KR200459570Y1 - 클램프식 분할전극을 이용한 엔진밸브 예비성형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엔진밸브의 예비성형을 위한 전기 업셋용 전극을 이용한 예비성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극에 의하여 클램핑 된 밸브봉을 통하여 균일한 분포의 전류침투 및 가열이 이루어지도록 하며, 이로 인하여 밸브봉의 선단에 형성되는 성형부가 정확한 원형 단면으로 성형할 수 있도록 하는 것에 관한 것이다.
본 고안은 본체테이블(20)의 양측단 상부면에는 가압실린더(21)와 지지실린더(23)가 각각 고정 설치되고, 상기 지지실린더(23)와 인접한 본체테이블(20)의 상부면에는 밸브봉(18)의 업셋(Upset) 성형을 위한 전극장치가 설치되며, 상기 전극장치는 전류침투용 전극(11)과, 상기 전극(11)을 밸브봉(18)의 외주면으로 밀착시키는 클램핑실린더(14)를 포함하며, 상기 지지실린더(23)의 피스톤로드(23a)에는 밸브봉(18)이 가압되는 성형판(24)이 설치되고, 상기 전극(11)과 성형판(24)은 변압기(19)로부터 연장되는 케이블(19a)과 접속되도록 한 엔진밸브의 예비성형장치(100)에 있어서, 상기 가압실린더(21)의 피스톤로드(21a)에는 푸싱플레이트(29)가 고정 설치되고, 상기 푸싱플레이트(29)에는 푸시로드(28)가 연결 설치되며, 상기 푸시로드(28)의 선단에는 슬라이드푸셔(Slide pusher)(27)가 연결 설치되고, 상기 슬라이드푸셔(27)의 전방면에는 인서트캡(27b)이 설치되며, 상기 가압실린더(21)와 지지실린더(23)는 실린더브라켓(22)(25)상에 고정 설치되고, 상기 전극장치는, 본체테이블(20)의 상부면에 고정된 메인브라켓(16)상에 클램프식 분할전극(10)으로 설치되며, 상기 클램프식 분할전극(10)은 한 쌍의 상부홀더(10a)(10b)와 한 쌍의 하부홀더(10c)(10d)가 90도 각도로 배치되며, 상기 전극(11)은 4개의 원호(圓弧)상 몸체로 분할되어 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)에 각각 결합 설치되고, 상기 한 쌍의 하부홀더(10c)(10d)는 하부홀더지지체(13)에 고정 설치되며, 상기 한 쌍의 상부홀더(10a)(10b)는 피스톤로드(14a)와 연결 설치되어, 메인브라켓(16)의 가이드레일(17)을 따라 하부홀더(10c)(10d)와 마주보는 대각선 방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

클램프식 분할전극을 이용한 엔진밸브 예비성형장치{Apparatus for pre-forming engine valve using divided electrode with clamping type}

본 고안은 전극에 의하여 클램핑 된 밸브봉을 통하여 균일한 분포의 전류침투 및 가열이 이루어지도록 하며, 이로 인하여 밸브봉의 선단에 형성되는 성형부가 정확한 원형 단면으로 성형할 수 있도록 하는 클램프식 분할전극을 이용한 엔진밸브 예비성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 저속디젤엔진용 밸브나 발전기용 디젤엔진 밸브 등을 제조하기 위한 방법으로서, 강편(Billet)이나 주괴(Ingot) 등의 가공물 양측단을 가압 및 인장시키게 되면, 가공물의 양측 단부가 중앙부보다 가늘게 되는 봉으로 형성되며, 이와 같은 상태에서 가공물의 중앙부를 분할시킨 다음, 분할된 부위를 금형틀로 프레싱하여 밸브를 제조하게 된다.

그러나, 상기와 같은 방법으로 밸브를 제조할 경우에는, 가공물의 재료 소모가 많으면서 불량률 또한 높기 때문에 밸브의 제조원가가 상승하게 됨은 물론이고, 프레스와 절단에 의존한 가공방식에 의하여 밸브제품의 품질 또한 저하되는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 최근에 들어서는 대전류의 전기전도에 의한 업셋(Upset) 성형을 통하여 밸브를 제조하고 있다.

상기와 같이 전기전도를 이용한 엔진밸브의 업셋성형 즉, 예비성형장치(1)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 가공물인 밸브봉(4)이 가압실린더(2)와 지지실린더(3)의 피스톤로드(2a)(3a) 사이에서 가압 및 지지될 수 있도록 하는 한편, 지지실린더(3)의 피스톤로드(3a)에는 성형판(3b)을 설치하며, 상기 지지실린더(3)와 인접한 위치에서 밸브봉(4)의 양측 방향으로 클램핑실린더(5)를 설치하는 한편, 상기 클램핑실린더(5)의 피스톤로드(5a)에 전극홀더(6)를 설치하게 된다.

이와 더불어, 상기 성형판(3b)과 전극홀더(6)에는 3상 전원에서 단상을 취하여 사이리스터(8)(Thyristor)에서 정류된 다음 변압기(7)(Transformer)를 거친 대전류가 인가되도록 함으로서, 가압실린더(2)와 지지실린더(3)의 사이에서 가압되는 밸브봉(4)의 선단부가 성형판(3b)과 가열 밀착되어 해당 부분이 뭉뚝하게 확장 형성되도록 하며, 이와 같이 확장 형성된 밸브봉(4)의 선단부를 성형틀에서 최종 프레싱하여 밸브를 제조하게 된다.

