KR101095252B1 - 파인 블랭킹 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 프레스로도 파인 블랭킹(fine blanking)이 가능하도록 하는 파인 블랭킹 장치에 관한 것으로, 유압유니트와 별도로 가스 스프링(gas spring)을 설치하여 소재를 상부에서 고정시키는 스트리핑력(striping force)은 가스 스프링에 의하여 발동시키고 소재를 하부에서 지지하는 카운터력(counter force)은 유압유니트에 의하여 발동시키는 구성으로 되어 있다.

본 발명은 일반 프레스로도 파인 블랭킹이 가능하여 품질이 우수한 제품을 저렴하고 신속하게 생산할 수 있고, 카운터력을 발동시키는 유압유니트와 스트리핑력을 발동시키는 가스 스프링을 각각 독립적으로 사용하는 것이 가능하고, 스트리핑력의 조절이 용이하며, 금형크기를 다이세트에 맞추어 제작할 필요가 없어 금형의 설치가 용이하고 비용이 절략되는 효과가 있다.

가스 스프링, 블랭킹 펀치, 카운터 펀치, 스트리핑력, 카운터력

Description

파인 블랭킹 장치 {Fine Blanking Apparatus}

본 발명은 파인 블랭킹(fine blanking) 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반 프레스로도 파인 블랭킹이 가능하도록 하는 파인 블랭킹 장치에 관한 것이다.

파인 블랭킹은 한 번의 블랭킹으로 두께 전체에 걸쳐 고운 전단면과 뛰어난 정밀도를 가지는 제품을 얻을 수 있는 프레스 가공기술을 말한다. 일반 블랭킹은 전단력(shearing force) 하나만이 작용하는 단일 액션(single-action)으로, 소재를 고정(clamping)시키지 않은 상태에서 블랭킹작업이 이루어진다.

따라서 전단면의 1/3 정도는 깨끗하고 전단되고, 나머지 2/3는 거칠게 파단된 전단면을 가지는 제품이 생산된다. 이렇게 생산된 제품을 전단면이 정밀한 부품으로 가공하려면 쉐이빙, 밀링, 리이밍, 브로우어칭 또는 연삭과 같은 2개 이상의 부수적인 공정이 필요하게 된다.

이에 비하여 파인 블랭킹은 3종류의 힘, 즉, 전단력(shearing Force), 소재를 상부에서 고정시키는 스트리핑력(striping force) 및 소재를 하부에서 지지하는 카운터력(counter force)이 작용하는 3중 액션(triple-action)으로, 스트리핑력과 카운터력으로 소재를 고정한 상태에서 블랭킹작업이 이루어진다. 따라서 두께 전체에 걸쳐 균열이나 파열이 없는 깨끗한 전단면을 가지는 정밀한 제품을 단 한 번의 공정으로 생산할 수 있다.

파인 블랭킹은 자동차 부품, 내동기의 콤프레샤 부품, 전기전자 부품 및 일반기계요소 등의 제작에 적용할 수 있으며, 품질과 정밀도의 향상, 원가절감, 공정 단축 등으로 인하여 타 공정에 의해 제작된 제품보다 경쟁력을 가지게 된다.

그러나 파인 블랭킹은 전용 프레스가 필수적이고 일반 프레스보다 가격이 5배 이상 고가이어서 파인 블랭킹 제품의 생산원가를 상승시키는 문제점이 있고, 또 대부분 수입품으로 고장시에 A/s를 받는데 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 일반 프레스에서도 파인 블랭킹을 할 수 있도록 한 "파인 블랭킹 장치"(등록 제567944호 특허발명)가 제시된바 있으나, 이 는 유압 유니트에서 발생된 유압이 다이 세트에 공급되고, 다이 세트에 공급된 유압이 금형에서 카운터 펀치와 스트리퍼 플레이트에 전달되는 구조이므로 힘의 전달과정 및 유압 유니트의 구성이 복잡하여 프레스의 부피가 커지고, 금형을 제작할 때 그 크기를 다이 세트에 맞추어 따로 제작하여야 하므로 전체 제작비가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 일반 프레스에서도 파인 블랭킹이 가능하고 구조가 복잡하지 아니하여 사용이 용이하고 제작 및 관리비용이 저렴한 파인 블랭킹 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 유압유니트와 별도로 가스 스프링을 설치하여 소재를 상부에서 고정시키는 스트리핑력은 가스 스프링에 의하여 발동시키고, 소재를 하부에서 지지하는 카운터력은 유압유니트에 의하여 발동시킨다.

