KR20170092584A - 회전 대칭 성형품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

성형 공정으로 제조되며, 회전하고 폐쇄된 평면 원형 블랭크 시트(2)에 접촉하고 상기 원형 블랭크(2)의 두께를 감소시키도록 상기 원형 블랭크(2) 상에 수직으로 배치되는 돌출부(6)에 대해 외측으로부터 내측으로 반경 방향으로 상기 블랭크의 소재를 가압하는 적어도 하나의 가압 롤(8)에 의한 방식으로 제조되는 일측 상에서 축 방향으로 폐쇄된 원통형의 동심 허브(4)를 구비하는 회전 대칭 성형품을 제조하기 위한 방법이며, 블라인드 홀(13)을 포함하는 상기 허브(4)가 형성된다.

Description

회전 대칭 성형품을 제조하기 위한 방법{A method for producing a rotationally symmetrical shaped article}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 회전 대칭 성형품을 제조하기 위한 방법과 관련된다.

이러한 성형품은 많은 다른 분야에서 사용된다.

예를 들어, DE 10 2013 101 555 B3에 개시된 바와 같이, 차축 저널(axle journal) 또는 피봇 핀(pivot pin)의 제조는 여기에서 예로서 언급될 것이다.

그로부터 공지되고 금속, 특히, 스틸로 제조되고, 일체로 형성된 허브에 더하여 윤곽에 제공되는 종(bell) 형상의 바닥부를 포함하는 성형품의 제조는, 바람직하게는 반제품(semi-finished product)으로서 튜브를 사용함으로써 발생되며, 형성된 허브는 그것의 외측 단부에서 변형에 의해 실링되어 상기 성형품은 일측이 개방된 구성요소로서 최종 형상으로 존재하게 된다.

원형 블랭크의 사용은 전술한 문헌에서 반제품으로 언급되었을지라도, 이 점에 대한 추가 상세한 설명은 제공되지 않는다.

그러나, 이러한 차축 저널 또는 피봇 핀에 대한 적용예가 제공되며, 여기에서 상기 허브는 예를 들면 대응되는 부분이 결합되고 외측으로부터 삽입될 수 있는 내부 톱니가 제공될 필요가 있다.

이 점에 있어서, 상기 성형품의 내부 공간은 상기 허브와 대향하는 일측 상에서만 개방되어야 하지만, 다른 모든 측면에서는 상기 성형품의 작동에 있어서 상기 내부 공간에 위치하는 롤링 바디의 작동을 위해 사용되는 그리스(grease) 저장소를 형성하기 위해 폐쇄되어야 한다.

따라서, 일측이 개방된 종 형상의 바닥부 및 외측이 개방되고 상기 바닥부와 인접한 허브를 포함하는 이러한 차축 저널을 제공하기 위해, 상기 바닥부 뿐만 아니라 상기 허브의 각각의 형성은 지금까지 내부 보어를 도입하기 위해 상기 허브의 단조 및 후속 기계 가공에 의해 구현되었다.

이러한 유형의 생산은 엄청난 노력을 해야만 수행될 수 있고 수용할 수 없는 생산 비용을 야기할 수 있으며, 특히 이러한 성형품이 다수의 연속적인 제품으로서 사용되기 때문에 애석한 일이다.

또한, 이러한 성형품을 형성하기 위한 단조는 높은 재료 투입을 필요로 하게 되는데, 한편으로는 이와 유사하게 생산 비용에 부정적인 효과를 가지며, 다른 한편으로는, 특히 자동차에 사용되는 피봇 핀 또는 차축 저널의 경우, 중량과 관련하여 영구적으로 요구되는 저감 및 최적화에 역행하게 된다.

그러므로, 본 발명은 생산 및 재료에 대해 최적화된 회전 대칭 성형품의 생산이 가능한 방법으로 일반적인 종류의 방법을 추가로 개발하는 목적에 기초한다.

이러한 목적은 청구항 1의 기술적 특징을 가지는 방법에 의해 구현된다.

본 발명은 성형 공정에서 제조되고 일측 상에서 축 방향으로 폐쇄된 원통 형상의 동심 허브를 포함하는 회전 대칭 성형품을 제조하기 위한 방법을 제공하며, 적어도 하나의 회전 가능한 스핀 롤러는, 회전하고 폐쇄되며 바람직하게는 시트 금속으로 제조되는 평면의 원형 블랭크에 동작하며, 상기 스핀 롤러로 상기 원형 블랭크의 두께를 감소시킴으로써, 이러한 소재는 상기 허브를 형성, 특히, 상기 허브 내에 블라인드 홀을 형성함으로써 상기 원형 블랭크 상에 수직으로 배치되는 돌출부에 대해 외측으로부터 내측으로 반경 방향으로 가압된다.

