KR880000405B1 - 전조성형 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전조성형 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 전조장치의 한 실시예에 대한 부분절단 정면도.

제2도는 제1도의 장치의 단면에 대한 평면도.

제3도는 제2도의 선-3-3에 따라서 본 장치의 도면.

제4도는 전방타이바아가 제거된 상태의 제1도의 장치에 대한 정면도.

제5도는 안내봉이 파단된 상태의 제1도장치에 대한 정면도.

제6도는 제1도의 장치상에 설치되는 평형다이의 부분 정면도.

제7도는 제6도의 평형 다이에 대한 측면도.

제8도 내지 제11도는 각각 여러형상의 평형다이를 보여주는 제7도에 해당하는 도면.

제12도는 제1도의 장치에서의 전조작업을 나타내 보여주는 개략도.

제13도는 종래의 전조장치에서의 전조작업을 나타내 보여주는 제12도에 해당하는 개략도.

제14도는 제1도의 장치에서의 전조작업 싸이클을 보여주는 설명도.

제15도는 종래의 전조장치에서 얻어지는 치형상의 본보기를 보여주는 도면.

제16도는 제1도의 장치에서 얻어지는 치형상의 본보기를 보여주는 제15도에 해당하는 도면.

제17도와 제18도는 본 발명의 또다른 실시예들을 보여주기 위해 각각 제3도와 제2도에 해당하는 단면도.

제19도와 제20도는 본 발명에서 교환 사용되어 질 수 있는 평형다이 왕복구동장치의 또다른 형태를 보여주는 개략도.

제21도는 본 발명의 또다른 실시예에 사용되는 유압회로와 위치센서를 보여주는 개략 다이아 그램도.

제22도는 제21도 및 제23도의 구성장치의 작동을 나타내는 개략적인 시간도표.

제23도는 제21도의 실시예에서 사용되는 제어회로를 보여주는 개략 다이그램도.

제24도는 본 발명의 또다른 실시예에서 사용되는 제어회로의 중요부분을 보여주는 개략 다이아 그램도.

제25도는 제24도의 실시예에 대한 작동을 보여주는 개략 표시도.

제26도 및 제27도는 각각 본 발명의 또다른 실시예에 대한 작동을 보여주는 유사한 개략표시도.

제28도는 원통형 또는 로울러 다이가 사용되는 본 발명의 또다른 실시예의 일부를 보여주는 부분도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전조장치 56 : 원통형소재

52, 54 : 전조다이 78 : 회전쎈터

92 : 고정쎈터 80 : 공급 이송슬라이드

94 : 가공물 지지슬라이드 72, 74 : 안내봉

82 : 유압실린더 84 : 구동바아

30, 32 : 카운터 슬라이드 44, 46 : 유압실린더

150 : 공구 구동제어밸브 156 : 가공물 구동제어밸브

168 : 스타트 스위치 170 : 정지 스위치

본 발명은 전조성형 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 전조된 소재상에 형성되는 정상부(crest)와 뿌리부에 의해 한정되는 연속되는 각 돌출부들의 대칭단면 형상생성을 확실하게 해주며 특별히 원통형 소재상에 형성되는 돌출부나 치(齒)의 각 정상부의 단면의 대칭형상생성을 확실하게 해주는 전조기술에 관한 것이다.

소재의 외주상에 돌출부, 치, 스플라인 및 세레이션 등의 여러 형상을 만드는 기술분야에서, 다이의 전조작업면들이 소재의 외주면과 압착접촉되어 있는 상태에서 성형 건조다이의 외주면상에서 소재가 전조되어 최종 제품상에서 얻고자 하는 형상과 일치하는 정상부 및 뿌리부로 구성되는 돌출부 또는 치가 소재의 외주상에 형성되는 전조작업은 알려져 있다.

그러한 전조작업에서는, 얻고자 하는 돌출부의 뿌리부를 형성하기 위해 다이의 해당치가 소재에 눌려 들어가서 재료를 변위시키고 그후 뿌리부 사이에서 변위된 재료는 반경방향으로 솟아올라 돌출부의 정상부를 형성하도록 되어 정상부와 뿌리부는 형성되어진다. 각 정상부가 형성되는 중에, 정상부의 면돌과 다이치의 맞물리는 면들간의 압착 미끄럼작용을 받아 재료는 변위되어서 소재의 축을 가로지르는 단면이 원하는 최종형상(치형상)의 정상부로 형성되도록 하기 위해 면들을 따라 전조방향으로 유동하게 된다.

재료의 유동방향 및 양은 정상부면들에 대한 다이치의 미끄럼작용 방향 및 다이치와 정상부의 결합면을 사이의 면압력에 의해 결정된다는 것이 이해되어 진다.

그러나 종래의 전조방법에서는, 소재는 한방향만으로, 즉 일방향 전조되며 따라서 다이치와 소재의 외주상에 형성되는 정상부의 좌우면들 사이의 미끄럼방향 및 면압력에는 차이가 발생한다. 이러한 미끄럼방향 및 면압력의 불균일함은 소재상에 형성된 각 정상부가 소재의 축방향을 가로지르는 평면으로 취한 단면이(단면형상)비대칭을 이루는 문제점을 발생시킨다. 일반적으로, 전조다이의 치에 의해 변위되는 소재 재료의 대부분은 각 다이치와 정상부의 대응면들간의 압력상태하에서의 미끄럼접촉으로 인해, 소재에 형성되는 정상부의 면을 따라 반경방향으로 솟아 오르는 유동을 하는 경향이 있는데 이러한 경향은 정상부의 치상면(top load)의 어깨부 또는 모서리부가 치상면으로부터 반경방향으로 솟아오르도록 하는 원인이 된다. 종래의 일방향 전조방법에 따르면 그러한 반경방향 융기의 생성은 치상면의 한 모서리 쪽의 어깨부에서 다른쪽 어깨보다 더 크게 일어나며 버어형태의 이러한 큰 융기는 한전조공정이 진행중 또는 완료후에 계속되는 마무리과정에서 제거되어야 하는데 이러한 마무리 과정은 수고가 많이 든다.

대안책으로 정상부를 재성형하기 위해 그러한 버어를 정상부의 치상면에 밀어붙이는 시도가 행해지고 있다.

이러한 경우에 있어 그러한 재성형 정상부를 갖는 외주가 전조된치를 갖는 제품은 정밀도 및 강도면에서 만족스럽지 못하다.

종래 기술의 전조작업에서 경험했던 위에서 지적한 단점들은 소재재료의 변위량이 증가됨에 따라, 다시 말해서 소재상에 형성시키고자 하는 치(돌출부)의 수가 감소하거나 또는 치의 깊이가 증가하는데 따라, 더욱더 큰 문제점이 되어진다.

위와 같은 배경을 고려한 다양한 실험 및 연구의 결과로 본 발명의 발명자는 서로 일정한 거리의 간격을 갖고 대향 설치되어 있는 전조다이는 한 전조공정동안은 그들의 상대적 운동(원통형소재의 전조작용)이 멈추어져서는 안되며, 다른 다이에 대한 한다이의 한 방향만으로의 상대적인 운동동안에 전조공정 싸이클이 완료되어야만 한다는 일반의 인식을 뒤엎어 높았다. 더 상세히 말하자면, 발명자는 전조다이를 서로 반대방향으로 왕복 운동시키면서 동시에 전조다이 사이의 소재의 한 끝으로부터 소재를 밀어주도록 소재를 축방향으로 이송시킴에 의해서 소재의 외주상에 형성시키고자 하는 각 치형성의 단면형상이 개선되어진다는 사실을 알아냈다. 본 발명은 위와같은 인식 및 지식을 기초로 하여 발전되어졌다.

따라서 본 발명의 목적은 원통형소재를 전조하기 위한 개량된 전조방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 전조된 소재상에 형성된 정상부 및 뿌리부에 의해 형성되는 연속적인 돌출부 또는 치의 각 단면형상이 대칭을 이루도록, 특히 돌출부 또는 치의 각 정상부가 대칭단면형상을 이루도록 해주는 개량된 전조방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 다이의 전조면의 형상과 일치하는 다수의 치를 소재의 외주상에 형성시키기 위하여 전조다이의 성형전조면과 압착접촉하고 있는 원통형소재를 전조하는 방법이 제공된다. 이러한 전조방법은 다이상의 전조면상에서 원통형 소재를 교대로 서로 반대방향으로 두 방향 전조시키는 단계와 소재의 전조축을 따라 원통형 소재를 이송하여서 전조면들과 축방향으로 전진하며 전조결합하도록 다이들 사이의 소재를 밀어주기 위해, 소재가 두 방향으로 전조되어지는 동안, 소재의 전조축을 따라 원통형 소재를 이송시켜주는 단계를 포함한다.

소재가 두 방향으로 또는 서로 반대방향으로 회전되어 전조되는 앞서 설명한 본 발명의 전조방법에 의하면 형성되어지는 각 돌출부 또는 치(각치의 정상부)의 오른쪽 및 왼쪽 양면상에 균일한 면압력이 형성되는데, 즉 돌출부의 오른쪽면과 전조다이치의 대응 오른쪽면 사이의 면압력은 돌출부의 왼쪽면과 전조다이치의 대응 왼쪽면 사이의 면압력과 동일하며 그 결과 소재상에 형성되는 각 돌출부나치의 정상부는 소재의 축을 가로지르는 단면이 대칭을 이루게되며 단면형상의 정밀도가 개선되어진다. 각 정상부의 치 쌍면의 모서리들 부근의 양어깨 부분들은 서로 대칭으로 형성되기 때문에 그들 어깨부분에서의 반경방향으로의 융기량은 최소로 유지되어 진다.

