KR101146294B1 - 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스피닝 가공을 통해 성형된 풀리몸체에 연결부재를 용접시킨 것으로, 특히 풀리몸체의 개량된 형상 및 용접구조에 의해 연결부재와의 용접과정에 이들 사이의 열변형이 억제됨으로써, 정밀성 및 내구성을 포함하는 향상된 제품 안정성을 갖도록 구성한 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법에 관한 것이다.

Description

연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법{Manufacturing process of coupling member combined spinning pulley}

본 발명은 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스피닝 가공을 통해 성형된 풀리몸체에 연결부재를 용접시킨 것으로, 특히 풀리몸체의 개량된 형상 및 용접구조에 의해 연결부재와의 용접과정에 이들 사이의 열변형이 억제됨으로써, 정밀성 및 내구성을 포함하는 향상된 제품 안정성을 갖도록 구성한 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 풀리는 주철재, 주강재, 합금강재의 주조방식에 의해 생산되는데, 이러한 주조방법을 통해 제조된 풀리는 중량이 무겁고, 또 제조공정상 원가비중이 높은 한편, 공해 및 인체에 유해한 물질이 다량 생성되는 문제점이 있다.

최근에는 이러한 주조방식을 통한 풀리 제작에 따른 제반적인 문제점을 해소하기 위해, 얇은 금속판의 외경면을 절개하여 밸트홈을 형성하는 스피닝 가공을 통한 풀리의 제작이 점차 증가하고 있다.

상기 스피닝 가공을 통한 풀리의 성형은, 주조방식에 대비하여 초기 투자비가 적게 들고, 또 얇은 금속판으로 제작되는 관계로 가볍고, 또 생산과정에 인체에 유해한 물질이 생성이 적은 이점을 가지며, 특히 다품종 소량생산에 매우 적합하다.

그러나, 상기 스피닝 가공은 얇은 금속판을 성형하여 풀리몸체를 제작하는 관계로, 이 풀리몸체에 축 또는 연결부쉬를 아크 용접 또는 산소 용접 등의 용접공정에 의해, 얇은 금속판으로 이루어진 풀리가 전체적으로 열변형되어 형상이 휘거나 비틀리는 현상이 발생할 수 있다.

특히, 용접된 부위에 냉각이나 사용과정에 제공되는 충격 내지 반복적인 진동에 의해 크랙이 발생하여, 결과적으로 내구성과 정밀성을 포함하는 품질 안정성이 저하되는 문제점이 발생하고 있다.

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 풀리몸체의 개량된 형상 및 용접구조에 의해 연결부재와의 용접과정에 이들 사이의 열변형이 억제되도록 구성하여, 향상된 정밀성 및 내구성을 포함하는 품질 안정성을 갖도록 구성한 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법은,

판상의 모재로부터 중앙에 설치공이 형성된 도넛형의 금속판을 취출하는 금속판 취출단계와;

상기 취출된 도넛형 금속판을 풀리 스피닝 금형부에 장착하여 회전시키고, 이 상태에서 도넛형 금속판의 측부에 절개부재를 진입시켜 도넛형 금속판의 가장자리에 벨트홈이 요입되게 형성된 풀리몸체를 성형하는 스피닝 단계; 및

상기 풀리몸체의 일면에 연결부재의 단부면이 가압 밀착되도록 마찰 용접부에 고정한 다음, 상기 풀리몸체와 연결부재 중 어느 하나는 고정하고 나머지 하나는 회전시켜, 이들 사이에 발생된 열에 의해 이들이 상호 용융 접합되도록 하는 마찰 용접단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 도넛형 금속판의 중앙에 형성된 설치공의 가장자리에는 드로잉 가공에 의해 융착돌기가 외향 돌출되게 형성되고, 마찰 용접단계에서 상기 연결부재의 단부면은 풀리몸체의 융착돌기와 밀착된 상태에서 마찰하여 풀리몸체와 용융 접합되도록 구성한다.

보다 바람직하게는, 상기 도넛형 금속판은 형상 교정단계를 통해 원뿔대 형상으로 성형되어, 휨과 비틀림이 억제되도록 구성한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 스피닝 가공을 통해 성형된 풀리몸체에 연결부재를 용접시켜, 연결부재가 일체로 형성된 스피닝 풀리를 제작함에 있어, 스피닝 풀리와 연결부재가 상호 마찰을 통해 용융하여 접합되도록 구성하고 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 제조방법은, 용접과정 중에 풀리몸체가 전체적으로 고온 가열되어 휘어지거나 비틀려 형상이 변형되는 현상이 예방될 수 있다.

특히, 풀리몸체에 환형의 융착돌기를 형성하고 이 융착돌기를 통해 연결부재와 용접되도록 구성하면, 상대적으로 풀리몸체와 연결부재 사이의 가압력이 증가되어 신속한 가열 및 용접이 가능하고, 또 풀리몸체와 연결부재가 전체적으로 균일한 용접 상태를 형성한다.

