KR101334900B1

KR101334900B1 - 펨너트용 와셔캡의 제조방법

Info

Publication number: KR101334900B1
Application number: KR1020130098679A
Authority: KR
Inventors: 홍후근
Original assignee: 홍후근
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2013-11-29

Abstract

본 발명은 다수의 펀치(20)와 다이스(25)에 의한 다단단조방식을 기반으로 하여, 일단이 축방향의 원통형홈(13)에 의하여 돌출되고 타단이 원통형홈(13)의 반경방향으로 확장된 머리부(11)로 형성되는 와셔캡을 제조하는 방법에 있어서; (a) 컷팅된 소재의 모서리부를 만곡성형하여 1차성형품(31)을 생성하는 1차 가공단계; (b) 상기 1차성형품(31)의 만곡성형부를 예비적으로 성형하는 동시에 타단 모서리부를 반경방향으로 확장하여 머리부(11)를 1차로 성형한 2차성형품(32)을 생성하는 2차가공단계; (c) 상기 2차성형품(32)의 타단의 중앙으로 축방향의 오목홈(12)을 예비적으로 형성하는 동시에 머리부(11)의 외주상에 결합홈(14)을 예비적으로 형성하여 3차성형품(33)을 생성하는 3차가공단계; (d) 상기 3차성형품(33)의 오목홈(12)을 원통형홈(13)으로 성형하여 4차성형품(34)을 생성하는 4차가공단계; 및 (e) 상기 4차성형품(34)의 전체에 걸친 전반적인 마무리 가공으로 최종 치수 규격의 5차성형품(35)을 생성하는 5차가공단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 펨너트에 조립되는 캡와셔를 제조함에 있어 정밀 다단단조를 도입하여 냉간 단조의 특성인 기계적 성질의 우수성을 확보하면서 생산성 증대, 제품 품질의 균일화, 원가절감 등을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

펨너트용 와셔캡의 제조방법{Method for manufacturing washer cap for pem nut}

본 발명은 펨너트용 와셔캡의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 펨너트에 조립되는 캡와셔를 제조함에 있어 정밀 다단단조를 도입하여 냉간 단조의 특성인 기계적 성질의 우수성을 확보하면서 생산성 증대, 제품 품질의 균일화, 원가절감 등을 도모할 수 있는 펨너트용 와셔캡의 제조방법에 관한 것이다.

도 1을 참조하면 TV 벽걸이용 펨너트(Pem Nut)는 와셔캡(10), 너트(16), 너트커버(18)를 일체로 결합하여 구성된다. 사용에 있어서 커버 버텀(Cover Bottom)에 압입된 후 TV의 서포트 메인 프레임(Support main frame)과 조립되어 안전하게 TV를 벽에 안전하게 고정하는 역할을 수행한다.

이와 같은 펨너트에 사용되는 와셔캡(10)의 경우 현재 외경, 내경 가공 및 홈 가공 등 복잡한 절삭가공을 부가하여 제조되므로 원가상승 요인이 크고 기술 집약적인 제품 개발에 지장을 줄 수도 있다.

선행특허의 일예로서, 한국 공개특허공보 제2008-0105234호는 관통홀 내주면에 나사산이 형성되고 일단에 베이스구조물에 결속되기 위한 걸림단이 돌출 구비되는 펨너트의 제조방법에 있어서, 관통홀이 형성되어 있는 파이프소재를 이용하여 단조공법으로 상기 걸림단을 성형한 다음 관통홀 내주면을 탭핑가공하여 제조됨을 특징으로 한다. 이에 따라, 파이프소재를 이용함으로써 가공공정이 현저히 감축되어 생산성을 향상시키는 효과를 기대한다.

그러나, 이와 같은 방식에 의하면 길이가 긴 펨너트와 같은 특수한 용도로 적용하는 경우에 한하여 이점을 나타낸다.

이에 냉간 단조 기술을 이용하여 대량 생산이 가능하도록 유도하는 혁신적인 공정 개발의 필요성이 증대된다.

선행특허의 다른 예로서, 한국 등록특허공보 제1076615호는 컷팅된 소재의 일단 모서리부를 만곡성형하는 1차가공품성형단계와, 만곡된 일단에 원통형홈을 형성하는 2차가공품성형단계와, 원통형홈의 입구측에 결합홈 및 요입홈을 형성하는 3차가공품성형단계와, 깊숙한 원통형홈과 받침홈을 형성하는 4차가공품성형단계와, 재료부의 융기로 육각의 머리부를 형성하는 5차가공품성형단계와, 재료부를 피어싱하여 완성된 형태의 핀을 얻는 완성품성형단계로 구성된다. 이에 따라, 생산성 향상을 도모하고 설치공간을 줄여 공간활용율을 높이는 효과를 기대한다.

