KR20190099634A - 금속링 단조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치는, 중공이 형성된 제1 외경의 금속링을 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경으로 가공하기 위한 금속링 단조장치에 있어서, 일정 높이에서 지면과 평행하게 배치되는 베이스부를 구비하는 베드유닛, 상기 금속링을, 상기 베드유닛의 외측에 위치한 대기 위치에서 상기 베드유닛의 상측에 위치한 가공 위치로 위치 이동시키는 로딩유닛, 상기 가공 위치의 상측에 형성된 채, 제1 방향으로 회전되며, 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링과 이격되어 배치되는 제1 위치와 상기 금속링 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 제2 위치를 왕복 운동하는 포밍롤 유닛, 상기 베드유닛과 상기 포밍롤 유닛 사이에 형성되고, 상기 금속링이 상기 가공 위치에 위치하면, 상기 금속링의 중공에 삽입된 채, 상기 금속링을 지지하는 맨드릴 유닛 및 상기 베드유닛과 상기 맨드릴 유닛 사이에 형성되며, 상기 포밍롤 유닛 및 상기 맨드릴 유닛에 의한 가공에 따른 상기 금속링 외경의 한계를 규정하는 서포트롤 유닛을 포함할 수 있다.

Description

금속링 단조 장치{Forging device for metal ring}

본 발명은 금속링 단조 장치에 관한 것으로, 상세하게는 중공이 형성된 제1 외경의 금속링을 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경으로 가공하기 위한 금속링 단조장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속링은 매우 다양한 분야 즉 발전, 석유화학, 해양, 조선 등에서 대단히 많이 사용되고 있는 부품이다.

특히 회전체 형상의 설비들에서 대부분의 핵심부품들은 원형의 금속링으로서 이루어지는데 스팀 터빈이나 가스터빈의 내부 소재 및 베어링 관련 링 소재들이 대표적이라 할 수 있다.

금속링이 기계부품 등의 산업분야에서 사용되어지기 위해서는 일정 이상의 강도를 가져야만 하는데 이를 위하여 금속링은 단조 공정을 거친 소재를 사용하고 있고, 이런 단조용 소재로서 주로 사용되고 있는 것이 슬라브(slab) 또는 블룸(bloom) 또는 인고트(ingot)이다.

금속링을 만들기 위한 단조용 반제품 소재들은 대부분 대형 제철소 등에서 제작되며, 이들 반제품은 완제품으로 가공되는 과정을 통해서 제작되고 있다.

일례로 단조용 소재인 슬라브는 금속합금 소재를 전기로에서 용해시켜 일정 몰드에 채워 수냉방식에 의해 냉각시키게 되는 과정에 의해 제작되며, 이렇게 제작되는 슬라브는 가공과정을 통해서 완제품으로 성형되도록 하고 있다.

슬라브의 가공과정으로는 준비된 슬라브를 일정 크기로 절단한 후 프레스를 이용하여 원형의 판을 만들고, 원형판에는 중앙에 펀칭을 가해 중앙에 구멍을 뚫어 링형상을 제작하며, 이를 일정 온도로 가열한 후 중앙에 구멍에는 맨드렐이 관통하고, 일측의 외주면에는 구동롤이 면밀착되게 하여 회전시키면서 중앙의 맨드렐과 함께 내외에서 압력을 가해 내경과 외경이 조절되도록 하며, 링의 타측에서 상부면과 하부면은는 각각 에칭롤에 의해 평면가공이 이루어지도록 하는 링밀공정을 수행하여 원하는 직경과 두께의 링제품을 제작하게 된다.

한국등록특허 제10-1375009호에는 지면과 평행한 선반 상에 길이 방향으로 배치된 링밀 장치에 의해 소재가 가공되도록 하고 있다.

하지만, 길이 방향으로 배치된 링밀 장치에 의한 소재 가공 시, 윤활유 역할을 하는 오일의 투입과 순환이 원활하지 못해 링밀 장치와 소재의 마찰에 따른 불량률이 높아져, 생산성 저하의 원인이 되고 있다.

