KR20150041476A - 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 유체 공급용 밸브바디 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 또는 기체와 같은 유체를 그 내부로 통과시킬 수 있도록 하는 밸브바디 성형장치와 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부다이와 하부다이를 구비하고 이들 중앙의 상하측에 힘을 가하는 상부펀치와 하부펀치를 설치하되 상하부다이 내부에 원기둥형의 소재를 위치시키고 상기 상하부 펀치를 가압하여 소재의 내부에 공간부를 형성하는 동시에 상기 상하부다이의 측면에 소정의 공간부를 형성함으로써 소재의 측면이 일정부분 압출 성형되도록 하고 그 압출 성형부에 유체 공급구를 형성함으로써 액체 또는 기체가 그 내부로 통과되는 밸브바디가 형성될 수 있도록 하는 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.

Description

유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법{a manufacturing device and method of the valve body}

본 발명은 액체 또는 기체와 같은 유체를 그 내부로 통과시킬 수 있도록 하는 밸브바디 성형장치와 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부다이와 하부다이를 구비하고 이들 중앙의 상하측에 힘을 가하는 상부펀치와 하부펀치를 설치하되 상하부다이 내부에 원기둥형의 소재를 위치시키고 상기 상하부 펀치를 가압하여 소재의 내부에 공간부를 형성하는 동시에 상기 상하부다이의 측면에 소정의 공간부를 형성함으로써 소재의 측면이 일정부분 압출 성형되도록 하고 그 압출 성형부에 유체 공급구를 형성함으로써 액체 또는 기체가 그 내부로 통과되는 밸브바디가 형성될 수 있도록 하는 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.

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

또한 원하는 소재의 형상을 만들기 위해서는 성형하고자 하는 외부틀을 만들어 그 내부로 쇠물을 부어 주물을 만드는 주조공법이 있다.

그리고 소성가공은 단조와 압출, 압연, 신선, 판금, 전조등의 방법이 있으며, 이중에서 단조는 고체인 금속재료를 해머나 펀치 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법을 통해 원하는 모양으로 성형하는 방법을 지칭한다.

통상적으로 밸브는 원기둥 형상의 소재를 주조 또는 단조 등을 통해 성형하고 그 내부에 통공을 가공하여 생산 제조된다.

그리고 밸브바디는 그 내부에 유체가 통과되는 구멍 등의 공간부를 형성하여 전후 단부에 파이프 등과 연결이 가능하도록 나사탭을 형성하게 된다.

상기와 같이 종래의 밸브바디는 주조 공정을 통해 몸체를 생산한 후 이를 가공하여 내부에 공간부를 형성하는 방법으로 제작되어 왔고 이는 가공단계가 복잡하여 근래에 이르러 단조를 통한 제작방법을 많이 이용하고 있다.

종래에 공지된 단조금형 장치로는 등록특허 제10-1094255호의 '단조금형'이 공지되어 있다.

이러한 단조금형장치는 로터 폴 제조용 단조금형에 관한 것으로, 선택적으로 개폐되고 로터폴(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 구성된다.

KR 10-1094255 (등록번호) 2011.12.08. KR 10-0596195 (등록번호) 2006.06.26. KR 10-0619226 (등록번호) 2006.08.25.

그러나 종래의 단조금형 등을 이용하여 유체의 방향을 바꾸어 줄 수 있도록 몸체의 측면부에 유체공급구 또는 퇴출구를 형성할 수 있도록 하는 밸브를 성형할 수는 없다고 하는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,

중공형상의 상부다이와 하부다이, 상기 상부다이의 상부 중앙부에 구비되는 상부가압펀치, 상기 하부다이 하부 중앙부에 구비되는 하부가압펀치로 구성되고 상기 상부다이와 하부다이의 내측면에는 소재가 일정양 측방으로 압출이 가능하도록 하는 공간부가 형성되도록 하는 밸브바디 성형장치를 제공하고,

