KR101700096B1 - 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형하는 금형 및 이에 의해 성형된 프레스 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형하는 금형 및 이에 의해 성형된 프레스 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형할 경우 나타내는 스프링 백 현상을 감소시키는 방안에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형은 내측으로 인입되며, 곡률이 A인 형상을 갖는 상태에서 국부적으로 A보다 상대적으로 작은 곡률이 B인 반원기둥 형상이 적어도 2개 이상 형성된 하단면을 포함하는 상측 금형, 종단면의 곡률이 상기 A이며, 종단면이 적어도 2개의 영역으로 구분된 펀치부, 상기 펀치부와 이격되며 종단면 적어도 2개의 영역으로 구분된 상기 펀치부 사이에 형성되며 종단면의 곡률이 상기 A보다 상대적으로 작은 엠보 형상부를 포함함을 특징으로 하는 하측 금형을 포함한다.

Description

평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형하는 금형 및 이에 의해 성형된 프레스 구조물{Mold, press structure cast therewith}
본 발명은 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형하는 금형 및 이에 의해 성형된 프레스 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형할 경우 나타내는 스프링 백 현상을 감소시키는 방안에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이는 영상을 표시하는 장치로서, 근래에는 액정 디스플레이(liquid crystal displays), 고분자 발광 디스플레이(polymer light emitting displays), 유기 발광 디스플레이(organic light emitting displays) 등과 같은 평판 디스플레이에 대한 시장이 급속히 성장하고 있다.
이러한 평판 디스플레이는 두 개의 기판의 사이에 액정층이 포함되어 액정층에 인가되는 전기의 세기에 따라 빛의 투과율이 조절되는 형태로 영상을 표시한다.
최근에는 평판 디스플레이의 활용도가 증가되면서, 다양한 분야에서 평판 디스플레이를 사용할 수 있도록 단순한 평판이 아닌 곡면형 디스플레이를 제조하기 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다.
일반적으로 대형 곡면 TV에 사용되는 액정표시장치는 일정한 곡률을 유지하는 곡면형 프레스 구조물을 포함하며, 이 때 곡면형 프레스 구조물은 백라이트 유닛의 후면부와 가장자리 부분을 감싸면서 수용하기 위해 소정의 벤딩 공정을 거치게 된다. 특히 곡면형 프레스 구조물의 양쪽 단부는 곡면 형태로 이루어진 백라이트 유닛의 양쪽 측면부의 각도에 맞게 굽힘 성형된다.
이와 같이 곡면형 디스플레이를 생산하기 위해서는 곡면 디스플레이를 부착하는 곡면형 프레스 구조물이 필요하다. 일반적으로 곡면형 프레스 구조물은 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형하는데 사용된다. 즉, 설정된 곡률을 갖는 금형을 이용하여 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형한다. 하지만, 금속 재질을 갖는 프레스 구조물은 설정된 곡률을 갖는 금형을 이용하여 성형하더라도 프레스 구조물의 스프링 백(spring back) 현상에 의해 곡면을 유지하는 것이 아니라 원래 형상인 평면 형태로 회복된다. 따라서 스프링 백 형상을 완화시켜 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태 프레스 구조물로 성형하는 방안이 요구된다.
한국공개특허 제2009-0123075호(발명의 명칭: 판재 곡면 성형용 프레스기의 하부펀치장치) 한국공개특허 제2014-0133008호(발명의 명칭: 곡면 디스플레이장치용 샤시 제조 장치 및 방법)
본 발명이 해결하려는 과제는 평면 형태 프레스 구조물을 곡면 형태 프레스 구조물로 성형하는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 평면 형태 프레스 구조물을 곡면 형태 프레스 구조물로 성형하는 경우 발생하는 스프링 백 현상을 감소시키거나 제거하는 방안을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형은 내측으로 인입되며, 곡률이 A인 형상을 갖는 상태에서 국부적으로 A보다 상대적으로 작은 곡률이 B인 반원기둥 형상이 적어도 2개 이상 형성된 하단면을 포함하는 상측 금형, 종단면의 곡률이 상기 A이며, 종단면이 적어도 2개의 영역으로 구분된 펀치부, 상기 펀치부와 이격되며 종단면 적어도 2개의 영역으로 구분된 상기 펀치부 사이에 형성되며 종단면의 곡률이 상기 A보다 상대적으로 작은 엠보 형상부를 포함함을 특징으로 하는 하측 금형을 포함한다.
