KR100707067B1

KR100707067B1 - Clamp device

Info

Publication number: KR100707067B1
Application number: KR1020050123941A
Authority: KR
Inventors: 이동석
Original assignee: 위아 주식회사
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-04-13

Abstract

이 발명은 클램프에 강구를 부착하여 이를 이용하여 금속부품의 표면중에서 국부적으로 취약한 부분만 선택적으로 압흔 가공이 가능하도록 함으로써 고가의 장비를 필요로 하지 않도록 하여 작업비용을 절감할 수 있는, 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치에 관한 것으로서,The present invention, by attaching steel balls to the clamp, by using it to selectively indentation of only locally vulnerable parts of the surface of the metal parts to avoid the need for expensive equipment to reduce the work cost, surface of metal parts As a clamp device for negative indentation processing,

금속부품의 양면을 압착시킬 수 있는 클램프와, 상기한 클램프의 집게 부분 양단의 내부에 설치된 압력센서와, 상기한 클램프의 집게 부분 양단의 외부에 설치된 강구와, 상기한 압력센서와 전기적으로 연결되어 클램프의 집게 양단에 의해 인가되는 하중을 측정하여 수치로서 외부에 표현하는 표시처리부를 포함하여 이루어진다.A clamp capable of crimping both sides of a metal part, a pressure sensor provided at both ends of the clamp portion of the clamp, a steel ball provided at both ends of the clamp portion of the clamp, and electrically connected to the pressure sensor. And a display processing unit for measuring the load applied by both ends of the clamp of the clamp and expressing the value externally.

클램프, 강구, 압흔 가공, 금속부품, 압력센서, 집게, 표시처리부 Clamp, steel ball, indentation, metal parts, pressure sensor, tongs, marking processing part

Description

Clamp device for indentation of metal part surface part

도 1은 일반적으로 쇼트 피이닝에 사용되는 작은 구형의 금속입자의 모습을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the appearance of small spherical metal particles generally used for shot peening.

도 2는 일반적으로 쇼트 피이닝에 사용되는 작은 구형의 금속입자가 금속표면을 때릴 때의 모습을 보여주는 도면이다.2 is a view showing a state in which a small spherical metal particles generally used for shot peening hit the metal surface.

도 3은 일반적으로 쇼트 피이닝에 사용되는 작은 구형의 금속입자가 금속표면을 때릴 때의 모습을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a state when the small spherical metal particles generally used for shot peening hit the metal surface.

도 4는 일반적으로 입흔 가공의 내구강도 효과분석에 사용되는 로크웰 경도기의 모습을 보여주는 도면이다.4 is a view showing the state of the Rockwell hardness tester generally used for the analysis of the internal oral cavity effect of the scarring process.

도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치의 구성도이다.5 is a block diagram of a clamp device for indentation of the surface of the metal component according to an embodiment of the present invention.

도 6은 이 발명의 일실시예에 따른 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치의 사용상태를 보여주는 도면이다.6 is a view showing a state of use of the clamp device for the indentation of the metal parts surface portion according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 클램프 2 : 압력센서1 clamp 2 pressure sensor

3 : 강구 4 : 표시처리부3: steel ball 4: display processing part

5 : 금속 부품5: metal parts

이 발명은 금속부품 표면처리 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 클램프에 강구를 부착하여 이를 이용하여 금속부품의 표면중에서 국부적으로 취약한 부분만 선택적으로 압흔 가공이 가능하도록 함으로써 고가의 장비를 필요로 하지 않도록 하여 작업비용을 절감할 수 있는, 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the field of surface treatment of metal parts, and more specifically, by attaching steel balls to clamps, it is possible to selectively process indentation only on locally vulnerable parts of the surface of metal parts, thereby requiring expensive equipment. The present invention relates to a clamp device for indentation of the surface of a metal part, which can reduce the working cost.

금속부품 표면부의 내구 강도를 증가시키기 위한 표면 처리기술로서 쇼트 피이닝(SHOT PEENING)이 사용된다. 상기한 쇼트 피이닝 가공은 원칙적으로 최후가공 공정후에 실시한다. 즉 절삭사공, 열처리, 연삭가공후에 쇼트 피이닝을 한다. 특별히 연질재료인 경우에는 쇼트 피이닝 후에 호닝(HONING) 정도의 가벼운 가공을 하는 수도 있다Shot peening is used as a surface treatment technique for increasing the durability of the metal parts surface. The above shot peening processing is carried out in principle after the final processing step. In other words, shot peening is performed after cutting, heat treatment and grinding. In the case of soft materials in particular, light processing such as honing may be performed after shot peening.

