KR20050038512A - 단조 소재 가공장치 - Google Patents

Abstract

단조 소재 가공장치가 개시된다. 그러한 단조 소재 가공장치는 소재를 표면처리하는 표면처리부와, 표면처리 된 소재를 회전 방식에 의하여 코팅하고 예열하는 예열수단과, 예열된 소재를 단조가공하는 단조 프레스와, 그리고 장비 정지시 예열된 빌렛을 우회하여 냉각시키고 재투입하는 바이패스 수단을 포함한다. 이러한 단조 소재 가공장치는 직렬 장대화 구조를 회전식 히터 및 쿨러를 통하여 라인을 간소화할 수 있고 예열시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

단조 소재 가공장치{APPARATUS FOR FORGING MATERIALS}

본 발명은 단조 소재 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코터와, 예열수단과, 바이패스 수단을 회전식으로 적용함으로써 소재의 처리효율을 향상시킬 수 있는 단조 소재 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 등속 조인트, 외륜 단조품의 경우 4개의 온간 단조공정과 2개의 냉간 단조 공정에 의하여 생산된다.

상기 온간단조 공정은 열간단조와 냉간단조의 중간온도에서 행하는 단조로 열간의 변형력이 적은 장점과 냉간의 높은 정도를 얻을 수 있는 장점을 취합한 단조 가공법이다.

이러한 온간단조 공정의 경우 약 850?? 내외에서 성형이 이루어져야 하므로 단조 공정에 투입 전 상기 온도까지 예열 할 필요가 있다.

도1 에는 이러한 온간단조 공정이 개략적으로 도시된다. 도시된 바와 같이, 소재로서 빌렛(Billet;B)을 숏블라스트 머쉰(Shot blasting machine;1)에 투입하여 표면처리를 하게 된다. 숏블라스트 후 트랙 등의 이송수단(2)에 의하여 호퍼피더(Hopper feeder;3)로 공급하며, 빌렛(B)을 코터(Cooter;4)로 공급한다.

이 코터(4)에서는 빌렛(B)을 그라파이트액(Graphite)에 디핑(Dipping)한 후 약 200??까지 가열한다. 이와 같이, 빌렛(B)을 코팅한 후 인덕션 히터(Induction heater;5)에 투입하여 온단 단조시 필요한 온도인 약 820 내지 850??까지 가열하게 된다.

이때, 상기 호퍼피더(3)에서 인덕션 히터(5)까지 필요한 빌렛(B)의 수량은 통상 150 내지 250개가 필요하며, 통상 1회 작업에는 최소 500개 이상의 빌렛(B)이 필요하다.

이와 같이, 가열된 빌렛(B)은 단조프레스(6)에 공급됨으로써 등속 조인트 혹은 외륜부재 등의 단조품(9)으로 단조 가공된다.

그리고, 장비일시 정지 혹은 보수 등의 경우 빌렛(B)은 단조프레스(6)로 공급되지 않고 바이패스라인(By-pass line;7)을 통하여 분리되어 별도의 저장소(8)에 수거된다.

저장소(8)에 수거된 빌렛(B)은 2-4시간 공냉후 지게차 등으로 이송하여 트랙에 재투입하거나 폐기한다.

그러나, 이러한 종래의 온간단조 공정은 호퍼피더에서 인덕션 히터까지 직렬장대화 구조로 되어 있어, 이 구간에 필요한 빌렛만 약 150-200개이며, 통상 1회 작업시 최소 500개 이상의 빌렛이 필요하게 되므로 공정의 길이가 길어지고 예열시간이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 바이패스된 빌렛은 수동냉각 후 재투입 되기 위해 2-4시간이 소요되며, 이 경우 장비 비가동율의 감소를 위해 평균적으로 초기 투입대비 40-50％ 빌렛을 폐기처분하게 되므로 제조단가가 증가하는 문제점이 있다.

