KR100237519B1 - 유체 탄성 디프 드로잉 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시트 성형 부재를 드로잉하는 프레스의 유체 탄성 디프 드로잉 것이다.

또한, 본 발명은 테이블판의 패턴 영역에 기계적인 드로잉 핀이 드로잉 다이 기하형상에 일치되게 배열되고 다점 조절 장치를 가진 유압식 단행정 피스톤을 거쳐 공통의 다이 쿠션판에 지지되며, 선택적으로 연결가능한 유압식 힘의 작용 영역을 가진 각각의 단행정 실린더는 시트 고정판에 일치하게 단행정 피스톤에 할당되어 있고, 공작물로부터 맞은편의 유압식 압력 실린더와 드로잉 핀을 거쳐 지지되는 시트 고정판과 유압식 다이 쿠션판을 가지며, 램 및 펀치를 포함하는 다이를 이용하여 시트 성형 부재를 드로잉하는 프레스의 유체 탄성 디프 드로잉 장치에 있어서, 드로잉 핀마다 또는 유압 지지 부재마다 충분한 집중력을 위해, Ⅰ) 최소 요구치 Z_Shmin = 1.5 ×Z_K/M Ⅱ) 최대 요구치 Z_shmax = 3 ×Z_k/M이며, 상기식에서 Z_K는 다이 쿠션의 전체힘이며, Z_sh는 드로잉 핀의 유압력이고, M 은 드로잉핀의 수인 것을 특징으로 하는 유체 탄성 디프 드로잉 장치에 관한 것이다.

Description

유체 탄성 디프 드로잉 장치

제1도는 개방된 동작 위치에서 장행정 실린더-피스톤 장치를 위한 디프 드로잉 장치를 도시하는 도면.

제2도는 작용 영역 및 유체 조절 원판을 가진 테이블판 및 다이 교체판을 위한 구멍 형상을 도시하는 도면.

제3도는 단행정 실린더-피스톤 장치를 위한 디프 드로잉 프레스를 도시하는 도면.

제4도는 제3도에 따른 프레스의 다이 쿠션판의 확대도.

제5도는 제1도 및 제3도에 따른 프레스의 구멍 형상을 도시하는 도면.

제6도는 직각 공작물의 변형을 도시하는 도면.

제7도는 펀치위의 회전 진로를 도시하는 도면.

제8도는 직각 공작물의 압착을 도시하는 도면.

제9도는 드로잉핀을 미세하게 조절하는 제8도에 따른 공작물의 구멍 형상의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레스 2 : 램

6 : 다이 교체판 7 : 공작물(시트)

13 : 드로잉핀 16 : 차동 실린더

18 : 구멍형상 24 : 압축 실린더

25 : 안내원판

본 발명은 특허청구범위 제1항의 서문에 따른 시트 성형 부재를 드로잉하는 프레스의 유체 탄성 드로잉 장치에 관한 것이다.

디프 드로잉된 시트 성형 부재를 제조하기 위한 금속 변형에 있어서, 드로잉핀이 시트 고정판의 지지를 위해 사용되는 것은 다이 기술의 시스템에 속한다. 거리 유지핀으로 작용하는 상기 드로잉핀은 시트 고정판과 다이 쿠션 사이의 압력핀이다. 이것은 각각의 디프 드로잉 다이의 필요한 구성요소인데, 즉 드로잉 핀의 길이와 수는 다이의 조건이 된다.

상기 기계적인 드로잉 핀에서, 드로잉핀이 마모되어 성형 부재의 조절되지 않은 주름 형성을 야기하는 작동중 부동의 고정 시스템에서 불균일한 시트 고정력을 조절할 수 없는 것이 단점이다.

특허출원 DE-P 40 08 377.2호 및 DE-P 41 00 206.7호는 시트 성평 부재를 드로잉하는 프레스에서 유체 탄성 디프 드로잉 장치에 관한 것으로, 다이로부터 맞은편 유체 압력 실린더 및 드로잉 핀을 거쳐 지지되는 시트 고정판 및, 실린더에 유도된 유제 매체를 가진 피스톤에서 지지하는 드로잉 방향으로 움직일 수 있게 안내된 펀치를 가지고 있다. 상기 출원은 컴퓨터에 의한 프레세스 가능한 유체 탄성 디프 드로잉 장치를 실현하는 것으로, 공작물의 성형 기하형상과 일치하게 그리고 구멍 형상에 따라 배열된 가압 실린더 및, 시트 고정판 작용 영역과 드로잉 펀치 작용 영역에 대한 드로잉 핀을 동작시켜서, 고무 탄성 시트 고정자 다이 쿠션 시스템의 장점을 달성하는 것이다.

