KR100579307B1 - 피어싱 펀치 - Google Patents

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Abstract

패널에 피어싱 홀의 연속 가공시, 피어싱 펀치와 패널과의 접촉에 의해 발생하는 마찰열을 냉각수를 통하여 냉각시키며, 피어싱 가공 완료 후, 패널과의 접촉을 배제하여 피어싱 펀치의 소착현상 및 패널의 버어(BURR) 발생을 방지할 수 있도록;
홀더를 통하여 상형의 하부에 장착되며, 내부 중앙에는 냉각수실이 형성되고, 하부 중앙에는 상기 냉각수실과 냉각수 공급통로를 통하여 연결되는 냉각수 챔버를 형성하며, 상기 냉각수 공급통로의 좌우 양측에는 상기 냉각수실과 하부면을 연결하는 좌,우측 냉각수 회수통로를 형성하는 펀치바디; 상기 펀치바디의 하부면에 폭방향으로 슬라이드 가능하게 각각 장착되며, 내부에는 일측이 상기 좌,우측 냉각수 회수통로에 각각 대응하고, 타측은 상기 냉각수 챔버에 각각 대응하도록 냉각수 순환통로를 형성하며, 서로 대응하는 내측면에는 각각의 상부에 캠 경사면을 형성하는 좌,우측 펀치헤드; 상기 좌,우측 펀치헤드 사이에 가이드 수단을 통하여 빠지지 않도록 슬라이드 가능하게 장착되며, 그 상단면 좌우측은 캠 경사면으로 형성되어 상기 좌,우측 펀치헤드의 각각의 캠 경사면에 대응 접촉하여 캠 작동으로 좌,우측 펀치헤드를 폭방향으로 작동시키는 펀치 드라이버; 상기 펀치바디의 좌,우측 하단부와 이에 대응하는 좌,우측 펀치헤드 사이에 구성되어 상기 좌,우측 펀치헤드에 폭방향 내측으로 복원력을 제공하는 좌,우측 리턴수단; 상기 펀치 드라이버의 중앙 상단면과 상기 펀치바디의 냉각수 챔버 내면 사이에 개재되어 펀치 드라이 버에 하향 복원력을 제공하는 중앙 리턴부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치를 제공한다.
피어싱 펀치, 사각 피어싱 홀

Description

피어싱 펀치{PIERCING PUNCH}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피어싱 펀치의 단면도,
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 피어싱 펀치의 평면도,
도 3과 도 4 및 도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피어싱 펀치의 작동 상태도,
도 5는 도 4에서 도시된 피어싱 펀치의 작동 시, 피어싱 펀치의 평면도, 및
도 8은 일반적인 피어싱 펀치 프레스의 구성 단면도이다.
본 발명은 피어싱 펀치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패널에 피어싱 홀의 연속 가공시, 피어싱 펀치와 패널과의 접촉에 의해 발생하는 마찰열을 냉각수를 통하여 냉각시키며, 피어싱 가공 완료 후, 패널과의 접촉을 배제하여 피어싱 펀치의 소착현상 및 패널의 버어(BURR) 발생을 방지할 수 있도록 하는 피어싱 펀치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차를 제작하기 위한 차체패널의 성형은 다단계의 프레스 성형 공정에서 트리밍, 피어싱, 플랜징 등의 성형작업을 통하여 이루어진다.
특히, 상기 피어싱 작업은 차체 의장라인에서 클립 등을 조립하기 위한 장착홀 또는 대차상에서 용접 작업시 패널의 위치규제를 위한 툴링핀 홀 등을 가공하게 된다.
이와 같이, 피어싱 홀의 성형을 위한 일반적인 피어싱 펀치 프레스 장치는, 도 8에서 도시한 바와 같이, 프레스 금형의 상부 구조물인 상형(61)의 하측에 이와 연동하도록 쿠션 스프링(63)을 통하여 상형패드(65)가 구성되어 성형할 패널(51)에 압력을 가하여 이를 규제하게 된다.