본 발명의 목적은 금속링의 가공 시, 장치와 금속링의 접촉에 따른 요동을 최소화하여 장치의 부하를 감소하고, 부재 간의 마찰력을 최소화할 수 있도록 지속적이고 효율적인 오일 투입이 가능한 금속링 단조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치는, 중공이 형성된 제1 외경의 금속링을 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경으로 가공하기 위한 금속링 단조장치에 있어서, 일정 높이에서 지면과 평행하게 배치되는 베이스부를 구비하는 베드유닛, 상기 금속링을, 상기 베드유닛의 외측에 위치한 대기 위치에서 상기 베드유닛의 상측에 위치한 가공 위치로 위치 이동시키는 로딩유닛, 상기 가공 위치의 상측에 형성된 채, 제1 방향으로 회전되며, 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링과 이격되어 배치되는 제1 위치와 상기 금속링 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 제2 위치를 왕복 운동하는 포밍롤 유닛, 상기 베드유닛과 상기 포밍롤 유닛 사이에 형성되고, 상기 금속링이 상기 가공 위치에 위치하면, 상기 금속링의 중공에 삽입된 채, 상기 금속링을 지지하는 맨드릴 유닛 및 상기 베드유닛과 상기 맨드릴 유닛 사이에 형성되며, 상기 포밍롤 유닛 및 상기 맨드릴 유닛에 의한 가공에 따른 상기 금속링 외경의 한계를 규정하는 서포트롤 유닛을 포함하며, 상기 포밍롤 유닛, 상기 맨드릴 유닛 및 상기 서포트롤 유닛은, 상기 베드유닛을 기준으로 상이한 높이에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 맨드릴 유닛은, 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링의 중공에 삽입되지 않은 제3 위치에서 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링의 중공에 삽입되는 제4 위치로 위치 이동되며, 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링은, 상기 제2 위치에 위치한 상기 포밍롤 유닛 및 상기 제4 위치에 위치한 상기 맨드릴 유닛 사이에 배치되고, 상기 포밍롤 유닛이 상기 제1 방향으로 회전되면, 상기 금속링은 상기 포밍롤 유닛과 연동되어 상기 제1 방향의 반대방향인 제2 방향으로 회전되며, 상기 맨드릴 유닛은 상기 금속링과 연동되어 상기 금속링의 내주면을 따라 상기 제2 방향으로 회전될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 베드유닛은, 상기 베이스부에 연결된 채, 상기 맨드릴 유닛을 상기 베이스부로부터 제2 높이에 배치되도록 하는 제1 지지부를 구비하며, 상기 맨드릴 유닛은, 상기 원통형으로 형성된 채, 상기 제4 위치에서 상기 금속링의 내주면과 접촉하는 맨드릴부 및 상기 맨드릴부의 상기 제3 위치에서 상기 맨드릴부와 이격되어 배치되며, 상기 맨드릴부의 상기 제4 위치에서 상기 맨드릴부의 일측단과 연결되어 상기 맨드릴부를 지지하는 맨드릴지지부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 맨드릴 유닛은, 상기 제1 지지부에 연결되는 제1 연결부, 상기 제1 지지부에 연결되며 상기 제1 연결부와 이격되어 나란하게 배치되는 제2 연결부, 일측은 상기 제1 연결부에 형성된 슬라이딩홈을 따라 슬라이딩되며 타측은 상기 맨드릴부와 연결되는 슬라이딩부를 구비하고, 상기 맨드릴부는, 상기 슬라이딩홈을 따라 슬라이딩되는 상기 슬라이딩부에 의해 상기 제3 위치와 상기 제4 위치를 왕복 운동하며, 상기 맨드릴 유닛은, 상기 맨드릴부가 상기 제4 위치에 위치하는 경우, 상기 슬라이딩부의 위치 이동을 제한하는 락킹부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 슬라이딩부는, 상기 제1 연결부와의 대향면에 함입되어 형성되는 함입부가 형성되고, 상기 락킹부는, 상기 제1 연결부를 관통되어 형성되는 관통부 및 상기 관통부의 내측면을 따라 위치 이동되어 상기 함입부에 삽입되거나 삽입 해제되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는, 상기 맨드릴부가 상기 제4 위치에 위치하는 경우, 상기 함입부와 동일선 상에 배치되어 상기 함입부로의 삽입이 구현되고, 상기 맨드릴부는, 상기 삽입부가 상기 함입부에 삽입되는 경우, 상기 제4 위치에서 상기 제3 위치로의 위치 이동이 제한될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 맨드릴지지부는, 상기 맨드릴부의 일측단과 대응되는 형상으로 형성되는 형성홀 상기 형성홀에 형성되어, 상기 형성홀에 삽입된 상기 맨드릴부의 일측단의 회전에 따라 상기 맨드릴부의 일측단과 구름 접촉하는 볼베어링부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 맨드릴지지부는, 상기 형성홀의 입구 측에 형성되며, 상기 맨드릴부의 일측단의 삽입에 따라 변형되어 상기 맨드릴부의 일측단을 포위하여, 상기 형성홀의 내부 공간이 밀폐되도록 하는 맨드릴와이퍼부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 베드유닛은, 상기 베이스부에 연결된 채, 상기 서포트롤 유닛을 상기 제2 높이보다 낮은 제1 높이에 배치되도록 하는 제2 지지부를 구비하며, 상기 서포트롤 유닛은, 상기 제2 지지부에 회전 가능하도록 장착되는 회전부, 상기 회전부에 회전력을 인가하는 모터부, 상기 회전부와 상기 모터부 사이에 형성되어 