상기 목적의 해결 방법은

가)유체 드로잉 장치는 다점 조절 장치를 가지고 공작물의 성형 기하형상에 일치하게 제공되고, 상기 공작물에서 탈착 가능한 드로잉 핀을 가진 단행정 실리더 또는 장행정 실린더가 모든 목표점에 할당되며, 다수의 유체 조절 원판이 모든 압력 실린더에 연결 가능하고,

나) 드로잉 펀치 및/또는 시트 고정판은 각각의 유체 조절 원판을 통해 존재하는 공작물 작용 영역 및 시트 고정판 작용 영역에 일치하도록 압력 실린더의 피스톤에 끼워진 드로잉 핀을 거쳐 작동 가능하게 하는 것이다.

따라서 시트 고정판 및 드로잉 펀치의 작용 영역을 위한 유체 실린더를 가지고 고무 탄성 시트 고정자 다이 쿠션 시스템의 방법상의 장점을 실현하는 것은 컴퓨터에 의한 프로세스 조절의 장점 및 가능성을 가지고 이루어졌다.

본 발명에 따른 해결 방법은 다수의 유체 실린더를 협소한 공간 에서 프로세스 가능하고 컴퓨터에 의한, 즉 각각의 실린더 모두 별도로 조절되는 밸브를 가지지 않더라도 동일 프로그램 에서 동일하게 반복 가능하게 작동시킬 수 있다.

방법 기술적으로는 직각의 중공체를 둥근각으로 변형할 경우 압축 변형은 다듬어진 모서리 영역에서 그리고 장력 변형은 곧은 직각으로 디프 드로잉 변형에서 조절된다.

압축 변형 영역에서 재료의 유입으로 매우 높은 압축 변형도가 발생하는 것은 실제 적용 및 전문 문헌에 공지되어 있다. 여기에서 압축 변형도는 모서리의 플랜지 영역, 즉 압축 변형 영역에서 디프 드로잉 시트를 두껍게 되도록 하는, 즉 드로잉 깊이가 깊어져 상기 영역에서 고유의 드로잉 핀의 힘이 증가된다. 부동의 시트 고정 시스템에서 드로잉 핀은 압축 변형 영역에서 드로잉 다이 기하형상의 변형시 일시적으로 정상적인 고유의 드로잉 핀의 힘(Zs)으로서 더 높은 힘을 받는다.

실제로 도시된 바와 같이, 상기 드로잉 핀의 경우 드로잉 핀 자체의 형태적인 비틀림이 생길때 까지 매우 높은 힘이 발생한다. 더 나아가서 표면 압력의 초과로 형태적인 면에서 드로잉 핀 정면의 영구적인 마모 및 다이쿠션 판상에서 표면 경화된 지지면의 마모가 야기된다. 프레스에서 여러가지 다이가 사용되므로 드로잉 다이 기아형상의 위치 및 다이쿠션판의 드로잉 핀의 사용은 다르기 때문에, 마모로 인해 기계적인 드로잉 핀의 지지 길이가 조절되지 않는다.

이는 특허출원 DE-P 40 08 377.2 및 DE-P 41 00 206.7에 따른 유체 다점 시스템의 사용에 대한 결정적인 이유를 가지고 있는데, 부동하는 피스톤은 단행정 및 장행정 구조에서 유압식으로 자동으로 서로 다른 길이를 보상하기 때문이다.

종래의 구성 방식에 따라서(수동의 오일 변위에서 램의 운동은 위로부터 그리고 다이 쿠션은 아래로부터 작용하는)2배로 작용하는 프레스의 경우 현재의 기술 수준에 따라 하기의 측정 제어가 도출된다. 전체 다이 쿠션의 힘(Z_k)은 프레스의 전체 램의 힘(N_P)의 약 50-60% 이다.

