KR102177398B1 - 단조성형장치 - Google Patents

Abstract

(과제)
본 발명은, 내경에 대한 고정밀도의 홈의 형성과 생산성의 향상에 있어서 쌍방을 용이하게 달성 가능한 단조성형장치 및 성형방법을 제공하는 것이다.
(해결 수단)
단조성형장치로서, 받침대(20)와, 이너 펀치(30)와, 이너 펀치(30)가 피가공재(10)에 충돌하는 충돌위치와 피가공재(10)로부터 이간하는 이간위치와의 사이에서 당해 이너 펀치(30)를 반복하여 변위시키는 이너 펀치 구동부(50)를 구비하고, 이너 펀치(30)는 피가공재의 내주면을 단조하는 단조부(32)와 홈형성부(34)를 구비하고, 단조부(32)는 피가공재(10)와 대향하는 위치에 형성되고 또한 피가공재(10)의 내주면(10a)을 단조함으로써 내주면을 기준 내주면(10b)으로 하는 형상을 구비하고, 홈형성부(34)는 이송방향에 대하여 단조부(32)의 후단으로부터 외측으로 돌출되어 있어 기준 내주면(10b)에 홈(10c)을 형성할 수 있는 형상을 구비하는 것이다.

Description

단조성형장치{APPARATUS FOR MOLDING BY FORGING}

본 발명은 단조성형장치(鍛造成形裝置)에 관한 것이다.

종래로부터, 단조(鍛造)된 내주면(內周面)을 구비하는 피가공재(被加工材)에 대하여 그 내경(內徑)에 키홈(key way)이나 스플라인(spline) 등(이하 간단하게 「홈(groove)」이라고 한다)의 가공이 이루어지는 경우가 있다. 예를 들면 특허문헌1에는, 우선 원반모양의 피가공재를 단조함으로써 중앙에 관통공(貫通孔)을 구비하는 링모양의 중간성형품(中間成形品)을 성형하고, 그 후에 그 중간성형품의 내주면에 브로치 가공(broach 加工)에 의하여 홈을 형성함으로써 최종성형품(最終成形品)을 성형하는 성형방법이 개시되어 있다.

특허문헌1 ; 일본국 공개특허 특개2013-040652호 공보

상기 특허문헌1에 기재되어 있는 것과 같은 성형방법에서는, 단조성형 및 브로치 가공이 각각 별도의 설비에서 순차적으로 실행될 필요가 있기 때문에, 피가공재로부터 원하는 최종성형품을 얻을 때까지의 공수(工數)가 많아 생산성의 향상이 곤란하다는 과제가 있다. 구체적으로는 특허문헌1에 기재된 성형방법을 실행하기 위해서는, 일반적으로 우선 피가공재를 단조하는 단조장치의 협지부(挾持部)에 상기 피가공재가 협지되고, 이 협지된 피가공재가 단조됨으로써 상기 중간성형품이 성형된다. 그 후에 단조장치의 협지부로부터 상기 중간성형품이 분리되고, 당해 중간성형품이 브로치 가공장치의 협지부에 협지된다. 그리고 상기 중간성형품의 내주면이 브로치에 의하여 절삭가공(切削加工)됨으로써 홈이 형성된다. 이와 같이 상기의 성형방법은 매우 번잡한 작업을 동반한다.

또한 상기 중간성형품의 성형과 당해 중간성형품에 대한 홈의 형성이 각각 별도의 장치에 의하여 이루어지는 것에 기인해서 홈의 가공정밀도도 저하될 우려가 있다. 구체적으로는 단조장치에 의하여 피가공재를 단조함으로써 성형된 중간성형품의 공차(公差)에 기인하여, 이 중간성형품이 정규의 자세로부터 약간 어긋난 자세로 브로치 가공장치의 협지부에 협지되는 경우가 있다. 이 경우에 브로치 가공의 가공정밀도는 현저하게 저하된다.

본 발명의 목적은, 생산성의 향상과 내경에 대한 고정밀도의 홈의 형성에 있어서 쌍방을 용이하게 달성 가능한 단조성형장치 및 성형방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들은, 피가공재에 대한 내주면의 형성과 당해 내주면에 대한 홈의 형성을 단일의 이너 펀치에 의하여 하는 것에 착상했다. 그러나 피가공재에 대한 내주면의 형성과 홈의 형성을 동시에 하면, 이너 펀치와 피가공재 사이에 발생하는 마찰이 커지게 되어, 이너 펀치에 늘어붙음(seizure)이 발생하는 것이 우려된다.

그래서 본 발명은, 단조성형장치로서, 관통공을 구비하는 피가공재를 재치할 수 있는 받침대와, 상기 피가공재의 관통공을 둘러싸는 내주면을 가공하는 이너 펀치와, 상기 이너 펀치가 상기 피가공재를 향하는 이송방향으로 변위함으로써 당해 피가공재에 충돌하는 충돌위치와, 상기 이너 펀치가 상기 이송방향과 반대의 이간방향으로 변위함으로써 상기 피가공재로부터 이간하는 이간위치 사이에서, 당해 이너 펀치를 반복하여 변위시키는 이너 펀치 구동부를 구비하고, 상기 이너 펀치는, 상기 피가공재의 내주면을 단조하는 단조부와, 상기 이송방향에 대하여 상기 단조부의 후방에 형성된 홈형성부를 구비하고, 상기 단조부는, 상기 이송방향에 대하여 상기 받침대에 재치되는 피가공재와 대향하는 위치에 형성되고 또한 상기 피가공재의 내주면을 단조함으로써 상기 이송방향과 직교하는 방향의 단면의 내주면을 상기 이송방향의 전역에 걸쳐 균일한 기준 내주면으로 하는 형상을 구비하고, 상기 홈형성부는, 상기 이송방향에 대하여 상기 단조부의 후단으로부터 외측으로 돌출하고 있어 상기 기준 내주면에 홈을 형성할 수 있는 형상을 구비하는 단조성형장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 상기 단조부에 의하여 피가공재에 상기 기준 내주면이 형성된 후에 당해 기준 내주면에 상기 홈형성부에 의하여 홈이 형성되고, 또한 상기 이너 펀치가 상기 피가공재에 대한 충돌과 이간을 반복하면서 변위함으로써 상기 이너 펀치와 상기 피가공재 사이에 발생하는 마찰이 대폭적으로 감소되기 때문에, 상기 단조부 및 상기 홈형성부의 쌍방에 대한 늘어붙음의 발생이 억제되고, 이에 따라 단일의 이너 펀치를 사용해서 피가공재의 내주면의 단조와 상기 기준 내주면에 대한 홈의 형성을 단일 공정에서 하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는 상기 단조부에 의하여 피가공재에 상기 이송방향과 직교하는 방향의 단면의 내주면이 상기 이송방향의 전역에 걸쳐 균일한 기준 내주면이 형성되고, 이 기준 내주면에 상기 홈형성부에 의하여 홈이 형성되기 때문에, 상기 기준 내주면에 홈이 형성되는 단계에서는 피가공재의 단면감소율이 일정 즉 홈형성부에 작용하는 압력이 균일하게 되므로, 상기 이너 펀치와 상기 피가공재 사이에 발생하는 마찰이 감소된다. 또한 상기 이너 펀치가 상기 피가공재에 대한 충돌과 이간을 반복하면서 변위하는 것 즉 이너 펀치가 상기 이송방향으로 피가공재를 압입함으로써 발생하는 피가공재의 여분의 두께로부터 이너 펀치가 받는 저항이 지나치게 커지기 전에 당해 이너 펀치가 피가공재로부터 이간됨으로써, 상기 저항을 감소시키면서 피가공재를 상기 이송방향으로 압입하는 것과 더불어 상기 이너 펀치와 상기 피가공재 사이에 발생하는 마찰이 대폭적으로 감소된다. 따라서 상기 단조부 및 상기 홈형성부의 쌍방에 대한 늘어붙음의 발생이 억제되어, 피가공재의 내주면의 단조와 상기 기준 내주면에 대한 홈의 형성을 단일 공정에서 하는 것이 가능하게 된다. 따라서 종래와 같은 브로치 공정이 생략되어, 피가공재로부터 원하는 성형품을 얻을 때까지의 공수가 삭감된다. 이 때문에 종래에 이루어지고 있었던 공정 즉 단조된 후의 중간성형품을 단조장치와는 다른 브로치 가공장치에 설치하고 고치는 공정이 생략되고, 이에 따라 상기 중간성형품의 공차에 기인하는 홈의 가공정밀도의 저하가 회피되기 때문에, 고정밀도의 홈의 형성이 가능하게 된다.

