KR20090122889A

KR20090122889A - 공작물 제조 방법

Info

Publication number: KR20090122889A
Application number: KR1020090046094A
Authority: KR
Inventors: 카알-하인쯔 쾨스터마이어
Original assignee: 렙콘 머신 앤드 툴 인더스트리 앤드 트레이드 리미티드
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2009-12-01
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: EP2127777B1; ES2386504T3; KR101540814B1; US20090288464A1; CN101590510A; ATE458564T1; EP2127777A1; EP2127775B1; JP2009285730A; ATE553864T1; ES2341683T3; US20110126606A1; EP2127775A1; JP5527875B2; US8984921B2; DE502008000404D1; US8161788B2

Abstract

공작물 제조 방법에 있어서, 대체로 원통형의 예비 성형체(8)이 하나 이상의 가압 롤러(7)에 의해 완성된 공작물(8.2)로 형성된다. 상기 방법은,

a)상기 예비 성형체(8)의 종방향 축선(A)과 평행하게 슬라이딩 가능하게 장착되는 적어도 제1 맨드릴(3, 4') 상에 예비 성형체(8)의 일부를 슬라이딩식으로 배치하는 단계와,

b)상기 예비 성형체(8) 내에 배치되는 표면(3b, 4b; 4b')이 예비 성형체(8) 내에 형성될 내표면의 네가티브 프로파일을 실질적으로 형성하도록 상기 맨드릴(3, 4')을 정렬시키는 단계와,

c)가압 롤러(7)를 예비 성형체(8)에 대해 프레싱하면서 종방향 축선(A)에 평행한 방향으로 상기 예비 성형체(8)과 가압 롤러(7) 간의 상대 운동을 수행하는 단계

를 포함하고, 상기 단계 c는 예비 성형체(8)의 재료가 가압 롤러에 의해 변위되어 상기 맨드릴(3, 4')이 변위된 재료에 의해 이동되도록 수행되는 것을 특징으로 하한다.

Description

공작물 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING WORKPIECE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 공작물 제조 방법에 관한 것이다.

청구항 1의 전제부에 따른 방법은 독일 특허 제10 2005 057 945 A1호로부터 공지되어 있다. 이러한 방법에서, 특히 회전 대칭형 예비 성형체를 가압 롤러에 의해 처리하여, 예를 들면 지지 롤, 자동차 부품, 및 가스통(bottle)을 제조한다. 이러한 제품이 받게 되는 응력의 관점에서, 성형할 때에 미리 특정 영역을 보강하는 것이 바람직하다. 사용시에 그러한 제품, 특히 그 중앙 섹션은 보다 큰 응력을 받기 때문에 그러한 영역에 재료 보강이 바람직하다. 오목형 또는 원추형 내표면을 갖는 구조가 특히 바람직하지만, 그러한 구조는 공지의 유동 성형법에 의해서는 제조할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 예비 성형체로부터 오목형 또는 원추형 내표면을 갖는 공작물을 제조할 수 있는 전술한 특성을 갖는 방법을 제공하는 데에 있다.

이러한 목적은, 청구항 1의 특징적 구성을 갖는 방법 및 청구항 10의 특징적 구성을 갖는 유동 성형 장치에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 종속 청구항에서 확인할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 예비 성형체, 바람직하게는 원통형 관이 주축 박스 및 심압대의 맨드릴 상에 클램핑된다. 주축 박스 및 심압대는 각각 해당 맨드릴 주위에 동심으로 배치되고 예비 성형체의 외부적 센터링을 제공하는 공구 케이스를 구비하고 있다.

