KR100441493B1 - 회전 가능한 단조용 나이프 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 러더 스탁 등을 단조 제작할 때 사용되는 회전 가능한 나이프 금형장치에 관한 것으로서,

선단이 날카롭게 형성되어 있는 나이프 금형(6)과, 이 나이프 금형을 그 하부에서 접촉 지지하는 금형 홀더(10)로 구성되며,

상기 나이프 금형(6)의 바닥에는 회전 돌출부(11)(12)(15)가 1개 이상 형성되어 있고, 상기 금형 홀더(10)의 상면(上面)에는 상기 회전 돌출부(11)(12)(15)의 회전 이동이 안내되는 가로방향 안내 홈(20')과 세로방향 안내 홈(20")이 교차 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로,

작업이 용이하고 각도치수가 정확하며 작업 시간이 최소화되어 생산성이 그 만큼 우수하다는 이점이 있다.

Description

회전 가능한 단조용 나이프 금형장치{Rotary Knife Die Device for Forging}

본 발명은 회전 가능한 단조용 나이프 금형장치에 관한 것으로서, 특히 선박부품의 일종인 러더 스탁(Rudder Stock) 등의 자유단조작업을 용이하게 하기 위한 나이프 금형장치에 관한 것이다.

러더 스탁은 대형 선박의 후미에서 방향을 조정하는 러더(Rudder)를 지지하는 축(Shaft)의 일종으로서, 그 중량과 크기가 중대형이며 그 형상은 일직선으로 된 것과 굽어진 것으로 구분된다. 이 중, 굽은 형상의 러더 스탁의 구성이 도 1에 도시되어 있다.

러더 스탁(1)은 통상 자유단조에 의해 길이 방향으로 연신함으로써 제작된다. 도 2를 참조하여, 러더 스탁(1)의 통상의 제작방법에 대하여 기술하면 다음과 같다.

먼저, 가열된 강괴(2)로부터 동일 지름을 갖도록 소재를 연신한다(2-1)(2-2). 다음, 강괴 상단부(3)를 매니퓰레이터(5)가 붙잡을 수 있도록 길게 돌출부(4)를 형성한다(2-3). 그리고, 동일 지름으로 연신된 소재의 조직을 치밀하게 하기 위해, 수직방향으로 압축작업을 실시한다(2-4). 이와 같이 치밀화된 소재를 다시 90°회전하여 길이방향으로 연신하면서 원하는 최종 형상으로 자유단조작업을 실시한다(2-5)(2-6)(2-7)(2-8)(2-9).

이 때, 러더 스탁(1)의 최종 형상의 특성상, 도 2의 (2-6) 공정에서와 같이 홈을 형성하는 나이프 금형작업을 실시하고 이를 기준으로 부분적인 연신작업이 별도로 행해질 필요가 있다(2-7)(2-8)(2-9). 그런데, 러더 스탁(1)의 마주보는 양측면 부분의 나이프 단조작업이 이루어지는 홈 부분은, 통상 길이방향에 대하여 수직으로 되어 있지 않고 수직면에 대하여 약간 경사지게(±α°) 되어 있다. 따라서, 도 3에서와 같이, 종래의 고정식 나이프 금형(6)을 사용하여 경사진 홈 부분을 형성할 경우에는, 러더 스탁(1)의 돌출부(4)를 매니퓰레이터(5)에 끼운 다음, 먼저 일 측면을 고정식 나이프 금형(6)에 올려 놓고 +α°만큼 회전시켜 홈을 형성하고, 원 위치로 수평 역회전시킨 후, 다시 매니퓰레이터(5)에 끼워진 상태에서 회전시켜서 뒤집고 -α°만큼 수평 회전함으로써 다른 측면의 홈을 형성해야만 했다.

이와 같은 종래의 고정식 나이프 금형(6)의 구성이 도 4에 상세히 도시되어 있다. 도면에서와 같이, 일반적으로 나이프 금형(6)의 선단부는 홈을 형성하기 위해 뾰족하게 형성되어 있고, 그 바닥에는 가로 및 세로 방향으로 교차하는 돌출부(17)가 형성되어 있다. 그리고, 금형 홀더(10)에는 상기 금형(6)의 돌출부(17)가 끼워지도록 가로 및 세로가 교차하는 홈(20')(20")이 형성되어 있어, 나이프 금형(6)을 상대 운동이 없이 지지할 수 있게 되어 있다.

