KR102279858B1

KR102279858B1 - 열간 수평 다단 단조장치

Info

Publication number: KR102279858B1
Application number: KR1020200184245A
Authority: KR
Inventors: 정정길
Original assignee: 정정길
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-07-21

Abstract

봉형 모재를 열간 수평단조하여 플랜지를 구비하는 샤프트를 제조하는 장치에 있어서, 본 발명에 따른 열간 수평단조 장치는 수평 제1 방향으로 순차적으로 직선상에 위치하는 제1 지점, 제2 지점, 제3 지점 및 제4 지점을 가정할 때, 상기 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용하는 제1 관통구가 형성되고, 상기 수평 제1 방향으로 가이드봉이 수용되는 복수의 제1 가이드봉 수용홀이 형성되며, 제1 지점에 고정되는 제1 베이스 금형; 상기 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용하는 제2 관통구가 형성되고, 상기 수평 제1 방향으로 상기 가이드봉이 고정된 상태로 수용되는 복수의 제2 가이드봉 수용홀이 형성되며, 상기 제2 지점에서 상기 봉형 모재를 클램핑하여 상기 제2 가이드봉의 상기 수평 제1 방향으로의 이동 시 상기 봉형 모재를 상기 수평 제1 방향으로 가압하는 제1 이동금형; 상기 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용하는 제3 관통구가 형성되고, 상기 제1 수평방향으로 상기 가이드봉이 수용되는 복수의 제3 가이드봉 수용홀이 형성되며, 상기 제3 지점에서 이동 및 고정되는 제2 베이스 금형; 및 상기 제4 지점에서 이동 및 고정되고, 상기 봉형 모재가 맞닿아 상기 제1 수평 제1 방향으로의 진행을 제한하는 스토퍼;를 포함하고, 상기 제1 이동금형의 제2 관통구 및 상기 제2 베이스 금형의 제3 관통구 중 적어도 어느 하나에는 상기 제1 이동금형과 상기 제2 베이스 금형이 마주보는 방향으로 상기 샤프트에 형성될 플랜지의 형상에 대응하는 플랜지 성형공간부가 형성된다.
본 발명에 따르면, 제조하는 샤프트의 길이에 상관없이 다양한 위치 및 수의 플랜지를 형성할 수 있는 효과가 있다.

Description

열간 수평 다단 단조장치{Hot horizontal forging device}

본 발명은 열간 수평 단조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 제품 및 규격에 적용이 가능한 열간 수평 단조장치에 관한 것이다.

업셋터(upsetter : 가로형단조기)는 축단부에 플랜지 (flange)를 성형하는 장치로서, 선박용 추진축, 중간축 또는 자동차의 리어 엑슬 샤프트 등의 대형축의 단부(端部)에 플랜지를 형성하는 장치를 말한다.

종래에는 플랜지가 붙어있는 축의 한쪽 단부를 클램프하지 않고 가이드용 금형으로 가이드하고, 이 축의 한쪽 단부에 부여되는 성형축력(成形軸力)을 이 축의 다른쪽 단부에서 받쳐주도록 지지하여 주므로써 이 축의 한쪽 단부에 플랜지를 성형했다. 가이드용 금형은 가이드 대상인 축부가 축방향으로 압축되거나, 좌굴되는 것을 방지하기 위해 설치되어 있다. 이러한 종래의 방법은 축경을 잡고, 돌출부를 열간단조하여 플랜지를 성형하는 것으로서 축의 미끄러짐(축의 자유단의 연신)이 발생하지 않도록 축경을 완전히 고정시킨다.

한편, 이러한 종래의 방법은 비교적 긴 길이를 갖는 샤프트의 형성에는 적합하지 않은 특성을 보인다.

본 발명은 1축에 여러개의 단이 성형된 샤프트를 제조할 수 있는 장치를 제공한다.