그 결과 위와같은 융기부나 버어를 제거하거나 정상부를 재성형하기 위해 이들을 치정상부의 치상면에 눌러붙이는 작업단계를 행하지 않고도 전조된 제품을 사용할 수 있다.

또한 치상면으로 눌러붙여야 하는 버어들이 없다는 것은 제품의 정밀도 및 강도를 개선시키게 된다. 본 발명장치로부터 얻어지는 또다른 장점들은 두 방향으로 전조되는 소재의 축방향으로의 돌출부(치열)의 오차(리이드오차)를 최소화시키는 것이다.

본 발명에 의하면 소재의 외주상에 다수의 치를 형성하기 위해 원통형소재를 전조하기 위한 본 발명의 전조방법을 수행하기에 적합한 평형다이식 전조장치가 제공되어 있다. 이러한 전조장치는 원통형소재가 평형다이의 전조면들과 압착전조결합하도록 선정된 거리만큼 그들 사이에 거리를 두고 대향 설치되어 있으며 다수의 치의 치형과 일치하는 형상의 성형전조면을 갖고 있으며 서로 평행하게 상대운동 가능토록 설치되어 있는 한쌍의 평형다이, 소재가 그 축방향에 대해 회전가능토록 지지하며 이 축이 평형다이의 운동선과는 수직이며 전조면의 평면과는 평행하도록 해주며 소재의 상기 축에 평행한 방향으로 운동가능하게 되어있는 가공물 지지장치, 소재가 다이의 전조면과 출방향으로의 전진전조결합하도록 소재를 축방향으로 이송시키며 상기 다이들 사이의 소재를 밀어주기 위하여 가공물 지지장치를 구동시키기 위한 가공물 공급이송장치, 및 평형다이의 전조면위에서 소재를 압착전조결합상태에서 두 방향으로 전조시키기 위하여 각 다이를 서로 반대방향으로 왕복운동시키기 위한 평형다이 왕복 구동장치를 포함한다.

소재가 이송되며 평형다이 사이로 밀리는 동안 소재가 두 방향으로 전조되는 앞서 설명한 구성의 평형다이 전조장치에 의하면 본 발명의 전조방법에 관련지어 앞서 언급한 장점들에 추가하여 다음의 여러 장점들이 얻어지는데, 즉 본 발명의 전조장치는 종래의 평형다이 전조장치에 비해 다음과 같은 장점을 제공하여 준다.

(1) 평형다이에 요구되는 길이는 소재에 형성될 치의 치선원의 원주길이의 적어도

은 되어야 하는데 이것은 비교적 짧은 평형다이가 상대적으로 큰 직경을 가진 소재의 전조용으로 사용될 수 있음을 의미하며 다이에 소요되는 경비가 상당히 감소되고 전조장치는 소형화된다.

(2) 소재는 왕복운동하는 평형다이의 길이방향을 가로질러 소재의 축방향으로 이송될동안 전진적으로 전조되어짐으로써 높은 면압력이 소재의 각 국부면적에 쉽게 가해질 수 있다. 이 방법은 치의수가 적거나 큰치 높이를 갖는 제품을 쉽게 제작할 수 있도록 한다.

이 방법의 또다른 이점으로써는 평형다이 전조장치는 평형다이를 지지하기 위한 높은 강성을 가진 구조물이 필요없고 그러므로 소형으로, 또 적은 비용으로 제작이 가능하다.

(3) 소재는 그것이 축방향으로 이송되어질 동안 전진적으로 전조되어짐으로서 소재의 가공부길이(축방향치수)는 평형 다이의 일정한 폭에 의해 제한되지 않는다.

(4) 소재에 형성될 치의 모듀울, 압력각 및 어덴덤 수정계수가 일정하다면 형성될 치의 수는 평형다이 사이의 거리 조정에 의해 쉽게 변한다.

"돌출부", "치", "스플라인", "세레이션", "정상부" 및 "뿌리부"등의 다양한 용어가 명세서 전반부에 사용되고 있지만 그러한 용어들은 양 전조 다이(더 상세히 말하면, 다이의 전조면들)의 모양, 형태 또는 형상 및 전조되는 소재의 외주상에 생성되어지는 형상들에 사용되어지는 것들이다. 이하의 명세서 부분에서는 소재상에 생성될 형상은 물론 성형다이상의 형상을 나타내기 위하여 "치들" 또는 "치"가 사용된다.

본 발명의 위에서 말한 것들 및 또다른 여러 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 연관시켜 택한 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명을 통해 더욱 명백해질 것이다.

본 발명의 여러 실시예를 보여주는 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명은 상세히 설명되어질 것이다.

제1도 및 2도는 굉장히 높은 강성도를 갖는 한쌍의 미끄럼 기둥(14, 16)이 기초부(12)에 수직으로 설치되어 있는 왕복운동 평형다이식 전조장치(10)를 나타낸다.

이들 미끄럼기둥(14, 16)은 그들 윗쪽 끝부분에서 연결 후레임(18)에 의해 서로 연결되어 있다. 한쌍의 타이바아, 즉 전방 타이바아(20)와 후방타이바아(22)는 도시되어 있지 않은 보올트에 의해 미끄럼기둥(14, 16)의 길이방향 중간지점에 고정되어서 타이바아(20, 22)가 서로 대향 위치되어서 그 사이에 미끄럼기둥(14, 16)을 꽉 끼우도록 되어 있다. 이들 전방 및 후방 타이바아(20, 22)는 미끄럼기둥(14, 16)의 중간부분이 휘거나 서로 떨어지게 변위되는 것을 막는 작용을 한다. 더 상세하게 설명하면, 타이 바아(20, 22)에는 서로 마주보게 돌출되어 있는 호울더부분(24, 26)이 그들 끝부분에 형성되어 있다.

타이바아(20, 22)에는 미끄럼기둥(14)의 외축표면과 호울더부분(24, 26) 사이와 미끄럼기둥(16)의 외측표면과 호울더부분(24, 26) 사이에 설치되어 있는 예비 하중장치(28)들이 설치되어 있다. 이러한 구성에서 전방 및 후방 타이바아(20, 22)는 건조 가공시에 형성되는 반작용력의 영향으로 미끄럼기둥(14, 16)이 그 중간부분에서 서로 떨어지게 휘어지는 것을 막아준다.

각 예비하중 장치(28)는 죄임나사(나타나 있지 않음) 및 죄임나사를 돌려서 원래 미끄럼기둥(14, 16)과 호울더부분(24, 26) 사이에 있었던 틈새를 더 크게 하도록 작동되는 웨지(wedge) 또는 지브(gib)장치(나타나 있지 않음)로 구성되어 있다. 예비하중장치(28)는 서로 마주보는 대향방향으로 미끄럼기둥(14, 16)에 예비하중을 가하게 되어 미끄럼기둥(14, 16)의 강성도를 유지하는 것은 물론이고 뒤에 설명되어질 가공물 또는 소재(56)에 의해 평형다이(52, 54)의 위치를 맞추는 것을 용이하게 한다.

미끄럼기둥(14, 16)의 대향 내측 표면상에는 한쌍의 카운터 슬라이드(30, 32)가 길이방향으로 운동가능하게 설치되어 있다. 카운터 슬라이드(30, 32)는 단면이 C-자 형상이며 그들 후방표면이 미끄럼 기둥(14, 16)의 각자의 대향 내측표면과 미끄럼 접촉하고 있다.

카운터 슬라이드(30, 32)의 C-자형 단면의 대향 끝부분들은 미끄럼기둥(14, 16)의 측면내에 형성되어 있는 한쌍의 홈(34,36)에 각각 결합되어 있다.

카운터 슬라이드(30, 32)의 대향내측면의 후방 끝부분(전조장치(10)를 기준으로하여 보았을 때) 상에는 제3도에도 나타나 있는 것처럼 카운터 슬라이드(30, 32)의 거의 전길이를 운동하는 타이밍래크(38, 40)가 대향으로 형성되어 있다. 타이밍래크(38, 40)는 후방 타이바아(22)의 중간부분에 설치된 베어링(41) 내에 회전가능토록 지지되어 있는 동기장치(synchronizer) 또는 타이밍기어(42)와 맞물려져 있다. 카운터슬라이드(30, 32)의 상부 끝부분들은 연결후레임(18)에 고정되어 있는 한쌍의 유압실린더(44, 46)의 피스톤로드(48, 50)에 각각 연결되어 있다. 이와같이 유압실린더(44, 46)에 의해, 카운터 슬라이드(30, 32)는 서로에 대해 제4도에서 실선 및 이점 쇄선으로 나타나 있는 위치 사이를 왕복운동하도록 되어서 카운터 슬라이드(30, 32)의 정확한 상대위치가 유지되어진다. 한쌍의 평형다이(52, 54)는 카운터 슬라이드(30, 32)의 상부 및 하부상에 각각 길이방향으로 지지되어 있는데, 대향다이(52, 54)간의 거리는 길이방향축 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있는 원통형소재(56)의 지름보다 약간 작도록 되어 있다. 카운터 슬라이드(30, 32)의 왕복운동시에 대향 평형다이(52, 54)는 소재(56)의 원주에 대향하여 압착되어 전조작업이 행해지게 된다.

