KR100839654B1 - 스프라켓 시그멘트의 제조장치와 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무한궤도차량(도우자, 굴삭기 등)의 하부구동장치 중 트랙체인을 구동 또는 연동시켜주는 스프라켓 시그멘트를 열간정밀단조(프레스 단조 및 정밀 트리밍)→열처리→도장공정으로 단순화하여 생산시간을 단축하고 제조원가를 절감함으로써 경쟁력을 확보할 수 있도록 한 스프라켓 시그멘트의 제조장치와 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 스프라켓 시그멘트(1)를 열간 단조공정으로 제조할 수 있는 제조장치 및 제조방법을 제공하되, 이는 약 1,250℃로 가열된 빌레트를 1차 단조 프레스에 장착된 부스타금형(10)에서 체적배분을 행하는 열간 단조공정과, 1차 열간 단조공정을 거친 소재(M)를 브로커금형(11)에 투입하여 리브면(4)이 형성되도록 하는 2차 열간 단조공정과, 상기 1,2차로 열간 단조성형된 소재(M)를 피니샤금형(12)에 투입하여 치면(6) 및 리브면(4)의 직각도 및 평면이 유지되도록 3차 열간 단조공정과, 상기 1~3차에 걸친 열간 단조성형이 이루어진 소재(M)를 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)의 제품안내다이(22)에 투입하여 플래쉬절단다이(23) 및 쿳션스트립퍼(24)상에 수직방향으로 설치된 피어싱펀치(25)에 의해 플래쉬 제거 및 볼트홀(7)을 피어싱토록 한 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 트랙체인을 구동 또는 연동시켜주는 스프라켓 시그멘트를 열간정밀단조(프레스 단조 및 정밀 트리밍)→열처리(Through Hardening)→도장공정으로 단순화하여 생산시간을 단축하고 제조원가를 절감함으로써 경쟁력을 확보할 수 있고, 특히 단조공법의 방향을 90° 회전하고 치면부의 뽑기 구배를 0~0.5°이내로 유지시켜 리브면(4)과 치면의 평면을 확보토록 하고, 볼트홀은 트리밍(trimming) 공정에서 플래쉬 제거와 동시에 피어싱(piercing)하여 시그멘트 전 부위의 기계가공을 생략하는 공법으로 원가절감 및 품질개선을 도모할 수 있는 것이다.

스프라켓 시그멘트, 부스타금형, 브로커금형, 피니샤금형, 트리밍, 피어싱, 코이닝

Description

스프라켓 시그멘트의 제조장치와 제조방법{Manufacturing device and manufacturing method of sprocket segment}

도 1은 통상의 스프라켓 시그멘트가 사용되는 무한궤도차량의 요부 정면도

도 2는 스프라켓 시그멘트가 사용되는 스프라켓 어셈블리의 종단면도

도 3은 스프라켓 시그멘트가 사용되는 트랙체인의 구동방법을 설명키 위한

정면도 및 단면도

도 4는 본 발명에서 제공하는 스프라켓 시그멘트 제조장치 중 부스타금형을

보인 평면도 및 단면도, 측단면도

도 5는 본 발명에서 제공하는 스프라켓 시그멘트 제조장치 중 브로커금형을

보인 평면도 및 단면도, 측단면도

도 6은 본 발명에서 제공하는 스프라켓 시그멘트 제조장치 중 피니샤금형을

보인 평면도 및 단면도, 측단면도

도 7내지 도 9는 본 발명에서 제공하는 스프라켓 시그멘트 제조장치 중 트리

밍-피어싱-코이닝 금형의 순차적인 작동과정 및 구성을 보인 단면도

도 10은 본 발명의 제조장치와 제조방법에 의해 제조된 스프라켓 시그멘트의

사시도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1: 스프라켓 시그멘트 2: 스프라켓 림

3: 볼트 4: 리브면

5: 트랙체인 6: 치면

7: 볼트홀 10: 부스타금형

11: 브로커금형 12: 피니샤금형

13: 트리밍-피어싱-코이닝 금형 14: 상형

15: 하형 16: 상형

17: 하형 18: 상형

19: 하형 20: 스프링

21: 노크아웃핀 22: 제품안내다이

23: 플래쉬절단다이 24: 쿳션스트립퍼
24a: 펀치승강공

25: 피어싱펀치 26: 에어실린더

27: 플래쉬제거다이 28: 트리밍하부홀더
29: 트리밍다이지지대 30: 트리밍상부홀더

본 발명은 스프라켓 시그멘트의 제조장치와 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 무한궤도차량(도우자, 굴삭기 등)의 하부구동장치 중 트랙체인을 구동 또는 연동시켜주는 스프라켓 시그멘트를 열간정밀단조(프레스 단조 및 정밀 트리밍)→열처리→도장공정으로 단순화하여 생산시간을 단축하고 제조원가를 절감함으로써 경쟁력을 확보할 수 있도록 한 스프라켓 시그멘트의 제조장치와 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

통상 무한궤도차량에 사용되는 스프라켓 시그멘트(1)는 도 1내지 도 3에서 보는 바와 같이 복수개로 분할 제조되어 스프라켓 림(2)에 볼트(3)로 체결하여 장착되는데 림 조립면, 즉 리브면(4)과 트랙체인(5)과 접촉하는 체인구동부 면, 즉 치면(6)과 평면이 확보되어져야 한다.

