KR101622394B1 - 스프라켓 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무한궤도차량의 하부구동창치에 사용하는 스프라켓의 제조방법에 관한 것으로서, 제조공정을 간소화 하여 생산성 향상과 제조비용 절감을 기대할 수 있으며, 제품 품질 관리에도 일조할 수 있는 스프라켓 제조방법을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 소재가열공정과; 단조공정과; 트리밍공정과; 사이징 공정과; 고주파 열처리공정을 순차적으로 진행하여 스프라켓을 제조하되; 상기 단조공정은 가열된 소재를 상하로 분리된 단조금형에 투입하고 타격을 가하여 스프라켓 형상으로 단조 성형하며; 상기 트리밍공정은 아래쪽으로 1차 반제품이 안치되는 안치다이의 원주방향으로 스프링에 탄성 지지되는 버(burr)제거다이를 설치하며, 그 위쪽으로는 상기 안치다이와 대향되는 스트리퍼와, 스트리퍼의 안쪽과 바깥쪽에 위치하는 중공펀치 및 버절단다이를 설치하며, 또 스트리퍼를 관통하는 피어싱펀치를 구비토록 한 트리밍 금형을 이용하여 구동모터 삽입부 피어싱과, 모터 조립면 형성과, 볼트 안착면형성 및 볼트 홀 피어싱과, 치형부의 부분 과잉 트리밍을 동시에 성형함과 아울러 외형을 1차 교정하며; 상기 사이징 공정은 아래쪽으로 사이징 하형이 설치되고, 그 상측으로 사이징 상형이 설치되며, 상측 중앙으로 내경 사이징 펀치가 설치한 사이징 금형을 이용하여 구동모터 삽입부 내경과 모터 조립면 및 볼트 안착면을 함께 조립치수로 성형하고 아울러 외형을 2차 교정하여 별도의 기계가공 없이 스프라켓을 제조토록 한 것이다.

Description

스프라켓 제조방법{Manufacturing method of sprocket}

본 발명은 무한궤도차량의 하부구동창치에 사용하는 스프라켓의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제조공정을 간소화 하여 생산성 향상과 제조비용 절감을 기대할 수 있으며, 제품 품질 관리에도 일조할 수 있는 스프라켓 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

통상 무한궤도차량에 사용되는 스프라켓은 무한궤도 차량의 종류에 따라 도저류에 주로 사용되는 그룹형태의 시그멘트와 일체형 타입으로 굴삭기에 주로 사용되는 스프라켓이 있다.

전자인 스프라켓 시그멘트는 복수개로 분할 제조되어 스프라켓 림에 볼트로 체결하여 장착되는데 림 조립면, 즉 리브면과 트랙체인과 접촉하는 체인구동부 면, 즉 치면과 평면이 확보되어져야 한다.

종래의 일반적인 단조공정(해머 단조 및 일반 트리밍 공정)에서는 제품 취출을 위해 뽑기 구배가 필요하여 단조와 열처리 후 리브면 및 치면의 구배부를 기계가공으로 제거해야 하고, 스프라켓 림에 체결하기 위한 볼트홀은 드릴가공을 별도로 행하여야 하므로 제작공정이 길고 제조원가가 많이 들어 생산성 저하 및 인력소모가 크고, 그로 인한 가격경쟁력이 저하될 수 밖에 없었다.

이러한 문제점을 해결코자 본 발명자는 대한민국 등록특허공보(B1)10-0839654호(2008.06.19.)의 스프라켓 시그멘트의 제조장치와 제조방법을 제공한 바 있다.