상기 상형패드(65)의 하부에는 패널(51)의 하부에서 이를 받쳐주기 위한 프레스 금형의 하부 구조물인 하형(67)이 구성되며, 이 하형(67)의 내측에는 가동되지 않고 상기 패널(51)의 가공부를 직접 지지하는 피어스 부시(69)가 구성된다.
또한, 상기 상형(61)의 하부면 일측에는 펀치홀더(71)를 통하여 피어싱 펀치(73)가 장착되며, 상기 피어싱 펀치(73)에 대응하여 상기 상형패드(65)와 피어스 부시(69) 상에는 각각 가이드 홀(75,77)을 형성하여 이루어진다.
따라서, 피어싱 홀을 가공할 패널(51)을 상기 하형(67)와 피어스 부시(69)의 상면에 안착시키고, 상형(61)을 하강시키면, 상형패드(65)가 패널(51)을 압착 고정한 상태에서, 상기 피어싱 펀치(73)가 상기 패널(51)에 대하여 전진 작동하게 된다.
그러면, 상기 피어싱 펀치(73)는 상형패드(65)와 피어스 부시(69)에 형성된 가이드 홀(75,77)을 따라 이동하면서, 패널(51)에 피어스 홀을 가공하게 된다.
이와 같이, 상기 패널(51)에 피어스 홀을 가공하고 난 후에, 상기 상형(61) 을 후퇴 작동시키면, 상기 피어싱 펀치(73)는 이와 연동하여 상부로 복귀하게 되는 것이다.
그러나 상기한 바와 같이, 종래 피어싱 펀치 프레스 장치에 적용되는 피어싱 펀치는 피어싱 홀 가공 작업 시, 피어싱 하고자 하는 홀의 크기와 동일하게 피어싱 펀치가 제작되어 피어싱 작업을 수행하고 있으며, 상기 피어싱 홀을 가공하고 피어싱 펀치가 원상태로 복귀할 때, 다시 한번 패널에 접촉하게 된다.
즉, 연속적 피어싱 작업을 수행하는 과정에서 피어싱 펀치 자체에 마찰열이 발생하게 되고, 이에 따른 소착현상이 발생하여 피어싱 펀치의 식입면의 경도가 저하되어 펀치 전단면의 깨짐 현상이 발생하는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 패널 자체에는 홀 빨림 현상의 발생으로 버어(BURR)가 생성되어 피어싱 홀의 변형에 의한 불량을 초래하는 문제점도 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 패널에 피어싱 홀의 연속 가공시, 피어싱 펀치와 패널과의 접촉에 의해 발생하는 마찰열을 냉각수를 통하여 냉각시키며, 피어싱 가공 완료 후, 패널과의 접촉을 배제하여 피어싱 펀치의 소착현상 및 패널의 버어(BURR) 발생을 방지할 수 있도록 하는 피어싱 펀치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피어싱 펀치는 홀더를 통하여 상형의 하부에 장착되며, 내부 중앙에는 냉각수실이 형성되고, 하부 중 앙에는 상기 냉각수실과 냉각수 공급통로를 통하여 연결되는 냉각수 챔버를 형성하며, 상기 냉각수 공급통로의 좌우 양측에는 상기 냉각수실과 하부면을 연결하는 좌,우측 냉각수 회수통로를 형성하는 펀치바디; 상기 펀치바디의 하부면에 폭방향으로 슬라이드 가능하게 각각 장착되며, 내부에는 일측이 상기 좌,우측 냉각수 회수통로에 각각 대응하고, 타측은 상기 냉각수 챔버에 각각 대응하도록 냉각수 순환통로를 형성하며, 서로 대응하는 내측면에는 각각의 상부에 캠 경사면을 형성하는 좌,우측 펀치헤드; 상기 좌,우측 펀치헤드 사이에 가이드 수단을 통하여 빠지지 않도록 슬라이드 가능하게 장착되며, 그 상단면 좌우측은 캠 경사면으로 형성되어 상기 좌,우측 펀치헤드의 각각의 캠 경사면에 대응 접촉하여 캠 작동으로 좌,우측 펀치헤드를 폭방향으로 작동시키는 펀치 드라이버; 상기 펀치바디의 좌,우측 하단부와 이에 대응하는 좌,우측 펀치헤드 사이에 구성되어 상기 좌,우측 펀치헤드에 폭방향 내측으로 복원력을 제공하는 좌,우측 리턴수단; 상기 펀치 드라이버의 중앙 상단면과 상기 펀치바디의 냉각수 챔버 내면 사이에 개재되어 펀치 드라이버에 하향 복원력을 제공하는 중앙 리턴부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피어싱 펀치의 단면도, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 피어싱 펀치의 평면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 피어싱 펀치는 상형과 하형을 포함하는 피어싱 펀치 프레스에 적용되어 패널의 일측에 대하여 피어싱 홀을 가공하게 된다.
