KR101184586B1

KR101184586B1 - 단조에 의한 요크 제작시 소재를 전처리하는 방법 및 이를 수행하는 장치

Info

Publication number: KR101184586B1
Application number: KR1020120033727A
Authority: KR
Inventors: 권용춘; 신종현; 민은기
Original assignee: 주식회사 신일
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2012-09-21

Abstract

환봉의 소재를 투입하여 단조하기전에 환봉의 양쪽 부위만 형타하여 중앙부의 단면적은 증가시키고 양쪽 부위의 단면은 감소시켜 최종 제품의 체적과 유사하도록 하는 단조의 소재를 전처리하는 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 전처리 방법은, 환봉 소재의 양단부를 1차 타격한 후, 90° 돌려서 다시 양단부를 2차 타격하여 소재의 중앙부는 단면이 증가되도록 하고, 양단부는 단면이 감소되도록 함을 특징으로 한다. 또한, 이러한 방법을 수행하는 장치로서, 소재의 양단부를 타격하도록 마련된 하형 및 상형과, 하형의 상부면상 중앙부에 탄력지지되도록 돌출되어 소재를 받쳐주는 안착부를 포함한다. 이때, 안착부의 양측 모서리와 이에 접하는 하형의 내측 모서리에는 오목한 걸림턱이 형성되어 소재 타격시 소재가 좌우 이동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

단조에 의한 요크 제작시 소재를 전처리하는 방법 및 이를 수행하는 장치{Drawing method for forging and apparatus thereof}

본 발명은 단조용 소재를 전처리하는 것에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환봉의 소재를 단조하기 전에 그 양단부를 먼저 전처리 가공해주어 단조 가공시 미충진 현상의 발생을 방지할 수 있고 재료의 손실(LOSS)을 줄일 수 있는 전처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다

요크는 도 1에서 보는 것과 같이 굴삭기 하부 주행체의 트랙조정 스프링과 아이들러 사이에 조립되는 주물 제품이다. 이러한 요크는 주물로 생산시 외관 결함에 의한 그라인딩 작업이 추가되었고, 불량률이 10%에 육박하였으며, 납기 지연 문제가 지속적으로 발생하였다. 따라서 요크를 주물이 아닌 단조로 생산하기 위한 연구가 진행되었다.

단조는 주지된 바와 같이 소재를 금형속에 넣은후, 원하는 형상으로 형타하여 생산하게 된다.

단조 제품의 약도를 설명하면, 도 2에서 보는 것과 같이 A 부위는 홈 형상이 삽입되어 있었으나, 단조가 가능한 형상으로 형상을 변경하였고, B 치수는 주물로 생산할 경우 외관 결함으로 편측 2mm를 가공하여 완성하였으나, 단조로 변경하여 표면결함이 제거되어 가공공정을 삭제하였다. 그리고 주물품 대비 강도가 증가되어 약 1.3배로 가공여유 부분을 축소 가능해졌다. 즉, 도 2의 C선과 같이 형상을 축소하여도 강도상은 문제없으며(강도 테스트 결과 주물품 보다 강도 증가됨), 이로 인하여 중량을 약 1.0Kg 절감이 가능해 진다.

그런데, 요크를 단조로 생산하기 위해서는 몇가지 문제점이 대두되었다.

도 3을 참고하면, 단조로 개발된 요크를 선 A~F 까지의 선분을 기준으로 절단한 단면의 단면적을 검토해 보면 A~K 까지는 급격히 증가하다가 K~F 까지는 급격히 감소함을 알 수 있다.

즉, 제품단면적 변화 그래프에서 보듯이 (가)는 원소재 φ110의 단면적 그래프이고, (나)는 제품 단면적 그래프인데, 제품의 단면적이 소재의 단면적보다 큰 (다) 부위는 소재량 부족으로 미충진 현상이 발생할 우려가 크고, 소재의 단면적이 제품의 단면적보다 큰 (라) 부위는 소재량 충분하여 미충진 현상은 발생되지 않지만 소재 손실(LOSS)이 증가된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 환봉의 소재를 투입하여 단조하기전에 환봉의 양쪽 부위만 형타하여 중앙부의 단면적은 증가시키고 양쪽 부위의 단면은 감소시켜 최종 제품의 체적과 유사하도록 하는 단조의 소재를 전처리하는 방법 및 이를 수행하는 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,