맨드릴과 공구 케이스는 모두 장치 축선 및 예비 성형체의 종방향 축선에 대해 각각 평행하게 이동할 수 있다. 맨드릴은 각각 예비 성형체에 성형될 오목형 또는 원추형 내표면의 네가티브 프로파일을 형성하도록 한쪽 방향으로 테이퍼진 외표면을 갖고 있다. 본 발명에 따르면, 하나, 바람직하게는 복수의 가압 롤러에 의해 예비 성형체의 외표면에 압력이 가해진다. 이러한 과정 중에, 두 맨드릴의 서로 대면하는 단부면들을 서로 맞물린 상태로 유지한다. 맨드릴과 공구 케이스는 예비 성형체 재료가 먼저 심압대 맨드릴과 해당 공구 케이스 사이의 공간 내로 유동할 수 있도록 이동한다. 이어서, 주축 박스의 공구 케이스와 해당 맨드릴이 이 동하여, 예비 성형체 재료가 실질적으로 주축 박스를 향해 해당 맨드릴의 외표면 영역으로 유동하게 함으로써, 오목형 또는 원추형 내표면을 갖는 공작물을 완성한다.

본 발명에 따르면, 예비 성형체로부터 오목형 또는 원추형 내표면을 갖는 공작물을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 6에는 본 발명의 방법을 실시하는 데에 이용될 수 있는 유동 성형 장치가 개략적으로 도시되어 있다.

도 1에 도시한 구성은, 주축 박스(1) 및 이와 결합된 공구 케이스(6)를 포함함하고, 이 공구 케이스(6)는 그 내부에서 축방향으로 이동 가능하게 안내되는 맨드릴(4)을 갖고 있다. 공구 케이스(6) 및 맨드릴(4)은 주축(S1) 및 심압대축(S2)의 중심을 통과하는 공통의 종방향 축선(MA) 상에 배치된다. 맨드릴(4)은 유압 실린더(H1)에 의해 공구 케이스(6)에 대해 축방향으로 이동할 수 있다. 맨드릴(4)과 맨드릴(3)에는 모두 완성된 부품의 내표면(8.2a, 8.2b)의 네가티브 프로파일이 마련되며, 최소 직경은 서로 대면하는 맨드릴(3, 4)의 단부면(3c, 4c)의 평면에 마련된다.

공구 케이스(6)는 주축 지지부의 반대측에 도그(dog)(6a)를 포함하는 보어(6b)를 갖고 있다. 이 보어(6b)는 예비 성형체(8)와 외경과 동일한 직경을 가 져, 예비 성형체(8)가 종방향 축선(MA)에 중심이 맞춰진 상태로 보어(6b) 내에 수용될 수 있도록 되어 있다. 예비 성형체(8)가 삽입될 때, 즉 도 1에서 도그(6a)는 우선 예비 성형체(8)를 위한 축방향 위치 설정 수단으로서 기능을 한다. 성형 작업의 시작 단계에서 예비 성형체(8)가 심압대의 맨드릴(3)에 의해 도그(6a)에 대해 압박되는 경우, 이 도그(6a)는 주축(S1)이 회전할 때에 공구 케이스(6)를 통해 예비 성형체(8)를 끌고들어간다. 성형 작업 중에, 가압 롤러(7)의 축방향 성형력은 예비 성형체를 축방향으로 편향시킨다.

형성될 예비 성형체(8)의 크기에 따라, 심압대축(S2)과 공구 케이스(5)를 포함하는 심압대(2)에는 추가적으로 주축(S1)과 동기화되는 구동 운전부가 마련될 수 있다. 심압대축 및 공구 케이스(5)는 공통되는 종방향 축선(MA)의 중앙에 배치되며 이를 중심으로 회전한다.

맨드릴(3)은 유압 실린더(H2)에 의해 축방향으로 이동 가능한 공구 케이스(5)에 장착된다.

유동 성형 장치의 유형에 따라, 주축 박스(1) 및 심압대(2)는 축방향으로 배치되는 가압 롤러(7)에 대해 서로로부터 독립적으로 이동할 수 있다. 대안으로, 구조적인 해법은 주축 박스 및 심압대가 축방향 진행에 의해 함께 이동 가능하도록 가압 롤러(7)를 장착하는 것이며, 이러한 경우에는 주축 박스(1)가 고정식으로 장착되고 심압대(2)는 이동 가능하게 장착된다. 이러한 해법은 도 1 내지 도 6에 도시되어 있다.

