KR101839790B1

KR101839790B1 - 크랭크 축 제조 장치

Info

Publication number: KR101839790B1
Application number: KR1020160152443A
Authority: KR
Inventors: 조윤성
Original assignee: 주식회사 제이앤에이취프레스
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-03-19
Also published as: CN108067533B; JP6317802B1; CN108067533A; JP2018079505A

Abstract

크랭크 축 제조 장치는 동력 공급부, 트위스트 부, 형상 교정부 및 제어부를 포함한다. 동력 공급부는 제1 작동기(actuator), 제2 작동기 및 제3 작동기를 포함한다. 제1 작동기는 고정력을 제1 슬라이드를 통해 공급한다. 제2 작동기는 회전력을 제2 슬라이드를 통해 공급한다. 제3 작동기는 교정력을 제3 슬라이드를 통해 공급한다. 트위스트 부는 제1 회전 금형이 결합되는 제1 지그, 제2 회전 금형이 결합되는 제2 지그 및 크랭크 고정 금형이 결합되는 제3 지그를 포함하고, 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형의 엇갈림 회전에 기초하여 크랭크 원형을 트위스트(twist)시킨다. 크랭크 고정 금형은 고정력에 기초하여 크랭크 원형을 소정의 고정틀 내부에 고정시킨다. 제1 회전 금형은 크랭크 고정 금형의 일단에 연결되어 고정된 크랭크 원형의 일 부분을 회전력에 기초하여 회전축을 중심으로 제1 방향으로 회전시킨다. 제2 회전 금형은 크랭크 고정 금형의 타단에 연결되어 고정된 크랭크 원형의 다른 부분을 회전력에 기초하여 회전축을 중심으로 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시킨다. 형상 교정부는 트위스트된 크랭크 원형에 발생된 형상 오차를 교정력에 기초하여 교정한다. 제어부는 제1 슬라이드, 제2 슬라이드 및 제3 슬라이드의 이동 거리를 각각 제어한다.

Description

크랭크 축 제조 장치{DEVICES OF MANUFACTURING CRANKSHAFTS}

본 발명은 엔진 부품 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진에 포함되는 크랭크 축을 제조하는 장치에 관한 것이다.

크랭크 축(crankshaft)은 크랭크와 연결되어 왕복 운동을 회전 운동으로 변환시키는 기계 요소이다. 예를 들어, 크랭크 축은 내연기관에 설치되어 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환시켜 엔진의 출력을 외부로 전달할 수 있다.

일반적으로 크랭크 축은 사용되는 엔진이 갖는 기통의 숫자가 증가함에 따라 입체적으로 복잡한 형상을 가질 수 있다. 따라서, 크랭크 축은 경우에 따라 단순한 성형 공정을 통해 제조될 수 있지만, 경우에 따라 성형된 크랭크 축 원형을 트위스트(twist)하는 트위스트 공정을 거쳐 제조될 수 있다.

크랭크 축 원형에 상기 트위스트 공정을 수행할 경우 트위스트에 의해 크랭크 축에 오차가 발생될 수 있으므로, 이러한 오차를 수정하는 교정 공정이 추가적으로 요구될 수 있다.

아래 선행기술문헌은 상기 트위스트 공정과 상기 교정 공정을 하나의 슬라이드에 기초하여 수행하므로, 경우에 따라 트위스트 공정과 교정 공정 사이에 존재할 수 있는 금형 등의 높이 차이를 정정함에 있어 별도의 높이 조절 받침대와 같은 구성을 필요로 한다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 아래 선행기술문헌은 트위스트 공정 없이 교정 공정만을 수행할 수 없다는 문제점을 갖는다.

일본 특허공보 특허번호 3358159(공개일자 2002년 10월 11일)

