KR101567574B1

KR101567574B1 - 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이 및 그 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이의 제작방법

Info

Publication number: KR101567574B1
Application number: KR1020140070345A
Authority: KR
Inventors: 김대권
Original assignee: 주식회사 이성
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2015-11-10

Abstract

본 발명은 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위하여 성형장치에 장착되는 피어싱 다이에 관한 것으로, 원통형의 형상으로 이루어지는 다이 본체의 상단에 베어링의 부재로 사용되는 리테이너의 안착을 위하여 받침부를 형성하고, 다이 본체의 하단에는 피어싱 다이의 정위치 장착을 위하여 핀홀을 형성하며, 측벽의 외주연을 따라서 등 간격으로 복수의 스크랩 배출구ㄹ를 형성하여 받침부가 형성된 상부륜과 핀홀이 형성된 하부륜이 기둥부에 의하여 지지되게 한 몸체로 형성되어 피어싱 다이가 한 몸체로 이루어지면서 리테이너의 구멍 타공을 위한 성형시 받침부와 구멍에 집중되는 충격이 피어싱 다이 전체로 분산되도록 함으로써 피어싱 다이의 내구연한을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이 및 그 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이의 제작방법{DIE FOR PIERCING PRESS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위하여 성형장치에 장착되는 피어싱 다이에 관한 것으로, 피어싱 다이를 일체형으로 형성함으로써 성형장치에 장착이 용이함은 물론, 피어싱 다이의 내구연한을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 테이퍼 롤러 베어링은 접촉되는 부속 간의 마찰을 최대한 줄여주면서 회전체를 지지하기 위한 것으로, 외륜과 내륜, 그리고 그 외륜과 내륜 사이에 장착되는 롤러 및 롤러가 장착되는 리테이너로 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이 리테이너(R)는 상,하로 관통한 형태로 이루어지면서 상광하협의 원추 형상으로 이루어지는 부재로, 측벽에는 여러 개의 장방형 구멍이 형성되어 각각의 구멍에 롤러가 장착된다.

이와 같은 형상의 리테이너는 각각의 롤러가 정확한 등 간격을 유지하기 위한 조건을 만족하기 위해서는 높은 정밀도가 요구된다.

도 2는 리테이너를 제조하는 공정을 보여주고 있다.

리테이너의 제조 공정을 도면을 참조하여 설명하면, 리테이너의 소재를 일정한 크기와 형상으로 재단하는 블랭킹 공정, 제품을 오목한 형상으로 늘리기 위한 드로우잉(Drawing) 공정, 원둘레 방향 측벽을 따라서 장방형의 구멍을 타공하는 측면 피어싱(Side piercing) 공정, 측벽에 형성된 피어싱 모서리부분을 모깍기하는 면취하며 가운데 부분을 피어싱하는 면취 및 센터 피어싱 공정을 통하여 제작이 이루어진다.

그 중 원둘레 방향 측벽을 따라서 장방형의 구멍을 타공하는 측면 피어싱(Side piercing) 공정은 종래에는 라쳇 기어를 이용하여 제품을 회전하면서 한 스텝씩 구멍을 타공하는 방법이 주로 사용되었으나, 최근에는 상,하로 분할되게 형성된 피어싱 다이를 성형장치에 장착한 후, 피어싱 다이에 제품을 올려놓은 상태에서 상부에 장착된 펀치 슬라이딩 콘(Punch Sliding cone)을 이용하여 프레싱 함으로써 측벽에 여러 개의 장방형 구멍을 일체로 성형하는 방법이 주로 사용된다.

그런데 이렇게 프레싱에 의하여 일체로 성형하는 방법은 성형시간을 단축할 수 있다는 장점은 있지만, 피어싱 다이 자체가 매우 고가(高價)이므로 생산 비용이 증가하게 되고, 또한 장방형 구멍을 일체로 타공할 때 피어싱 다이에 전달되는 압력이 매우 크기 때문에 내구연한이 매우 짧다.

즉, 타발할 때 하중이 피어싱 다이의 상부에 집중되는데, 반복적으로 성형을 함에 따라서 구멍에 계속적으로 충격이 발생되면서 미세하게 크기가 변형되는 문제가 있으며, 이에 따라 피어싱 금형을 자주 교체하여야 하므로 비용적으로 부담이 발생한다.

