KR20210099304A - 4-다이 단조 장치 - Google Patents

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KR20210099304A
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Abstract

본 발명은 유압 단조 프레스 및 래디얼 스웨이징(radial swaging) 장치 상에서 각종 강이나 합금의 잉곳(ingot) 및 빌렛의 단조에 사용될 수 있는 4-다이 단조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 4-다이 단조 장치에는 슬라이딩면에 탄소 섬유를 포함하는 판재를 사용함으로써, 상,하부 바디와 측부 슬라이드의 슬라이딩면에서 발생하는 마모를 줄여, 단조 장치의 무수리 기간을 크게 연장한다.

Description

4-다이 단조 장치 {FOUR DIE FORGING DEVICE}
본 발명은 통상적인 금속 가공 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압 단조 프레스 및 래디얼 스웨이징(radial swaging) 장치 상에서 각종 강이나 합금의 잉곳(ingot) 및 빌렛의 단조에 사용될 수 있는 4-다이 단조 장치에 관한 것이다.
본 발명은 로드(rods), 칼럼(columns), 중간 샤프트(intermediate shafts), 토션 바(torsion bars), 롤링밀 롤(rolling mill rolls)과 같이 길게 연장하는 부품의 제조뿐만 아니라, 구조용 강, 스테인리스 강, 고온 및 난가공 강과 합금의 단조 부품의 후속 성형을 위한 단조 부품의 제조를 위한 기계 가공 및 야금 산업에 적용될 수 있다.
특허문헌 1에는, 경사면을 가지는 가동 상부 바디(body)와 고정 하부 바디와, 상기 바디들의 경사면에 대응하는 경사면을 가지는 측부 슬라이드를 포함하고, 상기 측부 슬라이드는 동적으로 상기 상-하부 바디들에 연결되고, 상기 바디들에 대해 가동 가능하게 장착되며, 상기 측부 슬라이드는 П-형 단면의 가이드웨이(guideway)에 의해 상기 바디들에 연결되는 4-다이 단조 장치가 알려져 있다.
각 가이드웨이의 일 측부는 적절한 핀에 의해 상부 및 하부 바디와 견고하게 연결되며, 각 가이드웨이의 타 측부는 상기 측부 슬라이드에 제공된 각각의 그루브에 삽입되고, 상기 가이드웨이와 측부 슬라이드의 사이에는 슬라이딩 면을 따라 간극이 존재한다. 각각의 상·하부 다이에 상·하부 바디가 연결되고, 상기 측부 다이가 상기 측부 슬라이드에 연결된다. 상기 다이는 П-형 클램프와 상기 상부 및 하부 바디와 측부 슬라이드를 통해 나오는 타이 핀의 도움을 받아 각각의 본체와 슬라이드에 연결되고, 상기 클램프는 상기 바디, 상기 슬라이드 및 상기 다이에 제공된 그루브에 삽입되는 각각의 돌출부가 구비된다.
상기 특허문헌 1 기술의 단점은, 슬라이딩 면 상에서의 가이드웨이 마모 및 스코어 빌드(score build, 몸체의 줄 파임) 경향에 의해 수리를 하지 않아도 되는 서비스 기간이 충분하지 않고, 다이 교체에 과도한 시간이 소요되어 효율성이 낮다는 것이다.
또한, 특허문헌 2에는, 경사면을 갖는 가동 상부 바디와 고정 하부 바디, 상기 바디들에 동적으로 연결된 측부 슬라이드들을 포함하고, 상기 측부 슬라이드는 상기 상·하부 바디에 형성된 경사면에 대응하는 경사면을 구비하고, F형 단면의 가이드웨이에 의해 상부 및 하부 바디에 대해 변위 가능하게 설치되는 4-다이 단조 장치가 개시되어 있다.
