KR101992023B1

KR101992023B1 - 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치

Info

Publication number: KR101992023B1
Application number: KR1020170140104A
Authority: KR
Inventors: 유호석
Original assignee: 유호석
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-09-30
Also published as: KR20180045850A

Abstract

본 발명은 머리부와 미세 굵기의 몸체부가 일체로 이루어진 성형물을 연속 가공할 수 있도록 성형과정과 성형품 추출 과정이 원활하게 반복적으로 이루어지게 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은, 성형부를 일부분씩 나누어 형성하고, 상호 모여 성형부를 이루거나 반대로 벌어지고, 각 외측이 일측으로 갈수록 굵기가 줄어들도록 제1경사면을 이루는 다이블록과; 상기 다이블록이 끼워지는 정렬홈을 형성하고, 상기 성형부의 일측으로 제1안내홀을 형성하며, 상기 정렬홈의 내벽이 상기 각 제1경사면에 맞대응하는 각도의 제2경사면을 이루는 지지블록과; 타단이 상기 제1안내홀을 거쳐 성형부의 일측 중 이미 설정한 위치에 놓여 성형부의 일단을 이루는 녹아웃핀과; 상기 녹아웃핀의 일단과 연결하고, 상기 펀칭블록의 타측 방향 이동에 대응하여 시간을 두고 타측으로 이동하여 상기 녹아웃핀을 밀고, 상기 펀칭블록의 일측 방향 이동 전에 일측 방향으로 이동하도록 한 제1푸싱부; 및 타단 부위가 상기 제1안내홀에 타측 일부가 끼워져 상기 다이블록에 대향하며 상기 녹아웃핀의 이동에 간섭을 방지하는 간섭 방지부를 형성한 밀대를 구비하여 상기 펀칭블록의 타측 방향 이동에 대응하여 상기 제1푸싱부의 이동 이전에 상기 다이블록을 타측으로 밀고, 상기 제1푸싱부의 일측 방향 이동에 대응하여 일측 방향으로 이동하도록 한 제2푸싱부;를 포함하여 이루어진다.

Description

미세 굵기의 핀 가공용 단조장치{APPARATUS FOR FORMING A PIN OF MICRO-THICKNESS}

본 발명은 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 플러그용 접속 단자핀이나 릴샤프트 및 스플라인 또는 나사머리를 포함한 머리부와 미세 굵기의 길이부가 일체로 이루어진 성형물을 연속하여 가공하고, 가공한 성형물을 다음 성형을 위해 추출하는 일련의 과정이 반복될 수 있도록 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치에 관한 것이다.

일반적으로 단조는 기계적 방법으로 압축하중을 가하여 가공재료를 원하는 형상으로 성형하는 금속 가공방법을 말하는 것으로서, 이러한 단조 가공은 성형이 이루어지는 가공재료의 재결정 온도를 기준으로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조라 하고, 그 보다 낮은 온도에서 단조하는 것을 냉간단조라 하여 구분하고 있다.

특히 냉간단조의 경우는, 재료의 가열과 그에 따른 냉각과정이 필요하지 않아 대량생산에 용이하고, 성형품의 결정입자 크기를 작고 치밀하게 하여 기계적 강도를 높이는 등의 이점이 있다.

여기서는 상술한 냉간단조를 시행함에 있어, 미세 전자부품 등 그 굵기가 1㎜ 이하이고, 길이가 5㎜ 이상인 길쭉한 형상의 미세 굵기의 핀 제품을 성형하기 위한 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 소망하는 미세 굵기의 핀(10)은, 설계에 따른 치수와 형상 및 두께(α)을 갖는 머리부(12)와, 머리부(12)의 일측으로 이미 설계에 따른 미세 굵기로 이루어진 길이(l)를 갖는 길이부(14)로 이루어진다.

이렇게 미세 굵기의 핀(10) 제조를 위한 종래의 방법은, 완성품 기준의 머리부(12) 두께(α)와 완성품을 기준으로 할 때에 머리부(12)의 타측에서 길이부(14)의 일측 끝단에 이르는 길이(l)를 합산한 전체길이(L)를 갖는 핀(P)을 구비하고, 핀(P)의 타단에 대응하는 부위에 핀(P)의 타단 부위가 끼워지는 홀(12a)을 형성한 머리부(12')를 가공하고, 머리부(12')에 형성한 홀(12a)에 핀(P)의 타단을 끼운 후 이들의 결합 부위에 용접(W)을 시행하는 것으로 이루어진다.

위의 방법은, 도 1에서 확대 표시한 바와 같이, 길이부(14)의 길이 방향에 대하여 언더컷(U/C:undercut 측부의 굵기 방향으로 오목하거나 돌출한 형상 부위)을 갖는 미세 굵기의 핀(10)까지 가공할 수 있다는 장점이 있으나, 머리부(12')와 핀(P)를 각각 가공하고, 또 이들을 다시 용접으로 결합시켜야 하는 등 작업공수가 많고, 그에 따른 제조비용과 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.

한편, 미세 굵기의 핀(10) 가공을 위한 종래 기술의 단조장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 베이스블록(20)과 지지블록(24)의 지지를 받는 형태로 다이블록(26)의 설치가 이루어진다.

이러한 다이블록(26)은, 펀칭블록(22)과 대향하는 중심에 미세 굵기의 핀(10) 중 길이부(14)의 단면 형상으로 일측에서 타측으로 관통하는 성형홀(26a)을 마련하고 있다.