상기한 선행기술의 경우 스프라켓 시그멘트를 열간 단조공정으로 제조할 수 있는 제조장치 및 제조방법을 제공하되, 이는 약 1,250℃로 가열된 빌레트를 1차 단조 프레스에 장착된 부스타금형에서 체적배분을 행하는 열간 단조공정과, 1차 열간 단조공정을 거친 소재를 브로커금형에 투입하여 리브면이 형성되도록 하는 2차 열간 단조공정과, 상기 1,2차로 열간 단조성형된 소재를 피니샤금형에 투입하여 치면 및 리브면의 직각도 및 평면이 유지되도록 3차 열간 단조공정과, 상기 1~3차에 걸친 열간 단조성형이 이루어진 소재를 트리밍-피어싱-코이닝 금형의 제품안내다이에 투입하여 플래쉬절단다이 및 쿳션스트립퍼상에 수직방향으로 설치된 피어싱펀치에 의해 플래쉬 제거 및 볼트홀을 피어싱토록 한 것으로, 트랙체인을 구동 또는 연동시켜주는 스프라켓 시그멘트를 열간정밀단조(프레스 단조 및 정밀 트리밍)→열처리(Through Hardening)→도장공정으로 단순화하여 생산시간을 단축하고 제조원가를 절감함으로써 경쟁력을 확보할 수 있고, 특히 단조공법의 방향을 90°회전하고 치면부의 뽑기 구배를 0.5~1.0°이내로 유지시켜 리브면과 치면의 평면을 확보토록 하고, 볼트홀은 트리밍(trimming) 공정에서 플래쉬 제거와 동시에 피어싱(piercing)하여 시그멘트 전 부위의 기계가공을 생략하는 공법으로 원가절감 및 품질개선을 도모할 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 그룹형 스프라켓 시그멘트와는 달리 일체형 스프라켓의 경우 외주연의 치면과 중앙의 구동모터 삽입부, 그리고 볼트 조립공의 진원도 문제로 인해 현재 사용하고 있는 스프라켓 제조방법은 1)소재가열, 2)단조, 3)트리밍, 4)교정, 5)기계가공, 6)고주파 열처리의 순서에 의해 이루어지고 있다.

상기와 같은 제조방법의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 가열된 소재를 상하로 분리되는 단조금형에 투입하고 타격을 가하여 1차 반제품을 성형하고, 성형된 1차 반제품을 트리밍 금형을 이용하여 제품의 형상 부분을 제외한 나머지부분을 절단하며, 교정용 금형을 이용하여 트리밍시에 발생되는 응력에 의한 비틀림 변형을 교정토록 하며, 공작기계인 밀링 및 드릴링머신을 이용하여 모터삽입부와 모터 조립면과 볼트 안착면 및 볼트 홀을 가공하며, 또한 치면의 평면 확보를 위해 치형부 가공 또는 그라인딩 작업을 행하게 되는 것으로, 생산성이 떨어지고, 그로 인해 제조비용이 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.

KR 100839654 B1 2008.06.19.

이에 본 발명자는 상기와 같은 종래 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 일체형 스프라켓을 제조함에 있어, 단조, 트리밍, 사이징에 의해 구동모터 삽입부 내경의 치수 및 진원도 확보와, 볼트 안착면 및 모터 조립면을 별도의 가공없이 제공토록 한 것으로, 제조공정을 간소화하여 생산성 향상과 제조비용 절감을 기대할 수 있으며, 제품 품질 관리에도 일조할 수 있는 스프라켓 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

과제 해결수단으로 본 발명에서는 소재가열공정과; 단조공정과; 트리밍공정과; 사이징 공정과; 고주파 열처리공정을 순차적으로 진행하여 스프라켓을 제조하되;

상기 단조공정은 가열된 소재를 상하로 분리된 단조금형에 투입하고 타격을 가하여 스프라켓 형상으로 단조 성형하며;

상기 트리밍공정은 아래쪽으로 1차 반제품이 안치되는 안치다이의 원주방향으로 스프링에 탄성 지지되는 버(burr)제거다이를 설치하며, 그 위쪽으로는 상기 안치다이와 대향되는 스트리퍼와, 스트리퍼의 안쪽과 바깥쪽에 위치하는 중공펀치 및 버절단다이를 설치하며, 또 스트리퍼를 관통하는 피어싱펀치를 구비토록 한 트리밍 금형을 이용하여 구동모터 삽입부 피어싱과, 모터 조립면 형성과, 볼트 안착면형성 및 볼트 홀 피어싱과, 치형부의 부분 과잉 트리밍을 동시에 성형함과 아울러 외형을 1차 교정하며;

상기 사이징 공정은 아래쪽으로 사이징 하형이 설치되고, 그 상측으로 사이징 상형이 설치되며, 상측 중앙으로 내경 사이징 펀치가 설치한 사이징 금형을 이용하여 구동모터 삽입부 내경과 모터 조립면 및 볼트 안착면을 함께 조립치수로 성형하고 아울러 외형을 2차 교정하여 별도의 기계가공 없이 스프라켓을 제조토록 하였다.

