KR101267719B1 - 다단식 횡형 단조 장치 - Google Patents

Abstract

운전 작동 시의 가공 하중의 저감과 균형을 도모하여, 가공 정밀도를 향상할 수 있는 소형이고 저렴한 다단식 횡형 단조 장치(1)를 제공하는 것을 과제로 한다.
프레임(2)에 고정되는 고정 금형(3)과, 이동 가능하게 유지되는 분할 램(5)과 분할 램(5)의 선단에 장착되어 고정 금형(3)을 향해서 이동하는 가동 금형(6)과 분할 램(5)을 구동하는 구동 수단으로 이루어지고, 가동 금형(6)과 고정 금형(3)의 사이의 워크를 가공하는 복수 개의 가공 단을 가로 방향으로 배열하여, 독립적인 복수의 공정을 구비하는 단조 장치에 있어서, 대칭되는 2공정끼리를 하나의 조로 하여, 그 조의 2공정을 동시에 작동하고, 3조를 다른 타이밍으로 순차 작동함으로써 가공 하중의 균형과 분산에 의한 저감을 도모한다. 또한, 각 가동 금형(6)과 고정 금형(3)은 분할 블록을 통해서 고정함으로써 열 팽창을 억제하고, 각 분할 블록을 가로 방향만 결합하는 연결 수단에 의해 연결하여, 금형 교환 시에 일체적으로 관통 구멍(Y)으로부터 한 번에 수평으로 인출할 수 있다.

Description

다단식 횡형 단조 장치{HORIZONTAL MULTI-STAGE FORGING APPARATUS}

본 발명은 가공 단(段)을 복수 가지고 이루어지는 다단식 횡형(橫型) 단조 장치에 관한 것이다.

종래부터, 다단식 횡형 단조 장치는 비교적 소형의 단조 제품을 고효율로 양산하기 위한 단조 장치로서 사용된다. 이 종류의 단조 장치는 강고한 프레임의 내부에 가동(可動) 금형을 유지하는 가동체(램(ram))와 램을 구동하는 구동 수단을 설치하고 또한, 램과 대향해서 고정 금형을 프레임에 고정하는 구조를 가지고 있다. 또한, 이 다단식 횡형 단조 장치는 복수의 가공 단(공정) 중 1공정만을 담당하는 고정 금형 및 가동 금형을 가공 공정순으로 가로 방향으로 정렬시킨 구조를 가지고 있다. 그리고 피가공체(워크)는 워크 이송 장치에 의해 각 고정 금형을 향해 순차적으로 이동해 감으로써, 서서히 성형이 진행되고, 최종적으로 필요한 제품 형상을 얻는 것이다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

특허문헌 1에 개시되는 단조 장치는 단일 램에 복수의 가동 금형을 병설하고 또한, 각각의 가동 금형에 대향하는 위치에 가동 금형과 동수(同數)의 고정 금형을 설치함으로써 구성되는 다단식 횡형 단조 장치이다. 그리고 램을 구동하는 구동 수단은 플라이휠(flywheel)과 일체화된 크랭크축(crankshaft)에 연결되는 단일 연결 로드에 의해 구성되며, 크랭크축의 회전에 의해 램이 구동되어, 워크가 동시에 성형되는 것이다.

또한, 특허문헌 2에 개시되는 단조 장치는 가동 금형과 고정 금형으로 구성한 가공 단을 복수 세트한 다단식 단조 장치이다. 각 가동 금형을 유지하는 램은 복수 개로 분할된 분할 램이며, 각 분할 램에 각각 연결되는 연결 로드가 각 분할 램을 독립해서 구동하는 구성으로 되어 있다. 그리고 각 분할 램을 구동하는 구동 수단은 캠축에 설치한 복수 개의 편심 캠에 의해 구성되고, 캠축의 회전에 의해 편심 캠에 맞물리는 각 연결 로드가 각 분할 램을 구동한다. 또한, 복수 개의 편심 캠의 각각의 편심각(角) 위상을 다르게 함으로써, 워크의 가공 타이밍을 순차적으로 지연시켜 가공하는 순차 성형을 가능하게 하는 다단식 종형 단조 장치이다.

특허문헌 1에 개시하는 동시 성형의 단조 장치에서는 큰 가공 하중(충격 하중)이 한 번에 프레임에 걸려서, 이 충격 하중에 대한 강성을 확보하기 위해서 프레임이 대형화되고, 따라서, 고가의 설비가 된다는 문제가 있었다. 이 문제의 해결 수단의 하나로 순차 성형에 의한 단조 가공법이 있다. 특허문헌 2에 개시되는 순차성형의 단조 장치에서는 가공 하중을 시간적으로 분산함으로써 충격 하중을 대폭 저감할 수 있어, 설비 크기 및 설비 비용을 억제하는 것이 가능해진다. 그러나, 가공 하중을 저감하기 위해서 램의 분할을 늘리면 분할 램이 편평(扁平)화되어 강성이 저하함과 더불어, 각 분할 램간의 간극량이 늘어나, 가공 정밀도의 확보가 어렵게 된다는 문제를 안고 있다.

또한, 순차 성형에서는 가공 타이밍을 지연시킴으로써 가공 하중을 시간적으로 분산하여, 한 번에 하중이 걸리지 않도록 할 수 있지만, 순차 성형에 의한 가공 하중은 각 고정 금형에 대하여 균형적으로 작용하지 않는다. 즉, 각각의 분할 램에 의한 작동이 제1공정으로부터 순차적으로 시작되어 최종 공정에서 종료할 경우에, 가공 하중의 작용점은 각 고정 금형이 고정된 프레임의 하중 지지부의 한쪽에서 다른 쪽으로 이동한다. 이때, 가공 하중은 프레임에 대하여 편하중으로서 작용하고, 가공 하중의 작용점과 프레임의 중심축으로부터의 거리에 따른 휨 모멘트(bending moment)가 프레임의 하중 지지부에 발생한다. 이 휨 모멘트는 프레임의 한쪽의 제1공정과 다른 쪽의 최종 공정의 부하 시에 가장 커지고, 프레임의 중앙부의 중간 공정의 부하 시에는 가장 작아진다.

큰 휨 모멘트가 발생하면, 가공 하중의 저하에 맞게 소형화된 프레임에, 휨 모멘트에 의한 휨 변형이 적으나마 발생함과 더불어, 분할 램에 대하여 편하중의 반력이 생긴다. 이 결과, 가동 금형 및 고정 금형의 축심의 변위(센터링 불량)가 발생하여, 가공 정밀도의 저하를 초래하게 된다. 또한, 휨 변형에 의해 프레임과 분할 램의 미끄럼 운동면(통상, 라이너(liner)라 불리는 미끄럼 운동 부재를 통한다)이나 분할 램끼리의 접촉면의 편마모가 촉진되고, 분할 램의 이동 방향에 대하여 직교 방향의 흔들림이 생겨, 가공 정밀도의 저하를 초래하게 된다.

또한, 이 종류의 단조 장치는 제조하는 제품 형상에 맞춰서 가동 금형 및 고정 금형의 수시 교환이 이루어진다. 이때, 프레임 내에 수용되는 가동 금형 및 고정 금형은, 종형 단조 장치의 경우, 프레임의 개방측이 되는 프레임의 전면(前面)으로부터 호이스트(hoist) 등의 운반 이동 장치를 이용해서 교환되고, 횡형 단조 장치의 경우, 프레임의 개방측이 되는 프레임의 상면으로부터 호이스트 등의 운반 이동 장치를 이용해서 교환되는 것이 일반적이며, 교환에 시간이 걸림과 더불어 교환 장치가 대규모가 되는 문제가 있다.

JP 2000-102839 A 일본국 특개평5-77092호 공보

그러므로, 본 발명은 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은 운전 작동 시의 가공 하중의 저감과 균형을 도모하여, 가공 정밀도를 향상할 수 있는 소형이고 저렴한 다단식 횡형 단조 장착을 제공하는 것에 있다.

