KR200380525Y1 - 측부 성형이 가능한 단조 프레스 - Google Patents

Abstract

본 고안은 측부 성형이 가능한 단조 프레스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상형 또는 하형을 상하방향으로 작동시키기 위한 구동장치를 구비한 단조 프레스에 있어서 측부에 돌부나 요부가 형성된 단조품을 한번의 공정으로 제조할 수 있는 단조 프레스에 관한 것이다.

본 고안에 따른 단조 프레스는, 제조하고자 하는 단조품의 상부 형상이 음각된 상형과, 상기 단조품의 하부 형상이 음각되고, 내측면이 경사진 측벽을 구비한 하형과, 상기 단조품의 측부 형상이 음각되고, 상기 하형의 측벽의 경사면을 따라 슬라이드되도록 상기 하형에 설치며, 상기 상형에 의해 압박되어 하강하는 측부성형블럭을 포함하며, 상기 하형에는 측벽을 관통하며 상하방향으로 연장된 가이드 홈이 형성되고, 일단이 상기 측부성형블럭에 결합되고, 상기 가이드 홈을 관통하여 타단이 외부로 돌출된 가이드 핀과, 상기 가이드 핀의 돌출된 타단에 회전가능하게 결합되며, 상기 하형의 측벽의 외측면에 접하는 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

측부 성형이 가능한 단조 프레스{FORGING PRESS CAPABLE OF FORMING THE SIDE}

본 고안은 측부 성형이 가능한 단조 프레스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상형 또는 하형을 상하방향으로 작동시키기 위한 구동장치를 구비한 단조 프레스에 있어서 측부에 돌부나 요부가 형성된 단조품을 한번의 공정으로 제조할 수 있는 단조 프레스에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 단조 프레스의 일례는 도 1에 도시한 바와 같이, 제조하고자 하는 단조품의 상부 및 하부 형상이 각각 음각된 상형(30)과 하형(31)을 구비하고, 상형(30)과 하형(31) 사이에 원재료인 금속괴(20)를 배치한 후, 상형(30)을 하형(31) 측으로 가동시켜 금속괴(20)를 제조하고자 하는 단조품의 형태로 소성가공하는 것이다.

단조품의 대표적인 예로서, 무한궤도 방식으로 구동되는 차량의 보기륜(10)을 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 나타내었다. 보기륜(10)은 기동륜(50)에 의해 구동되는 궤도(60)를 지지륜(70)과 함께 지지하기 위한 금속제 바퀴이다.

보기륜(10)의 제조 과정을 살펴보면, 먼저 도 1에 도시한 바와 같은 단조 프레스에서 금속괴(20)를 1차 가공하여 도 2b와 같은 제1 중간제품(10a)을 제조한 후, 도 2c에 나타낸 바와 같이 측부 외주면에 상부플랜지(11)와 요홈부(12)와 하부플랜지(13)가 형성되도록 요홈부(12)를 절삭에 의해 성형한다. 그 다음 도 2c와 같은 제2 중간제품(10b) 한 쌍을 맞대어 용접하여 최종적으로 도 2d와 같은 완제품인 보기륜(10)을 제조한다.

종래 기술에 따라 제조된 단조품을 형에서 분리하기 위해서는 단조품의 상하방향 단면의 형상이 대체로 테이퍼 형상이어야 한다. 측면에 돌부나 요부가 형성된 물체는 형에서 분리할 수가 없으므로 종래 기술에 따른 단조 프레스만으로는 제조할 수가 없다. 따라서 단조 프레스에서는 상부 및 하부 형상만 성형한 반제품을 제조하고, 상기 반제품의 측부에 절삭, 용접 등의 후가공을 하여 측부 형상까지 성형된 완제품을 제조하여 왔다.

상기한 바와 같이 절삭, 용접 등의 후속 공정의 소요를 제거하기 위해, 고안의 명칭이 '반 밀폐 냉간 단조와 3차원 개폐를 이용한 자동차용 양두형 풀리의 성형 방법'이고 2001년 9월 19일 출원되어 2004년 2월 25일 등록된 특허 제10-0421947호와 같은 종래의 고안이 제안되어 있다. 상기 특허는 도 3에 도시한 바와 같이 파이프 소재(23)를 1차 가공하여 일단에 제1 플랜지(23a)를 형성하고, 상기 플랜지가 형성된 파이프 소재를 개폐식 금형세트(30)에 삽입하여 타단에 제2 플랜지(23b)를 추가로 성형하며, 상기 개폐식 금형세트(30)는 분할된 인서트(21)가 홀더(22)와 연동하면서 상승시 서로 벌어지고 하강시 서로 모아져서 지는 것을 특징으로 한다. 이 때 인서트(21)가 홀더(22)에 연동할 수 있도록 인서트(21)에는 'T'자형 핀을 설치하고 홀더(22)에는 'T'자형 단면의 홈을 형성하여 인서트(21)의 핀이 홀더(22)의 홈에 구속되어 움직일 수 있도록 한다.