맨드릴(3)은 축방향 인접면(3d)을 구비하며, 네가티브 프로파일을 향해 예비 성형체(8)의 내경에 대응하는 외경(3e)을 갖는다. 예비 성형체(8)가 수납되어 있는 경우, 맨드릴(3)은 유압 실린더(H2)에 의해 전진되는 예비 성형체(8) 내로 이동되어 외경(3e) 만큼 맨드릴(3)을 향하는 예비 성형체(8)의 표면을 센터링하고, 축방향 압력을 인가함으로써 도그(6g)에 대해 예비 성형체을 압박하기 위해 전술한 공구 지지부(6)의 외측 센터링부(6b) 내로 예비 성형체(8)을 밀게 된다. 이러한 작동 단계, 즉 도 2에 있어서, 예비 성형체는 예비 성형체의 클램핑이 보장될 때까지 자동 공급 수단에 의해 또는 수동으로 센터링된 관계로 지지된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같은 공구 케이스(5)는 단지 심압대축(S2)이 구동되는 경우에만 요구된다. 심압대축이 구동되지 않는 경우에는, 유압 실린더(H2)와 함께 맨드릴(3)이 심압대축으로서 기능을 한다. 대응하는 실시예는 도 7 내지 도 12에 도시되어 있다.

예비 성형체(8)가 클램핑된 이후에(도 2 참조), 맨드릴(4)은 유압 실린더(H1)의 전진에 의해 심압대(2)를 향해 축방향으로 전진하여 맨드릴(3)과 함께 엔티티(entity)를 형성한다. 따라서, 맨드릴(3 및 4)의 면(3c 및 4c)은 모두 서로에 대해 압박되며, 맨드릴(3)의 센터링 스터드(3a)는 맨드릴(4)의 센터링 보어(4a) 내에 박히게 된다. 이러한 방식으로 맨드릴(3 및 4)의 쌍은 완성된 부품의 내표면을 위한 네가티브 프로파일을 형성한다. 2개의 개별적인 네가티브 프로파일(3b, 4b)의 전체 길이는 모두 예비 성형체(8)으로부터 형성되는 완성된 부품의 길이에 대응한다. 경계면(3c 또는 4c)의 직경을 갖는 원통형 형상(8c)이 개별적인 네가티브 프로파일(3b, 4b)과 경계면(3c) 및/또는 경계면(4c) 사이에 마련되는 경우에 있어 서, 완성된 부품의 길이는 대응하는 크기만큼 증가한다.

도 6에서 8.2로 도시되어 있는 바와 같이 원통형 형상(8.2c)이 주축 측에서 예비 성형체 단부의 영역에 마련되는 경우에는 동일한 내용은 참(眞)이다. 대안으로, 심압대 측 상에 추가적인 원통형 프로파일(8c)을 형성할 수 있다.

가압 롤러(7)는 회전하는 예비 성형체(8)에 대해 축방향으로 함께 결과적으로 이동하기 위해(도 3 참조) 클램핑된 예비 성형체(8)의 외부에서 가압 롤러의 위치로 반경방향으로 이동된다. 예비 성형체(8), 맨드릴(3, 4)를 구비하는 공구 케이스(5, 6), 주축(S1) 및 심압대축(S2)을 포함하는 조립체의 회전은 주축(S1)의 구동에 의해 행해지며, 실시 유형에 따라 추가적으로 주축과 동기화되어 구동하는 십압대축(S2)의 구동에 의해 추가적으로 행해진다.