이는 본 출원인에 의하여 연결핀 제조용도로 제안된 것으로서 TV 벽걸이용 펨너트(Pem Nut)의 제조에 적용하기 위하여 펀치와 다이스는 물론 공정 상으로 개량을 수반한다.

1. 한국 공개특허공보 제2008-0105234호 "펨너트 제조방법"(2008. 12. 4.) 2. 한국 등록특허공보 제1076615호 "냉간단조를 이용한 자동차 수동변속레버 어셈블리의 와이어연결용 핀의 제조방법"(공개일자 : 2010. 9. 27.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 펨너트에 조립되는 캡와셔를 제조함에 있어 정밀 다단단조를 도입하여 냉간 단조의 특성인 기계적 성질의 우수성을 확보하면서 생산성 증대, 제품 품질의 균일화, 원가절감 등을 도모할 수 있는 펨너트용 와셔캡의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 펀치와 다이스에 의한 다단단조방식을 기반으로 하여, 일단이 축방향의 원통형홈에 의하여 돌출되고 타단이 원통형홈의 반경방향으로 확장된 머리부로 형성되는 와셔캡을 제조하는 방법에 있어서; (a) 컷팅된 소재의 모서리부를 만곡성형하여 1차성형품을 생성하는 1차 가공단계; (b) 상기 1차성형품의 만곡성형부를 예비적으로 성형하는 동시에 타단 모서리부를 반경방향으로 확장하여 머리부를 1차로 성형한 2차성형품을 생성하는 2차가공단계; (c) 상기 2차성형품의 타단의 중앙으로 축방향의 오목홈을 예비적으로 형성하는 동시에 머리부의 외주상에 결합홈을 예비적으로 형성하여 3차성형품을 생성하는 3차가공단계; (d) 상기 3차성형품의 오목홈을 원통형홈으로 성형하여 4차성형품을 생성하는 4차가공단계; 및 (e) 상기 4차성형품의 전체에 걸친 전반적인 마무리 가공으로 최종 치수 규격의 5차성형품을 생성하는 5차가공단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 1차가공단계 내지 5차가공단계는 각각 부분적으로 교체 가능한 5쌍의 펀치와 다이스를 대향시킨 상태로 수행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (a)는 컷팅된 소재의 모서리부를 R1~R5의 범위로 만곡성형하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (b)는 타단 모서리부에 대한 1차 성형을 2~3단계로 진행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (c)는 최종적인 가공 깊이의 15~30%의 범위로 오목홈(12)과 결합홈(14)을 동시에 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (d)는 오목홈을 최종 치수의 75~90% 범위로 원통형홈(11)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (e)는 바닥면을 융기시켜 평면 형상을 완성하는 과정을 더 거치는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 결합홈은 단계 (c)에서 예비적으로 형성하고, 후속된 4차가공단계 또는 5차가공단계에서 최종 치수로 맞추는 구성도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 펨너트에 조립되는 캡와셔를 제조함에 있어 정밀 다단단조를 도입하여 냉간 단조의 특성인 기계적 성질의 우수성을 확보하면서 생산성 증대, 제품 품질의 균일화, 원가절감 등을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명과 관련되는 펨너트를 분해하여 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 구현하는 장치를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 방법이 적용되는 캡와셔에 대한 세부 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 주요 단계를 순차적으로 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 캡와셔를 결합한 펨너트 구성도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 펨너트용 와셔캡을 제조하는 방법에 관하여 제안하는 것이지만 반드시 와셔캡 제조에 국한되는 것은 아니다.

도 3에서, 본 발명의 다단단조를 위한 장치는 다수의 펀치(20)와 이에 대향하는 다수의 다이스(25)로 구성된다. 펀치(20)와 다이스(25)는 각각의 금형을 포함하고 펀치(20)의 금형에는 펀치핀(도시 생략)을 구비한다. 이외에, 도시에는 생략하나, 원재료를 장치에 로딩/언로딩하는 기구, 중간 과정의 성형품을 이웃하는 다이스(25)로 이동하기 위한 핑거 기구, 성형품의 상하를 뒤집기 위한 반전 기구 등을 구비한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의하면 (a) 컷팅된 소재의 모서리부를 만곡성형하여 1차성형품(31)을 생성하는 1차 가공단계; (b) 상기 1차성형품(31)의 만곡성형부를 예비적으로 성형하는 동시에 타단 모서리부를 1차로 성형하여 2차성형품(32)을 생성하는 2차가공단계; (c) 상기 2차성형품(32)의 타단 모서리부에 예비적으로 오목홈(12)과 결합홈(14)을 동시에 형성하여 3차성형품(33)을 생성하는 3차가공단계; (d) 상기 3차성형품(33)의 오목홈(12)을 원통형홈(13)으로 성형하여 4차성형품(34)을 생성하는 4차가공단계; 및 (e) 상기 4차성형품(34)의 마무리 가공으로 최종 치수 규격의 5차성형품(35)을 생성하는 5차가공단계;를 냉간의 다단단조 방식으로 진행한다.

