KR100967454B1 - 플레이트의 기계적 연결을 위한 공구 - Google Patents

플레이트의 기계적 연결을 위한 공구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계공구에 관한 것으로 특히, 클린치 조인팅을 위한 기계공구에 관한 것이다. 이와 같은 기계공구는 스탬프(1)와 다이(2)로 구성된다. 스탬프와 다이는 각각 두 부분으로 형성된다. 이때, 한 부분(8,13)은 직접적인 기계가공에 쓰이기 때문에 보다 강한 물질로 구성된다. 이에 반해 다른 부분(7,12)은 공구의 마운팅에 쓰인다.

Description

플레이트의 기계적 연결을 위한 공구{TOOL FOR THE MECHANICAL CONNECTION OF PLATES}
본 발명은 플레이트(plate)의 기계적인 가공을 위한 공구에 관한 것으로, 독립항에 기재된 바와 같이 스탬프(stamp)와 다이(die)를 가지며, 플레이트를 서로 연결(클린치 조인팅 또는 이와 유사한 것), 프레스, 펀칭 또는 이와 유사한 것을 위한 공구에 관한 것이다.
클린치 조인팅(clinch jointing)에 쓰이는 일반적인 공구(DE-PS 3710929)에서, 스탬프는 작은 지름의 넥(neck)을 갖는다. 상기 넥을 통해, 서로 연결되어야 하는 플레이트들은 플레이트들 간의 견고한 연결이 이루어지도록 다이의 블라인드 홀(blind hole)로 디프 드로잉(deep drawing)되어 압착된다. 이외에도, 플레이트의 프레스, 펀칭 또는 이와 유사한 것에 쓰이기 위해서 뿐만 아니라 부품들을 플레이트에 연결하기 위해, 스탬프와 다이로 구성된 공구가 사용되는 방법이 알려져 있다(DE-OS 19913695).
또한, 적어도 부분적으로 폴리머(polymer)로 구성되어 있거나 폴리머를 포함하고 있는 플레이트들을 서로 연결하기 위해, 조인팅(jointing)에서 스탬프쪽 및/또는 다이쪽으로 공구(즉, 스탬프와 다이)를 크게 냉각시키는 것이 알려져 있다(DE-OS 19752201). 이로써, 폴리머, 고무와 같이 비스코스 탄성적인 공업 재료로 이루어진 플레이트들을, 예를 들면 금속과 같은 다른 공업재료와 가공할때, 연결을 가능하게 하는 유사한 물리적인 조건이 갖춰진다. 이와 같이 다수의 부품으로 이루어진 공구는 당연히 고가이며 꼭 필요한 경우에만 사용된다.
알려져 있는 또 다른 방법에서는(DE-OS 10006789), 공구들의 적절한 교환을 위해, 공작기계(machine tool)의 공구홀더(tool holder)로 공구(즉, 스탬프나 다이)가 마운팅되는 것에 특히 촛점을 두고 있다. 따라서, 이에 맞게 반경 방향으로 움직일 수 있도록 되어 있다.
상기의 모든 경우 뿐만 아니라 기본적으로 볼 때, 가공과정에 의해 직접적인 영향을 받는 공구부분들은 특히 과중한 부하를 받는다. 이때 사용된 공구들의 수명은 사용과 공구재료의 요구에 일치하는데, 많은 경우 수명이 불만족스럽게 짧다. 유효한 표준에 도달하기 위해서는 공구제작에 드는 비용이 매우 높다. 왜냐하면 부하를 받는 부위에서 이에 상응하는 강도를 가져야 하기 때문이다. 다른 한편으로는, 이러한 강도가 공구의 파손을 일으킬 수 있다. 특히, 공구의 작업방향에 대해 가로방향으로, 상당한 종축연장(자주 요구됨)이 있는 경우에 그러하다. 마운팅때문에 작업 방향으로의 최소 종축연장이 필요하다. 즉, 이러한 사실 때문에 스탬프와 다이는 높은 공구수명을 위해 요구되는 강도에서 일정한 파손경향을 나타낸다. 이러한 파괴는 심각한 결과를 초래할 수 있다. 특히, 자동차에서 금속박판 연결시 연속 제작에서 공구를 사용하는 경우, 심각한 결과가 초래된다. 따라서, 항상 최적의 수명과 아주 적절한 강도와 아주 적은 파손경향을 가지는 공구가 요구된다.