본 발명에 따른 성형 작업을 위해, 하나 또는 바람직하게는 복수의 가압 롤러(7)가 예비 성형체(8)의 둘레 주위에 마련된다. 가압 롤러(7)는 각각 축방향으로 둘레 입구 경사면이 있다. 반경방향으로, 가압 롤러(7)는 유동 성형 예비 성형체(8)에 의해 달성되는 완성된 부품(8.2)의 외경의 위치에 있다. 주축(S1)의 종방향 축선(MA)의 중앙 부근에 위치하는 가압 롤러(7)는, 회전하는 예비 성형체(8)를 향해 축방향(x)으로 공통되게 전진함으로써 함께 전진하게 되며, 상기 가압 롤러는 예비 성형체(8)과 맞물릴 때 회전하도록 되어 있다. 가압 롤러(7)에 의해 인가되는 축방향 압력 및 반경방향 압력은 예비 성형체의 재료가 가압 롤러(7)와 초기에 맨드릴(3)의 각각의 축방향 단면 사이의 영역에서 유동하도록 한다(도 4 참조). 상기 재료는 맨드릴(3)와 가압 롤러(7) 사이에 마련되는 공간(9)으로 이동하게 되 며, 이 공간(9)의 용적을 채운 이후에(도 5 참조) 완성된 부품(8.2)에 대한 맨드릴(3)에 의해 형성되는 내경 및 외경 세트를 결정하는 심압대(2)를 향해 비켜나게 된다. 심압대(2)의 맨드릴(3)에서의 축방향으로 인접부(3d) 때문에, 맨드릴(3)은 변위된 재료가 다시 유동하는 한 역류하는 재료에 의해 끌어 당겨진다. 그 자체로, 예비 성형체(8)의 직경에 있어서의 공차는 단지 형성되는 공작물(8.2)의 길이에서만 나타난다.

맨드릴(3, 4)이 조립체에 결합되어 있기 때문에, 가압 롤러(7)가 함께 주축 박스(1)를 향해 이동할 때 변위된 재료에 의해 이들 맨드릴은 심압대(2)를 향해 함께 밀리게 된다.

이러한 재료 변위에 의해, 완성된 부품(8.2)은 예비 성형체(8)의 외경에 비해 외경이 감소한 상태로 예비 성형체(8)로부터 제작되며, 내경에서 맨드릴(3, 4)의 쌍의 형상을 갖도록 제작된다.

가압 롤러(7)가 예비 성형체에 대한 외측 센터링부(6b)에 근접하게 도달하면 성형 단계는 완료된다(도 5 참조). 이때 개별적인 가압 롤러(7)는 각각의 반경방향 출발 위치로 복귀하며 또한 각각의 축방향 출발 위치로 복귀한다. 주축 측의 맨드릴(4)은 심압대 측의 맨드릴(3)과 마찬가지로 공작물(8.2)로부터 분리되며 이 공작물로부터 인출된다. 이를 행하기 위해, 필요하다면 외측으로 작용하는 와이핑 수단이 마련된다. 심압대(2)의 인출에 의해, 형성된 바와 같은 공작물(8.2)이 배출된다(도 6 참조).

형성된 바와 같은 공작물(8.2)은 맨드릴(3, 4)의 쌍의 외형의 형상을 갖는 내경 및 감소된 외경을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법은 오목형 외형, 원추형 외형 및 원통형 외형의 맨드릴를 이용한다. 맨드릴 또는 2개의 맨드릴의 조립체는 재료의 유동을 의미하는 성형 작업 중에 완성된 재료의 폭에 대한 예비 성형체의 폭의 감소에 따라 발생하는 초과 재료의 유동에 의해 이동되기 때문에, 맨드릴 및 공작물의 내표면 사이의 상대 운동은 없다.

단지 재료가 과도한 경우에 맨드릴은 자유도를 고려하여 축방향으로 이리저리 움직인다. 이는 축방향으로 형성된 재료가 맨드릴 상에서 회전하며, 재료가 충분할 때 맨드릴을 전방으로 단지 밀어낸다는 것을 의미한다. 이와 같이, 맨드릴과 재료 간의 상대 이동은 존재하지 않고, 윤곽에 일치하는 축방향으로의 회전 작용만이 존재한다. 가압 롤러 영역에서의 이러한 재료의 회전 작용은 실린더(H1, H2)의 유압을 제어하는 것에 의해 촉진될 수도 있고, 지연될 수도 있다.