이 경우에 있어서 상기 단조부는, 상기 이송방향에 대하여 상기 홈형성부의 선단으로부터 당해 이송방향을 향하여 연장되고 또한 상기 이송방향과 평행한 외주면을 구비하는 가이드부를 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 상기 가이드부가 상기 기준 내주면에 의한 가이드를 받은 상태 즉 상기 가이드부에 있어서 상기 이송방향과 직교하는 방향으로의 변위가 억제된 상태에서, 상기 이송방향 및 상기 이간방향을 따라 변위되는 상기 홈형성부에 의하여 상기 기준 내주면에 홈이 형성되기 때문에, 홈의 가공정밀도가 더 향상된다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 이너 펀치의 외측에 배치된 아우터 펀치를 더 구비하고, 상기 받침대는, 상기 피가공재의 외주면을 둘러쌈과 아울러 상기 피가공재의 외형을 형성할 수 있는 형상의 외형형성부를 구비하고, 상기 아우터 펀치는, 상기 피가공재가 확장됨으로써 당해 피가공재의 외면이 상기 외형형성부에 밀착되도록 당해 외형형성부에 대하여 상기 피가공재를 상기 이송방향으로 가압할 수 있는 형상을 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 상기 받침대로부터 피가공재를 분리하지 않고 당해 피가공재의 내경에 더하여 외경이 가공되고, 또한 상기 아우터 펀치는 상기 피가공재가 확장됨으로써 당해 피가공재의 외면이 상기 외형형성부에 밀착되도록 당해 외형형성부에 대하여 상기 피가공재를 상기 이송방향으로 가압할 수 있는 형상을 구비하기 때문에, 이 아우터 펀치가 피가공재를 상기 외형형성부에 가압한 상태 즉 상기 피가공재의 상기 받침대에 대한 상기 이송방향과 직교하는 방향으로의 변위가 상기 받침대에 의하여 구속된 상태에서 상기 이너 펀치에 의하여 상기 피가공재를 가공함으로써, 피가공재의 내경의 가공정밀도가 더 높아진다.

또한 본 발명에 있어서 상기 이너 펀치 구동부는, 상기 이너 펀치가 최초로 상기 피가공재에 접촉한 위치로부터 당해 이너 펀치의 상기 이송방향으로의 변위량이 증가함에 따라 상기 이너 펀치가 상기 피가공재를 압입하는 가압력을 증대시키는 가압력 설정부를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 상기 이너 펀치에 의한 피가공재의 내주면의 원활한 가공이 가능하게 된다. 일반적으로 이너 펀치의 상기 이송방향으로의 변위량이 증가함에 따라 피가공재의 여분의 두께가 발생하기 때문에, 상기 가압력은 서서히 커지게 된다. 이 때문에 예를 들면 상기 가압력이 일정한 경우에, 이너 펀치의 상기 이송방향으로의 변위량(이너 펀치에 의한 내주면의 가공속도)이 점차로 저하된다. 이에 대하여 본 발명에서는, 이너 펀치의 상기 이송방향으로의 변위량이 증가함에 따라 상기 가압력이 점차로 증대하기 때문에 내주면의 원활한 가공이 가능하게 되고, 이에 따라 생산성이 향상된다.

또한 본 발명에 있어서 상기 이너 펀치 구동부는, 상기 이너 펀치가 상기 충돌위치로부터 상기 이간위치를 향하여 변위되는 속도를 조정 가능한 속도조정부를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 피가공재의 소재나 형상에 유연하게 대응하면서 당해 피가공재를 가공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 내경에 대한 고정밀도의 홈의 형성과 생산성의 향상에 있어서 쌍방을 용이하게 달성 가능한 단조성형장치 및 성형방법을 제공할 수 있다.

도1은, 본 발명의 1실시형태의 단조성형장치의 개략을 나타내는 도면이다.
도2는, 도1의 단조성형장치의 개략을 나타내는 도면이다.
도3은, 도1의 단조성형장치에 있어서 이너 펀치의 저면도이다.
도4는, 이너 펀치 구동부의 구성을 나타내는 도면이다.
도5는, 이너 펀치와 이 이너 펀치에 작용하는 저항과의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 1실시형태의 단조성형장치(鍛造成形裝置)에 대해서, 도1∼도5를 참조하면서 설명한다.

도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 본 실시형태의 단조성형장치는, 피가공재(被加工材)(10)를 재치(載置)할 수 있는 받침대(20)와, 이너 펀치(inner punch)(30)와, 아우터 펀치(outer punch)(40)를 구비하고 있다. 또한 본 단조성형장치는, 도4에 나타나 있는 바와 같이 이너 펀치(30)를 구동하는 이너 펀치 구동부(inner punch 驅動部)(50)를 구비하고 있다. 본 단조성형장치에서는, 베벨기어(bevel gear), 디퍼렌셜 사이드 기어(differential side gear), 하이포이드 링기어(hypoid ring gear), 스퍼 기어(spur gear), 슬리브 요크(sleeve yoke), 기타 이형형상(異形形狀)을 구비하는 성형품의 성형이 가능하다. 또 도1에서는, 이너 펀치(30)의 중심축(O)보다 좌측에는 이너 펀치(30) 및 아우터 펀치(40)가 함께 피가공재(10)에 접촉되기 전의 상태가 나타나 있으며, 중심축(O)보다 우측에는 아우터 펀치(40)가 피가공재(10)를 받침대(20)에 가압함과 아울러 이너 펀치(30)가 피가공재(10)의 내경(內徑)을 가공하고 있는 도중의 상태가 나타나 있다. 도2에서는, 중심축(O)보다 좌측에는 아우터 펀치(40)가 피가공재(10)를 받침대(20)에 가압함과 아울러 이너 펀치(30)가 피가공재(10)의 내경을 가공하고 있는 도중의 상태가 나타나 있으며, 중심축(0)보다 우측에는 이너 펀치(30)에 의한 피가공재(10)의 내경의 가공이 종료된 상태가 나타나 있다. 또한 이하의 설명에서는, 도1 및 도2의 하측(下側)을 하방(下方) 또는 전방(前方)이라고 하고, 도1 및 도2의 상측(上側)을 상방(上方) 또는 후방(後方)이라고 한다.

