KR101126246B1 - 단조 프레스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펀치에 의해 가압 성형된 소재를 펀치로부터 용이하게 분리시킬 수 있는 단조 프레스 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 단조 프레스 장치는, 수평 방향을 따라 내부를 관통하는 제1 공간 및 제1 공간과 하단부를 연결하는 제2 공간을 형성하는 펀치와, 성형 소재를 안착시키는 다이와, 펀치의 제1, 2 공간에 설치되며 펀치에 밀착된 성형 소재를 가압하여 펀치로부터 성형 소재를 분리시키는 취출부를 포함한다. 취출부는, 제1 공간을 수평 방향으로 가로지르며 제1 공간에서 수직 방향을 따라 이동 여유를 가지는 지지 플레이트와, 제2 공간에 수용되고 지지 플레이트와 연동하여 펀치의 하단부 외측으로 선택적으로 돌출되는 넉아웃 핀과, 지지 플레이트의 하단부에 결합되는 탄성 스프링을 포함한다.

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Description

단조 프레스 장치 {FORGING PRESS MACHINE}

본 발명은 단조 프레스 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펀치에 의해 가압 성형된 소재를 펀치로부터 용이하게 분리시킬 수 있는 단조 프레스 장치에 관한 것이다.

자동차에 사용되는 축이음 부재의 한 종류인 등속 조인트는 단조 프레스 장치로 제조할 수 있다. 단조 프레스 장치에는 형상이 다른 복수개의 펀치가 구비되며, 복수개의 펀치를 차례로 거치면서 필렛 모양의 소재를 여러번 프레스 성형하여 최종 성형품인 등속 조인트를 완성할 수 있다.

통상의 단조 프레스 장치는 복수개, 일례로 4개의 펀치를 구비하는 상부 다이세트와, 각 펀치에 대응하는 4개의 다이를 구비한 하부 다이세트와, 프레스 성형 후 다이에 남아있는 소재를 밀어 올려 다이로부터 소재를 분리시키는 하부 취출 구조를 포함한다.

4개의 펀치를 차례로 이용하는 제1 내지 제4 성형 공정 중 마지막 공정인 제4 공정에서는 성형 소재의 내면과 펀치의 외면이 넓게 밀착되므로, 앞선 제1 내지 제3 성형 공정과 달리 펀치에 의해 가압 성형된 소재는 다이에 머물러 있지 않고 펀치를 상승시킬 때 펀치에 붙어 올라갈 수 있다.

따라서 하부 취출 구조를 작동하기 전, 펀치로부터 성형 소재를 먼저 분리시킬 필요가 있다. 이때, 등속 조인트로 사용되는 최종 성형품은 그 최대 외경이 펀치의 외경보다 크다. 펀치와 성형 소재를 분리시키기 위한 방안의 하나로서, 마지막 공정 펀치에 스트리퍼를 설치한 구조가 적용되고 있다. 스트리퍼는 펀치 상승시 고정 위치를 유지하며, 펀치에 붙어 올라가는 성형 소재의 상단과 접하여 성형 소재를 밀어 내리는 기능을 한다.

그런데 전술한 구조는 최종 성형품의 최대 외경이 펀치의 외경보다 큰 제품에만 적용이 가능하므로 생산품의 형상이 제한적이다. 즉, 성형 소재의 최대 외경이 펀치의 외경보다 작거나 펀치의 외경과 같으면, 성형 소재의 상단이 스트리퍼와 접할 수 없으므로 성형 소재는 펀치로부터 분리될 수 없다.