이와같이 유압실린더(44, 46)는 평형다이(52, 54)를 왕복운동시키기 위한 평형다이 왕복운동 구동기구 또는 장치를 이루게 된다.

전방 및 후방 타이바아(20, 200)에는 소재(56)의 회전축이 평형다이(52, 54)의 왕복운동 방향에는 수직하고 다이면(더 정확히 말해서, 평형다이(52, 54)가 부착되어 있는 카운터 슬라이드(30, 32)의 내측 대향면)에는 평행을 이루도록 하기 위해 소재(56)를 회전 가능하게 지지하는 가공물 지지장치가 설치되어 있다.

가공물 지지장치는 또한 소재(56)를 그 회전축방향을 따라 이송시키거나 길이방향으로 이동시키는 기능을 한다. 더 상세히 설명하면 전방타이바아(20)에는 평형다이(52, 54)의 왕복운동 방향과는 수직하며 카운터 슬라이드(30, 32)의 대향면들에는 평행한 방향, 즉 소재(56)의 회전축과 평행한 방향으로 장치(10)의 전방쪽으로 뻗어있는 한쌍의 안내봉(72, 74)이 설치되어 있다. 안내봉(72, 74)은 그들 자유 단(端)에서 연결판(76)에 의해 서로 연결되어 있다. 안내봉(72, 74)은 공급이송 슬라이드(80)가 안내봉의 길이를 따라 안내 운동되도록 공급이송 슬라이드를 관통하여 뻗어있다. 공급이송 슬라이드(80)는 안내봉(72, 74)에 평행하게 평다이(52, 54) 사이의 중앙지점으로 뻗어있는 축을 갖는 회전쎈터(78)를 포함한다.

공급이송 슬라이드(80)는 전방 타이바아(20)에 고정설치되어 가공물 이송장치로 사용되는 유압실린더(82)의 피스톤로드에 구동봉(drive bar)(84)을 통해 연결되어서 공급이송슬라이드(80)가 전방타이바아(20)을 향해 운동가능토록 되어 있다.

한편, 후방 타이바아(22)에는 장치(10)의 후방으로 소재(56)의 회전축에 평행하게 뻗어 있는 한쌍의 안내봉(86, 88)이 설치되어 있다. 안내봉(86, 88)은 그들 자유단에서 연결판(90)에 의해 서로 연결되어 있다.

안내봉(86, 88)은 회전쎈터(78)와 동심을 이루며 회전쎈터를 향해 뻗어있는 고정쎈터(92)를 갖고있는 가공물 지지슬라이드(94)를 관통하여 뻗어있어서 가공물 지지슬라이드(94)가 안내봉(86, 88)을 따라 안내운동되도록 되어 있다. 가공물 지지슬라이드(94)는 연결판(90)에 고정되어 있는 소형의 유압실린더(96)의 피스톤로드에 연결되어 있어 통상적으로는 실린더(96)에 의해 후방 타이바아(22)쪽으로 밀려있다. 고정쎈터(92)는 타이밍기어(42)를 관통하여 동심상으로 형성되어 있는 관통구멍(98)을 통해 뻗어있다. 전방타이바아(20)에는 소재(56)가 전조될 때 소재가 안으로 관통하여 뻗어지도록 되어있는 중앙관통 구멍(99)이 형성되어 있다. 회전쎈터(78)는 고정쎈터(92)와 결합하여 소재(56)를 그들 대향 끝면들상의 원중심에서 붙들어서 소재가 그 축을 중심으로 자유로이 회전하도록 되어 있다. 또한 유압실린더(82)가 구동되면, 소재(56)는 계속 반진행방향 끝에 압력이 가해져서 진행방향 끝에서 시작되는 다이(52, 54)의 전조면과 축방향으로 전진하며 전조결합하도록 평다이(52, 54) 사이로 지나가게 된다. 이와같이, 회전쎈터(78)를 지탱하여 운반하는 공급이송 슬라이드(80), 고정쎈터(92)를 지탱하여 운반하는 가공물 지지슬라이드(94) 및 소형의 유압실린더(96)는 앞에서 언급했던 가공물 지지장치를 구성한다. 이점에 관련지어, 소재(56)를 이동쎈터(78)와 고정쎈터(92) 사이에 붙들어 놓기 위해 소재에 미는힘을 가하는데 사용되는 유압실린더(96)는 공압실린더나 스프링 장치 등과 같은 미는힘을 낼 수 있는 유사한 다른 수단에 의해 볼수도 있는 것이다.

전방타이바아(20)에는 제5도(앞번호도면들에는 나타나 있지 않음)에 나타나 있는것처럼 V-블럭으로 이루어지며 나타나 있지 않은 슬라이드 유니트에 의해 미끄럼운동 가능하게 되어 있는 가공물받침대(100)가 설치되어 있다. 가공물 받침대(100)는 소재(56)가 가공물받침대(100) 위에 놓여졌을 때 쎈터(78, 92)의 축이 소재(56)의 축과 쉽게 일치하며 소재(56)에 한 전조작업공정이 완성된 후 소재(56)를 받도록 되어 있다. 전방타이바아(20)에 고정되어 있는 가공물 받침대 작동실린더(102)는 앞서 언급한 슬라이드 유니트에 의해 안내되면서 아래쪽으로 경사지게 후퇴하도록 되어 있어 공급이송 슬라이드(80) 및 다른 부재들과 충돌하지 않게된다.

소재(56)가 그 전체 원주에 걸쳐 전조되도록 하기 위해서는 평형다이(52, 54)의 길이는 소재(56)의 원주상에 형성되는 치(齒)의 치선원 또는 어덴덤 서어클의 원주 길이의

과 같거나 크도록 설정되어야 한다.

그러나, 다이 길이가 위에서 말한 하한치보다 단지 약간만 더크게 설정된 경우에는 한전조작업싸이클을 끝마치기 위해서는 다이(52, 54)의 왕복운동이 상당히 여러번 필요하게되는데 그 결과 장치(10)의 전조효율은 감소된다. 반대로 다이(52, 54)의길이의 지나친 크기는 전조장치(10)를 대형화사켜 가격이 비싸게 만든다.

따라서 다이의 길이는 앞서 말한 치선원의 원주길이의 다섯배 이내이어야 한며 특별히 3배이내가 되는 것이 바람직하다. 이와같은 특정한 실시예에서는, 평형다이(52, 54)의 길이는 치선원의 원주길이보다 약간 작도록 되어있다. 비교적 작은 직경의 소재(56)가 큰 직경의 소재를 건조하기 위해 설계되어진 장치(10)상에서 전조되려면 평형다이(52, 54)의 길이는 소재(56)상에 형성될 치선원의 원주길이의 다섯배 또는 그 이상의 길이로 하는것은 물론 가능한 것이다.

제6도에 나타나 있는 것처럼, 각 평형다이(52, 54)에는 그 가공 즉 전조작업면의 폭방향으로 뻗어있으며 소재(56)의 외주상에 성형시키고자 하는 소망치형상(기어 또는 스핀들치, 또는 유사한 돌출물)과 동일한 형상을 갖는 다수의 평행상 치(108)가 간격을 두고 형성되어 있다.

제7도에 나타나 있는 것처럼 각 치는 치(108)의 폭방향을 따라서 보았을때 소재-들어오는 방향 즉 소재가 이송되어 들어오는 방향측에 전조작용부분(리이드 인(lead-in) 모떼기(110))과 그리고 소재-나가는 방향 즉 소재가 이송되어 나가는 방향측에 전조작용 해제부분(여유부분 또는 이탈부분)(112)을 갖고 있다.

전조작용해제 부분(112)은 소재(56)의 축에 평행한 직선(B)에 대해 θ₁각도로 경사져 있어서, 대향전조다이면들(두다이 52, 54의)간의 거리는 소재가 이송되는 방향이 A방향으로 갈수록 커진다.

다이(52, 54)의 폭방향으로 거의 같은 치 높이를 갖고 있는 전조작용 해제부분(112)은 전조된 소재(56)의 거의 완전히 성형된 형상을 재 성형시키며 미리 설계된 최종치수로 마무리 작업하는 작용을 하며 동시에 앞의 전조작업단계에서 생성된 탄성변형을 점진적으로 풀어주는 작용을 한다. 전조작용부분(110)은 선 B에 θ₂각도로 경사져 있어서 대향다이면들간의 거리는 소재 이송방향(A)으로 갈수록 작아진다.

전조작용부분(110)은 선 B에 대해 치지면(bottom land)이 이루는 각 θ₂가선 B에 대해 치상면(top-land)이 이루는 각 θ₂보다 작도록 테이퍼져 있다.

이러한 형상은 소재(56)의 선단부내로 다이의 치(108)가 용이하고 더 크게 침투하도록 해주며 치(108)의 전조작용부분(110)에 증가된 강도를 제공하여서 평형다이(52, 54)의 사용수명을 연장시켜 준다. 본 발명에 의하면 제8도 내지 제10도에 나타나 있는 치를 갓는 평형다이(52, 54)를 사용하는 것도 가능하다. 제8도에 나타나 있는 다이면의 폭을 따라 취한 단면에서의 치형상(108)은 먼저 그 치상면이 선 B에 대해 적당한 각도 θ₁으로 기울도록 치를 성형한후 이어서 전조작용부분(110)을 만들기 위해 소재가 들어오는 쪽의 치 부분을 선 B에 대해 θ₂의 각을 이루도록 테이퍼 주어서 형성한다.

