KR101452821B1 - 커넥팅 로드 일 방향 분할장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진에 사용되는 커넥팅 로드의 대단부 캡 부분과 소단부 컬럼 부분을 일 방향으로 파단 분할하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 커넥팅 로드의 파단 분할 시 제품이 위치하는 하부 경사각은 쐐기의 경사각과 일치시키고 제품이 위치하지 않는 상부 경사각은 쐐기의 경사각과 일치시키지 않는 이단으로 경사진 구조를 가지는 가동 맨드릴을 이용한 새로운 형태의 파단 분할 방식을 구현함으로써, 파단 분할 시 힘을 제품 파단 부위로 집중시킬 수 있고, 이에 따라 파단 분할 품질을 확보할 수 있는 한편, 제품을 파단하는 기능을 수행하는 중앙의 쐐기와 슬라이드판 및 가동 맨드릴을 벌리는 기능을 수행하는 양편의 보조 쐐기를 조합하고, 또 슬라이드판과 어퍼 프레임 간의 구름마찰 및 LM 구조를 적용한 새로운 형태의 파단 분할 방식을 구현함으로써, 파단 분할 시에 작용하는 힘을 중앙으로 집중시킬 수 있으며, 이에 따라 파단 분할 품질을 한층 향상시킬 수 있는 커넥팅 로드 분할장치를 제공한다.

Description

커넥팅 로드 일 방향 분할장치{Device for uni-directional splitting the rod and cap of a connecting rod}

본 발명은 커넥팅 로드 분할장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 엔진에 사용되는 커넥팅 로드의 대단부 캡 부분과 소단부 컬럼 부분을 어느 한 방향으로 파단 분할하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 커넥팅 로드(Connecting rod)는 자동차의 엔진에서 피스톤과 크랭크 축을 연결하여 피스톤의 움직임에 의해 발생된 동력을 크랭크 축에 전달하는 기능을 담당하는 구동 부품이다.

보통 커넥팅 로드는 피스톤에 연결되는 소단부, 크랭크 축에 연결되는 대단부 및 컬럼으로 구성되며, 이때의 대단부는 컬럼과 연결되는 부분과 대단부 캡이 되는 부분으로 분할되어 사용된다.

이러한 커넥팅 로드에서 컬럼 부분과 대단부 캡 부분의 분할 방법은 대단부에 노치를 형성한 후에 쐐기를 박아분할하는 파단 분할 방법과, 컬럼 부분과 캡 부분의 접합면을 기계 가공하여 볼트와 너트로 체결하는 좌면 가공방법 등이 있다.

여기서, 좌면 가공 방법의 경우 접촉면을 밀링 가공해야 하기 때문에 공정수가 많을 뿐만 아니라 시간도 많이 걸리는 단점이 있고, 접촉면의 밀착도 저하로 인해 커넥팅 로드의 강성이 떨어지고 전반적으로 내구 강도가 저하되는 문제가 있다.

최근에는 공정수가 적고 제조 비용을 절감할 수 있으며 내구성을 높일 수 있는 파단 분할 방법을 많이 사용하는 추세이다.

이러한 파단 분할 방법은 커넥팅 로드의 대단부에 노치를 형성한 후, 쐐기를 사용하여 컬럼과 캡으로 분할하는 방법으로서, 컬럼과 캡의 양측으로 분할되는 양 방향 분할 방법과 컬럼쪽 또는 캡쪽 중 어느 한 방향으로 분할되는 일 방향 분할 방법으로 구분된다.

이와 같은 파단 분할 방법으로 커넥팅 로드를 분할하는 장치들은 한국공개특허 10-2001-0022535호, 한국등록특허 10-0669942호, 한국공개특허 10-2009-0049136호 등에 다양한 형태의 장치들이 개시되어 있다.

도 11에서는 종래의 커넥팅 로드 분할 장치를 이용하여 커넥팅 로드를 일 방향으로 분할하는 일반적인 방법을 보여준다.

도 11에 도시한 바와 같이, 유압실린더(150)의 작동에 의해 쐐기(160)가 하강하여 어퍼프레임(190)의 아리에 배치된 가동 맨드릴(170)과 슬라이드판(180)을 고정 맨드릴(171)과 가동판(181)의 반대 방향으로 밀어내는 방식으로 커넥팅 로드(100)의 컬럼(120)과 캡(130)을 파단 분할하게 된다.

여기서, 미설명 부호 140은 소단부를 나타낸다.

그러나, 종래의 커넥팅 로드 분할 장치의 경우, 맨드릴의 내주면 경사각과 쐐기의 경사각이 전체로 일치하는 단일 경사각 구조로 이루어져 있는 관계로 파단 분할 시 힘이 파단 부위에 집중되지 못하고 전체로 분산되는 단점이 있고, 이로 인해 파단 분할 품질이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 맨드릴(170)과 함께 움직이는 슬라이드판(180)의 경우에 어퍼 프레임(190)과 면 전체로 서로 간에 면접촉을 이루고 있는 관계로 슬라이드판(180) 확장 시 면마찰력으로 인해 슬라이드 판이 틀어짐이 발생함과 아울러 힘이 중앙(맨드릴 쪽)으로 집중되지 않고 주변으로 분산되는 단점이 있다.