상기한 쇼트 피이닝이란 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 작은 구형의 금속입자를 상당한 고속으로 금속부품 표면에 충동시키는 냉간 단조공법으로서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 금속 입자가 E=mv²/2의 운동에너지를 가지고 작은 햄머(HAMMER)와 같이 금속부품 표면을 강타하여 순간적으로 국부적인 발열을 일으킴과 동시에 금속부품 표면에 박히면서 국부적인 승복점을 기과하게하여 영구변형을 준 뒤에 반발하여 금속부품 표면으로부터 이탈하게 된다. 이때 곰보자국의 깊이는 표 면에서 0.1-0.8mm에 달하게 된다.As a cold forging method to urge the metal component surfaces of metal particles of a small rectangle, as in the one shot peening is shown in Figure 1 with a significant high speed, the metal particles as shown in Figure ² E = mv 2 / With a kinetic energy of 2, it strikes the surface of a metal part like a small hammer, causing instantaneous heat generation. Deviation from the part surface. At this point, the depth of the bear marks will reach 0.1-0.8mm from the surface.

금속 부품의 변형층 바로 아래층은 항복점에는 달하지 아니하였으므로 강성이 존속하게 되며, 이층이 늘어나 표면층을 늘어나기 전의 상태로 유지하려는 힘이 작용하고 있게 되어 표면에는 잔류 압축응력, 내부는 인장 응력을 갖고 평형을 이루게 된다. 경험적으로 이 표면의 잔류 압축응력은 내부 인장응력의 수배의 크기에 달한다. 일반적으로 부품에 사용 응력이 가해지면 표면에는 인장응력이 가해지는데 이 잔류 압축응력이 이를 상실하게 된다. 피로파괴(FATIGUE FAILURE)는 압축응력에서 오는 것이 아니고 인장응력의 누적에서 오는 것이므로 쇼트 피이닝의 효과로서 피로강도가 상당히 추가되어, 부품의 수명을 상식이상으로 증대시키게 된다. Since the layer just below the strained layer of the metal parts does not reach the yield point, the stiffness persists, and the force to maintain the state before the surface layer stretches due to the expansion of the second layer acts as the residual compressive stress on the surface and the tensile stress on the inside. Will be achieved. Empirically, the residual compressive stress on this surface is several times the internal tensile stress. In general, when a stress is applied to a part, a tensile stress is applied to the surface, and this residual compressive stress is lost. Fatigue failure does not come from compressive stress but from accumulation of tensile stress, so the fatigue strength is significantly added as an effect of short peening, which increases the life of parts more than common sense.

통상적으로 쇼트 피이닝은 벤딩(BENDING)이나 트위스팅(TWISTING)을 받는 부품의 피로수명을 연장시키는데 특별한 효과가 있으며, 축방향의 푸시풀 스트레스(PUSH-PULL STRESS)에 대하여는 효과가 없다. 따라서 축방향 인장력만 받는 스테이 볼트(STAY BOLT) 같은데는 효과가 없으나, 하중 또는 진동을 받아서 생기는 트위스팅(TWISTING) 또는 벤딩(BENDING) 스트레스에 대하여는 효과가 있다. In general, short peening has a particular effect on prolonging the fatigue life of a part subjected to bending or twisting, and has no effect on axial push pull stress. Therefore, it is not effective for stay bolts that receive only axial tension, but it is effective for twisting or bending stress caused by load or vibration.