본 발명에 따른 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형하는 금형은 상측 금형의 하부를 두 개의 곡률을 갖도록 형성하며, 하측 금형 역시 두 개의 곡률을 갖도록 하측 금형의 일부를 가동함으로써 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 형성할 경우 발생하는 스프링 백 현상을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에서 제안하는 금형을 이용하여 프레스 구조물을 성형하는 경우, 사용자가 원하는 곡면 형상의 프레스 구조물을 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태 프레스 구조물로 성형하는 금형의 구조를 도시하고 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태로 성형하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 하측 금형을 도시하고 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태 프레스 구조물로 성형하는 금형의 구조를 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태 프레스 구조물로 성형하는 금형의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 1에 의하면, 금형은 상측 금형과 하측 금형으로 구분된다. 이하에서는 상측 금형의 구조에 대해 알아본 후 하측 금형의 구조에 대해 알아보기로 한다.
상측 금형(100)은 내측으로 인입된 형상을 갖는다. 상측 금형(100)은 전체적으로 곡률이 A인 상태에서 국부적으로 곡률이 A보다 상대적으로 작은 곡률 B를 갖는 형상을 형성한다. 즉, 상측 금형(100)은 곡률이 A가 되도록 형성된 상태에서 일정 간격으로 곡률이 B인 내측으로 인입된 오목한 형상을 갖는다. 물론 상측 금형(100)은 곡률이 B를 갖는 형상을 형성하기 위해 곡률이 B인 형상의 직경은 곡률이 A인 상측 금형의 직경보다 상대적으로 작다. 부연하여 설명하면, 상측 금형(100)은 국부적으로 복수 개의 곡률이 B인 형상이 형성된다.
하측 금형(200)은 플레이트(202), 플레이트(202) 상부에 형성된 펀치부(204), 탄성부재(206), 고정바(208) 및 엠보 형상부(210)를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 하측 금형(200)에 포함될 수 있다.
플레이트(202)는 일정 두께를 갖는 평판 타입으로 형성된다.
플레이트(202)는 설정된 지점에 홀(202a)이 형성된다. 플레이트(202)에 형성된 홀(202a) 내부에는 탄성부재(206)가 인입된다. 탄성부재(206)는 외부로부터 가압되면 압축되며, 압력이 제거되면 원래 길이로 신장된다.
펀치부(204)는 플레이트(202) 상단에 위치하며, 외측으로 돌출된 반원 형상을 갖는다. 즉, 펀치부(204)의 상측 종단면은 상측 금형(100)에 대응되는 형상을 갖는다. 물론 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 펀치부(204)는 상측금형(100)에 형성된 곡률이 B인 형상 부분을 제외한 나머지 부분에 대응되도록 형성된다. 즉, 펀치부(204)는 일체로 형성되는 것이 아니라 상측금형(100)에 형성된 곡률이 B인 형상 부분이 형성되지 않은 부분에 형성된다. 물론 펀치부(204)의 하단은 일체로 형성되나, 펀치부(206)의 상단은 적어도 두 개의 부분으로 구분된다. 상술한 바와 같이 펀치부(204)의 상측 종단은 곡면 형태의 프레스 구조물을 성형하기 위해 라운드 형상을 갖는다.