이러한 재료의 회전 작용은 또한 이 회전 작용이 양자의 요소, 즉 재료와 맨드릴의 외표면 사이에서 이루어지는 동안에 소위 스쿠핑(scuffing)이 발생하는 것을 방지한다.

예비 성형체의 공차 범위가 최종 부품의 구조에 영향을 미치는 일 없이 변위된 재료에 의해 수용되는데, 즉 예비 성형체의 상이한 벽 두께는 유동 성형(flow forming) 공정에 의해 성형된 최종 공작물의 벽 두께에 영향을 미치지 않는다. 재료는 단지 완성된 부품에 대해 예정된 벽 두께가 각각의 축방향 평면에서 달성되는 경우에 계속해서 흐른다. 이에 따라, 성형된 공작물의 길이만이 공차에 의해 주로 영향을 받는다. 완성된 부품의 각각의 축방향 평면의 폭에 대한 예비 성형체의 각각의 축방향 평면의 폭의 감소로 인한 재료의 유량은 과량의 재료와 가압 롤러의 전진 속도에 의해 규정된다. 이것은 가압 롤러의 전진 속도가 일정하다고 가정했을 때 맨드릴 쌍으로 이루어진 조립체의 축방향 이동 속도가 각각의 축방향 평면에서의 예비 성형체의 폭의 감소에 좌우된다는 것을 의미한다.

이에 따라, 상기 방법은 단(段), 견부(肩部) 및 윤곽이 직경 방향으로 커플링된 맨드릴의 교차점을 향해 테이퍼진 경우에 다양한 견부, 단 및 윤곽이 회전 대칭인 중공체의 내표면에 형성되는 것을 가능하게 한다,

이것은 단지 심압대측 맨드릴이 사용되는 경우에도 참이다. 또한, 상기 방법은 1개 또는 2개의 맨드릴을 채용하여 단지 길이 방향을 따라 회전 대칭 중공체의 일부가 형성되고 사용되는 경우에도 채용될 수 있다.

이에 따라, 공작물이 받게 될 응력에 따라 일정한 단면 계수를 나타내는, 2개의 지지부 상에 지지된 소위 빔을 형성하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 방법에 따른 원통형 예비 성형체으로부터 제조된 공작물의 특징은 특히 가스통과 지지 롤에 대해 유용하다.

도 7 내지 도 12에는 본 발명에 따른 유동 성형 장치의 제2 실시예가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 6의 구성에 대한 유일한 차이점은 심압대측(2')이 전술한 심압대축 기능을 갖고, 심압대측 상에 공구 케이스가 마련되지 않으며, 맨드릴(3)이 유압 실린더(H2)를 통과하는 축방향(x)으로 이동 가능하게 설치된다는 것이다. 성형 공정 동안, 맨드릴(3)은 재료의 흐름으로 인한 유압 실린더의 힘에 대항하여 심압대측(2')을 향해 압박된다. 만약 그렇지 않으면, 상기 방법은 도 1 내지 도 6과 함께 전술한 방법과 유사하다.

도 13 내지 도 17에는 변형예가 도시되어 있다. 전술한 실시예와 달리, 이 구성은 주축측에 마련되는 단지 하나의 확장 맨드릴(4')을 필요로 한다. 이 변형예는 특히 가스통과 같이 하나의 폐쇄 단부를 갖는 원통형 예비 성형체(8)을 성형하기 위해 고려된다.

확장 맨드릴(4')은 테이퍼지거나 원추형인 외표면(4b')을 갖는 전술한 실시예의 맨드릴(4)에 대략 대응하는 부분과, 이 부분에 인접하고 외표면부(4b")를 갖는 확장부(4d)를 구비하며, 상기 외표면부(4b")는 이 부분이 실질적으로 전술한 실시예의 맨드릴(3)의 형상을 채택하도록 확장 기구(4e)를 관통하는 장치 축선(MA)에 대해 경사질 수 있다.