제9도에 나타나 있는 치형상(108)에는 소재가 들어오는 쪽의 치부분에 반경 R의 곡면을 주어서 이루어진 전조작용부분(110)의 형성되어 있다. 제10도에 나타나 있는 치형상(108)에는 다이면의 폭방향으로 동일한 치 높이를 갖는 건조작용부분(110)이 형성되어 있다.

제8도 및 제9도의 치형상(108)들은 전조작용부분(110)에서의 강도가 증가되어 있으며 그들의 사용수명이 길어지기는 하였지만 소재(56)의 선단부속으로 눌려들어가는 성능은 낮아지게 된다. 반대로 제10도의 치형상(108)은 적조작용부분(110)이 소재(56) 내로 눌려들어가는 정도가 매우 높다는 것에 특징이 있으나 강도가 낮고 사용 수명이 짧아지게 된다. 이 두가지 필요조건, 즉 다이의 소재로의 침투 및 사용수명을 충족시키기 위하여 제7도에 나타나 있는 것처럼 전조작용부분(110)의 치상면의 각 θ₂는 그 치저면(치 뿌리면)의 각 θ₃보다 크도록 형성되어지는 것이 무척 바람직하다.

이러한 점에 있어서 제11도의 치형상(108)은 제7도의 치형상(108)에 의해 얻어지는 것과 맞먹는 성능을 제공해준다. 소재가 들어오는 방향의 치 부분에 반경 R의 곡면을 주어 전조작용부분(110)을 형성시킨 제11도의 경우에 전조작용부분(110)의 치저면은 반경 R보다 작은 반경 R₁의 형상으로 이루어져 있다.

전조장치(10)의 본 실시예에 대한 작동은 다음에서 설명될 것이다. 평형다이식 전조장치(10)가 정지되어 있는채로, 카운터 슬라이드(30, 32)는 유압실린더(44, 46)에 의해 미리 설정된 그들의시작위치에 위치되어진다.

이러한 상태는 제1도, 제3도 및 제5도에 나타나 있다.

소재(56)가 가공물받침대(100) 위에 놓여지고 나타나 있지 않은 조작제어 판넬에 의해 시동되면 유압실린더(82, 96)는 나타나 있지 않은 제어장치로부터의 제어명령에 따라 작동되며 그 결과 회전 및 고정쎈터(78, 92)가 서로 향하여서 운동되어 그들 사이에 소재(56)를 회전가능하게 지지하게 된다. 이에 가공물 받침대 구동실린더(102)는 가공물받침대(100)가 공급 이송슬라이드(80) 및 다른 부품들과 충돌하지 않는 위치로 가공물받침대(100)를 후퇴시키도록 구동된다.

유압실린더(82)가 계속 작동하면 공급이송 슬라이드(80)는 전방타이바아(20)를 향해 운동하여 제2도에 나타나 있는것처럼 소재(56)의 선단(leading end)이 평형다이(52, 54) 사이에 삽입될때까지 소재(56)를 밀게된다.

제어장치에 의해 유압실린더(44, 46)가 작동되면 카운터 슬라이드(30, 32)를 그들의 시작위치로부터 출발하여 제4도에서 실선 및 이점쇄선으로 나타나 있는 상부위치 및 하부위치 사이에서 왕복 운동시키게 된다. 이들 카운터 슬라이드(30, 32)의 왕복운동 스트로크는 슬라이드(30, 32)의 수직위치를 탐지하는 리미트스위치 및 광전(photoelectric) 스위치 등의 나타나 있지않은 위치센서에 의해 결정된다.

이러한 상태에서 소재(56)가 유압실린더(82)에 의해 이송되어지며 소재(56)의 선단의 의주가 평형다이(52, 54)에 의해 눌려지면, 치(108)의 전조작용부분(110)은 소재(56)의 선단을 눌러들어가게 할 것이다.

그에따라 왕복운동평형다이(52, 54) 사이에 꽉눌려 들어있는 소재(56)는 번갈아 서로 반대방향으로 회전되는데, 즉 소재(56)의 외주는 평형다이(52, 54)의 다이면상에서 처음에는 한방향으로 다음에는 그 반대방향으로 전조되어진다. 전조작업중에 있는 소재(56)의 선단이 전조작용부분(110)으로부터 전조작용 해제부분(112)을 향해 이송되면, 치(108)는 소재의 외주에 의해 눌려져서, 제12도에 나타나 있는것처럼 소재(56)의 눌린부분의 재료는 변위 유동되어 치(116)의 치 뿌리를 형성하며 변위유동된 재료는 소재(56)의 반경방향 바깥쪽을 솟아올라 치(116)의 정상부(116)를 형성하게 된다. 왕복운동다이(52, 54)의 다이면들이 소재(56)의 표면에 의해 눌려져 있는 상태로 소재(56)가 반대방향으로 전조되기 때문에 치(116)의 오른쪽 및 왼쪽면들과 다이의 치(108)의 맞물리는 면들 사이의 표면압력은 평준화되며 치(116)의 양쪽 모두가 평탄하게 되며 결합면들 사이의 전조작업 접촉은 양쪽방향에서 행해지게 된다. 그래서 치(108)의 면에 의해 변위되어진 소재(56)의 재료는 치(116)의 면을 따라 고르게 유동하게되어 치(116)의 정상부가 정상부의 치상면의 끝부분들 근처의 융기량이 동일하도록 즉 제12도에 나타나 았는것처럼 좌 및 우 어깨부가 동일한 형상의 대칭인 정상부의 형성을 가능하게 해준다.

이와같은 것이 소재(56)가 일방향으로 전조되는 제13도의 종래의 전조방법에서는, 가능하지 못했다.

제13도의 일방향 전조작업에서는 다이 치(108)와 형성되고 있는 치(116)의 오른쪽 면들 사이의 표면압력은 다이치(108)와 치(116)의 왼쪽면들 사이의 표면압력과는 다르게 되어 전조방향이 부분적으로 달라지게 된다.

이러한 것은 치(116)가 치(116)의 결합면들상에서 소재면들의 전조에 의해 소재(56)의 변위 및 유동에 의해 형성되어질 때 치(116)의 비대칭 또는 불균형상의 원인이 된다. 다시 말해서, 종래의 일방향 전조방법은 버어(burr)형태의 플래쉬(flash)(118)가 치(116)의 어깨부중한곳, 즉 소재(56)의 전조방향에 있는 어깨부에 형성되며 치(116)의 회전방향 쪽의 치저면의 한 끝부분 근처 위치에 플래쉬(119)가 추가로 형성되어질 위험성을 갖고 있다.

플래쉬(118)의 크기는 형성시키고자 하는 기어 또는 스플라인의 치의 수가 감소함(기어의 무듀울이 증가함)에 따라 그리고 치 길이가 증가함(압력각이 감소함)에 따라 증가되어진다. 그 결과, 전조된 기어 또는 스플라인은 플래쉬(118)를 제거하거나 플래쉬(118)를 치(116)의 치 상면으로 밀어붙이기 위해 사용전에 후가공을 하거나 또 다른 마무리 과정을 거펴야만 한다. 또한 치(116)의 치상면으로 밀어붙여졌더라도 플래쉬(118)와 치 뿌리에서의 플래쉬(119)는 치(116)의 강도나 정밀도에 영향을 주게된다. 이와같이 일방향 전조작업은 여러면에서 단점을 갖고 있다. 그와는 반대로, 본 발명의 현 실시예는 치(116)가 대칭적으로 형성되도록 해주는데, 즉 정상부의 오른쪽 및 왼쪽어깨부가 반경방향 융기부분이 평탄하게 형성되도록 해준다. 그 결과, 최소상태의플래쉬가 치(116)의 치 상면위나 그 근처에 형성되어 전조된 기어 또는 스플라인은 추가의 마무리 공정을 거치지 않고 사용되어질 수 있다. 이와같이 해서 다른방법으로 했을 경우 생성되는 어깨부 버어 즉 플래쉬를 치(116)의 치상면상으로 밀어붙일 필요가 없으면 그 결과 치(116)는 플레쉬에 의한 강도 및 정밀도에서의 종래 경험했던 결점들로부터 벗어나게 된다.

소재(56)가 유압실린더(82)에 의해 미리 정해진 거리만큼 이송되어지고 미리 정해진 길이를 따라 소재(56)의 외주에 전조가 행해졌을 때 소재의 이동행정의 안쪽 끝은 나타나있지 않은 위치센서에 의해 탐지된다.

그리고 카운터 슬라이드(30, 32)는 유압실린더(44, 46)에 의해 그들 원래의 시작위치로 되돌아 온다.

계속해서 소형 유압실린더(96)는 작동하여 소재(56)를 반대방향인 원래의 위치로 이동시키고 그리고 가공물받침대 작동실린더(102)는 가공물받침대(100)를 그것의 원래 작용위치로 움직이도록 작동된다.

이어서 실린더(96, 82)는 회전쎈터와 고정쎈터(78, 92)를 서로 멀어지게 떼어놓음으로서 전조된 소재(전조완료된 제품)는 가공물 받침대(100) 위에 놓여지게 된다.

