KR20000047387A

KR20000047387A - 록킹프레스 장치

Info

Publication number: KR20000047387A
Application number: KR1019990014722A
Authority: KR
Inventors: 고무라다카오
Original assignee: 다카기 시게마사; 후지 세이코 가부시키가이샤
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1999-04-24
Publication date: 2000-07-25
Also published as: US6457339B2; JP3039863B1; KR100369644B1; EP1022077A2; US20010029763A1; DE69913477T2; EP1022077B1; EP1022077A3; JP2000190097A; DE69913477D1; TW453912B

Abstract

본 발명은, 록킹주축에 다양한 요동운동을 행하게 하는 것을 가능하게 하는 록킹프레스 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 하단의 정점을 중심으로 하여 요동하는 금형, 이 금형의 상부에서, 중심축의 편심각도를 조정이 자유롭게 함과 동시에, 이 중심축의 공전 각속도를 조절이 자유롭게 한 상태에서, 상기 금형에 요동운동을 전달하는 록킹주축을 가지고 있는 록킹프레스 장치에 있어서, 금형과 록킹주축의 사이에 마찰판을 개재시키고, 또 금형의 바깥쪽 주위에 위치하고 있는 자이로부, 또한 그 바깥쪽에 위치하고 있는 고정부를 설치하며, 상기 금형으로부터 바깥쪽으로 돌출한 제 1 돌출기둥 및 이 제 1 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 1 지지끼워맞춤부를 자이로부에 설치하고, 자이로부 및 고정부에서, 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌출한 제 2 돌출기둥 및 이 제 2 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 2 지지끼워맞춤부의 어느 한쪽을 각각 설치하며, 또한 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥은, 각각 제 1 지지끼워맞춤부 및 제 2 지지끼워맞춤부와 끼워맞춤하고 있는 영역의 각 중심축이 동일직선상에 있고, 이 동일직선이, 금형의 하단의 정점을 통과하는 상태에서 2개 마련되며, 또한 제 1 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선과, 제 2 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선이, 수평방향에서 다른 각도로 배치되어 있는 것이다.

Description

록킹프레스 장치{Rocking Press Machines}

록킹프레스 장치는, 록킹(요동)운동을 행하는 록킹주축 및 금형에 의해, 금속의 단조(鍛造)를 행하는 장치로서, 금형의 아래쪽에는 록킹주축의 가압력을 유지하고, 또한 단조에 들어갈 금속이 얹어진 액압프레스 장치 등을 포함하는 아래쪽 부분을 구비하고 있다.

그리고, 그 기본원리는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 로킹주축(1)에 있어서의 중심축의 편심각도 및 공전 각속도를 조절을 자유롭게 한 상태에서 요동시키고, 이에 따라 록킹주축(1)과 일체를 이루고 있는 금형(2)을 요동시켜, 이 금형(2)의 하부에 위치하고 있는 금속을 순차로 변형하여 단조를 행하고 있다.

상기 요동에 있어서는, 록킹주축(1)의 중심축의 편심각도 및 공전 각속도를 수시로 선택함으로써, 여러가지 요동운동을 형성하고, 이에 따라 금형(2)에 가압되어 있는 피가공물에 다양한 모양을 형성시키고 있었다.

종래의 록킹프레스 장치에서는, 록킹주축(1)과 그 아래쪽의 금형(2)이 일체를 이루어져 형성되어 있으며, 또한 금형(2)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 아래쪽 끝단에 정점 O를 갖는 대략 원추 사다리형을 이루고 있다.

이러한 종래 기술의 장치에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 금형(2) 아래쪽의 가공면이 라인형태로 피가공물과 접하고 있는 경우, 즉 록킹주축(1)의 중심축의 편심각도 θ가, 대략 원추 사다리형의 경사각도인 α와 같은 경우에는, 금형은 록킹주축(1)의 중심축의 공전운동에 따라, 필연적으로 피가공물면상을, 정점 O를 중심으로 하여, 구르면서 이동하게 된다.

도 1에 있어서, 수직방향축에 대한 록킹주축(1)의 중심축의 공전에 의한 각속도를 ω로 하고, 금형(2)의 상기 구름운동에 의한 중심축의 자전에 따른 각속도를 ω'로 한 경우, 각속도 ω'의 수직방향성분은 ω'cosα 이며, 수평방향성분은 ω'sinα이다.

한편, 도 1에 있어서, 금형(2)의 피가공물과 접촉하고, 또한 구름운동을 행하고 있는 특정한 점 P와, 정점 O의 거리를 r로 하고, 점 P에 있어서의 수평면과 직교하는 선과 금형(2)의 중심축의 교점을 S로 한 경우, SP=rcotα가 성립한다.