또한, 최초 장치를 가동시키거나 또는 가동라인이 중단된 이후 재가동할 때 세팅이 잘못된 경우(예를 들면, 이물질이 끼어 있거나 위치 조정이 잘 못된 경우 등)에 작업자의 오 타발에 의하여 프레싱 작동하면 피어싱 다이에 충격의 편차가 발생되면서 충격을 견디지 못하고 틀어짐이 발생할 경우가 빈번히 발생하며, 이 경우 피어싱 다이의 교체가 불가피하다.

그런데 이러한 피어싱 다이의 제작기간은 매우 오래 걸리기 때문에 교체가 필요한 경우에도 즉시 교체가 불가능하고, 해당 사이즈에 맞는 피어싱 다이를 주문한 후 수일 동안 기다려야 하는데, 이 기간 동안 해당 성형장치를 가동시킬 수 없기 때문에 생산성이 저하되며, 정해진 납기일을 맞추기가 매우 어려워진다.

특히, 리테이너의 수치는 미크론 단위의 정밀도를 요구하며, 측벽 둘레를 따라서 등간격으로 정확히 유지되는 것이 베어링 성능과 밀접한 관계가 있다.

그런데 피어싱 다이의 취약한 형상으로 인하여 각각의 피어싱 구멍의 모서리 부분에 거스러미(버,bur)가 발생할 수 있으며, 이는 제품의 품질저하로 직결된다.

또한, 피어싱 공정에서 피어싱 다이에 크랙이 발생하거나 조금이라도 편차가 발생하면 베어링의 베어링의 불량률이 높아지고 품질을 저하시키게 되므로 작업자가 수시로 점검하여야 함과 동시에 피어싱 다이의 교체주기를 짧게 가져갈 수밖에 없으며, 리테이너의 개당 공급가격이 매우 낮은데 반하여 생산공정에서 피어싱 다이의 교체 작업시 많은 시간과 인력이 소모되며, 유지보수를 위한 작업성 및 생산성 측면에서 매우 경제적이지 못하다는 문제가 있다.

KR 100124397 B1 KR 100169825 B1 KR 100430051 B1 KR 1020080020005 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피어싱 다이를 일체형으로 형성함으로써 성형장치에 장착이 용이함은 물론 피어싱 다이의 내구연한을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 이러한 피어싱 다이의 제작이 용이하면서도 정밀하게 가공이 이루어지도록 하여 리테이너의 품질 향상을 도모하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 원통형의 형상으로 이루어지는 다이 본체의 상단에 베어링의 부재로 사용되는 리테이너의 안착을 위하여 받침부를 형성하고, 다이 본체의 하단에는 피어싱 다이의 정위치 장착을 위하여 핀홀을 형성하며, 측벽의 외주연을 따라서 등 간격으로 복수의 스크랩 배출구를 형성하여 받침부가 형성된 상부륜과 핀홀이 형성된 하부륜이 기둥부에 의하여 지지되게 한 몸체로 형성되어 피어싱 다이가 한 몸체로 이루어지면서 리테이너의 구멍 타공을 위한 성형시 받침부와 구멍에 집중되는 충격이 피어싱 다이 전체로 분산되도록 함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

또한, 이러한 피어싱 다이의 제작을 위한 공정으로, 피어싱 다이의 내주연과 외주연의 형태를 가공하기 위하여 다이 본체를 선반가공 및 연마하는 공정과, 가공된 다이 본체를 열처리 하는 공정과, 다이 본체에 스크랩 배출구를 형성하기 위하여 와이어를 삽입할 수 있도록 가공하고자 하는 스크랩 배출구의 포인트를 설정하여 드릴링 하는 타공공정과, 타공공정에서 타공된 구멍에 와이어를 삽입하여 스크랩 배출구의 내면 배출공을 와이어로 컷팅 가공하는 공정과, 스크랩 배출구의 외면 배출공에 경사면이 형성되도록 방전가공하는 공정을 통하여 제작함으로써 본 발명의 또 다른 목적을 달성할 수 있다.

본 발명의 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이에 의하면, 피어싱 다이의 내구연한이 현저히 향상되므로 파손, 마모 , 노후로 인한 재제작 비용을 절감할 수 있고, 새로 제작하여야 하는 경우에도 저렴한 비용으로 제작할 수 있으므로 매우 경제적이다.

