KR100596195B1 - 원통형 부싱 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은,원통형 부싱을 제조하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는, 프레스장치에 고정되어, 프레스장치에 의하여 상하이동하는 상부홀더와: 상기 상부홀더에 의하여 일정 구간 상하이동 가능하게 지지되고, 상기 홀더와의 사이에 개재된 스프링에 의하여 하방으로 탄성지지되며, 하방이 개구된 원통형 공간이 중심부분에 형성된 상부다이와; 상기 상부다이의 원통형 공간 내에서 상기 상부홀더에 고정 설치되어 소재를 가압하는 상부펀치를 구비하는 상부금형과: 상기 상부다이의 직하부에 고정되고, 상방이 개구된 원통형 공간을 구비하는 하부다이와, 상기 하부다이의 원통형 공간 내에 설치되어 소재의 저면에 접하는 하부펀치를 구비하는 하부금형: 그리고 상기 하부금형을 상부금형의 하부에 해당하는 프레스장치에 고정하기 위한 하부홀더를 포함한다. 그리고 상기 상부다이와 하부다이가 밀착된 상태에서, 상부펀치가 하강하면서 가열된 소재를 가압하는 단조에 의하여 원통형 부싱이 제조된다.

부싱, 원통, 파이프, 단조 금형

Description

원통형 부싱 제조장치{Apparatus for manufacturing cylinderical bushing}

도 1은 종래의 부싱 제조과정을 보인 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 부싱의 제조과정을 보인 예시도.

도 3은 본 발명에 의한 장치에서 1차 단조가 진행되기 전의 단면 예시도.

도 4는 본 발명에 의한 장치에서 1차 단조가 진행되는 과정의 단면 예시도.

도 5는 본 발명에 의한 장치에서 1차 단조가 완료된 상태의 단면 예시도.

도 6은 본 발명에 의한 장치에서 2차단조가 시작되는 상태의 단면 예시도.

도 7은 본 발명에 의한 장치에서 2차단조가 진행되는 상태의 단면 예시도.

도 8은 본 발명에 의한 장치에서 2차단조가 완료된 상태의 단면 예시도.

본 발명은 원통형 부싱의 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단조에 의하여 제조됨으로써 기계적 물성이 우수하고 대량생산에 특히 유리한 원통형 부싱의 제조장치에 관한 것이다.

먼저 도 1에 기초하면서 종래의 원통형 부싱의 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다. 도시된 바와 같이, 원통형 부싱(이하에서는 단순히 부싱이라고도 칭함) 을 제조하기 위해서는 소정의 직경을 가지는 소재(a 상태)를 준비한 후, 원하는 길이를 가지도록 절단한다(b 상태). 그리고 (c)에 도시된 바와 같이 드릴링머신을 이용하여 절삭 가공인 드릴링을 수행하게 된다. 그 후 최종적으로는 CNC선반을 이용하여 정확한 마무리 가공을 통하여 (d)에 도시된 바와 같은 부싱을 완성하게 된다.

상술한 바와 같이 종래의 부싱 가공은 절삭가공에 의하여 이루어지고 있음을 알 수 있다. 그러나 이와 같은 절삭가공(드릴링)에 의한 가공은, 실질적으로 대량 생산에 있어서 한계를 가지는 단점이 지적되고 있음과 동시에 칩의 형성에 의하여 소재가 낭비되는 단점이 지적되고 있다.

