KR101489697B1 - 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브 - Google Patents

Abstract

열간 성형용 가열로의 소재 이송용 롤러를 베어링에 지지시키는 슬리브로서, 롤러의 외경과 동일한 내경을 가지며 롤러의 외주에 끼워지도록 일측이 개방된 원통관 형상의 부재이며, 폐쇄된 측면에는 베어링에 회전 가능하게 결합되는 축부를 구비한 원통 형상의 외부 케이싱, 롤러의 내경과 동일한 외경과 롤러측에서 반대측으로 가면서 점점 좁아지는 내경을 가지는 일측이 막힌 원통관 형상의 부재이며, 원주를 따라 소정 간격으로 다수의 슬릿이 개방측에서부터 롤러의 축방향으로 소정 길이 연장 형성되고, 그 외주면과 외부 케이싱의 내주면 사이에 롤러의 단부를 개재시켜서 외부 케이싱 내에 삽입되는 내부 케이싱, 및 내부 케이싱의 내주면 일측에 접촉되는 외주면을 가지며 내부 케이싱의 경사진 내주면의 축방향 길이보다 짧은 축방향 길이를 갖는 원뿔대부와, 원뿔대로부터 외부 케이싱과 체결력 조절 부재에 각각 형성된 구멍을 관통하여 외부 케이싱의 축부 밖으로 연장하며 축부에 형성된 나사공에 체결되는 나사산을 구비한 나사부를 구비하며, 롤러의 축방향으로 원뿔대부의 내부 케이싱에 대한 상대 위치가 변화함에 따라 내부 케이싱의 외주면이 롤러의 단부를 외부 케이싱을 향해 가압하는 힘을 조절할 수 있게 구성된 체결력 조절 부재를 포함한다.

Description

열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브{SLEEVE FOR SUPPORTING ROLLER IN FURNACE FOR HOT PRESS FORMING}

본 발명은 열간 성형을 위하여 소재를 일정한 온도로 가열하는 가열로에 관한 것이고, 구체적으로는 소재 가열로 내에서 소재를 이송하는 이송 롤러들을 베어링에 회전 가능하게 지지하는 슬리브에 관한 것이다.

일반적으로, 열간 성형(Hot Press Forming)은 소재를 가열로 내부에서 일정한 온도로 소정 시간 가열 한 후에, 소재를 신속하게 이송하여 금형에 안착시키고, 안착된 소재의 온도가 떨어지기 전에 급속하게 제품을 성형하는 제품 성형 방식이다. 이때, 금형이 제품을 성형하는 동시에 제품의 열을 빼앗으며 제품의 강도를 증가시키는 역할을 한다.

이와 같은 열간성형을 위해서, 금형에 의한 제품 성형 이전에, 일정한 형상으로 가공된 소재를 이송 장치에 안착시켜서 일정한 온도로 가열, 유지되는 가열로 내부로 인입시킨 후에 소재가 전체적으로 균일하게 가열되도록 소정 시간 동안 유지한 다음 가열된 소재를 외부로 인출하는 과정이 이루어진다.

도 1은 통상적인 가열로(1)의 구성을 나타낸 도면이다. 가열로(1) 내부의 상하부에 각각 다수의 히터(미도시)가 배열되어 있고, 중간 부분에 다수의 롤러(2)들이 배치되어 있다. 소재(M)는 롤러(2)들 위에 안치되며 롤러(2)의 회전에 의해서 가열로(1)의 내부로 인입되거나 혹은 가열로(1)의 외부로 인출된다.

가열로(1)의 내부에 배치된 롤러(2)들은 고온에서 열에 의한 변형이 일어나지 않도록 내열성이 우수한 세라믹 소재로 만들어진다. 이 세라믹 롤러(2)는 통상적으로 내부가 빈 중공관 형태로 이루어져 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 롤러(2)의 양단에 끼워지는 슬리브(3)를 통해 베어링(미도시)에 회전 가능하게 지지된다. 슬리브(3)의 내경은 롤러(2)의 외경보다 약간 작게 설정되어 있고, 이에 따라 슬리브(3)는 롤러(2)에 억지 끼워맞춤된다.

그런데, 롤러(2)와 슬리브(3)의 열팽창률이 달라서 가열로(1) 내에서 고온의 열을 받게 되면 슬리브(3)와 롤러(2)의 결합이 헐거워지고 이에 따라 롤러(2)의 회전 중에 슬리브(3)와 롤러(2)가 분리되는 경우가 발생될 수 있다.

