KR101506404B1 - 이앙기용 일체형 클러치조 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 단조공법과 냉간 단조공법을 순차적으로 접목한 복합 단조 공법을 이용하여 플랜지와 클러치본체가 일체형으로 되는 클러치조를 성형할 수 있도록 함으로써 클러치조의 생산성 향상, 고품질, 소재의 절약, 정각도 설정에 대한 부담 제거, 불량률 최소화, 원가절감 등의 효과를 얻을 수 있는 일체형 클러치조 제조방법을 제공할 수 있도록 한 것이다.
즉, 소재를 클러치조의 전체 형상을 수용할 수 있는 크기로 절단하는 단계와; 소재를 열간 단조금형을 이용하여 캠을 가진 플랜지와 클러치판을 양측으로 가진 클러치본체가 일체형으로 성형되도록 하여 기초형상 클러치조를 얻는 단계와; 기초형상 클러치조를 소둔 처리한 후 스켈을 제거하는 단계와; 열간 트리밍금형을 이용하여 기초형상 클러치조 외경을 트리밍하는 단계와; 기초형상 클러치조 표면에 윤활유를 도포하는 단계와; 냉간 사이징금형을 이용하여 클러치본체 양측의 클러치판이 원하는 치수로 성형되도록 하여 중간형상 클러치조를 얻는 단계와; 중간형상 클러치조를 소둔 처리한 후 표면의 스켈을 제거한 다음 표면에 윤활유를 도포하는 단계와; 냉간 헤딩금형을 이용하여 플랜지의 캠을 원하는 치수로 성형되도록 하여 최종형상 클러치조를 성형할 수 있도록 하는 단계를 포함한 클러치조 제조방법을 제공할 수 있도록 것이다.

Description

이앙기용 일체형 클러치조 제조방법{clutch jaw manufacture method for rice transplanter}

본 발명은 중소기업청의 과제(과제번호 S2125750)로 선정된 복합 단조에 의한 이앙기용 일체형 클러치조(Jaw) 제조방법에 관한 것으로, 특히 캠 각도의 정밀성을 복합단조 공법을 통해 확보할 수 있도록 한 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 제시하는 이앙기용 클러치조는 승용 이앙기에서 이앙심을 일정하게 유지해주는 수평제어 부품으로 이앙기의 중요 엔진 부품이다.

클러치조(10)는 클러치판(20)을 양측에 형성하고 중심에는 스플라인형태의 중심공(40)이 천공된 클러치본체(20)와 캠을 형성한 플랜지(30)로 구성되는데, 위 클러치조(10)의 불량은 클러치본체(20)의 양측 클러치판(20)에 대응되는 캠(31) 위치에 의해 결정된다. 즉, 조를 평면에서 보았을 때(도 2 참조) 일 측 클러치판 끝과 캠 끝 간의 각도(이하 '설정대상 각도’라 함)가 조에서 요구하는 각도(이하 ‘정각도’로 함)로 오차 없이 설정되어야만 클러치조(10)의 불량이 결정된다는 것이다.

그런데 통상적으로 클러치조(10)를 캠(31)이 일체로 되는 플랜지(30)와, 클러치판(20) 및 중심공(40)을 형성한 클러치본체(20)를 별도로 단조 성형한 다음 상기 클러치본체(20)의 결합봉(22)을 플랜지(30)의 결합구멍(32)에 삽입하여 용접으로 고정하였으므로 설정대상 각도를 정각도(50)로 오차 없이(정밀하게) 설정하는 작업이 너무나 어려워 불량률이 상당하였고, 설사 정각도(50)를 설정하였다 하더라도 플랜지(30)와 클러치본체(20)를 용접으로 일체화하였기 때문에 고품질을 담보할 수 없는 문제가 있었다. 위 설명은 첨부 도면을 기준으로 설명한 것으로, 도면에 표기된 부호 및 그 부호가 지시하는 부재의 명칭은 본 발명과 동일하게 표기하였다.

한편 클러치조(10)에 대한 위 종래의 제조방법은 선반, 머시닝센터, 프레스, 용접기 등과 같은 기계설비와 위 기계를 운용할 인력이 필수적이어서 원가가 높았고, 또 위 기계설비에 따른 생산 흐름이 불규칙적이어서 생산성이 저하될 뿐만 아니라 품질이 동일한 조의 양산화가 불가능하였으며, 나아가 용접으로 인한 작업장 내의 환경이 좋지 않은 문제가 있었다.

위 문제들을 해결하기 위해 클러치조(10)를 가공으로 성형하면 되겠으나, 가공 성형은 소재 비용이 높음은 물론 가공시간이 길어 양산 성이 떨어지며, 나아가 단조에 비해 강도가 낮아 품질의 저하를 막을 수 없는 문제가 있다.

따라서 용접을 이용한 클러치조(10)의 제조방법과 성형을 통한 클러치조(10)의 제조방법(이하 통틀어 ‘종래 제조방법’이라 함)은 조립 불량, 생산성 저하, 좋지 않은 환경조성, 원가상승, 인력낭비, 비 양산화, 저강도 등의 문제 등이 있었다.