청구항 1에 기재한 발명에 의하면, 피가공체를 단조 가공하는 복수의 가공 단을 프레임 내에 구비하고, 피가공체를 각각의 가공 단에서 가공해서 소정의 제품 형상으로 단조 성형하는 다단식 횡형 단조 장치에 있어서, 각각의 가공 단은 프레임에 고정되는 고정 금형과 고정 금형을 향해서 이동하는 가동체와 가동체의 선단(先端)에 장착되는 가동 금형을 구비하고, 가동체가 구동 수단에 의해 구동되어 이동함으로써, 고정 금형과 가동 금형에 의해 피가공체를 사이에 끼워서, 단조 가공을 실시하고, 복수의 가공 단은 모든 고정 금형이 좌우의 가로 일렬로 늘어서도록 배열되고, 모든 가동 금형이 동일 방향으로 이동하도록, 또한, 모든 가동체가 서로 평행하게 되도록 좌우로 배열되고, 가공 단의 개수를 n으로 하여, 좌단(左端))의 가공 단으로부터 우단(右端)의 가공 단에 대하여, 차례로 1부터 n까지의 번호를 할당했을 경우, 구동 수단은 이하의 조건에 따라서 n개의 가공 단의 각각의 가동체를 순차적으로 구동하는 것을 특징으로 하고 있다.

〔n이 2 이상의 짝수일 경우〕

조건 1-1: 0 이상이고 (n/2-1) 이하의 정수군으로부터 선택한 1개의 정수를 k로 했을 때, (n/2-k)번째 가공 단의 가동체와, (n/2+1+k)번째 가공 단의 가동체를 동시에 구동한다.

조건 1-2: 조건 1-1에 따라서 2개의 가동체를 구동한 후, 직전에 선택한 정수와는 다른 정수를 정수군으로부터 선택해서 k로 하고, 조건 1-1에 따라서 2개의 다른 가동체를 구동한다.

조건 1-3: 조건 1-1 및 조건 1-2에 따름으로써, 정수군에 포함되는 모든 정수를 임의의 순번으로 1회만 선택하도록 모든 가동체를 순차적으로 구동한다.

〔n이 3 이상의 홀수일 경우〕

조건 2-1: 0 이상이고 (n-1)/2 이하의 정수군으로부터 선택한 1개의 정수를 k로 했을 때, {(n+1)/2-k}번째 가공 단의 가동체와, {(n+1)/2+k}번째 가공 단의 가동체를 동시에 구동한다. 또한, k=0일 때는 (n+1)/2번째 가공 단의 가동체만을 구동한다.

조건 2-2: 조건 2-1에 따라서 1개 또는 2개의 가동체를 구동한 후, 직전에 선택한 정수와는 다른 정수를 정수군으로부터 선택해서 k로 하고, 조건 2-1에 따라서 1개 또는 2개의 다른 가동체를 구동한다.

조건 2-3: 조건 2-1 및 조건 2-2에 따름으로써, 정수군에 포함되는 모든 정수를 임의의 순번으로 1회만 선택하도록 모든 가동체를 순차적으로 구동한다.

이에 따라, 가공 단의 개수가 짝수이어도 홀수이어도, 그 복수 개의 가동체를 좌우 대칭으로 동수로 분배하는 분배의 중심선에 대하여 대칭이 되는 2개의 가동체끼리의 조(組)가 복수 조 구성되고, 각각의 조의 2개의 가동체끼리는 동시에, 또한 각 조는 가공 타이밍을 지연시켜 순차적으로 구동된다. 따라서, 각각의 가동체에 장착되는 각 가동 금형과 쌍을 이루는 각 고정 금형으로 이루어지는 각 공정에 있어서 발생하는 가공 하중은 그 가공 하중을 지지하는 프레임의 중심축에 대하여 대칭으로 작용하여 균형을 이루고 있다. 따라서, 프레임의 중심축에 관한 휨 모멘트는 발생하지 않고, 이 휨 모멘트에 의한 프레임의 휨 변형도, 가공 하중의 반력에 의한 가동체의 편하중도 발생하지 않는다.

또한 가공 단이 홀수 개일 경우에만, 분배의 중심선 상에 위치하는 가공 단이 1개만 단독으로 작동하는 중간 공정을 구성하지만, 이 중간 공정에서의 가공 하중은 프레임의 중심축 상에 작용하므로, 프레임의 중심축에 관한 휨 모멘트는 발생하지 않는다. 이 결과, 각 가동 금형과 쌍을 이루는 각 고정 금형과의 센터링(centering) 불량을 억제하여, 가공 정밀도의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 복수의 가공 단은 각각 가공 타이밍을 지연시켜 순차 가공하므로 가공 하중이 분산되어, 하중이 한 번에 걸리지 않아, 충격 하중을 대폭 저하할 수 있다. 따라서, 프레임이나 가동체를 작게 할 수 있어 설비 크기를 소형화할 수 있다.

청구항 2에 기재한 발명에 의하면, 각각의 가동체는 가동체를 이동 방향으로만 안내하는 가이드 부재를 통해서, 프레임에 끼워져 장착되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 따라, 가동체가 편평화되어도 가동체를 이동 방향으로만 안내하는 가이드 부재를 통해서 프레임에 끼워지므로, 강성이 상승하여, 흔들림이 없는 안정한 작동이 실행되어 작동 시의 동적 정밀도가 대폭 향상한다. 또한, 편평화된 가동체의 상하 방향에서 가이드 부재를 끼워서 이동 가능하게 지지하는 구조를 채용했으므로, 복수의 가동체의 수만큼 가이드 부재가 필요해지지만, 각 가동체의 배열 간격을 확대하지 않고 최소한의 간격으로 배열할 수 있어, 복수의 가동체의 전체 형상을 콤팩트하게 할 수 있다.

청구항 3에 기재한 발명에 의하면, 가동 금형과 가동체의 사이에, 분할 가동 블록을 설치하고, 분할 가동 블록은 각각 이웃끼리 연결 수단에 의해 연결되며, 연결 수단은 분할 가동 블록이 이동 방향으로 이동하는 것을 허용하고, 분할 가동 블록을 이동 방향과 직교하는 방향으로 결합하는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 따라, 금형 교환 시에, 각 가동 금형을 일체로 모아서, 한 번에 넣고 뺄 수 있어, 교환 시간을 대폭 감소할 수 있다.

청구항 4에 기재한 발명에 의하면, 프레임의 측벽(側壁)에는 가동 금형 및 고정 금형을 넣고 빼기 가능한 관통 구멍을 적어도 1개 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

이에 따라, 종래와 같이 프레임의 상면으로부터 호이스트 등의 운반 이동 장치를 이용해서 금형의 교환 작업하지 않고, 간단히, 프레임의 측벽의 관통 구멍으로부터, 예를 들면 수동으로 수평 방향으로 가동 및 고정 금형을 넣고 뺄 수 있으므로, 간단하고 또한 단시간에 교환할 수 있다.

청구항 5에 기재한 발명에 의하면, 각각의 가공 단 또는 인접하는 2개의 가공 단을 1조로 하고, 그 1조마다 가공 단의 고정 금형과 프레임의 사이에, 분할 고정 블록을 설치하고, 각각의 분할 고정 블록은 고정 금형의 형 중심과 대향하는 가동 금형의 형 중심이 대략 일치하도록 부착되는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 따라, 단조 가공 시에 발생하는 가공 열에 의한 분할 고정 블록의 열 팽창량을 작게 할 수 있고, 또한, 각 분할 고정 블록은 서로 간극을 가지고 부착되므로, 열 팽창량이 누적되지 않는다. 각 분할 고정 블록을 가동 금형 및 고정 금형의 각 형 중심이 일치하도록 부착함으로써, 열 팽창량에 의한 센터링 불량을 억제하여, 가공 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

청구항 6에 기재한 발명에 의하면, 분할 고정 블록은 각각 이웃끼리 연결 수단에 의해 연결되고, 연결 수단은 분할 고정 블록이 가동 금형측으로 이동하는 것을 허용하고, 분할 고정 블록을 가동 금형측으로 이동하는 방향과 직교하는 방향으로 결합하는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 따라, 금형 교환 시에, 각 고정 금형을 일체로 모아서, 한 번에 넣고 뺄 수 있어, 교환 시간을 대폭 감소할 수 있다.

