KR20240035550A - 링 형상 성형 부품들을 제조하기 위한 방법 및 성형 장치 - Google Patents

Abstract

블랭크로부터 내부 및 외부 링 형상 성형 부품을 제조하는 방법은 블랭크를 컵 압출하여 인출된 컵 베이스(30)와 인접한 무단 컵 벽을 갖는 컵을 형성하는 단계와, 형성된 컵 벽이 축 방향으로 부분적으로 오프셋된 내부 링 형상 섹션(32)과 인접한 외부 링 형상 섹션(33)을 포함하도록 컵 벽을 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 외부 링 형상 섹션(33)을 내부 링 형상 섹션(32)으로부터 분리하고 내부 링 형상 섹션(32)을 인출된 컵 베이스(30)로부터 분리하는 단계를 더 포함하고, 탈착된 외부 링 형상 섹션은 외부 링 형상 성형 부품을 구성하고, 탈착된 내부 링 형상 섹션은 내부 링 형상 성형 부품을 구성한다.

Description

링 형상 성형 부품들을 제조하기 위한 방법 및 성형 장치

본 발명은 블랭크로부터 내부 및 외부 링 형상 성형 부품을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

롤링 베어링 링의 생산에서는 일반적으로 먼저 성형 장치에서 한 쌍의 링이 생산되며, 그 중 하나는 내부 링을 구성하고 다른 하나는 롤링 베어링의 외부 링을 구성한다.　상기 링의 제조를 위한 공지된 방법에서, 먼저 컵 압출에 의해 블랭크로부터 성형된 블랭크가 제조되며, 성형된 블랭크는 내부 및 외부 링 형상의 섹션과 컵 베이스 또는 슬러그를 포함한다.　그런 다음 이러한 링 모양 섹션은 서로 분리되고 컵 베이스로부터 분리되고 롤링 및 팽창과 같은 추가 작업 단계를 통해 추가로 처리되어 예를 들어 EP 3 362 204 B1에 설명된 바와 같이 롤링 베어링의 내부 링과 외부 링을 형성한다.

US 6 065 322 A는 컵 압출을 통해 하나의 성형 단계에서 두 개의 링 형상 단면을 갖는 형상 블랭크와 컵 베이스 또는 슬러그를 블랭크로부터 제조하는 방법을 개시한다.　이 성형 방법에서는 단차 성형 펀치가 성형 다이에 배열된 블랭크에 압착하여 하나의 성형 단계, 즉 하나의 다이를 사용하고 성형 스테이션이나 다이를 수정하지 않고 하나의 성형 스테이션에서만 두 개의 링 모양 섹션과 컵 베이스가 블랭크로부터 성형된다.

두 개의 링 모양 섹션을 서로 분리하고 추가 가공을 통해 롤링 베어링 링을 형성할 수 있도록 하기 위해 링 모양 섹션은 일반적으로 반경 방향으로 겹치지 않고 축 방향으로 오프셋되는 방식으로 배열된다.　이를 위해서는 성형 다이의 단차 프로파일과 성형 스테이션의 성형 펀치의 해당 단차 프로파일이 필요하다.

이와 관련된 문제점은 성형 펀치와 성형 다이의 단차 프로파일이 컵 압출 중에 블랭크 재료의 흐름을 제한한다는 것이다.　성형 펀치에 의해 재료가 방해받지 않고 옮겨질 수 없기 때문에 성형된 부품의 컵 베이스를 원하는 만큼 얇게 꺼낼 수 없다.　컵 베이스(슬러그)는 후속 작업 단계에서 제거되어 폐기되기 때문에 불필요하게 많은 양의 폐기물이 발생하므로 가능한 한 많이 줄여야 한다.

CN 105057556 B에는 먼저 컵 돌출에 의해 컵 베이스와 인접한 무단 컵 벽을 갖는 컵으로 원통형 블랭크를 미리 성형하는 방법이 개시되어 있다.　다음 단계에서, 컵 벽과 컵 베이스는 내부 및 외부 링 형상 섹션과 내부 링 형상 섹션의 중앙에 잔류 베이스 부분을 갖는 형상 블랭크로 추가로 형성된다.　US 6 065 322 A에서 알려진 방법의 경우와 같이, 이는 성형 중에 재료의 흐름이 제한되고 성형 펀치에 의해 재료가 방해받지 않고 옮겨질 수 없기 때문에 잔류 베이스 부분을 원하는 만큼 얇게 인출할 수 없다는 알려진 문제점과 함께 단차 성형 펀치와 단차 성형 다이를 사용하여 수행된다.　또한 사전 성형 후에는 미리 성형된 컵 벽과 사전 성형된 컵 베이스 모두를 추가로 성형해야 한다.

이러한 배경에서, 본 발명의 근간이 되는 과제는 공지의 성형 장치를 사용하여 알려진 방법보다 성형된 블랭크의 컵 베이스를 더 얇게 인출할 수 있게 하여 폐기물의 양을 최소화할 수 있는 방법 및 성형 장치를 제공하는 것이다.

이러한 문제는 본 발명에 따른 방법 및 독립 청구항 1 및 8에 정의된 바와 같이 블랭크로부터 내부 및 외부 링 모양의 성형 부품을 생산하는 본 발명에 따른 성형 장치에 의해 해결된다.　본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 성형 장치의 특히 유리한 개발 및 실시예는 각각의 종속 청구항으로부터 명백할 것이다.

상기 방법과 관련하여, 본 발명의 핵심은 다음과 같다. 인출된(drawn-out) 컵 베이스 및 인접한 무단(stepless) 컵 벽을 갖는 컵을 성형하기 위한 상기 블랭크의 컵 압출 단계;

상기 성형된 컵 벽이 내부 링 형상 섹션과 축 방향으로 부분적으로 오프셋된 인접한 외부 링 형상 섹션을 포함하는 방식으로 상기 컵 벽을 형성하는 단계; 및

상기 외부 링 형상 섹션을 상기 내부 링 형상 섹션으로부터 분리하고, 상기 내부 링 형상 섹션을 상기 인출된 컵 베이스로부터 분리하는 단계 - 상기 탈착된(detached) 외부 링 형상 섹션은 상기 외부 링 형상 성형 부품을 구성하고, 상기 탈착된 내부 링 형상 섹션은 상기 내부 링 형상 성형 부품을 구성함 - 를 포함하는, 블랭크로부터 내부 및 외부 링 형상의 성형 부품을 제조하는 방법.

