KR101461793B1 - 프레스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치는 장치바디, 상기 장치바디에 제공되며, 상호 협력하여 소재를 프레스하는 금형 및 상기 금형의 가압면에 제공되며, 상기 소재에 주름 내지 파단 발생을 방지토록, 가변하여 돌기 내지 홈 형상을 제공하는 드로비드수단을 포함할 수 있다.

Description

프레스 장치{apparatus for press-forming}

본 발명은 프레스 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변하는 드로비드수단을 제공함으로써, 주름 내지 파단이 발생하는 것을 방지하는 발명에 관한 것이다.

일반적으로 금형은 다양한 제품을 동일한 형태의 품질을 유지하면서 균일하게 생산할 수 있는 형(틀)을 총칭하는 것으로 재료의 소성변형 성질을 이용한 프레스금형, 단조금형, 주조금형, 사출금형, 분말야금금형 등으로 나눌 수 있다.

이중 자동차용 차체 및 샤시 등의 부품은 대부분 프레스 금형으로 제작한다. 프레스 금형 설계는 크게 공법 설계와 금형도 설계로 나뉜다. 공법 설계는 박판소재를 이용하여 성형성, 제품율, 공정결정, 생산성 등을 고려하여 금형도 설계 전에 제품의 대량생산이 가능하게 설계하는 단계이다.

공법 설계시에 가장 고려가 되는 사항이 제품의 성형성과 생산성인데, 성형성 측면에서 드로비드 설계가 가장 중요한 요소 중 하나이다. 드로비드 면은 금형의 다이페이스 내에 설치된 돌기로 블랭킹 홀딩력을 높이고 소재의 유입을 조절함으로써 제품의 파단 및 주름 발생을 억제한다.

즉, 드로비드는 판재를 직접 변형시켜 인장력을 부가하는 역할을 하며, 이러한 드로비드는 부가하고자 하는 인장력에 따라 다양한 형상과 치수를 가진다. 따라서 판재나 공정의 특성에 따라 비드의 형상과 치수를 적절히 결정해서 사용하여야 한다.

다시 말해, 드로비드면을 금형의 다이페이스 부분에 돌기모양으로 설치하다 보니 금형수정이 과다 소요되고 이로 인해 금형 개발에 장기간이 소요된다. 또한 금형 다이페이스 부분에 여러가지 돌기모형을 형성하다 보니 소재에 부가되는 장력이 어느 정도인지 정량적으로 파악하기 어렵고, 경험이 많은 일부 금형기술자에게 의존하여 제작되는 단점이 있었다.

이와 같이, 종래의 금형설계 및 제작시 가장 중요한 요소인 드로비드 설계 및 제작은 제품의 크랙 및 주름 방지를 예상하여 설계하기 때문에 설계에 어려움이 따르고, 전적으로 금형기술자의 경험에 의존하며, 설계 완료 후 금형제작 시에도 많은 시행착오와 사상작업을 거쳐 제작하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 금형제작이 완료된 후에는 드로비드면 변경이 불가능하여 소재의 형상 변경이 어려운 단점도 있었다. 즉, 성형공정 중에 인장력을 조절할 수 없는 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위해 프레스 장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 소재의 성형 가공시에 소재에 크랙 내지 주름이 발생하지 않도록 드로비드수단을 제공하는 동시에, 공정 중에도 가압력을 조절할 수 있는 프레스 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치는 장치바디, 상기 장치바디에 제공되며, 상호 협력하여 소재를 프레스하는 금형 및 상기 금형의 가압면에 제공되며, 상기 소재에 주름 내지 파단 발생을 방지토록, 가변하여 돌기 내지 홈 형상을 제공하는 드로비드수단을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치의 상기 드로비드수단은 상기 금형의 장착홈에 제공되는 액추에이터 및 상기 액추에이터의 일단부에 제공되어 상기 소재와 접촉하는 서브펀치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치의 상기 서브펀치는 상기 소재를 가압하는 접촉면이 테이퍼지게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치의 상기 서브펀치는 상기 액추에이터의 일단부에 탈착되게 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치의 상기 드로비드수단은 상기 가압면에 일정한 간격으로 복수 개가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치의 복수 개의 상기 드로비드수단은 각각 개별적으로 작동하여 추가 인장력을 상기 소재에 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치의 상기 드로비드수단은 상기 가압면의 플랜지부에 제공될 수 있다.