청구항 7에 기재한 발명에 의하면, 고정 금형과 프레임의 사이에, 고정 블록을 설치하고, 고정 블록은 운전 개시 전에 미리 소정의 온도로 가열 조정되는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 따라, 미리 소정의 온도로 가열 조정되므로, 가공 열에 의한 열 팽창의 영향이 해소되어, 가동 금형과 고정 금형의 센터링 불량도 없고 운전 개시와 동시에 안정한 작동을 실시할 수 있다. 따라서, 가공 초기의 대량의 스템핑(stamping)이 불필요해진다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 다단식 횡형 단조 장치의 개관(槪觀)을 나타내고, (a)는 평면도이며, (b)는 입면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 다단식 횡형 단조 장치의 주요부의 상세단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A의 종단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B의 횡단면도이다.
도 5는 도 3의 C-C의 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 6은 도 3의 D-D의 화살표 방향에서 본 도면이다.

이 발명의 최선의 실시 형태를, 도면에 나타내는 실시예 1과 함께 설명한다.

〔실시예 1의 구성〕

본 발명의 다단식 횡형 단조 장치의 개략 구성을 도 1에 근거해서 설명한다. 본 실시예의 다단식 횡형 단조 장치는 피가공체(워크)로서, 예를 들면, 자동차용 점화 플러그의 하우징이나 스타터(starter)의 클러치 하우징 등을 대상으로, 1공정당 가공 하중이 작고, 생산의 경제단위가 비교적 큰 고속형 성형기로서 적용되는 것이다.

본 실시예의 다단식 횡형 단조 장치(1)는, 워크를 단조 가공하는 복수의 가공 단을 상자 형상의 프레임(2) 내에 구비하고, 워크를 각각의 가공 단에서 순차 가공해서 소정의 제품 형상으로 단조 성형하는 구성이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각의 가공 단은 프레임(2)에 고정되는 고정 금형(3)과, 이 고정 금형(3)을 향해서 이동하는 직육면체 형상의 가동체(분할 램)(5)와 이 분할 램(5)의 선단에 장착되는 가동 금형(6)으로 구성되어 있다. 그리고 분할 램(5)이 후술하는 구동 수단에 의해 구동되어, 분할 램(5)이 분할 램(5)의 이동 방향으로 작동함으로써, 고정 금형(3)과 가동 금형(6)의 사이에 공급되는 워크를 끼워서, 단조 가공한다.

복수의 가공 단은 모든 고정 금형(3)이 가로 방향으로 일렬로 늘어서도록 배열되고, 또한 모든 가동 금형(6)이 동일 방향으로 이동하도록, 또한 모든 분할 램(5)이 서로 평행하게 되도록 가로 방향으로 배열되어 프레임(2) 내에 수용된다. 또한, 가로 방향으로 배열되는 복수의 분할 램(5)은 각각 직육면체 형상의 상하 단부(端部)가 프레임(2)에 미끄럼 운동 가능하게 유지되어 있다. 또한, 고정 금형(3)의 프레임(2)과의 결합(클램프), 및 가동 금형(6)의 분할 램(5)과의 클램프를 실시하는 유압 클램프 장치(8)와 각각의 가공 단의 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)의 사이에서 단조 가공되는 워크를 순차적으로 가로 방향으로 이송하는 워크 이송 장치(9) 등으로, 성형 가공 부분이 구성되어 있다.

그리고 각각의 분할 램(5)을 이동 가능하게 구동하는 구동 수단은 도 1에 나타낸 바와 같이, 동력원으로서 감속기 부착 전동 모터(10)와 전동 모터(10)의 회전출력을 전달하는 벨트식 풀리(11)와 풀리(11)와 연결되는 캠축(12)과 캠축(12)에 배치된 편심 캠(13)과 맞물려, 캠축(12)의 회전에 따른 추력을 분할 램(5)에 전달하는 연결 로드(14)로 구성되어 있다.

그리고 다단식 횡형 단조 장치(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 프레임(2)의 길이 방향을 수평으로 배치하고, 쌍을 이루는 가동 금형(6)과 고정 금형(3)의 각 중심축, 및 분할 램(5)과 연결 로드(14)의 각 중심축이 각각 수평 방향이 되어, 수평 방향으로 가공 하중이 작용하는 횡형의 단조 장치이다.

횡형 단조 장치의 프레임에서는 종형 단조 장치의 프레임과는 달리 위쪽으로 개방하는 것이 일반적이다. 본 실시예의 다단식 횡형 단조 장치(1)의 프레임(2)의 위쪽은 서브 프레임(15)에 의해 덮여 있고, 서브 프레임(15)은 프레임(2)과 함께 복수의 분할 램(5)을 이동 가능하게 지지하는 구성으로 되어 있다. 또한, 다단식 횡형 단조 장치(1)의 옆면, 즉, 프레임(2)의 측벽에는, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 프레임(2)의 길이 방향의 소정의 위치(가동 금형(6)과 고정 금형(3)이 배치되는 위치)에, 가동 금형(6)과 고정 금형(3)을 넣고 빼기 가능한 관통 구멍(Y)이 설치되어 있다.

이하, 다단식 횡형 단조 장치(1)의 각 구성에 대해서, 도 2∼도 6을 참조하여, 자세하게 설명한다. 또한 이하의 설명에서는 가공 단을 가공 공정, 또는, 간단히 공정이라고 부른다.

본 실시예에서 채용하는 구동 수단에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는, 상기한 워크를 6개의 가공 단, 즉 전(全)6공정으로 제품으로서 완성할 경우에 대해서 설명한다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 공정 #1∼#6은 가로 방향으로 늘어서 구성되어 있다. 각 공정 #1∼#6은 6조의 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)을 가로 방향으로 배열함과 더불어, 6개의 연결 로드(14)에 의해 6개의 분할 램(5)이 독립해서 구동되어, 워크를 가공하는 구성이다. 이 때문에, 캠축(12)에는 6개의 편심 캠(13)이 설치되고, 각각의 편심 캠(13)에 각각의 연결 로드(14)가 미끄럼 운동이 자유롭게 맞물려, 캠축(12)의 회전에 따라 편심 캠(13)의 편심량에 상당하는 스트로크 및 추력이 생긴다.

이때, 본 실시예에서 채용하는 편심 캠(13)은 동일한 편심 각도(위상)로 캠축(12)에 설치되는 것이 아니고, 각 편심 캠(13a∼13f)의 편심 각도(위상)를 다르게 한 것이다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 6개의 분할 램(5)을 대칭으로 동수로 분배하는 분배의 중심선(P)에 대하여, 대칭이 되는 2개의 분할 램(5)끼리, 즉, 대칭이 되는 2개의 공정끼리를 하나의 조로 하여, 예를 들면, 제1공정 #1과 제6공정 #6의 제1조, 제2공정 #2과 제5공정 #5의 제2조, 제3공정 #3과 제4공정 #4의 제3조로 했을 때에, 각각의 조의 편심 캠(13)은 동일한 편심 각도(위상)로 캠축(12)에 설치되고, 제1조∼제3조 각각의 편심 각도(위상)가 소정의 각도(위상)만큼 다르게 캠축(12)에 설치된 것이다. 즉, 바꾸어 말하면, 대칭이 되는 공정끼리 동시에 작동되고, 3조의 가공 타이밍이 지연되어 작동되는 것이다.

