KR20120026328A - 볼트의 냉간단조 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트의 제조공정 중에 볼트머리를 성형하는 포밍작업에 사용되는 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태 및 길이를 가지는 볼트들의 종류에 관계없이 적용가능하여 신속하고 경제적으로 성형할 수 있도록 봉상의 모재(1)의 최하단이 수용되어 볼트의 최하단의 형상이 성형되는 하부금형체(2)와, 상기 모재(1)의 나사부가 수용되는 중간금형체(3)와, 모재(1)의 상부가 수용되어 볼트머리가 성형되는 상부금형체(4)로 이루어지며, 상기 중간금형체(3)는 다수 개가 적층되어 설정된 길이를 형성하도록 이루어져, 상기 하부금형체(2)와 중간금형체(3)들과 상부금형체(4)가 조립되어 1조로 형성되는 금형유닛과 상기 금형유닛을 수용하여 고정하도록 된 고정컵(5)을 가지는 볼트의 냉간단조 성형장치에 있어서;
상기한 상부금형체(4)의 외주면에는 수직상의 고정홈(6)이 구비되며, 상기 고정컵(5)의 고정홈(6)의 위치에는 상기 고정홈(6)으로 수용되어 고정홈(6)과 맞춤결합되는 고정구가 구비된 볼트의 냉간단조 성형장치를 제공한다.

Description

볼트의 냉간단조 성형장치{A Forming Device of Bolt}

본 발명은 볼트의 제조공정 중에 볼트머리를 성형하는 포밍작업에 사용되는 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태 및 길이를 가지는 볼트들의 종류에 관계없이 적용가능하여 신속하고 경제적으로 성형할 수 있으며 특히 다각볼트(예를 들면 육각볼트, 삼각볼트 등등)들을 포밍(Forming)할 때 모재가 측방향으로 회전되지 않도록 하여 안정되게 포밍되도록 하여 불량을 감소시킬 수 있도록 된 볼트의 냉간단조 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 볼트는 도 1에서 도시된 바와 같이 봉상으로 두부에는 조이거나 플 때 사용되며 육각형, 원통형, 사각형, 삼각형 등과 같은 자양한 형상을 갖는 볼트머리(H)와 나사산들이 형성된 나사부(S)와 상기 나사부(S)와 볼트머리(H)부와의 사이의 매끄한 봉부(T)로 이루어진다.

상기에서 봉부(T)는 볼트에 따라 구성되지 않을 수도 있다.

즉 볼트머리(H)와 나사부(S) 만으로 이루어진 볼트들이 있다.

상기와 같은 볼트를 성형할 때에는 먼저 봉상의 모재의 상단을 가공하여 볼트머리를 성형(forming)한 후 나사부를 가공한 후 표면 처리하여 제조된다.

상기에서 볼트머리를 성형하는 방법으로는 열간 단조 및 냉간단조가 있으며, 근자에는 볼트를 다단계의 프레스 상에서 냉간단조 과정을 이용하여 대량생산되고 있다.

이러한 냉간단조는 상온에 있어서 소성가공을 하여 성형하는 단조방법으로, 그 때문에 기존의 열간 단조와는 달리 가열에 의한 SCALE LOSS가 없는 것 및 제품의 던살이 없든가 있어도 극히 소량이기 때문에 재료회수율이 특히 좋은 특성을 갖는다.

그리고 사상치수 정밀도가 좋으므로 후공정의 기계가공이 불필요하거나 또는 가공공수가 대폭으로 저감되고, 평활한 상SCALE, 탈탄층 등이 없으므로 가공이 불필요 또는 가공공수가 저감되며, 소성변형시의 가공 경화를 이용하여 싼 재료를 열처리하지 않고 사용된다.

상기와 같은 냉간단조를 이용하여 볼트를 성형하는 작업공정은 일반적으로 다음과 같은 순서로 진행된다.

먼저 릴에 감긴 "금속 와이어"는 개시물질로써 사용되고, 적절한 선처리(풀기,평탄화) 과정 후 다단계의 프레스 상에서 성형 공정(포밍: forming)을 수행하여 스크류 블랭크를 생성한 후, 상기 스크류 블랭크에 나사산을 성형하여 볼트를 가공하게 된다.