금속재를 원료로 하는 절삭가공에 있어서는, 완성품에서 적삭되는 부분에 의하여 메탈플로가 절단되기 때문에, 열간 단조에 의한 완성품에 비하여 기계적 특성이 떨어지는 것을 주지의 사실이다. 메탈플로가 기계적 강도 등에 관한 강도에 대하여 중요한 역할을 하는 것을 여러가지로 지적되고 있다. 예를 들어, 정밀 연간단조로 만들어진 기어는 기형에 따라서 연속적으로 메탈플로가 존재하고, 미세한 단조조직으로 되어 있기 때문에 치형의 반복 굽힘 강도는 메탈플로가 절단되어 있는 절삭 가공에 의한 기어에 비하여 20~30% 향상된다고 알려져 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 대량 생산에 더욱 유리한 원통형 부싱의 제조장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 강도 등과 같은 기계적 성질이 우수한 원통형 부싱 의 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 원소재가 낭비되지 않고, 가장 경제적으로 원통형 부싱을 제조할 수 있는 제조장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 원통형 부싱의 제조장치는, 프레스장치에 고정되어, 프레스장치에 의하여 상하이동하는 상부홀더와: 상기 상부홀더에 의하여 일정 구간 상하이동 가능하게 지지되고, 상기 홀더와의 사이에 개재된 스프링에 의하여 하방으로 탄성지지되며, 하방이 개구된 원통형 공간이 중심부분에 형성된 상부다이와; 상기 상부다이의 중간에서 상기 상부홀더에 고정 설치되어, 소재를 가압하는 상부펀치를 구비하는 상부금형과: 상기 상부다이의 직하부에 고정설치되고, 상방이 개구된 원통형 공간을 구비하는 하부다이와, 상기 하부다이의 중심부에 설치되어 소재의 저면에 접하는 하부펀치를 구비하는 하부금형: 그리고 상기 하부금형을, 상부금형의 하부에 해당하는 프레스장치에 고정하기 위한 하부홀더를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명의 장치에 의하면, 원통형 대량생산에 현저하게 유리하고, 생상된 부싱의 기계적 특성이 우수하며, 원소재를 대폭 절감할 수 있는 효과가 기대된다.

다음에는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

먼저 도 2를 참고하면서, 본 발명에 의한 원통형 부싱의 제조과정에 대하여 살펴본다. 소정의 직경을 가지는 원재료(소재)를 원하는 길이로 절단한 후, 열간 단조에 적합한 온도(예를 들면 950℃~1250℃)로 가열한다. 이 때 소재의 가열은, 예를 들면 고주파 유도로를 이용하여 가열될 수 있다.

그리고 이렇게 가열된 소재는, (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이 복수회의 단조과정을 거치게 된다. 이렇게 하여 (c)에 도시한 바와 같은 상태가 된 후에는, 금형장치의 펀치를 통하여, 내경의 내부의 연결부분을 절단하는 것에 의하여, 원통형 부싱이 완성된다.

다음에는 본 발명에 의한 공정을 순서대로 도시하고 있는 도 3 내지 도 8을 참고하면서, 본 발명에 의한 장치를 살펴보기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 금형장치는, 상부금형(10)과 하부금형(20)으로 구성되고 있다. 상기 상부금형(10)과 하부금형(20)은, 소재(W)를 그 사이에 넣고 단조에 의하여 도 2에 도시한 바와 같이 소재(W)를 열간단조에 의하여 원통형 부싱으로 가공하는 금형이다.

그리고 상기 상부금형(10)은 프레스장치에 의하여 지지되어 있어서, 상하운동이 가능하게 되고, 하부금형(20)은 상기 상부금형(10)의 하부에서 고정된 상태를 유지하면서 상부금형(10)상대운동에 의하여, 상기 소재(W)를 원통형 부싱으로 열간단조 가공하게 된다.

상기 상부금형(10)은, 프레스장치에 고정되는 홀더(14)에 의하여 지지된다. 그리고 상기 홀더(14)는 후술하는 상부금형의 상부다이(12)를 일정 간격 상하이동할 수 있도록 지지한다. 도면에서 상기 홀더(14)는 이점쇄선으로 도시하고 있다. 즉, 상기 상부다이(12)는, 홀더(14)의 내측에서 결합되어 일정구간 승하강 가능하고, 상기 홀더(14)에서 하방으로 이탈하지 않도록 지지된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 홀더(14)의 내측 하부에는 상부다이(12)가 설치되어 있다. 상기 상부다이(12)는 홀더(14)에 의하여 지지되는데, 이 때 상기 상부다이(12)의 외주연에 형성된 단턱부(12a)가 홀더(14)의 걸림턱(14a)에 걸리게 되어, 상부다이(12)가 그 이상 하강하지 않고 지지될 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 상기 상부다이(12)는 스프링(Sa)에 의하여 하방으로 탄성적으로 지지되고 있으며, 상기 스프링(Sa)의 탄성력에 반발하여 상부로 일정 간격 이동할 수 있도록 설치되어 있다.