점 P의 공전속도는 ωr이다.

그리고, 금형(2)이 상기와 같이 구름운동을 행함으로써, 정점 O를 중심으로 한 자전운동이 행해지고 있는 경우에는, 상기 공전속도와 점 S에 있어서, SP를 반경으로 하고, 각속도 ω'의 수평방향성분 ω'sinα에 의한 회전속도, 즉 SPω'sinα=rω'cosα가, 상기 ωr와 같은 것을 의미하고 있다.

따라서, ωr=ω'rcosα가 성립하고, ω'=ω/cosα가 성립한다.

그러나, 금형이 상기 구름운동을 원인으로 하여, 자전운동을 행하는 것은, 다양한 요동운동을 행하는 것에 의해, 피가공물에 원하는 모양을 형성하는 것에 상당한 지장을 초래하게 된다.

상기의 점에 대하여 설명하면, 도 1을 더욱 일반화하여, 중심축의 편심각도 θ와 대략 원추 사다리형의 경사각도 α가, 반드시 같다고는 한정하지 않는 경우, 즉 금형의 대략 원추형 위쪽부분이 피가공면에 접촉하고 있다고는 한정하지 않는 경우를 나타내는 도 2에 있어서, 금형의 아래쪽의 원추형상을 이루는 표면의 특정한 점 P로부터 중심축에 대한 수직선과의 교점을 Q로 하여, OQ=a로 하고, PQ=b로 한다(도 2는, 특히 도 1과 달리, 금형의 원추형상을 이루는 부분이, 수평면에서 떨어져 있는 경우를 나타냄).

상기에 있어서, 금형이 자전을 행한 경우에, 필연적으로 점 P는 가공물의 표면에서 떨어지는 경우도 생기지만, 정점 O를 중심으로 한 수평면의 x,y좌표에 있어서, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 점 P 및 점 Q에서 각각 투영한 위치를 각기 P', Q'로 하여, OP'및 OQ'을 구한 경우,

OQ'=asinθ(t), P'Q'=bcosθ(t)가 성립한다(또한, θ(t)와 함수형상에 의해 표시한 것은, θ가 시간에 따라 변동할 수 있기 때문임).

한편, 도 2에 있어서, 점 Q는 O를 통과하는 수직선을 중심으로 하여 각속도 ω로써 회전하고 있으나, 점 P는 상기 각속도 ω에 의한 회전뿐만 아니라, 또한 점 Q를 통과하는 수직선을 중심으로 하여, 중심축의 자전에 의한 각속도 ω'의 수직방향성분의 각속도로써 반대방향으로 회전하게 된다.

상기에 있어서, ω'는 도 1에 나타낸 바와 같이, θ=α인 경우에는, 상술한 대로 ω/cosα이지만, 도 2에 나타낸 바와 같이, 대략 원추 사다리꼴 형상을 나타내는 금형의 경사면이, 피가공물의 표면에서 떨어져 있는 경우에는, 구름운동을 행한 후의 관성에 의해 자전하고 있으며, 반드시 ω/cosα와 같다고는 한정하지 않는다.

그리고, 중심축의 자전 각속도 ω'의 수직방향성분은, 도 2에서도 명백하듯이 ω'cosθ(t)이다.

따라서, 점 Q에 있어서는, 수직방향의 각운동의 속도는, 공전에 의한 ω로부터 상기 자전에 의한 수직방향성분인 ω'cosθ(t)를 뺀 값을 나타내게 된다.

이상에 의해, 도 3에 있어서, P'의 좌표(x,y)는 이하의 식으로써 표현할 수 있다.

x=asinθ(t)cosωt+bcosθ(t)cos(ω-ω'cosθ(t))t

y=asinθ(t)sinωt+bcosθ(t)sin(ω-ω'cosθ(t))t … (1)

상기 (1)식에서,

x²+y²=a²+b²+absin2θ(t)cos(ω-ω'cosθ(t))t … (2)

가 성립한다.

상기 (2)식에 있어서, θ(t)가 일정하더라도, cos(ω-ω'cosθ(t))t는 차례로 변화하기 때문에, x²+y²을 일정하게 할 수 없다.

이것은, 요동운동에 있어서 가장 기본적인 운동인 원운동을 형성하기 위해서 정확한 콘트롤을 행할 수 없다는 것을 의미하고 있다.

더구나, 더욱 복잡한 스파이럴(spiral) 운동이나 데이지(daisy) 운동을 정확하게 형성하기 위하여 정확한 콘트롤을 행하는 것은 불가능하다.