독립항의 특징부에 따른 본 발명의 공구가 갖는 장점은, 가공에 실제로 필요한 부분(즉, 사용부분)만이 원하는 강도를 가지며 파손부하를 보다 적게 또는 전혀 겪지 않으며, 반면에 다른 부분(즉, 마운팅부분)은 목적에 맞게끔 보다 부드럽고 탄성이 있는 물질로 구성될 수 있다는 데에 있다. 스탬프 및/또는 다이를 각각 두부분으로 나눔에도 불구하고 공구의 제작비는, 특히 상기 언급한 위험들을 고려해 볼때 선행기술보다 저렴하다. 또한, 특히 작업힘을 전달하는 스탬프 및/또는 다이의 횡단면들은 실제 플레이트의 가공에 의하여 하중을 받는 횡단면들보다 크다. 따라서 힘을 전달하기 위하여 본 발명의 경우에는, 바람직하게는 탄성이 있는 물질로 이루어진 횡단면은 더 넓고, 실제 플레이트의 가공에는 적절한 공구 강도를 가지는 좁은 횡단면이 사용된다.
본 발명은 공구의 방식에 따라 스탬프쪽이나 또는 다이쪽에, 또는 양 쪽에 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 형성에 따르면, 스탬프 및/또는 다이는 충분한 형상 끼워맞춤(positive engagement) 또는 그립(grip)을 얻기 위해 구동방향(작업방향)에 대해 수직하는 라인을 기준으로 위 아래로 나뉘어 형성된다. 이때, 작업방향으로 서로 마주 놓여있는 사용부분과 마운팅부분의 표면들을 크게 형성하여, 무엇보다도 마운팅부분의 표면에 과중한 부하가 생기지 않게끔 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 형성에 따르면, 사용부분으로 향해있는 마운팅부분의 전면에, 사용부분과의 형상 끼워맞춤(positive engagement)을 위해 오목부가 있다. 이와 같은 오목부는 보통의 경우 구멍 또는 이와 유사한 것이다. 해당 사용부분은 사용부분으로 향해있는 단부와 함께 상기 구멍으로 삽입될 수 있다. 이때, 삽입을 쉽게하기 위해 사용부분의 모서리들을 모따기를 하거나 둥글게 할 수 있다.
이와 관련하여 본 발명의 바람직한 형성에 따르면, 사용부분과 마운팅부분 사이의 형상 끼워맞춤부는 압축 연결부(press connection)로서 형성되어 있다. 즉, 오목부의 내벽과 사용부분의 표면 사이에 반경 방향의 압력이 존재한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 형성에 따르면, 사용부분은 마개 형상(plug-like)으로 형성되어 오목부로 삽입된 후 디프 드로잉 구멍의 바닥을 형성한다. 본 발명의 이러한 형성은 무엇보다도 다이에 해당한다. 다이에서는 사용부분이 오목부에서 솟아나오지 않는다. 왜냐하면 사용부분은 사용부분에 작용하는 매우 높은 부하 때문에 단지 바닥을 형성하여야만 하기 때문이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 형성에 따르면, 마운팅부분과 사용부분의 연결부는 형상 끼워맞춤부를 가진다. 이러한 형상 끼워맞춤부는 단지 장착을 위해 사용되는 원형 단면 중 일부를 평평하게 함(flattening)으로써 획득될 수 있다.