따라서, 본 발명에 따른 제조방법을 통해 연결부재 일체형 스피닝 풀리를 제작하면, 얇은 금속판으로 이루어진 풀리몸체 및 연결부재와의 용접부위가 열변형에 의해 변형되는 현상이 방지될 수 있다. 특히, 전체적으로 균일한 용접상태가 형성되므로, 내구성과 정밀성을 포함하는 품질 안정성을 겸비할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 제조방법에 의해 제작된 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 외형 구성을 보여주는 것이고,
도 2 내지 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 제조방법을 통한 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제작과정을 모식적으로 보여주는 제작 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법에 의해 제작된 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 외형 구성을 보여주는 것이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 제조방법을 통한 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제작과정을 모식적으로 보여주는 제작 상태도이다.

본 발명에 따른 연결부재 일체형 스피닝 풀리의 제조방법은, 기본적으로 도 1에서 보는 바와 같이 스피닝 가공을 통해 성형된 풀리몸체(10)의 일면에 연결부재(20)를 용접(W)시켜, 풀리몸체(10)의 일면에 연결부재(20)가 일체로 연결된 스피닝 풀리(1)를 제작하는 것이다.

본 실시예에 따르면 상기 풀리몸체(10)는, 도 2에서 보는 것과 같이 프레스 가공이나 레이저 커팅 가공을 통해 취득된 도넛형의 금속편(10')을 스피닝 가공한 것으로, 상기 풀리몸체(10)의 일편에 용접되는 연결부재(20)는 축이나, 축과의 연결을 도모하는 보스 등이 채택될 수 있다.

여기서, 상기 도넛형 금속판(10')은 블랭킹 가공을 통해 판상의 모재에서 취득될 수도 있고, 레이저 가공을 통해 절취하여 취득될 수도 있는데, 전자는 대량 제작에 적합하고, 후자는 소량 제작에 적합하다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 취득된 도넛형 금속판(10')의 형상을 교정하는 형상 교정단계를 부가하여, 도 2와 같이 평면구조의 도넛형의 금속판(10')이 원각대 형상으로 형상 교정되도록 하고 있으며, 필요에 따라 스피닝 가공에 의해 성형된 풀리몸체(10)를 형성 교정단계를 통해 원뿔대 형상으로 형상 교정하는 것도 가능하며, 이 또한 본원의 기술적 범주로 예정하고 있다.

이때, 도넛형 금속판(10')의 형상 교정은, 도 2a와 같이 원뿔대 형상의 성형공간을 갖는 형상 교정부(110)의 하형(111)과 상형(112) 사이에 도넛형 금속판(10')을 삽입한 다음, 도 2b에서와 같이 상형(112)으로 도넛형 금속판(10')을 가압하여 원뿔대 형상으로 벤딩하는 벤딩가공이 바람직하며, 필요에 따라서는 스피닝 장치의 회동금형에 도넛형 금속판을 고정시켜 회전시킨 상태에서 가압롤러를 통해 일면을 가압하여 원뿔대 형상으로 성형하는 스피닝 가공을 통해 성형될 수 있다.

그리고, 본 실시예와 같이 상기 도넛형 금속판(10')을 원뿔대 형상으로 형상 교정하는 가공방식으로 벤딩가공을 채택할 경우, 상기 도넛형 금속판의 추출을 통한 블랭킹과 동시에 구현하는 것이 바람직하며, 이 또한 본원의 기술적 범주로 예정하고 있다.

이와 같이 형상 교정단계를 통해 도넛형의 금속판(10')을 원뿔대 형상으로 교정하면 평면구조에 대비하여 휨이나 비틀림이 억제되므로, 얇은 두께로도 안정된 내구성을 겸비할 수 있다.

그리고, 상기 원뿔대 형상으로 형상 교정된 도넛형의 금속판(10')은, 풀리 스피닝 장치를 통해 풀리몸체로 성형된다.

상기 풀리 스피닝 장치는, 도 3에서 보는 바와 같이 스핀들 헤드(121)와 스핀들 클램프(122)로 이루어진 스피닝부(20)와, 상기 스피닝부(20)에 고정된 상태로 회전되는 도넛형 금속판(10')의 외경면에 수직으로 절입되어 도넛형 금속판(10')의 외경면을 절개시켜 소정 깊이의 밸트홈(12)을 형성하는 절개부재(123)를 포함하여 구성된다.

따라서, 작업자가 도 3a와 같이 스피닝부(120)를 구성하는 스핀들 헤드(121)와 스핀들 클램프(122) 사이에 도넛형 금속판(10')을 고정한 다음, 도 3b에서와 같이 스핀들 헤드(121)를 통해 도넛형 금속판(10')을 회전시키면, 절개부재(123)는 도넛형 금속판(10')의 외경면에 수직으로 점차 절입되어 소정 깊이의 벨트홈(12)을 형성하고, 이로써 외경면에 벨트홈(12)이 형성된 풀리몸체(10)의 성형이 완료된다.