상기와 같은 볼트의 냉간단도를 적용한 성형장치로 한국공개특허제10-2010-22448호(명칭: 방사상 외부윤곽 특히 스크류 또는 쓰레드된 볼트를 구비하는 패스닝 또는 패스너를 제조하기 위한 방법 및 장치)에 개시되어 있으며, 소정의 길이로 절단된 봉상의 모재를 고정함과 아울러 고정다이와 상기 고정다이의 상단에 마련되며 단조할 때 모재를 성형하는 금형틀과, 상기 모재를 타격하여 단조하도록 된 프레스를 갖는다.

즉 상기 프레스에 의해 금형틀에 삽입고정된 모재를 순차적으로 타격하면 모재가 순차적으로 단조성형되어 볼트머리가 성형된다.

상기와 같은 볼트를 성형하는 성형장치는, 봉상의 모재를 고정하는 고정다이와 금형이 일체로 형성되어 볼트의 형상(예컨데, 볼트머리의 다양한 형상 등)과 길이에 따라 각각 적합한 금형이 각각 적용되어야만 하기 때문에 다양한 종류의 금형이 필요로 하고 각각 별도의 금형이 제조되어야만 하는 비 효율적인 문제점이 있었다.

즉 필요로 하는 다양한 형태의 금형이 각각 구비되어야만 하는 비생산적인 문제점이 있었다.

이에 따라 근자에는 다양한 형태 및 길이를 가지는 볼트들의 종류에 관계없이 적용가능하여 신속하고 경제적으로 성형할 수 있도록 된 볼트의 냉간단조 성형장치의 필요성이 증대되어 다양한 장치들이 제안되었다.

즉 도 2 내지 도 5에서 도시된 바와 같이 모재를 고정하여 단조하는 금형을 다수개로 분리조립하여 이루어지도록 한 것들이 제안되었다.

예를 들면 봉상의 모재(1)의 최하단이 수용되어 볼트의 최하단형상이 성형되는 하부금형체(2)와, 모재(1)의 나사부가 수용되는 중간금형체(3)와, 모재(1의 상부가 수용되어 볼트머리가 성형되는 상부금형체(4)로 이루어지며, 상기 중간금형체(3는 다수 개가 적층되어 설정된 길이를 형성하도록 되어, 상기 하부금형체(2)와 중간금형체(2)들과 상부금형체(3가 조립되어 1조의 금형을 형성하도록 된 것이 있다.

상기와 같이 이루어진 볼트의 냉간단조 성형장치는 다양한 형태의 볼트머리 및 나사산의 길이를 가지는 다양한 종류의 볼트들을 제조할 때, 상기 하부금형체와 중간금형체들과 상부금형체를 조립하여 금형을 형성함으로써, 신속하고 정확하게 금형을 경제적으로 제작할 수 있으며, 특히 다른 부위보다 쉽게 파손되는 상부금형체를 용이하게 교체하여 수리할 수 있어, 기존의 금형 전체를 교체하는 것보다 효율적으로 다양한 볼트를 성형할 수 있었다.

그러나 상기와 같은 종래의 성형장치는 볼트머리를 단조할 때 단조타격할 때 금형이 횡방향으로 회전하면서 틀어짐에 따라 볼트머리를 제대로 성형하지 못하는 문제점이 있었다.

특히 다각형볼트(예켠데 육각볼트, 삼각볼트, 사각볼트 등등)를 성형할 때, 제조가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 형태 및 길이를 가지는 볼트들의 종류에 관계없이 적용가능하여 신속하고 경제적으로 성형할 수 있으며 특히 다각볼트(예를 들면 육각볼트, 삼각볼트 등등)들을 포밍(Forming)할 때 모재가 측방향으로 회전되지 않도록 하여 안정되게 포밍되도록 하여 불량을 감소시킬 수 있도록 된 볼트의 냉간단조 성형장치를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼트의 냉간단조 성형장치는 봉상의 모재의 최하단이 수용되어 볼트의 최하단형상이 성형되는 하부금형체와, 모재의 나사부가 수용되는 중간금형체와, 모재의 상부가 수용되어 볼트머리가 성형되는 상부금형체로 이루어지며, 상기 중간금형체는 다수 개가 적층되어 설정된 길이를 형성하도록 되어, 상기 하부금형체와 중간금형체들과 상부금형체가 조립되어 1조의 금형을 형성하도록 된 금형유닛과 상기 금형유닛을 수용하여 고정하도록 된 고정컵을 가지는 볼트의 냉간단조 성형장치에 있어서;

상기한 상부금형체의 외주면에는 수직상의 고정홈이 구비되며, 상기 고정컵의 고정홈의 위치에는 상기 고정홈으로 수용되어 고정홈과 맞춤결합되는 고정구가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기한 고정구는 상기 고정컵에 체결되는 고정볼트로 이루어져 상기 고정홈에 고정볼트의 나사부의 종단부위가 수용되어 고정되도록 된 것을 특징으로 한다.