굴삭기 하부 주행체의 트랙조정 스프링과 아이들러 사이에 조립되는 요크를 환봉의 소재를 이용해 단조로 생산하기 위한 전처리 공정으로서, 환봉 소재의 양단부를 1차 타격한 후, 90° 돌려서 다시 양단부를 2차 타격하여 소재의 중앙부는 단면이 증가되도록 하고, 양단부는 단면이 감소되도록 함을 특징으로 하는 단조에 의한 요크 제작시 소재를 전처리하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은,

중앙부는 단면적이 크고 양단부는 단면적이 작은 제품을 환봉의 소재를 이용해 단조로 생산할때에 상기 중앙부의 미충진 방지 및 양단부의 손실(LOSS)을 방지하기 위해 단조 전에 소재에 수행하는 전처리 장치에 있어서,

상기 전처리 장치는,

소재의 양단부를 타격하도록 마련된 하형 및 상형과, 하형의 상부면상 중앙부에 탄력지지되도록 돌출되어 소재를 받쳐주는 안착부를 포함함을 특징으로 하는 장치를 제공한다.

이때, 안착부의 양측 모서리와 이에 접하는 하형의 내측 모서리에는 오목한 걸림턱이 형성되어 소재 타격시 소재가 좌우 이동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 하형의 내부에는 안착부와 가이드 및 가이드홈에 의해 상하 왕복운동하고, 안착부의 하부면상에는 압축스프링이 내장됨이 바람직하다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 단조 전 전처리공정은 제품의 단면 체적 변화가 심한 제품들에 유용하게 적용될 수 있어 단조품 체적 대비 환봉소재의 체적이 부족한 구간(중앙부)에는 더 많은 소재를 투입해 줄 수 있고, 단조품 체적 대비 환봉 소재의 체적이 많은 구간(양단부)에는 적은 소재를 투입해 줄 수 있어 소재의 체적 부족에 의한 미충진을 개선하고 소재 손실(LOSS)을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 전처리 장치는 양단부를 동시에 인발할 수 있어 생산성을 높일 수 있는 잇점이 있다.

도 1은 주물로 제작된 요크와 단조로 제작된 요크를 나타낸 도면이고,
도 2는 단조 제품의 약도를 나타낸 도면이고,
도 3은 요크의 단면적 변화량을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 전처리공정을 수행한 모습을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 최종 전처리공정을 수행한 후의 각 위치별 체적 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 전처리 장치를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 6의 전처리 장치를 측면에서 바라본 도면이고,
도 8은 본 발명의 전처리 장치에 소재가 투입되어 1차 타격된 모습을 보인 도면이며, 그리고
도 9는 1차 타격된 소재를 90° 돌려 2차 타격을 준비하는 모습을 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단조에 의한 요크 제작시 소재를 전처리하는 방법 및 이를 수행하는 장치를 설명한다.

본 발명에 따른 소재의 전처리 방법은 환봉의 양쪽 부위만 90° 방향으로 회전시키면서 2회 형타하여 중앙부의 단면은 증가시키고 양쪽 부위의 단면은 감소시켜 최종 제품의 체적과 유사하도록 한다.

즉, 도 4에서 보는 것과 같이 환봉 소재의 양단을 1차 단조한 후, 이 소재를 90° 회전시킨 후, 다시 소재의 양단을 2차 단조하여 완성된다. 이러한 2차 단조후 제품길이는 최종 제품 길이와 유사하고 도 4의 (A) 치수는 제품의 치수(도 2의 (D)치수)와 유사하게 설정하여 다음 공정에서 위치 선정이 용이하게 설계할 수 있다. 그리고 단면적 검토 결과 최종 제품과 단면적이 유사하여 미충진 문제를 개선하였다. 즉, 도 5에서 보면, 흰색이 원 소재의 그래프이고, 검은색이 단조품의 체적 그래프이고, 청색이 2차 본 개발을 통해 개선된 체적 그래프인데, 2차 단조후의 체적이 원 소재의 체적에 비해 양단부는 줄어들고 중앙부는 늘어남을 알 수 있다.

다음은 위와 같은 전처리공정을 효과적으로 수행하기 위한 장치를 설명한다.

본 발명에 따른 전처리장치는 환봉의 양단부를 동시에 타격하는 방법으로 작동되고, 환봉을 뒤집기 편리하게 구성되었다.