본 발명의 일 목적은 별도의 구성없이 공정 사이의 높이차를 정정할 수 있고, 교정 공정을 단독으로 수행할 수 있는 크랭크 축 제조 장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 크랭크 축 제조 장치는 고정력을 제1 슬라이드를 통해 공급하는 제1 작동기(actuator), 회전력을 제2 슬라이드를 통해 공급하는 제2 작동기, 및 교정력을 제3 슬라이드를 통해 공급하는 제3 작동기를 포함하는 동력 공급부, 제1 회전 금형이 결합되는 제1 지그(jig), 및 제2 회전 금형이 결합되는 제2 지그 및 크랭크 고정 금형이 결합되는 제3 지그를 포함하고, 상기 제1 회전 금형 및 상기 제2 회전 금형의 엇갈림 회전에 기초하여 상기 크랭크 원형을 트위스트(twist)시키는 트위스트 부, 상기 트위스트된 크랭크 원형에 발생된 형상 오차를 상기 교정력에 기초하여 교정하는 형상 교정부, 및 상기 제1 슬라이드, 상기 제2 슬라이드 및 상기 제3 슬라이드의 이동 거리를 각각 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 크랭크 고정 금형은 상기 고정력에 기초하여 크랭크 원형을 소정의 고정틀 내부에 고정시키며, 상기 제1 회전 금형은 상기 크랭크 고정 금형의 일단에 연결되어 상기 고정된 크랭크 원형의 일 부분을 상기 회전력에 기초하여 회전축을 중심으로 제1 방향으로 회전시키고, 상기 제2 회전 금형은 상기 크랭크 고정 금형의 타단에 연결되어 상기 고정된 크랭크 원형의 다른 부분을 상기 회전력에 기초하여 상기 회전축을 중심으로 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시킨다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 작동기는 상기 제1 슬라이드와 연결된 제1 실린더를 포함할 수 있고, 상기 제2 작동기는 상기 제2 슬라이드와 연결된 제2 실린더를 포함할 수 있으며, 상기 제3 작동기는 상기 제3 슬라이드와 연결된 제3 실린더를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 동력 공급부는 상기 제1 지그와 상기 제2 슬라이드 사이에 연결된 제1 슬라이드암, 및 상기 제2 지그와 상기 제2 슬라이드 사이에 연결된 제2 슬라이드암을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 지그 및 상기 제2 지그는 상기 회전축을 중심으로 하는 링 형상을 가질 수 있고, 상기 제1 슬라이드암은 상기 제2 슬라이드와 제1 경첩 관절(hinge joint) 구조를 형성하고, 상기 제1 지그와 제2 경첩 관절 구조를 형성할 수 있으며, 상기 제2 슬라이드암은 상기 제2 슬라이드와 제3 경첩 관절 구조를 형성하고, 상기 제2 지그와 제4 경첩 관절 구조를 형성할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제2 슬라이드는 상기 제1 슬라이드 내부에 배치될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제2 작동기는 상기 제1 작동기가 상기 고정력을 공급한 이후 상기 회전력을 공급할 수 있고, 상기 제1 회전 금형 및 상기 제2 회전 금형은 상기 크랭크 고정 금형이 상기 크랭크 원형을 고정한 이후 회전할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 형상 교정부는 교정 거푸집, 및 상기 교정력에 기초하여 상기 트위스트된 크랭크 원형을 상기 교정 거푸집에 밀어 넣는 거푸집 주입부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 크랭크 축 제조 장치는 상기 크랭크 원형을 형성하는 성형부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 성형부는 상기 크랭크 원형의 구성 물질을 소정의 온도로 가열하는 가열부, 및 상기 가열된 구성 물질이 주입되는 성형 거푸집을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 크랭크 축 제조 장치는 제어부가 제1 내지 제3 슬라이드들의 이동 거리를 각각 제어하므로, 별도의 구성없이 공정 사이의 높이차를 정정할 수 있다.

뿐만 아니라, 트위스트 부와 형상 교정부가 동력 공급부로부터 동력을 별도로 공급받으므로, 본 발명의 실시예들에 따른 크랭크 축 제조 장치는 트위스트 공정없이 교정 공정을 단독으로 수행할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 크랭크 축 제조 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 크랭크 축 제조 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 크랭크 축 제조 장치의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 3의 크랭크 축 제조 장치를 B 방향으로 바라본 도면이다.
도 5는 도 3의 크랭크 축 제조 장치를 C 방향으로 바라본 도면이다.
도 6 내지 도 11은 도 2의 크랭크 축 제조 장치에 포함되는 트위스트 부의 동작을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 크랭크 축 제조 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 크랭크 축 제조 장치(100)는 동력 공급부(120), 트위스트 부(140), 형상 교정부(160) 및 제어부(180)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 크랭크 축 제조 장치(100)는 성형부(190)를 더 포함할 수 있다.

동력 공급부(120)는 제1 작동기(actuator), 제2 작동기 및 제3 작동기를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 작동기는 고정력(FF)을 제1 슬라이드를 통해 공급할 수 있고, 제2 작동기는 회전력(SF1, SF2)을 제2 슬라이드를 통해 공급할 수 있으며, 제3 작동기는 교정력(CF)을 제3 슬라이드를 통해 공급할 수 있다.