본 발명의 특수하고도 바람직한 형성에 따르면, 오목부의 측벽들은 스탬프의 넥의 표면에 대해 반경 방향의 간격을 가진다. 이때, 오목부는 한쪽이 막혀있는 구멍(blind hole)으로서 반경 방향 및 축 방향으로 형성되어 있으며, 오목부의 측벽은 스탬프의 운동방향으로 뻗어있고 오목부의 바닥과 같이 단단하게(inflexibly) 형성된다. 이러한 모양와 분류를 갖춘 스탬프와 다이는 그 자체로 알려져 있지만(EP 0215449) 상기 언급한 선행기술의 단점들을 가지고 있다. 여기에서, 본 발명에 따라 커다란 진전이 이루어진다. 왜냐하면 알다시피 플레이트 해당부분의 디프 드로잉 과정과 이에 이어지는 압착 과정 동안 작업방향으로 작용하는 부하가 매우 큰 것과는 달리, 반경 방향의 저항력은 현저히 적을 수 있기 때문이다.
본 발명의 또 다른 특수한 형성에 따르면, 공구는 플레이트를 구성부품 즉, 볼트, 너트 또는 이와 유사한 것과 연결하기 위해 쓰인다. 이때, 1회용(lost) 스탬프가 공구스탬프의 전방부에 위치된다. 1회용 스탬프는 가공 후에 플레이트에 남아있다(DE-OS 19913695).
본 발명의 또 다른 장점들과 바람직한 형성은 이하의 설명, 도면 그리고 청구항을 통해 상세히 설명이 된다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 상세히 설명이 된다.
도 1은 스탬프, 다이 그리고 공구 홀더의 부분 종단면의 분해 조립도(부분적으로 도 2의 선 I-I에 해당한다),
도 2는 도 1의 선 II-II에 해당하는 횡단면이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 스탬프 2: 다이
3: 금속박판 4: 넥(neck)
5, 10: 오목부 6: 공구 마운팅
7, 12: 마운팅부분 8: 사용부분
9: 압축 연결부 11: 평탄부
13: 사용부분(마개) 14, 15: 모따기
16: 홈 17: 디프 드로잉 구멍
18: 베이스부 19: 유니언 너트(union nut)
20: 스프링 플레이트 21: 스프링
본 발명에 따른 공구홀더를 갖춘 공구가 도면에 분리 단면도로 도시되어 있다(공작기계에서 마운팅되지 않은 채로 도시되어 있다). 이때, 스탬프(1)와 다이(2) 사이에는 서로 연결되어야 하는 두개의 금속박판(3)이 배치되어 있다. 금속박판을 서로 연결하기 위해 스탬프(1)는 아래로 이동되며, 또한 행정(stroke)을 계속하는 동안 디프 드로잉된 금속박판 부분을 반경 방향으로(radially) 압착하기 위하여 상기 스탬프는 스탬프의 단부에 제공된 넥(4)을 사용하여 금속박판(3)의 충격을 받는 부분들을 다이(2)의 오목부(5) 내로 밀어넣는다. 따라서, 디프 드로잉되고 압착된 플레이트 부분들은 잇달아 맞물린다. 이와같은 클린치 조인팅을 통해 플레이트(3)간의 단단한 연결이 이루어진다.
스탬프(1)는 공작기계에서(도면에 나타나지 않음) 공구 마운팅(6)에 배치되며, 두 부분 즉, 마운팅부분(7)과 넥(4)을 구비한 사용부분(8)으로 구성된다. 높은 부하 때문에 상기 넥(4)을 구비한 사용부분(8)은, 큰 횡단면으로 인해 적은 응력이 작용되는 공구 마운팅(6) 및 마운팅부분(7) 보다 상당히 단단하다. 마운팅부분(7)과 사용부분(8)은 압축 연결부(9)로 서로 연결되어 있다. 이때 사용부분(8)의 상부 단부는 마운팅부분(7)의 오목부(10)에 형상 끼워맞춤 방식으로 끼워지며, 이는 큰 힘을 수용하기에 적합하다. 상기 사용부분(8)과 상기 마운팅부분(7) 사이의 비틀림을 방지하기 위하여, 오목부(10) 내로 돌출되어 있는 사용부분(8)의 단부 영역에는 평탄부(11)가 형성된다.