또한, 피어싱 다이의 내구연한이 길어짐에 따라 피어싱 다이의 교체주기가 길어지고, 이에 따라 생산 납기에 차질이 발생함을 최소화할 수 있고, 제작공정에서 작업자의 작업성 및 생산성을 전반적으로 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 리테이너를 장기간 지속적으로 대량 생산할 경우에도 피어싱 다이가 쉽게 훼손되지 않으므로 제품의 불량률을 현저히 줄일 수 있으며, 피어싱의 가공이 정교하게 이루어져 피어싱 다이의 타공된 구멍의 모서리 부분에 거스러미가 발생하지 않으므로 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 리테이너의 구조를 나타낸 사시도
도 2는 리테이너의 제조과정을 나타낸 공정도
도 3은 본 발명의 피어싱 다이의 외관 사시도
도 4는 본 발명의 피어싱 다이의 저면 사시도
도 5은 본 발명의 피어싱 다이의 정단면도
도 6는 본 발명의 피어싱 다이의 평단면도
도 7 내지 도 9는 본 발명의 피어싱 다이를 이용한 리테이너의 피어싱 공정을 수행하는 상태의 단면 구조도
도 10는 본 발명의 피어싱 다이와 슬라이딩 콘의 타발구조를 나타낸 사시도
도 11 내지 도 12는 본 발명의 피어싱 다이의 제작과정을 나타낸 공정도

이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너(R) 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이(1)에 관한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 그 구조는 원통형의 형상으로 이루어지는 다이 본체(100)의 상단에 리테이너(R)의 안착을 위하여 받침부(110)가 형성되고, 다이 본체(100)의 하단에는 피어싱 다이의 정위치 장착을 위하여 핀홀(120)이 형성되며, 측벽의 외주연을 따라서 등 간격으로 복수의 스크랩 배출구(130)가 형성되어 받침부(110)가 형성된 상부륜(112)과 핀홀(120)이 형성된 하부륜(122)이 기둥부(132)에 의하여 지지되게 한 몸체로 형성되어 피어싱 다이가 한 몸체로 이루어지면서 리테이너(R)의 구멍 타공을 위한 성형시 받침부(110)와 구멍(130)에 전달되는 충격이 피어싱 다이 전체로 분산되도록 할 수 있다.

상기 다이 본체(100)는 중앙부가 상,하로 관통되게 형성함이 바람직한 것으로, 리테이너(R)가 정위치에 유도하여 안착되도록 하기 위하여 받침부(110)가 내측으로 하향 경사지게 형성된다.

이때, 받침부(110)는 삽입유도부(114)와, 리테이너(R)의 측벽이 안착되는 안착면(116)으로 구성될 수 있다.

다이 본체(100)의 하단에 형성되는 핀홀(120)은 다이 본체(100)를 피어싱 가공할 때 영점을 설정하기 위한 것으로, 작업자가 컨트롤 패널을 이용하여 원점복귀를 설정할 때 기준점을 설정하기 위한 용도로도 사용될 수 있다.

다이 본체(100)의 측벽 외주연 둘레를 따라서 형성되는 복수의 스크랩 배출구(130)는 리테이너(R)를 타발한 후 발생하는 피어싱 스크랩을 외부로 배출하기 위한 것으로, 스크랩 배출구(130)의 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 다이 본체(100)의 내주연으로부터 다이 본체(100)의 외주연으로 하향 경사지게 경사면(134)이 형성되도록 하고, 배출구(130)의 내경은 도 6에 도시된 바와 같이 외측의 직경이 상대적으로 더 넓게 형성되게 확관부(136)가 형성되도록 할 수 있다.

스크랩 배출구(130)에 형성되는 경사면(134)과 확관부(136)는 리테이너(R)의 측벽을 따라서 피어싱 가공을 함과 동시에 발생하는 피어싱 스크랩을 외부로 자동 배출되도록 하기 위한 것으로, 경사면(134)을 통하여 자유낙하하면서 배출이 이루어지고, 피어싱 가공시 프레싱 성형에 의하여 절단된 피어싱 스크랩이 확관부(136)를 통하여 걸림되지 않고 쉽게 배출된다.

상기 확관부(136)의 구조는 내면배출공(130a)으로부터 외면배출공(130b)으로 점차 그 직경이 넓어지게 형성할 수 있는 것으로, 더 바람직하게는 확관부(136)의 형태가 스크랩 배출구(130)의 내주연, 즉 내면배출공(130a)과 인접한 부분에 단턱(136a)을 형성하면 피어싱 가공시 프레싱 충격에 의한 강도보강이 이루어짐과 동시에 확관부(136)를 통하여 피어싱 스크랩 배출이 원활히 이루어지게 할 수 있다.