상기 모터부에 의한 회전력에 의해 상기 회전부가 일방향으로 회전되도록 하는 클러치베어링부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 서포트롤 유닛은, 상기 회전부에 장착된 채, 상기 회전부와 연동되어 회전되는 원판부를 구비하며, 상기 원판부는, 이격되어 배치되는 제1 원판부 및 제2 원판부로 구성되고, 상기 금속링은, 상기 포밍롤 유닛 및 상기 맨드릴 유닛에 의해 가공되어 상기 제1 외경에서 상기 제2 외경으로 변형되는 중에, 적어도 일부분이 상기 제1 원판부와 상기 제2 원판부 사이의 이격 공간으로 진입할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 맨드릴부는, 상기 포밍롤 유닛이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동 중에, 상기 금속링에 의해 하부측으로 위치 이동되어 상기 원판부와 접촉되면, 상기 원판부와 접촉된 채, 상기 제2 방향으로 회전되고, 상기 원판부는, 상기 맨드릴부와의 접촉 전에 상기 제1 방향으로 회전되고 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 서포트롤 유닛은, 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 원판부 및 상기 제2 원판부 외주면의 적어도 일부분과 접촉된 채, 상기 제1 원판부 및 상기 제2 원판부의 회전에 따라 탄성 변형되어 상기 제1 원판부 및 상기 제2 원판부의 외주면의 이물질을 제거하는 서포트와이퍼부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 베드유닛은, 상기 베이스부에 연결된 채, 상기 포밍롤 유닛을 상기 제2 높이보다 높은 제3 높이에 배치되도록 하는 제3 지지부를 구비하며, 상기 포밍롤 유닛은, 상기 제3 지지부에 연결되는 헤드부, 상기 헤드부에 장착되는 장착부, 상기 장착부에 회전 가능하게 연결되는 포밍롤부, 상기 장착부가 승강되도록 하는 실린더부를 구비하며, 상기 포밍롤부는, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동되어 상기 금속링의 외주면과 접촉되며, 상기 실린더부는, 상기 장착부가 승강되도록 하여 상기 포밍롤부의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동이 구현되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 포밍롤 유닛은, 상기 포밍롤부와 인접하게 배치된 채, 상기 장착부에 장착되며, 상기 포밍롤부에 의해 상기 금속링이 가공되는 경우, 상기 금속링의 위치 이동을 제한하는 가이드롤을 더 구비하며, 상기 가이드롤은, 상기 포밍롤부의 일측에 배치되는 제1 가이드롤 및 상기 포밍롤부의 타측에 배치되는 제2 가이드롤을 구비하고, 상기 제1 가이드롤은, 상기 장착부에 회동 가능하도록 연결되는 회동바 및 상기 회동바의 일측단에 회전 가능하도록 연결되는 롤링부를 구비하며, 상기 롤링부는, 상기 금속링과의 접촉에 따라 상기 금속링의 반대 방향으로 회전될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 포밍롤 유닛은, 상기 포밍롤부의 상측에 배치된 채, 상기 장착부에 연결되고, 금속 부재 간의 마찰력을 줄이는 오일을 공급하는 오일공급부를 더 구비하며, 상기 오일공급부는, 배출된 상기 오일이 중력에 의해 하측으로 이동되도록 하여, 상기 포밍롤부, 상기 금속링, 상기 맨드릴부 및 상기 서포트롤 유닛을 경유하여 상기 베이스부로 이동되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 포밍롤부는, 외주면을 따라 함입되어 형성된 링삽입홈을 구비하며, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동되는 경우, 상기 금속링이 상기 링삽입홈에 삽입된 채, 가공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 베드유닛은, 상기 베이스부로부터 함입되어 상기 베이스부로 이동된 상기 오일을 회수하는 오일회수부를 더 구비하며, 상기 오일회수부에 회수된 상기 오일은 상기 오일공급부로 재 공급될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 오일회수부는, 상기 베이스부로부터 하향 경사지게 함입된 제1 경사부, 상기 제1 경사부의 끝단으로부터 상향 경사지게 형성된 제2 경사부 및 상기 제1 경사부와 상기 제2 경사부에 형성되어 상기 오일공급부와 연통되는 오일회수구를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 상기 로딩유닛은, 가공되지 않은 금속링을 상기 지면으로부터 상기 베이스부를 향해 높이 방향으로 이동되도록 하여 상기 가공되지 않은 금속링이 상기 대기 위치에 위치하도록 하는 높이이동부 및 상기 대기 위치에 위치한 금속링을 상기 베드유닛의 외측으로부터 상기 베드유닛의 상측으로 이동되도록 하여 상기 가공 위치에 위치하도록 하는 길이이동부를 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 금속링의 두께를 변화시키기 위한 부재들이 수직 방향으로 배치되어 윤활유 역할을 하는 오일의 투입과 순환을 원활하게 하여 소재의 마찰에 따른 불량률을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 포밍롤의 모터와 서포트롤의 모터가 독립적으로 구동되도록 하여, 금속링 가공 중에 발생하는 하중의 편중 등 대칭적 외력에도 정확한 이송량과 속도로 구현이 가능할 수 있다.