제1 작동기는 제1 실린더를 포함할 수 있고, 제2 작동기는 제2 실린더를 포함할 수 있으며, 제3 작동기는 제3 실린더를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 실린더는 제1 슬라이드와 연결될 수 있고, 제2 실린더는 제2 슬라이드와 연결될 수 있으며, 제3 실린더는 제3 슬라이드와 연결될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 실린더들에서 생성된 동력은 제1 내지 제3 슬라이드들에 각각 전달될 수 있다.

성형부(190)는 크랭크 원형(OCR)을 성형할 수 있다. 예를 들어, 성형부(190)는 가열부 및 성형 거푸집을 포함할 수 있다. 여기서, 가열부는 크랭크 원형(OCR)의 구성 물질을 소정의 온도로 가열할 수 있고, 성형 거푸집은 가열된 구성 물질이 주입될 수 있다. 그 결과, 성형 거푸집의 형상에 대응되는 크랭크 원형(OCR)이 성형될 수 있다.

트위스트 부(140)는 크랭크 고정 금형, 제1 회전 금형이 결합되는 제1 지그(jig, 144), 제2 회전 금형이 결합되는 제2 지그(146) 및 크랭크 고정 금형이 결합되는 제3 지그(142)를 포함할 수 있다. 여기서, 크랭크 고정 금형은 고정력(FF)에 기초하여 크랭크 원형(OCR)을 소정의 고정틀 내부에 고정시킬 수 있고, 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형은 회전력(SF1, SF2)에 기초하여 고정된 크랭크 원형(OCR)을 트위스트(twist)시킬 수 있다.

크랭크 고정 금형은 고정력(FF)에 기초하여 크랭크 원형(OCR)을 소정의 고정틀 내부에 고정시킬 수 있다. 이를 위해, 제3 지그(142)는 제1 슬라이드와 연결될 수 있고, 제1 작동기는 제1 슬라이드 및 제3 지그(142)를 통해 크랭크 고정 금형에 고정력(FF)을 공급할 수 있다.

제1 회전 금형은 크랭크 고정 금형의 일단에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 회전 금형은 고정된 크랭크 원형(OCR)의 일 부분을 제1 회전력(SF1)에 기초하여 제1 회전축을 중심으로 제1 방향(S1)으로 회전시킬 수 있다.

제2 회전 금형은 크랭크 고정 금형의 타단에 연결될 수 있다. 따라서, 제2 회전 금형은 고정된 크랭크 원형(OCR)의 다른 부분을 제2 회전력(SF2)에 기초하여 제2 회전축을 중심으로 제1 방향(S1)과 반대되는 제2 방향으로 회전시킬 수 있다.

제1 회전 금형은 제1 지그(144)에 의해 회전될 수 있다. 제1 지그(144)는 제1 회전축을 중심으로 하는 링 형상을 가질 수 있고, 제1 회전 금형을 둘러쌀 수 있다. 마찬가지로, 제2 회전 금형은 제2 지그(146)에 의해 회전될 수 있다. 제2 지그(146)는 제2 회전축을 중심으로 하는 링 형상을 가질 수 있고, 제2 회전 금형을 둘러쌀 수 있다.

제1 회전력(SF1)과 제2 회전력(SF2)은 제2 슬라이드를 통해 공급된 회전력(SF1, SF2)이 별도의 부재를 통해 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형에 각각 공급된 것일 수 있다. 예를 들어, 동력 공급부(120)는 제1 슬라이드암 및 제2 슬라이드암을 더 포함할 수 있다.

여기서, 제1 슬라이드암은 제1 지그(144)와 제2 슬라이드 사이에 연결될 수 있고, 제2 슬라이드암은 제2 지그(146)와 제2 슬라이드 사이에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 회전력(SF1)은 제2 슬라이드, 제1 슬라이드암 및 제1 지그(144)를 통해 제1 회전 금형에 전달될 수 있고, 제2 회전력(SF2)은 제2 슬라이드, 제2 슬라이드암 및 제2 지그(146)를 통해 제2 회전 금형에 전달될 수 있다.