한편, 본 발명에서는 이러한 과정을 통해 성형된 풀리몸체(10)의 일면에 연결부재(20)를 용접시켜, 풀리몸체(10)와 연결부재(20)의 정밀하고 긴밀히 연결된 연결부재 일체형의 스피닝 풀리(1)를 형성하도록 하고 있다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 풀리몸체(10)와 연결부재(20)를 용접을 통해 연결함에 있어, 종래 아크의 생성 및 냉각과정 중에 열변형이 발생되는 아크 용접방식을 채택하지 아니하고, 상호 대향하는 풀리몸체(10)와 연결부재(20)가 직접적인 마찰에 의해 용융 접합되는 마찰용접 방식을 채택하고 있다.

상기 마찰 용접은 도 4a와 같이 상기 풀리몸체(10)를 마찰 용접부(130)의 스핀들 헤드(131)에 고정하고, 이와 대향하는 가압 클램프(132)에 연결부재를 고정하여, 가압 클램프(132)를 전진시켜 풀리몸체(10)와 연결부재(20)가 상호 밀착되도록 한 다음, 이 상태에서 도 4b에서 보는 것과 같이 스핀들 헤드(131)를 통해 풀리몸체(10)를 회전시켜 상호 가압 밀착된 풀리몸체(10)와 연결부재(20)의 단부면이 마찰을 통해 상호 용융하여 접합되도록 한 것이다.

이와 같이 풀리몸체(10)와 연결부재(20)의 단부면(21)을 마찰용접을 통해 용융하여 접합시키면, 풀리몸체(10)의 일면과 연결부재(20)의 단부면은 상호 긴밀히 밀착된 상태로 접합된다.

즉, 풀리몸체(10)와 연결부재(20)가 스핀들 헤드(121)와 가압 클램프(122)에 의해 상호 고정된 상태에서 별도의 매개체 없이 상호 용융하여 접합되므로, 이들 간의 균일한 접합에 의해 향상된 내구성을 가질 수 있고, 또 용접과정에 풀리몸체(10)가 전체적으로 가열되지 아니하므로 열변형에 의해 얇은 금속판으로 이루어진 풀리몸체(10)의 형상이 전체적으로 휘거나 비틀리는 현상이 방지될 수 있어서 향상된 품질 안정성을 확보될 수 있다.

이와 더불어, 본 실시예에서는 마찰용접을 통한 풀리몸체(10)와 연결부재(20)가 보다 정밀한 용접상태를 형성할 수 있도록, 상기 도넛형 금속판(10')의 중앙에 형성된 설치공(11)의 가장자리를 드로잉 가공을 통해 외향 절곡시켜 설치공(11)의 가장자리에 환형의 융착돌기(13)를 외향 돌출되게 형성하고 있다.

이러한 구성에 의해 마찰 용접단계에서 상기 연결부재(20)의 단부면(21)은, 풀리몸체(10)의 설치공(11) 가장자리에 형성된 환형의 융착돌기(13)와 밀착된 상태에서 마찰한다.

따라서, 상기한 마찰에 의해 환형의 융착돌기(13)는 용융하여 마찰에 의해 용융된 연결부재(20)의 단부면(21)과 접합되므로, 결과적으로 풀리몸체(10)와 연결부재(20) 단부면(21) 사이의 가압력이 증가되고 또 정위치에 밀착된 상태로 용접되므로, 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제작된 스피닝 풀리는 보다 신뢰성 높은 품질 안전성을 확보할 수 있다.

1. 스피닝 풀리
10'. 도넛형 금속판 10. 풀리몸체
11. 설치공 12. 벨트홈
13. 환형의 융착돌기
20. 연결부재 21. 단부면
W. 용접부위
110. 형상 교정부 111. 하형
112. 상형
120. 스피닝부 121. 스핀들 헤드
122. 스핀들 클램프 123. 절개부재
130. 마찰 용접부 131. 스핀들 헤드
132. 가압 클램프

Claims (3)

1. 판상의 모재로부터 중앙에 설치공이 형성된 도넛형의 금속판을 취출하는 금속판 취출단계와;
   상기 취출된 도넛형 금속판을 풀리 스피닝 금형부에 장착하여 회전시키고, 이 상태에서 도넛형 금속판의 측부에 절개부재를 진입시켜 도넛형 금속판의 가장자리에 벨트홈이 요입되게 형성된 풀리몸체를 성형하는 스피닝 단계; 및
   상기 풀리몸체의 일면에 연결부재의 단부면이 가압 밀착되도록 마찰 용접부에 고정한 다음, 상기 풀리몸체와 연결부재 중 어느 하나는 고정하고 나머지 하나는 회전시켜, 이들 사이에 발생된 열에 의해 이들이 상호 용융 접합되도록 하는 마찰 용접단계를 포함하여 구성되는 한편, 상기 도넛형 금속판은 형상 교정단계를 통해 원뿔대 형상으로 성형되어, 휨과 비틀림이 억제되도록 구성한 것을 특징으로 하는 스피닝 풀리의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 도넛형 금속판의 중앙에 형성된 설치공의 가장자리에는 환형의 융착돌기가 외향 돌출되게 형성되고, 마찰 용접단계에서 상기 연결부재의 단부면은 풀리몸체의 융착돌기와 밀착된 상태에서 마찰하여 풀리몸체와 용융 접합되도록 구성한 것을 특징으로 하는 스피닝 풀리의 제조방법.
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