이러한 종래의 나이프 금형작업에서, 상기 중대형의 작업물(7)을 ±α°수평 회전하는 작업은 상당히 번거로울 뿐만 아니라, 작업시간도 많이 소요되며, 더욱이 정확한 각도로 홈을 형성하는 것이 매우 어렵다는 단점이 있었다.

또한, 매니퓰레이터(5)에 대하여 상기 작업물(7)을 수평 회전시켜야 하므로, 매니퓰레이터(5)의 구조 또한 복잡해지고, 구조적 특성상 수평 회전각도의 제한이 있을 수 밖에 없어 크게 경사진 홈에 대해서는 작업하기 곤란하다는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 첫번째 목적은 러더 스탁 등을 제작하기 위한 작업소재는 그대로 둔 상태에서 나이프 금형만을 회전시킴으로써 작업이 용이하고 각도치수가 정확하며 생산성이 좋은 단조용 나이프 금형장치를 제공하는데 있다.

또한, 발명의 두번째 목적은, 홈의 경사각이 큰 작업물에 대해서도 용이하게 나이프 단조할 수 있는 금형장치를 제공하는데 있다.

도 1은 굽은 형상의 러더 스탁의 사시도이다.

도 2는 러더 스탁의 단조제작 공정도이다.

도 3은 종래의 고정식 나이프 금형을 사용한 홈 형성공정의 개략도이다.

도 4는 종래의 고정식 나이프 금형장치의 투상도로서, (a)는 나이프 금형이고, (b)는 나이프 금형과 금형 홀더가 결합된 금형장치이다.

도 5는 본 발명에 따른 나이프 금형장치를 사용한 홈 형성공정의 개략도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나이프 금형장치로서, (a)는 투상도이고, (b)와 (c)는 각각 정/역회전시 결합도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나이프 금형장치로서, (a)는 투상도이고, (b)는 결합도이다.

※ 주요 도면부호의 설명

1... 러더 스탁

5... 매니퓰레이터

6... 나이프 금형

7... 작업물

10... 금형 홀더

11... 중앙 회전 돌출부

12... 측부 회전 돌출부

20'... 금형 홀더의 가로방향 안내 홈

20"... 금형 홀더의 세로방향 안내 홈

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 회전 가능한 나이프 금형장치는, 선단이 날카롭게 형성되어 있는 나이프 금형과, 이 나이프 금형을 그 하부에서 접촉 지지하는 금형 홀더로 크게 구성되어 있다.

여기서, 상기 나이프 금형의 바닥에는 회전 돌출부가 1개 이상 형성되어 있고, 상기 금형 홀더의 상면(上面)에는 상기 회전 돌출부의 회전 이동이 안내되는가로방향 안내 홈과 세로방향 안내 홈이 교차 형성되어 있다. 이 금형 홀더의 구조는 종래의 구조와 동일하여도 된다.

그리고, 상기 나이프 금형 바닥의 회전 돌출부는 중앙 회전 돌출부와 이 중앙 회전 돌출부의 양단부에 형성된 측부 회전 돌출부로 구성되어 있다.

상기 중앙 회전 돌출부는, 저면에서 볼 때, 기다란 타원형 또는 기다란 다각형의 형상을 가지며, 그 폭은 상기 가로방향 안내 홈보다 작아서 가로방향 안내 홈의 양측면에 동시에 접촉할 때까지 정회전 또는 역회전이 가능하게 되어 있다. 상기 다각형 형상으로는 8각형으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 측부 회전 돌출부는, 상기 중앙 회전 돌출부의 길이 방향 양단부에 중앙 회전 돌출부와 각각 간격을 두고 형성되어 있고, 저면에서 볼 때, 6각형의 형상을 가지며 상기 정회전 또는 역회전시 상기 세로방향 안내 홈과 동시에 끼워져 접촉하게 되는 양측변은 서로 평행하고 그 폭은 상기 세로방향 안내 홈의 폭과 일치하며, 상하변의 높이는 상기 가로방향 안내 홈의 폭 이하로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구조의 변형예로서, 상기 금형 홀더 중앙 부근의 안내 홈 바닥에는 원형 끼움홈을 더 형성하고, 이 원형 끼움홈에 끼워지도록 상기 나이프 금형 바닥의 회전 돌출부를 원통 형상으로 형성하는 것도 좋다. 이 경우에는, 상기 안내 홈 바닥의 원형 끼움홈 내측면에는 둘레방향으로 삼각 또는 원호형 요철부를 형성하고, 상기 원통 형상의 회전 돌출부의 외측면에는 상기 원형 끼움홈의 요철부에 들어맞는 또 다른 요철부를 형성하도록 하여, 360°회전이 자유롭게 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 나이프 금형장치에 의해 러더 스턱(1) 등의 홈이 형성되는 공정이 도 5에 도시되어 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 작업물(7) 자체를 회전시키지 않고 금형 홀더(10)에 대하여 나이프 금형(6) 만을 회전시킴으로써 간단히 단조작업을 수행할 수 있게 되어 있다. 이 때, 본 실시예에서는 금형 홀더(10)를 종래의 구성과 동일하게 유지한 채, 나이프 금형(6)의 구조만을 변경시킴으로써 상기 목적을 달성하도록 하였다. 즉, 금형 홀더(10)는 그 상면에 가로와 세로의 홈(20')(20")이 형성되어 있는 통상적인 것이므로, 나이프 금형 외에 평 금형과 V 금형 등의 다른 금형들의 지지대로서 사용될 수 있다.

