KR900008352B1 - 언더커트된 내부표면을 갖는 제품의 제작방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

언더커트된 내부표면을 갖는 제품의 제작방법 및 장치

제1도는 본 발명에 의해 유니버설 조인트의 외측 부재를 제작하는 블랭크(blank)의 단면도.

제 2도는 제 1 작업 단계에서의 본 발명에 따른 프레스의 단면도.

제3도는 제2도의 작업단계에 대응하는 제1작업단계에서의 발명의 공구의 부분 단면도.

제4도 및 제5도는 제2작업단계를 도시하는, 제2도 및 제3도에 대응하는 도면.

제6도 및 제7도는 제3작업단계를 도시하는 제2도 및 제3도에 대응하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 나사연결링 22 : 맨드렐

23 : 확장부재 24 : 슬리이브

25 : 페그 26 : 슬로트

27 : 플랜지 28 : 칼러

29 : 스프링 33 : 제1요소

34 : 제1요소 헤드부 35 : 슬로트

37 : 제2요소 38 : 제2요소 헤드부

39 : 캠표면 40 : 내부 공간

41 : 다이 43 : 파지 부재

본 발명은 그 일부분이 언더거트(under cut)된 내부 표면을 갖는 중공 제품의 제조에 관한 것이다.

본 발명은 폐쇄 단부를 가지며 축방향으로 연장되는 홈이 형성된 내부 표면으로 내부 공간을 형성하는 외측 연결 부재와, 외측 연결 부재내에 위치하며 외측 부재의 홈과 면하는 홈이 있는 외부 표면을 갖는 내측연결 부재와, 이들 사이에서 토오크를 전달하기 위해 연결 부재들의 각쌍의 홈중 하나에 배열된 다수의 볼(bal1)과, 내 외측 연결 부재 사이에 위치하며 볼이 위치할 수 있는 구멍을 갖는 환형 케이지(cage)로 구성되는 일정속도비 유니버설 조인트의 외측 부재를 제조하는데 특히 적합하게 사용할 수 있다. 외측 연결부재의 홈 사이의 내부 표면은 내부 연결 부재의 외측 표면과 마찬가지로 부분 구형이며, 케이지는 연결 부재의 부분 구형표면에 결합되는 내측 및 외측 부분 구형 표면을 가지며, 홈의 형상 및/또는 케이지 및 연결부재의 부분 구형 표면은 연결부가 분절연결될때 볼이 연결 부재의 회전축 사이의 각도를 양분할 수 있는 평면에 위치하도록 되어 있다.

이러한 유니버설 조인트에 있어서, 외측 연결 부재의 홈은 언더커트되는데, 이는 각 홈의 저면이 연결 부재의 단부에 위치하는 것보다 연결 부재의 회전축으로부터 먼 방사상거리로 연결 부재의 자유 개방단으로부터 멀리 위치하여야 하는 것을 의미한다. 외측 연결 부재의 부분 구형 내측 표면도 언더커트된다.

외측 연결 부재의 내부표면과 가능하면 홈에도 언더커트를 형성하여야 하기 때문에 성형 공구가 단일체로 되어 있을 경우에는 성형공구를 연결 부재내로 축방향으로 삽입하는 과정을 포함하는 단조 또는 압출 공정만으로는 연결 부재를 완전히 형성할 수 없게 된다. 이는 언더커트 형상이 한번 형성되면 단일체 성형 공구를 철회할 수 없기 때문이다. 단일체 공구는 연결 부재의 폐쇄 단부에 인접된 내부 형상을 형성하는데 사용될 수 있지만, 필요한 표면 마무리를 얻기 위해서는 밀링 작업 후에 연마 공정으로 재료의 제거에 의해 언더커트 형상을 만들어야 한다 .여러부분으로 구성된 접착식으로서 언더커트 표면이 형성된 후에 철회할 수 있는 성형 공구를 사용하여 절삭을 수행하지 않고 냉간, 상온 또는 고온 성형 과정으로 연결 부재를 형성할 수 있는 방법도 공지되어 있다. 이상적으로는 외측 연결 부재에 더 이상의 가공을 할 필요가 없으나, 실제로는 필요한 표면 상태를 얻기 위해서는 부가적인 연마 과정이 필요하다.

