KR20030094397A - 링 형 공작물의 기계 가공 방법 및 장치 - Google Patents

링 형 공작물의 기계 가공 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분할된 보어(10)를 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물(6)을 기계 가공하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 장치는 링 형 부품 섹션을 파단 분할하고, 분할 보어(10)를 갖고 서로 일치하는 파단 분할된 부품 부분들(6.2, 6.4)을 제조하기 위한 파단 분할 장치, 그 자체로 완결된 적어도 하나의 링 형 미끄럼 베어링 층(12)을 파단 분할된 부품(6.2, 6.4)의 분할 보어(10) 내주에 장착하기 위한 미끄럼 베어링 메탈-장착 장치 및, 파단 분할된 부품(6.2, 6.4)의 그 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층(12)을 파단 분할하기 위한 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2; 8, 8.2, 18, 20, 22, 24)를 포함한다.

Description

링 형 공작물의 기계 가공 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR MACHINING ANNULAR-SHAPED WORKPIECES}
분할 보어를 갖는 링 형 부품 섹션[예를 들면, 분리할 수 있는 베어링의 캡(cap piece of bearing)]을 적어도 하나 구비하는 공작물을 절삭 가공을 통해 제조하는 방법들은 잘 알려져 있다. 그러나 분할 보어와 부품 섹션이 보어의 접합부에 정확히 맞아야 하기 때문에, 이러한 종래의 방법들은 비교적 비용이 많이 들고 경제적이지 못하다.
그래서 파단 분할(fracture splitting) 방법 및 파단 분할 장치로서 잘 알려진 기계 가공 방법 및 장치들이 발전해왔다. 이러한 방법 및 장치들의 경우 링 형 부품은 적어도 하나의 소정의 파단점(break point)을 갖고, 보어 내주에 있는 팽창력을 동원하는 파단 분할 장치에 의해 분리되며, 부품 섹션은 완전히 분리된다. 파단면에 형성되는 마이크로 기어 커팅(micro gear cutting) 때문에, 이러한 기술에서 정확하게 들어맞고 서로 일치하며 파단 분할되는 부품 부분들 내지 부품 영역들을 만들어낼 수 있다.
이에 해당되는 파단 분할 장치들은 통상적으로, 링 형 부품에 의해 형성되는 보어에 맞물리는 팽창 조(expansion jaw) 또는 팽창 셸(expansion shell) 형태의 팽창 장치(expansion device)를 포함한다. 팽창 조는 대체로 두 부분으로 구성되는데, 횡단면 상에서 볼 때 대체로 반원 형태인 팽창 조들 중 하나는 대개 위치가 고정되고 다른 하나는 가동성이 있다. 팽창 조는 예를 들면 팽창 조들 사이로 움직이는 키(key) 등과 같은 팽창 장치에 의해 보어의 반경 방향으로 서로 밀려난다. 팽창 셸 구조도 마찬가지로 횡단면 상에서 볼 때 반원 형태이고 관 모양의 홈(groove)이 있는 셸을 구비한다. 홈으로 형성되는 셸 세그먼트(shell segment)는 맨드럴(mandrel)을 박아 넣음으로써 반경 외부로 굽힘 탄성적(bending elastic)으로 팽창할 수 있다. 팽창 조뿐만 아니라 팽창 셸 역시 금속으로 제조되는 게 일반적이다.
팽창 조를 활용하는 파단 분할 방법 및 파단 분할 장치는 예를 들면, 유럽 특허 EP-0-396-797 및 EP-0 661 125에 개시되어 있다. 팽창 셸을 활용하는 파단 분할 방법 및 파단 분할 장치는 예컨대, 독일 특허 DE 44 42 061 A1에 기재되어 있다.
또한 하나 또는 여러 부분으로 된 링 형 공작물 또는 기계 공작물이, 각각의 사용 목적에 맞는 베어링 메탈(bearing metal)로 만들어지는 하나(즉, 그 자체로 완결되는) 또는 여러 부분(즉, 분할되는)으로 된 베어링을 보어에 구비하는 것이 일반적으로 잘 알려져 있다. 베어링 메탈이 분리된 베어링 셸(bearing shell) 또는 베어링 부시(bearing bush) 형태로 보어 내에 삽입되고 예컨대, 납땜되거나 접착되는 구조들뿐만 아니라, 베어링 메탈이 싱크(sink), 스피닝(spinning), 스트립 주입(strip infusion), 적층(laminating), 롤 본드(roll-bond), 진공 증착(vacuum evaporation), 스프레이 페인트(spray-paint) 방법 등에 의해 또는 갈바니(galvanic) 방법에 의해 장착되어 보어 벽(bore wall)과 결합하는 변형 형태들도 존재한다.
베어링의 형태가 유지되어야 하고 정확하게 맞아야 한다는 일반적으로 까다로운 요구 때문에, 특히 분할된 베어링 구조를 제조하는 데 비용이 상당히 많이 든다. 또한 이러한 베어링은 추후 가공 단계도 상당히 많이 필요로 한다. 따라서 전체적으로 볼 때 분할된 베어링 구조에는 상당한 비용이 든다.
본 발명은 분할 보어(split bore)를 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물을 기계 가공하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 동종의 공작물에 대한 예로는 커넥팅 로드(connecting rod), 링 형 하우징 섹션 등을 들 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 실행에 적합한 본 발명에 따른 장치의 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치를 개략적이고 대단히 간단하며 부분적으로 절단한 측면도를 나타낸다.
