KR101757409B1 - 풀리의 전자동 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일련의 공정을 거쳐 원재료를 풀리 완성품으로 생성하는 장치에 있어서: 턴테이블(23) 상에 다수의 성형다이(25)를 지닌 베이스(20); 상기 성형다이(25)에 대응하는 각각의 그리퍼(35)를 승강프레임(32)의 가압대(33) 상에 지닌 클램핑수단(30); 상기 성형다이(25)에 대응하는 공구를 탑재하고 소성ㆍ절삭 가공을 수행하는 성형수단(40); 및 상기 클램핑수단(30)과 성형수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(60);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 대량 생산품인 차량의 풀리를 제조하는 일련의 주요 공정을 수행함에 소성 가공과 그 전후 공정을 하나의 장치로 처리하여 생력화 비율 증대에 의한 원가절감을 도모하는 효과가 있다.

Description

풀리의 전자동 성형장치{Fully Automatic Appratus for Forming Pulley}

본 발명은 풀리의 성형에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대량 생산품인 차량의 풀리를 제조하는 일련의 주요 공정을 하나의 장치로 수행하기 위한 풀리의 전자동 성형장치에 관한 것이다.

풀리는 차량을 비롯한 각종 산업기계에서 벨트전동을 구현하는 기계요소로서 통상적으로 주조와 절삭을 거쳐 생산되지만, 차량의 텐션조절용 풀리와 같이 경량이면서 저토크 구조에 있어서 단조를 비롯한 소성가공을 적용하는 것이 생산성 측면에서 유리하다.

풀리의 성형과 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2008-0101420호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0647718호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 금속재를 조형하여 제1가공물을 형성하는 열간단조공정과, 제1가공물의 표면과 풀리면 및 축수부를 절삭하여 제2가공물을 형성하는 절삭공정과, 로울러를 제2가공물의 풀리외경면에 접촉시키면서 벨트홈이 형성되도록 가압하여 풀리를 형성하는 전조공정을 포함한다. 이에, 생산공정을 간단화 하고 생산효율을 높혀 생산성을 극대화하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 제1스핀들의 회전에 따라 판소재를 회전시키는 제1회전장치; 상기 판소재의 상면을 안쪽으로 가압하여 내부허브를 드로잉 성형하는 제1가압롤러를 구비하는 제1프레싱수단; 1차풀리반제품을 완성하는 제2가압롤러를 구비하는 제2프레싱수단을 포함한다. 이에, 절단 공정 배제로 풀리의 성형작업이 간소화되어 생산성을 향상하는 효과를 기대한다.

다만, 상기한 선행문헌에 의하면 풀리의 소성 가공에 소요되는 공수를 절감할 수 있기는 하지만, 소성 가공의 전후 처리에 소요되는 공수는 절감되지 않으므로 생산성 향상에 한계성을 드러낸다.

