KR102308882B1 - 4-다이 단조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압 단조 프레스 및 래디얼 스웨이징(radial swaging) 장치 상에서 각종 강이나 합금의 잉곳(ingot) 및 빌렛의 단조에 사용될 수 있는 4-다이 단조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 4-다이 단조 장치에 구비된 다이 고정수단에는 2개의 분리된 스크류를 사용함으로써, 스크류의 마모 또는 탭에 손상이 발생하더라도, 간단한 공정을 통해 다이의 분리가 쉽게 이루어질 수 있다.

Description

4-다이 단조 장치 {FOUR DIE FORGING DEVICE}

본 발명은 통상적인 금속 가공 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압 단조 프레스 및 래디얼 스웨이징(radial swaging) 장치 상에서 각종 강이나 합금의 잉곳(ingot) 및 빌렛의 단조에 사용될 수 있는 4-다이 단조 장치에 관한 것이다.

본 발명은 로드(rods), 칼럼(columns), 중간 샤프트(intermediate shafts), 토션 바(torsion bars), 롤링밀 롤(rolling mill rolls)과 같이 길게 연장하는 부품의 제조뿐만 아니라, 구조용 강, 스테인리스 강, 고온 및 난가공 강과 합금의 단조 부품의 후속 성형을 위한 단조 부품의 제조를 위한 기계 가공 및 야금 산업에 적용될 수 있다.

특허문헌 1에는, 경사면을 가지는 가동 상부 바디(body)와 고정 하부 바디와, 상기 바디들의 경사면에 대응하는 경사면을 가지는 측부 슬라이드를 포함하고, 상기 측부 슬라이드는 동적으로 상기 상-하부 바디들에 연결되고, 상기 바디들에 대해 가동 가능하게 장착되며, 상기 측부 슬라이드는 П-형 단면의 가이드웨이(guideway)에 의해 상기 바디들에 연결되는 4-다이 단조 장치가 알려져 있다. 각 가이드웨이의 일 측부는 적절한 핀에 의해 상부 및 하부 바디와 견고하게 연결되며, 각 가이드웨이의 타 측부는 상기 측부 슬라이드에 제공된 각각의 그루브에 삽입되고, 상기 가이드웨이와 측부 슬라이드의 사이에는 슬라이딩 면을 따라 간극이 존재한다. 각각의 상·하부 다이에 상·하부 바디가 연결되고, 상기 측부 다이가 상기 측부 슬라이드에 연결된다. 상기 다이는 П-형 클램프와 상기 상부 및 하부 바디와 측부 슬라이드를 통해 나오는 타이 핀의 도움을 받아 각각의 본체와 슬라이드에 연결되고, 상기 클램프는 상기 바디, 상기 슬라이드 및 상기 다이에 제공된 그루브에 삽입되는 각각의 돌출부가 구비된다.

상기 특허문헌 1 기술의 단점은, 슬라이딩 면 상에서의 가이드웨이 마모 및 스코어 빌드(score build, 몸체의 줄 파임) 경향에 의해 수리를 하지 않아도 되는 서비스 기간이 충분하지 않고, 다이 교체에 과도한 시간이 소요되어 효율성이 낮다는 것이다.

또한, 특허문헌 2에는, 경사면을 갖는 가동 상부 바디와 고정 하부 바디, 상기 바디들에 동적으로 연결된 측부 슬라이드들을 포함하고, 상기 측부 슬라이드는 상기 상·하부 바디에 형성된 경사면에 대응하는 경사면을 구비하고, F형 단면의 가이드웨이에 의해 상부 및 하부 바디에 대해 변위 가능하게 설치되는 4-다이 단조 장치가 개시되어 있다.

이 단조 장치에 있어서, 상기 가이드웨이의 중앙부는 핀에 의해 상·하부 바디에 연결되고, 슬라이딩 면을 따라 가이드웨이와 슬라이드 사이에 간극이 존재한다. 상·하부 다이가 각각 상·하부 바디에 연결되고, 상기 측면 다이는 슬라이드에 연결된다. 상기 다이는 П-형 클램프와 상기 바디와 슬라이드를 관통하여 나오는 타이 핀에 의해 각각의 바디와 슬라이드에 고정되고, 상기 클램프는 상기 바디, 상기 슬라이드 및 상기 다이에 구비된 그루브에 삽입되는 각각의 돌출부를 구비한다.

