KR101818392B1 - 파이프부재 가공용 복합금형 - Google Patents

파이프부재 가공용 복합금형 Download PDF

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KR101818392B1 KR1020170032008A KR20170032008A KR101818392B1 KR 101818392 B1 KR101818392 B1 KR 101818392B1 KR 1020170032008 A KR1020170032008 A KR 1020170032008A KR 20170032008 A KR20170032008 A KR 20170032008A KR 101818392 B1 KR101818392 B1 KR 101818392B1
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Abstract

본 발명에 의한 파이프부재 가공용 복합금형은, 포밍(forming) 가공을 위한 포밍 펀치(forming punch)와 피어싱(piercing) 가공을 위한 캠 펀치(cam punch)를 포함하는 상부 금형; 중공형의 파이프부재가 안착되는 안착블록이 중앙에 마련되며, 상기 포밍 가공과 동시에 또는 순차적으로 상기 캠 펀치와의 상호 작용에 의해 슬라이딩 이동되는 피어싱 펀치를 구비하는 적어도 하나의 피어싱 유닛을 포함하는 하부 금형; 및 상기 하부 금형에 연결되되 상기 파이프부재에 인입 또는 취출되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 시 상기 파이프부재를 얼라인시키고 고정시키는 한쌍의 얼라인 고정부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 파이프부재 가공용 복합금형은, 포밍 가공과 복수의 피어싱 가공을 별도의 정렬 작업이 수행될 필요없이 동시 성형할 수 있어 설비 비용이 절감되고 공정의 택트타임(tact time)이 감소되어 제품의 생산성이 확보될 수 있다.

Description

파이프부재 가공용 복합금형{DIE OF PRESS FOR PROCESSING OF PIPE MEMBER}
본 발명은 파이프부재 가공용 복합금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포밍 가공과 복수의 피어싱 가공을 별도의 정렬 작업이 수행될 필요없이 동시 성형할 수 있는 파이프부재 가공용 복합금형에 관한 것이다.
카울크로스바(cowl-cross bar)는, 자동차의 골격과 뼈대를 이루는 중요 부품으로서, 칵핏 모듈(cockpit module)의 후면에 장착되어 전장 및 공조 등을 위한 각종 부품이 장착되는 안내면을 제공하고, 차체의 좌우방향 비틀림 및 휘어짐의 억제를 위한 강성을 제공하는 중요한 프레임 부품이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 포밍 및 피어싱 가공이 완료된 상태의 카울크로스바의 정면도이다.
카울크로스바에는 도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 몇가지의 전장부품이나 조향장치를 고정하기 위해 각종 관통홀(H1, H2, H3, H4)들과 함몰부 등의 형상 가공이 수반될 필요가 있다.
이와 같은 카울크로스바를 포함하여, 단면 형상이 원형으로 마련되는 파이프부재의 경우, 외면을 따라 임의의 지점에 홀을 피어싱하거나 형상 변경을 위한 포밍 가공을 하기 위해서는 가공 공정을 단계별로 수행되는 것이 일반적이었다. 예컨대, 첫 번째 금형에서 포밍 가공과 일부의 정렬 용도의 피어싱 가공만 수행되고, 두 번째, 세번째 금형에서 나머지 피어싱 가공을 수행하는 등 단계별 및 순차적으로 수행된 바 있다. 이러한 단계별 가공 공정은, 단계별로 개별 금형을 포함한 공정 설비가 별도로 요구되며, 개별 가공 공정마다 파이프부재를 정렬하는 작업이 반복적으로 수행되는 것이 필연적이다.