이 단조 장치에 있어서, 상기 가이드웨이의 중앙부는 핀에 의해 상·하부 바디에 연결되고, 슬라이딩 면을 따라 가이드웨이와 슬라이드 사이에 간극이 존재한다. 상·하부 다이가 각각 상·하부 바디에 연결되고, 상기 측면 다이는 슬라이드에 연결된다. 상기 다이는 П-형 클램프와 상기 바디와 슬라이드를 관통하여 나오는 타이 핀에 의해 각각의 바디와 슬라이드에 고정되고, 상기 클램프는 상기 바디, 상기 슬라이드 및 상기 다이에 구비된 그루브에 삽입되는 각각의 돌출부를 구비한다.
F형 단면의 가이드웨이의 적용을 통해 무수리(repair-free) 서비스 기간이 어느 정도 확보될 수 있으나, 바디와 슬라이드의 슬라이딩 면의 오정렬 및 걸림(jamming) 발생, 슬라이드의 동작 동조 결함, 가이드웨이에 손상을 유발하는 바디에 대한 가이드웨이의 결합 강도의 부족에 따른 가이드웨이의 마모 등으로 인해, 여전히 생산성과 신뢰성이 충분하지 않은 문제점이 있다.
한편, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 단조 장치에 있어서, 프레스의 상하 움직임에 따라 슬라이딩되어 상,하 바디와 접촉하여 마찰되는 슬라이드의 슬라이드판(slide plate)과 가이드웨이는, 주철(cast iron)판 또는 브론즈판이 적용되어 왔다.
그런데, 상,하부 바디의 경사면에서 슬라이딩시에는 강한 마찰력이 작용하며, 이때의 마찰력에 의해 주철판 또는 브론즈판에서 마모가 발생할 뿐 아니라, 프레스에 의해 가해지는 강한 압력과 마찰 저항열에 의해 주철판 또는 브론즈판의 강도 저하가 발생하여 잦은 파손이 발생한다.
이러한 현상을 줄이기 위하여, 해당 슬라이딩면에 윤활유를 분사시키고 있으나, 윤활장치의 이상 작동이나 고장에 의해 화재가 발생하거나 슬라이딩되는 판의 과도한 마모 및 파손이 발생하는 문제점이 여전히 존재한다. 이에 따라, 상기한 수단의 도입에도 불구하고, 무수리 보증기간의 확보가 충분하지 않은 문제점이 있다.
1. 러시아 등록특허공보 제2283718호 2. 한국 등록특허공보 제10-1189333호
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 윤활유 분사수단과 같은 별도의 윤활 장치를 사용하지 않고도 슬라이드판과 가이드웨이의 윤활이 원활하게 이루어지며, 바디와 슬라이드의 슬라이딩 면의 오정렬 및 걸림 발생, 슬라이드의 동작 동조 결함, 가이드웨이에 손상을 유발하는 바디에 대한 가이드웨이의 결합 강도의 부족에 따른 가이드웨이의 마모 등을 현저하게 줄일 수 있는 4-다이 단조 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 하면에 양 단부를 향하여 형성된 경사면을 가지며 가동하는 상부 바디; 상면에 양 단부를 향상하여 형성된 경사면을 가지며 고정되는 하부 바디; 상기 상부 바디와 하부 바디의 사이에 배치되며, 상부에는 상기 상부 바디의경사면에 대응하는 경사면을 가지고, 하부에는 상기 하부 바디의 경사면에 대응하는 경사면을 가지고, 상기 상부 바디 및 하부 바디의 경사면에 대응하는 경사면에는 1 이상의 슬라이드판이 형성되어 있는 2개의 측부 슬라이드; 상기 상부 바디와 상기 측부 슬라이드, 상기 하부 바디와 상기 측부 슬라이드를 상호 동적으로 연결하는 복수의 가이드웨이; 상기 상부 바디의 하부에 고정되는 상부 다이; 상기 하부 바디의 상부에 고정되는 하부 다이; 상기 측부 슬라이드의 일측에 고정되는 2개의 측부 다이; 및 상기 상부 다이, 하부 다이 및 측부 다이를 상기 상부 바디, 하부 바디 및 측부 슬라이드에 고정하는 다이 고정수단;을 포함하고, 상기 2개의 측부 슬라이드에 형성된 1 이상의 슬라이드판의 슬라이딩면과 상기 복수의 가이드웨이의 슬라이딩면에는 탄소 섬유를 포함하는 판재가 부착되어 있는, 