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Etc.
2008.03.01 00:15

휠 허브 제작기술.

조회 수 6008 좋아요 869 댓글 1
안녕하세요. Stargazer입니다.

인라인 부품에 대한 인식 개선을 위해 여러 가지 기술적 이유와 생산기술, 사용자 분들이 알고 적절한 부품의 선택방법 등을 기술 해 나가고 있지만, 아직까지 일반 분들에게는 어렵고 쉽게 접하기 어려운 부품들 때문에 어려움이 많은 실정입니다.
또한 각 제품의 중요한 기술적 이유를 밝힐 수 없는 것도 충분히 납득시킬 수 없는 걸림돌 이라고 보여 집니다.

이번에는 베어링이 들어가는 휠 허브의 제작방법에 의한 제품품질의 변화와 제작공정상 발생되는 현상이 사용자 제품에 어떤 영향을 끼치며, 사용자 분들이 무의식적으로 사용하던 휠 허브가 얼마나 중요한 것인지 개략적으로 알아보도록 하겠습니다.

우선 조건은 베어링이 국제 규격이기에 외경이나 내경의 치수가 거의 불변이라는 것을 알고 계셨으면 합니다.

베어링의 내,외경의 치수는 허섭한 중국제품이라 할지라도 정밀도에서 문제가 발생 할 정도의 치수 오차는 거의 없다고 보시면 되겠습니다.

따라서 베어링과 연관된 부분에서 문제가 발생 되었을 경우 베어링보다는 상대 부품이 어떤 다른 상황의 변화에 의해 발생되는 문제라 보고 해결하려 한다면 90% 이상 해결 가능한 문제입니다.

물론 베어링 내부의 레이스웨이 볼 등의 조립관계에 의한 문제는 별개입니다.


휠 허브 제작공정

휠 허브를 제작하려면 금형이 제작되어야 합니다.
금형의 품질 상태가 허브 품질의 결정적 역할을 한다고 봅니다.
금형을 제작하여 사출기라는(다이케스팅) 제품 제작기계에 금형을 장착하여 프라스틱을 금형에 주입하여 허브 형태의 제품을 얻게 됩니다.
이 작업에서 허브의 완성도가 결정됩니다.

제작에 사용된 프라스틱의 재질도 허브 품질에 영향을 끼치지만, 사출당시 프라스틱 재질 혼합비율과 혼합과정의 속도, 시간, 주입 후 달구어진 금형을 냉각시켜 프라스틱이 굳어지게 하는 냉각시간 냉각속도 제품 탈피 시간 등 하나하나 중요하지 않은 것이 없습니다.


금형제작에 의한 제품형태

일반적으로 스페이서 길이 부분의 문제가 심각할 정도로 사용자 분들의 불편을 가중 시키는 부분이고, 베어링 삽입부위의 치수에 의해 사용자 분들의 베어링 조립 압력에 의한 불편 등이 있을 것입니다.

금형 형상은 대체로 아래 그림과 같습니다.


휠 허브의 경우 보통 한번 사출 때 네 개의 제품이 제작 됩니다.
여러 개의 제품이 제작되는 것은 한번 작업에 많은 생산을 위한 작업입니다.
리테이너(게이지)의 경우는 더 많은 수량이 한 번에 제작됩니다.
따라서 각 제품마다 형상이나 품질이 다를 수 밖에 없는 것입니다.

쉽게 생각하면 쌍둥이 넷 이라고 보시면 됩니다.
아무리 쌍둥이라도 다른 점이 있듯이 사용자 여러분의 휠 제품이 같은 종류의 제품이라도 다를 수 밖에 없는 것이 휠 허브가 하나씩 제조 되는 것이 아니라 여러 개의 다른 주형 형틀에서 제작되기에 달라 질 수 있는 것입니다.

또한 각 제품 간 프라스틱이 주입되는 노즐 금형설계 및 금형제작, 생산하면서 노즐의 노화, 막힘, 압력분산저하 등 여러 가지 원인에 의해 제품 마다 다른 형태의 제품이 생산 될 여지가 있는 것입니다.