제1 슬라이드암은 제2 슬라이드와 제1 경첩 관절(hinge joint) 구조를 형성할 수 있고, 제1 슬라이드암은 제1 지그(144)와 제2 경첩 관절 구조를 형성할 수 있다. 한편, 제2 슬라이드암은 제2 슬라이드와 제3 경첩 관절 구조를 형성할 수 있고, 제2 슬라이드암은 제2 지그(146)와 제4 경첩 관절 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 제1 회전력(SF1)은 제1 및 제2 경첩 관절 구조들에 기초하여 제1 회전 금형에 전달될 수 있고, 제2 회전력(SF2)은 제2 및 제3 경첩 관절 구조들에 기초하여 제2 회전 금형에 전달될 수 있다.

제1 회전축과 제2 회전축은 서로 평행할 수 있다. 나아가, 제1 회전축과 제2 회전축은 실질적으로 동일할 수 있다. 다시 말해, 제1 회전 금형은 제1 회전축을 중심으로 제1 방향(S1)으로 회전할 수 있고, 제2 회전 금형은 제1 회전축과 실질적으로 평행하거나 동일한 제2 회전축을 중심으로 제2 방향(S2)으로 회전할 수 있다. 그 결과, 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형은 엇갈림 회전을 할 수 있고, 크랭크 원형(OCR)은 트위스트될 수 있다.

실시예에 따라, 제1 작동기와 제2 작동기는 동작 타이밍이 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 작동기는 제1 작동기가 고정력(FF)을 공급한 이후에 회전력(SF1, SF2)을 공급할 수 있다. 그 결과, 트위스트 부(140)의 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형은 크랭크 고정 금형이 크랭크 원형(OCR)을 고정한 이후 회전할 수 있다.

이를 위해, 제2 슬라이드는 제1 슬라이드 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 슬라이드는 제1 슬라이드와 함께 이동될 수 있고, 제1 슬라이드의 이동에 의해 고정력(FF)의 공급이 완료된 때 제2 슬라이드가 이동함으로써 회전력(SF1, SF2)을 공급할 수 있다.

형상 교정부(160)는 트위스트된 크랭크 원형(TCR)에 발생된 형상 오차를 교정력(CF)에 기초하여 교정할 수 있다. 다시 말해, 형상 교정부(160)는 트위스트 공정 직후의 트위스트된 크랭크 원형(TCR)을 공급받을 수 있고, 제3 슬라이드를 통해 공급받은 교정력(CF)에 기초하여 트위스트된 크랭크 원형(TCR)에 발생된 형상 오차를 교정하여 크랭크 축(CR)을 완성할 수 있다.

형상 교정부(160)는 교정 거푸집 및 거푸집 주입부를 포함할 수 있다. 교정 거푸집은 트위스트된 크랭크 원형(TCR)이 가져야 할 이상적인 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 거푸집 주입부는 교정력(CF)에 기초하여 트위스트된 크랭크 원형(TCR)을 교정 거푸집에 밀어 넣을 수 있다. 그 결과, 트위스트 부(140)에 의해 발생된 형상 오차가 교정 거푸집 내부에서 교정될 수 있다.

제어부(180)는 제1 슬라이드, 제2 슬라이드 및 제3 슬라이드의 이동 거리를 각각 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 제1 슬라이드의 이동 거리와 제3 슬라이드의 이동 거리가 상이하도록 제1 내지 제3 슬라이드들의 이동 거리를 제어하는 제어 신호(CTRL)를 생성할 수 있다.

제1 내지 제3 슬라이드들 각각의 이동 거리는 크랭크 고정 금형, 제1 회전 금형, 제2 회전 금형 및 형상 고정부(160)에 포함된 교정 거푸집의 이동 거리에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 각 금형과 금형 아래의 받침대 사이의 높이는 제1 내지 제3 슬라이드들 각각의 이동 거리에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 제어부(180)는 제1 내지 제3 슬라이드들 각각의 이동 거리를 제어함으로써 금형과 받침대 사이의 높이를 제어할 수 있고, 트위스트 공정과 교정 공정 사이의 높이차를 정정할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 크랭크 축 제조 장치(100)는 제어부(180)가 제1 내지 제3 슬라이드들의 이동 거리를 각각 제어하므로, 별도의 구성없이 공정 사이의 높이차를 정정할 수 있다.

도 2는 도 1의 크랭크 축 제조 장치의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 크랭크 축 제조 장치의 A 부분을 확대한 도면이며, 도 4는 도 3의 크랭크 축 제조 장치를 B 방향으로 바라본 도면이고, 도 5는 도 3의 크랭크 축 제조 장치를 C 방향으로 바라본 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 크랭크 축 제조 장치(200)는 동력 공급부, 트위스트 부(240), 형상 교정부(260) 및 제어부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 크랭크 축 제조 장치(200)는 성형부를 더 포함할 수 있다.