상기 스핀 롤러는 외측으로부터 반경 방향 내측으로 이동되어 허브가 성형 공정에 의해 형성된다.

놀랍게도 주목할 수 있듯이, 회전 대칭 성형품은 본 발명에 따른 폐쇄된 금속 원형 블랭크, 즉, 중심 홀이 없는 원형 블랭크를 사용하고 일반적으로 공지된 스핀 롤러에 의한 스핀 성형에 의해 제조될 수 있으며, 이러한 회전 대칭 성형품은 다르게 구성된 최종 제품으로 추가 가공될 수 있다.

중심 홀이 존재하지 않기 때문에, 상기 허브 내에 유리하게 그리고 간단하게 형성된 블라인드 홀은 상기 허브 내의 영역이 폐쇄된 방식, 예를 들면, 그리스 저장소가 형성되는 경우 유리하게 된다.

추가 가공을 위한 출발 제품은 전술한 방법에 따라 제조되고 가장 단순한 형태로 존재하는 회전 대칭 성형품이고, 양측 상으로 평면인 반경 방향으로 연장된 플랜지 및 폐쇄된 베이스를 구비하는 중공형 실린더로 형성되고 상기 플랜지로부터 대향하는 측을 향하여 개방되는 인접한 허브를 포함한다.

따라서, 상기 허브를 제조하기 위한 기계 가공 공정은 더 이상 필요하지 않으며, 따라서, 생산과 관련한 전술한 장점을 제공할 뿐만 아니라 지지 용량(load-bearing capacity)면에서도 장점을 제공한다.

이것은 본 발명의 범위 내에서의 성형 중에 방해되는 섬유 배향에 의한 노치 효과의 누락의 결과로서 특히 유리하다.

본 발명의 또 다른 컨셉에 따르면, 내부 및/외부 톱니를 구비하는 허브를 제공하고, 이는 기계 가공 없이, 바람직하게는 허브의 형성 동안에도 발생된다.

이러한 목적을 위해, 돌출부에는 외측 상에 각각의 프로파일이 제공되는 반면, 외부 톱니를 형성하기 위해, 다이는 형성된 허브 상의 외측 상에서 작동하도록 제공되고 각각의 프로파일도 제공된다.

이와는 별도로, 상기 돌출부는 회전하는 원형 블랭크롸 동일한 회전 속도로 구동된다.

놀랍게도 인식되었듯이, 상기 허브의 형성은 상기 원형 블랭크가 상기 허브의 형성 동안 대략 400°C 내지 1200°C의 온도로 가열되는 경우 특히 간단해진다.

후속 작업 단계에서, 상기 원형 블랭크의 반경 방향 플랜지 또는 상기 허브에 인접한 성형된 성형품은 종 형상의 바닥부로 형성될 수 있으며, 예시적이고 바람직한 구성은 전술한 DE 10 2013 101 555 B3에 도시되어 있다.

상기 블라인드 홀의 상기 베이스는 바람직하게는 상기 허브와 상기 종 형상의 바닥부 사이에 놓여진다.

상기 성형은 또한 바람직하게는 가열 이후, 바람직하게는 경화 온도 이하의 온도 범위에서 발생된다.

종 향상의 바닥부의 성형은 적절한 프레스 다이로 프레싱하여 구현될 수 있거나 윤곽 맨드릴(contour mandrel)과 상호 작용하는 회전하는 스핀 롤러로 프레싱하여 구현될 수 있다.

성형품을 종 형상의 바닥부가 케이지 트랙 또는 볼 트랙을 포함하는 차축 저널 또는 피봇 핀으로 기계 가공하는 경우, 블랭크로 존재하는 종 형상의 바닥부는 바람직하게는 후속 성형 동안 윤곽 맨드릴에 대해 가압함으로써 케이지 트랙으로 형성되는 영역에서 부분적으로 가열된다.

상기 가열은 바람직하게는 대략 400°C 내지 1200°C의 온도에서 이루어진다.

상기 케이지 트랙의 스탬핑(stamping)은 서로에 대해 선형적으로 이동되는 스탬핑 빔에 의해 본 발명의 다른 실시예에 따라 구현되고, 그 사이에서 성형품은 상기 윤곽 맨드릴 상에서 이러한 방법 단계의 블랭크로 위치되며, 한편으로는 상기 윤곽 맨드릴, 다른 한편으로는 상기 스탬핑 빔은 상기 케이지 트랙의 윤곽이 형성될 정도로 서로 대응되는 프로파일이 각각 제공된다.