또한 상기 성형장치를 이용하여 상하부다이 내부에 원기둥형의 소재를 위치시키고 상기 상하 펀치를 가압하여 소재의 내부에 공간부를 형성하는 동시에 상기 상하부다이의 측면에 형성된 소정의 공간부로 소재가 일정부분 압출되는 측면돌출구가 성형되도록 하여 유체 또는 기체 공급용 밸브바디를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 환봉형상의 소재가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 하단면 내측 모서리부에 상측오목홈이 형성되는 상부다이와, 내부에 환봉형상의 소재가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 상단면 내측 모서리부에 하측오목홈이 형성되는 하부다이와, 상기 상부다이의 중앙 상부측에 설치되어 그 내부로 상하 슬라이딩되면서 소재의 상부면을 가압할 수 있도록 하는 상부가압펀치, 상기 하부다이의 중앙 하부측에서 상기 소재의 하부면을 지지하도록 설치되어 상기 상부가압펀치가 소재를 상부면에서 가압할 때 이를 하부면서 지지하도록 하는 하부지지펀치로 구성되는 유체 공급용 밸브바디 성형장치를 이용하여;

업셋트공정에서 성형된 소재를 상기 상부다이와 상기 하부다이의 내부 삽설하면서 상기 하부지지펀치의 상부면에 상치시키되, 상기 상부다이와 상기 하부다이가 서로 대향되면서 상기 상측오목홈과 상기 하측오목홈에 의해 형성되는 공간부의 방향측으로 소재를 기울어지게 위치시킨 다음, 상기 상부가압펀치를 가압하여 상기 소재의 측면부가 상기 공간부에 의해 돌출되어 측면돌출부가 성형되는 황타공정단계; 상기 황타공정단계에서 1차 성형된 밸브바디를 다시 상기 상부다이와 상기 하부다이의 사이에 삽설하여 상기 상부가압펀치를 상부측으로부터 가압하여 밸브바디를 최종 성형하는 정타공정단계; 상하프레임 사이에 상기 밸브바디를 설치 고정한 다음 실린더수단의 왕복운동으로 버르제거수단에 의해 상기 밸브바디의 모서리부에 형성되는 버르를 제거하는 동시에 펀치에 의해 관통홀이 형성되는 버르제거 및 홀가공공정단계; 및 상기 밸브바디의 외부 일측면에 상기 밸브바디를 인식하는 일련의 문자를 각인시키는 문자펀칭공정단계;로 이루어지는 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법은 상부다이와 하부다이 내부에 소재를 구비하고 상부가압펀치와 하부가압펀치를 상하에서 가압하여 소재내부에 공간부가 형성되도록 성형시키는 동시에 소재가 측방으로 압출되어 측면돌출구가 성형되도록 함으로써 소재의 가공결함을 방지함은 물론 측면돌출구에 유체의 측면공급구 또는 퇴출구를 용이하게 성형할 수 있도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 다른 유체 공급용 밸브바디 성형장치에 대한 개략적인 상태단면도이고,
도 2는 본 발명에 다른 유체 공급용 밸브바디 성형장치에서 제조되는 밸브바디의 소재가 업셋트되는 공정의 개략적인 상태도이고,
도 3은 본 발명에 다른 유체 공급용 밸브바디 성형장치를 이용하여 밸브바디의 소재가 황타공정으로 성형되는 장치의 개략적인 상태도와 성형된 밸브바디의 개략적인 상태도이고,
도 4는 본 발명에 다른 유체 공급용 밸브바디 성형장치를 이용하여 밸브바디가 정타공정으로 성형되는 장치의 개략적인 상태도와 성형된 밸브바디의 개략적인 상태도이고,
도 5는 본 발명에 다른 유체 공급용 밸브바디 성형장치를 이용하여 밸브바디가 트리밍공정 및 문자펀칭 공정으로 성형되는 장치의 개략적인 상태도와 성형된 밸브바디의 개략적인 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명에 따른 유체 공급용 밸브바디 성형장치(100)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이,

내부에 환봉형상의 소재(M)가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 하단면 내측 모서리부에 상측오목홈(111)이 형성되는 상부다이(110)와,

내부에 환봉형상의 소재(M)가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 상단면 내측 모서리부에 하측오목홈(121)이 형성되는 하부다이(120)와,

상기 상부다이(110)의 중앙 상부측에 설치되어 그 내부로 상하 슬라이딩되면서 소재(M)의 상부면을 가압할 수 있도록 하는 상부가압펀치(130),

상기 하부다이(120)의 중앙 하부측에서 상기 소재의 하부면을 지지하도록 설치되어 상기 상부가압펀치(130)가 소재(M)를 상부면에서 가압할 때 이를 하부면서 지지하도록 하는 하부지지펀치(140)로 구성되어 이루어진다.