그러나, 이러한 종래의 파이프부재의 가공 공정은 해당 단계 공정을 수행하기 위해 개별적으로 금형 및 프레스 설비가 필요하고 이에 따라 설비 비용이 증가되며, 이들 단계 별로 파이프부재를 정렬하는 작업이 동반되기 때문에 공정의 택트타임(tact time)의 증가 등 제품 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 포밍 가공과 복수의 피어싱 가공을 별도의 정렬 작업이 수행될 필요없이 동시 성형할 수 있어 설비 비용이 절감되고 공정의 택트타임(tact time)이 감소되어 제품의 생산성이 확보될 수 있는 파이프부재 가공용 복합금형을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 포밍(forming) 가공을 위한 포밍 펀치(forming punch)와 피어싱(piercing) 가공을 위한 캠 펀치(cam punch)를 포함하는 상부 금형; 중공형의 파이프부재를 지지하는 지지블록이 중앙에 마련되며, 상기 포밍 가공과 동시에 또는 순차적으로 상기 캠 펀치와의 상호 작용에 의해 슬라이딩 이동되는 피어싱 펀치를 구비하는 적어도 하나의 피어싱 유닛을 포함하는 하부 금형; 및 상기 하부 금형에 연결되되 상기 파이프부재에 인입 또는 취출되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 시 상기 파이프부재를 얼라인시키고 고정시키는 한쌍의 얼라인 고정부를 포함할 수 있다.
상기 얼라인 고정부는. 상기 파이프부재가 인입되는 측에 마련되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 시 상기 파이프부재에 부분적으로 인입되는 제1 얼라인 고정코어; 및 상기 제1 얼라인 고정코어의 반대편에 고정되게 설치되어 상기 파이프부재가 부분적으로 인입되는 제2 얼라인 고정코어를 포함할 수 있다.
상기 얼라인 고정부는, 상기 제1 얼라인 고정코어를 상기 하부 금형에 대해 상대이동 가능하게 지지하는 스틸블록; 및 상기 제1 얼라인 고정코어에 연결되어 상기 파이프부재에 대하여 상기 제1 얼라인 고정코어를 접근 및 후퇴시키는 고정 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 외면에는 외경이 증가하는 테이퍼 구간이 마련되며, 상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 단면에는 둘레를 따라 90도 간격마다 길이방향으로 절개면이 형성될 수 있다.
상기 제2 얼라인 고정코어에 연결되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 완료 시 상기 파이프부재를 상기 제2 얼라인 고정코어로부터 취출시키는 취출모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 취출모듈은 상기 고정 구동부가 후퇴 동작이 수행된 다음 순차적으로 동작되게 마련될 수 있다.
상기 취출모듈은, 상기 제2 코어의 외면을 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동되어 상기 파이프부재를 취출시키는 한쌍의 취출부재; 및 상기 취출부재를 구동하는 취출 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 외면에는 상기 취출부재가 이동가능하게 결합되는 함몰홈이 마련될 수 있다.
상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어에는 상기 파이프부재에 상기 피어싱 펀치가 관통될 때 상기 피어싱 펀치와의 간섭이 저지되고 상기 피어싱 펀치의 인입 공간이 확보되는 적어도 하나 이상의 펀치인입홀이 형성될 수 있다.
상기 펀치인입홀은 상기 피어싱 펀치가 동작되는 과정에서 발생되는 마모나 충격에 의해 주기적으로 교체가 가능하도록, 상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 외면에 착탈가능하게 결합되는 착탈결합핀 상에 형성될 수 있다.
상기 착탈결합핀은 상기 얼라인 코어부의 재질보다 상대적으로 연질 재질로 제작될 수 있다.
상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어에는 중앙에 길이방향으로 상기 피어싱 가공 시 발생되는 스크럽이 배출되는 스크럽 배출홀이 형성되며, 상기 스크럽 배출홀에 연결되어 상기 스크럽을 에어 블로잉하는 에어 이젝터부가 마련될 수 있다.
상기 파이프부재는 기계구조용 탄소강관(STKM)의 재질로 제작될 수 있다.