그리고, 상술한 펀칭블록(22)은, 다이블록(26)에 형성한 성형홀(26a)에 대향하여 그 길이 방향으로 전후진 구동하는 구성을 이룬다.

이때, 성형홀(26a)은 그 단면 내벽 형상이 소망하는 미세 굵기의 핀(10) 중 길이부(14) 측면 둘레를 따라 밀착 대응하는 형상의 틀을 이룬다.

또한, 펀칭블록(22)은, 성형홀(26a)에 대향하는 일측에 미세 굵기의 핀(10) 중 머리부(12)의 타측 형상을 갖는 성형부(C2)를 형성하고 있다.

그리고, 성형홀(26a)에는 타단이 일측으로부터 삽입이 이루어져 미세 굵기의 핀(10)의 일측 단부 위치를 제한하도록 막아 성형부(C1)를 완성하는 녹아웃핀(28)이 성형홀(26a)의 길이 방향으로 놓인다.

이로부터 상술한 펀칭블록(22)이 일측으로 전진 구동하여 다이블록(26)에 맞닿은 상태에 있을 때에, 펀칭블록(22)의 성형부(C2)와 상술한 성형부(C1)는, 도 2의 확대 도시한 바와 같이, 미세 굵기의 핀(10)을 외관에 대응하는 공간을 이룬다.

그리고, 녹아웃핀(28)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 일단이 푸시로드(30)와 연결하고, 푸시로드(30)는 펀칭블록(22)이 타측 방향으로 후진 이동함에 연동하도록 캠(32)과 레버(34)로 연결하여 일정 시점에서 가이드(36)의 안내를 받아 타측 방향으로 이동하여 녹아웃핀(28)과 성형이 완료된 미세 굵기의 핀(10)을 타측으로 밀고, 펀칭블록(22)의 전진구동 전에 가이드(36)와 레버(34) 사이에 개재한 스프링(38)의 탄성력 등에 의해 일측으로 이동하는 구성으로 이루어진다.

위의 구성을 통한 단조 과정을 살펴보면, 도 3a 내지 도 3c에 도시한 바와 같이, 펀칭블록(22)이 타측으로 충분이 이격 위치한 상태에서 다이블록(26)상에 형성한 성형부(C1)에 이미 설정한 굵기(d2)와 이미 설계에 따른 길이(L')로 이루어진 가공재료(M)를 끼운다.

이때, 가공재료(M)의 굵기(d2)는 성형부(C1)의 내측 간격(d1)보다 작아 성형부(C1)에 용이하게 끼워지는 것으로 성형부(C1)의 성형홀(26a) 내벽에 대하여 틈새를 이루고, 가공재료(M)의 이미 설계에 따른 길이(L')는 가공 이후의 미세 굵기의 핀(10) 전체 길이(L)보다 긴 상태에 있다.

이후, 도 3b와 같이, 프레스 또는 해머 등의 작동으로 펀칭블록(22)이 일측으로 전진하면, 가공재료(M)는 다이블록(26)과 녹아웃핀(28)이 이루는 성형부(C1)와 펀칭블록(22)의 성형부(C2) 사이에서 압력을 받아 성형부(C1, C2)가 이루는 내부 공간의 형상을 따라 눌려짐으로써 소망하는 미세 굵기의 핀(10)으로 가공된다.

즉, 핀(P)의 이미 설계에 따른 길이(L') 중 소망하는 미세 굵기의 핀(10)의 길이부(14) 이상으로 돌출한 길이부위(f(l))는 펀칭블록(22)의 가압에 의해 변형되어 가공재료(M)와 성형부(C1) 내벽 사이의 틈새를 매우도록 함과 동시에 소망하는 미세 굵기의 핀(10)의 머리부(12) 형상으로 변형이 이루어진다.

위에서 펀칭블록(22)이 가공재료(M)를 가압하는 힘(F1)은, 녹아웃핀(28)을 일측으로 밀어 누르고, 녹아웃핀(28)의 길이 방향 중간 부위는 길이 방향으로 눌려 측부가 좌굴(B:buckling) 또는 뒤틀림이 발생할 수 있으며, 이로부터 녹아웃핀(28)의 타단이 일측으로 밀릴 경우 가공되는 미세 굵기의 핀(10)의 길이부(14) 길이(l)는 설계 이상으로 늘어나거나 미성형에 발생하는 등 가공불량이 발생한다.

또한, 가공 이후의 미세 굵기의 핀(10) 중 길이부(14)는 가공재료(M)의 굵기(d2)에 비교하여 팽창한 상태로 성형부(C1) 내벽을 압박하는 상태에 있고, 이러한 상태는, 도 3c과 같이, 녹아웃핀(28)으로 성형을 완성한 미세 굵기의 핀(10)을 타측으로 밀어 추출하는 힘(F2)에 대하여 저항(resistance)으로 작용한다.

이상에서 밝힌 바와 같이, 녹아웃핀(28)은 성형과정에서 가공재료(M)를 가압하는 펀칭블록(22)의 가압력과 추출과정에서 성형부(C1)의 내벽을 압박하는 상태에 따른 저항력이 반복적으로 작용함으로써 내부에 응력이 쌓인다.