본 발명에 따른 방법의 장점은 상기 방법의 제1 단계에서 인출된 컵 베이스와 인접한 무단 컵 벽을 갖는 컵을 생성한다는 것인데, 여기서 무단으로 이해하면 성형된 컵 벽의 단면에 단차 윤곽이 없는 것으로 이해된다.　따라서 컵 벽의 내부 또는 외부 직경이 다른 영역 간에 급격한 전환이 발생하지 않다.　따라서 이러한 무단 컵 벽은 예를 들어 무단 성형 펀치 및 무단 성형 다이와 같은 무단 성형 도구를 사용하여 성형될 수 있다.　그 결과, 블랭크 소재의 흐름은 단차 형상에 의해 방해받지 않으며, 성형 툴, 특히 성형 펀치는 컵 압출 중에 방해받지 않고 블랭크의 재료를 실질적으로 방해받지 않고 옮길 수 있다.　이렇게 하면 비교적 얇은 컵 베이스를 꺼낼 수 있다.　컵 압출 단계에서는 컵의 컵 베이스가 거의 최종 모양으로 인출되며 컵 벽을 형성하는 후속 단계에서 더 이상 큰 성형을 거치지 않다.　이는 또한 컵 받침대의 두께가 컵 압출 단계에 의해 고정되고 컵 벽을 형성하는 동안 더 이상 큰 변화를 겪지 않는다는 것을 의미한다.　성형된 컵 벽의 고리 모양 부분을 컵 베이스 또는 잔여 베이스 부분과 동일한 단계로 성형하는 종래 기술의 방법의 경우, 이러한 목적에 필요한 해당 성형 툴의 단차 단면이 재료의 흐름을 방해하여, 본 발명에 따른 방법에 비해 컵 베이스 또는 잔여 베이스 부분이 두꺼워진다.

외부 링 형상 부분을 내부 링 형상 부분으로부터 분리하는 단계 및 인출된 컵 베이스로부터 내부 링 형상 단면을 분리하는 단계, 즉 외부 링 형상 형성부를 구성하는 분리된 외부 링 형상 부분과 내부 링 형상 형성부를 구성하는 분리된 내부 링 형상 단면을 동시에 또는 상이한 시간에 서로 독립적으로 수행할 수 있다.　예를 들어, 제1 분리 단계에서 외부 링 형상 섹션은 내부 링 형상 섹션으로부터 분리될 수 있고, 제2 분리 단계에서 내부 링 형상 섹션은 인출된 컵 베이스로부터 분리될 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.　두 분리 단계는 동일한 성형 스테이션 또는 다른 성형 스테이션에서 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 내부 및 외부 링 형상 성형 부품은 예를 들어 EP 3 362 204 B1에 설명된 바와 같이 롤링 베어링의 내부 링 및 외부 링을 형성하기 위해, 예를 들어 압연 및 팽창과 같은 후속 작업 단계에서 추가로 가공된다.　본 발명에 따른 방법은 컵 베이스가 분리되어 폐기되기 때문에 컵 베이스가 얇아져 폐기물의 양을 줄일 수 있다.　또한 필요한 힘이 적기 때문에 성형 공정의 에너지 소비도 감소한다.

롤링 베어링 링으로 추가 가공하기 위한 이러한 링 모양의 성형 부품을 생산하기 위한 블랭크의 일반적인 재료에는 강철 또는 롤링 베어링 강과 같은 금속이 포함된다.

블랭크의 외부 직경이 외부 링 형상 성형 부품의 외부 직경과 대략 일치하는 경우, 블랭크는 특히 본 발명에 따른 방법에 적합하다.　블랭크는 디스크 형상인 것이 바람직하다.

블랭크를 컵 압출하는 동안 컵 베이스는 제1 성형 펀치 부분의 단면과 이젝터의 지지면 사이에서 성형되는 것이 바람직하다.

제1 성형 펀치 부분의 단면과 이젝터의 지지면 사이에서 컵 베이스의 형상을 형성함으로써, 지지면을 갖는 이젝터의 움직임에 따라 성형 스테이션의 형상이 변화될 수 있다는 장점이 있다.　특히, 이젝터가 수축 가능하게, 즉 성형 펀치로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 배열되는 특히 유리한 실시예에서, 성형 다이의 영역, 특히 단차 영역이 지지면의 수축에 의해 노출될 수 있으므로, 하나의 성형 스테이션만을 사용하는 다단계 성형 방법이 가능하다.　또한, 컵 벽을 형성한 후에는 컵 베이스의 성형에 사용되는 지지면을 갖는 이젝터 외에 이젝터 상에 배치된 지지면을 이용하여 형성된 컵을 간단히 배출할 수 있다.

유리하게도, 블랭크를 컵 압출하는 동안 내부 링 형상 성형 부품의 주변 내면의 적어도 일부가 제1 성형 펀치 부분의 주변 외면에 의해 성형된다.

여기서 주변 외면은 단부면으로부터 멀리 압출되어 성형 펀치 부분의 측면에서 성형 펀치 부분을 둘러싸는 측면 면으로 이해해야 한다.　이렇게 구성된 제1 성형 펀치 부분은 블랭크의 재료를 변위시키는 데 유리하다.　따라서 컵 압출 시 블랭크의 재료가 성형 펀치 부분의 단면 뒤로 흐르지 않도록 할 수 있으며, 이러한 블랭크 재료는 컵 벽을 형성하는 후속 단계에서 다시 옮겨져야 한다.　또한, 결과적으로 내부 링 형상 성형 부품의 주변 내면의 적어도 일부가 이미 인출되어 있으므로 컵 벽을 형성하는 후속 단계에서 해당 내면이 추가로 형성되는 것을 피할 수 있다.