* 도면의 주요 부호의 설명
2: 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치
4: 서포트/토대
6: 커넥팅 로드 슬러그/공작물
6.2: 커넥팅 로드 커버
6.4: 커넥팅 로드 보디
8: 탄성 있게 변형 가능한 팽창 및 지지 부재
8.2: 8의 탄성 있게 압축 가능한 보디
10: 바닥 보어/커넥팅 로드 보어
12: 링 형 미끄럼 베어링 층
14: 보어 축
16: 12의 내주
18: 가압 장치
20: 18의 유압 실린더
22: 10의 다이
24: 22의 하부면
H: 8의 높이
T: 보어(10)의 축 방향 깊이
본 발명의 목적 내지 기술적인 문제는 새로운 종류의 가공 방법 및 새로운 종류의 가공 장치를 제공하여, 분할 보어 및 베어링을 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물을 비교적 간단하고도 효과적인 방법으로 제조하고 동시에 질적으로 상당히 가치가 높은 최종 제품을 얻는 데 있다.
본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 특징들을 갖는 본 발명에 따른 방법에 의해 달성된다.
분할 보어를 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물을 가공하는 본 발명에 따른 방법은 다음의 단계들을 포함하지만, 무조건 주어진 순서대로 진행되는 것은 아니다.
a) 적어도 하나의 소정의 파단점을 갖는 부품을 준비하는 단계.
b) 적어도 하나의 링 형 부품 섹션을 파단 분할하고, 서로 일치하고 파단 분할되며 분할 보어를 갖는 부품 부분들을 (또는 부품 영역들을) 만들어내기 위해 보어 내주에서 팽창력을 동원하는 단계.
c) 단계 b)에 의해 생겨난 파단 분할된 부품 부분들을 서로 맞추고 분리할 수 있게 연결하는 단계.
d) 그 자체로 완결된 적어도 하나의 링 형 미끄럼 베어링 층(plain-bearing layer)을 파단 분할된 부품의 분할 보어 내주에 장착하는 단계.
e) 서로 맞추어진 부품 부분들 사이의 결합을 푸는 단계.
f) 미끄럼 베어링 층을 파단 분할하기 위해, 그 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층의 전체 내주에서 팽창력을 동원하는 단계.
단계 a)에서 언급된 소정의 파단점은 주로 하나 또는 다수의 파단 분할 노치(notch) 형태로 실행되고, 파단 분할 노치는 소정의 파단 분할면을 형성한다. 이러한 파단 분할 노치는 푸싱(pushing), 브로칭(broaching), 레이저 가공 또는 기타 적합한 방법에 의해 만들어질 수 있다.
본 발명의 의미에 해당되는 분할 보어는 내주의 두 개 이상의 지점에서 분리되거나 개방되는 보어, 그러니까 두 개 이상의 분리된 부품 부분으로 형성될 수 있는 보어만 말하는 것은 아니다. 보어 내주가 한 지점에서만 개방되는 보어 역시 본 발명에 의한 분할 보어에 속한다.
단계 c)에서 실행되는 것으로, 단계 b)에서 발생된 파단 분할된 부품 부분들을 풀 수 있게 연결하는 것은 부품 자체에 장착 가능한 연결 수단, 예컨대 부품에 맞물리는 나사에 의해서 뿐만 아니라, 예컨대, 클램핑 장치(clamping device) 같은 외부 장치에 의해서도 이루어질 수 있다. 부품 자체에 장착 가능한 연결 수단에 의해 연결이 이루어지는 한, 부품은 이미 사전에 연결 수단을 상응하게 수용하거나 고정시킬 수 있도록 형성될 수밖에 없다. 단계 e)에서 말하는 결합을 푸는 방법은 사전에 선택한 연결 종류에 따른다.
단계 d)에서 미끄럼 베어링 층을 장착하기 위해서는, 예를 들면 베어링 메탈 또는 다종 연료-베어링 메탈(multifuel-bearing metal)처럼 각각 적용되는 경우에 맞고 적합한 베어링 메탈이 사용된다. 미끄럼 베어링 층을 장착함으로써, 사전에 파단 분할된, 즉 떼어내지거나 완전히 분리된 부품 섹션들은 보어 내주 전체를 관통하여 생겨나는 파단 분할면의 내부 에지 영역에서 다시 서로 결합된다.
단계 f)에서는 미끄럼 베어링 층에 의해 형성된 이와 같은 결합이 다시 분리되는데, 그것도 다시 별도의 파단 분할 과정에 의해 이루어진다. 파단 분할 과정은 특히 미끄럼 베어링 층에 맞추어진다. 단계 b)에서 파단 분할된 부품 섹션이 미끄럼 베어링 층에 의한 것을 제외하면 어떤 직접적인 결합도 더 갖지 않고 미끄럼 베어링 층이 더욱이 비교적 얇기 때문에, 미끄럼 베어링 층을 떼어내기 위해서는 약간의 힘만 있어도 된다. 그러나 미끄럼 베어링 층의 재질 특성이 전혀 다르고 따라서 남은 부품과는 다른 파단 분할 양태를 띨 수 있기 때문에, 미끄럼 베어링 층의 파단 분할은 주로 시작할 때의 부품을 파단 분할할 때와는 방법과 파단 분할 파라미터에서 다르게 이루어진다.