4-다이 단조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 4-다이 단조 장치에 있어서, 상기 가이드웨이는 E 형상 단면을 가지며, 그 중심 웹을 통해 상기 상부 바디 또는 고정 하부 바디에 연결되고, 상기 E 형상 단면의 일 돌출부에 의해 상기 측부 다이에 형성된 경사면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩면이 형성되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 4-다이 단조 장치에 있어서, 상기 가이드웨이의 슬라이딩면에는 길이 방향으로 연장하는 내마모판이 고정수단을 통해 고정되며, 상기 내마모판은 그 양단부에 돌출 형성된 브라켓이 상기 슬라이딩면의 단부를 커버하거나, 상기 슬라이딩면에 형성된 요부에 삽입되어, 길이 방향의 유동이 억제되며, 상기 내마모판이 상기 탄소 섬유를 포함하는 판재일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 4-다이 단조 장치에 있어서, 상기 탄소 섬유를 포함하는 판재는, 금속 판재와, 상기 금속 판재의 일면에 부착된 탄소 섬유를 포함하는 판재로 이루어지는 복합판재일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 4-다이 단조 장치에 있어서, 상기 탄소 섬유를 포함하는 판재는, 탄소 섬유의 직포, 탄소 섬유의 부직포, 또는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 4-다이 단조 장치에 있어서, 바람직하게, 상기 탄소 섬유를 포함하는 판재는, 밀도 1.4 ~ 1.8kg/dm3, 열팽창계수(두께방향) 2.7~4.0×10-6/℃, 260℃에서 인장강도 185 ~ 250MPa, 압축강도 450 ~ 500MPa의 특성을 가질 수 있다.
본 장치의 본질적인 특징과 기술적 달성 결과 사이에는 다음과 같은 인과관계가 존재한다.
상,하 바디와 측부 슬라이드의 사이의 슬라이딩 면에는 강한 압력이 가해지며, 이러한 측부 슬라이드에 부착된 슬라이드판과 가이드웨이의 마모면에 물질 자체적으로 윤활성을 부여함과 동시에 충분한 강성을 구현할 수 있는 탄소 섬유를 포함하는 판재 또는 복합재를 적용함으로써, 종래와 같은 윤활장치를 사용하지 않고도 슬라이딩 면을 따라 바디와 측부 슬라이드 상호 간에 부드럽고 걸림 없는 왕복운동을 확보할 수 있다. 그 결과 더 길어진 장치의 무수리 서비스 주기와 생산성, 신뢰성 및 효율성의 증가를 확보하게 된다.
또한, E 형상 단면의 가이드웨이는 바디에 견고하게 고정된 보조 단부 웹을 가짐으로써 바디와 슬라이드의 사이에서 보다 견고한 동적 연결을 제공하며, 슬라이딩 쌍에서 오정렬을 감소하고, 각각 슬라이딩 면에 형성되는 스코어 빌드 위험을 감소시키며, 이로 인해 양 슬라이드의 동기화된 이동은 물론 슬라이딩 면을 따라 바디와 슬라이드 상호간 부드럽고 오정렬이 없으며 걸림 없는 이동을 확보하게 되고, 가이드웨이 파손 위험을 감소시키고 그 결과 더 길어진 장치의 무수리 서비스 주기와 생산성, 신뢰성 및 효율성의 증가를 확보하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 측부 슬라이드의 슬라이딩면에 부착되는 슬라이드판의 단면도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 가이드웨이를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제1 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제2 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이다.
