KR100626626B1 - 다층 스트립으로부터 제품을 스탬핑 가공하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가늘고 긴 다층의 스트립 재료(10)로부터 제품을 스탬핑 가공하는 방법에 관한 것이다. 다층 재료는 점탄성의 중간층(16)과, 이 중간층(16)에 비해 상대적으로 견고하게 구성되어 있는 상부층(14) 및 하부층(18)을 포함한다. 이 방법은 제품의 소망의 형상과 일치하는 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')를 각각 포함하고 대칭적으로 정렬된 상부 및 하부 펀치(46, 48, 50, 52)를 포함한다. 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72') 각각은 경사면(62, 62', 68, 68')과, 양의 경사각(A, A', B, B')을 한정하도록 조합된 제품 계면(64, 64', 70, 70')에 의해 한정된다. 스트립(10)은 상부 및 하부 펀치(46, 48, 50, 52) 사이에 위치 설정된다. 그 다음, 상부 및 하부 펀치(46, 48, 50, 52)는 상부층과 하부층(14, 18)의 일부를 각각 전단한다. 보다 구체적으로는, 대칭의 홈부 패턴이 상부층과 하부층에 형성되어 제품의 주변을 한정한다. 그 다음, 상기 제품을 그 주변을 따라 스트립(10)으로부터 제거된다.

Description

다층 스트립으로부터 제품을 스탬핑 가공하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR STAMPING A PART FROM A MULTI-LAYERED STRIP}

본 발명은 다층 제품과, 비교적 견고한 상부층, 하부층 및 점탄성의 중간층을 구비하는 다층 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특정의 실시예에 따르면, 점탄성의 중간층을 포함한 다층 스트립으로부터 평평하고 균일한 가장자리를 갖는 제품을 대량 생산 하에서 스탬핑 가공하기 위한 방법 및 장치가 제공된다.

시트 또는 스트립 재료로부터 제품을 스탬핑 혹은 블랭킹(blanking) 가공하기 위해 통상적으로 사용하는 여러 방법들이 널리 알려져 있다. 통상, 제품은 스트립을 소망의 위치에서 전단 응력에 노출시킴으로써 스트립으로부터 전단(shear) 혹은 절단된다. 보통의 블랭킹 장치는 펀치와 다이 혹은 이와 유사한 펀치 프레스 공구를 포함한다. 펀치 및 다이는 소망의 최종 제품의 형상과 일치하는 형상을 지니며, 따라서 원형, 직사각형 등의 각종 형상이라고 볼 수 있다. 일반적으로 말하면, 스트립 재료를 펀치와 다이 사이에 놓고 그 펀치를 다이쪽으로 구동시킨다. 이러한 작동 중에, 제품은 펀치와 다이에 의해 부여된 파단선을 따라 스트립으로부터 전단된다. 다른 유사한 전단 방법은 다이 컷팅, 정밀 블랭킹, 강철자 등을 포함한다.

종래의 펀치 프레스를 매개로 한 블랭킹 작업 혹은 이와 유사한 방법이 널리 채택되고 있지만, 이러한 전단 기법은 고유의 한계점으로 인해 최종 제품에 어떤 불완전성을 유발한다. 예컨대, 표준 펀치/다이를 사용할 경우, 펀치와 다이 사이의 간극은 전단된 제품의 가장자리의 형상 및 질을 결정하는데 있어 주요한 요인이 된다. 전단 공정 중에, 실제의 전단 가공은 제품과 펀치 사이와 그리고 제품과 다이 사이의 계면 영역에 어떤 균열 혹은 크랙이 형성되는 것에서부터 통상 시작된다. 이러한 특징은 변형되는 영역을 형성하여 결국 완전히 분리시키는 결과를 초래한다. 이러한 현상에 기인하여, 제품의 전단된 가장자리는 통상 매끄럽지 않을뿐더러 스트립의 평면에 대해 수직을 이루지 못한다. 더욱 구체적으로 말하면, 간극이 증가할수록 제품의 가장자리를 따라 변형 영역이 더 커짐에 따라 제품의 가장자리는 더 거칠어진다. 재료는 그 간극 영역으로 당겨지고, 전단된 제품의 가장자리는 더욱 곡선 형태로 된다. 추가적으로, 끝말림(burr)은 통상 제품의 바닥면에서 형성된다. 컷팅 가장자리를 펀치에 합치시킴으로써 균열 형성을 더욱 양호하게 제어하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 비교적 얇은 스트립 재료일 경우라도 제어되지 않는 균열이 제품의 전단된 가장자리를 따라 계속 발생될 것이다.

제품의 최종 응용례에 따라, 전술한 결점이 다소 무시될 수 있다. 예컨대, 스테인레스강 와셔는 통상 펀칭 가공으로 생산된다. 대부분의 응용례에 있어서, 와셔가 완전히 평평하거나 또는 내측 및 외측 주변 가장자리가 균일하게 구성될 필요는 없다. 더욱이, 평평도 및 가장자리의 균일성이 매우 중요하게 고려될 경우에는 소정의 추가적인 프로세스 제어가 필요할 수도 있다. 예컨대, 정밀 블랭킹 작 업에서는 끝말림 발생을 최소화하고 더욱 균일한 전단을 쉽게 하도록 정위치에 기밀하게 시트 재료 혹은 스트립을 고정시키는 V형의 스팅어(stinger)를 사용한다. 변형례로서, 롤링, 플랫 베이킹(flat baking), 셰이빙(shaving), 끝말림 제거 등의 추가의 제조 단계를 적용할 수도 있다.

펀칭 작업을 이용하여 생산한 통상의 제품의 구체적인 일례는 컴퓨터 하드 디스크 등의 회전 가능한 저장 매체용의 디스크 기판 재료가 있다. 컴퓨터 하드 디스크에 사용된 디스크 기판은 적절한 형상의 제품을 알루미늄 시트로부터 블랭킹 가공함으로써 대량으로 생산된다. 후속하여 디스크의 양면에는 니켈 도금 등의 다른 재료가 피복되고 또 마그네틱 물질로 스퍼터링 처리된다. 그러나, 디스크 기판 자체는 펀치 및 다이 장치로 생산된다. 컴퓨터 하드 디스크는 매년 10억개 이상이 생산되는 것으로 추정된다. 분명한 것은, 디스크 기판이 반드시 평평해야 한다. 이러한 관점에서, 현재의 산업 표준은 96mm(통상의 하드 디스크 기판의 직경)당 8마이크론 미만 혹은 84mm(다른 타입의 하드 디스크 기판의 직경)당 5마이크론 미만의 평평도를 필요로 한다. 이러한 엄격한 표준을 만족시키기 위해, 스팅어 기법은 통상 끝말림 발생을 최소화시키기 위해 사용된다. 더욱이, 후속하는 블랭킹 혹은 스탬핑 작업에서, 디스크 기판은 통상 플랫 베이킹 처리된다.

시트 재료의 단일체 성질로 인해 요구되는 디스크 기판의 평평도는 전술한 방법에 의해 얻어지게 된다. 스탬핑 가공 중에 부여되는 불완전성이 디스크 두께를 가로질러 비교적 균일하게 나타나기 때문에 단일체 알루미늄 재료는 플랫 베이킹 가공을 쉽게 실시할 수 있게 해준다. 대부분의 최종 응용례는, 단일체 혹은 단일층의 알루미늄 디스크 기판이 기대 이상으로 만족시켰다. 그러나, 컴퓨터 하드 디스크 기술이 계속 발전함에 따라, 컴퓨터 하드 디스크의 요구 조건은 더욱 까다로워졌다. 예컨대, 하드 디스크의 회전 속도를 더욱 증가시키려는 시도가 있었다. 하드 디스크는 통상 일정한 속도로 회전한다. 통상의 속도 범위는 분당 3600 내지 7200 회(rpm)이다. 최근의 하드 드라이브의 구조가 향상됨에 따라, 회전 속도를 10,000rpm 을 능가하게 만들 수 있다. 이러한 고속의 회전 속도에서 공기 항력 및/또는 내부 하드 드라이브의 조화 진동에 응답하여 디스크는 펄럭이거나 진동하기 시작한다. 조화 진동의 효과는 고속의 회전에서 크게 증가한다. 표준 컴퓨터 하드 디스크 기판은 단일체이기 때문에, 디스크 기판의 바닥면에 발생한 어떤 공명 진동은 상부면(또는 그 반대로)으로 전달 혹은 전파하여 판독/기록 에러를 유발한다.