피가공재(10)는, 관통공(貫通孔)을 둘러싸는 내주면(內周面)(10a)을 구비하는 환상(環狀)의 부재(部材)이다. 구체적으로는 냉간(冷間), 온간(溫間) 또는 열간(熱間) 단조성형된 소재의 중앙이 피어싱(piercing) 됨으로써, 관통공을 구비하는 피가공재(10)가 형성된다. 또 도1의 중심축(O)의 우측 및 도2의 중심축(0)의 좌측에 있어서, 가공전의 내주면(10a)의 위치가 2점 쇄선으로 나타나 있다.

받침대(20)는, 피가공재(10)를 재치할 수 있고 또한 피가공재(10)의 외형을 형성할 수 있는 형상의 외형형성부(外形形成部)(22)를 구비한다. 외형형성부(22)는, 피가공재(10)의 주위를 둘러싸는 오목모양으로 되어 있다. 본 실시형태의 받침대(20)는, 이너 펀치(30) 및 피가공재(10)의 펀칭 찌꺼기(14)(도2를 참조)의 삽입을 허용하는 공간을 둘러싸는 내주면(24)을 구비한다. 외형형성부(22)의 하단(下端)은 내주면(24)의 상단(上端)과 연결되어 있다.

이너 펀치(30)는, 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 상하방향으로 반복하여 변위(變位)하면서 피가공재의 내주면(10a)을 가공하는 공구(工具)이다. 더 구체적으로는 이너 펀치(30)는, 이너 펀치(30)가 피가공재(10)를 향하는 이송방향(移送方向)(도1 및 도2의 하방)으로 변위함으로써 당해 피가공재(10)에 충돌하는 충돌위치와, 이너 펀치(30)가 상기 이송방향과 반대의 이간방향(離間方向)(도1 및 도2의 상방)으로 변위함으로써 피가공재(10)로부터 이간되는 이간위치 사이를 반복하여 변위하면서 피가공재의 내주면(10a)을 가공한다. 이너 펀치(30)의 이 동작은 이너 펀치 구동부(50)에 의하여 실현된다. 이 점에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다. 구체적으로 이너 펀치(30)는, 피가공재(10)의 내주면(10a)을 단조하는 단조부(鍛造部)(32)와, 피가공재(10)에 키홈(key way)이나 스플라인(spline) 등의 홈(groove)을 형성하는 홈형성부(groove形成部)(34)를 구비하고 있다.

단조부(32)는, 받침대(20)에 재치된 피가공재(10)와 대향(對向)하는 위치에 형성되어 있다. 도2에 나타나 있는 바와 같이 단조부(32)는, 피가공재(10)의 내주면(10a)을 단조함으로써 당해 피가공재(10)에 기준 내주면(基準 內周面)(10b)을 형성한다. 기준 내주면(10b)은, 중심축(O)의 축방향과 직교하는 방향의 단면의 내주면이 상기 축방향의 전역(全域)에 걸쳐 균일한 형상의 내주면이다. 도3에 나타나 있는 바와 같이 단조부(32)는, 상기 축방향과 직교하는 면과 평행한 평탄부(平坦部)(32a)와, 이 평탄부(32a)로부터 상기 축방향에 대하여 상방으로 연장되는 형상의 경사부(傾斜部)(32b)와, 상기 축방향(이송방향)과 평행한 외주면(外周面)을 구비하는 가이드부(guide部)(32c)를 구비한다. 평탄부(32a)는, 이너 펀치(30)의 선단(先端)(도1에서는 하단(下端))에 형성되어 있다. 경사부(32b)는, 평탄부(32a)의 외측 가장자리로부터 상방을 향함에 따라 점차로 그 외경(外徑)이 커지게 되는 형상을 구비한다. 가이드부(32c)는, 경사부(32b)의 상단으로부터 상방을 향하여 연장되어 홈형성부(34)에 이어지는 형상, 바꾸어 말하면 홈형성부(34)의 선단(도1에서는 하단)으로부터 이송방향을 따라 연장되어 경사부(32b)의 외측 가장자리에 이어지는 형상을 구비한다. 가이드부(32c)의 외경은 평탄부(32a)의 그것보다 커져 있다. 본 실시형태에서는, 평탄부(32a) 및 경사부(32b)는 원뿔 사다리꼴모양으로 되어 있으며, 가이드부(32c)는 원기둥모양으로 되어 있다. 즉 피가공재(10)의 내주면(10a)은 가이드부(32c)에 의하여 기준 내주면(10b)이 되도록 가공된다.

홈형성부(34)는, 상기 이송방향에 대하여 단조부(32)의 직후(도1에서는 단조부(32)의 바로 상측)에 형성되어 있으며, 단조부(32)에 의하여 형성된 기준 내주면(10b)에 홈을 형성한다. 이 홈형성부(34)는, 기부(基部)(34a)와, 돌출부(突出部)(34b)를 구비한다.

기부(34a)는, 가이드부(32c)의 후단(後端)으로부터 상방을 향하여 연장되는 형상을 구비한다. 본 실시형태에서는, 기부(34a)는 축방향으로 길이가 긴 형상으로 되어 있으며, 전체적으로 원기둥모양으로 되어 있다.

돌출부(34b)는, 기부(34a)의 외면(外面)으로부터 외측(중심축(O)으로부터 멀어지는 측)을 향하여 돌출됨과 아울러 축방향으로 길이가 긴 형상을 구비한다. 돌출부(34b)는, 가이드부(32c)의 후단으로부터 상방을 향함에 따라 점차로 외측으로의 돌출량이 늘어나는 테이퍼부(taper部)를 구비한다. 본 실시형태에서는, 도3에 나타나 있는 바와 같이 복수의 돌출부(34b)가 중심축(O)을 중심으로 하여 동일한 간격으로 배치되어 있다. 또 도1 및 도2에서는, 당해 도면의 좌우에 위치하는 돌출부(34b)만 나타나 있다.