따라서 전술한 스트리퍼를 구비한 단조 프레스 장치에서는 밀폐 단조로 생산되는 제품으로서 성형 소재의 최대 외경이 펀치의 외경보다 작거나 펀치의 외경과 같은 제품과, 펀치의 내측으로 소재의 흐름이 있으면서 성형 소재의 최대 외경보다 작은 폭의 돌출단이 있는 제품은 제작이 불가능한 한계가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 성형 소재의 최대 외경이 펀치의 외경보다 작거나 펀치의 외경과 같은 경우에 있어서도 펀치와 성형 소재가 용이하게 분리되도록 하여 생산품 형상에 제한이 없는 단조 프 레스 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단조 프레스 장치는, 상부 금형에 고정되며 수평 방향을 따라 내부를 관통하는 제1 공간 및 제1 공간과 하단부를 연결하는 제2 공간을 형성하는 펀치와, 하부 금형에 고정되며 성형 소재를 안착시키는 다이와, 펀치의 제1, 2 공간에 설치되며 펀치에 밀착된 성형 소재를 가압하여 펀치로부터 성형 소재를 분리시키는 취출부를 포함한다. 취출부는, 제1 공간을 수평 방향으로 가로지르며 제1 공간에서 수직 방향을 따라 이동 여유를 가지는 지지 플레이트와, 제2 공간에 수용되고 지지 플레이트와 연동하여 펀치의 하단부 외측으로 선택적으로 돌출되는 넉아웃 핀과, 지지 플레이트의 하단부에 결합되는 탄성 스프링을 포함하며, 넉아웃 핀의 일단은 지지 플레이트에 나사 결합될 수 있고, 넉아웃 핀의 다른 일단은 지지 플레이트가 상사점에 위치할 때 펀치의 하단부와 같은 높이에 위치할 수 있고, 넉아웃 핀은 다른 일단에 확장부를 형성하며, 펀치는 확장부와 접하여 넉아웃 핀의 상부 방향 밀림을 방지하는 밀림 방지턱을 내부에 형성할 수 있다.

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탄성 스프링은 펀치의 내부 중앙에 위치할 수 있으며, 넉아웃 핀을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

단조 프레스 장치는, 수직 방향을 따라 이동 가능한 상태로 상부 금형의 내부에 설치되며 지지 플레이트에 고정되는 이젝트 바와, 상부 금형의 상부에 위치하 는 이젝트 플레이트와, 이젝트 플레이트에 고정되며 상부 금형 상승시 이젝트 바와 접하여 이젝트 바를 가압하는 넉아웃 바를 더욱 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 단조 프레스 장치는 펀치에 붙은 성형 소재를 위에서 아래로 누르는 취출부를 구비함에 따라, 성형 소재의 형상에 상관없이 펀치로부터 성형 소재를 용이하게 분리시킬 수 있다. 따라서, 밀폐 단조로 생산되는 제품으로서 성형 소재의 최대 외경이 펀치의 외경보다 작거나 펀치의 외경과 같은 제품과, 펀치의 내측으로 소재의 흐름이 있으면서 제품의 상단에 제품의 최대 외경보다 작은 돌출단이 있는 제품도 용이하게 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단조 프레스 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 단조 프레스 장치에 포함된 펀치와 취출부의 확대 단면도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 단조 프레스 장치(100)는 상부 금형(10)에 고정되는 펀치(20)와, 하부 금형(11)에 고정되어 성형 소재(12)를 안착시키는 다이(13)와, 펀치(20)에 설치되며 펀치(20)에 의해 가압된 성형 소재(12)를 펀치(20)로부터 분리시키는 취출부(30)를 포함한다.

펀치(20)의 상부는 상부 금형(10)에 고정되며, 상부 금형(10) 하강시 펀치(20)의 하단부는 다이(13)에 안착된 성형 소재(12)와 접하여 성형 소재(12)를 가압한다. 펀치(20)는 수평 방향을 따라 펀치(20)를 관통하는 제1 공간(21)과, 제1 공간(21)과 펀치(20)의 하단부를 연결하는 제2 공간(22)을 그 내부에 형성한다.

취출부(30)는 펀치(20)의 제1 공간(21)을 수평 방향으로 가로지르는 지지 플레이트(31)와, 지지 플레이트(31)에 고정되며 제2 공간(22)에 수용되는 넉아웃 핀(32)과, 펀치(20)의 내부에서 지지 플레이트(31)의 하단부에 결합되는 탄성 스프링(33)을 포함한다.

지지 플레이트(31)의 두께(H1, 도 2 참조)는 제1 공간(21)의 수직 방향 폭(H2, 도 2 참조)보다 작게 형성된다. 따라서 지지 플레이트(31)는 제1 공간(21)에서 수직 방향을 따라 상승 또는 하강할 수 있는 이동 여유를 가진다. 넉아웃 핀(32)은 지지 플레이트(31)와 연동하여 수직 방향을 따라 상승 또는 하강한다.

넉아웃 핀(32)은 지지 플레이트(31)에 나사 결합되어 지지 플레이트(31)에 단단히 고정될 수 있다. 이를 위해 넉아웃 핀(32)의 상부 외주면에 나사산이 형성되고, 지지 플레이트(31)의 중앙부에 수직 방향을 따라 지지 플레이트(31)를 관통하는 나사홀이 형성된다. 도 2의 확대원에 나사 결합 구조를 나타내었다.

