KR20100118796A - 단조금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터 폴(rotor pole)을 성형하기 위한 단조 금형에 관한 것으로, 단조 성형 후 성형공간 내부로 공기 및 윤활유를 공급하여 스케일의 제거가 용이하도록 한 로터 폴 제조용 단조금형에 관한 것이다.

본 발명에 의한 로터 폴 제조용 단조금형은, 선택적으로 개폐되고 로터 폴(Rotor pole) 성형을 위한 성형공간(110)을 구비한 상형(上型.120) 및 하형(下型.140)과, 상기 성형공간(110) 내부로 공기 및 윤활유를 선택적으로 분사하여 스케일(S)을 제거하는 분사장치(200)를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 분사장치(200)는, 상기 성형공간(110) 내부로 공기를 분사하는 에어분사기(210)와, 상기 성형공간(110) 내부로 윤활유를 공급하는 윤활유공급기(220)와, 상기 에어분사기(210) 및 윤활유공급기(220) 내부와 성형공간(110)을 연통하여 형성된 분사유로(230)와, 상기 분사유로(230) 일측에서 분사유로(230)를 선택적으로 차폐하는 에어밸브(240)와, 상기 성형공간(110) 내부의 공기가 분사유로(230) 내부로 유입되지 않도록 차폐하는 체크밸브(250)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성에 따르면 스케일 제거 시간이 줄어들고, 공정이 간소화되어 생산성이 향상되는 이점이 있다.

로터 폴(rotor pole), 단조, 금형, 분사, 스케일

Description

단조금형 {A forging mold for manufacturing the rotor pole}

도 1 은 일반적인 로터 폴의 외형을 보인 사시도.

도 2 는 종래 기술에 의한 로터폴 제조용 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도.

도 3 은 본 발명에 의한 로터폴 제조용 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도.

도 4 는 본 발명에 의한 로터폴 제조용 단조금형을 이용하여 성형된 로터폴 반제품과 종래 기술에 의해 성형된 로터폴 반제품의 외관을 비교한 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100. 단조금형 110. 성형공간

112. 폴형성부 120. 상형

140. 하형 200. 분사장치

210. 에어분사기 220. 윤활유공급기

230. 분사유로 240. 에어밸브

250. 체크밸브 P. 단조 반제품

P'. 폴부

본 발명은 로터 폴(rotor pole)을 성형하기 위한 단조 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단조 성형 후 단조 금형의 성형공간 내부로 공기 및 윤활유를 공급하여 스케일의 제거가 용이하도록 한 로터 폴 제조용 단조금형에 관한 것이다.

물체의 소성을 이용해서 변형시켜 갖가지 모양을 만드는 가공법을 소성가공이라 한다. 이러한 소성가공은 주로 금속가공에 사용되어 발전되었으나, 최근에는 고분자 재료에도 응용되고 있다. 금속의 소성가공은 열간가공과 냉간가공으로 대별된다.

소성가공은 단조와 압출, 압연, 신선, 판금, 전조등의 방법이 있으며, 이중에서 단조는 고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작을 말하며, 일반적으로 재결정이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조라 하고, 그 보다 낮은 온도에서 단조하는 것을 냉간단조라 한다.

그리고, 단조에 의한 방법은 타 공정에 비해 높은 강도를 요구하는 부품의 제조에 이용되고 있으며, 높은 강도 뿐만 아니라 생산성면에서도 가장 뛰어난 방법이다.

따라서, 차량용 발전기에 설치되는 로터폴은 단조를 주로 이용하여 제조하게 된다.

도 1에는 일반적인 로터 폴의 외형을 보인 사시도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 로터 폴(1)은 몸통부(2)와, 상기 몸통부(2)의 중심에 돌출성형되어 샤프트(6)가 삽입되는 샤프트 홀(3)이 구비된 보스부(4)와, 상기 몸통부(2)로부터 직각방향으로 성형되고 끝부분으로 점점 축소되는 형태의 폴부(5)로 이루어지며, 이는 단조금형(도 2의 도면부호 10)에 의해 대략적인 외형을 갖도록 성형된다.

이하 상기 단조금형(10)의 구조를 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에는 종래 기술에 의한 로터폴 제조용 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 단조금형(10)은 내부에 성형공간(12)이 함몰 형성되며, 상기 성형공간은 선택적으로 개방되어 단조 반제품(P)의 취출이 가능하게 된다.

그리고, 상기 폴부(5)를 성형하기 위한 부위는 성형공간(12)의 하측에 위치하게 된다. 따라서, 상기 성형공간 내부에서 단조 반제품(P)을 취출하게 되면 스케일(S) 및 이물이 남게 되어, 강한 바람을 분사하여 제거하게 된다.