한편, 상기 나이프 금형(6)의 바닥에는 회전 돌출부가 1개 이상 형성되어 있으며, 이 회전 돌출부가 상기 금형 홀더(10) 상면의 안내 홈(20)에 적절히 배치되어 회전이동이 가능하게 되어 있다.

이와 같은 작용을 나타내는 나이프 금형장치의 일 실시예가 도 6에 도시되어 있다.

도면에서와 같이, 상기 나이프 금형(6) 바닥의 회전 돌출부는, 중앙 회전 돌출부(11)와 그 양단부에 각각 형성된 측부 회전 돌출부(12)로 구성되어 있다. 상기 중앙 회전 돌출부(11)는, 저면(底面)에서 볼 때, 기다란 타원형 또는 기다란 8각형의 형상을 가진다. 또한, 그 폭은 상기 가로방향 안내 홈(20')보다 작아서 가로방향 안내 홈(20')의 양측면에 동시에 접촉할 때까지 수직축에 대하여 정회전 및 역회전이 가능하게 되어 있다. 그러나, 원하는 각도 내에서 회전하도록 타원형상 또는 8각형의 치수 및 금형 홀더(10)의 안내 홈(20')(20")의 치수가 사전 설정될 필요가 있다. 특히, 8각형일 경우에는 가로 방향 홈(20')의 양측면과 동시에 접촉하게 되는 변들이 서로 평행한 것이 바람직하다.

그리고, 상기 중앙 회전 돌출부(13)의 길이 방향 양단부에 각각 형성되어 있는 측부 회전 돌출부(12)는, 저면에서 볼 때, 6각형의 형상을 가지며 상기 정회전 또는 역회전시 상기 세로방향 안내 홈(20")과 동시에 끼워져 접촉하게 되는 양측변은 서로 평행하고 그 사이 폭은 상기 세로방향 안내 홈(20")의 폭과 일치하게 되어 있다. 또한, 나이프 금형(6)과 금형 홀더(10)와의 착탈을 용이하게 하고 간섭을 최대한 억제하기 위해, 상기 세로방향 안내 홈(20")과 접촉하지 않는 상하변의 높이(h)는 상기 가로방향 안내 홈(20')의 폭 이하인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 상기 나이프 금형(6)이 금형 홀더(10) 위에서 회전이 완료되었을 때, 가로 방향 및 회전방향으로의 이동을 확실히 억제할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 회전 중 상기 측부 회전 돌출부(12)가 비교적 부드럽게 세로방향 안내 홈(20")에 끼워지도록, 금형 홀더(10)의 가로/세로방향 안내 홈의 교차부에는 그 모서리에 적절한 모따기면을 형성하는 것도 바람직하다.

이에 따라, 나이프 금형(6)의 정회전(+α°) 및 역회전(-α°)이 완료되었을 때는, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 중앙 회전 돌출부(11)가 가로방향 안내 홈(20')의 양측면에 동시에 접촉하고, 양 측부 회전 돌출부(12)의 양측변이 세로방향 안내 홈(20")에 정확히 끼워져 있는 배치 형상을 가지게 된다. 즉, 측부 회전 돌출부(12)에 의해 회전과 가로방향 이동이 저지된 나이프 금형(6)은 중앙 회전 돌출부(11)에 의해 보다 확실한 구속을 받게 되는 것이다.

