KR20080054735A - 밸브용 기어박스의 구동결합 부시 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브용 기어박스(감속기 등)의 내부기어와 출력축 사이를 연결/결합하여 감속된 회전출력을 별도 결합되는 출력축에 용이하게 전달될 수 있도록 하는 구동결합용 부시를 보다 간단하면서도 아주 저렴한 원가비용으로 제조하는 가운데 우수한 기계적 품질까지 함께 겸비한 밸브용 기어박스의 구동결합 부시(Bush)제조방법과 그 장치에 관한 것이다.

즉, 밸브용 기어박스 구동결합 부시(10)를 제조함에 있어서, 일정한 기계적 성질을 만족하는 하나 또는 둘이상의 금속분말재료(S)를 각각 선택한 후 이를 혼합하는 금속분말재료혼합단계와; 상기 혼합된 금속분말재료(S)을 일정한 형태로 만들어진 모형압착장치(100)를 통행 실시하는 모형압착성형단계와; 상기 압축 성형된 모형(200)에 융점이하로 조절된 상당하고 일정한 고열을 압축된 상태의 금속입자끼리 충분한 결합성을 갖도록 소결처리하는 소결단계와; 상기 소결 처리된 상기 소결합금 모형(200)에 대하여 표면열처리 및 각 부위의 버나 날카로운 모서리 등의 후처리단계; 의 분말야금제조법으로 제조하는 것이다.

분말야금, 소결, 금속분말재료, 모형압착장치, 구동결합부시, 기어박스

Description

밸브용 기어박스의 구동결합 부시 제조방법 및 그 장치{Drive combination Bush manufacturing method and the system of valve gear box}

도 1은 본 발명에서 제시된 제조공정도

도 2의 (가)는 본 발명에서 제시된 구동결합 부시를 나타낸 것이고, (나)는 통상의 구동결합 부시를 나타낸 예시도

도 3의 (가), (나)는 본 발명에서 제시된 모형압착단계에서 사용되는 압착장치의 개략 구성과 그 압착성형원리를 설명하기 위한 예시도

도 4는 통상의 밸브용 기어박스에 본 발명의 구동결합 부시를 장착한 상태의 단면 예시도

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

A:밸브용 기어박스 S:금속분말재료

10:밸브용 기어박스 구동결합 부시 11:스플라인기어부

11a:스플라인기어치 12:축공

13:키이홈 20:걸림키부

21:걸림키 30:출력축

100:모형압착장치 110:금형다이

120:상부펀치 130:하부펀치

140:내측핀 200:모형

본 발명은 밸브용 기어박스의 구동결합 부시(Bush)제조방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 밸브용 기어박스(감속기 등)의 내부기어와 출력축 사이를 연결/결합하여 감속된 회전출력을 별도 결합되는 출력축에 용이하게 전달될 수 있도록 하는 구동결합용 부시를 보다 간단하면서도 아주 저렴한 원가비용으로 제조하는 가운데 우수한 기계적 품질까지 함께 겸비한 새로운 제조기법 및 그 성형장치에 관한 것이다.

통상의 밸브용 기어박스(A)는 웜기어박스, 베벨기어박스 등(통칭하여 "밸브용 기어박스"라고도 함)이 주로 사용되는데, 그 밸브용 기어박스(A)에는 구동결합 부시(10)가 공통으로 내장된다.

즉, 도 4를 참조한 도 2의 (나)에서 도시된 바와 같이 밸브용 기어박스(A)내에 내장되는 기어휠(40)의 회전동력을 용이하게 인가받을 수 있게 외측에 결합용 스플라인기어치(11a)를 아주 조밀한 피치간격으로 형성된 스플라인기어부(11)가 구비하고,

그 내측에는 출력축(30)과의 회전동력연결을 위한 출력축 결합용 축공(12)과 그 축공 내벽면에 키이홈(key hole, 13)이 각각 가공/형성된 구조를 가지고 있는 한편,

이러한 종래 구동결합 부시(10)는 기어박스(A)의 다수 기어(40, 50)에 의해 감속된 상당한 회전구동력을 밸브측과 연결된 출력축(30)으로 그 회전동력 연결하는 기능을 담당하는바,

이에 상당한 경도 및 인장강도, 내마모성 등의 기계적 성질을 만족하는 고강도 금속재(고급주철, 고탄소강 등, 또는 기타 고강도 합금 등)를 이용해 제조/가공하게 된다.

그 가공 및 제조법으로서는 주물법을 비롯한 기타 주조성형방법과 단조 및 환봉(라운드바 등) 절단 후 선반가공 등으로 이용해 1차적으로 일정길이와 직경의 의 원통형 모재를 만든 다음,

CNC 선반 및 호빙기, 슬롯트가공기, 세이퍼가공기 등의 초정밀 가공장치를 통해 내, 외면의 절삭가공 및 스플라인기어부(11)와 키이홈(13) 등에 대한 초정밀가공을 통해 제조/가공완성하고 있으나,

이러한 종래 구동결합 부시(10) 제조방법은 그 부시(10) 가공 및 제조에 소 요되는 인건비, 물류비, 절삭공구 손실비, 가공비용 등이 상당하여 밸브용 기어박스(A)의 가격경쟁력이 크게 약화되는 문제점이 있을 뿐 아니라,

가공품질 또한 매가공시 마다 미세한 차이를 보일 수밖에 없음에 따라서 품질안정성 또한 결여되어 품질경쟁력에서도 큰 우위를 점하지 못하는 문제점을 가지고 있는 등 이에 대한 개선의 요구가 지적되고 있는 현실이다.