이너 펀치 구동부(50)에 의하여 이너 펀치(30)가 구동되면, 상하방향으로 왕복운동하도록 변위되는 단조부(32)에 의하여 피가공재(10)의 내주면(10a)에 기준 내주면(10b)이 선행해서 형성되고, 그것에 이어서 상하방향으로 왕복운동하도록 변위되는 홈형성부(34)에 의하여 기준 내주면(10b)에 홈(10c)이 형성된다. 그리고 이너 펀치(30)에 의한 피가공재(10)의 내경의 가공이 종료되었을 때에, 피가공재(10)의 펀칭 찌꺼기(14)가 받침대(20)의 내주면(24)의 내측에 있어서 하방으로 낙하된다.

아우터 펀치(40)는 이너 펀치(30)의 외측에 배치되어 있다. 아우터 펀치(40)는, 원통모양이며 받침대(20)의 외형형성부(22)에 재치된 피가공재(10)를 상기 이송방향으로 가압한다. 구체적으로는 아우터 펀치(40)의 하단에는 상기 축방향과 직교하는 면과 평행한 가압부(加壓部)(42)가 형성되어 있으며, 이 가압부(42)에 의하여 피가공재(10)의 주연부(周緣部)를 상기 이송방향으로 가압한다. 이에 따라 피가공재(10)가 확장되어 당해 피가공재(10)의 외면이 외형형성부(22)에 밀착된다. 이 아우터 펀치(40)는, 이너 펀치(30)와 독립해서 상하방향으로 변위 가능하게 되어 있다. 구체적으로는 아우터 펀치(40)는, 당해 아우터 펀치(40)를 구동하는 아우터 펀치 구동부(도면에 나타내는 것을 생략)에 의하여 구동된다. 본 실시형태에서는 아우터 펀치(40)가 이너 펀치(30)에 선행해서 상기 이송방향으로 구동되어, 피가공재(10)를 외형형성부(22)에 가압한다.

또한 아우터 펀치(40)에는 윤활유 공급유로(潤滑油 供給流路)(44)가 형성되어 있다. 윤활유 공급유로(44)는, 아우터 펀치(40)를 상기 축방향과 직교하는 방향으로 관통하고 있다. 본 실시형태에서는, 윤활유 공급유로(44)는 중심축(0)을 중심으로 하여 90° 간격으로 4부분에 형성되어 있다. 윤활유 공급유로(44)를 통하여 아우터 펀치(40)의 외측으로부터 공급된 윤활유는, 이너 펀치(30)의 외면으로 분사된다. 이 윤활유는, 이너 펀치(30)의 외면을 하방으로 타고 가서 피가공재(10)의 내주면(10a)에 이른다. 따라서 이너 펀치(30)와 피가공재(10) 사이의 마찰이 감소된다. 본 실시형태에서는 윤활유는 1초간에 1회의 페이스(pace)로 분사된다.

다음에 도4를 참조하여 이너 펀치 구동부(50)에 대하여 설명한다.

이너 펀치 구동부(50)는, 상하방향으로 신축 가능한 유압 실린더(油壓 cylinder)(500)와, 이 유압 실린더(500)를 신축방향으로 구동하는 유압계통(油壓系統)(502)을 구비한다.

유압 실린더(500)는, 피스톤(piston)(507)과, 이것을 승강시킬 수 있도록 수용하는 실린더 본체(cylinder 本體)(501)와, 로드(rod)(508)를 구비하고, 상기 피스톤(507)은 상기 실린더 본체(501)내가 상측의 헤드실(head室)(501a)과 하측의 로드실(rod室)(501b)로 분리되도록 당해 실린더 본체(501)내에 장전(裝塡)되어 있다. 상기 로드(508)는 상기 피스톤(507)으로부터 상기 실린더 본체(501)의 하단을 넘어서 하방으로 연장되고, 이 로드(508)의 하단(508a)에 이너 펀치(30)의 상단이 접속되어 있다. 따라서 유압 실린더(500)의 신축 즉 상기 피스톤(507) 및 로드(508)의 상하방향의 변위에 맞춰서, 이너 펀치(30)가 상하방향으로 변위된다.

유압계통(502)은, 유압펌프(油壓pump)(503)와, 토출유량조정부(吐出流量調整部)(505)와, 절환밸브(切換valve)(510)와, 시퀀스 밸브(sequence valve)(530)와, 압력설정부(壓力設定部)(536)와, 유량조정밸브(540)와, 유량조정부(546)와, 완충부(緩衝部)(550)와, 초기위치 조정부(560)를 구비하고 있다.

유압펌프(503)는, 상기 토출유량조정부(505)로부터 출력되는 전기신호에 따라 그 토출유량이 조정 가능한 가변용량형 펌프이다. 이 유압펌프(503)는 회전수를 조정 가능한 모터(504)에 접속되어 있다. 즉 유압펌프(503)로부터의 토출유량은, 상기 레귤레이터(regulator) 및 모터(504)의 회전수의 쌍방에 의하여 조정 가능하게 되어 있다. 상기 레귤레이터 및 모터(504)의 회전수 즉 유압펌프(503)로부터의 작동유(作動油)의 토출량은, 유압펌프(503) 및 모터(504)에 접속된 토출유량조정부(505)에 의하여 조정된다.

절환밸브(510)는, 제1유로(第一油路)(521)를 통하여 유압펌프(503)와 접속되어 있으며, 제2유로(522)를 통하여 헤드실(501a)과 접속되어 있으며, 제3유로(523)를 통하여 로드실(501b)과 접속되어 있으며, 제4유로(524)를 통하여 탱크(tank)(T)와 접속되어 있다. 절환밸브(510)는, 유압펌프(503)로부터 토출된 작동유를 제1유로(521) 및 제2유로(522)를 통하여 헤드실(501a)로 인도함과 아울러 로드실(501b)로부터 되돌아가는 기름을 제3유로(523) 및 제4유로(524)를 통하여 탱크(T)로 인도하는 실린더 인하위치(cylinder 引下位置)(510b)와, 유압펌프(503)로부터 토출된 작동유를 제1유로(521) 및 제3유로(523)를 통하여 로드실(501b)로 인도함과 아울러 헤드실(501a)로부터 되돌아가는 기름을 제2유로(522) 및 제4유로(524)를 통하여 탱크(T)로 인도하는 실린더 인상위치(cylinder 引上位置)(510a) 사이에서 스풀(spool)을 절환 가능한 유압 파일럿식(油壓 pilot式)의 2위치 절환밸브이다.