본 발명의 프레스 장치는 돌기 내지 홈 형상을 가변적으로 제공하는 드로비드수단을 포함함으로써, 소재에 주름 내지 파단이 발생하지 않게 성형 가공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 드로비드수단의 형상을 가변적으로 제공함으로써, 소재의 성형공정 중에도 상기 소재에 가해지는 가압력을 조절할 수 있는 이점이 있다.

한편, 금형의 제작시에 금형 형상의 수정 작업을 감소시킬 수 있어, 금형 개발의 시간과 비용을 감소시킬 수 있는 것과 동시에 금형 제작 작업자의 경험에 의존하지 않고 금형을 제작할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치에서 복수 개의 드로비드수단이 개별적으로 작동하는 것을 개략적으로 도시한 작동상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치에서 드로비드수단이 가압면의 플랜지부에 제공된 것을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 프레스 장치(1)는 가변하는 드로비드수단(30)을 제공함으로써, 주름 내지 파단이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 드로비드수단(30)의 형상을 가변적으로 제공함으로써, 소재(2)의 성형공정 중에도 상기 소재(2)에 가해지는 가압력을 조절할 수도 있다.

한편, 금형(20)의 제작시에 금형(20) 형상의 수정 작업을 감소시킬 수 있어, 금형(20) 개발의 시간과 비용을 감소시킬 수 있는 것과 동시에 금형(20) 제작 작업자의 경험에 의존하지 않을 수도 있다.

구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프레스 장치(1)를 개략적으로 도시한 사시도이며, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)는 장치바디(10), 상기 장치바디(10)에 제공되며, 상호 협력하여 소재(2)를 프레스하는 금형(20) 및 상기 금형(20)의 가압면(22)에 제공되며, 상기 소재(2)에 주름 내지 파단 발생을 방지토록, 가변하여 돌기 내지 홈 형상을 제공하는 드로비드수단(30)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)의 상기 드로비드수단(30)은 상기 금형(20)의 장착홈(23)에 제공되는 액추에이터(31) 및 상기 액추에이터(31)의 일단부에 제공되어 상기 소재(2)와 접촉하는 서브펀치(32)를 제공할 수 있다.

상기 장치바디(10)는 후술할 금형(20)을 상하로 이동하여 소재(2)에 대한 성형을 할 수 있도록 제공되는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 장치바디(10)는 금형이동실린더(11) 및 지지부재(12)를 포함할 수 있다.

상기 금형이동실린더(11)는 상기 금형(20)과 연결되어 상기 금형(20)을 상하로 이동하며 상기 소재(2)를 가압할 수 있는 가압력을 제공하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 금형이동실린더(11)는 유압 또는 공압 실린더로 제공될 수 있으며, 제어부(Controller: C)와 연결되어 가압력을 조절하며 제공할 수 있다.

상기 지지부재(12)는 상기 금형이동실린더(11)를 지지하는 역할을 할 수 있으며, 이를 위해 상기 지지부재(12)는 상판, 하판, 지지봉 등으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 지지부재(12)는 상기 금형이동실린더(11)를 지지할 수 있는 구성이라면 본 발명의 지지부재(12)일 수 있다.

상기 금형(20)은 상기 금형이동실린더(11)에서 가압력을 제공받으면 상기 소재(2)를 가압하여 제품을 성형할 수 있는 틀(shape)로써 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 금형(20)은 상부틀(21a)과 하부틀(21b)로 구성된 금형틀(21)을 제공할 수 있다.