부동의 다이 쿠션판의 경우 부동의 다이 쿠션판에 대한 기계적인 드로잉 핀이 균일하게 지지되기 때문에, 드로잉 핀마다 힘의 집중력이 다음식 Z_S= Z_K: M 에 일치된다.

이 경우, N_P= 램의 전체힘(프레스)

Z_S= 드로잉 핀의 힘

Z_Sh= 드로잉 핀의 유압력

Z_K= 다이 쿠션의 전체힘

M = 다이쿠션판에 지지된 드로잉 핀의 수이다.

디프 드로잉 조작시 기계적인 드로잉 핀은 펀치를 애워싸는 드로잉 다이 기하형상에 매개체없이 시트 고정력으로서 작용한다.

상술한 특허출원에 따른 유압식 다점 드로잉 장치에서 부유하는 피스톤을 위해서는 계산상 평균적인 드로잉핀의 힘이 형식적인 배분에 근거하여 발생되는 유압의 힘 집중은 허용할 수 없다. 그 이유는 예를 들면 방법 기술적으로 한계 압축 변형 영역에서는 부동의 다이쿠션판에서 자동으로 발생되는 소요의 증대한 힘이 얻어지지않기 때문이다. 이러한 한계 압축 변형 영역에서 증대된 힘이 얻어지지 않을 경우, 좌굴봉의 경우와 같이, 즉 좌굴 점프가 발생한다. 이는 시트 고정판이 좌굴 점프에 다라서 후퇴하며 또한 드로잉 다이의 원형 영역에서 주름을 형성하기 때문이다. 따라서 압축 및 인장 변형 범위에 관계없는 힘 프로필 조정을 하는 힘작용 구분을 배속하는 것만으로는 불충분하여, 오히려 이때문에 필요한 힘은 확실한 프로세서 가이드의 범위내에서 주어지지 않으면 안된다.

2개의 적용 기준이 다점 시스템에서 유압식 피스톤의 힘적인 치수 결정을 규정하든지 또는 이것에 영향을 미친다.

가) 이미 상술한 바처럼, 주름 형성을 피하기 위해, 압축 변형 영역에서는 소위 좌굴 점프에 저항하여 시트 고정력을 증대시킨다.

나) 장력 변형 영역에서는, 예를들면 매우 편평한 구성 부재의 경우, 상기 유역에서 부분적인 드로잉을 위해 증대된 힘의 밀도가 필요하다. 이러한 이유로 드로잉 다이판의 다이에서 증대된 흐름 저항을 야기시키기 위하여 소위 흐름판이 제공된다.

본 발명의 목적은 컴퓨터에 의한 프로세스 제어를 유지하기 위해 드로잉 다이의 기하형상 범위에서 요구에 따라 원하는 대로 드로잉 핀에 대해 충분한 힘 집중이 얻어지도록 하는 것에 있다.

상기 목적의 해결 방법은 청구범위 제1하의 특징부에 따라 실현된다.

드로잉 핀마다 또는 유압 지지 부재에 대해 충분한 힘 집중을 위한 규정은 다음과 같이 설정된다.

Ⅰ) 최소 요구치 Z_Shmin = 1.5 ×Z_K/M

Ⅱ) 최대 요구치 Z_shmax = 3 ×Z_k/M

상기 식에서 Z_K는 다이 쿠션의 전체힘이며, Z_sh는 드로잉 핀의 유압력이고, M은 드로잉핀의 수이다.

그러므로 디프 드로잉 조작의 컴퓨터에 의한 프로세스 제어를 위해 드로잉 핀에 대해 충분한 힘 집중이 얻어진다.

본 발명에 따른 제어는 장행정 다점 드로잉 장치의 기술적 해결 방법을 위해서, 실린더 본체를 위한 고강도/고합금 강철을 노치없는 매끄러운 관 구성으로 사용할 수 있으며 또한 특히 a : b ≤150㎜(독일공업규격)의 작은 패턴 치수의 경우 예를 들면 75와 37.5㎜ 간격을 고려할 수 있으며, 또한 수동적인 오일 변위의 경우 357∼457㎏/㎠(350-450 바아)의 작동 압력을 갖는 서보 밸브 유니트가 사용될 수 있도록 이루어진다.