여기서 상부다이(110)에 형성된 상기 상측오목홈(111)과 상기 하부다이(120)에 형성된 상기 하측오목홈(121)은 서로 대향되도록 구비되어 상기 환봉형상의 소재(M)가 가압될 때 그 일부가 측면으로 밀려 들어가 밸브바디(150)의 측면돌출부(151)가 성형되도록 하는 공간부로 이루어지게 된다.

이는 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)가 서로 대향되어 구비될 때 상기 상측오목홈(111)과 상기 하측오목홈(121)은 서로 대향되어 한 짝을 이루면서 하나의 공간부를 형성하게 되고 소재의 성형시에 이 공간부로 상기 밸브바디(150)의 측면부가 밀려가 상기 측면돌출부(151)가 성형되게 된다.

그리고 상기 유체 공급용 밸브바디 성형장치(100)를 이용하여 상기 밸브바디(150)와 그 측면에 상기 측면돌출부(151)가 성형되는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 환봉소재를 가압하여 상기 밸브바디(150)의 개략적인 형상으로 단조하는 업셋트공정의 1단계가 성형된다.

이어 상기 업셋트공정의 1단계에서 성형된 소재를 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)의 내부 삽설하면서 상기 하부지지펀치(140)의 상부면에 상치시키되, 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)가 서로 대향되면서 상기 상측오목홈(111)과 상기 하측오목홈(121)에 의해 형성되는 상기 공간부의 방향측으로 9도 내지 11도 기울지게 위치시킨다.

이어 상기 상부가압펀치(130)를 가압하여 상기 소재의 측면부가 상기 공간부에 의해 돌출되어 상기 측면돌출부(151)가 성형되는 황타공정의 2단계가 진행된다.

이때 상기 상부다이(110)의 측면에는 오목부(112)가 형성되어 있고 상기 하부다이(120)의 측면에는 상기 오목부(112)에 맞추어지는 돌기턱(122)이 형성되어 있다.

따라서 상기 황타공정의 2단계에서는 상기 돌기턱(122)에 의해 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)의 사이에 형성되는 버르는 더 이상 크게 진행되지 않게 된다.

또한 상기 황타공정의 2단계에서는 상기 소재를 성형하고자 하는 크기보다 약간 크게 상기 밸브바디(150)를 성형하게 된다.

그리고 황타공정의 2단계에서 상기 소재를 상기 하부지지펀치(140)의 상부면 비스듬히 세우는 경사각도는 상기와 같이 9도 내지 11도로 세우는 것이 가장 바람직하나 8.5도 내지 11.5도까지도 가능하다.

이러한 각도는 상기 소재를 상기 하부지지펀치(140)의 상부면에 다음과 같이 매우 다양한 각도로 변경시켜 실험한 결과 상기 밸브바디(150)의 측면에 형성되는 상기 측면돌출부(151)의 상태가 양호하게 성형되는 경사각도를 하기의 표1,2와 같이 얻을 수 있었다.

(상기 측면돌출부(151)의 돌출 상태; Ⅹ-불량 △-사용가능 ○-양호)

경사각도	5	6	7	8	8.5	9	10
상태	Ⅹ	Ⅹ	Ⅹ	Ⅹ	△	○	○

상기 표1에서 살펴보면 소재를 상기 하부지지펀치(140)의 상부면에 위치시키는 경사각도를 5도 내지 10도로 하여 각각 실험 단조한 결과, 경사각도가 5도 내지 8도에서는 상기 측면돌출부(151)가 성형되는 상태가 불량(성형 두께가 너무 얇아지는 형상)한 반면 그 반대측인 상기 밸브바디(150)의 몸체가 오히려 더 두껍게 성형되어 사용할 수 없는 불량상태의 결과를 초래하였고,

경사각도가 8.5도에서는 상태가 양호하지는 않으나 폐기할 수준은 아닌 사용가능한 결과를 얻을 수 있었으며,

경사각도가 9도 및 10도에서는 상기 밸브바디(150)의 몸체 성형상태와 상기 측면돌출부(151)의 성형 상태가 상당히 양호한 수준을 얻게 되었다.