F형 단면의 가이드웨이의 적용을 통해 무수리(repair-free) 서비스 기간이 어느 정도 확보될 수 있으나, 바디와 슬라이드의 슬라이딩 면의 오정렬 및 걸림(jamming) 발생, 슬라이드의 동작 동조 결함, 가이드웨이에 손상을 유발하는 바디에 대한 가이드웨이의 결합 강도의 부족에 따른 가이드웨이의 마모 등으로 인해, 여전히 생산성과 신뢰성이 충분하지 않은 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 한국특허출원 제2019-0048537호에는, 경사면을 가지는 가동 상부 바디 및 고정 하부 바디; 상기 상부 바디 및 하부 바디의 경사면에 대응하는 경사면을 구비하고, 동적으로 연결되며, 상기 상부 바디 및 하부 바디에 대해 가동 가능하게 장착되고, 중심 웹을 통해 상기 바디들에 견고하게 연결되고, 슬라이딩 면을 따라 간극을 갖는 가이드웨이에 의해 상기 상부 바디 및 하부 바디에 연결되는 측부 슬라이드들; 상기 상부 및 하부 바디에 각각 연결되는 상부 다이 및 하부 다이와, 상기 측부 슬라이드들에 연결되는 측부 다이들;을 포함하여 이루어지고, 상기 다이들은 상기 다이들의 교환 과정에 상기 바디 및 슬라이드로부터 분리 가능하게 형성되고, 상기 가이드웨이는 E-형 단면을 구비하고, 이들 각각은 상기 바디에 견고하게 고정되는 보조 단부 웹을 구비하며, 상기 다이들은 장치의 하나 또는 2개의 측면에 위치하는 스크류 또는 너트와 같은 나사 연결 요소 및 내부 및 외부 그립에 대한 상호 작용을 가능하게 하는 스프링과 같은 탄성 요소가 제공된 그리퍼 타입 고정기구에 의해 상기 바디 및 슬라이드와 연결되는 4-다이 단조 장치가 제시되었다.

이러한 4-다이 단조 장치의 경우, 다이와 바디 또는 다이와 슬라이드를 연결하기 위해 그리퍼 타입 다이 고정수단을 사용한다. 도 12에 도시된 그리퍼 타입 다이 고정수단은, 바디 또는 슬라이드의 일측에 제공된 축방향 구멍에 삽입되고, 양단에 교번된 나사산을 갖는 스크류(112)를 포함할 수 있다. 너트(113)는 스크류(112) 상에서 서로 마주하여 조여져 있고, 그 사이에 열팽창 보상을 위한 디스크 스프링(115)이 구비된 그립(114)이 설치되어 있다. 여기에 가역 로크 너트(116)가 설치되며, 그립(114)을 수용하기 위한 도브테일형 다이 그루브(117)가 다이 생크부에 제공된다. 상기 스크류(112)의 양 단부는 커버(118)로 덮여 있고, 상기 스크류(112)의 일측에서 스크류를 회전하여 조절할 수 있도록 되어 있다.

이러한 다이 고정수단에 형성된 스크류(112)는 양 방향 탭(tap)이 형성되어 있어, 정회전시키면 탭이 모이면서 그립을 도브테일형 다이 그루브(117)에 압착시켜 다이가 고정되고, 역회전시키면 반대로 움직여 고정이 해제되는 형태로 다이를 고정하거나 고정된 상태로부터 해제하는 작업이 이루어진다.

그런데 다이가 고정된 상태에서 스크류(112)의 마모 또는 탭 손상이 발생하게 되면, 드릴과 같은 수단을 사용하여 로크 너트(116)를 파손시켜야만 분리가 가능하기 때문에, 다이의 분해에 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 상기 장치는 E 형상 단면의 가이드웨이를 통해 바디와 슬라이드의 사이에서 보다 견고한 동적 연결을 제공하는데, 상기 E 형상 단면의 가이드웨이와 측부 슬라이드가 슬라이딩 접속하는 내면에 있어서 강한 마찰이 이루어지기 때문에, 내마모성이 충분하지 않을 경우 가이드웨이의 손상이 쉽게 발생한다.

이를 위해, 도 13에 도시된 것과 같이, 내마모성이 우수한 재료로 만들어진 내마모판을 슬라이딩 면에 볼트로 고정하여 내마모성을 향상시키는 방법이 사용되고 있다. 그런데 4-다이 단조 장치의 작동 과정에 상기 내마모판에 형성된 체결구멍이나 체결에 사용한 볼트에 변형 및/또는 파손이 잦아 내마모판의 잦은 교체 내지 재가공이 필요한 문제점이 있다.