일례로써, 상기 하부틀(21b)은 상기 장치바디(10)의 하판에 고정되고, 상기 상부틀(21a)은 상기 금형이동실린더(11)에 연결되어, 상기 금형이동실린더(11)가 상기 상부틀(21a)을 하측으로 이동시키면, 상기 하부틀(21b)에 안착되어 있던 소재(2)는 상기 상부틀(21a)의 가압력에 의해, 상기 금형틀(21)의 형상으로 성형될 수 있는 것이다.

한편, 상기 소재(2)의 성형시에 상기 소재(2)에 주름 내지 파단이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위해서 상기 금형틀(21)의 가압면(22)에 후술할 드로비드수단(30)이 제공되는 장착홈(23)이 형성될 수 있다.

즉, 상기 금형틀(21)과 상기 소재(2)가 접촉하는 가압면(22)에 후술할 드로비드수단(30)을 제공함으로써, 돌기 내지 홈 형상을 가변적으로 제공함으로써, 소재(2)에 추가적인 인장력을 제공하여 주름 내지 파단이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.

여기서 상기 드로비드수단(30)이 제공될 수 있는 장착홈(23)은 상기 상부틀(21a) 및 상기 하부틀(21b)의 적어도 하나에 형성될 수 있다.

상기 드로비드수단(30)은 상기 금형(20)에 제공되어 돌기 내지 홈 형상을 형성하여, 상기 소재(2)의 가공시에 상기 소재(2)에 주름 내지 파단이 발생하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 드로비드수단(30)은 액추에이터(31)와 서브펀치(32)를 제공할 수 있다.

특히, 상기 드로비드수단(30)은 설치가 용이하고, 주름 내지 파단 변형이 많이 발생하는 상기 금형(20) 가압면(22)의 플랜지부(22a)에 제공될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.

상기 액추에이터(31)는 상기 서브펀치(32)를 상하로 이동하게 제공되어, 상기 금형틀(21)의 가압면(22)에 돌기 내지 홈을 형성할 수 있다. 즉, 상기 액추에이터(31)는 상기 가압면(22)에 형성된 장착홈(23)에 제공되어 상기 서브펀치(32)를 하강시킬 때에는 홈 형상을 제공할 수 있고, 상기 서브펀치(32)를 상승시킬 때에는 돌기 형상을 제공할 수 있는 것이다.

즉, 상기 액추에이터(31)에 의해서, 상기 가압면(22)에 돌기 내지 홈 형상을 가변적으로 형성할 수 있는 것이다. 이를 위해, 상기 액추에이터(31)는 상기 제어부(C)에 연결되어, 상승 또는 하강하여 제공될 수 있다.

한편, 상기 액추에이터(31)의 일례로는 압전 효과를 이용한 압전 소자가 있을 수 있다. 즉, 압전 소자를 이용한 액추에이터(31)의 경우에는 전압의 공급량에 따라 변위의 발생을 조절할 수 있어, 상기 소재(2)를 가압하는 크기를 조절할 수 있는 이점이 있다. 다시 말해, 전압의 공급량을 실시간으로 제어함으로써, 액추에이터(31)의 변위도 실시간으로 제어할 수 있는 것이다.

일례로써, 높이 0.5mm이고, 폭이 30mm인 압전 소자를 600개 적층하여 높이 300mm이고 폭이 30mm인 압전 액추에이터(31)를 제공할 수 있다. 이러한 압전 소자의 적층 수는 최대 변위의 제공 범위에 따라 더 많이 적층하거나 더 적게 적층시켜 제공될 수도 있다.

또한, 상기 액추에이터(31)가 압전 소자로 제공되는 경우에, 상기 소재(2)와의 가압에 의해 하나의 압전 소자에 작용하는 최대 응력이 장치의 내구성에서 문제될 수 있기 때문에, 하나의 압전 소자에 작용하는 최대 응력을 감소시키기 위해서는 더 많은 압전 소자를 적층시켜 제공할 수도 있다.