또한, 중앙에 배치되는 하나의 쐐기에 의존하여 맨드릴(슬라이드 판)을 벌리면서 제품을 파단하는 구조인 관계로 인해 힘이 중앙으로 집중되지 못하면서 제품 파단 시에 큰 힘이 부가되지 않게 되고, 이는 결국 파단 분할 품질에 악영향을 주는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 커넥팅 로드의 파단 분할 시 쐐기의 힘을 제품 파단 부위로 집중시킴으로써 파단 분할 품질을 확보할 수 있는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 커넥팅 로드 일 방향 분할 장치는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 커넥팅 로드 일 방향 분할장치는 커넥팅 로드의 대단부 캡 부분과 소단부 컬럼 부분을 일 방향으로 파단 분할하는 장치로서,

실린더에 의해 상하로 동작하는 쐐기와, 커넥팅 로드의 대단부 한쪽 내면에 접촉하는 가동 맨드릴 및 상기 가동 맨드릴의 지지를 위한 슬라이드판과, 커넥팅 로드의 대단부 다른 한쪽 내면에 접촉하는 고정 맨드릴 및 상기 고정 맨드릴의 지지를 위한 고정판과, 상기 슬라이드판 및 고정판의 지지를 위한 어퍼 프레임을 포함하는 구조로 이루어진다.

특히, 상기 커넥팅 로드 분할장치의 가동 맨드릴의 내주면 경사각은 제품이 위치하는 하부의 경사각이 쐐기의 경사각과 같은 경사각으로 이루어짐과 더불어 제품이 위치하지 않는 상부의 경사각이 쐐기의 경사각과 다른 경사각으로 이루어진 이단 경사각 구조로 되어 있으며, 따라서 파단 분할 시 작용하는 힘이 제품의 파단 부위에 집중시킬 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 슬라이드판과 어퍼 프레임 간에는 슬라이드판의 가동 시 이를 안내하기 위한 가이드 수단, 예를 들면 슬라이드판의 상면과 어퍼 프레임의 하면 사이에 설치되는 LM 가이드 및/또는 어퍼 프레임측에 지지되면서 슬라이드판의 저면과 구름접촉하는 다수 개의 베어링이 개재될 수 있다.

그리고, 상기 커넥팅 로드 분할장치는 쐐기의 양편에 배치되면서 쐐기의 하강 시 이와 함께 하강하여 슬라이드판을 가동판의 반대 방향으로 벌려주는 기능을 하는 양편의 보조 쐐기를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 양편의 보조 쐐기는 쐐기가 지지되어 있는 어댑터 블럭에 일체식으로 설치되어 쐐기의 하강 시 동시에 하강할 수 있도록 하는 구조로 이루어질 수 있거나, 또는 어퍼프레임 상부의 본체에 결합된 보조 실린더의 로드에 설치되어 쐐기의 하강과 별도로 보조 실린더에 의해 작동할 수 있도록 하는 구조로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 커넥팅 로드 분할장치는 슬라이드판과 어퍼 프레임 간에 개재되어 파단 후 가동 맨드릴과 슬라이드판을 복귀시켜주는 역할을 하는 다수 개의 리턴 스프링을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 커넥팅 로드 일 방향 분할 장치는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 맨드릴의 이단 경사각 구조, 즉 제품이 위치하는 부위인 하부는 쐐기와 접촉하는 경사각을 갖는 한편, 제품이 위치하지 않는 상부는 쐐기와 접촉하지 않는 경사각을 갖는 구조를 적용함으로써, 파단 분할 시 작용하는 힘을 제품 파단 부위로 집중시킬 수 있고, 따라서 우수한 파단 분할 품질을 확보할 수 있다.

둘째, 슬라이드판과 어퍼 프레임 사이에 베어링 및 LM 가이드를 개재한 구조를 적용함으로써, 슬라이드판 확장 시에 면 마찰력이 발생하지 않아 힘이 주변으로 분산되지 않고 중앙으로 집중시킬 수 있으며, 결국 파단 분할 품질을 향상시킬 수 있다.