유리한 실시예에서, 블랭크의 컵 압출은 무단 성형 다이를 갖춘 제1 성형 스테이션에서 이루어지고, 컵 벽의 형성은 단차 영역을 갖는 성형 다이를 갖춘 제2 성형 스테이션에서 수행된다.

이 경우, 컵 압출 후, 무단 성형 다이를 갖는 제1 성형 스테이션으로부터의 컵은 무단 성형 다이와 상이하고 단차 영역을 갖는 성형 다이를 갖는 제2 성형 스테이션으로 이송된다.　이에 따라, 본 발명에 따른 방법은 성형 다이의 형상을 변경하거나 블랭크의 컵 압출로는 접근할 수 없는 성형 다이의 일부를 노출시키기 위한 가동 요소가 필요 없이 수행될 수 있다는 장점이 있다.

대안적인 유리한 실시예에서, 블랭크의 컵 압출과 컵 벽의 성형은 단 하나의 성형 다이로 동일한 성형 스테이션에서 연속적으로 수행된다.

본 실시예는 컵 압출 후에 컵을 하나의 성형 스테이션 또는 성형 다이로부터 다른 성형 스테이션으로부터 다른 성형 스테이션으로 이송할 필요가 없다는 장점을 가진다.　따라서 전송에 필요한 시간을 절약할 수 있다.　또한 컵 이송에 필요한 그립 툴과 추가 성형 스테이션에 필요한 공간이 필요하지 않다.

바람직하게는, 성형 다이는 컵 벽을 형성하기 위한 단차 영역을 포함하고, 지지면을 갖는 이젝터의 후퇴에 의해 성형 다이의 단차 영역의 주변 내면이 노출된다.

이는 컵 베이스의 성형 및 성형된 컵을 배출하는 데 사용되는 지지면을 갖는 이젝터를 컵 압출에 사용되는 성형 다이를 개조하는 데에도 사용할 수 있다는 장점이 있다.　따라서 이러한 목적을 위해 더 이상 이동 가능한 요소가 필요하지 않다.　이는 컵 압출 후 성형 다이의 단차 영역을 제공하여 컵 벽을 형성할 수 있는 간단한 방법이다.　여기서 성형 다이의 단차 영역은 내부 직경이 다른 하위 영역으로 인해 단면의 단차 윤곽을 갖는 성형 다이의 영역으로 이해해야 한다.　성형 다이의 이러한 단차 영역은 외경이 서로 다른 성형 컵의 내부 및 외부 링 형상 섹션의 각각의 외면을 성형하는 데 필요하다.

바람직한 실시예에서, 블랭크의 컵 압출 및 컵 벽의 형성은 500

이상의 온도에서 고온 성형함으로써 이루어진다.

상기 온도에서의 열간 성형은 냉간 성형에 비해 블랭크 또는 컵의 성형이 용이하다.

블랭크로부터 내부 및 외부 링 형상 성형 부품을 생산하기 위한 본 발명에 따른 성형 장치는 인출된 컵 베이스 및 인접한 무단 컵 벽을 갖는 컵을 성형하기 위해 상기 블랭크의 컵 압출을 위한 제1 성형 펀치 부분;

내부 링 형상 섹션 및 축 방향으로 부분적으로 오프셋된 인접한 외부 링 형상 섹션을 포함하는 방식으로 상기 컵 벽을 성형하기 위한 단차 영역을 갖는 제2 성형 펀치 부분; 및

상기 외부 링 형상 섹션을 상기 내부 링 형상 섹션으로부터 분리하고, 상기 내부 링 형상 섹션을 상기 인출된 컵 베이스로부터 분리하기 위한 분리 도구 - 상기 탈착된 외부 링 형상 섹션은 상기 외부 링 형상 성형 부품을 구성하고, 상기 탈착된 내부 링 형상 섹션은 상기 내부 링 형상 성형 부품을 구성함 - 를 포함한다.

본 발명에 따른 성형 장치는 본 발명에 따른 방법과 동일한 이점을 제공한다.

여기서는 위에서 설명한 대로 단차(stepped) 및 무단(stepless)으로 이해해야 한다.　이와 관련하여, 제1 및 제2 성형 펀치 부분은 동일한 성형 펀치의 상이한 부분일 수 있지만, 또한 2개의 상이한 성형 펀치의 일부일 수 있다.　바람직한 실시예에서, 적합한 분리 툴은 스탬핑 툴일 수 있다.　롤링 툴 또는 익스팬딩 툴과 같은 추가 툴이 제공될 수 있다.　　

성형 장치는 지지면을 갖는 이젝터를 포함하는 것이 바람직하며, 제1 성형 펀치 부분은 블랭크의 컵 압출 동안 컵 베이스를 성형하기 위한 단부면을 포함한다.

이젝터는 형성된 컵을 배출하고 컵 압출 또는 컵 벽의 형성 중에 지지면을 제공 및 유지하도록 구성되는 것이 유리하며, 바람직하게는 유압 제어식 액추에이터에 의해 이동될 수 있다.　이젝터가 컵 압출 또는 컵 벽 형성 중에 지지면을 유지하기에 적합할 만큼 충분한 지지력을 제공하는 적절한 유압 시스템은 EP 3 362 204 B1에 설명되어 있다.

이젝터의 지지면과 제1 성형 펀치 부분의 단면은 이들 두 면 사이에서 컵 베이스의 성형이 가능하도록 서로 대향하게 배열되는 것이 바람직하다.　바람직하게는, 상응하는 두께의 컵 베이스를 형성하기 위해 단면과 지지면 사이의 거리는 가장 얇은 지점에서 1mm 내지 6mm 범위인 것이 바람직하다.

유리한 실시예에서, 제1 형성 펀치 부분은 내부 링 형상 성형 부품의 주변 내면의 적어도 일부를 성형하기 위한 제1 주변 외면을 포함한다.

또 다른 유리한 실시예에서, 지지면을 갖는 이젝터는 컵 벽을 형성하기 위한 성형 다이의 단차 영역의 주변 내면을 노출시키기 위해 후퇴 가능하게 배열된다.