상기한 고정구는 상기 고정컵의 내주면에 형성되며 고정홈과 끼움맞춤결합되는 고정돌기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 볼트의 냉간단조 성형장치는 다양한 형태의 볼트머리 및 나사산의 길이를 가지는 다양한 종류의 볼트들을 제조할 때, 상기 하부금형체와 중간금형체들과 상부금형체를 조립하여 금형을 형성함으로써, 신속하고 정확하게 금형을 경제적으로 제작할 수 있으며, 특히 다른 부위보다 쉽게 파손되는 상부금형체를 용이하게 교체하여 수리할 수 있어, 기존의 금형 전체를 교체하는 것보다 효율적으로 다양한 볼트를 성형할 수 있으며, 특히 상기 상부금형체와 고정컵이 수직상은 물론 수평상으로도 고정구에 의해 확고히 고정되어 타격시 상부금형체가 회전(유동)되지 않아 안정적으로 제조할 수 있어 제품의 불량이 현저히 감소된다.

도 1은 일반적인 볼트를 보인 정면 예시도.
도 2는 일반적인 볼트의 냉간단조 과정을 보인 개략 예시도.
도 3 내지 도 5는 볼트의 냉간단조 성형장치의 사용상태를 보인 개략 단면 예시도.
도 6은 볼트의 냉간단조 성형장치의 금형조립체를 제조하는 과정의 일부를 보인 개략 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 볼트의 냉간단조 성형장치를 보인 개략 단면 예시도.
도 8은 A-A선 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 볼트의 냉간단조 성형장치를 보인 개략 단면 예시도.
도 10은 B-B선 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의한 볼트의 냉간단조 성형장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 볼트의 냉간단조 성형장치의 사용상태를 보인 도면으로, 본 실시예의 볼트의 냉간단조 성형장치는 봉형상으로 이루어진 모재(1)의 상단과 하단을 냉간단조하여 성형하도록 구비된다.

즉 모재(1)의 상단에 볼트머리를 성형하고 하단은 나사부의 종단을 구성하는 테이퍼면을 성형하게 된다.

이와 같은 본 실시예에 의한 볼트의 냉간단조 성형장치는 봉상의 모재(1)의 최하단이 수용되어 볼트의 최하단의 형상이 성형되는 하부금형체(2)와, 상기 모재(1)의 나사부가 수용되는 중간금형체(3)와, 모재(1)의 상부가 수용되어 볼트머리가 성형되는 상부금형체(4)로 이루어진다.

그리고 상기 중간금형체(3)는 다수 개가 적층되어 설정된 길이를 형성하도록 이루어져, 상기 하부금형체(2)와 중간금형체(3)들과 상부금형체(4)가 조립되어 1조의 금형유닛을 형성하게 된다.

이때 상기한 상부금형체(4)는 볼트머리가 포밍되는 단계별의 형상을 가지도록 각각 구비되는 것이 바람직하다.

즉 동일한 중간금형체(3)들과 하부금형체(2)에 상기 형상이 다른 상부금형체(4)들만 각각 별개로 결합시키면 포밍되는 각단계별의 금형이 제작된다.

따라서 각각의 단계별로 이루어진 금형의 동일성이 확보되어 포밍작업이 원활하게 이루어진다.

또한 상기한 중간금형체(3)와 하부금형체(2)는 제조되는 볼트의 직경에 따라 다양한 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

즉 필요에 따라 제조하고자 하는 볼트에 알맞는 상부금형체(4)와 중간금형체(3)와 하부금형체(2)를 취사 선택하여 금형을 형성하면 되기 때문에 금형을 신속하고 정확하게 형성할 수 있어 경제적이다.

도 6은 상기한 하부금형체(2), 중간금형체(3), 상부 금형체(4)를 형성하는 일부과정을 보인 도면으로, 상기 각각의 금형체는 내측은 초경합금으로 이루어진 내관으로 이루어지며 외측은 상기 내관보다 경도가 작은 경합금으로 이루어진 외관ㅇ로 이루어지되 상기 내관 및 외관은 열처리되어 일체화되도록 하여 형성된다.

그리고 본 실시예에 의한 볼트의 냉간단조 성형장치에서는 상기한 하부금형체(2)와 중간금형체(3)들과 상부금형체(4)들이 상하로 밀착되게 순차적으로 적층고정되도록 된 고정컵을 갖는다.

