KR200279457Y1 - 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형 - Google Patents

Abstract

본 고안은 볼 베어링(ball bearing)의 리테이너(retainer)를 제조하는 금형에 관한 것으로서, 금형의 전체적인 형태를 사각 블럭형태로 제조하여 금형이 돌아가거나 유동되는 문제를 원천적으로 해소함으로써, 금형의 위치불량으로 인한 제품의 불량을 말끔히 해결하고, 금형 제작시 여러 가공을 열처리 후 수행하여 열변형으로 인한 불량을 완전히 배제함으로써, 금형의 정밀도 향상에 따른 제품의 품질향상을 도모하며, 실질적으로 프레스 작업을 수행하는데 필요한 부분으로만 구성한 플레이트형의 금형 구조를 채용함으로써, 금형을 용이하게 제작할 수 있는 동시에 상당한 비용절감의 효과를 기대할 수 있도록 한 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형을 제공하고자 한 것이다.

Description

볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형{Lower die for forming retainer of ball bearing}

본 고안은 볼 베어링의 리테이너를 제조하기 위한 하부 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종전의 가공 후 열처리하는 방식을 배제하고 열처리 후 가공하는 방식을 적용하여 금형 정밀도를 높일 수 있는 한편, 전체적으로 사각 블럭형태를 취하는 금형을 채용하여 세팅위치를 정확히 유지할 수 있고, 이에 따라 제품의 가공 정밀도를 높일 수 있는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형에 관한 것이다.

일반적으로 볼 베어링은 마찰을 최대한 줄여주면서 회전체를 지지하는 부재로서, 외측 레이스와 내측 레이스, 그 사이의 볼, 리테이너로 구성되어 있다.

상기 리테이너는 각각의 볼이 정확한 피치를 유지할 수 있도록 볼의 위아래에서 잡아주는 역할을 하며, 이러한 조건을 만족하기 위해서는 높은 정밀도가 요구된다.

도 1은 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 과정을 보여주고 있다.

스트립 형태의 소재를 이용하여 내경과 외경을 동시에 성형하는 과정, 1차 금형을 사용하여 소정의 리테이너 초기 형태로 성형하는 1차 프레스 과정, 2차 금형을 사용하여 볼 안착을 위한 반원형 요홈형태의 볼 안착부(10)를 성형하는 2차 프레스 과정, 3차 금형을 사용하여 리테이너 간의 연결을 위한 리벳 홀(20)을 성형하는 3차 프레스 과정을 완료한 후, 최종적으로 배럴 연마를 거치면 리테이너(30)의 제조가 완료된다.

도 2 및 도 3은 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 프레스 수단에 대한 정면도 및 평면도이다.

상기 프레스 수단은 수 개의 리테이너를 탑재한 후, 1개씩 공급하는 리테이너 공급부(40)와, 순차적으로 배치되어 리테이너의 초기 형태부터 최종 형태까지 성형하는 1차 프레스 성형부 내지 3차 프레스 성형부(50),(60),(70)와, 공정의 스탭진행을 위한 트랜스퍼 피드(80) 및 캠 구동부(90)로 이루어져 있다.

이에 따라, 상기 캠 구동부(90)가 작동되면 트랜스퍼 피드(80)에 의해 해당 리테이너가 동시에 한스텝씩 진행되면서 각각의 해당 프레스 성형부(50),(60),(70)를 통해 볼 안착부분과 리벳 체결부분을 갖는 리테이너가 성형된다.

도 4 및 도 5는 볼 베어링의 리테이너를 제조하기 위한 종래 금형의 사시도 및 단면도이다.

상기 금형은 3차 프레스 성형부(70)에서 리테이너의 리벳 홀 성형을 위한 상부 금형(100a)과 조합되는 하부 금형(100b)을 의미하며, 소정의 구동수단에 의해 상하 동작되는 상부 금형과 함께 리테이너의 리벳 홀 가공을 위한 핀을 수용하는 역할을 한다.