위와 같은 종래 제조방법의 문제들로 인하여 근래에는 클러치조를 국내에서는 생산하고 있지 아니하고 전량 일본에서 수입에 의존하고 있어 클러치조의 국산화가 절실히 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 10-2012-0015643호 대한민국 등록특허 제0429946호 대한민국 등록특허 제1126196호

본 발명은 클러치조의 국산화를 도모하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 클러치조를 복합단조 공법을 통하여 일체형으로 제조할 수 있도록 함으로써 클러치판 끝과 캠 끝 간의 설정대상 각도에 대한 정각도(50) 설정을 확고하게 담보 받을 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래 제조방법에 따른 여러 문제들을 동시에 해결할 수 있도록 함에 있다.

본 발명에 의한 이앙기용 클러치조의 제조방법은, 소재를 클러치조의 전체 형상을 수용할 수 있는 크기로 절단하는 단계와; 소재를 열간 단조금형을 이용하여 캠을 가진 플랜지와 클러치판을 양측으로 가진 클러치본체가 일체형으로 성형되도록 하여 기초형상 클러치조를 얻는 단계와; 기초형상 클러치조를 소둔 처리한 후 스켈을 제거하는 단계와; 열간 트리밍금형을 이용하여 기초형상 클러치조 외경을 트리밍하는 단계와; 기초형상 클러치조 표면에 윤활유를 도포하는 단계와; 냉간 사이징금형을 이용하여 클러치본체 양측의 클러치판이 원하는 치수로 성형되도록 하여 중간형상 클러치조를 얻는 단계와; 중간형상 클러치조를 소둔 처리한 후 표면의 스켈을 제거한 다음 표면에 윤활유를 도포하는 단계와; 냉간 헤딩금형을 이용하여 플랜지의 캠을 원하는 치수로 성형되도록 하여 최종형상 클러치조를 성형할 수 있도록 하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 열간 단조공법과 냉간 단조공법을 순차적으로 접목한 복합 단조 공법으로 플랜지와 클러치본체가 일체형으로 되는 클러치조를 성형할 수 있도록 하였으므로 종래 제조방법에서 필수적으로 시행하여야 하는 ①클러치조를 구성하는 플랜지와 클러치본체의 소재를 별도로 구비하는 공정 ②클러치본체의 결합봉을 플랜지의 결합구멍에 억지 끼움 하는 공정 ③끼워진 클러치본체를 플랜지에 용접하는 공정 ④용접 시 클러치본체의 클러치판과 캠 간의 정각도로 설정하는 공정을 제거할 수 있는 효과가 있다.

위 효과는 ①클러치조의 양산화를 가능하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 점 ②플랜지와 클러치체를 일체형으로 성형함으로써 고품질(고정밀성, 고강도 등)의 클러치조를 얻을 수 있음과 아울러 소재의 절약을 도모할 수 있는 점 ③넷째 클러치판과 캠 간의 정각도 설정에 대한 부담을 없앨 수 있게 되어 캠과 클러치판 간의 정각도 설정으로 인한 클러치조의 불량률을 제로화 할 수 있는 점 ④상기 정각도 설정을 위한 숙련된 인력을 동원하지 않아도 되는 점 ⑤각 공정의 제거로 인력과 기계의 낭비를 막을 수 있음으로써 원가절감을 달성할 수 있는 점 ⑥ 용접 공정의 삭제를 통해 작업 환경을 개선할 수 있는 점 등의 효과를 동반하게 한다.

도 1의 (가)는 본 발명의 기초 및 중간형상 클러치조 사시도
(나)는 본 발명에 의한 클러치조 사시도
도 2는 도 1의 (나) 평면 예시도
도 3은 종래의 클러치조 분해 사시도 이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같은데, 이에 앞서 본 발명의 설명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적인 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 발명의 설명에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 발명의 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.본 발명에 대한 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 이앙기용 클러치조는, 열간 단조공법 및 냉간 단조공법을 복합적으로 사용하는 것을 토대로 하여 소재 절단 단계와; 기초형상 클러치조를 얻은 단계와; 중간형상 클러치조를 얻는 단계와; 최종형상 클러치조를 얻는 단계로 이루어진다.

상기 소재 절단 단계는 클러치조(10)의 전체 형상을 수용할 수 있는 크기로 절단하여야 하는데, 차기 단계에 의해 소재의 손실을 예상하여 절단하여야 한다.

상기 기초형상 클러치조 성형 단계는, 상기의 클러치조 소재를 열간 단조금형에 투입하여 캠(31)을 포함하고 있는 플랜지(30)와 양측으로 클러치판(20)을 가진 클러치본체(20)가 일체형으로 성형 되도록 하는 공정과 기초형상 클러치조를 소둔 처리한 후 소둔 처리로 인하여 생성된 표면의 스켈을 0.8mm정도의 볼을 이용하여 제거하고, 기초형상 클러치조를 열간 트리밍금형에 투입하여 기초형상 클러치조 외경을 트리밍(trimming)하는 트리밍공정 후 기초형상 클러치조 표면에 차기 단계의 금형 파손을 방지하기 위하여 윤활유를 도포하는 표면정리공정으로 이루어진다.