이제까지 제안된 이러한 접철식 성형 공구는 비교적 많은 수의 부품으로 구성된다. 이는 공구를 접철 및 제조립하기가 복잡하고, 조립된 공구 및 제품의 치수 정확도를 항상 일정하게 유지하기가 곤란함을 의미한다. 사용시의 마모도 이러한 치수정도 유지를 어렵게 한다.

예를 들어 EP 0013545Å에서와 같은 비교적 소량의 부품을 사용하는 성형 공구도 제안되었으나, 이는 외측 연결 부재의 완전한 내부 표면에 대응하는 외부 표면을 갖지는 못하였다. 이러한 공구는 공구의 부품 사이에 간격이 있기 때문에, 압출 공정중에 상기 간격으로 재료가 유입되게 된다. 이렇게 유입된 재료는 연속적으로 제거해야 한다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 극복하거나 또는 감소시키기 위함이다.

본 발명에 따라 그 일부분이 언더커트된 내부 표면을 갖는 중공 제품을 제조하는데 사용하는 공구를 마련할 수 있으며, 상기 공구는 상호 연관적으로 필요한 내부 표면에 일치하는 완전한 외부 표면을 형성하는 부분을 가지며 그 사이에 삽입된 제1요소 및 제2요소를 포함하는 다수의 요소를 포함하며, 그 구조는 상기 제1요소가 철회될때 간격을 형성하도록 하여 상기 제2요소가 상기 간격을 통하여 상기 언더커트된 내부표면으로부터 분리되도록 내측으로 이동하여 상기 제품으로부터 철회될 수 있도록 되어 있다.

실질적으로 완전한 표면을 형성함으로써, 다음의 기계 가공으로 제거해야할 제품의 재료가 압출 공정중에 유입되게 되는 간격 또는 불연속성이 존재하지 않게 된다. 본 발명에 따른 공구를 사용함으로써, 제품의 내부 표면과 외측 연결부재의 볼의 홈에 다듬질 연마를 할 필요성이 감소되거나 없어진다.

공구의 제1요소를 공구의 제2요소가 내측으로 이동하여 철회될 수 있는 공간을 형성하면서 철회시킴으로써, 공구를 수개의 부품으로 설계하면서도 중공 제품의 내부 표면을 완전하게 형성할 수 있게 된다.

상기 공구의 요소들은 공히 확장 부재가 삽입되어 그들을 정위치에 고정시켜 외부 표면을 형성할 수 있도록 하는 내부 공동을 갖는 것이 적합하며, 상기 내부 공동을 통하여 확장 부재를 철회시켜 상기 제1요소가 철회되기 전에 준비 과정으로 제1요소를 상기 공동 내측으로 이동시켜 철회할 수 있도록 한다.

상기 공구의 제1요소가 철회되기 전에 내측으로 이동할 수 있기 때문에 공구의 제1요소 및 제2요소는 제품의 내부 표면의 언더커트부를 형성하는 외부 형상을 가질 수 있게 된다.

확장 부재를 철회시킨 후에 공구의 제1요소가 내측으로 이동될 수 있도록 하기 위해서는, 제2요소와 접촉하는 제1요소의 측면은 상호 평행하거나 또는 공구의 외측 방향으로 수렴되도록 하여야 한다.

성형 과정이 끝난후에 확장 부재를 용이하게 철회시키기 위해서는, 상지 요소들에 의해 형성되는 내부 공동 내로 삽입되는 확장 부재의 부분을 테이퍼형으로 하여야 한다.