이러한 리테이너 제조용 금형(100b)은 내부가 비어있는 동시에 소정의 높이를 가지면서 일측에 키 홈(101)을 구비한 원통형으로 이루어져 있으며, 상기 금형(100b)의 상면에는 상부 금형의 핀을 수용하기 위한 핀 홀(102)이 균등한 분할로 배치되어 있다.

위의 금형(100b)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 프레스 본체의 3차 프레스 성형부(70)에 장착되고, 소정의 캠구동에 따라 상하 동작되는 상부 금형 및 핀과 함께 리테이너에 리벳 홀을 성형할 수 있게 된다.

그러나, 이와 같은 기존의 원통형 금형은 키홈을 이용하여 정해진 세팅위치를 유지하면서 리벳 홀 가공시 핀을 수용하는 역할을 수행하게 되는데, 장기간 사용하다 보면 키홈의 마모나 반복적인 충격 등에 의해 금형이 돌아가거나 유동되면서 그 세팅위치가 조금씩 어긋나는 문제가 있었으며, 이러한 문제는 미크론 단위의 정밀도를 요구하는 리테이너의 가공에서 제품의 품질을 유지하는데 매우 치명적인 요소로 작용하여 상당한 불량률을 야기시키는 등 이에 대한 대책마련이 시급한 실정이다.

또한, 기존의 금형은 봉재료를 사용하여 선삭가공 →지그 보링가공 →열처리 →연마가공의 공정으로 제조하게 되는데, 지그 보링가공시의 불량이나 열처리 후의 변형으로 인한 불량 등으로 금형의 정밀도가 떨어지게 되는 단점이 있었으며, 이러한 단점은 리테이너의 품질 불균일로 그대로 이어져 전체적으로 리테이너의 품질을 떨어뜨리는 문제가 있다.

또한, 위의 금형은 실질적으로 작업을 수행하는 부분, 예를 들면 핀을 수용하기 위한 핀 홀이 있는 금형의 상단 부분에 비해 불필요한 몸체 부분의 비중이 크기 때문에 금형 제작시 비용이 많이 소요되고 제작성 측면에서 불리한 점이 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 금형의 전체적인 형태를 사각 블럭형태로 제조하여 금형이 돌아가거나 유동되는 문제를 원천적으로 해소함으로써, 금형의 위치불량으로 인한 제품의 불량을 말끔히 해결하고, 금형 제작시 여러 가공을 열처리 후 수행하여 열변형으로 인한 불량을 완전히 배제함으로써, 금형의 정밀도 향상에 따른 제품의 품질향상을 도모하며, 실질적으로 프레스 작업을 수행하는데 필요한 부분으로만 구성한 플레이트형의 금형 구조를 채용함으로써, 금형을 용이하게 제작할 수 있는 동시에 상당한 비용절감의 효과를 기대할 수 있도록 한 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 과정을 보여주는 공정도

도 2는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 프레스 수단에 대한 정면도

도 3은 도 2의 평면도

도 4는 볼 베어링의 리테이너를 제조하기 위한 종래 금형의 사시도

도 5는 도 4의 A-A 선 단면도

도 6은 볼 베어링의 리테이너를 제조하기 위한 본 고안에 따른 금형의 저면 사시도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 볼 안착부 20 : 리벳 홀