셋째, 하나의 중앙 쐐기의 양측에 각각 보조 쐐기를 추가로 배치한 구조를 적용하여, 양편의 보조 쐐기는 가동 맨드릴(슬라이드판)을 이동시키는 기능을 하도록 하는 동시에 중앙의 쐐기는 제품을 파단하는 기능을 하도록 함으로써, 즉 가동 맨드릴을 가동시키는 기능과 제품을 파단하는 동작을 별개로 구비함으로써, 틀어짐 발생함이 없이 제품 파단 시에 큰 힘이 중앙에 집중적으로 부가되도록 할 수 있는 등 따라서 파단 분할 품질을 한층 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치를 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 보조 쐐기의 일 예를 나타내는 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 보조 쐐기의 일 예를 나타내는 정면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 중앙의 쐐기와 맨드릴의 구조를 도시한 것으로서, 쐐기의 초기 하강 상태(a)와 최종 하강 상태(b)를 도시한 절단 사시도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 어퍼 프레임, 슬라이드판, 고정판, 가동 맨드릴 및 고정 맨드릴을 나타내는 좌측면도, 저면도, 우측면도 및 정면도
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 보조 쐐기의 다른 예를 나타내는 측면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 보조 쐐기를 승강시키는 동력의 다른 방식의 예를 나타내는 정면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 파단방향이 도 1 내지 도 7과 반대 방향으로(커넥팅 로드의 소단부 방향)으로 파단하는 방식에 있어 중앙의 쐐기와 맨드릴의 구조를 도시한 것으로서, 쐐기의 초기 하강 상태(a)와 최종 하강 상태(b)를 도시한 절단 사시도
도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시된 커넥팅 로드의 소단부 방향으로 파단하는 장치에서 어퍼 프레임, 슬라이드판, 고정판, 가동 맨드릴 및 고정 맨드릴을 나타내는 좌측면도, 저면도, 우측면도 및 정면도
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치의 작동상태로서, 최초 위치, 1차 하강위치 및 2차 하강위치(파단)를 나타내는 정면도 및 측면도
도 11은 종래의 커넥팅 로드 분할장치를 나타내는 개략적인 단면도
도 12는 종래의 커넥팅 로드 분할장치에서 맨드릴, 슬라이드판 및 어퍼 프레임의 결합 상태를 도시한 측면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치를 나타내는 정면도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 보조 쐐기의 일 예를 나타내는 측면도와 정면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 커넥팅 로드 일 방향 분할장치는 쐐기와 접촉하는 맨드릴의 내주면 경사각을 이단으로 경사진 구조로 형성하여, 파단 분할 시 쐐기가 맨드릴의 전체 경사면 구간에서 접촉하지 않고 제품(커넥팅 로드)이 위치되어 있는 맨드릴의 아래쪽 경사면 구간에서만 접촉하도록 함으로써, 쐐기의 힘이 제품 파단 부위로만 집중되도록 할 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 커넥팅 로드 일 방향 분할장치는 제품 파단을 위한 힘을 제공하는 쐐기(11), 커넥팅 로드(100)의 대단부에 끼워지면서 쐐기(11)가 관통되는 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14), 이러한 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)이 지지되는 슬라이드판(13)과 고정판(15), 슬라이드판(13)과 고정판(15)의 상부에 적층 배치되는 어퍼 프레임(16), 그리고 어퍼 프레임(16)의 상부에 내부 공간을 조성하도록 수직하게 설치되는 본체(30) 등을 포함한다.

상기 본체(30)의 상단에는 실린더(10)가 수직자세로 설치되고, 이렇게 설치되는 실린더(10)의 로드에는 어댑터 블럭(20)이 결합된다. 그리고 어댑터 블럭(20)의 하단에는 쐐기(11)가 그 상단부를 통해 결합되는 쇄기척(31)이 결합된다. 즉 본체(30)에는 실린더(10), 어댑터 블럭(20), 쐐기척(31) 및 쐐기(11)가 위에서 아래 방향으로 동 축선상에 일렬로 결합 설치된다.

여기서, 상기 어댑터 블럭(20)은 본체(30)의 양편에 마련된 가이드 수단(32)에 의해 슬라이드 안내되면서 정확하게 위아래로 직선운동을 할 수 있게 된다.

따라서, 상기 실린더(10)의 전진 작동 또는 후진 작동 시 어댑터 블럭(10)을 포함하는 쐐기(11) 전체가 하강 작동 또는 상승 작동할 수 있게 된다.

상기 쐐기(11)는 어느 한쪽 방향(커넥팅 로드(100)의 대단부 캡 방향)으로 경사면을 가지면서 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는, 즉 아래쪽이 뾰족한 쐐기 형태를 갖고, 반대 방향(커넥팅 로드(100)의 소단부 방향)으로는 직선 형태를 갖는다. 이러한 쐐기(11)는 가동 맨드릴(12) 및 고정 맨드릴(14)의 내측으로 위치됨과 더불어 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)이 가지는 경사면과 직선면에 접촉하게 된다. 따라서 쐐기(11)의 하강 시 쐐기(11)와 가동 맨드릴(12)의 경사면 간의 접촉과 반대면에서 쐐기(11)와 고정 맨드릴(14)의 직선면 간의 접촉에 의한 반력에 의해 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)의 반대 방향으로 밀려나면서 벌어질 수 있게 된다.

상기 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)은 제품을 걸어주는 부분, 즉 커넥팅 로드의 대단부 내경에 삽입 밀착되는 부분으로서, 분할된 한쌍이 대칭을 이루면서 서로 마주보게 조합되는 형태로 배치된다. 따라서 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14) 사이에는 쐐기(11)가 진입할 수 있는 공간이 조성된다. 즉 가동 맨드릴(12)에는 쐐기(11)의 경사면에 대응되는 경사면을 가지고, 고정 맨드릴(14)은 쐐기(11)의 직선면에 대응되는 직선면을 가지면서 이들 사이데 쐐기가 진입되는 공간이 조성된다.

특히, 상기 가동 맨드릴(12)의 경사면은 상하 축방향으로 서로 다른 경사각(수직선에 대한 경사각)을 갖는 이단 경사진 구조를 이룰 수 있게 된다.

