성형 공구(FORMING TOOL, IN PARTICULAR A KNEADING TOOL)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2012-0004453
(43) 공개일자 2012년01월12일
(51) Int. Cl.

B21J 7/14 (2006.01) B21J 13/02 (2006.01)
B21J 7/18 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-7024428
(22) 출원일자(국제출원일자) 2010년03월18일
심사청구일자 없음
(85) 번역문제출일자 2011년10월17일
(86) 국제출원번호 PCT/EP2010/001700
(87) 국제공개번호 WO 2010/105826
국제공개일자 2010년09월23일
(30) 우선권주장
10 2009 013 435.2 2009년03월18일 독일(DE)
20 2009 003 703.7 2009년03월18일 독일(DE)
(71) 출원인
휄쓰 게엠베하
독일 데-75203 쾌니히스바흐-슈타인 티젤슈트라아
세2
(72) 발명자
빈호크, 프리츠
독일 75015 브레텐-루이트 줌 클라이넨 펠트 2
(74) 대리인
차윤근
전체 청구항 수 : 총 9 항
(54) 성형 공구
(57) 요 약
본 발명은 적어도 1개의 성형 요소(21)가 성형 공구(12)의 중앙축(M)에 대해 제1경사각(α1)으로 경사져서 성형
요소(21)의 도입 기울기(S)의 결정을 초래하게 배치된 기본 몸체(12')를 가진 성형 공구, 특히 스웨이징 공구에
관한 것이다. 본 발명에 따라, 제1경사각(α1)으로 경사지는 방식으로 이어진 성형 요소(21)의 표면(21')에서,
리세스 표면 구조(22)가 경사 엣지(23a)를 가진 적어도 1개의 리세스(23)를 갖게 형성되며, 제1경사각(α1)에 의
해 한정된 성형 요소(21)의 도입 기울기(S)에 대해 상기 리세스(23)의 경사 엣지(23a)는 제2경사각(α2)을 갖고,
상기 제2경사각은 제1경사각(α1)에 대해 반대방향으로 향하며 제1경사각(α1)의 절대값보다 크거나 같은 절대값
을 갖는다.
대 표 도 - 도3
공개특허 10-2012-0004453
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특허청구의 범위
청구항 1
성형 공구(12)의 중앙축(M)에 대해 제1경사각(α1)으로 경사져 성형 요소(21)의 도입 기울기(S)를 결정하는 적
어도 1개의 성형 요소(21)가 제공된 기본 몸체(12')를 가진 스웨이징 공구와 같은 성형 공구에 있어서, 제1경사
각(α1)으로 경사진 성형 요소(21)의 표면(21')에서, 리세스 표면 구조(22)는 적어도 1개의 리세스(23)가 하강
경사도를 갖게 형성되며, 상기 리세스(23)의 하강경사 면(23a)은 제1경사각(α1)에 의해 한정된 성형 요소(21)
의 도입 기울기(S)에 대해 제2경사각(α2)을 갖고, 상기 제2경사각은 제1경사각(α1)에 대해 반대방향을 향하며
제1경사각(α1)의 절대값보다 크거나 같은 절대값을 갖는 것을 특징으로 하는 성형 공구.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 표면 구조(22)는 파도-모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 성형 공구.
청구항 3
제1항에 있어서, 적어도 1개의 리세스(23)는 톱니-모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 성형 공구.
청구항 4
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 공구(12)의 적어도 1개의 성형 요소(21)의 표면 구조(2
2)의 적어도 2개의 리세스(23)가 서로 본질적으로 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 성형 공구.
청구항 5
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 공구(12)의 적어도 1개의 성형 요소(21)의 표면 구조(2
2)의 적어도 1개의 리세스(23)가 성형 공구(12)의 종방향에 대해 본질적으로 직교하게 제공된 것을 특징으로 하
는 성형 공구.
청구항 6
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 공구(12)의 적어도 1개의 성형 요소(21)의 표면 구조(2
2)의 적어도 1개의 리세스(23)가 작업 피스의 이송방향(V)에 대해 본질적으로 직교방향으로 직선으로 이어진 것
을 특징으로 하는 성형 공구.
청구항 7
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 공구(12)의 적어도 1개의 성형 요소(21)의 표면 구조(2
2)의 적어도 1개의 리세스(23)가 곡선 또는 파도-모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 성형 공구.
청구항 8
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 공구(12)의 적어도 1개의 성형 요소(21)의 표면 구조(2
2)의 적어도 1개의 리세스(23)가 성형 공구(12)의 종방향에 대해 일정한 각도로 배치된 것을 특징으로 하는 성
형 공구.
