KR101419383B1 - 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치 및 이를 이용한 성형방법 - Google Patents
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Abstract
다중 핀 및 액압 결합형 성형장치 및 성형방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치에서, 제 1 금형은 피성형재의 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 형상 제어가 가능한 복수의 핀들을 포함한다. 제 2 금형은 상기 피성형재를 사이에 두고 상기 제 1 금형과 결합되며, 상기 피성형재를 상기 복수의 핀들 방향으로 액압으로 가압하여 성형한다.
Description
본 발명은 재료의 가공장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 특히 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치 및 이를 이용한 성형방법에 관한 것이다.
프레스 성형방법은 생산성이 높고, 고정밀도로 재료를 가공할 수 있어서, 자동차 부품, 기계, 전자기기 등의 부품 등의 제조에 널리 이용되고 있는 소성가공법이다. 프레스 성형장치는 그 자체로는 비교적 단순한 동작을 행하는 기계지만 여기에 이용되는 금형의 형상에 따라서 복잡한 가공을 가능하게 한다. 이에 따라, 이러한 프레스 성형장치 및 성형방법을 이용하면 박판 부품의 가공이나 복잡한 형상의 가공이 다른 가공방법에 비하여 비교적 간단하게 수행될 수 있다.
하지만, 최근 자동차 모델이 소량 다품종화 됨에 따라 소량의 제품만을 위한 금형의 제조가 어려워지고, 건축 외장재에서의 미적 감각 및 기능성 화보를 위한 다양한 형상의 금형 구현 등이 어려워져 이러한 프레스 성형방법의 적용이 제한되고 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 소량 다품종화에 적하면서도 다양한 형상의 구현이 가능한 성형장치 및 성형방법을 제공하고자 한다. 이러한 본 발명의 과제는 예시적으로 제시되었고, 따라서 본 발명이 이러한 과제에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치가 제공된다. 제 1 금형은 피성형재의 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 형상 제어가 가능한 복수의 핀들을 포함한다. 제 2 금형은 상기 피성형재를 사이에 두고 상기 제 1 금형과 결합되며, 상기 피성형재를 상기 복수의 핀들 방향으로 액압으로 가압하여 성형한다.
상기 성형장치에 있어서, 상기 제 1 금형은 내측에 제 1 내홈을 포함하고 상기 복수의 핀들은 상기 제 1 내홈 내에 설치되고, 상기 제 2 금형은 내측에 제 2 내홈 및 상기 제 2 내홈에 연통된 관통홀을 포함할 수 있다.
상기 성형장치는 상기 피성형재의 목표 형상에 맞추어 상기 복수의 핀들의 높이를 조절하도록 상기 제 1 금형에 연결된 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 성형장치에 있어서, 상기 제 2 금형은 액압의 실링을 위해서 상기 제 2 금형의 상기 제 1 금형과 결합하는 표면부에 결합된 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형방법이 제공된다. 피성형재의 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 제 1 금형 내 복수의 핀들의 형상을 제어한다. 상기 제 1 금형과 제 2 금형의 사이에 상기 피성형재를 배치시키고 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형을 결합시킨다. 상기 제 2 금형 내로 액압을 공급하여 상기 피성형재를 상기 복수의 핀들 방향으로 가압하여 성형한다.
상기 성형방법에 있어서, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형을 결합시키는 단계는 상기 제 1 금형과 결합되는 상기 피성형재의 일면 상에 탄성 패드를 결합하여 수행할 수 있다.
상기 성형방법에 있어서, 상기 복수의 핀들의 형상을 제어하는 단계는 상기 복수의 핀들에 연결된 제어부를 통해서 수행할 수 있다.
상기 성형방법에 있어서, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형을 결합시키는 단계는 상기 제 2 금형의 상기 제 1 금형과 결합하는 표면부에 실링 부재를 결합하여 수행할 수 있다.
