KR102306589B1 - 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속소재가 안착되는 다이부가 취부된 다이홀더부가 가압 가공 시 원활하게 공회전되도록 하여 금속소재에 발생하는 비틀림 응력을 감소하여 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능할 수 있도록 한 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 가압수단인 프레스의 하부에 고정되는 하부금형본체와, 상기 하부금형본체의 상부 내측에 회전 가능하게 구비되는 다이홀더부와, 상기 다이홀더부의 내측에 고정되어 금속소재의 몸체부와 스플라인부가 안착되는 다이부와, 상기 하부금형본체의 하부 내측에 구비되어 상기 다이홀더부와 다이부를 받쳐주는 다이홀더받침부와, 상기 하부금형본체의 상단부에 결합되어 하부금형본체 내에 구비된 다이홀더부가 외부로 이탈되는 것을 방지해주는 다이홀더커버를 포함하는 하부금형유닛; 및 가압수단인 프레스의 상부에 고정되어 상하로 이동하는 상부금형본체와, 상기 상부금형본체의 하부에 고정되며 중앙에 금속소재의 머리부가 삽입되는 삽입홀이 형성되어 금속소재를 가압하는 펀치부재와, 상기 펀치부재의 삽입홀에 구비되어 삽입홀에 삽입되는 금속소재의 머리부 외측면에 헬리컬기어를 형성시키는 헬리컬형성부를 포함하는 상부금형유닛;을 포함하는 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치를 제공한다.

Description

냉간단조용 헬리컬기어 성형장치{helical gear moulding device for cold forging}
본 발명은 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속소재가 안착되는 다이부가 취부된 다이홀더부가 가압 가공 시 원활하게 공회전되도록 하여 금속소재에 발생하는 비틀림 응력을 감소하여 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능할 수 있도록 한 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉간단조는 상온에 있어서 소성가공을 하여 성형하는 단조방법으로, 그 이유로 인하여 통상의 열간단조와는 변형이론과 제조공정, 그리고 사용기계 제품의 기본 등이 원천적으로 다르다.
이러한 냉간단조 기술의 도입은 상당히 경과되었고, 그 동안 기술의 발달로, 자동차 부품 등의 다양한 범위와 분야에 적용되고 있다.
상기한 냉간단조의 특징으로는 원재료를 절감할 수 있고, 완성된 제품의 치수정밀도가 높다고 할 수 있으며, 완성 제품의 표면 사상층이 좋아 별도의 추가적인 가공이 불필요하고, 가공 경화에 의하여 제품의 기계적인 성질이 향상되는 장점이 있다.
상기한 냉간 성형을 위하여, 높은 강성과 정밀도의 프레스(Press)를 사용하고, 완성 제품의 형상으로 제작된 금형에 금속소재를 가압하도록 하여, 기어(Gear) 등의 다양한 부품을 제조하도록 하였다.
한편, 기어는 다양한 크기와 형태로 제작되어 각종 기계부품에 사용되고 있으며, 특히 최근에는 평기어보다 헬리컬기어(Helical Gear)가 많이 사용되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 헬리컬기어는 축을 형성하는 몸체부(11), 상기 본체부의 외측에 형성되어 동력을 전달하는 헬리컬기어부(12)를 포함할 수 있다.
그러나 상기한 헬리컬기어를 제작하기 위하여 냉간단조로 금속소재에 헬리컬기어부(12)를 금형으로 성형, 가공할 경우, 비스듬히 형성된 기어의 치차로 인하여, 샤프트에 과도한 비틀림 응력이 발생하게 되어, 기어가 절단, 파손되는 문제점이 발생하였다.
대한민국 특허등록 제10-0927838호가 등록된 바 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 기술적 구성에 의한 목적은 금속소재가 안착되는 다이부가 취부된 다이홀더부가 가압 가공 시 원활하게 공회전되도록 하여 금속소재에 발생하는 비틀림 응력을 감소하여 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능할 수 있도록 한 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 가압수단인 프레스의 하부에 고정되는 하부금형본체와, 상기 하부금형본체의 상부 내측에 회전 가능하게 구비되는 다이홀더부와, 상기 다이홀더부의 내측에 고정되어 금속소재가 안착되는 다이부와, 상기 하부금형본체의 하부 내측에 구비되어 상기 다이홀더부와 다이부를 받쳐주는 다이홀더받침부와, 상기 하부금형본체의 상단부에 결합되어 하부금형본체 내에 구비된 다이홀더부가 외부로 이탈되는 것을 방지해주는 다이홀더커버를 포함하는 하부금형유닛; 및 가압수단인 프레스의 상부에 고정되어 상하로 이동하는 상부금형본체와, 상기 상부금형본체의 하부에 고정되며 중앙에 금속소재의 머리부가 삽입되는 삽입홀이 형성되어 금속소재를 가압하는 펀치부재와, 상기 펀치부재의 삽입홀에 구비되어 삽입홀에 삽입되는 금속소재의 머리부 외측면에 헬리컬기어를 형성시키는 헬리컬형성부를 포함하는 상부금형유닛;을 포함하는 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치를 제공한다.