도 6는 도 1의 B-B 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 다이 고정수단을 나타낸 것이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 맨드릴의 사시도이고 도 7b는 맨드릴에 다이가 밀착된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치를 통해 프레싱이 이루어지는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 다이 고정수단에서 다이를 분리할 수 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 10은 4-다이 단조 장치 내에서 맨드릴에 다이가 브라켓에 의해 고정된 상태를 나타내는 정면도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 측부 슬라이드의 슬라이딩면에 부착되는 슬라이드판의 단면도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 가이드웨이를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제1 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 제2 형태의 가이드웨이의 분해 사시도이고, 도 6는 도 1의 B-B 단면도로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치에 구비되는 다이 고정수단을 나타낸 것이고, 도 7a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 맨드릴의 사시도이고 도 7b는 맨드릴에 다이가 밀착된 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 4-다이 단조 장치는, 도 1에 도시된 것과 같이, 하면에 경사면이 형성되고 가동되는 상부 바디(1)와, 상면에 경사면이 형성되고 고정되게 배치되는 하부 바디(2)와, 상기 상부 바디(1) 및 하부 바디(2)에 동적으로 연결되는 2개의 측부 슬라이드(3, 4)와, 상기 상부 바디(1)에 체결되는 상부 다이(6)와, 상기 하부 다이(2)에 체결되는 하부 다이(7)와, 상기 2개의 측부 슬라이드(3, 4)에 체결되는 측부 다이(8, 9)와, 상기 상부 및 하부 바디(1, 2)와 2개의 측부 슬라이드(3, 4) 사이를 동적으로 연결하는 가이드웨이(5)와, 상기 바디(1, 2) 및 측부 슬라이드(3, 4)와 다이(6, 7, 8, 9)를 고정 및 해제하는 다이 고정수단(10)을 포함하여 구성된다.
상기 측부 슬라이드(3, 4)들은 상기 상부 및 하부 바디(1, 2)에 형성된 경사면에 대응하는 경사면을 구비하고, 상기 가이드웨이(5)에 의해 상기 상부 및 하부 바디(1, 2)에 연결되어 변위 가능하게 장착된다. 상기 상부 및 하부 바디(1, 2)에 형성된 경사면에 대응하는 경사면의 각각에는 1개 이상의 슬라이드판(3a, 4a)이 부착되어 있다.
상기 슬라이드판(3a, 4a)은, 도 2에 도시된 것과 같이, 측부 슬라이드(3. 4)에 부착되며 강(steel)으로 이루어진 제1 판재와, 상기 제1 판재의 일 면에 부착된 탄소섬유판으로 이루어진다. 상기 탄소섬유판은 상, 하부 바디의 슬라이딩면에 접하는 부분(즉, 상부 및 하부 바디(1, 2)가 슬라이딩 하는 면)에 부착된다.
상기 탄소섬유판은 바람직하게 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 이루어진 판재가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 슬라이딩 특성에 영향이 없는 한 탄소 섬유의 직포 또는 부직포 형태의 시트도 이용이 가능하다. 상기 탄소섬유판은 4-다이 단조 장치에 가해지는 강한 압력과 단조 공정에 가해지거나 발생하는 열을 고려할 때, 밀도 1.4 ~ 1.8kg/dm3, 열팽창계수(두께방향) 2.7~4.0×10-6/℃, 260℃에서 인장강도 185 ~ 250MPa, 압축강도 450 ~ 500MPa의 특성을 가지는 것이 바람직하며, 그 일 예로 탄소섬유 폴리이미드 복합체판이 사용될 수 있다.
한편, 상기 가이드웨이는 2가지 형태로 이루어질 수 있다.
제1 형태의 가이드웨이(5)는, 도 3 및 4에 도시된 것과 같이, E-형 단면을 가지며, 센터 웹(5a)과 제1 단부 웹(5b)을 통해 상기 상부 바디(1) 또는 하부 바디(2)에 견고하게 연결되며, 제2 단부 웹(5c)과 상기 측부 슬라이드(3, 4)의 사이에 형성된 간극을 통해 상기 측부 슬라이드(3, 4)가 슬라이딩할 수 있도록 하는 슬라이딩 면(5d)이 제공된다.