상기 성형방법에 있어서, 상기 제 2 금형이 하부에 배치되고 상기 피성형재는 상기 제 2 금형 상에 배치되고 상기 제 1 금형은 상기 피성형재 상에 결합될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치 및 성형방법에 따르면, 다중의 핀들을 이용하여 목표 형상을 만들 수 있어서 다양한 형상의 제품 형상에 대응할 수 있다. 나아가, 제 1 금형의 핀들로만 성형하고자 하는 형상을 만들고, 반대편에서는 액압으로 성형 제어를 할 수 있어서 성형 제어가 용이해진다. 물론 이러한 효과는 예시적으로 기재되었고, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형방법을 보여주는 개략적인 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형방법을 보여주는 개략적인 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 복수의 핀들(124)을 갖는 제 1 금형(120)과 액압 공급이 가능한 제 2 금형(110)이 제공된다. 제 1 금형(120)과 제 2 금형(110)은 그 사이에 피성형재(도 3의 50 참조)가 끼워지도록 서로 결합될 수 있고, 따라서 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이 실시예에서 제1 금형(120)은 피성형재(50)의 상부에 배치되는 상부 금형이 되고, 제 2 금형(110)은 그 위에 피성형재(50)가 놓이는 하부 금형이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 금형(110)이 피성형재(50)의 상부에 배치되는 상부 금형이 되고, 제 1 금형(120)이 그 위에 피성형재(50)가 놓이는 하부 금형이 될 수도 있다.
제 1 금형(120)은 피성형재(50)의 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 형상 제어가 가능한 복수의 핀들(124)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 금형(120)은 내측에 제 1 내홈(122)을 포함하고, 복수의 핀들(124)은 이러한 제 1 내홈(122) 내에 설치될 수 있다. 제 1 내홈(122)은 핀들(124)의 배치를 위한 공간일 뿐, 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 형성될 필요는 없다. 오히려, 핀들(124)은 높이 조절이 가능하고, 이러한 핀들(124)의 높이 조절을 통해서 핀들(124) 표면으로 목표 형상을 만들 수 있다. 핀들(124)의 개수는 목표 형상의 정밀도에 맞추어 적절하게 조절될 수 있고 본 발명의 실시예들의 범위를 제한하지 않는다.
예를 들어, 핀들(124)은 제어부(130)에 연결되고, 제어부(130)는 씨엔씨(computer numerical control; CNC) 제어를 통해서 핀들(124)의 높이를 개별적으로 제어하여 핀들(124)의 표면 형상이 목표 형상이 되도록 제 1 금형(120)에 결합될 수 있다. 부가적으로, 핀들(124)의 끝단에는 핀들(124)의 높이 구동을 위한 구동부들(미도시)이 결합될 수 있고, 이러한 구동부들은 제어부(130)에 의해서 제어될 수 있다.
제 2 금형(110)은 피성형재(50)를 사이에 두고 제 1 금형(120)과 결합되며, 피성형재(50)를 제 1 금형(120)의 핀들(124) 방향으로 액압으로 가압하여 성형하기 위한 관통홀(114)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 금형(110)은 내측에 제 2 내홈(112)을 포함하고, 관통홀(114)은 이 제 2 내홈(112)에 연통될 수 있다.
부가적으로, 관통홀(114)은 제 2 내홈(112) 내로 공급되는 액압이 균일하도록 제 2 금형(110)의 중앙에 형성될 수 있다. 다만, 이러한 관통홀(114)의 형상 및 배치에 본 발명의 실시예들의 범위가 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 액압의 균일성을 높이기 위한 부가 장치가 더 결합되는 경우, 관통홀(114)이 제 2 금형(110)의 중앙에 형성되지 않을 수도 있다.