본 발명에 의한 파이프부재 가공용 복합금형은, 포밍 가공과 복수의 피어싱 가공을 별도의 정렬 작업이 수행될 필요없이 동시 성형할 수 있어 설비 비용이 절감되고 공정의 택트타임(tact time)이 감소되어 제품의 생산성이 확보될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 포밍 및 피어싱 가공이 완료된 상태의 카울크로스바의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 정면도이다.
도 5는 도 3에서 제2 얼라인 고정코어와 고정블록의 결합 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제2 얼라인 고정코어와 취출부재를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 착탈결합핀 및 펀치인입홀의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 착탈결합핀 및 펀치인입홀의 개략적인 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 파이프부재 가공용 복합금형의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 정면도이고, 도 5는 도 3에서 제2 얼라인 고정코어와 고정블록의 결합 상태를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제2 얼라인 고정코어와 취출부재를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 착탈결합핀 및 펀치인입홀의 개략적인 단면도이다.
설명에 앞서, 본 발명의 실시예에 사용되는 파이프부재(P)는 일반 원형 단면을 가지는 파이프 형상의 부품 전반을 대상으로 하고, 가공 결과물은 카울크로스바로 한정하여 설명하기로 한다. 또한, 파이프부재(P)의 재질은 기계구조용 탄소강관(STKM)의 재질로 제작되는 것이 바람직하며, 이와 달리 다른 일반구조용 탄소강관이나 일반 탄소강, 합금강도 그 대상이 될 수 있다.
본 발명에 의한 파이프부재 가공용 복합금형은 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 포밍(forming) 가공을 위한 포밍 펀치(120)(forming punch)와 피어싱(piercing) 가공을 위한 캠 펀치(110)(cam punch)를 포함하는 상부 금형(100); 중공형의 파이프부재(P)가 안착 지지되는 안착블록(206)이 중앙에 마련되며, 상기 포밍 가공과 동시에 또는 순차적으로 상기 캠 펀치(110)와의 상호 작용에 의해 슬라이딩 이동되는 피어싱 펀치(220)를 구비하는 적어도 하나의 피어싱 유닛(210)을 포함하는 하부 금형(200); 및 상기 하부 금형(200)에 연결되되 상기 파이프부재(P)에 인입 또는 취출되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 시 상기 파이프부재(P)를 얼라인시키고 고정시키는 한쌍의 얼라인 고정부(300)를 포함할 수 있다.
상부 금형(100)은 줄로 도 2 및 도 3을 참조하면, 한쌍의 상부 플레이트(150)와, 소정 간격 이격 배치되는 가이드 플레이트(160) 및 사이에 개재되는 복수의 탄성스프링(140)을 포함할 수 있다. 그리고, 상부 금형(100)에는 모서리 구역에 마련되는 적어도 4개의 가이드바아(130)가 마련될 수 있으며, 이에 대응되게 하부 금형(200)의 모서리 구역에도 완충바아(205)가 마련될 수 있다.
상부 금형(100)에는 포밍 가공을 위한 포밍 펀치(120)와, 피어싱 가공을 위한 캠 펀치(110)가 마련될 수 있다. 포밍 펀치(120)는 상부 금형(100)의 대략 중앙 구역에 배치될 수 있으며, 파이프부재(P)의 형상 변경을 위해 단부가 완만한 라운드면을 가질 수 있다.
또한, 캠 펀치(110)는 파이프부재(P)의 관통홀(H1, H2, H3, H4)의 개수만큼 복수개가 마련될 수 있다. 캠 펀치(110)는 하부 금형(200)의 피어싱 유닛(210)과 상호 작용에 의해 피어싱 가공을 수행할 수 있다. 이와 같은 포밍 펀치(120)와 피어싱 펀치(220)의 개수 및 배치 상태는 가공될 카울크로스바에 따라 달라질 수 있으며, 본 실시예에서는 설명의 편의상 1군데의 포밍 가공과 2군데의 피어싱 가공을 대상으로 설명한다.
