KR20020072262A - 시브와 풀리의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명 기술의 과제는 산업현장에서 흔히 사용하고 있는 양중기의 중량물 인양기구와 원거리 동력전달기구에 적용하여 물류의 운반과 적재를 용이하게 하고 동력전달의 수단으로 활용하는 와이어 걸기용 시브(SHEAVE)와 풀리(PULLEY)의 제조방법에 관한 새로운 발명을 목적으로 본 발명의 기술을 개발하고자 한다.

일상적으로 산업현장에서 사용되고 있는 와이어로프용 시브는 주철재 또는 주강재 혹은 특수합금강재를 용융주조하여 생산하는 현상으로서 목형제작 및 주형제작 과정과 코크스제거 및 샌딩작업을 행하고 최종 기계가공으로 시브와 풀리를 완성 가공하게 되므로서 많은 액수의 원자재비용과 과다 제조공정에 따른 저조한 생산성은 물론이고 주물사와 탈산재 등의 분진 발생으로 매우 유해한 환경에서 작업하는 악조건에서 벗어나지 못하고 있다.

뿐만아니라 주조 공법에 의한 생산은 적정수량의 물량을 단위 롯트로만 생산이 가능하므로 동일규격 대량생산으로 인한 원가절감 요인을 구축할 수 없게 되고 주조제품의 품질 완성도가 미흡함으로 가격과 품질의 경쟁력을 잃게 된다.

하지만 본 발명의 로울러 성형방식에 의한 시브와 풀리의 제조방법에서는 압입가공에 의한 금속조직의 조밀화를 촉진시키게 되어 강성이 증가함은 물론 내마모성이 개선되는 효과를 얻게 된다.

이와같은 제조방법상의 특성을 도입하여 제품의 품질을 개선하고 대량생산을 위한 1롯트 연속공정수행기법을 갖춘 기계장치 개발을 완성하는 것을 본 발명의 특징으로 하는 시브와 풀리의 제조방법

Description

시브와 풀리의 제조방법 {METHOD OF MAKING SHEAVE AND PULLEY}

본 발명의 기술분야는 서술한 요약서와 기술적 과제에서 상세 설명과 기초 설명한 내용과 같이 크레인 및 리프트 등의 양중기와 엘리베이터와 수문 개폐기등의 와이어 회전력을 주요동력 수단으로 사용하는 산업기계에 구동부품이 되는 시브와 풀리 제조방법의 개발에 관한 기술이다.

현재 국내·외적으로 시브와 풀리를 제조하는 방법은 대부분 주조 방법에 의한 생산을 하고 있으며 그외의 일부분은 파워 프레스에 의한 성형으로 시브면판을 대칭으로 맞대기 용접방법으로 제작하여 사용하거나 필요요소에 따라 철강소재 형태의 판재 또는 환봉제를 절삭가공하여 제작하는 것으로 일반화 되어 있는 현황이다.

이러한 현황기술에 대하여 본 발명 기술은 주조공법이나 파워 프레스공법에 의하지 않고 유압에 의한 동력으로 고온상태에서 압입성형하는 공법으로 시브와 풀리를 제조하는 기술을 개발하고자 한다.

본 발명의 제조방법은 시브와 풀리의 규격이 한정하는 범위안에서 자유로운 스핀들 직경 변경이 가능하고 피가공물(406)의 두께에 따라 고정면판의 클램핑 거리가 조정이 가능하게 하며, 시브가공에 걸리는 동력의 크기에 따라 유량압력의 부하율을 콘트롤할 수 있도록 구성하며, 피가공물(406)을 고정하는 면판과 스핀들의 회전과 동시에 보스용접과 고주파가열이 가능하도록 자동화 구동장치를 설치하며, 유압에 의한 총형바이트 절삭가공이 가능하도록 아타치먼트를 부착하여 시브와 벨트풀리를 생산할 수 있도록 발명하는 기술과제이다.

본 발명의 종래기술은 한국공업규격에서 규정하는 와이어로프의 직경에 따라 시브의 마찰홈을 결정하고 벨트풀리의 마찰각도에 따라 규격을 세분화하고 있으며 이를 근거로 하여 목형을 제작한 후 주조 및 가공을 통하여 본 발명의 제품을 생산공급하고 있고 일부분이지만 파워프레스 가공에 의한 성형법이나 철강원재료를 절삭가공하여 완성하는 방법으로 사용 되고 있다.