공구의 제2요소는 확장 부재가 상기 공동으로부터 부분적으로 철회된 후에 제2요소를 제품에 결합된 상태로 유지시키기 위해 확장 부재에 의해 결합되는 캠 표면을 포함하며, 이 캠 표면은 확장 부재를 계속 철회시킴으로서 분리되게 된다. 이러한 방법을 사용함으로써 확장 부재를 공구의 공동간으로부터 철회시킨 후에 제1요소를 철회하는데 아무런 방해도 받지 않게 된다. 그러나, 이러한 캠표면이 없다. 하더라도 공구의 제2요소는 확장 부재를 철회시킨 후에 공구의 제1요소를 철회시킬때 제품과의 접촉 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 공구는, 상기 확장 부재에 대해 상대 이동을 하면서 상기 제1요소를 고정하여 이의 내측방향이동을 가능하게 하는 고정 부재와, 상기 확장 부재가 상기 공동으로부터 철회될때 상기 고정 부재에 결합되어 상기 제1요소를 상기 제품으로부터 철회시키는 접점 장치와, 상기 확장 부재가 더욱 철회되어 상기 캠표면으로부터 분리될때 상기 제 2요소와 결합되어 제 2요소를 상기 제품으로부터 철회시키는 또 다른 접점 장치와, 상기 확장 부재, 상기 제1 및 제2요소 사이에 가동적으로 위치하여 상기 요소들을 그들의 작동위치로 귀환시키고 상기 확장 부재를 상기 공동내로 재진입시키는 스프링 장치로 구성된다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 공구가 장착되는 프레스를 마련하며, 본 발명은 가공 내측면을 갖는 중공블랭크를 제품으로 압출 성형하는 다이와, 공구를 철회시킬때 제품을 고정하는 장치로 또한 구성된다.

이하, 첨부도면을 참조로하여 본 발명을 상술하겠다.

제1도는 본 발명을 사용하여 일정속도비 유니버설 조인트의 외측부재를 제작하는데 사용하는 블랭크를 도시하는 것이다. 블랭크는 중공컵형 부분(10), 스피것(spigot,11)으로 구성되며, 스피것에는 다른 구동라인 부품, 즉 차량허브에 토오크를 전달하는 스플라인(spine)이 장착된다. 블랭크의 컵형 부분(10)의 내부형상은 실린더형 표면(13)으로 이어지는 부분 구형 표면 부분(12)를 포함하며, 표면(12,13)에는 각기 그 저부에호형 부분(15) 및 직선 부분(16)을 갖는 축방향으로 연장되며 원주상으로 격설된 홈(l4)이 형성되어있다. 상기 블랭크는 언더커트된 부분을 포함하지 않기 때문에, 단일 성형 공구를 사용하여 통상적인 냉간, 상온, 또는 고온 단조나 후면 압출 공정으로 블랭크의 내부 형태를 형성할 수 있으며, 이는 상기 블랭크에 언더거트 형태가 없기 때문에 상기 단일체의 공구의 철회가 가능하기 때문이다.

완성된 외측 연결 부재에 있어서, 부재의 내측 표면형상은 점선(17)으로 도시하였으며, 이는 부분 구형표면(12)의 연속인 형태이며, 홈 저부의 형태도 점선(18)으로 도시한 바와 같이 완전히 호형으로 된다. 완성된 연결 부재에 존재하게 되는 언더커트 형태를 다소 과장하여 도시하였으나, 단일체의 공구는 완성된 제품으로부터의 철회가 불가능하기 때문에 제품 제작에 사용하지 못한다.

제2도 및 제3도에는 나사연결링(21)에 의해 맨드렐(mandrel,22)에 고정되는 프레스의 램(20)을 도시하였다. 맨드렐(22)의 하단부는 연장된 실린더형 확장 부재(23)에 고정된다. 슬리이브(24)는 이로부터 맨드렐(22)의 종방향으로 연장된 슬로트(26)내로 내측으로 연장되는 페그(Peg,25)에 의해 정해진 한계 내에서 맨드렐(22)의 종방향으로 활주한다. 슬리이브(24)의 하단부를 향해서는 원주 방향으로 연장된 플랜지(27)가 위치하며, 칼러(collar,28)는 플랜지(27) 하부의 슬리이브(24)상에서 활주가능하다. 칼러(28)는 칼러 주위에 격설된 다수의 인장 스프링(29)에 의해 상방으로 스프링 편향되는데, 도면에는 하나의 스프링만을 도시하였다. 스프링(29)은 맨드렐(22)내로 연장되는 핀(30)을 결합한다.

