KR20150075394A - 서포트 링 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서포트링 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 속인 빈 파이프 형상의 소재를 경사진 형상으로 확관하는 예비 성형단계에서 그 경사진 부분의 각도를 가변되게 성형하고 있다. 즉, 상기 소재의 전체 길이를 10블록으로 구획하면서 제1 블록 내지 제 9블록의 길이를 10mm, 제10 블록을 7.7mm로 형성하며, 이때 각 블록별 경사 각도를 2.8°, 7.7°, 9.6°, 12.3°, 15.1°, 15.4°, 15.4°, 15.4°,15.4°,15.5°로 경사지도록 확관되게 성형하여 제조한다. 따라서 본 발명은 작업 효율성 향상으로 인해 제품 불량을 감소할 수 있어 생산 수율이 효율적으로 향상되는 이점이 있다.

Description

서포트 링 제조방법{Manufacturing method of support ring}

본 발명은 서포트 링 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서포트 링을 제조할 때, 속인 빈 파이프 형상의 소재를 경사진 형상으로 확관하는 예비 성형단계에서 그 경사진 부분의 각도를 가변되게 성형하는 서포트 링 제조방법에 관한 것이다.

하이브리드 자동차용 모터 서포트 링(SUPPORT RIGN)을 제조하는 방법 중 하나로 일반적인 단조공법으로 소개된 바 있는 환봉 소재를 사용한 열간 형단조 공법은 소재 회수율이 낮고, 금형 수명도 짧고, 생산 시 8000 Ton 이상의 장비 용량이 필요하게 되는 문제점이 있었다.

또한 다른 예로 개시된 바 있는 한국등록특허 제10-1154633호는 드로잉을 이용한 방법으로서, 이는 공정이 복잡하고 공정 소요시간이 긴 문제점과 함께 하부에 플랜지를 성형할 수 없는 문제점이 있음은 주지된 사실이었다.

이에 본 출원인은 상기한 문제점들을 해결하고자 2013년 5월 14일자에 '서포트 링 제조방법(10-2013-0054485, 이하 '선출원 발명'이라 하기로 함)'을 출원한 바 있다. 상기 선출원 발명은 2014년 8월 4일자로 등록(10-1428663호, 2014. 08.04.)되었다.

상기 선출원 발명의 서포트 링 제조방법은, 상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 소재를 프레스를 통해 내경 밀폐 성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 성형하는 단조단계와, 상기 상부 플랜지에 트리밍을 통해 비대칭부를 성형하는 트리밍 단계를 포함하고 있다.

특히, 도 1을 참조하면 단조 단계 이전에 예비성형단계를 통해 서포트 링 제조에 적합한 규격 파이프가 없을 때에 상기 서포트 링 크기에 맞게 확관하는 보조 단계(S3)가 수행됨을 알 수 있다. 상기 예비성형단계는 도 2에 도시하고 있는 예비성형고정금형(320)과 그 예비성형고정금형(320)에 대해 상하방향으로 이동하는 예비성형이동금형(310)을 이용하게 된다. 상기 예비성형고정금형(320) 및 예비성형이동금형(310)을 이용하여 소재의 일단을 확관하는 예비성형단계는 상기 선출원 발명에 구체적으로 기재하고 있기 때문에 본 발명에서는 생략하기로 한다. 다만 도시된 부호 중 311은 제2 경사면, 312는 제1 경사면, 321은 걸림턱, 322는 바닥면, 323은 측벽, 324는 제1 예비성형 안착홈, 325는 제2 예비성형 안착홈을 말한다.

선출원 발명의 예비성형단계에서는 도 3과 같이 소재의 외경을 테이퍼 진 형상으로만 확관하는 구성만 개시되어 있다. 이렇게 소재의 외경을 테이퍼 진 형상으로 확관 성형할 경우 충분히 서포트 링 크기에 맞게 확관하여 사용할 수 있다.

그런데 상기 예비성형단계를 보면 예비성형이동금형을 아래로 일정 거리만큼 이동만 하여 소재를 확관하기 때문에 확관 비율에 대한 기준이 명확하지 않고 있다. 그래서 완성된 제품마다 확관 비율이 상이하게 성형되는 문제를 예상할 수 있다. 이럴 경우 제품 불량으로 이어질 수 있기 때문에 생산 수율이 저하되는 문제가 초래된다.