본 발명은 일반 프레스로도 파인 블랭킹이 가능하여 품질이 우수한 제품을 저렴하고 신속하게 생산할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 카운터력을 발동시키는 유압유니트와 스트리핑력을 발동시키 는 가스 스프링이 서로 독립되어 있어 각각 독립적으로 사용하는 것이 가능하고, 그 세기와 시간을 각각 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 복잡하지 아니하여 사용이 용이하고 제작 및 관리비용이 저렴한 효과가 있다.

또, 본 발명은 가스 스프링에 충전된 가스의 압력 또는 로드 직경의 크기를 변경시켜 가스 스프링의 작동력을 변경시킬 수 있으므로 스트리핑력의 조절이 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 금형크기를 다이 세트에 맞추어 제작할 필요가 없고 독립적으로 결정할 수 있어 금형의 설치가 용이하고 비용이 절략되는 효과가 있다.

본 발명은 유압유니트와 별도로 가스 스프링을 설치하여 소재를 상부에서 고정시키는 스트리핑력은 가스 스프링에 의하여 발동시키고, 소재를 하부에서 지지하는 카운터력은 유압유니트에 의하여 발동시킨다.

이하 본 발명을 도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명 파인 블랭킹 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명 파인 블랭킹 장치의 클램핑 상태의 단면도이며, 도 3은 본 발명 파인 블랭킹 장치의 블랭킹이 완료된 상태의 단면도이다.

본 발명의 파인 블랭킹장치는 상부금형, 하부금형 및 상기 상부금형과 하부금형을 연결하는 가이드 포스트(guide post)(50)로 구성되고 프레스 램(press ram)(40)의 하부에 설치된다.

상기 상부금형은 최상부의 어퍼 플레이트(upper plate)(1); 상기 어퍼 플레이트(1)의 밑면에 연이어 설치되는 블록 플레이트(block plate)(2); 상기 블록 플레이트(2)의 밑면에 연이어 설치되는 어퍼 슈(upper shoe)(3); 상기 어퍼 슈(3)의 밑면에 연이어 설치되고 관통공(5a)이 있는 P-H 플레이트(punch holder plate)(5); 실린더(4a)와 로드(4b)로 구성되고 상기 실린더(4a)가 상기 블록 플레이트(2)와 어퍼 슈(3)를 관통하여 설치되고 상기 로드(4b)가 상기 P-H 플레이트(5)의 관통공(5a)을 통하여 왕복 이동하는 복수의 가스 스프링(4); 상기 P-H 플레이트(5)의 하부에 P-H 플레이트(5)와 일정한 간격(60)을 유지하도록 설치되고 관통공(6a)이 있는 스트리퍼 백 플레이트(stripper back plate)(6); 상기 스트리퍼 백 플레이트(6)의 밑면에 연이어 설치되고 하면에는 V-링(Vee ring)(7a)이 돌출되고 관통공(7b)이 있는 스트리퍼 플레이트(stripper plate)(7); 상기 P-H 플레이트(5)를 관통하여 설치되고, 스트리퍼 백 플레이트(6) 및 스트리퍼 플레이트(7)의 관통공(6a,7b)을 통하여 왕복 이동하는 블랭킹 펀치(blanking punch)(8)로 구성된다.

한편, 하부금형은 최하부에 설치되는 로우어 플레이트(lower plate)(20); 복수의 바(bar)(21)로 지지되어 상기 로우어 플레이트(20)의 상부에 설치되는 로우어 슈(lower shoe)(30); 상기 로우어 슈(30)의 상면에 연이어 설치되고 관통공(10a)이 있는 다이(die)(10); 상기 로우어 플레이트(20)의 상면에 재치되고 상기 로우어 슈(30)를 관통하여 설치되는 유압실린더(91)와 그 로드(92) 및 유압원(93)으로 구성되는 유압유니트(9); 상기 로드(92)의 상면에 설치되고 상기 다이(10)의 관통공(10a)을 통하여 왕복 이동하는 카운터 펀치(counter punch)(11)로 구성된다.