이러한 종래의 제조 방법에 있어서 주조형태는 충격에 약하고 내마모성능이 본 발명 기술보다 현저하게 떨어지고 제품 중량이 증가되며, 작업환경이 열악하다. 그리고 기계절삭가공법이나 파워 프레스 성형법은 제품의 생산성과 제조공정요소가과다하여 원가절감에 큰 저해요인이 되는 공법으로 판단되고 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 앞에서 기술한 내용과 같이 로울러 압입성형방식을 이용하여 현저하게 개량된 제품과 다양한 규격의 대량생산이 용이하도록 하는 새로운 제조방법을 개발하여 산업현장에 도입하고자 하는 것이다.

본 기술의 주요항목에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

압입성형용 로울러공구는 유압에 의한 압입동력을 발생시키며 압입로울러 가공공정은 성형하고자 하는 압입량과 가공깊이에 따라 3단계 또는 4단계의 변동압력을 걸어서 초기압입, 2차압입, 3차압입, 최종압입 등으로 제어하여 시브와 풀리의 형상과 조직의 균일정도를 최적조건으로 완성되게 하는 것이고,

스핀들과 면판의 구동역시 유압발생에 의한 동력을 회전운동으로 변환하여 스핀들을 구동하게 하는 것으로서 유압동력의 특징이 되는 저소음, 저속, 중하중의 운동에너지를 발휘할 수 있으므로 본 발명 기술과 같은 압입 로울러 가공 공법에 가장 적합한 동력전달 장치로서 적용하게 된다.

또한 본 발명 기술의 주요사항중 하나에 해당하는 시브 및 풀리의 압입가공면에 대한 고온가열방식에 적용하는 기술로서 스핀들과 회전면 판에 고정되어 회전하는 피가공물 원주면 외곽에 고주파코일을 근접하게 설치하여 스핀들 회전과 함께 고주파 가열이 동시에 실행되도록 유압작동회로를 구성하고 일정한 단위시간의 고주파 가열방식을 적용하여 700℃∼1200℃ 범위로 가열하도록 하는 기술과, 고주파 가열후 압입 성형된 가공제품의 최종가공을 위하여 행하는 버-어(BUR)제거 및 날카로운 측면가공과 시브와 풀리의 외측 형상을 완성하는 공정으로 설치하는 총형절삭공구를 본 발명의 장치에 접목하여 단일 설비장치에서

첫째, 시브 또는 풀리의 원판(415)과 보스(BOSS)(414)를 끼워 맞춤으로 삽입하고

둘째, 삽입된 시브 또는 풀리 구조물의 원판(415)과 보스(414)를 스핀들 회전과 동시에 전둘레 자동 아크용접이 되도록 하고

세 번째로는 용접된 보스에 대한 잔류 응력을 같은 스핀들 회전과 함께 고주파의 가열에 의한 응력제거 과정을 수행하여 그 후 네 번째 공정으로 압입성형용 로울러로서 시브 및 벨트풀리의 압입가공을 실행하며 이때 사용되는 압입로울러는 완성가공품의 시브 및 풀리의 형상과 규격에 정하고 있는 총형로울러공구를 사용하며 이들 공구는 제품규격에 따라 공구교환이 가능하도록 툴 포스터(TOOL POST)고정부를 설계 도입한다.

이렇게 하여 압입성형 완성된 가공면에 대하여 최종 공정인 총형바이트로 절삭가공하는 과정이다.

최종 절삭가공 공정은 유압에 의한 동력원으로 이루어지며 절삭되는 깊이와 소요 절삭력에 따라 유압동력의 절삭압력을 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 기능으로 구성하게 된다.

이러한 생산과정을 통해 시브와 풀리가 규정하는 규격에 적합하도록 제조하는 방법을 개발하는 것을 본 발명의 기술적 과제로 한다.

도 1은 수직형 압입 성형기의 정면도

도 2는 수직형 압입 성형으로 완성한 시브 형상도

도 3는 수직형 압입 성형기의 측면도

도 4는 수직형 압입 성형기의 피가공물 설치용 스핀들 구조도

도 5는 시브의 재료용접 공정도

도 6은 시브의 성형 절차도

도 7은 고주파 가열코일 설치 단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

(100)가이드로울러 조정실린더 (105)가이드로울러 고정브라켓트

(110)가이드로울러 스토퍼 (111)가이드로울러 고정핀

(113)가이드로울러 (200)공구대 다이셋트

(208)1번 공구대(V홈가공바이트) (218)2번 공구대(1차 압입로울러)

(219)3번 공구대(2차 압입로울러) (220)4번 공구대(3차 압입로울러)