이러한 공정에서, 상기 케이지 트랙은 그 형성과 동시에 프레스 경화에 의해 경화될 수 있으며, 이것은 이 방법의 추가적인 장점은 후속적인 기계 경질 가공(hard machining)이 발생되는 경우 목표 치수에 대한 그들의 치수화에 대해 오버 사이즈를 갖는 상기 케이지 트랙을 이미 가지게 하는 것이다.

상기 피봇 핀의 적절한 사용을 위해 필요한 볼 트랙은 또한 상기 스탬핑 빔 및 선택적으로 후 경화에 의해 형성된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예는 종속항에 제공된다.

본 발명에 따른 회전 대칭 성형품을 제조하기 위한 방법에 의하면, 생산 및 재료에 대해 최적화된 회전 대칭 성형품의 생산이 가능할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다, 여기에서:
도 1은 본 방법을 수행하기 위한 장치의 개략적인 측단면도이고;
도 2은 추가 방법 단계에서 블랭크로 형성되는 성형품에 대한 사시도이며;
도 3은 도 2에 따른 성형품에 대한 길이 방향 단면도이고;
도 4 및 도 5는 다른 관점에서 도 2에 따른 블랭크를 추가로 가공하기 위한 장치를 도시하고 있으며;
도 6은 그 성형과 관련하여 완성된 성형품에 대한 사시도이다.

도 1은 성형 공정에 의해 회전 대칭 성형품(1)이 제조되는 본 발명에 따른 방법을 도시하고 있으며, 상기 성형품은 동심형 허브(4)를 포함하며, 여기에서 축 방향으로 연장되는 허브(4)는 일측 상에서 폐쇄된다.

이러한 목적을 위해, 폐쇄된 원형 블랭크(2)가 제공되며, 이 경우, 상기 블랭크는 바람직한 실시예에서 판형상이고 도면에서 일점 쇄선으로 도시되어 있다.

이때 상기 블랭크는 원주 방향으로의 지지 척(9, abutment chuck)을 포함하는 다이(5) 내부로 삽입되며, 상기 다이 상에서 원형 블랭크(2)는 후속 공정 동안 그것의 외측 에지에서 지지될 수 있고, 이후 그 위에서 유지된다.

상기 다이(5)로부터 멀어지는 방향 측 상에, 돌출부(6)가 상기 원형 블랭크(2) 상에 수직으로 배치되고, 상기 돌출부는 소정 거리로 스톱 숄더(7)를 포함한다.

이때, 상기 원형 블랭크(2)는 회전되도록 제조된다.

허브를 형성하기 위한 목적을 위해, 회전 가능한 스핀 롤러(8)는 반경 방향으로의 전진하에 외측 에지로부터 상기 회전하는 원형 블랭크(2) 상의 방법 단계에서 동작하고, 상기 스핀 롤러(8)에 의해 바람직하게 커버되는 영역에서 상기 원형 블랭크(2)의 두께의 감소로 인해, 소재는 바람직하게는 상기 스핀 롤러(8)의 반경 방향으로의 운동 하에서 외측으로부터 내측으로 가압된다.

상기 스핀 롤러(8)는 바람직하게는 원형 블랭크(2)의 외측 에지에 우선적으로 인접하여 진입하고, 이때 또는 공정 중에 반경 방향 내측으로 이동된다.

첫번때 진입 동안, 상기 원형 블랭크(2)는 바람직하게는 약간 확장되고 지지 척(9)에 대해 이동된다.

이때, 소재는 상기 허브(4)의 형성에 의해 상기 돌출부(6)에 대해 가압된다.

이러한 공정에서, 상기 원형 블랭크(2)는 바람직하게는 그 두께가 소정 구간에서 감소하게 되어, 이 영역에서 실선으로 도시된 반경 방향으로 연장되는 플랜지(3)가 생성된다.

사용된 소재는 금속이다.

상기 돌출부(6)에 대해 가압된 소재는 스톱 숄더(7)까지 가이드되거나 이 지점가지 흐르게 되어, 상기 스톱 숄더(7)는 상기 허브(4)를 위한 길이 한계를 형성하게 된다.

폐쇄된 베이스(13, 도 3)의 블라인드 홀(12)은 계속적인 폐쇄된 원형 블랭크(2)에 의한 상기 허브(4)의 형성 동안 형성된다.