청구항 9
작업 피스를 방사방향으로 충격을 가하기 위한 성형 공구(12)를 가진 스웨이징 머신과 같은 성형 머신에서, 상
기 성형 공구(12)는 상기 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 것임을 특징으로 하는 성형 머신.
명 세 서
공개특허 10-2012-0004453
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기 술 분 야
본 발명은 성형 공구(forming tool), 특히 스웨이징 공구(swaging tool)에 관한 것이다. 상기 공구는 적어도 1[0001]
개의 성형 요소(forming element)가 제공된 기본 몸체를 갖고, 상기 요소는 성형 공구의 중앙축에 대해 제1경사
각으로 경사져 성형 공구의 도입 기울기(intake slope)를 결정한다.
배 경 기 술
본원의 성형 공구는 DE 103 28 052 B4에서 공지된 것이며, 스웨이징 머신(swaging machine)에서 작업 피스[0002]
(work pieces)를 성형하는데, 특히 작업 피스를 스웨이징하는데 사용되는 것이다. 공지된 성형 공구에 의해 실
행되는 성형 작업을 하는 동안 작업 피스에 작용하는 축력(axial forces)이 발생된다. 상기 축력은 리세스 스
웨이징 작업(recess swaging process)과 이송 스웨이징 작업(feed swaging process)에서 발생된다. 이들 축력
은 벌징(bulgings) 또는 크리플링(cripplings)의 형태로 나타나는 작업 피스 상의 손상 징후(symptoms)를 초래
할 수 있다. 성형 공구에 의해 발생된 축력은 작업 피스용 이송 시스템과 작업 피스를 보유한 클램핑 장치와
마찬가지로 성형 머신에도 응력을 가하기 때문에, 상기 장치는 성형 작업에 의해 발생한 축력을 보정
(compensate)해야 한다. 이런 축력을 상쇄하기 위해, DE 103 28 052 B4는 성형 공구의 성형 요소의 표면에 복
수개의 상승부(elevations)를 가진 상승된 돋을새김(relief-like) 및 파도-모양의 표면 구조를 게재하였다. 성
형 요소의 표면을 이런 상승된 표면 구조(elevated surface structure)로 형성하여, 성형 공구는 이런 성형 공
구로 그에 작용된 작업 피스의 영역이 고품질의 표면을 갖는 이점을 갖고 제작되게 하였다. 그러나, 여전히 상
기 공구는 성형 작업을 하는 동안 축력에 의해 발생된 응력을 더욱 감소시킬 필요가 있는 것이다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명의 과제는 상술한 종류의 성형 공구를 개량하여 축력의 감소가 이루어지는 성형 공구를 제공하는[0003]
것이다.
과제의 해결 수단
상기 과제는 제1경사각으로 경사진 성형 요소의 표면에서, 리세스된 표면 구조가 하강경사 면(declining face)[0004]
을 가진 적어도 1개의 리세스를 갖게 형성되며, 상기 리세스의 하강경사 면은 성형 요소의 도입 기울기에 대하
여 제2경사각을 갖고, 상기 제2경사각은 제1경사각에 대해 반대방향으로 향하며, 그 절대값은 제1경사각의 절대
값보다 크거나 같게 하여 해결되었다.
본 발명에 따라서, 성형 요소의 표면에 적어도 1개의, 바람직하기는 복수개의 리세스가 제공되며, 그 하강경사[0005]
면은 성형 요소보다 많이 경사지며, 그 하강경사에 대해 반대편 방향을 향한다. 본 발명에 의해, 방사방향 성
형 힘(radial forming forces)이 작업 피스에 작용하면, 리세스의 하강경사 면은 축력 성분을 흡수하여, 이송방
향으로 성형 머신에 작용하며 작업 공정에 의해 발생된 축력을 감소시킨다.
본 발명에 따라서, 성형 요소의 표면에 제공된 표면 구조의 적어도 1개의 리세스, 바람직하기는 모든 리세스가[0006]
그 종방향에 대해 직교하게 또는 본질적으로 직교하게 배치된다. 이런 방식은 본원의 표면 구조의 리세스의 배
치가 매우 작은 비틀림 부하(torsion load) 만이 작업 피스에 작용하게 하는 이점을 갖는다. 상기 비틀림 부하
는 고정(stationary) 작업 피스 둘레를 성형 작업하는 동안 성형 공구가 회전할 때 발생되는 것이다. 종방향에
대해 직교하게 배치함으로써 작업 피스의 이송방향으로 배치되는 리세스는, 작은 축력 만이 아니라 성형 공구가
작업 피스와의 충돌이 없거나 작은 비틀림 힘 만을 발생하는 유익한 결과도 초래한다.