이렇게 녹아웃핀(28)에 응력이 쌓이는 것은, 녹아웃핀(28)의 강도 저하로 변형 내지 그 변형으로 치수공차가 거의 없는 빠듯한 성형홀(26a)을 따라 타측으로 진행할 때에 성형홀(26a)의 일측 단부에 대하여 다시 물리적인 힘을 받는 등 녹아웃핀(28)의 파손으로 이러질 뿐 아니라 다이블록(26)의 성형홀(26a) 내벽을 긁어 손상시키는 등 정상적인 미세 굵기의 핀(10) 가공이 어려워지는 문제를 야기한다.

이러한 녹아웃핀(28)의 파손은, 결국 그 교체에 따른 단조가공의 중단과 그에 따른 생산량 감소 및 녹아웃핀(28) 가공을 포함한 부품비와 인력 비용을 증가시키는 문제도 있다.

이상에서 위의 단조가공을 위한 장치는, 길이부(14) 두께가 일측으로 갈수록 일정하거나 축소되는 형상의 가공에 대하여 생산할 수 있으나, 미세 굵기의 핀(10) 중 길이부(14)의 길이 방향 중간 부위 측부에 오목 또는 돌출한 형상의 언더컷(U/C) 부위가 있는 경우에는 그 제작이 어려운 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0808647호(2008.03.03.공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0045731호(2014.04.17.공개)

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 아래와 같은 목적을 갖는다.

첫째, 미세 굵기의 핀을 단조로 가공함에 있어, 녹아웃핀의 손상 내지 파손을 방지토록 하여, 녹아웃핀의 수명 연장은 물론 그 교체에 따른 작업의 단절 방지와 그에 따른 생산성 향상, 생산비용 절감을 이루도록 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치를 제공함에 있다.

둘째, 미세 굵기의 핀을 단조로 가공함에 있어, 측벽에 두께 방향으로 오목 또는 돌출한 형상의 언더컷 부위를 갖는 미세 굵기의 핀 가공까지 이루어질 수 있도록 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치의 특징적인 구성은, 성형부를 일부분씩 나누어 형성하며, 상호 모여 성형부를 이루거나 벌어지며, 외측을 일측으로 갈수록 굵기가 줄어들는 제1경사면으로 형성한 둘 이상의 블록조각들의 조합으로 이루어진 다이블록과; 상기 다이블록이 끼워지는 정렬홈을 형성하고, 상기 성형부의 일측으로 제1안내홀을 형성하며, 상기 정렬홈의 내벽이 상기 각 제1경사면에 맞대응하는 각도의 제2경사면을 이루는 지지블록과; 타단이 상기 제1안내홀을 거쳐 성형부의 일측 중 이미 설정한 위치에 놓여 성형부의 일단을 이루는 녹아웃핀과; 상기 녹아웃핀의 일단과 연결하고, 펀칭블록의 타측 방향 이동에 대응하여 시간을 두고 타측으로 이동하여 상기 녹아웃핀을 밀고, 상기 펀칭블록의 일측 방향 이동 전에 일측 방향으로 이동하도록 한 제1푸싱부; 및 타단 부위가 상기 제1안내홀에 타측 일부가 끼워져 상기 다이블록에 대향하며 상기 녹아웃핀의 이동에 간섭을 방지하도록 간섭 방지부를 형성한 푸시헤드를 구비하여 상기 펀칭블록의 타측 방향 이동에 대응하여 상기 제1푸싱부의 이동 이전에 상기 다이블록을 타측으로 밀고, 상기 제1푸싱부의 일측 방향 이동에 대응하여 일측 방향으로 이동하도록 한 제2푸싱부;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 지지블록의 타측에 정렬홈 내측으로 돌출한 형상을 갖도록 설치한 스토퍼와; 상기 스토퍼의 지지를 받아 상기 다이블록을 일측으로 밀도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 설치토록 함이 바람직하다.