여기에 프라스틱이 액상상태로 주입 되는 것이 아니라 알갱이 상태의 프라스틱을 주입하면서 용융시켜 노즐을 통해 형틀에 주입이 되는데 주입당시 프라스틱 가열 온도가 적정하지 않을 경우 불량 발생 소지가 있습니다.

특히 사출기 첫 가동 시 혹은 금형교체 후, 아침 첫 작업 시 불량 발생률이 높다고 할 수 있습니다.

베어링 취구부위 금형형태는 아래 그림과 같습니다.


위 그림과 같이 베어링 취구부위가 직선인 상태가 아니라 제품에서 금형을 탈착시키기 위해서는 약간의 기울기가 있어야 합니다.
위 기울기가 직선에 가까울수록 제품품질이 좋은 것이며, 금형설계나 제작기술이 월등한 상태라고 할 수 있습니다.

위 기울기에 따라서 베어링 조립이 수월하거나 어렵기도 하고, 주행 때 안정된 주행을 유지 할 수 있는지에 대한 조건이기도 합니다.

만일 위 기울기가 직선에 너무 가깝거나 반대의 기울기를 유지 할 경우 사출 후 금형을 허브에서 탈착할 때 금형 핀이 프라스틱을 뜯어내는 경우도 발생 됩니다.

위 상황이 발생되면, 허브 내경 표면이 매끄럽지 않고, 베어링 조립 때 조립이 불완전 하거나 조립 후 베어링이 제대로 안착되지 않고 뒤틀리게 되는 경우도 발생됩니다.

또한 베어링 측면 부위의 금형 상태가 좋지 않거나, 프라스틱 냉각이 덜 된 상태에서 핀을 탈착 시킬 경우 측면표면이 금형 핀에 의해 뜯기게 되어 이 경우도 표면이 매끄럽지 않고, 스페이서 길이 부위가 길어지거나 베어링 취부 때 제대로 안착이 되지 않게 될 수도 있습니다.

첫 번째 그림에서 양쪽 금형이 밀착 되지 않고 프라스틱이 주입되면 허브의 폭 자체가 늘어나게 되며, 허브 전체적인 치수가 틀려지거나 프라스틱이 금형 틈새로 흘러내려 허브 내부에 구멍이 생기는 등 치명적인 불량으로 생산 될 수도 있습니다.

위 내용과 같이 허브 제조과정은 여러 가지 조건에 의해 상당히 어려운 공정이며, 금형 하나에 네 개의 제품이 제작 되므로 인해 휠 허브부위가 정확히 똑같다고 할 수도 없습니다.

만일 네 개중 어느 하나가 단 0.1mm 라도 잘 못된 금형이 만들어 진다면 휠 제품 4개중 하나는 다른 조건인 상태로 소비자에게 판매 되는 것이며 사용자는 그 하나를 색출 해 내는데 상당한 어려움이 따르게 됩니다.

따라서 사용자가 여러 개의 휠을 측정 했을 때 스페이서 길이 부위가 제각기 다른 치수를 보게 되는 원인을 제공하기도 합니다.

또한, 금형제작비가 수억 원에 달하기에 금형설계나 금형 제작기술자의 실수에 의해 기준공차에 벗어난 금형이 제작되더라도 휠 제작사에서는 금형비용 보전을 위해 일반적으로 사용자가 알고 있는 치수의 제품과 다른 품질의 제품이 되어도 쉽게 잘못된 금형을 폐기하고 새로운 금형을 제작하기 어렵게 만듭니다.

이럴 경우 사용자가 휠에 맞는 스페이서를 구해야 하며, 어떤 원인인지 모르는 상태에서 휠을 사용 할 수밖에 없는 실정이 됩니다.

또한 허브 프라스틱 재질 개선을 위해 수축률이나 성분이 다른 프라스틱을 이전에 사용하던 형틀에 주입 할 경우 기존 데이터와 상이한 형태의 제품이 나올 수도 있지만, 정확한 제조공정을 실험하고 측정하는 시간적 금전적 손실을 줄이기 위해 절적한 실험과정을 축소하여 제작되는 제품에서는 잘 못된 제품이 생산 될 가능성도 농후하게 됩니다.