또한, 상기 장치에서 도 14에 도시된 것과 같이, 4-다이 단조 장치에 사용되는 다이의 교체에 맨드릴을 사용하여 한번에 동시에 교체하는 구조를 개시하고 있다. 그런데, 다이는 사용 과정에 손상이 발생할 경우, 손상된 면을 연삭가공과 같은 가공을 한 후에 재사용하게 되는데, 연삭가공을 하게 되면 다이의 치수에 변동이 생겨 기존의 맨드릴을 그대로 사용하기 어렵다. 이러한 이유로 다이의 마모면 가공이 이루어지면 맨드릴의 치수도 그에 맞추어 새롭게 가공하거나, 기존 맨드릴에 대한 육성 가공 등이 필요하게 된다. 따라서 항상 동일한 크기의 다이를 사용하기 위해 마모된 다이를 수정 가공한 후 변화된 치수를 복구하기 위해 다이를 재육성 및 가공하여 사용하고 있으나, 육성 복구된 다이의 수명이 짧아 많은 수선비용이 소요된다.

1. 러시아 등록특허공보 제2283718호 2. 한국 등록특허공보 제10-1189333호

본 발명의 일 목적은, 다이 고정수단을 구성하는 내부 스크류의 마모나 손상이 발생하더라도 쉽게 다이의 분리가 가능한, 4-다이 단조 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 가이드웨이에 마모면에 장착되는 내마모판의 교체 주기를 연장시킬 수 있는 4-다이 단조 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 사용 과정에 다이에 대한 연마 가공을 하더라도 맨드릴의 치수 조정을 위한 가공 공정 없이 그대로 사용할 수 있는 맨드릴을 포함하는 4-다이 단조 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 하면에 양 단부를 향하여 형성된 경사면을 가지며 가동하는 상부 바디; 상면에 양 단부를 향상하여 형성된 경사면을 가지며 고정되는 하부 바디; 상기 상부 바디와 하부 바디의 사이에 배치되며, 상부에는 상기 상부 바디의 경사면에 대응하는 경사면을 가지고, 하부에는 상기 하부 바디의 경사면에 대응하는 경사면을 가지는 2개의 측부 슬라이드; 상기 상부 바디와 상기 측부 슬라이드, 상기 하부 바디와 상기 측부 슬라이드를 상호 동적으로 연결하는 복수의 가이드웨이; 상기 상부 바디의 하부에 고정되는 상부 다이; 상기 하부 바디의 상부에 고정되는 하부 다이; 상기 측부 슬라이드의 일측에 고정되는 2개의 측부 다이; 및 상기 상부 다이, 하부 다이 및 측부 다이를 상기 상부 바디, 하부 바디 및 측부 슬라이드에 고정하는 다이 고정수단;을 포함하고, 상기 다이 고정수단은, 상기 상부 바디, 하부 바디 또는 측부 슬라이드에 형성된 축 구멍에 삽입되며 나사산이 형성되며 상호 분리된 제1 스크류 및 제2 스크류와, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 각각에 체결되어 상기 상부 다이, 하부 다이 또는 측부 다이의 고정부를 고정하거나 해제하는 그립과, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 회전에 따라 상기 그립의 개폐 동작이 이루어지도록 하는 그립 개폐수단을 구비하는, 4-다이 단조 장치를 제공한다.

또한, 상기 그립 개폐 수단은, 상기 그립의 내외측에 배치되어 상기 그립을 고정하는 너트와, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 외측 단부의 외주부에 각각 체결되는 캡 너트를 포함하며, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 회전에 의해, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류가 왕복 운동함으로써, 상기 그립의 개패 동작이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 그립 개폐 수단은, 상기 그립의 내측에 배치되는 너트와, 상기 그립의 외측에 배치되는 로크 너트를 포함하고, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 회전에 의해, 상기 너트와 로크 너트가 상기 제1 스크류 및 제2 스크류 상을 왕복 운동함으로써, 상기 그립의 개패 동작이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 각각의 그립과 그 외측에 배치되는 너트의 사이에, 탄성부재를 개재하여 지지부재가 배치될 수 있다.

또한, 상기 4-다이 단조 장치에 있어서, 상기 가이드웨는 E 형상 단면을 가지며, 그 중심 웹을 통해 상기 상부 바디 또는 고정 하부 바디에 연결되고, 상기 E 형상 단면의 일 돌출부에 의해 상기 측부 다이에 형성된 경사면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩면이 형성되고, 상기 슬라이딩면에는 길이 방향으로 연장하는 내마모판이 고정수단을 통해 고정되며, 상기 내마모판은 그 양단부에 돌출 형성된 브라켓이 상기 슬라이딩면의 단부를 커버하거나, 상기 슬라이딩면에 형성된 요부에 삽입되어, 길이 방향의 유동이 억제될 수 있다.