그리고, 상기 지지블록은 제2경사면에 정렬홈의 깊이 방향으로 길이를 이루고, 둘레 방향으로 폭을 이루는 가이드레일을 더 형성한 것으로 이루어지고, 상기 다이블록은 제1경사면에 상기 가이드레일의 안내를 받아 슬라이딩 이동하는 슬라이더를 더 형성한 것으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 녹아웃핀은 타단 부위가 상기 성형부의 내측 형상에 대응하는 형상의 머리부를 이루고, 상기 머리부에서 일측으로 연장한 일정 구간은 상기 머리부의 굵기보다 얇은 목부를 갖는 것으로 이루어지고, 상기 다이블록 중 이미 설정한 위치에 놓인 상기 녹아웃핀의 타단 일측의 성형부의 연장 부위가 상기 녹아웃핀의 머리부 외측 표면과 머리부의 일단면 가장자리 부위까지 밀착 대응하는 형상을 이루고, 성형부의 연장 부위에서 일측으로 더 연장한 부위는 상기 녹아웃핀의 목부에 근접하는 형상을 이루어 상기 녹아웃핀의 일측 방향 이동을 제한하는 걸림턱을 갖는 것으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 지지블록은 베이스블록에 설치가 이루어지고, 상기 베이스블록은 상기 제1안내홀에 연이어 상기 밀대가 관통 가능한 제2안내홀을 형성한 것으로 이루어지며, 상기 녹아웃핀은 타단에서 상기 다이블록의 일측 단부까지의 부위가 상기 성형부의 내측 형상에 대응하는 형상의 머리부를 이루고, 상기 머리부에서 일측으로 연장한 일정 구간은 상기 머리부의 굵기보다 얇은 목부를 갖는 것으로 이루어지며, 상기 제1안내홀의 내벽은 일측으로 갈수록 좁아져 상기 제2안내홀의 일측 주연의 가장자리인 상기 베이스블록에 이르는 제3경사면을 이루며, 상기 제1안내홀에는 타측이 상기 다이블록의 일측면에 밀착 대응하고, 일측이 상기 제2안내홀의 타측 주연에 밀착 대응하는 형상으로 외측 부위가 제3경사면에 맞대응하는 제4경사면을 이루며, 내측 부위가 상기 녹아웃핀의 목부에 근접 대응하는 형상의 제3안내홀을 이루며, 제3안내홀을 포함하여 제3안내홀을 중심으로 둘 이상으로 분할한 보조 다이블록;을 더 구비하여 이루어질 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 의하면, 다이블록이 성형부를 일부분씩 나누어 형성한 둘 이상의 블록조각들의 조합으로 이루어져 단조가공 과정에서 상호 모여 성형부를 이루고, 단조가공한 미세 굵기의 핀을 추출하는 과정에서 적어도 미세 굵기의 핀에 대한 압박을 해제하는 상태에 있도록 함으로써 추출 과정에서의 녹아웃핀 작동에 대한 저항을 줄여 추출이 용이하도록 함과 동시에 녹아웃핀과 다이블록의 손상 내지 파손을 줄임으로써 이에 따른 녹아웃핀과 다이블록의 수명 연장을 통해 그 교체에 따른 작업의 단절 방지와 생산성 향상 및 생산비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 녹아웃핀의 머리부에 비교하여 녹아웃핀의 목부 굵기를 작게 형성하고, 성형홀 일측의 내벽에 돌출한 걸림턱 또는 보조 다이블록에 녹아웃핀의 머리부 일측이 일측 방향에 대하여 걸쳐진 상태에 있도록 함으로써, 펀칭블록의 가압하는 힘에 대응하여 녹아웃핀의 머리부 중 가장자리 부위에 대한 전단응력으로 대응하게 함으로써 그에 따른 녹아웃핀의 좌굴은 물론 더 나아가 다이블록의 손상 내지 파손을 줄이고, 이에 따른 녹아웃핀과 다이블록의 수명 연장을 통해 그 교체에 따른 작업의 단절 방지와 생산성 향상 및 생산비용을 절감하는 효과가 있다.

그리고, 다이블록 또는 보조 다이블록의 블록조각들에 형성한 슬라이더가 각각 대응하는 지지블록 상의 가이드레일을 따라 이동하여 추출과정에서 다이블록 또는 보조 다이블록의 블록조각들이 상호 벌어짐으로써 미세 굵기의 핀 측벽에 두께 방향으로 오목 또는 돌출한 형상의 언더컷 부위를 형성할 수 있음은 물론 그 추출까지 용이함에 따라 다양한 형상의 미세 굵기의 핀 가공이 가능한 효과가 있다.

도 1은 일 예의 미세 굵기의 핀 형성을 위한 종래 기술 중 조립과 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 예의 미세 굵기의 핀 형성을 위한 종래 기술 중 단조가공을 위한 단조장치의 구성과 이들 구성의 작동관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 단조장치에 따른 미세 굵기의 핀의 가공 과정과 그에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치의 구성과 이들 구성에 따른 작동관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에서 지지블록에 대한 다이블록의 배치와 그에 따른 작용 부위를 설명하기 위해 개략적으로 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 6a와 도 6b는 다이블록 또는 보조 다이블록을 이루는 블록조각들의 배치 예와 지지블록에 대한 슬라이딩 이동 위치에 따른 배치 관계 예를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 4에 구성에 따른 미세 굵기의 핀의 가공 과정과 그에 따른 각 구성의 작용 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 변형 실시예에 따른 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치의 구성과 이들 구성에 따른 작동관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용하는 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석될 것이 아니라, '발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다'는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시한 구성은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들은 본 발명의 기술적 사상을 대변하는 특허청구범위에 내에 속할 수 있음을 이해해야 한다.

그리고, 본 발명을 설명함에 있어, 일측 또는 일단의 표현은 펀칭블록이 성형재료를 가압하도록 전진 작동하는 방향 또는 그 방향에 있는 부위를 지칭하는 것으로 하고, 타측 또는 타단의 표현은 일측 또는 일단의 반대 방향 또는 그 방향에 있는 부위를 지칭하여 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 목적을 구현하기 위한 바람직한 실시 구성과 이들 구성에 따른 작용관계에 대하여 설명하겠으며, 종래와 동일 내지 동일 범주에 있는 기술구성에 대하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치는, 도 4 내지 도 6b에 도시한 바와 같이, 성형부(CA1)를 중심으로 둘 이상의 블록조각(40a,…, 40n)들로 이루어진 다이블록(40)을 구비한다.

이렇게 다이블록(40)을 이루는 블록조각(40a,…, 40n)들은, 각각 성형부(CA1)의 일부분씩을 나누어 형성하고 있으며, 상호 성형부(CA1)를 이루도록 모이거나 또는 반대로 성형부(CA1)를 와해하도록 벌어질 수 있도록 각각 독립되어 있다.

상술한 성형부(CA1)은, 도 4에 확대 도시한 바와 같이, 블록조각(40a,…, 40n)들이 모두 모인 형상을 기준으로 하며, 다이블록(40)의 타측에서 일측 방향으로 이미 설정한 깊이의 성형홀(42a) 구간과, 성형홀(42a)의 일측으로부터 녹아웃핀(44)의 타단이 이미 설정한 위치를 막는 것으로 이루어지는 공간이다.