상부 금형(100)에 대응되는 하방에는 하부 금형(200)이 배치될 수 있다. 하부 금형(200)의 중앙 구역에는 원형 단면의 파이프부재(P)가 가공 동안에 안착되는 안착블록(206)이 마련될 수 있다. 안착블록(206)의 중앙부에는 반구 형상으로 내측으로 함몰되게 형성되어 파이프부재(P)를 지지할 수 있다.
주로 도 3을 참조하면, 안착블록(206)을 사이에 두고 좌측과 우측에 각각 1개의 피어싱 유닛(210)이 배치될 수 있다. 피어싱 유닛(210)은 피어싱 가공을 수행하기 위한 부분으로서, 이에 피어싱 유닛(210)은, 지지블록(260)과, 외부케이싱(240) 및 외부케이싱(240) 내의 슬라이딩 블록(230) 및 피어싱 펀치(220)를 포함할 수 있다. 외부케이싱(240)에 마련된 삽입홀(250)에 캠 펀치(110)가 삽입되거나 취출되면서 피어싱 펀치(220)를 이동시킬 수 있다.
이러한 피어싱 유닛(210)은 파이프부재(P)에 대해 미리 설정된 각도로 틸팅되어 배치될 수 있다. 즉, 도 2에서 파이프부재(P)의 좌측에 배치된 피어싱 유닛(210)은 피어싱 펀치(220)가 파이프부재(P)에 대해 상방으로 대략 45도 각도로 접근 및 이격되게 배치되고, 우측의 피어싱 유닛(210)의 피어싱 펀치(220)는 파이프부재(P)에 대해 하방으로 대략 45도 각도로 접근 및 이격되게 배치될 수 있다. 이러한 피어싱 유닛(210) 특히 피어싱 펀치(220)의 틸팅 각도는 파이프부재(P)의 크기, 안착블록(206)의 크기 등에 따라 달라질 수 있으며, 파이프부재(P)의 홀의 개수나 홀의 위치에 따라 피어싱 유닛(210)의 배치관계도 달리 설정될 수 있다.
한편, 하부 금형(200)의 양 단부에는 얼라인 고정부(300)가 마련될 수 있다. 상기 얼라인 고정부(300)는 주로 도 3을 참조하면, 상기 파이프부재(P)가 인입되는 측에 마련되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 시 상기 파이프부재(P)에 부분적으로 인입되는 제1 얼라인 고정코어(310); 및 상기 제1 얼라인 고정코어(310)의 반대편에 고정되게 설치되어 상기 파이프부재(P)가 부분적으로 인입되는 제2 얼라인 고정코어(330)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 얼라인 고정부(300)는, 상기 제1 얼라인 고정코어(310)를 상기 하부 금형(200)에 대해 상대이동 가능하게 지지하는 스틸블록(360); 및 상기 제1 얼라인 고정코어(310)에 연결되어 상기 파이프부재(P)에 대하여 상기 제1 얼라인 고정코어(310)를 접근 및 후퇴시키는 고정 구동부(350)를 더 포함할 수 있다.
제1 얼라인 고정코어(310)는 인입되어 제2 얼라인 고정코어(330)에 결합된 파이프부재(P)가 가공 공정 동안 완전히 장치에 고정되게 하는 역할을 하는 부분이다. 이를 위해, 제1 얼라인 고정코어(310)는 스틸블록(360)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 있다. 도면에는 표시하지 않았지만, 스틸블록(360) 상에 제1 얼라인 고정코어(310)가 슬라이딩 이동이 원활하게 하고 정밀성을 보장하는 별도의 무급유형 부시가 추가될 수도 있다.
이를 통해, 제1 얼라인 고정코어(310)는 파이프부재(P)에 대해 상대이동 가능할 수 있다. 즉, 장치의 제2 얼라인 고정코어(330)에 파이프부재(P)를 끼워넣은 다음, 파이프부재(P)의 다른 단부면에 제1 얼라인 고정코어(310)가 슬라이딩 이동되어 결합되어, 포밍 및 피어싱 가공 공정동안 파이프부재(P)를 확고히 고정시킬 수 있다.