또한, 상기 4-다이 단조 장치에 있어서, 상기 상부 다이, 하부 다이 및 2개의 측부 다이를 고정하는 고정 수단을 구비하는 몸체와, 상기 몸체로부터 4 방향으로 소정 각도의 간격을 두고 방사형으로 연장하는 연장판을 구비하는 맨드릴을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 단조 장치에 의하면, 다이가 고정된 상태에서 다이 고정수단을 구성하는 스크류의 마모 또는 탭에 손상이 발생하더라도, 단부에 형성된 캡을 분리하는 간단한 공정을 통해 다이의 분리가 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 단조 장치에 의하면, 가이드웨이의 슬라이딩면에 고정되는 내마모판의 유동이 방지되어 이에 고정된 볼트의 손상이나 홀의 변형을 억제하여, 내마모판의 교체 주기를 연장할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 단조 장치에 의하면, 맨드릴에 형성된 연장판에 의해, 다이의 손상에 따른 연삭 가공과 같은 가공에 의해 치수가 변화하더라도, 이에 맞춘 별도의 맨드릴을 제작하거나 기존의 맨드릴을 가공할 필요 없이 그대로 사용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 가이드웨이를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제1 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제2 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 B-B 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제1 형태의 다이 고정수단을 나타낸 것이다.
도 6은 도 1의 B-B 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제2 형태의 다이 고정수단을 나타낸 것이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 맨드릴의 사시도이고 도 7b는 맨드릴에 다이가 밀착된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치를 통해 프레싱이 이루어지는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제1 형태의 다이 고정수단에서 다이를 분리할 수 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제2 형태의 다이 고정수단에서 다이를 분리할 수 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 11은 4-다이 단조 장치 내에서 맨드릴에 다이가 브라켓에 의해 고정된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 12는 종래의 그리퍼 타입 다이 고정수단의 단면도이다.
도 13은 종래의 E형 단면 구조를 가지는 가이드웨의 슬라이딩 면에 내마모판이 장착되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 종래의 맨드릴에 다이가 고정된 상태를 나타내는 단면도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 가이드웨이를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제1 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제2 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이고, 도 5는 도 1의 B-B 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제1 형태의 다이 고정수단을 나타낸 것이고, 도 6은 도 1의 B-B 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제2 형태의 다이 고정수단을 나타낸 것이고, 도 7a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 맨드릴의 사시도이고 도 7b는 맨드릴에 다이가 밀착된 상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 4-다이 단조 장치는, 크게 하면에 경사면이 형성되고 가동되는 상부 바디(1)와, 상면에 경사면이 형성되고 고정되게 배치되는 하부 바디(2)와, 상기 상부 바디(1) 및 하부 바디(2)에 동적으로 연결되는 2개의 측부 슬라이드(3, 4)와, 상기 상부 바디(1)에 체결되는 상부 다이(6)와, 상기 하부 다이(2)에 체결되는 하부 다이(7)와, 상기 2개의 측부 슬라이드(3, 4)에 체결되는 측부 다이(8, 9)와, 상기 상부 및 하부 바디(1, 2)와 2개의 측부 슬라이드(3, 4) 사이를 동적으로 연결하는 가이드웨이(5)와, 상기 바디(1, 2) 및 측부 슬라이드(3, 4)와 다이(6, 7, 8, 9)를 고정 및 해제하는 다이 고정수단(10)을 포함한다.

상기 측부 슬라이드(3, 4)들은 상기 상부 및 하부 바디(1, 2)에 형성된 경사면에 대응하는 경사면을 구비하고, 상기 가이드웨이(5)에 의해 상기 상부 및 하부 바디(1, 2)에 연결되어 변위 가능하게 장착된다.

상기 가이드웨이는 2가지 형태로 이루어질 수 있다.

제1 형태의 가이드웨이(5)는, 도 2 및 3에 도시된 것과 같이, E-형 단면을 가지며, 센터 웹(5a)과 제1 단부 웹(5b)을 통해 상기 상부 바디(1) 또는 하부 바디(2)에 견고하게 연결되며, 제2 단부 웹(5c)과 상기 측부 슬라이드(3, 4)의 사이에 형성된 간극을 통해 상기 측부 슬라이드(3, 4)가 슬라이딩할 수 있도록 하는 슬라이딩 면(5d)이 제공된다.