활성적인 압력 조정으로 힘 작용 영역에서 단행정 다점 장치에서는 비례 또는 서보 밸브의 사용시 선행 기술에 따른 255㎏/㎠(250 바아)까지의 압력이 사용되는 것에 불과하다. 이경우 증대된 집중력을 얻기 위해, 부가의 유압식 압력 증배기가 이용될 수 있다. 이 압력 증배기는 약 2 : 1 의 증배율로 나타나는 집중력의 상승을 위해 서보 부재와 힘의 작용 영역 에서의 단행정 실린더 사이에서 이용된다.

본 발명에 따른 해결 방법은 각각의 힘의 작용 영역에서 단행정 및 장행정 실린더의 수를 증대 또는 감소시킬 수 있다:

가)역동적으로 균형잡힌 본체의 경우 힘의 작용 영역으로 충분한데, 이는 그 둘레에 압축 변형 영역이(접선 장력은 모든 곳이 동일하다)존재하기 때문이다.

나)직각의 몸체인 경우 힘의 작용 영역이 8개로 나누어지는 것이 바람직하다.

다) 복잡한 공작물의 경우에 패턴 구분은 특히 장력 변형 영역에서 상세하게 분할된다. 그 결과, 성형 부품이 작게 되는 경우, 즉 작아지는 정방형 또는 직각의 물체에서 힘의 작용 영역은 장력 및 압축 변형 사이의 경계부에서 적어도 하나의 드로잉 핀 영역만큼 유압식 전환 시스템 및 밸브를 통해 확대 또는 축소되어야 한다. 그 이유는 압축 변형 영역이 동심적으로 내측방향으로 이동하며 또한 정방형이 작게됨에 따라서 원의 기하형상에 근접한다.

2개의 적용예의 조사 및 통계적인 평가는, 공작물의 질적 개선을 위해, 각 드로잉 핀마다 유압식 다점 다이쿠션의 경우에 증대된 집중력은 종래의 측정치와 비교하여 약 2 - 2.5 x Z_S의 범위에서 힘 집중이 얻어져야 한다는 것이다.

드로잉 다이 기하형상의 범위에서 명백하게 프로세스를 실시하려는 목적은 일정한 압축 또는 장력 변형에서 상승된 부분적인 집중력을 통해 실현된다.

본 발명의 장점으로서, 부동의 다이쿠션에 대한 다이가 본 발명에 따른 유압식 다점 시스템에서도 사용될 수 있다는 점이다.

본 발명은 하기의 도면에 따른 실시예에 의해 설명된다.

일부는 개방된 동작 위치로 또 일부는 폐쇄된 동작 위치로 프레스(1)의 디프드로잉 장치의 여러가지 실시예가 도면에 도시되어 있다. 램(2)을 갖는 상측 축에 드로잉 다이(4)를 갖는 테이블판 및 다이 교체판(6)이 설치되어 있다.

제1도 및 제2도에는 독일특허출원 P 40 08 377.2 에 따른 다수의 유압조절 회로를 가진 유체 탄성 디프 드로잉을 실현하기 위해 압축 실린더(24) 및/또는 차동 실린더(16)가 다이 교체판(6)의 구멍 차트(18)에 일치되게 수직으로 또는 협소하게 기판(29)위에서 실린더판에 대해 형성되어 있다. 공작물(7)의 성형 기하형상에 따라 탈착 가능한 드로잉핀(13)을 가진 압축 실린더(24) 및 차동 실린더(16)가 모든 목표점(20)에 할당되며 실린더 재킷을 회전시켜 다수의 유압 조절 원판(26, 27)이 개별 압축 실린더에 연결되고, 드로잉 펀치(5) 및/또는 시트 고정판(12)이 공작물 작용 영역(21) 및 시트 고정판 작용 영역(22)에 따라 각 유압 조절원판(26. 27) 을 통해 장행정 피스톤(11)에 부착된 드로잉 핀(13)을 거쳐 동작가능하다. 또한 차동 실린더(16) 및 장행정 피스톤(11) 위에 드로잉 펀치(5)의 적어도 하나의 드로잉 핀(13) 및/또는 시트 고정판(12)의 적어도 2개의 드로잉 핀(13)이 주 실린더 안내 원판(15 와 25)에서 유압식 조절 장치로 시트 고정판(12)과 드로잉 펀치(5)에 의해 동작가능하다.