넉아웃 핀(32)의 하단부는 지지 플레이트(31)가 상사점(P1, 도 2 참조)에 위치할 때, 펀치(20)의 하단부와 같은 높이에 위치한다. 즉, 지지 플레이트(31)가 상사점(P1)에 위치할 때, 넉아웃 핀(32)은 펀치(20) 바깥으로 돌출되지 않고 제2 공간(22)에 수용된다.

넉아웃 핀(32)은 그 하부에 확장부(34)를 형성한다. 그리고 제2 공간(22)을 둘러싸는 펀치(20)의 내부에는 확장부(34)와 접하여 넉아웃 핀(32)의 상부 방향 밀림을 방지하는 밀림 방지턱(23)이 형성된다. 밀림 방지턱(23)은 펀치(20)가 하강하여 성형 소재를 가압할 때, 성형 하중에 의해 넉아웃 핀(32)이 상부 방향으로 밀리는 것을 방지한다. 도 3에 밀림 방지턱(23)이 형성된 펀치(20)의 하단부를 확대 도시하였다.

펀치(20)의 내부에는 탄성 스프링(33)을 수용하는 오목부(24)가 형성된다. 탄성 스프링(33)의 하단부는 펀치(20)와 접하며, 탄성 스프링(33)의 상단부는 지지 플레이트(31)의 하단부와 접한다. 탄성 스프링(33)은 넉아웃 핀(32)을 둘러싸도록 배치되어 펀치(20)의 중심에서 넉아웃 핀(32)과 지지 플레이트(31)를 안정적으로 지지한다.

탄성 스프링(33)은 펀치(20)를 기준으로 지지 플레이트(31)가 하강할 때 압축되고, 지지 플레이트(31)를 누르는 외력이 제거되면 팽창하여 지지 플레이트(31)를 상사점(P1)으로 복귀시키는 작용을 한다.

상부 금형(10)의 내부에는 수직 방향을 따라 한 쌍의 이젝트 바(14)가 설치된다. 이젝트 바(14)의 하단부는 펀치(20)의 외측으로 돌출된 지지 플레이트(31)의 양 단부에 고정된다. 이젝트 바(14)는 상부 금형(10)의 내부에서 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되며, 지지 플레이트(31)와 넉아웃 핀(32)은 이젝트 바(14)에 연동하여 작동한다.

상부 금형(10)의 상부에는 이젝트 플레이트(15)가 위치한다. 이젝트 플레이 트(15)의 하면에는 한 쌍의 이젝트 바(14)와 접하여 이젝트 바(14)를 밀어 내리기 위한 한 쌍의 넉아웃 바(16)가 고정된다. 상부 금형(10)의 상단부에는 한 쌍의 넉아웃 바(16)를 둘러싸며, 넉아웃 바(16)의 수직 방향 이동을 가이드하는 램 슬라이드(17)가 위치한다.

다음으로, 도 1 내지 도 5를 참고하여 전술한 단조 프레스 장치의 작동에 대해 설명한다.

먼저 도 1에 도시한 바와 같이, 다이(13)에 성형 소재(12)를 안착시키고, 상부 금형(10)을 하강하여 펀치(20)로 성형 소재(12)를 가압 성형한다. 이때, 취출부(30)의 지지 플레이트(31)는 상사점(P1)에 위치하며, 넉아웃 핀(32)은 제2 공간(22)에 수용되어 펀치(20) 바깥으로 돌출되지 않는다. 펀치(20)에 의해 가압된 성형 소재는 그 내면이 펀치(20)의 외면과 넓게 밀착되므로, 펀치(20)를 상승시킬 때 펀치(20)에 붙어 올라갈 수 있다.

이어서 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 상부 금형(10)을 상승시킨다. 그러면 펀치(20)는 상부 금형(10)을 따라 상승하지만, 지지 플레이트(31)는 한 쌍의 이젝트 바(14)가 넉아웃 바(16)와 접한 후 넉아웃 바(16)에 의해 눌리면서 펀치(20)를 따라 상승하지 않고 그 위치를 유지한다.

따라서 지지 플레이트(31)는 펀치(20)에 대한 상대 위치가 변하면서 하사점(P2, 도 5 참조)에 위치하며, 펀치(20)를 기준으로 아래로 밀리는 작용을 받게 된다. 그 결과, 탄성 스프링(33)이 압축되고, 지지 플레이트(31)에 고정된 넉아웃 핀(32)이 펀치(20)의 하단부 외측으로 돌출된다. 취출부(30)는 넉아웃 핀(32)의 돌 출 작용으로 성형 소재(12)를 위에서 아래로 가압하여 펀치(20)로부터 성형 소재(12)를 분리시킨다.