한편, 압전 소자에는 전압이 인가되기 때문에, 상기 금형(20)과 상기 압전 액추에이터(31)를 절연체로 절연시켜 제공할 수도 있다.

상기 서브펀치(32)는 상기 소재(2)와 접촉하여 상기 소재(2)에 인장력을 부가하여 미소 변형을 유도함으로써, 상기 소재(2)에 주름 내지 파단이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 소재(2)에 주름이 발생할 것이 예상되는 경우에는 상기 소재(2)에 인장력을 더 부가하여 주름이 발생하는 것을 방지하고, 상기 소재(2)에 파단이 발생될 것이 예상되면 파단 발생이 예상되는 부분의 주변에 인장력을 부가하여 파단 발생 예상부분의 인장력을 감소시킬 수 있는 것이다.

이를 위해, 상기 서브펀치(32)는 상기 액추에이터(31)의 일단부에 제공되어, 상승 또는 하강할 수 있다. 즉, 인장력을 더 부가하기 위해서는 돌기 형상으로 상승하여 제공될 수 있으며, 돌기 형상이 형성된 반대편에 제공되는 드로비드수단(30)의 서브펀치(32)는 하강하여 상기 돌기에 의해 변형된 소재(2)를 수용할 수 있도록 제공될 수 있는 것이다.

일례로써, 상기 하부틀(21b)에 제공되는 하측 드로비드수단(30b)이 주름 발생이 예상되는 부분에 제공되면, 상기 하측 드로비드수단(30b)은 액추에이터(31)를 상기 하부틀(21b)의 외측으로 구동하여 상기 서브펀치(32)가 돌기를 형성하게 제공하며, 상기 하측 드로비드수단(30b)과 마주보는 상기 상부틀(21a)에 제공되는 상측 드로비드수단(30a)은 상부틀(21a)의 내측으로 구동하여 상기 서브펀치(32)가 홈을 형성하게 제공될 수 있는 것이다.

이에 의해, 상기 소재(2)에서 주름 발생이 예상되는 부분은 추가적인 인장력을 더 제공받아, 주름 발생을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 프레스 장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이며, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)의 상기 서브펀치(32)는 상기 소재(2)를 가압하는 접촉면이 테이퍼지게 형성될 수 있다.

즉, 상기 소재(2)와 접하면서 인장력을 부가하는 상기 서브펀치(32)에 테이퍼진 형상을 제공함으로써, 상기 서브펀치(32)에 의한 인장력을 집중시킬 수 있어, 더 견고하게 제어할 수 있게 되는 것이다.

구체적으로, 상기 서브펀치(32)는 반원 형상 내지 삼각형 형상의 테이퍼진 형상으로 제공될 수 있는 것이다.

다만, 상기 서브펀치(32)의 형상은 테이퍼진 형상에 한정되는 것은 아니며, 평평한 사각형 형상의 서브펀치(32) 등의 다양한 형상의 서브펀치(32)도 본원의 서브펀치(32)일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)의 상기 서브펀치(32)는 상기 액추에이터(31)의 일단부에 탈착되게 제공될 수 있다.

다시 말해, 상기 서브펀치(32)가 마찰에 의해서 형상이 변하는 등으로 교체가 필요한 경우에, 상기 액추에이터(31)에서 분리하여 기존의 서브펀치(32)를 새로운 서브펀치(32)로 교환할 수 있는 것이다.

이에 의하면, 드로비드수단(30) 전체를 교체할 필요가 없어, 설치가 곤란에 부분에 제공되는 드로비드수단(30)의 반영구적인 사용이 가능한 이점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)에서 복수 개의 드로비드수단(30)이 개별적으로 작동하는 것을 개략적으로 도시한 작동상태도이며, 이를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)의 상기 드로비드수단(30)은 상기 가압면(22)에 일정한 간격으로 복수 개가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)의 복수 개의 상기 드로비드수단(30)은 각각 개별적으로 작동하여 추가 인장력을 상기 소재(2)에 제공할 수 있다.