여기서 리트랙터블은 성형 펀치 부분에서 멀어지는 방향을 가리키는 방향으로 움직일 수 있다는 의미로 이해해야 한다.　이젝터는 예를 들어 제1 성형 펀치 부분에 의해 블랭크 또는 컵에 가해지는 힘의 결과로 수축될 수 있다.

유리한 실시예에서, 제1 성형 펀치 부분, 제2 성형 펀치 부분 및 단차핑된 영역을 갖는 성형 다이는 공통 성형 스테이션의 일부이다.

대안적인 유리한 실시예에서, 제1 성형 펀치 부분 및 무단 성형 다이는 제1 성형 스테이션의 일부이고, 제2 성형 펀치 부분 및 단차핑된 영역을 갖는 성형 다이는 제2 성형 스테이션의 일부이다.

블랭크로부터 내부 및 외부 링 형상 성형 부품을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 성형 장치는 도면에 도시된 두 가지 예시적인 실시예를 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명되며, 여기서:
도 1은 컵 압출 후의 본 발명에 따른 성형 장치의 제1 예시적인 실시예의 성형 스테이션의 도식적 단면도이다.
도 2는 컵 벽을 형성한 후 도 1의 성형 스테이션을 도식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 컵 압출 후 성형 다이와 성형 펀치 사이에 컵이 있는 도 1의 다이어그램 세부 도식이다.
도 4는 컵 벽을 형성한 후 성형 다이와 성형 펀치 사이에 형성된 컵이 있는 도 2의 도식적 세부 도면이다.
도 5는 블랭크의 도식적 단면도이다.
도 6은 컵 압출에 의해 형성된 컵의 도식적 단면도이다.
도 7은 컵 벽을 형성한 후 형성된 컵의 도식적 단면도이다.
도 8은 분리 후 내부 링 모양의 성형 부품 및 외부 링 모양의 성형 부품의 컵 베이스의 도식적 단면도이다.
도 9는 컵 압출 후의 본 발명에 따른 성형 장치의 제2 예시적 실시예의 제1 성형 스테이션의 도식적 단면도이다.
도 10은 컵 벽을 형성한 후의 본 발명에 따른 성형 장치의 제2 예시적 실시예의 제2 성형 스테이션의 도식적 단면도이다.
도 11은 컵 압출 후 무단 성형 다이와 성형 펀치 사이에 컵이 있는 도 9의 도식적 상세 도면이다.
도 12는 도 10의 도식적인 상세 도면으로서, 단차 영역을 갖는 성형 다이와 컵 벽을 형성한 후의 성형 펀치 사이에 컵이 형성되어 있는 것을 도식적으로 상세하게 나타낸 것이다.

다음 설명과 관련하여 다음 사항이 적용된다. 도면의 명확성을 위해 도에는 참조 기호가 포함되어 있지만 설명의 직접 관련된 부분에는 언급되지 않은 경우 설명의 이전 또는 이후 부분에서 해당 참조 기호에 대한 설명을 참조해야 한다.　반대로, 도면이 지나치게 복잡하지 않도록 즉각적인 이해와 관련성이 낮은 참조 기호는 모든 도에 포함되지 않다.　이 경우 다른 도면을 참조해야 한다.

도 1 및 2는 2개의 작업 단계 종료 시 본 발명에 따른 성형 장치의 제1 예시적 실시예의 성형 스테이션의 도식적 단면도를 나타내고, 도 3 및 4는 대응하는 두 개의 도식적 상세도를 나타내고, 도 5 내지 8은 성형 장치를 사용하여 4개의 상이한 가공 단계에서 가공된, 일반적으로 금속으로 제조된 공작물을 나타낸다.

도 1은 컵 벽(31)을 갖는 컵(3')을 형성하기 위해 디스크형 블랭크(3)를 컵 압출부의 단부에 제1 배열로 배치한 성형 스테이션을 나타낸다(도 5 참조).　성형 장치는 기계 본체(5)와 이에 부착된 성형 다이(1)를 포함하며, 상기 성형 다이(1)에는 컵 압출에 의해 블랭크(3)로부터 형상화된 컵(3')이 배열된다.　성형 다이(1)는 이동 가능하게 배열된 이젝터(41)의 지지면(45)에 의해 기계 본체(5)를 향하는 측면에서 바운딩된다.　성형 장치는 펀치 드라이브(6)에 의해 구동되는 성형 펀치(2)를 더 포함한다.　펀치 드라이브(6)는 펀치 구동 샤프트(64)에 의해 구동되고 굴절식 연결부(63)를 통해 펀치 구동 로드(62)에 연결되며, 펀치 구동 크랭크(60)는 차례로 추가 굴절식 연결부(61)를 통해 성형 펀치(2)에 연결된다.　컵 압출을 위해, 펀치 구동 크랭크(60)는 펀치 구동 샤프트(64)에 의해 화살표가 가리키는 회전 방향으로 회전하고, 성형 펀치(2)는 성형 다이(1)에 배치된 블랭크(3)에 가압되고, 블랭크(3)는 성형 펀치(2)의 힘에 의해 컵(3')에 형성된다.