위에서 언급한 전조 싸이클은 제14도에 보여진다.

그림(a)에 나타난 바와같이 전조작업시작 단계의 정지 위치에 있던 평형다이(52, 54)는 반대방향으로 서로 평행하며 또 서로 상대적인 왕복운동을 하게되어 다이(52, 54)의 전조면위의 소재(56)를 정반대의 회전 방향에서 전조하며 그때 소재(56)는 회전축에 평행한 길이 방향으로 이송되어 그림(b)와 (c)에서 설명하고 있는 바와같이 다이면과 압착전조결합상태에 있는 선단부사이에 이송된다.

평형다이(52, 54)의 왕복운동 싸이클이 완료된후 양다이는 그들의 시작위치로 복귀되고 소재(56)는 동시에 그림(d)처럼 원래원치로 되돌아간다.

종래방법대로 소재(56)가 일방향으로만 전조되는 경우에는 소재(56)의 외주에 형성된 치(116)가 대칭형상이 되지 못하고 제15도에 서술된 바와같이 치상면의 한쪽 끝부분 가까이의 어깨부에 큰 플래쉬를 가지는 경향이 있고 그것에 의해 앞서 지적한 바와같이 여러 가지 단점들을 가져온다. 그러나 본 발명의 두 방향 전조방법에서는 각치(116)는 그 단면이 대칭형상을 이루고 치(116)의 양어깨부에서 반경방향으로 치솟아 오르는 융기량도 종래의 방법에서 보다 적다. 이렇게하여 본 발명의 전조방법에서는 치(116)의 어깨부에 생기는 플래쉬나 버어의 제거를 위한 후속작업이 필요없게 된다. 더욱이 어깨부의 플래쉬나 버어를 치(116)의 치상면에 눌러 붙일필요가 없기 때문에 이 눌러붙인 플래쉬들이 치(116)의 강도나 정밀도에 미치는 악영향은 실질적으로 제거된다.

소재(56)가 두 방향으로 전조되는 본 실시예는 소재가 일방향으로 전조되는 종래의 전조다이 전조방법 혹은 원통형다이 전조방법에 비해 치(116)의 리이드오차가 대폭 감소된다고 하는 다른 이점을 제공하고 있다.

더우기, 전조장치에 관한 본 실시예는 공지의 평형다이전조장치에 대해 다음과 같은 여러이점을 가진다.

(1) 평형다이(52, 54)에 요구되는 길이는 소재(56)에 형성될 치의 치선원의 원주길이의 적어도

은 되어야 하는데 이것은 비교적 짧은 평형다이(52, 54)가 상대적으로 큰 직경을 가진 소재(56)의 전조용으로 사용될 수 있음을 의미하며 다이에 소요되는 경비가 상당히 감소되고 전조장치(10)는 소형화될 수 있다.

(2) 소재는 왕복운동하는 평형다이(52, 54)의 길이방향을 가로질러 소재의 축방향으로 이송될 동안 점진적으로 전조되어짐으로써 높은 면압력이 소재(56)의 각 국부면적에 쉽게 가해질 수 있다. 이 방법은 치의 수가 적거나 치의 높이가 높은 제품을 쉽게 제작할 수 있도록 한다. 이 방법의 다른 이점으로써는, 평형다이 전조장치(10)는 평형다이(52, 54)를 지지하기 위한 높은 강성을 가진 구조물이 필요없고 그러므로 소형으로 또 적은 비용으로 제작이 가능하다.

(3) 소재는 그것이 축방향으로 이송되어질동안 점진적으로 전조되어짐으로서 소재의 가공부길이(축방향치수)는 평형다이(52, 54)의 일정한 폭에 의해 제한되지 않는다.

(4) 소재(56)에 형성될 치의 모듀울, 압력각 및 어덴덤 수정계수가 일정하다면 형성될 치의 수는 평형다이(52, 54) 사이의 거리조정에 의해 쉽게 변한다.

본 발명의 다른 실시예가 아래에 설명된다.

앞선 실시예와 대응되는 본 실시예의 부품들은 동일하게 다루기 위해 같은 참고부호를 사용했으며 대응되는 부품들의 설명은 생략되었다.

제17도와 제18도에 보여지는 한 실시예는 타이밍기어(42)의 회전축이 소재(56)의 회전축과는 수직방향으로 떨어진 위치에 있다는 점을 특징으로 하고 있으며 이것의 또한 앞서의 실시예와 다른점이다. 보다 상세하게 설명하면 후방타이바아(22)는 회전쎈터와 고정쎈터(78, 92)의 축과 동심으로 형성된 관통구멍(122)을 가지고 있다. 이 관통구멍(122)은 소재(56)가 그곳을 통과할 수 있도록 되어 있다. 고정쎈터(92)는 회전쎈터(78)와 작용하에 그 축을 중심으로 소재(56)를 회전가능하게 지지하며 관통구멍(122)을 지나 뻗어 있다. 소재(56)는 전조작업동안 이송되어질 때 관통구멍(122)을 통과할 수 있다. 다시말해 그것의 선단은 관통구멍(122)의 후방으로 뻗을 수 있다. 이런 구조에서는 소재(56)의 직경과 소재의 전조되어질 부분의 길이는 타이밍기어(42)의 내부를 관통하고 있는 관통구멍(98)에 의해 제한받지 않는다.

후방 타이바아의 관통구멍(122) 윗부분에, 회전가능하게 지지받고 있는 타이밍기어(42)가 있는데 이것은 카운터 슬라이드(30, 32)에 형성되어 있는 타이밍래크(38, 40)와 결합하여 카운터 슬라이드(30, 32)의 왕복운동을 일치시키고 카운터 슬라이드의 미리 정해진 상대위치를 유지시킨다.

본 실시예에 의하면 후방타이바하에 형성된 관통구멍(122)은 피가공소재(56)의 직경보다 큰 직경을 가지고 있음으로써 전조가공될 소재(56)의 전조부분의 폭에는 실질적으로 아무 제한이 없으며 이런이점은 전술한 실시예에서도 마찬가지로 통용된다.

평형다이 왕복 구동장치의 일예가 제19도에 보여지는데, 여기서 카운터 슬라이드(30, 32)에 결합되어 있는 타이밍기어(42)는 유압실린더(126)에 의해 구동된다.

예를들면 유압실린더(126)의 베이스(base)는 연결후 레임(18)에 회전가능하게 연결되어 있고 실린더(126)의 로드의 끝부분은 타이밍기어(42)에 고정되어 있는 레버(128)의 일단과 회전연결되어 있다. 평형다이 왕복운동 구동장치의 다른예가 제20도에 나타나 있는데 여기서 구동장치는 연결후레임(18) 등에 의해 지지되는 크랭크축(130), 180°의 각도 위상차를 가지며 크랭크축(130)으로부터 뻗어나온 크랭크아암의 셋트(132, 134), 크랭크아암셋트(132, 134)를 각각 카운터 슬라이드(30, 32)에 연결시키는 연결봉(136, 138), 크랭크축(130)을 구동하는 모우터(140) 등으로 구성되어 있으며, 카운터 슬라이드(30, 32)는 연결봉(136, 138)과 크랭크아암(132, 134)을 통해 크랭크축(130)의 회전운동을 받아 왕복운동 된다.

이 경우에 있어서는 동일한 왕복행정이 카운터 슬라이드(30, 32)에 기계적으로 주어지기 때문에 타이밍기어(42)가 필요없다고 하는 이점이 있다. 그외에 카운터 슬라이더(30, 32)의 속도가 정현파에 따라 변함으로써 대단히 부드러운 전조작업을 할 수 있다는 이점을 가지고 있다.

여기에 서술된 왕복운동 평형다이식 전조장치의 모든 실시예에 있어서 카운터 슬라이드(30, 32), 다시 말해 평형다이(52, 54)는 일방향의 제1왕복운동(제1행정)후와 다른 방향의 제2왕복운동(제2복귀행정)전에 일시적으로 정지상태로 된다. 바꾸어말하면 소재(56)의 전조운동은 일방향의 회전의 말미 즉 다음의 역방향회전이 시작되기 전에 일시적으로 정지상태로 된다. 이 일시적 정지가 불가피한 점을 고려할 때, 각 평형다이(52, 54)의 제1왕복행정 말미에 그것의 전조운동이 정지해 있을 동안만 소재(56)의 이송운동을 정지시키는 것이 바람직하다.

다이가 제1행정의 말미에 있으며 그것의 전조운동이 정지상태에 있을때 다이(52, 54)의 전조면 사이로 소재가 이송된다면 소재와 전조다이(52, 54)의 전조면과의 마찰로 인해 전조공정중인 소재(56)의표면이 긁혀질 가능성이 있다. 제1도에서 제5도까지의 전조장치에 사용된 바와같은 소재의 공급이송 운동의 일시정지를 제어하기 위한 제어장치의 일예가 이하에서 설명된다. 그러나 이 설명은 평형다이(52, 54)의 왕복운동의 제어방법과 소재(56)의 공급이송운동의 제어방법에만 국한한다.

제21도를 보면 전조장치(10)를 제어하기 위해 사용된 유압회로와 위치센서들이 개략적으로 나타나 있다.

이것에는 공구구동제어밸브(150)가 포함되어 있다.