특히, 도 1에 나타낸 바와 같이, 금형의 경사면이 피가공물의 면과 접촉한 상태에서 구름운동을 행하고 있는 경우에 있어서, 점 P가 피가공물에 접촉한 상태로부터, 구름운동을 행한 후, 다시 피가공물에 접촉하는 데에 이르는 시간을 t₀로 한 경우, ω't₀=2π가 성립하지만, 이 경우에 점 P의 수평면에 있어서의 회전각도는 ωt₀=2πcosα이며, 피가공물의 면을 2π에 의한 각도범위, 즉 1회전을 실현하는 것은 불가능하여, 2π(1-cosα)의 어긋남이 필연적으로 발생하게 된다.

따라서, 특정한 점 P에 착안하여, 피가공물면에 시간 t₀마다, 피가공물의 면을 눌러 원하는 모양을 얻고자 해도, 상기의 어긋남에 의해, 정확한 모양을 형성할 수 없다.

본 발명은, 상기와 같이 금형의 자전에 따른 종래 기술의 결점을 극복하고, 금형의 자전이 발생하지 않는 록킹프레스 장치의 구성을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1은, 종래기술에 있어서의 록킹주축과 금형의 결합관계를 나타낸 것으로, 금형이 구름운동을 행한 경우의 중심축의 자전 각속도의 크기를 설명하기 위한 측면도,

도 2는, 종래기술에 의한 록킹프레스 장치에 있어서, 금형의 경사면이 반드시 피가공물에 접하지 않음에도 불구하고, 자전을 행하고 있는 경우에, 경사면에서의 특정한 점 P의 배치관계 및 정점 O로부터의 수평방향에 있어서의 거리를 설명하기 위한 측면도,

도 3은, 금형의 경사면에 있어서의 특정한 점 P가 (1)식에 의해 표현되는 것을 설명하기 위한 그래프,

도 4는, 본 발명의 기본원리를 나타낸 도면으로서, (a)는 금형 및 록킹주축이 수직방향인 경우의 평면도를 나타내고, (b)는 (a)의 A-A 방향의 종단면을 기준으로 하여, 제 2 돌출기둥과 제 2 지지끼워맞춤부의 걸어맞춤관계를 나타내는 측단면도이며, (c)는 (a)의 B-B 방향의 종단면을 기준으로 하여, 제 1 돌출기둥과 제 1 지지끼워맞춤부의 걸어맞춤관계를 나타내는 측단면도,

도 5는, 금형이 자전을 동반하지 않는 요동운동을 행하기 위해서, 2차원의 자유도에 따른 각운동이 불가결한 것을 나타내는 입체그래프,

도 6은, 실시예의 구성을 나타낸 도면으로서, (a)는 금형 및 록킹주축의 중심축이 수직방향인 경우의 평면도이고, (b)는 (a)의 A-A 방향의 종단면을 기준으로 하여, 제 2 돌출기둥과 제 2 지지끼워맞춤의 걸어맞춤관계를 나타내는 측단면도이며, (c)는 (a)의 B-B 방향의 종단면을 기준으로 하여, 제 1 돌출기둥과 제 1 지지끼워맞춤부의 걸어맞춤관계를 나타내는 측단면도,

도 7은, 금형의 요동에 의해, 금형표면의 특정한 점 P가 그리는 궤적에 의한 모양을 나타낸 도면으로서, (a)는 원운동인 경우를, (b)는 직선운동인 경우를, (c),(d)는 원운동인 경우를, (e)은 스파이럴운동인 경우를, (f)는 데이지운동인 경우를 각각 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 록킹주축 2 : 금형

3 : 마찰판 4 : 자이로부

5 : 고정부 20 : 주위틀

61 : 제 1 돌출기둥 62 : 제 2 돌출기둥

71 : 제 1 지지끼워맞춤부 72 : 제 2 지지끼워맞춤부

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 구성은,

(1). 하단의 정점을 중심으로 하여 요동하는 금형, 이 금형의 상부에서, 중심축의 편심각도를 조정이 자유롭게 함과 동시에, 이 중심축의 공전 각속도를 조절이 자유롭게 한 상태에서, 상기 금형에 요동운동을 전달하는 록킹주축을 가지고 있는 록킹프레스 장치에 있어서, 금형과 록킹주축의 사이에 마찰판을 개재시키고, 또 금형의 바깥쪽 주위에 위치하고 있는 자이로부, 또한 그 바깥쪽에 위치하는 고정부를 설치하며, 상기 금형에서 바깥쪽으로 돌출한 제 1 돌출기둥 및 이 제 1 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 1 지지끼워맞춤부를 자이로부에 설치하고, 자이로부 및 고정부에서, 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌출한 제 2 돌출기둥 및 이 제 2 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 2 지지끼워맞춤부의 어느 한쪽을 각각 설치하고, 또한 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥은, 각각 제 1 지지끼워맞춤부 및 제 2 지지끼워맞춤부와 끼워맞춤하고 있는 영역의 각 중심축이 동일직선상에 있으며, 이 동일직선이, 금형 하단의 정점을 통과하는 상태에서 2개 마련되고, 또한 제 1 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선과, 제 2 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선이, 수평방향에서 다른 각도로 배치되어 있는 것에 의거한 록킹프레스 장치.

