KR100835509B1 - 금속판재의 곡면 프레스 장치 및 방법과 이에 이용되는박스형 핀 다이 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 금속판재를 곡면 성형하기 위한 곡면 프레스 장치에 관한 것으로, 미리 결정된 다이의 곡면을 이용하여 다른 다이의 핀들 높이를 결정하고, 그 높이 결정된 핀들을 고정하여, 다른 다이의 곡면을 형성하는 방식으로 곡면 프레스 장치의 제작비용, 유지비용, 보수비용 및 관리비용을 크게 줄일 수 있고, 더 나아가, 다이의 핀 조절을 위한 제어 방식을 보다 간소화시킬 수 있는 곡면 프레스 방법을 제공하는 것에 기술적 과제가 있다.

이를 위해, 본 발명은, 제 1 다이와, 상기 제 1 다이의 곡면에 의해 자신의 곡면이 결정되는 제 2 다이를 포함하는 금속판재의 곡면 프레스 장치를 제공한다. 이때, 상기 제 2 다이는, 박스와, 상기 박스 내외로 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 제 1 다이의 곡면에 의해 그 높이가 결정되는 다수의 핀과, 상기 박스 내에 제공되며, 높이가 결정된 상기 다수의 핀을 고정하여 상기 제 2 다이의 곡면을 형성하는 핀 고정수단을 포함한다.

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Description

금속판재의 곡면 프레스 장치 및 방법과 이에 이용되는 박스형 핀 다이{APPARATUS AND METODH FOR CURVATURE-PRESSING METAL PLATE AND BOX TYPE PIN DIE FOR USE OF THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 프레스 장치를 개략적으로 도시한 모식도.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 프레스 장치를 이용한 곡면 프레스 방법을 설명하기 위한 도면들.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 다른 곡면 프레스 장치의 하부 다이를 개략적으로 도시한 모식도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 상부 다이 12: 상부 다이의 핀

14: 상부 다이의 박스 16: 상부 다이의 강구(또는, 채움재)

20: 하부 다이 30: 채움재 충전장치

본 발명은, 금속판재를 곡면 성형하기 위한 곡면 프레스 장치 및 방법에 관 한 것으로, 더욱 상세하게는, 미리 결정된 다이의 곡면을 이용하여 다른 다이의 핀들 높이를 결정하고, 그 높이 결정된 핀들을 고정하여, 상기 다른 다이에 곡면을 형성하여, 그 곡면 형성된 다이를 금속판재의 곡면 프레스에 이용하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 금속 판재를 곡면 성형하기 위한 장치로서, 고정 금형을 이용하는 고정 금형식 프레스 장치 사용되고 있다. 그러나, 이러한 고정 금형을 이용하는 프레스 장치는, 제품의 디자인이 변경되는 경우에 금형을 새로운 디자인에 맞게 다시 만들어야 하므로, 금형 가공비의 증가로 인해 다품종 소량 생산에는 적합하지 않다.

이에 대하여, 종래에는 높이 조절가능한 다수의 핀들로 이루어진 다이(die)를 금속 판재의 곡면 성형용 프레스 장치에 이용하는 기술이 개발된 바 있다. 미국특허 US4,212,188호, US5,546,784호, US6,012,314호와 일본특허공개 평06-226365호에는 개별 핀의 높이를 가변하여 판재의 곡면 성형을 위한 상부 다이와 하부 다이의 형상을 조정하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 위와 같은 종래 기술들은 상부 다이와 하부 다이 모두의 핀들을 모터 및 동력 전달/변환 수단을 포함하는 복잡한 구동장치에 의해 개별 구동시켜, 그 상부 다이와 하부 다이의 핀들을 높이 조절하도록 구성되어 있다. 따라서, 종래의 기술들은 복잡한 구동장치들을 상부 다이와 하부 다이 모두에 설치하는 것에 따른 큰 비용의 손실이 불가피 하였다. 따라서, 종래기술들은 핀 높이 조절을 위한 복잡 한 구동장치들을 설치, 보수, 관리 또는 유지하는데 과도한 비용이 발생된다는 문제점이 있다.