본 출원 대상의 발명자는 분할 보어에 분할 베어링을 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물의 경우, 베어링 메탈이 사전에 미리 파단 분할된 부품 영역에 직접 장착되고, 이와 같이 만들어지고 사전에 파단 분할된 부품 부분들을 다시 연결하는 베어링 메탈 층이 그 다음에 절삭 가공 없이 새로운 파단 분할 단계에 의해 떼어내지고 분리될 수 있다는 점을 인식하였다. 따라서 시작할 때의 부품을 파단 분할하고 베어링 메탈 층을 파단 분할하기 위해서는, 서로 완전히 무관한 두 개의 파단 분할 단계가 필요하다. 발명자들이 비교하기 위해 테스트한 방법의 경우, 우선 베어링 메탈이 파단 분할되지 않은 초기 부품에 장착되고, 그 다음에 부품이 베어링 메탈 층과 함께 작업 과정에서 파단 분할된다. 그러나 이 방법은 만족할 만한 결과를 보여주지 못했다.
본 발명에 의한 해결 방안을 활용하면, 비교적 적은 수의 단계를 거치면서도 질적으로 가치가 높은 최종 제품을 만들어낼 수 있다. 여기에서는 부품 및 미끄럼 베어링 층을 관통하여 연장되는 파단 분할면 전체에 걸쳐 대단히 정확하게 맞는 마이크로 기어 커팅이 형성되고, 특히 보어로 통하는 파단 분할면 에지 영역에 그 자체로는 더 이상 추후 가공이 필요치 않은 정확하게 맞는 규칙적인 푸싱이 형성된다. 본 발명에 의한 방법은 원리상에서 볼 때 링 형 부품 섹션을 단 하나만 갖는 공작물뿐만 아니라, 다수의 이러한 섹션을 축 방향으로 잇달아 또는 나란히 구비하는 공작물에도 적용할 수 있다. 본 발명에 의한 방법을 사용하면 비교적 간단하고 효과적이며 대단히 경제적인 방식으로, 파단 분할된 링 형 부품 섹션 및 이러한 부품 섹션에 장착되고 분리되고 파단 분할된 베어링을 갖는 공작물을 품질이 우수하고 정확성이 뛰어나게 제조할 수 있다. 종래의 베어링 정밀 가공에 따른 비용이 많이 드는 추후 가공 절차들이 여기에서는 필요하지 않다. 이로써 종래의 방법에 비해 가공 절차가 현저히 줄어들고, 그 결과 합리화의 가능성이 상당히 높아졌다.
본 발명에 의한 특히 바람직한 실시예에 따르면, 단계 f)의 미끄럼 베어링 층은 그 내주에서(즉, 보어 구멍의 안쪽 면으로부터 반경 외부로 작용하면서) 탄성(elasticity)이 있고, 주로 고무 탄성(rubber elasticity)이 있으며 완전 평면으로(즉, 원처럼 둥근 보어의 경우 360°전체에 걸쳐) 지지된다. 단계 f)는 이로써 여러 가지 기능을 갖게 된다. 미끄럼 베어링 층을 파단 분할하는데 필요한 팽창력을 미끄럼 베어링 층의 내주에 동원할 뿐만 아니라, 이와 동시에 파괴(fracture) 내지 완전한 파괴가 이루어질 때까지 대체로 팽창 시간 전체에 걸쳐(따라서, 파괴 과정이 이루어지는 동안) 링 형 미끄럼 베어링 층을 한 측면에서 반경 방향으로 지지하고, 다른 쪽 측면에서는 링 형 미끄럼 베어링 층을 미끄럼 베어링 층이 칠해진 바닥 보어(bottom bore)의 부품 재질에 대고 누르는 기능도 한다. 이런 방법으로, 가공 기술상으로 볼 때 문제가 있는 미끄럼 베어링 메탈의 바람직하지 않은 분리를 효과적으로 방지할 수 있다. 이런 점에 있어서, 부품의 파단 분할면 영역에 상당한 공간(space)을 갖는 종래의 반원 형태의 팽창 조나 각각 공간을 갖는 세그먼트 형의 인접한 팽창 부재를 지니는 팽창 셸로는 이와 같은 긍정적인 효과를 달성할 수 없다.
본 발명에 의한 방법의 기타 선호되는 바람직한 실시예의 특징들은 종속항 제3항 내지 제7항의 대상이 된다.
본 발명의 목적은 또한 특허청구범위 제8항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 장치에 의해 달성된다.
분할 보어를 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물을 기계 가공하는 장치는 링 형 부품 섹션을 파단 분할하고, 분할 보어를 갖고 서로 일치하는 파단 분할된 부품 부분들을 제조하기 위한 파단 분할 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 장치는 또한 그 자체로 완결된 적어도 하나의 링 형 미끄럼 베어링 층을 파단 분할된 부품의 분할 보어 내주에 장착하기 위한 미끄럼 베어링 메탈-장착 장치와, 파단 분할된 부품의 그 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층을 파단 분할하기 위한 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치를 포함한다.