상기 장치는 기계 본체(5)에 이동 가능하게 장착되고 기계 본체(5)에 이동 가능하게 장착된 이젝터(41)를 지지하는 유압으로 작동되는 액추에이터(70)를 더 포함하며, 이 이젝터(41)도 마찬가지로 기계 본체(5)에 이동 가능하게 장착된다.　액추에이터(70)를 이동 또는 조정하기 위해, 액추에이터(70)에 견고하게 연결된 피스톤(74)은 유압 매체, 특히 유압 오일을 이용하여 유압 시스템(7)의 유압 챔버(76)내에서 전방(성형 다이(1)방향)및 후방(성형 다이(1)으로부터 멀어지는 방향으로 이동된다.　액추에이터(70), 피스톤(74)및 유압 챔버(76)는 각각 원형-원통형이지만, 다른 실시예에서는 또한 다른 형태를 가질 수 있다.　유압 시스템(7)은 측정 전자 시스템, 및 유압 공급원, 라인, 수분 축적기 및 수집 탱크와 같은 추가 유압 요소를 갖춘 위치 측정 장치를 추가로 포함한다.　도면에서는 이러한 요소가 유압 블록(73)에 결합되어 있다.　명확성을 위해 유압 시스템(7)과 관련된 요소 중, 도은 유압 챔버(76)에 유압 매체를 공급 및 배출하기 위한 두 개의 서보 밸브(72)만을 나타낸 것이다.　피스톤(74)및 액추에이터(70)를 성형 다이(1)를 향하는 방향으로 이동시키거나 그 방향으로 힘을 가하기 위해, 유압 매체는 서보 밸브(72)를 통해 피스톤(74)뒤의 유압 챔버(76)의 영역(즉, 성형 다이(1)으로부터 멀리 떨어진 피스톤(74)측)으로 공급되고 피스톤(74)전방의 유압 챔버(76)의 영역으로부터 배출된다.　따라서, 피스톤(74)을 반대 방향으로 이동시키기 위해, 유압 매체는 2개의 서보 밸브(72)를 통해 피스톤 전방의 유압 챔버(76)영역으로 공급되고 피스톤 뒤쪽의 유압 챔버(76) 영역에서 배출된다.　유압 시스템(7)에서 피스톤(74)과 이에 견고하게 연결된 액추에이터(70)의 움직임은 종래 기술에 상응하며 더 이상의 설명이 필요하지 않다.　이러한 유압 시스템(7)과 관련된 추가 세부 사항은 예를 들어 WO 2017/072173 A1에 설명되어 있다.

액추에이터(70)에 의해, 성형 다이(1) 방향으로 이젝터(41)에 힘이 가해질 수 있다.　여기서 사용되는 유압 시스템(7)은, WO 2017/072173 A1에 설명된 시스템과 같이, 한편으로는 컵 압출 중에 블랭크(3)를 지지하고 컵 벽(31)을 성형하는 동안 컵(3')을 지지하고, 다른 한편으로는 성형 다이(1)로부터 성형된 컵 3"(도 2 및 7 참조)을 배출하도록 구성된다.

도 1은 블랭크(3)가 컵(3')에 막 형성된 배열의 성형 장치를 보여준다.　도 2는 컵 압출 이후의 공정 단계에서 이전에 성형된 컵(3')의 컵 벽(31)이 형성된 배열의 성형 장치를 보여준다.　도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터(70)는 후퇴되었으며, 그 결과 컵 벽을 형성하기 위한 성형 다이(1)의 단차 영역을 노출시키기 위해 이젝터(41)도 후퇴될 수 있다.　또한, 성형 펀치(2)는 성형 다이(1)에 배치된 컵(3')에 대해 더 가압되어 컵 벽(31)을 형성함으로써 형성된 컵(3")으로 형성된다.　성형 펀치(2)는 펀치 구동 크랭크(60)가 화살표로 가리키는 회전 방향으로 더 회전함으로써 이동되었다.

이제, 성형 다이(1), 성형 펀치(2) 및 이젝터(41)의 상세도를 도시한 도 3 및 도 4를 참조하여, 블랭크(3)로부터 내부 및 외부 링 형상의 성형 부품을 제조하는 방법을 상세히 설명할 것이며, 블랭크(3), 컵(3'), 성형 컵(3'') 및 단면도로서 내부 링 형상 성형 부품(39) 및 외부 링 형상 성형 부품(38)을 도시한 도 5 내지 8을 참조하여, 그 제조방법을 상세히 설명할 것이다.

도 3은 이젝터(41), 성형 펀치(2)및 성형 다이(1)에 컵(3')이 배열된 성형 다이(1)의 단면도이다.　이 배열은 컵 압출에 의해 블랭크 3이 컵 3'으로 형성된 도 1에 표시된 배열과 일치한다.　이러한 디스크 형태의 블랭크(3)는 도 5에 도시되어 있다.　여기서 블랭크 3은 도 6 내지 도 8의 단면도에 표시된 다른 모든 물체 및 공작물과 마찬가지로 각 점선을 중심으로 회전 대칭을 이룬다.

컵 3'의 확대된 모습은 도 6에 나와 있다.　주변 내면이 35"인 무단 컵 벽(31)과 인출된 컵 베이스(30)로 구성된다.　컵(3')의 형상은 기본적으로 이젝터(41)의 지지면(45), 성형 다이(1)의 단차 표면(15)에 의해 결정되는데, 이 단차 표면은 도 3에 따른 배열에서 지지면(45)과 동일한 평면에 배열되고, 성형 다이(1)의 무단 주변 내면(12)에 의해 성형의 제1 성형 펀치 부분(20)의 단부면(23)에 의해 지지면을 고리 모양으로 둘러싸고 있다. 펀치(2)에 의해 그리고 제1 성형 펀치 부분(20)의 제1 주변 외면(21)에 의해 성형된다.　컵 베이스(30)는 이젝터(41)의 지지면(45)과 제1 성형 펀치 부분(20)의 단부면(23)사이에서 성형된다.　지지면(45)과 단부면(23) 사이의 거리는 1mm 내지 6mm의 범위에 있는 것이 바람직하며, 이 예시적인 실시예에서는 약 3mm이므로, 컵 베이스(30)는 그 거리에 대응하는 두께로 성형된다.　제1 성형 펀치 부분(20)의 제1 주변 외면(21)은 컵(3')의 주변 내면(35")을 성형한다.　후자의 표면은 차례로 도 8에 도시된 내부 고리 모양의 성형 부품(39)의 주변 내면(35')의 일부를 구성한다.　제1 성형 펀치 부분(20)은 10mm 내지 150mm 범위의 제1 외부 직경(AD1)을 갖는다.

도 4는 도 3과 동일한 요소의 단면도이지만, 도 2에 표시된 배열에서는 컵 벽(31)을 성형하여 컵(3')이 이미 성형된 컵(3")로 성형되어 있다.　성형된 컵(3")은 도 7에 도시되어 있다.　이것은 내부 링 형상 섹션(32) 및 외부 링 형상 섹션(33)을 포함한다.

