KR100345290B1 - 연속 전단변형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 전단변형장치에 관한 것으로서, 특히, 절곡전단변형 금형에 소재, 특히, 박판재로부터 후육재까지의 다양한 두께의 소재를 연속적으로 공급함으로써 전단변형된 소재를 대량생산할 수 있는 연속 전단변형장치에 관한 것이다. 본 발명은 절곡전단변형 금형과; 상기 금형 입구에 설치되고, 소재와의 마찰접촉 운동에 의하여 소재를 상기 금형 내부로 안내공급하는, 회전식 안내공급장치를 포함하여 이루어지는 연속 전단변형장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 절곡전단변형된 소재를 안내이송하기 위한 회전식 안내이송장치를 추가적으로 구비할 수 있다.

Description

연속 전단변형장치{CONTINUOUS SHEAR DEFORMATION DEVICE}

본 발명은 연속 전단변형장치에 관한 것으로서, 특히, 절곡전단변형 금형에 소재를 연속적으로 공급함으로써 전단변형된 소재를 대량생산할 수 있는 연속 전단변형장치에 관한 것이다.

일반적으로 이씨에이피(ECAP, Equal Channel Angular Pressing)라고 알려진 전단변형 장치는 입구부터 출구까지 동일한 단면적을 갖는 절곡 금형로를 가지는 금형의 상부 실린더에 금속 빌렛을 넣고 펀치로 밀어내어, 소재가 절곡되는 과정에서 전단변형이 일어나, 소재의 조직이 미세화됨으로써 강도와 성형성이 개선되는 효과를 얻는다(Metals and Materials, Vol. 4, No. 6, 1998, pp. 1181~1190).

그러나, 펀치를 사용하는 종래의 전단변형장치는 공급 빌렛의 크기가 제한되기 때문에, 제한된 길이의 전단변형 소재만을 얻을 수 있고, 더구나 한 번 빌렛을 밀어낸 다음에는 금형으로부터 펀치를 빼낸 다음에야 그 다음 빌렛을 공급할 수 있기 때문에 전단변형 소재를 연속적으로 대량생산하는 것이 불가능하여 소량씩 단속적으로 생산해야 하는 단점이 있었다.

또한, 상기 종래의 전단변형장치는 펀치에 과부하가 걸리는 경우, 그 과부하가 펀치에 그대로 전달되고, 이로 인하여 펀치 및 펀치 구동장치의 파손 내지는 고장을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 절곡전단변형 금형에 소재를 연속적으로 공급함으로써, 소재 길이에 제한을 받지 않으면서 전단변형된 소재를 연속적으로 대량생산할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 소재를 금형 내부로 공급하는 공급장치에 의도하지 않은 과부하가 걸리더라도, 그 과부하에 따른 영향을 받지 않고 원할한 작동을 계속적으로 유지할 수 있는 연속전단변형장치를 제공함에 목적이 있다.

한편, 본 발명은 금형과 소재와의 마찰을 감소시키고, 이로 인하여 금형 수명을 증대시키고 아울러 소재 압입에 필요한 힘을 감소시켜 전체적인 작업비용을 감소시킬 수 있는 연속전단변형장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 별도의 공정을 거치지 않고, 소재, 특히 박판재로부터 후육재까지의 다양한 두께의 소재에 대응하여 호환성 있게 사용될 수 있는 연속전단변형장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 안내공급장치로서 한 쌍의 회전롤을 사용하는 연속전단변형장치를 보여주기 위한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 안내공급장치로서 벨트전동장치를 이용하는 연속전단변형장치를 보여주기 위한 개략도이다.

도 3은 상기 도 2의 벨트식 안내공급장치에 대한 또 다른 실시예로서, 다수의 다면체블록이 순차적으로 연결된 루프형 벨트를 사용하는 안내공급장치를 보여준다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 도면으로서, 경사 유입구를 가지는 금형을 이용한 전단변형장치를 보여주기 위한 개략도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 도면으로서, 하나의 안내공급장치를 사용하는 전단변형장치를 보여주기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 도면으로서, 안내공급장치에 의하여 소재의 두께 감소가 발생하는 전단변형장치를 보여주기 위한 개략도이다.

도 7a 내지 도 7c는 소재와의 접촉 면적을 증가시키기 위한 안내공급장치의 일 실시예를 보여주는 도면으로서, 도 7a는 이러한 실시예에 따른 전단변형장치에 대한 개략도, 도 7b 및 도 7c는 회전롤의 단면도이다.