따라서 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 성형장치(2)에 피어싱 다이(1)를 올려 놓은 상태에서 상부의 펀치 슬라이딩 콘(3)과 펀치(4)를 이용하여 프레싱 함으로써 리테이너(R)의 측벽에 여러 개의 장방형 구멍을 일체로 성형할 수 있게 되며, 이때 펀치 슬라이딩 콘(3)과 펀치(4)에서 피어싱 다이(1)로 전달되는 충격이 받침부(110)와 스크랩 배출구(130)를 중심으로 피어싱 다이(1) 전체로 전달되면서 충격 분산이 이루어지게 된다.

따라서 피어싱 다이의 미세한 변형을 방지함으로써 피어싱 다이(1)의 내구연한을 향상시킴과 동시에 불량률을 줄이고 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 상술한 피어싱 다이(1)는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 피어싱 다이의 내주연과 외주연의 형태를 가공하기 위하여 다이 본체를 선반가공 및 연마하는 공정(S100)과, 가공된 다이 본체를 열처리 하는 공정(S200)과, 다이 본체에 스크랩 배출구를 형성하기 위하여 와이어를 삽입할 수 있도록 가공하고자 하는 스크랩 배출구의 포인트를 설정하여 드릴링 하는 타공공정(S300)과, 타공공정(S300)에서 타공된 구멍에 와이어를 삽입하여 스크랩 배출구(130)의 내면 배출공(132)을 와이어로 컷팅 가공하는 공정(S400)과, 스크랩 배출구(130)의 외면 배출공(134)에 경사면이 형성되도록 방전가공하는 공정(S500)을 통하여 제작될 수 있다.

피어싱 다이의 내주연과 외주연의 형태를 가공하기 위하여 다이 본체를 선반가공 및 연마하는 공정(S100)은, 다이 본체(100)의 외관 형틀을 가공하기 위한 공정으로 내주연과 외주연의 형태를 가공하기 위하여 대상물을 선반(L) 등의 장치를 이용하여 가공하고, 연마장치를 이용하여 표면 연마가 이루어지도록 함이 바람직하다.

가공된 다이 본체를 열처리 하는 공정(S200)은 이미 공지되어 있는 열처리 방법을 다향하게 사용할 수 있으며, 열처리 공정을 통하여 원하는 목적의 강도 및 성질이나 금속 조직으로 개선하는 조작을 수행할 수 있다.

다이 본체에 스크랩 배출구를 형성하기 위하여 와이어(W)를 삽입할 수 있도록 가공하고자 하는 스크랩 배출구의 포인트를 설정하여 드릴링 하는 타공공정(S300)은, 와이어를 이용한 스크랩 배출구(130)를 가공하기 위한 전단계로서 와이어를 삽입하기 위한 구멍을 형성한다.

이때, 스크랩 배출구의 포인트는 리테이너(R)에 타발하고자 하는 구멍의 갯수에 맞도록 설정하여야 한다.

타공공정(S300)에서 타공된 구멍에 와이어를 삽입하여 스크랩 배출구(130)의 내면 배출공(132)을 와이어로 컷팅 가공하는 공정(S400)은, 이전 공정에서 드릴링 하여 타공된 구멍에 와이어(W)를 삽입한 후, 와이어의 상,하단 및 다이 본체(100)를 클램핑한 후, 와이어가 가공하고자 하는 스크랩 배출구(130)의 반경만큼 대응되게 움직임 되면서 절단이 이루어진다.

이때, 와이어는 두 전극 사이에 방전을 일으킬 때 생기는 작용을 이용하여 다이 본체의 절단이 이루어지도록 함이 바람직하다.

그리고 이렇게 와이어(W)를 이용하여 스크랩 배출구(130)를 가공한 후, 스크랩 배출구(130)의 외면 배출공(134)에 경사면이 형성되도록 방전가공하는 공정(S500)을 통하여 스크랩 배출구(130)에 경사면이 형성되도록 할 수 있다.

이때, 상기 스크랩 배출구(130)의 내주연, 즉 내면배출공(130a)과 인접한 부분에 단턱(136a)이 형성되도록 할 수 있다.