지지면(45)을 갖는 이젝터(41)는 후퇴되었고, 그 결과 제1 주변 내면(11)을 갖는 성형 다이(1)의 영역이 노출되었다.　제1 주변 내면(11)을 갖는 성형 다이(1)의 영역은 제1 내부 직경(ID1)을 갖는다.　제2 주변 내면(12)을 갖는 성형 다이(1)의 영역은 제2 내부 직경(ID2)을 가지며, 제1 내부 직경(ID1)은 제2 내부 직경(ID2)보다 작다.　제1 내부 직경(ID1)의 범위는 16mm에서 170mm이고 제2 내부 직경(ID2)은 22mm에서 190mm까지의 범위에 있다.　두 개의 상이한 내부 직경(ID1, ID2)의 결과로서, 제1 및 제2 주변 내면(11, 12)사이의 전환시에 단차 표면(15)을 갖는 단차가 생성된다.　제1 주변 내면(11)은 제2 주변 내면(12)과 함께 성형 다이(1)의 단차 영역(13)을 생성한다.

성형 펀치(2)는 성형 다이(1)에 배열된 컵(3')에 대고 가압되며, 그 결과 성형된 컵(3")의 내측 링 형상 섹션(32)과 외측 링 형상 섹션(33)으로 무단 컵 벽(31)이 성형된다.　성형 다이(1)의 제1 주변 내면(11)은 내부 링 형상 섹션(32)의 주변 외면(37)을 성형하고, 제2 주변 내면(12)은 외부 링 형상 섹션(33)의 주변 외면(36)을 성형한다.　내부 링 형상 성형 부품(39)의 주변 내면(35')의 일부에 대응하는 주변 내면(35)은 컵(3')의 주변 내면(35")의 일부로서 이전 단계에서 이미 성형되어 있다.　성형 펀치(2)는 16mm 내지 170 mm 범위의 외경 AD2를 갖는 제2 성형 펀치 부분(24)을 더 포함한다.　제2 성형 펀치 부분(24)의 제2 주변 외면(22)은 외부 링 형상 섹션(33)의 주변 내면(34)을 성형한다.　따라서 성형 컵(3")의 반경 방향 치수는 각 성형 펀치 부분의 제1 및 제2 외부 직경(AD1, AD2)및 성형 다이(1)의 각 영역의 제1 및 제2 내부 직경(ID1, ID2)에 의해 결정된다.

블랭크(3)를 컵 압출하여 컵(3')을 성형하는 단계 및 컵 벽(31)의 성형은 500

이상의 온도에서 고온 성형함으로써 수행된다.　대안적인 예시적인 실시예에서, 이러한 성형 공정은 또한 냉간 성형에 의해 수행될 수 있다.

컵 벽(31)의 성형 후, 펀치 구동 크랭크(60)의 추가 회전에 의해 성형 펀치(2)는 성형된 컵(3")으로부터 멀어지고, 성형 다이(1)로부터 다시 이동된다.　이어서, 성형된 컵(3")은 이젝터(41)에 의해 성형 다이(1)로부터 배출된다.

배출 후, 도에 표시되지 않은 추가 작업 단계에서 외부 링 모양의 성형 부품(38)과 내부 링 모양의 성형 부품(39)이 성형 컵(3")으로부터 생산된다(도 8 참조).　이를 위해 적절한 분리 도구, 특히 스탬핑 툴을 사용하여 외부 링 형상 섹션(33)은 내부 링 형상 섹션(32)으로부터 분리되고 내부 링 형상 섹션(32)은 컵 베이스(30)로부터 분리된다.　분리된 외부 링 형상 섹션(33)은 외부 링 형상 성형 부품(38)을 구성하고, 분리된 내부 링 형상 섹션(32)은 내부 링 형상 성형 부품(39)을 구성한다.　또한, 분리 후에는 일반적으로 외부 링 형상 성형 부품(38)및 내부 링 형상 성형 부품(39)이 압연 또는 팽창된다.　스탬핑된 컵 베이스(30)는 폐기물로 버려진다.

도 9 및 도 10은 2개의 작업 단계 종료 시 본 발명에 따른 성형 장치의 제2 예시적 실시예의 제1 및 제2 성형 스테이션의 도식적 단면도를 나타내고, 도 11 및 도 12는 두 개의 대응하는 도식적 상세도를 도시한다.　제1 예시적인 실시예의 경우와 같이, 도 5 내지 8은 4개의 상이한 가공 단계에서 성형 장치를 사용하여 가공된 공작물을 나타낸다.

도 9는 블랭크(3)의 컵 압출 끝에 있는 성형 장치의 제1 성형 스테이션을 보여 주어 컵(3')을 성형한다.　제1 성형 스테이션은 기계 본체(105)및 이에 부착된 무단 성형 다이(101)를 포함하며, 여기서 컵 압출에 의해 블랭크(3)로부터 성형된 컵(3')이 배열된다.　성형 다이(101)는 이젝터(141)의 지지면(145)에 의해 기계 본체(105)를 향하는 면에 바운딩된다.　성형 장치는 펀치 드라이브(106)에 의해 구동되는 성형 펀치(102)를 더 포함한다.　펀치 드라이브(106)는 펀치 구동 샤프트(164)에 의해 구동되고 굴절식 연결부(163)를 통해 펀치 구동 로드(162)에 연결되는 펀치 구동 크랭크(160)를 포함하며, 펀치 구동 크랭크(160)는 다시 추가 굴절식 연결부(161)를 통해 성형 펀치(102)에 연결된다.　컵 압출을 위해, 펀치 구동 크랭크(160)는 펀치 구동 샤프트(164)에 의해 화살표가 가리키는 회전 방향으로 회전하고, 성형 펀치(102)는 성형 다이(101)에 배열된 블랭크(3)에 가압되고, 블랭크(3)는 성형 펀치(102)의 압력에 의해 컵(3')내로 성형된다.　컵(3')이 막 성형된 도 9에 도시된 배열에서, 성형 펀치(102)는 이미 최대 범위까지 변위되었으며 펀치 구동 크랭크(160)의 추가 회전에 의해서도 컵(3')또는 성형 다이(101)방향으로 더 이상 이동할 수 없다.