원래의 초기 부품용 파단 분할 장치 및 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치는 서로 다르다. 이 장치들은 공간적으로 서로 분리될 수 있거나, 서로 보다 직접적으로 가까이 배열될 수 있다. 즉, 하나의 통일체로 합쳐질 수 있다. 이 두 개의 장치를 공간적으로 분리할 때에도, 부품을 반드시 하나의 장치로부터 다른 장치로 이송할 필요는 없다. 본 발명의 의미에서 본다면, 예컨대 서로 다른 파단 분할 장치를 이용하여 가공하기 위한 부품을 동일한 고정 장치에 남겨놓는 것은 가능하다.
본 발명에 의한 장치는 앞서 언급한 본 발명에 의한 방법과 동일한 장점을 갖는다. 뿐만 아니라 본 발명에 의한 장치를 사용하면, 종래의 분할 베어링에 꼭 필요한 고비용의 추후 가공 장치를 생략할 수 있다.
본 발명에 의한 장치의 기타 선호되고 바람직한 실시예의 특징들은 종속항 제9항 내지 제16항의 대상이 된다.
추가 실시 형태와 기타 장점을 갖는 본 발명의 선호되는 실시예는 하기에서 첨부 도면에 의거하여 보다 상세히 설명된다.
여기에서는 본 발명에 따른 방법에 의해 가공되어야 하는 부품은, 아직 분할되지 않은 커넥팅 로드 스탠드(connecting rod stand)에 아직 분리되지 않은 베어링 보어(bearing bore)를 갖는 미리 제작된 커넥팅 로드 슬러그(connecting rod slug)를 말한다. 커넥팅 로드를 나중에 크랭크 축(crankshaft)의 크랭크 핀(crank pin)에 고정시키고 구동시키기 위해서는 커넥팅 로드 슬러그를, 베어링 보어를 포함하는 링 형 커넥팅 로드 스탠드 섹션 영역에서 두 부분으로, 다시 말해 커넥팅 로드 보디(connecting rod body) 및 커넥팅 로드 커버(connecting rod cover)로 분리하고, 미끄럼 베어링 메탈을 보어 내에 장착해야 한다. 아직 미끄럼 베어링 메탈을 구비하지 않은 보어는 하기에서 바닥 보어로도 지칭된다.
앞에 언급된 목적을 위해 다음의 단계들이 실행되지만, 반드시 주어진 순서대로 이루어지는 것은 아니다.
먼저, 아직 분할되지 않은 커넥팅 로드 보어(connecting rod bore)를 포함하는 커넥팅 로드 슬러그의 가공이 이어진다. 이 경우에는 나중의 커넥팅 로드 커버를 위한 스크류 보어(screw bore)가 커넥팅 로드에 형성된다. 이러한 작업 과정에는 본 실시예의 경우, 커버를 나사못으로 조이기 위해 막힌 구멍(blind hole)을 설치하는 것뿐만 아니라 내벽을 설치하는 것도 역시 포함된다. 그 다음에는 예컨대, 레이저를 이용하여 바닥 보어의 내주에, 각각 소정의 파단점을 형성하는 두 개의 직경 노치를 형성한다.
이와 같이 준비된 슬러그를 파단 분할 장치에서 계속 가공하면서, 바닥 보어의 내주에서 팽창력을 동원함으로써 커넥팅 로드 커버를 소정의 파단점을 통과하고 따라서 바닥 보어를 통과하여 연장되는 파단면을 따라 분리한다. 이 경우 파단 분할 장치로 활용할 수 있는 예로 들 수 있는 것으로는, 팽창 조 및 팽창 셸 또는 파괴 맨드럴(fracture-mendrel)을 갖춘 종래의 장치를 들 수 있다.
파단 분할된 공작물, 즉 커넥팅 로드 커버 및 남아 있는 커넥팅 로드 보디는 이에 이어서 다시 서로 맞추어지고, 나사로 조여짐으로써 풀 수 있긴 하지만 단단히 서로 결합된다.
그 다음으로 그 자체로 잘 알려져 있는 미끄럼 베어링 메탈-장착 장치를 이용하여, 미끄럼 베어링 메탈을 사전에 이미 파단 분할된 커넥팅 로드 슬러그의 분할된 바닥 보어 내주에 장착한다. 미끄럼 베어링 메탈(여기에서는 베어링 메탈)은 예를 들면, 분무(spray) 방법에 의해 칠해지고, 분할된 바닥 보어의 내주에 비교적 얇고 그 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층을 형성한다. 본 실시예에서는 개별 층이 하나만 장착된다 하더라도, 본 발명은 이 단계에서 다수의 미끄럼 베어링 층을 장착하는 변형 형태들도 포함한다.
그러나 비교적 단단하지만 의도적인 베어링 부하와는 다른 기계적 부하에 대해서는 문제가 있게 바닥 보어의 표면과 결합하는 미끄럼 베어링 층을 완성한 후,미끄럼 베어링 층의 정밀 가공이 이루어진다. 정밀 가공이 필요한 것은, 미끄럼 베어링 메탈이 대개 완전히 균일하게 칠해질 수 없고 대부분 약간 물결 모양으로 불균등한데, 베어링의 크기만큼은 정확해져야 하기 때문이다. 사용된 베어링 메탈에 따라, 정밀 가공이 생략될 수 있는 경우들도 물론 있을 수 있다.
