KR101098811B1 - 치형 성형장치 - Google Patents

Abstract

차량 변속기의 클러치 드럼과 같은 부품의 둘레면에 치형을 성형하기 위한 장치로서, 둘레를 따라 수직홈(62)이 다수 배열된 펀치부(61)를 갖는 하형(60); 상기 펀치부에 대응하는 형상의 수용부(15)를 갖는 상형(10); 및 상기 수직홈들(62)과 매칭 가능하도록 상형(10)의 측벽 내주면에 그 둘레를 따라 배열된 다수의 롤러들(20,30,40);을 포함하는 치형 성형장치가 소개된다. 이러한 성형장치는, 대량 생산에 적합하며 불량 없는 정교한 치형 성형을 가능하게 한다.

클러치 드럼, 치형, 성형

Description

치형 성형장치{TOOTH-PROPILE FORMING APPARATUS}

본 발명은 부품의 둘레면에 치형을 성형하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주변 부품과 스플라인 결합되어 부품, 예로서, 차량 변속기의 클러치 부품과 같은 원통 내지 컵 형상의 부품 벽면에는 도 1에 도시된 바와 같은 치형(1)이 성형된다.

종래에 있어 상기 원통형 부품의 치형(1) 성형에는 전조기가 이용되었다. 성형과정은 성형될 부품을 고정한 후 그 양 사이드에 배치된 2개의 롤러를 상하로 왕복운동시켜 치를 형성하되, 롤러를 부품 둘레를 따라 일정 각도 회전시키면서 부품의 벽면 전체에 치형(1)을 완성하는 방식으로 이루어졌다.

그러나 상기된 바와 같은 종래 전조기를 이용한 치형 성형은 작업속도가 상당히 늦다는 문제점이 있다. 대략 전조기 한 대당 생산능력은 년간으로 36만대 정도인 것으로 판단되는데, 이렇게 늦은 작업속도는 클러치 드럼 생산 단가의 절감을 저해하고 가격 경쟁력을 떨어뜨리는 원인이 된다. 전조기 또한 고가이다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점의 해결을 위해 제안된 것으로, 대량 생산에 적합하며 불량 없는 정교한 치형 성형이 가능한 개선된 치형 성형장치를 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 치형 성형장치는, 둘레를 따라 수직홈이 다수 배열된 펀치부를 갖는 하형; 상기 펀치부에 대응하는 형상의 수용부를 갖는 상형, 여기서, 수용부 내의 펀치부와 상형과의 사이에는 성형될 대상물이 놓여질 될 틈이 제공됨; 및 상기 수직홈들과 매칭 가능하도록 상기 수용부를 규정하는 상형의 내주면에 그 둘레를 따라 배열된 다수의 롤러들;을 포함한다.

상기 롤러들은 상기 내주면 둘레를 따라 2열 이상 배열될 수 있다.

또한, 상기 롤러들은 그 둘레면을 따라 대상물에 수직홈 형상을 성형하기 위한 성형부가 돌출 형성되며, 이 성형부는 아랫 열에서 보다 윗 열에서 폭 및 깊이가 더 클 수 있다.

또한, 상기 수용부에는, 상기 대상물의 성형과정 중에 펀치부 상에 놓인 대상물을 위에서 가압하여 고정할 수 있도록 하기 위한 고정요소가 마련될 수 있다.

또한, 상기 상형은 상기 롤러들이 설치되는 측벽과 수용부를 폐쇄하는 상부 베이스를 구비할 수 있으며, 그리고 상기 고정요소는, 상기 대상물에 접촉되는 패드와, 이 패드에 미는 힘을 제공하되 외력에 따라 길이 신축 가능하며 그 상단이 상부 베이스에 고정된 리프터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 패드는, 상기 펀치부의 상면에 대응하는 크기로 형성되며, 그 둘레면에는 펀치부의 수직홈들에 대응하는 패턴의 요철이 형성될 수 있다.

또한, 상기 패드의 하면 둘레는, 내측에 오목면을 가지며 외측은 패드의 둘레면과 일직선상에 놓이는 하향 테이퍼진 에지부가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 패드는, 상기 롤러에 의해 대상물이 성형되기전 대상물을 가압 고정할 수 있도록, 성형 초기에 상기 롤러들 중 제일 아랫 열의 롤러들보다 높지 않은 위치에 배치됨을 특징으로 하는 치형 성형장치.

청구항 5에 있어서, 상기 상형의 측벽은 이격공간을 사이에 두고 둘레를 따라 방사상으로 배열된 다수의 블록들로 구성되며, 상기 롤러들은 이 이격공간에서 블록들에 회전 가능하게 고정될 수 있다.

상기 블록들은, 그 상단이 상부 베이스과 분리 가능하게 결합되며 그 하단은 블록들이 배열된 궤적에 대응하는 형상의 하부 베이스과 분리 가능하게 결합될 수 있다.