경사각도	10	11	11.5	12	13	14	15
상태	○	○	△	Ⅹ	Ⅹ	Ⅹ	Ⅹ

또한, 상기 표2에서 살펴보면 소재를 상기 하부지지펀치(140)의 상부면에 위치시키는 경사각도를 10도 내지 15도로 하여 각각 실험 단조한 결과, 경사각도가 12도 내지 15도에서는 상기 측면돌출부(151)가 성형되는 양이 너무 많아(지나치게 두껍게 성형되는 형상) 그 상태가 지극히 불량한 반면 그 반대측인 상기 밸브바디(150)의 몸체는 오히려 더 얇게 성형되어 밸브바디로는 사용할 수 없는 불량상태의 결과를 초래하였고,

경사각도가 11.5도에서는 상태가 양호하지는 않으나 폐기할 수준은 아닌 사용가능한 결과를 얻을 수 있었으며,

경사각도가 10도 및 11도에서는 상기 밸브바디(150)의 몸체 성형상태와 상기 측면돌출부(151)의 성형 상태가 상당히 양호한 수준을 얻게 되었다.

이상을 종합해보면,

상기 하부지지펀치(140)의 상부면에 소재를 비스듬히 세우는 경사각도가 8.5도 미만으로 세우게 되면 상기 측면돌출부(151)의 돌출양이 부족하게 되고 12도 이상이 되면 상기 측면돌출부(151)의 돌출양이 너무 많아지면서 그 반대쪽의 양이 부족하여 두께가 얇아지는 결과를 초래하게 된다.

따라서 황타공정의 2단계에서, 상기 소재를 상기 하부지지펀치(140)의 상부면 비스듬히 세우는 경사각도는 상기와 같이 9도 내지 11도로 세우는 것이 가장 바람직하나 8.5도 내지 11.5도까지도 가능하다는 결론을 얻을 수 있게 되었다.

그리고 상기 하부지지펀치(140)의 상부면은 상부측으로 볼록하게 형성되도록 하여 상기 소재가 상술한 각도로 용이하게 세워지도록 한다.

이어 상기 황타공정에서 성형된 밸브바디를 다시 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)의 사이에 삽설하여 상기 상부가압펀치(130)를 상부측으로부터 가압하여 최종의 제품인 밸브바디를 성형하는 정타공정의 3단계가 진행된다.

상기 정타공정의 3단계에서는 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)의 사이에 상기 오목부(112)와 상기 돌기턱(122)이 형성되지 않은 상태로 진행된다.

이와 같이 정타공정의 3단계에서 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)의 사이에 형성되는 버르는 제거가 용이하게 압착되게 된다.

이어 상기 정타공정의 3단계에서 성형된 밸브바디(150)는 그 모서리에 형성되는 버르를 제거하는 동시에 상기 밸브바디(150)의 중심부에 홀(hole)을 형성하는 버르제거 및 홀 형성 공정인 4단계가 진행된다.

상기 4단계에서는 상기 밸브바디(150)의 모서리부와 상기 상부다이(110)와 상기 하부다이(120)의 사이에서 단조에 의해 형성되는 버르 등도 모두 제거된다. 그리고 내부에 상하부가 관통되는 관통홀이 형성되게 된다.

즉, 4단계에서는 상하부측에 프레임(160)을 각각 설치하고 이들 사이에 하부복동식으로 왕복운동하는 실린더수단(170)을 구비한다. 그리고 상기 프레임(160) 사이에 상기 밸브바디(150)를 설치 고정한 다음 실린더수단(170)의 왕복운동으로 상기 프레임(160)에 구비된 버르제거수단(180)에 의해 상기 밸브바디(150)의 모서리부 등에 형성되는 버르(burr)를 제거하는 동시에 펀치(190)에 의해 상기 관통홀이 형성되게 된다.

이어 상기 밸브바디(150)의 외부 일측면(A)에 상기 밸브바디(150)를 인식하는 일련의 문자를 각인시키는 문자펀칭공정인 5단계가 진행된다.

여기서 상기 제4단계와 5단계는 각각 별개로 진행되나 동일한 프레임 내에서 진행되도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 밸브바디(150)에 형성되는 상기 측면돌출부(151)에는 별도의 장비인 드릴 등을 이용하여 구멍을 형성하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법는 중공형상의 상부다이와 하부다이, 상기 상부다이의 상부 중앙부에 구비되는 상부가압펀치, 상기 하부다이 하부 중앙부에 구비되는 하부가압펀치로 구성되고 상기 상부다이와 하부다이의 내측면에는 소재가 일정양 측방으로 압출이 가능하도록 하는 공간부가 형성되도록 하는 밸브바디 성형장치를 제공하고,

또한 상기 성형장치를 이용하여 상하부다이 내부에 원기둥형의 소재를 위치시키고 상기 상하 펀치를 가압하여 소재의 내부에 공간부를 형성하는 동시에 상기 상하부다이의 측면에 형성된 소정의 공간부로 소재가 일정부분 압출되는 측면돌출구가 성형되도록 하여 유체 또는 기체 공급용 밸브바디를 제조할 수 있게 된다.