이 제어밸브(150)는 2개의 솔레노이드(SL₁, SL₂)를 갖춘 솔레노이드식의 4포트 3위치 텐덤-센타(tan-derm-center ; center-by-pass) 밸브이다.

2개의 솔레노이드(SL₁, SL₂)가 비활성화 상태에 있을때 유압시스템의 라인압력은 시스템의 각 부품에 가해지지 않는다. 솔레노이드(SL₁)가 활성화 함에 따라 라인압력 즉 압력상태의 유압이 유압실린더(44)의 상부구멍(152)과 유압실린더(46)의 상부구멍(도면에는 보이지않음)에 가해져 카운터 슬라이드(30)를 하향이동시키고 카운터 슬라이드(32)를 상향이동시킨다. 솔레노이드(SL₂)가 활성화될 때 라인압력은 유압실린더(44)의 하부구멍(154)과 유압실린더(46)의 상부구멍(도면에는 보이지않음)에 가해져 그것에 의해 카운터 슬라이드(30, 32)가 각각 상향, 하향으로 움직인다. 유압회로는 또한 제어밸브(150)와 같은 형식과 구조를 가진 가공물(소재) 구동제어밸브를 포함하고 있다. 이 제어밸브(156)는 솔레노이드(SL₃, SL₄)를 갖추고 있다. 솔레노이드(SL₃)의 활성화에 의해 라인압력이 유압실린더(82)에 제1구멍(port ; 158)에 가해져 소재(56)를 그것의 축방향으로 이송시킨다.

솔레노이드(SL₄)의 확성화는 유압실린더(82)의 제2구멍(160)에 라인압력을 가하게하여 평형다이(52, 54) 사이로부터 소재(56)를 복귀시킨다. 제21도는 솔레노이드(SL₁, SL₃)가 활성화되어 있는 상태를 보여준다.

이 상태에서는 유압실린더(96)가 고정쎈터(92)를 회전쎈터(78)쪽으로 이동시켜 두쎈터(92, 78)에 의해 그 사이에 소재(56)를 회전자가능하게 지지하도록하고 있다.

이 유압실린더(96)는 단지 작업자에 의해 소재(56)를 설치하거나 제거할때만 작동되어지기 때문에 더이상의 상세한 설명은 생략한다. 유압펌프(162)에 의해 형성되어 릴리이프밸브(164) 장치에 의해 일정범위로 유지되는 라인압력은 도관(165)을 통해 공구구동제어밸브(150) 및 가공물(소재) 구동제어밸브(156)로 공급된다.

전조장치(10)는 여러 가지의 움직이는 부품들의 위치를 탐지하기 위한 쎈서로써의 역할을 하는 리미트스위치들(LS₁, LS₂, LS₃, LS₄, LS₅)을 가지고 있다. 리미트 스위치(LS₂)와 (LS₃)는 카운터 슬라이드(30)의 왕복운동의 상종점과 하종점을 탐지한다.

리미트스위치(LS₄)는 가공물 공급이송 슬라이더(80)의 공급이송 행정의 미리 정해진 내향종점 위치 즉 소재(56)의 가장 안쪽위치를 탐지하기 위한 것이다.

리미트 스위치(LS₄)에 의해 탐지되어질 내향 공급이송 행정의 종점은, 소재(56)에 있어서 전조에 의해 형성될 어떤 치 부분의 길이, 환원하면 소재나 가공물의 종류에 따라서 결정된다 리미트 스위치(LS₅)는 카운터 슬라이더(30)에 고정된 하나의 판캠(166)에 의해 작동하도록 되어 있는데 이것은 왕복행정의 상종점과 하종점 가까운 부분의 약간의 운동부분 길이를 제외한 카운터 슬라이드(30)의 행정범위 즉 카운터 슬라이드(30)의 상하 왕복운동의 출발직후부터 정지 직전까지의 운동범위를 탐지하기 위한 것이다.

바꾸어 말하면, 리미트스위치(LS₅)는 제22도에서 보여주는것처럼 카운터 슬라이더(30)의 상행정의 출발직후 및 정지직전의 시간동안과 하행정의 출발직후 및 정지직전의 시간동안 작동상태가 되도록 되어 있다.

제23도에 전조장치(10)용으로 제공된 제어장치의 기본요소가 나타나 있다.

제어장치는 스타트(start) 스위치(168)와 스톱스위치(170)로 구성되어 있으며 둘다 작업자에 의해 조작되는 장치이다. 앤드 게이트(and gate : 172)는 리미트 스위치(LS₁)가 카운터 슬라이드(30)의 최초시작위치를 탐지할때 열려진다.

이상태에서 스타트 스위치(168)를 누름에 따라 스타트신호(S₁)가 셋트-리셋트(set-reset)형 플립-플롭에 가해져 이 플립-플롭은 반대로 셋트상태가 된다.

플립-플롭(174)의 이 셋트상태에서 앤드게이트(176)는 열려지고 T-형 플립-플롭(178)의 셋트상태를 나타내는 신호가 드라이버 회로(180)를 거쳐 솔레노이드(SL₁)에 가해진다.

이동안 스타트신호(168)의 활성화에 따라 생성된 스타트 신호 (S₁)는 단안정 멀티바이브 레이타(one shot multivibrator ; 179)회로와 OR게이트(192)를 거쳐 T-형 플립-플롭(178)으로 이송된다.

그 결과 플립-플롭(178)은 셋트 상태로되고 솔레노이드(SL₁)는 여자되어져 카운터 슬라이드(30)를 아래로 움직이게 하고 카운터 슬라이드(32)를 위로 움직이게 한다. 동력이 본 제어장치에 가해지면 T형 플립-플롭(178)과 셋트-리셋트형 플립-플롭(174)은 자동적으로 리셋트회로(도면에는 안보임)에 의해 리셋트되고 이들 플립-플롭(178)들의 리셋트를 나타내는 신호가 솔레노이드(SL₂)에 가해져 카운터 슬라이드(30)는 최초의 리셋트 위치에 있게된다.

카운터 슬라이드(30)가 하향 왕복행정을 할 동안 리미트 스위치(LS₂)는 작동상태로 된다.

그러나 앤드게이트(182)는 카운터 슬라이더(30)가 하향이 동중에는 닫혀있다. 그러므로 슬라이더(30)의 상향행정의 종점을 알리기 위해서 리미트 스위치(LS₂)로부터 오는 상부위치신호(S₂)는 T-형 플립-플롭(178)에 가해지지 않는다. 카운터 슬라이더(30)가 하향행정의 종점에 도달했을때 리미트 스위치(LS₃)는 작동상태가 되고 하부위치신호(S₃)는 하향행정종점이 나타났음을 알린다.

카운터 슬라이더(30)가 하향행정중에 있을 동안은 앤드게이트(184)는 열린상태로 있기때문에 하부위치신호(S₃)는 앤드게이트(184)와 단안정 멀티바이브레이타(190)과 OR 게이트(192)를 경유해서 T-형 플립-플롭(178)에 공급되어진다. 결론적으로 T-형 플립-플롭(178)이 반전되고 리셋트상태를 알리는 신호가 드라이버 회로(186)를 지나 솔레노이드(SL₂)에 가해진다. 그 결과 공구구동제어밸브(150)는 작동되고 카운터 슬라이더(30)는 상향으로 그리고 카운터 슬라이더(32)는 하향으로 움직이게 된다.

카운터 슬라이더(30)가 그것의 상종점에 도달되었을때 상부위치신호(S₂)는 리미트 스위치(LS₂)에서 발생된다. 앤드게이트(182)는 카운터 슬라이더(30)의 슬향왕복행정동안 열려진 상태에 있기 때문에 상부 위치신호 S₂는 단안정 멀티바이브레이타회로(188)와 OR 게이트(192)를 거쳐 T-형 플립-플롭(178)에 가해지고 플립-플롭(178)은 셋트상태로 복귀된다.

이 결과 솔레노이드(SL₁)는 여자되어 카운터 슬라이더(30)를 하향동작을 시작하도록하고 카운터 슬리이더(32)를 상향동작을 시작하도록 한다. 위에서 설명한 방법으로 카운터 슬라이더(30, 32)는 스톱스위치(170) 혹은 리미트스위치(SL₄)가 작동되어질 때까지 상하향 행정 종점사이를 왕복 운동한다. 단안정 멀티바이브레이터(179, 188, 190)들은 각각의 입력신호에 따라 주어진 펄스의 펄스신호를 발생한다.

위에 언급한 카운터 슬라이더(30, 32)의 각각의 왕복운동 동안 리미트 스위치(LS₅)는 제22도의 시간도표에 설명한대로 서로 카운터 슬라이더(30, 32)가 상대운동을 할 동안만 ON 상태를 유지한다. 그리고 공급이송신호(S₅)는 리미트 스위치(LS₅)가 ON 상태에 있을동안 앤드게이트(194)에 가해진다. 앤드게이트(194)는 셋트-리셋트형 플립-플롭(174)의 셋트상태를 알리는 신호때문에 열린상태로 유지되고 그것에 의해 공급이송신호(S₅)는 앤드게이트(194)와 드라이버회로(196)를 경유하여 솔레노이드(SL₃)로 이송된다.