제1 얼라인 고정코어(310)의 외면에는 제2 얼라인 고정코어(330)와 마찬가지로, 필요에 따라 착탈결합핀(331)이 마련될 수 있으나 도면에는 생략되어 있으며, 이에 대한 설명은 제2 얼라인 고정코어(330) 부분에서 상세히 하기로 한다.
제1 얼라인 고정코어(310)에 고정 구동부(350)가 연결될 수 있다. 제1 얼라인 고정코어(310)를 스틸블록(360)에 대하여 상대이동 가능하게 구동시킬 수 있다. 본 실시예에서는 에어 실린더로 마련됨이 바람직하나, 유압 실린더로 마련될 수도 있다.
제1 얼라인 고정코어(310)의 반대편에는 제2 얼라인 고정코어(330)가 하부 금형(200)에 고정되게 설치될 수 있다. 제2 얼라인 고정코어(330)는 장치 내로 인입되는 파이프부재(P)를 메인으로 고정시키는 부재이다.
이를 위해, 도 4 및 도 5에 주로 도시된 것처럼, 제2 얼라인 고정코어(330)의 외면에는 외경이 증가하는 테이퍼 구간(t)이 마련되며, 테이퍼 구간(t)에 파이프부재(P)가 억지 끼워맞춤되어 완전히 고정될 수 있다.
또한, 제2 얼라인 고정코어(330)의 단면 형상은 도 6에 주로 참조하면, 대략 원형으로 마련되되, 90도 간격마다 길이방향을 따라 절개면(s)이 형성될 수 있다. 이러한 절개면(s)은 제2 얼라인 고정코어(330)의 외면을 따라 4개가 형성될 수 있으며, 파이프부재(P)가 삽입되거나 취출될 때 마찰계수를 줄여주는 한편 파이프부재(P)의 내벽에 스크래치 발생을 저지시키는 역할도 수행될 수 있다.
이러한 제2 얼라인 고정코어(330)의 외면 상에는 도 4, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 착탈결합핀(331)이 마련될 수 있다. 착탈결합핀(331)은 제2 얼라인 고정코어(330)의 외면에 착탈가능하게 결합되는 부재로서, 상기 피어싱 펀치(220)가 동작되는 과정에서 발생되는 간섭이나 충격에 의해 마모가 발생되는 경우 주기적으로 교체가 가능하도록, 착탈가능하게 마련될 수 있다. 그리고, 착탈 방식은 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있다.
그리고, 착탈결합핀(331)의 중앙에는 펀치인입홀(332)이 형성될 수 있다. 펀치인입홀(332)은 제2 얼라인 고정코어(330)의 외면에서부터 내부로 갈수록 단차 구간이 형성되어 있다. 단차 구간의 개수 및 길이는 본 실시예에 한정되지 아니한다. 이와 같은 펀치인입홀(332)은 상기 파이프부재(P)에 상기 피어싱 펀치(220)가 관통될 때 상기 피어싱 펀치(220)와의 간섭이 저지되고 상기 피어싱 펀치(220)의 인입 공간이 확보될 수 있게 한다.
이러한 구성의 착탈결합핀(331)은 상기 얼라인 코어부의 재질보다 상대적으로 연질 재질로 제작될 수 있다.
그리고, 제2 얼라인 고정코어(330)는 고정블록(336)에 고정 설치될 수 있다. 제2 얼라인 고정코어(330)와 고정블록(336)은 한쌍의 다월핀(337)과, 하나의 세트스크류(338)를 이용하여 결합될 수 있다. 이로써, 제2 얼라인 고정코어(330)의 고정력을 확보하는 한편, 제2 얼라인 고정코어(330)가 마모, 손상, 파손되어 교체 시 용이하게 교체 가능하다.