종래의 일반적인 단조공정(햄머 단조 및 일반 트리밍 공정)에서는 제품 취출을 위해 뽑기 구배가 필요하여 단조와 열처리 후 리브면(4) 및 치면(6)의 구배부를 기계가공으로 제거해야 하고, 스프라켓 림(2)에 체결하기 위한 볼트홀(7)은 드릴가공을 별도로 행하여야 하므로 제작공정이 길고 제조원가가 많이 들어 생산성 저하 및 인력소모가 크고, 그로 인한 가격경쟁력이 저하될 수 밖에 없었던 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존 스프라켓 시그멘트 제조방법 및 제조장치가 갖는 제반 문제점을 일소할 수 있는 새로운 장치 및 방법을 제공코자 하는 것으로서,

본 발명은 특히 단조 프레스를 활용하여 열간 단조작업을 하며 금형의 구조를 개선하여 일반적인 단조공법의 방향을 90° 회전하고 치면부의 뽑기 구배를 0~0.5°이내로 유지시켜 리브면과 치면의 평면을 확보토록 하고, 볼트홀은 정밀 트리밍(trimming) 공정에서 플래쉬(flash) 제거와 동시에 피어싱(piercing)하여 시그멘트 전 부위의 기계가공을 생략하는 공법으로 원가절감 및 품질개선을 행할 수 있도록 한 스프라켓 시그멘트의 제조장치와 제조방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 4는 본 발명에서 제공하는 스프라켓 시그멘트 제조장치 중 부스타금형(10)을 보인 평면도, 단면도, 측단면도 등이며, 도 5는 브로커금형(11)을 보인 평면도, 단면도, 측단면도이고, 도 6은 피니샤금형(12)을 보인 평면도, 단면도, 측단면도, 그리고 도 7내지 도 9는 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)의 구성 및 작동 순서를 순차적으로 보인 단면도 등으로서, 이들 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명키로 한다.

단, 본 발명을 설명함에 있어서 종래 구성과 동일 구성부재는 동일 부호를 사용하여 설명키로 한다.

본 발명은 스프라켓 시그멘트(1)를 별도의 기계가공 없이 순차적인 열간 단조공정에 의해 제작이 가능한 것으로서, 이에 사용되는 금형은 총 4개의 금형을 사용하게 된다.

우선 본 발명은 가열된 빌레트(billet)를 1차 열간 단조공정인 벤딩(bending)형 부스타금형(10)을 구성하는 상형(14)과 하형(15) 상간에 투입하여 열간 단조성형을 함으로서 체적 배분을 행하도록 하고, 상기 1차 부스타금형(10)에서 벤딩을 행한 소재(M)를 2차로 브로커(blocker)금형(11)으로 이송하여 상형(16)과 하형(17) 상간에서 열간 단조성형을 행하여 스프라켓 시그멘트(1)의 리브면(4)이 형성되도록 한다.

그리고 부스타금형(10) 및 브로커금형(11)에서 1,2차로 열간 단조성형된 소재(M)를 피니샤(finisher) 공정에서 피니샤금형(12)에 투입하여 치면(6) 및 리브면(4)의 직각도 및 평면이 유지되도록 상형(18)과 하형(19) 상간에서 열간 단조성형토록 하고, 상기 브로커금형(11) 및 피니샤금형(12)에는 각각 형 개방 시에 자동으로 제품이 취출될 수 있도록 스프링(20)에 탄력설치되는 노크아웃핀(21)이 상형(16,18) 및 하형(17,19)상에 각각 설치된다.