상기 슬라이딩 면(5d)에는 다수의 볼트를 사용하여 내마모판(5e)이 고정되어 있고, 상기 내마모판(5e)의 양단부에는 상기 제2 단부 웹(5c)의 양 단부를 외측으로부터 감싸도록 하는 브라켓(5f)가 형성되어 있다. 이 브라켓(5f)은 단조 장치의 사용 과정에 일어나는 강한 마찰력에도 상기 내마모판(5e)이 길이 방향으로 유동되는 것을 막아, 상기 슬라이딩 면(5d) 및 내마모판(5e)에 형성된 볼트 구멍에 변형이 생기거나, 체결되는 볼트에 변형 내지 손상이 일어나는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 내마모판(5e)의 교체 주기를 크게 연장시킬 수 있다.
상기 내마모판(5e)도 바람직하게 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 이루어진 판재가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 슬라이딩 특성에 영향이 없는 한 탄소 섬유의 직포 또는 부직포 형태의 시트도 이용이 가능하다. 상기 탄소섬유판은 4-다이 단조 장치에 가해지는 강한 압력과 단조 공정에 가해지거나 발생하는 열을 고려할 때, 밀도 1.4 ~ 1.8kg/dm3, 열팽창계수(두께방향) 2.7~4.0×10-6/℃, 260℃에서 인장강도 185 ~ 250MPa, 압축강도 450 ~ 500MPa의 특성을 가지는 것이 바람직하며, 그 일 예로 탄소섬유 폴리이미드 복합체판이 사용될 수 있다.
또한, 제2 형태의 가이드웨이(5')는, 도 5에 도시된 것과 같이, E-형 단면을 가지며, 센터 웹(5a')과 제1 단부 웹(5b')을 통해 상기 상부 바디(1) 또는 하부 바디(2)에 견고하게 연결되며, 제2 단부 웹(5c')과 상기 측부 슬라이드(3, 4)의 사이에 형성된 간극을 통해 상기 측부 슬라이드(3, 4)가 슬라이딩할 수 있도록 하는 슬라이딩 면(5d')이 제공된다.
상기 슬라이딩 면(5d')에는 다수의 볼트를 사용하여 내마모판(5e')이 고정되어 있고, 상기 슬라이딩 면(5d')에는 양 단부에 단차(5f')가 형성되어 있고, 상기 내마모판(5e')은 상기 내마모판(5e')의 양단가 상기 슬라이딩 면(5d')에 삽입된 후, 볼트에 의해 고정된다. 상기 내마모판(5e')은 단조 장치의 사용 과정에 일어나는 강한 마찰력에도 상기 슬라이딩 면(5d')에 매립되어 있는 형태이므로, 길이 방향으로 유동되지 않게 되어, 상기 슬라이딩 면(5d) 및 내마모판(5e)에 형성된 볼트 구멍에 변형이 생기거나, 체결되는 볼트에 변형 내지 손상이 일어나는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 내마모판(5e')의 교체 주기를 크게 연장시킬 수 있다.
상기 내마모판(5e')도 바람직하게 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 이루어진 판재가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 슬라이딩 특성에 영향이 없는 한 탄소 섬유의 직포 또는 부직포 형태의 시트도 이용이 가능하다. 상기 탄소섬유판은 4-다이 단조 장치에 가해지는 강한 압력과 단조 공정에 가해지거나 발생하는 열을 고려할 때, 밀도 1.4 ~ 1.8kg/dm3, 열팽창계수(두께방향) 2.7~4.0×10-6/℃, 260℃에서 인장강도 185 ~ 250MPa, 압축강도 450 ~ 500MPa의 특성을 가지는 것이 바람직하며, 그 일 예로 탄소섬유 폴리이미드 복합체판이 사용될 수 있다.