한편, 본 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형은, 상기 제2 얼라인 고정코어(330)에 연결되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 완료 시 상기 파이프부재(P)를 상기 제2 얼라인 고정코어(330)로부터 취출시키는 취출모듈(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 취출모듈(400)은, 상기 제2 얼라인 고정코어(330)의 외면을 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동되어 상기 파이프부재(P)를 취출시키는 한쌍의 취출부재(410); 및 상기 취출부재(410)를 구동하는 취출 구동부(420)를 포함할 수 있다.
제2 얼라인 고정코어(330)의 외면에는 길이방향을 따라 함몰홈(334)이 마련될 수 있다. 함몰홈(334)에는 취출부재(410)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합될 수 있다.
취출 구동부(420)는 고정 구동부(350)와 마찬가지로, 에어 실린더로 마련됨이 바람직하며, 상부 금형(100) 및 하부 금형(200)의 작동 신호에 연동되어 작동될 수 있다.
이와 같은 구성의 취출모듈(400)을 통해, 포밍 가공 및 피어싱 가공이 수행된 다음, 파이프부재(P)의 단부에 취출부재(410)가 걸린 상태에서 슬라이딩 이동되어 제2 얼라인 고정코어(330)로부터 파이프부재(P)를 취출시킬 수 있다. 취출부재(410)는 취출 구동부(420)에 의해 왕복운동이 가능할 수 있다.
그리고, 제2 얼라인 고정코어(330)의 중앙에는 길이방향으로 상기 피어싱 가공 시 발생되는 스크럽이 배출되는 스크럽 배출홀(333)이 형성될 수 있다. 또한, 스크럽 배출홀(333)의 단부에는 에어 이젝터부(미도시)가 연결될 수 있다. 에어 이젝터부는 에어 컴프레셔 등으로 마련될 수 있으며, 피어싱 가공 시 발생되는 스크럽이 제2 얼라인 고정코어(330)의 내부 정확히 말하면, 스크럽 배출홀(333)로 낙하하게 되고, 이를 에어 블로잉으로 외부로 배출시키는 역할을 한다.
이러한 구성의 파이프부재 가공용 복합금형은, 포밍 가공과 복수의 피어싱 가공을 별도의 정렬 작업이 수행될 필요없이 동시 성형할 수 있어 비용이 절감되고 공정의 택트타임(tact time)이 감소되며 종래대비 제품의 정밀성과 품질이 유지되는 등 제품의 생산성이 확보될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형을 통한 파이프부재(P)의 포밍 가공 및 피어싱 가공 공정을 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 작업자는 미리 설정된 길이로 커팅된 파이프부재(P)를 장치 내의 안착블록(206)에 위치시킨 다음, 제2 얼라인 고정코어(330)에 끼워넣는다. 이때, 파이프부재(P)의 단부가 제2 얼라인 고정코어(330)의 테이퍼 구간과 만나게 되며, 적당한 힘으로 억지 끼워맞춤된다.
다음으로, 제1 얼라인 고정코어(310)를 이동시키는데, 고정 구동부(350)가 동작하여 제1 얼라인 고정코어(310)를 우측으로 밀어넣으며, 파이프부재(P)의 타단부에 삽입된다. 삽입 과정에서, 고정 구동부(350)의 구동력에 의해 파이프부재(P)는 제1 얼라인 고정코어(310) 뿐만 아니라 제2 얼라인 고정코어(330)에 완전히 고정될 수 있다. 본 장치는 포밍 가공 및 피어싱 가공을 동시에 수행하기 때문에, 별도의 얼라인 단계가 불필요하며, 고정 작업 자체가 얼라인 작업이 수행되는 결과가 된다.