상기 슬라이딩 면(5d)에는 다수의 볼트를 사용하여 내마모판(5e)이 고정되어 있고, 상기 내마모판(5e)의 양단부에는 상기 제2 단부 웹(5c)의 양 단부를 외측으로부터 감싸도록 하는 브라켓(5f)가 형성되어 있다. 이 브라켓(5f)은 단조 장치의 사용 과정에 일어나는 강한 마찰력에도 상기 내마모판(5e)이 길이 방향으로 유동되는 것을 막아, 상기 슬라이딩 면(5d) 및 내마모판(5e)에 형성된 볼트 구멍에 변형이 생기거나, 체결되는 볼트에 변형 내지 손상이 일어나는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 내마모판(5e)의 교체 주기를 크게 연장시킬 수 있다.

한편, 제2 형태의 가이드웨이(5')는, 도 4에 도시된 것과 같이, E-형 단면을 가지며, 센터 웹(5a')과 제1 단부 웹(5b')을 통해 상기 상부 바디(1) 또는 하부 바디(2)에 견고하게 연결되며, 제2 단부 웹(5c')과 상기 측부 슬라이드(3, 4)의 사이에 형성된 간극을 통해 상기 측부 슬라이드(3, 4)가 슬라이딩할 수 있도록 하는 슬라이딩 면(5d')이 제공된다.

상기 슬라이딩 면(5d')에는 다수의 볼트를 사용하여 내마모판(5e')이 고정되어 있고, 상기 슬라이딩 면(5d')에는 양 단부에 단차(5f')가 형성되어 있고, 상기 내마모판(5e')은 상기 내마모판(5e')의 양단가 상기 슬라이딩 면(5d')에 삽입된 후, 볼트에 의해 고정된다. 상기 내마모판(5e')은 단조 장치의 사용 과정에 일어나는 강한 마찰력에도 상기 슬라이딩 면(5d')에 매립되어 있는 형태이므로, 길이 방향으로 유동되지 않게 되어, 상기 슬라이딩 면(5d) 및 내마모판(5e)에 형성된 볼트 구멍에 변형이 생기거나, 체결되는 볼트에 변형 내지 손상이 일어나는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 내마모판(5e')의 교체 주기를 크게 연장시킬 수 있다.

상기 가이드웨이(5)는, 상기 상부 바디(1)에 가해지는 구동력에 의해 상기 상부 바디(1)가 승강 운동을 할 때, 상기 상부 바디(1)에 연결된 가이드웨이(5)가 상기 측부 슬라이드(3, 4)를 따라 슬라이딩하여 왕복운동을 하게 되며, 이에 연동하여 상기 측부 슬라이드(3, 4)는 도 1에서 수평방향으로 왕복운동을 하게 되어, 측부 슬라이드(3, 4)에 고정된 다이가 합쳐지거나 개방되는 동작이 이루어지도록 한다.

상기 다이 고정수단도 2가지 형태로 이루어질 수 있다.

제1 형태의 다이 고정수단(10')은, 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 상부 및 하부 바디(1, 2) 또는 측부 슬라이드(3, 4)의 일측에 제공된 축방향 구멍에 삽입되고, 양단에 교번된 나사산을 가지며 소정 길이로 연장하며, 상호 분리된 제1 스크류(11)와 제2 스크류(12)를 포함한다. 상기 제1 스크류(11)와 제2 스크류(12)의 외측 단부에는 렌치와 같은 도구를 통해 상기 제1 스크류(11) 및 제2 스크류(12)를 회전시킬 수 있는 홈(11b, 12b)이 형성되어 있다.

상기 제1 스크류(11)의 최내측에는 제1 너트(13)가 배치되고 상기 제1 너트(13)의 외측에는 간격 조절부재(14)가 배치되고, 상기 간격 조절부재(14)의 외측에는 다이를 고정하기 위한 그립부가 형성된 그립(15)이 배치되고, 상기 그립(15)의 외측에는 제1 지지부재(16)가 배치되며, 상기 그립(15)과 제1 지지부재(16)의 사이에는 단조 장치의 사용 과정에 발생하는 충격이나 열에 의한 변위를 흡수할 수 있는 판 스프링(s)이 배치된다. 상기 제1 지지부재(16)의 외측에는 제2 너트(17)가 배치되고, 상기 제1 스크류(11)의 외측 단부에는 캡 너트(18)가 배치되며, 상기 캡 너트(18)의 외측에는 단조 장치의 사용 시에 캡 너트(18)에 회전이 발생하는 것을 방지하기 위한 고정핀을 설치할 수 있는 고정핀 너트(19)가 배치되어 있다. 또한, 상기 제2 스크류(12)측에도, 상기 제1 스크류(11)와 대칭되게 동일한 구성이 구비된다.