도 4를 참조하여 이를 보다 상세히 설명기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 중앙의 쐐기와 맨드릴의 구조를 도시한 절단 사시도이다. 도 4의 (a)는 쐐기의 초기 하강 상태를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 쐐기의 최종 하강 상태를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 상기 가동 맨드릴(12)의 경사면은 커넥팅 로드(100)의 대단부가 위치하는 하부의 경사각이 쐐기(11)의 경사각과 동일한 경사각으로 되어 있는 하부 경사면(23)과, 커넥팅 로드(100)의 대단부가 위치하지 않는 상부의 경사각이 쐐기(11)의 경사각과 다른 상이한 경사각으로 되어 있는 상부 경사면(24)으로 이루어질 수 있게 된다. 이때, 상기 하부 경사면(23)이 이루는 경사각은 상부 경사면(24)이 이루는 경사각보다 상대적으로 작은 경사각으로 이루어짐과 더불어 쐐기(11)가 가지는 경사면의 경사각과 동일한 경사각을 이룬다. 이를 달리 설명하면, 가동 맨드릴(12)의 하부 내주면을 이루는 하부 경사면(23)은 쐐기(11)의 경사각과 동일하며, 가동 맨드릴(12) 상부 내주면을 이루는 상부 경사면(24)은 하부 경사면(23)과 쐐기(11)의 경사각보다 더 큰 경사각을 이룬다.

따라서, 커넥팅 로드의 파단 분할을 위한 쐐기(11)의 하강 시 쐐기(11)의 경사면은 커넥팅 로드의 대단부가 위치하는 부위인 가동 맨드릴(12) 아래쪽의 하부 경사면(23)에만 접촉하여 힘을 집중적으로 가할 수 있게 된다. 즉 쐐기(11)는 동일한 경사각으로 이루어진 가동 맨드릴(12) 아래쪽의 하부 경사면(23)과 접촉하여 힘을 가할 수 있게 되고, 커넥팅 로드가 위치하지 않은 부위인 가동 맨드릴(12) 위쪽의 상부 경사면(24)과는 접촉하게 않게 된다. 이로 인해 쐐기(11)로부터 제공되는 힘이 가동 맨드릴(12)의 아래쪽, 즉 커넥팅 로드의 파단 부위로 집중시킬 수 있게 된다. 이때, 쐐기(11)의 직선면과 고정 맨드릴(14)의 직선면은 하강 시에 지속적인 접촉을 통해 쐐기(11)가 일직선상으로 하강하는 것을 안내함과 아울러 파단 시에 가동 맨드릴(12) 방향으로 반력을 제공해준다.

한편, 가동 맨드릴(12)에는 타격시 쐐기(11)의 경사면과 가동 맨드릴(12)의 접촉이 이루어지는 부위, 구체적으로 하부 경사면(23)과 상부 경사면(24)의 경계 부위에 형성된 윤활유공급홀(33a)로 윤활유를 공급해주는 윤활유공급유로(33b)가 조성되어 있다.

다시 도 1 내지 도 3으로 돌아가서 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치를 설명하면, 상기 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)을 각각 지지하기 위한 수단으로 슬라이드판(13)과 고정판(15)이 마련된다. 구체적으로 가동 맨드릴(12)은 슬라이드판(13)에 고정되고, 고정 맨드릴(14)은 고정판(15)에 고정된다. 이러한 슬라이드판(13)과 고정판(15)은 중앙에 있는 쐐기(11)를 기준으로 양편에 서로 마주보게 위치됨과 더불어 어퍼 프레임(16)의 저부에 나란하게 수평 배치된다.

이렇게 설치되는 슬라이드판(13)과 고정판(15)이 서로 마주보는 단부에는 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)이 각각 장착되다. 이때의 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)은 함께 쐐기(11)의 하단부를 일부 수용하면서 쐐기(11)와 중심축선을 공유하게 된다. 이때, 쐐기(11)로부터 힘을 받는 가동 맨드릴(12)과 슬라이드판(13)은 함께 커넥팅 로드의 대단부 캡 방향으로 이동가능하게 슬라이딩되고, 힘을 받지 않는 고정 맨드릴(14)과 고정판(15)은 최초의 고정된 상태를 유지한다.

쐐기(11)로부터 힘을 받아 이동되는 슬라이드판(13)은 가이드 수단에 의해 어퍼 프레임(16)에 지지됨과 동시에 이동 시에 이동 안내를 받을 수 있게 된다.

이에 대해서는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 어퍼 프레임, 슬라이드판, 고정판, 가동 맨드릴 및 고정 맨드릴을 나타내는 좌측면도(도 5a의 위쪽 도면), 저면도(도 5a의 중앙 도면), 우측면도(도 5a의 아래쪽 도면) 및 정면도(도 5b)이다.

도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 슬라이드판(13)은 왼쪽(커넥팅 로드의 대단부의 캡이 위치한 쪽)에 설치되고, 고정판(15)은 오른쪽(커넥팅 로드의 소단부가 위치한 쪽)에 설치되면서 서로 마주보는 형태로 배치된다. 고정판(15)과 어퍼 프레임(16)은 서로 면 접촉을 하면서 적층 배치되는 반면에, 슬라이드판(13)과 어퍼 프레임(16)사이에는 2열의 LM 가이드(17)가 배치된다. LM 가이드(17)의 LM 블럭은 어퍼 프레임(16)의 하면에, LM 레일은 슬라이드판(13)의 상면에 각각 체결된다.