절환밸브(510)는, 제1파일럿실(第一pilot室)(511)과, 제2파일럿실(512)과, 스프링(spring)(513)을 구비하고 있다. 스프링(513)은, 스풀이 실린더 인하위치(510b)가 되는 방향으로 당해 스풀을 항상 가압하고 있다. 이 때문에 제1파일럿실(511)에 파일럿 압력이 작용하지 않을 때에는, 스풀은 실린더 인하위치(510b)에 유지된다. 상기 제1파일럿실(511)은 제1파일럿라인(531)을 통하여 상기 제1유로(521)에 접속되고, 이 제1파일럿라인(531)을 통하여 상기 제1유로(521)로부터 제1파일럿실(511)에 파일럿 압력이 공급되었을 때에는, 당해 파일럿 압력이 스프링(513)의 가압력에 저항해서 스풀을 실린더 인상위치(510a)로 절환한다. 상기 제2파일럿실(512)은 제2파일럿라인(532)을 통하여 상기 제4유로(524)에 접속되고, 이 제2파일럿라인(532)을 통하여 상기 제4유로(524)로부터 제2파일럿실(512)에 공급되는 파일럿 압력은, 상기 스프링(513)과 아울러 스풀이 실린더 인하위치(510b)가 되는 방향으로 당해 스풀을 가압한다.

시퀀스 밸브(530)는, 상기 제1파일럿라인(531)의 도중에 설치되어, 그 개방밸브 및 폐쇄밸브에 의하여 당해 제1파일럿라인(531)의 개통 및 차단을 한다. 시퀀스 밸브(530)는, 그 1차압력 즉 제2유로(522)를 통하여 상기 헤드실(501a)에 접속되는 제1유로(521)의 압력이 상기 압력설정부(536)에 의하여 설정되는 설정압력을 초과하였을 때에 개방된다. 더 구체적으로는, 이너 펀치(30)가 피가공재(10)에 접촉하여 당해 피가공재(10)로부터 저항을 받음으로써 당해 이너 펀치(30) 및 유압 실린더(500)의 피스톤(507)의 하강이 억제되어서 헤드실(501a)에 작용하는 압력 및 제1유로(521)의 압력이 상승하여, 당해 제1유로(521)의 압력이 상기 설정압력에 대응하는 압력을 초과하였을 때에 시퀀스 밸브(530)가 열린다. 그러면 제1파일럿라인(531)이 개통되어서 제1파일럿실(511)에 파일럿 압력이 작용한다. 또한 이와 동시에 제1파일럿라인(531)에 공급된 작동유는, 스로틀 밸브(throttle valve)(535)를 경유하여 제2파일럿라인(532)에도 공급된다. 또 시퀀스 밸브(530)는, 헤드실(501a)의 압력이 상기 설정압력을 하회(下回)했을 때에 닫힌다.

본 실시형태의 시퀀스 밸브(530)는 비례전자식(比例電磁式)의 밸브이며, 당해 시퀀스 밸브(530)의 설정압력을 외부의 압력설정부(536)에 의하여 조정 가능하게 되어 있다. 시퀀스 밸브(530)의 설정압력은 이너 펀치(30)가 피가공재(10)를 압입하는 가압력에 상당하기 때문에, 압력설정부(536)는 「가압력 설정부」에 상당한다. 도5에 나타나 있는 바와 같이 압력설정부(536)는, 이너 펀치(30)가 최초로 피가공재(10)에 접촉한 위치(초기위치)로부터 당해 이너 펀치(30)의 상기 이송방향으로의 변위량이 증가함에 따라 상기 가압력이 커지게 되도록 상기 설정압력을 증대시킨다.

유량조정밸브(540)는 제2파일럿라인(532)에 설치되어 있다. 이 유량조정밸브(540)의 개도(開度)가 조정됨으로써 제2파일럿실(512)로 유입되는 작동유의 유량 즉 제2파일럿실(512)에 작용하는 파일럿 압력이 조정된다. 본 실시형태의 유량조정밸브(540)는 비례전자식의 밸브이며, 당해 유량조정밸브(540)의 개도는 외부의 유량조정부(546)에 의하여 조정 가능하게 되어 있다. 유량조정밸브(540)의 개도가 작아지면, 제2파일럿실(512)에 작용하는 파일럿 압력이 작아지기 때문에 스풀이 실린더 인하위치(510b)로 되돌아가는 속도가 줄어들게 되고, 따라서 유압 실린더(500)의 피스톤(507) 및 이너 펀치(30)가 상승하는 속도도 줄어든다. 바꾸어 말하면 유량조정부(546)는, 유량조정밸브(540)의 개도를 조정함으로써 이너 펀치(30)가 이간방향으로 변위되는 속도를 조정하는 「속도조정부」를 구성한다. 본 실시형태에서는 유압 실린더(500)의 변위속도는, 속도조정부에 의하여 5∼800spm 사이에서 조정 가능하게 되어 있다.

완충부(550)는, 제4유로(524)에 설치되어 있으며 각 유로에서의 작동유의 진동을 감소시킨다. 완충부(550)는, 작동유를 축적하는 것이 가능한 어큐뮬레이터(accumulator)(551)와, 제4유로(524)중에서 어큐뮬레이터(551)보다 탱크(T)측에 설치된 스로틀 밸브(552)와, 이 스로틀 밸브(552)와 병렬로 접속된 체크밸브(check valve)(553)를 구비한다.

초기위치 조정부(560)는, 유압 실린더(500)에 있어서의 피스톤(507) 및 이너 펀치(30)의 상하방향에 대한 초기위치를 조정하기 위한 것이다. 초기위치 조정부(560)는, 전자절환밸브(561)와, 체크밸브를 포함하는 배압유지부(背壓維持部)(566)와, 파일럿식의 가변유량조정밸브를 포함하는 조정부(調整部)(567)를 구비한다. 전자절환밸브(561)는, 중립위치(561a), 실린더 인하위치(561b) 및 실린더 인상위치(561c)의 3위치 사이에서 절환조작되는 전자식의 3위치 절환밸브이다. 전자절환밸브(561)는, 파일럿 라인(564), 제2유로(522) 및 제3유로(523)에 접속되어 있다. 이 전자절환밸브(561)의 위치를 외부에서 오퍼레이터(operator)가 절환조작함으로써 유압 실린더(500) 및 이너 펀치(30)의 초기위치가 조정된다. 구체적으로는, 오퍼레이터는 이너 펀치(30)의 하단이 피가공재(10)의 상단에 접촉하는 위치를 초기위치로서 설정한다.

또 제2유로(522) 및 제3유로(523)에는 각각 파일럿 체크밸브(571, 572)가 설치되어 있으며, 당해 밸브의 파일럿 포트(pilot port)는 절환밸브(573)를 통하여 파일럿 라인 또는 탱크 라인에 접속되어 있다.

파일럿 체크밸브(571, 572)는, 로드(508)와 이너 펀치(30)가 상하로 움직이는 경우에는 함께 열려 있으며, 초기위치 조정부(560)에 의하여 이너 펀치(30)의 하단의 위치를 조정하는 경우에만 함께 닫히도록 조작된다. 이에 따라 절환밸브(510)의 내부누설을 걱정하지 않고 초기위치조정을 할 수 있다.