즉, 성형부(CA1)은, 성형홀(42a)의 일측으로부터 이미 설정한 깊이로 끼워진 상태에 있는 녹아웃핀(44)의 타단면과, 성형홀(42a)의 타측에서 녹아웃핀(44)의 타단면까지의 성형홀(42a)의 내벽이 이루는 공간으로 이루어진다.

또한, 블록조각(40a,…, 40n)들은, 상호 간에 모임으로써 형성되는 성형부(CA1)를 내측 중심이라 할 때에, 각각의 외측 부위가 일측 방향으로 갈수록 굵기가 줄어드는 제1경사면(42b)을 이루고 있다.

그리고, 각각의 제1경사면(42b)에는, 도 6a와 도 6b의 예시에서 확인되는 바와 같이, 외측으로 돌출하거나 반대로 내측으로 오목한 형상(미도시)의 슬라이더(42c)를 형성한 것으로 이루어질 수 있다.

여기서, 슬라이더(42c)가 제1경사면(42b)으로부터 돌출한 형상일 경우에, 그 단면 형상은 외측이 넓고 제1경사면(42b)가 접하는 부위가 좁은 외광내협의 구조를 갖도록 함이 바람직하다.

도면에 도시하지 않았지만, 반대로 슬라이더(42c)가 제1경사면(42b)에서 오목한 홈 형상일 경우에, 그 단면 형상은 제1경사면(42b)가 접하는 외측이 좁고 내측으로 갈수록 넓어지는 외협내광의 구조를 갖도록 함이 바람직하다.

이와 같이, 슬라이더(42c)를 형성하는 것과 그 형상을 제한하는 것은, 후술하는 지지블록(46) 중 정렬홈(46a)의 내벽을 이루는 제2경사면(46b)에 형성한 가이드레일(46c)과 상호 맞물림 관계에 있도록 하기 위한 것이고, 제2경사면(46b)들에 각각 대응하는 제1경사면(42b)이 밀착한 상태로 각 블록조각(40a,…, 40n)들의 슬라이딩 이동시에 상호 모이거나 벌어지도록 하기 위한 것이다.

하지만, 상술한 슬라이더(42c)와 이에 대응하는 가이드레일(46c)은, 본 발명에 있어, 반듯이 필요한 것은 아니며, 슬라이더(42c)와 가이드레일(46c)은, 소망하는 미세 굵기의 핀(10)에 있어, 길이부(14)의 길이 방향 중간 부위 측부에 언더컷(U/C) 형성이 요구되는 경우에 필요한 것이다.

따라서, 언더컷(U/C)이 없는 미세 굵기의 핀(10) 가공을 위해서는, 블록조각(40a,…, 40n)들이 상호 벌어질 수 있는 조건이면, 가공을 마친 미세 굵기의 핀(10)을 추출할 때에 길이부(14)의 측벽에 대하여 가압하는 힘을 해제할 수 있으므로, 이때에 슬라이더(42c)와 가이드레일(46c)은 없어도 무관하다.

더불어 상술한 제1, 2경사면(42b, 46b)이 이루는 각도는, 펀칭블록(22)의 가압하는 힘(F3) 방향에 대하여 나란한 각도(0°)를 초과하고, 후술하는 탄성부재(48)의 탄성력을 감안하여 45°이내의 범위에 있도록 한다.

이러한 제1, 2경사면(42b, 46b)이 이루는 바람직한 각도는, 펀칭블록(22)의 가압하는 힘(F) 방향에 대하여 0°초과에서 15°이하인 각도록 형성함이 바람직하다.

여기서, 제1, 2경사면(42b, 46b)이 이루는 각도의 제한은, 단조가공을 시행하는 과정에서, 성형부(CA1) 내의 가공재료(M) 굵기가 팽창하는 변형하는 힘(f1)이 각각의 블록조각(40a,…, 40n)들을 외측으로 밀고, 제1, 2경사면(42b, 46b)은 가공재료(M)에 의한 힘(f1)을 분산시켜 미끄러지게 하는 힘(f2)으로 작용한다.

이때 블록조각(40a,…, 40n)들을 외측으로 벌리는 힘(f1)은 지지블록(46)의 지지를 받고, 동시에 제1, 2경사면(42b, 46b)을 따라 미끄러지는 힘(f2)으로 분산되어 결국 블록조각(40a,…, 40n)들을 벌어지게 함으로써 성형부(CA1)를 와해시킨다.

따라서, 상술한 제1, 2경사면(42b, 46b)의 각도를 펀칭블록(22)의 가압 방향에서 크게 벗어나지 않는 범위의 작은 각도(펀칭블록(22)이 가공재료(M)를 가압하는 방향을 기준으로 한 작은 각도)에 있도록 하는 것은, 단조가공 시행시에 성형부(CA1)가 벌어지는 힘(f2)을 줄이기 위함과 탄성부재(48)의 탄성력이 작은 것을 선택 적용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

반대로, 제1, 2경사면(42b, 46b)이 이루는 각도가 45°를 초과할 경우에는, 지지블록(46)의 정렬홈(46a)에 대하여 다이블록(40)이 정렬되어 놓이도록 하기 위한 탄성부재(48)의 탄성력이 성형과정에서 펀칭블록(22)이 가압하는 힘(F) 이상이어야 하고, 이것은 후술하는 바와 같이, 녹아웃핀(44)의 작동 이전에 제2푸싱부가 작동하는 힘을 펀칭플록(22)을 통한 힘(F) 이상으로 형성해야 하는 문제가 있다.