이와 같이 쇼트 피이닝은 내마모 또는 내피로를 향상시키는 공법으로서 설계에서는 허용능력을 수 10% 증가시키는 공법이라고 말할 수 있다. 허용능력을 향상시키면 동일하중에서의 수 명은 엄청난 배수로 승감한다. 이와 같은 사실을 가장 알기 쉽게 설명할 수 있는 간단한 실험의 예를 들어보면 6.35㎜ 두께의 평스프링을 AISI 9260 STEEL로 만들어 담금질(QUENCHING)한 후 HRC 40-45 뜨임(TEMPERING) 한 것을 컨스턴트 디플리션 타입 피로 머신(CONSTANT DEFLECTION TYPE FATIGUE MACHINE)를 사용하여 0에서 최대까지의 스트레스 사이클(STRESS CYCLE)을 그래프로서 작성한 것이 도 3에 나타나 있다. 도 4는 일반적으로 입흔 가공의 내구강도 효과분석에 사용되는 로크웰 경도기의 모습을 보여주는 도면이다.As described above, shot peening is a method of improving wear resistance or fatigue and can be said to be a method of increasing the allowable capacity by 10% in design. Increasing the permissible capacity will increase the life under the same load by an enormous multiple. For example, a simple experiment that can most easily explain this fact is done by quenching a 6.35mm thick spring into AISI 9260 STEEL and then tempering HRC 40-45 tempering. A graph of the stress cycle from zero to maximum using a CONSTANT DEFLECTION TYPE FATIGUE MACHINE is shown in FIG. 3. 4 is a view showing the state of the Rockwell hardness tester generally used for the analysis of the internal oral cavity effect of the scarring process.

도 3에서 쇼트 피이닝 가공의 유무에 따라 내구강도(durability strength)가 증가됨을 볼 수 있는데, 아래의 곡선(CURVE)은 쇼트 피이닝 가공을 하지 않은 것이고, 위의 곡선(CURVE)은 쇼트 피이닝 가공을 한 것을 나타낸다. 평균수명이 100,000 CYCLE을 요한다면 허용능력은 쇼트 피이닝을 하지 않은 것이 125.000PSI(약 8,789Kg/ cm²), 쇼트 피이닝을 한 것이 155,000PSI (약 10,898Kg/cm²)로서 24% 증가되고, 평균수명이 500,000CYCLE을 요한다면 허용능력은 쇼트 피이닝을 하지 않은 것이 92,000PSI(약6,469Kg/cm²), 쇼트 피이닝을 한 것이 125,000PSI(약 8,789Kg/cm²)로서 35% 증가된다. 한편, 동일한 허용능력에서의 수명을 비교하면 125,000PSI에서 쇼트 피이닝을 한 것은 500,000 CYCLE의 수명이고 쇼트 피이닝을 하지 않은 것은 100,000CYCLE의 수명밖에 되지 않으므로, 이 경우 쇼트 피이능을 하지 않은 것의 수명은 300,000CYCLE이고 쇼트 피이닝을 한 것은 그래프에서 명시한 것과 같이 무한대한 수명으로서 쇼트 피이닝의 효과로서의 수명증가는 무한대한 효과가 있다고 말할 수도 있다. In FIG. 3, it can be seen that the durability strength is increased according to the presence or absence of short peening processing. The lower curve CURVE is not the short peening processing, and the upper curve CURVE is the short peening. It shows the processing. If the average life expectancy is 100,000 CYCLE, the allowable capacity is 125.000PSI (about 8,789Kg / cm²) without short peening and 155,000PSI (about 10,898Kg / cm²) with short peening, 24% increase If the service life requires 500,000 CYCLE, the permissible capacity is 92,000 PSI (about 6,469 Kg / cm²) without short peening and 125,000 PSI (about 8,789 Kg / cm²) with short peening, an increase of 35%. On the other hand, when comparing the lifespan at the same allowable capacity, the short peening at 125,000 PSI is 500,000 CYCLE, and the short peening is only 100,000CYCLE, so in this case, the life of the short peek Is 300,000CYCLE, and the short peening is infinite life as indicated in the graph, and it can be said that the increase in life as an effect of the short peening has an infinite effect.

그러나, 이러한 쇼트 피이닝 가공은 국부적으로 취약한 부분만 선택적으로 가공할 수가 없기 때문에 표면 전부분에 걸쳐서 표면처리가 이루어지게 되므로 국부적으로 압축하중이 작용하는 경우에는 좋지 않은 결과를 초래하게 되는 문제점이 있다. However, since the short peening is not able to selectively process only the locally vulnerable parts, the surface treatment is performed over the entire surface, which causes a problem in that the local compressive load works. .