그러나, 이러한 스케일(S)은 구석진 곳에 모여 있어 제거가 용이하지 않으므로, 많은 시간을 할애해야만 하는 문제점이 있다.

또한, 스케일(S)이 모이는 부위에서 형성된 폴부(5)의 단부는 치수 정밀도를 신뢰할 수 없으므로, 요구되는 폴부(5)의 정치수보다 수㎜ 길게 형성하여 불필요하게 길게 형성된 부위를 기계 가공을 통해 제거하는 작업이 추가적으로 반드시 실시된다.

따라서, 생산성이 저하되며 추후 제거될 부위를 성형하기 위한 재료가 불필요하게 추가되므로 제조 원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로터 폴(rotor pole)을 성형하기 위한 성형 공간에서 스케일이 쌓이는 부위를 상부로 이동시켜 스케일의 제거가 용이하도록 한 로터 폴 제조용 단조 금형을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 단조 성형 후 단조 금형 개방시에 성형공간 내부로 공기 및 윤활유를 공급하여 스케일의 제거가 용이하도록 한 로터 폴 제조용 단조금형을 제공하는 것에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 로터 폴 제조용 단조금형은, 선택적으로 개폐되고 로터 폴(Rotor pole) 성형을 위한 성형공간을 구비한 상형(上型) 및 하형(下型)과, 상기 성형공간 내부로 공기 및 윤활유를 선택적으로 분사하여 스케일을 제거하는 분사장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 성형공간에서, 상기 로터 폴의 폴부를 성형하기 위한 폴형성부는 상부 일측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 분사장치는, 상기 성형공간 내부로 공기를 분사하는 에어분사기와, 상기 성형공간 내부로 윤활유를 공급하는 윤활유공급기와, 상기 에어분사기 및 윤활유공급기 내부와 성형공간을 연통하여 형성된 분사유로와, 상기 분사유로 일측에서 분사유로를 선택적으로 차폐하는 에어밸브와, 상기 성형공간 내부의 공기가 분사유로 내부로 유입되지 않도록 차폐하는 체크밸브를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 분사유로는 폴형성부 상단부와 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 에어밸브는, 상기 성형공간이 개방되었을 때 분사유로를 개방하는 것을 특징으로 한다.

상기 성형공간의 높이는, 상기 로터 폴에 요구되는 높이 치수와 대응되는 것을 특징으로 한다.

상기 분사유로는 폴형성부의 개수와 대응되는 개수만큼 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 성형공간은 상/하 방향으로 개구되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 스케일 제거 시간이 줄어들고, 공정이 간소화되어 생산성이 향상되는 이점이 있다.

이하 첨부된 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 로터 폴 제조용 단조금형의 구성을 상세히 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 로터폴 제조용 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 로터 폴 제조용 단조금형(이하 '단조금형'이라 칭함)은 대략 중앙부를 기준으로 상/하부가 선택적으로 이격되어 내부에 단조 반제품(P)이 성형될 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 단조금형(100)은 크게 상형(120)과 하형(140)으로 구성되며, 상기 상형(120)과 하형(140)이 마주하는 면에는 로터 폴(rotor pole) 성형을 위한 성형공간(110)이 서로 대향되는 방향으로 함몰 형성된다.

상기 성형공간(110)은 제조하고자 하는 로터 폴의 형상과 대응되며, 성형공간(110)의 크기는 단조공정 이후에 실시되는 쇼트(short:반제품 표면의 이물을 제거하는 공정) 공정을 감안하여 로터 폴의 실제 요구 치수보다 조금 크게 형성된다.

그리고, 상기 성형공간(110)에서 로터 폴의 폴부(P')를 형성하기 위한 폴형성부(112)는 상부에 형성된다. 즉, 상기 폴형성부(112)는 상형(120)에 형성된 성형공간(110)의 상단에 위치하도록 구성된다.

이것은 상기 성형공간(110) 내부에 남게 되는 스케일의 제거를 용이하게 하기 위함이다.

즉, 상기 성형공간(110) 내부에 재료를 장입하여 단조 성형시에 상기 폴형성부(112)는 깊게 함몰 형성되어 있으므로, 스케일 및 이물이 모이게 되는데 상기 폴형성부(112)가 하형(140)에 형성되면 강한 바람을 분사하더라도 제거가 용이하지 않게 되어 작업 효율이 저하될 수 있다.