봉형 모재를 열간 수평단조하여 플랜지를 구비하는 샤프트를 제조하는 장치에 있어서, 본 발명에 따른 열간 수평단조 장치는 수평 제1 방향으로 순차적으로 직선상에 위치하는 제1 지점, 제2 지점, 제3 지점 및 제4 지점을 가정할 때, 상기 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용하는 제1 관통구가 형성되고, 상기 수평 제1 방향으로 가이드봉이 수용되는 복수의 제1 가이드봉 수용홀이 형성되며, 제1 지점에 고정되는 제1 베이스 금형; 상기 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용하는 제2 관통구가 형성되고, 상기 수평 제1 방향으로 상기 가이드봉이 고정된 상태로 수용되는 복수의 제2 가이드봉 수용홀이 형성되며, 상기 제2 지점에서 상기 봉형 모재를 클랩핑하여 상기 제2 가이드봉의 상기 수평 제1 방향으로의 이동 시 상기 봉형 모재를 상기 수평 제1 방향으로 가압하는 제1 이동금형; 상기 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용하는 제3 관통구가 형성되고, 상기 제1 수평방향으로 상기 가이드봉이 수용되는 복수의 제3 가이드봉 수용홀이 형성되며, 상기 제3 지점에서 이동 및 고정되는 제2 베이스 금형; 및 상기 제4 지점에서 이동 및 고정되고, 상기 봉형 모재가 맞닿아 상기 제1 수평 제1 방향으로의 진행을 제한하는 스토퍼;를 포함하고, 상기 제1 이동금형의 제2 관통구 및 상기 제2 베이스 금형의 제3 관통구 중 적어도 어느 하나에는 상기 제1 이동금형과 상기 제2 베이스 금형이 마주보는 방향으로 상기 샤프트에 형성될 플랜지의 형상에 대응하는 플랜지 성형공간부가 형성된다.

또한 상기 가이드봉을 상기 수평 제1 방향으로 이동시켜 가압하는 가압수단;을 포함할 수 있다.

또한 상기 가압수단은 상기 가이드봉을 상기 수평 제1 방향으로 왕복 이동시키는 유압 실린더일 수 있다.

또한 상기 제1 베이스 금형을 고정된 위치에 지지하기 위한 제1 베이스 금형 지지부; 및 상기 제1 이동금형, 상기 제2 베이스 금형을 상기 수평 제1 방향과 반대 방향으로 왕복 이동시키기 위한 레일부를 포함할 수 있다.

또한 상기 제2 베이스 금형은 상기 레일부 상에서 특정 위치에 고정시키는 락킹부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제조하는 샤프트의 길이에 상관없이 다양한 위치 및 다양한 수의 플랜지를 형성할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 수평 단조장치를 통하여 가공되는 샤프트의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 열간 수평 단조장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 열간 수평 단조장치 중 제1 베이스 금형, 제1 이동금형 및 제2 베이스 금형의 축방향에서 바라본 모습을 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 샤프트를 가공하기 위한 전단계의 가공 모습을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 4의 열간 수평 단조장치의 작동 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 열간 수평 단조장치를 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 수평 단조장치를 통하여 가공되는 샤프트의 일 예를 나타내는 평면도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 열간 수평 단조장치를 나타내는 개략도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 열간 수평 단조장치 중 제1 베이스 금형, 제1 이동금형 및 제2 베이스 금형의 축방향에서 바라본 모습을 나타내는 개략도이다. 또한 도 5는 도 1 및 도 2의 샤프트를 가공하기 위한 전단계의 가공 모습을 나타내는 평면도이고, 도 6은 도 4의 열간 수평 단조장치의 작동 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열간 수평단조 장치에 의하여 제조가능한 샤프트는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 다양한 길이 및 다양한 위치에 복수개의 플랜지(P1, P2)들이 형성되는 것이 가능하다. 도 1에 도시된 바와 같이 봉형 모재(P3)의 중앙 부분에 복수개의 플랜지(P1, P2)가 형성되는 것도 가능하고, 도 2에 도시된 바와 같이 봉형 모재(P3)의 단부측과 중앙에 플랜지(P1, P2)가 형성되는 것도 가능하다.

구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 열간 수평단조 장치(10)는 제1 베이스 금형(100), 제1 이동 금형(200), 제2 베이스 금형(300) 및 스토퍼(400)를 구비한다.

이하에서 설명의 편의를 위하여 도면 상 좌로부터 우측을 향하여 수평 제1 방향이라 정의하며, 좌로부터 제1 베이스 금형(100), 제1 이동 금형(200), 제2 베이스 금형(300) 및 스토퍼(400)가 순차적으로 위치하는 지점을 제1 지점, 제2 지점, 제3 지점 및 제4 지점이라 가정한다.

제1 베이스 금형(100)은 제1 지점에 고정되는 고정식 금형이며, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용이 가능하도록 중앙에 제1 관통구(101)가 형성된다.