(300)5번 공구대(총형바이트) (310)미세조정 스크류

(380)주축 스핀들 헤드 (381)주축부 면판

(400)종동축 스핀들 헤드 (405)종동축부 면판

(406)피가공물 (407)주축부 면판 키이

(408)종동축부 면판 키이 (414)시브보스

(415)시브원판 (416)보스용접부

(417)고주파 열박음 (418)고주파 가열코일

(419)기계본체 (420)가이드 로울러 블록

(421)스핀들 블록 (422)공구대 다이셋트 블록

(423)유압제어 장치부 (424)전기제어 장치부

(425)와이어 로프 (500)억지끼움 공차

(501)고주파열전대 패드 (502)고주파장비

(503)간격조정 유니트

다음에서 설명하고자 하는 발명의 요지를 첨부된 도면에 기인하여 그 구성과 작용을 상세히 설명하고 전용제조설비의 동작요소구성과 기능을 이해하기 위한 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 수직형 압입 성형기의 정면도

도 2는 수직형 압입 성형으로 완성한 시브 형상도

도 3는 수직형 압입 성형기의 측면도

도 4는 수직형 압입 성형기의 피가공물 설치용 스핀들 구조도

도 5는 시브의 재료용접 공정도

도 6은 시브의 성형 절차도

도 7은 고주파 가열코일 설치 단면도

본 발명의 기술과제인 압입 로울링 방식에 의한 열간 성형작업으로 양중기용 시브와 풀리를 제조하기 위한 제조방법에 대하여 그 구성요소와 동작기능을 아래에서 설명하고자 한다.

본 발명 기술의 제조방법을 서술하고 설명하기 위하여 전용설비의 구성요소와 동작원리에 대한 분류를 하면,

열간 압입 로울링머신은 구동기능을 모두 조합하게 되는 기계본체(419)와 그에 부속되는 가이드 로울러 블록(420) 그리고 공구대 다이셋트 블록(422)과 스핀들 블록(421)으로 구성되어 있는 구조로서 유압력에 의한 위치이동방식과 유압 및 전동기에 의한 회전운동과 나사조정에 의한 미세 이동장치들로서 위치결정 및 회전운동을 하게 되는 구조로 작동하게 되며, 제조방법에 대해 보다 상세하게 설명을 하면 다음과 같다.

제 1 공정으로, 시브원판(415)과 시브보스(414)의 고주파 열박음(417) 절차를 수작업으로 수행한 후 시브원판(415)과 시브보스(414)의 용접부(416)는 용접 치공구 턴테이블(413)에 고정한 후 전둘레 용접을 수행한다.

제 2 공정은, 압입 로울링머신의 기계본체(419)의 하부에 고정되어 있는 도1의 주축 스핀들(360)과 총동축 스핀들(400)을 수평으로 설치되게 하고 이들 주축스핀들 블록(421)과 종동축스핀들블록(400)대 좌,우이동이 되도록 구동하며 이들 스핀들 양단에 부착되는 주축부 면판(381)과 종동축부 면판(405)을 설치하여 피가공물(406)인 시브원판(415)을 사이에 위치하게 하여 종동축부 스핀들(400)을 밀착하여 주축부 면판 키이(407)과 종동축부 면판(405)이 동일선상에서 대칭으로 밀착되면서 시브원판(415)에 만들어진 다수의 구멍에 압입되면서 견고하게 클램핑하게 됨으로서 피가공물(406)인 시브원판(415)을 가공하기 위한 준비를 완료하게 된다.

제 3 공정, 위의 제 2 공정에서 클램핑이 완료된 시브원판(415)은 회전하게 되고 양측의 스핀들 블록(421) 본체에 도 8의 고주파 가열코일(418)을 설치하고 전원을 통전하여 시브의 가장자리인 가공부위를 최적의 압입성형조건으로 유지하게 한다.

그후 시브원판(415)이 가열되면 고주파 가열코일(418)을 이완시킨 상태에서 가이드로울러 블록(420)에 장착되어 잇는 유압구동의 가이드로울러 조정실린더(100)를 동작시켜 가이드로울러 고정브라켓트(105)의 링크를 이동하여 가이드로울러를 고정시킨 후 주축부 스핀들(380)을 회전시키면서 공구대다이셋트블록(422)에 설치되어 있는 공구개 다이셋트(200)를 유압 실린더로 위치 조정한 후 절삭 또는 압입 로울링 깊이를 미세조정 스크류(310)로 정확히 셋팅하여 클램핑 하도록 한다.

이때 가이드로울러(113)는 시브제품의 완성 치수와 완성된 형상이 되는 성형위치에 고정되어 있으며 이 가이드로울러(113)의 외력에 의한 처짐을 방지하기 위하여 가이드로울러 스토퍼(110)와 가이드로울러 고정핀(111)을 설치하도록 되어 있으며 스토퍼(110)로 미세조정하여 간격을 조절한다.