펀치부(204)의 하단은 일정 길이 돌출된 다수의 돌출부(204a)가 형성된다. 돌출부(204a)는 플레이트(202)에 형성된 홀(202a) 내부에 인입된다. 물론 돌출부(204a) 하단에는 탄성부재(206)가 위치한다. 즉, 펀치부(204)를 가압하면 펀치부(204) 하단에 위치하고 있는 돌출부(204a)가 탄성부재(206)를 가압하며, 탄성부재(206)를 가압하면 탄성부재(206)는 압축된다. 부연하여 설명하면, 펀치부(204)를 가압하면, 플레이트(202)에 형성된 홀 내부에 인입된 탄성부재(206)에 의해 펀치부(204)는 하단으로 이동하며, 압력이 제거되면 펀치부(204)는 원래 위치로 복원된다.
고정바(208)는 일측은 플레이트(202)와 고정 체결되며, 타측은 엠보 형상부(210)에 고정 체결된다. 고정바(208)는 플레이트(202)에 고정된 상태를 유지한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 고정바(208)는 설정된 간격으로 복수 개가 형성된다. 즉, 고정바(208)는 상측금형(100)에 형성된 곡률이 B인 형상 부분과 대응되는 위치에 형성된다.
엠보 형상부(210)는 고정바(208)의 타측 종단에 형성되며, 종단부는 라운드 형상을 갖는다. 엠보 형상부(210)의 라운드 형상으로 형성된 종단부의 곡률은 상측금형에 형성된 엠보싱의 곡률에 대응되도록 형성한다. 즉, 엠보 형상부(210)는 상측금형에 형성된 곡률 B인 부분의 위치와 대응되는 위치에 형성되며, 상측 금형(100)에 형성된 곡률 B인 형상의 곡률에 대응되는 곡률을 갖는다. 물론 엠보 형상부(210)의 곡률은 상측 금형(100)에 형성된 곡률 B인 형상의 곡률보다 작은 곡률을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이 엠보 형상부(210)는 고정바(210)의 종단에 위치하며, 펀치부(204)가 하단으로 이동하면, 펀치부(204)를 기준으로 상측으로 이동하는 효과를 갖게 된다.
또한, 엠보 형상부(210)의 방향은 엠보 형상부(210) 양측면에 위치하고 있는 펀치부(204) 종단면을 연결한 곡면을 기준으로 법선 방향이 되도록 배치한다. 즉, 하측 금형(200)의 중앙에 위치한 엠보 형상부(210)의 방향은 플레이트(204)의 상면을 기준으로 수직 방향이 되지만, 하측 금형(200)의 중앙에 위치하지 않은 엠보 형상부(210)의 방향은 수직 방향을 기준으로 일정 각도 회전한 방향이 된다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 상측 금형과 하측 금형을 이용하여 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 과정을 도시한 도면이다. 이하 도 2 내지 도 5를 이용하여 상측 금형과 하측 금형을 이용하여 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 형성하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 2는 상측 금형(100)과 하측 금형(200)을 도시하고 있으며, 상측 금형(100)과 하측 금형(200) 사이에 평면형태의 프레스 구조물(300)이 인입되어 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상측 금형(100)의 하단은 내측으로 인입되며, 상측 금형의 하단의 곡률은 전체적으로 곡률A로 형성되며, 국부적으로 곡률B를 갖는다. 또한, 평면형태의 프레스 구조물(300)은 일반적으로 일정 두께를 갖는 사각 형태로 구성된다.
또한, 하측 금형(200)의 상단은 펀치부(204)와 엠보 형상부(210)에 의해 전체적으로 외측으로 돌출된 곡률 A를 갖는 형상으로 구성되며, 엠보 형상부(210) 종단의 곡률은 곡률B가 된다. 즉, 상측 금형(100)의 하단과 하측 금형(200)은 상단은 전체적으로 곡률A의 형상으로 형성되는 반면 국부적으로 곡률 B의 형상이 형성된다.
도 3은 상측 금형(100)과 하측 금형(200) 사이에 평면형태의 프레스 구조물(300)이 인입된 상태에서 상측 금형(100)이 하단으로 이동하거나 또는 하측 금형(200)이 상단으로 이동한다. 물론 상측 금형(100)과 하측 금형(200)이 동시에 이동할 수 있다.