100:유체 공급용 밸브바디 성형장치
110:상부다이 111:상부오목홈 112:오목부
120:하부다이 121:하부오목홈 122:돌기턱
130:상부가압펀치
140:하부지지펀치
150:밸브바디 151:측면돌출구
160:프레임 170:실린더수단 180:버르제거수단
190:펀치

Claims (5)

1. 밸브바디를 성형하는 장치에 있어서,
   내부에 환봉형상의 소재가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 하단면 내측 모서리부에 상측오목홈이 형성되는 상부다이와,
   내부에 환봉형상의 소재가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 상단면 내측 모서리부에 하측오목홈이 형성되는 하부다이와,
   상기 상부다이의 중앙 상부측에 설치되어 그 내부로 상하 슬라이딩되면서 소재의 상부면을 가압할 수 있도록 하는 상부가압펀치,
   상기 하부다이의 중앙 하부측에서 상기 소재의 하부면을 지지하도록 설치되어 상기 상부가압펀치가 소재를 상부면에서 가압할 때 이를 하부면서 지지하도록 하는 하부지지펀치로 구성되되,
   상기 상부다이의 외부 측면에는 오목부가 형성되고 상기 하부다이의 외부 측면에는 상기 오목부에 맞추어지는 돌기턱이 더 형성되어 이루어진 유체 공급용 밸브바디 성형장치.
   
2. 내부에 환봉형상의 소재가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 하단면 내측 모서리부에 상측오목홈이 형성되는 상부다이와,
   내부에 환봉형상의 소재가 삽설될 수 있도록 중공형상으로 되면서 상단면 내측 모서리부에 하측오목홈이 형성되는 하부다이와,
   상기 상부다이의 중앙 상부측에 설치되어 그 내부로 상하 슬라이딩되면서 소재의 상부면을 가압할 수 있도록 하는 상부가압펀치,
   상기 하부다이의 중앙 하부측에서 상기 소재의 하부면을 지지하도록 설치되어 상기 상부가압펀치가 소재를 상부면에서 가압할 때 이를 하부면서 지지하도록 하는 하부지지펀치로 구성되는 유체 공급용 밸브바디 성형장치를 이용하여;
   업셋트공정에서 성형된 소재를 상기 상부다이와 상기 하부다이의 내부 삽설하면서 상기 하부지지펀치의 상부면에 상치시키되, 상기 상부다이와 상기 하부다이가 서로 대향되면서 상기 상측오목홈과 상기 하측오목홈에 의해 형성되는 공간부의 방향측으로 소재를 기울어지게 위치시킨 다음, 상기 상부가압펀치를 가압하여 상기 소재의 측면부가 상기 공간부에 의해 돌출되어 측면돌출부가 성형되는 황타공정단계;
   상기 황타공정단계에서 1차 성형된 밸브바디를 다시 상기 상부다이와 상기 하부다이의 사이에 삽설하여 상기 상부가압펀치를 상부측으로부터 가압하여 밸브바디를 최종 성형하는 정타공정단계;
   상하프레임 사이에 상기 밸브바디를 설치 고정한 다음 실린더수단의 왕복운동으로 버르제거수단에 의해 상기 밸브바디의 모서리부에 형성되는 버르를 제거하는 동시에 펀치에 의해 관통홀이 형성되는 버르제거 및 홀가공공정단계; 및
   상기 밸브바디의 외부 일측면에 상기 밸브바디를 인식하는 일련의 문자를 각인시키는 문자펀칭공정단계;로 이루어지는 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 황타공정단계에서는, 상기 상부다이의 외부 측면에는 오목부가 형성되고 상기 하부다이의 외부 측면에는 상기 오목부에 맞추어지는 돌기턱이 더 형성되어 이루어진 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 황타공정단계에서는 상기 소재를 상기 하부지지펀치의 상부면 비스듬히 세우는 각도가 9도 내지 11도가 유지되도록 하는 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 하부지지펀치의 상부면은 상부측으로 볼록하게 형성되도록 하는 유체 공급용 밸브바디 성형장치 및 이를 이용한 제조방법.

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