플랜지(27)내에서, 슬리이브(24)는 원주방향으로 등거리로 격설된 3개의 방사상 개구(3l)를 마련한다. 각개구(31)는 이의 하단부에 헤드(34)를 갖는 요소(33)의 상단부로부터 외향으로 연장되는 페그의 볼단부를 수용한다. 개구(31)사이에는 플랜지(27)로부터 하방으로 연장되는 3개의 슬로트(35)가 슬리이브(24)에 대해 원주방향으로 격설된다. 각 슬로트(35)는 이의 하단부에 헤드(38)를 갖는 요소(37)의 상단부로부터 외측으로 연장되는 페그(36)를 수용한다. 페그(36)는 칼러(28)에 연결될 수 있도록 충분히 길다. 요소(33,37)의 헤드부(34,38)는 실린더형이며 확장 부재(23)가 이안에 밀착 삽입되는 내부 공동(40)을 함께 형성한다. 요소(37)는 공동(40)을 형성하는 부분 위로 연장된 캠 표면(39)을 갖는다.

요소(33,37)헤드부(34,38)의 형태는 제3도에 도식적으로 도시되어 있다. 헤드부(34)의 양측면은 평행한데 반해, 그 사이에 삽입된 헤드부(38)는 쐐기형으로 되어 있다. 요소 헤드부의 외부 형태는 유니버설 조인트의 외측 부재의 필요한 내부 형태와 일치하며, 따라서 각 요소는 완성된 연결 부재의 각각의 홈에 일치하는 돌출부를 포함한다. 요소(33,37) 헤드부의 잔여 외측 부분은 완성된 연결 부재에 부분 구형 표면을 형성한다.

본 발명의 장치를 사용할때에, 요소(33,37)와 그 내부의 확장 부재(28)와의 조립체를 제1도에 도시한 것처럼 블랭크안으로 도입시킨다. 요소(33,37)의 최하단부는 블랭크의 이미 형성된 부분 구형 표면(12) 및 홈(14)내에 밀착고정된다. 다음에 프레스를 사용하여 공구가 내부에 위치하고 있는 블랭크를 다이(41)을 통해 누른다.이러한 작업으로 블랭크의 자유단 부근의 벽을 내측으로 변형시켜,(42)로 도시된 것처럼 조립된 공구의 표면 형상과 일치시킨다.

다음에는 성형된 외측 연결 부재로부터 공구를 철회해야 하며, 이러한 철회의 제1단계가 제4도 및 제5도에 도시되었다.

초기에는, 파지 부재(43)와 외측 연결 부재의 자유단을 결합시켜 외측 연결 부재의 상향이동을 방지한다. 다음에, 프레스를 작동시켜 맨드렐(22)을 상승시킨다. 언더커트형 구조에 의해 요소(33,37)가 외측 연결 부재로 부터 철회될 수 없기 때문에, 슬리이브(24)는 페그(25)가 슬로트(26)의 하단부에 접촉될때까지 맨드렐이 상승함으로써 고정된 위치를 유지한다. 이 상태에서, 스프링(29)은 장력을 받게 되고, 맨드렐(22)에 고정된 확장 부재는 요소(33,37)헤드부의 내부 공동의 틈새로부터 철회된다.

요소(33)는 내측으로 경사질 수 있어서 헤드부(34)가 제5도의 위치에 위치하게 된다. 이렇게 요소(33)가 내측으로 경사질 수 있는 것은 개구(31)내에 결합된 페그(32)의 볼 단부 특성에 기인한다. 이러한 내측으로의 경사로 헤드부는 맨드렐(22)의 연속적인 상향 이동으로 외측 연결 부재로부터 철회되게 된다. 그러나, 이 단계에서 요소(37)의 헤드부(38)는 확장 부재(23)가 이들의 내향으로의 변위를 방지하도록 요소(37)의 캠표면과의 결합상태를 유지하고 있어서 철회될 수 없다.