그리고, 예열 공정이 수동으로 진행되므로 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 직렬 장대화 구조를 회전식 히터 및 쿨러를 통하여 라인을 간소화할 수 있고 예열시간을 감소시킬 수 있는 단조 소재 예열장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 바이패스 공정을 회전식 구조로 하고 자동화함으로써 폐기되는 빌렛을 감소시킴으로써 제조원가를 절감할 수 있는 단조 소재 예열장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 예열 공정을 자동화함으로써 작업시간을 단축할 수 있고 작업공정을 간편화할 수 있는 단조 소재 예열장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소재를 표면처리하는 표면처리부와; 표면처리 된 소재를 회전 방식에 의하여 코팅하고 예열하는 예열수단과; 예열된 소재를 단조가공하는 단조 프레스와; 그리고 장비 정지시 예열된 빌렛을 우회하여 냉각시키고 재투입하는 바이패스 수단을 포함하는 단조 소재 가공장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단조 소재가공장치를 상세하게 설명한다.

도2 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 단조 소재 가공장치는 단조소재(이하, 빌렛;B)를 표면처리하는 표면처리부(10)와, 표면처리된 빌렛(B)을 회전 방식에 의하여 코팅하고 예열하는 예열수단(20)과, 예열된 빌렛(B)을 단조하는 단조 프레스(30)와, 예열된 빌렛(B)을 우회하여 냉각시키는 바이패스 수단(40)을 포함한다.

이와 같은 구조를 갖는 단조 소재 가공장치에 있어서, 상기 표면처리부(10)는 투입된 빌렛(Billet;B)을 숏블라스팅 공정에 의하여 표면처리하는 숏블라스트 머쉰(Shot blasting machine)을 포함한다.

그리고, 표면처리 된 빌렛(B)은 이송수단(12)에 의하여 예열수단(20)으로 이송된다.

상기 예열수단(20)으로 이송된 빌렛(B)은 푸셔(14)에 의하여 예열수단(20)의 내부로 공급된다.

이러한 예열수단(20)은 도3 내지 도5 에 도시된 바와 같이, 케이스(Case;42)와, 상기 케이스(42)의 내부에 회전가능하게 장착되는 회전부재(44)와, 상기 회전부재(44)의 내부에 구비되어 열을 발생시키는 유도코일(46)과, 상기 회전부재(44)의 외주면을 따라 형성되어 투입된 빌렛(B)을 수납하는 수납홈(48)과, 상기 예열수단에 투입되는 빌렛(B)에 사전코팅을 실시하는 코터(50)를 포함한다.

상기 케이스(42)는 원통형상을 가지며, 그 외부면 소정위치에 증기 배출홀(52)이 형성됨으로써 내부로부터 발생하는 증기를 외부로 배출시킬 수 있다.

또한, 상기 증기 배출홀(52)에서 소정 거리 떨어진 위치에 빌렛 낙하홀(54)이 형성된다. 따라서, 예열처리 된 빌렛(B)이 상기 빌렛 낙하홀(54)을 통하여 예열수단(20)의 외부로 배출된다.

상기 회전부재(44)는 케이스(42)의 외부에 구비된 모터 조립체(43)에 연결된 구조를 갖는다.

따라서, 상기 모터 조립체(43)의 구동시 상기 회전부재(44)가 회전하게 된다. 물론, 모터 조립체 이외의 내연기관 등의 수단을 적용하는 것도 가능하다.

이때, 상기 유도코일(46)은 회전부재(44)의 내측에 구비되어 전원 인가시 소정의 열, 바람직하게는 약 820-850??을 발생하게 된다. 따라서, 상기 수납홈(48)에 수납된 다수개의 빌렛(B)을 일정 온도로 예열하게 된다.

상기 수납홈(48)은 상기 회전부재(44)의 외주면에 반원형상으로 형성된다. 따라서, 빌렛(B)이 상기 코터(50)를 통하여 케이스(42)의 내부로 유입되어 상기 수납홈(48)에 수납된다. 그리고, 상기 회전부재(44)가 회전하므로 상기 수납홈(48)에 수납된 빌렛(B)도 케이스(42) 내부에서 회전하게 되며, 이 과정에서 일정 온도로 예열된다.