이와 같이, 고온의 가열로(1) 내에서 롤러(2)와 슬리브(3)가 분리되면 롤러(2)가 정확한 회전을 하지 못하게 된다. 그 결과, 가열로(1) 내부의 소재(M)가 가열로(1) 외부의 소재 이송 장치(4)로 인출되는 과정에서 정확한 위치로 인출되지 않아서 이송 로봇이 소재(M)를 감지하지 못해 작업이 이루어지지 않는 문제가 발생될 수 있고, 롤러(2)를 교체하는 시간 동안에도 작업을 할 수 없으며, 교체 작업 중에 안전사고가 발생할 우려도 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 본 발명의 목적은, 가열로 내의 롤러와 롤러에 결합되는 슬리브가 열에 의해서 분리되는 것을 방지할 수 있는 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 열간 성형용 가열로의 소재 이송용 롤러를 베어링에 지지시키는 슬리브로서, 롤러의 외경과 동일한 내경을 가지며 롤러의 외주에 끼워지도록 일측이 개방된 원통관 형상의 부재이며, 폐쇄된 측면에는 베어링에 회전 가능하게 결합되는 축부를 구비한 원통 형상의 외부 케이싱, 롤러의 내경과 동일한 외경과 롤러측에서 반대측으로 가면서 점점 좁아지는 내경을 가지는 일측이 막힌 원통관 형상의 부재이며, 원주를 따라 소정 간격으로 다수의 슬릿이 개방측에서부터 롤러의 축방향으로 소정 길이 연장 형성되고, 그 외주면과 외부 케이싱의 내주면 사이에 롤러의 단부를 개재시켜서 외부 케이싱 내에 삽입되는 내부 케이싱, 및 내부 케이싱의 내주면 일측에 접촉되는 외주면을 가지며 내부 케이싱의 경사진 내주면의 축방향 길이보다 짧은 축방향 길이를 갖는 원뿔대부와, 원뿔대부로부터 외부 케이싱과 체결력 조절 부재에 각각 형성된 구멍을 관통하여 외부 케이싱의 축부 밖으로 연장하며 축부에 형성된 나사공에 체결되는 나사산을 구비한 나사부를 구비하며, 롤러의 축방향으로 원뿔대부의 내부 케이싱에 대한 상대 위치가 변화함에 따라 내부 케이싱의 외주면이 롤러의 단부를 외부 케이싱을 향해 가압하는 힘을 조절할 수 있게 구성된 체결력 조절 부재를 포함한다.

바람직하게는, 외부 케이싱의 내주면과 내부 케이싱의 외주면 중 어느 한 면 또는 두 면 다에 롤러의 면에 접촉되는 다수의 돌기가 형성될 수 있다. 바람직하게는, 다수의 돌기는 원주를 따라 소정 간격으로 그리고 롤러의 축방향으로 배열될 수 있다.

바람직하게는 체결력 조절 부재의 나사부 외측면에는 나사부를 회전시켜서 체결력 조절 부재의 위치를 조절하기 위한 공구가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 슬리브에 의하면, 체결력 조절 부재를 이용하여 슬리브와 롤러 간의 체결력을 조절할 수 있으므로, 슬리브와 롤러가 열팽창률 차이로 인해 헐거워지더라도 다시 꽉 조일 수 있어 슬리브와 롤러의 분리를 방지할 수 있다. 이에 따라, 가열로 내부의 소재를 가열로 외부의 소재 이송 장치로 인출하는 과정에서 정확한 위치로 인출할 수 있게 되어, 이송 로봇이 소재를 감지하지 못해 작업이 이루어지지 않는 종래의 문제는 발생되지 않는다. 또한, 롤러와 슬리브가 헐거워지더라도 체결력 조절 부재를 이동시켜 죔으로써 롤러를 교체하지 않고 계속 사용할 수 있으므로, 롤러를 교체하는 주기도 크게 연장시킬 수 있다.

도 1은 통상의 열간 성형용 가열로를 도시한 단면도이다.
도 2는 통상의 열간 성형용 가열로에 사용되는 롤러와 슬리브의 결합 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브가 조립되고 롤러에 결합된 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브가 도 3과 도 4에 도시되어 있다.

도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브는 외부 케이싱(10)과, 내부 케이싱(20)과, 체결력 조절 부재(30)를 포함한다.

외부 케이싱(10)은 그 내경이 롤러(2)의 외경과 대략 동일한 원통형의 부재이며, 롤러(2)를 수용할 수 있도록 일측이 개방되어 있다. 외부 케이싱(10)의 내주면에는 다수의 접촉 돌기(12)가 형성되는 데, 이 접촉 돌기(12)들은 원주를 따라 소정 간격으로 또 축 방향을 따라 배열되어 있다. 외부 케이싱(10)의 폐쇄된 측면에는 베어링에 회전 가능하게 결합되는 축부(14)가 구비되어 있다. 외부 케이싱(10)의 폐쇄된 측면에서부터 축부(14)를 관통하여 내주면에 나사산이 형성된 통공(미도시)이 형성되어 있다.