따라서, 곡면 프레스 장치를 구성하는 상부 다이와 하부 다이 중 어느 하나로부터, 핀들의 높이 조절을 위해 설치된 복잡하고 많은 수의 핀 구동장치들을 줄여 곡면 프레스 장치의 제작비용, 보수비용, 유지비용 및 관리비용을 줄이기 위한 필요성이 당해 기술분야에 존재하고 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 미리 결정된 다이의 곡면을 이용하여 다른 다이의 핀들 높이를 결정하고, 그 높이 결정된 핀들을 고정하여, 다른 다이의 곡면을 형성하는 방식으로, 한 쌍의 다이로부터 모터를 포함하는 복잡한 핀 구동장치를 생략케 하고, 이에 의해, 제작비용, 유지비용, 보수비용 및 관리비용이 크게 감소된 곡면 프레스 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 미리 결정된 다이의 곡면을 이용하여 다른 다이의 핀들 높이를 결정하고, 그 높이 결정된 핀들을 고정하여, 다른 다이의 곡면을 형성하는 방식으로 곡면 프레스 장치의 제작비용, 유지비용, 보수비용 및 관리비용을 크게 줄일 수 있고, 더 나아가, 다이의 핀 조절을 위한 제어 방식을 보다 간소화시킬 수 있는 곡면 프레스 방법을 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 모터를 포함한 복잡한 핀 구동장치 없이 핀의 높이 조절이 용이하게 이루어질 수 있는 곡면 프레스 장치의 박스형 다이를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 양태(樣態)에 따라, 제 1 다이와, 상기 제 1 다이의 곡면에 의해 자신의 곡면이 결정되는 제 2 다이를 포함하는 금속판재의 곡면 프레스장치가 제공된다. 본 발명에 따라, 상기 제 2 다이는, 박스와, 상기 박스 내외로 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 제 1 다이의 곡면에 의해 그 높이가 결정되는 다수의 핀과, 상기 박스 내에 제공되며, 높이가 결정된 상기 다수의 핀을 고정하여 상기 제 2 다이의 곡면을 형성하는 핀 고정수단을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 핀 고정수단은, 상기 다수의 핀 각각에 형성된 홈들과, 상기 박스 내에 채워져서 상기 홈들에 맞물려, 상기 다수의 핀들을 고정하는 채움재를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 곡면 프레스 장치는 상기 채움재를 상기 박스 내로 자동 공급 및 자동 회수하도록 구성된 채움재 충전장치를 더 포함한다. 이때, 상기 채움재는 강구 또는 모래인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제 1 다이는 모터를 포함하는 구동수단에 의해 해당 핀들의 높이가 결정되는 하부 다이이고, 상기 제 2 다이는 높이가 결정된 제 1 다이의 핀들에 자유 낙하하여 그 높이가 결정되는 상부 다이인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태에 따른 금속판재의 곡면 프레스 방법은, 제 1 다이의 곡면을 미리 형성하는 단계와, 제 2 다이의 핀들을 상기 제 1 다이의 곡면에 면하게 하여, 상기 제 2 다이의 핀들 높이를 결정하는 단계와, 상기 높이 결정된 제 2 다이의 핀들을 고정하여, 제 2 다이의 곡면을 형성하는 단계와, 상기 제 1 다이와 제 2 다이 사이의 금속판재를 프레스하여 금속판재를 곡면 성형하는 단계를 포함한다.

상기 제 2 다이의 핀들은 상기 박스 내외로 상하 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하고, 상기 제 2 다이의 핀들을 고정하는 단계는, 상기 박스 내로 채움재를 채워, 그 채움재가 상기 핀들에 형성된 홈들에 맞물리게 하는 것이 바람직하며상기 채움재는 강구 또는 모래인 것이 바람직하다.