1. 한국 공개특허공보 제2008-0101420호 "풀리의 제조방법" (공개일자 : 2008.11.21.) 2. 한국 등록특허공보 제0647718호 "풀리 성형방법 및 장치" (공개일자 : 2003.11.01.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 대량 생산품인 차량의 풀리를 제조하는 일련의 주요 공정을 수행함에 소성 가공과 그 전후 공정을 하나의 장치로 처리하여 생력화 비율을 높이기 위한 풀리의 전자동 성형장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일련의 공정을 거쳐 원재료를 풀리 완성품으로 생성하는 장치에 있어서: 턴테이블 상에 다수의 성형다이를 지닌 베이스; 상기 성형다이에 대응하는 각각의 그리퍼를 승강프레임의 가압대 상에 지닌 클램핑수단; 상기 성형다이에 대응하는 공구를 탑재하고 소성ㆍ절삭 가공을 수행하는 성형수단; 및 상기 클램핑수단과 성형수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 베이스는 턴테이블로 원재료 또는 성형품을 공급하는 로딩부, 턴테이블에서 완성품을 배출하는 언로딩부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 클램핑수단은 성형품에 대응하여 맞물리는 각각의 그리퍼, 성형품을 성형다이에서 분리하는 탈형기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 성형수단은 원재료의 중심에 보스홈을 형성하는 형단조부, 전조가공으로 외주면에 원통을 형성하는 제1성형부, 전조가공으로 원통에 벨트홈을 형성하는 제2성형부, 절삭가공으로 치수 정도를 확보하는 절삭부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 절삭부는 상하운동을 수행하는 승강대, 승강대 상에 커터를 지닌 공구대를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 성형수단은 절삭부와 인접하게 배치되어 선택적 연마가공을 수행하는 연삭부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 성형품의 균열과 밸런싱을 검사하는 검사부, 성형품의 양부를 구분하는 분류부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 대량 생산품인 차량의 풀리를 제조하는 일련의 주요 공정을 수행함에 소성 가공과 그 전후 공정을 하나의 장치로 처리하여 생력화 비율 증대에 의한 원가절감을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 평면에서 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 정면에서 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 클랭핑수단을 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 성형수단의 주요부를 나타내는 모식도
도 5는 본 발명에 따른 장치에 의한 공정 흐름을 나타내는 순서도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 일련의 공정을 거쳐 원재료를 풀리 완성품으로 생성하는 장치에 관하여 제안한다. 도 5(a)는 소성 가공이 가능한 소재를 원판형으로 절단한 원재료를 예시한다. 도 5(b)(d)에서 풀리는 보스홈(16)과 벨트홈(17)을 지닌 형태를 예시하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 보스홈(16)은 베어링이 압입으로 결합되는 부분을 의미한다. 풀리의 완성품(15)은 일련의 공정에서 1차중간품(11), 2차중간품(12), 3차중간품(13) 등을 거쳐 완성된다.

한편, 본 발명의 설명에서 성형품은 중간품(11)(12)(13)과 완성품(15)을 구분하지 않고 포괄적으로 지칭하는 용어로 정의된다.

본 발명에 따르면 베이스(20)가 턴테이블(23) 상에 다수의 성형다이(25)를 지닌 구조이다. 베이스(20)는 중심에 원형의 턴테이블(23)을 회전 가능하게 지지한다. 턴테이블(23)은 설정된 주요 공정 별로 단계적으로 회전하도록 구성되며, 각각의 공정을 수행하기 위한 다수의 성형다이(25)를 구비한다. 성형다이(25)는 동일한 규격으로 형성되어 턴테이블(23)의 회전된 위치와 무관하게 연속적 공정으로 성형품을 지지한다. 도 1에서 5개의 성형다이(25)를 탑재한 턴테이블(23)이 5단계로 회전하는 상태를 예시한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 베이스(20)는 턴테이블(23)로 원재료 또는 성형품을 공급하는 로딩부(21), 턴테이블(23)에서 완성품을 배출하는 언로딩부(22)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 로딩부(21) 및 언로딩부(22)는 공지의 벨트컨베이어, 로봇암 등을 선택적으로 이용하며, 베이스(20)와 최대한 인접하지만 상호 진동을 전달하지 않는 방식으로 결합되도록 구성한다. 도 1에 예시하듯이 후술하는 형단조부(41)는 로딩부(21)의 상류측에 후술하는 검사부(64)와 분류부(66)는 각각 언로딩부(22)의 상류측과 하류측에 연결된다.

또, 본 발명에 따르면 클램핑수단(30)이 상기 성형다이(25)에 대응하는 각각의 그리퍼(35)를 승강프레임(32)의 가압대(33) 상에 지닌 구조이다. 승강프레임(32)은 베이스(20)에 고정된 가이드레일(31) 상에 상하운동 가능하게 설치된다. 가압대(33)는 하측으로 턴테이블(23) 및 성형품과 대향하도록 승강프레임(32) 상에 탑재된다. 도 2와 같이 가압대(33)의 상하운동 패턴을 다양화하도록 복수의 승강프레임(32)으로 구성할 수도 있다. 도 1과 같이 5개의 성형다이(25)를 사용하는 구조인 경우 도 3처럼 가압대(33)의 그리퍼(35)도 동수인 5개로 구성된다. 도 2는 가압대(33)의 평면에서 다양한 그리퍼(35)가 배치된 상태를 예시한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 클램핑수단(30)은 성형품에 대응하여 맞물리는 각각의 그리퍼(35a)(35b)(35c), 성형품을 성형다이(25)에서 분리하는 탈형기(37)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 베이스(20)의 성형다이(25)는 모두 동일한 규격인 반면, 그리퍼(35)는 각 공정의 성형품에 대응하도록 규격을 달리한다. 도 3에서 부호 35a의 그리퍼는 도 5(c)의 공정을 위한 상대적으로 작은 직경의 원형단면, 부호 35b의 그리퍼는 도 5(d)의 공정을 위한 상대적으로 큰 직경의 원형단면, 부호 35c의 그리퍼는 도 5(e)의 공정을 위한 중공형단면을 예시한다. 탈형기(37)는 성형품(완성품)을 성형다이(25)에서 분리하도록 그 재질과 형태에 따라 공지의 진공흡착, 자력 방식 등을 선택적으로 적용한다.