한국등록특허 10-1154633호(2012. 06. 01. 자동차 모터용 서포트 링 제조방법)

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서프트 링을 제조하는 단계 중 예비성형단계에서 소정 각도에 맞게 소재의 외경을 확관토록 하여 생산 수율을 향상시키는 서포트 링 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 속이 빈 파이프 형상의 소재를 절단하는 절단단계; 절단된 상기 소재의 전 부위를 균질하게 가열하는 가열단계; 상기 가열된 상기 소재를 테이퍼진 형상으로 확관하되, 상기 소재의 하측에서부터 상측으로 갈수록 경사각도를 더 크게 하면서 상기 소재의 하부외경 대비 상부외경의 변화량도 커지도록 성형하는 예비성형단계; 상기 예비성형 된 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플래지 및 하부 플랜지를 형성하는 단조단계; 및 상기 단조단계로 형성된 소재의 상기 상부 플랜지에 트리밍을 하여 비대칭부를 형성하는 트리밍단계를 포함하는 서포트 링 제조방법을 제공한다.

상기 소재는 전체 길이를 10블록으로 구획하면서 제1 블록 내지 제 9블록의 길이를 10mm, 제10 블록을 7.7mm로 형성하며, 각 블록별 경사 각도를 2.8°, 7.7°, 9.6°, 12.3°, 15.1°, 15.4°, 15.4°, 15.4°,15.4°,15.5°로 경사지도록 확관 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 소재는 하부외경 대비 상부외경의 변화량이 점차 증가하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부외경 294.3φ을 기준으로 제1 블록 내지 제10 블록의 외경은 각각 295.5φ, 298.1φ, 301.6φ, 306φ, 311.1φ, 316.3φ, 321.4φ, 326φ, 330.2φ, 331φ이고, 상기 변화량은 100.4%, 101.3%, 102.5%, 104.0%, 105.7%, 107.5%, 109.2%, 110.8%, 112.2%, 112.5%인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 서포트 링을 제조하는 제조공정 중 서포트 링 크기에 맞게 확관하는 예비성형단계에서, 그 서포트 링을 미리 정해진 규격대로 확관하여 성형하고 있다.

따라서 완성된 제품의 확관 비율이 모두 동일하게 성형되기 때문에, 제품 불량을 감소시킬 수 있음으로써, 생산 수율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 서포트 링 제조방법 공정도
도 2는 도 1의 예비성형단계를 수행하는 예비성형고정금형과 예비성형이동금형을 보인 도면
도 3은 도 1의 예비성형단계를 확대한 공정도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 예비성형단계에 의해 수행된 확관 완료된 소재의 경사각을 보인 도면
도 5는 도 4의 길이에 따른 경사각을 보인 그래프
도 6은 도 4와 같이 확관된 후 소재의 하부외경 대비 상부외경의 변화량(%)을 보인 도면

본 발명은 서포트 링의 예비성형단계에서 소재의 확관 각도를 명시하여 성형함으로써 작업 효율성 개선으로 인해 수율 향상을 도모하는 것을 기본적인 기술적 요지로 한다.

이하 본 발명에 의한 서포트 링 제조방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 서포트 링 제조방법은 절단단계에 의해 절단된 심리스 파이프(SEAMLESS PIPE) 소재의 전 부위를 균질하게 가열한 다음 상기 소재를 테이퍼 진 형상으로 확관하는 예비성형단계에 해당하는 것이고, 이는 앞서 설명한 바 있는 도 2의 예비성형고정금형과 예비성형이동금형으로 구성되는 예비성형금형을 이용하는 것이기 때문에 상기 예비성형금형 및 그 구동원리에 대해서는 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따라 예비성형단계에 의해 확관된 소재의 경사각을 보인 도면이고, 도 5는 도 4의 길이에 따른 경사각을 보인 그래프이다.

이를 보면, 예비성형이동금형이 아래로 이동하여 소재(100)를 관통하면서 확관시키도록 성형하는데, 이때의 경사의 부분의 각도는 소재(100)의 최저라인(즉, 도면에서 가장 저면부)(A)을 기준으로 경사각이 점점 커지게 된다.

구체적으로 보면, 확관되어 경사진 소재(100)는 총 10 부분으로 구획되며, 최저점인 제1 블록(101)부터 제9 블록(109)까지는 길이가 동일하게 설계되고, 제10 블록(110)은 상기한 구획들(101 ~ 109)보다 길이가 짧게 된다. 실시 예에서는 제1 블록(101) 내지 제9 블록(109)은 각각 10mm이고 제10 블록(110)은 7.7mm로서 전체 소재(100)의 길이는 97.7mm가 된다.