공명 진동을 극복하기 위해, 최근 디스크 기판의 디자인에서의 관심은 내부 댐핑 메커니즘을 제공하는데 집중되었다. 이러한 내부 댐핑 메커니즘은 공명 진동을 흡수 또는 상쇄시키는 역할을 하기 때문에, 진동 전파 및 그에 따른 판독/기록 에러의 발생을 방지한다. 이러한 컴퓨터 하드 디스크 기판(혹은 이와 유사한 회전 가능한 저장 매체)의 일례가 미네소타주 세인트 폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄링 컴패니 명의의 미국 특허 제5,538,774호에 개시되어 있다. 상기 특허에 기재된 디스크 기판은 점탄성 재료로 구성된 적어도 하나의 층을 포함한다. 이 점탄성 층은 사용중에 발생된 공명 진동을 감쇠하는 역할을 한다.

점탄성 재료를 컴퓨터 하드 디스크 기판의 재료로 사용함으로써, 공명 진동 과 관련한 문제를 거의 완벽하게 해결하였다. 그러나, 대량 생산에 있어서 제조상의 문제점이 발생할 수 있었다. 다층 디스크 기판을 제조하기 위한 방법 혹은 비교적 견고한 외층 및 점탄성 중간층을 갖는 것의 제조는 3층 혹은 그 이상의 층을 각각 별도로 제조해야 하는 것을 의미한다. 일단 적절한 형상 및 크기로 절단하여 3개 혹은 그 이상의 층을 서로 접착한다. 대량 생산에 있어서, 이러한 방법은 비교적 시간 소모적일 수 있다. 더욱이, 층들을 적절하게 정렬하는데 있어서 어려운 점이 있을 수 있다. 반대로 3층 혹은 그 이상의 층은 연속적인 스트립으로 형성될 수 있다. 그 다음, 개개의 컴퓨터 하드 디스크 기판 혹은 다른 소자는 전술한 스탬핑 방법에 따라 스트립으로부터 스탬핑 가공된다. 종래의 스탬핑 기술에 따라, 견고한 상부층은 견고한 하부층의 적어도 일부를 효과적으로 절단한다. 그러나, 단일체와는 달리, 점탄성의 중간층을 지니고 있는 다층 제품에 있어 스탬핑 가공에 의해 야기된 결점을 "정정" 하기가 매우 어렵다. 점탄성 중간층은 연질이고 변형하기 쉽기 때문에, 견고한 외측 재료는 점탄성 재료와의 계면 영역에서 쉽게 변형된다. 이러한 내부 변형 혹은 편향은 제품의 주변 가장자리를 따라 더욱 집중된다. 점탄성 계면 영역이 내부적으로 위치하기 때문에, 외부의 압축력 및/또는 플랫 베이킹 가공을 통해 가장자리의 편향을 정정하기가 매우 곤란하다. 따라서, 대량 생산 체재에서 96mm 당 약 8마이크론 미만의 평평도 규격을 충족시키기 어려울 수 있다. 효과적으로, 종래의 스탬핑 기술은 전단된 가장자리면의 불균일성을 유발하고 평평도의 편차도 부적합할 수 있다. 명백한 것은, 이러한 문제점이 컴퓨터 하드 디스크 기판뿐만 아니라 다른 어떤 다층의 스탬핑 가공된 제품에서도 마찬가 지로 일어난다는 것이다.

비교적 견고한 재료의 층들 사이에 점탄성 재료를 마련함으로써 기존의 각종 제품에 지대한 개선을 초래하였다. 그러나, 공지의 스탬핑 기술에 의한 이러한 제품의 제조는 평평도 편차에 있어 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 다층 스트립으로부터 균일하고 평평한 제품을 스탬핑 가공하는 방법이 요구되고 있다.

본 발명의 일 태양은 상부층, 중간층, 하부층을 포함하는 가늘고 긴 다층의 스트립 재료로부터 제품을 스탬핑 가공하는 방법에 관한 것이다. 중간층은 점탄성을 갖는다. 상부층 및 하부층은 중간층에 비해 상대적으로 견고하게 구성되어 있다. 상기 방법은 상부 및 하부 펀치가 대칭적으로 정렬되어 있는 스탬핑 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 상부 및 하부 펀치 각각은 제품의 소망의 형상과 일치하는 재료 이송 가장자리를 포함한다. 이에 따라, 각각의 재료 이송 가장자리는 경사면과 제품의 계면에 의해 형성된다. 경사면과 제품의 가장자리 계면은 양의 경사각을 형성하도록 조합된다. 스트립은, 상부 펀치의 재료 이송 가장자리를 상부층에 인접하게 하고 하부 펀치의 재료 이송 가장자리를 하부층에 인접하게 하도록 상부 및 하부 펀치 사이에 위치 설정된다. 그 다음, 상부층 및 하부층의 일부를 상부 펀치와 하부 펀치로 각각 전단한다. 보다 구체적으로 말하면, 상부 펀치의 재료 이송 가장자리를 상부층의 일부를 통과시켜 상부층의 홈부 패턴을 형성한다. 이와 유사하게, 하부 펀치의 재료 이송 가장자리를 하부층의 일부를 통과시켜 하부층의 홈부 패턴을 형성한다. 상부층 및 하부층의 홈부 패턴 각각은 제품의 주변을 한정하게 된다. 최종적으로, 제품은 스트립으로부터 분리된다. 이렇게 생산된 제품은 실질적으로 균일한 주변 가장자리를 가지며 또 매우 평평하게 구성된다.

본 발명의 또 하나의 태양은 가늘고 긴 다층의 스트립 재료로부터 제품을 스탬핑 가공하는 방법에 관한 것이다. 상기 다층은 상부층, 중간층, 하부층을 포함한다. 중간층은 점탄성을 갖는다. 상부층 및 하부층은 중간층에 비해 상대적으로 견고하게 구성되어 있다. 이 방법은 제품의 주변을 규정하고 상부층의 두께 미만의 깊이를 갖는 제1 홈부를 상기 상부층에 형성하는 단계를 포함한다. 제2 홈부는 하부층에 형성된다. 이 제2 홈부는 제1 홈부에 대칭이고 하부층의 두께 미만의 깊이를 갖는다. 이러한 관점에서, 제1 홈부와 제2 홈부는 실질적으로 동시에 형성한다. 최종적으로, 그 제품을 스트립으로부터 분리한다. 이렇게 생산된 제품은 실질적으로 균일한 주변 가장자리를 갖고 매우 평평하게 된다.

본 발명의 또 다른 태양은 가늘고 긴 다층의 스트립 재료로부터 제품을 스탬핑 가공하는 장치에 관한 것이다. 상기 다층 재료는 상부층, 중간층, 하부층을 포함한다. 중간층은 점탄성을 갖는다. 상부층 및 하부층은 중간층에 비해 상대적으로 견고하게 구성되어 있다. 이 장치는 제1 펀치, 제2 펀치, 구동 기구 및 정지부를 포함한다. 제1 펀치는 상기 제품의 소망의 형상과 일치하는 재료 이송 가장자리를 포함한다. 더욱이, 이 재료 이송 가장자리는 경사면과 제품의 계면에 의해 한정되어 있다. 경사면과 제품의 계면은 양의 경사각을 형성하도록 조합된다. 제2 펀치는 제1 펀치의 재료 이송 가장자리와 실질적으로 동일한 재료 이송 가장자리를 구비한다. 상기 제1 펀치와 상기 제2 펀치는 재료 이송 가장자리들이 대칭적으로 정렬되도록 수직방향으로 배치된다. 구동 기구는 스탬핑 작업 중에 제1 펀치를 제2 펀치쪽으로 힘을 가할 수 있도록 되어 있다. 끝으로, 정지부는 스탬핑 작업 중에 재료 이송 가장자리들 사이의 간격을 제어할 수 있게 되어 있다. 보다 구체적으로 말하면, 정지부는 재료 이송 가장자리들 사이의 수직 간격이 중간층의 두께보다 더 크게 되도록 스탬핑 가공을 제어한다.