상기와 같은 엔진밸브 예비성형장치(1)에 사용되었던 종래의 업셋용 전극(9)은 도 2의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이, 클램핑실린더(5)의 피스톤로드(5a)에 설치되는 각각의 전극홀더(6) 내측에 반원통 형상의 전극(9)이 분할 장착되도록 함으로서, 클램핑실린더(5)의 작동에 따라 각각의 전극(9)이 밸브봉(4)의 외주면과 밀착되어 밸브봉(4)을 취부하는 형식으로 사용되었다.

그러나, 상기와 같이 반원통 형상으로 분할된 전극(9)을 사용하여 밸브봉(4)을 취부시키게 되면, 도 2의 (가)에 도시된 전류침투분포선(9a)에서 알 수 있는 바와 같이, 밀착력이 강하게 되는 클램핑실린더(5)의 중심축에 부분을 따라서는 전극(9)을 통한 침투전류가 집중되는 반면, 클램핑실린더(5)의 중심축으로부터 멀어짐에 따라 밀착력이 저하되는 부분에는 침투전류의 분포가 약하게 됨으로서, 가공물인 밸브봉(4)의 외주면 즉, 전극(9)과의 밀착면 전체에 걸쳐 전류가 균일하게 침투하지 못하게 된다.

이로 인하여, 밸브봉(4)의 성형부가 도 2의 (나)에서 점선으로 도시된 균일성형선(4a)을 따라 완전한 원형단면을 이루지 못하고, 개략 타원형으로 불균일한 성형부(4b)를 형성하게 되거나, 또는 밸브봉(4)의 접힘(Folding) 현상이 발생하게 되는 바, 이러한 불균일 성형부(4b)나 접힘부는 성형틀에 의한 최종적인 프레싱(단조) 과정에서도 완벽하게 수정되지 아니하며, 이로 인하여 밸브 제품의 불량원인이 되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 전극(9)의 마모가 발생할 경우, 클램핑실린더(5) 방향으로는 접촉력이 유지되지만, 클램핑실린더(5)와 수직한 방향으로는 전극(9)의 접촉력이 급격히 떨어지게 됨으로서, 밸브 제품의 불량이 한층 더 많이 발생하는 요인이 됨은 물론, 마모된 전극(9)의 재생시에도 접촉부위를 확보하기 위하여 많은 량의 전극(9) 가공을 수행하여야 함에 따라, 전극(9)의 가공시간이 지연되고 가공비용 또한 상승하게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 상기 전극(9)을 콜렛(Collet: 원통형) 타입으로 제조토록 하는 한편, 상기 콜렛형 전극의 외측면이 쐐기의 형상을 가지면서 전극홀더(6)상에 장착되도록 하고, 상기 콜렛형 전극의 길이 방향을 따라서는 다수 개의 절개홈을 형성시킴으로서, 클램핑실린더(5)의 작동에 따라 밸브봉(4)과 콜렛형 전극이 균일하게 접촉하여 전기저항에 따른 가열특성을 향상시킬 수 있도록 하였다.

그러나, 상기와 같은 콜렛형 전극을 사용한다고 하더라도 전극(9)과 밸브봉(4)과의 실질적인 접촉력은 클램핑실린더(5)에 의하여 발생되므로, 결과적으로는 도 2의 (가)에 도시된 바와 같이 클램핑실린더(5)에 의한 밀착력의 작용중심점을 기준으로 침투전류(9a)의 분포가 불균일하게 될 수 밖에 없는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 밸브봉(4)의 성형부(4b)가 불균일 성형부로 형성되는 것을 보다 더 완벽하게 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기 콜렛형 전극에 의하면, 클램핑실린더(5)에 의한 밸브봉(4)의 취부 이전에 콜렛형 전극을 밸브봉(4)을 따라 삽입시킨 상태에서, 콜렛형 전극이 전극홀더(6)의 사이에서 정확한 위치에 장착되도록 하는 까다로운 수작업이 선행되어져야 하며, 이로 인하여 콜렛형 전극을 이용한 엔진밸브의 예비성형작업에 따른 편의성 및 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 콜렛형 전극 및 도 2의 (가)에 도시된 종래의 분할식 전극(9)의 경우 모두 마찬가지로, 가압실린더(2)와 지지실린더(3)의 사이에서 밸브봉(4)이 지지되거나, 클램핑실린더(5)에 의하여 밸브봉(4)이 지지되는 시점까지 무거운 중량의 밸브봉(4)을 별다른 지지수단 없이 항상 들고 있어야 하기 때문에, 밸브봉(4)의 취부작업이 전반적으로 지연되거나 까다롭게 되며, 이로 인하여 엔진밸브의 예비성형작업에 따른 편의성 및 생산성 측면에도 좋지 못한 영향을 미치는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안에 의한 클램프식 분할전극을 이용한 엔진밸브 예비성형장치는, 밸브봉과 밀착되는 원통 형상의 전극을 4개 또는 3개로 분할시켜, 각각의 전극이 대각선 방향으로 마주보는 전극홀더상에 고정 설치되도록 하는 한편, 상기 전극홀더 중 하부에 위치하는 2개의 하부홀더는 밀착된 상태로 위치 고정되도록 함과 동시에, 상부에 위치하는 2개의 상부홀더는 클램핑실린더의 작동에 따라 하부홀더와 마주보면서 대각선 방향으로 슬라이드 되도록 함으로서, 전극에 의하여 클램핑 된 밸브봉을 통하여 균일한 분포의 전류침투 및 가열이 이루어지도록 하며, 이로 인하여 밸브봉의 선단에 형성되는 성형부가 정확한 원형 단면을 가지도록 함에 따라, 불균일 성형부나 접힘 현상 및 이로 인한 밸브제품의 불량이 발생하지 않도록 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