30 : 리테이너 40 : 리테이너 공급부

50 : 1차 프레스 성형부 60 : 2차 프레스 성형부

70 : 3차 프레스 성형부 80 : 트랜스퍼 피드

90 : 캠 구동부 100a : 상부 금형

100b : 하부 금형 101 : 키 홈

102 : 핀 홀 103 : 체결구

104 : 안내구 105 : 가이드 홀

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 상부 금형의 핀을 수용하기 위해 균등한 분할로 배치되어 있는 다수의 핀 홀(102)을 포함하는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형(100b)에 있어서, 상기 금형(100b)은 모서리 4곳에 적어도 2개씩의 체결구(103) 및 안내구(104)를 이용하여 고정되는 사각 블럭형태로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 사각 블럭형태의 금형(100b)은 10∼15㎜ 정도의 두께를 갖는 플레이트형인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금형(100b)은 상부 금형의 가이드 수단을 수용할 수 있는 적어도 양쪽 2개씩의 가이드 홀(105)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금형(100b)의 핀 홀(102), 안내구(104), 가이드 홀(105)은 블럭의 열처리 후 슈퍼 피니싱 및 와이어 가공에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 고안에 따른 볼 베어링의 리테이너 제조용 금형을 나타내는 저면 사시도이다.

상기 금형(100b)은 대략 10∼15㎜ 정도의 두께를 갖는 플레이트형 사각 블럭형태로 이루어져 있으며, 중심을 기준으로 하여 그 주변에는 프레스 작업시 상부 금형의 핀을 수용하기 위한 핀 홀(102)이 해당 리테이너의 홀 피치에 맞는 수가 균등간격으로 배치되어 있다.

특히, 상기 금형(100b)는 모서리 4곳에 각각 2개씩의 체결구(103)와 안내구(104)에 의해 세팅되는 구조를 갖는다.

이러한 세팅 구조는 종전의 원통형 금형과 같이 키 홈을 이용하여 세팅됨으로 인해 발생되는 여러 문제점들을 해결할 수 있다.

즉, 금형(100b)의 서로 마주보는 2곳의 모서리에는 보울트 체결을 위한 2개의 체결구(103)를 형성하는 동시에 나머지 2곳의 모서리에는 핀 등에 끼워질 수 있는 2개의 안내구(104)를 형성한 후, 하부 다이 세트상에 세팅시 2개의 안개구(104)를 통해 정확한 세팅 위치가 결정되게 하면서 2개의 체결구(103)를 통해 고정시키게 되므로서, 금형(100b)은 설치와 동시에 그 세팅 위치가 그대로 정해지게 되고, 이렇게 2개의 체결구(103) 및 안내구(104)에 의해 지지되는 금형(100b)은 종전과 같이 돌아가거나 진동에 의해 흔들리거나 하는 등의 문제없이 정확한 세팅상태를 지속적으로 유지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 금형(100b)에는 양쪽의 변에 각각 2개씩의 가이드 홀(105)이 구비되어 있으며, 이러한 가이드 홀(105)은 프레스 작업시 상부 금형에 있는 가이드 핀을 수용할 수 있게 되고, 이에 따라 상부 금형의 정확한 상하 작동을 안내할 수 있게 되므로, 상하부 금형의 합형과 관련한 정확도를 높여 제품에 대한 정밀가공이 가능하게 된다.

한편, 본 고안의 금형에 대한 제작방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 금형강(SKD 11종) 재질의 시트(Sheet)재로 외곽형태를 절단하여 연마 가공을 한 후, 400∼600℃의 온도조건과 약 4시간 동안 전기 진공로를 이용한 진공 열처리 방법으로 열처리를 한다.

이렇게 열처리를 한 후, 슈퍼 피니싱 가공 →와이어 가공 →연마 가공을 차례로 거쳐서 최종적인 금형을 제작한다.

여기서, 상기 슈퍼 피니싱 가공은 핀 홀을 정밀가공하기 전에 1차 홀을 성형하기 위한 가공이고, 와이어 가공은 핀 홀을 정밀하게 다듬는 가공으로서 2μ정도로 2번 내지 3번 정도 정밀하게 다듬게 된다.

위와 같은 본 고안에 따른 금형의 제작방법에서는 열처리에 의한 변형의 종료시점에서 정밀도를 요하는 대부분의 가공이 이루어지게 되므로, 금형의 정밀도를향상시킬 수 있는 동시에 금형의 수명 또한 연장시킬 수 있으며, 이러한 금형의 정밀도 향상으로 제품의 품질도 높일 수 있는 것이다.