제2 형태의 다이 고정수단(10')은, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 상부 및 하부 바디(1, 2) 또는 측부 슬라이드(3, 4)의 일측에 제공된 축방향 구멍에 삽입되고, 양단에 교번된 나사산을 가지며 소정 길이로 연장하며, 상호 분리된 제1 스크류(11')와 제2 스크류(12')를 포함한다. 상기 제1 스크류(11)와 제2 스크류(12)의 외측 단부 근방에는 링 형상의 돌기부(11a, 12a)가 형성되어 있고, 단부에는 렌치와 같은 도구를 통해 상기 제1 스크류(11') 및 제2 스크류(12')를 회전시킬 수 있는 홈(11b', 12b')이 형성되어 있다.

상기 제1 스크류(11')의 최내측에는 너트(14')가 배치되고 상기 너트(14')의 외측에는 다이를 고정하기 위한 그립부가 형성된 그립(15')이 배치되고, 상기 그립(15')의 외측에는 로크 너트(16')가 배치되며, 상기 그립(15')과 로크 너트(16')의 사이에는 단조 장치의 사용 과정에 발생하는 충격이나 열에 의한 변위를 흡수할 수 있는 판 스프링(s')이 배치된다. 상기 링 형상의 돌기부(11a', 12a')의 외측에는 제1 스크류(11)의 단부를 커버하는 캡 너트(18')가 배치된다. 또한, 상기 제2 스크류(12')측에도, 상기 제1 스크류(11')와 대칭되게 동일한 구성이 구비된다.

본 발명에 따른 단조 장치에 있어서, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)은 맨드릴(20)을 통해 한번에 교체될 수 있다. 이를 위해, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)에는 맨드릴(20)에 고정시키기 위한 체결 구멍이 형성되며, 상기 체결 구멍들은 다이들(6, 7, 8, 9)의 교환 과정에서 맨드릴과 고정시키거나, 인접한 다이들 간에 유동이 발생하지 않도록 고정하는데 사용된다.

상기 맨드릴(20)은, 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이, 단면이 대략 사각형을 이루면서 다이의 치수를 커버할 수 있을 정도로 연장하는 몸체(21)와, 상기 몸체의 4 모서리로부터 맨드릴(20)에 고정되는 다이에 가공된 치수에 대응하는 각도를 유지하면서 소정 길이로 연장하는 4개의 연장판(22)을 포함한다. 또한, 상기 몸체(21)에는 선택적으로 상기 다이들(6, 7, 8, 9)을 고정하기 위한 고정 수단이 형성될 수도 있다.

상기 몸체(21)와 상기 연장판(22)에 의해 구획된 공간에는 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 각각 배치되며, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 상기 연장판(22)에 의해 밀착된 상태가 될 때까지 이동시키고, 이들을 브라켓(23)과 같은 수단으로 고정시킨 후, 단조 장치로부터 한번에 이동시키거나 장착시킬 수 있다.

이상과 같은 구조로 이루어진, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 작동 과정은 다음과 같다.

가동 프레스 크로스 빔이 상방으로 움직이면, 상부 바디(1)는 상부 다이(6)와 함께 상방으로 움직이고, 이때 가이드웨이(5)에 연결된 측부 슬라이드(3, 4)와 이에 연결된 측부 다이(8, 9)가 이동되어 작업 공간을 개방한다.

다음으로, 미도시된 매니퓰레이터에 의해 단조할 대상물을 작업공간으로 공급한다. 그리고 프레스는 작업 스트로크를 수행하기 시작하여, 가동 프레스 크로스 빔은 상부 바디(1)를 작업물로 이동시키고, 작업물을 상부 및 하부 다이(6, 7) 사이의 수직한 방향에서 스웨이지(swage)시킨다. 동시에 측부 다이(8, 9)를 이송시키는 측부 슬라이드(3, 4)도 도면상 수평 방향으로 작업물을 향하여 작업물을 향해 이동하여 수평 방향에서 스웨이지시킨다.

작업물에 대한 스웨이징이 완료되면, 가동 프레스 크로스 빔은 상방으로 이동하여 프레스 작업공간이 개방되어, 1회의 단조 작업이 완료된다.

단조 작업에 사용되는 다이를 교체할 필요가 있는 경우, 맨드릴(20)이 개방된 프레스 작업공간으로 제공된 다음, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 맨드릴(20)의 연장판(22)에 밀착될 때까지 이동시킨다.