또한 제1유로(521)로부터 분기(分岐)된 유통로(油通路)(575)에는, 릴리프 밸브(relief valve)(576)가 설치되어 있다. 이 릴리프 밸브(576)는 언로드 밸브(unload valve)로서 사용될 수 있다. 즉 릴리프 밸브(576)에 있어서 스프링측의 유실(油室)은, 감압밸브(減壓valve)(577), 스로틀 밸브(578) 및 전자밸브(579)를 순차적으로 통하여 탱크 라인에 접속되어 있으며, 전자밸브(579)가 개방위치로 조작된 경우에는 상기 스프링측의 유실을 탱크와 통하게 함으로써 릴리프 밸브(576)는 언로드 밸브로서 기능한다. 또한 전자밸브(579)가 폐쇄위치로 조작된 경우에는 상기 스프링측의 유실과 탱크 사이의 연결이 차단되어, 릴리프 밸브(576)는 통상의 안전밸브로서 기능한다.

다음에 도4를 참조하면서 유압 실린더(500)를 사용해서 이너 펀치(30)를 상하로 반복하여 변위시키는 기구에 대하여 설명한다.

도4에 나타나 있는 바와 같이 초기상태에서는, 절환밸브(510)의 스풀은 스프링(513)의 가압력을 받아 실린더 인하위치(510b)에 유지되어 있다. 이 상태에서 유압펌프(503)가 구동되면, 당해 유압펌프(503)로부터 토출된 작동유가 제1유로(521) 및 제2유로(522)를 통하여 헤드실(501a)로 공급됨으로써 유압 실린더(500)가 신장되기(도4에 있어서 피스톤(507) 및 로드(508)가 하측으로 변위되기) 때문에, 이너 펀치(30)가 하향(下向) 즉 상기 이송방향으로 변위된다.

그리고 이너 펀치(30) 더 구체적으로는 단조부(32)가 피가공재(10)에 충돌하면, 이너 펀치(30)가 피가공재(10)의 여분의 두께(12)로부터 저항을 받음으로써 이너 펀치(30) 및 피스톤(507)의 하강이 억제되고, 이에 따라 헤드실(501a)내의 압력 및 펌프 라인인 제1유로(521)의 압력이 상승한다. 이 압력이 시퀀스 밸브(530)의 설정압력을 초과하면, 시퀀스 밸브(530)가 열려 제1파일럿라인(531)을 개통하고, 이에 따라 제1파일럿라인(531)을 통하여 제1파일럿실(511)에 파일럿 압력이 가해진다. 그러면 절환밸브(510)의 스풀은 실린더 인상위치(510a)로 절환된다. 이에 따라 유압펌프(503)로부터 토출된 작동유가 제1유로(521) 및 제3유로(523)를 통하여 로드실(501b)로 공급되어 유압 실린더(500)를 수축시키기(도4에 있어서 피스톤(507)을 상측으로 변위시키기) 때문에, 이너 펀치(30)가 상향(上向) 즉 상기 이간방향으로 변위된다. 그러면 헤드실(501a)내의 압력 및 제1유로(521)의 압력이 시퀀스 밸브(530)의 설정압력을 하회하기 때문에, 시퀀스 밸브(530)가 닫혀 제1파일럿라인(531)을 차단한다. 따라서 절환밸브(510)의 스풀이 스프링(513)의 가압력 및 제2파일럿실(512)에 작용하는 파일럿 압력을 받음으로써 당해 스풀이 실린더 인하위치(510b)로 절환된다.

이상과 같이 스풀이 실린더 인하위치(510b)와 실린더 인상위치(510a) 사이의 절환을 자동적으로 반복함으로써, 유압 실린더(500)의 피스톤(507), 로드(508) 및 이너 펀치(30)가 일체가 되어 상하방향의 변위를 반복한다. 이 사이에 상기한 바와 같이, 압력설정부(536)에 의하여 시퀀스 밸브(530)의 설정압력이 특정된 초기값으로부터 시간이 경과함에 따라 서서히 증가되도록 조정된다.

계속하여 피가공재(10)의 가공공정(加工工程)을 설명한다.

우선 받침대(20)의 외형형성부(22)에 피가공재(10)가 재치된다. 그리고 도면에 나타내는 것을 생략한 아우터 펀치 구동부에 의하여 아우터 펀치(40)가 하방으로 구동되어, 가압부(42)에 의하여 피가공재(10)의 주연부가 하방으로 눌리어진다. 이때에 피가공재(10)가 소성변형(塑性變形)되어 그 외면이 바깥쪽으로 확장됨으로써, 당해 피가공재(10)의 외면이 외형형성부(22)에 밀착된다. 이에 따라 피가공재(10)의 외형이 형성된다. 그리고 이 상태에서, 피가공재(10)는 상기 이송방향과 직교하는 방향으로 변위되지 않도록 받침대(20)에 의하여 구속된다. 이것은 다음의 이너 펀치(30)에 의한 단조성형의 정밀도의 향상에 기여한다.

계속하여 오퍼레이터는, 초기위치 조정부(560)를 사용함으로써 이너 펀치(30)의 하단의 위치를 당해 하단이 피가공재(10)의 표면에 접촉되도록 수동(手動)으로 조정한다. 도5에 나타나 있는 바와 같이 본 실시형태에서는, 이너 펀치(30)의 하단의 초기위치를 나타내는 눈금은 약 41.Omm로 되어 있다. 또한 시퀀스 밸브(530)의 설정압력(압력설정부에서의 설정압력)은, 초기값이 약 4.5MPa이며, 그 후에 점차로 약 11MPa이 될 때까지 상승하도록 설정된다.

초기상태에서는, 절환밸브(510)의 위치는 스프링(513)의 가압력에 의하여 실린더 인하위치(510b)에 유지되어 있다. 이 상태에서 유압펌프(503)가 구동되면 실린더 본체(501)의 헤드실(501a)로 작동유가 공급되기 때문에, 피스톤(507), 로드(508) 및 그 하단(508a)에 접속된 이너 펀치(30)가 일체로 하강하여, 당해 이너 펀치(30)의 선단(단조부(32))이 피가공재(10)에 충돌한다. 이때에 피가공재(10)에 여분의 두께(12)가 발생한다. 그리고 이너 펀치(30)가 상기 여분의 두께(12)로부터 받는 저항에 의하여 상승되는 제1유로(521)의 압력이 시퀀스 밸브(530)의 초기설정압력인 약 4.5MPa에 도달했을 때에 시퀀스 밸브(530)가 열려서, 제1파일럿실(511)에 파일럿 압력이 작용한다. 이 파일럿 압력은, 스프링(513)의 가압력에 저항하면서 절환밸브(510)의 스풀을 실린더 인상위치(510a)로 절환한다. 그러면 유압펌프(503)로부터 토출된 작동유가 로드실(501b)로 공급되기 때문에, 유압 실린더(500)의 피스톤(507) 및 이너 펀치(30)의 변위방향이 역전되어, 이들은 피가공재(10)로부터 이간되도록 상승한다. 이에 따라 상기 저항이 없어져서, 헤드실(501a)내의 압력이 내려가서 제1유로(521)의 압력이 시퀀스 밸브(530)의 초기설정압력인 약 4.5MPa을 하회한 시점에서 시퀀스 밸브(530)가 닫혀 제1파일럿라인(531)을 차단한다. 이때에 절환밸브(510)의 스풀이 스프링(513)의 가압력 및 제2파일럿실(512)에 작용하는 파일럿 압력에 의하여 실린더 인하위치(510b)로 절환된다. 그러면 유압펌프(503)로부터 토출된 작동유가 헤드실(501a)로 공급되기 때문에, 다시 유압 실린더(500)의 피스톤(507) 및 이너 펀치(30)가 일체로 상기 이송방향(하방)으로 변위되어, 이너 펀치(30)가 피가공재(10)에 충돌된다. 이상의 요령에 의하여, 이너 펀치(30)는 피가공재(10)에 대한 충돌과 이간을 반복하면서 당해 피가공재(10)의 내경을 가공한다. 또 본 실시형태에서는, 도5에 나타나 있는 바와 같이 이너 펀치(30)에 의한 피가공재(10)의 가공이 시작되고 나서 종료될 때까지의 기간(A)에 당해 이너 펀치(30)는 피가공재(10)에 대한 충돌을 10회 반복한다.