또한, 본 고안의 금형은 종전 불필요한 부분은 완전히 제거하고 실질적으로 프레스 작업시 필요로 하는 부분으로만 구성된 플레이트형으로 제작함으로써, 금형의 제작과 관련한 제작성 측면에서 유리하고, 저렴한 비용으로 금형을 제작할 수 있는 것이다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면, 3차 프레스 성형부(70)상의 상부 다이 세트에 상부 금형을 조립 설치하고, 하부 다이 세트에 하부 금형(100b)을 직접 조립 설치한다.

이때에는 금형(100b)에 있는 2개의 체결구(103)와 안내구(104)를 이용하여 설치하게 되므로, 각각의 안내구(104)를 하부 다이 세트에 있는 핀수단에 끼우기만 하면 금형(100b)의 세팅 위치가 그대로 정확히 맞게 되고, 이 상태에서 체결구(103)에 보울트 등을 체결하면 금형(100b)의 설치가 완료된다.

트랜스퍼 피드(80) 및 캠 구동부(90)의 작동에 따라 수 개의 리테이너를 탑재한 리테이너 공급부(40)에서 1개씩의 리테이너가 공급되고, 순차적으로 배치되어 있는 1차 프레스 성형부 내지 3차 프레스 성형부(50),(60),(70)에 의해 스텝방식으로 진행되는 리테이너의 초기 형태부터 최종 형태까지 성형이 이루어지게 되는데, 상부 다이 세트의 하강과 함께 3차 프레스 성형부(70)의 상부 금형도 아래로 내려와 2차 프레스 성형부(60)에서 볼 안착부(10)의 성형을 마친 리테이너를 사이에 두고 금형(100b)과 합형되고, 이와 동시에 각각의 핀에 의해 리테이너의 볼 안착부 사이에 리벳 홀이 성형된다.

이때의 금형(100b)은 양쪽 4개의 가이드 홀(105)을 이용하여 상부 금형의 가이드 핀을 수용하면서 금형 간의 합형을 정확히 안내하게 되므로, 상기 핀에 의한 리벳 홀 성형의 정밀도를 최대한 높일 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 고안은 사각 블럭형태의 금형을 제공하여 금형이 돌아가거나 유동되는 등의 문제를 원천적으로 해소함으로써, 금형의 위치불량으로 인한 제품의 불량을 말끔히 해결할 수 있는 장점이 있고, 금형 제작과 관련하여 열처리한 후 여러 가공을 수행하는 제조방식을 제공함으로써, 열변형으로 인한 불량을 완전히 배제하고, 이에 따라 금형의 정밀도 향상에 따른 제품의 품질향상을 도모할 수 있는 장점이 있으며, 프레스 작업에 필요한 최소한의 부분만으로 구성한 플레이트형 금형을 제공함으로써, 금형의 제작성을 향상시킬 수 있고 제작비용을 절감할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 상부 금형의 핀을 수용하기 위해 균등한 분할로 배치되어 있는 다수의 핀 홀(102)을 포함하는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형(100b)에 있어서, 상기 금형(100b)은 모서리 4곳에 적어도 2개씩의 체결구(103) 및 안내구(104)를 이용하여 고정되는 사각 블럭형태로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 사각 블럭형태의 금형(100b)은 10∼15㎜ 정도의 두께를 갖는 플레이트형인 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 금형(100b)은 상부 금형의 가이드 수단을 수용할 수 있는 적어도 양쪽 2개씩의 가이드 홀(105)을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 금형(100b)의 핀 홀(102),안내구(104), 가이드 홀(105)은 블럭의 열처리 후 슈퍼 피니싱 및 와이어 가공에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 리테이너를 제조하는 금형.