상기 피어싱 펀치 프레스의 구성은 앞에서 언급한 바와 같으며, 그 구체적인 구성의 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 피어싱 펀치의 구성은 크게, 펀치바디(1), 좌,우측 펀치헤드(3,5), 펀치 드라이버(7), 좌,우측 리턴수단 및 중앙 리턴부재(9)로 구성된다.
먼저, 상기 펀치바디(1)는 홀더(11)를 통하여 상형(미도시)의 하부에 장착되며, 그 내부 중앙에는 냉각수실(13)이 형성된다.
그리고 하부 중앙에는 상기 냉각수실(13)과 냉각수 공급통로(15)를 통하여 연결되는 냉각수 챔버(17)를 형성한다.
상기 냉각수 공급통로(15)의 좌우 양측에는 상기 냉각수실(13)과 펀치바디(1)의 하부면 양측을 연결하는 좌,우측 냉각수 회수통로(19,21)를 형성한다.
여기서, 상기 펀치바디(1)의 내부에 형성되는 냉각수 공급통로(15)는 상기 좌,우측 냉각수 회수통로(19,21)보다 그 직경이 크게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)는 상기 펀치바디(1)의 하부면에 폭방향으로 슬라이드 가능하게 각각 장착된다.
상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)의 내부에는 각각 냉각수 순환통로(23)가 형성되는데, 상기 냉각수 순환통로(23)는 그 일측이 상기 좌,우측 냉각수 회수통로(19,21)에 각각 대응하고, 그 타측은 상기 냉각수 챔버(17)에 각각 대응하도록 형성된다.
또한, 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)의 서로 대응하는 내측면에는 각각의 상부에 캠 경사면(C)을 형성하여 이루어진다.
여기서, 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 그 단면상에서, 각각 반대편 단부에 펀치헤드 연장부(25)를 형성하여 "??" 자 형상으로 이루어져 상기 펀치 드라이버(7)를 감싸도록 구성된다.
또한, 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)의 내부에 형성되는 냉각수 순환통로(23)는 각각의 펀치헤드 표면을 따라 이에 가깝게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 펀치 드라이버(7)는 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5) 사이에 가이드 수단을 통하여 빠지지 않도록 슬라이드 가능하게 장착된다.
상기 펀치 드라이버(7)의 상단면 좌우측은 캠 경사면(C)으로 형성되어 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)의 각각의 캠 경사면(C)에 대응 접촉하여 캠 작동으로 좌,우측 펀치헤드(3,5)를 폭방향으로 작동시키도록 구성된다.
여기서, 상기 펀치 드라이버(7)와 좌,우측 펀치헤드(3,5) 각각의 캠 경사면(C) 사이에는 슬라이딩 플레이트(S)가 개재되어 상호간의 마찰력을 최소화시키는 것이 바람직하다.
그리고 상기 가이드 수단은 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)의 서로 대응하는 내측면에 각각 일정구간 가이드 홈(27)을 형성하고, 이에 대응하는 상기 펀치 드라이버(7)의 양측 외측면에는 상기 가이드 홈(27)을 따라 가이드되는 가이드 돌기(29)가 각각 형성되어 구성된다.