우선, 예비 성형체(8)은 폐쇄 단부가 전방에 있는 상태로, 압박 수단(10)이 맨드릴(4') 반대측의 예비 성형체(8)의 폐쇄 단부와 맞물리고, 이 예비 성형체를 인접부(6a)까지 주축 박스(1)의 공구 케이스(6) 상으로 압박하도록 확장 맨드릴(4') 상에 슬라이드 가능하게 배치된다(도 14 참고). 압박 수단(10)이 예비 성형체(8)를 인접부(6a)에 대해 압박하여, 맨드릴(4')의 부분(4f)은 전술한 공간(9)이 형성될 내표면의 네가티브 프로파일(negavite profile)에 대응하는 맨드릴(4')과 예비 성형체(8)의 내벽 사이의 면(4b', 4b")에 의해 형성되도록 확장 메커니즘(4e)에 의해 전개될 수 있다. 가압 롤러의 성형 공정 동안에도, 예비 성형체(8)로부터의 재료가 공간(9)으로 강제되고, 이에 따라 맨드릴(4')을 변위시킨다(도 15 및 도 16 참고). 성형 공정이 완료되고 나면, 맨드릴(4')이 인입된 후에 최종 형상(8.2)이 분리되고(도 17 참고), 형상(8.2)의 개방 단부가, 예컨대 가스통(8.3)을 제조하도록 더 처리될 수 있다.

전술한 실시예에서, 유동 성형을 통한 변형은 2개의 방향, 즉 예비 성형체(8)의 외경의 감소에 의해 반경 방향과 신규의 감소된 외경을 갖는 원통부를 성형하는 것에 의해 축방향으로 발생한다. 이러한 과정에서, 가압 롤러(7)는 예비 성형체(8)가 회전하는 동안 주축 박스(1) 방향으로 전진한다. 이로 인해, 재료 변위가 나선형으로 일어나고, 따라서 맨드릴(3, 4, 4')의 축방향 및 둘레(접선) 방향의 양 방향으로의 변위된 재료의 분배가 일어난다. 이것은 재료의 회전 중에 대직경에서 소직경으로의 재료의 변위에 기인한다.

재료는 공간을 채우도록 맨드릴(3, 4, 4')의 소직경을 향해 반경 방향으로 흐르고, 축방향으로의 전진이 동시에 발생하는 회전을 통한 롤링 변위로 인해 접선 방향으로 흐르며, 충분한 과량의 재료가 존재하는 경우에 전진 이동과 반대되게 축방향으로 흐른다.

이 경우에 맨드릴(3, 4, 4')이 반경 방향으로 회전하는 것이 방지되면, 재료는 맨드릴(3, 4, 4')에 대해 맨드릴의 둘레 방향으로 변위해야 한다. 이것은 고정된 맨드릴 상에서 성형체의 이동이 예비 성형체(8)의 본체에 대해 일어나게 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 맨드릴(3, 4, 4')은 둘레 방향 및 축방향 모두로 자유롭게 이동 가능하며, 이와 같이 맨드릴의 이동은 이 맨드릴과의 접촉에 의해 양 방향으로 이루어지는 재료의 변위에 대해 자유롭게 조정될 수 있다. 이것은 주 축측 상에서의 예비 성형체(8)과 맨드릴(4, 4') 간의 비접촉 영역에서 둘레 방향으로의 상대 이동을 의미한다.

도 1은 맨드릴을 서로를 향해 이동시키기 전에 예비 성형체를 클램핑하고 있고 상태로 도시한 본 발명의 방법을 실시하기 위한 유동 성형 장치의 종단면도이고,

도 2는 맨들릴을 서로를 향해 이동시키기 전에 예비 성형체가 클램핑된 상태로 도 1의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이며,

도 3은 본 발명에 따라 예비 성형체의 성형을 시작하기 전의 도 1의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이고,