역시 공구 마운팅(6) 내에 배치되어 있는 다이(2)도 두 부분으로 형성되는데, 오목부(5)를 갖는 마운팅부분(12)과 오목부(5)로 압축되는 사용부분(13), 즉 마개(plug)로 구성된다. 상기 마개는 오목부(5)로의 삽입을 보다 좋게 하기 위해 아랫면에 모따기(15)가 제공된다. 윗면에도 역시 모따기(15)가 제공된다. 따라서, 결국 제작에 유용한 홈(16)이 생긴다. 오목부(5)에서 남은 부분은 상기한 바와 같이 다이(2)의 디프 드로잉 구멍(17)으로 쓰인다. 따라서, 이러한 디프 드로잉 구멍(17)의 바닥은 사용부분(13), 즉 마개를 통해 만들어진다. 상기 마개 역시 다이의 마운팅부분(12) 보다 물질강도가 훨씬 크다.
공구 마운팅(6)은 각기, 공작기계와 연결되는 베이스부(18)를 나타낸다. 상기 베이스부는 스탬프(1) 또는 다이(2)가 삽입되며, 유니언 너트(19) 또는 스프링 플레이트(20) 그리고 스프링(21)을 통해 작업상태가 유지된다.
상세한 설명, 청구항, 도면에 기재된 모든 특징들은 개별적으로 또는 임의로 조합되어 본 발명의 핵심을 이룬다.

Claims (8)

  1. 플레이트(3) 쪽 방향의 반대측 단부에서 공작기계의 공구마운팅에 각각 고정되는 스탬프(1) 및 다이(2)를 사용하여 상기 플레이트(3)를 서로 연결하거나, 프레싱 가공하거나, 스탬핑 가공하기 위해 플레이트(3)를 기계적으로 가공하는 공구에 있어서,
    - 상기 스탬프(1)와 다이(2) 중 하나 이상은 플레이트(3)의 직접적인 가공에 쓰이는 사용부분(8, 13)과 그 마운팅에 쓰이는 마운팅부분(7, 12)으로 구성되고,
    - 상기 사용부분(8, 13)과 상기 마운팅부분(7, 12) 사이에는 형상 끼워맞춤부가 위치하고,
    - 상기 사용부분(8, 13)은 상기 마운팅부분(7, 12)보다 강한 물질로 구성되고,
    - 상기 마운팅부분(7, 12) 쪽을 향하는 상기 사용부분(8, 13)의 전면에는, 사용부분(8, 13)과의 형상 끼워맞춤을 위해 오목부(5, 10)가 존재하는 것을 특징으로 하는 공구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스탬프(1)와 상기 다이(2) 중 하나 이상은 구동방향에 대해 수직하는 방향을 기준으로 나눠지는 것을 특징으로 하는 공구.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 사용부분(8, 13)과 상기 마운팅부분(7, 12) 사이의 형상 끼워맞춤부는 압축 연결부로 형성되는 것을 특징으로 하는 공구.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 사용부분(13)은 마개 형상으로 형성되며, 오목부(5)로 삽입되어 디프 드로잉 구멍의 바닥을 형성하는 것을 특징으로 하는 공구.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마운팅부분(7)과 사용부분(8)은 비틀림을 방지하도록 형상 끼워맞춤 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공구.
  7. 제 1 항, 제 4 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    -상기 오목부(5)의 측벽들은 스탬프의 넥(4)의 표면에 대해 반경 방향의 간격을 가지고 있으며,
    - 상기 다이(2)의 오목부(5)는 한쪽이 막혀있는 구멍으로서 반경 방향 및 축 방향으로 형성되고, 상기 오목부의 측벽들은 스탬프(1)의 운동방향으로 뻗어있고 오목부(5)의 바닥과 같이 단단하게 형성되는 것을 특징으로 하는 공구.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구는 상기 공구 스탬프에 의해 구동되고 상기 플레이트 내로 압착될 수 있는 1회용 스탬프를 사용함으로써 구성부품들과 플레이트를 리벳 방식으로 연결하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 공구.
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