이때, 대향하는 성형다이(25) 및 그리퍼(35)의 적어도 일측을 회전 구동하여 가공중인 성형품의 회전을 유발한다.

또, 본 발명에 따르면 성형수단(40)이 상기 성형다이(25)에 대응하는 공구를 탑재하고 소성ㆍ절삭 가공을 수행하는 구조이다. 도 1을 참조하면 성형수단(40)의 소성 가공은 제1성형부(43)와 제1성형부(43)로 수행되고, 성형수단(40)의 절삭 가공은 절삭부(47)에 의하여 수행된다. 성형품은 턴테이블(23) 상에서 그리퍼(35)로 맞물려 설정된 각도로 회동하면서 제1성형부(43), 제2성형부(45), 절삭부(47)를 순차적으로 거쳐 연속 공정으로 생성된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 성형수단(40)은 원재료의 중심에 보스홈(16)을 형성하는 형단조부(41), 전조가공으로 외주면에 원통을 형성하는 제1성형부(43), 전조가공으로 원통에 벨트홈(17)을 형성하는 제2성형부(45), 절삭가공으로 치수 정도를 확보하는 절삭부(47)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 형단조부(41)는 도 5(a)의 원재료를 성형다이(25) 상에서 프레싱하여 도 5(b)와 같이 보스홈(16)을 지닌 1차중간품(11)을 형성한다. 제1성형부(43)는 도 5(b)의 1차중간품(11)을 평면형롤러로 프레싱하여 도 5(c)의 2차중간품(12)을 형성한다. 제2성형부(45)는 도 5(c)의 2차중간품(12)을 치형롤러로 프레싱하여 도 5(d)의 3차중간품(13)을 형성한다. 절삭부(47)는 도 5(d)의 3차중간품(13)을 커터(57)로 절삭하여 도 5(e)의 완성품(15)을 형성한다. 절삭 대상은 베어링의 장착을 위한 보스홈(16)으로 예시하지만 벨트와 접촉되는 벨트홈(17) 등을 포함할 수 있다.

상기 어느 공정에 있어서나 제1성형부(43), 제2성형부(45), 절삭부(47)는 턴테이블(23)의 중심 방향으로 공구를 왕복운동 가능하게 지지한다. 제1성형부(43) 및 제2성형부(45)에서 성형품은 물론 공구의 회전운동도 부가할 수 있다.

이때, 상기 절삭부(47)는 상하운동을 수행하는 승강대(51), 승강대(51) 상에 커터(57)를 지닌 공구대(55)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 4를 참조하면, 승강대(51)는 가압대(33)의 축방향으로 공구대(55)의 상하운동을 유발하도록 설치된다. 공구대(55)는 커터(57)에 구동력을 전달하도록 설치되고, 커터(57)는 가압대(33)의 통공(33a)과 그리퍼(35c)를 통하여 성형품의 보스홈(16)에 도달한다. 커터(57)의 일예로 밀링커터를 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 변형예로서, 상기 성형수단(40)은 절삭부(47)와 인접하게 배치되어 선택적 연마가공을 수행하는 연삭부(48)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 5(e)의 완성품(15)을 형성하는 공정에서 연삭부(48)가 치형숫돌을 이용하여 벨트홈(17)을 연마한다. 연삭가공은 벨트홈(17)의 전체가 아닌 벨트와 접촉되는 부분으로 한정될 수 있다. 절삭부(47)와 연삭부(48)에서 성형품의 회전운동을 유발하는 구성을 부가할 수 있다.