한편, 상기 와이어(W)를 이용하여 스크랩 배출구(130)를 가공하는 공정은, 타공공정(S300)에서 타공된 구멍에 와이어를 삽입하여 스크랩 배출구(130)의 내면 배출공(132)을 와이어로 컷팅 가공하는 공정(S400)과, 스크랩 배출구(130)의 외면 배출공(134)에 경사면이 형성되도록 방전가공하는 공정(S500) 이후에 스크랩 배출구(130)의 내면 배출공(312)을 와이어로 2차 커팅 가공하는 마무리 가공 공정(S600)을 수행하여 제작되도록 할 수 있다.

이때, 와이어로 1차 가공시 커팅 반경은 실제 제작하고자 하는 스크랩 배출구(130)의 내경보다 상대적으로 작게 형성한 후, 방전 가공이 마무리된 이후에 와이어로 제작하고자 하는 스크랩 배출구의 내경에 맞도록 정밀하게 2차 가공을 함으로써 방전시 모서리부분이 손상될 경우에도 이를 보정할 수 있게 된다.

1: 피어싱 다이 2: 성형장치
3: 슬라이딩 콘 4: 펀치
100: 다이본체 110: 받침부
112: 상부륜 114: 삽입유도부
116: 안착면
120: 핀홀 122: 하부륜
130: 스크랩 배출구 132: 기둥부
134: 경사면 136a: 단턱

Claims

원통형의 형상으로 이루어지는 다이 본체(100)의 상단에 리테이너(R)의 안착을 위하여 받침부(110)가 형성되고, 다이 본체(100)의 하단에는 피어싱 다이의 정위치 장착을 위하여 핀홀(120)이 형성되며, 측벽의 외주연을 따라서 등 간격으로 복수의 스크랩 배출구(130)가 형성되어 받침부(110)가 형성된 상부륜(112)과 핀홀(120)이 형성된 하부륜(122)이 기둥부(132)에 의하여 지지되게 한 몸체로 형성되어 피어싱 다이가 한 몸체로 이루어지면서 리테이너(R)의 구멍 타공을 위한 성형시 받침부(110)와 구멍(130)에 전달되는 충격이 피어싱 다이 전체로 분산되도록 되어 내구성을 향상토록 되는 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이.
제 1항에 있어서, 상기 스크랩 배출구(130)는 다이 본체(100)의 내주연으로부터 다이 본체(100)의 외주연으로 하향 경사지게 경사면(134)이 형성되고, 배출구(130)의 내경은 외측의 직경이 상대적으로 더 넓게 형성되게 확관부(136)가 형성된 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이.
제 2항에 있어서, 상기 확관부(136)는 스크랩 배출구(130)의 내주연과 인접한 부분에 단턱(136a)이 형성되어 프레싱 충격에 의한 강도보강이 이루어지면서 확관부(136)가 형성되어 피어싱 스크랩 배출이 이루어지게 됨을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이.
피어싱 다이의 내주연과 외주연의 형태를 가공하기 위하여 다이 본체를 선반가공 및 연마하는 공정(S100);
가공된 다이 본체를 열처리 하는 공정(S200);
다이 본체에 스크랩 배출구를 형성하기 위하여 와이어를 삽입할 수 있도록 가공하고자 하는 스크랩 배출구의 포인트를 설정하여 드릴링 하는 타공공정(S300);
타공공정(S300)에서 타공된 구멍에 와이어를 삽입하여 스크랩 배출구(130)의 내면 배출공을 와이어로 컷팅 가공하는 공정(S400);
스크랩 배출구의 외면 배출공에 경사면이 형성되도록 방전가공하는 공정(S500);
을 통하여 제작되는 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이의 제작방법.
제 4항에 있어서, 상기 스크랩 배출구의 외면 배출공에 경사면이 형성되도록 방전가공하는 공정(S500)은,
스크랩 배출구의 내주연과 인접한 부분에 단턱이 형성되도록 방전가공하는 공정(S550)을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이의 제작방법.
제 5항에 있어서, 상기 스크랩 배출구의 외면 배출공에 경사면이 형성되도록 방전가공하는 공정(S500) 이후에,
스크랩 배출구의 내면 배출공을 와이어로 2차 커팅 가공하는 마무리 가공 공정(S600)을 수행하여 제작되는 테이퍼 롤러 베어링의 리테이너 성형을 위한 성형장치용 피어싱 다이의 제작방법.