이에 따라, 확장 및 복귀 시 슬라이드판(13)은 LM 가이드(17)에 의한 안내를 받으면서 이동될 수 있게 된다. 따라서 종전과 같은 슬라이드판 이송 시에 슬라이드판과 어퍼 프레임 간의 면 접촉에 의한 마찰력 발생 문제(도 12 참조)를 배제함으로써 힘의 분산을 최대한 막을 수 수 있게 된다. 다시 말해, 슬라이드판 확장 시에 면 마찰력이 발생하지 않아 쐐기의 힘이 주변으로 분산되지 않고 중앙(맨드릴 쪽)으로 집중된다.

또한, 상기 어퍼 프레임(16)과 슬라이드판(13) 및 고정판(15)의 전후측 끝부분에는 사각 플레이트 형태로 이들을 커버는 커버 플레이트(25)가 수직 설치된다. 여기서 어퍼 프레임(16)과 슬라이드판(13)의 끝부분에 설치되는 커버 플레이트(25)의 하단부에는 내측을 향해 하나씩의 베어링(18)이 장착된다. 이때의 각 베어링(18)은 롤러 형태로 일정간격을 두고 슬라이드판 이동방향을 따라 일렬로 나란하게 배치되면서 슬라이드판(13)의 저면과 접촉되게 설치된다.

즉, 슬라이드판(13)은 저면을 통해 각 베어링(18) 위에 얹혀져 있는 상태가 되며, 이에 따라 슬라이드판(13)의 이동 시 베어링(18)과의 구름 접촉을 통해 안내를 받을 수 있게 되고, 결국 마찰을 최소화함과 더불어 틀어짐을 방지함으로써 파단 분할 시에 제품 파단 부위에 가해지는 힘이 분산되는 것을 최대한 막을 수 있게 된다.

또한, 제품의 파단 완료 후에 가동 맨드릴(12) 및 슬라이드판(13)을 복귀시켜주는 역할을 하는 다수 개의 리턴 스프링(22)이 마련된다.

상기 리턴 스프링(22)은 어퍼 프레임(16)의 하면과 슬라이드판(13)의 상면 끝부분에 수직 설치되면서 서로 마주보고 있는 스프링 브라켓(26a,26b)의 사이에 개재되는 구조로 설치된다. 이러한 리턴 스프링(22)은 슬라이드판(13)의 확장 시 압축되며, 파단 후에는 복원력을 발휘하여 가동 맨드릴(12)을 포함하는 슬라이드판(13) 전체를 복귀시켜 준다.

또한, 본 발명에서는 제품을 파단하는 동작과 가동 맨드릴(슬라이드판)을 가동시키는 동작이 별개의 수단에 의해 이루어지도록 하여 제품 파단 시에 큰 힘을 부가할 수 있는 구조를 제공한다.

이를 위하여, 본 발명에서는 커넥팅 로드를 파단하기 위해 가동 맨드릴과 고정 맨드릴 사이의 내부 공간을 진입하는 중앙의 쐐기와 별도로 슬라이드판을 가동시키는 보조 쐐기를 마련하였다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 어퍼 프레임(16)의 내측에는 중앙의 쐐기(11)의 양편으로, 즉 장치의 정면을 기준으로 앞쪽과 뒷쪽으로 보조 쐐기(19a,19b)가 각각 배치된다. 이러한 보조 쐐기(19a,19b)는 어댑터 블럭(20)의 양측에 수직으로 관통 지지되는 구조로 설치된다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 어댑터 블럭(20)의 하단부에서 앞뒤로 수평하게 일정 길이 연장되는 연장부(20a)가 각각 형성된다. 이들 연장부(20a)에는 내부에 빈 공간이 조성된 원통형의 하우징(28)의 상하 관통되게 끼움 결합된다. 각 하우징(28)의 하부에는 일정 길이를 갖는 보조 쐐기(19a,19b)가 수직 관통되는 자세로 지지되게 설치된다. 하우징(28)의 내부에는 코일 형태의 보조 스프링(27)이 내장 설치된다. 보조 스프링(27)은 양단이 하우징(28)의 내측 상면과 하우징(28)의 내부로 진입된 보조 쐐기(19a,19b)의 상단에 각각 지지되게 설치되어 보조 쐐기(19a,19b)에 가해지는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

이러한 보조 쐐기(19a,19b)는 슬라이드판(13)과 고정판(15)의 서로 마주보는 단부에 형성되어 있는 쐐기홈(도 5a의 도면부호 29a,29b)으로 진입하여 슬라이드판(13)을 고정판(15)의 반대 방향으로 벌려줄 수 있게 된다.