실시예

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곡면 프레스 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 프레스 장치(1)는, 상부 다이(10)와 하부 다이(20)를 포함한다. 상기 상부 다이(10)와 하부 다이(20)는 모두 높이가 조절되는 핀(12, 22)들에 의해 프레스 가공시 금속판재의 곡면 성형을 위한 상, 하 한 쌍의 곡면을 한정 형성한다.

상기 하부 다이(20)는 컴퓨터 제어 하에 구동되는 모터와 그 모터에 의해 구동되는 예를 들면, 이송 스크류에 의해, 핀(22)들의 높이가 조절되는 것이 바람직하며, 이러한 하부 다이(20)의 구성은 종래기술인 미국특허 US4,212,188호, US5,546,784호, US6,012,314호에 잘 개시되어 있으므로, 본 명세서에서 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 상기 하부 다이(20)의 핀 조절을 위한 구성은 위의 종래기술 문헌에 개시된 구성 외에, 다르게 공지되어 있는 여러 기술이 채용될 수 있으며, 이하 설명될 상부 다이(10)의 핀(12) 높이 조절 전에 하부 다이(20) 의 핀(22) 높이가 조절되는 것으로 족하다.

상기 상부 다이(10)는 하부 다이(20)의 핀(22)들에 의해 결정된 곡면에 의해 자신의 곡면이 결정될 수 있도록 구성된다. 이하에서는, 상부 다이(10)의 곡면 형성을 위한 구성을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 상부 다이(10)는, 박스(14)와, 그 박스(14)에 설치되는 다수의 핀(12)들을 포함한다. 그리고, 상기 핀(12)들 각각에는 다수의 홈(122)들이 형성되며, 그 홈(122)들에는 강구, 모래, 또는, 이들과 유사한 역할을 할 수 있는 채움재(16)가 맞물려서, 상기 핀(12)들을 고정시킬 수 있다. 이때, 상기 채움재(16)로는 강구가 이용되는 것이 가장 바람직하며, 따라서, 이하 실시예의 설명에서는 상기 채움재를 강구인 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 참고로, 일본 특개소 59-163033호호에는 금속판재의 곡면 프레스 분야에 강구를 이용하는 기술이 개시되어 있지만, 이때, 강구는 높이 조절된 핀의 고정에 이용되지 않는다는 점에서, 본 발명에 이용되는 강구와는 그 기능 및 작용이 전혀 다른 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, 상부 다이(10)는 자신의 핀(12)들이 자유 낙하되어, 하부 다이(20)의 곡면을 이루는, 해당되는 핀들(22)에 면할 수 있으며, 이에 의해, 상부 다이(10)의 핀(12) 높이는 하부 다이(20)의 곡면에 상응하는 상부 다이(10)의 곡면을 형성하는 높이로 결정될 수 있다. 이와 같이 높이가 결정된 핀(12)들은 그 핀(12)들 각각에 형성된 홈(122)들과 강구(16)의 맞물림에 의해 단단히 고정될 수 있다.