대신, 펀치 구동 크랭크(160)의 추가 회전은 성형 펀치(102)가 컵(3')으로부터 멀어지고 무단 성형 다이(101)로부터 이동하게 하며, 컵(3')은 이젝터(141)에 의해 배출될 수 있다.　　

컵 벽(31)을 성형하기 위해, 컵(3')은 도 10에 도시된 바와 같은 제2 성형 스테이션으로 이송된다.

제2 성형 스테이션은 성형 다이를 제외하고 제1 성형 스테이션과 동일하게 구성된다.　제2 성형 스테이션에서는 무단 성형 다이(101)가 단차 영역을 포함하는 성형 다이(110)로 대체되었다.　이 예시적인 실시예에서, 성형 펀치(102)는 또한 제1 성형 스테이션의 성형 펀치(102)와 동일하게 구성되며, 따라서 동일한 참조 부호를 부여받았다.　대안적인 실시예에서는 두 개의 상이한 성형 펀치가 사용될 수도 있다.

성형 다이(110)에 배열된 컵(3')의 컵 벽(31)을 성형하기 위해, 펀치 구동 크랭크(160)는 펀치 구동 샤프트(164)에 의해 화살표가 가리키는 회전 방향으로 다시 회전하고, 성형 펀치(102)는 성형 다이(101)에 배열된 컵(3')에 대항하여 가압된다.　컵 벽(31)을 성형함으로써 컵(3')이 성형 컵(3")으로 성형된다.　성형된 컵(3")이 막 성형된 상태에서 도 10에 도시된 배열에서, 성형 펀치(102)는 이미 최대 범위까지 변위되었으며 펀치 구동 크랭크(160)의 추가 회전에 의해서도 성형된 컵(3")또는 성형 다이(110) 방향으로 더 이상 이동할 수 없다.

이 제2 예시적인 실시예에서, 이젝터(141)는 마찬가지로 액추에이터(170)에 의해 이동될 수 있지만, 이는 오직 성형 다이(101)로부터 컵(3')을 또는 성형 다이(110)로부터 성형 컵(3")을 배출하기 위해서만 이동될 수 있다.　이 예시적인 실시예에서, 이젝터(141)는 더 이상 후퇴할 수 있을 필요가 없다.　이러한 방출 메커니즘은 종래 기술에 상응하며, 본 명세서에서는 더 이상 설명되지 않는다.　대안적인 예시적인 실시예에서, 성형 다이(101, 110)는 또한 이젝터(141)의 지지면(145) 대신 이동 불가능한 경계 벽에 의해 경계될 수 있고, 컵(3')또는 성형된 컵(3")은 성형 펀치(102)를 향하는 측면으로부터 각각의 성형 다이(101, 110)로부터 제거될 수 있다.

도 11은 컵(3')이 배열된 이젝터(141), 성형 펀치(102)및 무단 성형 다이(101)의 단면도이다.　이 배열은 도 9에 표시된 제1 성형 스테이션의 배열과 일치하며, 여기서 블랭크(3)는 컵 압출에 의해 컵(3')으로 성형되었다.

컵(3')의 형상은 본질적으로 이젝터(141)의 지지면(145), 성형 다이(101)의 베이스 표면(115)에 의해 결정되며, 베이스 표면은 도 11에 따른 배열에서 지지면(145)과 동일한 평면에 배치되고 지지면을 환형으로 둘러싸고 있고 성형 다이(101)의 단차 주변 내면(114), 성형 펀치(102)의 제1 성형 펀치 부분(120)의 단부면(123) 및 제1 성형 펀치 부분(120)의 제1 주변 외면(121)에 의해 결정된다.　컵 베이스(30)는 이젝터(141)의 지지면(145)과 제1 성형 펀치 부분(120)의 단부면(123)사이에서 성형된다.　대안적인 예시적인 실시예에서, 지지면(145)은 또한 움직일 수 없는 경계 벽의 표면일 수 있다.　제1 성형 펀치 부분(120)의 제1 주변 외면(121)은 컵(3')의 주변 내면(35")을 형성한다.　후자의 표면은 차례로 내부 링 형상 성형 부품(39)의 주변 내면(35')의 일부를 구성한다.

도 12는 이젝터(141), 성형 펀치(102)및 단차 영역(113)을 포함하는 성형 다이(110)의 단면도이며, 성형된 컵(3")은 성형 다이(110)에 배열되어 있다.　상기 배열은 도 10에 도시된 제2 성형 스테이션의 배치에 대응하며, 여기서 컵(3')은 컵 벽(31)의 성형에 의해 이미 성형된 컵(3")으로 형성된다.

성형 다이(110)는 제1 내부 직경 ID1'을 갖는 제1 주변 내면(111)및 제2 내부 직경(ID2')을 갖는 영역을 포함하며, 제1 내부 직경(ID1')은 제2 내부 직경(ID 2')보다 작다.　제1 주변 내면(111)과 제2 주변 내면(112)사이의 전환에서 단차가 생성되고, 제1 주변 내면(111)및 제2 주변 내면(112)은 단차 영역(113)을 구성한다.

성형 펀치(102)는 성형 다이(110)내에 배열된 컵(3')에 대해 가압되고, 그 결과 성형된 컵(3")의 내부 링 형상 섹션(32)과 외부 링 형상 섹션(33)으로 무단 컵 벽(31)이 성형된다.　성형 다이(110)의 제1 주변 내면(111)은 내부 링 형상 섹션(32)의 주변 외면(37)을 형성하고, 제2 주변 내면(112)은 외부 링 형상 섹션(33)의 주변 외면(36)을 형성한다.　내부 링 형상 성형 부품(39)의 주변 내면(35')의 일부에 대응하는 주변 내면(35)은 컵(3')의 주변 내면(35")의 일부로서 이전 단계에서 이미 형성되어 있다.　성형 펀치(102)는 제1 외부 직경 AD1'보다 큰 외부 직경 AD2'를 갖는 제2 성형 펀치 부분(124)을 더 포함한다.　제2 성형 펀치 부분(124)의 제2 주변 외면(122)은 외부 링 형상 섹션(33)의 주변 내면(34)을 성형한다.