구체적으로, 실린더(10)의 작동에 의한 쐐기(11)의 하강과 동시에 하강되어 쐐기홈(29a,29b) 내로 진입하면서 슬라이드판(13)을 고정판(15)의 반대 방향(커넥팅 로드의 대단부 캡 방향)으로 벌려주게 된다. 따라서 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14) 사이로 진입하는 중앙의 쐐기(11)에 의한 커넥팅 로드의 파단 동작과 쐐기홈(29a,29b)측으로 진입하는 보조 쐐기(19a,19b)에 의한 슬라이드판(가동 맨드릴) 가동 동작이 별개의 수단에 의해 이루어질 수 있게 된다.

이와 같이, 하나의 중앙 쐐기의 양측에 각각 보조 쐐기를 추가로 배치한 구조를 적용하여, 양편의 보조 쐐기는 가동 맨드릴(슬라이드판)을 일측으로 벌리는 기능을 하도록 하는 동시에 중앙의 쐐기는 제품을 파단하는 기능을 하도록 함으로 커넥팅 로드의 파단 시에 중앙의 쐐기로 큰 힘을 집중할 수 있게 된다.

이상에서는 보조 쐐기(19a,19b)의 상승 및 하강을 실린더(10)에 의해 상승 및 하강하는 어댑터 블럭(20)에 설치되어 어댑터 블럭(중앙의 쐐기)과 함께 승강하는 구조를 설명하였다. 그러나 본 발명은 이러한 방식에 한정되지 않고 보조 쐐기(19a,19b)의 상승 및 하강을 위해 어댑터 블럭(중앙의 쐐기) 별개로 승강하는 방식도 가능하다.

즉, 본 발명은 보조 쐐기(19a,19b)가 중앙의 쐐기(11)를 승강시키는 동력(중앙의 실린더(10))을 이용하여 중앙의 쐐기(11)와 함께 승강하는 구조(도 1 내지 도 3)를 채용할 수 있으나, 보조 쐐기(19a,19b)가 중앙의 쐐기(11)를 승강시키는 동력과 별개의 동력을 이용하여 승강하는 구조도 적용될 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 일 방향 분할장치에서 보조 쐐기의 승강을 위한 다른 방식의 예를 나타내는 측면도 및 정면도이다. 도 6 및 도 7에서는 보조 쐐기의 승강을 위한 다른 방식의 예로서, 공압이나 유압 실린더 등과 같은 수단에 의해 보조 쐐기(19a,19b)를 동작시켜주는 방식을 제공한다.

이를 구체적으로 설명하면, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 본체(30)의 내측에는 중앙의 쐐기(11)의 양편으로 보조 쐐기(19a,19b)가 각각 배치되고, 이렇게 배치되는 각 보조 쐐기(19a,19b)는 본체(30)에 로드가 아래쪽을 향하도록 수직 자세로 설치되어 있는 각 보조 실린더(21a,21b)의 로드에 연결되는 구조로 설치된다.

따라서, 실린더(10)의 작동에 의한 중앙의 쐐기(11) 하강 시 이와 동시에 보조 실린더(21a,21b)가 작동하게 되고, 이와 함께 하강하는 보조 쐐기(19a,19b)는 슬라이드판(13)과 고정판(15) 사이에 조성된 쐐기홈(29a,29b) 내로 진입하면서 슬라이드판(13)을 고정판(15)의 반대 방향으로 슬라이딩시켜 준다.

결국, 실린더(10)의 작동에 의해 맨드릴측으로 진입하는 중앙의 쐐기(11)에 의한 제품 파단 동작과 보조 실린더(21a,21b)의 작동에 의해 쐐기홈(29a,29b)측으로 진입하는 보조 쐐기(19a,19b)에 의한 슬라이드판(가동 맨드릴) 가동 동작이 별개의 수단에 의해 이루어질 수 있게 된다. 이로 인해 제품 파단 시에 중앙으로 큰 힘을 집중할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 일 실시예와 같이 커넥팅 로드의 대단부 캡 방향에 경사면을 갖는 쐐기를 이용하여 커넥팅 로드의 대단부 캡 방향으로 제품을 파단 분할하는 방식이외에도, 이와 반대 방향(커넥팅 로드의 소단부 방향)으로 파단 분할하는 방식도 포함할 수 있다.

이 경우에, 본 발명의 핵심을 이루는 개념, 즉 커넥팅 로드의 파단 분할 시 쐐기의 힘을 제품 파단 부위로 집중시키기 위한 해결 과제인 가동 맨드릴의 내주면에 이단의 경산진 구조, 슬라이드판과 어퍼 프레임 간에 면마찰을 배제하는 구조,중앙의 쐐기 이외에 양측의 보조 쐐기를 이용하여 슬라이드판을 미리 벌리는 구조는 그대로 적용된다. 다만, 가동 맨드릴과 고정 맨드릴의 배치 방향과, 슬라이드판과 고정판의 배치 방향이 커넥팅 로드의 대단부 방향으로 분할하는 장치와는 반대 방향으로 배치되는 점에서 차이가 있다.

