KR20030059799A - 관형 블랭크로부터 풀리를 스피닝 가공하는 방법 - Google Patents

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KR20030059799A
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Abstract

본 발명은 관형 블랭크를 이용하여 풀리를 스피닝(spinning) 가공하는 방법으로 구성된다. 관형 블랭크는 스피닝 장치의 심봉(心棒; mandrel)에 배치된다. 풀리 또는 스프로켓 프로파일을 스피닝하기 위하여 이 관형 블랭크의 일단부를 하방 또는 내측으로 스피닝함으로써 허브(hub)가 성형되는 한편, 상기 관형 블랭크의 타단부는 컵 형태가 된다. 이 공정은 금속의 일정한 용적을 유지하면서 스피닝 공정 중에 관의 직경을 감소시킴으로써, 금속은 허브에서 당연히 두께가 두꺼워지게 된다.

Description

관형 블랭크로부터 풀리를 스피닝 가공하는 방법{METHOD OF SPINNING A PULLEY FROM A TUBULAR BLANK}
풀리와 스프로켓은 샤프트간의 동력 전달 수단으로 널리 알려져 있고, 또한 사용되고 있다. 전동 풀리는 여러 가지 방법으로 만들어진다. 판금 종류는 스피닝 또는 캠 다이(die)로 제작된다. 이 방법에 있어서는, 다이가 블랭크에 대하여 반경 방향으로 이동하면서 벨트의 프로파일이 성형된다.
당업계에서 대표적인 것은 히치콕(Hitchcock) 등에게 허여된 미국 특허 제4,840,607호(1989)로서, 이 특허에는 "캔 형태"의 블랭크의 측면을 따라 홈 성형 영역 내에 있는 재료를 가압함으로써 스피닝 성형되는 다중 V 벨트 풀리가 개시되어 있다. 이 발명은 허브(hub) 영역의 두께에 융통성을 제공하지 않으며 단일 단계의 공정도 아니다.
또한, 종래 기술은 적절히 예비 성형(pre-form)된 웨브(web) 두께의 캔 형태 블랭크에 의지한다. 풀리는 단순히 프레스 가공되어 기존의 예비 성형된 웨브 두께를 갖는 형태로 된다. 또한, 예비 성형 가공은 스피닝 가공에 선행하는 성형 단계를 필요로 하여, 완성된 부품의 비용을 상승시킨다. 기타 종래 기술의 풀리는, 예컨대 미국 특허 제5,987,952호에 나타나 있는 바와 같이 수평 방향의 성형에 의지하는데, 이러한 성형은 본 명세서에 기재되어 있는 용도를 위해서는 가장 유리한 판금의 소성 유동(plastic flow)을 허용하지 않는다. 이 공정은 축적된 금속이 중앙 포스트 주위에서 성형되어 허브를 성형할 때까지 상기 금속을 원형 블랭크 면에서 외부로부터 중간으로 스피닝 가공하는 것에 의지한다. 이 공정은 필요한 용적의 금속이 축적될 수 있도록 상기 부품 및 그 불랭크에 대하여 소정의 직경을 필요로 한다. 직경이 작거나 허브가 매우 길고 또는 두꺼운 부품에 대해서는, 원하는 용적의 금속을 축적할 수 있는 충분한 표면적이 없게 된다.
필요한 것은 관형 블랭크를 이용하여 풀리를 스피닝 가공하는 방법이다. 필요한 것은 관형 블랭크의 허브 단부를 향하여 내측으로 금속을 축적함으로써 관형 블랭크로부터 풀리를 스피닝 가공하는 방법이다. 필요한 것은 축적되는 금속의 보다 많은 용적을 내측으로 축적할 수 있도록 하는 관형 블랭크를 이용하여 풀리를 스피닝 가공하는 방법이다. 본 발명은 이러한 필요성을 충족시킨다.
본 발명은 전동 풀리, 더 구체적으로 말하자면 관형 블랭크로부터 풀리를 스피닝 가공(spinning)하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 관형 블랭크의 횡단면도를 나타내고,
도 2는 심봉 상의 관형 블랭크의 횡단면도를 나타내며,
도 3은 성형 롤러가 관형 블랭크를 성형할 때의 성형 롤러의 횡단면도를 나타내고,
도 4는 완전히 성형된 풀리의 횡단면도를 나타낸다.
본 발명의 주된 양태는 관형 블랭크를 이용하여 풀리를 스피닝 가공하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태는 내측으로 관형 블랭크의 허브 단부를 향하여 금속을 축적시킴으로써 관형 블랭크로부터 풀리를 스피닝 가공하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 축적되는 금속의 보다 많은 용적이 축적될 수 있도록 하는 관형 블랭크로부터 풀리를 스피닝 가공하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기타 양태들은 본 발명의 후술하는 설명과 첨부 도면에 의해 지적되거나 명백하게 될 것이다.