본 발명에 의해 서로 평행하거나 적어도 기본적으로 평행하게 이어진 본원의 성형 공구의 성형 요소의 표면 구[0007]
조의 적어도 2개의 리세스가 제공된다. 본 발명에 따라서 본원의 성형 공구에 의한 작용을 받는 작업 피스의
작은 비틀림 부하와 관련한 이점을 갖고, 특히 본 발명의 추가적인 개량에 따른다면, 본원에는 본질적으로 직선
으로 이어지는 적어도 1개의 성형 요소의 표면 구조의 적어도 2개의 리세스가 제공된다.
본 발명의 다른 개량에 따라서, 본원은 성형 요소의 종방향에 대해 경사지게 배치된 본 발명의 성형 공구의 표[0008]
면 구조의 적어도 2개의 리세스를 제공한다. 본원은 성형 요소의 종방향에 대해, 따라서 작업 피스의 공급 방
향에 대해 직교하게 배치된 리세스의 경우에서와 같이 작업 피스에 많은 비틀림 부하가 작용하는 결과를 초래한
다. 그러나 표면 구조의 리세스의 각도진 배치는, 비틀림 하중이 혼란되게 나타나지 않는 작업 피스의 경우에,
공개특허 10-2012-0004453
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이송장치에 작용하여 성형 머신의 이송방향에 대해 반대방향으로 작용하는 축력의 추가 감소를 달성하는 이점을
갖는다.
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명의 실시예의 정면도이다.[0009]
도2는 도1의 II-II선을 따른 종단면도이다.
도3은 표면 구조의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도4는 도1 내지 도3에 따른 성형 공구를 가진 스웨이징 머신의 공구 헤드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
성형 공구(12)의 실시예를 기술하기에 앞서, 성형 공구에 의해 실행되는 성형 작업에서 발생하는 기본 작용의[0010]
이해의 편의를 위해 스웨이징 머신의 스웨이징 헤드(1)를 도4에 나타내었다. 도면에서 스웨이징 머신의 공구
헤드는, 스웨이징 축(2)과 이 경우 방사방향으로 슬라이드할 수 있는 4개의 스웨이징 모듈을 갖는다. 각각의
스웨이징 모듈은 롤러 케이지(5) 내에 보유된 압력 롤러(6)에 의해 주기적으로 작용하는, 롤러 통로(4)를 그 방
사방향 외부 단부에 갖는 스웨이징 플런저(10)를 가지며, 상기 스웨이징 축(2) 및/또는 롤러 케이지(5)는 외부
링(7)에 의해 구동된다. 따라서, 압력 롤러(6)는 외부 링(7)에 의해 지지된다. 스웨이징 모듈은 스웨이징 플
런저(10) 외에 추가로 조정판(11)과 성형 공구(12)를 포함한다. 일반적으로 상기 스웨이징 헤드(1)는 알려진
것이기에 그에 관한 추가적인 설명은 하지 않는다.
관 또는 막대 모양의 초기 작업 피스로부터 최종 제품을 생산하기 위해서, 성형 공구(12)는 도2에 도시한 바와[0011]
같은 성형 공구(12)의 기초 몸체(12')에 제공된 성형 요소(21)를 갖는다. 상기 최종 제품은 초기 작업 피스의
감소되지 않은 초기 직경을 그대로 가진 제1섹션과, 성형 공정으로 감소된 직경의 제2섹션을 갖고, 작업 피스의
외부 직경은 감소된 직경으로부터 초기 직경까지 연속적으로 증가하여, 최종 작업 피스에서는 제1섹션과 제2섹
션 사이에서 축방향으로 경사진 변이 섹션(axially inclining transition section)이 형성된다. 성형 공구는
성형 공구(12)의 중앙축(M)에 대해 (따라서 작업 피스의 이송방향에 대해) 한정된 제1경사각(α1)으로
배치된다. 상기 성형 공구(12)는 공지된 것이어서, 그에 관한 더 이상의 설명은 하지 않는다. 본원의 용이한
이해를 위해 설명하면, 성형 공구에 의해 발생된 방사방향 성형 힘은 성형 요소(21)의 각도를 갖는 배치로 인하
여 작업 피스의 축방향으로 작용하는 힘을 발생하며, 상기 축방향으로 작용하는 힘은 작업 피스에 압력을 가하
며 성형 머신의 이송장치(도시되지 않음)에 의해 보정되어야만 하며, 그것에 의해 작업 피스가 성형 작업을 하
는 동안 이송된다.