이어서, 도 5에 도시된 제1 형태의 다이 고정수단(10)의 제1 스크류 및 제2 스크류(11, 12)를 반시계 방향으로 회전시키면, 도 9에 도시된 바와 같이, 캡 너트(18)에 고정된 제1 스크류 및 제2 스크류(11, 12)가 외측으로 이동하게 되어, 상기 그립(15)이 다이를 해제하는 상태가 된다. 이에 따라 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 상부 및 하부 바디(1, 2) 및 측부 슬라이드(3, 4)로부터 분리될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 제2 형태의 다이 고정수단(10')의 제1 스크류 및 제2 스크류(11', 12')를 반시계 방향으로 회전시키면, 도 10에 도시된 바와 같이, 너트(14')와 로크 너트(16')가 제1 스크류(11')를 따라 외측으로 이동하며, 이에 연동하여 상기 그립(15)도 다이를 해제하는 방향으로 이동하게 되어, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 상부 및 하부 바디(1, 2) 및 측부 슬라이드(3, 4)로부터 분리될 수 있는 상태가 된다.

이후, 도 11에 도시된 바와 같이, 브라켓(23)을 사용하여 2개의 다이들의 측면에서 상호 연결시키고, 맨드릴(20)에 고정된 후에, 별도의 이송수단을 사용하여, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)은, 상부 및 하부 바디(1, 2) 및 측부 슬라이드(3, 4)로부터 분리된다.

이상과 같이, 상이하게 선택적으로 적용된 다이 고정수단으로부터 다이가 바디 및 슬라이드로부터 분리된 다음, 고정된 한 세트의 교체될 다이를 운반하는 맨드릴(20)은 매니퓰레이터에 의해 장치 작업공간으로 제공되고, 맨드릴(20)에 고정된 다이 세트가 저장되는 공구 래크로 이송되며, 맨드릴로부터 다이를 분리하지 않은 상태로 보관되어 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 맨드릴(20)은, 몸체에서 4 방향으로 연장된 연장부(21)에 의해, 다이의 가공면에 연삭을 수행하더라도, 측면에 걸쳐진 치수에 의해, 초기의 체결위치에서 변동이 발생하지 않기 때문에, 다이 가공을 하더라도 동일한 맨드릴(20)을 계속 사용할 수 있게 된다.

한편, 다이가 고정된 상태에서, 단조 공정 시의 충격 등에 의해, 다이 고정수단(10)에 구비되는 제1 스크류 및 제2 스크류(11, 12)나 기타 너트 등에 형성된 탭에 손상이 발생하여 정상적으로 회전 동작을 수행하지 못하게 되면, 상기 2가지 형태의 다이 고정수단은 다음과 같은 방법으로 다이로부터 분해될 수 있다.

먼저, 제1 형태의 다이 고정수단(10)의 경우, 캡 너트(18)에 끼워진 고정핀을 분리하고, 캡 너트(18)를 회전시켜 단조 장치로부터 분리한다. 그러면, 제1 스크류와 제2 스크류(11, 12)가 분리되어 있고 다이 고정수단(10)을 구성하는 나머지 부품은 상부 및 하부 바디(1, 2) 또는 측부 슬라이드(3, 4)에 고정되어 있지 않으므로, 다이 고정수단(10)을 통째로 단조 장치로부터 분리할 수 있게 된다. 이러한 과정을 통해 다이 고정수단(10)에 손상이 있더라도 다이를 단조장치로부터 쉽게 분리할 수 있을 뿐 아니라, 다이 고정수단(10) 중에 손상이 있는 부품을 쉽게 교체할 수 있게 된다.

다음으로, 제2 형태의 다이 고정수단(10')의 경우, 캡 너트(18')를 회전시켜 단조 장치로부터 분리한다. 그러면, 제1 스크류와 제2 스크류(11', 12')가 분리되어 있고 다이 고정수단(10')을 구성하는 나머지 부품은 상부 및 하부 바디(1, 2) 또는 측부 슬라이드(3, 4)에 고정되어 있지 않으므로, 다이 고정수단(10')을 통째로 단조 장치로부터 분리할 수 있게 된다. 이러한 과정을 통해 다이 고정수단(10')에 손상이 있더라도 다이를 단조장치로부터 쉽게 분리할 수 있을 뿐 아니라, 다이 고정수단(10') 중에 손상이 있는 부품을 쉽게 교체할 수 있게 된다.