이에 따라, 캠축(12)의 1회전 시에, 각각 시간차를 가지는 3회의 작동으로 이루어지는 순차 성형이 가능해지므로, 각 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)에 발생하는 가공 하중이 한 번에 작용해서 과대해지지 않고, 분산할 수 있어, 각각의 조마다 가공 하중을 대폭 저감할 수 있다. 또한, 6개의 분할 램(5)의 중심선(P)에 관하여 대칭이 되는 2공정씩을 조로 하여 3조를 구성했으므로, 3조마다의 2개의 공정에 발생하는 가공 하중은 중심선(P)에 대하여 대칭으로 균형을 이룰 수 있다. 이 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 6개의 분할 램(5)의 중심선(P)과 프레임(2)의 가로 방향을 둘로 나누는 중심선(Q)이 대략 일치해서 조합되므로, 가로 1열에 고정되는 고정 금형(3)에 발생하는 가공 하중을 지지하는 프레임(2)의 하중 지지부의 휨 모멘트의 발생이 억제된다. 따라서, 이 휨 모멘트에 의한 프레임(2)의 휨 변형이나 가공 하중의 반력으로서 작용하는 분할 램(5)의 편하중도 발생하지 않는다.

또한, 본 발명은 전6공정으로 제품을 완성할 경우에만 한정되는 것이 아니고, 전6공정보다 많은 전8공정, 혹은 전6공정보다 적은 전4공정과 같은 짝수 개의 복수의 공정으로 이루어질 경우에도 적용할 수 있는 것이다. 즉, 공정의 개수를 n으로 하고, n이 2 이상의 짝수일 경우, 제1공정부터 최종공정에 대하여, 차례로 1부터 n까지의 번호를 할당했을 때, 구동 수단은 이하의 조건에 따라서 n개의 공정 각각의 분할 램(5)을 순차적으로 구동하도록 한 것이다.

조건 1: 0 이상이고 (n/2-1) 이하의 정수군으로부터 선택한 1개의 정수를 k로 했을 때, (n/2-k)번째 가공 단의 분할 램(5)과, (n/2+1+k)번째 가공 단의 분할 램(5)을 동시에 구동한다.

조건 2: 조건 1에 따라서 2개의 분할 램(5)을 구동한 후, 직전에 선택한 정수와는 다른 정수를 정수군으로부터 선택해서 k로 하고, 조건 1에 따라서 2개의 다른 분할 램(5)을 구동한다.

조건 3: 조건 1 및 조건 2에 따름으로써, 정수군에 포함되는 모든 정수를 임의의 순번으로 1회만 선택하도록 모든 분할 램(5)을 순차적으로 구동한다.

여기서, 상술한 워크를 전6공정으로 제품으로서 완성할 경우라는 것은, 공정의 개수 n=6에 해당하며, 또한 대칭이 되는 2공정을 조로 한 전체 조의 수는 3조이고, 가공 순서를 선택하는 정수 k가 2, 1, 0으로 차례로 1개씩 작아졌을 경우의 것이다.

또한, 본 실시예에서는 각 공정의 호칭을 도 2에 나타낸 바와 같이, 도시한 아래쪽을 제1공정 #1, 도시한 위쪽을 제6공정 #6이라고 하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 반대로, 도시한 아래쪽을 제6공정 #6, 도시한 위쪽을 제1공정 #1로 해도 좋다.

또한, 각각의 분할 램(5)의 스트로크 및 추력의 발생을 복수의 편심 캠(13)을 구비하는 캠축(12)의 회전에 의해 실시하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 복수의 크랭크암을 구비하는 크랭크축의 회전에 의해 실시해도 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 추력 발생의 동력원을 전동 모터(10)의 벨트 구동에 의해 실시하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 전동 모터(10)의 직결 구동(직동)이어도 좋다. 또한, 전동 구동에 한정되지 않고, 유압 구동이어도 좋다.

이어서, 분할 램(5)의 구성에 대해서 설명한다. 여기서, 「분할 램」이라는 것은 통상의 일체 램에 장착되는 복수의 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)에 의한 동시 성형 방식의 다단식 횡형 단조 장치와 달리, 독립한 복수의 가공 공정에 의해 순차 성형이 가능하도록, 일체 램을 공정 수에 맞춰서 분할하고, 소형 편평화된 직육면체 형상의 가동체이다.

분할 램(5)은, 도 2∼도 4에 나타낸 바와 같이, 가로 방향보다 상하 방향의 치수가 큰 직사각형 형상의 단면을 가지고, 길이 방향의 길이 치수가 더욱 큰 직육면체 형상의 금속제 부재이다. 그리고 공정 수와 동일한 6개가 가로 방향으로 늘어서고, 길이 방향이 수평으로, 상하 방향이 수직이 되도록 프레임(2) 내에 배치된다. 이때, 복수의 분할 램(5)은 복수의 분할 램(5)의 중심선(P)과 프레임(2)의 중심선(Q)이 대략 일치해서 프레임(2) 내에 균등하게 배치되어 있다. 즉, 복수의 분할 램(5)의 배치는 프레임(2)의 중심선(Q)에 대하여 어느 한 쪽으로 치우치지 않는다. 따라서, 각각의 분할 램(5)은 중심선(P)에 대해서는 물론, 프레임(2)의 중심선(Q)에 대해서도, 분배되어 동수의 분할 램(5)이 대칭적으로 배열되는 구성이 된다.

또한, 각 분할 램(5)은 내부에 공간이 마련되어, 가동 금형(6)을 소정의 위치에 결합(클램프)하는 클램프 기구(도시하지 않음)나 센터링 기구(centering mechanism)를 수용할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각의 분할 램(5)은 그 상하 방향의 상하 단부에 설치된 가이드 부재(G)를 통해서 프레임(2) 및 서브 프레임(15)에 끼워져 장착되어, 각 분할 램(5)의 길이 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.

여기서, 가이드 부재(G)는 통상의 램과 프레임의 미끄럼 운동을 지지하는 미끄럼 운동 부재(라이너)와 동일한 기능을 가지고 있다. 분할 램(5)은 분할함으로써 편하중을 쉽게 발생하지 않지만, 분할에 의해 얇아져 편평화되는 것에 의한 강성의 저하가 걱정된다. 가이드 부재(G)는 분할 램(5) 자체의 강성을 향상해서 편하중에 의한 변형과 이 변형에 따른 편마모를 완전히 방지하고, 각각의 분할 램(5)의 흔들림의 발생을 억제해서 안정한 미끄럼 운동을 도모하는 것이다.

본 실시예에서 채용하는 가이드 부재(G)는 리니어 베어링(도시하지 않음)이 이용된다. 이 리니어 베어링은 길이 방향으로 미끄럼 운동하고, 길이 방향과 직교하는 방향으로는 작동(변위)하지 않는 강구(鋼球)(볼)와 레일 홈 기구로 이루어지는 「LM 가이드」라 불리는 것이다. 이 리니어 베어링은 복수의 볼이 볼 리테이너(ball-retainer)에 보유되고, 레일 홈 기구의 부하 전동 홈부와 무(無)부하 볼 순환부를 순환하는 구조를 가지고, 이 때문에, 볼끼리의 상호 마찰이 없어져, 볼은 균일하게 정렬되고, 무한하게 운동해서 높은 내마모성과 동적 정밀도를 가진다. 이 리니어 베어링의 폭 치수는 편평화된 분할 램(5)의 폭(두께) 이하이며, 길이 방향의 길이 치수는 적어도 분할 램(5)의 왕복 이동 가능한 스트로크보다 길고, 바람직하게는 분할 램(5)의 길이 방향의 치수값과 동등 이상이다.

본 실시예에서는 각 분할 램(5)과 상하 단부에 배치되는 가이드 부재(G)의 조립은 프레임(2)이 횡형 구조이기 때문에 이하에 설명하는 바와 같이 매우 간단하고 또한 확실하게 실시할 수 있는 것이다. 우선, 프레임(2) 내에 가이드 부재(G)와 각 분할 램(5)을 조합하여 프레임(2) 내의 저면(底面)에 삽입하여 장착한다. 그 후, 각 분할 램(5)의 상단부에 동일한 형상의 가이드 부재(G)를 배치하고, 그 위쪽으로부터 서브 프레임(15)을 씌워서, 서브 프레임(15)의 안내 홈에 가이드 부재(G)를 끼워 맞춰 위치 결정을 하고, 고정 볼트에 의해 프레임(2)에 고정되어 있다. 즉, 횡형의 프레임(2)의 위쪽 개구부로부터 한쪽 방향 조립을 채용할 수 있어, 최종 조립 부재인 서브 프레임(15)에 의해 상하 방향으로 가이드 부재(G)를 끼워넣는 것만으로 각 분할 램(5)을 흔들림 없이 유지하고 있다.