본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법을 이용할 경우 모터 조립부와 볼트 조립부 및 치형부 가공이 종래와 같이 기계가공을 통해서 이루어지는 것이 아니라, 트리밍 및 사이징에 의해 이루어지는 것으로 작업공정을 간소화 하면서도 고품질의 스프라켓 생산이 가능하고, 제조비용도 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한 스프라켓을 트리밍 및 사이징을 이용하여 교정하게 되는 것으로, 치형부와 모터 조립부의 진원도를 양호하게 제공할 수 있게 되는 등 스프라켓의 품질 관리가 효과적으로 이루어질 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래 스프라켓 제조방법의 공정순서도
도 2는 본 발명에서 제조한 스프라켓을 무한궤도 차량의 하부구동장치에 적용한 예를 보인 사시도
도 3은 본 발명에서 제조한 스프라켓의 외형 사시도
도 4는 본 발명에서 제조한 스프라켓의 설치 사용상태를 보인 단면도 및 측면도
도 5는 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법의 공정순서도
도 6은 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법에서 단조금형을 이용하여 단조하는 예를 보인 단면도
도 7은 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법에서 단조성형된 1차 반제품을 트리밍 금형으로 트리밍하는 예를 보인 단면도
도 8은 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법에서 트리밍된 2차 반제품을 사이징 금형으로 사이징하는 예를 보인 단면도

이하 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법의 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 2는 본 발명에서 제조한 스프라켓을 무한궤도 차량의 하부구동장치에 적용한 예를 보인 사시도를 도시한 것이다.

무한궤도차량의 하부구동장치(10)는 도시된 바와 같이 프레임(11)의 전방과 후방에 아이들러(12)와 스프라켓(1)을 설치하고, 프레임(11)의 상부와 하부에 각각 상부롤러(13)와 하부롤러(14)를 설치하며, 이들의 외부에는 트랙체인(15)을 띠 형태로 결합하여 무한궤도가 이루어질 수 있도록 하고 있다.

이때 프레임(11) 전방에 위치하는 아이들러(12)의 경우 프레임(11)에 설치되며 장력조절장치(16)에 의해 전후 이동이 가능하도록 설치되는 요크(17)에 결합된다.

도 3은 본 발명에서 제조한 스프라켓의 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에서 제조한 스프라켓의 설치 사용상태를 보인 단면도 및 측면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 스프라켓(1)은 외주연에 트랙체인(15)이 걸리는 치형부(2)가 형성되며, 중앙으로는 구동모터 삽입부(3)를 형성하여 구동모터(18)를 삽입하고, 스프라켓(1)과 구동모터(18)는 구동모터 삽입부(3)의 주변에 형성되는 볼트 홀(4)로 조립되는 볼트(19)에 의해 상호 결합될 수 있도록 하고 있다.

이와 같은 구성은 얇은 두께로 구성되며, 스프라켓(1)의 중심쪽으로 구동모터 삽입부(3)와, 모터 조립면(5) 형성과, 볼트 안착면(6) 및 볼트 홀(4) 형성 등을 종래에서는 기계가공에 의존하고 있었으나, 본 발명에서는 이들의 가공이 트리밍 공정과 사이징 공정에서 이루어지며, 동시에 얇은 두께의 스프라켓이 단조과정과 트리밍과정에서 변형되는 것을 효과적으로 교정할 수 있도록 함으로 해서 기계가공 없이 정밀하면서도 특히 전원도가 우수한 스프라켓(1) 제품을 제공토록 한 것으로 이하에서 본 발명에서 제공하는 스프라켓의 제조방법을 설명한다.