제 4 공정, 위의 제 3 공정에서 스핀들과 가이드로울러(113)가 위치 결정완료되고 공구대 다이셋트(200)가 위치 결정되면 공구대의 행정거리 범위 안에서 일정한 속도로 1번 공구대(V홈가공바이트)(208)의 절삭공정, 2번 공구대(1차 압입로울러)(218)의 압입공정, 3번 공구대(2차 압입로울러)(219)의 압입공정, 4번 공구대(3차 압입로울러)(220)의 압입공정, 5번 공구대(총형바이트)(300)의 최종 형상을 절삭가공하여 측면과 외경의 버어를 제거함으로서 성형가공이 완성되도록 하여 스핀들 면판(301)(405)으로부터 시브원판(415)을 분리한다.

상기 제 1 공정, 제 2 공정, 제 3 공정, 제 4 공정은 기계장치의 반복 자동 콘트롤러에 의하여 순차적으로 작동하게 되거나 수동에 의한 상기 동작 순서에 따라 구동되면서 시브 또는 풀리를 제조하는 방법으로서 제품의 품질과 생산성을 크게 높일 수 있게 된다.

본 발명 내용에서 기술한 실시예에 대하여 한정하지 않고 본 발명의 기술을 벗어나지 않는 범위안에서 이 기술이 속하는 기술분야에서 모방이 가능한 변경은본 발명의 청구범위 안에 있게 된다.

상기에서 요약 설명한 내용과 구성 및 작용에서 구체적으로 기술한 바와 같이 본 발명의 기술개발을 통하여 와이어 로프의 시브와 벨트풀리의 핵심부품요소에 해당하는 시브의 와이어 접촉면과 벨트풀리의 V형홈에 대한 내마모성이 현저하게 증가되어 제품의 사용기간이 연장되는 효과가 있을 수 있고 주조방법에서 발생할 수 있는 취성으로 인한 시브와 풀리의 파손으로 인한 대형 사고예방을 꾀할 수 있게 된다.

뿐만아니라 본 발명의 제조공법 도입으로 인하여 주조과정에서 발생하는 주물사 공해와 탈산제등의 분진으로 인한 유해환경에 비하여 현격한 작업조건개선 효과를 얻게 되고 제품의 생산성과 제조원가 구성에도 매우 큰 영향을 미치게 되어 시장성과 제품성능을 향상시키는 기여를 하게 될 것으로 본다.

Claims (1)

1. 동력전달 및 양중기용 시브와 벨트풀리를 제조하는 방법에 관하여 설비재원 각각의 기능과 원리에 있어서,

   제 1 제조방법에 대하여,

   기계가공된 시브원판(415)의 내경에 시브보스(414)를 고주파 열박음(417)방식으로 엄지끼움공차(500)로 끼워넣고 시브원판(415) 양측면을 시브보스(414) 선단부분과 보스용접부(416) 모양으로 접합하여 시브소재를 완성한 후,

   제 2 제조방법에 대하여,

   시브와 벨트풀리 제조장비인 압입성형 로울링 대신은 유압구동식으로 작동하는 주축스핀들(380)과 종동축 스핀들(400)을 좌우대칭형으로 설치하고 양측 스핀들 사이에 시브 원판(415)을 주축부 면판키이(407)와 종동축부 면판키이(408)에 밀착되게 고정시키는 제 1동작,

   제 3 제조방법에 대하여,

   상기 동작 구조에 의하여 설치된 시브 원판(415)의 원주면에 고주파가열 고주파 코일(418)을 고주파열전대 패드(501)에 의하여 위치 결정한 후 고주파 장비(502)를 가동시킴과 동시에 시브원판(415)을 일정한 측도로 회전시키면서 700∼1200℃까지 가열한다.

   제 4 제조방법에 대하여,

   상기 가열이 완료됨과 동시에 가이드 로울러(113)를 시브원판의 가공지점에밀착시키기 위해 가이드 로울러 조정 실린더(100)를 위치 제어하는 동작과 압입성형을 위하여 공구대 다이셋트(200)가 조립되어 있는 공구대 다이셋트 블록(422)을 조작하여 가열된 시브원판의 원주면에 압입하여 1번 공구대(208), 제 2번 공구대(218), 제 3번 공구대(219), 제 4번 공구대(220)로 열간성형을 마무리한 후 제 5번 공구대(300)로서 총형 절삭하므로서 시브완제품이 생산되어지게 하는 것을 특징으로 하는 시브와 풀리의 제조방법.