상기 코터(50)는 도4 및 도5 에 도시된 바와 같이, 케이스(42)에 구비되는 하우징(70)과, 상기 하우징(70)의 내부에 회전가능하게 구비되어 빌렛(B)을 수납홈(48) 방향으로 이송시키는 롤러(74)와, 상기 빌렛(B)에 코팅액을 분사하여 코팅하는 한 쌍의 분사노즐(72)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 코터에 있어서, 빌렛(B)은 제1 푸셔(16)에 의하여 가압됨으로써 하우징(70)의 내부로 이동한다. 그리고, 빌렛(B)이 하우징의 내부에 위치하면 한 쌍의 분사노즐(72)로부터 코팅액, 바람직하게는 그라파이트(Graphite)액이 분사되어 빌렛(B)의 표면에 코팅된다.

빌렛(B)의 표면에 코팅액을 분사하는 이유는 추후 단조성형시 고열의 작업으로 인하여 소착이 발생할 수 있음으로 이를 방지하기 위하여 예열과정 전에 약 200??내외의 온도로 코팅을 실시한다.

이와 같이 빌렛(B)의 표면에 코팅액이 분사된 후, 롤러(74)의 회전에 의하여 회전부재(44)의 수납홈(48)으로 빌렛(B)이 이동하게 된다.

한편, 상기 빌렛 낙하홀(54)은 도6 에 도시된 바와 같이, 케이스(42)의 일정 부분에 형성된다. 따라서, 상기 수납홈(48)에 의하여 회전하는 빌렛(B)이 이 빌렛 낙하홀(54)에 도달하면 중력에 의하여 자유 낙하함으로써 예열수단(20;도4)으로부터 이탈한다.

그리고, 예열수단(20)의 하부에는 빌렛 가이드수단(80)이 추가로 구비됨으로써, 낙하된 빌렛(B)을 단조 프레스(30)로 공급하거나 혹은 바이패스 수단(40)으로 공급한다.

이러한 빌렛 가이드수단(80)은 모터 조립체(82)와, 상기 모터조립체(82)로부터 돌출된 회전축(84)과, 상기 회전축(84)에 설치되어 회전함으로써 빌렛(B)의 이송방향을 전환하는 가이드바(85)로 이루어진다.

상기 가이드바(85)는 수평바(86)와 수직바(88)로 이루어진 "ㄱ"자 형상을 갖는다.

따라서, 정상상태인 경우에는 낙하하는 빌렛(B)을 상기 수평바(86)의 상부에 적치하고 제2 푸셔(22)에 의하여 가압함으로써 이송통로(24)를 통하여 단조 프레스(30)로 공급한다.

그리고, 공정이 중지되거나 보수하는 경우에는 상기 모터 조립체(82)를 구동함으로써 수직바(88)가 빌렛(B)의 낙하지점에 위치하도록 한다.

따라서, 상기 수직바(48)가 빌렛(B)의 이동방향을 전환하여 바이패스 수단(40)으로 공급하게 된다.

상기와 같은 과정을 거친 빌렛(B)은 단조 프레스(30)로 공급되어 단조가공을 거쳐 단조품(32)으로 제조된다.

한편, 단조 프레스(30)로 공급되지 않는 빌렛(B)은 바이패스 수단(40)으로 공급되어 냉각된다.

이러한 바이패스 수단(40)은 도2 및 도7 내지 도9 에 도시된 바와 같이, 쿨링 케이스(Cooling Case;90)와, 상기 쿨링 케이스(90)의 내부에 회전가능하게 장착되는 회전부재(92)와, 상기 회전부재(92)의 내부에 구비되어 수냉방식으로 빌렛(B)을 냉각시키는 냉각부재(91)와, 상기 쿨링 케이스(90)에 공기를 주입함으로써 공냉방식으로 빌렛(B)을 냉각시키는 공기 유입구(96)와, 상기 회전부재(92)의 외주면을 따라 형성되어 투입된 빌렛(B)을 수납하는 수납홈(93)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 바이패스 수단에 있어서, 상기 쿨링 케이스(90)는 원형의 형상을 갖는 그물망 구조이며, 그 내부에는 공기가 유통가능한 공간이 마련된다.