본 발명의 또 다른 태양은 전술한 발명 중 어느 하나에 의해 제조된 제품에 관한 것이다. 양호한 일실시예에 따르면, 상기 제품은 회전 가능한 저장 매체이다. 본 발명의 또 다른 태양은 회전 가능한 저장 매체의 베이스 소자로서 사용하기 위한 디스크 기판을 제공하는 것이다. 이 디스크 기판은 외측 주변 가장자리와 내측 주변 가장자리의 의해 한정된다. 이 디스크는 상부층, 하부층 및 중간층을 포함한다. 중간층은 상부층 및 하부층 사이에 배치되고 점탄성을 갖는다. 상부층 및 하부층은 중간층에 비해 상대적으로 견고하다. 더욱이, 상부층, 하부층 및 중간층은 외측 주변 가장자리로부터 내측 주변 가장자리로 실질적으로 평행하고 평평한 형상으로 되어 있다.

도 1a는 본 발명에 따라 스탬핑 가공할 제품의 재료가 되는 다층 스트립을 도시한 부분 평면도이며,

도 1b는 도 1a의 1b -1b를 따라 절취한 스트립 재료의 단면도이고,

도 2는 파일럿 구멍과 릴리프 패턴을 형성하도록 처리된 도 1a의 스트립의 평면도이며,

도 3은 도 2의 스트립을 포함하는 부분 스탬핑 장치의 개략적인 단면도이고,

도 4는 부분 스탬핑 작업에서 도 3에 도시된 장치의 단면도이며,

도 5a는 부분 스탬핑 작업을 행한 이후의 도 2의 스트립의 단면도이고,

도 5b는 도 5a의 스트립의 평면도이며,

도 6은 펀치 절차를 개략적으로 예시한 도면이며,

도 7a는 펀치 절차를 행한 이후의 도 5a의 스트립 재료의 평면도이고,

도 7b는 도 7a의 스트립으로부터 전단된 제품의 평면도이며,

도 7c는 도 7b의 일부를 도시한 단면도이다.

본 발명은 스트립 재료로부터 제품을 스탬핑 가공하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 스트립(10)은 도 1a에 도시되어 있다. 스트립(10)은 제품을 대량으로 생산할 수 있도록 가늘고 긴 것이 바람직하다. 이를 위해, 도 1a에 도시된 스트립(10)은 제품 패턴(12; 점선으로 표시)을 포함한다. 이 제품 패턴(12)은 스트립(10)으로부터 스탬핑 가공될 제품을 나타내며 광범위한 종류의 형상 및 모양을 가질 수 있다. 그러나, 양호한 실시예에 따르면, 제품 패턴(12)은 회전 가능한 저장 매체용 제품을 제조하기 위한 용도 등의 컴퓨터 하드 디스크의 기판에 관한 것이며, 따라서 중앙에 구멍이 있는 링으로 도시되어 있다. 이 때문에, 제품 패턴(12)은 외측 주변(OP)과 내측 주변(IP)을 형성한다. 제품 패턴(12)은 도 1a에 단지 예시할 목적으로 도시되어 있다는 것에 주목해야 한다. 본 발명에 따른 가공 이전에, 스트립(10)은 연속성이 있는 것이 바람직하고 제품 패턴(12)을 포함하지 않는다.

양호한 실시예에 있어서, 스트립(10)은 다층이다. 예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이, 스트립은 상부층(14), 중간층(16) 및 하부층(18)으로 구성되어 있다. 이 중간층(16)은 점탄성을 갖는다.

상부층(14)과 하부층(18)은 중간층(16)에 비해 다소 강성을 지니는 것이 바람직하다. 예컨대, 상부층(14)과 하부층(18)은 알루미늄 등의 금속재로 구성되어도 좋다.

중간층(16)은 폴리머를 주성분으로 하거나 또는 점성을 갖는 유사한 재료를 주성분으로 하고 있기 때문에 에너지를 분산할 수 있지만, 소정의 탄성 특성을 나타내므로 에너지를 저장할 수 있다. 즉, 점탄성 재료는 변형시 기계적 에너지를 열로 변환시킬 수 있는 통상으로 긴 사슬형 분자를 함유하는 탄성 재료이다. 적절한 점탄성 재료의 예를 몇개 들자면, 플루오로폴리머, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 폴리아미드를 포함한다. 심지어, 유효량의 섬유질 및/또는 미립 물질이 점탄성 재료에 화합되어도 좋다. 이러한 구조에 따르면, 중간층(16)은 상부층(14) 및 하부층(18)에 대한 댐핑층으로서의 역할을 한다.

스트립(10)으로부터 스탬핑 가공된 제품(도시 생략)은 다양한 용례에 있어서 매우 유용할 수 있으며, 그 예로서 회전 가능한 저장 매체를 만들기 위해 사용할 수 있는 컴퓨터 하드 디스크 기판(도 1a의 제품 패턴(12)으로 도시)을 들 수 있다. 중간층(16)을 위한 입수 가능한 재료의 예로는 본 명세서에서 참조로 한 미국 특허 제5,538,774호에 개시된 것이 있다.

상부층(14) 및 하부층(18)은 스트립(10)의 외면을 형성하는 것으로 도시되어 있지만, 추가의 재료 혹은 층, 예컨대 정보 저장층 혹은 보호성 오버코트층이 피복될 수 있거나 그렇지 않으면 상부층(14) 및/또는 하부층(18)에 접착될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이와 유사하게, 추가의 재료층(들) 및/또는 접착제가 상부층(14)과 중간층(16) 및/또는 중간층(16)과 하부층(18) 사이에 개재될 수도 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 상부층(14) 및 하부층(18)은 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 중간층(16)의 두께는 상부층(14)과 하부층(18)의 두께보다 얇다. 상부층(14), 중간층(16) 및/또는 하부층(18) 각각의 두께 및 그들의 상호 관계를 다르게 조합하여도 좋다.

전술한 스트립(10)의 특징을 기초로 하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 제품(예컨대, 도 1a에서 제품 패턴(12)으로 도시)의 제조는 예비적인 펀칭 작업부터 시작되는데, 이 작업에서 도 2에 도시된 바와 같이 파일럿 구멍(20), 내측 릴리프 패턴(22) 및 외측 릴리프 패턴(24)이 형성된다. 제품 패턴(12)은 비록 스트립(10)에 실제로 형성되어 있지 않지만 제품의 소망의 형상을 나타내는 것에 주목해야 할 것이다. 따라서, 스트립(10)에 적용된 어떠한 스탬핑 혹은 펀칭 작업은 그 재료가 최종 제품을 구성할 것이기 때문에 제품 패턴(12)내의 재료를 간섭하여서는 안되며, 그렇지 않으면 그 재료가 손상될 것이다. 따라서, 파일럿 구멍(20), 내측 릴리프 패턴(22) 및 외측 릴리프 패턴(24)은 제품 패턴(12)의 내측 주변(IP) 및 외측 주변(OP)으로부터 멀어지는 방향으로 위치한다.

양호한 실시예에 따르면, 파일럿 구멍(20)의 수는 4개로 되어 있지만 반드시 4개일 필요는 없다. 파일럿 구멍(20)은 예컨대 펀칭 작업 등과 같은 몇몇 상이한 제조 방법에 의해 형성될 수 있다. 이 파일럿 구멍(20)은 하나의 처리 장치로부터 다른 처리 장치로 스트립(10)의 이동을 용이하게 하고, 또 특정의 처리 장치에 대해 스트립(10)을 적절하게 정렬하는 것을 보조하기 위해 제공되는 것이 바람직하다.

내측 릴리프 패턴(22)과 외측 릴리프 패턴(24)은 제품 패턴(12)의 내측 주변(IP)과 외측 주변(OP) 각각에 인접하게 형성된다. 중요하게는, 내측 릴리프 패턴(22)과 외측 릴리프 패턴(24)은 제품 패턴(12) 내의 스트립(10)의 재료로 확장하지 않도록 형성되어 있으며, 그렇지 않을 경우 그 재료를 손상하게 된다.

양호한 실시예에 따르면, 제품(예컨대, 제품 패턴(12)으로 도시)은 컴퓨터 하드 디스크의 베이스 소자로서 사용하기 위한 디스크 기판이며, 내측 릴리프 패턴(22)은 내측 주변(IP)내에 형성된 구멍이다. 변형례로서, 내측 릴리프 패턴(22)은 슬롯일 수 있다. 명백하게는, 스트립(10)으로부터 제조된 어떤 제품(예컨대, 링을 제외한 제품)은 연속성이 있을 수 있다. 이러한 디자인으로 단지 외측 주변(OP)을 형성할 필요가 있고, 내측 주변(IP)은 생략되어도 좋다. 이러한 형상을 갖는 제품의 스탬핑 가공은 내측 릴리프 패턴(22)을 형성할 필요가 없다.