본 발명은 관형 블랭크를 이용하여 풀리를 스피닝 가공하는 방법으로 구성된다. 관형 블랭크는 스피닝 장치의 심봉(心棒; mandrel)에 배치된다. 풀리 또는 스프로켓 프로파일을 스피닝 가공하기 위하여 이 관형 블랭크의 일단부를 하방 또는 내측으로 스피닝 가공함으로써 허브가 성형되는 한편, 상기 관형 블랭크의 타단부는 컵 형태가 된다. 이 공정은 금속의 일정한 용적을 유지하면서 스피닝 공정 중에 관의 직경을 감소시킴으로써, 금속은 허브에서 당연히 두께가 두꺼워지게 된다. 그리고 나서, 원하는 프로파일을 풀리의 림(rim) 내에 스피닝 가공한다.
도 1은 관형 블랭크의 횡단면도를 나타낸다. 관형 부재 또는 블랭크는 관, 파이프 또는 저부가 펀칭(punching)된 디프 드로잉(deep drawing) 가공된 컵의 절편(cut piece)으로 구성된다. 이 관형 블랭크는 길이가 L, 직경이 D1, 두께가 T1이다.
도 2는 심봉 상의 관형 블랭크의 횡단면도를 나타낸다. 공정은 적절한 크기의 심봉(10) 상에 관형 블랭크(B)를 배치함으로써 시작된다. 직경 D1은 블랭크와 심봉 사이에 약간의 억지 끼워맞춤이 생길 정도로 충분한 크기일 수 있고, 또는 이 블랭크가 당업계에 알려진 수단으로 심봉에 고정될 수 있다.
그리고 나서, 심봉과 블랭크는 주축대(主軸臺; head stock; 10)에 의해 회전한다. 이 블랭크를 적절하게 성형하기 위하여, 성형 롤러(12)는 당업계에 알려진 설비에 의해 반경 방향 및 축방향으로 이동 가능하다. 풀리를 성형하기 위하여, 심봉은 회전한다. 상기 성형 롤러는 이동하여 작업자가 선택한 위치에서 관형 블랭크의 측면에 접촉하게 된다. 성형 롤러가 내측으로 이동함에 따라, 심압대(心押臺; tail stock)에 대하여 허브 위치에서 직경이 균일하게 감소하면서 금속이 축적된다. 이 공정에서 금속의 용적은 일정하기 때문에, 상기 성형 롤러가 내측으로 이동함에 따라, 직경이 감소하면 허브부는 두꺼워지게 된다.
도 3은 성형 롤러가 관형 블랭크를 성형할 때의 성형 롤러의 횡단면도를 나타내고 있다. 성형 롤러(12)는 반경 방향 내측(M1)으로 이동하는 것으로 나타나 있다. 이 성형 롤러가 내측으로 이동함에 따라, 성형 롤러의 전방으로 금속이 축적됨으로써, 직경 D2가 점차 감소하는 허브(14)를 만들게 된다. 성형 롤러가 계속 내측으로 이동함에 따라, 금속이 축적되고 허브가 심압대(11) 주위에서 성형된다.성형 롤러(12)가 심봉(10)의 윤곽(15)을 따라, 완성 부품에 적절한 형태를 부여하게 된다. 또한, 사용자의 요구에 따라 웨브의 프로파일을 테이퍼형으로 하여, 림(rim)으로부터 허브 영역으로 갈수록 두께가 두꺼워지도록 테이퍼지는 프로파일이 되도록 할 수 있다. 또한, 상기 웨브(17)의 두께를 변경하기 위하여, 성형 롤러가 내측으로 이동함에 따라 이 성형 롤러의 경로를 축방향으로도 조정할 수 있다. 이런 식으로, 웨브 두께는 사용자의 요구에 따라 테이퍼형이 되거나 변경되거나 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 웨브(17)를 오목형 또는 오목형/볼록형의 조합으로 스피닝 가공하여 그 강도를 더 향상시킬 수 있다.
도 4는 완전히 성형된 풀리의 횡단면도를 나타낸다. 허브의 내경 D3은 심압대(11)의 폭에 의하여 결정된다. 허브(14)에 축적된 금속은 그 두께 T2가 초기의 두께 T1보다 상당히 더 두껍다. 이 때, 이 허브를 완성하기 위하여, M2방향으로 이동하는 다듬질 롤러(13)는 허브(14)의 최종 형상을 성형하는 데 이용된다. 허브(14)의 최종 형상 또는 형태는 다듬질 롤러의 프로파일에 의해 정해진다. 다듬질 롤러(13)는 사용자의 요구에 따라 당업계에 알려진 임의의 프로파일이 될 수 있다. 허브의 두께는 T2에 유지되거나 T3로 감소되어 풀리를 형성할 수 있다.
일단 부품이 성형되면, 심봉으로부터 이 부품을 제거하여 사용자의 요구에 따라 림 또는 벨트 지지면(16)을 최종적으로 성형하게 된다. 벨트 지지면을 성형하기 위한 성형 롤러(도시되지 않음)를 사용한다. 상기 벨트 지지면은 금속 성형 수단에 의해 정해지는 v-벨트 프로파일, 다중 리브형 프로파일 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 프로파일이 될 수 있다.
본 명세서에는 본 발명의 단일 형태만이 기재되어 있지만, 당업자라면 본 명세서에 기재된 본 발명의 사상과 범위를 벗어나는 일이 없이 구성 및 부품의 관계에 있어서 변형을 행할 수 있다는 것은 명백하다.