(2). 하단의 정점을 중심으로 하여 요동하는 금형, 이 금형의 상부에서, 중심축의 편심각도를 조정이 자유롭게 함과 동시에, 이 중심축중의 공전 각속도를 조절이 자유롭게 한 상태에서, 상기 금형에 요동운동을 전달하는 록킹주축을 가지고 있는 록킹프레스 장치에 있어서, 금형과 록킹주축의 사이에 마찰판을 개재시키고, 또한 금형에 고정한 주위틀, 이 주위틀의 바깥쪽을 둘러싸는 자이로부, 이 자이로부의 바깥쪽에 위치하고 있는 고정부를 설치하며, 상기 주위틀 및 자이로부에서, 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌출한 제 1 돌출기둥 및 이 제 1 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 1 지지끼워맞춤부의 어느 한쪽을 각각 설치하고, 자이로부 및 고정부에서, 바깥쪽 또는 안쪽으로 돌출한 제 2 돌출기둥 및 이 제 2 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 2 지지끼워맞춤부의 어느 한쪽을 각각 설치하며, 또한 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥은, 각각 제 1 지지끼워맞춤부 및 제 2 지지끼워맞춤부와 끼워맞춤하고 있는 영역의 각 중심축이 동일직선상에 있으며, 이 동일직선이, 금형 하단의 정점을 통과하는 상태에서 2개 마련되고, 또한 제 1 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선과, 제 2 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선이, 수평방향에서 다른 각도로 배치되어 있는 것에 의거한 록킹프레스 장치로 이루어진다.

상기 (1)의 구성과 (2)의 구성은, 금형이 고정되어 있는 주위틀의 존재여부에 있어서 상이하지만, 다른 구성은 기본적으로 공통된다.

도 4(a),(b)는, 상기 (1)에 의한 기본구성을 나타내는데, 이들 도면에서도 명백하듯이, 본 발명에서는 록킹주축(1)과 금형(2)의 사이에, 마찰판(3)이 개재되어 있다(한편, 상기(2)의 기본구성은 실시예에 의거하여 구체적으로 설명함).

이 때문에, 금형(2)은 록킹주축(1)의 공전운동과 일체가 되어 회전할 뿐만 아니라, 마찰판(3)을 통하여 상기 공전운동에 의해서 생긴 록킹주축(1)의 아래쪽면의 입체적인 각도변화와 마찬가지의 각도변화를 행하게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 금형(2)의 구름운동을 원인으로 한 금형(2)의 자전을 방지하는 기구를 설치하고 있다.

이러한 기구의 기본원리에 대하여 설명함에 있어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 금형(2)의 중심축이 수평방향의 각도 ø 및 수직방향의 각도 β에 따라 자유롭게 변동할 수 있는 경우에는, 각도에 관하여 2차원의 자유도를 갖는 것을 의미하고 있는데, 이와 같은 중심축이 2차원의 자유도를 갖는 것은, 필연적으로 금형(2) 전체가 각도에 관하여 2차원의 자유도를 갖는 것이 된다.

따라서, 상기 기구를 실현하기 위해서는, 필연적으로 금형(2)의 중심축을 중심으로 한 회전을 저지하면서, 2차원의 자유도에 의한 각도변화가 가능한 것을 불가결로 한다.

이 때문에, 상기 (1)의 구성에 있어서는, 도 4(a),(b)에 나타낸 바와 같이, 금형(2)에서 바깥쪽으로 돌출하는 제 1 돌출기둥(61)을 설치하고, 이 제 1 돌출기둥(61)이 자이로부(4)에 설치되어 있는 제 1 지지끼워맞춤부(71)에 의해, 회전이 자유로운 상태로 지지되어 있으며, 자이로부(4) 및 고정부(5)에 있어서 바깥쪽 또는 안쪽에 돌출하고 있는 제 2 돌출기둥(62) 및 이 제 2 돌출기둥(62)을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 2 지지끼워맞춤부(72)의 어느 한쪽을 각각 설치하고 있다(한편, 도 4(a),(b)는 제 2 돌출기둥(62)이 바깥쪽으로 돌출한 상태에서 자이로부(4)에 설치되고, 고정부에 제 2 지지끼워맞춤부(72)를 설치한 경우를 나타내고 있슴).

