KR100818008B1 - 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대록킹장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스의 가압으로 수평 이동하는 왕복대 및 상기 왕복대에 순차적으로 얹혀지며 크랭크샤프트 소재를 고정시키는 상, 하부고정대 및 상기 상, 하부고정대를 자동으로 고정시키는 상, 하부고정대 록킹장치를 포함하는 크랭크샤프트 단조금형에 있어서, 상기 상, 하부고정대 록킹장치는 상기 왕복대 내부에 설치되는 실린더와, 상기 실린더 내부에서 수평으로 왕복 이동하는 피스톤로드와, 상기 피스톤로드의 단부에 결합되는 랙기어와, 상기 랙기어와 맞물리며 상기 랙기어의 직선이동에 따라 정, 역 회전하는 피니언과, 상기 피니언에 수직으로 결합되며 상기 하부고정대의 구멍 및 상부고정대의 개구부를 차례로 관통한 상태에서 정, 역회전하는 샤프트 및 상기 샤프트의 상단부에 구비되며 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 상부고정대의 개구부 상단 주연부에 선택적으로 걸려지는 록커를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치를 제안한다.

크랭크샤프트, 단조금형, 록킹장치,

Description

크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치{forging molding of crank shaft}

도 1a는 크랭크샤프트 소재를 도시한 도면.

도 1b는 도 1a의 크랭크샤프트 소재로 단조 성형된 크랭크샤프트를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크랭크샤프트 단조금형의 전체구조를 입체적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 A-A선을 따라 절개하여 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 주요구성을 이루는 상, 하부고정대 록킹장치를 발췌하여 입체적으로 도시한 도면.

도 5a 내지 도 5d는 상, 하부고정대 록킹장치의 동작과정을 순차적으로 도시한 도면들.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 크랭크샤프트 소재 2: 크랭크샤프트

2a: 플랜지부 2b: 크랭크스로우

10: 크랭크샤프트 단조금형 16: 왕복대

18: 상부고정대 18a: 개구부

20: 하부고정대 20a: 구멍

20b: 나사산 22: 상, 하부고정대 록킹장치

24: 실린더 26: 피스톤로드

28: 랙기어 30: 피니언

32: 샤프트 34: 록커

36: 스크류

본 발명은 크랭크샤프트 단조금형에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 크랭크샤프트를 고정하는 상, 하부고정대를 자동으로 고정시킬 수 있는 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이 선박등의 대형엔진에 사용되는 크랭크샤프트(2)는 도 1a에 도시한 바와 같은 형태, 즉 둘레면을 따라 다수의 그루브들이 형성된 환봉형태로 제작된 크랭크샤프트 소재(1)를 이용하여 단조작업으로 도 1b에 도시한 바와 같이 양단부로 플랜지부(2a)와, 상기 플랜지부(2a) 사이로 다수개의 크랭크스로우(Crank Throw)(2b)들을 서로 다른 각도로 연속적으로 성형되도록 제작한다.

상기 크랭크샤프트를 제작하는 단조금형의 종래 일반적인 구조는 프래스의 가압동작에 따라 수평으로 왕복 이동하는 왕복대와, 상기 왕복대에 설치되며 크랭크샤프트의 소재를 고정시키는 상, 하부고정대로 구성된다.

상기한 구성의 종래 단조금형으로 크랭크샤프트의 플랜지부를 단조 성형할 때에는 크랭크샤프트의 소재를 가열한 다음, 가열된 소재를 왕복대에 안치시킨 후, 상, 하부고정대로 소재를 고정한 다음, 프레스를 하강시키게 되면 왕복대가 수평 이동하며 중앙으로 모여지게 되고, 이 과정에서 상, 하부고정대는 중앙으로 모여지며 소재를 양쪽에서 가압함으로서 플랜지부를 단조 성형하게 된다.

또한 종래 단조장치로 크랭크샤프트의 크랭크스로우를 단조 성형할 때에는 왕복대에 안치된 소재를 상, 하부고정대로 고정시킨 다음, 고정된 소재를 프레스에 설치되어 있는 펀치로 프레싱함으로서 크랭크스로우를 단조 성형하게 된다.