이때, 상기 상부 다이(10)는 핀(12)들이 자유낙하되는 구조로 이루어지므로, 하부 다이(20)가 아래에 없는 위치에서, 자체 핀(12)들이 박스(14)로부터 이탈되는 것을 막기 위한 추가의 장치(예컨대, 스토퍼)를 설치하는 것이 바람직하다. 박스(14)로부터 핀(12)의 이탈을 막는 장치는 핀(12)의 측면 또는 상단에 설치될 수 있으며, 이러한 사항은 당업자에게 자명한 것이고, 때에 따라, 생략도 가능한 것이므로, 그 구체적인 도시 및 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 곡면 프레스 장치(1)는, 채움재 충전장치(30)를 더 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 채움재 충전장치(30)는, 예를 들면, 모터 동력, 또는, 유압/공압 동력을 이용하여 강구를 상기 박스(14) 내에 자동으로 공급하는 역할을 한다. 또한, 상기 채움재 충전장치(30)는 박스(14) 내에 채워져서 상부 다이(10)의 핀(12)들을 고정하고 있던 강구(16)를 상기 박스(14)의 외측으로 회수하여, 상기 핀(12)들이 상하로 자유롭게 이동 가능한 상태로 되는 것을 허용할 수 있다. 이때, 상기 강구(16)가 이송되는 강구 이송관(32)은 상부 다이(10)의 승, 하강을 허용하도록 플렉시블한 호스로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조로 하여 전술한 곡면 프레스 장치를 이용한 후판의 곡면 프레스 방법의 예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2에는 곡면 프레스 장치(1)의 하부 다이(20)의 곡면을 형성하는 과정이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 핀(22)들이 나란한 상태로부터, 그 핀(22)의 높이가 컴퓨터 제어하에 조절된다. 이러한 높이 조절에 의해, 하부 다이(20)의 상부에는 가상선으로 표시된 곡면 프로파일(C)이 형성된다.

도 3에는 상부 다이(10)의 핀(12)들 높이를 결정하여, 하부 다이(20)의 곡면 프로파일에 상응하는 다른 곡면 프로파일을 상부 다이(10)에 형성하는 과정이 도시되어 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 상부 다이(10)의 핀(12)들을 자유낙하시켜 그 핀(12)들이 하부 다이(20)의 핀(22)들에 면하도록 한다. 이에 의해, 상기 상부 다이(10)의 핀(12)들 높이가 조절되며, 그 높이 조절에 의해, 상기 상부 다이(10)의 곡면 프로파일이 결정된다.

도 4는 박스(14)에 강구를 채워 넣어, 박스(14) 내측에 채워진 강구(16)로 상부 다이(10)의 핀(12)을 고정하는 과정이 도시되어 있으며, 그 핀(12)들이 고정된 상태에서 상부 다이(10)가 상승하여 곡면 프레스를 위한 준비 위치로 세팅되는 과정이 도시되어 있다. 도 4에서, 박스(14) 내에 채워진 강구(16)는 핀(12)들의 홈(122)에 맞물려서 상기 핀(12)들을 높이 조절된 상태로 고정시킨다.

도 5는 위와 같이 높이 조절된 상부 다이(10)과 하부 다이(20)를 이용하여 그 다이(10, 20)들 사이에 위치한 금속판재(W)를 곡면 가공하는 과정을 도시한다. 이때, 하부 다이(20)는 금속판재(W)를 지지한 채 고정되어 있고, 상부 다이(10)는 유공압 프레스 방식으로 하강하여 하부 다이(10) 위의 금속판재(W)를 곡면 성형한다.

위에서는 박스(14) 내에 강구(16)와 같은 채움재를 채워 핀(12)들 높이를 고정하는 수동 조절식 다이가 곡면 프레스 장치의 상부 다이로 이용되는 구성만이 설명되었다. 그러나, 위 수동 조절식 다이가 곡면 프레스 장치의 하부 다이로도 이용가능하며, 이러한 하부 다이의 실시예가 도 6에 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 하부 다이(20)가, 앞선 실시예의 상부 다이(10)와 유사하게, 박스(24)와 강구(26)를 포함함을 알 수 있다. 이때, 하부 다이(20)의 핀(22)들은 상부의 핀 정렬장치(50)의 그리퍼(54)들에 의해 원하는 높이로 들어 올려진다. 이 위치에서, 채움재 충전장치(30)에 의해 박스(24) 내로 채워진 강구(26)들은, 핀(22)에 형성된 홈(222)들과 맞물려 상기 핀(22)들을 고정할 수 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석돼야 한다.