자이로부(4)가, 제 2 돌출기둥 및 제 2 지지끼워맞춤부의 회전이 자유로운 끼워맞춤관계에 기초하여, 특정한 방향으로 회전이 자유롭기 위해서는, 제 2 돌출기둥(62)은 2개 설치하고, 또한 제 2 지지끼워맞춤부(72)에 의해, 회전이 자유로운 상태로써 지지되어 있는 영역의 중심축이 동일직선상에 있으며, 또한 금형(2)의 정점을 통과하는 상태로 되어 있는 것이 불가결하게 된다(이와 같은 상태에 의한, 제 2 돌출기둥(62)을 2개 설치함으로써, 비로소 자이로(4)는 금형(2)의 정점을 중심으로 요동에 대응한 회전을 실현하는 것이 가능해지기 때문임).

상기 제 2 돌출기둥(62) 및 제 2 지지끼워맞춤부(72)를 통해, 자이로부(4)는 고정부(5)에 대하여, 1차원의 자유도에 의한 요동변화가 가능하다.

제 2 돌출기둥(62)과 제 2 지지끼워맞춤부(72)에 대하여 논한 경우와 동일한 이유에 기초하여, 제 1 돌출기둥(61)도 또한 2개 설치하고, 또한 각 제 1 지지끼워맞춤부(71)에 의해서 회전이 자유롭게 지지되어 있는 영역의 중심축이 동일직선상에 있으며, 이 동일직선이 금형(2)의 정점을 통과하는 상태로 되어 있는 것이 불가결하다.

그리고, 이러한 제 1 돌출기둥(61) 및 제 1 지지끼워맞춤부(71)를 설치함으로써, 금형(2)은 자이로부(4)에 대하여, 1차원의 자유도에 의한 요동변화가 가능해진다.

단, 제 1 돌출기둥(61)의 각 중심축을 연결하는 직선과, 제 2 돌출기둥(62)의 각 중심축을 연결하는 직선이, 동일직선상에 존재하는 것이면, 자이로부(4)가 이미 가지고 있는 상기의 1차원의 자유도에 더하여, 금형(2)이 2차원의 자유도에 의한 요동운동을 행할 수는 없다(이러한 경우에는, 금형(2) 및 자이로부(4)는 함께 동일방향의 중심축에 있어서, 1차원의 자유도에 의한 요동변화를 행하는 것에 불과함).

이 때문에, 상기 (1)의 구성(및 (2)의 구성)에 있어서는, 제 1 돌출기둥(61)과 제 2 돌출기둥(62)의 각 중심축을 연결하는 직선(금형(2)의 정점 O를 통과하는 직선)이, 수평방향에서 다른 각도가 되도록 설계하고 있으며, 이러한 설계에 기초하여, 금형(2)은 자이로부(4)에 대하여 갖고 있는 1차원의 자유도에 의한 요동변화에 더하여, 자이로부(4)가 이미 갖고 있는 1차원의 자유도에 의한 요동변화의 쌍방에 의해, 합계 2차원의 자유도에 의한 요동변화를 실현하는 것이 가능해진다.

그리고, 자이로부(4)는 제 2 돌출기둥(62)과 제 2 지지끼워맞춤부(72)의 어느 한쪽이 고정부(5)에 위치하고 있기 때문에, 상기 1차원의 자유도에 의한 요동운동 이외의 운동을 하는 것은 불가능하며, 따라서 금형(2)의 정점 O를 통과하는 중심축을 중심으로 하는 자전운동을 행할 수 없다(도 4(a),(b)에 있어서는, 고정부 (5)에 제 2 지지끼워맞춤부(72)가 위치하고 있슴).

마찬가지로, 자이로부(4)에 설치되어 있는 제 1 지지끼워맞춤부(71)도, 상기 1차원의 자유도에 의한 요동운동 이외의 운동을 하는 것은 불가능하며, 그러므로 금형(2)도 제 1 돌출기둥(61)에 의해서 정점 O를 통과하는 중심축을 중심으로 한 자전운동을 행하는 것이 방지되고, 이에 따라 금형(2)은 오로지 정점 O를 중심으로 하는 2차원의 자유도에 의한 요동운동을 행하게 된다.