이에 더하여 다이블록(40)의 타측면 외측 가장자리 부위 즉, 각 블록조각(40a,…, 40n)들의 타측면 외측 가장자리 부위는, 타측면에 대하여 단차를 이루는 지지턱(42d)을 형성하고 있다.

이러한 지지턱(42d)은 각 블록조각(40a,…, 40n)들이 지지블록(46)의 정렬홈(46a)에 대응하여 일측 정렬위치로 끼워지게 후술하는 탄성부재(48)으로부터 탄성력을 지지받는 부위를 마련하기 위한 것이나, 이 지지턱(42d) 또한 본 발명에 있어 반듯이 필요한 구성은 아니다.

이에 대하여 도면 없이 예시하자면, 펀칭블록(22)의 일측면 부위에 동일한 탄성력을 제공하는 수단을 구비하거나, 성형부(CA1)의 외측 주연에 대응하여 탄성력을 제공하는 다른 수단을 마련하거나, 굳이 탄성력을 제공하는 수단이 없이도 펀칭블록(22)이 가공재료(M)를 가압하는 힘을 통해 각각의 블록조각(40a,…, 40n)들이 정렬홈(46a) 내에 정렬하여 놓이도록 하는 것으로도 이루어질 수 있는 것이다.

이러한 탄성부재(48)는 지지턱(42d) 둘레를 따라 간격을 두고 설치되거나 지지턱(42d) 둘레 형상에 따른 코일 형상을 이루는 통상의 압축 코일스프링일 수 있고, 또는 지지턱(42d)에 대응하는 디스크 스프링일 수 있다.

즉, 탄성부재(48)는 지지블록(22)으로부터 스토퍼 등 통상의 지지수단의 지지를 받아 정렬홈(46a)에 대하여 다이블록(40)이 정렬 위치되게 하기 위한 기능을 한다.

또한, 블록조각(40a,…, 40n)들이 모두 모여 형성한 성형홀(42a) 부위 중 이미 설정한 위치에 놓인 녹아웃핀(44)의 타단면을 기준으로 하여 일측 방향으로 간격을 둔 내벽에는, 그 타측보다 내측으로 돌출한 형상의 걸림턱(42e)을 형성한 것으로 이루어질 수 있다.

그리고, 이에 대응하는 녹아웃핀(44)은, 도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 길이 방향 타측 부위가 성형부(CA1) 내벽에 대응하는 형상의 머리부(44a)와, 머리부(44a)에 연이어 걸림턱(42e)에 대응하는 부위는 머리부(44a)의 외측면에 대하여 단차를 이루며 그 굵기가 줄어든 형상의 목부(44b)를 포함하여 형성한 것으로 이루어질 수 있다.

이때, 녹아웃핀(44)의 목부(44b)는, 걸림턱(42e)이 이루는 간격 내에서 슬라이딩 이동 가능한 상태로 놓인다.

이에 따라 녹아웃핀(44)의 머리부(44a)는 성형부(CA1)의 일측 부위를 막는 형상을 이루고, 머리부(44a)의 일측 가장자리 부위는 걸림턱(42e)의 타측면에 걸쳐진 형상을 이룸에 따라, 펀칭블록(22)이 일측으로 전진하여 가공재료(M)를 가압하는 힘에 대응하여 좌굴(B) 없이 전단응력으로 대응하도록 하고 있다.

여기서, 걸림턱(42e)은, 상술한 바와 같이, 블록조각(40a,…, 40n)들 각각에 성형부(CA1) 형성과 연이어 성형부(CA1) 위치로부터 더 돌출한 형상을 갖도록 부분적으로 형성한 것으로 이루어질 수 있다.

상술한 걸림턱(42e)의 기능을 구현하기 위한 변형 예는, 도 8에 도시한 바와 같이, 블록조각(40a,…, 40n)들의 조합으로 이루어진 성형홀(42a)은 다이블록(40)의 일측과 타측 사이에 대체로 동일한 내벽 형상을 갖도록 형성하고, 다이블록(40)의 일측에는 둘 이상의 개수로 분할한 각각이 상호 모여 녹아웃핀(44)의 목부(44b)를 감싸는 형상으로 슬라이딩 가능하게 하며 외측면에 상술한 다이블록(40)의 제1경사면(42b)과 마찬가지로 일측으로 갈수록 굵기가 작아지는 경사를 이루도록 한 보조 다이블록(54)을 구비하는 것으로 이루어질 수 있다.

또한, 보조 다이블록(54)이 위치하는 지지블록(46)에는 정렬홈(46a) 일측에보조 다이블록(54)의 외곽 형상에 밀착 대응하는 형상의 경사면을 이루며, 보조 다이블록(54)을 수용하는 홈을 형성토록 함이 바람직하다.

이때 녹아웃핀(44)의 목부(44b)에 대응하는 보조 다이블록(54)의 내벽 사이의 간격은 동일 방향에 대한 성형홀(CA1)의 내벽 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 녹아웃핀(44)의 머리부(44a) 일측 가장자리 부위가 보조 다이블록(54)이 이루는 홀의 타측 주연 부위에 밀착 대응하는 형태로 놓이도록 한다.