내부 케이싱(20)은 외부 케이싱(10) 내에 수용되며 역시 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된 원통관 형상의 부재이다. 이 내부 케이싱(20)은 그 폐쇄된 측이 외부 케이싱(10)의 폐쇄된 측의 내면에 형성된 수용부에 나사 체결됨으로써 외부 케이싱(10)에 결합된다. 내부 케이싱(20)의 외경은 롤러(2)의 내경과 대략 동일하다. 내부 케이싱(20)의 외주면을 따라 소정 간격으로 다수의 접촉 돌기(22)가 형성되는데, 외부 케이싱(10)의 접촉 돌기(12)와 마찬가지로 축 방향을 따라 배열된다.

내부 케이싱(20)은 그 개방된 단부에서부터 내부 일측까지 그 내경이 좁아지도록 경사지게 형성된 내주면(26)을 가진다. 또한, 이 내부 케이싱(20)의 원주를 따라 소정 간격으로 다수의 슬릿(24)이 형성된다. 이 슬릿(24)들은 내부 케이싱(20)의 개방된 단부에서부터 축 방향을 따라 소정 길이로 형성되는데, 바람직하게는 경사면(26)이 끝나는 위치까지 형성된다. 바람직하게는 슬릿(24)의 수는 3 내지 6개이고, 더 바람직하게는 4개이다.

내부 케이싱(20)의 폐쇄된 측면에는 외부 케이싱(10)의 통공과 연통하는 통공이 형성되어 있다.

체결력 조절 부재(30)는 원뿔대부(32)와 나사부(34)를 포함한다. 원뿔대부(32)는 내부 케이싱(20)의 내부에 수용되는데, 그 외주면의 직경이 최대인 부분이 내부 케이싱(20)의 내주면(26) 일측에 접촉하게 되어 있다. 원뿔대부(32)의 일측 단부, 구체적으로는 내부 케이싱(20)의 통공을 바라보는 쪽의 단부에서 원형 봉 형상의 나사부(34)가 연장된다. 나사부(34)는 그 외주면에 나사산이 형성되어 있으며, 내부 케이싱(20)의 통공과 외부 케이싱(10)의 통공을 관통하여 외부 케이싱(10)의 축부(14) 바깥까지 연장된다. 나사부(34)의 나사산과 외부 케이싱(10)의 통공 내주면에 형성된 나사산이 결합되는 것에 의해 체결력 조절 부재(30)는 외부 케이싱(10)에 고정된다. 나사부(34)의 축부(14) 바깥으로 연장된 부분의 단부에는 렌치와 같은 조작 공구를 삽입할 수 있는 홈(36)이 형성된다. 바람직하게는, 반대측의 원뿔대부(32)에도 동일한 목적의 홈(38)이 형성된다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브의 작용을 설명하면 다음과 같다.

내부 케이싱(20)을 외부 케이싱(10)의 내부에 삽입하여 나사 결합한 다음, 체결력 조절 부재(30)의 나사부(34)를 내부 케이싱(20)과 외부 케이싱(10)의 통공들을 관통시키는 것에 의해 슬리브를 조립한다. 처음 체결력 조절 부재(30)를 내부 케이싱(20)에 고정시키는 경우에는 원뿔대부(32)의 홈에 공구를 삽입하여 회전시키는 것이 더 큰 힘으로 쉽게 체결력 조절 부재(30)를 내부 케이싱(20)에 고정시킬 수 있다. 이 때, 원뿔대부(32)의 외주면의 최대 직경부가 내부 케이싱(20)의 경사면(26)의 가장 바깥 부분에 살짝 닿을 정도로만 체결력 조절 부재(30)를 고정시킨다.

이렇게 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브를 조립하면, 내부 케이싱(20)의 외주면과 외부 케이싱(10)의 내주면 사이에 롤러(2)의 단부가 삽입될 수 있는 간격이 있다. 내부 케이싱(20)의 외주면과 외부 케이싱(10)의 내주면 사이의 간격에 롤러(2)의 단부를 삽입한다. 내부 케이싱(20)의 외경과 외부 케이싱(10)의 내경이 각각 롤러(2)의 내경 및 외경과 대략 동일한데다 내부 케이싱(20)의 외주면과 외부 케이싱(10)의 내주면에 각각 접촉 돌기(12, 22)들이 형성되어 있으므로, 롤러(2)의 단부는 내부 케이싱(20)의 외주면과 외부 케이싱(10)의 내주면 사이에 억지 끼워맞춤된다.