조인 나사를 풀음으로써 커넥팅 로드 커버 및 커넥팅 로드 보디 사이의 연결이 다시 풀린다. 여기에서는 조인 나사를 완전히 제거하거나 부분적으로 풀 수 있다. 앞서 진행된 파단 분할 과정에 의해 서로 완전히 분리된 커넥팅 로드 커버 및 커넥팅 로드 보디는 베어링 메탈을 칠함으로써, 미리 분할된 바닥 보어의 내주를 관통하여 나타나는 파단 분할면의 내부 에지 영역에서 미끄럼 베어링 층에 의해 다시 서로 결합한다.
이런 상태에 있는 커넥팅 로드 슬러그는 두 번째로 파단 분할 과정을 거치게 된다. 이 과정에서는 하기에 보다 상세히 설명되는 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치에 의해, 베어링 메탈을 분무함으로써 형성되고 그 자체로 완결되는 링 형 미끄럼 베어링 층의 내주 전체에서 팽창력이 동원된다. 이와 동시에 미끄럼 베어링 층은 보어 구멍의 안쪽 면으로부터(따라서, 미끄럼 베어링 층의 내주로부터 반경 외부로 작용하면서) 탄성적이고 완전 평면으로 지지된다. 어느 정도 결합된 팽창 및 지지 작용 때문에, 바닥 보어에 인접한 미끄럼 베어링 층의 측면은 부품 재질이 칠해진 바닥 보어의 부품 재질에 대고 눌린다.
이런 방법으로 미끄럼 베어링 층은 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치에 의해 링 형태의 두 부분으로 파단 분할되고, 이로써 커넥팅 로드 커버는 다시 커넥팅 로드 보디와 완전히 분리된다. 미끄럼 베어링 층을 통해 연장되는 파단 분할면은 이 경우 첫 번째 파단 분할 단계에서 만들어진 이미 존재하는 파단 분할면을 대체로 직접 연장한다. 소정의 파단점을 미끄럼 베어링 층에 미리 형성하는 것은 여기에서 원칙상 꼭 필요하지는 않다. 위에서 언급된 지지 및 고정 작용은 완전한 파괴에 이를 때까지 대체로 그대로 유지되었다. 이러한 효과를 얻을 수 있는 정확한 수단은 하기에서 본 발명에 의한 장치와 연관하여 보다 상세히 설명될 것이다.
앞에서 기술한 미끄럼 베어링 층의 정밀 가공이 사전에 미리 이루어지지 않았다면, 이 시점이라도 이루어질 수 있다. 커넥팅 로드 커버 및 커넥팅 로드 보디가 이미 설명된 방법으로 다시 서로 맞추어지고 풀 수 있도록 나사로 조여짐으로써 서로 결합한 후라면 더욱 그러하다.
본 발명에 의한 방법 그 자체는 이것으로 완료되고, 기타 필요한 가공 단계들로 이어질 수 있다.
이하에서 본 발명에 의한 장치를 설명한다.
초기 부품, 즉 아직 한 부분으로 되어 있는 커넥팅 로드 슬러그를 파단 분할하기 위한 파단 분할 장치 및 미끄럼 베어링 메탈-장착 장치의 기본적인 구조 및 기능은 본 발명에 의한 방법과 연관하여 이미 설명되었으므로, 이러한 장치의 구성 요소들에 대한 설명들은 여기에서는 불필요하다.
도 1은 그 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층의 파단 분할을 서두에서 기술한 방법으로 수행할 수 있는 본 발명에 의한 장치의 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2)가 실행될 수 있는 형태를 개략적이고 대단히 간단하게 보여주는 측면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2)는 가공될 커넥팅 로드 슬러그(6)가 평평하게 놓여지고 고정되거나 단단히 고정되는 서포트(support) 또는 토대(foundation)(4)를 포함한다. 상응하는 고정 장치와 커넥팅 로드 커버(6.2) 및 커넥팅 로드 보디(6.4)를 나사로 조이는 것은 개관을 잘 하기 위해서 도면에는 도시되지 않았다. 또한 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2)는 탄성 있는 팽창 및 지지 부재(8)[이하 '부재'(8)로 축약함]를 갖추고, 부재는 분할되고 코팅된 바닥 보어(10)에 의해 형성된 커넥팅 로드 보어 구멍 및 이와 함께 링 형 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)와 경계를 이루는 공간 내로 축 방향으로 진입 가능하며, 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)에 완전 평면으로 닿을 수 있다. 부재(8)의 하부면은 본 실시예에서는 마찬가지로 서포트(4)에 지지된다. 여기에서 부재(8)는 풀린 상태로 커넥팅 로드 보어 구멍 내로 삽입되거나 서포트(4)에 지지된다. 부재가 서포트에 지지되는 경우, 커넥팅 로드(6)는 보어 구멍과 함께 위치가 고정되게 배열되는 부재(8) 위쪽에 설치된다. 그러나 원리상으로 본다면 부재(8)는 별도의 위치 지정 장치에 의해, 미끄럼 베어링 층(12)에 의해 형성되는 링 내부에 배열되고/배열되거나 다이(die)(22)에 고정될 수도 있다.