그러나 상기 특허는 다음과 같은 문제점들이 있다. 첫째, 파이프 소재를 1차 가공하여 일단에 제1 플랜지를 형성하기 위해 별도의 단조 프레스가 필요하므로 결과적으로 2대의 단조 프레스가 필요하다는 점에서 종래 기술과 다르지 않으며, 제1 플랜지와 제2 플랜지를 2회에 걸친 공정을 거쳐 각각 성형하여야 하므로 공정이 복잡하다. 둘째, 홀더에 'T'자형 단면을 가진 홈을 형성하는 것은 매우 곤란할 뿐만 아니라 비용도 많이 소요되며, 인서트의 'T'자형 핀과 홀더의 홈 사이에 마찰이 심하므로 수명도 짧다. 셋째, 상기 특허는 파이프 소재의 외경면에 플랜지를 성형하기 위한 것이므로 측부에 복잡한 형상이 포함되며 파이프 형태가 아닌 제품을 성형하는 데에는 한계가 있다.

본 고안은 측부에 돌부 또는 요부가 형성된 단조품을 단일 공정으로 제조할 수 있는 단조 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고 본 고안은 작동부위에서 마찰의 발생을 최소화하여 수명을 향상시킨 단조 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 따른 단조 프레스는, 제조하고자 하는 단조품의 상부 형상이 음각된 상형과, 상기 단조품의 하부 형상이 음각되고, 내측면이 경사진 측벽을 구비한 하형과, 상기 단조품의 측부 형상이 음각되고, 상기 하형의 측벽의 경사면을 따라 슬라이드되도록 상기 하형에 설치며, 상기 상형에 의해 압박되어 하강하는 측부성형블럭을 포함하며, 상기 하형에는 측벽을 관통하며 상하방향으로 연장된 가이드 홈이 형성되고, 일단이 상기 측부성형블럭에 결합되고, 상기 가이드 홈을 관통하여 타단이 외부로 돌출된 가이드 핀과, 상기 가이드 핀의 돌출된 타단에 회전가능하게 결합되며, 상기 하형의 측벽의 외측면에 접하는 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때 상기 가이드 핀은 길이가 탄력적으로 신축되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 고안에 따른 단조 프레스의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4은 본 고안에 따른 단조 프레스의 일실시예의 분해사시도이고, 도 5는 도 4의 실시예의 일 작동 상태를 도시한 단면도이며, 도 6는 도 4의 실시예의 다른 작동 상태를 도시한 단면도이다.

본 실시예는 상형(110)과, 하형(120)과, 측부성형블럭(130)과, 가이드 핀(140)과, 가이드 롤러(150)를 포함한다.

상형(110)은 제조하고자 하는 단조품의 상부 형상이 음각되어 있다.

하형(120)은 제조하고자 하는 단조품의 하부 형상이 음각되어 있으며, 음각된 형상의 둘레에 측벽(121)이 형성되어 있다. 상기 측벽(121)의 내측면은 경사면을 이루며, 경사의 방향은 상측으로 갈수록 하형(120)의 중심으로부터 멀어지는 방향이다.

측부성형블럭(130)은 제조하고자 하는 단조품의 측부 형상이 내측면에 음각되어 있고, 하형(120)의 측벽(121)의 내측면에 접하여 경사면을 따라 슬라이드 가능하게 설치된다. 측부성형블럭(130)이 하형(120)의 측벽(121)의 내측면에 대해 밀착된 채 슬라이드될 수 있도록 하기 위해, 하형(120)의 측벽(121)을 관통하여 상하방향으로 연장된 가이드 홈(122)을 형성하고, 막대 형상의 가이드 핀(140)의 일단을 측부성형블럭(130)에 결합하며, 가이드 핀(140)의 타단은 하형(120)의 측벽(121) 외부로 돌출되게 하고, 하형(120)의 외측면에 접하는 가이드 롤러(150)를 가이드 핀(140)의 타단에 회전가능하게 결합하는 것이 바람직하다. 이 때, 하형(120)의 측벽(121)의 외측면이 내측면과 평행하게 형성되어 있다면 측부성형블럭(130)이 상하로 가동되는 동안 하형(120)의 측벽(121)의 내측면과 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 하형(120)의 측벽(121)의 외측면이 내측면과 평행하지 않은 경우에는 가이드 핀(140)이 길이방향으로 탄력적으로 신축될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 가이드 핀(140)이 탄력 신축되도록 하기 위해 가이드 핀(140)을 길이방향으로 분할하고 분할면 사이를 스프링과 같은 탄성부재로 연결하는 등, 공지의 방법을 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서 제조하고자 하는 단조품이 무한궤도 방식 구동장치의 보기륜이고, 상기 보기륜은 회전대칭이므로, 하형(120)의 측벽(121)은 대체로 원통형을 이루며, 측부성형블럭(130)은 원통 형상을 4등분한 형상으로서 도합 4개가 설치된다. 따라서 하형의 측벽에 형성된 가이드 홈(122)은 물론 각각의 측부성형블럭(130)에 결합된 가이드 핀(140) 또한 4개씩 구비되며, 가이드 핀(140)에 결합된 가이드 롤러(150)는 각 가이드 핀(140)에 대해 한 쌍씩, 도합 4쌍이 구비되어 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여 본 실시예의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5에 도시한 바와 같이 원재료인 금속괴(100a)를 상형(110)과 하형(120) 사이에 개재시킨다. 이 때 측부성형블럭(130)은 상승한 상태에 있어야 한다. 또한 성형성을 향상시키기 위해 금속괴(100a)는 소성변형이 가능한 정도로 가열되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예는 열간단조 방식으로 단조 가공하는 데에 보다 적합하다.