봉형 모재는 후술할 제1 이동 금형(200)에 클램핑되어 제1 이동 금형(200)이 이동함에 따라 함께 이동하게 되며, 이 때 봉형 모재는 제1 관통구(101)를 따라 일정한 방향으로 이동할 수 있다.

제1 베이스 금형(100)의 네 모서리 측에는 각각 제1 가이드봉 수용홀(103)이 형성된다. 제1 가이드봉 수용홀(103)에는 가이드봉(150)이 수용된 상태로 왕복이 가능하도록 구비된다. 제1 베이스 금형(100)에는 가이드봉(150)을 왕복 이동시킬 수 있도록 가압수단(160)이 구비된다. 가압수단(160)으로는 유압 실린더 등 다양한 방식의 장치들이 이용될 수 있다. 본 실시예에서는 가압수단(160)에 대한 특별한 제한은 없다.

제1 이동금형(200)은 봉형 모재를 수용가능하도록 제2 관통구(201)가 형성된다. 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 제1 이동금형(200)의 중앙에 제2 관통구(201)가 형성되고, 제1 관통구(101)에 수용된 봉형 모재의 타측 부분이 제1 이동금형(200)의 제2 관통구(201)에도 수용된다.

제1 이동금형(200)의 네 모서리 측에는 각각 제2 가이드봉 수용홀(203)이 형성된다. 제2 가이드봉 수용홀(203)에는 가이드봉(150)이 수용된 상태로 고정된다.

제2 베이스금형(300)은 레일부(500) 상의 일 지점에 고정이 가능하도록 구비된다. 즉, 제2 베이스금형(300)은 레일부(500) 상에 이동가능하도록 구비되며, 플랜지를 형성하는 위치에 따라 스토퍼(400)와의 간격을 설정하기 위하여 특정 위치에 고정시킬 수 있다. 제2 베이스금형(300)은 별도의 락킹부(미도시)를 통하여 특정 지점에 고정시킬 수 있다. 락킹부는 일종의 잠금장치로서 다양한 방식으로 구현이 가능하다.

제2 베이스금형(300)은 봉형 모재를 수용가능하도록 제3 관통구(301)가 형성된다. 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 제2 베이스금형(300)의 중앙에 제3 관통구(301)가 형성되고, 제1 관통구(101) 및 제2 관통구(201)에 수용된 봉형 모재의 타측 부분이 제2 베이스금형(300)의 제3 관통구(301)에도 수용된다.

제2 베이스 금형(300)의 네 모서리 측에는 각각 제3 가이드봉 수용홀(303)이 형성된다. 제2 가이드봉 수용홀(303)에는 가이드봉(150)이 수용된 상태로 왕복이 가능하도록 구비된다.

스토퍼(400)는 제4 지점, 즉 도면상 가장 우측에서 이동 및 고정이 가능하도록 구비된다. 즉, 스토퍼(400)은 레일부(500) 상에 이동가능하도록 구비되며, 봉형 모재를 제1 베이스 금형(100), 제1 이동 금형(200) 및 제2 베이스 금형(300) 등에 삽입하는 과정에서 일정한 간격을 확보하도록 이동시키거나, 플랜지를 형성하는 위치에 따라 제2 베이스 금형(300)과의 간격을 설정하기 위하여 특정 위치에 고정시킬 수 있다. 스토퍼(400)는 제2 베이스 금형(300)과 마찬가지로 별도의 락킹부(미도시)를 통하여 특정 지점에 고정시킬 수 있다. 락킹부는 일종의 잠금장치로서 다양한 방식으로 구현이 가능하다.

한편, 제1 이동금형(200)의 제2 관통구(201) 및 제2 베이스 금형(300)의 제3 관통구(301) 중 적어도 어느 하나에는 제1 이동금형(200)과 제2 베이스 금형(300)이 마주보는 방향으로 샤프트에 형성될 플랜지의 형상에 대응하는 플랜지 성형공간부(202, 302)가 형성된다. 즉, 제1 이동금형(200)과 제2 베이스 금형(300)이 맞닿는 상태에서 플랜지 성형공간부(202, 302)가 형합하여 플랜지의 형상에 대응하게 된다. 이 때 제1 플랜지 성형공간부(202)와 제2 플랜지 성형공간부(302) 각각 공간의 형태로 형성되어 하나의 성형공간을 형성하는 것도 가능하고, 둘 중 어느 하나가 평면이나 양각으로 형성되는 것도 가능하다.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 봉형 모재로는 합금 공구강(SKT-4, SKD-61)등을 이용할 수 있으며, 도 1 및 도 2의 샤프트를 제조하기 위하여 먼저 중간 단계로서 도 5의 샤프트 형태를 제조한다.