부재(8)는 대체로 일래스토머(elastomer) 재질로 만들어지고 탄성 있게 압축 가능한 보디(8.2)를 갖고, 보디는 보어 축(14)과 연관하여 회전 대칭적인 실린더 형태 또는 배럴(barrel) 형태를 지닌다. 바닥 보어(10) 내지 보어 구멍의 축 방향에서 측정한 탄성 부재(8)의 높이(H)는 바닥 보어(10) 내지 미끄럼 베어링 층-링의축 방향 깊이(T)보다 크다. 부재(8)를 팽창되지 않은 상태로 보여주는 도 1을 통해, 부재(8)가 커넥팅 로드 보어 내지 링 형 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)에 의해 형성되는 공간을 이미 대체로 완전히 채운다는 사실을 알 수 있다. 반면에 팽창된 상태에서는 부재(8)가 앞에서 언급된 공간을 전체적으로 채운다.
본 실시예에서 탄성 있게 압축 가능한 보디(8.2)는 풀 보디(full body)로 형성된다. 그러나, 보디는 홀로 보디(hollow body)로도 형성될 수 있다. 풀 보디나 홀로 보디로 형성되는 것과 무관하게, 보디(8.2)는 하나 또는 여러 부분으로 된 구조를 갖거나 탄성 및/또는 경도가 다른 하나 또는 여러 부분으로 된 구조를 가질 수 있고, 또 코어(core), 부착물, 센터링(centering) 수단, 고정 수단, 정렬 보조 수단 또는 동일하거나 다른 재질들로 이루어진 것들을 구비한다. 이런 방법을 통해, 각각의 사용 목적에 적합한 탄성, 부재(8) 내지 부재의 보디(8.2)가 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16) 전체에 완전 평면으로 닿는데 필요한 성형 형태, 그리고 특정한 누름 및 팽창 형태를 얻을 수 있다.
도 1에서는 또한 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2)가 바닥 보어(10)의 축(14) 방향으로 탄성 부재(8) 내지 탄성 있게 압축 가능한 보디(8.2)에 작용하는 가압 장치(pressurization device)(18)를 갖는다는 사실을 알 수 있다. 가압 장치(18)는 본 실시예의 경우 출입할 수 있는 다이(22)를 갖는 유압 실린더(hydraulic cylinder)(20)를 포함하고, 다이는 하부면(24)에 의해 탄성 부재(8)의 상부면에, 즉 커넥팅 로드 구멍으로부터 돌출하는 상부 영역에 닿을 수 있다. 그러나 유압식 가압 장치 대신에, 본 발명의 의미에서는 기계식,공기식(pneumatic), 전기식, 전자기식(electromagnetic), 전기 유압식(electrohydraulic) 가압 장치 및 이런 장치들이 혼합된 형태 역시 가능하다.
준비된 커넥팅 로드 슬러그(6)의 미끄럼 베어링 층(12)을 파단 분할하기 위해(본 발명에 의한 방법에 대한 위에서 설명한 실시 형태 참조) 다이(22)가 하강하여 하부면(24)으로 탄성 부재(8)를 누른다[부재가 다이(22)에 고정되는 실시예에서는 부재(8)를 주로 서포트 내지 바닥 보디(4) 위로 누른다]. 탄성 부재(8) 내지 부재의 보디(8.2)는 이로써 함께 눌려지고, 축 방향으로 뿐만 아니라 반경 방향으로도 미끄럼 베어링 층(12)에 의해 형성되는 링 내부 내지 커넥팅 로드 보어 구멍 내부에서 성형된다. 이 경우 탄성 부재(8)는 자체로 완결되는 링 형 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)에 완전 평면으로 닿는다.
이런 방법으로 탄성 부재(8) 내지 부재의 보디(8.2)는 반경 팽창력을 미끄럼 베어링 층(12)에 가한다. 반면 탄성 부재는 이와 동시에 미끄럼 베어링 층(12)을 보어 구멍의 안쪽 면에서부터[따라서 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)로부터 반경 외부로] 탄성 있게 완전 평면으로 지지하고, 또한 바닥 보어(10)에 인접한 미끄럼 베어링 층(12)의 측면을 미끄럼 베어링 층(12)이 칠해진 바닥 보어(10)의 부품 재질에 대고 누른다. 특히 미끄럼 베어링 층(12)의 부품 파라미터와 두께 및 공작물(6)의 고정 조건 때문에 발생하는 소정의 팽창력을 얻으면, 미끄럼 베어링 층(12)은 링 형태의 두 부분으로 파단 분할되고, 이로써 커넥팅 로드 커버(6.2)는 다시 커넥팅 로드 보디(6.4)로부터 완전히 분리된다. 파괴가 성공한 후 다이(22)는 다시 끌어당겨지고, 부재(8)는 자유롭게 풀린다. 이때 부재(8)는 탄성 있게 성형되어 초기 형태로 되돌아간다.
앞서 설명한 실시예에서 탄성 부재(8)의 가압이 한 측면에서만 이루어져 서포트(4)에서의 반작용 때문에 상응하는 대항력(counterforce)이 생긴다 할지라도, 본 발명은 탄성 부재(8)가 보어의 양쪽에서부터 함께 밀리는 변형 형태들도 포함한다. 이를 위해서는 제2 유압 실린더(20)가 제2 다이(22)를 구비하고, 서포트(4)는 상응하게 생략될 수 있다. 이러한 경우, 또한 보어(10)의 축 방향에서 측정한 탄성 부재(8)의 높이 내지 두께는 부재(8)가 부하가 없는 상태로 보어 구멍 양 측면으로부터 돌출하도록 선택하는 것이 바람직하다. 가공될 커넥팅 로드(6)를 서포트(4)에 평행하게 배열하는 대신, 커넥팅 로드(6)를 세로로 유지하고 다이(22)를 수평 방향으로 이동하는 것도 마찬가지로 가능하다.