또한, 금속링의 가공 중에 비대칭적인 여러 가지 힘 요소가 존재하여 하중이 편중될 수 있는 경우에도 정확한 이송량과 속도 등의 제어가 가능하여 포밍롤의 동심도 및 진원도가 향상되어 가공 신뢰도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치를 도시한 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 일부를 확대한 확대 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 맨드릴 유닛을 도시한 개략 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 맨드릴 유닛의 일부를 절개한 절개 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 맨드릴 유닛의 동작을 설명하기 위한 절개 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 맨드릴 유닛의 일부를 도시한 개략 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 서포트롤 유닛을 도시한 개략 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 서포트롤 유닛의 일부를 절개한 절개 사시도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 서포트롤 유닛의 일부를 도시한 개략 사시도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 포밍롤 유닛을 도시한 개략 사시도.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 포밍롤 유닛을 설명하기 위한 개략도.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 베드유닛을 설명하기 위한 개략도.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 로딩유닛을 설명하기 위한 개략도.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치를 설명하기 위한 개략도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치를 도시한 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 일부를 확대한 확대 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)는 중공이 형성된 제1 외경의 금속링(R)을 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경으로 가공하기 위한 장치일 수 있다.

상기 금속링 단조장치(1)는, 베드유닛(10), 로딩유닛(20), 포밍롤 유닛(30), 맨드릴 유닛(40) 및 서포트롤 유닛(50)을 포함할 수 있다.

상기 베드유닛(10)은, 일정 높이에서 지면과 평행하게 배치되는 베이스부(15)를 구비할 수 있다. 상기 베이스부(15)는, 편평한 플레이트로 상기 포밍롤 유닛(30), 상기 맨드릴 유닛(40) 및 상기 서포트롤 유닛(50)을 지지할 수 있다.

상기 베드유닛(10)은, 상기 베이스부(15)에 연결된 채, 상기 맨드릴 유닛(40)을 상기 베이스부(15)로부터 제2 높이에 배치되도록 하는 제1 지지부(11), 상기 베이스부(15)에 연결된 채, 상기 서포트롤 유닛(50)을 상기 제2 높이보다 낮은 제1 높이에 배치되도록 하는 제2 지지부(12) 및 상기 베이스부(15)에 연결된 채, 상기 포밍롤 유닛(30)을 상기 제2 높이보다 높은 제3 높이에 배치되도록 하는 제3 지지부(13)를 구비할 수 있다.

상기 로딩유닛(20)은, 가공되지 않은 금속링(R)을 상기 베드유닛(10)의 외측에 위치한 대기 위치에서 상기 베드유닛(10)의 상측에 위치한 가공 위치로 위치 이동시킬 수 있다.

상기 포밍롤 유닛(30)은, 상기 가공 위치의 상측에 형성된 채, 제1 방향(D1)으로 회전되며, 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링(R)과 이격되어 배치되는 제1 위치와 상기 금속링(R) 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 제2 위치를 왕복 운동할 수 있다.

구체적으로, 가공 대기 중인 금속링(R)이 상기 대기 위치에 위치한 상태이면, 상기 포밍롤 유닛(30)은 상기 제1 위치에 위치할 수 있으며, 로딩유닛(20)에 의해 상기 금속링(R)이 상기 대기 위치에서 상기 가공 위치로 위치 이동되면, 상기 포밍롤 유닛(30)은 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동될 수 있으며, 상기 금속링(R)이 상기 포밍롤 유닛(30)에 의해 가공이 완료되면, 상기 포밍롤 유닛(30)은 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 복귀할 수 있다.

상기 맨드릴 유닛(40)은, 상기 베드유닛(10)과 상기 포밍롤 유닛(30) 사이에 형성되고, 상기 금속링(R)이 상기 가공 위치에 위치하면, 상기 금속링(R)의 중공에 삽입된 채, 상기 금속링(R)을 지지할 수 있다.

구체적으로, 상기 포밍롤 유닛(30)은 상기 금속링(R)의 외주면과 접촉되며, 상기 맨드릴 유닛(40)은 상기 금속링(R)의 내주면과 접촉된 채, 상기 금속링(R)의 두께를 변화시킬 수 있다.

상기 서포트롤 유닛(50)은, 상기 베드유닛(10)과 상기 맨드릴 유닛(40) 사이에 형성되며, 상기 포밍롤 유닛(30) 및 상기 맨드릴 유닛(40)에 의한 가공에 따른 상기 금속링(R) 외경의 한계를 규정할 수 있다.

간략히, 상기 서포트롤 유닛(50)은, 상기 맨드릴 유닛(40)의 위치 이동을 제한하여 상기 포밍롤 유닛(30) 및 상기 맨드릴 유닛(40)에 의한 금속링(R)의 가공 두께가 일정하게 제조되도록 할 수 있다.

본 발명의 금속링 단조장치(1)의 상기 포밍롤 유닛(30), 상기 맨드릴 유닛(40) 및 상기 서포트롤 유닛(50)은, 상기 베드유닛(10)을 기준으로 상이한 높이에 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 베드유닛(10)을 기준으로 상기 서포트롤 유닛(50), 상기 맨드릴 유닛(40), 상기 포밍롤 유닛(30) 순으로 배열될 수 있다.

이하, 각 구성요소가 도시된 도면을 참조로 각 구성요소에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 맨드릴 유닛을 도시한 개략 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)의 맨드릴 유닛의 일부를 절개한 절개 사시도이다.