도 5는 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법의 공정순서도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 스프라켓(1) 제조방법은 구동모터 삽입부(3) 내경의 치수 및 진원도 확보와, 모터 조립면(5) 및 볼트 안착면(6)을 별도의 가공 없이 제공토록 하는 기술적 특징이 있는 것으로, 1)소재가열공정과; 2)단조공정과; 3)트리밍공정과; 4)사이징 공정과; 5)고주파 열처리공정을 순차적으로 진행하는 방법에 의해 스프라켓을 제조하게 되는 것이다.

1)소재가열공정

스프라켓(1)의 두께에 부합하는 철판을 도넛 형상으로 절단하고, 이를 가열한다. 이때 가열온도는 1150~1250℃로 가열하여 철판의 조직이 변하지 않는 범위 내에서 이루어질 수 있게 한다.

2)단조공정

단조공정은 상기와 같이 소재를 절단한 상태에서 가열한 후 도 6에 도시한 바와 같이 단조 금형에 투입하여 1차 반제품을 단조 성형한다. 이때 단조 금형(30)은 분리되는 상형(31)과 하형(32)의 조합으로 이루지는 것으로, 단조 금형(30) 내에 가열된 소재(A)를 투입한 상태에서 타격을 가할 때 소재(A)가 단조 성형되면서 스프라켓의 외형에 근접하는 1차 반제품(B)의 성형이 이루어지게 되는 것이다.

3)트리밍공정

트리밍공정은 상기 단조공정에서 성형된 1차 반제품(B)에서 구동모터 삽입부(3) 피어싱과, 모터 조립면(5) 형성과, 볼트 안착면(6) 형성 및 볼트 홀(4) 피어싱과, 치형부(2) 부분 과잉 트리밍을 동시에 행함과 아울러 외형을 1차 교정하는 공정이다.

도 7은 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법에서 단조 성형된 1차 반제품을 트리밍 금형으로 트리밍하는 예를 보인 단면도를 도시한 것으로서, 트리밍 금형(40)은 아래쪽으로 1차 반제품(B)이 안치되는 안치다이(41)의 원주방향으로 스프링(42)에 탄성 지지되는 버(burr)제거다이(43)를 설치하며, 그 위쪽으로는 상기 안치다이(41)와 대향되는 스트리퍼(44)와, 스트리퍼(44)의 안쪽과 바깥쪽에 위치하는 중공펀치(45) 및 버절단다이(46)를 설치하며, 또 스트리퍼(44)를 관통하는 피어싱펀치(47)를 구비토록 한 구성으로 이루어진다.

이러한 구성의 트리밍 금형(40)을 이용하여 1차 반제품(B)을 트리밍 할 때 1차 반제품(B)의 외주연에 형성되는 버가 제거되는 것은 물론이고, 중공펀치(45)와 피어싱펀치(47)에 의해 구동모터 삽입부(3) 및 볼트 홀(4) 피어싱이 함께 이루어지게 되는 것이다. 또한 모터 조립면(5) 형성과 볼트 안착면(6)이 함께 이루어지며, 안치다이(41)와 이에 대향되는 스트리퍼(44) 사이에서 1차 반제품(B)이 가압되면서 전체적인 외형을 1차 교정하는 기능성을 함께 제공하여 2차 반제품(C)을 형성하게 되는 것이다.

4)사이징 공정

사이징(sizing) 공정은 상기 트리밍 공정에서 구동모터 삽입부(3) 피어싱과, 모터 조립면(5) 형성과, 볼트 안착면(6) 형성 및 볼트 홀(4) 피어싱과, 치형부(2)의 부분 과잉 트리밍을 동시에 성형함과 아울러 외형을 1차 교정한 상태로 제공되는 2차 반제품(C)을 사이징 금형(50)을 이용하여 구동모터 삽입부(3) 내경과 모터 조립면(5) 및 볼트 안착면(6)을 함께 조립치수로 성형하고 아울러 외형을 2차 교정토록 한 공정이다.