도 6 및 도 7을 참고하면, 전처리장치(100)는 환봉의 소재(10)가 올려지는 하형(110)과, 올려진 소재(10)를 타격하는 상형(120)으로 구성되며, 하형(110)의 중앙부에는 하부에서 탄력지지되어 하형(110)의 상측으로 돌출된 안착부(130)가 결합된다. 하형(110)과 상형(120)은 그 양단부에 압축공간이 형성되어 소재를 타격하여 납작하게 하며, 하형(110)과 상형(120)의 중앙부에는 소재보다 여유공간이 형성되어 소재의 양측이 압축될 때에 압축된 소재가 중앙부쪽으로 모이도록 하였다.

환봉은 무게도 많이 나가며 길이도 길어 단조용 집게로 이동하거나 방향을 회전시키기 어렵다. 이러한 환봉의 양측을 각각 타격하려면 일측 타격할 때 집게로 잡고 지탱하기가 어렵고 반대편을 타격하기 위해 180°회전시켜야 하므로 생산성이 떨어지고 작업자의 피로도가 가중된다. 따라서 본 발명은 환봉 소재를 넣은 후, 소재의 양쪽을 동시에 타격할 수 있는 장치를 개발하였다.

또한, 소재의 양쪽을 한번에 타격하였다고 하여도 다시 90° 돌려주어야 하는데, 1차 단조후에는 도 4에서 보는 것과 같이 소재의 양단이 납작하게 되어 있고, 그 끝이 소재의 직경보다 돌출되게 형성되어 있으므로 평면의 하형(110)위에 올려 놓으면 1차 타격부위에 의해 올바른 자세를 취할 수 없게 되는 문제가 발생된다.

이러한 문제들을 해결하기 위한 것이 바로 하형(110)의 중앙부에 결합된 안착부(130)이다. 이 안착부(130)는 소재의 중앙부를 받치도록 돌출되어 있어 소재를 하형으로부터 띄우고, 그 하부는 탄력지지되어 상형(120)이 소재를 타격하기 위해 내려오면 도 8에서 보는 것과 같이 안착부(130)도 그 힘에 눌려 하형(110)속으로 들어가게 된다. 물론, 타격이 완료된 후에 상형(120)이 올라가면 도 9에서 보는 것과 같이 안착부(130)도 자연스럽게 다시 위로 돌출되어 소재(10)를 하형으로부터 띄워준다.

안착부(130)는 하형(110)의 내부에 가이드홈(115)과 가이드(135)에 의해 결합되고, 안착부(130)의 하부면상에는 압축스프링(140)이 내장된다. 그리고 안착부(130)의 양측 모서리(131)와 이 모서리(131)에 접하는 하형(110)의 내측 모서리(111)에는 아래쪽으로 함몰된 걸림턱이 형성되어 있어 소재(10)가 타격되면서 좌우로 이동되는 것을 방지해 준다. 물론 걸림턱은 상형(120)에도 형성되어 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 소재
100 : 전처리 장치 110 : 하형
115 : 가이드홈 120 : 상형
130 : 안착부 135 : 가이드
140 : 압축스프링

Claims

굴삭기 하부 주행체의 트랙조정 스프링과 아이들러 사이에 조립되는 요크를 환봉의 소재를 이용해 단조로 생산하기 위한 전처리 공정으로서, 상기 환봉 소재의 양단부를 1차 타격한 후, 90° 돌려서 다시 양단부를 2차 타격하여 소재의 중앙부는 단면이 증가되도록 하고, 양단부는 단면이 감소되도록 함을 특징으로 하는 단조에 의한 요크 제작시 소재의 전처리 방법.
중앙부는 단면적이 크고 양단부는 단면적이 작은 제품을 환봉의 소재(10)를 이용해 단조로 생산할때에 상기 중앙부의 미충진 방지 및 양단부의 손실(LOSS)을 방지하기 위해 단조 전에 소재의 전처리를 수행하는 장치에 있어서,
상기 장치는,
상기 소재(10)의 양단부를 압축시키면서 가운데는 여유공간이 마련된 하형(110) 및 상형(120)과, 상기 하형(110)의 상부면상 중앙부에 탄력지지되도록 돌출되어 상기 소재(10)를 받쳐주는 안착부(130)를 포함하고 상기 안착부(130)의 양측 모서리(131)와 이에 접하는 하형(110)의 내측 모서리(111)에는 오목한 걸림턱이 형성되며, 상기 하형(110)의 내부에는 상기 안착부(130)가 가이드(135) 및 가이드홈(115)에 의해 상하 왕복운동하고, 상기 안착부(130)의 하부면상에는 압축스프링(140)이 내장됨을 특징으로 하는 전처리장치.
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