또한, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 맨드릴 유닛의 동작을 설명하기 위한 절개 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 맨드릴 유닛의 일부를 도시한 개략 사시도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)의 맨드릴 유닛(40)은, 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링(R)의 중공에 삽입되지 않은 제3 위치에서 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링(R)의 중공에 삽입되는 제4 위치로 위치 이동될 수 있다.

구체적으로, 상기 맨드릴 유닛(40)이 상기 제3 위치에 위치한 상태에서 상기 금속링(R)은 상기 대기 위치에서 상기 가공 위치로 위치 이동될 수 있으며, 상기 금속링(R)이 상기 가공 위치로 위치 이동이 완료되면, 상기 맨드릴 유닛(40)은 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 위치 이동되어 상기 금속링(R)의 중공에 삽입될 수 있다.

상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링(R)은, 상기 제2 위치에 위치한 상기 포밍롤 유닛(30) 및 상기 제4 위치에 위치한 상기 맨드릴 유닛(40) 사이에 배치될 수 있다.

구체적으로 후술할 상기 포밍롤 유닛(30)이 상기 제1 방향(D1)으로 회전되면, 상기 금속링(R)은 상기 포밍롤 유닛(30)과 연동되어 상기 제1 방향(D1)의 반대방향인 제2 방향(D2)으로 회전되며, 상기 맨드릴 유닛(40)은 상기 금속링(R)과 연동되어 상기 금속링(R)의 내주면을 따라 상기 제2 방향(D2)으로 회전될 수 있다.

상기 금속링(R)은 외주면은 상기 포밍롤 유닛(30)에 의해 가압되고, 내주면은 상기 맨드릴 유닛(40)에 의해 가압되어 두께가 변화되는 동시에 외경의 크기가 커질 수 있다.

또한, 상기 맨드릴 유닛(40)은, 상기 제1 지지부(11)에 연결되는 제1 연결부(42), 상기 제1 지지부(11)에 연결되며 상기 제1 연결부(42)와 이격되어 나란하게 배치되는 제2 연결부(43), 일측은 상기 제1 연결부(42)에 형성된 슬라이딩홈(421)을 따라 슬라이딩되며 타측은 상기 맨드릴부(41)와 연결되는 슬라이딩부(44)를 구비할 수 있다.

상기 맨드릴부(41)는, 상기 슬라이딩홈(421)을 따라 슬라이딩되는 상기 슬라이딩부(44)에 의해 상기 제3 위치와 상기 제4 위치를 왕복 운동할 수 있다.

또한, 상기 맨드릴 유닛(40)은, 상기 맨드릴부(41)가 상기 제4 위치에 위치하는 경우, 상기 슬라이딩부(44)의 위치 이동을 제한하는 락킹부(47)를 더 구비할 수 있다.

상기 락킹부(47)는, 상기 제1 연결부(42)를 관통되어 형성되는 관통부(471) 및 상기 관통부(471)의 내측면을 따라 위치 이동되어 함입부(441)에 삽입되거나 삽입 해제되는 삽입부(472)를 구비할 수 있다.

상기 함입부(441)는, 상기 슬라이딩부(44)의 제1 연결부(42)와의 대향면에 함입되어 형성될 수 있다.

상기 삽입부(472)는, 상기 맨드릴부(41)가 상기 제4 위치에 위치하는 경우, 상기 함입부(441)와 동일선 상에 배치되어 상기 함입부(441)로의 삽입이 구현될 수 있다.

상기 슬라이딩부(44)는, 상기 삽입부(472)의 상기 함입부(441)로의 삽입 여부에 따라 슬라이딩 여부가 결정될 수 있다.

또한, 상기 맨드릴부(41)는, 상기 삽입부(472)가 상기 함입부(441)에 삽입되는 경우, 상기 제4 위치에서 상기 제3 위치로의 위치 이동이 제한될 수 있다.

상기 락킹부(47)는, 상기 맨드릴부(41)가 상기 금속링(R)과의 접촉에 따라 발생한 편마찰에 의해 후방으로 밀려나는 현상을 방지하여, 상기 맨드릴부(41)에 의한 상기 금속링(R)의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 맨드릴부(41)는 상기 금속링(R)과의 접촉 마찰에 따른 흔들림 또는 충격에도 상기 제4 위치를 유지할 수 있다.

한편, 상기 맨드릴지지부(45)는 상기 맨드릴부(41)의 일측단과 대응되는 형상으로 형성되는 형성홀(451) 상기 형성홀(451)에 형성되어, 상기 형성홀(451)에 삽입된 상기 맨드릴부(41)의 일측단의 회전에 따라 상기 맨드릴부(41)의 일측단과 구름 접촉하는 볼베어링부(452)를 구비할 수 있다.

상기 볼베어링부(452)는, 상기 맨드릴부(41)의 회전 시, 상기 형성홀(451)의 내측면과 상기 맨드릴부(41)의 외측면 사이의 마찰을 줄여, 부재간의 마찰에 따른 소음 방지 및 접촉부재의 파손/손상을 방지하도록 한다.