우선, 본 발명은 공급된 원재료 환봉 또는 코일(coil)을 설정된 규격으로 컷팅하고, 펀치(20)와 다이스(25) 상으로 컷팅된 소재를 투입하여 냉간 다단단조 제조공정을 순차적으로 진행한다. 와셔캡(10)의 소재는 일반적으로 탄소강, 비철합금강 등에서 다양하게 선택된다.

본 발명의 단계 (a)는 컷팅된 소재의 모서리부를 만곡성형하여 1차성형품(31)품을 성형하는 과정으로 진행된다. 1차성형품(31)에서 일단의 모서리부를 만곡형성하는 경우 후속된 공정의 2차성형품(32)에서 원통형홈(13)의 형성시 그 입구측 모서리부를 매끈하게 유지할 수 있다.

이때, 상기 단계 (a)는 컷팅된 소재의 모서리부를 R1~R5의 범위로 만곡성형하는 것을 특징으로 한다. 모서리부의 곡률이 적정범위에 미달하면 불량이 유발되고 적정범위를 초과하면 공정시간이 증가한다.

본 발명의 단계 (b)는 1차가공단계에서 형성된 1차성형품(31)의 만곡성형부를 예비적으로 성형하는 동시에 타단 모서리부에 대한 1차성형을 수행하여 2차성형품(32)을 생성한다. 이 과정에서 펀치(20)와 다이스(25)의 형태에 따라 1차성형품(31)의 상하 반전을 요할 수 있다. 예비적인 성형은 급격한 변형에 의한 단조결함을 초래하지 않는 범위에서 결정한다. 타단 모서리는 전술한 너트커버(18)와 결합되는 머리부(11)가 생성되는 부분으로서 급격한 형상 변화를 피하도록 다단계로 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 단계 (b)는 타단 모서리부에 대한 1차 성형을 2~3단계로 진행하는 것을 특징으로 한다. 1차 성형의 단계가 적정범위에 미달하면 불량이 유발되고 적정범위를 초과하면 공정시간이 증가한다.

본 발명의 단계 (c)는 2차가공단계에서 형성된 타단 모서리부와 1차성형부에 대한 가공으로서 펀치핀을 이용하여 오목홈(12)과 다이스에 타각된 결합홈(14)을 동시에 형성되도록 하여 3차성형품(33)을 생성한다. 3차성형품(33)의 오목홈(12)은 원통형홈(13)을 형성하기 위한 예비적 형태이다. 3차성형품(33)의 머리부(11)도 최종의 치수에 도달하기 전인 예비적 형태로 성형된다. 결합홈(14)은 너트커버(18)와 결합되도록 머리부(11)에 방사상으로 형성된다.

이때, 상기 단계 (c)는 최종적인 가공 깊이의 15~30%의 범위로 오목홈(12)과 결합홈(14)을 동시에 형성하는 것을 특징으로 한다. 오목홈(12)과 결합홈(14)의 가공 깊이가 적정범위에 미달하면 불량이 유발되고 적정범위를 초과하면 공정시간이나 설비비용이 증가한다.

본 발명의 단계 (d)는 3차가공단계에서 형성된 머리부(11)의 오목홈(12)을 원통형홈(13)으로 형성하는 것으로서, 금형에 수용된 펀치핀을 이용하여 최종의 치수에 근접한 머리부(11)를 완성하여 4차성형품(34)을 생성한다. 이와 같이 머리부(11)는 단계 (b), (c), (d)에 이르는 3차가공을 거쳐 완성하며, 와셔캡(10)의 규격에 따라서는 단계 (e)를 포함하는 4차가공으로 완성할 수도 있다.

이때, 상기 단계 (d)는 최종 치수의 75~90% 범위로 머리부(11)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 머리부(11)의 치수가 적정범위에 미달하면 불량이 유발되고 적정범위를 초과하면 공정시간이나 설비비용이 증가한다.

본 발명의 단계 (e)는 4차가공단계에서 형성된 4차성형품(34)을 마무리 가공하여 최종의 치수 규격을 만족하는 5차성형품(35)을 생성한다. 이 과정에서 필요에 따라 재가공을 부가하여 머리부(11), 오목홈(12)를 비롯한 전반적인 치수 정확도가 유지되도록 한다.