본 발명은 본 발명의 핵심적인 구상을 일반적으로 설명하는데 주력한 상기에서 열거한 실시예에만 국한되지 않는다. 본 발명에 의한 방법 및 본 발명에 의한 장치는 오히려 보호 범위의 테두리 내에서 위에서 언급한 것과는 다른 실시 형태들도 수용할 수 있다. 본 발명에 의한 방법 및 장치는 특히 해당 청구항에 나오는 각각의 개별 특성들의 조합을 나타내는 특징들을 구비할 수 있다.
이미 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 방법의 경우 미끄럼 베어링 층을 파단 분할하기 위해 원칙적으로는 미끄럼 베어링 층에 소정의 파단점을 반드시 가져야 할 필요는 없지만, 본 발명은 특히 두꺼운 미끄럼 베어링 층 및/또는 특히 점액성이 있는 베어링 메탈을 위해서는 그럴 필요가 있다. 이러한 소정의 파단점은 미끄럼 베어링 층이 만들어진 후, 그러나 미끄럼 베어링 층의 파단 분할이 시작되기 전에 정해지는 것이 바람직하다. 미끄럼 베어링 층을 절삭 가공하면서 분리하는 것은 가능하다. 본 발명에 의한 방법에 따르면, 미끄럼 베어링 층을 또한 적어도 부분적으로 절삭 가공하면서 분할하고, 남은 부분을 다시 파단 분할할 수 있다.
특히 본 발명에 의한 장치는 또한 적절한 조작 부재와 통제 장치 및/또는 조절 장치 및/또는 조정 장치를 갖추고 있다. 본 발명의 테두리 내에서 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치는 또한 가공될 부품을 위한 적합한 고정 부재, 고정 장치 및/또는 가이드를 구비할 수 있다.
상기의 실시예에서 탄성 팽창 및 지지 부재가 탄성 있게 압축 가능한 보디로 형성된다 할지라도, 본 발명은 또한 탄성 팽창 및 지지 부재가 탄성 있게 팽창 가능한 홀로 보디를 갖는 구조들 역시 포함한다. 홀로 보디는 미끄럼 베어링 층의 내주에 의해 형성되는 공간을 완전히 채운다. 동종의 홀로 보디가 하나 이상이 일래스토머 재질을 포함하는 것이 바람직하다. 홀로 보디는 보어 기하학 및 크기에 상응하게 맞추어지는 형태를 갖는다. 대체로 볼(ball), 실린더 또는 배럴 형태의 홀로 보디가 특히 적합하다고 입증되었다. 팽창되지 않은 상태의 홀로 보디는 상응하는 부품 보어보다 크기가 훨씬 작을 수 있다는 점을 유의해야 한다. 홀로 보디의 내부 공간을 내부 가압 장치와 연결하는 것이 바람직하다. 홀로 보디를 확장하기 위한 내부 압력을 만드는 데는 특히 가스 형태의 매질이나 액체 매질이 적합하다. 탄성 있게 팽창 가능한 홀로 보디의 작용 방식은 대체로 탄성 있게 압축 가능한 보디의 작용 방식과 일치한다.
미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치의 탄성 있게 압축 가능한 보디뿐만 아니라 탄성 있게 팽창 가능한 홀로 보디 역시 부품의 보어 축과 연관하여 대칭적이거나 원처럼 둥근 횡단면 형태를 반드시 구비할 필요는 없다. 특히 링 형 미끄럼 베어링 층의 파단 분할면이 생길 수 있는 영역에서는, 압축된 상태 내지 팽창된 상태의 해당 보디가 대칭적이거나 불균일한 횡단면 형태 및/또는 횡단면 내에서 차이가 있는 반경 크기를 또한 가질 수 있다. 예를 들면, 탄성 있게 압축 가능한 보디는 타원형의 횡단면 형태를 가질 수 있고, 이런 경우에는 길이가 긴 횡단면 축이 대체로 미끄럼 베어링 층의 나중의 파단 분할면을 따라 연장된다. 이런 방법을 통해, 탄성 있게 변형 가능한 해당 보디의 특정한 성형, 팽창, 지지, 미끄럼 베어링 층-가압 속성을 얻을 수 있다.
앞에서 설명한 베어링 메탈용 팽창 장치 대신, 미끄럼 베어링 메탈-장착 장치는 또한 미끄럼 베어링 주조 장치, 스피닝 장치, 스트립 주입 장치, 적층 장치, 롤 본드 장치, 진공 증착 장치, 갈바니 장치 등을 포함한다.
청구항, 상세한 설명 및 도면에 나오는 도면 부호는 본 발명을 보다 잘 이해하는 데 도움이 되는 것으로, 본 발명의 보호 범위를 제한해서는 안 된다.
본 발명은 분할 보어(split bore)를 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물을 기계 가공하기 위한 방법 및 장치에 이용된다.