또한, 상기한 쇼트 피이닝 가공은 고가의 장비를 설치하고 운용하여야 하므로 작업비용이 많이 들게 되는 문제점이 있다.In addition, the short peening processing has a problem that the operation cost is high because the expensive equipment must be installed and operated.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 클램프에 강구를 부착하여 이를 이용하여 금속부품의 표면중에서 국부적으로 취약한 부분만 선택적으로 압흔 가공이 가능하도록 함으로써 고가의 장비를 필요로 하지 않도록 하여 작업비용을 절감할 수 있는, 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by attaching a steel ball to the clamp by using it to selectively process the indentation only locally vulnerable parts of the surface of the metal parts need expensive equipment It is to provide a clamp device for indentation of the surface of the metal parts, which can reduce the work cost by avoiding.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 금속부품의 양면을 압착시킬 수 있는 클램프와, 상기한 클램프의 집게 부분 양단의 내부에 설치된 압력센서와, 상기한 클램프의 집게 부분 양단의 외부에 설치된 강구와, 상기한 압력센서와 전기적으로 연결되어 클램프의 집게 양단에 의해 인가되는 하중을 측정하여 수치로서 외부에 표현하는 표시처리부를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the constitution of the present invention is a clamp capable of pressing both sides of a metal part, a pressure sensor provided inside both ends of the tongs of the clamp, and both ends of the tongs of the clamp. It comprises a steel ball provided on the outside, and the display processing unit electrically connected to the pressure sensor described above to measure the load applied by both ends of the clamp of the clamp to express the numerical value to the outside.

이 발명의 구성은, 상기한 표시처리부는 집게 양단에 의해 인가되는 하중을 측정하여 계산하고 이를 외부에 표현하기 위한 마이컴과 액정 디스플레이와 부대 회로를 포함하여 이루어지면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably such that the display processing unit includes a microcomputer, a liquid crystal display and an auxiliary circuit for measuring and calculating the load applied by both ends of the tongs and expressing it externally.

이 발명의 구성은, 상기한 강구는 스틸 재질로 이루어지면 바람직하다.In the configuration of the present invention, the steel ball is preferably made of a steel material.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직 한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, in order to describe in detail such that those skilled in the art can easily implement the present invention, the most preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. do. Other objects, features, and operational advantages, including the object, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiment.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치의 구성도이고, 도 6은 이 발명의 일실시예에 따른 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치의 사용상태를 보여주는 도면이다.5 is a configuration diagram of a clamp device for indentation of the metal parts surface portion according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a state of use of the clamp device for indentation processing of the metal parts surface portion according to an embodiment of the present invention Figure showing.

도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치의 구성은, 금속부품(5)의 양면을 압착시킬 수 있는 클램프(1)와, 상기한 클램프(1)의 집게 부분 양단의 내부에 설치된 압력센서(2)와, 상기한 클램프(1)의 집게 부분 양단의 외부에 설치된 강구(3)와, 상기한 압력센서(2)와 전기적으로 연결되어 클램프(1)의 집게 양단에 의해 인가되는 하중을 측정하여 수치로서 외부에 표현하는 표시처리부(4)를 포함하여 이루어진다.As shown in Fig. 5 and Fig. 6, the configuration of the clamp device for indentation of the metal part surface portion according to an embodiment of the present invention, the clamp (1) capable of pressing both sides of the metal part (5) And a pressure sensor 2 provided inside both ends of the tongs portion of the clamp 1, steel balls 3 provided outside both ends of the tongs portion of the clamp 1, and the pressure sensor 2 described above. And a display processor 4 which is electrically connected to and measures the load applied by both ends of the clamp 1 of the clamp 1 and is expressed externally as a numerical value.

상기한 표시처리부(4)는 집게 양단에 의해 인가되는 하중을 측정하여 계산하고 이를 외부에 표현하기 위한 마이컴과 액정 디스플레이와 부대 회로로 이루어진 다.The display processor 4 includes a microcomputer, a liquid crystal display, and an auxiliary circuit for measuring and calculating a load applied by both ends of the tongs and expressing it externally.

상기한 강구(2)는 스틸 재질로 이루어진다.The steel ball 2 is made of a steel material.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 금속부품표면부의 압흔가공을 위한 클램프 장치의 작용은 다음과 같다.According to the above configuration, the action of the clamp device for indentation of the metal part surface portion according to the embodiment of the present invention is as follows.