따라서, 후술하는 공기 유입구(96)를 통하여 유입되는 공기가 이 쿨링 케이스(90)의 내부를 따라 순환함으로써 다수개의 빌렛(B)을 냉각하게 된다.

상기 쿨링 케이스(90)의 소정위치에는 빌렛 공급홀(98)이 형성된다. 그리고, 이 빌렛 공급홀(98)에 대응하여 제3 푸셔(36)가 구비된다.

따라서, 제3 푸셔(36)가 빌렛(B)을 가압하여 상기 빌렛 공급홀(98)을 통하여 수납홈(93)에 빌렛(B)을 적치하게 된다.

또한, 상기 공기 흡입구(96)는 상기 빌렛 공급홀(98)로부터 일정 거리 떨어져진 위치에 구비된다.

이 공기 유입구(96)는 상기 쿨링 케이스(90)의 내부에 형성된 공간에 연통된다. 따라서, 공기 유입구(96)를 통하여 유입된 공기는 쿨링 케이스(90)를 따라 원형으로 순환하면서 다수개의 수납홈(93)과 접촉함으로써 수납홈(93) 내부에 적치된 다수개의 빌렛(B)을 공랭식으로 냉각시킨다.

그리고, 이 공기 유입구(96) 인접위치에는 빌렛(B)을 외부로 배출하기 위한 빌렛 배출홀(95)이 형성된다. 따라서, 회전부재(92)에 의하여 회전하면서 냉각된 빌렛(B)은 상기 빌렛 배출홀(95)을 통하여 중력에 의하여 낙하한다.

또한, 상기 냉각부재(91)는 도8 및 도9 에 도시된 바와 같이, 회전부재(92)의 중간부에 구비되어 수냉방식에 의하여 빌렛(B)을 냉각시키게 된다. 즉, 냉각부재(91)의 내부에는 냉각밸브(97)가 구비되며, 이 냉각밸브(97)에는 물 유입구(100) 및 유출구(101)가 형성된다.

그리고, 상기 물 유입구(100)는 냉각부재(91)의 내부로 물을 순환시키는 관로(102)와 연결된다.

따라서, 상기 물 유입구(100)를 통하여 유입된 냉각수는 관로(102)를 통하여 냉각부재(91)의 내부에 순환하게 되며, 순환된 물은 다시 물 유출구(101)을 통하여 배출된다. 이러한 순환과정에 의하여 다수개의 빌렛(B)이 일정한 온도범위로 수냉된다.

그리고, 이와 같이 바이패스 수단(40)에 의하여 냉각된 빌렛(B)은 빌렛 배출홀(95)을 통하여 자유낙하하며, 낙하한 빌렛은 이송수단(42)을 통하여 제1 푸셔(14)로 재투입된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 단조 소재 예열장치는 직렬 장대화 구조를 회전식 히터 및 쿨러를 통하여 라인을 간소화할 수 있고 예열시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 바이패스 공정을 회전식 구조로 하고 자동화함으로써 폐기되는 빌렛을 감소시킴으로써 제조원가를 절감할 수 있으며 장비 비가동율이 감소되는 장점이 있다.

그리고, 예열 공정을 자동화함으로써 작업시간을 단축할 수 있고 작업공정을 간편화할 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도1 은 종래의 단소 소재 예열 및 바이패스 공정을 간략하게 도시한 공정도이다.

도2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단조 소재 코팅, 예열, 바이패스 공정을 간략하게 도시한 공정도이다.

도3 은 도2 에 도시된 코팅 및 예열수단을 도시한 사시도이다.

도4 는 도3 에 도시된 코팅 및 예열수단의 측면도이다.

도5 는 도4 에 도시된 코터를 확대하여 도시한 부분 사시도이다.