다음, 상부 금형(100)이 하강함에 따라, 포밍 펀치(120)를 이용한 포밍 가공이 수행되고, 이와 동시에 또는 순차적으로 피어싱 펀치(220)에 의한 피어싱 가공이 수행될 수 있다. 이때, 피어싱 펀치(220)와 제1 및 제2 얼라인 고정코어(310, 330) 간의 간섭 현상이 발생될 가능성이 있다. 제2 얼라인 고정코어(310, 330)의 착탈결합핀(331) 상의 펀치인입홀(332)에 피어싱 펀치(220)가 인입되게 되므로, 간섭 현상이나 충돌은 미연에 방지될 수 있다. 또한, 착탈결합핀(331)을 주기적으로 교체 가능할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 한쌍의 피어싱 유닛(210)을 배치시키고, 한쌍의 피어싱 펀치(220)를 통한 2개의 피어싱 가공만을 상정하였으나, 요구되는 스펙에 맞게 피어싱 유닛(210)의 개수와 위치 및 틸팅 각도는 조절될 수 있을 것이다.
포밍 가공과 피어싱 가공이 완료된 다음, 제1 얼라인 고정코어(310)가 파이프부재(P)로부터 취출될 수 있다.
다음으로, 취출모듈(400)이 순차적으로 수행될 수 있다. 취출 구동부(420)가 동작하여 파이프부재(P)의 단부를 밀어내면, 제2 얼라인 고정코어(330)에 맞물린 파이프부재(P)가 좌측으로 취출될 수 있다. 취출부재(410)는 제2 얼라인 고정코어(330)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동되면서 파이프부재(P)를 제2 얼라인 고정코어(330)로부터 완전히 이탈시키게 된다.
마지막으로, 스크럽 배출 과정이 수행될 수 있다. 에어 이젝터부가 동작하여 제2 얼라인 고정코어(330)의 스크럽 배출홀(333)에 쌓인 스크럽을 에어 블로잉할 수 있다. 이러한 스크럽 배출 과정은 취출모듈(400)의 동작보다 선행적으로 이루어져도 무방할 것이다.
이러한 동작 과정을 거쳐, 포밍 가공과 복수의 피어싱 가공을 별도의 정렬 작업이 수행될 필요없이 동시 성형할 수 있어 비용이 절감되고 공정의 택트타임(tact time)이 감소되며 종래대비 제품의 정밀성과 품질이 유지되는 등 제품의 생산성이 확보될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 착탈결합핀 및 펀치인입홀의 개략적인 단면도이다.
본 실시예에 따른 파이프부재 가공용 복합금형의 제1 및 제2 얼라인 고정코어(330)는, 제1 실시예에 따른 제2 얼라인 고정코어(330)와 구성상 다소 차이점이 있다. 이하, 설명의 중복을 피하기 위해 전술한 제1 실시예의 구성과 차별되는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8에 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시예에서 제1 및 제2 얼라인 고정코어(330)의 외면에는 제1 실시예와 동일하게 착탈결합핀(331a)이 마련되어 있으나, 제1 실시예와 달리 나사 결합 방식으로 착탈결합핀(331a)이 제2 얼라인 고정코어에 결합될 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 얼라인 고정코어(330a)의 착탈결합핀(331a)의 외면과, 이에 대응되는 제2 얼라인 고정코어(330a)의 내벽에 각각 나사산이 마련될 수 있다. 그리고, 착탈결합핀(331a)을 나사 결합 정도를 달리 하여 착탈결합핀(331a)의 높이를 조절할 수 있다. 한편, 착탈결합핀(331a) 상에는 펀치인입홀(332)이 제1 실시예와 동일하게, 형성될 수 있다.