외측 릴리프 패턴(24)은 일련의 슬롯(26a-26d)을 포함하는 것으로 도 2에 도시되어 있다. 슬롯(26a-26d)을 형성함으로써 복수 개의 탭(28a-28d)이 남게 된다. 이 탭(28a-28d)은 외측 릴리프 패턴(24)내의 재료를 스트립(100의 잔여부에 "연결"하기 위해 제공된다. 다시 말해서, 탭(28a-28d)은 외측 릴리프 패턴(24)내의 재료가 스트립(10)의 잔여부로부터 떨어져 나가는 것을 방지한다. 도 2에는 4개의 탭(28a-28d)이 도시되어 있지만 이보다 더 적거나 많아도 좋다. 아래에 설명한 후속 처리를 용이하게 하기 위해, 각각의 탭(28a-28d)은 스트립(10)의 두께에 상응하는 비교적 작은 폭을 갖는다. 예컨대, 두께가 0.81mm(0.032in)인 스트립(10)의 경우, 복수 개의 탭(28a-28d) 각각의 폭은 약 1mm(0.04in) 미만이며, 다른 치수로 되어도 좋다.

외측 릴리프 패턴(24)은 슬롯(26a-26d) 각각이 서로 인접하지만, 제품 패턴(12)의 외측 주변(OP)으로부터 약간 거리를 둔 상태에 있도록 위치된다. 이하에 상세히 후술하는 바와 같이, 외측 릴리프 패턴(24)은 후속하는 처리 중에 제품 패턴(12)으로부터 멀어지게 재료의 이동을 용이하게 하기 위해 제공된다. 이에 따라, 슬롯(26a-26d)은 스트립(10)의 두께와 대략 동일한 거리만큼 제품 패턴(12)으로부터 거리를 두는 것이 양호하다.

내측 릴리프 패턴(22)과 외측 릴리프 패턴(24)은 펀치 프레스, 루터(router) 등을 이용하여 다양한 형태로 형성할 수 있다. 더욱이, 파일럿 구멍(20), 내측 릴리프 패턴(22) 및 다른 릴리프 패턴(24)은 동시에 또는 별도의 프로세싱 스테이션에서 형성될 수 있다. 예컨대, 파일럿 구멍(20)과 내측 릴리프 패턴(22)을 먼저 형성한 다음 슬롯(26a, 26c), 그 후 슬롯(26b, 26d)을 형성할 수 있다. 정확한 순서에 상관없이, 예비 펀칭 작업에 후속하여 스트립(10)을 파일럿 구멍(20)에 의해 후속하는 프로세싱 스테이션 내로 안내 및 정렬시킬 수 있다. 더욱이, 내측 릴리프 패턴(22)과 외측 릴리프 패턴(24)은 재료를 제품 패턴(12)으로부터 멀어지는 방향으로의 이송을 용이하게 한다.

예비 펀칭 작업에 후속하여, 스트립(10)은 도 3에 도시된 부분 스탬핑 장치(40) 등의 부분 스탬핑 장치를 통해 처리된다. 일반적으로, 부분 스탬핑 장치(40)는 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)를 포함한다. 상부 펀치(42)는 내측 주변 섹션(46)과 외측 주변 섹션(48)을 포함한다. 이와 유사하게, 하부 펀치(44)는 내측 주변 섹션(50)과 외측 주변 섹션(52)을 포함한다. 양호한 실시예에 따르면, 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)는 상부 다이 슈우(53)에 각각 일체로 형성되어 연결된다. 상부 다이 슈우(53)는 교대로 램(54)에 고정된다. 램(54)은 양변위 모터 등의 구동 장치(도시 생략)에 의해 수직 방향으로 구동된다. 스톱 블록(56)은 램(54)으로부터 연장하며 램(54)의 수직 운동을 한정하고, 그 결과 스트립(10)에 대해 상부 펀치(42)의 운동을 한정하도록 형성되어 있다. 하부 펀치(44)에 있어서, 내측 주변 섹션(50)과 외측 주변 섹션(52)은 하부 다이 슈우(57)에 연결되어 있다. 하부 다이 슈우(57)는 베이스(58)에 고정된다. 양호한 일실시예에 따르면, 베이스(58)는 고정식이다. 더욱이, 스톱 블록(60)은 베이스(58)로부터 연장하며 하부 펀치(44)에 대해 스트립(10)의 수직 운동을 한정하도록 형성되어 있다.

상부 펀치(42)의 형상은 최종 제품(도시 생략)의 소망의 형상에 따라 스트립(10)에 절단부 혹은 홈부 패턴을 만들도록 되어 있다. 따라서, 제품(예컨대, 도 2의 제품 패턴(12)에 의해 도시)은 컴퓨터 하드 디스크 기판으로서 사용되 는 링이며, 내측 주변 섹션(46)은 내측 주변(IP)과 일치하는 크기를 가지며(도 2 참조), 반면에 외측 주변 섹션(48)은 외측 주변(OP)와 일치하는 크기를 가진다(도 2 참조). 이에 따라, 내측 주변 섹션(46)은 경사면(62)과, 재료 이송 가장자리(66)를 형성하도록 조합되는 제품 계면(64)을 포함한다. 이와 유사하게, 외측 주변 섹션(48)은 경사면(68)과, 재료 이송 가장자리(72)를 형성하도록 조합되는 제품 계면(70)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제품 계면(64, 70)은 스트립(10)의 평면에 수직하도록 실질적으로 수직이다. 반대로, 경사면(62, 68)은 대응하는 제품 계면(70)으로부터 각을 이루는 상태로 연장하여 양의 경사각(A, B)을 형성한다. 이 경사각(A, B)은 대략 20°- 70°; 양호하게는 약 40°- 50°, 더욱 양호하게는 약 45°이다.

이하에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 재료 이송 가장자리(66, 72)들의 형상은 각각 제품(예컨대, 도 2의 제품 패턴(12)으로 도시)의 주변을 한정하기 위해 스트립(10)의 일부를 전단하도록 되어 있다. 따라서, 제품이 링일 경우, 내측 주변 섹션(46) 및 외측 주변 섹션(48)의 재료 이송 가장자리(66, 72)들 각각은 원형이다. 이러한 관점에서, 외측 주변 섹션(48)의 재료 이송 가장자리(72)는 내측 주변 섹션(46)의 직경 보다 더 큰 직경을 형성한다. 그 대안으로, 재료 이송 가장자리(66, 72)는 최종 제품의 소망하는 형상과 일치하는 또 다른 형상이라도 좋다. 따라서, 재료 이송 가장자리(66, 72)는 정사각형, 직사각형, 곡선형 등으로 형성될 수 있다. 명백하게는, 전술한 바와 같이, 제품이 중앙의 구멍을 포함하지 않을 경우 내측 주변 섹션(46)을 생략해도 된다는 것이다.

경사면(62, 68), 제품 계면(64, 70) 및 재료 이송 가장자리(66, 72)를 포함하는 내측 주변 섹션(46) 및 외측 주변 섹션(48)의 구성 요소는 동일한 것이 바람직한 것으로 설명되었다. 그러나, 내측 주변 섹션(46)과 외측 주변 섹션(48)은 디자인에 있어서 상이해도 좋다. 예컨대, 내측 주변 섹션(46)과 연관된 경사각(A)은 외측 주변 섹션(48)과 연관된 경사각(B)과 다를 수 있다. 더욱이, 재료 이송 가장자리(66, 72)는 상이한 형상으로 형성될 수 있다.

사용 중에는, 경사면(62, 68)의 형상은 재료 이송 가장자리(66, 72) 각각에 의해 이동된 재료를 제품 계면(64, 70)으로부터 멀어지는 방향으로 향하도록 되어 있다. 이러한 관점에서, 경사면(62, 68)은 직선으로 도시되어 있는 반면, 경사면(62, 68)은 그 대신 하나 또는 그 이상의 추가의 각도 혹은 곡선 형상으로 될 수 있다. 반면에, 제품 계면(64, 70)은 실질적으로 직선, 실질적으로 균일한 제품(도시 생략)의 주변을 한정하도록 수직(스트립(10)에 대해)한 것이 바람직하다.