그리고 경사각을 보면 제1 블록(101)에서 제10 블록(110)으로 갈수록 경사각도가 더 커지도록 설계되는데, 즉, 제1 블록(101)은 2.8°, 제2 블록(102)은 7.7°, 제3 블록(103)은 9.6°, 제4 블록(104)은 12.3°, 제5 블록(105)은 15.1°, 제6 블록 내지 제9 블록은 각각 15.4°, 제10 블록은 15.5°만큼 경사졌다. 이를 정리하면 다음 표 1과 같다.

거리(mm)	각도(°)
10	2.8
20	7.7
30	9.6
40	12.3
50	15.1
60	15.4
70	15.4
80	15.4
90	15.4
97.7	15.5

그리고, 도 4와 같이 확관된 경우 소재의 상부 외경은 하부 외경 대비 변화량은 도 6에 도시하였다. 도 6은 확관된 소재의 하부외경을 기준으로 상부외경의 변화량(%)을 보인 도면이다.

이를 살펴보면, 소재의 최저점에 해당하는 하부 외경을 기준으로 각 블록 별 상부 외경은 점진적으로 커지도록 성형된다. 즉, 하부 외경이 294.3φ을 기준으로 제1 블록(101)의 외경은 295.5φ, 제2 블록(102)의 외경은 298.1φ, 제3 블록(103)의 외경은 301.6φ, 제4 블록(104)의 외경은 306φ, 제5 블록(105)의 외경은 311.1φ, 제6 블록(106)의 외경은 316.3φ, 제7 블록(107)의 외경은 321.4φ, 제8 블록(108)의 외경은 326φ, 제9 블록(109)의 외경은 330.2φ, 제10 블록(110)의 외경은 331φ로 형성된다. 이를 정리하면 다음 표 2와 같다.

거리(mm)	외경(φ)	변화량(%)
0	294.3	0
10	295.5	100.4
20	298.1	101.3
30	301.6	102.5
40	306	104.0
50	311.1	105.7
60	316.3	107.5
70	321.4	109.2
80	326	110.8
90	330.2	112.2
97.7	331	112.5

위에서 설명한 바와 같이, 도 4 및 도 5의 예비성형단계에서 소재를 테이퍼진 형상으로 확관하여 예비성형할 경우 소재의 경사각도, 그리고 최저점인 하부 외경을 기준으로 각 블록별 상부 외경을 수치화하여 형성하게 되면, 그만큼 작업 효율성이 향상될 수 있다.

이와 같이 본 실시 예는 서포트 링의 제조단계 중 예비성형단계에서 소재를 기 정해진 수치대로 경사지게 확관하여 성형함으로써, 작업 효율성 향상으로 인한 수율이 향상되도록 구성됨을 기술적 요지로 제공한다.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 소재
101 ~ 110 : 소재의 각 블록

Claims (4)

1. 속이 빈 파이프 형상의 소재를 절단하는 절단단계;
   절단된 상기 소재의 전 부위를 균질하게 가열하는 가열단계;
   상기 가열된 상기 소재를 테이퍼진 형상으로 확관하되, 상기 소재의 하측에서부터 상측으로 갈수록 경사각도를 더 크게 하면서 상기 소재의 하부 외경 대비 상부 외경의 변화량도 커지도록 성형하는 예비성형단계;
   상기 예비성형 된 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플래지 및 하부 플랜지를 형성하는 단조단계; 및
   상기 단조단계로 형성된 소재의 상기 상부 플랜지에 트리밍을 하여 비대칭부를 형성하는 트리밍단계를 포함하는 서포트 링 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소재는 전체 길이를 10블록으로 구획하면서 제1 블록 내지 제 9블록의 길이를 10mm, 제10 블록을 7.7mm로 형성하며,
   각 블록별 경사 각도를 2.8°, 7.7°, 9.6°, 12.3°, 15.1°, 15.4°, 15.4°, 15.4°,15.4°,15.5°로 경사지도록 확관 성형되는 것을 특징으로 하는 서포트 링 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 소재는 하부외경 대비 상부외경의 변화량이 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 서포트 링 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 하부외경 294.3φ을 기준으로 제1 블록 내지 제10 블록의 외경은 각각 295.5φ, 298.1φ, 301.6φ, 306φ, 311.1φ, 316.3φ, 321.4φ, 326φ, 330.2φ, 331φ이고,
   상기 변화량은 100.4%, 101.3%, 102.5%, 104.0%, 105.7%, 107.5%, 109.2%, 110.8%, 112.2%, 112.5%인 것을 특징으로 하는 서포트링 제조방법.

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