또한, 상기 다이홀더부와 상기 다이홀더받침부의 사이에 틈새부를 형성시킴에 따라 유막이 형성되도록 하여 펀치부재가 금속소재를 가압하는 경우에 다이홀더부가 원활하게 자전되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다이부는 상기 다이홀더부의 상부 내측에 압입 고정되어 금속소재의 몸체부가 안착되는 제1안착홈이 형성된 제1다이와, 상기 제1다이의 하부에 위치하도록 상기 다이홀더부의 내측에 압입 고정되어 금속소재의 스플라인부가 안착되는 제2안착홈이 형성된 제2다이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 금속소재가 안착되는 다이부가 취부된 다이홀더부가 가압 가공시 원활하게 공회전되도록 하여 금속소재에 발생하는 비틀림 응력을 감소하여 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능할 수 있다.
도 1은 일반적인 헬리컬기어를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치의 사용상태도로, (a)는 하부금형유닛의 다이부에 금속소재가 안착된 상태이고, (b)는 (a)의 상태에서 상부금형유닛이 하강하여 펀치부재가 금속소재를 가압하여 금속소재의 머리부에 헬리컬기어를 형성시킨 상태이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 헬리컬기어를 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치의 사용상태도로, (a)는 하부금형유닛의 다이부에 금속소재가 안착된 상태이고, (b)는 (a)의 상태에서 상부금형유닛이 하강하여 펀치부재가 금속소재를 가압하여 금속소재의 머리부에 헬리컬기어를 형성시킨 상태이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명하기에 앞서 본 발명에 적용되는 금속소재(10)는 원통형 형태의 몸체부(12)의 상단부에 헬리컬기어를 형성하기 위한 머리부(11)가 형성되고, 몸체부의 하부에는 스플라인부(13)가 형성된 상태의 금속소재(10)가 적용된 것임을 미리 밝혀두는 바이다.
먼저, 본 발명은 금속소재가 안착되는 다이부가 취부된 다이홀더부가 가압 가공 시 원활하게 공회전되도록 하여 금속소재에 발생하는 비틀림 응력을 감소하여 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능할 수 있도록 한 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치에 관한 것으로써, 이와 같은 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치는 크게 하부금형유닛(100)과 상부금형유닛(200)으로 구성된다.
하부금형유닛(100)은 가압수단인 프레스의 하부에 고정되는 하부금형본체(110)가 구비된다.
또한, 하부금형본체(110)의 상부 내측에는 다이홀더부(120)가 회전 가능하게 구비된다.
또한, 다이홀더부(120)의 내측에는 금속소재(10)가 안착되는 다이부(130)가 고정된 상태로 구비된다.
이때, 다이부(130)는 다이홀더부(120)의 상부 내측에 압입 고정되어 금속소재(10)의 몸체부(12)가 안착되는 제1안착홈(131a)이 형성된 제1다이(131)가 구비된다.
또한, 제1다이(131)의 하부에 위치하도록 다이홀더부(120)의 내측에 압입 고정되어 금속소재(10)의 스플라인부(13)가 안착되는 제2안착홈(132a)이 형성된 제2다이(132)가 구비된다.
또한, 하부금형본체(110)의 하부 내측에는 상술한 다이홀더부(120)를 받쳐주는 다이홀더받침부(140)가 고정 구비된다.
또한, 하부금형본체(110)의 상단부에 결합수단(160)에 의해 결합되어 하부금형본체(110) 내에 구비된 다이홀더부(120)가 외부로 이탈되는 것을 방지해주는 다이홀더커버(150)가 구비된다.
이때, 결합수단(160)은 하부금형본체(110)의 상단면에 형성되는 볼트체결공(161)과, 다이홀더커버(150)의 테두리 내측면에 형성되어 볼트체결공(161)과 대응하는 볼트관통공(162) 및 볼트관통공(162)을 관통하여 볼트체결공(161)에 체결되는 고정볼트(163)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 핵심으로, 다이홀더부(120)와 다이홀더받침부(140)의 사이에는 틈새부(170)가 형성된다.
즉, 틈새부(170)로 윤활제가 스며들어 유막이 자연스럽게 형성되도록 하여 펀치부재(220)가 금속소재(10)를 가압하여 헬리컬기어를 성형시 다이홀더부(120)가 원활하게 자전됨으로써 금속소재(10)에 발생하는 비틀림 응력을 최소한으로 감소시킴은 물론 전단 및 파손 요인을 제거함에 따라 생산효율을 향상시킬 수 있다.
상부금형유닛(200)은 가압수단인 프레스의 상부에 고정되어 상하로 이동하는 상부금형본체(210)가 구비된다.
또한, 상부금형본체(210)의 하부에는 중앙에 금속소재(10)의 머리부(11)가 삽입되는 삽입홀(221)이 형성되어 금속소재(10)를 가압하는 펀치부재(220)가 결합 고정된다.
또한, 펀치부재(220)의 삽입홀(221)에는 금속소재(10)의 머리부(11)에 헬리컬기어를 형성시키기 위한 헬리컬형성부(230)가 구비된다.
한편, 헬리컬형성부(230)는 금형으로써 헬리컬기어의 비스듬한 치차 형상으로 제작됨이 바람직하다.