상기 이송장치와 작업 피스의 크리플링 및 벌징으로 이끌 수 있는 축력을 보정하고 축 부하를 감소시키도록, 상[0012]
술된 성형 공구(12)는 성형 요소(21)의 표면(21')에 -표면(21')과 관련하여- 리세스된 표면 구조(22)가 제공되
며, 상기 표면은 적어도 1개의 리세스(23)를, 일반적으론 복수개의 리세스(23)를 갖는다(도2 참고). 표면 구조
(22)의 형성에 대한 본 발명의 실시예를 도3을 참고로 하여 기술한다. 그러나, 도면에 도시된 표면 구조(22)에
더하여 각도, 반경 및 추가 치수들은 단지 예를 들어 기재한 것으로 다음과 같은 설명의 일반적인 성질에 영향
을 미치지 않는 것이다.
도3은 도2에 도시된 표면 구조(22)의 횡단면이다. 도면에서 성형 공구(12)의 성형 요소(21)의 표면(21')을 나[0013]
타냈으며, 상기 표면 구조(22)는 -서두에서 설명된 성형 공구인 경우와 같이- 표면(21')에 제공되며, 따라서 상
승되지 않는다. 반대로, 성형 요소(21)의 표면(21')에 배치된 리세스(23)가 제공된다. 기술된 실시예에서, 성
형 요소(21)의 도입 기울기(S)의 경사, 즉 제1경사각은 상기 공구의 중앙축(M)에 대해 α1 = 10°이다. 각각의
리세스(23)는 하강경사 면(23a)과 상승경사 면(23b)을 갖고, 도4에 도시된 바와 같이 리세스(23)의 하강경사 면
(23a)은 도입 기울기(S)에 대해 이 경우엔 α2 = 29°의 제2경사각으로 제공된다. 따라서, 상기 면(23a)의 경
사는 중앙축(M)에 대해 (α2 - α1)의 값을 갖는다. 리세스(23)의 하강경사 면(23a)의 경사는 성형 요소(21)의
기울기를 한정한 제1경사각(α1)에 대해 반대방향으로 향하며, 제2경사각(α2)의 절대값은 성형 공구(12)의 제1
경사각(α1)의 절대값보다 크다. 성형 요소(21)의 경사와 리세스(23)의 하강경사 면(23a)의 반대방향은 스웨이
징 모듈에 의해 발생된 축력이 성형 공구(12)에 의해 적어도 부분적으로 흡수되며 따라서 작업 피스 및/또는 성
형 머신의 이송장치에 작용하지 않게 되므로, 이들 축력들은 성형 요소(21)의 경사에 대해 반대편에 배치된 면
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(23a)에 의해 흡수된다. 따라서, 리세스(23)의 하강경사 면(23a)은 축력에 대해 일종의 카운터 베어링을 형성
하며, 성형 공구(12)에서 이들을 일탈시킨다. 리세스(23) 위에 있는 영역의 작업 피스의 물질은 상기 리세스에
서 물러나므로, 리세스(23)의 하강경사 면(23a)이 이송방향으로 작업 피스에 작용한다.
당 기술분야의 기술인은 상기 실시예의 제1경사각의 값은 α1 = 10°이고, 제2경사각의 값은 α2 = 29°인 것이[0014]
단지 예를 들어 기재한 것임을 이해할 수 있을 것이다. 중요한 것은 상기 면(23a)이 도입 면(S)에 대해 경사져
서 제2경사각(α2)의 절대값이 제1경사각(α1)의 절대값보다 크거나 같다는 사실이다.
표면 구조(22)의 파도모양의 형상은 필수적이지 않은 기술 내용이다. 상기 구조는 톱니형 리세스(23)로 형성할[0015]
수 있으며, 그런 톱니의 직선 경사면(23a)은 적어도 부분적으로 축력을 흡수하는 것이다.
도4에 도시한 바와 같이, 표면 구조(22)는 적어도 1개의, 실질적으로는 복수개의 리세스(23)를 가지며, 상기 리[0016]
세스는 바람직하게 서로 평행하게 또는 본질적으로 평행하게 배치되며, 다시 바람직하게 성형 공구(12)의 종방
향에 대해 본질적으로 직교하게 그리고 이 방식에서는 작업 피스의 이송방향(V)에 대해 직교하게 배치된다. 또
한, 본원은 리세스(23)들 중의 적어도 1개의 리세스가 도면에 도시된 바와 같이 성형 공구(12)의 종방향에 대해
직교하게 제공되지 않고, 그에 대해 한정된 각도로 배치될 수도 있다.
따라서, 상술된 리세스(23)의 형성과 조합된 리세스 표면 구조(22)를 가진, 특히 1개의 하강경사 면(23a)을 가[0017]
진 본원의 상술된 성형 공구(12)는 작업 피스 및/또는 성형 머신의 이송장치에 작용하는 축력을 감소시키는 우
수한 작용효과를 발휘한다.
도면
도면1
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도면2
도면3
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도면4
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