이에 따라, 가이드 부재(G)는 각 분할 램(5)의 상하 단부를 지지하여, 각 분할 램(5)의 길이 방향의 이동만을 안내하므로 각 분할 램(5)의 배열 간격을 확대하지 않고, 최소한의 간극으로 배치할 수 있어, 복수의 분할 램(5)의 전체 형상을 콤팩트하게 할 수 있다. 또한, 분할 램(5)은 강성이 높아져서, 길이 방향과 직교하는 방향의 변위(흔들림)나 변형을 발생하지 않고, 서로의 분할 램(5)이 접촉하는 일 없이 안정한 이동을 하는 것이 가능해진다. 또한, 각 금형의 가공 하중을 지지하는 프레임(2)의 위쪽 개구부를 서브 프레임(15)에 의해 덮어서 고정하므로, 프레임(2)의 측벽에 관통 구멍(Y)이 설치되어 있어도, 프레임(2)의 강성 및 강도를 향상할 수 있어 프레임(2)을 소형화할 수 있다. 만일, 큰 가공 하중이나 휨 모멘트가 발생해도, 프레임(2)에 문제가 되는 변형 등이 발생하지 않는다.

이어서, 가동 금형(6)과 고정 금형(3)에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 고정 금형(3)은 프레임(2)에 설치된 녹아웃 장치(20)에 교환 가능하게 장착되고, 또한, 가동 금형(6)은 분할 램(5)의 선단부에 램 블록(19)을 통해서 교환 가능하게 장착된다. 그리고 쌍을 이루는 가동 금형(6)과 고정 금형(3)의 사이에서, 워크를 끼워서 단조 가공하고, 소정의 제품 형상으로 성형한다.

본 실시예의 복수의 가공 공정으로 이루어지는 다단식 횡형 단조 장치(1)에서는, 금형 교환을 좁은 프레임(2) 내부가 아니라 작업성이 양호한 프레임(2) 밖에서 실시할 수 있도록, 각각의 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)을 분할 가동 블록(7) 및 분할 고정 블록(4)을 통해서 장착하고 있다. 즉, 프레임(2) 밖에서 가동 금형(6)을 분할 가동 블록(7)에 조립한 후에, 프레임(2) 내에서 분할 가동 블록(7)을 분할 램(5)에 결합하고, 프레임(2) 밖에서 고정 금형(3)을 분할 고정 블록(4)에 조립한 후에, 프레임(2) 내에서 분할 고정 블록(4)을 녹아웃 장치(20)를 통해서 프레임(2)에 결합하는 구성이다. 이때, 각 분할 블록(4, 7)에는 각각 프레임(2) 및 분할 램(5)에 간단히 결합(클램프)하는 클램프 기구가 구비되어 수시 교환을 간단히 하고 있다.

본 실시예에서는, 각 공정이 독립된 각 분할 램(5)의 작동에 의해 실행되는 순차 성형 방식이므로, 분할 가동 블록(7)은 각 분할 램(5)의 각각에 부착 가능한 크기의 외형 형상을 가지고 있다. 따라서, 분할 가동 블록(7)의 폭은 적어도 분할 램(5)의 폭보다 작고, 또한 분할 가동 블록(7)의 높이는 적어도 분할 램(5)의 높이보다 작은 직육면체 형상의 외형 형상을 가지고 있다.

그리고 직육면체 형상의 각 분할 가동 블록(7)은 육면체이며, 정면에 가동 금형(6)이 조립되고, 정면과 대향하는 배면, 즉 분할 램(5)과의 결합 면에는, 가동 금형(6)의 이동 방향과 직교하는 방향으로만 분할 가동 블록(7)의 이동을 허용하고, 가동 금형(6)의 이동 방향으로의 분할 가동 블록(7)의 이동을 제한하는 구조의 자루 형상 레일 홈(21)이 수평 방향으로 2개 평행하게 배치되어 있다. 이에 따라, 금형 교환 시의 분할 가동 블록(7)을 슬라이드 조작으로 넣고 빼는 것을 용이하게 할 수 있다. 또한, 각 분할 가동 블록(7)의 양 측면에는, 서로 이웃끼리를 연결하는 연결 수단(R)이 설치되어 있다.

연결 수단(R)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 분할 가동 블록(7)이 인접하는 측면의 한쪽에, 가동 금형(6)의 이동 방향으로 연속하는 적어도 2개의 자루 형상 레일 홈(17)과, 인접하는 측면의 다른 쪽에, 자루 형상 레일 홈(17)에 끼워 맞추고, 홈 내를 미끄럼 운동 가능하게 이동하는 적어도 2개의 날밑 부착 핀(18)이 설치되어 있다. 그리고 이 연결 수단(R)에 의해 각 분할 가동 블록(7)의 이웃끼리는 가동 금형(6)의 이동 방향의 상대적 이동은 허용되지만, 가동 금형(6)의 이동 방향과 직교하는 방향의 이동은 제한되게 된다. 즉, 직교 방향의 작용력에 대하여 분할 가동 블록(7)의 이웃끼리는 결합되어 일체적으로 동작한다.

이에 따라, 분할 가동 블록(7)을 1개씩 다수 회 꺼내지 않고, 연결한 채 한 번에 꺼내는 것이 가능해진다. 또한, 분할 가동 블록(7)의 폭 치수를 작게 함으로써, 가공 열에 의한 온도 변화가 발생했을 때 열 팽창량을 작게 해서, 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)과의 센터링 불량의 영향을 저감하는 효과도 가진다.

또한, 금형 교환 시에 있어서, 교환하는 가동 금형의 취출은 종래의 횡형 단조 장치의 경우, 횡형 프레임의 위쪽 개구부로부터 중력을 거슬러 실행하기 때문에, 호이스트 등의 운반 이동 장치를 사용해서 실행할 필요가 있었다. 이 때문에, 호이스트 등의 운반 이동 장치의 배비(配備)가 필요하게 됨과 더불어 가동 금형의 넣고 빼기에도 시간이 필요해서, 많은 공정 수가 소요되는 것이 일반적이었다.

본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 프레임(2)의 측벽에, 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)을 넣고 빼기 가능한 관통 구멍(Y)이 설치되어 있으므로, 이 관통 구멍(Y)으로부터 복수의 가동 금형(6)의 전부를 호이스트 등의 운반 이동 장치를 사용하지 않고, 예를 들면, 수동으로 수평 방향으로 인출할 수 있다. 이 수동에 의한 인출은 분할 가동 블록(7)의 결합(클램프)을 유압 클램프 장치(8)의 유압을 개방함으로써, 분할 램(5)과의 결합을 해제하고, 해제된 분할 가동 블록(7)을 연결한 상태에서 관통 구멍(Y)으로부터 일체적으로 꺼내는 것이다.

이때, 연결된 분할 가동 블록(7)은 가동 블록 지지대(22) 또는 자루 형상 레일 홈(21)에 안내되어, 프레임(2) 밖에 배비된 관통 구멍(Y)과 동일한 높이의 이동 대차 위에 슬라이드 해서 바꿔 실을 수 있다. 취출은 연결된 분할 가동 블록(7)이 슬라이드 가능하게 이동하므로 마찰 계수를 낮게 함으로써 가볍게 조작하는 것이 충분히 가능해진다.

한편, 본 실시예에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 고정 금형(3)측도 소정의 수로 분할된 분할 고정 블록(4)을 통해서 각 고정 금형(3)이 프레임(2)에 고정되어 있다. 종래의 다단식 횡형 단조 장치에 있어서의 고정 금형은 일체 고정 블록에 장착되어 프레임에 고정되는 것이 일반적이었다. 즉, 일체 고정 블록의 가로 방향으로 일렬로 형성된 삽입 부착 구멍에, 복수의 고정 금형이 삽입되어 복수의 공정이 구성되어 있었다.