이하, 상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 하부금형유닛(100)의 다이홀더부(120)에 압입 고정된 다이부(130)에 금속소재(10)의 몸체부(12)와 스플라인부(13)를 안착시킨 다음 도 3b와 같이 상부금형유닛(200)을 하강시켜 가압하게 되면, 금속소재(10)의 머리부(11)가 펀치부재(220)의 삽입홀(221)로 삽입되어 금형인 헬리컬형성부(230)로 이동하면서 헬리컬기어를 성형 가공할 수 있다.
이때, 다이홀더부(120)와 다이홀더받침부(140)의 사이에는 틈새부(170)가 형성되어있어서 윤활제가 스며들어 유막을 형성시킴에 따라 마찰계수를 줄여주어 금속소재(10)의 머리부(11)가 헬리컬형성부(230)로 이동시 다이홀더부(120)가 스스로 회전하게 된다.
즉, 다이홀더부(120)는 프레스로 가압하는 외력에 의해 원활하게 자전하면서 금속소재(10)에 발생하는 비틀림 응력, 전단 응력 등을 완화 및 감소시킴에 따라 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능하며, 베어링과 같은 부자재가 필요없이 다이홀더부(120)를 원활하게 자전시키므로 비용을 절감할 수 있다.
100 : 하부금형유닛
110 : 하부금형본체
120 : 다이홀더부
130 : 다이부
140 : 다이홀더받침부
150 : 다이홀더커버
160 : 결합수단
170 : 틈새부
200 : 상부금형유닛
210 : 상부금형본체
220 : 펀치부재
230 : 헬리컬형성부

Claims (3)

  1. 원통형 형태의 몸체부(12)의 상단부에 헬리컬기어를 형성하기 위한 머리부(11)가 형성되고, 몸체부의 하부에는 스플라인부(13)가 형성된 금속소재가 안착되도록 다이부가 취부된 다이홀더부가 가압 가공 시 원활하게 공회전되도록 하여 금속소재에 발생하는 비틀림 응력을 감소하여 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능할 수 있도록 한 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치에 관한 것으로,
    가압수단인 프레스의 하부에 고정되는 하부금형본체(110)와, 상기 하부금형본체(110)의 상부 내측에 회전 가능하게 구비되는 다이홀더부(120)와, 상기 다이홀더부(120)의 내측에 고정되어 금속소재(10)가 안착되는 다이부(130)와, 상기 하부금형본체(110)의 하부 내측에 구비되어 상기 다이홀더부(120)를 받쳐주는 다이홀더받침부(140)와, 상기 하부금형본체(110)의 상단부에 결합수단(160)에 의해 결합되어 하부금형본체(110) 내에 구비된 다이홀더부(120)가 외부로 이탈되는 것을 방지해주는 다이홀더커버(150)를 포함하는 하부금형유닛(100); 이 구비되고,
    상기 결합수단(160)은 하부금형본체(110)의 상단면에 형성되는 볼트체결공(161)과, 다이홀더커버(150)의 테두리 내측면에 형성되어 볼트체결공(161)과 대응하는 볼트관통공(162) 및 볼트관통공(162)을 관통하여 볼트체결공(161)에 체결되는 고정볼트(163)를 포함하여 구성되고,
    가압수단인 프레스의 상부에 고정되어 상하로 이동하는 상부금형본체(210)와, 상기 상부금형본체(210)의 하부에 고정되며 중앙에 금속소재(10)가 삽입되는 삽입홀(221)이 형성되어 금속소재(10)를 가압하는 펀치부재(220)와, 상기 펀치부재(220)의 삽입홀(221)에 구비되어 삽입홀(221)에 삽입되는 금속소재(10)의 머리부(11) 외측면에 헬리컬기어를 형성시키는 헬리컬형성부(230)를 포함하는 상부금형유닛(200);을 포함하되,
    상기 다이홀더부(120)와 상기 다이홀더받침부(140)의 사이에는 유막이 형성되도록 틈새부(170)를 형성하되, 상기 틈새부(170)로 윤활제가 스며들어 유막이 자연스럽게 형성되도록 함에 따라 마찰계수를 줄여주어 펀치부재(220)가 금속소재(10)를 가압하여 헬리컬기어를 성형시 머리부(11)가 헬리컬형성부(230)로 이동하여 다이홀더부(120)가 원활하게 자전됨으로써 금속소재(10)에 발생하는 비틀림 응력을 최소한으로 감소시킴은 물론 전단 및 파손 요인을 제거함에 따라 생산효율을 향상시킬 수 있도록 하고,
    상기 다이부(130)는 상기 다이홀더부(120)의 상부 내측에 압입 고정되어 금속소재(10)의 몸체부(12)가 안착되는 제1안착홈(131a)이 형성된 제1다이(131)와, 상기 제1다이(131)의 하부에 위치하도록 상기 다이홀더부(120)의 내측에 압입 고정되어 금속소재(10)의 스플라인부(13)가 안착되는 제2안착홈(132a)이 형성된 제2다이(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간단조용 헬리컬기어 성형장치.
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