하부 펀치(44)는 상부 펀치(42)와 일치하는 것이 바람직하다. 따라서, 내측 주변 섹션(50)은 경사면(62')과, 재료 이송 가장자리(66')를 형성하도록 조합되는 제품 계면(64')을 포함한다. 재료 이송 가장자리(66')는 경사각(A)과 일치하는 양의 경사각(A')을 형성한다. 이와 유사하게, 외측 주변 섹션(52)은 경사면(68')과, 재료 이송 가장자리(72')를 형성하도록 조합되는 제품 계면(70')을 포함한다. 재료 이송 가장자리(72')는 경사각(B)과 일치하는 양의 경사각(B')을 형성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 펀치(44)는 상부 펀치(42) 아래에 수직하게 정렬되 어 있다. 이러한 형상에 따르면, 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)는 대칭이다. 보다 구체적으로, 내측 주변 섹션(46, 50)과 관련한 재료 이송 가장자리(66, 66')는 대칭적으로 정렬되며, 외측 주변 섹션(48, 52)의 재료 이송 가장자리(72, 72')는 대칭적으로 정렬된다.

상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)는 미국 뉴욕주 카밀러스 소재의 크루시블 머티리얼즈 코포레이션에서 시판하는 C.P.M.(도가니 입자 야금: Crucible Particle Metallurgy) 공구강이나 다른 통상의 강 제법에 의한 강 등의 경화된 물질로 형성되어 있다. 변형례로서, 시트 금속 스탬핑 공구와 통상적으로 관련한 다른 경화된 물질이 또한 유용하다.

양호한 실시예에 따르면, 부분 스탬핑 장치(40)는 부분 스탬핑 작업 중에 펀치(42, 44)에 대해 스트립(10)을 구속하기 위한 보지 장치(도시 생략)를 더 포함한다. 예컨대, 보지 장치는 금속 스트리퍼 블록과, 펀치(42, 44)와 관련한 고무 블록을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 우레탄 고무 등의 고무 재료의 블록은 상부 다이 슈우(53)와 인접하는 상부 펀치(42)의 내측 주변 섹션(46)과 외측 주변 섹션(48) 사이에 배치된다. 이와 유사하게, 금속 스트리퍼 블록은 고무 블록과 인접하는 내측 및 외측 주변 섹션(46, 48) 사이에 배치된다. 사용하기 전에, 금속 스트리퍼 블록은 재료 이송 가장자리(66, 72)를 약간 넘어 연장한다. 이와 유사한 고무/금속 스트리퍼 블록 장치는 하부 펀치(44)를 위해 마련된다. 부분 스탬핑 작업(이하에 상세히 기술함) 중에, 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)가 서로를 향해 안내될 때, 금속 스트리퍼 블록들은 양측에서 스트립(10)과 맞물린다. 고무 블록은 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')가 스트립(10)과 맞물릴 수 있도록 약간 압축될 수 있다. 그러나, 금속 스트리퍼 블록은 스트립(10)을 평평하게 유지하기 위해 고무 블록을 경유하여 스트립(10)에 일정한 압력을 가한다. 변형례로서, 스프링을 기초로 한 기구 혹은 이와 유사한 장치가 부분 스탬핑 중에 스트립(10)을 구속하기 위해 사용하여도 좋다.

전술한 부분 스탬핑 장치(40)를 참조하면, 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44) 사이에 스트립(10)이 배치되어 있다. 양호한 일실시예에 따르면, 스트립(10)은 하부 펀치(44)의 재료 이송 가장자리(66', 72')의 상부에 배치된다. 그 다음, 스탬핑 장치(40)는 부분 스탬핑 조작을 통해 작동된다. 보다 구체적으로 말하면, 스탬핑 장치(40)는 초기 위치로부터 재료 이송 가장자리 맞물림 위치로 안내되는데, 여기서 초기 위치는 상부 펀치(42)의 재료 이송 가장자리(66, 72)와 하부 펀치(44)의 재료 이송 가장자리(66', 72') 사이의 수직 방향의 공간이 스트립(10)의 두께보다 더 크게 되는 위치(도 3에 도시)이며, 맞물림 위치는 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')가 스트립(10)과 맞물리는 위치이다. 스트립(10)은 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44) 사이에서 효과적으로 끼이게 된다. 예컨대, 양호한 일실시예에 따르면, 램(54)은 상부 펀치(42)를 하부 펀치(44)로 향해 구동하기 위해 작동된다. 변형례로서, 하부 펀치(44)는 상부 펀치(42)를 향해 기계적으로 구동될 수 있다. 또한, 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44) 모두는 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)를 서로를 향해 독립적으로 구동시키는 보조 구동 장치를 포함해도 좋다.

부분 스탬핑 작업 동안, 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')는 도 4에 도 시된 바와 같이 상부층(14)과 하부층(18)의 일부와 실질적으로 동시에 접촉하고 그 부분을 통과하는 것이 바람직하다. 양호한 실시예에 따르면, 상부 펀치(42)는 재료 이송 가장자리(66, 72)가 상부층(14)과 접촉하도록 하부 펀치(44)를 향해 안내된다. 상부 펀치(42)의 추가적인 수직 운동은 재료 이송 가장자리(66, 72)를 상부층(14)으로 구동시킨다. 추가적으로, 스트립(10)상에 상부 펀치(42)에 의해 발생된 힘은 하부 펀치(44)의 재료 이송 가장자리(66', 72')가 하부층(18)의 일부를 관통하여 지나도록 스트립(10)의 하방향으로의 이동을 야기한다. 스트립(10)으로 상부 펀치(42) 및 하부 펀치(44)의 스탬핑 혹은 전단 작용은 스트립(10)이 상부 펀치(42)와 하부 펀치(33)에 의해 끼워지도록 동시에 일어난다.

스탬핑 작업 중에, 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44), 구체적으로 제품 계면(64, 64', 70, 70')은 최종 제품(예컨대, 도 2의 제품 패턴(12)에 의해 도시)의 주변을 한정한다. 스트립(10)의 재료는 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44) 각각과 관련한 경사면(62, 62', 68, 68')에 의해 제품 계면(64, 64', 70, 70')으로부터 멀어지는 방향으로 안내된다. 예컨대, 외측 주변 섹션(48)의 경사면(68)은 상부 펀치(42)가 하방향으로 이동하고 상부층(14)의 재료를 제품 계면(70)으로부터 외측 릴리프 패턴(24)을 향해 안내한다. 이와 유사하게, 내측 주변 섹션(46)의 경사면(62)은 상부층(14)의 재료를 내측 릴리프 패턴(22)을 향해 제품 계면(64)으로부터 멀어지는 방향으로 안내한다. 하부 펀치(44)의 내측 및 외측 주변 섹션(50, 52)은 실질적으로 동일한 형태로 하부층(18)을 변형시킨다. 명백하게는, 내측 릴리프 패턴(22)과 외측 릴리프 패턴(24)을 제공함으로써, 스트립(10)에 대한 재료 이송 가장자리(66)의 소망하는 수직 운동에 대한 저항은 크게 감소되며, 이에 따라 날카롭게 하는 작업이 요구되기 전에 특정의 재료 이송 가장자리(66)를 위해 필요한 스탬핑 사이클의 수가 증가하게 된다. 더욱이, 경사면(62, 62', 68, 68')들이 재료를 제품 계면(64, 64', 70, 70')으로부터 멀어지도록 안내하기 때문에, 제품 주변을 따라 끝말림이 형성된다.

재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')에 의한 상부층(14)과 하부층(18)의 스탬핑은 스톱 블록(56, 60)이 스트립(10)과 접촉할 때까지 연속된다. 변형례로서, 다른 스톱 구조가 제공될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 정지 위치에서, 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44) 각각의 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')는 중간층(16)의 두께보다 더 큰 거리만큼 수직으로 간격을 두고 있다. 다시 말해서, 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')는 중간층(16)과 접촉하지 않는다. 더욱이, 상부층(14)과 하부층(18)의 적어도 일부는 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')에 의해 전단되지 않는다.