이에 대해서는, 도 8 및 도 9를 참조하여 간단히 설명하기로 한다. 도 8은 커넥팅 로드의 소단부 방향으로 파단하는 장치에서 중앙의 쐐기와 맨드릴의 구조를 도시한 것으로서, 쐐기의 초기 하강 상태(a)와 최종 하강 상태(b)를 도시한 절단 사시도이고, 도 9a 및 도 9b는 커넥팅 로드의 소단부 방향으로 파단하는 장치에서 어퍼 프레임, 슬라이드판, 고정판, 가동 맨드릴 및 고정 맨드릴을 나타내는 좌측면도(도 9a의 위쪽 도면), 저면도(도 9a의 가운데 도면), 우측면도(도 9a의 아래쪽 도면) 및 정면도(도 9b)이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 커넥팅 로드를 소단부 방향으로 분할하는 장치에서는 가동 맨드릴(12)과 슬라이드판(13)이 커넥팅 로드의 소단부 방향으로 배치되고, 고정 맨드릴(14)과 고정판(15)은 이와 반대 방향인 커넥팅 로드의 대단부 캡 방향으로 배치되어 있다. 이를 제외한 나머지 구성은 커넥팅 로드를 대단부 캡 방향으로 분할하는 장치(도 1 내지 도 7)와 동일하다할 수 있다.

이와 같이 구성되는 커넥팅 로드 분할장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅 로드 분할장치의 작동상태를 도시한 정면도 및 측면도이다. 도 8a는 쐐기가 초기 대기위치에 있는 상태를 도시한 것이고, 도 8b는 쐐기가 1차 하강위치에 있는 상태를 도시한 것이며, 도 8c는 쐐기가 2차(최종) 하강위치, 즉 파단 위치에 있는 상태를 도시한 것이다.

먼저, 커넥팅 로드 분할장치의 하부 지그(미도시)에 있는 대단부 홀더 블럭(미도시)과 소단부 홀더 블럭(미도시)을 이용하여 커넥팅 로드(100)를 세팅한 후, 작업위치까지 상승시킨다.

여기서, 상기 커넥팅 로드를 세팅하기 위한 하부 지그와 대단부 홀더 블럭 및 소단부 홀더 블럭 등은 공지의 세팅 구조를 적용할 수 있다.

예를 들면, 한국등록특허 10-1284782호에 개시되어 있는 세팅 구조를 적용할 수 있다.

이렇게 작업위치까지 상승된 커넥팅 로드(100)의 대단부의 내측으로는 쐐기(11)를 포함하는 가동 맨드릴(12) 및 고정 맨드릴(14)이 삽입 위치되어 파단 분할 작업을 위한 준비가 완료된다 즉, 도 8a에 도시된 바와 같이, 쐐기가 초기 대기위치에 놓이게 된다.

쐐기가 초기 대기위치에서 파단 분할 시 실린더(10)에 의해 하강하는 중앙의 쐐기(11)의 작동은 두 단계로 이루어지게 되는데, 예를 들면 하강 초기(1차 하강)에는 로우 스피드(Low speed)로 작동을 개시하게 되고(도 8b), 이후 최종 분할이 이루어질 때까지의 2차 하강에는 하이 스피드(High speed)로 작동을 마치게 된다(도 8c). 여기서, 로우 스피드 작동 시간과 하이 스피드 작동 시간은 커넥팅 로드의 사양 등에 따라 적절히 설정될 수 있다.

구체적으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 쐐기(11)가 1차 하강하게 되면(로우 스피드), 이때의 쐐기(11)의 경사면은 가동 맨드릴(12)의 이단 경사진 위치에 도달하게 됨과 동시에 양편의 보조 쐐기(19a,19b)는 슬라이드판(13)을 고정판(15)의 반대 방향으로 가동시키게 된다.

계속해서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 쐐기(11)가 2차 하강하게 되면(하이 스피드), 쐐기(11)는 가동 맨드릴(12)의 이단 경사진 위치에서 고속으로 통과하여 커넥팅 로드를 파단함과 동시에 양편의 보조 쐐기(19a,19b) 또한 더욱 하강하여 중앙의 쐐기(11)에 의한 파단 시 슬라이드판(13)을 동시에 확장시키게 된다.

이때, 중앙의 쐐기(11) 경사면은 가동 맨드릴(12)에 있는 상부 경사면(24)과는 접촉하지 않고 오직 하부 경사면(23)에만 접촉하게 되므로, 힘이 분산되지 않고 제품 파단 부위에 집중될 수 있게 된다. 그리고 슬라이드판(13)의 확장 시(이동 시) LM 가이드(17) 및 베어링(18)에 의한 슬라이딩 안내를 받게 되므로, 마찰력이 발생하지 않아 힘이 전체로 분산되지 않고 커넥팅 로드의 파단 부위로 집중될 수 있게 된다.

커넥팅 로드의 파단 분할이 이루어지고, 실린더(10)의 작동에 의해 쐐기(11)가 상승함과 더불어 가동 맨드릴(12) 및 슬라이드판(13)이 리턴 스프링(22)에 의해 복귀된 상태에서, 분할되어 있는 커넥팅 로드를 포함하는 하부 지그 전체를 하강시킨 후, 제품을 취출하면 커넥팅 로드에 대한 파단 분할 작업이 모두 완료된다.