또한, 본 고안은 전극의 마모시에도 접촉불량이 발생하는 부위가 최소화되도록 함에 따라, 밸브 제품의 불량률을 낮추며, 상기 하부홀더 및 이에 장착되는 전극이 밸브봉의 취부작업 이전에 밸브봉을 지지할 수 있는 1차 거치수단의 기능을 수행토록 함으로서, 밸브봉을 거치수단에 안치시킨 후 취부작업을 보다 용이하게 수행할 수 있으며, 가압실린더와 지지실린더가 본체테이블의 폭 방향을 따라 이동될 수 있도록 함으로서, 다양한 길이와 직경을 가지는 밸브봉의 성형이 가능하도록 하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 고안에 따른 엔진밸브 예비성형장치는, 본체테이블의 양측단 상부면에는 가압실린더와 지지실린더가 각각 고정 설치되고, 상기 지지실린더와 인접한 본체테이블의 상부면에는 밸브봉의 업셋(Upset) 성형을 위한 전극장치가 설치되며, 상기 전극장치는 전류침투용 전극과, 상기 전극을 밸브봉의 외주면으로 밀착시키는 클램핑실린더를 포함하며, 상기 지지실린더의 피스톤로드에는 밸브봉이 가압되는 성형판이 설치되고, 상기 전극과 성형판은 변압기로부터 연장되는 케이블과 접속되도록 한 엔진밸브의 예비성형장치에 있어서, 상기 가압실린더의 피스톤로드에는 푸싱플레이트가 고정 설치되고, 상기 푸싱플레이트에는 푸시로드가 연결 설치되며, 상기 푸시로드의 선단에는 성형판과의 사이에서 밸브봉을 가압시키기 위한 슬라이드푸셔(Slide pusher)가 연결 설치되고, 상기 슬라이드푸셔의 전방면에는 밸브봉의 후단부가 삽입되는 인서트캡이 설치되며, 상기 가압실린더와 지지실린더는 본체테이블의 상부면에 형성된 가이드홈을 따라 폭 방향으로 슬라이드 되는 실린더브라켓상에 고정 설치되고, 상기 전극장치는, 본체테이블의 상부면에 고정된 메인브라켓상에 클램프식 분할전극으로 설치되며, 상기 클램프식 분할전극은, 전극용 홀더(Holder: 지지체)로서 한 쌍의 상부홀더와 한 쌍의 하부홀더가 대각선 방향으로 마주보면서 90도 각도로 배치되며, 상기 전극은 원통 형상의 몸체로부터 4개의 원호(圓弧)상 몸체로 분할되어 상,하부홀의 단부측에 각각 결합 설치되고, 상기 한 쌍의 하부홀더는 메인브라켓의 하부홀더지지체상에 위치 고정된 상태로 밀착 설치되며, 상기 한 쌍의 상부홀더는 각각의 클램핑실린더의 피스톤로드와 연결 설치되어, 메인브라켓의 가이드레일을 따라 하부홀더와 마주보는 대각선 방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안의 클램프식 분할전극을 이용한 엔진밸브 예비성형장치는 클램프식 분할전극에 의하면, 밸브봉의 취부작업시 4개 또는 3개의 전극이 대각선 방향으로 마주보면서 클램핑실린더에 의하여 밸브봉을 조이는 식으로 강하게 밀착되도록 함에 따라, 클램핑실린더에 의한 밀착력의 작용중심점 즉, 침투전류의 주된 분포지점이 밸브봉의 외주면을 따라 일정한 간격을 두고 총 4개의 부분으로 분산될 수 있도록 함으로서, 밸브봉의 외주면 전체에 걸쳐 전류가 보다 더 균일하게 침투되도록 함으로써, 밸브봉의 성형부가 완전한 원형단면에 가깝도록 정확하게 성형되도록 하는 한편, 성형의 불균일에 의한 밸브봉의 접힘 현상이 발생하지 않도록 하는 효과가 있으므로, 밸브 제품의 불량률을 현저하게 줄일 수 있게 될 뿐만 아니라, 상,하부홀더의 합리적인 배치에 의하여 2개의 클램핑실린더만을 사용하더라도 각각의 전극에 의한 4개소의 클램핑 효과를 얻을 수 있게 된다.