상기 블라인드 홀(12)은 상기 허브(4) 내에 형성된다.

상기 블라인드 홀(12)이 형성되도록 일측 상에서 축 방향으로 상기 허브(4)를 실링하는 상기 베이스(13)는 상기 허브로부터 반경 방향 내측으로 반경 방향으로 연장된다.

상기 허브(4)는 상기 블라인드 홀(12)의 상기 플랜지(3) 및 상기 베이스(13)로부터 멀어지는 단부에서 개방되어 있다.

후속 방법 단계에서, 종(bell) 형상의 바닥부(11)를 구비하는 블랭크(10)가 상기 플랜지(3)로부터 형성된다.

상기 블랭크(10)는 추가로 상기 허브(4)를 포함한다.

DE 10 2013 101 555 B3에 기술된 윤곽 맨드릴(contour mandrel, 미도시)은 바람직하게는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.

상기 플랜지는 예를 들면 프레스에 의한 스핀 성형의 하나 또는 복수의 스핀 롤러 또는 프레스 방법의 프레스에 의해 이에 일체로 부착되거나 그 위에 배치된다.

이러한 방식으로 형성되는 상기 블랭크(10)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.

도 3은 특히 베이스(13)가 상기 블라인드 홀(12)을 종 형상의 바닥부(11)를 향하여 실링하고 있음을 명확하게 도시하고 있다. 이것은 특히 유리하다.

따라서, 도 2 및 도 3은 예시적이고도 바람직한 종 형상을 도시하고 있다.

종 형상의 바닥부(11)는 상기 베이스(13)의 일측 상에서 연장된다.

상기 허브(4)는 상기 베이스(13)의 타측 상에서 축 방향으로 연장된다.

따라서, 상기 허브(4) 및 상기 종 형상의 바닥부(11)는 상기 베이스(13)에 의해 서로로부터 분리된다.

도 6은 본 실시예에서 6개의 볼 트랙(15)과 인접한 케이지 트랙(16)으로 구성되는 내측 윤곽을 구비하는 완성된 최종 제품으로서의 피봇 핀을 도시하고 있으며, 상기 볼 트랙(15)은 롤링 볼을 수용하기 위해 사용되는 반면 상기 케이지 트랙(16)은 상기 롤링 볼용 연동 리테이너를 형성한다.

상기 종 형상의 바닥부(11)의 내측 상에 상기 볼 트랙(15) 및 상기 케이지 트랙(16)을 형성하기 위한 이러한 목적을 위해, 반대 방향으로 평행하게 선형 이동 가능하고 서로 대향하는 측상에 배치되는 성형 스트립(20)을 포함하는 스탬핑 빔(17)이 제공된다.

상기 볼 트랙(15) 및 상기 케이지 트랙(16)은 상기 허브(4)와 상기 종 형상의 바닥부(11)를 구비하는 상기 블랭크(10) 상에서 추가 방법 단계에서 상기 성형 스트립(20)에 의해 일체로 형성되며, 상기 블랭크는 금형 코어(21) 상에 배치된다.

상기 종 형상의 바닥부(11)의 내측 윤곽에 대하여 상기 성형 스트립(20)은 바람직하게는 각각 암형 다이를 형성하고 상기 금형 코어(21)는 수형 다이를 형성한다.

상기 금형 코어(21)는 상기 블랭크(10)와 함께 회전된다.

상기 성형 스트립은 상기 블랭크(10) 상에서 접선 방향으로 이동되어 상기 볼 트랙(15) 및 상기 케이지 트랙(16)이 형성된다.

이러한 공정에서, 상기 블랭크(10)는 상기 성형 스트립(20) 사이에서 종 형상의 바닥부(11)가 놓여지게 되며, 상기 종 형상의 바닥부(11)에 대해 이동하는 동안 가압되어, 내부 윤곽이 상기 볼 트랙(15) 및 상기 케이지 트랙(16)으로 형성되게 된다.

2 개의 스탬핑 빔(17)의 동기화 조절의 목적을 위해, 그것들은 각각 그들의 대향하는 측상에 상기 금형 코어(21)의 기어휠(19)과 맞물리는 치형 랙(18)을 포함하며, 상기 블랭크(10)는 상기 금형 코어(21) 상에서 고정되는 방식으로 회전 가능하게 유지된다.

내부 톱니는 이미 상기 성형품(1)의 제조 동안 상기 허브(4)내로 도입될 수 있으며, 상기 톱니는 상기 허브(4)의 축 방향으로 연장된다.