이때, 상기 단계 (e)는 바닥면을 융기시켜 평면 형상을 완성하는 과정을 더 거치는 것을 특징으로 한다. 도 4에서 4차성형품(34)이 다이스에 안치된 상태를 기준으로 저면을 바닥면으로 칭한다. 4차성형품(34)의 바닥면에 대한 치수 정밀도가 낮으므로 가장 최종적인 단계에서 수행하는 것이 유리하다. 물론 바닥면의 융기와 평면화는 4차가공단계에서 예비적으로 진행될 수도 있다.

한편, 본 발명의 변형예에 의하면, 상기 결합홈(14)은 단계 (c)에서 예비적으로 형성하고, 후속된 단계에서 최종 치수로 맞추는 구성도 가능하다. 와셔캡(10)의 머리부(11)에 대한 결합홈(14)의 상대적 치수 정밀도가 높아진다면 3차가공단계 내지 5차가공단계 중에서 분할하여 결합홈(14)을 형성할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 와셔캡 제조공정은 5단계로 이루어지는 것이 품질과 생산성 향상 측면에서 가장 유리하다. 4단계 이하로 진행하는 경우 단조시 급격한 변형으로 물성이 약화되어 품질을 저하시키고, 6단계 이상으로 진행하는 경우 설비비와 더불어 작업공수가 증가된다.

본 발명의 세부구성에 의하면 상기 일련의 단계는 각각 부분적으로 교체 가능한 5쌍의 펀치(20)와 다이스(25)를 대향시킨 상태로 수행하는 것을 특징으로 한다. 결합대상 제품의 종류와 크기에 따라서 펨너트의 규격이 변동되고 이에 따라 와셔캡의 규격(재질과 치수) 변동도 수반된다. 본 발명은 각각의 펀치(20)와 다이스(25)를 공정에 맞추어 5쌍으로 구성하되, 각각 용이하게 분리하여 교체가 가능한 구성을 택하는 것이 좋다. 예컨대, 머리부(11)의 결합홈(14)의 수량이 변동되는 경우 다이스(25)의 교체가 신속하게 이루어지도록 한다.

도 5에서, 본 발명의 와셔캡(10)은 후속된 공정을 거쳐 너트(16)와 너트커버(18)와 일체화된다. 이때, 와셔캡(10)의 머리부(11)에 형성된 결합홈(14)을 이용하여 너트커버(18)와 결합함을 알 수 있다.

본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 와셔캡 11: 머리부
12: 예비홈 13: 원통형홈
14: 결합홈 16: 너트
18: 너트커버 20: 펀치
25: 다이스 31: 1차성형품
32: 2차성형품 33: 3차성형품
34: 4차성형품 35: 5차성형품

Claims

다수의 펀치(20)와 다이스(25)에 의한 다단단조방식을 기반으로 하여,
일단이 축방향의 원통형홈(13)에 의하여 돌출되고 타단이 원통형홈(13)의 반경방향으로 확장된 머리부(11)로 형성되는 와셔캡을 제조하는 방법에 있어서;
(a) 컷팅된 소재의 모서리부를 만곡성형하여 1차성형품(31)을 생성하는 1차 가공단계;
(b) 상기 1차성형품(31)의 만곡성형부를 예비적으로 성형하는 동시에 타단 모서리부를 반경방향으로 확장하여 머리부(11)를 1차로 성형한 2차성형품(32)을 생성하는 2차가공단계;
(c) 상기 2차성형품(32)의 타단의 중앙으로 축방향의 오목홈(12)을 예비적으로 형성하는 동시에 머리부(11)의 외주상에 결합홈(14)을 예비적으로 형성하여 3차성형품(33)을 생성하는 3차가공단계;
(d) 상기 3차성형품(33)의 오목홈(12)을 원통형홈(13)으로 성형하여 4차성형품(34)을 생성하는 4차가공단계; 및
(e) 상기 4차성형품(34)의 전체에 걸친 전반적인 마무리 가공으로 최종 치수 규격의 5차성형품(35)을 생성하는 5차가공단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 1차가공단계 내지 5차가공단계는 각각 부분적으로 교체 가능한 5쌍의 펀치(20)와 다이스(25)를 대향시킨 상태로 수행하는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (a)는 컷팅된 소재의 모서리부를 R1~R5의 범위로 만곡성형하는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (b)는 타단 모서리부에 대한 1차 성형을 2~3단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (c)는 최종적인 가공 깊이의 15~30%의 범위로 오목홈(12) 및 결합홈(14)을 형성하는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (d)는 최종 치수의 75~90% 범위로 머리부(11)를 형성하는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (e)는 바닥면을 융기시켜 평면 형상을 완성하는 과정을 더 거치는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 결합홈(14)은 단계 (c)에서 예비적으로 형성하고, 후속된 4차가공단계 또는 5차가공단계에서 최종 치수로 맞추는 것을 특징으로 하는 펨너트용 와셔캡의 제조방법.