그리고, 상기와 같이 각각의 전극에 의한 4개소에서 클램핑함으로써 전극의 사용 도중 전극이 마모된다고 하더라도 클램핑실린더에 의한 접촉력을 일정 수준으로 유지할 수 있도록 하여 밸브 제품의 불량률을 낮추는 데에 보다 더 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 분할된 전극의 원호상 접촉면을 간단하게 연마시켜 전극을 손쉽고 용이하게 재생시킬 수 있게 됨으로서, 전극의 재생작업에 따른 시간과 비용은 최대한으로 절감시키는 동시에, 전극의 교체주기는 최대한으로 연장시킬 수 있게 된다.

또한, 클램프식 분할전극의 하부홀더 및 이에 장착되는 전극이 밸브봉의 실질적인 취부작업 이전에 밸브봉을 1차적으로 걸쳐 놓을 수 있는 거치수단이 되므로, 작업중 상기 거치수단에 무거운 중량의 밸브봉을 안치시킨 후 밸브봉의 취부작업을 보다 신속하고 용이하게 수행토록 하는 효과가 있다.

다음으로, 가압실린더의 피스톤로드와 밸브봉의 후단부 사이에 길이 조정용 푸시로드 및 밸브봉 취부용 슬라이드푸셔가 본체테이블상에 위치되도록 함으로서, 가압실린더 자체의 행정거리 즉, 피스톤로드의 왕복거리에 제한을 받지 않고 다양한 길이의 밸브봉을 용이하게 성형시키도록 하는 효과가 있다.

또한, 슬라이드푸셔의 인서트캡과 분할전극의 하부홀더를 밸브봉의 거치수단으로 연계하여 사용토록 함으로서, 각각의 실린더에 의한 밸브봉의 취부작업을 보다 더 손쉽고 용이하게 수행토록 할 수 있음은 물론이고, 이러한 밸브봉 취부작업의 자동화가 가능하게 됨으로서, 엔진밸브의 예비성형 작업에 따른 편의성과 생산성 향상에 크게 기여할 수 있게 되는 것이다.

마지막으로, 상기 가압실린더 및 지지실린더가 본체테이블의 폭 방향을 따라 이동될 수 있도록 함으로서, 밸브봉의 직경에 맞추어 성형판의 센터를 보다 더 섬세하고 정확하게 조정할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 상기 푸시로드 및 슬라이드푸셔와 함께 예비성형장치의 기능성과 적용범위를 보다 더 향상시키도록 함은 물론, 엔진밸브의 예비성형에 따른 작업의 정확도 역시 향상시킬 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.

도 1은 종래의 엔진밸브 예비성형장치를 나타내는 개략적인 평면도.
도 2의 (가) 및 (나)는 종래의 전극에 의한 전류분포와 밸브봉의 성형상태를 나타내는 예시도.
도 3은 본 고안에 의한 클램프식 분할전극을 나타내는 사시도.
도 4는 도 3의 정면도.
도 5는 본 고안에 의한 엔진밸브 예비성형장치를 나타내는 사시도.
도 6은 도 5의 평면도.
도 7은 본 고안에 의한 엔진밸브 예비성형장치의 배선도.

이하, 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 클램프식 분할전극(10)은 도 3 및 도 4에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 전극용 홀더(Holder: 지지체)로서 한 쌍의 상부홀더(10a)(10b)와 한 쌍의 하부홀더(10c)(10d)가 대각선 방향으로 마주보면서 90도 각도로 메인브라켓(16)상에 배치되는 바, 도면상 각각의 전극용 홀더(10a)(10b)(10c)(10d)는 개략 사다리꼴 형상의 블록으로 형성되는 한편, 그 단부측에는 전극(11)의 조립을 위하여 90도 각도로 분할되는 원호상의 조립면을 형성하게 된다.

상기 원호상의 조립면은 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)의 블록 선단부에 전극용 조립대가 요철(凹凸) 형상으로 맞물려 볼트 등으로 체결 설치된 구조를 가지고 있으며, 본 고안에 적용되는 상기 전극(11)은 원통 형상으로 형성되는 기존의 전극을 4개의 원호(圓弧)상 몸체로 균등하게 분할시켜, 각각의 전극(11)이 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)의 단부측 조립대상에 장착되도록 이루어져 있다.

상기 각각의 전극(11)은 클램핑실린더(14)의 작동에 따라 밸브봉의 표면과 잦은 횟수로 가압 및 마찰되는 바, 이로 인하여 어느 정도의 사용기간이 경과하게 되면 전극(11)이 마모되어 교체하여야 하므로, 전극(11)의 교체작업을 용이하게 수행할 수 있도록, 각각의 전극(11)을 렌치볼트 등의 조립수단에 의하여 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)상에 착탈 가능하게 장착시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 분할 배치되는 4개의 전극용 홀더(10a)(10b)(10c)(10d) 중에서 한 쌍의 하부홀더(10c)(10d)는, 메인브라켓(16)의 바닥판 중앙에 위치하는 하부홀더지지체(13)상에 밀착된 상태로 위치 고정되도록 설치되는 한편, 상기 한 쌍의 상부홀더(10a)(10b)는 메인브라켓(16)의 수직 벽체상에 대각선 방향으로 고정 설치되는 클램핑실린더(14)의 피스톤로드(14a)와 연결 설치된다.