위와 같은 상부금형과 하부금형은 상부금형의 어퍼 슈(3)와 하부금형의 로우어 슈(30)를 연결하는 복수의 가이드 포스트(guide post)(50)에 의하여 하나로 조합된다.

상기 가스 스프링(4)의 실린더(4a)는 상기 블록 플레이트(2) 및 어퍼 슈(3)에 의하여 견고하게 지지되며, 로드(4b)는 외부 힘과 실린더(4a) 내부의 가스압력의 차이에 따라 왕복 이동하며, 상기 P-H 플레이트(5)가 가스 스프링(4)의 로드(4b)의 이동을 안내한다.

상기 가스 스프링(4)의 로드(4b)가 왕복 이동하기 위해서 P-H 플레이트(5)와 스트리퍼 백 플레이트(6) 사이에 간격(60)이 필요하며, 상기 간격(60)은 V-링(7a)의 돌출 높이와 소재(S)의 두께의 합 이상이어야 상기 로드(4b)가 소재(S)에 스트리핑력을 가할 때, 블랭킹 펀치(8)가 스프리퍼 플레이트(7)의 밑면보다 더 하강하여 소재를 블랭킹할 수 있다.

상기 가스 스프링(4)의 로드(4b)의 가압에 의해 소재(S)에 스트리핑력이 작용하고, V-링(7a)에 의해 소재(S)에 압입력이 작용하여 소재(S)를 스트리퍼 플레이트(7)와 다이(10) 사이에서 견고하게 클램핑한다. 따라서 블랭킹 펀치(8)가 소재(S)를 전단할 때 소재가 밴딩(bending)되거나 내측으로 끌려 들어오는 것이 방지된다.

상기 스트리퍼 플레이트(7)의 스트리핑력은 가스 스프링(4)의 작동력과 가스 스프링(4)의 수에 의해 결정되며, 가스 스프링(4)의 작동력은 충전된 가스의 압력과 로드(4b) 직경의 크기에 의하여 결정된다. 즉, 가스의 압력을 높이거나 로드의 직경을 크게 하면 가스 스프링(4)의 작동력이 커진다. 이러한 가스 스프링(4)은 보통 3개 이상 설치한다.

상기 스트리퍼 플레이트(7)의 상부에 설치된 스트리퍼 백 플레이트(6)는 가스 스프링(4)의 반복 작동에 의한 스트리퍼 플레이트(7)의 변형을 방지하는 역할을 하며, 스트리퍼 플레이트(7)는 V-링(7a)을 통하여 소재(S)를 클램핑(clamping)하는 역할을 한다. 상기 스트리퍼 백 플레이트(6)와 스트리퍼 플레이트(7)는 상기 2가지의 역할을 할 수 있는 하나의 플레이트로 구성할 수도 있다.

상기 유압 유니트(9)는 유압 실린더(91), 로드(92) 및 유압원(93)으로 구성되고 유압원(93)에 의해 작동된다. 유압 유니트(9)의 로드(92)의 상단에는 카운터 펀치(11)가 설치된다.

상기 카운터 펀치(11)는 상기 P-H 플레이트(5)에 지지된 블랭킹 펀치(8)가 하강하여 소재(S)를 전단시에 유압 유니트(9)의 작동으로 상방으로 카운터력을 발생시켜 소재(S)의 하면을 안정되게 지지하며, 블랭킹 작업이 완료되어 블랭킹 펀치(8)가 상승하고 소재(S)가 이송된 후에 상승하여 블랭킹된 제품을 배출시킨다.

블랭킹 펀치(8)의 상승과 동시에 카운터 펀치(11)가 상승하면 블랭킹된 제품이 다시 소재(S)의 블랭킹된 공간에 끼이는 문제가 발생할 수 있으므로 소재(S)가 이송된 후에 카운터 펀치(11)가 상승하여 블랭킹된 제품을 배출시킨다.

위와 같이, 스트리핑력은 유압 유니트(9)와 관계없이 가스 스프링(4)에 의해 발생하고, 카운터 펀치(11)의 카운터력은 유압 유니트(9)의 작동으로 발생한다. 따라서 스트리핑력과 카운터력은 각각 독립적으로 사용하는 것이 가능하고, 그 세기와 시간을 조절할 수 있다.