다음, 나이프 금형장치의 다른 실시예가 도 7에 도시되어 있다.

도면에서와 같이, 상기 금형 홀더(10)의 가로/세로방향 안내 홈(20')(20") 바닥에는 금형 홀더(10)의 중앙 위치에 원형 끼움홈(16)이 부가적으로 형성되어 있고, 상기 나이프 금형(6) 바닥의 회전 돌출부(15)는 상기 원형 끼움홈(16)에 끼워지도록 원통 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 원형 끼움홈(16) 내측면에는 둘레방향으로 삼각 또는 원호형 요철부가 형성되어 있고, 이 원형 끼움홈(16)에 끼워지게 되는 상기 원통 형상의 회전 돌출부(15)의 외측면에는 상기 원형 끼움홈(16)의 요철부와 일치하는 요철부가 형성되어 있다.

나이프 금형(6)에 적절히 회전방향의 외력을 가하여 금형 홀더(10)에 대하여 360°회전이 가능하도록, 상기 삼각 또는 원호형 요철부의 산과 골의 높이가 적당히 형성되어야 할 것이다. 즉, 그 높이가 너무 높으면 너무 뻑뻑해서 회전이 어렵고 너무 낮으면 작은 힘으로도 회전하므로 적절치 않다. 이와 같은 나이프 금형장치의 구조에 따르면, 작업물(7)의 마주보는 양측면에 경사각이 큰 홈을 형성하는 것이 용이하고, 역 경사각을 형성하는 것도 가능해진다.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 작업물은 그대로 둔 상태에서 나이프 금형만을 회전시키게 되어 있기 때문에, 작업이 용이하고 각도치수가 정확하며 작업 시간이 최소화되어 생산성이 그 만큼 우수하다는 이점이 있다.

또한, 커다란 경사 각도를 가지는 홈 및 역 경사각을 가지는 작업물에 대해서도 용이하게 나이프 단조할 수 있다는 또 다른 이점이 있다.

Claims (3)

1. 선단이 날카롭게 형성되어 있는 나이프 금형(6)과, 이 나이프 금형을 그 하부에서 접촉 지지하는 금형 홀더(10)로 구성된 단조용 나이프 금형장치에 있어서,

   상기 나이프 금형(6)의 바닥에는 회전 돌출부(11)(12)(15)가 1개 이상 형성되어 있고, 상기 금형 홀더(10)의 상면(上面)에는 상기 회전 돌출부(11)(12)(15)의 회전 이동이 안내되는 가로방향 안내 홈(20')과 세로방향 안내 홈(20")이 교차 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 단조용 나이프 금형장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 나이프 금형(6) 바닥의 회전 돌출부는,

   저면에서 볼 때, 기다란 타원형 또는 기다란 다각형의 형상을 가지며, 그 폭은 상기 가로방향 안내 홈(20')보다 작아서 가로방향 안내 홈(20')의 양측면에 동시에 접촉할 때까지 정회전 또는 역회전이 가능하게 되어 있는 중앙 회전 돌출부(11)와;

   상기 중앙 회전 돌출부(11)의 길이 방향 양단부에 중앙 회전 돌출부(11)와 각각 간격을 두고 형성되어 있고, 저면에서 볼 때, 6각형의 형상을 가지며 상기 정회전 또는 역회전시 상기 세로방향 안내 홈(20")과 동시에 끼워져 접촉하게 되는 양측변은 서로 평행하고 그 폭은 상기 세로방향 안내 홈(20")의 폭과 일치하며, 상하변의 높이(h)는 상기 가로방향 안내 홈(20')의 폭 이하인 측부 회전 돌출부(12)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 단조용 나이프 금형장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금형 홀더(10) 중앙 부근의 안내 홈(20) 바닥에는 원형 끼움홈(16)이 더 형성되어 있으며, 상기 나이프 금형(6) 바닥의 회전 돌출부(15)는 상기 안내 홈(20)의 원형 끼움홈(16)에 끼워지도록 원통 형상으로 되어 있고,

   상기 안내 홈(20) 바닥의 원형 끼움홈(16) 내측면에는 둘레방향으로 삼각 또는 원호형 요철부가 형성되어 있고, 상기 원통 형상의 회전 돌출부(15)의 외측면에는 상기 원형 끼움홈(16)의 요철부에 들어맞는 또 다른 요철부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 단조용 나이프 금형장치.