이런 구성을 통해, 착탈결합핀(331a) 특히 착탈결합핀(331a)의 외면 등에 부분적으로 손상이 발생하거나 마모가 발생되는 경우, 착탈결합핀(331a)의 나사 결합을 풀거나 조음으로써, 높이를 조절할 수 있고 이를 통해 착탈결합핀(331a)의 수명을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
P : 파이프부재
100 : 상부 금형 110 : 캠 펀치
120 : 포밍 펀치 200 : 하부 금형
210 : 피어싱 유닛 220 : 피어싱 펀치
310 : 제1 얼라인 고정코어 330 : 제2 얼라인 고정코어
331 : 착탈결합핀 332 : 펀치인입홀
333 : 스크럽 배출홀 334 : 함몰홈
350 : 고정 구동부 360 : 스틸블록
400 : 취출모듈 410 : 취출부재
420 : 취출 구동부

Claims (13)

  1. 포밍(forming) 가공을 위한 포밍 펀치(forming punch)와 피어싱(piercing) 가공을 위한 캠 펀치(cam punch)를 포함하는 상부 금형;
    중공형의 파이프부재가 안착되는 안착블록이 중앙에 마련되며, 상기 포밍 가공과 동시에 또는 순차적으로 상기 캠 펀치와의 상호 작용에 의해 슬라이딩 이동되는 피어싱 펀치를 구비하는 적어도 하나의 피어싱 유닛을 포함하는 하부 금형; 및
    상기 하부 금형에 연결되되 상기 파이프부재에 인입 또는 취출되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 시 상기 파이프부재를 얼라인시키고 고정시키는 한쌍의 얼라인 고정부를 포함하며,
    상기 얼라인 고정부는.
    상기 파이프부재가 인입되는 측에 마련되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 시 상기 파이프부재에 부분적으로 인입되는 제1 얼라인 고정코어; 및
    상기 제1 얼라인 고정코어의 반대편에 고정되게 설치되어 상기 파이프부재가 부분적으로 인입되는 제2 얼라인 고정코어를 포함하며,
    상기 얼라인 고정부는,
    상기 제1 얼라인 고정코어를 상기 하부 금형에 대해 상대이동 가능하게 지지하는 스틸블록; 및
    상기 제1 얼라인 고정코어에 연결되어 상기 파이프부재에 대하여 상기 제1 얼라인 고정코어를 접근 및 후퇴시키는 고정 구동부를 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 외면에는 외경이 증가하는 테이퍼 구간이 마련되며,
    상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 단면에는 둘레를 따라 90도 간격마다 길이방향으로 절개면이 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 얼라인 고정코어에 연결되어 상기 포밍 가공 및 피어싱 가공 완료 시 상기 파이프부재를 상기 제2 얼라인 고정코어로부터 취출시키는 취출모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 취출모듈은 상기 고정 구동부가 후퇴 동작이 수행된 다음 순차적으로 동작되게 마련되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 취출모듈은,
    상기 제2 얼라인 고정코어의 외면을 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동되어 상기 파이프부재를 취출시키는 한쌍의 취출부재; 및
    상기 취출부재를 구동하는 취출 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 얼라인 고정코어의 외면에는 상기 취출부재가 이동가능하게 결합되는 함몰홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어에는 상기 파이프부재에 상기 피어싱 펀치가 관통될 때 상기 피어싱 펀치와의 간섭이 저지되고 상기 피어싱 펀치의 인입 공간이 확보되는 적어도 하나 이상의 펀치인입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 펀치인입홀은 상기 피어싱 펀치가 동작되는 과정에서 파손이나 마모 발생 시 주기적으로 교체가 가능하도록, 상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어의 외면에 착탈가능하게 결합되는 착탈결합핀 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 착탈결합핀은 상기 얼라인 코어부의 재질보다 상대적으로 연질 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 얼라인 고정코어에는 중앙에 길이방향으로 상기 피어싱 가공 시 발생되는 스크럽이 배출되는 스크럽 배출홀이 형성되며,
    상기 스크럽 배출홀에 연결되어 상기 스크럽을 에어 블로잉하는 에어 이젝터부가 마련되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 파이프부재는 기계구조용 탄소강관(STKM)의 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 파이프부재 가공용 복합금형.
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