이에 본 발명에서는 상기한 문제점을 근본적이고 원천적으로 해결하기 위해 창안한 것으로서, 밸브용 기어박스(감속기 등)의 구동 결합 부시의 제조/가공시 요구되는 기계적 성질과 품질의 고급 or 안정성을 충분히 도모한 가운데 아주 간단하면서도 적은 공정과 인력, 비용으로 제조할 수 있는 부시의 새로운 제조기법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적과제로서 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위하여 본원에서는 첨부된 각 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 2에서 도시된 바와 같이 외측에 아주 조밀한 피치의 다수개 스플라인기어치(11a)가 일정 등각도 형성된 스플라인기어부(11)부가 구비하며, 그 내측에는 밸브용 기어박스(A)의 출력축(30)과의 회전동력연결을 위한 출력축 결합용 축공(12) 과 키이홈(key hole, 13)이 각각 가공/형성된 구조를 가지는 한편, 상당한 경도 및 인장강도, 내마모성 등의 기계적 성질이 요구되는 통상의 밸브용 기어박스(A) 구동결합 부시(10)를 제조함에 있어서,

일정한 기계적 성질을 만족하는 하나 또는 둘이상의 금속분말재료(S)를 각각 선택한 후 이를 혼합하는 금속분말재료혼합단계와;

상기 혼합된 금속분말재료(S)을 일정한 형태로 만들어진 내측핀(140)이 끼워진 별도의 금형다이(110)에 투입한 후 성형코자하는 구동결합 부시(10)의 형태에 따라 가공된 상부펀치(120)와 하부펀치(130)로 이루어진 모형압착장치(100)를 통해 압착하여 일정한 형상의 모형(200)으로 성형해내는 모형압착성형단계와;

상기 압축 성형된 모형(200)에 융점이하로 조절된 상당하고 일정한 고열을 압축된 상태의 금속입자끼리 충분한 결합성을 갖도록 소결처리하는 소결단계와;

상기 소결 처리된 상기 소결합금 모형(200)의 전체 또는 일부분에 대하여 요구되는 표면열처리 및 각 부위에 존재할 수 있는 버나 날카로운 모서리 등을 제거하는 부러싱작업 등의 후처리단계; 를 포함하는 분말야금제조법으로 제조하는 것을 그 특징요지로 한다.

그리고 분말야금성형제조법을 통해 제조되는 상기 밸브용 기어박스의 구동결합 부시(10)의 외측에 기존 형태와 같이 스플라인기어부(11)로 성형할 수 있으나 분말야금제조법의 압착 공정시 금형 다이(110)와 상부, 하부 펀치(120,130)의 가공 의 난이성을 고려해 4개의 걸림키(21)가 일정한 등각도로 배치된 걸림키부(20)의 구조로 형성할 수 있다.

이는 상기 분말야금공정 중 분말금속재료를 압착하는 압착공정에서 그 모형(200)의 성형틀인 금형다이(110)와 펀치(120,130)의 가공성을 더욱 쉬우면서 간단하고 저렴하게 가공 할 수 있게 되는 이점을 가진다.

또 상기 압착공정에서 사용되는 상기 모형압착장치(100)는 내측에 부시의 외형이 가공된 금형다이(110)가 구비하고, 그 금형다이(110)의 상,하측에는 상기 금형다이(110)의 상,하 내향으로 대응 압착하는 상부 펀치(120), 하부펀치(130)가 각각 배치되며, 상기 하부펀치(130)와 금형다이(110)의 내측을 각각 관통하여 부시의 내경 형상을 결정하는 내측핀(140)으로 각각 구비된다.

이와 같은 본 발명의 밸브용 웜 기어박스(A)의 구동결합 부시(10) 제조방법 및 그 구조는 밸브용 웜 기어박스(감속기 등)의 구동결합 부시(10)를 제조할 때 현재까지 한번 도 시도된바 없을 뿐 아니라, 아주 신속하고 간단하면서도 정밀한 새로운 분말야금제조방법을 통해 제조됨에 따라,

주조 후 다양한 기계정밀가공을 거쳐야하는 기존 제조방법 중 상당한 비용과 인력, 시간, 공정 등이 요구되는 다양한 기계정밀가공을 전량 생략할 수 있어서, 이에 따른 막대한 비용절감효과를 기대할 수 있을 뿐 아니라, 일반적인 기계 가공시 발생하는 스크랩 등이 전혀 발생되지 않기 때문에 버려지는 재료적 손실이 거의 없는 장점이 제공될 수 있다.