상기 가이드포스트(50)는 신축 가능한 스프링 바(spring bar)로 구성되어 상기 어퍼 슈(3)와 로우어 슈(30)를 연결시키고 지지하며, 블랭킹 작업시에 압축되어 상기 어퍼 슈(30)가 원할하게 하강할 수 있도록 하고, 블랭킹 작업이 완료되면 다시 신장되어 어퍼 슈(30)가 원위치로 되돌아가도록 한다.

다음에 본 발명의 파인 블랭킹장치의 작동에 대하여 설명한다.

상기 다이(10) 위에 소재를 재치시키고 프레스 램(40)을 하강시키면 어퍼 플레이트(1), 블록 플레이트(2), 어퍼 슈(3) 및 P-H 플레이트(5)가 하강하고, 이와 동시에 블랭킹 펀치(8)도 하강한다. 블랭킹 펀치(8)가 소재에 작용하기 전에 가스 스프링의 로드(4b)가 스트리퍼 백 플레이트(6)에 닿아 가스 스프링의 작동력(전단력의 약 30%)으로 상기 스트리퍼 백 플레이트(6)를 누르면 스트리퍼 백 플레이트(6)의 밑면에 위치한 스트리퍼 플레이트(7)의 하면에 돌출된 V-링(7a)이 소재(S)를 파고들어 견고하게 클램핑한다. 또한, 카운터 펀치(11)는 소재(S)의 하면을 안정되게 지지한다.

위와 같이, 가스 스프링의 작동에 의한 스트리핑력과 카운터 펀치(11)의 카운터력에 의하여 소재(S)가 클램핑되고 지지되면 블랭킹 펀치(8)가 스트리퍼 백 플레이트(6) 및 스트리퍼 플레이트(7)의 관통공(6a,7b)을 관통하여 P-H 플레이트(5)와 스트리퍼 백 플레이트(6) 사이에 형성된 간격(60)과, V-링(7a)의 돌출 높이와 소재(S)의 두께의 합의, 차이만큼 하강하여 소재를 블랭킹한다. 블랭킹이 완료되어블랭킹 펀치(8)가 상승하고 소재(S)가 이송된 후에 카운터 펀치(11)도 상승하여 제품을 배출시킨다.

상기 가이드포스트(50)는 블랭킹 작업시에는 압축되어 상기 어퍼 슈(30)가 원활하게 하강할 수 있도록 하고, 블랭킹 작업이 완료되면 다시 신장되어 어퍼 슈(30)가 원위치로 되돌아가도록 한다.

상기 상부금형 및 하부금형을 구성하는 각 플레이트는 사각형 및 원형 등으로 제작할 수 있으며, 볼트 등의 결합수단으로 결합시킨다.

본 발명은 일반 프레스로도 파인 블랭킹이 가능하여 품질이 우수한 제품을 저렴하고 신속하게 생산할 수 있으며, 카운터력을 발동시키는 유압유니트와 스트리핑력을 발동시키는 가스 스프링이 서로 독립되어 있어 각각 독립적으로 사용하는 것이 가능하고 그 세기와 시간을 각각 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 복잡하지 아니하여 사용이 용이하고 제작 및 관리비용이 저렴하게 된다.

또, 본 발명은 가스 스프링에 충전된 가스의 압력 또는 로드 직경의 크기를 변경시켜 가스 스프링의 작동력을 변경시킬 수 있으므로 스트리핑력의 조절이 용이하며, 금형크기를 다이세트에 맞추어 제작할 필요가 없고 독립적으로 결정할 수 있어 금형의 설치가 용이하고 비용이 절략된다.

이상에서 실시예를 토대로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능하다. 따라서 위의 기재 내용에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 아니한다.

또한, 본 발명의 상세한 설명과 특허청구범위의 기재 중 괄호를 사용하여 기재한 도면부호는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 참고로 부기한 것으로, 본 발명은 도면상의 형태로 한정되지 아니한다.