도6 은 도4 에 도시된 빌렛 낙하홀 및 빌렛 가이드 수단을 확대하여 도시한 도면이다.

도7 은 도2 에 도시된 바이패스 수단을 도시한 사시도이다.

도8 은 도7 에 도시된 바이패스 수단의 측단면도이다.

도9 는 도8 에 도시된 바이패스 수단의 냉각밸브를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10... 표면 처리부 20...예열 수단

30... 단조 프레스 40...바이패스 수단

Claims (11)

1. 소재를 표면 처리하는 표면처리부와;

   표면처리 된 소재를 회전 방식에 의하여 코팅하고 예열하는 예열수단과;

   예열된 소재를 단조 가공하는 단조 프레스와; 그리고

   장비 정지시 예열된 빌렛을 우회하여 냉각시키고 재투입하는 바이패스 수단을 포함하는 단조 소재 가공장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 표면처리부는 숏 블래스트 머쉰을 포함하는 단조 소재 가공장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 예열수단은 케이스와, 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 장착되는 회전부재와, 상기 회전부재의 내부에 구비되어 열을 발생시키는 유도코일과, 상기 회전부재의 외주면을 따라 형성되어 투입된 빌렛을 수납하는 수납홈과, 상기 예열수단에 투입되는 빌렛에 사전코팅을 실시하는 코터를 포함하는 단조 소재 가공장치.
4. 제3 항에 있어서, 상기 케이스는 그 외부면에 내부의 증기가 배출될 수 있는 증기 배출홀이 형성되고, 상기 증기 배출홀에서 일정 거리 떨어진 위치에 형성되어 빌렛이 외부로 배출 가능한 빌렛 낙하홀이 형성되는 단조 소재 가공장치.
5. 제3 항에 있어서, 상기 코터는 상기 케이스에 구비되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 구비되어 빌렛을 상기 수납홈 방향으로 이송시키는 롤러와, 상기 빌렛에 코팅액을 분사하여 코팅하는 분사노즐을 포함하는 단조 소재 가공장치.
6. 제5 항에 있어서, 상기 코팅액은 그라파이트 액을 포함하는 단조 소재 가공장치.
7. 제4 항에 있어서, 상기 예열수단의 하부에는 빌렛 가이드수단이 추가로 구비됨으로써, 낙하된 빌렛을 상기 단조 프레스로 공급하거나 혹은 바이패스 수단으로 선택적으로 공급하는 단조 소재 가공장치.
8. 제7 항에 있어서, 상기 빌렛 가이드 수단은 모터 조립체와, 상기 모터조립체로부터 돌출된 회전축과, 상기 회전축에 설치되어 회전함으로써 빌렛의 이송방향을 전환하는 가이드바로 이루어지는 단조 소재 가공장치.
9. 제8 항에 있어서, 상기 가이드바는 수평바와 수직바로 이루어짐으로써, 상기 수평바에 의하여 빌렛을 상기 단조 프레스 방향으로 이송시키고, 수직바에 의하여 빌렛을 상기 바이패스 수단으로 이송시키는 단조 소재 가공장치.
10. 제1 항에 있어서, 상기 바이패스 수단은 공기가 유통가능한 구조를 갖는 쿨링 케이스와, 상기 쿨링 케이스의 내부에 회전가능하게 장착되는 회전부재와, 상기 회전부재의 내부에 구비되어 수냉방식으로 빌렛을 냉각시키는 냉각부재와, 상기 쿨링 케이스에 공기를 주입함으로써 공냉방식으로 빌렛을 냉각시키는 공기 유입구와, 상기 회전부재의 외주면을 따라 형성되어 투입된 빌렛을 수납하는 수납홈을 포함하는 단조 소재 가공장치.
11. 제10 항에 있어서, 상기 냉각부재는 냉각수를 유입 및 유출시키는 물 유입구 및 유출구가 각각 형성되어 상기 물유입구 및 유출구를 통하여 냉각수를 순환시킬 수 있는 냉각밸브를 포함하는 단조 소재 가공장치.