제1도에는 디프 드로잉 프레스(1)의 출발 위치가 도시되어 있다. 램(2)은위에 위치하고 기계적인 드로잉 핀(13)은 이의 최상측 동작점에 위치한다. 또한 이들은 상측의 기계적인 정지 장치에 위치하는 장행정 피스톤(11)에 지지된다. 시트 고정판(12)은 4개의 차동 실린더(16)에 지지 된다. 시트 고정판(12)을 위한 안내 실린더로서 4개의 차동 실린더(16)가 중앙의 주 실린더 및 안내원판(25)과 유압식으로 연결된다. 이 안내 원판(25)을 통해 4개의 차동 실린더(16)는 상향 또는 하향으로 유압식으로 안내되며, 즉 시트 고정판(12)이 4개의 차동 실린더(16)위에 병렬로, 수평으로, 마찰력으로 고정된다.

제3도 및 제4도에는 기계적인 드로잉 핀(13)으로 이루어진 단행정 실린더 지지기구를 가진 유압식 다이 쿠션판(8)의 배열이 도시되어 있다. 상기 드로잉핀(13)은 다이교체판(6)의 영역에서 드오잉 다이 둘레에 배열된다. 그리고 상기 드로잉 핀(13)은 공동의 다이 쿠션판(8)에 배열되며, 다이 쿠션 판(8)은 4개의 유압식 조절 부재인 피스톤(3)과 차동 실린더(16)에 대해 지지된다. 또한 이들은 프레스(1)의 기판(9)과 연결되어 있다. 다이 쿠션판(8)에는 간격(a, b)를 가진 영역에 일치되어(제5도 참고)유압식 단행정 피스톤 실린더 시스템인 단행정 피스톤(23)과 단행정 실린더(35)가 제공되어 있다. 단행정 피스톤(23)의 왕복 거리(H)는 단지 몇 밀리미터(㎜)인데, 예를들면 10㎜ 이하이다. 모든 드로잉 핀(13)은 단행정 피스톤(23)에 지지된다. 단행정 피스톤(23)은 힘의 작용 영역(21. 22)에, 예를들면 시트 고정판(12) 및/ 또는 드로잉 펀치(5)를 위해 집중되고, 단행정 실린더(35)를 거쳐 다이 구션판(8)의 천공부 또는 관과 연결되어 있다.

가요성 튜브(28)와 플러그형 연결 장치(30)를 통해 다이 쿠션판(8)의 하측에서의 힘의 작용 영역(21. 22)의 배열은 외측 유압식 힘의 작용 영역 블록 위에서 임의로 선택될 수 있다. 개개의 단행정 피스톤 실린더 시스템은 이의 패턴 간격(a, b)에 따라 조립판(31)에 집중될 수 있고, 다이쿠션의 전체면의 조립판(31)은 더 큰 패턴 영역들로 나뉘어질 수 있다. 복귀 스프링(17)이 개개의 모든 단행정 피스톤에 할당되므로, 기계적인 제로 위치는 언제나 다이 쿠션판(8)의 다이 쿠션 지지면(19)에 존재하며, 단행정 피스톤(23)은 그 보상을 위한 복귀 스프링(17)을 이용해 중립의 중앙 위치에 고정된다. 다이 쿠션판(8)은 4개의 외측 모서리에서 유압식 조절 부재인 피스톤(3)과 차동 실린더(14)에 의해 유압식으로 지지 된다.