상기 가이드웨이(5)는, 상기 상부 바디(1)에 가해지는 프레스의 구동력에 의해 상기 상부 바디(1)가 승강 운동을 할 때, 상기 상부 바디(1)에 연결된 가이드웨이(5)가 상기 측부 슬라이드(3, 4)를 따라 슬라이딩하여 왕복운동을 하게 되며, 이에 연동하여 상기 측부 슬라이드(3, 4)는 도 1에서 수평방향으로 왕복운동을 하게 되어, 측부 슬라이드(3, 4)에 고정된 다이가 합쳐지거나 개방되는 동작이 이루어지도록 한다.
상기 다이 고정수단(10)은, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 상부 및 하부 바디(1, 2) 또는 측부 슬라이드(3, 4)의 일측에 제공된 축방향 구멍에 삽입되고, 양단에 교번된 나사산을 가지며 소정 길이로 연장하며, 상호 분리된 제1 스크류(11)와 제2 스크류(12)를 포함한다. 상기 제1 스크류(11)와 제2 스크류(12)의 외측 단부에는 렌치와 같은 도구를 통해 상기 제1 스크류(11) 및 제2 스크류(12)를 회전시킬 수 있는 홈(11b, 12b)이 형성되어 있다.
상기 제1 스크류(11)의 최내측에는 제1 너트(13)가 배치되고 상기 제1 너트(13)의 외측에는 간격 조절부재(14)가 배치되고, 상기 간격 조절부재(14)의 외측에는 다이를 고정하기 위한 그립부가 형성된 그립(15)이 배치되고, 상기 그립(15)의 외측에는 제1 지지부재(16)가 배치되며, 상기 그립(15)과 제1 지지부재(16)의 사이에는 단조 장치의 사용 과정에 발생하는 충격이나 열에 의한 변위를 흡수할 수 있는 판 스프링(s)이 배치된다. 상기 제1 지지부재(16)의 외측에는 제2 너트(17)가 배치되고, 상기 제1 스크류(11)의 외측 단부에는 캡 너트(18)가 배치되며, 상기 캡 너트(18)의 외측에는 단조 장치의 사용 시에 캡 너트(18)에 회전이 발생하는 것을 방지하기 위한 고정핀을 설치할 수 있는 고정핀 너트(19)가 배치되어 있다. 또한, 상기 제2 스크류(12)측에도, 상기 제1 스크류(11)와 대칭되게 동일한 구성이 구비된다.
본 발명에 따른 단조 장치에 있어서, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)은 맨드릴(20)을 통해 한번에 교체될 수 있다. 이를 위해, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)에는 맨드릴(20)에 고정시키기 위한 체결 구멍이 형성되며, 상기 체결 구멍들은 다이들(6, 7, 8, 9)의 교환 과정에서 맨드릴과 고정시키거나, 인접한 다이들 간에 유동이 발생하지 않도록 고정하는데 사용된다.
상기 맨드릴(20)은, 도 7a 및 7b에 도시된 것과 같이, 단면이 대략 사각형을 이루면서 다이의 치수를 커버할 수 있을 정도로 연장하는 몸체(21)와, 상기 몸체의 4 모서리로부터 맨드릴(20)에 고정되는 다이에 가공된 치수에 대응하는 각도를 유지하면서 소정 길이로 연장하는 4개의 연장판(22)을 포함한다. 또한, 상기 몸체(21)에는 선택적으로 상기 다이들(6, 7, 8, 9)을 고정하기 위한 고정 수단이 형성될 수도 있다.
상기 몸체(21)와 상기 연장판(22)에 의해 구획된 공간에는 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 각각 배치되며, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 상기 연장판(22)에 의해 밀착된 상태가 될 때까지 이동시키고, 이들을 브라켓(23)과 같은 수단으로 고정시킨 후, 단조 장치로부터 한번에 이동시키거나 장착시킬 수 있다.
이상과 같은 구조로 이루어진, 본 발명의 일 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 작동 과정은 다음과 같다.