도 1은 본 발명 파인 블랭킹 장치의 단면도이고,

도 2는 본 발명 파인 블랭킹 장치의 클램핑 상태의 단면도이며,

도 3은 본 발명 파인 블랭킹 장치의 블랭킹이 완료된 상태의 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1: 어퍼 플레이트(upper plate) 2: 블록 플레이트(block plate)

3: 어퍼 슈(upper shoe) 4: 가스 스프링(gas spring)

4a: 실린더 4b: 로드

5: P-H 플레이트(punch holder plate) 5a: 관통공

6: 스트리퍼 백 플레이트(stripper back plate) 6a: 관통공

7: 스트리퍼 플레이트(stripper plate) 7a: V-링(Vee ring)

7b: 관통공 8:블랭킹 펀치(blanking punch)

9: 유압 유니트 91: 유압 실린더

92: 로드 93: 유압원

10: 다이(die) 10a: 관통공

11: 카운터 펀치(counter punch) S: 소재

20: 로우어 프레이트(lower plate) 21: 바(bar)

30: 로우어 슈(lower shoe) 40: 프레스 램(press ram)

50: 가이드 포스트(guide post) 60: 간격

Claims (7)

1. 삭제
2. 파인 블랭킹 장치에 있어서,

   상부금형, 하부금형 및 상기 상부금형과 상기 하부금형을 연결하는 가이드 포스트(50)로 구성되고,

   상기 상부금형은 최상부의 어퍼 플레이트(1); 상기 어퍼 플레이트(1)의 밑면에 연이어 설치되는 블록 플레이트(2); 상기 블록 플레이트(2)의 밑면에 연이어 설치되는 어퍼 슈(3); 상기 어퍼 슈(3)의 밑면에 연이어 설치되고 관통공(5a)이 있는 P-H 플레이트(5); 실린더(4a)와 로드(4b)로 구성되고 상기 실린더(4a)가 상기 블록 플레이트(2)와 어퍼 슈(3)를 관통하여 설치되고 상기 로드(4b)가 상기 P-H 플레이트(5)의 관통공(5a)을 통하여 왕복 이동하는 복수의 가스 스프링(4); 상기 P-H 플레이트(5)의 하부에 P-H 플레이트(5)와 일정한 간격(60)을 유지하도록 설치되고 관통공(6a)이 있는 스트리퍼 백 플레이트(6); 상기 스트리퍼 백 플레이트(6)의 밑면에 연이어 설치되고 하면에는 V-링(7a)이 돌출되고 관통공(7b)이 있는 스트리퍼 플레이트(7); 상기 P-H 플레이트(5)를 관통하여 설치되고, 스트리퍼 백 플레이트(6) 및 스트리퍼 플레이트(7)의 관통공(6a,7b)을 통하여 왕복 이동하는 블랭킹 펀치(8)로 구성되며,

   상기 하부금형은 최하부에 설치되는 로우어 플레이트(20); 복수의 바(21)로 지지되어 상기 로우어 플레이트(20)의 상부에 설치되는 로우어 슈(30); 상기 로우어 슈(30)의 상면에 연이어 설치되고 관통공(10a)이 있는 다이(10); 상기 로우어 플레이트(20)의 상면에 재치되고 상기 로우어 슈(30)를 관통하여 설치되는 유압실린더(91)와 그 로드(92) 및 유압원(93)으로 구성되는 유압유니트(9); 상기 로드(92)의 상면에 설치되고 상기 다이(10)의 관통공(10a)을 통하여 왕복 이동하는 카운터 펀치(11)로 구성되어,

   가스 스프링(4)의 작동에 의한 스트리핑력과 카운터 펀치(11)의 카운터력에 의하여 소재(S)가 클램핑되고 지지되면 블랭킹 펀치(8)가 하강하여 소재(S)를 블랭킹하고, 블랭킹이 완료되어 블랭킹 펀치(8)가 상승하고 소재(S)가 이송된 후에 카운터 펀치(11)도 상승하여 제품을 배출시키도록 구성하고,

   상기 가이드포스트(50)를 신축 가능한 스프링 바로 구성하며,

   상기 간격(60)이 V-링(7a)의 돌출 높이와 소재(S)의 두께의 합 이상이 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 파인 블랭킹 장치
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,

   상기 스트리퍼 백 플레이트(6)와 스트리퍼 플레이트(7)가 하나의 플레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 파인 블랭킹 장치
5. 제2항에 있어서,

   상기 상부금형 및 하부금형을 구성하는 각 플레이트가 사각형인 것을 특징으로 하는 파인 블랭킹 장치
6. 제2항에 있어서,

   상기 상부금형 및 하부금형을 구성하는 각 플레이트가 원형인 것을 특징으로 하는 파인 블랭킹 장치
7. 삭제

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