동력 공급부는 제1 작동기, 제2 작동기 및 제3 작동기를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 작동기는 고정력을 제1 슬라이드(222-1, 222-2)를 통해 공급할 수 있고, 제2 작동기는 회전력을 제2 슬라이드(224)를 통해 공급할 수 있으며, 제3 작동기는 교정력을 제3 슬라이드(227-1, 227-2)를 통해 공급할 수 있다.

제1 작동기는 제1 실린더(221-1, 221-2)를 포함할 수 있고, 제2 작동기는 제2 실린더(223)를 포함할 수 있으며, 제3 작동기는 제3 실린더(226-1, 226-2)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 실린더(221-1, 221-2)는 제1 슬라이드(222-1, 222-2)와 연결될 수 있고, 제2 실린더(223)는 제2 슬라이드(224)와 연결될 수 있으며, 제3 실린더(226-1, 226-2)는 제3 슬라이드(227-1, 227-2)와 연결될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 실린더들(221-1, 221-2, 223, 226-1, 226-2)에서 생성된 동력은 제1 내지 제3 슬라이드들(222-1, 222-2, 224, 227-1, 227-2)에 각각 전달될 수 있다.

성형부는 크랭크 원형을 성형할 수 있다. 예를 들어, 성형부는 가열부 및 성형 거푸집을 포함할 수 있다. 여기서, 가열부는 크랭크 원형의 구성 물질을 소정의 온도로 가열할 수 있고, 성형 거푸집은 가열된 구성 물질이 주입될 수 있다. 그 결과, 성형 거푸집의 형상에 대응되는 크랭크 원형이 성형될 수 있다.

트위스트 부(240)는 크랭크 고정 금형, 제1 회전 금형이 결합되는 제1 지그 및 제2 회전 금형이 결합되는 제2 지그를 포함할 수 있다. 여기서, 크랭크 고정 금형은 고정력에 기초하여 크랭크 원형을 소정의 고정틀 내부에 고정시킬 수 있고, 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형은 회전력에 기초하여 고정된 크랭크 원형을 트위스트시킬 수 있다.

크랭크 고정 금형은 고정력에 기초하여 크랭크 원형을 소정의 고정틀 내부에 고정시킬 수 있다. 이를 위해, 크랭크 고정 금형이 결합되는 제3 지그는 제1 슬라이드(222-1, 222-2)와 연결될 수 있고, 제1 작동기는 제1 슬라이드(222-1, 222-2)를 통해 크랭크 고정 금형에 고정력을 공급할 수 있다.

제1 회전 금형은 크랭크 고정 금형의 일단에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 회전 금형은 고정된 크랭크 원형의 일 부분을 제1 회전력에 기초하여 제1 회전축을 중심으로 제1 방향으로 회전시킬 수 있다.

제2 회전 금형은 크랭크 고정 금형의 타단에 연결될 수 있다. 따라서, 제2 회전 금형은 고정된 크랭크 원형의 다른 부분을 제2 회전력에 기초하여 제2 회전축을 중심으로 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시킬 수 있다.

제1 회전 금형은 제1 지그에 의해 회전될 수 있다. 제1 지그는 제1 회전축을 중심으로 하는 링 형상을 가질 수 있고, 제1 회전 금형을 둘러쌀 수 있다. 마찬가지로, 제2 회전 금형은 제2 지그에 의해 회전될 수 있다. 제2 지그는 제2 회전축을 중심으로 하는 링 형상을 가질 수 있고, 제2 회전 금형을 둘러쌀 수 있다.

제1 회전력과 제2 회전력은 제2 슬라이드(224)를 통해 공급된 회전력이 별도의 부재를 통해 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형에 각각 공급된 것일 수 있다. 예를 들어, 동력 공급부는 제1 슬라이드암(225-1) 및 제2 슬라이드암(225-2)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 제1 슬라이드암(225-1)은 제1 지그와 제2 슬라이드(224) 사이에 연결될 수 있고, 제2 슬라이드암(225-2)은 제2 지그와 제2 슬라이드(224) 사이에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 회전력은 제2 슬라이드(224) 및 제1 슬라이드암(225-1)을 통해 제1 회전 금형에 전달될 수 있고, 제2 회전력은 제2 슬라이드(224) 및 제2 슬라이드암(225-2)을 통해 제2 회전 금형에 전달될 수 있다.