Claims (4)

  1. 풀리를 스피닝(spinning) 가공하는 방법으로서,
    소정의 길이와 직경 및 초기 두께의 관형 부재를 성형하는 단계와,
    상기 관형 부재를 심봉(心棒; mandrel)으로 스피닝 가공하는 단계와,
    성형 롤러를 상기 관형 부재의 측면에 대하여 압박하는 단계와,
    상기 성형 롤러를 상기 관형 부재에 대하여 반경 방향 내측으로 이동시키는 단계와,
    상기 관형 부재의 직경을 길이부를 따라 감소시키는 단계와,
    심압대(心押臺; tail stock) 주위에서 변위된 금속을 내측으로 허브(hub) 위치에 축적시키는 단계와,
    상기 성형 롤러의 이동을 종결시키는 단계와,
    상기 성형 롤러를 회수하는 단계
    를 포함하는 것인 풀리를 스피닝 가공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 허브의 두께가 상기 초기 두께를 초과할 때 상기 성형 롤러의 이동을 종결시키는 단계를 더 포함하는 것인 풀리를 스피닝 가공하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 허브에 대하여 다듬질 롤러를 가압하여 소정의 허브 형상 및 두께를 형성하도록 하는 단계를 더 포함하는 것인 풀리를 스피닝 가공하는방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 관형 부재의 외측 벨트 지지면에 대하여 성형 롤러를 가압하는 단계와,
    상기 성형 롤러를 이동시켜서 상기 외측 벨트 지지면에 소정의 프로파일을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 것인 풀리를 스피닝 가공하는 방법.
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