맨드렐(22)이 계속 상승함으로써, 요소(37)상의 페그(36)가 슬로트(35)의 하향으로 이동되는 결과가 되어 스프링(29)을 더욱 연장시키게 되고 칼러(28)를 슬리이브(24)와 함께 하향 이동시키게 된다. 이러한 상태는 결국 제6도에 도시한 위치에 도달하게 되며, 이 상태에서 페그(36)는 슬로트(35)의 하단부에 접촉하게 되고, 연장된 스프링(29)은 완전히 팽창된 상태이고 확장 부재(23)는 요소(37)내의 캠표면(39)의 단부에 도달하게 된다. 다음에 요소(37)는 내측으로 이동하여 그 헤드부(38)가 제7도에 도시한 위치에 도달하게 된다.

제6도에 도시한 상태는 순간적으로만 존재하게 되며, 이는 확장 부재(23)가 캠표면(39)으로부터 이탈하게 되면 바로 요소(37)가 내측으로 이동하기 때문이다. 그러나, 외측 연결 부재의 재료를 변형시키는 과정에서 요소(37) 및 (33)이 초기 단계에 연결 부재에 고착될 수 있기 때문에 요소(37)를 외측 연결 부재로부터 철회하기 전에 슬로트(35)의 저부에 결합된 페그(36)로 일정 힘을 가해야 한다. 이것이 외측 연결 부재를 파지 부재(43)로 고정시키는 이유이다. 요소(37)가 외측 연결부재로부터 철회된 직후에, 스프링(29)은 우선 칼러(28)을 상향으로 복귀시키고, 요소(37)를 그 초기 위치로 귀환시킨다. 다음에 스프링(29)은 칼러(28)를 따라 슬리이브(24)를 맨드릴(22)에 대해 원래 위치로 상향 이동시켜 모든 부분을 제2도에 도시한 상대 위치로 복귀시킨다.

요소(37)의 헤드부(38)가 외측 연결 부재에 고착되는 경향이 있기 때문에, 요소(33)를 내측으로 이동시켜 철회시킬 때에 요소(37)를 정위치에 유지하기 위한 캠표면(39)이 필요하지 않을 수도 있다.

본 발명의 장치를 일정속도비 유니버설 조인트의 외측 부재를 제작하는데 사용하는 것으로 설명 및 도시하였으나, 내부 언더커트 표면을 갖는 일반적으로 동일한 구조의 다른 부품을 제작하는데에도 사용할 수 있다. 제조할 부품의 형태에 따라 요소(33,37)와 같은 요소를 여러개 사용할 수도 있다.

전기한 실시예에서, 확장 부재(23)는 실린더형이고, 공구 요소(33,37)의 헤드부들에 의해 형성되는 공동도 역시 실린더형이다. 실제로는 성형 작업이 끝난 후에 확장 부재를 용이하게 철회할 수 있도록 확장 부재 및 공동을 테이퍼형으로 형성하는 것이 필요하다. 성형 과정에서 확장 부재의 접촉 표면과 공구의 요소 사이에 과도한 힘이 가해졌을 경우에는, 확장 부재에 테이퍼를 형성하면 철회가 용이하게 된다. 또한, 같은 이유로해서, 공구 요소(33)의 헤드부(34)의 측면은 평행한 것보다 외측으로 수렴되는 것이 적합하다.

일정속도비 유니버설 조인트의 한 형태에서는, 외측 연결 부재의 홈을 언더커트하지 않아도 된다. 그러나, 홈 사이의 부분 구형 표면에는 언더커트 가공을 해야 한다. 본 발명의 공구는 이러한 형태의 연결 부재를 제조하는데도 사용할 수 있다.

전기한 실시예에서는 공구조립체를 프레스의 램에 위치시키고 다이를 프레스의 기부에 고정시키지만, 공구 조립체보다는 다이를 프레스 램으로 이동시킬 수도 있다. 이러한 방식에서도 공구 조립체의 부분과 다이사이의 상대 이동은 동일하게 된다.

