를 방지하기위한 방편이 굽힘가공에서는 가장 중요하다. 일반적으로 굽힘 반경이 작을수록 스프링 백이 작아지므로 제품의 정밀도는 향상되나 너무 작으면 균열이 생기기 쉽고, 굽힘 반경이 너무 크면 스프링 백 량이 증가한다. 그러므로 재료에 균열이 생기지 않고 굽힐 수 있는 최소반경을 제조공정에서 찾아야 하며 이는 재질, 판 뜨기 방향, 풀림 온도, 굽힘 방향, 가공방향, 굽힘 각도 등에 따라 달라지므로 각각을 해석적인 방법으로 조정함은 거의 불가능하다. 지금까지 제시된 스프링 백을 감소시키는 방법은 펀치에 백 테이퍼(back taper)를 주거나, 펀치 아래 면에 도피 홈을 주는 방법, 펀치 아래 면을 원호로 하는 방법, 패드(pad)에 배압을 주는 방법, 캠(cam) 기구를 이용하는 방법 등 여러 가지가 있으나 본 특허에서는 판재의 양 끝단을 치(齒) 형상으로 처리하여 3번의 굽힘공정에 의하여 판재가 360도 말렸을 때 양 끝단에 처리된 치(齒)형 구조의 억지끼워맞춤 힘이 스프링 백 힘을 능가하여 판재가 원 상태로 돌아가는 특성을 방지하는 것과 단순히 끼워맞춤 방식만을 강조하는 것이 아니라 서로 물리는 부위의 형상을 달리하고 모든 치(齒)형부를 소재의 두께와 재질에 따르는 적절한 라운드형상으로 함으로써 작업 후에 진원도를 정밀하게 확보 할 수 있도록 한 것이 본 특허의 주요 아이디어이다. 도2의 ①,②는 일 실시 예를 나타내었으며 라운드의 형상은 반드시 이에 국한하는 것은 아니다. 아래에 굽힘가공 압력의 계산식이 주어지며 본 특허대로 제조하였을 때 얻어지는 제품사진이 도면 7에 보여진다.

여기서, P: 굽힘압력(Kg)

C₂: 계수

b: 판 폭(mm)

t: 판 두께(mm)

σ_b: 재료의 인장강도(Kg/mm²)

판재의 양 끝단을 각 치(齒)형부 형상을 달리하며 특히 치형부의 끝단부를 소재의 두께 및 재질에 따라 적절한 라운드를 주면서 3번의 굽힘공정에 의하여 판재가 360도 말렸을 때 양 끝단에 처리된 치(齒)형 구조의 억지 끼워맞춤 힘이 스프링 백 힘을 능가하여 직선으로 단순하게 끼워맞춤 처리하는 방식보다는 비교할 수 없는 진원도의 정밀도를 향상시켜 궁극적으로는 DC모터의 자석의 접합부 및 회전자와의 간극을 일정하게 유지하여 줄 수 있을 뿐 아니라 끼워맞춤부의 접합력의 향상으로 진동이 심한 경우에도 매우 높은 내구성을 확보 할 수 있으며 기존의드로잉이나 용접방식의 경우에서 발생 될 수 있는 여러 가지 형태의 불량을 개선하고 재료의 수율을 향상시킬 수 있으며 단순화된 공법으로 인하여 제조의 원가를 절감 할 수 있다.

Claims

양 끝단에 치(齒)형 구조를 적용한 판재를 360도 굽힘가공(bending)하여 DC모터케이스를 제조하는 것으로서, 치(齒)형 구조에 의한 판재의 억지 끼워맞춤 때문에 판재의 양 끝단이 스프링 백 현상에 의하여 원 상태로 되돌아가려는 것을 방지해주는 방법을 특징으로 하는 DC모터 케이스
양 끝단의 치(齒)형 구조를 서로 맞물리는 형상을 달리하고 치(齒)형 끝 부위를 직선구간이 없이 라운드로 처리하여 360도 굽힘가공(bending)후의 진원도 등의 정밀도를 향상시킨 것을 특징으로 하는 DC모터 케이스