제5도 내지 제9도에서는 방법 기술상으로 직각의 중공체를 둥근각으로 변형할 경우 압축 변형 영역(d)은 다듬어진 모서리 영역에서 그리고 장력 변형 영역(Z)은 곧은 직각의 영역에서 발생된다. 압축 변형 영역(D)에서 재료의 유입을 통해 매우 높은 압축 변형이 발생하는 것은 실제 적용 및 전문 문헌에 공지되어 있다. 여기에서 압축 변형은 모서리의 플렌지 영역, 즉 압축 변형 영역에서 디프 드로잉 시트를 두껍게 되도록 하는, 즉 드로잉 깊이가 깊어져 이 영역에서 고유의 드로잉 핀의 힘이 증가된다. 상기 압축 변형 영역(D)에서 증대된 힘이 얻어지지 않을 경우, 좌굴 봉의 경우와 같이 소위 좌굴 점프가 발생한다. 이는 시트 고정판(12)이 좌굴 점프에 따라서 후퇴하여 또한 드로잉 다이(4)의 원형 영역(34)에서 주름부(32)를 형성하기 때문이다.

2개의 적용 기준이 다점 시스템에서 유압식 장행정 및 단행정 피스톤(11, 23)의 힘에 따른 치수 결정을 한정하고 이에 영향을 미친다:

가) 이미 상술한 바처럼, 주름을 피하기 위해, 압축 변형 영역(D)에서는 소위 좌굴 점프에 저항하여 시트 고정력을 증대시킨다.

나) 장력 변형 영역(Z)에서는, 예를 들면 매우 편형한 구성 부재의 경우, 이 영역에서 부분적인 드로잉에 대한 상승된 힘의 밀도가 필요할 수 있다. 이러한 이유로 증대된 흐름 저항을 발생시키기 위해 드로잉 판의 다이(4)에 소위 흐름판(33)이 제공된다.

독일공업규격에 따른 다이교체판(6)에서 150㎜ 이하인 패턴 크기(구멍 챠트(18); a. b)의 경우 양호한 프로세스 실시를 위한 부분적인 힘의 밀도를 증대시키기 위해 제8도 및 제9도에 따라 75㎜ 내지 37.5㎜의 미세 분할된 패턴이 특히 장력 변형 영역(Z)에 제공될 수 있다.

Claims (4)

1. 다이교체판의 패턴 영역에 기계적인 드로잉 핀이 드로잉 다이의 기하형상에 일치되게 배열되고 다점 조절 장치를 가진 유압식 단행정 피스톤을 거쳐 공통의 다이 쿠션판에 지지되며, 선택적으로 연결가능한 유압식 힘의 작용 영역을 가진 각각의 단행정 실린더는 공작물 및 시트 고정판에 일치되게 단행정 피스톤에 할당되어 있고, 공작물로부터 맞은편의 유압식 압력 실린더와 드로잉핀을 거쳐 지지되는 시트 고정판과 유압식 다이 쿠션판을 가지는, 램과 펀치를 포함하는 다이를 이용하여 시트 성형 부재를 드로잉하는 프레스의 유체 탄성 디프 드로잉 장치에 있어서, 드로잉 핀마다 또는 유압 지지 부재마다 충분한 집중력을 위해,

   상기식에서 Z_K는 다이 쿠션의 전체힘이며, Z_sh는 드로잉 핀의 유압력이고, M 은 드로잉핀의 수인 것을 특징으로 하는 유체 탄성 디프 드로잉 장치.
2. 제1항에 있어서, 드로잉 핀(13)의 실린더를 위해 150㎜ 이하의 패턴 크기(a:b)에서 장행정 실린더 피스톤 장치인 장행정 피스톤(11), 차동실리더(16), 압축실린더(24)를 가진 프레스인 경우, 노치가 없는 매끈한 관에 고강도 및 고합금 강철이 사용되며, 수동적인 오일 변위인 경우, 357㎏/㎠ 내지 457㎏/㎠ (350 내지 450바아)의 허용 작동 압력을 가진 서보 밸브 유니트가 제공된 것을 특징으로 하는 유체 탄성 디프 드로잉 장치.
3. 제1항에 있어서, 부가의 유압식 압력 증배기가 힘의 작용 영역의 단행정 실린더(35)와 서보부재 사이에서 약 2:1 의 증배율로 집중력을 높이는데 이용된 것을 특징으로 하는 유체 탄성 디프 드로잉 장치.
4. 제1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 드로잉 핀(13)의 부가 또는 제거로 힘의 작용 영역(21, 22)의 확대 또는 축소를 위해 유압식 전환 기구 및 밸브가 제공된 것을 특징으로 하는 유체 탄성 디프 드로잉 장치.