상기 스프링(Sa)의 하부는 원통상으로 형성되는 상부다이(12)의 상면에 성형된 지지공(12a)에 삽입되고, 스프링(Sa)의 상부는 홀더(14)에 고정되어 있는 지지구(17)의 저면에 지지되는 것에 의하여, 스프링(Sa)이 상기 상부다이(12)를 하방으로 탄성적으로 지지하게 된다. 그리고 프레스장치에 의하여 상기 상부다이(12)가 하강하여 후술하는 하부다이(22)와 접촉하게 되면, 상부다이(12)는 고정된 하부다이(22)의 반력에 의하여 상기 스프링(Sa)의 탄성력에 대항하면서 상부로 이동할 수 있게 된다.

상기 상부다이(12)의 내부에는 하방이 개구된 원통형의 공간이 형성되는데 원통형 부싱을 형성하기 위한 원통형 공간을 가지고 있고, 소재(W)가 상기 원통형 공간에 수납된 상태에서 단조가공이 이루어질 수 있다. 그리고 상기 상부다이(12)의 내부에는 소재(W)를 가압하는 상부펀치(16)가 설치되어 있다. 상기 상부펀치(16)는, 예를 들면 볼트 등에 의하여 홀더(14)고정된 상태로 설치된다. 그리고 상부펀치(16)의 중앙부에는, 스프링(Sb)에 의하여 상방으로 탄성지지되고, 완성품의 이젝트에 사용되는 이젝트핀(P)이 설치되고, 이러한 이젝트핀 자체는 단조 금형장치에 있어서는 공지의 부분이다. 상기 상부다이(12)는 홀더(14)에 의하여 지지되면서, 프레스장치(도시 생략)에 의하여 승하강 가능하게 되는 것은 상술한 바와 같다.

다음에는 하부금형(20)에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 하부금형(20)은, 프레스장치에서 상기 상부금형(10)의 하부에 고정된 상태로 설치된다. 상기 하부금형(20)은, 하부홀더(24)의 상부에 고정되는 하부다이(22)와, 상기 하부다이(22)의 중심 하부에 설치되는 하부펀치(26)로 구성된다.

상기 하부다이(22)는, 상방으로 개구된 원통상의 공간을 중심부분에 구비하고 있다. 상기 하부다이(22)의 중심부분에 형성되는 원통상의 공간은 상부다이(10)와 같이, 소재(W)를 단조에 의하여 부싱으로 성형하기 위한 부분이다. 그리고 상기 하부다이(22)의 중심부분에 형성된 원통상의 공간의 하부에는 하부펀치(26)가 설치되어 있다.

상기 하부다이(22) 및 하부펀치(26)는, 하부홀더(24)에 의하여 고정된 상태를 유지하고 있다.

다음에는 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 단조 금형장치의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저 도 3에 도시한 바와 같은 상태는, 상부금형(10)이 프레스장치(도시 생 략)에 의하여 상방으로 이동한 상태이고, 하부금형(20)과는 일정한 간격을 가지고 있다. 이러한 상태에서 단조을 위하여 고온으로 가열된 소재(W)가 상부금형(10)과 하부금형(20) 사이에 올려지게 된다. 이 때 상기 소재(W)는 원통상의 원소재에서 일정한 길이를 가지고 절단되어 있으며, 단조가공을 위하여 소정의 고온상태로 가열된(예를 들면 고주파 가열로에 의하여) 상태이다.

상기 원통상의 소재(W)의 직경은, 최종적으로 가공하고자 하는 원통상의 부싱의 외경에 비하여 조금 작은 치수를 가지고 있으며, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상부다이(12)와 하부다이(22)의 원통형 공간의 내경 보다 조금 작다. 이러한 소재(W)의 치수는 단조가공시 변형을 고려한 것이다.