가동 프레스 크로스 빔이 상방으로 움직이면, 상부 바디(1)는 상부 다이(6)와 함께 상방으로 움직이고, 이때 가이드웨이(5)에 연결된 측부 슬라이드(3, 4)와 이에 연결된 측부 다이(8, 9)가 이동되어 작업 공간을 개방한다.
다음으로, 미도시된 매니퓰레이터에 의해 단조할 대상물을 작업공간으로 공급한다. 그리고 프레스는 작업 스트로크를 수행하기 시작하여, 가동 프레스 크로스 빔은 상부 바디(1)를 작업물로 이동시키고, 작업물을 상부 및 하부 다이(6, 7) 사이의 수직한 방향에서 스웨이지(swage)시킨다. 동시에 측부 다이(8, 9)를 이송시키는 측부 슬라이드(3, 4)도 도면상 수평 방향으로 작업물을 향하여 작업물을 향해 이동하여 수평 방향에서 스웨이지시킨다(도 8 참조).
작업물에 대한 스웨이징이 완료되면, 가동 프레스 크로스 빔은 상방으로 이동하여 프레스 작업공간이 개방되어, 1회의 단조 작업이 완료된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 4-다이 단조 장치의 경우, 측부 슬라이드의 슬라이딩면에 설치되는 슬라이드판을 표면에 탄소 섬유 또는 탄소 섬유가 포함된 판재를 사용하기 때문에, 탄소 섬유가 갖는 자발적 윤활 특성을 활용할 뿐 아니라, 우수한 강도와 강성을 가지기 때문에, 종래와 같은 윤활유 분사 장치 없이도 상부 및 하부 바디의 부드러운 동작을 가능하게 한다.
또한, E 형상 단면의 가이드웨이와 이 가이드웨이의 슬라이딩면에 설치된 탄소 섬유 또는 탄소 섬유가 포함된 판재로 이루어진 마모판은, 바디에 견고하게 고정된 보조 단부 웹을 가짐과 동시에 전술한 자발적 윤활 효과를 통해, 슬라이딩 면에 형성되는 스코어 빌드 위험을 감소시키며, 슬라이드 상호간에 부드럽고 오정렬이 없으며 걸림 없는 이동을 확보하게 되고, 가이드웨이 파손 위험을 감소시킨다.
이러한 구성을 통해 본 발명에 따른 4-다이 단조 장치는 무수리 서비스 주기와 생산성, 신뢰성 및 효율성의 증가를 얻을 수 있다.
한편, 단조 작업에 사용되는 다이를 교체할 필요가 있는 경우, 맨드릴(20)이 개방된 프레스 작업공간으로 제공된 다음, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 맨드릴(20)의 연장판(22)에 밀착될 때까지 이동시킨다.
이어서, 다이 고정수단(10)의 제1 스크류 및 제2 스크류(11, 12)를 반시계 방향으로 회전시키면, 도 9에 도시된 바와 같이, 캡 너트(18)에 고정된 제1 스크류 및 제2 스크류(11, 12)가 외측으로 이동하게 되어, 상기 그립(15)이 다이를 해제하는 상태가 된다. 이에 따라 상기 다이들(6, 7, 8, 9)이 상부 및 하부 바디(1, 2) 및 측부 슬라이드(3, 4)로부터 분리될 수 있다.
이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 브라켓(23)을 사용하여 2개의 다이들의 측면에서 상호 연결시키고, 맨드릴(20)에 고정된 후에, 별도의 이송수단을 사용하여, 상기 다이들(6, 7, 8, 9)은, 상부 및 하부 바디(1, 2) 및 측부 슬라이드(3, 4)로부터 분리된다.
이상과 같이, 다이 고정수단으로부터 다이가 바디 및 슬라이드로부터 분리된 다음, 고정된 한 세트의 교체될 다이를 운반하는 맨드릴(20)은 매니퓰레이터에 의해 장치 작업공간으로 제공되고, 맨드릴(20)에 고정된 다이 세트가 저장되는 공구 래크로 이송되며, 맨드릴로부터 다이를 분리하지 않은 상태로 보관되어 사용될 수 있다.