상기 좌,우측 리턴수단은 상기 펀치바디(1)의 좌,우측 하단부와 이에 대응하 는 좌,우측 펀치헤드(3,5) 사이에 구성되어 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)에 폭방향 내측으로 복원력을 제공하게 된다.
이러한 좌,우측 리턴수단의 구성은 상기 펀치바디(1)의 좌,우측 하단부에 각각 돌출된 리테이너부(31)를 형성하고, 상기 각각의 리테이너부(31)는 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)의 일측에 형성되는 가이드 홀(33)을 통하여 스프링 가이더(35)가 끼워진 상태로 상기 스프링 가이더(35)의 일단을 고정하며, 상기 각 리테이너부(31)와 좌,우측 펀치헤드 (3,5)사이의 공간부에는 상기 스프링 가이더(35)에 리턴 스프링(37)이 끼워져 구성된다.
여기서, 상기 리턴 스프링(37)은 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 펀치 드라이버(7)의 중앙 상단면과 상기 펀치바디(1)의 냉각수 챔버(17) 내면 사이에는 펀치 드라이버(7)에 하향 복원력을 제공하도록 코일 스프링으로 이루어지는 상기한 중앙 리턴부재(9)가 개재된다.
따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 피어싱 펀치의 작동을 도 3내지 도 7을 통하여 설명한다.
먼저, 피어싱 홀을 가공할 패널(10)을 피어싱 부시(41)의 상면에 안착시키고, 상형(미도시)을 하강시키면, 도 3에서와 같이, 펀치 드라이버(7)가 먼저 패널(10)의 상면에 접촉하게 된다.
이때까지는 상기 냉각수 공급통로(15)를 통하여 차가운 냉각수가 좌,우측 펀치헤드(3,5) 내부의 각 냉각수 순환통로(23)를 채운 상태가 된다.
이러한 상태로 계속해서, 상형이 하강하면, 도 4에서와 같이, 상기 펀치 드라이버(7)는 중앙 리턴부재(9)의 탄성력을 극복하면서, 그 상단 좌,우측의 캠 경사면(C)이 좌,우측 펀치헤드(3,5)의 캠 경사면(C)과 캠 작동하여 좌,우측 펀치헤드(3,5)가 폭방향으로 벌어지도록 이동시키게 된다.
이 때, 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)는, 도 5에서와 같이, 그 헤드 연장부(25)와 함께, 평면이 정사각형 혹은 직사각형의 형상이 되며, 그 내부 각각의 냉각수 순환통로(23)는 양단이 상기 펀치바디(1) 상의 좌,우측 냉각수 회수통로(23) 및 냉각수 챔버(17)와의 연결 상태가 끊어진 상태가 된다.
이러한 상태에서, 상기 상형(미도시)이 계속 하강 작동하면, 도 6에서와 같이, 좌,우측 펀치헤드(3,5)는 피어싱 부시(41)에 대하여 작동하여 패널(10)의 일측을 절단하여 사각의 피어싱 홀(PH)을 가공하게 되며, 이와 동시에, 상기 펀치 드라이버(7)에 작동하던 힘이 제거되어 펀치 드라이버(7)는, 도 7에서와 같이, 중앙 리턴부재(9)에 의해 전진하여 스트립(ST)을 제거하게 된다.
이 때, 상기 펀치 드라이버(7)가 원위치되면서, 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)도 각각의 리턴 스프링(37)에 의해 폭방향 내측으로 복귀하여 피어싱 홀(PH)과의 간섭을 최소화하게 된다.