제1 슬라이드암(225-1)은 제2 슬라이드(224)와 제1 경첩 관절 구조를 형성할 수 있고, 제1 슬라이드암(225-1)은 제1 지그와 제2 경첩 관절 구조를 형성할 수 있다. 한편, 제2 슬라이드암(225-2)은 제2 슬라이드(224)와 제3 경첩 관절 구조를 형성할 수 있고, 제2 슬라이드암(225-2)은 제2 지그와 제4 경첩 관절 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 제1 회전력은 제1 및 제2 경첩 관절 구조들에 기초하여 제1 회전 금형에 전달될 수 있고, 제2 회전력은 제2 및 제3 경첩 관절 구조들에 기초하여 제2 회전 금형에 전달될 수 있다.

제1 회전축과 제2 회전축은 서로 평행할 수 있다. 나아가, 제1 회전축과 제2 회전축은 실질적으로 동일할 수 있다. 다시 말해, 제1 회전 금형은 제1 회전축을 중심으로 제1 방향으로 회전할 수 있고, 제2 회전 금형은 제1 회전축과 실질적으로 평행하거나 동일한 제2 회전축을 중심으로 제2 방향으로 회전할 수 있다. 그 결과, 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형은 엇갈림 회전을 할 수 있고, 크랭크 원형은 트위스트될 수 있다.

상기 트위스트 부(240)의 트위스트 공정은 아래 도 6 내지 도 11을 통해 상세히 설명하기로 한다.

실시예에 따라, 제1 작동기와 제2 작동기는 동작 타이밍이 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 작동기는 제1 작동기가 고정력을 공급한 이후에 회전력을 공급할 수 있다. 그 결과, 트위스트 부(240)의 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형은 크랭크 고정 금형이 크랭크 원형을 고정한 이후 회전할 수 있다.

이를 위해, 제2 슬라이드(224)는 제1 슬라이드(222-1, 222-2) 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 슬라이드(224)는 제1 슬라이드(222-1, 222-2)와 함께 이동될 수 있고, 제1 슬라이드(222-1, 222-2)의 이동에 의해 고정력의 공급이 완료된 때 제2 슬라이드(222-1, 222-2)가 이동함으로써 회전력을 공급할 수 있다.

형상 교정부(260)는 트위스트된 크랭크 원형에 발생된 형상 오차를 교정력에 기초하여 교정할 수 있다. 다시 말해, 형상 교정부(260)는 트위스트 공정 직후의 트위스트된 크랭크 원형을 공급받을 수 있고, 제3 슬라이드(227-1, 227-2)를 통해 공급받은 교정력에 기초하여 트위스트된 크랭크 원형에 발생된 형상 오차를 교정할 수 있다.

형상 교정부(260)는 교정 거푸집 및 거푸집 주입부를 포함할 수 있다. 교정 거푸집은 트위스트된 크랭크 원형이 가져야 할 이상적인 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 거푸집 주입부는 교정력에 기초하여 트위스트된 크랭크 원형을 교정 거푸집에 밀어 넣을 수 있다. 그 결과, 트위스트 부(240)에 의해 발생된 형상 오차가 교정 거푸집 내부에서 교정될 수 있다.

제어부는 제1 슬라이드(222-1, 222-2), 제2 슬라이드(224) 및 제3 슬라이드(227-1, 227-2)의 이동 거리를 각각 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 제1 슬라이드(222-1, 222-2)의 이동 거리와 제3 슬라이드(227-1, 227-2)의 이동 거리가 상이하도록 제1 내지 제3 슬라이드들(222-1, 222-2, 224, 227-1, 227-2)의 이동 거리를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다.

제1 내지 제3 슬라이드들(222-1, 222-2, 224, 227-1, 227-2) 각각의 이동 거리는 크랭크 고정 금형, 제1 회전 금형, 제2 회전 금형 및 형상 고정부(260)에 포함된 교정 거푸집의 이동 거리에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 각 금형과 금형 아래의 받침대 사이의 높이는 제1 내지 제3 슬라이드들(222-1, 222-2, 224, 227-1, 227-2) 각각의 이동 거리에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 제어부는 제1 내지 제3 슬라이드들(222-1, 222-2, 224, 227-1, 227-2) 각각의 이동 거리를 제어함으로써 금형과 받침대 사이의 높이를 제어할 수 있고, 트위스트 공정과 교정 공정 사이의 높이차를 정정할 수 있다.

도 6 내지 도 11은 도 2의 크랭크 축 제조 장치에 포함되는 트위스트 부의 동작을 나타내는 도면이다.