양호한 실시예에 있어서, 부분 스탬핑 작업은 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')가 대략 중간층(16)의 중심에 있게 되도록 한다. 양호하게는, 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')는 상부층(14)과 하부층(18) 각각의 두께의 적어도 3분의 2 거리만큼, 양호하게는 상부층(14)과 하부층(18) 두께의 5분의 4 거리만큼 상부층(14)과 하부층(18) 각각으로 돌출한다. 예컨대, 상부층(14)과 하부층(18)의 두께는 0.40mm 이며, 재료 이송 가장자리(66, 66', 72, 72')의 각각은 약 0.35mm 거리만큼 상부층(14)과 하부층(18)으로 돌출한다. 경사면(62, 62', 68, 68') 각각과 대응하는 제품 계면(64, 64', 70, 70')은 예각(평평한 펀치에 반대로)을 형성하기 때문에, 부분 스탬핑 작업은 스트립(10)내에 두드러진 균열을 발생시키지 않는다. 더욱이, 재료 이송 가장자리들 중 하나(예컨대, 재료 이송 가장자리(66))에 의해 야기된 균열은 대칭적으로 대향하는 재료 이송 가장자리(예컨대, 재료 이송 가장자리(66'))에 의해 부여된 이와 유사한 균열에 의해 오프셋될 것이다.

부분 스탬핑 작업에 후속하여, 스트립(10)은 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)로부터 제거된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 스트립(10)은 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44; 도 4 참조)에 의해 형성된 홈 혹은 컷 패턴(90)을 구비한다. 홈(90)은 제품(92; 도 2에 도시된 제품 패턴(12)과 형상 및 크기가 동일)을 형성한다. 예컨대, 스트립(10)은 제품(92)의 외측 주변(OP)을 한정하는 상부층(14)에 형성된 외측 홈부(90a)를 구비한다(도 5a 참조). 이와 거의 동일한 외측 홈부(90b)가 하부층(18)에 형성되며, 다시 제품(92)의 외측 주변(OP)을 한정하게 된다. 여기서, 제품(92)은 링 모양으로 된 디스크 기판이며, 스트립(10)은 제품(92)의 내측 주변(IP)을 한정하는 상부층(14)에 형성된 내측 홈부(90c)를 더 포함한다. 이와 거의 동일한 내부 홈부(90d)는 제품(92)의 내측 주변(IP)을 한정하는 하부층(18)에 형성된다.

각각의 홈부(90a-90d)는 전방측(100)과 후방측(102)에 의해 형성된다. 전방측(100)은 스트립(10)의 평면에 대해 수직인 반면에 후방측(102)은 전술한 경사면(62, 62', 68, 68'; 도 3 참조)의 배치에 따라 전방측(100)으로부터 각을 유지한 상태로 연장한다. 이러한 배치에 따라 전방측(100)은 제품(92)의 주변을 한 정한다. 중요하게는, 양호한 실시예에 따르면, 외측 홈부(90a-90d)는 중간층(16)으로 연장하지 않는다. 외측 홈부(90a-90b)에 있어서, 소형의 구속용 웹(104)은 홈부(90a-90b) 사이에 유지된다. 이 구속용 웹(104)은 제품(92)을 스트립(10)의 잔여부에 연결시키는 역할을 한다. 보다 구체적으로 말하면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 탭(28a-28d)은 제품(92)에 교대로 연결되어 있는 구속용 웹(104)에 연결되어 있다(도 5a 참조). 추가적으로, 각각의 탭(28a-28d)은 스트립(10)의 잔여부에 연결되어 있다. 따라서, 부분 스탬핑 작업에 후속하여, 스트립(10)은 제품(92)을 스트립으로부터 완전히 분리시키지 않고 별도의 위치(예컨대 파일럿 구멍(20)에 의해)에서 조작될 수 있다. 중간층(16)은 점탄성을 가지는 것이 바람직하기 때문에, 구속용 웹(104)은 제품(92)과 탭(28a-28d) 사이에 비교적 견고한 연결을 제공하기 위해 상부층(14)과 하부층(18)의 일부를 포함한다.

그 다음, 스트립(10)은 도 6에 도시된 바와 같이 제품(92)이 스트립(10)으로부터 제거되는 펀치 아웃 스테이션으로 이동한다. 일실시예에 따르면, 상기 펀치 아웃 스테이션은 펀치(110)와 다이(112)를 포함한다. 이해를 돕기 위해, 단지 펀치(110)와 다이(112)의 일부만 도 6에 도시되어 있다. 펀치(110)는 평평한 펀치가 바람직한 반면, 다이(112)는 전술한 홈부(90b, 90d; 도 5a 참조)와 일치하는 크기의 전단 가장자리(114; 이들 중 하나가 도 6에 도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 스트립(10)은 전단 가장자리(114)가 홈부(90b, 90d; 도 6에는 단지 홈부(90b)만 도시)와 맞물리도록 다이(112)상으로 배치된다. 그 다음, 펀치(110)는 다이(112)를 향해 하방향으로 구동되어 스트립(10)의 상부층(14)과 맞물리게 된다. 펀치(110)가 더 하방향으로 이동함으로써, 전단 가장자리(114)가 제품(92)의 주변(예컨대, 도 6에 도시된 외측 주변(OP))을 따라 구속용 웹(104)을 전단시키게 된다. 구속용 웹(104)은 비교적 얇기 때문에, 필요한 전단 작동은 제품(92)의 가장자리의 강도에 영향을 미치게 되는 두드러진 균열의 형성을 초래하지 않게 된다.

펀치 아웃 작업에 후속하여 제품(92)을 스트립(10)으로부터 제거한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 구속용 웹(104)은 탭(28a-28d)을 경유하여 스트립(10)에 연결된 채로 남게 된다. 제품(92)의 일례가 도 7b에 도시되어 있다. 전술한 스탬핑 절차에 의해 도 7c에 도시된 바와 같이 제품(92)의 주변 가장자리(116)는 매우 균일하게 가공된다. 도 7c는 외측 주변(OP; 도 7b 참조)의 가장자리(116)를 도시하고 있다. 제품(92)은 컴퓨터 하드 디스크의 베이스 요소로서 사용하기 위한 링 모양의 디스크 기판이며, 내측 주변(IP; 도 7b 참조)의 가장자리는 이와 유사하게 균일하게 형성된다. 상부층(14), 중간층(16) 및 하부층(18)은 가장자리(116)를 따라 실질적으로 균일하며 끝말림을 포함하지 않는다. 따라서, 제품(92)은 매우 평평하다. 이러한 관점에서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상부층(14), 중간층(16) 및 하부층(18) 각각은 실질적으로 평면이며, 그 결과 실질적으로 평행한 방식으로 주변 가장자리(116)로부터 연장하게 된다. 중간층(16)은 비록 점탄성이지만, 본 발명의 방법은 중간층(16)에서의 가장자리의 편향을 실질적으로 없게 한다. 보다 구체적으로 말하면, 제품(92)의 중간층(16)은 내측 주변부(120), 중간부(122) 및 외측 주변부(124)에 의해 일반적으로 형성될 수 있다. 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 내측 주변부(120)는 내측 주변 가장자리(IP)로부터 중앙 부분(122)으로 연장하는 반면, 외측 주변부(124)는 외측 주변 가장자리(OP)로부터 중앙 부분(122)으로 연장한다. 도 7c의 배치를 참조하면, 중앙 부분(122)은 실질적으로 균일한 수평면을 형성한다. 언제나, 중앙 부분(122)의 평면에 대한 내측 주변부(120) 및/또는 외측 주변부(124)의 몇몇 수직 방향으로의 편향이 일어날 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 제조된 제품(92)은 내측 주변부(120) 및/또는 외측 주변부의 편향이 약 25마이크론, 양호하게는 약 15마이크론, 더욱 양호하게는 약 10마이크론, 가장 양호하게는 약 5마이크론 미만인 것을 보여 주었다.

균일한 가장자리(예컨대 가장자리(116))로 인해, 상기 제품(92)은 보다 더욱 높은 평평도를 달성하기 위해 더 가공될 수 있다. 예컨대, 제품(92)은 96mm 당 약 8마이크론 미만의 평평도로 플랫 베이킹 처리될 수 있다.

본 발명에 따라 다층 재료의 가늘고 긴 스트립으로부터 제품을 스탬핑 가공하는 방법은 종래의 기술에 의한 것보다 현저하게 개선되었다. 표준 펀치 및 다이 혹은 스팅어 공정과는 달리, 본 발명의 방법은 주변 가장자리가 매우 균일한 제품을 제조하고 점탄성의 중간층을 변형시키지 않는다. 스트립의 양측에서 대칭의 홈부를 동시에 형성하도록 하는 형상을 갖는 장치를 사용함으로써, 그 장치의 전체 수명을 현저히 향상시키게 된다.