또, 상기 본 발명에서 제시된 분말야금방법은 제조공정이 신속하면서도 아주 간단하게 이루어질 수 있기 때문에 기존에 비해 월등한 제조시간 단축효과를 기대할 수 있고, 나아가 대량생산 및 양산체제 구축에도 크게 일조 할 수 있을 뿐 아니라,

특히, 치수정밀도 및 표면 정도가 떨어지는 것으로 통상 알고 있는 주조법에 해당하지만 일반적인 기계가공에 비해 오히려 우수한 치수정밀도와 표면정도 및 품질을 나타내는 바, 품질의 안정 및 균일성에도 크게 일조할 수 있는 유용한 발명이다.

또한 상기 제시된 야금분말성형법의 제조공정 중 압착공정에서 사용되는 금형다이(110), 상부 펀치(120), 하부펀치(130), 내측핀(140)으로 구성되는 모형압착장치(100)로 인해 그 압착공정을 수행할 때 아주 간단하면서도 효과적으로 압착성형할 수 있을 뿐 아니라 요구되는 정밀한 품질의 모형(200)으로 성형할 수 있고, 나아가 성형완료된 상기 모형(200)을 금형 다이(100)에서 아주 쉽게 이젝트/배출도 가능한 이점까지 제공되어 구동결합 부시(10)의 제조성을 배가하는데 크게 일조한다.

이상과 같은 본 발명의 밸브용 기어박스의 구동결합부시 제조방법과 그 장치는 전술된 바와 같이 밸브용 기어박스의 구동결합 부시(10)를 제조할 때 지금까지 한번도 시도되지 않는 분말야금제조법으로 제조함에 따라 요구되는 우수한 품질을 유지한 가운데 제조의 간편은 물론 제조원가측면서서 월등한 절감효과를 기대할 수 있음에 따라 밸브용 기어박스의 가격 경쟁력 강화에 크게 일조할 수 있고 나아가, 구동결합 부시를 분말야금법을 통한 제조시 그 제품특성에 아주 바람직한 제조공정과 압착장치 등을 제공함으로서 구동결합부시를 더욱더 효과적이고 능률적으로 양산/대량생산할 수 있는 새로운 발판을 제공하는 등 그 기대되는바가 실로 다대한 발명이다.

Claims (3)

1. 외측에 아주 조밀한 피치의 수많은 스플라인기어치(11a)가 일정 등각도 형성된 스플라인기어부(11)부가 구비하며, 그 내측에는 밸브용 기어박스(A)의 출력축(30)과의 회전동력연결을 위한 출력축 결합용 축공(12)과 키이홈(key hole, 13)이 각각 가공/형성된 구조를 가지는 한편, 상당한 경도 및 인장강도, 내마모성 등의 기계적 성질이 요구되는 통상의 밸브용 기어박스 구동결합 부시(10)를 제조함에 있어서,

   일정한 기계적 성질을 만족하는 하나 또는 둘이상의 금속분말재료(S)를 각각 선택한 후 이를 혼합하는 금속분말재료혼합단계와;

   상기 혼합된 금속분말재료(S)을 일정한 형태로 만들어진 내측핀(140)이 끼워진 별도의 금형다이(110)에 투입한 후 성형코자하는 구동결합 부시(10)의 형태에 따라 가공된 상부펀치(120)와 하부펀치(130)로 이루어진 모형압착장치(100)를 통해 압착하여 일정한 형상의 모형(200)으로 성형해내는 모형압착성형단계와;

   상기 압축 성형된 모형(200)에 융점이하로 조절된 상당하고 일정한 고열을 압축된 상태의 금속입자끼리 충분한 결합성을 갖도록 소결처리하는 소결단계와;

   상기 소결 처리된 상기 소결합금 모형(200)의 전체 또는 일부분에 대하여 요구되는 표면열처리 및 각 부위에 존재할 수 있는 버나 날카로운 모서리 등을 제거하는 부러싱작업의 후처리단계; 를 포함하는 분말야금제조법으로 제조하는 것을 특징으로 한 밸브용 기어박스의 구동결합 부시 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구동결합 부시(10)에 대한 분말야금 제조시 그 구동결합 부시(10)의 외측 둘레에 4개의 걸림키(21)가 일정한 등각도로 배치된 걸림키부(20)를 갖는 상태로 제조하는 것을 특징으로 한 밸브용 기어박스의 구동결합부시 제조방법.
3. 밸브용 기어박스 구동결합 부시(10)의 분말야금제조방법의 금속분말재료혼합단계, 모형압착성형단계, 소결단계, 후처리단계를 수행하는 밸브용 기어박스 구동결합 부시(10)의 제조장치 중 상기 모형압착성형단계에서 사용되는 모형압착장치(100)에 있어서,

   내측에 부시의 외형이 가공된 금형다이(110)가 구비하고, 그 금형다이(110)의 상,하측에는 상기 금형다이(110)의 상,하 내향으로 대응 압착하는 상부 펀치(120), 하부펀치(130)가 각각 배치되며, 상기 하부펀치(130)와 금형다이(110)의 내측을 각각 관통하여 부시의 내경 형상을 결정하는 내측핀(140)이 각각 구비하는 것을 특징으로 한 밸브용 기어박스의 구동결합부시 제조장치.

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