즉, 상기 드로비드수단(30)은 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수 개의 드로비드수단(30)은 각각 개별적으로 작동하여 상기 소재(2)에 추가 인장력을 제공할 수 있는 것이다.

다시 말해, 복수 개의 드로비드수단(30)은 각각이 개별적으로 제어부(C)에 연결됨으로써, 각각의 드로비드수단(30)은 상승 내지 하강이 개별적으로 작동될 수 있게 된다.

한편, 상기 드로비드수단(30)은 상기 가압면(22)에 일정한 간격으로 제공됨으로써, 상기 소재(2)의 성형시에 주름 내지 파단 발생 방지를 위한 제어를 용이하게 할 수 있게 된다.

이에 의해, 상기 소재(2)의 성형공정 중에 주름 내지 파단 발생이 예상되는 부분에 위치한 상기 드로비드수단(30)을 작동시켜 주름 내지 파단이 발생하는 것을 방지함으로써, 성형제품에 대한 생산성을 향상시킬 수도 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)에서 드로비드수단(30)이 가압면(22)의 플랜지부(22a)에 제공된 것을 개략적으로 도시한 단면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치(1)의 상기 드로비드수단(30)은 상기 가압면(22)의 플랜지부(22a)에 제공될 수 있다.

즉, 상기 소재(2)가 금형(20)에 의해 프레싱되어 성형될 때, 수평면으로 제공될 수 있는 상기 금형(20) 가압면(22)의 양쪽으로 연장된 부분인 플랜지부(22a)는 다른 부분에 비하여 주름이나 파단이 발생할 가능성이 높아, 상기 플랜지부(22a)에 상기 드로비드수단(30)을 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 드로비드수단(30)은 평평한 상기 플랜지부(22a)에 제공되기에 용이하므로, 장치의 설계시에도 유리한 점이 있다.

한편, 상기 드로비드수단(30)은 상기 플랜지부(22a) 및 상기 가압면(22)의 중앙 부분 모두에 제공될 수도 있으며, 이는 성형하는 금형(20)의 형상에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

1 : 프레스 장치 2 : 소재
10: 장치바디 11: 금형이동실린더
12: 지지부재 20: 금형
21: 금형틀 22: 가압면
23: 장착홈 30: 드로비드수단
31: 액추에이터 32: 서브펀치

Claims (7)

1. 장치바디;
   상기 장치바디에 제공되며, 상부틀과 하부틀 사이에 소재를 위치시켜 상기 소재를 프레스하는 금형; 및
   상기 상부틀과 하부틀의 가압면에 서로 대향하도록 복수 개로 제공되며, 상기 소재에 주름 내지 파단 발생을 방지토록 가변하여 돌기 내지 홈 형상을 제공하고, 적어도 서로 대향하는 어느 한쌍이 가변하는 드로비드수단;을 포함하고,
   상기 드로비드수단은,
   제1 드로비드수단이 가변하여 돌기 형상을 제공하면, 상기 제1 드로비드수단에 대향하는 위치에 제공되는 제2 드로비드수단이 가변하여 홈 형상을 제공하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 드로비드수단은,
   상기 금형의 장착홈에 제공되는 액추에이터; 및
   상기 액추에이터의 일단부에 제공되어 상기 소재와 접촉하는 서브펀치;
   를 제공하는 프레스 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 서브펀치는 상기 소재를 가압하는 접촉면이 테이퍼지게 형성된 프레스 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 서브펀치는 상기 액추에이터의 일단부에 탈착되게 제공되는 프레스 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 드로비드수단은 상기 가압면에 일정한 간격으로 복수 개가 제공되는 프레스 장치.
6. 제5항에 있어서,
   복수 개의 상기 드로비드수단은 각각 개별적으로 작동하여 추가 인장력을 상기 소재에 제공하는 프레스 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 드로비드수단은 상기 가압면의 플랜지부에 제공되는 프레스 장치.

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