도 8a 내지 도 8b는 전단변형 후의 소재를 안내이송하기 위한 안내이송장치의 일실시예를 보여주기 위한 도면으로서, 도 8a는 측면도를 도 8b는 정면도를 보여준다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 금형 2 : 안내공급장치

3 : 소재 4 : 공급로

5 : 다면체블록 10, 11 : 홈

13 : 안내이송장치

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 절곡전단변형 금형과; 상기 금형 입구에 설치되고, 소재와의 마찰접촉 운동에 의하여 소재를 상기 금형 내부로 안내공급하는, 회전식 안내공급장치를 포함하여 이루어지는 연속 전단변형장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 안내공급장치로는 회전롤, 벨트전동장치 등을 이용할 수 있으며, 상기 벨트로는 다수의 다면체블록이 순차적으로 연결된 루프, 체인형상의 내측을 가지는 벨트 등 다양한 형태의 벨트를 사용할 수 있다. 또한, 상기 각 실시예의 안내공급장치는 상호 조합 사용될 수 있다. 예컨대, 일측에는 다수의 회전롤을 타측에는 벨트전동장치를 상호 조합 사용할 수도 있을 것이고, 벨트전동장치를 사용하는 경우라도, 다양한 형상의 벨트가 조합 사용될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 안내공급장치는 요구되는 마찰력 등 설계목적에 따라, 다양한 수의 안내공급장치를 사용할 수 있다. 본 문단의 설명내용은 후술하는 안내이송장치에도 그대로 적용될 수 있을 것이다.

또한, 본 발명은 전단변형 후의 소재를 안내이송하기 위한 회전식 안내이송장치를 추가적으로 구비할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 안내이송장치로는, 벨트와 절곡전단변형된 소재의 마찰접촉에 의하여 절곡전단변형 직후의 소재를 금형 출구 밖까지 안내이송하는 벨트전동장치가 사용될 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에 따르면,상기 안내이송장치는, 출구 밖에 설치되어 배출된 소재의 안내이송과 아울러 소재를 감거나 평탄하게 하는 작업을 수행하는 회전롤 또는 벨트전동장치 등 일 수 있다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 금형은, 상기 안내공급장치와 소재의 접촉량을 높이기 위하여 경사 유입구를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 안내공급장치를 통과하기 전의 소재의 두께는 통과한 후의 소재의 두께에 비하여 클 수 있다. 이 경우, 소재는 별도의 공정을 거치지 않고, 그 공급로의 틈새간격에 대응하여 압연 가공됨으로써, 예컨대, 0.5mm이하의 박판재로부터 후육재까지, 소재의 두께에 제한을 받지 않고 다양한 두께의 소재에 호환성 있는 전단변형장치를 제공할 수 있게 된다. 소재의 두께와 금형로의 두께가 상호 큰 차이를 보이는 경우에는 여러 쌍의 안내공급장치를 사용하여 점진적으로 두께를 줄여 금형에 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 안내공급장치 및 안내이송장치의 소재와의 마찰접촉력을 증가시키기 위하여 그 마찰접촉부는 소재의 단면 형상과 일치하는 홈을 구비할 수 있으며, 별도의 고 마찰계수 물질을 사용하여 피복하거나, 표면 거칠기를 크게 할 수 있으며, 또한, 마찰계수가 큰 물질을 안내공급장치본체로 직접 사용할 수도 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 안내공급장치(2)로서 한 쌍의 회전롤을 사용하는 연속전단변형장치를 보여주기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 전단변형장치 입구에 회전롤을 장착하여 소재(3)와의 마찰접촉력을 이용하여 소재를 금형(1) 내부로 연속적으로 공급하게 된다. 공급된 소재(3)는 금형(1)안에서 절곡되면서 전단변형이 되고, 그리고 나서 출구로 배출된다.

소재(3)가 두껍고 절곡되는 각도가 크면 전단변형에 필요한 힘이 증가하여 강한 압입력이 필요하므로, 이러한 경우에는 여러 쌍의 회전롤을 전단변형장치의 입구에 설치할 수 있다. 또한, 회전롤에 고 마찰계수의 피복을 입히거나 표면을 거칠게 하고, 반면에 금형로(8)는 매끄럽게 가공하고 윤활유를 공급함으로써, 요구되는 압입력을 감소시킬 수 있다. 소재(3)가 얇고 절곡되는 각도가 작으면 전단변형에 필요한 힘이 감소하여 회전롤에서 미끄러지지 않고 금형(1)에 잘 공급될 수 있다. 그러나 소재(3)가 얇을 때 회전롤과 금형(1) 입구 사이의 거리가 멀면 소재(3)가 금형(1)안으로 원활히 공급되지 못하고 좌굴될 위험이 있으므로, 가급적 금형(1)에 가까운 위치에 안내공급장치(2)를 설치할 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금형(1) 출구쪽에 절단기(미도시)를 설치하여 금형(1)을 통과하여 출구로 배출되는 소재(3)를 적당한 크기로 잘라낼 수 있다.