도 4는 예비 성형체의 일부분의 성형 후의 성형 상황을 나타내는 도면이며,

도 5는 예비 성형체의 성형 완료 무렵의 성형 상황을 나타내는 도면이고,

도 6은 완성된 부품의 제거 후의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이며,

도 7은 맨드릴을 서로를 향해 이동시키기 전에 예비 성형체를 클램핑하고 있고 상태로 도시한 본 발명의 방법을 실시하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 유동 성형 장치의 종단면도이고,

도 8은 맨드릴을 서로를 향해 이동시키기 전에 예비 성형체가 클램핑된 상태로 도 7의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이며,

도 9는 본 발명에 따라 예비 성형체의 성형을 시작하기 전의 도 7의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이고,

도 10은 예비 성형체의 일부분의 성형 후의 성형 상황을 나타내는 도면이며,

도 11은 예비 성형체의 성형 완료 무렵의 성형 상황을 나타내는 도면이고,

도 12는 완성된 부품의 제거 후의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이며,

도 13은 통을 제조하기 위한 확장 맨드릴이 장착되어 있는 본 발명에 따른 유동 성형 장치의 제3 실시예를 예비 성형체의 클램핑 전의 상태로 나타내는 종단면도이고,

도 14는 예비 성형체가 클램핑된 상태로 나타내는 도 13의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이며,

도 15는 예비 성형체의 일부분의 성형 후의 성형 상황의 도 13의 유동 성형 장치를 나타내는 도면이고,

도 16은 예비 성형체의 성형 종료 무렵의 성형 상황을 나타내는 도면이며,

도 17은 완성된 공작물을 제거하고 있는 상태로 유동 성형 장치를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 주축 박스 2: 심압대

2': 심압대축 3: 심압대 맨드릴

3a: 스터드 3b: 심압대 맨드릴의 표면

3c: 심압대 맨드릴의 단부면 3d: 인접면

3e: 심압대 맨드릴의 센더링 직경

4, 4': 주축 맨드릴 4a: 보어

4b, 4b', 4b": 주축 맨드릴의 표면

4c: 주축 맨드릴의 단부면 4d: 확장부

4e: 확장 기구 5: 심압대 공구 케이스

6: 주축 공구 케이스 6a: 도그

7: 가압 롤러 8: 예비 성형체

8.1: 기계 가공된 예비 성형체 8.1a: 제1 부분

8.1b: 천이 부분 8.1c: 제3 부분

8.2: 완성된 공작물 8.2a: 제1 부분

8.2b: 제2 부분 8.2c: 제3 부분

9: 공간 10: 가압 수단

A: 예비 성형체와 공작물 각각의 종방향 축선

MA: 유동 성형 장치의 종방향 축선

S1: 주축 S2: 심압대축

H1: 주축 박스 유압 실린더 H2: 심압대 유압 실린더

8.3: 가스통

Claims

대체로 원통형의 예비 성형체(8)가 하나 이상의 가압 롤러(7)에 의해 완성된 공작물(8.2)로 형성되는 공작물 제조 방법에 있어서,

a)상기 예비 성형체(8)의 종방향 축선(A)과 평행하게 슬라이딩 가능하게 장착되는 적어도 제1 맨드릴(3, 4') 상에 예비 성형체(8)의 일부를 슬라이딩식으로 배치하는 단계와,

b)상기 예비 성형체(8) 내에 배치되는 표면(3b, 4b; 4b')이 예비 성형체(8) 내에 형성될 내표면의 네가티브 프로파일을 실질적으로 형성하도록 상기 맨드릴(3, 4')을 정렬시키는 단계와,

c)가압 롤러(7)를 예비 성형체(8)에 대해 프레싱하면서 종방향 축선(A)에 평행한 방향으로 상기 예비 성형체(8)과 가압 롤러(7) 간의 상대 운동을 수행하는 단계