상측 금형(100)이 하단으로 이동하거나, 하측 금형(200)이 상단으로 이동하면, 상측 금형(100)과 하측 금형(200)이 상호 인접하게 되며, 이로 인해 상측 금형(100)과 하측 금형(200) 사이에 인입된 평면형태의 프레스 구조물(300)은 상측 금형(100)과 하측 금형(200)의 형상에 의해 곡면 형태로 성형된다.
물론 곡면 형태로 성형된 프레스 구조물(300)의 곡률은 A가 된다. 즉, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 평면형태의 프레스 구조물은 곡률 A를 갖는 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형된다.
이와 같이 곡면 형태의 성형된 프레스 구조물에 가해진 압력이 제거되면, 프레스 구조물은 스프링 백 현상에 의해 곡면 형태를 유지하는 것이 아니라 평면 형태로 복원된다. 따라서 곡면 형태로 성형된 프레스 구조물의 상태를 유지하는 방안이 필요하다.
도 4는 상측 금형(100)과 하측 금형(200) 사이에 인입된 프레스 구조물(300)이 곡면 형태로 성형된 상태에서 상측 금형(100)을 하단으로 이동한다. 상측 금형(100)이 하단으로 이동하면, 상측 금형(100)은 프레스 구조물을 가압하며, 프레스 구조물은 펀치부(204)와 엠보 형상부(210)를 가압한다.
하지만, 상술한 바와 같이 엠보 형상부(210)는 고정바(208)에 의해 플레이트(202)에 고정 체결된 반면, 펀치부(204)는 탄성부재(206)에 의해 하단으로 이동하게 된다.
펀치부(204)가 하단으로 이동하게 되면, 프레스 구조물(300)은 국부적으로 곡률이 B를 갖도록 성형된다. 즉, 프레스 구조물(300)은 하측 금형(200)의 엠보 형상부(210)와 상측 금형(100)의 곡률이 B인 형상에 의해 곡률이 B인 형상을 갖도록 국부적으로 성형된다.
도 5는 프레스 구조물(300)에 곡률이 B인 형상이 국부적으로 성형되면, 상측 금형(100)이 상단으로 이동한다. 상측 금형(100)이 상단으로 이동하면, 상측 금형(100)과 하측 금형(200) 사이에 인입된 프레스 구조물(300)은 상측 금형(100)과 하측 금형(200)으로부터 분리된다.
이와 같이 본 발명은 국부적으로 곡률이 B인 형상을 갖는 상측 금형과 하측 금형을 이용하여 프레스 구조물은 곡률이 A인 형상을 갖도록 성형된다. 즉, 국부적으로 곡률이 B인 형상을 갖도록 성형된 프레스 구조물은 스프링 백 현상이 저감되거나 제거되며, 이로 인해 프레스 구조물은 전체적으로 곡률이 A인 형상으로 성형된 상태를 유지한다.
도 1 내지 도 5는 플레이트에 홀이 형성되며, 형성된 홀 내부에 탄성부재가 인입된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 펀치부 하단에 홀을 형성하며, 형성된 홀 내부에 탄성부재가 인입된다. 물론 이 경우 플레이트는 펀치부 하단에 형성된 홀에 인입되는 돌출부가 형성된다. 이외에도 다양한 방식으로 플레이트 상단에 위치한 펀치부를 상하로 이동시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 하측 금형을 도시하고 있다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 하측 금형에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 6에 의하면, 하측 금형은 한계봉(212)를 포함한다. 한계봉(212)은 프레스 구조물을 국부 곡면할 경우, 프레스 구조물에 자국이 발생하는 것을 방지하는 역할 수행한다.