따라서, 상기 폴형성부(112)는 상형(120)에 형성되어 폴형성부(112)에 모일 수 있는 스케일 및 이물이 낙하할 수 있도록 하는 구조를 제공함으로써 작업 효율을 높일 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 단조금형(100)의 상부에는 본 발명의 요부 구성인 분사장치(200)가 구비된다.

상기 분사장치(200)는 성형공간(110)에 윤활유 및 공기를 분사하여 상기 폴형성부(112)에 쌓여 있는 스케일 및 이물을 성형공간(110)으로부터 제거하기 위한 구성이다.

이를 위해 상기 분사장치(200)는, 상기 성형공간(110) 내부로 공기를 분사하는 에어분사기(210)와, 상기 성형공간(110) 내부로 윤활유를 공급하는 윤활유공급기(220)와, 상기 에어분사기(210) 및 윤활유공급기(220) 내부와 성형공간(110)을 연통하여 형성된 분사유로(230)와, 상기 분사유로(230) 일측에서 분사유로(230)를 선택적으로 차폐하는 에어밸브(240)와, 상기 성형공간(110) 내부의 공기가 분사유로(230) 내부로 유입되지 않도록 차폐하는 체크밸브(250)를 포함하여 구성된다.

상기 에어분사기(210)는 분사유로(230)의 일단부와 연결되고 상기 분사유로(230)의 타단부는 성형공간(110) 내부와 연통된다. 따라서, 상기 에어분사기(210)에 의해 분사된 공기는 상기 분사유로(230)를 통해 성형공간(110) 내부로 분사 가능하게 된다.

그리고, 상기 분사유로(230) 일측에는 윤활유공급기(220)가 연결된다. 따라서, 상기 에어분사기(210)에 의해 분사된 공기가 우측 방향으로 유동할 때 상기 윤활유공급기(220) 내부에 충진된 윤활유는 기압차이에 의해 상방향으로 올라가 상기 분사유로(230)를 통해 성형공간(110) 내부로 유입이 가능하게 된다.

또한 상기 윤활유공급기(220)는 별도의 펌프를 구비하여 에어분사기(210)의 동작과 별도로 윤활유 공급이 가능하도록 구성 가능하다.

상기 에어밸브(240)는 분사유로(230) 내부를 선택적으로 차단하여 공기 및 윤활유가 우측 방향으로 이송되지 않도록 차단하는 역할을 한다.

즉, 상기 상형(120)과 하형(140)이 서로 형합하여 로터 폴과 대응되는 성형공간(110)이 만들어지고 이러한 성형공간(110) 내부에 재료가 장입되어 단조성형될 때에는 상기 에어분사기(210)는 동작하지 않아도 무방하다.

따라서, 상기 에어밸브(240)는 분사유로(230)를 차폐하여 성형공간(110) 내부로 공기 및 윤활유가 유입되지 않도록 차단하게 된다.

상기 체크밸브(250)는 분사유로(230) 내부의 공기 및 윤활유가 성형공간(110)으로 유입될 수 있도록 허용하고, 반대로 성형공간(110) 내부의 재료 등이 상기 분사유로(230) 내부로 유입되지 않도록 차폐하는 역할을 수행한다.

따라서, 상기 단조금형(100)을 이용하여 로터 폴을 성형시에 성형공간(110) 내부의 재료는 분사유로(230) 내부로 유입이 차단되어 폴부(P')의 정밀한 성형이 가능하게 된다.

한편, 상기 분사유로(230)는 본 발명의 실시예에서 폴형성부(112)에 각각 대응하여 구비되도록 하였으나, 상기 에어분사기(210)와 윤활유공급기(220)를 하나 씩 구비하고, 상기 분사유로(230)를 폴형성부(112)의 개수와 대응되는 개수만큼 분지하여 연결할 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 분사유로(230)의 우측 단부는 스케일의 효과적인 제거를 위해 상기 성형공간(110)의 상단과 연결된다. 보다 정확하게는 상기 분사유로(230)의 단부는 폴형성부(112)의 맨 상단에 연결되며, 상기 다수 폴형성부(112)마다 한 개씩 구비됨이 바람직하다.

이하 상기와 같이 구성되는 로터 폴 제조용 단조금형(100)을 이용하여 단조 반제품(P)을 제조하는 과정을 설명한다.

먼저, 상기 단조금형(100)의 상형(120)과 하형(140)은 서로 이격되어 성형공 간(110)이 외부와 개방되도록 한다.

그리고, 상기 하형(140)의 상면에 형성된 성형공간(110)에 재료(가열된 재료)를 안착한 후 형폐하여 단조하게 된다.