그 결과 솔레노이드(SL₃)는 리미트스위치(SL₅)의 여자주기와 대응하는 주기(time interval)로 여자 된다. 그리고 소재(56)는 공급이송신호에 응답하여 유압실린더(82)의 간혈적 활성화에 의해 간혈적으로 이송된다.

이와같은 구성에서 소재(56)의 공급이송운동은 한방향으로의 제1전조후와 그 반대방향으로의 제2전조 후에 있어서 전조운동의 일시정지에 따라 일시적으로 정지한다.

이것은 소재(56)가 카운터 슬라이더(30, 32) 위의 평형다이(52, 54)가 실제적으로 정지상태에 있을동안은 이송되지 않는다는 것을 의미한다. 이렇게하여 소재(56)는 그렇지 않을경우 다이(52, 54)와 전조면과의 마찰에 기인하여 생기는 전조가공면의 다이자국이나 긁힌홈의 발생으로부터 보호되어야 한다.

설명된 바와같이 소재(56)는 간헐적인 방법으로 출방향으로 이송될 동안 두 방향으로 전조되어져 소재(56)의 외주면에 치를 형성시킨다. 소재(56)의 미리 정해진 공급이송 거리에 도달될때 리미트 스위치(LS₄)는 작동되고 클리어신호(S₄)는 셋트-리셋트형 플립-플롭(174)와 T-형 플립-플롭(178)의 각각의 클리어 터미날에 가해진다. 그 결과 이들 플립-플롭(174, 178)은 리셋트 상태에 놓여지고 리셋트 상태를 알리는 신호는 인버터(inverter, 198)로부터 드라이버 회로(200)를 경유해서 솔레노이드(SL₄)로 이송되어진다. 이라하여 유압실린더(82)는 한방향으로 작동되어서 소재(56)를 평형다이(52, 54) 사이로부터 뒤로 빼낸다.

동시에 리셋트상태를 알리기 위해 플립-플롭(178)으로부터 온 신호는 드라이버 회로(186)를 경유해서 솔레노이드(SL₂)에 가해지고 카운터 슬라이더(30, 32)는 그들의 최초의 시작위치로 되돌려진다. 이 상태에서 작업자-조작스위치(도면에는 보이지 않음)는 ON 상태가 되고 실린더(96)의 피스톤 로드는 당겨지고 실린더(102)의 피스톤로드는 빠져나오게 된다.

이렇게하여 전조완료된 소재(56) 즉 제품은 쎈터(78, 92)로부터 클램핑이 풀어지고 가공물 받침대(100)위에 놓여지게 된다. 가공물 받침대(100) 위의 전조된 소재(56)는 작업에 의해 소재와 교체되고 그다음 위에 기술한 바와같은 방법으로 전조된다. 위에 설명한 실시예에서 소재(56)의 공급이송력이나 공급이송속도는 일정상태이지만 이 공급이송속도가 카운터 슬라이더(30, 32)의 상대 왕복운동 속도에 따라 변해지도록하기 위해 리미트 스위치(LS₅)와 가공을 구동제어 밸브(156)를 사용한 제21도와 재23도의 구성 대신에 제24도에 보여지는 것과 같은 구성으로 대신해도 좋다.

제24도와같은 배열은 카운터 슬라이더(30, 32)와 동시작용을 하기 위하여 타이밍기어(42)와 결합되어 있는 펄스엔코더(42, encoder)로 구성되어 있다. 이 펄스엔코더(204)는 카운터 슬라이더(30, 32) 다시말해서 평형다이(52, 54)의 상대운동 속도에 대응하는 수의 펄스를 만들어 낸다. 이 펄스신호는 D/A 변환기(206)로 이송된다. 이 변환기는 펄스신호를 아날로그 다이속도신호(S₆) 즉 다이(52, 54)의 상대운동속도의 전압 혹은 전류신호 대표치로 변환시킨다. 다이속도신호(S₆)는 유압서브제어기(208)에 가해진다. 반면에 공급이송 슬라이더(80)는 공급이송 슬라이더(80)의 운동방향으로의 소정의 이동량에 따라 미세하게 간격에 매겨진 변위탐지 눈금판(210)의 눈금은 정치되어 있는 반사형 광전쎈서(212)에 의해 탐지된다.

이 광전쎈서 공급이송 슬라이더(80)의 공급이송 속도 대응하는 수의 펄스를 만들어 낸다. 이 펄스신호들은 D/A 변환기(214)로 이송되어지고 이 변환기는 펄스신호를 공급이송속도신호(S₇) 즉 공급이송 슬라이더(80)의 공급이송 속도의 전압 혹은 전류신호표시로 변환시킨다.

이 공급이송속도신호(S₇)도 역시 유압서브제어기(208)에 가해진다. 이렇게하여 펄스엔코더(204)와 D/A 변환기(206)는 평형다이(52, 54)의 속도를 탐지하기 위한 속도쎈서를 구성하며 한편 눈금판(210), 광전쎈서(212) 그리고 D/A 변환기(214)는 공급이송 슬라이더(80)의 공급이송 속도 즉 두 다이사이로 소재(56)를 미는속도를 검지하기 위한 속도쎈서를 구성한다.

이 서보제어기(208)는 가공물 구동제어밸브(216)에 다이 소재(56)이 공급 이송속도 즉 공급이송력은 카운터 슬라이더(30, 32)와의 상대속도에 대해 미리 정해진 비율에 의해 결정된다.

앞에서 토의된 바와같은 제어장치를 갖고 있는 본 발명의 실시예는 카운터 슬라이드(30, 32)의 상대운동 속도에 따라 소재(56)의 공급이송 속도 또는 힘이 제어하도록 한다. 이와같이 해서 소재(56)의 전조면에 다이 마아크나 스크래치 또는 긁힘선이 생길 가능성이 현저하게 최소화 되며 평형다이(52, 54)의 사용수명이 무척 증가된다.

왕복운동 속도 및 공급이송 속도가 제25도 내지 27도에 각각 실선과 점선으로 나타나 있지만, 이들 선들은 실시예의 주요지를 좀더 쉽게 이해하도록 그려진 것으로서, 이들 선이 카운트 슬라이드와 공급이송 속도간의 실제 사용시의 비율을 정확하게 나타내는 것은 아니라는 점을 이해 해야만 한다.

앞의 실시예들에서 사용된 평형다이(52, 54) 대신에 한 소재(56)의 공급이송 속도 즉 공급이송력은 카운터 슬라이더(30, 32)와의 상대속도에 대해 미리 정해진 비율에 의해 결정된다.

앞에서 토의한 바와같이 제어수단을 갖고있는 본 발명의 실시예는 카운터 슬라이드(30, 32)의 상대운동속도에 따라 소재(56)의 공급이송 속도 또는 힘을 제어하도록 한다. 이와같이해서 소재(56)의 전조면에 다이 마스크나 스크래치 또는 긁힘선이 생길 가능성이 현저하게 최소와되며 평형다이(52, 54)의 사용수명이 무척 증가된다.

왕복운동속도 및 공급이송속도가 제25 내지 27도에 각각 실선과 점선으로 나타나 있지만, 이들 선들은 이 실시예의 주요지를 좀더 쉽게 이해하도록 그려진 것으로서, 이들 선이 카운터 슬라 이드와 공급이송 속도간의 실제 사용시의 비율의 정확하게 나타내는 것은 아니라는 점을 이해해야만 한다.

앞의 실시예를들어서 사용된 평형다이(52, 54) 대신이 한쌍의 원통형 또는 로울러식다이(230, 232)가 사용되는 본 발명의 전조 장치의 또 다른 실시에는 제28도에 나타나 있다.

원통형다이(230, 232)는 각각 호울더(234, 236)에 의해 그들 다이의 서로 평행한 축을 중심으로 회전 가능토록 지지되어 있다. 각 원통형다이(230, 232)는 소재(56)에 형성하려는 치와 일치하는 치형상의 전조면을 그 외주상에 갖고있다. 소재(56)는 앞의 실시예들에서 사용되었던것과 유사한 가공물 지지장치(나타나 있지 않음)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 소재는 주 방향으로 전조되는데, 나타나 있지 않은 구동장치를 가지고 다이(230, 232) 및 도는 소재 자체를 회전시키면서 동시에 다이(230, 232)를 통해 소재가 다이 전조면과압척전 조결합하도록 이송시켜 주어서, 두 대향 방향중 먼저 한 방향으로 전조시키고 그 다음에 다른 쪽 방향으로 전조시킨다. 소재(56)가 다이(230, 232)의 전조면상에서 두 대방향으로 전조되어지는 이와같은 실시예에 의하면 소재(56) 상에 형성될 각치는 소재(56)의 길이를 가로지르는 평면에 의한 단면형상이 대칭을 형성하며 그리이드 오차는 현저하게 감소된다.

이 원통형 다이전조장치에 있어서는 한 다이의 축은 고정되고 다른다이의 축은 소재(56)를 고정다이에 대해 눌러주기 위해 고정다이 쪽으로 운동하도록하는 것이 가능하다. 소재(56)를 둘러싸서 누르도록 설치되어 있는 세개의 원통형 다이를 사용하는 것도 또한 가능하다.