상술된 바와 같은 본 발명에 따른 치형 성형장치에 의하면, 대량 생산을 통해 불량 없는 정교한 치형을 부품에 성형할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치형 성형장치에 대하여 살펴본다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 치형 성형장치의 개념적인 구성을 보인 도면들이다.

도 2를 참조하면, 상기 성형장치는 상형(10)의 수용부(15)에 이에 대응하는 형상을 갖는 하형(60)의 펀치부(61)가 출입하게 되는 프레스 타입의 금형 구조를 갖는다. 상형(10)이 하형(60)에 대하여 상하로 상대운동하면서 대상물에 치형을 성형하게 된다.

상기 장치에 의해 성형될 대상물(2)은 예로서 컵 형상을 가지며, 이러한 대상물(2)은 그 바닥면이 펀치부(61)의 상면에 접촉되도록 펀치부(61)에 엎어 놓여진다. 펀치부(61)와 상형(10)과의 사이에는 대상물(2), 특히 이의 측벽이 놓이게 될 틈(16)이 제공된다.

계속하여 도 2를 참조하면, 상기 수용부(15)를 규정하는 상형(10)의 측벽 내주면에는 그 둘레를 따라(도 3 참조) 대상물(2)의 성형을 위한 다수의 롤러들(20,30,40)이 3개의 열로 배열된다. 이들 롤러는 제일 아랫 열로부터 제1열(20), 제2열(30), 제3열(40)로 구분될 수 있는데, 상형(10)이 하강함에 따라 제1열(20)→제2열(30)→제3열(40)의 순으로 구름운동하면서 대상물(2)에 치형을 형성한다. 이러한 롤러 배치 형태에 따르면 1회의 스트로크만을 통해서도 최종의 치형 형상을 성형할 수 있게 된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 상형(10)의 측벽은 이격공간(17)을 사이에 두고 둘레를 따라 방사상으로 배열된 다수의 블록들(11)로 구성된다. 상기 롤러들(20,30,40)은 이 이격공간(17)에 배치되는데, 대상물(2)에의 치형 형성을 위해 롤러들(20,30,40)의 각 둘레면에는 성형부(21,31,41: 도 13 내지 도 15 참조)가 돌출 형성된다. 한편, 상기 하형(60)의 펀치부(61) 둘레면에는 그 둘레를 따라 치형의 형성을 위한 수직홈(61: 도 10 참조)이 다수 배열된다.

상기 블록(11)은 수용부(15)를 향하는 단부에 그 두께가 점차 얇아지는 테이퍼부(11a)가 마련된다. 이 테이퍼부(11a)는 블록들(11)이 수용부(15)의 중심을 기준으로 방사상에 놓이고 이들 블록(11) 간의 이격공간(17)에 롤러들(20,30,40)이 배치됨에 기인한 것으로, 이 테이퍼부(11a)에 놓여진 롤러(40)는 고정핀(14)에 의해 블록(11)에 회전가능하게 고정된다. 고정핀(14)에는 롤러(40)와 블록(11)을 서로 이격되도록 하기 위한 스탭부(14a)가 마련된다. 한편, 도 3에서는 하형(60)이 생략되어 있다.
위와 같이 상형(10)의 측벽이 방사상으로 배치된 다수의 블록(11)으로 이루어지고 롤러(40)는 서로 인접하는 블록들(11) 사이의 이격공간(17)에서 테이퍼부(11a)에 회전 가능하게 고정되므로, 후술하는 상형(10) 및 하형(20) 조립 용이성과 더불러 롤러(40)의 조립이 용이하며, 수리 시 롤러(40) 전체를 뜯어낼 필요 없이 수리가 필요한 롤러(40)에 대한 수리 및 교체가 용이해진다.

도 5 내지 도 10은 앞서 설명된 성형장치의 보다 구체화된 구성을 보인 도면들이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 상형(10)은, 수용부(15)를 폐쇄하며 블록들(11)의 상단이 볼팅 결합되는 상부 베이스(12)와, 블록들(11)의 하단이 볼팅 결합되는 하부 베이스(63)를 포함한다. 이러한 구조에 따르면, 롤러들(20,30,40)의 장착 및 상형(10)의 조립이 용이하다. 하부 베이스(63)는 블록들(11)이 배열된 궤적에 대응하는 형상을 갖는데, 일례로서 수용부(15)에 대응하는 중앙홀을 갖는 링 형상을 가질 수 있다. 도면부호 12a, 13a는 볼트이다.