이때 상기 분사유로(230)에는 에어밸브(240)가 차폐됨에 따라 공기와 윤활유의 이동이 차단된다.

상기 하형(140)과 상형(120)의 형폐에 의해 도 3과 같이 단조 반제품(P)의 성형이 완료되면, 상기 상형(120)과 하형(140)을 서로 이격시켜 성형공간(110)을 개방하게 된다.

이때 상기 단조 반제품(P)은 자중에 의해 하방향으로 낙하하게 되며, 상기 폴형성부(112) 내부에는 스케일이 존재할 수 있다.

따라서, 상기 에어밸브(240)는 동작하여 분사유로(230)를 개방하게 되고, 상기 에어분사기(210) 및 윤활유공급기(220)도 동시에 동작하여 상기 폴형성부(112)를 통해 성형공간(110) 내부로 공기 및 윤활유를 분사하게 된다.

이러한 작용에 따라 상기 폴형성부(112)에 쌓인 스케일 및 이물은 폴형성부(112)로부터 제거되며, 상기 성형공간(110)의 내면에는 윤활유가 도포되어 보다 원활한 단조 성형이 될 수 있도록 돕게 된다.

상기한 과정에 따라 제조된 단조 반제품(P)(도 4의 우측사진)과 분사장치(200)가 구비되지 않은 종래의 단조금형(100)을 이용하여 제조된 단조 반제품(P)(도 4의 좌측사진)을 도 4를 참조하여 비교해보면, 상기 폴부(P')의 형상만으로도 치수 정밀도를 쉽게 비교할 수 있다.

즉, 종래의 단조 반제품(P)은 폴부(P')의 길이가 길어서 뾰족하게 형성되어 있으며, 이러한 부위는 추후 기계 가공을 통해 제거되어야만 하며, 본 발명에 따라 제조된 단조 반재품은 실제 로터 폴에 요구되는 치수로 성형이 완료되어 있으므로 별도의 기계 가공(후가공)이 불필요하게 된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

예를 들어 본 발명 실시예의 단조금형(100)에서는 성형공간(110)을 1개 구비하여 1공정에 1개의 단조 반제품(P)이 성형되도록 구성하였으나, 생산수량을 감안하여 다수개의 성형공간(110)을 구비할 수도 있음은 자명하다.

또한 본 발명의 실시예의 단조금형은 로터 폴을 성형하기 위한 것으로 예시되어 있으나, 단조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 부품의 범위 내에서 다양하게 변경 적용 가능함은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 로터 폴(rotor pole)을 성형하기 위한 성형 공간에서 스케일이 쌓이는 부위를 상부로 이동하였으며, 폴형성부에 공기 및 윤활유를 분사하여 스케일이 제거될 수 있도록 구성하였다.

따라서, 스케일 제거를 위한 공정이 불필요하므로 생산성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 스케일 제거시에 윤활유를 동시에 분사하여 성형공간 내부면을 윤활함 으로써 단조품의 품질이 향상되는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 치수정밀도를 높이기 위한 후가공을 거치지 않아도 되므로 생산성 향상은 물론 재료비 절감이 가능하므로 제조 원가를 절감할 수 있어서, 가격 경쟁력이 향상되는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 선택적으로 개폐되고 로터 폴(Rotor pole) 성형을 위한 성형공간을 구비한 상형(上型) 및 하형(下型)과,

   상기 성형공간 내부로 공기 및 윤활유를 선택적으로 분사하여 스케일을 제거하는 분사장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 성형공간에서,

   상기 로터 폴의 폴부를 성형하기 위한 폴형성부는 상부 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 분사장치는,

   상기 성형공간 내부로 공기를 분사하는 에어분사기와,

   상기 성형공간 내부로 윤활유를 공급하는 윤활유공급기와,

   상기 에어분사기 및 윤활유공급기 내부와 성형공간을 연통하여 형성된 분사유로와,

   상기 분사유로 일측에서 분사유로를 선택적으로 차폐하는 에어밸브와,

   상기 성형공간 내부의 공기가 분사유로 내부로 유입되지 않도록 차폐하는 체크밸브를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 분사유로는 폴형성부 상단부와 연통되는 것을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 에어밸브는,

   상기 성형공간이 개방되었을 때 분사유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 성형공간의 높이는,

   상기 로터 폴에 요구되는 높이 치수와 대응되는 것을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 분사유로는 폴형성부의 개수와 대응되는 개수만큼 구비되는 것을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 성형공간은 상/하 방향으로 개구되는 것을 특징으로 하는 로터 폴 제조용 단조금형.

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