또한, 상기 맨드릴지지부(45)는, 상기 형성홀(451)의 입구 측에 형성되며, 상기 맨드릴부(41)의 일측단의 삽입에 따라 변형되어 상기 맨드릴부(41)의 일측단을 포위하여, 상기 형성홀(451)의 내부 공간이 밀폐되도록 하는 맨드릴와이퍼부(453)를 더 구비할 수 있다.

상기 맨드릴와이퍼부(453)는, 외부로부터 상기 형성홀(451)로의 이물질 유입을 방지하여, 상기 맨드릴부(41)의 상기 형성홀(451) 내에서의 회전 시, 이물질에 의한 회전 불량 및 부재 파손을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 서포트롤 유닛을 도시한 개략 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 서포트롤 유닛의 일부를 절개한 절개 사시도이다.

또한, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 서포트롤 유닛의 일부를 도시한 개략 사시도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)의 서포트롤 유닛(50)은, 상기 제2 지지부(12)에 회전 가능하도록 장착되는 회전부(51), 상기 회전부(51)에 회전력을 인가하는 모터부(52), 상기 회전부(51)와 상기 모터부(52) 사이에 형성되어 상기 모터부(52)에 의한 회전력에 의해 상기 회전부(51)가 일방향으로 회전되도록 하는 클러치베어링부(53)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 서포트롤 유닛(50)은, 상기 회전부(51)에 장착된 채, 상기 회전부(51)와 연동되어 회전되는 원판부(54)를 구비할 수 있다.

상기 제2 지지부(12)는, 이격되어 "l되는 제1 지지부(121) 및 제2 지지부(122)로 구성될 수 있다.

상기 원판부(54)는, 이격되어 배치되는 제1 원판부(541) 및 제2 원판부(542)로 구성될 수 있다.

상기 금속링(R)은, 상기 포밍롤 유닛(30) 및 상기 맨드릴 유닛(40)에 의해 가공되어 상기 제1 외경에서 상기 제2 외경으로 변형되는 중에, 적어도 일부분이 상기 제1 원판부(541)와 상기 제2 원판부(542) 사이의 이격 공간으로 진입할 수 있다.

이 때, 상기 맨드릴부(41)는, 상기 포밍롤 유닛(30)이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동 중에, 상기 금속링(R)에 의해 하부측으로 위치 이동되어 상기 원판부(54)와 접촉되면, 상기 원판부(54)와 접촉된 채, 상기 제2 방향(D2)으로 회전될 수 있다.

여기서, 상기 원판부(54)는, 상기 맨드릴부(41)와의 접촉 전에 상기 제1 방향(D1)으로 회전되고 있을 수 있다.

또한, 본 발명의 금속링 단조장치(1)는, 상기 맨드릴부(41)와 상기 원판부(54)가 접촉된 채, 회전되는 중에 상기 맨드릴부(41)의 하측 방향으로의 위치 이동이 상기 원판부(54)에 의해 제한되면, 상기 금속링(R)의 가공이 더 이상 진행되지 않을 수 있다.

상술한 서포트롤 유닛(50)에 관하여 정리하면, 먼저 상기 모터부(52)의 회전에 의해 상기 회전부(51)가 회전하면, 상기 클러치베어링부(53)가 일방향으로 저속으로 회전하고, 상기 클러치베어링부(53)가 회전함에 따라 상기 원판부(54)가 회전한다. 따라서, 상기 원판부(54)가 상기 맨드릴부(41)와 접촉되기 전에 회전함으로써, 맨드릴부(41)와 동기 조건으로 회전 시 회전 차를 유연하게 극복하고 부드러운 동작이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 상기 서포트롤 유닛(50)은, 상기 베이스부(15)에 연결되고, 상기 제1 원판부(541) 및 상기 제2 원판부(542) 외주면의 적어도 일부분과 접촉된 채, 상기 제1 원판부(541) 및 상기 제2 원판부(542)의 회전에 따라 탄성 변형되어 상기 제1 원판부(541) 및 상기 제2 원판부(542)의 외주면의 이물질을 제거하는 서포트와이퍼부(55)를 더 구비할 수 있다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 포밍롤 유닛을 설명하기 위한 개략도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)의 상기 포밍롤 유닛(30)은, 상기 제3 지지부(13)에 연결되는 헤드부(31), 상기 헤드부(31)에 장착되는 장착부(32), 상기 장착부(32)에 회전 가능하게 연결되는 포밍롤부(33), 상기 장착부(32)가 승강되도록 하는 실린더부(34)를 구비할 수 있다.

상기 포밍롤부(33)는, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동되어 상기 금속링(R)의 외주면과 접촉될 수 있다.

상기 실린더부(34)는, 상기 장착부(32)가 승강되도록 하여 상기 포밍롤부(33)의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동이 구현되도록 할 수 있다.

또한, 상기 포밍롤 유닛(30)은 상기 포밍롤부(33)와 인접하게 배치된 채, 상기 장착부(32)에 장착되며, 상기 포밍롤부(33)에 의해 상기 금속링(R)이 가공되는 경우, 상기 금속링(R)의 위치 이동을 제한하는 가이드롤(35)을 더 구비할 수 있다.