따라서, 종래의 다단식 횡형 단조 장치에서는 운전 개시 시와 정상 운전 시에서는 가공 열에 의한 고정 금형측의 온도 변화가 발생하여, 운전 개시 전에 센터링 조정을 실행해도 금형 온도가 상승함으로써 금형, 즉 일체 고정 블록의 열 팽창에 의해 가동 금형과 고정 금형의 센터링 불량이 발생할 경우가 있다. 이 때문에, 종래에는 정상 운전 후의 정밀도를 유지하기 위해서, 운전 개시 시의 센터링 조정은 온도 팽창분의 센터링 불량을 예상해서 실시하고, 또한 정상 운전 시의 온도가 될 때까지 단조 가공의 스탬핑(stamping)을 몇천 회 반복함으로써 안정한 정밀도의 제품을 얻는 것이 일반적이었다. 따라서, 워크의 폐기 손실이 대단히 컸다.

본 실시예에서 채용하는 분할 고정 블록(4)은 분할 가동 블록(7)과 동수, 즉 공정 수와 동일한 6개, 또는 인접하는 2공정을 1조로 한 3개로 분할되어 있다. 도 6에서는, 인접하는 2공정을 1조로 하여 3개로 분할한 분할 고정 블록(4)의 경우를 기재하고 있다. 이 3개 또는 6개의 분할 고정 블록(4)은 분할함으로써, 종래의 일체 고정 블록의 열 팽창에 의한 일체 고정 블록의 길이 방향으로의 변위의 누적을 해소하는 것이며, 분할을 많게 함으로써, 즉, 분할 고정 블록(4)의 1개당 전체 길이를 작게 함으로써 각각의 열 팽창을 작게 하고, 또한 서로 분리해서 가로 일렬로 배치함으로써, 각각의 열 팽창이 간섭하거나, 또는 누적하지 않아, 열 팽창에 의한 센터링 불량의 영향을 극력 저하시키는 것이다.

이때, 분할 고정 블록(4)은 복수의 고정 금형(3)의 형 중심과 대향하는 복수의 가동 금형(6)의 형 중심을 일치시킴으로써, 열 팽창분을 금형 중심의 양측으로 분배하는 것이 가능해지므로, 열 팽창의 영향을 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서, 분할 고정 블록(4)을 3개 또는 6개로 분할하는 것은 온도 상승의 정도와 효과의 정도에 따라서 구분하여 사용할 수 있다.

그리고, 3개 또는 6개로 분할한 분할 고정 블록(4)에는, 분할 가동 블록(7)과 마찬가지로, 각각의 분할 고정 블록(4)의 측면에, 자루 형상 레일 홈(17)과 날밑 부착 핀(18)으로 이루어지는 연결 수단(R)이 부설되어 있다. 이에 따라, 금형 교환 시에는 3개 또는 6개가 연결되어 고정 금형(3) 및 분할 고정 블록(4)을 일체적으로 꺼낼 수 있다. 게다가, 분할 가동 블록(7)과 마찬가지로, 관통 구멍(Y)으로부터 가로 방향으로 슬라이드 시켜, 예를 들면, 수동으로 간단히 꺼낼 수 있다.

그리고, 금형을 교환한 후에는 상기한 취출 순서와 반대의 순서로 조립하여 금형 교환이 완료한다. 그리고 교환할 때마다, 각 가동 금형(6) 및 각 고정 금형(3)의 축심을 일치시키는 센터링 조정과 가동 금형(6)의 이동 방향의 스트로크 조정이 실행된다. 센터링 및 스트로크의 조정 방법은 자동 조정 수단을 채용할 경우가 많으므로, 특히, 종래와 크게 바뀌는 바가 없어 상세한 설명은 생략한다. 이에 따라, 금형의 교환 설비의 간이화와 교환 공정 수의 대폭적인 저감을 도모하는 것이 가능해진다.

〔실시예 1의 작용〕

이어서, 본 실시예의 다단식 횡형 단조 장치(1)의 작용에 대해서 설명한다. 우선, 통상의 제품 가공 작업 시의 작용에 대해서 설명하면, 구동 모터(10)를 작동시키면, 벨트를 통해서 풀리(11)가 회전되고, 풀리(11)와 직결되는 캠축(12)이 회전한다. 캠축(12)의 회전에 따라 편심 캠(13)이 회전하고, 편심 캠(13)의 회전에 의해 연결 로드(14)에 스트로크 및 추력이 발생한다. 이 스트로크 및 추력을 분할 램(5)이 받고, 분할 램(5)은 고정 금형(3)을 향해서 이동하여, 분할 램(5)에 장착된 가동 금형(6)과 고정 금형(3)의 사이에 공급되는 워크의 가공을 실행한다. 이때, 고정 금형(3)에는 가공 하중이 발생하고, 이 가공 하중을 프레임(2)이 지지한다.

이때, 본 실시예에서는, 대칭이 되는 공정끼리 동시에, 또한 대칭이 되는 공정의 각 조는 다른 타이밍으로 순차 성형되도록 구성되어 있으므로, 우선, 제1공정 #1과 제6공정 #6의 제1조가 동시에 작동되고, 워크는 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)의 형 형상에 따라서 가공된다. 이어서, 소정의 시간차를 두고 제2공정 #2과 제5공정 #5의 제2조가 동시에 작동되고, 워크는 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)의 형 형상에 따라서 가공된다. 그리고 소정의 시간차를 두고 제3공정 #3과 제4공정 #4의 제3조가 동시에 작동되고, 워크는 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)의 형 형상에 따라서 가공된다. 이에 따라, 단조 성형의 1사이클이 캠축(12)의 1회전으로 실시되고, 워크는 소정의 제품 형상으로 단조 성형된다.

이때, 각 공정에의 워크의 이송은 제1조∼제3조의 작동 타이밍의 시간차 내에 각 공정에 연동해서 신속하게 실시된다. 즉, 제1조의 작동을 종료하고 제2조의 작동이 시작되기 전에, 제1공정 #1의 워크는 제2공정 #2에, 그리고 제6공정 #6의 워크는 취출 공정에 이송된다. 또한, 제2조의 작동을 종료하고 제3조의 작동이 시작되기 전에, 제2공정 #2의 워크는 제3공정 #3에, 그리고 제5공정 #5의 워크는 제6공정 #6에 이송된다. 또한, 제3조의 작동을 종료하고 다음 사이클의 제1조의 작동이 시작되기 전에, 제3공정 #3의 워크는 제4공정 #4에, 그리고 제4공정 #4의 워크는 제5공정 #5에 이송된다. 그리고 단조 성형의 1사이클마다 이것을 반복함으로써, 이송된 워크가 다음 사이클의 제1조∼제3조의 작동에 의해 순차 가공된다. 또한, 제1공정 #1의 워크의 공급은 다음 사이클의 제1조의 작동이 시작되기 전에 제1공정 #1에 공급되는 것이다. 이때, 프레임(2)에는 휨 모멘트도 편하중도 발생하지 않아 고정밀도의 단조 가공이 실행된다.

이어서, 금형 교환 작업 시의 작용에 대해서 설명한다. 대상 제품의 제품 형상이 바뀔 때의 금형의 교환은 다단식 횡형 단조 장치(1)의 작동을 정지한 후, 예를 들면, 유압 클램프 장치(8)의 유압을 개방하여, 금형의 클램프를 해제한다. 게다가, 클램프의 해제로 풀어진 각 분할 가동 블록(7) 및 분할 고정 블록(4)을 관통 구멍(Y)으로부터 수평 방향으로 꺼낸다.