이렇게 열간 단조공법을 이용하여 기초형상 클러치조를 성형하면 기초형상 클러치조의 내경은 최종형상 클러치조 내경에 비해 크고, 외경은 최종형상 클러치조보다 작게 된다.

위 공정을 통해 얻어진 기초형상 클러치조에 대한 중간형상 클러치조 성형단계는, 냉간 사이징금형을 이용하여 클러치본체(20) 양측 클러치판(20)의 내, 외경 치수가 원하는 치수에 도달되도록 성형하여 중간형상 클러치조를 형성한 다음 상기 중간형상 클러치조(10)를 상기의 표면정리공정을 거치게 함으로써 달성된다.

상기의 중간형상 클러치조에 대한 최종형상 클러치조 성형단계는, 상기의 중간형상 클러치조를 냉간 헤딩금형에 투입하여 플랜지(30)의 캠(31)을 원하는 치수로 성형하여 완성한다.

상기에서 열간 단조공법을 이용한 기초형상 클러치조 성형단계에서의 열간 온도 및 냉간 단조공법을 이용한 중간형상 및 최종형상 클러치조 성형단계에서의 냉간 온도는 통상의 단조공법에 취하는 온도로 하면 된다.

상기에서 냉간 금형의 형성공간 내경은 기초형상 클러치조 즉, 열간 제품의 내경보다 약 0.2mm 정도 크고, 상기 형성공간 외경은 열간 제품의 외경보다 약 0.2mm 정도 작다.

그리고 위와 같은 단계를 거쳐 최종형상 클러치조를 형성한 후에는 상기 클러치조 중심에 스플라인형태 중심공(40)을 천공하여 완성된 클러치조를 얻을 수 있도록 한다.

이와 같이 된 본 발명은 열간 단조공법과 냉간 단조공법을 복합적으로 이용하여 양측이 비대칭인 본 발명의 클러치조를 성형할 수 있도록 함으로써 정밀도는 높지만 금형파손의 염려가 높은 냉간 단조공법만으로 클러치조를 성형할 경우 발생하는 플랜지 부분의 크랙과, 정밀도는 낮으나 금형파손의 염려가 적은 열간 단조공법만으로 클러치조를 성형할 경우 산화, 탈탄 및 가공 량 과다 등의 취약점을 해결할 수 있는 작용이 있다.

그리고 클러치조의 플랜지(30)와 클러치본체(20)를 일체형으로 성형할 수 있게 되어 종래에서 필수적으로 선택하여야하는 용접공정을 제거할 수 있게 되며, 나아가 일체형 클러치조를 성형하면서도 금형파손의 염려를 최소화할 수 있고, 뿐만 아니라 클러치판(20)과 캠(31) 간의 정각도(50) 설정에 대한 부담 상쇄는 물론 다른 부분 치수에 대한 고정밀도를 확보할 수 있는 작용도 있다.

한편 본 발명에서 궁극적으로 추구하는 고정밀도는 공인 시험인증기관인 대구기계부품연구원을 통해 시험한 아래의 표를 보면 알 수 있다.

다음으로 본 발명을 이용하여 클러치조를 생산하게 되면 종래 원가에 비해 클러치조 생산원가가 대폭 절감되는 것을 아래의 표를 통해 알 수 있다.

이상 본 발명에 대한 실시 예를 상기와 같이 설명하였지만 해당기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 실시 예에 기재된 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

10 : 클러치조 20 : 클러치본체
21 : 클러치판 22 : 결합봉
30 : 플랜지 31 : 캠
32 : 결합구멍 40 : 중심공
50 : 정각도

Claims (1)

1. 소재를 클러치조의 전체 형상을 수용할 수 있는 크기로 절단하는 단계와;
   소재를 열간 단조금형을 이용하여 캠을 가진 플랜지와 클러치판을 양측으로 가진 클러치본체가 일체형으로 성형되도록 하여 기초형상 클러치조를 얻는 단계와;
   기초형상 클러치조를 소둔 처리한 후 스켈을 제거하는 단계와;
   열간 트리밍금형을 이용하여 기초형상 클러치조 외경을 트리밍하는 단계와;
   기초형상 클러치조 표면에 윤활유를 도포하는 단계와;
   냉간 사이징금형을 이용하여 클러치본체 양측의 클러치판이 원하는 치수로 성형되도록 하여 중간형상 클러치조를 얻는 단계와;
   중간형상 클러치조를 소둔 처리한 후 표면의 스켈을 제거한 다음 표면에 윤활유를 도포하는 단계와;
   냉간 헤딩금형을 이용하여 플랜지의 캠을 원하는 치수로 성형되도록 하여 최종형상 클러치조를 성형할 수 있도록 하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 이앙기용 일체형 클러치조 제조방법.

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