도 5의 중간 상태의 샤프트를 제조하기 위하여 먼저 스토퍼(400)를 제2 베이스 금형(300)으로부터 일정한 간격 이상으로 이격시킨 후 봉형 모재를 제1 내지 제3 관통구(101, 201, 301)에 삽입한다.

이후 샤프트(5a-1)의 단부(P4)가 스토퍼(400)에 맞닿는 경우 플랜지(P2)가 제2 플랜지 성형공간부(302)의 위치에 위치하도록 제2 베이스 금형(300)과 스토퍼(400)의 간격을 설정한 후 제2 베이스 금형(300)과 스토퍼(400)를 레일부(500) 상에 고정시킨다. 이후 제1 이동금형(200)을 클램핑하여 봉형 모재를 고정시킨 후 제2 베이스 금형(300) 측으로 가압하여 플랜지를 형성한다.

이후 제1 이동금형(200)과 제2 베이스 금형(300)과의 간격을 충분히 이격시킨 후 도 5의 중간 상태의 샤프트를 빼어낸 후 다시 앞선 과정을 반복하여 도 1 또는 도 2의 샤프트를 형성한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

10: 열간 수평단조 장치
100: 제1 베이스 금형
200: 제1 이동 금형
300: 제2 베이스 금형
400: 스토퍼

Claims

봉형 모재를 열간 수평단조하여 플랜지를 구비하는 샤프트를 제조하는 장치에 있어서,
수평 제1 방향으로 순차적으로 직선상에 위치하는 제1 지점, 제2 지점, 제3 지점 및 제4 지점을 가정할 때,
상기 봉형 모재를 수평 제1 방향으로 수용하는 제1 관통구가 형성되고, 상기 수평 제1 방향으로 가이드봉이 수용되는 복수의 제1 가이드봉 수용홀이 형성되며, 제1 지점에 고정되는 제1 베이스 금형;
상기 봉형 모재를 상기 수평 제1 방향으로 수용하는 제2 관통구가 형성되고, 상기 수평 제1 방향으로 상기 가이드봉이 고정된 상태로 수용되는 복수의 제2 가이드봉 수용홀이 형성되며, 상기 제2 지점에서 상기 봉형 모재를 클램핑하여 상기 제2 가이드봉의 상기 수평 제1 방향으로의 이동 시 상기 봉형 모재를 상기 수평 제1 방향으로 가압하는 제1 이동금형;
상기 봉형 모재를 상기 수평 제1 방향으로 수용하는 제3 관통구가 형성되고, 상기 수평 제1 방향으로 상기 가이드봉이 수용되는 복수의 제3 가이드봉 수용홀이 형성되며, 상기 제3 지점에서 이동 및 고정되는 제2 베이스 금형; 및
상기 제4 지점에서 이동 및 고정되고, 상기 봉형 모재가 맞닿아 상기 수평 제1 방향으로의 진행을 제한하는 스토퍼;를 포함하고,
상기 제1 이동금형의 제2 관통구 및 상기 제2 베이스 금형의 제3 관통구 중 적어도 어느 하나에는 상기 제1 이동금형과 상기 제2 베이스 금형이 마주보는 방향으로 상기 샤프트에 형성될 플랜지의 형상에 대응하는 플랜지 성형공간부가 형성되는 열간 수평 단조장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드봉을 상기 수평 제1 방향으로 이동시켜 가압하는 가압수단;을 포함하는 열간 수평 단조장치.
제2항에 있어서,
상기 가압수단은 상기 가이드봉을 상기 수평 제1 방향으로 왕복 이동시키는 유압 실린더인 열간 수평 단조장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 베이스 금형을 고정된 위치에 지지하기 위한 제1 베이스 금형 지지부; 및
상기 제1 이동금형, 상기 제2 베이스 금형을 상기 수평 제1 방향과 반대 방향으로 왕복 이동시키기 위한 레일부를 포함하는 열간 수평 단조장치.
제4항에 있어서,
상기 제2 베이스 금형은 상기 레일부 상에서 특정 위치에 고정시키는 락킹부를 포함하는 열간 수평 단조장치.