이때, 각 분할 가동 블록(7) 및 각 분할 고정 블록(4)은 서로 연결 수단(R)에 의해 가로 방향(수평 방향)으로는 연결되어 있으므로, 자루 형상 레일 홈(21) 또는 가동 블록 지지대(22) 위를 일체적으로 슬라이드 하면서 한 번에 꺼낼 수 있다.

그리고 각 분할 가동 블록(7) 및 각 분할 고정 블록(4)을 이동 대차 위에 바꿔 실어, 대차 위에서 새로운 금형으로 교환한 후, 취출 순서와는 반대 순서로 각 분할 가동 블록(7) 및 각 분할 고정 블록(4)을 연결한 채 일체적으로 관통 구멍(Y)으로부터 수평 방향으로 한 번에 밀어 넣는다. 그렇게 하면, 자루 형상 레일 홈(21) 또는 가동 블록 지지대(22) 위를 안내되어 소정의 위치에 조립된다. 그리고 각 분할 가동 블록(7) 및 각 분할 고정 블록(4)은 각각 소정의 위치에 클램프 됨과 더불어 센터링 조작을 거쳐 고정된다.

이에 따라, 형상이 다른 제품의 성형 가공의 작업을 실시할 수 있다. 이때, 본 실시예에서의 금형 교환은 대폭 간단하고, 신속하게 실시할 수 있다.

〔실시예 1의 효과〕

본 실시예에서는, 이상의 구성과 작용에 의해, 단조 작업 시에 다단식 횡형 단조 장치(1)에 발생하는 가공 하중을 가공 타이밍을 지연시킴으로써 분산하여, 대폭 저감함과 더불어, 대칭이 되는 공정끼리를 동시에 가공하므로 가공 하중의 균형을 도모하고, 가공 하중을 지지하는 프레임(2)의 휨 모멘트의 발생을 억제한다. 이에 따라, 휨 모멘트에 의한 프레임(2)의 휨 변형도, 가공 하중의 반력에 의한 분할 램(5)의 편하중도 발생하지 않는다. 따라서, 가동 금형(6)과 고정 금형(3)의 센터링 불량을 억제하여 가공 정밀도의 저하를 방지할 수 있고, 또한 설비 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 가동 금형(6) 및 고정 금형(3)은 각 공정 또는 소정의 공정 조마다 분할한 분할 가동 블록(7) 및 분할 고정 블록(4)을 통해서 각각 분할 램(5) 및 프레임(2)에 결합되고, 각각의 분할 블록(4, 7)은 서로 가로 방향을 연결하는 연결 수단(R)을 배치하고 있다. 따라서, 각각의 분할 블록(4, 7)은 온도 변화에 의한 열 팽창량을 작게 할 수 있으므로, 센터링 불량을 억제해서 높은 가공 정밀도를 유지할 수 있다. 또한, 각 분할 블록(4, 7)은 연결한 상태에서 프레임(2)에 설치한 관통 구멍(Y)으로부터 수평 방향으로 한 번에 넣고 뺄 수 있으므로, 금형의 교환 설비의 간이화와 교환 공정 수의 대폭적인 저감을 도모하는 것이 가능해진다.

이상에 의해, 설비비를 억제하고, 가공 비용을 억제한 저렴한 다단식 횡형 단조 장치(1)를 제공할 수 있다.

〔변형예 1〕

실시예 1은 각각의 분할 램(5)에 분할 가동 블록(7)을 통해서 각각의 가동 금형(6)을 결합하고, 프레임(2)에 복수 개(3개 또는 6개)의 분할 고정 블록(4)을 통해서 고정 금형(3)을 결합해서, 독립한 복수의 가공 공정을 구성한 것이었다. 작은 분할 고정 블록(4)으로 하는 것과, 각각의 분할 고정 블록(4)끼리를 분리해서 가로 일렬로 배치함으로써, 운전 개시 후의 정상 운전에 이르기까지의 온도 상승에 의한 각각의 분할 고정 블록(4)의 열 팽창의 절대량을 작게 하고, 각각의 분할 고정 블록(4)의 열 팽창의 누적을 해소해서, 각 가동 금형(6)과 고정 금형(3)의 센터링 불량에 의한 정밀도 저하를 억제하는 것이었다.

본 변형예에서는, 이것에 한정되지 않고, 분할 고정 블록을 채용하지 않고 일체 고정 블록이어도, 일체 고정 블록에 발생하는 온도 변화를 적게 해서 열 팽창을 억제하고, 정밀도 저하를 초래하는 센터링 불량을 일으키지 않도록 하는 것이다. 이 때문에, 운전 개시 시의 형 온도를 정상 운전 시의 형 온도로 미리 가열 조정하고, 그 상승 온도의 열 팽창값을 고려해서 센터링을 실행함으로써, 형 온도가 상승하고 있으므로 스탬핑을 하지 않고, 운전 개시로부터 정밀도가 좋은 양품을 제조할 수 있다.

따라서, 고정 블록 속에, 예를 들면, 전기식 히터 또는 유체식 히터를 부설해서, 전기 회로 또는 유체 회로에 의해 소정의 온도로 제어해도, 또한, 히터 소자 자체의 자기(自己) 온도 제어 기능에 의해 소정의 일정 온도로 제어하도록 해도 좋다. 또한, 실시예 1에서 채용하는 분할 고정 블록(4)의 분할 수를 많이 할 수 없어, 분할한 분할 고정 블록(4)마다 본 변형예의 가열 조정을 병용해도 좋다.

〔변형예 2〕

실시예 1에서는, 워크를 전6공정으로 제품으로서 완성할 경우, 즉 짝수 개의 공정일 경우로서, 배분하여 좌우 동수로 배열되는 공정의 각각 대칭이 되는 2공정끼리를 1조로 하여, 전체 공정의 반수가 되는 3조를 구성하고, 1조의 대칭이 되는 2공정끼리를 동시에 작동시키고, 3조는 가공 타이밍으로 제1조 내지 제3조를 차례로 작동시켜, 소정의 제품 형상으로 단조 성형했다.

상기의 실시예 1에 한정되지 않고, 워크를 전5공정 혹은 전7공정으로 제품으로서 완성할 경우, 즉, 홀수 개의 공정에 의한 경우로서, 대칭이 되는 2공정끼리를 1조로 하여, 복수 조를 구성했을 때, 조마다 대칭이 되는 2공정끼리를 동시에 작동시키고, 복수 조의 각각을 임의의 순서로 작동시켜 소정의 제품 형상으로 단조 성형해도 좋다.

예를 들면, n=5인 홀수 개의 전5공정에 의해 제품을 완성할 경우, 홀수 개의 분할 램(5)을 좌우 대칭으로 동수로 분배하는 분배의 중심선(P)에 관해서, 대칭이 되는 2개의 분할 램(5)끼리, 즉, 대칭이 되는 2개의 공정끼리를 1조로 했을 때, 홀수 개(5개)로부터 1을 줄인 개수(4개)의 반수의 조(2조)와, 1개의 중간 공정으로 이루어지는 조가 형성된다. 이 1개의 중간 공정은 항상, 홀수 개(5개)의 분할 램(5)의 분배의 중심선(P)과 일치하는 위치의 가공 공정이 된다.

이 중간 공정은 홀수 개의 분할 램(5)의 중심선(P) 상에서 작동하는 공정이며, 가공 하중의 작용점은 중심선(P) 상에 있다. 따라서, 이 중간 공정에서 발생하는 가공 하중은 프레임(2)의 하중 지지부에 대한 휨 모멘트를 발생하지 않는다. 즉, 가공 하중의 작용점을 대칭 위치에서 분배해서 균형을 도모하는 것은 아니지만, 가공 하중의 작용점을 중심선(P) 상에서 작동시켜 균형을 도모하는 것이며, 짝수 개의 공정의 경우와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

본 변형예에서 채용하는 다단식 횡형 단조 장치(1)는 실시예 1과 마찬가지로, 워크를 단조 가공하는 복수의 가공 단을 프레임(2) 내에 구비하고, 워크를 각각의 가공 단에서 순차 가공해서 소정의 제품 형상으로 단조 성형하는 구성이다. 다른 것은 복수의 가공 단이 홀수 개인 경우이다. 여기서, 가공 단의 개수를 n으로 하고, n이 3 이상의 홀수일 경우, 제1공정을 하는 가공 단에서 최종 공정을 하는 가공 단에 대하여, 차례로 1부터 n까지의 번호를 할당했을 때, 구동 수단이 이하의 조건에 따라서 n개의 가공 단의 각각의 분할 램(5)을 차례로 구동해서 작동하는 것이다.