소재(56)는 고정되고 소재(56)의 외주와 압착전조결합 상태로 고정소재(56)의 원주를 따라 두 원통형다이(230, 232)의 축들이 회전되도록 하는 것도 또한 가능하다. 요약하면 본 발명의 주요특징은 다이의 전조면상에서의 소재(56)의 상대적인 두방향 전조작용 및 이와 동시에 다이사이로 소재(56)를 이송하는 작용에 있는 것이다. 앞의 실시예의 왕복형 존조장치는 두개의 평형다이(52, 54)가 모두 가동이며 즉 둘다 반대방향의 왕복운동이 가능하므로, 평형다이(52, 54)의 다른 하나가 다이의 전조면으로 두 방향으로 소재를 전조하기 위하여 왕복운동할 동안 하나는 정치상태에 있을 수 있다. 그러나 이 예의 경우에는 소재를 지지하고 이송하기 위한 장치는 소재의 축이 이동됨에 따라 다이의 길이발향으로 움직여져야 한다.

또한 앞의 실시예에 사용된 공급이송 슬라이더(80)의 안내를 위한 안내봉(72, 74)은 미끄럼기둥(14, 16)과 비숫한 수평기둥형 슬라이더로 대치할수 있다.

또한 공급이송 슬라이더(80)를 구동하기 위한 유압실린더(82)는 연결관(76) 혹은 다른부재에 배치되어 그것의 봉(rod)이 회전쎈터(78)의 축과 동심이 되도록 한다.

본 발명은 냉각전 조작업은 물론 열간전조작업에도 적용할 수 있음은 물론이다.

앞서 기술된 모든 사항은 인용된 실시예의 설명을 위해서만 주어졌으며 그의 여러가지 변화가 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고도 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims (13)

1. 다이의 전조면의 형상과 일치하는 다수의 치를 소재의 외주상에 형성시키기 위하여 전조다이의 성형전조면과 압착접촉하고 있는 원통형 소재를 전조하는 방법에 있어서, 다이의 상기 전조면상에서 상기 원통형 소재를 교대로 서로 반대방향으로 두방향 전조시키는 단계와 상기 전조면들과 축방향으로 전진하며 전조결합하도록 다이들 사이의 소재를 밀어주기 위해, 소재가 두 방향으로 전조되어지는 동안, 소재의 전조축을 따라 원통형 소재를 이송시켜 주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 소재의 전조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전조다이의 외주상에 원주방향 전조면을 갖는 최소한 2개의 원통형 다이를 포함하며 상기 최소 2개의 원통형 다이는 상기 전조면들 사이를 미리 설정된 거리로 간격을 두고 평행축상에 서로 대향설치되어 있으며 상기 평행축을 중심으로 두 방향으로 회전 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 전조다이는 그들 외주상에 대체로 평면상의 전조면을 갖는 한쌍의 평형다이를 포함하며, 상기 한쌍의 평형 다이는 상기 전조면들 사이를 미리 설정된 거리고 간격을 두고 서로 대향설치되어 있으며 서로 반대방향으로 평행상의 왕복운동상태로 운동 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전조방법.
4. 제1항 내지 제3항주의 어느하나에 있어서, 상기 원통형 소재를 이송하는 단계는 전조다이의 한쪽방향으로의 제1운동후 및 다은쪽 방향으로의 제2운동전에서 전조 다이의 두 방향운동이 일시 정지하는 시점에서 상기 원통형 소재의 이송운동을 일시 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전조방법.
5. 제4항에 있었서, 상기 원통형 소재는 상기 전조 다이가 운동하는 속도에 따라 결정되는 속도로 이송되어지는 것을 특징으로 하는 전조 방법.
6. (정정) 소재(56)의 외주상에 다수의 치(116)를 형성시키기 위하여 원통형 소재(56)를 전조하기 위한 평형다이식의 전조장치에 있어서, 상시 원통형 소재(56)가 평형다이(52, 54)의 상기 전조면들과 압착전조 결합하도록 선정된 거리만큼 그들 사이에 거리를 두로 대향설치되어 있으며 상기 다수의 치(116)의 치형과 일치하는 형상의 성형전 조면을 갖고 있으며 서로 평행하게 상대운동 가능하도록 설치되어 있는 한쌍의 평형다이(52, 54), 소재(56)를 그 축에 대해 회전가능하도록 지지하며 상기 축이 상기 평형 다이(52, 54)의 운동선들과는 수직이며 전조면들의 평면과는 평행하도록 하며 소재(56)의 상기 축에 평행한 방향으호 운동가능하게 되어있는 가공물 지지장치(78, 92),

   소재(56)가 상기 다이의 전조면과 축방향으로 전진적으로 전조결합하도록 소재(56)를 축방향으로 이송시켜 상기 다이들(52, 54) 사이로 밀어주기 위하여 상기 가공물 지지장치(78, 92)를 구동시키기 위한 가공물 공급 이송장치(80), 및 평형다이(52, 54)의 상기 전조면 위에서 소재(56)를 전조면과 압착 전조 결합상태에서 두방향으로 전조시키기 위하여 각 다이를 서로 반대방향으로 왕복운동시키기 위한 평형 다이 왕복구동장치(44, 46), 를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 소재를 전조하기 위한 평형 다이식 전조장치.
7. (정정) 제6항에 있어서, 상기 한쌍의 평형다이(52, 54)는 각각 상기 전조면의 폭방향으로의 평면방향에서 보았을 때 평형 다이(52, 54)의 소재 들어오는 쪽의 전조면의 하나의 모서리 근처에 위치하는 전조작용 부분(110)을 포함하며, 상기 전조 작용 부분(110)은 상기 소재(56)가 이송되는 방향으로 갈수록 상기 전조면들간의 거리가 감소되도록 경사져 있는 치상면을 갖는 것을 특징으로 하는 전조장치.
8. (정정) 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 한쌍의 평형다이(52, 54)는 각각 상기 전조면의 폭방향으로의 평면방향에서 보았을때 평형다이(52, 54)의 소재 나가는쪽의 전조면 모서리 근처에 위치하는 전조 작용 해제부분(112)을 포함하며, 상기 전조작용해제부분(112)은 상기 소재(56)가 이송되는 방향으로 갈수록 상기 전조면들간의 거리가 증가되도록 경사져 있는 치상면을 갖는것을 특징으로 하는 전조장치.
9. (정정) 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 각 평형다이(52, 54)의 전조면은 소재(56)의 외주상에 형성될 치의 외원주 길이의 0.5배 내지 3배의 길이를 갖는것을 특징으로 하는 전조장치.
10. (정정) 제7항에 있어서, 평형다이(52, 54)의 상기 각 전조면은 다이의 폭방향에 평행하게 뻗는 다수의 직선형 치(108)를 포함하며, 상기 직선형치(108)는 각각 상기 직선형치(108)들의 정상부 사이에 형성되는 치 저면의 경사각보다 더 큰 각도로 경사져 잇는 치 상면을 갖는것을 특징으로 하는 전조장치.
11. (정정) 소재(56)의 외주상에 다수의 치(116)를 형성시키기 위하여 원통형 소재(56)를 전조하기 위한 평형다이식의 전조장치에 있어서, 상기 원통형 소지(56)가 평형다이(52, 54)의 상기 전조면들과 압착전조 결합하도록 선정된 거리만큼 그들 사이에 거리를 두고 대향설치되어 있으며 상기 다수의 치(116)의 치형과 일치하는 형상의 성형전 조면을 갖고 있으며 서로 평행하게 상대운동 가능하도록 설치되어 있는 한쌍의 평형다이(52, 54), 소재(56)를 그 축에 대해 회전 가능하도록 지지하며 상기 축이 상기 평형다이(52, 54)의 운동선과는 수직이며 전조면들의 평면과는 평행하도록하며 소재(56)의 상기 축에 평행한 방향으로 운동 가능하게 되어 있는 가공물 지지장치(78, 92), 소재(56)가 다이의 전조면과 축방향으로 전진적으로 전조 결합하도록 소재(56)를 축방향으로 이송시키며 상기 다이들(52, 54) 사이의 소재를 밀어주기 위하여 상기 가공물 지지장치(78, 92)를 구동시키기 위한 가공물 공급이송장치(80), 평형다이(52, 54)의 상기 전조면 위에서 소재(56)를 전조면과 압착 전조 결합상태에서 두 방향으로 전조시키기 위하여 각 다이를 서로 반대방향으로 왕복운동시키기 위한 평형다이 왕복구동장치(44, 46), 및 다이들(52, 54)이 서로 상대적으로 왕복운동되는 동안 상기 소재(56)를 상기 평형다이(52, 54) 사이로 이송시키며 상기 두 반대방향중 한쪽 방향으로의 제1운동 후 및 다른쪽 방향으로의 제2운동 전에서 전조다이의 상대적인 왕복운동이 일시 정지하는 시점에서 상기 소재(56)를 일시적으로 정지시키기 위하여 가공물 공급이송장치(80)를 제어하는 제어장치(168 내지 200 ; 208)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 소재를 전조하기 위한 평형 다이식 전조장치.
12. (정정) 제11항에 있어서, 상기 제어장치(168 내지 200 ; 208)는 상기 평형다이(52, 54)가 왕복운동하는 속도에 따라 결정되는 속도로 상기 소재(56)를 이송시키기 위하여 상기 가공물 공급이송장치(80)를 제어하는 것을 특징으로 하는 전조 장치.
13. (신설) 제8항에 있어서, 상기 각 평형 다이(52, 54)의 전조면은 소재(56)의 외주상에 형성될 치의 외원주 길이의 0.5배 내지 3배의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 전조장치.

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