다음으로 상형(110)을 하형(120) 측으로 가동시키면, 측부성형블럭(130)이 상형(110)에 의해 압박되어 하강하는데, 하형(120)의 측벽(121)의 내측면이 경사져 있으므로 측부성형블럭(130)은 하강하면서 동시에 하형(120)의 중심을 향해 이동한다. 도 6에 나타낸 바와 같이 상형(110)이 하사점에 이르면, 상형(110)과 하형(120)과 측부성형블럭(130) 사이에 제조하고자 하는 단조품의 형상과 일치하는 공간이 형성되고, 금속괴(100a)는 소성변형되어 단조품(100)의 형상으로 성형된다.

이후 상형(110)을 상승시키고, 단조품(100)의 취출을 위해 하형(120)에 관통 삽입된 취출 바(200)를 상승시키면, 취출 바(200)에 의해 단조품(100)이 밀어 올려지면서 단조품(100)의 측부에 형성된 돌부나 요부에 걸린 측부성형블럭(130)도 함께 상승한다. 측부성형블럭(130)은 하형(120)의 측벽(121) 내측면을 따라 슬라이드 되므로 상승하면서 하형(120)의 중심으로부터 멀어진다. 따라서 취출 바(200)가 일정정도 상승하면 측부성형블럭(130)은 단조품(100)의 측부로부터 완전히 이탈하고 단조품(100)의 취출이 가능해진다.

한편, 측부성형블럭(130)이 단조품(100)의 측부로부터 이탈하면 지지력을 잃고 하강하게 되는데, 측부성형블럭(130)이 하강하면 다음 단조품의 제조를 위한 금속괴(100a)의 삽입이 어려워진다. 이를 방지하기 위해 상기 취출 바(200)와 동일한 구조의 지지 바(210)를 하형(120)에 관통 삽입하고, 취출 바(200)와 함께 지지 바(210)를 구동시켜 측부성형블럭(130)이 단조품(100)으로부터 이탈한 이후에도 자연 하강하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 측부 성형이 가능한 단조 프레스는 경사면을 따라 상하방향으로 슬라이드되는 측부성형블럭을 구비하여 측부에 돌부 또는 요부가 형성된 단조품도 단일 공정으로 성형할 수 있다. 따라서 작업시간이 단축되고 생산단가도 떨어지는 효과를 가진다. 또한 측부성형블럭에 일단이 고정된 가이드 핀의 타단에 가이드 롤러를 결합하여 상기 가이드 롤러가 하형의 측벽 외주면과 구름 마찰을 일으키므로 마찰이 감소되고 수명이 획기적으로 연장된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 고안의 일 실시예는, 본 고안을 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 단조 프레스의 단면도

도 2a 내지 도 2b는 종래 기술에 따른 단조품의 일례를 도시한 설명도

도 3은 종래 기술에 따른 파이프 소재의 플랜지를 성형하기 위한 단조 프레스의 단면도

도 4은 본 고안에 따른 단조 프레스의 일실시예의 분해사시도

도 5는 도 4의 실시예의 일 작동 상태를 도시한 단면도

도 6는 도 4의 실시예의 다른 작동 상태를 도시한 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

110 상형 120 하형

130 측부성형블럭 140 가이드 핀

150 가이드 롤러

Claims (2)

1. 제조하고자 하는 단조품의 상부 형상이 음각된 상형과,

   상기 단조품의 하부 형상이 음각되고, 내측면이 경사진 측벽을 구비한 하형과,

   상기 단조품의 측부 형상이 음각되고, 상기 하형의 측벽의 경사면을 따라 슬라이드되도록 상기 하형에 설치되며, 상기 상형에 의해 압박되어 하강하는 측부성형블럭을 포함하고,

   상기 하형에는 측벽을 관통하며 상하방향으로 연장된 가이드 홈이 형성되고,

   일단이 상기 측부성형블럭에 결합되고, 상기 가이드 홈을 관통하여 타단이 외부로 돌출된 가이드 핀과,

   상기 가이드 핀의 돌출된 타단에 회전가능하게 결합되며, 상기 하형의 측벽의 외측면에 접하는 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 프레스.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드 핀은 길이가 탄력적으로 신축되는 것을 특징으로 하는 단조 프레스.