도 8은 본 발명에서 제공하는 스프라켓 제조방법에서 트리밍된 2차 반제품을 사이징 금형으로 사이징하는 예를 보인 단면도를 도시한 것이다.

도시된 바에 의하면 사이징 금형(50)은 아래쪽으로 사이징 하형(51)이 설치되고, 그 상측으로 사이징 상형(52)이 설치되며, 상측 중앙으로 내경 사이징 펀치(53)가 설치된 구성으로 이루어진다.

이러한 구성의 경우 사이징 하형(51) 위에 트리밍 공정을 거친 2차 반제품(C)을 올려두고 사이징 상형(52)으로 가압한다. 이때 내경 사이징 펀치(53)는 스프라켓(1)의 중앙에 형성되어 있는 구동모터 삽입부(3)로 내입되는 것으로, 구동모터 삽입부(3) 내경과 모터 조립면(5) 및 볼트 안착면(6)을 함께 조립치수로 성형하고 외형을 최종적으로 교정하는 2차 교정이 이루어져 별도의 기계가공 없이 스프라켓(1)을 제조할 수 있게 되는 것이다.

5)고주파 열처리공정

무한궤도와 접하여 마모율이 높은 치형부의 표면을 고주파 열처리기를 이용하여 고주파 열처리하여 내마모성을 향상시킨다.

이상과 같은 스프라켓 제조방법을 사용하면 경우 종래에 비해 제조공정을 간소화 할 수 있는 특징이 있으며, 특히 기계가공 없이 스프라켓 생산이 가능하므로 생산성 향상, 생산비 절감을 기대할 수 있는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:스프라켓 2:치형부
3:구동모터 삽입부 4:볼트 홀
5:모터 조립면 6:볼트 안착면
30:단조 금형
31:상형 32:하형
40:트리밍 금형
41:안치다이 42:스프링
43:버(burr)제거다이 44:스트리퍼
45:중공펀치 46:버절단다이
47:피어싱펀치
50:사이징 금형
51:사이징 하형 52:사이징 상형
53:사이징 펀치
A:소재 B:1차 반제품
C:2차 반제품

Claims (1)

1. 소재가열공정과; 단조공정과; 트리밍공정과; 사이징 공정과; 고주파 열처리공정을 순차적으로 진행하여 스프라켓(1)을 제조하되;
   상기 단조공정은 가열된 소재를 상하로 분리된 단조금형(30)에 투입하고 타격을 가하여 치형부(2)의 모서리 가공이 완성된 스프라켓(1) 형상으로 단조 성형하며;
   상기 트리밍공정은 아래쪽으로 1차 반제품(B)이 안치되는 안치다이(41)의 원주방향으로 스프링(42)에 탄성 지지되는 버(burr)제거다이(43)를 설치하며, 그 위쪽으로는 상기 안치다이(41)와 대향되는 스트리퍼(44)와, 스트리퍼(44)의 안쪽과 바깥쪽에 위치하는 중공펀치(45) 및 버절단다이(46)를 설치하며, 또 스트리퍼(44)를 관통하는 피어싱펀치(47)를 구비토록 한 트리밍 금형(40)을 이용하여 구동모터 삽입부(3) 피어싱과, 모터 조립면(5) 형성과, 볼트 안착면(6)형성 및 볼트 홀(4) 피어싱과, 치형부(2)의 부분 과잉 트리밍을 동시에 성형함과 아울러 외형을 1차 교정하며;
   상기 사이징 공정은 아래쪽으로 사이징 하형(51)이 설치되고, 그 상측으로 사이징 상형(52)이 설치되며, 상측 중앙으로 내경 사이징 펀치(53)가 설치한 사이징 금형(50)을 이용하여 구동모터 삽입부(3) 내경과 모터 조립면(5) 및 볼트 안착면(6)을 함께 조립치수로 성형하고 아울러 외형을 2차 교정하여 별도의 기계가공 없이 스프라켓(1)을 제조토록 한 것을 특징으로 하는 스프라켓 제조방법.

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