즉 상기 하부금형체(2)와 중간금형체(3)들과 상부금형체(4)들의 조립상태가 확고히 유지됨은 물론 성형프레스기에 고정하여 작업이 수행되도록 된 고정컵(5)이 구비된다.

즉 상기 고정관(5)의 내부에 상기 하부금형체(2)와 중간금형체(3)들과 상부금형체(4)들이 순차저으로 적층 고정되어 1조의 금형을 조립하게 된다.

이와 같은 고정컵(5)의 외주면에는 성형창치에 결합되는 결합홈(미도시)이 구비되어 있다.

또한 상기한 상부금형체(4)의 외주면에는 수직상의 고정홈(6)이 구비되며, 상기 고정컵(5)에서 고정홈(6)의 위치에는 상기 고정홈(6)으로 수용되어 고정홈(6)과 맞춤결합되는 고정구가 구비된 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 상부금형체(4)가 고정컵(5)의 정위치에 적층 고정될 때 수직상은 물론 수평상으로도 유동 내지 회전되지 않도록 확고히 안정되게 고정되어 모재(1)를 타격할 때 금형유닛(특히 상부금형체)가 타격력에 의해 회전되지 않아 안정적으로 단조작업을 할 수 있어 불량이 발생되지 않는다.

그리고 상기한 고정구는 상기 고정컵(5)에 체결되는 고정볼트(7)로 이루어져 상기 고정홈(6)에 고정볼트(7)의 나사부의 종단부위가 수용되어 고정된다.

또한 상기한 고정구는 도 9 및 도 10에서 도시된 바와 같이 상기 고정컵(5)의 내주면에 형성되며 고정홈(6)과 끼움맞춤결합되는 고정돌기(8)로 이루어질 수 도 있다.

그리고 상기 하부금형체(2)는 고정컵(5)에 구비된 체결볼트(9)에 의해 지지고정되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 볼트의 냉간단조 성형장치는 다양한 형태의 볼트머리 및 나사산의 길이를 가지는 다양한 종류의 볼트들을 제조할 때, 상기 하부금형체와 중간금형체들과 상부금형체를 조립하여 금형을 형성함으로써, 신속하고 저오학하게 금형을 경제적으로 제작할 수 있다.

그리고 특히 다른 부위보다 쉽게 파손되는 상부금형체를 용이하게 교체하여 수리할 수 있어, 기존의 금형 전체를 교체하는 것보다 효율적으로 다양한 볼트를 성형할 수 있다.

특히 상기 상부금형체와 고정컵이 수직상은 물론 수평상으로도 고정구에 의해 확고히 고정되어 타격시 상부금형체가 회전(유동)되지 않아 안정적으로 제조할 수 있어 제품의 불량이 현저히 감소된다.

1 : 모재, 2 : 하부금형체,
3 : 중간금형체, 4 : 상부금형체,
5 : 고정컵, 6 : 고정홈,
7 : 고정볼트, 8 : 고정돌기,
9 : 체결볼트.

Claims (3)

1. 봉상의 모재의 최하단이 수용되어 볼트의 최하단형상이 성형되는 하부금형체와, 모재의 나사부가 수용되는 중간금형체와, 모재의 상부가 수용되어 볼트머리가 성형되는 상부금형체로 이루어지며, 상기 중간금형체는 다수 개가 적층되어 설정된 길이를 형성하도록 되어, 상기 하부금형체와 중간금형체들과 상부금형체가 조립되어 1조의 금형을 형성하도록 된 금형유닛과 상기 금형유닛을 수용하여 고정하도록 된 고정컵을 가지는 볼트의 냉간단조 성형장치에 있어서;
   상기한 상부금형체의 외주면에는 수직상의 고정홈이 구비되며, 상기 고정컵의 고정홈의 위치에는 상기 고정홈으로 수용되어 고정홈과 맞춤결합되는 고정구가 구비된 것을 특징으로 하는 볼트의 냉간단조 성형장치
   
2. 제 1항에 있어서;
   상기한 고정구는 상기 고정컵에 체결되는 고정볼트로 이루어져 상기 고정홈에 고정볼트의 나사부의 종단부위가 수용되어 고정되도록 된 것을 특징으로 하는 볼트의 냉간단조 성형장치
   
3. 제 1항에 있어서;
   상기한 고정구는 상기 고정컵의 내주면에 형성되며 고정홈과 끼움맞춤결합되는 고정돌기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼트의 냉간단조 성형장치
   

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