슬리브가 롤러(2)의 단부에 끼워진 상태에서 슬리브의 축부측에서 체결력 조절 부재(30)의 나사부(34)를 공구를 이용하여 회전시켜서 체결력 조절 부재(30)의 원뿔대부(32)를 롤러(2)의 반대쪽으로 이동시키면 원뿔대부(32)의 최대 직경부가 내부 케이싱(20)의 내주면(26)을 외측으로 밀어서 슬리브와 롤러(2)의 체결력이 더욱 강해진다.

이렇게 슬리브를 롤러(2)에 체결시켜서 베어링을 통해 가열로 내에 설치하여 소재를 인입 및 인출시키는 작업을 한다. 그 과정에서 고온으로 인한 열팽창률의 차이로 슬리브와 롤러(2)가 헐거워지면 슬리브의 축부측에서 체결력 조절 부재(30)의 나사부(34)를 회전시켜서 체결력 조절 부재(30)의 원뿔대부(32)를 롤러(2) 반대쪽으로 더 이동시킨다. 이에 따라 원뿔대부(32)의 최대 직경부가 내부 케이싱(20)의 경사면(26)을 따라 이동하면서 내부 케이싱(20)의 외주면을 외부 케이싱(10)쪽으로 더 가압함으로써, 헐거워진 롤러(2)와 슬리브 간의 체결을 다시 꽉 조이게 된다.

이에 따라 슬리브와 롤러(2)의 열팽창률 차이로 인한 분리를 방지할 수 있다. 따라서, 가열로 내부의 소재를 가열로 외부의 소재 이송 장치로 인출하는 과정에서 정확한 위치로 인출할 수 있게 되어, 이송 로봇이 소재를 감지하지 못해 작업이 이루어지지 않는 종래의 문제는 발생되지 않는다. 또한, 롤러(2)와 슬리브가 헐거워지더라도 체결력 조절 부재(30)를 이동시켜 죔으로써 롤러(2)를 교체하지 않고 계속 사용할 수 있으므로, 롤러(2)를 교체하는 주기도 크게 연장시킬 수 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양하게 본 발명을 개조, 변형 또는 응용하여 실시할 수 있을 것이다.

2: 롤러 10: 외부 케이싱
12: 접촉 돌기 14: 축부
20: 내부 케이싱 22: 접촉 돌기
24: 슬릿 26: 내부 케이싱의 내주면
30: 체결력 조절 부재 32: 원뿔대부
34: 나사부

Claims (4)

1. 열간 성형용 가열로의 소재 이송용 롤러를 베어링에 지지시키는 슬리브로서,
   롤러의 외경과 동일한 내경을 가지며 롤러의 외주에 끼워지도록 일측이 개방된 원통관 형상의 부재이며, 폐쇄된 측면에는 베어링에 회전 가능하게 결합되는 축부를 구비한 원통 형상의 외부 케이싱;
   롤러의 내경과 동일한 외경과 롤러측에서 반대측으로 가면서 점점 좁아지는 내경을 가지는 일측이 막힌 원통관 형상의 부재이며, 원주를 따라 소정 간격으로 다수의 슬릿이 개방측에서부터 롤러의 축방향으로 소정 길이 연장 형성되고, 그 외주면과 외부 케이싱의 내주면 사이에 롤러의 단부를 개재시켜서 외부 케이싱 내에 삽입되는 내부 케이싱; 및
   내부 케이싱의 내주면 일측에 접촉되는 외주면을 가지며 내부 케이싱의 경사진 내주면의 축방향 길이보다 짧은 축방향 길이를 갖는 원뿔대부와, 원뿔대부로부터 외부 케이싱과 내부 케이싱에 각각 형성된 구멍을 관통하여 외부 케이싱의 축부 밖으로 연장하며 축부에 형성된 나사공에 체결되는 나사산을 구비한 나사부를 구비하며, 롤러의 축방향으로 원뿔대부의 내부 케이싱에 대한 상대 위치가 변화함에 따라 내부 케이싱의 외주면이 롤러의 단부를 외부 케이싱을 향해 가압하는 힘을 조절할 수 있게 구성된 체결력 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브.
2. 제1항에 있어서,
   외부 케이싱의 내주면과 내부 케이싱의 외주면 중 어느 한 면 또는 두 면 다에 롤러의 면에 접촉되는 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브.
3. 제2항에 있어서,
   다수의 돌기는 원주를 따라 소정 간격으로 그리고 롤러의 축방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   체결력 조절 부재의 나사부 외측면에는 나사부를 회전시켜서 체결력 조절 부재의 위치를 조절하기 위한 공구가 삽입되는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열간 성형용 가열로의 롤러 지지용 슬리브.

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