예

본 발명은 각종 구체적이고 양호한 실시예를 참조하여 설명하였고, 이하에서는 상세한 예를 참조하여 추가로 설명될 것이다. 그러나, 이러한 예와 상세한 설명을 통해 예시된 것 이상으로, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않은 상태에서 본 발명의 기본 개념 내에서 다양한 확대, 변형 및 수정이 가능하다는 것을 주목해야 한다. 상기 예를 더 쉽게 이해할 수 있도록 전술한 도면과 일치하는 구성요소의 참조번호를 사용하였다.

샘플의 설명

2개의 비교적 견고한 외측층(14, 18) 사이에 점탄성의 중간층(16)의 스트립(10)을 다음과 같이 준비하였다.

점탄성 재료의 중간층(16), 구체적으로 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 다이니온 엘엘씨(Dyneon LLC)에서 시판하는 플루오로폴리머(상표명 FLUOREL FT-2481)를 롤에서 풀고, 그리고 두께 0.41mm(0.016in), 폭 104.8mm(4.125in)의 크린 예열된 알루미늄(미국 캘리포니아주 에이워드 소재의 코베 프리시전 제품)의 하부층(18)과 함께 동시에 닙 롤러로 공급하여 하부층(18)을 중간층(16)과 결합시켰다. 두께 0.41mm(0.016in), 폭 104.8mm(4.125in)의 크린 예열된 알루미늄의 상부층(14)을 중간층(16)의 노출면의 상부에 놓고 3개의 층(14, 16, 18)을 0.48 내지 0.55MPa(70 내지 80psi)의 압력으로 제2 닙 롤러를 통과시켜 스트립(10)을 형성하였다. 이 스트립(10)을 코어에 감아 저장하였다.

전술한 바와 같이 준비한 스트립(10)을 그 코어로부터 풀어서 금속 교정기(미국 캘리포니아 가데나 벤쳐마스터 매뉴팩츄링 컴패니에서 시판하는 상표명 BENCHMASTER 910)를 통과시키고, 길이 1.22미터(4 피트)로 절단하였다.

그 다음, 길이 1.22미터의 스트립(10)을, 파일럿 구멍(20)을 스탬핑 가공하기 위해 스톱 블록으로 조절된 펀치와, 폭 4.76mm(3/16in)의 2개의 대향하고 간격이 84.985mm(3.3459in)인 곡선형 슬롯(26a, 26c)을 포함하는 외측 릴리프 패턴(240의 일부와, 그리고 직경 24mm(0.9450in)의 구멍을 갖는 형태의 내측 릴리프 패턴(22) 아래로 통과시켰다. 제2 스탬핑 스테이션에서, 폭 4.76mm(3/16in)의 2개의 대향하는 곡선형 슬롯(26b, 26d)을 포함하는 외측 릴리프 패턴(24)의 잔여 부분을 간격 84.985mm(3.3459in)으로 스탬핑 가공하였다. A-2 공구강 펀치를 사용하였다. 프레스의 톤 수를 909 내지 45,455kg(10 내지 50 톤)로 하였다.

고정형 하부 펀치(44)와 가동형 상부 펀치(42)로 구성된 부분 스탬핑 스테이션에서 스트립(10)을 가공하였다. 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)는 외경이 84.76mm(3.337in)인 디스크 형상의 제품과 직경이 23.7mm(0.935in)인 중앙 구멍을 부분적으로 펀칭할 수 있는 크기로 되어 있다. 상부 펀치(42)와 하부 펀치(44)를, 재료 이송 가장자리(72, 72') 및 (66, 66') 사이의 거리가 스트립(10)의 총 두께(즉, 약 0.10 내지 0.15mm(4 내지 6밀)보다 약 20% 미만이 되도록 한 깊이만큼 거의 동시에 스트립을 관통시켰다. 이러한 방법으로, 스트립(10)을 부분적으로 스탬핑 가공하여 외측 홈부 패턴(90a, 90b)은 외측 주변(OP)을 한정하면서 형성하고, 또 내측 홈부 패턴(90c, 90d)은 내측 주변(IP)를 한정하면서 형성하였다.

그 다음, 스트립(10)을, 구속용 웹(104)으로부터 디스크 모양의 제품(92, 혹은 디스크 기판)을 펀치 아웃시키기 위해 펀치(110)와 다이(112)를 사용하는 펀치 아웃 스테이션에서 제거하였다. 펀치(110)는 84.76mm(3.337in)의 외경과 23.7mm (0.935in)의 중앙 구멍의 외경을 가지며, 다이(112)는 85.52mm(3.367in)의 외경과 24.5mm (0.965in)의 중앙 구멍의 외경을 가진다.

상기와 같이 준비한 디스크 모양의 제품(92; 이하 "디스크" 로 칭함)을 아세톤으로 세정하여 고정구에 쌓았다. 이 고정구는 254mm ×254mm ×25.4mm(10in ×10in ×1in)의 강판과, 2개의 곡선형 알루미늄 스페이서[직경이 19.48mm(0.767in)인 두께 31.75mm(1.25in)와 두께 101.6mm(4in)], 하나의 곡선형 강 스페이서[직경이 19.48mm(0.767in)인 중앙 구멍을 구비하고, 두께 25.4mm(1.0in)이고 직경 101.6mm(4in)], 그리고 나사가 형성된 강봉으로 구성하였다. 각 측면에 알루미늄 스페이서를 배치한 상태에서 강봉상에 약 8개 내지 12개의 디스크 모양의 제품을 쌓았다. 이 강봉을 하부 강판에 나사 체결 또는 앵커식으로 체결하였다. 스페이서를 강봉에 의해 함께 인발하고, 알루미늄 디스크를 압축하여 11.29 뉴턴-미터(100 인치-파운드)의 토크를 가하였다. 스프링, 스프링 스페이서 및 너트를 이용하여 인장을 유지하였다. 압축된 디스크 더미를 18시간까지 320℃(608℉)로 설정된 공기 순환 오븐에 배치하였다. 가열을 중단하고 오픈 도어를 열어 오븐을 적어도 2시간 동안 냉각시켰다. 테스트를 위해 디스크를 고정구로부터 제거하였다.

상기 절차에 따라 제조된 디스크의 평평도를 미국 코네티컷주 이들필드 소재의 지고 코프레이션(Zygo Corporation)에서 시판하는 MESA HORIZONTAL 테스트 장치를 사용하여 측정하였다. 하드 드라이브 디스크용으로 변조된 컴퓨터 프로그램(MetroPro^TM PC 버전 OMP-0398C)을 사용하였다. 70,000 포인트에서 꼭대기 대 골짜기(PV) 측정을 행하여 평균을 내었다. 이들 측정은 디스크의 각 측면(즉, 사이드 A 및 사이드 B)상에서 행하였다. 평평도를 피이크 대 골짜기의 평균을 미 크론으로 기록하였다.

예 1

디스크 더미를 이틀동안 오븐에서 냉각시키는 것만 제외하고 전술한 절차에 따라 0.0127mm(0.5밀)의 플루오로폴리머(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 다이니온 엘엘씨(Dyneon LLC)에서 시판하는 상표명 FLUOREL FT-2481)를 사용하여 10개의 디스크를 준비하였다.

전술한 테스트 방법에 따라 각각의 디스크의 평평도를 측정하였다. 평평도를 아래의 표 1에 기재하였다. 눈으로 볼 수 있는 가장자리의 끝말림이 없었고 가장자리 절단은 거의 수직으로 이루어졌다.

디스크 번호	PV, 사이드 A(미크론)	PV, 사이드 B(미크론)
1	3.5	3.4
2	4.9	2.8
3	3.6	3.8
4	3.8	2.5
5	2.7	3.3
6	3.4	3.7
7	2.9	2.8
8	3.1	2.9
9	2.7	3.4
10	3.3	4.9
평균치	3.4	3.4

예 2

디스크 더미를 오븐에서 제거하여 24시간 냉각시키는 것만 제외하고 전술한 절차에 따라 0.006mm(0.25밀)의 플루오로폴리머(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 다이니온 엘엘씨(Dyneon LLC)에서 시판하는 상표명 FLUOREL FT-2481)를 사용하여 8개의 디스크를 준비하였다.