즉, 위의 변형예에 따른 특징은, 녹아웃핀(44)에 작용하는 압력으로 녹아웃핀(44) 중 머리부(44a)의 일측 가장자리 부위와 이에 대응하는 보조 다이블록(54)에 완성되는 홀의 타측 주연 부위가 단조가공에 의해 반복적 물리적인 힘을 받는 것에 대하여 녹아웃핀(44)과 함께 손상 내지 파손 가능성이 있음에 대하여 다이블록(40)을 제외한 보조 다이블록(54)과 녹아웃핀(44) 만의 교체로 계속적인 작업이 가능하게 함으로, 교체 부분의 축소에 의해 시간적 경제적인 교체작업을 기대할 수 있다.

결국, 보조 다이블록(54)은 앞의 다이블록(40)에서 걸림턱(42e) 부위를 별도의 블럭들 조합으로 대체하는 형상을 이룬다.

물론 상술한 보조 다이블록(54)의 일측 부위 또는 보조 다이블록(54)의 일측 부위는 지지블록(46)을 포함하여 지지블록(46)을 고정하는 베이스블록(20)을 관통하여 제1푸싱부와 제2푸싱부에 대향하도록 노출된 상태를 이룬다.

여기서, 상술한 지지블록(46)과 베이스블록(20)은 도면과 상술한 바와 같이, 각각 별도의 기술 구성으로 표현 및 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다이블록(40) 또는 보조 다이블록(54)을 포함한 다이블록(40)이 분할되어 제2푸싱부에 의해 성형부(CA1)를 중심으로 모이거나 벌어질 수 있도록 안내하는 정렬홈(46a)을 형성한 것을 기준으로 한다.

그리고, 성형홀(CA1)과 걸림턱(42e)에 대응하는 녹아웃핀(44)은, 종래 기술과 마찬가지로 푸시로드(30)와 연결하고, 푸시로드(30)는 펀칭블록(22)이 타측 방향으로 후진 이동함에 연동하도록 캠(32)과 레버(34)로 연결하여 일정 시점에서 가이드(36)의 안내를 받아 타측 방향으로 이동하여 녹아웃핀(44)과 성형이 완료된 미세 굵기의 핀(10)을 타측으로 밀고, 펀칭블록(22)의 전진구동 전에 가이드(36)와 레버(34) 사이에 개재한 스프링(38) 등의 탄성수단에 의해 일측으로 이동하는 구성으로 이루어진다.

여기서, 상술한 가이드(36), 푸시로드(30), 캠(32) 및 레버(34)를 포함한 구성은, 펀칭블록(22)의 구동에 대응하여 녹아웃핀(44)를 타측으로 밀거나 이미 설정한 위치로 복귀시키도록 하는 제1푸싱부를 이룬다.

이렇게 녹아웃핀(44)을 슬라이딩 이송시키기 위한 구성들을 제1푸싱부로 명명하는 것은, 이후의 제2푸싱부와 구분하기 위한 것이다.

상술한 제2푸싱부는, 펀칭블록(22)의 동작과 연동하면서 제1푸싱부의 구동 이전에 작동하여 다이블록(40) 또는 다이블록(40)과 보조 다이블록(54)을 함께 타측으로 밀도록 하며, 제1푸싱부의 작동에 따른 녹아웃핀(44)이 통과하여 지나도록 하고 있다.

이러한 제1, 2푸싱부의 구성은, 도 4에 도시한 바와 같이, 펀칭블록(22)의 작동에 연동하는 캠(32, 32')과 이에 연결하여 작동하는 레버(34, 34'), 푸시로드(30, 30'), 스프링(38, 38') 등의 작동으로 작동할 수 있고, 또 제2푸싱부의 경우는 다이블록(40)의 일측에서 베이스블록(20) 또는 지지블록(46)에 힌지(h)로 연결하여 선회하는 푸시레버(52)와 푸시레버(52)의 측부에 마련되어 다이블록(40) 또는 보조 다이블록(54)의 일측 부위 중 노출된 부위에 대향하는 푸시헤드(50)를 구비한 구성으로 이루어질 수 있다.

이때 상술한 녹아웃핀(44)은 제1푸싱부의 푸시로드(30)에 일단을 연결한 상태이고, 타단은 다이블록(40)의 성형홀(42a) 내에 삽입된 상태를 유지하고, 이에 대응하는 제2푸싱부는 녹아웃핀(44)의 설치에 대하여 간섭을 회피하는 다양한 구조로 형성될 수 있음은 당업자에게 있어 용이하게 변경될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

더불어, 상술한 제1, 2푸싱부의 구성은 펀칭블록(22)의 구동에 대응하여 캠(34, 34') 등의 기계적인 구성으로 연결한 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1, 2푸싱부의 구성은 비록 도면으로 표현하지 않았으나, 펀칭블록(22)의 구동에 대응하여 기계적 또는 전자적으로 연결하여 구동하는 실린더 또는 솔레노이드 등의 구성으로 이루어질 수 있음은 용이하다고 할 것이다.

한편, 본 발명은 다이블록(40)을 지지하는 지지블록(46)은, 이미 설계에 따른 타측 부위에 타측으로부터 상술한 다이블록(40)을 끼우도록 하는 정렬홈(46a)을 형성하고 있다.

또한, 지지블록(46)은, 정렬홈(46a)에 연이어 일측으로 단차를 이루며 연통하는 안내홀(G/H1, G/H2)을 형성하고 있으며, 이러한 안내홀(G/H1, G/H2)은 앞에 설명한 푸시헤드(50)가 다이블록(40) 또는 보조 다이블록(54)의 일측면 중 노출된 부위에 대향하여 이동 가능하도록 안내한다.