1:상부 바디 1a, 2a, 3a, 4a:경사면
2:하부 바디 3, 4:측부 슬라이드
5:가이드웨이 5a:센터 웹
5b:제1 단부 웹 5c:제2 단부 웹
5d:슬라이딩 면 5e:내마모판
5f:브라켓 6:상부 다이
7:하부 다이 8, 9:측부 다이
10:다이 고정수단 11:제1 스크류
12:제2 스크류 13:제1 가동 너트
14:간격 조절부재 15:그립
16:제1 지지부재 17:제2 가동 너트
18:캡 너트 19:고정핀 너트
20:맨드릴 21:몸체
22:연장판 23:브라켓

Claims (6)

1. 하면에 양 단부를 향하여 형성된 경사면을 가지며 가동하는 상부 바디;
   상면에 양 단부를 향상하여 형성된 경사면을 가지며 고정되는 하부 바디;
   상기 상부 바디와 하부 바디의 사이에 배치되며, 상부에는 상기 상부 바디의 경사면에 대응하는 경사면을 가지고, 하부에는 상기 하부 바디의 경사면에 대응하는 경사면을 가지는 2개의 측부 슬라이드;
   상기 상부 바디와 상기 측부 슬라이드, 상기 하부 바디와 상기 측부 슬라이드를 상호 동적으로 연결하는 복수의 가이드웨이;
   상기 상부 바디의 하부에 고정되는 상부 다이;
   상기 하부 바디의 상부에 고정되는 하부 다이;
   상기 측부 슬라이드의 일측에 고정되는 2개의 측부 다이; 및
   상기 상부 다이, 하부 다이 및 측부 다이를 상기 상부 바디, 하부 바디 및 측부 슬라이드에 고정하는 다이 고정수단;을 포함하고,
   상기 다이 고정수단은, 상기 상부 바디, 하부 바디 또는 측부 슬라이드에 형성된 축 구멍에 삽입되며 나사산이 형성되며 상호 분리된 제1 스크류 및 제2 스크류와, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 각각에 체결되어 상기 상부 다이, 하부 다이 또는 측부 다이의 고정부를 고정하거나 해제하는 그립과, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 회전에 따라 상기 그립의 개폐 동작이 이루어지도록 하는 그립 개폐수단을 구비하는, 4-다이 단조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 그립 개폐 수단은, 상기 그립의 내외측에 배치되어 상기 그립을 고정하는 너트와, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 외측 단부의 외주부에 각각 체결되는 캡 너트를 포함하며,
   상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 회전에 의해, 상기 제1 스크류 및 제2 스크류가 왕복 운동함으로써, 상기 그립의 개패 동작이 이루어지는, 4-다이 단조 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 그립 개폐 수단은, 상기 그립의 내측에 배치되는 너트와, 상기 그립의 외측에 배치되는 로크 너트를 포함하고,
   상기 제1 스크류 및 제2 스크류의 회전에 의해, 상기 너트와 로크 너트가 상기 제1 스크류 및 제2 스크류 상을 왕복 운동함으로써, 상기 그립의 개패 동작이 이루어지는, 4-다이 단조 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 너트는 상기 그립의 내측에 배치되는 제1 너트와, 상기 그립의 외측에 배치되는 제2 너트를 포함하고,
   상기 제2 너트와 상기 그립의 사이에는 지지부재가 배치되며,
   상기 지지부재와 상기 그립의 사이에는 상기 4-다이 단조 장치의 사용 과정에 발생하는 충격이나 열에 의한 변위를 흡수할 수 있는 탄성부재가 개재되어 있는, 4-다이 단조 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 가이드웨는 E 형상 단면을 가지며, 그 중심 웹을 통해 상기 상부 바디 또는 고정 하부 바디에 연결되고, 상기 E 형상 단면의 일 돌출부에 의해 상기 측부 다이에 형성된 경사면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩면이 형성되고,
   상기 슬라이딩면에는 길이 방향으로 연장하는 내마모판이 고정수단을 통해 고정되며,
   상기 내마모판은 그 양단부에 돌출 형성된 브라켓이 상기 슬라이딩면의 단부를 커버하거나, 상기 슬라이딩면에 형성된 요부에 삽입되어, 길이 방향의 유동이 억제되는, 4-다이 단조 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 상부 다이, 하부 다이 및 2개의 측부 다이를 고정하는 고정 수단을 구비하는 몸체와, 상기 몸체로부터 4 방향으로 소정 각도의 간격을 두고 방사형으로 연장하는 연장판을 구비하는 맨드릴을 더 포함하는, 4-다이 단조 장치.

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