전술한 테스트 방법에 따라 각각의 디스크의 평평도를 측정하였다. 평평도를 아래의 표 2에 기재하였다. 눈으로 볼 수 있는 가장자리의 끝말림이 없었고 가장자리 절단은 거의 수직으로 이루어졌다.

디스크 번호	PV, 사이드 A(미크론)	PV, 사이드 B(미크론)
1	5.9	6.0
2	6.5	5.9
3	4.3	4.5
4	4.6	4.1
5	4.5	4.9
6	4.0	4.5
7	4.5	5.4
8	5.8	5.6
평균치	5.0	7.1

비록 본 발명은 양호한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 당업계의 종사자들은 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 형상 및 세부 사항을 변형 가능한 것을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 방법은 컴퓨터 하드 디스크로서 사용하기 위한 링 모양의 디스크 기판을 제조하는 것을 예로 들어 설명하였다. 다른 회전 가능한 저장용 매체, 예컨대 DVD, 마그네틱, 광학, 마그네틱 광학 및 기계적인 매체의 응용에도 또한 가능하다. 더욱이, 회전 가능한 저장용 매체와 무관하고 광범위한 다른 형상 및 최종의 용도가 동등하게 적용될 수 있다. 또한, 최종 제품에는 반드시 중앙 구멍을 마련할 필요는 없다. 더욱이, 본 발명의 방법은 3층 재료의 스트립을 참조하여 설명하였지만, 더 많은 수의 층에도 적용할 수 있다. 이들 추가의 층들 각각은 비교적 견고하거나 또는 점탄성이라도 좋다. 추가적으로, 전술한 방법은 부분 스탬핑 가공 및 펀치 아웃 작업을 행하기 위해 별도의 스테이션을 채택하였지만, 2가지의 작업을 통해 수행할 수 있는 구조의 단일의 스테 이션을 제공할 수도 있다. 더욱이, 부분 스탬핑 장치와 협동하는 전술한 상부 및 하부 펀치가 단일의 스탬핑 운동으로 스트립으로부터 제품을 분리하기 위해 작동하도록 하여 펀치 아웃 작업을 생략할 수도 있다.

Claims (33)

1. 상부층, 중간층, 하부층을 포함하며, 상기 중간층은 점탄성을 갖고 상기 상부층 및 하부층은 중간층에 비해 상대적으로 강성이 있는 가늘고 긴 다층의 스트립 재료로부터 제품을 스탬핑 가공하는 방법으로서,

   상기 제품의 소망 형상과 일치하고, 양의 경사각을 형성하도록 조합되는 경사면과 제품의 계면에 의해 형성되는 재료 이송 가장자리를 각각 포함하는 상부 펀치 및 하부 펀치가 대칭적으로 정렬되어 있는 스탬핑 장치를 마련하는 단계와,

   상기 상부 펀치의 재료 이송 가장자리가 상부층에 인접하고 상기 하부 펀치의 재료 이송 가장자리가 하부층에 인접하도록 상기 상부 펀치 및 하부 펀치 사이에 스트립을 위치 설정하는 단계와,

   상부 펀치의 재료 이송 가장자리를 상부층의 일부를 통과시켜 상부층의 홈부 패턴을 형성하고, 하부 펀치의 재료 이송 가장자리를 하부층의 일부를 통과시켜 하부층의 홈부 패턴을 형성하도록 상기 상부 펀치 및 하부 펀치 각각로 상부층 및 하부층을 각각 전단하는 단계와,

   거의 균일한 주변 가장자리를 갖는 제품을 상기 스트립으로부터 분리하는 단계

   를 포함하고, 상기 상부 홈부 패턴과 하부 홈부 패턴은 각각 제품의 주변을 형성하며, 상기 전단 단계는 상기 상부 펀치를 하부 펀치를 향해 구동시키는 단계를 포함하는 것인 스탬핑 가공 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부 펀치와 하부 펀치는 상부층 및 하부층을 거의 동시에 각각 전단하고, 상기 동시에 전단하는 단계는 상부 펀치의 재료 이송 가장자리가 중간층과 접촉하지 않고 하부 펀치의 재료 이송 가장자리가 중간층과 접촉하지 않도록 스탬핑 장치를 제어하는 단계를 포함하는 것인 스탬핑 가공 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 스탬핑 장치를 제어하는 단계는 상기 재료 이송 가장자리들이 스트립의 두께보다 더 큰 간격만큼 분리되는 초기 위치와, 상기 재료 이송 가장자리들이 스트립의 두께보다는 작지만 중간층의 두께보다 큰 분리 간격만큼 분리되는 정지 위치 사이에서 상기 스탬핑 장치를 조작하는 단계를 포함하는 것인 스탬핑 가공 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 스탬핑 장치를 제어하는 단계는 상부 펀치의 재료 이송 가장자리에 의해 상부층에 형성된 균열이 중간층으로 전파하는 것을 방지하는 단계를 포함하고, 하부 펀치의 재료 이송 가장자리에 의해 하부층에 형성된 균열이 중간층으로 전파하는 것을 방지하는 단계를 더 포함하는 것인 스탬핑 가공 방법.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 스탬핑 장치를 제공하는 단계는 상부 펀치 및 하부 펀치의 각각의 재료 이송 가장자리를 경사각이 20°-70°의 범위에 있도록 제공하는 단계를 포함하는 것인 스탬핑 가공 방법.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 제품은 내측 주변을 한정하는 중앙 구멍과 외측 주변을 구비하는 링이며, 상기 상부 펀치 및 하부 펀치 각각의 재료 이송 가장자리는 외측 주변과 일치하는 제1 섹션과, 내측 주변과 일치하는 제2 섹션을 각각 포함하는 것인 스탬핑 가공 방법.
9. 상부층, 중간층, 하부층을 포함하며, 상기 중간층은 점탄성을 갖고 상기 상부층 및 하부층은 중간층에 비해 상대적으로 강성이 있는 가늘고 긴 다층의 스트립 재료로부터 제품을 스탬핑 가공하는 방법으로서,

   제품의 주변을 규정하고 상부층의 두께 미만의 깊이를 갖는 제1 홈부를 상기 상부층에 형성하는 단계와,

   상기 제1 홈부에 대칭이고 하부층의 두께 미만의 깊이를 갖는 제2 홈부를 상기 하부층에 형성하는 단계와,

   거의 균일한 주변 가장자리를 갖는 제품을 스트립으로부터 분리하는 단계를 포함하며,

   상기 제1 홈부와 제2 홈부는 거의 동시에 형성되고 제품의 주변을 규정하는 것인 스탬핑 가공 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 홈부 및 제2 홈부는, 이 제1 홈부 및 제2 홈부를 부여할 수 있는 형상으로 된 재료 이송 가장자리를 갖는 대향하는 펀치 사이에 스트립을 끼움으로써 형성되고, 상기 제1 홈부 및 제2 홈부는 상부층 및 하부층의 재료를 각각 제품의 주변으로부터 멀어지는 방향으로 배치함으로써 형성되는 것인 스탬핑 가공 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 상부층, 중간층, 하부층을 포함하며, 상기 중간층은 점탄성을 갖고 상기 상부층 및 하부층은 중간층에 비해 상대적으로 강성이 있는 가늘고 긴 다층의 스트립 재료로부터 제품을 부분적으로 스탬핑 가공하는 장치로서,

    상기 제품의 소망 형상과 일치하고, 양의 경사각을 형성하도록 조합되는 경사면과 제품의 계면에 의해 형성되는 재료 이송 가장자리를 포함하는 제1 펀치와,

    상기 제1 펀치의 재료 이송 가장자리와 거의 동일한 재료 이송 가장자리를 구비하는 제2 펀치와,

    스탬핑 작업 중에 상기 제1 펀치를 제2 펀치쪽으로 가압하는 구동 기구와,

    스탬핑 작업 중에 상기 재료 이송 가장자리들 사이의 수직 간격이 중간층의 두께 미만으로 되는 것을 방지하기 위한 정지부를 포함하며,

    상기 제1 펀치와 상기 제2 펀치는 재료 이송 가장자리들이 대칭적으로 정렬되도록 수직방향으로 배치되는 것인 스탬핑 가공 장치.
14. 제1항의 방법에 의해 제조된 제품으로서, 상기 제품은 거의 균일한 주변 가장자리를 갖는 것인 제품.
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제

Images