도 6 내지 도 11을 참조하면, 트위스트 부는 제1 지그(244-1, 244-2), 제2 지그(246-1, 246-2) 및 크랭크 고정 금형이 결합되는 제3 지그를 포함할 수 있다. 제1 지그(244-1, 244-2)는 제1 회전 금형과 결합될 수 있고, 제2 지그(246-1, 246-2)는 제2 회전 금형과 결합될 수 있다.

제1 회전 금형, 제2 회전 금형 및 크랭크 고정 금형은 목표로 하는 크랭크 축의 형상에 따라 상이한 형상을 가질 수 있고, 제1 지그(244-1, 244-2), 제2 지그(246-1, 246-2) 및 제3 지그에 탈착될 수 있다. 즉, 제1 회전 금형, 제2 회전 금형 및 크랭크 고정 금형의 내면은 크랭크 축의 형상에 상응하는 형상을 가질 수 있고, 제1 회전 금형, 제2 회전 금형 및 크랭크 고정 금형의 외면은 제1 지그(244-1, 244-2), 제2 지그(246-1, 246-2) 및 제3 지그에 탈착될 수 있는 형상을 가질 수 있다.

제1 지그(244-1, 244-2)는 제1 상부 지그(244-1) 및 제1 하부 지그(244-2)를 포함할 수 있고, 제1 회전 금형은 제1 상부 회전 금형 및 제1 하부 회전 금형을 포함할 수 있다. 제1 상부 지그(244-1)는 제1 상부 회전 금형과 연결될 수 있고, 제1 하부 지그(244-2)은 제1 하부 회전 금형과 연결될 수 있다.

제2 지그(246-1, 246-2)는 제2 상부 지그(246-1) 및 제2 하부 지그(246-2)를 포함할 수 있고, 제2 회전 금형은 제2 상부 회전 금형 및 제2 하부 회전 금형을 포함할 수 있다. 제2 상부 지그(246-1)는 제2 상부 회전 금형과 연결될 수 있고, 제2 하부 지그(246-2)는 제2 하부 회전 금형과 연결될 수 있다.

제1 슬라이드암(225-1)은 제1 상부 지그(245-1)와 연결될 수 있고, 제2 슬라이드암(225-2)은 제2 상부 지그(257-1)와 연결될 수 있다.

도 6 및 도 9를 참조하면, 제1 하부 회전 금형 상에 크랭크 원형이 올라간 이후, 도 4의 제1 슬라이드(222-1, 222-2)가 하강할 수 있다. 그 결과, 제1 상부 지그(244-1) 및 제1 상부 회전 금형이 하강할 수 있고, 제2 상부 지그(256-1) 및 제2 상부 회전 금형이 하강할 수 있다.

도 7 및 도 10을 참조하면, 제1 상부 지그(244-1)와 제1 하부 지그(244-2)는 서로 연결될 수 있고, 제2 상부 지그(246-1)와 제2 하부 지그(246-2)는 서로 연결될 수 있다. 즉, 제1 상부 회전 금형과 제1 하부 회전 금형이 결합될 수 있고, 제2 상부 회전 금형과 제2 하부 회전 금형이 결합될 수 있다. 따라서, 제1 회전 금형은 크랭크 원형의 일 부분을 둘러쌀 수 있고, 제2 회전 금형은 크랭크 원형의 다른 부분을 둘러쌀 수 있다.

제1 회전 금형 및 제2 회전 금형이 크랭크 원형을 둘러싼 이후, 도 4의 제2 슬라이드(224)가 하강할 수 있다. 따라서, 제2 슬라이드(224)에 연결된 제1 슬라이드암(225-1) 및 제2 슬라이드암(225-2) 또한 하강할 수 있다.

도 8 및 도 11을 참조하면, 제1 슬라이드암(225-1)이 하강함과 동시에 제1 지그(244-1, 244-2)는 시계 방향으로 회전할 수 있다. 마찬가지로, 제2 슬라이드암(225-2)이 하강함과 동시에 제2 지그(246-1, 246-2)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

제1 회전 금형은 제1 지그(244-1, 244-2)와 함께 회전하므로, 제1 회전 금형이 둘러싼 크랭크 원형의 일 부분은 시계 방향으로 회전할 수 있다. 반면에, 제2 회전 금형은 제2 지그(246-1, 246-2)와 함께 회전하므로, 제2 회전 금형이 둘러싼 크랭크 원형의 다른 부분은 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

이렇듯, 도 2의 트위스트 부(240)는 제1 회전 금형 및 제2 회전 금형의 엇갈림 회전에 기초하여 크랭크 원형을 트위스트시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 따른 크랭크 축 제조 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기에서는 트위스트 부가 제1 및 제2 지그들을 포함하는 것으로 설명하였으나, 트위스트 부의 종류는 이에 한정되는 것이 아니다.