1:상부 바디 1a, 2a, 3a, 4a:경사면
2:하부 바디 3, 4:측부 슬라이드
3a, 4a: 슬라이드판 5:가이드웨이
5a:센터 웹 5b:제1 단부 웹
5c:제2 단부 웹 5d:슬라이딩 면
5e:내마모판 5f:브라켓
6:상부 다이 7:하부 다이
8, 9:측부 다이 10:다이 고정수단
11:제1 스크류 12:제2 스크류
13:제1 가동 너트 14:간격 조절부재
15:그립 16:제1 지지부재
17:제2 가동 너트 18:캡 너트
19:고정핀 너트 20:맨드릴
21:몸체 22:연장판
23:브라켓

Claims (6)

  1. 하면에 양 단부를 향하여 형성된 경사면을 가지며 가동하는 상부 바디;
    상면에 양 단부를 향상하여 형성된 경사면을 가지며 고정되는 하부 바디;
    상기 상부 바디와 하부 바디의 사이에 배치되며, 상부에는 상기 상부 바디의경사면에 대응하는 경사면을 가지고, 하부에는 상기 하부 바디의 경사면에 대응하는 경사면을 가지고, 상기 상부 바디 및 하부 바디의 경사면에 대응하는 경사면에는 1 이상의 슬라이드판이 형성되어 있는 2개의 측부 슬라이드;
    상기 상부 바디와 상기 측부 슬라이드, 상기 하부 바디와 상기 측부 슬라이드를 상호 동적으로 연결하는 복수의 가이드웨이;
    상기 상부 바디의 하부에 고정되는 상부 다이;
    상기 하부 바디의 상부에 고정되는 하부 다이;
    상기 측부 슬라이드의 일측에 고정되는 2개의 측부 다이; 및
    상기 상부 다이, 하부 다이 및 측부 다이를 상기 상부 바디, 하부 바디 및 측부 슬라이드에 고정하는 다이 고정수단;을 포함하고,
    상기 2개의 측부 슬라이드에 형성된 1 이상의 슬라이드판의 슬라이딩면과 상기 복수의 가이드웨이의 슬라이딩면에는 탄소 섬유를 포함하는 판재가 부착되어 있는, 4-다이 단조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드웨이는 E 형상 단면을 가지며, 그 중심 웹을 통해 상기 상부 바디 또는 고정 하부 바디에 연결되고, 상기 E 형상 단면의 일 돌출부에 의해 상기 측부 다이에 형성된 경사면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩면이 형성되어 있는, 4-다이 단조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드웨이의 슬라이딩면에는 길이 방향으로 연장하는 내마모판이 고정수단을 통해 고정되며, 상기 내마모판은 그 양단부에 돌출 형성된 브라켓이 상기 슬라이딩면의 단부를 커버하거나, 상기 슬라이딩면에 형성된 요부에 삽입되어, 길이 방향의 유동이 억제되며, 상기 내마모판이 상기 탄소 섬유를 포함하는 판재인, 4-다이 단조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 섬유를 포함하는 판재는, 금속 판재와, 상기 금속 판재의 일면에 부착된 탄소 섬유를 포함하는 판재로 이루어지는 복합판재인, 4-다이 단조 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 탄소 섬유를 포함하는 판재는, 탄소 섬유의 직포, 탄소 섬유의 부직포, 또는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 이루어지는, 4-다이 단조 장치.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 탄소 섬유를 포함하는 판재는, 밀도 1.4 ~ 1.8kg/dm3, 열팽창계수(두께방향) 2.7~4.0×10-6/℃, 260℃에서 인장강도 185 ~ 250MPa, 압축강도 450 ~ 500MPa의 특성을 가지는, 4-다이 단조 장치.
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