조건 4: 0 이상이고 (n-1)/2 이하의 정수군으로부터 선택한 1개의 정수를 k로 했을 때, {(n+1)/2-k}번째 가공 단의 분할 램(5)과, {(n+1)/2+k}번째 가공 단의 분할 램(5)을 동시에 구동한다. 또한, k=0일 때에는 (n+1)/2번째 가공 단의 분할 램(5)만을 구동한다.

조건 5: 조건 4에 따라서 1개 또는 2개의 분할 램(5)을 구동한 후, 직전에 선택한 정수와는 다른 정수를 정수군으로부터 선택해서 k로 하고, 조건 4에 따라서 1개 또는 2개의 다른 분할 램(5)을 구동한다.

조건 6: 조건 4 및 조건 5에 따름으로써, 정수군에 포함되는 모든 정수를 임의의 순번으로 1회만 선택하도록 모든 분할 램(5)을 순차적으로 구동한다.

이에 따라, 홀수 개의 가공 단으로 이루어지는 복수 공정의 단조 성형이어도, 각각 대칭이 되는 2공정끼리의 조와, 1개의 중간 공정의 조의 복수 조가 구성된다. 그리고 그 동일한 조의 2공정끼리는 동시에 작동되어 가공 하중의 균형을 잡고, 1개의 중간 공정의 조는 중심선(P) 상에 작용해서 가공 하중의 균형을 잡을 수 있어, 실시예 1과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 이 대칭이 되는 2공정끼리의 조와 중간 공정의 조의 복수 조가 임의의 순번으로 가공 시간차를 두고 순차적으로 작동할 수 있으므로, 1가공 사이클 중의 가공 하중의 변동의 조정이나 가공 타이밍의 단축화의 조정이 용이해져서, 결과적으로 호적한 고속형 성형기를 쉽게 얻을 수 있다.

1 다단식 횡형 단조 장치
2 프레임
3 고정 금형(금형)
4 분할 고정 블록
5 분할 램(가동체, 램)
6 가동 금형(금형)
7 분할 가동 블록
G 가이드 부재
R 연결 수단
Y 관통 구멍

Claims (7)

1. 피가공체를 단조 가공하는 복수의 가공 단(段)을 프레임 내에 구비하고, 상기 피가공체를 각각의 가공 단에서 가공해서 소정의 제품 형상으로 단조 성형하는 다단식 횡형 단조 장치에 있어서,
   각각의 상기 가공 단은,
   상기 프레임에 고정되는 고정 금형과,
   상기 고정 금형을 향해서 이동하는 가동체와,
   상기 가동체의 선단에 장착되는 가동 금형을 구비하고,
   상기 가동체가 구동 수단에 의해 구동되어 이동함으로써, 상기 고정 금형과 상기 가동 금형에 의해 상기 피가공체를 사이에 끼워서, 단조 가공을 실시하고,
   복수의 상기 가공 단은 모든 상기 고정 금형이 좌우의 가로 일렬로 늘어서도록 배열되고, 모든 상기 가동 금형이 동일 방향으로 이동하도록 또한, 모든 상기 가동체가 서로 평행하게 되도록 좌우로 배열되고,
   상기 가공 단의 개수를 n으로 하여, 좌단(左端)의 상기 가공 단으로부터 우단(右端)의 상기 가공 단에 대하여, 차례로 1부터 n까지의 번호를 할당했을 경우,
   상기 구동 수단은 이하의 조건에 따라서 n개의 상기 가공 단의 각각의 상기 가동체를 순차적으로 구동하는 것을 특징으로 하는 다단식 횡형 단조 장치.
   1) n이 2 이상의 짝수일 경우,
   조건 1-1: 0 이상이고 (n/2-1) 이하의 정수군으로부터 선택한 1개의 정수를 k로 했을 때, (n/2-k)번째의 상기 가공 단의 상기 가동체와, (n/2+1+k)번째의 상기 가공 단의 상기 가동체를 동시에 구동한다.
   조건 1-2: 상기 조건 1-1에 따라서 2개의 상기 가동체를 구동한 후, 직전에 선택한 정수와는 다른 정수를 상기 정수군으로부터 선택해서 k로 하고, 상기 조건 1-1에 따라서 2개의 다른 상기 가동체를 구동한다.
   조건 1-3: 상기 조건 1-1 및 상기 조건 1-2에 따름으로써, 상기 정수군에 포함되는 모든 정수를 임의의 순번으로 1회만 선택하도록 모든 상기 가동체를 순차적으로 구동한다.
   2) n이 3 이상의 홀수일 경우,
   조건 2-1: 0 이상이고 (n-1)/2 이하의 정수군으로부터 선택한 1개의 정수를 k로 했을 때, {(n+1)/2-k}번째의 상기 가공 단의 상기 가동체와, {(n+1)/2+k}번째의 상기 가공 단의 상기 가동체를 동시에 구동한다. 또한, k=0일 때에는, (n+1)/2번째의 상기 가공 단의 상기 가동체만을 구동한다.
   조건 2-2: 상기 조건 2-1에 따라서 1개 또는 2개의 상기 가동체를 구동한 후, 직전에 선택한 정수와는 다른 정수를 상기 정수군으로부터 선택해서 k로 하고, 상기 조건 2-1에 따라서 1개 또는 2개의 다른 상기 가동체를 구동한다.
   조건 2-3: 상기 조건 2-1 및 상기 조건 2-2에 따름으로써, 상기 정수군에 포함되는 모든 정수를 임의의 순번으로 1회만 선택하도록 모든 상기 가동체를 순차적으로 구동한다.
2. 청구항 1에 있어서,
   각각의 상기 가동체는, 상기 가동체를 이동 방향으로만 안내하는 가이드 부재를 통해서, 상기 프레임에 끼워져 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다단식 횡형 단조 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가동 금형과 상기 가동체의 사이에, 분할 가동 블록을 설치하고,
   상기 분할 가동 블록은 각각 이웃끼리 연결 수단에 의해 연결되며,
   상기 분할 가동 블록은 상기 분할 가동 블록이 이동 방향으로 이동하는 것을 허용하고, 상기 분할 가동 블록을 상기 이동 방향과 직교하는 방향으로 결합하는 것을 특징으로 하는 다단식 횡형 단조 장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 프레임의 측벽에는 상기 가동 금형 및 상기 고정 금형을 넣고 빼기 가능한 관통 구멍을 적어도 1개 설치한 것을 특징으로 하는 다단식 횡형 단조 장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   각각의 상기 가공 단 또는 인접하는 2개의 가공 단을 1조로 하고,
   그 1조마다 상기 가공 단의 상기 고정 금형과 상기 프레임의 사이에, 분할 고정 블록을 설치하고,
   각각의 상기 분할 고정 블록은 상기 고정 금형의 형 중심과 대향하는 상기가동 금형의 형 중심이 일치하도록 부착되는 것을 특징으로 하는 다단식 횡형 단조 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 분할 고정 블록은 각각 이웃끼리 연결 수단에 의해 연결되고,
   상기 연결 수단은 상기 분할 고정 블록이 상기 가동 금형측으로 이동하는 것을 허용하고, 상기 분할 고정 블록을 상기 가동 금형측으로 이동하는 방향과 직교하는 방향으로 결합하는 것을 특징으로 하는 다단식 횡형 단조 장치.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 고정 금형과 상기 프레임의 사이에, 고정 블록을 설치하고,
   상기 고정 블록은 운전 개시 전에 미리 소정의 온도로 가열 조정되는 것을 특징으로 하는 다단식 단조 장치.

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