그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 소재(W)가 셋팅되면, 프레스장치에 의하여 상부금형(10)이 하강하게 된다. 상기 상부금형(10)이 하강하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부다이(12) 및 상부펀치(16)가 같이 하강하게 되어, 상부펀치(16)가 소재(W)의 상면에 접하게 된다. 이와 동시에, 상부다이(12)의 하면은, 하부다이(22)의 상면에 접촉하고 있는 상태이다.

그리고 프레스장치가 계속하여 하강하게 되면, 상부다이(12)는 하부다이(22)와 접촉한 상태이기 때문에 하강하지 못하게 되지만, 상부펀치(16)는 하강하게 된다. 즉, 상부다이(12)는 스프링(Sa)을 압축시키면서 정해진 높이를 유지하게 되지만, 상부홀더(14)의 하강에 의하여 상부펀치(16)는 하강하게 되고, 이러한 상태가 도 5에 도시되어 있다.

도 5에 도시한 상태는, 실질적으로 상부펀치(16)의 가압력과, 그 반력에 기 인하는 하부펀치(26)의 가압력에 의하여, 소재(W)에 대하여 1차 단조가공이 수행된다. 이 때 상부다이(12)는 하부다이(22)와 접촉하여 더 이상 하강하지 못하는 상태이기 때문에, 스프링(Sa)을 압축시키게 된다. 그리고 1차 단조과정이 진행되는 과정에서, 상기 상부다이(12)와 하부다이(22)는 서로 접촉한 상태에서 프레스장치에 의한 가압력이 전달되고 있다.

이렇게 하여 1차 단조과정이 완료되면, 원통상의 소재(W)는 도 5 또는 도 6에 도시한 바와 같이, 상단면 및 하단면에 상부펀치(16) 및 하부펀치(26)에 의한 깊은 홈이 형성된다. 그리고 이 때, 상기 소재(W)의 외경은, 실질적으로 소재의 변형에 의하여, 상부다이(12) 및 하부다이(22)의 공간의 내경에 완전히 밀착되는 거의 같은 치수를 가지게 된다.

이와 같이 하여 1차단조과정이 완료되면, 상부금형(10)이 프레스장치에 의하여 상방으로 이동하게 된다. 상부금형(10)이 상방으로 이동하게 되면, 상기 스프링(Sa)의 압축이 해제되어 상부금형(12)은 도 1에 도시한 바와 같은 원래의 상태를 유지하게 된다.

그리고 이러한 상태에서, 상기 소재(W)는 도 3 내지 도 4에 도시한 금형에서 꺼내어져서, 도 6 내지 도 8에 도시한 금형으로 옮겨지게 된다. 이러한 소재(W)의 이동은 자동화된 시설에 의하여 수행될 수도 있고, 수작업으로 진행될 수도 있다.

도 6 내지 도 8에 도시한 금형은, 실질적으로 도 3 내지 도 5에 도시한 금형과 구성은 동일하다. 그러나 도 6 내지 도 8에 도시한 금형에서는, 2차단조과정을 진행하기 위하여, 상부펀치(16) 및 하부펀치(26)가 상대적으로 더욱 길게 형성되어 있다.

상술한 바와 같은 과정을 거쳐서, 1차단조가 완료된 소재(W)는, 도 6에 도시한 바와 같은 2차금형에 넣어진다. 이 때, 1차가공이 완료된 소재(W)의 외경은, 도 6에 도시한 상부다이(12)의 내경 보다 근소하게 작은 상태이고, 이는 도 3 및 도 4에 도시한 과정과 동일하다.

도 6에 도시한 바와 같이, 1차가공된 소재(W)를 상부금형(10)과 하부금형(20) 사이에 위치시킨 후, 도 7에 도시된 바와 같이 프레스장치에 의하여 상부금형(10)이 하강하게 된다. 상부금형(10)이 일정구간 하강하게 되면, 상부다이(12)가 하부다이(22)의 상면에 접촉하게 되고, 이러한 상태에서 상부펀치(16)는 소재(W)를 가압하게 된다.