상기한 3차에 걸친 열간 단조성형이 이루어진 소재(M)는 최종적으로 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)의 하부에 설치된 트리밍하부홀더(28) 상부의 제품안내다이(22)에 투입, 안치되어 프레스가 작동 시 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13) 상부의 트리밍상부홀더(30)에 트리밍다이지지대(29)에 의해 설치된 플래쉬절단다이(23) 중앙으로 소재(M)의 상부 형상과 동일한 형상을 갖도록 구성한 쿳션스트립퍼(24)가 승강 가능하게 설치되고, 상기 쿳션스트립퍼(24)에 수직방향으로 관통 형성된 펀치승강공(24a)을 통해 승강가능토록 트리밍상부홀더(30)에 수직방향으로 고정 설치된 피어싱펀치(25)가 도 7에서 도 8과 같이 하강하면서 소재(M)에 볼트홀(7)을 수직방향으로 피어싱토록 구성한다.

이때 소재(M)의 단부에 형성된 플래쉬(flash)는 플래쉬절단다이(23)의 하강에 의해 소재(M)로부터 동시에 절단되며, 절단된 플래쉬는 에어실린더(26)와 연결설치된 플래쉬제거다이(27)에 낙하되어 에어실린더(26)의 신축작동에 따라 자동으로 취출되도록 한다.

또한 볼트홀(7) 성형 시 발생된 피어싱 플래쉬는 트리밍하부홀더(28)에 낙하되어 에어노즐(미도시)로 공급되는 에어에 의해 자동으로 제거토록 한다.

도면중의 부호 31은 가이더, 32는 K.D핀을 나타낸 것이다.

상기와 같이 구성될 수 있는 스프라켓 시그멘트 제조장치를 사용하여 스프라켓 시그멘트(1)를 제조하는 구체적인 과정과 각 금형의 구체적인 작용에 대하여 이하에 보다 상세히 설명키로 한다.

우선 본 발명의 부스타금형(10), 브로커금형(11), 피니샤금형(12)을 단조 프레스의 볼스타에 순차적으로 작업이 진행될 수 있도록 장착시킨 후 작업자가 부스타금형(10)의 상형(14)과 하형(15) 상간에 약 1,250℃로 가열된 빌레트를 안치하고 단조 프레스를 가동시키면 상형(14)이 하강하여 도 4와 같이 벤딩형으로 소재(M)를 열간 단조성형 시킨다.

부스타금형(10)에 의해 1차 열간 단조성형이 완료되면 상형(14)이 상승하고, 도 5의 브로커금형(11)으로 작업자가 소재(M)를 이송, 안치한 후 단조 프레스를 작동시켜 브로커형으로 열간 단조성형을 행한다.

2차 열간 단조성형이 완료되면 브로커형의 소재(M)를 도 6과 같은 피니샤금형(12)에 투입하여 열간 단조성형을 행하여 마무리 단계의 스프라켓 시그멘트(1) 단조 제품이 성형된다.

한편, 상기 2차 브로커금형(11)에서 단조성형 중 치면(6)의 조도를 확보하기 위하여 상형(18)과 하형(19) 치면(6)의 뽑기 구배를 없도록 하였으며, 브러커금형(11) 및 피니샤금형(12)에서 성형된 단조품 취출은 스프링(20)에 탄력설치된 노크아웃핀(21)에 의해 자동으로 이루어지게 된다.

피니샤 공정까지 완료된 제품을 도 7내지 도 9와 같은 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)의 제품안내다이(22) 위에 안치하고 트리밍 프레스를 작동시키게 되면 하강하는 플래쉬절단다이(23)에 의해 소재(M) 외곽의 플래쉬가 절단되고, 상기 플래쉬절단다이(23)에 승강 가능하게 설치된 쿳션스트립퍼(24)는 소재(M) 상부면에 연접하면서 정지하고 있지만 트리밍 프레스의 하강작동에 의해 트리밍상부홀더(30)에 고정된 피어싱펀치(25)는 연속 하강하여 소재(M)에 볼트홀(7)을 천공하게 된다.

상기 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)에 있어서, 제품안내다이(22)는 단조품을 정확한 위치에 안착시키는 역할을 수행하게 되는 것이며, 쿳션스트립퍼(24)는 K.D핀(32)을 통해서 전달받은 압력으로 제품을 고정 및 코이닝 역할을 수행하게 되는 것이며, 플래쉬제거다이(27)는 트리밍 시에 제거, 낙하된 플래쉬를 에어실린더(26)의 작동에 의하여 자동으로 제거하게 된다.