또한, 제 1 돌출기둥(61)에 대한 제 1 지지끼워맞춤부(71)에 의한 회전이 자유로운 지지끼워맞춤상태 및 제 2 돌출기둥(62)에 대한 제 2 지지끼워맞춤부(72)의 회전이 자유로운 지지끼워맞춤상태는, 각 돌출기둥을 원기둥형상으로 하고, 각 지지끼워맞춤부를 해당 원기둥을 지지끼워맞춤하는 것이 가능한 원통형상으로 하는 경우, 각 돌출기둥을 원추 사다리꼴 형상으로 하고, 각 지지끼워맞춤부를 해당 원추사다리형을 지지끼워맞춤가능한 원추사다리통으로 하는 경우, 각 돌출기둥을 반구형상으로 하고, 각 지지끼워맞춤부를 해당 반구를 지지끼워맞춤가능하게 하는 구면형상으로 하는 경우 등, 여러가지 구성이 가능하지만, 요약하면 지지끼워맞춤부위에 있어서, 각 돌출기둥의 중심축과 직교하는 단면이 원형을 이루고 있으며, 각 지지끼워맞춤부가 상기 단면에 있어서 상기 원형을 둘러싸는 상태의 원둘레를 형성하고 있으면 좋다.

그리고, 전자와 후자의 사이에, 원활한 지지끼워맞춤관계를 실현하기 위하여, 윤활유를 개재시키는 구성, 또는 볼베어링을 개재시키는 구성의 어느 하나를 채용할 수 있지만, 이들은 본 발명의 불가결한 요건에 해당하는 것은 아니다.

이와 같이 금형(2)은, 자전을 행할 수 없기 때문에 상기 (1)식에 있어서, 자전에 의한 각속도 ω'는 0으로 된다.

따라서, 상기 (1)식은, 아래와 같이 변용하게 된다.

x={asinθ(t)+bcosθ(t)}cosωt

y={asinθ(t)+bcosθ(t)}sinωt … (3)

삼각함수의 가법정리에 의해, 상기 (3)식은 아래와 같이 변형된다.

x=a/2(sin{θ(t)+ωt}+ sin{θ(t)-ωt})

+b/2(cos{θ(t)+ωt}+ cos{θ(t)-ωt})

y=a/2(cos{θ(t)-ωt}-cos{θ(t)+ωt})

+b/2(sin{θ(t)+ωt}-sin{θ(t)-ωt}) … (3)'

상기 (3)'식에 있어서, 표현을 간략화하기 위해서

θ(t)+ωt=θ₁(t), θ(t)-ωt=θ₂(t)로 한 경우, 상기 (3)'식은 아래와 같이 표현할 수 있다.

x=a/2{sinθ₁(t)+sinθ₂(t)}+b/2{cosθ₁(t)+cosθ₂(t)}

y=a/2{cosθ₂(t)-cosθ₁(t)}+b/2{sinθ₁(t)-sinθ₂(t)} … (3)"

상기 (3)"식에서,

x²+y²=1/4(a²+b²)+{(b²-a²)/2}cos{θ₁(t)+θ₂(t)}+absin{θ₁(t)+θ₂(t)}를 얻을 수 있다.

즉, θ₁(t)+θ₂(t)=2θ(t)가 일정한 경우에는, ω의 값 여하에 상관없이, 점 P는 도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 원운동을 그리게 된다.

상기 (3)식에 있어서, θ₁(t)=θ₂(t)인 경우, 즉 ωt=0인 경우에는,

x=asinθ₁(t)+bcosθ₁(t)

y=0으로서, 점 P는 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 직선에 의한 궤적을 그리게 된다.

θ₂(t)=0인 경우(θ(t)=ωt인 경우)에는, 상기 식(3)으로부터

(x-b/2)²+(y-a/2)²=1/4(a²+b²)

즉, 점 P는 도 7(c)에 나타낸 바와 같이, 반경을{(a²+b²)/2}^1/2로 하고, 중심위치를 (b/2,a/2)로 하는 원운동의 궤적을 그리고, 따라서 이에 따른 모양을 형성할 수가 있다.

마찬가지로, θ₁(t)=0인 경우(θ(t)=-ωt인 경우)에는, 상기 (3)식으로부터,

(x-b/2)²+(y+a/2)²=1/4(a²+b²)

즉, 점 P는 도 7(c)에 나타낸 바와 같이, 반경을 {(a²+b²)/2}^1/2로 하고, 중심위치를 (b/2,a/2)로 하는 원운동의 궤적을 그리고, 따라서 그에 따른 모양을 형성할 수가 있다.

a=b로 한 경우, 상기 (3)식으로부터,

x+y=a{sinθ₁(t)+sinθ₂(t)}

x-y=a{cosθ₁(t)+cosθ₂(t)} … (4)

를 얻는다.