한편, 절삭부(47)와 연삭부(48)는 풀리의 제원에 대응하여 공구를 신속하게 교체하도록 툴체인저(53)를 개재하는 것이 좋다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(60)이 상기 클램핑수단(30)과 성형수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조이다. 제어수단(60)은 마이컴 회로를 탑재한 제어기(62)를 기반으로 로딩부(21)와 언로딩부(22)의 가동, 턴테이블(23)의 회전, 가압대(33)의 상하운동, 성형수단(40)의 공구 가동 등을 제어한다. 작동 알고리즘은 제어기(62)의 메모리에 저장되고 갱신된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(60)은 성형품의 균열과 밸런싱을 검사하는 검사부(64), 성형품의 양부를 구분하는 분류부(66)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 검사부(64)는 풀리에 요구되는 비파괴 균열 검사와 밸런싱 검사를 수행한다. 분류부(66)는 불량품을 다른 경로로 보내어 수집하고 양품을 완성품(15)으로 적재한다. 도 1에서 검사부(64)와 분류부(66)를 이격된 상태로 예시하지만 검사부(64)를 분류부(66)에 병합적으로 설치할 수 있다.

작동의 일례로서, 형단조부(41)에서 생성된 1차중간품(11)이 로딩부(21)를 통하여 연속적으로 턴테이블(23)에 공급되고, 턴테이블(23)가 일정 각도 단위로 회전하면서 제1성형부(43)와 제2성형부(45)에서 2차중간품(12)과 3차중간품(13)이 생성되고, 절삭부(47)에서 보스홈(16) 등의 치수 정도가 확보된 후에 검사부(64)에서 양부가 결정된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

11~13: 중간품 15: 완성품
20: 베이스 21: 로딩부
22: 언로딩부 23: 턴테이블
25: 성형다이 30: 클램핑수단
32: 승강프레임 33: 가압대
35, 35a, 35b, 35c: 그리퍼 37: 탈형기
40: 성형수단 41: 형단조부
43: 제1성형부 45: 제2성형부
47: 절삭부 48: 연삭부
51: 승강대 53: 툴체인저
55: 공구대 57: 커터
60: 제어수단 62: 제어기
64: 검사부 66: 분류부

Claims (7)

1. 일련의 공정을 거쳐 원재료를 풀리 완성품으로 생성하는 장치에 있어서:
   턴테이블(23) 상에 다수의 성형다이(25)를 지닌 베이스(20);
   상기 성형다이(25)에 대응하는 각각의 그리퍼(35)를 승강프레임(32)의 가압대(33) 상에 지닌 클램핑수단(30);
   상기 성형다이(25)에 대응하는 공구를 탑재하고 소성ㆍ절삭 가공을 수행하는 성형수단(40); 및
   상기 클램핑수단(30)과 성형수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(60);을 포함하여 이루어지되,
   상기 베이스(20)는 턴테이블(23)로 원재료 또는 성형품을 공급하는 로딩부(21), 턴테이블(23)에서 완성품을 배출하는 언로딩부(22)를 더 구비하고,
   상기 성형수단(40)은 원재료의 중심에 보스홈(16)을 형성하는 형단조부(41), 전조가공으로 외주면에 원통을 형성하는 제1성형부(43), 전조가공으로 원통에 벨트홈(17)을 형성하는 제2성형부(45), 절삭가공으로 치수 정도를 확보하는 절삭부(47)를 구비하며,
   상기 절삭부(47)는 가압대(33) 측으로 상하운동을 수행하는 승강대(51), 가압대(33)로 출입되는 커터(57)를 승강대(51) 상에 지닌 공구대(55)를 구비하고,
   상기 성형수단(40)은 절삭부(47)와 인접하게 배치되어 선택적 연마가공을 수행하는 연삭부(48)를 더 구비하고,
   상기 제어수단(60)은 성형품의 균열과 밸런싱을 검사하는 검사부(64), 성형품의 양부를 구분하는 분류부(66)을 구비하는 것을 특징으로 하는 풀리의 전자동 성형장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 클램핑수단(30)은 성형품에 대응하여 맞물리는 각각의 그리퍼(35a)(35b)(35c), 성형품을 성형다이(25)에서 분리하는 탈형기(37)를 구비하는 것을 특징으로 하는 풀리의 전자동 성형장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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