상기와 같은 공정을 통하여 완료된 스프라켓 시그멘트(1)는 도 10과 같은 완제품 형상으로 완성이 되며, 완성된 제품은 장착 및 사용에 적합한 용도인 치면(6)과 림 장착부, 볼트 체결용 볼트홀(7) 등이 완료된 상태가 되며 최종공정인 열처리 공정 및 도장 공정을 거쳐 완제품이 되어 궤도차량용 트랙체인에 장착, 사용되는 것이다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 스프라켓 시그멘 트의 제조장치와 제조방법은 트랙체인을 구동 또는 연동시켜주는 스프라켓 시그멘트를 열간정밀단조(프레스 단조 및 정밀 트리밍)→열처리(Through Hardening)→도장공정으로 단순화하여 생산시간을 단축하고 제조원가를 절감함으로써 경쟁력을 확보할 수 있는 것이며, 특히 단조공법의 방향을 90°회전하고 치면(6)부의 뽑기 구배를 0~0.5°이내로 유지시켜 리브면(4)과 치면의 평면을 확보토록 하고, 볼트홀(7)은 트리밍(trimming) 공정에서 플래쉬 제거와 동시에 피어싱(piercing)하여 시그멘트 전 부위의 기계가공을 생략하는 공법으로 원가절감 및 품질개선을 도모할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

Claims (2)

1. 스프라켓 시그멘트(1)를 열간 단조공정으로 제조할 수 있도록 프레스에 장착되는 제조장치를 구성함에 있어서;

   가열된 빌레트를 1차 체적배분을 행하여 부스타형으로 열간 단조를 행하기 위한 상형(14)과 하형(15)으로 이루어진 벤딩형 부스타금형(10)과,

   상기 부스타금형(10)에서 열간 단조성형된 소재(M)를 열간 단조성형하여 리브면(4)을 형성하는 상형(16)과 하형(17)으로 이루어진 브로커금형(11)과,

   상기 브로커금형(11)에서 1,2차로 열간 단조성형된 소재(M)를 열간 단조성형하여 치면(6) 및 리브면(4)의 직각도 및 평면이 유지되도록 하는 상형(18)과 하형(19)으로 이루어진 피니샤금형(12)과,

   상기 브로커금형(11) 및 피니샤금형(12)의 상형(16,18) 및 하형(17,19)에 설치되어 제품을 취출하는 스프링(20)에 탄력설치되는 노크아웃핀(21)과,

   상기 3차에 걸친 열간 단조성형이 이루어진 소재(M)를 트리밍, 피어싱, 코이닝 작업을 동시에 행하는 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)과,

   상기 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)은 소재(M)가 안치되는 트리밍하부홀더(28) 상부에 고정되는 제품안내다이(22)와,

   상기 제품안내다이(22) 상부 트리밍상부홀더(30)상에 설치되는 플래쉬절단다이(23) 및 상기 플래쉬절단다이(23) 중앙으로 승강 가능하게 설치되고 소재(M)의 상부 형상과 동일한 형상으로 구성되며 펀치승강공(24a)이 형성된 쿳션스트립퍼(24)와, 상기 쿳션스트립퍼(24)의 펀치승강공(24a)을 따라 승강 가능하게 트리밍상부홀더(30)에 수직방향으로 설치된 피어싱펀치(25)와,

   상기 제품안내다이(22) 양측방으로 설치되어 에어실린더(26)의 작동으로 절단된 플래쉬(flash)를 제거하는 플래쉬제거다이(27)로 구성된 것을 특징으로 하는 스프라켓 시그멘트의 제조장치.
2. 스프라켓 시그멘트(1)를 단조 프레스에서 열간 단조 및 정밀 트리밍을 행하여 제조하는 제조방법에 있어서;

   가열된 빌레트를 벤딩형 부스타금형(10)을 구성하는 상형(14)과 하형(15) 상간에 투입하여 체적 배분을 행하는 1차 열간 단조공정과,

   상기 1차 열간 단조공정을 거친 소재(M)를 브로커금형(11)을 구성하는 상형(16)과 하형(17) 상간에서 투입하여 리브면(4)이 형성되도록 하는 2차 열간 단조공정과,

   상기 1,2차로 열간 단조성형된 소재(M)를 피니샤금형(12)의 상형(18)과 하형(19) 상간에 투입하여 치면(6) 및 리브면(4)의 직각도 및 평면이 유지되도록 3차 열간 단조공정과,

   상기 1~3차에 걸친 열간 단조성형이 이루어진 소재(M)를 트리밍-피어싱-코이닝 금형(13)의 제품안내다이(22) 상부로 투입하여 트리밍상부홀더(30)에 트리밍다이지지대(29)와 연결 설치된 플래쉬절단다이(23)에 의해 소재(M)의 플래쉬가 제거되는 공정과,

   상기 플래쉬절단다이(23)가 하강할 때 플래쉬절단다이(23)에 승강 가능하게 설치되고 펀치승강공(24a)을 수직방향으로 관통 형성한 쿳션스트립퍼(24)상으로 트리밍상부홀더(30)에 수직방향으로 설치된 피어싱펀치(25)가 동시에 하강하면서 소재(M)에 볼트홀(7)을 피어싱하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프라켓 시그멘트의 제조방법.

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