한편, 크랭크샤프트의 플랜지부와 크랭크스로우를 단조 성형하기 위해서는 상술한 바와 같이 상, 하부고정대로 소재를 고정시키는 작업이 선행되어야 하는 데, 이때 상, 하부고정대는 볼트등의 체결수단을 통해 상부고정대를 하부고정대에 수작업으로 고정시켜야 함으로서 작업성이 저하되는 문제점을 가져왔다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하부고정대 위에 상부고정대를 안치시킨 상태에서 상, 하부고정대를 자동으로 고정시킬 수 있는 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치를 제공함에 있다.

상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명은 프레스의 가압으로 수평 이동하는 왕복대 및 상기 왕복대에 순차적으로 얹혀지며 크랭크샤프트 소재를 고정시키는 상, 하부고정대 및 상기 상, 하부고정대를 자동으로 고정시키는 상, 하부고정대 록킹장치를 포함하는 크랭크샤프트 단조금형에 있어서, 상기 상, 하부고정대 록킹장치는 상기 왕복대 내부에 설치되는 실린더와, 상기 실린더 내부에서 수평으로 왕복 이동하는 피스톤로드와, 상기 피스톤로드의 단부에 결합되는 랙기어와, 상기 랙기어와 맞물리며 상기 랙기어의 직선이동에 따라 정, 역 회전하는 피니언과, 상기 피니언에 수직으로 결합되며 상기 하부고정대의 구멍 및 상부고정대의 개구부를 차례로 관통한 상태에서 정, 역회전하는 샤프트 및 상기 샤프트의 상단부에 구비되며 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 상부고정대의 개구부 상단 주연부에 선택적으로 걸려지는 록커를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치를 제안한다.

상기 샤프트의 둘레면에는 스크류가 더 구비되며, 상기 스크류는 상기 샤프트의 회전동작에 따라 상기 하부고정대의 구멍 내주면에 구비되어 있는 나사산을 타고 상, 하 이동하게 됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 기술하기로 한다.

첨부된 도 2와 도 3은 본 발명에서 구현하고자 하는 크랭크샤프트 단조금형을 도시한 도면들이다.

도시된 바와 같이, 크랭크샤프트 단조금형(10)은 환봉형태의 크랭크샤프트 소재(1)에 플랜지부(2a)와 다수개의 크랭크스로우(2b)들을 단조 성형하게 되는 금형을 말하며, 하기에서는 크랭크샤프트(2)에 플랜지부(2a)를 단조 성형하는 과정을 대표하여 기술토록 한다.

상기 크랭크샤프트 단조금형(10)은 베이스(12) 상단으로 한 쌍의 왕복대(16)가 설치된 구성을 가진다.

상기 왕복대(16)는 프레스(50)의 가압동작에 따라 베이스(12) 위에 설치되어 있는 가이드레일(14)을 타고 수평으로 이동하는 동작을 수행한다. 상기 왕복대(16)의 수평이동은 크랭크샤프트 소재(1)에 플랜지부(2a)를 단조 성형할 때, 크랭크샤프트 소재(1)를 고정하고 있는 상, 하부고정대(18, 20)를 중앙으로 이동시켜 플랜지부(2a)가 성형될 크랭크샤프트 소재(1)의 성형부위를 양쪽에서 가압시키는 역활을 수행한다.

상기 왕복대(16)의 상단에는 하부고정대(20)와, 상기 하부고정대(20) 위로 상부고정대(18)가 순차적으로 안치된다.

상기 상, 하부고정대(18, 20)는 크랭크샤프트 소재(1) 외면을 감싸며 상기 크랭크샤프트 소재(1)를 고정시킨 상태에서, 왕복대(16)의 동작으로 중앙으로 모여지며 크랭크샤프트 소재(1)를 양쪽에서 가압하여 크랭크샤프트 소재(1)에 플랜지부(2a)를 단조 성형시키게 된다.