이 경우, 상기 돌출부(6)의 각각의 형상이 필요하게 되며, 이와는 별도로 상기 원형 블랭크(2)와 함께 회전한다.

또한, 톱니는 상기 허브(4)의 외부 재킷 표면에 도입될 수 있으며, 상기 스탬핑 빔(17)의 각각의 구성의 경우, 내부 및 외부 톱니 모두가 상기 종 형상의 바닥부(11)의 내부 윤곽의 형성 중에 도입될 수 있다.

개별적인 방법 단계는 상이한 다음의 방법 단계를 위해 전환되는 단일 기계를 포함하는 장치 또는 개별 방법 단계가 수행되는 복수의 인접 배치된 기계를 갖는 장치 상에서 수행 될 수 있다는 것을 유의해야한다.

1 : 성형품(Shaped article)
2 : 원형 블랭크(Circular blank)
3 : 플랜지(Flange)
4 : 허브(Hub)
5 : 다이(Die)
6 : 돌출부(Projecting part)
7 : 스톱 숄더(Stop shoulder)
8: 스핀 롤러(Spinning roller)
9 : 지지 척(Abutment chuck)
10 : 블랭크(Blank)
11 : 바닥부(Bottom part)
12 : 블라인드 홀(Blind hole)
13 : 베이스(Base)
14 : 피봇 핀(Pivot pin)
15 : 볼 트랙(Ball track)
16 : 케이지 트랙(Cage track)
17 : 스탬핑 빔(Stamping beam)
18 : 치형 랙(Toothed rack)
19 : 기어휠(Gearwheel)
20 : 성형 스트립(Shaping strip)
21 : 금형 코어(Mould core)

Claims (13)

1. 일측이 축 방향으로 폐쇄되고 원통형으로 형성되며 성형 공정에 의해 제조되는 동심형 허브(4)를 구비하는 회전 대칭 성형품(1)을 제조하기 위한 방법에 있어서,
   적어도 하나의 스핀 롤러(8)는, 회전하고 폐쇄되며 바람직하게는 시트 금속으로 제조된 평면의 원형 블랭크(2) 상에서 동작하며, 상기 스핀 롤러로 상기 원형 블랭크(2)의 두께를 감소시킴으로써, 소재는 상기 원형 블랭크(2)에 대해 수직으로 배치되는 돌출부(6)에 대해, 특히, 블라인드 홀(12)을 구비하는 상기 허브(4)을 형성함으로써, 외측으로부터 내측으로 반경 방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   반경 방향으로 상기 허브(4)에 인접한 플랜지(3)로부터 종 형상의 바닥부(11)의 형태의 블랭크(10)가 스피닝(spinning) 또는 프레싱(pressing)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 블라인드 홀(12)은,
   상기 허브(4)와 종 형상의 바닥부(11) 사에 놓여지는 베이스(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 원형 블랭크(2)는,
   상기 허브의 형성 전 또는 동안, 바람직하게는 대략 400°C 내지 1200°C의 온도에서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 종 형상의 바닥부(11)는,
   내부 윤곽을 갖는 비절단 성형 공정에 의해 제공되며, 롤링 바디를 수용하기 위한 볼 트랙(15) 및 상기 볼 트랙에 인접한 케이지 트랙(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 허브(4)는,
   내부 및/또는 외부 톱니가 제공되며,
   상기 톱니는,
   각각 상기 허브(4)의 축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 볼 트랙(15) 및 상기 케이지 트랙(16)은,
   피봇 핀(14)의 형성 하에서 상기 원형 블랭크(10)를 비틀림 방지 방식으로 유지하는 금형 코어(21)에 대응하여 서로에 대해 선형적으로 평행하게 이동 가능한 성형 스트립(20)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 허브(4)에 인접한 상기 플랜지(3)의 적어도 에지 영역은,
   상기 종 형상의 바닥부(11)의 형성 전 또는 동안, 바람직하게는 경화 온도 하에서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 종 형상의 바닥부(11)는,
   상기 케이지 트랙(16)이 형성될 영역에서 상기 케이지 트랙(16)의 형성 전 또는 동안 경화 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형 스트립(20)은,
    상기 원형 블랭크(10)에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼 트랙(15)은,
    형성된 이후에 경화되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 및/또는 외부 톱니는,
    상기 허브(4)의 형성 동안 성형되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블라이드 홀(12)은,
    상기 허브(4) 내에서 축 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.

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