이어서 이젝트 플레이트(15)를 상승시켜 넉아웃 바(16)와 이젝트 바(14)를 분리시키고, 상부 금형(10)과 이젝트 플레이트(15) 전체를 상승시킨다. 그러면 이젝트 바(14)를 누르던 넉아웃 바(16)의 힘이 제거되고, 취출부(30)의 탄성 스프링(33)이 팽창하여 이젝트 바(14)와 지지 플레이트(31)를 초기 위치로 복원시킨다.

마지막으로, 하부 금형(11)에 설치된 하부 취출부(18)를 이용하여 다이(13)에 머물러 있는 성형 소재(12)를 아래에서 위로 가압함으로써 다이(13)로부터 성형 소재(12)를 분리시킨다. 하부 취출부(18)의 구조는 공지된 구조와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.

전술한 단조 프레스 장치(100)는 형상이 다른 복수개의 펀치를 구비하여 여러 단계의 성형 공정을 거쳐 제품을 완성할 수 있으며, 전술한 구성의 취출부(30)는 마지막 성형 공정의 펀치에 적용될 수 있다.

본 실시예에 따른 단조 프레스 장치(100)를 이용하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 밀폐 단조로 생산되는 제품으로서 성형품(40)의 최대 외경이 펀치의 외경보다 작거나 펀치의 외경과 같은 제품을 용이하게 제조할 수 있다. 이러한 제품으로는 자동 변속기의 한 부품인 기어-언더선(gear-undersun)을 들 수 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 펀치(20')의 내측으로 소재의 흐름이 있으면서 성형품(50)의 상단에 성형품(50)의 최대 외경보다 작은 돌출단(51)이 있는 제품도 용이하게 제조할 수 있다. 도 7에서는 편의상 펀치(20')만을 도시하였으며, 취출부는 그 도시를 생략하였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단조 프레스 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 단조 프레스 장치에 포함된 펀치와 취출부의 확대 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시한 펀치의 부분 확대도이다.

도 4는 도 1에 도시한 단조 프레스 장치에서 취출부의 동작 상태를 나타낸 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시한 펀치와 취출부의 확대 단면도이다.

도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단조 프레스 장치를 이용하여 제조할 수 있는 성형품을 나타낸 개략도이다.

Claims (5)

1. 상부 금형에 고정되며, 수평 방향을 따라 내부를 관통하는 제1 공간 및 상기 제1 공간과 하단부를 연결하는 제2 공간을 형성하는 펀치;

   하부 금형에 고정되며, 성형 소재를 안착시키는 다이; 및

   상기 펀치의 제1, 2 공간에 설치되며, 상기 펀치에 밀착된 성형 소재를 가압하여 상기 펀치로부터 상기 성형 소재를 분리시키는 취출부

   를 포함하고,

   상기 취출부는,

   상기 제1 공간을 수평 방향으로 가로지르며, 상기 제1 공간에서 수직 방향을 따라 이동 여유를 가지는 지지 플레이트;

   상기 제2 공간에 수용되고, 상기 지지 플레이트와 연동하여 상기 펀치의 하단부 외측으로 선택적으로 돌출되는 넉아웃 핀; 및

   상기 지지 플레이트의 하단부에 결합되는 탄성 스프링

   을 포함하며,

   상기 넉아웃 핀의 일단은 상기 지지 플레이트에 나사 결합되고, 상기 넉아웃 핀의 다른 일단은 상기 지지 플레이트가 상사점에 위치할 때 상기 펀치의 하단부와 같은 높이에 위치하고,

   상기 넉아웃 핀은 다른 일단에 확장부를 형성하며, 상기 펀치는 상기 확장부와 접하여 상기 넉아웃 핀의 상부 방향 밀림을 방지하는 밀림 방지턱을 내부에 형성하는 단조 프레스 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 탄성 스프링은 상기 펀치의 내부 중앙에 위치하며, 상기 넉아웃 핀을 둘러싸도록 배치되는 단조 프레스 장치.
5. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   수직 방향을 따라 이동 가능한 상태로 상기 상부 금형의 내부에 설치되며, 상기 지지 플레이트에 고정되는 이젝트 바;

   상기 상부 금형의 상부에 위치하는 이젝트 플레이트; 및

   상기 이젝트 플레이트에 고정되며, 상기 상부 금형 상승시 상기 이젝트 바와 접하여 상기 이젝트 바를 가압하는 넉아웃 바

   를 더욱 포함하는 단조 프레스 장치.

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