또한, 상기 좌,우측 펀치헤드(3,5)가 상기 패널(10)에 대하여 피어싱 홀(PH)을 연속 가공하여 마찰열이 발생하여도 각 냉각수 순환통로(23) 내의 냉각수에 의해 냉각되며, 좌,우측 펀치헤드(3,5)가 복귀된 상태에서, 냉각수 순환통로(23) 내에는 뜨거운 냉각수가 대류에 의해 냉각수실(13)로 리턴되면서, 다시 차가운 냉각 수가 냉각수 공급통로(15) 및 냉각수 챔버(17)를 통하여 채워져 냉각 작용을 반복하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 피어싱 펀치에 의하면, 패널의 일측에 대하여 사각의 피어싱 홀을 가공할 수 있으며, 피어싱 홀의 연속 가공시, 피어싱 펀치와 패널과의 접촉에 의해 발생하는 마찰열을 냉각수를 통하여 냉각시켜, 피어싱 펀치의 소착현상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 피어싱 가공 완료 후, 패널과의 접촉을 최소화하여 패널의 버어(BURR) 발생을 방지할 수 있으며, 피어싱 작업 후, 생기는 스크랩을 튕겨 주어서 스크랩의 낌 현상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 상형과 하형을 포함하는 피어싱 펀치 프레스에 적용되는 피어싱 펀치에 있어서,
    홀더를 통하여 상형의 하부에 장착되며, 내부 중앙에는 냉각수실이 형성되고, 하부 중앙에는 상기 냉각수실과 냉각수 공급통로를 통하여 연결되는 냉각수 챔버를 형성하며, 상기 냉각수 공급통로의 좌우 양측에는 상기 냉각수실과 하부면을 연결하는 좌,우측 냉각수 회수통로를 형성하는 펀치바디;
    상기 펀치바디의 하부면에 폭방향으로 슬라이드 가능하게 각각 장착되며, 내부에는 일측이 상기 좌,우측 냉각수 회수통로에 각각 대응하고, 타측은 상기 냉각수 챔버에 각각 대응하도록 냉각수 순환통로를 형성하며, 서로 대응하는 내측면에는 각각의 상부에 캠 경사면을 형성하는 좌,우측 펀치헤드;
    상기 좌,우측 펀치헤드 사이에 가이드 수단을 통하여 빠지지 않도록 슬라이드 가능하게 장착되며, 그 상단면 좌우측은 캠 경사면으로 형성되어 상기 좌,우측 펀치헤드의 각각의 캠 경사면에 대응 접촉하여 캠 작동으로 좌,우측 펀치헤드를 폭방향으로 작동시키는 펀치 드라이버;
    상기 펀치바디의 좌,우측 하단부와 이에 대응하는 좌,우측 펀치헤드 사이에 구성되어 상기 좌,우측 펀치헤드에 폭방향 내측으로 복원력을 제공하는 좌,우측 리턴수단;
    상기 펀치 드라이버의 중앙 상단면과 상기 펀치바디의 냉각수 챔버 내면 사 이에 개재되어 펀치 드라이버에 하향 복원력을 제공하는 중앙 리턴부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 펀치바디의 내부에 형성되는 냉각수 공급통로는 상기 좌,우측 냉각수 회수통로보다 직경이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 좌,우측 펀치헤드는
    그 단면상에서, 각각 반대편 단부에 펀치헤드 연장부를 형성하여 상기 펀치 드라이버를 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 좌,우측 펀치헤드의 내부에 형성되는 냉각수 순환통로는 각각의 펀치헤드 표면을 따라 이에 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 펀치 드라이버와 좌,우측 펀치헤드 각각의 캠 경사면 사이에는 슬라이딩 플레이트가 개재되는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 가이드 수단은
    상기 좌,우측 펀치헤드의 서로 대응하는 내측면에 각각 일정구간 가이드 홈 을 형성하고, 이에 대응하는 상기 펀치 드라이버의 양측 외측면에는 상기 가이드 홈을 따라 가이드되는 가이드 돌기가 각각 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 좌,우측 리턴수단은
    상기 펀치바디의 좌,우측 하단부에 각각 리테이너부를 형성하고, 상기 각각의 리테이너부에는 상기 좌,우측 펀치헤드의 일측에 형성되는 가이드 홀을 통하여 스프링 가이더가 끼워진 상태로 상기 스프링 가이더의 일단이 고정되며, 상기 각 리테이너부와 좌,우측 펀치헤드 사이의 공간부에는 상기 스프링 가이더에 리턴 스프링이 끼워져 이루어지는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 리턴 스프링은
    코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 중앙 리턴부재는
    코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피어싱 펀치.
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