한계봉(212)은 하측 금형의 양 측 종단에 위치한다. 한계봉(212)은 하부 한계봉(212a), 상부 한계봉(212b) 및 두께 조절용 라이너(212c)를 포함한다. 하부 한계봉(212a)은 하단에 위치하며, 상부 한계봉(212b)은 상단에 위치한다. 또한, 두께 조절용 라이너(212c)의 개수를 조절하여 한계봉의 높이를 조절한다. 물론 상이한 두께를 갖는 두께 조절용 라이너(212c)를 이용하여 한계봉의 높이를 조절할 수 있다. 하부 한계봉(212a), 두께 조절용 라이너(212c) 및 상부 한계봉(212b)은 나사 등 체결 부재를 이용하여 고정 체결한다. 이를 위해 하부 한계봉(212a), 두께 조절용 라이너(212c) 및 상부 한계봉(212b)은 나사가 인입되는 홀이 형성된다.
또한 엠보 형상부(210) 역시 한계봉과 동일하게 상부 형상부(210a), 하부 형상부(210b), 및 두께 조절용 라이너(210c)를 포함한다. 즉, 두께 조절용 라이너(210c)를 이용하여 엠보 형상부의 높이를 조절한다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100: 상측 금형 200: 하측 금형
202: 플레이트 202a: 홀
204: 펀치부 204a: 돌출부
206: 탄성부재 208: 고정바
210: 엠보 형상부 212: 한계봉
300: 프레스 구조물

Claims (7)

  1. 내측으로 인입되며, 곡률이 A인 형상을 갖는 상태에서 국부적으로 A보다 상대적으로 작은 곡률이 B인 반원기둥 형상이 적어도 2개 이상 형성된 하단면을 포함하는 상측 금형;
    종단면의 곡률이 상기 A이며, 종단면이 적어도 2개의 영역으로 구분된 펀치부, 상기 펀치부와 이격되며 종단면 적어도 2개의 영역으로 구분된 상기 펀치부 사이에 형성되며 종단면의 곡률이 상기 A보다 상대적으로 작은 엠보 형상부를 포함하는 하측 금형을 포함함을 특징으로 하는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하측 금형은,
    일정 두께를 갖는 평판 타입으로 홀이 형성된 플레이트;
    상기 플레이트에 형성된 홀에 인입된 탄성부재;
    하단에 일정 길이 연장되며, 상기 탄성부재의 상단에 인입되는 돌출부를 포함하는 상기 펀치부; 및
    일측은 상기 플레이트에 고정 체결되며, 타측은 상기 엠보 형상부가 체결되는 고정바를 포함함을 특징으로 하는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 하측 금형은,
    일정 두께를 갖는 평판 타입으로 형성되며, 일정 길이 연장된 돌출부가 형성된 플레이트;
    하단에 홀이 형성된 펀치부;
    상기 홀에 인입된 상태에서 하단에 상기 돌출부가 밀착되는 탄성부재;
    일측은 상기 플레이트에 고정 체결되며, 타측은 상기 엠보 형상부가 체결되는 고정바를 포함함을 특징으로 하는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형.
  4. 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    종단면의 곡률이 B인 상기 엠보 형상부의 방향은 인접한 2개의 펀치부의 종단면을 연장한 곡면을 기준으로 법선 방향임을 특징으로 하는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형.
  5. 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엠보 형상부는,
    상기 플레이트에 고정 체결되는 하부 형상부;
    상기 하부 형상부 상단에 안착되는 두께 조절 라이너;
    상기 두께 조절 라이너의 상단에 안착되는 상부 형상부를 포함함을 특징으로 하는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형.
  6. 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측 금형의 양 종단에는 일정 높이를 갖는 한계봉이 형성되며,
    상기 한계봉은,
    상기 플레이트에 고정 체결되는 하부 한계봉;
    상기 하부 한계봉의 상단에 안착되는 두께 조절 라이너;
    상기 두께 조절 라이너의 상단에 안착되는 상부 한계봉을 포함함을 특징으로 하는 평면 형태의 프레스 구조물을 곡면 형태의 프레스 구조물로 성형하는 금형.
  7. 삭제
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