따라서, 상기 클램핑실린더(14)의 작동에 따라 각각의 상부홀더(10a)(10b)가 대각선 방향으로 마주보는 하부홀더(10c)(10d)측을 향하여, 즉 제 1상부홀더(10a)는 제 2하부홀더(10d)측을 향하고, 제 2상부홀더(10b)는 제 1하부홀더(10c)측을 향하여 도 4에서 화살표 방향으로 슬라이드 될 수 있으며, 이로 인하여 도 4에서 점선으로 표시된 바와 같이 각각의 전극(11)이 원통 형상을 이루면서 조여 들도록 하여 각각의 전극(11) 사이에 밸브봉이 견고하게 취부되도록 할 수 있게 된다.

도면상 상기 상부홀더(10a)(10b)는 상부홀더지지판(12)에 의하여 클램핑실린더(14)의 피스톤로드(14a)와 연결 설치된 것으로 도시되어 있으나, 별도의 지지판(12)을 사용하지 아니하고 상부홀더(10a)(10b)의 블록 자체를 피스톤로드(14a)와 연결시킬 수도 있음은 물론이다.

이에 반하여, 상기 클램핑실린더(14)의 경우에는 별도의 지지용 프레임에 의하여 메인브라켓(16)상에 고정 설치되도록 하는 것이 상부홀더(10a)(10b)의 슬라이드식 이동공간을 확보하는 측면에서 유리하며, 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)의 일측에는 전극(11)을 통하여 대전류를 인가시킬 수 있도록 케이블 등이 연결되는 전극단자(15)가 돌출 설치되어 있다.

이와 더불어, 메인브라켓(16)과 인접하는 상부홀더(10a)(10b)측에는 클램핑실린더(14)에 의한 상부홀더(10a)(10b)의 슬라이드 작동을 보조할 수 있도록 가이드대(12a)가 설치되는 한편, 메인브라켓(16)의 벽체 전방에는 상기 가이드대(12a)와 요철(凹凸) 형상으로 맞물리는 가이드레일(17)이 돌출 설치되는 바, 상기 가이드대(12a)와 가이드레일(17)이 설치되는 위치나 그 형상은 제조업자가 임의대로 변경할 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 고안에 따른 클램프식 분할전극(10)에 의하면, 밸브봉의 취부작업시 총 4개의 전극(11)이 대각선 방향으로 마주보면서 클램핑실린더(14)에 의하여 밸브봉을 조이는 식으로 강하게 밀착되며, 이로 인하여 클램핑실린더(14)에 의한 밀착력의 작용중심점 즉, 침투전류의 주된 분포지점이 밸브봉의 외주면을 따라 일정한 간격을 두고 4개의 부분으로 분산됨으로서, 밸브봉의 외주면 전체에 걸쳐 전류가 보다 더 균일하게 침투할 수 있게 된다.

이로 인하여, 밸브봉의 성형부가 완전한 원형단면에 가깝도록 정확하게 성형되는 한편, 성형의 불균일에 의한 밸브봉의 접힘(Folding) 현상이 발생하지 않게 됨으로서, 밸브 제품의 불량률을 현저하게 줄일 수 있게 됨은 물론이고, 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)의 합리적인 배치에 의하여 종래의 경우와 같이 2개의 클램핑실린더(14)만을 사용하더라도 4개소의 클램핑 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 클램프식 분할전극(10)에 있어, 하부홀더(10c)(10d)에 장착되는 2개의 전극(11)이 하나의 단일(單一)화 된 몸체를 이루도록, 다시 말해서 상부홀더(10a)(10b)에 장착되는 2개의 원호상 전극(11) 및 하부홀더(10c)(10d)를 따라 장착되는 1개의 반원통 형상의 전극(11)에 의하여 총 3개의 전극으로 분할되도록 하더라도 클램핑실린더(14)에 의한 밸브봉의 4점 지지가 가능하게 된다.

상기와 같이 각각의 전극(11)에 의하여 총 4개소의 클램핑 효과를 얻을 수 있게 됨으로서, 전극(11)의 사용 도중 전극이 마모된다고 하더라도 클램핑실린더(14)에 의한 전극(11)과 밸브봉과의 접촉력을 일정 수준으로 유지할 수 있게 되므로 밸브 제품의 불량률을 낮출 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 전극(11)의 마모가 발생하여 전극(11)을 재생시키고자 할 경우에도, 분할된 각 전극(11)의 원호상 접촉면을 간단하게 연마(硏磨)시키는 적은 량의 가공만으로도 전극(11)을 손쉽고 용이하게 재생시킬 수 있게 되며, 이로 인하여 전극(11)의 재생작업에 따른 시간과 비용은 최대한으로 절감시키는 동시에, 전극(11)의 교체주기는 최대한으로 연장시킬 수 있게 된다.