이와 같이, 파단 분할 작업의 초기에 로우 스피드로 시작함으로써 쐐기와 맨드릴 및 제품(커넥팅 로드) 간의 안정된 자세를 취할 시간을 확보할 수 있게 되고, 제품 분리 직전에 하이 스피드를 가함으로써 제품의 변형을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 상기 보조 쐐기(19a,19b)가 가동 맨드릴을 포함하는 슬라이드판을 벌려주는 역할을 하게 되므로, 쐐기(11)의 경우 제품을 파단하는 일에만 전념할 수 있게 되고, 결국 제품 파단 시에 제품 파단 부위로 큰 힘을 집중시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 가동 맨드릴의 이단 경사진 구조, 슬라이드판의 베어링 구조, 보조 쐐기를 이용한 슬라이드판의 확장 구조 등을 포함하는 커넥팅 로드 파단 분할 방식을 구현함으로써, 쐐기의 힘을 커넥팅 로드의 파단 부위로 집중시킬 수 있게 되어 커넥팅 로드의 우수한 파단 품질을 확보할 수 있다.

10 : 실린더 11 : 쐐기
12 : 가동 맨드릴 13 : 슬라이드판
14 : 고정 맨드릴 15 : 고정판
16 : 어퍼 프레임 17 : LM 가이드
18 : 베어링 19a,19b : 보조 쐐기
20 : 어댑터 블럭 21a,21b : 보조 실린더
22 : 리턴 스프링 23 : 하부 경사면
24 : 상부 경사면 25 : 베어링 브라켓
26a,26b : 스프링 브라켓 27 : 보조 스프링
28 : 하우징 29a,29b : 쐐기홈
30 : 본체 31 : 쐐기척
32 : 가이드 수단 33a : 윤활유공급유로
33b : 윤활유공급홀

Claims (9)

1. 커넥팅 로드의 대단부를 일 방향으로 파단 분할하는 장치로서,
   상기 커넥팅 로드의 대단부 한쪽 내면에 접촉하는 가동 맨드릴(12)과, 상기 커넥팅 로드의 대단부 다른 한쪽 내면에 접촉하는 고정 맨드릴(14)과, 상하로 동작하면서 상기 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)의 사이 공간을 관통하여 상기 가동 맨드릴(12)을 고정 맨드릴(14)의 반대방향으로 가동시켜주는 쐐기(11)를 포함하되,
   커넥팅 로드의 대단부를 일 방향으로 파단 분할하는 장치로서,
   상기 가동 맨드릴(12)의 내주면은 상기 쐐기(11)의 경사각과 동일한 경사각을 갖는 하부 경사면(23)과 상기 쐐기(11)의 경사각보다 큰 경사각을 갖는 상부 경사면(24)으로 이루어지는 상하 이단각의 경사면 구조로 이루어져서, 상기 커넥팅 로드 분할 시에 가동 맨드릴의 하부 경사면(24) 구간에서만 상기 쐐기(11)와 접촉이 이루어지는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가동 맨드릴(12)이 결합되어 가동 맨드릴(12)의 가동과 함께 슬라이딩되는 슬라이드판(13)과 상기 고정 맨드릴(14)이 결합되는 고정판(15)이 상기 쐐기(11)를 기준으로 양편에 서로 마주보게 위치되고, 상기 가동 맨드릴(12)과 고정 맨드릴(14)은 상기 슬라이드판(13)과 고정판(15)의 서로 마주보는 끝부분에에 각각 결합되며, 상기 슬라이드판(13)과 고정판(15)의 상부에 배치되어 상기 슬라이드판(13)과 고정판(15)을 지지하는 어퍼 프레임(16)을 더 포함하되,
   상기 슬라이드판(13)과 어퍼 프레임(16) 사이에는 슬라이드판(13)의 가동 시 슬라이드판(13)의 슬라이딩을 안내하기 위한 가이드 수단이 개재되는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 가이드 수단은 슬라이드판(13)의 상면과 어퍼 프레임(16)의 하면 사이에 설치되는 LM 가이드(17)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 가이드 수단은 상기 어퍼 프레임(16)측에 지지되면서 슬라이드판(13) 의 저면과 구름접촉하는 다수 개의 베어링(18)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 쐐기(11)의 양편에 배치되면서 쐐기(11)와 함께 하강하여 슬라이드판(13)을 상기 고정판(15)의 반대 방향으로 슬라이딩 이동시켜주는 기능을 하는 양편의 보조 쐐기(19a,19b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 양편의 보조 쐐기(19a,19b)는 상기 쐐기(11)가 지지되는 것으로 실린더(10)에 의해 상하 동작하는 어댑터 블럭(20)에 일체식으로 설치되어 쐐기(11)와 일체로 하강할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 양편의 보조 쐐기(19a,19b)는 상기 실린더(10)와 별개로 이루어진 보조 실린더(21a,21b)의 로드에 각각 설치되어 쐐기(11)와 별도로 보조 실린더(21a,21b)에 의해 작동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 슬라이드판(13)과 어퍼 프레임(16) 간에 개재되어 파단 후 가동 맨드릴(12)과 슬라이드판(13)을 복귀시켜주는 역할을 하는 리턴 스프링(22)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 가동 맨드릴(12)에는 하부 경사면(23)과 상부 경사면(24)의 경계 부위에 형성된 윤활유공급홀(33a)로 윤활유를 공급해주는 윤활유공급유로(33b)가 조성된 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일 방향 분할장치.

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