본 발명은 크랭크 축을 필요로 하는 제품을 제조하는 데 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 자동차와 같은 내연기관을 포함하는 운송수단 등에 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

100, 200: 크랭크 축 제조 장치
120: 동력 공급부
140, 240: 트위스트 부
144, 244-1, 244-2: 제1 지그
146, 246-1, 246-2: 제2 지그
142: 제3 지그
160, 260: 형상 교정부
180: 제어부
190: 성형부

Claims

고정력을 제1 슬라이드를 통해 공급하는 제1 작동기(actuator), 회전력을 제2 슬라이드를 통해 공급하는 제2 작동기, 및 교정력을 제3 슬라이드를 통해 공급하는 제3 작동기를 포함하는 동력 공급부;
제1 회전 금형이 결합되는 제1 지그(jig), 및 제2 회전 금형이 결합되는 제2 지그 및 크랭크 고정 금형이 결합되는 제3 지그를 포함하고, 상기 제1 회전 금형 및 상기 제2 회전 금형의 엇갈림 회전에 기초하여 크랭크 원형을 트위스트(twist)시키는 트위스트 부;
상기 트위스트된 크랭크 원형에 발생된 형상 오차를 상기 제3 작동기를 통해 공급되는 교정력에 기초하여 교정하는 형상 교정부; 및
상기 제1 슬라이드, 상기 제2 슬라이드 및 상기 제3 슬라이드의 이동 거리를 각각 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 크랭크 고정 금형은 상기 제1 작동기를 통해 공급되는 고정력에 기초하여 크랭크 원형을 소정의 고정틀 내부에 고정시키며,
상기 제1 회전 금형은 상기 크랭크 고정 금형의 일단에 연결되어 상기 고정된 크랭크 원형의 일 부분을 상기 제2 작동기를 통해 공급되는 회전력에 기초하여 회전축을 중심으로 제1 방향으로 회전시키고,
상기 제2 회전 금형은 상기 크랭크 고정 금형의 타단에 연결되어 상기 고정된 크랭크 원형의 다른 부분을 상기 제2 작동기를 통해 공급되는 회전력에 기초하여 상기 회전축을 중심으로 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시키는 크랭크 축 제조 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 작동기는 상기 제1 슬라이드와 연결된 제1 실린더를 포함하고,
상기 제2 작동기는 상기 제2 슬라이드와 연결된 제2 실린더를 포함하며,
상기 제3 작동기는 상기 제3 슬라이드와 연결된 제3 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 동력 공급부는
상기 제1 지그와 상기 제2 슬라이드 사이에 연결된 제1 슬라이드암; 및
상기 제2 지그와 상기 제2 슬라이드 사이에 연결된 제2 슬라이드암;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제1 지그 및 상기 제2 지그는 상기 회전축을 중심으로 하는 링 형상을 갖고,
상기 제1 슬라이드암은 상기 제2 슬라이드와 제1 경첩 관절(hinge joint) 구조를 형성하고, 상기 제1 지그와 제2 경첩 관절 구조를 형성하며,
상기 제2 슬라이드암은 상기 제2 슬라이드와 제3 경첩 관절 구조를 형성하고, 상기 제2 지그와 제4 경첩 관절 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제2 슬라이드는 상기 제1 슬라이드 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 작동기는 상기 제1 작동기가 상기 고정력을 공급한 이후 상기 회전력을 공급하고,
상기 제1 회전 금형 및 상기 제2 회전 금형은 상기 크랭크 고정 금형이 상기 크랭크 원형을 고정한 이후 회전하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 형상 교정부는
교정 거푸집; 및
상기 제3 작동기를 통해 공급되는 교정력에 기초하여 상기 트위스트된 크랭크 원형을 상기 교정 거푸집에 밀어 넣는 거푸집 주입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 크랭크 원형을 형성하는 성형부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 성형부는
상기 크랭크 원형의 구성 물질을 소정의 온도로 가열하는 가열부; 및
상기 가열된 구성 물질이 주입되는 성형 거푸집;을 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축 제조 장치.