아울러, 본 고안에 따른 클램프식 분할전극(10)의 하부홀더(10c)(10d) 및 이에 장착되는 전극(11)이 밸브봉의 실질적인 취부작업 이전에 밸브봉을 1차적으로 걸쳐 놓을 수 있는 거치수단을 제공하게 되는 바, 상기 거치수단에 무거운 중량의 밸브봉을 안치시킨 후 클램핑작업을 행함으로써 무거운 중량의 밸브봉을 직접 들고 있는 상태에서 클램핑시켜야 하는 불편함을 해소시켜 밸브봉의 취부작업을 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 클램프식 분할전극(10)이 설치되는 본 고안에 따른 엔진밸브의 예비성형장치(100)는 도 5 및 도 6에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 길이 방향으로 길게 형성되는 본체테이블(20)이 구비되고, 상기 본체테이블(20)의 전,후방 단부측 상부면에는 지지실린더(23)와 가압실린더(21)가 각각 고정 설치되며, 상기 지지실린더(23)와 인접한 본체테이블(20)의 전방측 상부면에는 밸브봉(18)의 업셋(Upset) 성형을 위한 전극장치가 설치된다.

본 고안에 따른 예비성형장치(100)에서는 상기 전극장치로서 위에서 설명되어진 클램프식 분할전극(10)이 메인브라켓(16)과 함께 본체테이블(20)의 상부면에 고정 설치되는 것이며, 상기 지지실린더(23)의 피스톤로드(23a)에는 밸브봉(18)의 선단부와 밀착 및 가압되는 성형판(24)이 설치되고, 상기 클램프식 분할전극(10)과 성형판(24)은 변압기(19)로부터 연장되는 케이블(19a)과 접속되도록 설치된다.

상기와 같이 변압기(19)의 케이블(19a)이 클램프식 분할전극(10)과 접속되는 것은, 위에서 설명되어진 바와 같이 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)에 구비되는 각각의 전극단자(15)에 의하여 이루어지는 것이며, 상기 성형판(24) 또한 미도시된 접속단자에 의하여 변압기(19)와 접속되는 바, 미도시된 성형판(24)의 접속단자는 슬라이드블록(26)의 내부에 위치할 수도 있다.

본 고안에 따른 예비성형장치(100)에 있어, 상기 가압실린더(21)는 도면상 2개의 실린더가 본체테이블(20)의 실린더브라켓(22)상에 수평 방향으로 고정 설치된 것으로 도시되어 있으나, 종래의 경우와 같이 1개의 가압실린더(21)가 사용될 수 있으며, 상기 가압실린더(21)의 피스톤로드(21a)는 실린더브라켓(22)의 전방측으로 출몰되도록 위치하게 된다.

또한, 상기 지지실린더(23)의 경우에도 본체테이블(20)의 실린더브라켓(25)상에 고정 설치되는 한편, 그 피스톤로드(23a) 역시 실린더브라켓(25)의 후방측으로 출몰되도록 위치하게 되며, 상기 피스톤로드(23a)의 선단에 성형판(24)이 연결 설치되도록 함으로서, 가압실린더(21)의 피스톤로드(21a)와 성형판(24)의 사이에서 밸브봉(18)이 가압 및 가열될 수 있도록 이루어진다.

이와 더불어, 상기 밸브봉(18)의 가압 및 가열작업에 따른 편의성을 향상시킬 수 있도록, 상기 가압실린더(21)의 피스톤로드(21a)에는 푸싱플레이트(29)가 고정 설치되고, 상기 푸싱플레이트(29)에는 길이 조정용 푸시로드(28)가 연결 설치되며, 상기 푸시로드(28)의 선단에는 성형판(24)과의 사이에서 밸브봉(18)을 가압시키기 위한 슬라이드푸셔(Slide pusher)(27)가 연결 설치된다.

상기 슬라이드푸셔(27)는 본체테이블(20)의 상부면에 고정된 한 쌍의 가이드레일(27a)을 따라 전,후방으로 이동 가능하게 설치되는 한편, 슬라이드푸셔(27)의 몸체 전방면에는 밸브봉(18)의 후단부가 삽입되는 인서트캡(27b)이 돌출 형성되어 있으며, 가압실린더(21)의 실린더브라켓(22)과 클램프식 분할전극(10)의 메인브라켓(16) 상단부에는 한 쌍의 보강프레임(30)이 연결 설치되어 있다.

상기 푸시로드(28)의 전,후방 단부는 푸싱플레이트(29)의 전방면과 슬라이드푸셔(27)의 후방면에 각각 나사체결식이나 끼움식 또는 삽입방식 등에 의하여 푸싱플레이트(29) 및 슬라이드푸셔(27)와 분해조립이 가능토록 설치하여, 푸싱플레이트(29) 및 슬라이드푸셔(27)와의 사이에 요구하는 길이의 푸시로드(28)를 선택적으로 교체시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이와 같이 푸시로드(28)를 사용하는 것에 의하여 가압실린더(21) 자체의 행정거리 즉, 피스톤로드(21a)의 왕복거리에 제한을 받지 않고 다양한 길이의 밸브봉(18)을 용이하게 성형시킬 수 있게 된다.

다시 말해서, 밸브봉(18)의 길이 변화에 대응할 수 있도록 행정거리가 매우 길게 되는 대형유압실린더를 설치하는 대신에, 통상적인 행정거리를 가지는 유압실린더를 본체테이블(20)의 후단부측에 가압실린더(21)로서 고정 설치한 다음, 가압실린더(21)의 피스톤로드(21a)와 밸브봉(18)의 후단부 사이에 발생하는 거리만큼을 적절한 길이의 푸시로드(28)에 의하여 보완시키도록 한 것이다.