Claims (10)

1. 일부분이 언더커트된 내부 표면을 갖는 중공 제품을 제작하는데 사용하는 공구에 있어서, 상기 공구가 상호 결합하여 상기 내부 표면에 필요한 형태에 일치하는 완전한 외부 형태 구조를 형성하는 헤드부(34,38)를 갖는 다수의 요소(33,37)로 구성되고, 상기 요소가 그 사이에 위치하는 제1요소(33) 및 제2요소(37)을 포함하며 그 구조가 상기 제1요소(33)를 제품으로부터 철회할때 공간을 형성하여 제2요소(37)가 상기 언더커트된 내부 표면 부분으로부터 내측으로 이동, 분리되어 상기 제품으로부터 철회될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 일부분이 언더커트된 내부 표면을 갖는 중공 제품의 제작에 사용하는 공구.
2. 제1항에 있어서, 공구의 요소(33,37)는 상호 결합하여 확장 부재(23)가 그 내부에서 이동하여 상기 외부 표면을 형성하는 위치에 상기 요소(33,37)를 고정시키도록 하며 상기 확장 부재(23)가 상기 내부 공동(40)으로부터 철회될때 공구의 상기 제1요소(33)를 철회 예비과정으로 상기 공동(40)내로 내측으로 이동할수 있도록 하는 내부 공동(40)을 형성하는 것을 특징으로 하는 공구.
3. 제2항에 있어서, 제2요소(37)에 접촉하는 제1요소(33)의 측면이 서로 평행하거나 공구의 외측을 향하여 수렴되는 것을 특징으로 하는 공구.
4. 제2항 또는 제3항에 있어시, 공구의 요소(33,37)에 의해 형성되는 상기 내부 공간(40)내로 진입되는 확장 부재(23)의 부분을 테이퍼형으로 형성하여, 성형 과정이 끝난후에 확장 부재(23)을 용이하게 철회시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 공구.
5. 제2항에 있어서, 상기 제2요소(37)는 확장 부재(23)가 상기 공동으로부터 부분적으로 철회된 후에 상기 제2요소(37)를 상기 제품과 결합되도록 고정하는 캠 표면(39)을 포함하고, 확장 부재(23)가 더욱 철회된 후에 상기 캠 표면{39)이 분리되는 것을 특징으로 하는 공구.
6. 제2항에 있어서, 상기 제1요소(33)를 고정하는 슬리이브 부재(24)가 제1요소의 상기 내측 이동을 가능하게 하며 확장 부재(23)에 대해 상대 이동을 할 수 있게 장착되어 있고, 접점장치(25,26)는 상기 확장부재(23)가 상기 공동(40)으로부터 철회될때 상기 슬리이브 부재(24)와 결합되어 상기 제1요소(33)를 상기 제품으로부터 철회시키고, 다른 접점장치(35,36)는 상기 확장 부재(23)가 더욱 철회될때 상기 제2요소와 결합되어 상기 제2요소(37)를 상기 제품으로부터 철회시키는 것을 특징으로 하는 공구.
7. 제6항에 있어서, 스프링 장치(29)가 확장 부재(23)와 제1 및 제2요소(33,37)사이에서 작동하여 상기 요소들을 작동 위치로 귀환시키고 상기 확장 부재를 상기 공동으로 귀환시키는 것을 특징으로 하는 공구.
8. 제2항에 있어서, 유니버설 조인트의 외측 부재를 제작하는데 사용하는 공구의 외측 표면이 부분 구형부와 외측 연결 부재의 내부에 홈을 형성하는 돌출부를 갖는 상기 요소의 헤드부(34,38)로 형성되는 것을 특징으로 하는 공구.
9. 제1항에 따른 공구를 장착시키는 프레스에 있어서, 내부에 공구가 위치하는 중공형 블랭크를 압착하여 제품을 형성하는 다이(41)와, 제품으로부터 공구를 철회할때 상기 제품을 고정시키는 파지 부재(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구를 장착시키는 프레스.
10. 제1항에 따른 공구를 사용하여 중공 제품을 제작하는 방법에 있어서, 공구를 중공형 블랭크 내로 진입시키는 단계와, 블랭크를 성형과정을 거쳐 그 내부 표면을 공구의 외부 표면에 일치시키는 단계와, 상기 공구의 제1요소를 성형된 블랭크로부터 철회하는 단계와, 공구의 상기 제2요소를 이로부터 철회하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 중공 제품 제작 방법.

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