일반적으로 이너 펀치(30)의 상기 이송방향으로의 변위량이 증가함에 따라 즉 이너 펀치(30)의 하단의 높이위치가 낮아짐에 따라 피가공재(10)에 발생하는 여분의 두께(12)의 양이 증가하기 때문에, 이너 펀치(30)가 피가공재(10)로부터 받는 저항은 서서히 커지게 된다. 이 때문에 예를 들면 시퀀스 밸브(530)의 설정압력이 일정한 경우에, 이너 펀치(30)의 상기 이송방향으로의 변위량(이너 펀치(30)에 의한 내주면(10a)의 가공속도)이 점차로 저하된다. 그 때문에 본 실시형태에서는, 도5에 나타나 있는 바와 같이 시간이 경과함에 따라(이너 펀치(30)의 상기 이송방향으로의 변위량이 증가함에 따라) 시퀀스 밸브(530)의 설정압력(이너 펀치(30)가 피가공재(10)를 압입하는 가압력)이 약 4.5MPa로부터 약 11MPa로 서서히 증대되도록 압력설정부(536)에서 그 압력을 설정하고 있다. 따라서 내주면(10a)이 원활하게 가공된다. 이에 따라 생산성이 향상된다. 또 도5로부터, 이너 펀치의 위치가 극소(極小)가 되는 위치와 이너 펀치가 피가공재로부터 받는 저항이 극대(極大)가 되는 위치가 일치하고 있는 것, 및 이너 펀치의 위치가 극대가 되는 위치와 이너 펀치가 피가공재로부터 받는 저항이 극소가 되는 위치가 일치하고 있는 것을 알 수 있다. 부가하여 이너 펀치가 피가공재로부터 받는 저항의 극대값을 연결하는 선의 형상이, 압력설정부에서의 설정압력의 그것과 대략 일치하고 있는 것을 알 수 있다.

이너 펀치(30)가 피가공재(10)의 내경을 가공하는 상기의 공정에서는, 우선 상하방향으로 변동하는 단조부(32)가 피가공재(10)에 대한 충돌을 반복함으로써 당해 피가공재(10)에 기준 내주면(10b)이 형성되고, 그 후에 상하방향으로 변동하는 홈형성부(34)가 피가공재(10)에 대한 충돌을 반복함으로써 상기 기준 내주면(10b)에 홈(10c)이 형성된다. 상기 기준 내주면(10b)은, 중심축(O)의 축방향과 직교하는 방향의 단면의 내주면이 상기 축방향의 전역에 걸쳐 균일한 형상의 내주면이기 때문에 이 기준 내주면(10b)에 홈형성부(34)에 의하여 홈(10c)이 형성되는 단계에서는, 항상 피가공재(10)의 단면감소율이 일정 즉 돌출부(34b)에 작용하는 압력이 균일하게 된다. 따라서 기준 내주면(10b)을 형성하지 않고 직접 피가공재(10)의 내주면(10a)에 홈을 형성하는 경우에 비하여, 이너 펀치(30)와 피가공재(10) 사이에 발생하는 마찰이 감소된다.

또한 이너 펀치(30)가 피가공재(10)에 대한 충돌과 이간을 반복하면서 변위되는 것 즉 이너 펀치(30)가 상기 이송방향으로 피가공재(10)를 압입함으로써 발생하는 피가공재(10)의 여분의 두께(12)로부터 이너 펀치(30)가 받는 저항이 지나치게 커지기 전에 당해 이너 펀치(30)가 피가공재(10)로부터 이간됨으로써, 상기 저항을 감소시키면서 피가공재(10)를 상기 이송방향으로 간헐적(間歇的)으로 압입하는 것과 더불어 이너 펀치(30)와 피가공재(10) 사이에 발생하는 마찰이 대폭적으로 감소된다.

따라서 단조부(32) 및 홈형성부(34)의 쌍방에 대한 늘어붙음(seizure)의 발생이 억제되기 때문에, 단일의 이너 펀치(30)를 사용해서 피가공재(10)의 내주면(10a)의 단조와 기준 내주면(10b)에 대한 홈(10c)의 형성을 단일 공정에서 할 수 있게 된다. 따라서 종래와 같은 브로치 공정(broach 工程)이 생략되어, 피가공재(10)로부터 원하는 성형품을 얻을 때까지의 공수가 삭감된다. 이 때문에 종래에 이루어지고 있었던 공정 즉 단조된 후의 중간성형품을 단조장치와는 다른 브로치 가공장치에 설치하고 고치는 공정이 생략되고, 이에 따라 상기 중간성형품의 공차(公差)에 기인하는 홈의 가공정밀도의 저하가 회피되기 때문에 고정밀도의 홈의 형성이 가능하게 된다.

또한 본 실시형태의 단조부(32)는, 상기 이송방향에 대하여 홈형성부(34)의 선단으로부터 당해 이송방향을 향하여 연장되고 또한 상기 이송방향과 평행한 외주면을 구비하는 가이드부(32c)를 포함하기 때문에, 이너 펀치(30)가 피가공재(10)를 가공하는 공정에서는 가이드부(32c)가 기준 내주면(10b)에 의한 가이드를 받은 상태 즉 가이드부(32c)에 있어서 상기 이송방향과 직교하는 방향으로의 변위가 억제된 상태에서, 상기 이송방향 및 상기 이간방향을 따라 변위하는 홈형성부(34)에 의하여 기준 내주면(10b)에 홈이 형성된다. 따라서 홈(10c)의 가공정밀도가 더 향상된다.