이로 인하여, 고가의 대형유압실린더 장비를 예비성형장치(100)에 적용시키지 않더라도 다양한 길이를 가지는 밸브봉(18)의 성형이 가능하게 되는 것이며, 상기 슬라이드푸셔(27)의 인서트캡(27b)과 분할전극(10)의 하부홀더(10c)(10d)를 밸브봉(18)의 거치수단으로 연계하여 사용하게 되면, 각각의 실린더(14)(21)(23)에 의한 밸브봉(18)의 취부작업을 보다 더 손쉽고 용이하게 수행할 수 있게 된다.

다시 말해서, 밸브봉(18)의 후단부가 인서트캡(27b)의 내부로 삽입되도록 하고, 밸브봉(18)의 선단부는 클램프식 분할전극(10)의 하부홀더(10c)(10d)상에 놓여지도록 한 상태에서, 가압실린더(21)와 지지실린더(23)에 의한 밸브봉(18)의 가압 및 가열작업과 클램핑실린더(14)에 의한 밸브봉(18)의 취부작업을 거의 동시에 수행할 수 있음은 물론이고, 이러한 작업을 모두 자동화시키는 것 또한 가능하게 됨으로서, 엔진밸브의 예비성형에 따른 작업의 편의성과 생산성 향상 측면에 보다 더 기여할 수 있게 된다는 것이다.

이와 더불어, 상기 가압실린더(21)와 지지실린더(23)가 설치되는 실린더브라켓(22)(25)은 본체테이블(20)의 상부면에서 폭 방향으로 형성된 한 쌍의 가이드홈(22a)(25a)(가이드레일이 될 수도 있음)을 따라 슬라이드식으로 이동 가능하게 설치되는 바, 이는 밸브봉(18)의 직경에 맞추어 성형판(24)의 센터를 보다 더 섬세하고 정확하게 조정할 수 있도록 함으로서, 상기 푸시로드(28) 및 슬라이드푸셔(27)와 함께 예비성형장치(100)의 기능성과 적용범위를 보다 더 향상시키도록 함은 물론, 엔진밸브의 예비성형에 따른 작업의 정확도 역시 향상시킬 수 있는 것이다.

도면상 상기 변압기(19)는 클램프식 분할전극(10)과 인접한 본체테이블(20)의 좌,우측 상부면에서 받침대(19b)와 함께 설치된 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 변압기(19)가 본체테이블(20)의 내측에 위치토록 할 수도 있으며, 상기 케이블(19a)은 대전류의 인가가 가능한 것이라면 어떠한 종류의 것을 사용하더라도 무방하나, 얇은 동판을 수십 내지 수백 매 정도로 적층시킨 대전류 케이블을 대표적인 예로 들 수 있다.

또한, 상기 지지실린더(23)의 피스톤로드(23a)와 성형판(24)의 사이에 설치되는 슬라이드블록(26)은 변압기(19)의 케이블(19a)을 성형판(24)과 접속시키는 기능을 수행하는 것과 더불어, 지지실린더(23)의 피스톤로드(23a)가 전방측으로 밀려 나가는 폭을 감지하여 밸브봉(18)의 성형시작점과 성형종료점을 알리는 센서의 기능을 병행하는 것으로서, 이 또한 본체테이블(20)의 상부면에 고정되는 한 쌍의 가이드레일(26a)을 따라 이동 가능하게 설치된다.

도 7은 본 고안에 따른 예비성형장치(100)의 배선도로서, 상용전원의 3상(3 Phase) 전원을 단상전원으로 변환시키는 상변환변압기(31)와, 전압가변장치로서의 사이리스터(32)(Thyristor) 소자를 거쳐 전류회로(35)를 따라 전류가 공급되며, 이와 같이 공급되는 전류가 대용량 전류 변압기(19) 및 케이블(19a)을 거쳐 클램프식 분할전극(10)을 이루는 각각의 전극(11) 및 성형판(24)으로 공급된다.

상기 상변환변압기(31)로서 스콧(SCOOT) 변압기를 사용하게 되면, 상변화 과정에서의 전류손실은 최소화시키면서도 전원효율은 극대화(98.4%)시킬 수 있고, 대용량 설비에서 상평형 장치를 사용하는 것보다 제작비용을 25%정도 절감시킬 수 있으며, 이 외에도 설치면적의 감소(50%) 및 냉각수 배제와 같은 장점이 있고, 사이리스터(32)의 경우에는 컨트롤러(33) 등을 통한 전류분배의 불균형이 개선될 수 있도록 하나의 유닛을 사용하여 전류를 동일하게 하는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 본 고안에 따른 예비성형장치(100)의 자동화를 위한 피드백(Feedback) 제어가 가능하도록, 사이리스터(32)로부터 공급되는 전류가 컨트롤러(33)측으로도 인가되도록 하는 한편, 상기 컨트롤러(33)에는 성형부(18a)와 접촉된 파이로미터(Pyrometer: 고온계)(34)와 슬라이드박스(26) 또는 슬라이드푸셔(27)의 위치 등으로부터 수집된 정보를 연산 처리하여, 사이리스터(32)와 가압실린더(21) 등의 작동을 제어할 수 있도록, 피드백라인(33a)이나 제어회로(36) 등에 의하여 해당 요소와 접속되어 있다.