본 발명의 전단변형장치는 안내공급장치(2)에 과부하가 걸리는 경우, 안내공급장치(2)와 소재(3) 사이에 미끄럼이 발생되어 안전장치의 역할을 할 수 있으므로, 의도하지 않은 과부하에 의한 안내공급장치(2)의 파손 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 2는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 안내공급장치(2)로서 벨트전동장치를 이용하는 연속전단변형장치를 보여주기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 상기 실시예의 안내공급장치(2)는 복수개의 회전롤(6)에 고무나 금속판을 두른 회전벨트(5)를 설치하여, 벨트(5)와 소재(3)와의 마찰접촉에 의하여 소재(3)를 연속적으로 안내공급하게 된다. 이 장치는 회전벨트(5)와 소재(3)와의 접촉면적이 넓어 매우 높은 압입력이 발생하므로 소재(3)가 두껍고 절곡되는 각도가 클 때 특히 효과적이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 벨트(5)와 벨트를 구동하는 회전롤(6) 사이의 확실한 전동을 확보하여야 할 필요가 있을 때에는, 체인 형상의 내측부를 가지는 벨트(5)와 스프로킷 형상의 회전롤(6)을 사용하여 상호 확실한 맞물림이 되도록 할 수 있다.

도 3은 상기 도 2의 벨트식 안내공급장치(2)에 대한 또 다른 실시예로서, 다수의 다면체블록(5)이 순차적으로 연결된 루프형 벨트를 사용하는 안내공급장치를 보여준다. 도 3의 장치 역시 안내공급장치(2)와 소재(3)와의 접촉면적이 넓기 때문에, 매우 높은 압입력으로 소재(3)를 연속하여 밀어 넣을 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 도면으로서, 경사 유입구를 가지는 금형(1)을 이용한 전단변형장치를 보여주기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 소재(3)는 두 개의 안내공급장치(2), 즉 두 개의 회전롤 사이를 통과한 후 계속하여 한 쪽 회전롤과 상당 거리를 함께 접촉하면서 금형 입구로 공급되기 때문에 회전롤과 소재(3) 사이의 마찰면적이 증가하여 높은 압입력을 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 하나의 안내공급장치(2)만을 사용하는 전단변형장치를 보여주기 위한 도면이다. 비교적 작은 압입력만으로도 소재를충분히 안내공급할 수 있는 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 안내공급장치(2)만을 사용하여 소재를 안내공급할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 도시된 바와 같이, 금형(1)이 경사 유입구를 가지는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 도면으로서, 안내공급장치(2)에 의하여 소재의 두께를 제어하면서, 전단변형시킬 수 있는 장치를 보여주기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 두꺼운 소재(3)가 회전롤에 의해 얇게 된 후 금형(1)에 공급된다. 이 장치는 롤이 소재(3)와 접촉하는 면적이 넓고 소재를 강하게 누르면서 밀어주므로, 회전롤에 고무막을 씌우거나 롤 표면을 거칠게 하지 않고도, 높은 압입력을 발생시킬 수 있다. 또한, 이 장치는 다양한 두께의 소재(3)를 사용할 수 있으므로, 금형(2)에 맞는 두께의 소재를 얻기 위한 별도의 공정을 거치지 않아도 되는 이점이 있다. 초기 소재(3)의 두께가 매우 두꺼운 경우에는 여러 쌍의 회전롤을 거치면서 두께를 점진적으로 줄여 금형(1)에 공급할 수도 있다.

도 7a 내지 도 7c는 안내공급장치(2)의 소재(3)와의 접촉부 단면에 대한 일 실시예를 보여주는 도면으로서, 도 7a는 상기 실시예에 따른 전단변형장치에 대한 개략도, 도 7b 및 도 7c는 회전롤의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 회전롤의 표면에는 소재(3)의 단면 형상과 일치하는 사각홈(도 7b)(10)이나 둥근홈(도 7c)(11)이 파여 있기 때문에, 회전롤과 소재(3)와의 접촉면이 매우 넓어 높은 압입력이 발생한다. 소재(3)가 회전롤을 통과할 때 상기 도 6의 실시예와 같이 압축하여 밀어주면 더욱 높은 압입력을 얻을 수 있을 것이다.