를 포함하고, 상기 단계 c는 예비 성형체(8)의 재료가 가압 롤러에 의해 변위되어 상기 맨드릴(3, 4')이 변위된 재료에 의해 이동되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 a에 이어서, 상기 제1 부분의 반대쪽에 있는 예비 성형체(8)의 다른 부분이 예비 성형체(8)의 종방향 축선(A)에 평행하게 슬라이딩 가능하게 장착된 제2 맨드릴(4) 상에 슬라이딩식으로 배치되고, 이어서 상기 제 1 맨드릴(4)과 제2 맨드릴(3)이 서로에 대해 이동되어 예비 성형체(8) 내에 배치되는 표면(3b, 4b)이 상기 예비 성형체(8) 내에 형성될 내표면의 네가티브 프로파일을 실질적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 맨드릴(3, 4)은 프레싱 작업 중에 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴(3, 4, 4')은 예비 성형체(8)로부터 유동하는 재료에 의해 적어도 일시적으로 축방향으로 변위되고/변위되거나 회전되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 변위는 상기 제1 맨드릴(3)이 이동 가능하게 장착되는 심압대(2)에 연결된 제1 공구 케이스(5)의 방향으로 되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비 성형체(8)는 공구 케이스(5, 6) 상에 마련된 도그(6a)에 의해 제1 맨드릴(3) 상에 슬라이딩식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 예비 성형체(8)는 상기 제1 맨드릴(3) 상에 슬라이딩 식으로 배치될 때에 센터링부(3e)에 의해 센터링되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 원추형이나 이중 원추형, 또는 테이퍼형이나 이중 테이퍼형의 외표면(3b, 4b, 4b')을 갖는 적어도 하나의 맨드릴(3, 4)이 사용되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 대칭적인 예비 성형체(8)의 일부만이 형성되는 것을 특징으로 하는 공작물 제조 방법.
특히 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 공작물 제조 방법을 수행하기 위한 유동 성형 장치로서, 형성될 예비 성형체(8)을 상부에 슬라이딩식으로 배치하도록 장치 축선(MA)에 평행하게 슬라이딩 가능하게 장착되는 적어도 하나의 맨드릴(3, 4, 4')과, 상부에 배치되는 예비 성형체(8)의 영역에서 상기 예비 성형체(8)에 형성될 내표면의 네가티브 프로파일을 실질적으로 형성하는 테이퍼 부분을 갖도록 마련되는 적어도 하나의 맨드릴(3, 4, 4')의 외표면을 구비하고,

상기 적어도 하나의 맨드릴(3, 4, 4')은 성형 작업 중에 가압 롤러에 의해 예비 성형체(8)로부터 변위되는 재료에 의해 변위 및/또는 회전되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 유동 성형 장치.
제10항에 있어서, 공구 케이스(6)와, 이 공구 케이스와 결합되며 장치 축선(MA)과 평행하게 슬라이딩 가능하게 장착되는 다른 맨드릴(4)을 갖는 주축 박스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유동 성형 장치.
제11항에 있어서, 심압대(2)를 더 구비하고, 상기 심압대는 심압대와 결합되며 장치 축선(MA)과 평행하게 슬라이딩 가능하게 장착되는 하나의 맨드릴(3)을 갖고, 상기 한쌍의 맨드릴(3, 4)은 동심으로 배치되며, 이들 맨드릴의 단부면(3c, 4c)은 서로를 향하고 2개의 맨드릴(3, 4)은 상기 단부면(3c, 4c)을 향해 테이퍼지는 것을 특징으로 하는 유동 성형 장치.
제12항에 있어서, 상기 심압대(2)와 결합되며 장치 축선(MA)에 평행하게 슬라이딩 가능하게 장착되는 공구 케이스(5)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유동 성형 장치.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴들 중 하나의 맨드릴(3)은 센터링을 위해 상기 맨드릴들 중 다른 맨드릴(4)에 마련된 보어(4a)에 삽입 가능한 스터드(3a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유동 성형 장치.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 맨드릴(3, 4, 4')은 상부에 배치될 예비 성형체(8)를 위한 센터링부를 갖는 것을 특징으로 하는 유동 성형 장치.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 맨드릴(4')에는 확장 수단이 마련되는 것을 특징으로 하는 유동 성형 장치.