상기 가이드롤(35)은, 상기 포밍롤부(33)의 일측에 배치되는 제1 가이드롤(351) 및 상기 포밍롤부(33)의 타측에 배치되는 제2 가이드롤(352)을 구비할 수 있다.

상기 제1 가이드롤(351)은, 상기 장착부(32)에 회동 가능하도록 연결되는 회동바(351a) 및 상기 회동바(351a)의 일측단에 회전 가능하도록 연결되는 롤링부(351b)를 구비할 수 있다.

상기 제2 가이드롤(352) 또한 상기 제1 가이드롤(351)과 동일한 구성으로 형성될 있다.

상기 롤링부(351b)는, 상기 금속링(R)과의 접촉에 따라 상기 금속링(R)의 반대 방향으로 회전될 수 있다.

상기 가이드롤(35)은, 상기 포밍롤부(33)에 의한 상기 금속링(R)의 가공 시, 상기 금속링(R)의 위치 이동을 제한하여, 상기 포밍롤부(33)에 의한 상기 금속링(R)의 가공이 균일하게 구현되도록 할 수 있다.

또한, 상기 포밍롤 유닛(30)은 상기 포밍롤부(33)의 상측에 배치된 채, 상기 장착부(32)에 연결되고, 금속 부재 간의 마찰력을 줄이는 오일을 공급하는 오일공급부(36)를 더 구비할 수 있다.

상기 오일공급부(36)는, 배출된 상기 오일이 중력에 의해 하측으로 이동되도록 하여, 상기 포밍롤부(33), 상기 금속링(R), 상기 맨드릴부(41) 및 상기 서포트롤 유닛(50)을 경유하여 상기 베이스부(15)로 이동되도록 할 수 있다.

한편, 상기 포밍롤부(33)는, 외주면을 따라 함입되어 형성된 링삽입홈(미도시)을 구비하며, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동되는 경우, 상기 금속링(R)이 상기 링삽입홈에 삽입된 채, 가공될 수 있다.

이에 따라, 상기 금속링(R)은 상기 포밍롤부(33)에 의한 단조 가공 시, 상기 포밍롤부(33)로부터 이탈되지 않을 수 있다.

도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 베드유닛을 설명하기 위한 개략도이다.

도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)의 베드유닛(10)은, 상기 베이스부(15)로부터 함입되어 상기 베이스부(15)로 이동된 상기 오일을 회수하는 오일회수부(16)를 더 구비할 수 있다.

상기 오일회수부(16)에 회수된 상기 오일은 상기 오일공급부(36)로 재 공급될 수 있다.

상기 오일회수부(16)는, 상기 베이스부(15)로부터 하향 경사지게 함입된 제1 경사부(161), 상기 제1 경사부(161)의 끝단으로부터 상향 경사지게 형성된 제2 경사부(162) 및 상기 제1 경사부(161)와 상기 제2 경사부(162)에 형성되어 상기 오일공급부(36)와 연통되는 오일회수구(163)를 구비할 수 있다.

상기 오일공급부(36)로부터 배출된 오일은, 상기 포밍롤 유닛(30), 상기 맨드릴 유닛(40), 상기 서포트롤 유닛(50)을 경유하여, 상기 베이스부(15)로 이동하고, 중력에 의해 상기 베이스부(15)에 형성된 상기 제1 경사부(161) 또는 상기 제2 경사부(162)로 이동되어 상기 오일회수구(163)로 회수될 수 있다.

이 때, 상기 오일공급부(36)로부터 배출된 오일은 점도 지수가 고점도임에도 불구하고, 중력에 의해 하측 방향으로 이동되므로, 신속한 회수 및 회수된 오일의 상기 오일공급부(36)로의 신속한 공급이 가능하여, 오일의 효율적인 사용이 가능하다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치의 로딩유닛을 설명하기 위한 개략도이다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)의 로딩유닛(20)은, 가공되지 않은 금속링(R)을 상기 지면으로부터 상기 베이스부(15)를 향해 높이 방향으로 이동되도록 하여 상기 가공되지 않은 금속링(R)이 상기 대기 위치에 위치하도록 하는 높이이동부(21) 및 상기 대기 위치에 위치한 금속링(R)을 상기 베드유닛(10)의 외측으로부터 상기 베드유닛(10)의 상측으로 이동되도록 하여 상기 가공 위치에 위치하도록 하는 길이이동부(23)를 구비할 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치를 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속링 단조장치(1)는, 길이 방향(수평 방향)으로 배치된 종래의 링밀 장치의 포밍롤 회전에 의한 힘의 방향(D3)이 가이드웨이의 개구 방향과 동일 선상에 위치하여, 포밍롤 회전에 의한 힘에 의해 포밍롤 유닛을 지지하기 어려웠으나, 본 발명에서는 가이드웨이(25)의 측방이 폐쇄되어 있어, 포밍롤 회전에 의한 힘을 견고하게 지지할 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