일반적으로, 좌표 (x,y)를 각도γ만큼 회전시킴으로써 선택되는 좌표를 (X,Y)로 한 경우,

X=xcosr+ysinr

Y=-xsinr+ycosr가 성립한다.

따라서, 상기 (4)식의 (x,y)를 -45℃만큼 회전시킨 좌표를(X,Y)로 한 경우,

X=(a/√2){sinθ₁(t)+sinθ₂(t)}

Y=(a/√2){cosθ₁(t)+cosθ₂(t)} … (5)

상기 (5)식에 있어서, θ₁(t)=nθ₂(t)(단 n은 1보다 큰 유리수)가 성립하는 경우에는, 상기 (5)식으로부터 점 P는, 도 7(e)에 나타내는 바와 같은 스파이럴형상의 궤적을 그리게 되고(단, 도 7(e)는 n=11인 경우를 나타냄), 이것은 원판 바깥둘레부에 있어서의 비대칭의 모양이 있는 물품이나 치차 등의 제조에 적합하다.

또한, n의 값을 적절히 설정함으로써, 결이 거친 스파이럴선에서 결이 고운 스파이럴선까지, 임의의 범위로써 설정하고, 또한 이러한 설정을 록킹주축(1)의 동작중에 고정시키는 것뿐만 아니라, 변화하도록 조절하는 것도 가능하다.

θ₁(t)=θ₂(t)/n(단, n은 1보다 큰 유리수이며, 마이너스의 기호는 θ₁(t)와 θ₂(t)의 회전방향이 반대방향인 것을 나타냄)가 성립하는 경우에는, 점 P는 도 7(f)에 나타낸 바와 같은 데이지(국화꽃 형상)의 궤적을 그리고(단, 도 7(f)는 n= 21의 경우를 나타냄), 이것은 치차 등의 반경방향으로 모양이 있는 물품의 단조에 적합하다.

또한, n의 값을 적절히 설정함으로써, 결이 거친 데이지선에서 결이 고운 데이지선까지, 임의의 범위로써 설정하고, 또한 이러한 설정을 록킹주축(1)의 동작중에 고정시키는 것뿐만 아니라, 변화하도록 조절하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는, 금형(2)에 대하여, 단순히 원운동 및 직선운동뿐만 아니라, 스파이럴운동 및 데이지운동을 정확하게 실현하고, 또한 이에 기초한 모양을 정확하게 형성할 수가 있다.

본 실시예는, 도 6(a),(b),(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 (2)의 구성에 있어서, 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥의 각 중심위치를, 금형의 중심축을 기준으로서 각각 대칭으로 2개 설치한 경우를 나타낸다.

제 1 돌출기둥(61) 및 제 2 돌출기둥(62)은 각각 안쪽으로 돌출하고 있으며, 따라서 제 1 돌출기둥(61)은 자이로부(4)에 위치하여, 금형(2)의 주위에 있는 주위틀(20)의 제 1 지지끼워맞춤부(71)와 회전이 자유롭게 끼워맞춤하고, 제 2 돌출기둥(62)은 링형상의 고정부(5)에 설치되어, 자이로부(4)에 설치되는 제 2 지지끼워맞춤부(72)와 회전이 자유롭게 끼워맞춤하고 있다.

그리고, 실시예에 있어서는, 2개의 제 1 돌출기둥(61)의 중심위치를 연결하는 직선을 수평면에 투영한 직선과, 제 2 돌출기둥(62)의 중심위치를 연결하는 직선을 수평면에 투영한 직선은, 도 7(a)에 나타낸 바와 같이 직교상태를 나타내고 있다.

이러한 직교상태에 의해, 자이로부(4)의 요동면과 금형(2) 및 주위틀(20)의 요동면은, 수평방향에서 직교한 상태를 나타내게 되는데, 이러한 직교상태에 의해, 금형(2)의 2차원의 자유도를 효율적으로 실현할 수 있다.

상기 (2)의 구성에 의한 실시예에 있어서도, 도 7에 나타낸 각 모양을 그리는 것과 같은 요동운동을 실현할 수 있다는 것은, 다시 설명할 필요도 없다.

작용에 있어서는, 상기 (1)의 구성에서, 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥이 바깥쪽으로 돌출한 경우를 나타내고, 실시예에 있어서는 제1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥이 안쪽으로 돌출한 경우를 나타내었다.

그러나, (1)의 구성에서, 제 2 돌출기둥의 방향을 역전시키는 것 및 상기(2)의 구성에서, 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥의 방향을 역전시키는 것도 또한 당연히 가능하다.