상기 하부고정대(20)에는 전, 후방으로 구멍(20a)이 각각 형성되며, 상기 상부고정대(18)의 전, 후방에는 상기 구멍(20a)과 연통하되, 일측이 개구 처리된 개 구부(18a)가 각각 형성된다. 상기 하부고정대(20)의 구멍(20a)과 상부고정대(18)의 개구부(18a)로는 후술하는 록킹장치(22)의 샤프트(32)가 순차적으로 관통하게 된다.

한편, 상기한 구성의 단조금형(10)에는 본 발명의 주요구성에 해당하는 상, 하부고정대 록킹장치(22)가 장착된다. 상기 상, 하부고정대 록킹장치(22)는 한 쌍의 왕복대 전, 후방에 각각 4개가 개별적으로 설치된 상태에서 하부고정대(20) 및 상부고정대(18)가 순차적으로 얹혀지고 나면 모두 동시에 동작하며 상, 하부고정대(18, 20)를 고정시키게 된다. 한편, 상기 상, 하부고정대 록킹장치(22)들은 모두 동일한 구조 및 작동방식을 가지게 되는 바, 하기에서는 하나의 상, 하부고정대 록킹장치(22)를 대표하여 기술하기로 한다.

첨부된 도 3에 도시한 바와 같이, 상, 하부고정대 록킹장치(22)는 왕복대(16) 내부에 설치되는 실린더(24)를 가진다.

상기 실린더(24)의 내부에는 피스톤로드(26)가 설치된다. 상기 피스톤로드(26)는 상기 실린더(24)로 공급되는 유압의 압력에 따라 전, 후 수평으로 왕복 이동하게 된다.

상기 피스톤로드(26)의 단부에는 랙기어(28)가 결합된다. 상기 랙기어(28)는 상기 피스톤로드(26)의 동작에 따라 실린더(24)내에서 피스톤로드(26)와 함께 전, 후 수평으로 왕복 이동하게 된다.

상기 랙기어(28)에는 피니언(30)이 맞물린다. 상기 피니언(30)은 랙기어(28)의 직선이동에 따라 정, 역방향으로 회전하게 된다.

상기 피니언(30)에는 샤프트(32)의 끝단이 수직으로 결합된다. 상기 피니언(30)에 결합된 샤프트(32)는 전술한 하부고정대(20)의 구멍(20a) 및 상부고정대(18)의 개구부(18a)를 순차적으로 관통한 상태에서 피니언(30)의 동작에 따라 정, 역 회전하게 된다.

상기 샤프트(32)의 선단에는 상기 샤프트(32)의 직경보다 큰 폭을 가지는 록커(34)가 구비된다. 상기 록커(34)는 샤프트(32)의 회전에 따라 상부고정대(18)의 개구부(18a) 상단 주연부(18b)에 선택적으로 걸려지며 상, 하부고정대(18, 20)를 서로 결합 고정시키게 된다.

한편, 상기 샤프트(32)의 둘레면에는 스크류(36)가 더 구비된다. 상기 스크류(36)는 하부고정대(20)의 구멍(20a) 내주면에 형성되어 있는 나사산(20b)에 맞물린 상태에서 샤프트(32)의 회전에 따라 상기 나사산(20b)을 타고 상, 하 이동하게 된다.

즉, 상기 스크류(36)를 통해 샤프트(32)는 회전과 함께 수직으로 상, 하 이동동작을 수행하게 되며, 따라서 샤프트(32)의 선단에 구비되어 있는 록커(34)는 샤프트(32)의 회전으로 상부고정대(18)의 개구부(18a) 상단 주연부(18b)에 걸려짐과 동시에 샤프트(32)의 수직 이동동작으로 하강하며 상부고정대(18)의 개구부(18a) 상단 주연부(18b)를 압착하며 상, 하부고정대(18, 20)를 강한 압력으로 고정시키게 된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치의 작용을 첨부된 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 기술하기로 한 다.

먼저, 크랭크샤프트(2)의 플랜지부(2a)를 단조 작업으로 성형하고자 할 때에는 도 5a에서와 같이 단조금형(10)의 왕복대(16) 위에 하부고정대(20)를 얹고, 상기 하부고정대(20) 위에 일정온도로 가열된 크랭크샤프트 소재(1)를 얹은 다음, 상기 크랭크샤프트 소재(1)위에 상부고정대(18)를 순차적으로 얹어준다. 이때 상, 하부고정대 록킹장치(22)의 구성인 샤프트(32)는 상기 하부고정대(20)의 구멍(20a)을 지나 상부고정대(18)의 개구부(18a)를 차례로 관통한 상태가 된다.