1: 금속링 단조장치
R: 금속링
D1: 제1 방향
D2: 제2 방향
10: 베드유닛
20: 로딩유닛
30: 포밍롤 유닛
40: 맨드릴 유닛
50: 서포트롤 유닛

Claims (6)

1. 중공이 형성된 제1 외경의 금속링을 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경으로 가공하기 위한 금속링 단조장치에 있어서,
   일정 높이에서 지면과 평행하게 배치되는 베이스부를 구비하는 베드유닛;
   상기 금속링을, 상기 베드유닛의 외측에 위치한 대기 위치에서 상기 베드유닛의 상측에 위치한 가공 위치로 위치 이동시키는 로딩유닛;
   상기 가공 위치의 상측에 형성된 채, 제1 방향으로 회전되며, 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링과 이격되어 배치되는 제1 위치와 상기 금속링 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 제2 위치를 왕복 운동하는 포밍롤 유닛;
   상기 베드유닛과 상기 포밍롤 유닛 사이에 형성되고, 상기 금속링이 상기 가공 위치에 위치하면, 상기 금속링의 중공에 삽입된 채, 상기 금속링을 지지하는 맨드릴 유닛; 및
   상기 베드유닛과 상기 맨드릴 유닛 사이에 형성되며, 상기 포밍롤 유닛 및 상기 맨드릴 유닛에 의한 가공에 따른 상기 금속링 외경의 한계를 규정하는 서포트롤 유닛; 을 포함하며,
   상기 포밍롤 유닛, 상기 맨드릴 유닛 및 상기 서포트롤 유닛은, 상기 베드유닛을 기준으로 상이한 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속링 단조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 맨드릴 유닛은,
   상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링의 중공에 삽입되지 않은 제3 위치에서 상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링의 중공에 삽입되는 제4 위치로 위치 이동되며,
   상기 가공 위치에 위치한 상기 금속링은, 상기 제2 위치에 위치한 상기 포밍롤 유닛 및 상기 제4 위치에 위치한 상기 맨드릴 유닛 사이에 배치되고,
   상기 포밍롤 유닛이 상기 제1 방향으로 회전되면, 상기 금속링은 상기 포밍롤 유닛과 연동되어 상기 제1 방향의 반대방향인 제2 방향으로 회전되며, 상기 맨드릴 유닛은 상기 금속링과 연동되어 상기 금속링의 내주면을 따라 상기 제2 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 금속링 단조장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 베드유닛은,
   상기 베이스부에 연결된 채, 상기 맨드릴 유닛을 상기 베이스부로부터 제2 높이에 배치되도록 하는 제1 지지부를 구비하며,
   상기 맨드릴 유닛은,
   상기 원통형으로 형성된 채, 상기 제4 위치에서 상기 금속링의 내주면과 접촉하는 맨드릴부 및 상기 맨드릴부의 상기 제3 위치에서 상기 맨드릴부와 이격되어 배치되며, 상기 맨드릴부의 상기 제4 위치에서 상기 맨드릴부의 일측단과 연결되어 상기 맨드릴부를 지지하는 맨드릴지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속링 단조장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 맨드릴 유닛은,
   상기 제1 지지부에 연결되는 제1 연결부, 상기 제1 지지부에 연결되며 상기 제1 연결부와 이격되어 나란하게 배치되는 제2 연결부, 일측은 상기 제1 연결부에 형성된 슬라이딩홈을 따라 슬라이딩되며 타측은 상기 맨드릴부와 연결되는 슬라이딩부를 구비하고,
   상기 맨드릴부는, 상기 슬라이딩홈을 따라 슬라이딩되는 상기 슬라이딩부에 의해 상기 제3 위치와 상기 제4 위치를 왕복 운동하며,
   상기 맨드릴 유닛은,
   상기 맨드릴부가 상기 제4 위치에 위치하는 경우, 상기 슬라이딩부의 위치 이동을 제한하는 락킹부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 금속링 단조장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 슬라이딩부는,
   상기 제1 연결부와의 대향면에 함입되어 형성되는 함입부가 형성되고,
   상기 락킹부는,
   상기 제1 연결부를 관통되어 형성되는 관통부 및 상기 관통부의 내측면을 따라 위치 이동되어 상기 함입부에 삽입되거나 삽입 해제되는 삽입부를 구비하며,
   상기 삽입부는,
   상기 맨드릴부가 상기 제4 위치에 위치하는 경우, 상기 함입부와 동일선 상에 배치되어 상기 함입부로의 삽입이 구현되고,
   상기 맨드릴부는, 상기 삽입부가 상기 함입부에 삽입되는 경우, 상기 제4 위치에서 상기 제3 위치로의 위치 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 금속링 단조장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 맨드릴지지부는,
   상기 맨드릴부의 일측단과 대응되는 형상으로 형성되는 형성홀 상기 형성홀에 형성되어, 상기 형성홀에 삽입된 상기 맨드릴부의 일측단의 회전에 따라 상기 맨드릴부의 일측단과 구름 접촉하는 볼베어링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속링 단조장치.
   

Images