또한, 상기 (2)의 구성에 있어서, 제 1 돌출기둥의 돌출방향과 제 2 돌출기둥의 돌출방향을 역전하는 것, 즉 제 1 돌출기둥을 바깥쪽으로 돌출시키고, 제 2 돌출기둥을 안쪽으로 돌출시키는 것, 또는 그 역방향의 돌출 구성을 채용하는 것도 당연히 채용가능하며, 상기와 같은 원하는 요동운동 및 모양의 형성을 실현할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같은 마찰판 및 제 1 돌출기둥, 제 2 돌출기둥 및 이들과 각각 회전이 자유롭게 끼워맞춤하는 제 1 지지끼워맞춤부 및 제 2 지지끼워맞춤부에 기초한 자이로기구의 채용에 의해, 금형을 정점 O를 중심으로 하여 2차원의 자유도로써 원하는 요동을 행하게 함과 동시에, 금형의 중심축을 중심으로 하는 자전을 방지하여, 이에 따라 정확한 모양을 실현할 수 있으므로, 본 발명의 가치는 절대적이다.

Claims

하단의 정점을 중심으로 하여 요동하는 금형, 이 금형의 상부에서, 중심축의 편심각도를 조정이 자유롭게 함과 동시에, 이 중심축의 공전 각속도를 조절이 자유롭게 한 상태에서, 상기 금형에 요동운동을 전달하는 록킹주축을 가지고 있는 록킹프레스 장치에 있어서, 금형과 록킹주축의 사이에 마찰판을 개재시키고, 또 금형의 바깥쪽 주위에 위치하고 있는 자이로부, 또한 그 바깥쪽에 위치하고 있는 고정부를 설치하며, 상기 금형으로부터 바깥쪽으로 돌출한 제 1 돌출기둥 및 이 제 1 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 1 지지끼워맞춤부를 자이로부에 설치하고, 자이로부 및 고정부에서, 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌출한 제 2 돌출기둥 및 이 제 2 돌출기둥을회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 2 지지끼워맞춤부의 어느 한쪽을 각각 설치하며, 또한 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥은, 각각 제 1 지지끼워맞춤부 및 제 2 지지끼워맞춤부와 끼워맞춤하고 있는 영역의 각 중심축이 동일직선상에 있고, 이 동일직선이, 금형의 하단의 정점을 통과하는 상태에서 2개 마련되며, 또한 제 1 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선과, 제 2 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선이, 수평방향에서 다른 각도로 배치되어 있는 것에 의거한 록킹프레스 장치.
하단의 정점을 중심으로 하여 요동하는 금형, 이 금형의 상부에서, 중심축의 편심각도를 조정이 자유롭게 함과 동시에, 이 중심축중의 공전 각속도를 조절이 자유롭게 한 상태에서, 상기 금형에 요동운동을 전달하는 록킹주축을 가지고 있는 록킹프레스 장치에 있어서, 금형과 록킹주축의 사이에 마찰판을 개재시키고, 또 금형에 고정한 주위틀, 이 주위틀의 바깥쪽을 둘러싸는 자이로부, 이 자이로부의 바깥쪽에 위치하고 있는 고정부를 설치하며, 상기 주위틀 및 자이로부에서, 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌출한 제 1 돌출기둥 및 이 제 1 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 1 지지끼워맞춤부의 어느 한쪽을 각각 설치하고, 자이로부 및 고정부에서, 바깥쪽 또는 안쪽으로 돌출한 제 2 돌출기둥 및 이 제 2 돌출기둥을 회전이 자유로운 상태로 지지하는 제 2 지지끼워맞춤부의 어느 한쪽을 각각 설치하며, 또한 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥은, 각각 제 1 지지끼워맞춤부 및 제 2 지지끼워맞춤부와 끼워맞춤하고 있는 영역의 각 중심축이 동일직선상에 있고, 이 동일직선이, 금형의 하단의 정점을 통과하는 상태로서 2개 마련되며, 또한 제 1 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선과, 제 2 돌출기둥의 중심축을 연결하는 직선이, 수평방향에서 다른 각도로 배치되어 있는 것에 의거한 록킹프레스 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고정틀 및 자이로부를 각각 링형상으로 형성하고, 또 제 1 돌출기둥 및 제 2 돌출기둥을 각각 금형의 중심축에 대하여 대칭위치에 마련하며, 또한 제 1 돌출기둥의 중심축끼리를 연결하는 직선과 제 2 돌출기둥의 중심축끼리를 연결하는 직선이, 수평면에서 직교상태에 있는 것을 특징으로 하는 록킹프레스 장치.