외부 직경(AD1', AD2') 및 내부 직경 (ID1', ID2')는 각각 제1 예시적인 실시예의 외부 직경(AD1, AD2) 및 내부 직경(ID1, ID2)에 대응한다.

외부 링 형상 성형 부품(38) 및 내부 링 형상 성형 부품(39)을 생산하기 위한 후속 작업 단계는 제1 예시적 실시예의 작업 단계에 대응하므로 여기서 반복되지 않는다.

Claims (13)

1. 블랭크(3)로부터 내부(39) 및 외부(38) 링 형상의 성형 부품을 제조하는 방법에 있어서,
   인출된(drawn-out) 컵 베이스(30) 및 인접한 무단(stepless) 컵 벽(31)을 갖는 컵(3')을 성형하기 위한 상기 블랭크(3)의 컵 압출 단계;
   상기 성형된 컵 벽이 내부 링 형상 섹션(32)과 축 방향으로 부분적으로 오프셋된 인접한 외부 링 형상 섹션(33)을 포함하는 방식으로 상기 컵 벽(31)을 형성하는 단계; 및
   상기 외부 링 형상 섹션(33)을 상기 내부 링 형상 섹션(32)으로부터 분리하고, 상기 내부 링 형상 섹션(32)을 상기 인출된 컵 베이스(30)로부터 분리하는 단계 - 상기 탈착된(detached) 외부 링 형상 섹션은 상기 외부 링 형상 성형 부품(38)을 구성하고, 상기 탈착된 내부 링 형상 섹션은 상기 내부 링 형상 성형 부품(39)을 구성함 - 를 포함하는, 블랭크(3)로부터 내부(39) 및 외부(38) 링 형상의 성형 부품을 제조하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 블랭크(3)의 상기 컵 압출 동안, 상기 컵 베이스(30)는 제1 성형 펀치 부분(20, 120)의 단부면(23, 123)과 이젝터(41, 141)의 지지면(45, 145) 사이에서 성형되는, 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 블랭크(3)의 상기 컵 압출 동안 상기 내부 링 형상 성형 부품(39)의 주변 내면(35')의 적어도 일부가 상기 제1 성형 펀치 부분(20, 120)의 주변 외면(21, 121)에 의해 성형되는, 방법.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블랭크(3)의 상기 컵 압출은 무단 성형 다이(101)를 갖는 제1 성형 스테이션에서 수행되고, 상기 컵 벽(31)의 상기 성형은 단차 영역(113)을 갖는 성형 다이(110)를 갖는 제2 성형 스테이션에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
   
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블랭크(3)의 상기 컵 압출과 상기 컵 벽(31)의 상기 성형은 단 하나의 성형 다이(1)를 사용하여 동일한 성형 스테이션에서 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
   
6. 제2항 또는 제5항에 있어서,
   상기 성형 다이(1)는 상기 컵 벽(31)을 성형하기 위한 단차 영역(13)을 포함하고, 상기 성형 다이(1)의 상기 단차 영역(13)의 주변 내면(11)은 상기 지지면(45)을 갖는 상기 이젝터(41)의 후퇴에 의해 노출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블랭크(3)의 상기 컵 압출 및 상기 컵 벽(31)의 상기 성형은 500℃ 이상의 온도에서 열 성형(hot-forming)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
   
8. 블랭크(3)로부터 내부(39) 및 외부(38) 링 형상 성형 부품을 생산하기 위한 성형 장치에 있어서,
   인출된 컵 베이스(30) 및 인접한 무단 컵 벽(31)을 갖는 컵(3')을 성형하기 위해 상기 블랭크(3)의 컵 압출을 위한 제1 성형 펀치 부분(20, 120);
   내부 링 형상 섹션(32) 및 축 방향으로 부분적으로 오프셋된 인접한 외부 링 형상 섹션(33)을 포함하는 방식으로 상기 컵 벽(31)을 성형하기 위한 단차 영역(13, 113)을 갖는 제2 성형 펀치 부분(24, 124); 및
   상기 외부 링 형상 섹션(33)을 상기 내부 링 형상 섹션(32)으로부터 분리하고, 상기 내부 링 형상 섹션(32)을 상기 인출된 컵 베이스(30)로부터 분리하기 위한 분리 도구 - 상기 탈착된 외부 링 형상 섹션은 상기 외부 링 형상 성형 부품(38)을 구성하고, 상기 탈착된 내부 링 형상 섹션은 상기 내부 링 형상 성형 부품(39)을 구성함 - 를 포함하는, 블랭크(3)로부터 내부(39) 및 외부(38) 링 형상 성형 부품을 생산하기 위한 성형 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   지지면(45, 145)을 갖는 이젝터(41, 141)를 포함하고, 상기 제1 성형 펀치 부분(20, 120)은 상기 블랭크(3)의 상기 컵 압출 동안 상기 컵 베이스(30)를 성형하기 위한 단부면(23, 123)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성형 장치.
   
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 성형 펀치 부분(20, 120)은 상기 내부 링 형상 성형 부품(39)의 주변 내면(35')의 적어도 일부를 성형하기 위한 제1 주변 외면(21, 121)을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
    
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 지지면(45)을 갖는 상기 이젝터(41)가 상기 컵 벽(31)을 성형하기 위한 상기 성형 다이(1)의 상기 단차 영역(13)의 주변 내면(11)을 노출시키기 위해 후퇴 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 성형 장치.
    
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 성형 펀치 부분(20), 상기 제2 성형 펀치 부분(24) 및 상기 단차 영역(13)을 갖는 상기 성형 다이(1)가 공통 성형 스테이션의 일부인 것을 특징으로 하는, 성형 장치.
    
13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 성형 펀치 부분(120) 및 무단 성형 다이(101)가 제1 성형 스테이션의 일부이고, 상기 제2 성형 펀치 부분(124) 및 상기 단차 영역(113)을 갖는 상기 성형 다이(110)가 제2 성형 스테이션의 일부인 것을 특징으로 하는, 성형 장치.