Claims (16)

  1. 분할된 보어(10)를 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물(6)을 기계 가공하기 위한 방법으로서,
    a) 적어도 하나의 소정의 파단점을 갖는 공작물(6)을 준비하는 단계,
    b) 적어도 하나의 링 형 부품 섹션을 파단 분할하고, 서로 일치하고 파단 분할되며 분할 보어(10)를 갖는 부품 부분들(6.2, 6.4)을 (또는 부품 영역들을) 만들어내기 위해 보어(10)의 내주에서 팽창력을 동원하는 단계,
    c) 상기 단계 b)에 의해 생겨난 파단 분할된 부품 부분들(6.2, 6.4)을 서로 맞추고 분리할 수 있게 연결하는 단계,
    d) 그 자체로 완결된 적어도 하나의 링 형 미끄럼 베어링 층(12)을 파단 분할된 부품(6.2, 6.4)의 분할 보어(10) 내주에 장착하는 단계,
    e) 서로 맞추어진 부품 부분들(6.2, 6.4) 사이의 결합을 푸는 단계, 및
    f) 미끄럼 베어링 층(12)을 파단 분할하기 위해, 그 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층(12)의 전체 내주(16)에서 팽창력을 동원(2, 8, 18, 20, 22, 24)하는 단계
    를 포함하는 기계 가공 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 단계 f)에서 링 형 미끄럼 베어링 층(12)은 내주(16)에서 탄성 있게 완전 평면으로 팽창 및 지지부재(8)에 지지되는 것을 특징으로 하는 기계 가공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    적어도 하나의 미끄럼 베어링 층(12)을 장착하는 것은 싱크(sink), 스피닝(spinning), 스트립 주입(strip infusion), 적층(laminating), 롤 본드(roll-bond), 진공 증착(vacuum evaporation), 스프레이 페인트(spray-paint), 갈바니(galvanic) 방법 등에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계 가공 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 단계 d)에서 다수의 미끄럼 베어링 층(12)이 장착되는 것을 특징으로 하는 기계 가공 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    칠해진 미끄럼 베어링 층(12)은 단계 d) 후에, 그리고 단계 e) 또는 단계 f) 전에 정밀 가공되는 것을 특징으로 하는 기계 가공 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 단계 f) 후에, 단계 b) 및 단계 f)에서 생긴 파단 분할된 부품 부분들(6.2, 6.4)이 다시 서로 맞추어지고 분리 가능하게 서로 결합한 다음, 칠해진 미끄럼 베어링 층(12)이 정밀 가공되는 것을 특징으로 하는 기계 가공 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 단계 d) 이후, 그리고 상기 단계 f) 이전에 적어도 하나의 미끄럼 베어링 층-소정 파단점이 상기 미끄럼 베어링 층(12)의 내주에서 만들어지는 것을 특징으로 하는 기계 가공 방법.
  8. 분할 보어(10)를 갖는 링 형 부품 섹션을 적어도 하나 구비하는 공작물(6)을 기계 가공하기 위한 장치로서,
    링 형 부품 섹션을 파단 분할하고, 분할 보어(10)를 갖고 서로 일치하는 파단 분할된 부품 부분들(6.2, 6.4)을 제조하기 위한 파단 분할 장치,
    그 자체로 완결된 적어도 하나의 링 형 미끄럼 베어링 층(12)을 파단 분할된 부품(6.2, 6.4)의 분할 보어(10) 내주에 장착하기 위한 미끄럼 베어링 메탈-장착 장치, 및
    상기 파단 분할된 부품(6.2, 6.4)의 그 자체로 완결된 링 형 미끄럼 베어링 층(12)을 파단 분할하기 위한 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2; 8, 8.2, 18, 20, 22, 24)
    를 포함하는 기계 가공 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2)는, 코팅된 분할 보어(10)에 의해형성된 구멍 내로 축 방향으로 진입 가능하고 링 형 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)에 완전 평면으로 닿을 수 있으며 탄성 있게 변형 가능한 팽창 및 지지 부재(8)를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
  10. 제9항에서,
    탄성 있게 변형 가능한 상기 팽창 및 지지 부재(8)는 탄성 있게 압축 가능한 보디(8.2)를 구비하고, 상기 보디는 링 형 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)에 의해 형성되는 공간을 대체로 완전히 채우고, 보어(10)의 축 방향에서 측정된 높이(H)를 지니며, 상기 높이는 보어(10)의 축 방향 깊이(T)보다 큰 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
  11. 제10항에서,
    탄성 있게 압축 가능한 상기 보디(8.2)는 대체로 실린더 또는 배럴 형태를 지니는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
  12. 제9항 또는 제10항에서,
    탄성 있게 압축 가능한 상기 보디(8.2)는 적어도 하나의 일래스토머 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에서,
    상기 미끄럼 베어링 층-파단 분할 장치(2)는 탄성 있게 압축 가능한 상기 부재(8.2)에 작용하는 가압 장치(18; 20, 22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
  14. 제9항에서,
    탄성 있게 변형 가능한 상기 팽창 및 지지 부재는 탄성 있게 팽창 가능한 홀로 보디를 구비하고, 상기 홀로 보디는 링형 미끄럼 베어링 층(12)의 내주(16)에 의해 형성되는 공간을 대체로 완전히 채우는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 홀로 보디의 내부 공간은 가압 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
  16. 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에서,
    미끄럼 베어링 메탈-장착 장치는 미끄럼 베어링 주조 장치, 스피닝 장치, 스트립 주입 장치, 적층 장치, 롤 본드 장치, 진공 증착 장치, 갈바니 장치 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
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