이후, 도 5b에서와 같이 록킹장치(22)의 실린더(24)로 유압을 공급하면 피스톤로드(26)가 전진 이동하며 랙기어(28)를 전진 이동시키게 되고, 이에 따라 랙기어(28)와 맞물려 있는 피니언(30)은 회전하며 샤프트(32)를 회전시키게 된다.

이때 상기 샤프트(32)의 둘레면에 형성되어 있는 스크류(36)는 샤프트(32)의 회전에 따라 하부고정대(20)의 구멍(20a) 내주면에 형성되어 있는 나사산(20b)을 타고 하강하게 됨으로서 샤프트(32)는 도 5c에서와 같이 회전동작과 하강동작을 동시에 수행하게 된다. 즉, 상기 샤프트(32)의 회전 및 하강동작에 따라 샤프트(32)의 선단에 결합되어 있는 록커(34)는 샤프트(32)의 회전동작으로 상부고정대(18)의 개구부(18a) 상단 주연부(18b)에 걸려진 상태에서 샤프트(32)의 하강동작으로 같이 하강하며 주연부(18b)를 압착하게 된다.

이후, 상기 상, 하부고정대 록킹장치(22)를 통해 상, 하부고정대(18, 20)를 서로 고정시킨 다음, 도 5d에 도시한 바와 같이 프레스(50)를 하강시키게 되면 왕복대(16)는 수평 이동하며 상, 하부고정대(18, 20)를 중앙으로 이동시키게 되며, 이에 따라 상, 하부고정대(18, 20)는 크랭크샤프트 소재(1)를 양쪽에서 가압하며 크랭크샤프트 소재(1)에 플랜지부(2a)를 단조 성형하게 된다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 크랭크샤프트 단조금형에 상 ,하부고정대 록킹장치를 설치하여 상, 하부고정대가 크랭크샤프트 소재를 감싼 상태에서 상기 록킹장치를 통해 서로 자동으로 고정되도록 함으로서 작업성의 향상을 도모할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (2)

1. 프레스(50)의 가압으로 수평 이동하는 왕복대(16)와, 상기 왕복대(16)에 순차적으로 얹혀지며 크랭크샤프트 소재(1)를 고정시키는 상, 하부고정대(18, 20) 로 이루어진 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치에 있어서,

   상기 왕복대(16) 내부에 설치되는 실린더(24)와;

   상기 실린더(24) 내부에서 수평으로 왕복 이동하는 피스톤로드(26)와;

   상기 피스톤로드(26)의 단부에 결합되는 랙기어(28)와;

   상기 랙기어(28)와 맞물리며 상기 랙기어(28)의 직선이동에 따라 정, 역 회전하는 피니언(30)과;

   상기 피니언(30)에 수직으로 결합되며 상기 하부고정대(20)의 구멍(20a) 및 상부고정대(18)의 개구부(18a)를 차례로 관통한 상태에서 정, 역회전하는 샤프트(32)와;

   상기 샤프트(32)의 둘레면에 형성되며 상기 샤프트(32)의 회전동작에 따라 상기 하부고정대(20)의 구멍(20) 내주면에 형성되어 있는 나사산(20b)을 타고 이동하며 샤프트(32)를 상, 하 이동시키는 스크류(36) 및 ;

   상기 샤프트(32)의 상단부에 구비되며 상기 샤프트(32)의 직경보다 큰 폭으로 제작된 상태에서 상기 샤프트(32)의 회전동작에 따라 상기 상부고정대(18)의 개구부(18a) 상단 주연부(18b)에 선택적으로 걸려짐과 동시에 상기 샤프트(32)의 하강동작에 따라 상기 주연부(18b)를 압착하여 상, 하부고정대(18, 20)를 가압 고정시키는 록커(34)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 크랭크샤프트 단조금형에 설치되는 상, 하부고정대 록킹장치.
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