선택적으로, 제 2 금형(110)은 액압의 실링을 위해서 제 1 금형(120)과 결합하는 그 표면부에 결합된 실링 부재(116)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 금형(110)의 표면부에는 홈(미도시)이 형성되고, 실링 부재(116)는 이러한 홈 내에 결합된 오-링과 같은 탄성 부재를 포함할 수 있다. 나아가, 이러한 실링 부재(116)는 제 1 금형(120)의 표면부에도 더 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치는 제 1 금형(120)에는 핀들(124)을 배치하고 그 반대편인 제 2 금형(110)에는 핀들을 배치하지 않는다는 점에서 통상적인 핀 성형장치와 구분되고, 또한 성형몰드를 이용하지 않고 핀들(124)을 이용해서 성형 형상을 구현한다는 점에서 통상적인 액압 성형 장치와도 구분될 수 있다.
이에 따르면, 다중의 핀들(124)을 이용하여 목표 형상을 만든다는 점에서 이러한 성형장치는 다양한 형상의 제품 형상에 대응할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 성형 장치는 자동차 모델과 같은 소량 다품종 형상의 판재 성형이나 건축 외장재에서 미적 감각이나 기능성 확보를 위한 다양한 형상을 구현하기 위한 건축물 성형에 적절하게 이용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 성형장치는 제 2 금형(110)에는 핀들을 배치하지 않고 액압을 이용할 수 있다는 점에서, 통상적인 핀 성형장치보다 간략한 구조를 가질 수 있다. 상부 및 하부 금형에 모두 핀들이 배치되는 경우에는, 상부 및 하부 핀들을 모두 정밀하게 CNC 제어해야 하기 때문에 정밀한 구조 및 제어가 요구된다. 반면, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제 1 금형(120)의 핀들(124)로만 성형하고자 하는 형상을 만들고, 반대편에서는 액압으로 핀들(124)의 표면 형상에 맞추어 성형 제어를 할 수 있어서 그 성형 제어가 용이하다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 핀 및 액압 결합형 성형방법을 보여주는 개략적인 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 피성형재(50)의 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 제 1 금형(120) 내 복수의 핀들(124)의 형상을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)의 CNC 제어를 통해서 핀들(124)의 높이를 제어함으로써, 핀들(124)의 표면부가 목표 형상이 되도록 할 수 있다.
이어서, 제 1 금형(120)과 제 2 금형(110)의 사이에 피성형재(50)를 배치시키고 제 1 금형(120)과 제 2 금형(110)을 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 피성형재(50)는 금속 판재이고, 이러한 금속 판재는 자동차 부품, 전자기기 부품, 일반기계 부품 등에 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 금형(120)과 제 2 금형(110)의 결합과 동시에 또는 결합 후에, 핀들(124)의 형상 제어를 하는 것도 가능하다.
이러한 제 1 금형(120)과 제 2 금형(110)의 결합 단계에서, 제 2 금형(110)의 제 1 금형(120)과 결합하는 표면부에 실링 부재(116)를 결합하여 제 2 금형(110) 내부가 외부로부터 실링되도록 할 수 있다.
한편, 피성형재(50)의 성형 시, 피성형재(50)가 핀들(124)의 단부에 가압되어 변형되는 것을 방지하기 위해서, 피성형재(50)의 일면 상에 탄성 패드(55)를 결합할 수 있다. 예를 들어, 탄성 패드(55)는 피성형재(50)의 일면 상에 적절한 접착제 또는 테이프를 이용하여 부착시킬 수 있다. 이러한 탄성 패드(55)는 피성형재(50)가 아래의 가압 단계에서 핀들(124)과 접촉되어 국부적으로 변형되는 것을 막아주거나 완화시켜 줄 수 있다.
이 실시예에서, 제 2 금형(110)이 하부에 배치되고 피성형재(50)는 제 2 금형(110) 상에 배치되고 제 1 금형(120)은 피성형재(50) 상에 결합되도록 도시되었지만, 다른 실시예에서 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 금형(110)이 상부에 배치되고 제 2 금형(120)이 하부에 배치되는 것도 가능하다.
이어서, 제 2 금형(110) 내로 액압을 공급하여 피성형재(50)를 제 1 금형(120)의 핀들(124) 방향으로 가압하여 성형할 수 있다. 예를 들어, 제 2 금형(110)의 관통홀(114) 내로 액압을 공급하면, 제 2 내홈(112) 내에서 액압이 분산되어 피성형재(50)를 가압할 수 있다.