또한 본 실시형태에서는, 아우터 펀치(40)가 피가공재(10)를 외형형성부(22)에 가압한 상태 즉 피가공재(10)가 상기 이송방향과 직교하는 방향으로 변위되지 않도록 받침대(20)에 의하여 구속된 상태에서 이너 펀치(30)에 의하여 피가공재(10)가 가공되기 때문에, 피가공재(10)의 내경의 가공정밀도가 더 높아진다. 부가하여 본 단조성형장치에서는, 받침대(20)로부터 피가공재(10)를 분리하지 않고 당해 피가공재(10)의 내경 및 외경의 쌍방이 가공된다.

또한 본 실시형태의 이너 펀치 구동부(50)는 속도조정부를 구비하고 있기 때문에, 피가공재(10)의 소재나 형상에 유연하게 대응하면서 당해 피가공재(10)를 가공할 수 있다.

또 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명이 아니라 특허청구범위에 의하여 나타내지고 또한 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함된다.

예를 들면 상기 실시형태에서는, 가이드부(32c)가 상기 축방향과 평행한 외주면을 구비하는 형상인 예가 나타나있지만, 가이드부(32c)는 당해 가이드부(32c)의 후단으로부터 선단을 향함에 따라 서서히 또한 약간 직경이 작아지는 형상이더라도 좋다.

또한 홈형성부(34)의 돌출부(34b)의 형상 및 개수는, 상기 실시형태에서 나타낸 예에 한정되지 않는다. 예를 들면 키홈을 형성하는 경우에 돌출부(34b)는 1개가 된다.

또한 본 실시형태에서는, 가이드부(32c) 및 기부(34a)가 원기둥모양 즉 가이드부(32c) 및 기부(34a)에 있어서 상기 축방향과 직교하는 방향의 단면이 원형인 예를 나타냈지만, 이들의 단면형상은 원형에 한정되지 않는다. 예를 들면 가이드부(32c) 및 기부(34a)의 단면은 타원이나 다각형이더라도 좋다.

10 ; 피가공재
10a ; 내주면
lOb ; 기준 내주면
10c ; 홈
20 ; 받침대
22 ; 외형형성부
30 ; 이너 펀치
32 ; 단조부
32c ; 가이드부
34 ; 홈형성부
34b ; 돌출부
40 ; 아우터 펀치
44 ; 윤활유 공급유로
50 ; 이너 펀치 구동부
500 ; 유압 실린더
501 ; 실린더 본체
502 ; 유압계통
503 ; 유압펌프
504 ; 모터
505 ; 토출유량조정부
510 ; 절환밸브
510a ; 실린더 인상위치
510b ; 실린더 인하위치
511 ; 제1파일럿실
512 ; 제2파일럿실
513 ; 스프링
521 ; 제1유로
522 ; 제2유로
523 ; 제3유로
524 ; 제4유로
530 ; 시퀀스 밸브
536 ; 압력설정부(가압력 설정부)
540 ; 유량조정밸브
546 ; 유량조정부(속도조정부)
550 ; 완충부
560 ; 초기위치 조정부

Claims (5)

1. 단조성형장치(鍛造成形裝置)로서,
   관통공(貫通孔)을 구비하는 피가공재(被加工材)를 재치(載置) 가능한 받침대와,
   상기 피가공재의 관통공을 둘러싸는 내주면(內周面)을 가공하는 이너 펀치(inner punch)와,
   상기 이너 펀치가 상기 피가공재를 향하는 이송방향(移送方向)으로 변위(變位)함으로써 상기 피가공재에 충돌하는 충돌위치와, 상기 이너 펀치가 상기 이송방향과 반대의 이간방향(離間方向)으로 변위함으로써 상기 피가공재로부터 이간되는 이간위치와의 사이에서, 상기 이너 펀치를 반복하여 변위시키는 이너 펀치 구동부(inner punch 驅動部)를
   구비하고,
   상기 이너 펀치는,
   상기 이송방향에 대하여 상기 받침대에 재치되는 피가공재와 대향(對向)하는 위치에 형성되고 또한 상기 피가공재의 내주면을 단조함으로써 상기 이송방향과 직교하는 방향의 단면의 내주면을 상기 이송방향의 전역(全域)에 걸쳐 균일한 기준 내주면(基準 內周面)으로 하는 형상을 구비하고 상기 피가공재의 내주면을 단조하는 단조부(鍛造部)와,
   상기 이송방향에 대하여 상기 단조부의 후단(後端)으로부터 상기 이간방향을 따라 연장되는 형상을 구비하는 기부(基部)와, 상기 기부의 축방향과 직교하는 방향에 대하여 상기 기부의 외면(外面)으로부터 외측을 향하여 돌출됨과 아울러 상기 기준 내주면에 홈을 형성하는 돌출부(突出部)를 구비하는 홈형성부(groove形成部)를
   구비하고,
   상기 이너 펀치 구동부는,
   상기 이송방향 및 상기 이간방향으로 신축 가능하고, 상기 이너 펀치가 상기 이송방향 및 상기 이간방향으로 변위하도록 상기 이너 펀치와 접속된 유압 실린더(油壓 cylinder)와,
   상기 유압 실린더를 신축방향으로 구동하는 유압계통(油壓系統)을
   구비하고,
   상기 유압계통은,
   상기 유압 실린더에 접속된 상기 이너 펀치가 상기 피가공재를 압입하는 힘인 가압력에 상당하는 설정압력을 설정할 수 있는 시퀀스 밸브(sequence valve)와,
   상기 설정압력을 조정할 수 있는 압력설정부(壓力設定部)를
   구비하고,
   상기 압력설정부는, 상기 유압 실린더가 상기 충돌위치와 상기 이간위치의 사이에서 상기 이너 펀치를 반복하여 변위시키는 과정에 있어서, 상기 이너 펀치가 최초로 상기 피가공재에 접촉한 위치로부터 상기 이너 펀치의 상기 이송방향으로의 변위량이 증가함에 따라 상기 이너 펀치의 상기 가압력이 증대하도록 상기 설정압력을 증대시키는 단조성형장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단조부는, 상기 이송방향에 대하여 상기 홈형성부의 선단(先端)으로부터 상기 이송방향을 향하여 연장되고 또한 상기 이송방향과 평행한 외주면(外周面)을 구비하는 가이드부(guide部)를 포함하는 단조성형장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 이너 펀치의 외측에 배치된 아우터 펀치(outer punch)를 더 구비하고,
   상기 받침대는, 상기 피가공재의 외주면을 둘러쌈과 아울러 상기 피가공재의 외형을 형성할 수 있는 형상의 외형형성부(外形形成部)를 구비하고,
   상기 아우터 펀치는, 상기 피가공재가 확장되어 상기 피가공재의 외면이 상기 외형형성부에 밀착되도록 상기 외형형성부에 대하여 상기 피가공재를 상기 이송방향으로 가압할 수 있는 형상을 구비하는 단조성형장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 유압계통은, 상기 이너 펀치가 상기 충돌위치로부터 상기 이간위치를 향하여 변위되는 속도를 조정 가능한 속도조정부(速度調整部)를 더 구비하는 단조성형장치.
5. 삭제

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