금속부품의 양면을 압착시킬 수 있는 클램프(1)의 집게 부분 양단의 사이에 금속부품(5)을 넣고, 클램프(1)를 오무려서 집게 부분 양단의 외부에 설치된 강구(3)를 이용하여 금속부품(5)의 양면에 압력을 가함으로써 금속부품(5)의 표면중에서 국부적으로 취약한 부분만 선택적으로 압흔 가공을 한다. 이 경우에 금속부품(5)의 표면에 압흔을 형성하기 위한 압축잔류응력은 속도에 관계없이 압력만을 가하여 형성할 수 있다.The metal parts 5 are inserted between both ends of the tongs of the clamp 1, which can crimp both sides of the metal parts, and the metal is made by using a steel ball 3 provided on both ends of the tongs by clamping the clamps 1. By applying pressure to both sides of the component 5, only the locally vulnerable portion of the surface of the metallic component 5 is selectively indented. In this case, the compressive residual stress for forming indentation on the surface of the metal part 5 can be formed by applying only pressure regardless of the speed.

클램프(1)를 이용하여 압흔 가공을 하는 동안에, 상기한 클램프(1)의 집게 부분 양단의 내부에 설치된 압력센서(2)는 금속부품(5)의 양면에 가해지는 압력을 검출하여 이를 전기적인 신호로서 표시처리부(4)로 전송하며, 표시처리부(4)의 마이컴은 입력되는 신호로부터 압력을 산출하여 액정 디스플레이에 이를 수치로서 표현한다.During the indentation process using the clamp 1, the pressure sensor 2 installed inside the both ends of the tongs of the clamp 1 detects the pressure applied to both sides of the metal part 5, The signal is transmitted to the display processor 4 as a signal, and the microcomputer of the display processor 4 calculates the pressure from the input signal and expresses it as a numerical value on the liquid crystal display.

상기한 압력센서(2)는 압력에 의해 손상되지 않도록 상기한 클램프(1)의 집게 부분 양단의 내부에 설치되고, 전기적인 통로를 통해서 표시처리부(5)와 전기적으로 연결된다.The pressure sensor 2 is installed inside both ends of the tongs of the clamp 1 so as not to be damaged by pressure, and is electrically connected to the display processing unit 5 through an electrical passage.

작업자는 상기한 표시처리부(4)의 액정 디스플레이에 나타나는 수치를 보고서 적정한 하중이 금속부품(5)에 인가되도록 한다. 금속부품(5)이 알루미늄과 같이 상대적으로 연한 금속 재질로 이루어진 경우에는 과도한 하중에 의해 소성이 변형되어 오히려 금속부품(5)이 파손될 수 있으므로 주의하도록 한다.The operator looks at the numerical value shown on the liquid crystal display of the display processing section 4 so that an appropriate load is applied to the metal part 5. When the metal part 5 is made of a relatively soft metal material such as aluminum, the plastic part may be deformed due to excessive load, and thus the metal part 5 may be damaged.

따라서 고가의 장비를 필요로 하지 않고도 취약한 부분만 선택적으로 압흔 가공이 가능하도록 함으로써 작업비용을 줄일 수가 있다.Therefore, the operation cost can be reduced by selectively indenting only the vulnerable parts without the need for expensive equipment.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 클램프에 강구를 부착하여 이를 이용하여 금속부품의 표면중에서 국부적으로 취약한 부분만 선택적으로 압흔 가공이 가능하도록 함으로써 고가의 장비를 필요로 하지 않도록 하여 작업비용을 절감할 수 있는, 효과를 갖는다.As described in the above embodiment, the present invention, by attaching a steel ball to the clamp by using this to selectively process the indentation only locally vulnerable parts of the surface of the metal parts to avoid the need for expensive equipment by operating cost It has the effect, which can reduce.

Claims

A clamp capable of pressing both sides of the metal part;

A pressure sensor installed inside both ends of the clamp portion of the clamp;

Steel balls installed on both ends of the tongs portion of the clamp, made of a steel material; And

And a display processing unit electrically connected to the pressure sensor and measuring the load applied by both ends of the clamp of the clamp and expressed externally as a numerical value.

The method of claim 1,

And the display processing unit includes a microcomputer, a liquid crystal display, and an auxiliary circuit for measuring and calculating a load applied to both ends of the forceps, and expressing it to the outside.

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