다시 도 5를 참조하면, 상기 수용부(15)에는 대상물(2)의 성형과정 중에 펀치부(61) 상에 놓인 대상물(2)의 저면을 위에서 가압하여 고정할 수 있도록 하기 위한 고정요소가 마련된다. 예로서, 이 고정요소는, 도 5에서 보듯이, 대상물(2)의 저면에 접촉되는 패드(50)와, 상단은 상부 베이스(12)에 고정되며 하단은 패드(50)에 연결된 리프터(53)로 구성될 수 있다. 리프터(53)는 가스나 유압에 의해 패드(50)에 하방향으로 미는 힘을 제공하며, 펀치부(61)에 의해 상방향 힘을 받게 되면 그 길이가 줄어들 수 있다.

도 7a 및 도 8을 참조하면, 상기 패드(50)는 펀치부(61)의 상면에 대응하는 크기의 원판 형상으로 형성되며, 그 둘레면에는 상기된 펀치부(61)의 수직홈들(62)에 대응하는 패턴의 요철(51)이 형성된다. 이 요철(51)은 롤러들(20,30,40)과 패드(50), 특히 롤러들의 성형부(21,31,41)과 패드(50)의 둘레면 간의 간섭에 의해 상형(50)의 승강 운동이 방해받지 않도록 하기 위한 것이다.

한편, 도 7a에서 보듯이, 상기 패드(50)의 하면 둘레를 따라서는, 내측에 오목면을 가지며 외측은 패드의 둘레면과 일직선상에 놓이는 하향 테이퍼진 에지부(52)가 돌출 형성된다. 이 에지부(52)는 치형 성형과정 초기에 대상물(2)의 바닥부 모서리의 형상을 잡아주는데 유용한데, 도 7b에서 보듯이, 이러한 에지부(52)가 없는 패드(50a)를 사용할 경우, 컵 형상의 대상물(2)의 바닥부 모서리가 원하는 프로파일(2a)를 갖지 못하고 이보다 주저앉아 찌그러진 프로파일(2b)을 갖게 되는 성형 불량이 발생될 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 하형(60)은, 상기 펀치부(61)와, 이 펀치부(61)의 하단에 결합되어 지지하는 받침부(63)로 구성된다. 물론 이 하형은 일체로 구성될 수도 있을 것이다. 한편, 펀치부(61)의 둘레면에는 앞서 언급된 바와 같 이 수직홈(62)이 일정간격으로 형성된다. 이러한 펀치부(61)에 얹혀진 대상물(2)을 상기 롤러들(20,30,40)로 가압함에 의해 수직홈(62)에 대응하는 형상의 치형이 대상물(2)에 형성되는 것이다. 도 9에서 도면부호 64는 볼트이다.

도 11 내지 도 15에는 상기된 성형장치를 이용한 대상물 성형 과정이 도시되어 있다.

도 11을 참조하면, 상기 제1열 롤러(20)에 의해 대상물(2)이 성형되기 전, 대상물(2)의 저면은 패드(50)에 의해 미리 위치 고정되어야 하는데, 이를 위해서는, 수용부(15) 내에서의 패드(50)의 최초 위치는 제1열 롤러(20)보다 높지 않은 위치에 배치될 필요가 있다. 즉, 하형(60)으로부터 이격되어 있던 상형(10)이 하향 이동하면서 대상물(2)이 접촉하게 되는 최초의 부재는 패드(50)이다.

도 12를 참조하면, 상기 패드(50)에 의해 위치 고정된 대상물(2)은 상형(10)이 점차 더 하향 이동됨에 따라 제1열~제3열 롤러(20,30,40)에 의해 성형되며, 이러한 과정에서 리프터(53)는 대상물(2), 즉 펀치부(61)에 의해 가압되어 점차 그 길이가 줄어든다. 당연하게도, 펀치부(61)에 형성된 수직홈들(62), 패드(50) 둘레면의 요철(51) 및 상기 롤러들(20,30,40)의 각 원주방향으로의 배열은 서로 매칭 가능하도록 설계되어야 한다. 도 11 및 도 12는 설명의 편의를 위해 각 부재가 다소 과장되게 그려져 있음이 이해될 필요가 있다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 상기 제1열 내지 제3열 롤러(20,30,40)의 각 성형부(21,31,41)는 아랫 열에서 보다 윗 열에서 폭 및 깊이가 더 크다. 즉, a<b<c, a'<b'<c'의 관계가 성립된다. 따라서 상형(10) 하강에 의한 성형과정 중 대 상물(2)에 형성되는 치형의 폭 및 깊이가 커지게 되는데, 다수의 롤러(20,30,40)의 배열 구조와 이러한 성형부(21,31,41)의 구조에 의해, 마찰이 적고 불량 없으며 정교한 치형의 성형이 가능해지게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

예로서, 위에서 설명된 치형 성형장치의 상형에는 수용부를 폐쇄하는 상부 베이스가 마련되었으나, 이 상부 베이스는 생략될 수 있으며, 상기 고정요소는 상부 베이스에 매달리는 것이 아니라 외부의 작동체에 연결되며 개방된 상형의 상부를 통해 수용부 내부에 배치되어 성형과정 중 대상물을 가압 고정하도록 구성될 수도 있을 것이다. 성형과정 중 상형만 움직이고 하형은 움직이지 않으므로, 이 경우에 있어, 고정요소에는 앞서 실시예에서의 리프터가 요구되지는 않을 수 있다.