도 8a 내지 도 8b는 전단변형 후의 소재를 안내이송하기 위한안내이송장치(13)의 일 실시예를 보여주기 위한 도면으로서, 도 8a는 측면도를 도 8b는 정면도를 보여준다. 도시한 바와 같이, 금형로(8)의 절곡부 지점부터 출구 밖까지 소재를 안내이송하기 위한 벨트식 안내이송장치(13)를 설치함으로써, 마찰 저항력을 감소시킬 수 있게 된다. 상기 벨트식 안내이송장치(13)에는 금속판이나 고강도 소재의 조각을 이어서 만든 벨트(15), 다면체블록이 순차적으로 연결된 루프형 벨트 등 다양한 구조 및 형태의 벨트가 사용될 수 있다.

상기 안내이송장치(13)는 소재(3)와 함께 연속적으로 이동하기 때문에 소재(3)와 금형(1)간의 마찰면적을 줄여 금형 수명을 증대시키고, 소재 압입에 필요한 힘을 감소시키는 역할을 한다.

한편, 상기 안내이송장치(13)의 또 다른 실시예로서, 금형(1) 출구 밖에 회전롤을 설치하여 소재의 안내이송을 수행할 수 있다. 이러한 안내이송장치는 소재 압입에 필요한 힘을 감소시킬 뿐 아니라, 배출 소재를 감거나 면을 평탄하게 가공하는 역할도 할 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예만을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 본 발명이 의도하고 청구하고자 하는 발명의 범위에 속하는 한 다양한 실시예를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 안내공급장치(2) 및 안내이송장치(13)는 다양한 형상 및 구조를 가질 수 있고, 또 각 실시예를 통하여 개별적으로 설명된 바 있는 본 발명을 구성하는 구성장치는 상호 조합 사용될 수도 있을 것이다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 절곡전단변형 금형에 소재를 연속적으로 공급함으로써, 소재에 제한을 받지 않으면서 전단변형된 소재를 연속적으로 대량생산할 수 있다.

또한, 본 발명은 소재를 금형 내부로 공급하는 공급장치에 의도하지 않은 과부하가 걸리더라도, 그 과부하에 따른 영향을 받지 않고 원할한 작동을 계속적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 금형과 소재와의 마찰을 감소시키고, 이로 인하여 금형 수명을 증대시키고 아울러 소재 압입에 필요한 힘을 감소시켜 전체적인 작업비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 별도의 공정을 거치지 않고, 다양한 두께의 소재에 대응하여 호환성 있게 사용될 수 있다.

Claims (12)

1. 절곡전단변형 금형과;

   상기 금형 입구에 설치되고, 소재와의 마찰접촉 운동에 의하여 소재를 상기 금형 내부로 안내공급하는, 회전식 안내공급장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 안내공급장치는 회전롤인 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 안내공급장치로는 벨트전동장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 벨트는 다수의 다면체블록이 순차적으로 연결된 루프인 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 절곡전단변형된 소재를 안내이송하기 위한 회전식 안내이송장치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 안내이송장치로는 벨트전동장치를 이용하고, 상기 벨트전동장치는 그 벨트와 절곡전단변형된 소재의 마찰접촉에 의하여 절곡전단변형 직후의 소재를 금형 출구 밖까지 안내이송시키는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 금형은, 상기 안내공급장치와 소재의 접촉량을 높이기 위하여 경사 유입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
8. 제 6항에 있어서, 상기 안내공급장치에 의하여 형성되는 공급로의 틈새 간격은 그 안내공급장치에 유입되는 소재의 두께에 비하여 그 이하인 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
9. 제 6항에 있어서, 상기 안내공급장치의 소재와의 마찰접촉부는 소재의 단면 형상과 일치하는 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
10. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금형은, 상기 안내공급장치와 소재의 접촉량을 높이기 위하여 경사 유입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
11. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내공급장치에 의하여 형성되는 공급로의 틈새 간격은 그 안내공급장치에 유입되는 소재의 두께에 비하여 그 이하인 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.
12. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내공급장치의 소재와의 마찰접촉부는 소재의 단면 형상과 일치하는 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 전단변형장치.