도 4를 참조하면, 피성형재(50)는 액압에 의해서 핀들(124)의 표면이 이루는 목표 형상으로 변형될 수 있다. 이후, 제 1 금형(120)과 제 2 금형(110)을 분리하여 피성형재(50)를 꺼내고, 피성형재(50) 상의 탄성 패드(55)를 제거할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 따른 성형방법에 따르면, 제 1 금형(120)의 핀들(124)로만 성형하고자 하는 형상을 만들고, 반대편에서는 액압으로 핀들(124)의 표면 형상에 맞추어 성형 제어를 할 수 있어서 성형 제어를 용이하게 할 수 있다. 나아가, 피성형재(50) 상에 탄성 패드(55)를 결합시켜 피성형재(50)와 핀들(124)의 접촉에 의한 피성형재(50)의 국부적인 변형을 최소화 할 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
50: 피성형재 55: 탄성 패드
110: 제 2 금형 112: 제 2 내홈
114: 관통홀 116: 실링 부재
120: 제 1 금형 122: 제 1 내홈
124: 핀들 130: 제어부
110: 제 2 금형 112: 제 2 내홈
114: 관통홀 116: 실링 부재
120: 제 1 금형 122: 제 1 내홈
124: 핀들 130: 제어부
Claims (10)
- 피성형재의 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 형상 제어가 가능한 복수의 핀들을 갖는 제 1 금형;
상기 피성형재를 사이에 두고 상기 제 1 금형과 결합되며, 상기 피성형재를 상기 복수의 핀들 방향으로 액압으로 가압하여 성형하는 제 2 금형; 및
상기 피성형재의 목표 형상에 맞추어 상기 복수의 핀들의 높이를 조절하도록 상기 제 1 금형에 연결된 제어부;
를 포함하고,
상기 제 1 금형은 내측에 제 1 내홈을 포함하고 상기 복수의 핀들은 상기 제 1 내홈 내에 설치되고,
상기 제 2 금형은 내측에 제 2 내홈 및 상기 제 2 내홈에 연통된 관통홀을 포함하는, 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 관통홀은 상기 제 2 내홈 내로 공급되는 액압이 균일하도록 상기 제 2 금형의 중앙에 형성된, 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피성형재의 목표 형상에 맞추어 상기 복수의 핀들의 높이를 조절하도록 상기 제 1 금형에 연결된 제어부를 더 포함하는, 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 금형은 액압의 실링을 위해서 상기 제 2 금형의 상기 제 1 금형과 결합하는 표면부에 결합된 실링 부재를 더 포함하는, 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치.
- 피성형재의 성형하고자 하는 목표 형상에 맞추어 제 1 금형 내 복수의 핀들의 형상을 제어하는 단계;
상기 제 1 금형과 결합되는 상기 피성형재의 일면 상에 탄성 패드를 결합하고, 상기 제 1 금형과 제 2 금형의 사이에 상기 피성형재를 배치시키고 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형을 결합시키는 단계; 및
상기 제 2 금형 내로 액압을 공급하여 상기 피성형재를 상기 복수의 핀들 방향으로 가압하여 성형하는 단계를 포함하는,
다중 핀 및 액압 결합형 성형방법. - 삭제
- 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 핀들의 형상을 제어하는 단계는 상기 복수의 핀들에 연결된 제어부를 통해서 수행하는, 다중 핀 및 액압 결합형 성형방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형을 결합시키는 단계는 상기 제 2 금형의 상기 제 1 금형과 결합하는 표면부에 실링 부재를 결합하여 수행하는, 다중 핀 및 액압 결합형 성형방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 금형이 하부에 배치되고 상기 피성형재는 상기 제 2 금형 상에 배치되고 상기 제 1 금형은 상기 피성형재 상에 결합되는, 다중 핀 및 액압 결합형 성형방법.
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