도 1은 통상의 클러치 부품의 일례를 보인 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 치형 성형장치의 개념적인 구성도,

도 3은 도 2에 표시된 A-A선을 따라서의 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 롤러의 설치 구조를 보인 도면,

도 5는 도 2에 도시된 치형 성형장치 중 상형의 구성을 보다 구체화시킨 도면,

도 6은 도 5에서 B로 표시된 위치에서 롤러의 설치구조를 바라본 도면,

도 7a는 도 5에 도시된 패드를 별도로 보인 도면,

도 7b는 패드의 하면 둘레에 형성된 에지부의 기능을 설명하기 위한 도면,

도 8은 도 7a에 도시된 패드를 위에서 바라본 도면,

도 9는 도 2에 도시된 치형 성형장치 중 하형의 구성을 보다 구체화시킨 도면,

도 10은 도 9에 도시된 하형을 위에서 바라본 도면,

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 치형 성형장치를 이용한 치형 성형과정을 보인 도면으로, 도 11은 성형 전, 도 12는 성형 후를 보인 도면,

도 13 내지 도 15는 도 11에 도시된 치형 성형장치에 의해 대상물이 성형되는 과정을 보인 도면으로, 도 13은 제1열, 도 14는 제2열, 도 15는 제3열의 롤러에 의한 성형과정을 보인 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 대상물 10: 상형

11: 블록 12: 상부 베이스

13: 하부 베이스 20,30,40: 롤러

21,31,41: 성형부 50: 패드

51: 요철 52: 돌출부

60: 하형 61: 펀치부

63: 받침부

Claims (10)

1. 둘레를 따라 수직홈이 다수 배열된 펀치부를 갖는 하형;

   상기 펀치부에 대응하는 형상의 수용부를 갖는 상형, 여기서, 수용부 내의 펀치부와 상형과의 사이에는 성형될 대상물이 놓여질 될 틈이 제공됨; 및

   상기 수직홈들과 매칭 가능하도록 상기 수용부를 규정하는 상형의 내주면에 그 둘레를 따라 2열 이상 배열된 다수의 롤러들;을 포함하며,

   상기 수용부에는 상기 대상물의 성형과정 중에 펀치부 상에 놓인 대상물을 위에서 가압하여 고정할 수 있도록 하기 위한 고정요소가 마련되며,

   상기 상형은 상기 롤러들이 설치되는 측벽과 수용부를 폐쇄하는 상부 베이스를 구비하며,

   상기 고정요소는, 상기 대상물에 접촉되는 패드와, 이 패드에 미는 힘을 제공하되 외력에 따라 길이 신축 가능하며 그 상단이 상부 베이스에 고정된 리프터를 포함하며,

   상기 패드는, 상기 펀치부의 상면에 대응하는 크기로 형성되며, 그 둘레면에는 펀치부의 수직홈들에 대응하는 패턴의 요철이 형성되며,

   상기 패드의 하면 둘레에는, 내측에 오목면을 가지며 외측은 패드의 둘레면과 일직선상에 놓이는 하향 테이퍼진 에지부가 돌출 형성되며,

   상기 상형의 측벽은 이격공간을 사이에 두고 둘레를 따라 방사상으로 배열된 다수의 블록들로 구성되며, 상기 롤러들은 이 이격공간에서 블록들에 회전 가능하게 고정되며,

   상기 블록은 수용부를 향하는 단부에 그 두께가 점차 얇아지는 테이퍼부가 마련되며, 이 테이퍼부에 롤러가 회전 가능하게 고정된 것을 특징으로 하는 치형 성형장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 롤러들은 그 둘레면을 따라 대상물에 수직홈 형상을 성형하기 위한 성형부가 돌출 형성되며, 이 성형부는 아랫 열에서 보다 윗 열에서 폭 및 깊이가 더 큰 것을 특징으로 하는 치형 성형장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서, 상기 패드는,

   상기 롤러에 의해 대상물이 성형되기전 대상물을 가압 고정할 수 있도록, 성형 초기, 상기 롤러들 중 제일 아랫 열의 롤러들보다 높지 않은 위치에 배치됨을 특징으로 하는 치형 성형장치.
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서, 상기 블록들은, 그 상단이 상부 베이스과 분리 가능하게 결합되며 그 하단은 블록들이 배열된 궤적에 대응하는 형상의 하부 베이스과 분리 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 치형 성형장치.

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