10: 미세 굵기의 핀 12, 12': 머리부
12a: 홀 14: 길이부
20: 베이스블록 22: 펀칭블록
24, 46: 지지블록 26, 40: 다이블록
26a: 성형홀 28, 44: 녹아웃핀
30: 푸시로드 32: 캠
34: 레버 36: 가이드
38: 스프링 42a: 성형홀
42b: 제1경사면 42c: 슬라이더
42d: 지지턱 42e: 걸림턱
44a: 머리부 44b: 목부
46a: 정렬홈 46b: 제2경사면
46c: 가이드레일 48: 탄성부재
50: 푸시헤드 52: 푸시레버
54: 보조 다이블록
α: 두께 l: 길이
L: 핀의 전체길이 W: 용접
U/C: 언더컷 C1, C2, CA1, CA2: 성형부
f(x): 돌출한 부위 d1: 성형부의 간격
M: 가공재료 d2: 가공재료의 굵기
L': 가공재료의 길이 P: 핀
B: 좌굴

Claims

성형부를 일부분씩 나누어 형성하며, 상호 모여 성형부를 이루거나 상호 벌어져 성형부를 와해하며, 외측에 일측으로 갈수록 굵기가 줄어드는 제1경사면으로 형성한 둘 이상의 블록조각들의 조합으로 이루어진 다이블록과;
상기 다이블록이 끼워지는 정렬홈을 형성하고, 성형부의 일측으로 다이블록의 일측면 일부가 노출되게 하는 제1안내홀을 형성하며, 상기 정렬홈의 내벽이 상기 각 제1경사면에 맞대응하는 각도의 제2경사면을 이루는 지지블록과;
타단이 상기 제1안내홀을 거쳐 성형부의 일측 중 이미 설정한 위치에 놓여 성형부의 일측 끝단을 이루는 녹아웃핀과;
상기 녹아웃핀의 일단과 연결하고, 펀칭블록의 타측 방향 이동에 대응하여 시간을 두고 타측으로 이동하여 상기 녹아웃핀을 밀고, 상기 펀칭블록의 일측 방향 이동 전에 일측 방향으로 이동하도록 한 제1푸싱부; 및
타단 부위가 상기 제1안내홀에 타측 일부가 끼워져 상기 다이블록에 대향하며 상기 녹아웃핀의 이동에 간섭을 방지하는 간섭 방지부를 형성한 푸시헤드를 구비하여 상기 펀칭블록의 타측 방향 이동에 대응하여 상기 제1푸싱부의 이동 이전에 상기 다이블록을 타측으로 밀고, 상기 제1푸싱부의 일측 방향 이동에 대응하여 일측 방향으로 이동하도록 한 제2푸싱부;를 포함하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지블록의 타측에 정렬홈 내측으로 돌출한 형상을 갖도록 설치한 스토퍼와; 상기 스토퍼의 지지를 받아 상기 다이블록을 일측으로 밀도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 설치하여 이루어짐을 특징으로 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지블록은 제2경사면에 정렬홈의 깊이 방향으로 길이를 이루고, 둘레 방향으로 폭을 이루는 가이드레일을 더 형성한 것으로 이루어지고,
상기 다이블록은 제1경사면에 상기 가이드레일의 안내를 받아 슬라이딩 이동하는 슬라이더를 더 형성한 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 녹아웃핀은 타단 부위가 상기 성형부의 내측 형상에 대응하는 형상의 머리부를 이루고, 상기 머리부에서 일측으로 연장한 일정 구간은 상기 머리부의 굵기보다 얇은 목부를 갖는 것으로 이루어지고,
상기 다이블록 중 이미 설정한 위치에 놓인 상기 녹아웃핀의 타단 일측의 성형부의 연장 부위가 상기 녹아웃핀의 머리부 외측 표면과 머리부의 일단면 가장자리 부위까지 밀착 대응하는 형상을 이루고, 성형부의 연장 부위에서 일측으로 더 연장한 부위는 상기 녹아웃핀의 목부에 근접하는 형상을 이루어 상기 녹아웃핀의 일측 방향 이동을 제한하는 걸림턱을 갖는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지블록은 베이스블록에 설치가 이루어지고,
상기 베이스블록은 상기 제1안내홀에 연이어 상기 푸시헤드가 관통 가능한 제2안내홀을 형성한 것으로 이루어지며,
상기 녹아웃핀은 타단에서 상기 다이블록의 일측 단부까지의 부위가 상기 성형부의 내측 형상에 대응하는 형상의 머리부를 이루고, 상기 머리부에서 일측으로 연장한 일정 구간은 상기 머리부의 굵기보다 얇은 목부를 갖는 것으로 이루어지며,
상기 제1안내홀의 내벽은 일측으로 갈수록 좁아져 상기 제2안내홀의 일측 주연의 가장자리인 상기 베이스블록에 이르는 제3경사면을 이루며,
상기 제1안내홀에는 타측이 상기 다이블록의 일측면에 밀착 대응하고, 일측이 상기 제2안내홀의 타측 주연에 밀착 대응하는 형상으로 외측 부위가 제3경사면에 맞대응하는 제4경사면을 이루며, 내측 부위가 상기 녹아웃핀의 목부에 근접 대응하는 형상의 제3안내홀을 이루며, 제3안내홀을 포함하여 제3안내홀을 중심으로 둘 이상으로 분할한 보조 다이블록;을 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 미세 굵기의 핀 가공용 단조장치.