또한, 도 7에 도시된 요소 중에서 상변환변압기(31)와 사이리스터(32) 및 컨트롤러(33)와 파이로미터(34)는 도 5 및 도 6에 별도로 도시하지 아니하였는 바, 상변환변압기(31) 및 사이리스터(32)와 같은 전기장치는 작업자의 안전과 장치의 보호를 위하여 본체테이블(20)의 내부로 삽입시키거나, 본체테이블(20)과 다소 이격된 거리에 위치시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 파이로메터(34)는 분할전극(10) 또는 성형판(24)과 인접한 메인브라켓(16)이나 본체테이블(20)의 상부면 어디에라도 설치가 가능하며, 상기 컨트롤러(33)의 경우 또한 본체테이블(20)을 따라 어떠한 위치에 설치되더라도 무방하지만, 클램프식 분할전극(10)을 이용한 밸브봉(18)의 성형상태를 작업자가 육안으로 확인하면서 장치의 제어를 수행할 수 있도록 분할전극(10)과 인접한 위치가 되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

10 : 클램프식 분할전극 10a : 제 1상부홀더 10b : 제 2상부홀더
10c : 제 1하부홀더 10d : 제 2하부홀더 11 : 전극
12 : 상부홀더지지판 12a : 가이드대 13 : 하부홀더지지체
14 : 클램핑실린더 14a : 피스톤로드 15 : 전극단자
16 : 메인브라켓 17 : 가이드레일 18 : 밸브봉
18a : 성형부 19 : 변압기 19a : 케이블
19b : 받침대 20 : 본체테이블 21 : 가압실린더
21a : 피스톤로드 22 : 실린더브라켓 22a : 가이드홈
23 : 지지실린더 23a : 피스톤로드 24 : 성형판
25 : 실린더브라켓 25a : 가이드홈 26 : 슬라이드블록
26a : 가이드레일 27 : 슬라이드푸셔 27a : 가이드레일
27b : 인서트캡 28 : 푸시로드 29 : 푸싱플레이트
30 : 보강프레임 31 : 상변환변압기 32 : 사이리스터
33 : 컨트롤러 33a : 피드백라인 34 : 파이로미터
35 : 전류회로 36 : 제어회로 100 : 예비성형장치

Claims (1)

1. 본체테이블(20)의 양측단 상부면에는 가압실린더(21)와 지지실린더(23)가 각각 고정 설치되고, 상기 지지실린더(23)와 인접한 본체테이블(20)의 상부면에는 밸브봉(18)의 업셋(Upset) 성형을 위한 전극장치가 설치되며, 상기 전극장치는 전류침투용 전극(11)과, 상기 전극(11)을 밸브봉(18)의 외주면으로 밀착시키는 클램핑실린더(14)를 포함하며, 상기 지지실린더(23)의 피스톤로드(23a)에는 밸브봉(18)이 가압되는 성형판(24)이 설치되고, 상기 전극(11)과 성형판(24)은 변압기(19)로부터 연장되는 케이블(19a)과 접속되도록 한 엔진밸브의 예비성형장치(100)에 있어서,
   상기 가압실린더(21)의 피스톤로드(21a)에는 푸싱플레이트(29)가 고정 설치되고, 상기 푸싱플레이트(29)에는 푸시로드(28)가 연결 설치되며, 상기 푸시로드(28)의 선단에는 성형판(24)과의 사이에서 밸브봉(18)을 가압시키기 위한 슬라이드푸셔(Slide pusher)(27)가 연결 설치되고, 상기 슬라이드푸셔(27)의 전방면에는 밸브봉(18)의 후단부가 삽입되는 인서트캡(27b)이 설치되며,
   상기 가압실린더(21)와 지지실린더(23)는 본체테이블(20)의 상부면에 형성된 가이드홈(22a)(25a)을 따라 폭 방향으로 슬라이드 되는 실린더브라켓(22)(25)상에 고정 설치되고,
   상기 전극장치는, 본체테이블(20)의 상부면에 고정된 메인브라켓(16)상에 클램프식 분할전극(10)으로 설치되며,
   상기 클램프식 분할전극(10)은, 전극용 홀더(Holder: 지지체)로서 한 쌍의 상부홀더(10a)(10b)와 한 쌍의 하부홀더(10c)(10d)가 대각선 방향으로 마주보면서 90도 각도로 배치되며, 상기 전극(11)은 원통 형상의 몸체로부터 4개의 원호(圓弧)상 몸체로 분할되어 상,하부홀더(10a)(10b)(10c)(10d)의 단부측에 각각 결합 설치되고,
   상기 한 쌍의 하부홀더(10c)(10d)는 메인브라켓(16)의 하부홀더지지체(13)상에 위치 고정된 상태로 밀착 설치되며, 상기 한 쌍의 상부홀더(10a)(10b)는 각각의 클램핑실린더(14)의 피스톤로드(14a)와 연결 설치되어, 메인브라켓(16)의 가이드레일(17)을 따라 하부홀더(10c)(10d)와 마주보는 대각선 방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 클램프식 분할전극을 이용한 엔진밸브 예비성형장치.

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