소재의 가압은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부다이(12)와 하부다이(22)는 접촉한 상태이고, 상부펀치(16)가 프레스장치에 의하여 하강하면서 진행된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상부펀치(16)의 하강진행시, 상부다이(12)는 그 위치를 유지하게 되기 때문에, 실질적으로는 상기 스프링(Sa)이 압축되는 상태가 된다.

도 8에 도시한 바와 같이 소재가 완전히 압축되면, 소재(W)는 실질적으로 단면이 H형으로 되는 것은 당연하다. 즉, 현재의 상태로서는, 완전한 원통상의 부싱이 아님을 알 수 있고, 부싱의 중간에 상하부펀치(16,26) 사이에서 소재가 얇은 상태로 연결되어 있음을 알 수 있다. 그리고 이 때 소재(W)의 외경은, 상부다이(12) 및 하부다이(22)의 중간 공간부분의 내경에 완전히 밀착되는 것에 의하여, 같은 치수를 가지게 된다.

이와 같은 연결부분(Wa)은, 도시하지는 않았지만, 별도의 펀칭장치를 이용하여 제거될 수 있다. 도 8에 도시한 소재(W)의 연결부분(Wa)이 제거되면, 실질적으로 원통형의 부싱이 완성된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 소재를 단조에 의하여 원통상의 부싱으로 완성하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임은 자명하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 절삭가공에 의하여 완성되는 종래의 것에 비하여, 대량생산에 특히 유리한 장점을 가질 수 있게 됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 가장 경제적인 비용으로 대량생산이 가능한 잇점이 있음을 알 수 있다. 그리고 본 발명에 의하면, 원통형 부싱이 단조에 의하여 생산되기 때문에, 단조공정 자체의 특성에 의하여, 부싱 자체의 기계적 특성이 우수한 장점이 기대된다. 더욱이 본 발명에 의하면, 제조과정에서 칩의 발생이 없는 등, 소재의 낭비가 현저하게 줄어드는 경제적인 장점이 기대된다.

Claims (3)

1. 프레스장치에 고정되어, 프레스장치에 의하여 상하이동하는 상부홀더:

   상기 상부홀더에 의하여 상하이동 가능하게 지지됨과 더불어 상기 상부홀더와의 사이에 개재된 스프링에 의하여 하방으로 탄성 지지되면서 그 중심 부분은 하방이 개구된 원통형 공간이 형성되어 이루어진 상부다이와, 상기 상부다이의 원통형 공간 내에서 상기 상부홀더에 고정 설치되어 소재의 상면을 가압하는 상부펀치를 각각 가지는 상부금형:

   상기 상부다이의 직하부에 고정됨과 더불어 그 중심부분은 상방이 개구된 원통형 공간이 형성되어 이루어진 하부다이와, 상기 하부다이의 원통형 공간 내에 설치되어 소재의 저면을 가압하는 하부펀치를 각각 가지는 하부금형: 그리고

   상기 하부금형을 상부금형의 하부에 해당하는 프레스장치에 고정하기 위한 하부홀더:를 포함하여 구성되고,

   상기 상부다이가 하부다이에 밀착된 상태에서 상기 상부펀치 및 하부펀치는 서로 맞닿지 않음과 동시에 상기 소재의 내부에 추후 별도의 펀칭장치에 의해 제거 가능한 연결부분이 존재할 수 있을 정도의 높이에까지 근접되게 위치되도록 그 높이가 결정됨을 특징으로 하는 원통형 부싱 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부다이의 외측면에는 단턱부가 형성되고, 상부홀더의 내측면에는 상기 단턱부가 걸리게 되는 걸림턱이 형성되어, 상부다이가 상부홀더에 지지되는 것을 특징으로 하는 원통형 부싱 제조장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링은, 상단부가 홀더의 하측에 지지되 고, 하단부는 상부다이의 상면에 형성된 지지공에 삽입된 상태로 지지되어, 상기 상부다이를 하방으로 탄성지지하는 것을 특징으로 하는 원통형 부싱 제조장치.

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