이 경우는 허브 외부에 덧 씌워지는 우레탄 재질의 성분을 바꿀 때 정확한 실험데이터와 제작조건을 산출 해 내지 못하면 바퀴 성능 자체가 예상한 성능 조건을 이루지 못할 수도 있습니다.

일반적으로 알고 있는 스페이서 길이가 왜 10.00mm 전후가 되는지는 아래 공식에 의해 산출 되는 것을 볼 수 있습니다.

보통 바퀴의 두께는 24mm입니다.
베어링의 두께는 7.000mm입니다.

바퀴의 두께는 프라스틱 수축률 및 제조공정상 변화무쌍한 조건이 무수히 많기에 두께 치수는 정밀하게 나올 수가 없습니다.

그럼 바퀴 두께 24mm에서 베어링 두 개의 두께 14mm 를 빼면 10mm 가 나옵니다.

정확한 스페이서 길이는 10mm 가 되어야 하나 허브 안으로 베어링이 끼어 들어가면 베어링을 장착한 바퀴를 프레임에 조립 할 경우 간섭이 생길 것을 우려해서 보통 허브 스페이서 부위 길이는 10.00~10.??mm 사이로 제작을 하게 됩니다.
(베어링이 간섭을 피해 허브에서 미세하게 튀어 나오게 되는 것입니다. 상당히 정밀 하다고 볼 수 있습니다.)

그러나 허브의 제작 조건이 일정치 않으므로 인해 스페이서 부위의 치수는 휠마다 여러 가지 조건의 제품이 제작 되는 것입니다.

표준화도 없고 불량이라는 개념 자체가 없기에 휠 제작사 마음대로 제작 할 수 있는 여건이라고 볼 수 있습니다.

이상과 같이 프라스틱이라는 변형률이 뛰어나 재질을 가지고 제작되는 휠에 있어서 좋은 휠을 만들 수 있는 제조사가 드믄 것은 어쩌면 당연한 결과라 볼 수 있으며, 사용자에게 불만의 소리가 적은 제조사의 제품은 상당히 대~ 단한 제품이라고 평가해도 될 듯합니다.

결국 사용자가 좋은 휠을 선택 할 수 있는 안목이 있어야 하며, 선택한 휠에 대해 자신의 장비와 적절한 조화를 이루는가를 항상 검토하고 최적의 성능을 발휘 할 수 있도록 각 부품이 적정한 상태인가를 확인 하고 선별해서 사용할 수 있는 능력을 가져야 한다고 봅니다.

하지만, 보편적인 경우 스페이서와 휠의 중요성을 인식하지 못해 샾에서 주는 스페이서를 일률적으로 사용하거나 기존 휠에 사용하던 스페이서를 다른 조건의 휠에도 마구잡이로 사용하여 문제 발생 시 원인을 찾지 못해 쩔쩔 매는 경우가 다반사라고 봅니다.

이상 휠 허브의 개략적인 이해를 돕는 제작공정과 제조과정상 나올 수 있는 문제 등을 짧은 글로 정리 해 보았습니다.

물론, 더 많은 내용을 기술 하자면 한도 끝도 없이 길어지며 지루하기 이를 때 없을 수도 있습니다.
여기에 실을 수 없던 내용도 더 있으나 본 내용은 여기서 마칩니다.

감사합니다.
실수를 인정하고
기술로 승화시키는
J&T
http://cafe.daum.net/JnT
Comment '1'
  • ?
    강남권 2008.03.04 11:13
    [ ng4927@naver.com ]

    참 인라인스케이트 관련부품에 대단한 관심과 남다른 열정을 가지고 계신듯 보입니다.

    물론 인라인스케이팅도 열심히 즐기고 계시리라 생각되네요.

    이 분야에 공부도 많이 하시고 학술적으로 많이 알고 계시군요.

    정밀기계부품의 발전을 위해 님과 같은 분들이 있다는 것은 정말 마음 뿌듯한 일입니다.

    부디 더 좋은 부품생산을 위해서 더 많은 열정과 분발을 기대하는 바입니다.

    감사합니다.

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