본 발명에 의하면, 곡면 프레스 장치에서 상부 다이 또는 하부 다이의 핀 높이 조절에 모터를 포함하는 복잡한 구조의 핀 구동장치를 생략케 해주어, 곡면 프레스 장치의 제조, 유지, 관리, 보수 비용을 크게 줄여줄 수 있다. 더 나아가, 핀 조절을 위한 제어를 단순화시켜 더욱 편리하고 쉽게, 금속판재의 곡면 프레스 성형을 가능하게 하는 추가의 효과를 제공한다.

Claims (14)

1. 제 1 다이와, 상기 제 1 다이의 곡면에 의해 자신의 곡면이 결정되는 제 2 다이를 포함하는 금속판재의 곡면 프레스 장치로, 상기 제 2 다이는,

   박스와;

   상기 박스 내외로 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 제 1 다이의 곡면에 의해 그 높이가 결정되는 다수의 핀과;

   상기 박스 내에 제공되며, 높이가 결정된 상기 다수의 핀을 고정하여 상기 제 2 다이의 곡면을 형성하는 핀 고정수단을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 핀 고정수단은,

   상기 다수의 핀 각각에 형성된 홈들과,

   상기 박스 내에 채워져서 상기 홈들에 맞물려, 상기 다수의 핀들을 고정하는 채움재를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 채움재를 상기 박스 내로 자동 공급 및 자동 회수하도록 구성된 채움재 충전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 채움재는 강구 또는 모래인 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 다이는 높이 조절가능한 다수의 핀을 포함하는 하부 다이이며, 상기 제 2 다이는 높이가 결정된 제 1 다이의 핀들에 자유 낙하하여 그 높이가 결정되는 상부 다이인 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 다이는 모터를 포함하는 구동수단에 의해 해당 핀들의 높이가 결정되도록 구성됨을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 장치.
7. 제 1 다이의 곡면을 미리 형성하는 단계와;

   제 2 다이의 핀들을 상기 제 1 다이의 곡면에 면하게 하여, 상기 제 2 다이의 핀들 높이를 결정하는 단계와;

   상기 높이 결정된 제 2 다이의 핀들을 고정하여, 제 2 다이의 곡면을 형성하는 단계와;

   제 1 다이와 제 2 다이 사이의 금속판재를 프레스하여 금속판재를 곡면 성형하는 단계를 포함하는 금속판재의 곡면 프레스 방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 제 2 다이는 박스와 상기 박스 내외로 상하 이동가능하게 설치되는 상기 핀들을 포함하는 것이되,

   상기 제 2 다이의 핀들 높이를 결정하는 단계는, 상기 핀들을 상기 박스 내외로 상하 이동시키는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 제 2 다이의 곡면을 형성하는 단계는, 상기 박스 내로 채움재를 채워, 그 채움재가 상기 핀들에 형성된 홈들에 맞물리게 하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 방법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 채움재는 강구 또는 모래인 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 방법.
11. 청구항 7 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 다이는 하부 다이이고 상기 제 2 다이는 상부 다이이며, 상기 제 2 다이의 핀들을 상기 제 1 다이의 핀들에 자유 낙하시켜, 상기 제 2 다이의 핀들 높이를 결정하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 곡면 프레스 방법.
12. 삭제
13. 박스와; 상기 박스 내외로 상하 이동가능하게 설치되는 다수의 핀과; 상기 박스 내에 제공되며, 상하 이동에 의해 높이가 결정된 상기 다수의 핀을 고정하는 핀 고정수단을 포함하되,

    상기 핀 고정수단은, 상기 다수의 핀 각각에 형성된 홈들과, 상기 박스 내에 채워져서 상기 홈들에 맞물려, 상기 다수의 핀들을 고정하는 채움재를 포함하는 것을 특징으로 하는 박스형 핀 다이.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 채움재는 강구 또는 모래인 것을 특징으로 하는 박스형 핀 다이.

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