KR101842795B1 - 알루미늄 튜브 인발 시 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그 - Google Patents

알루미늄 튜브 인발 시 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그는, 외부 직경이 확개되는 형상의 슬라이딩 코어(110); 상기 슬라이딩 코어(110)를 둘러싸는 동시에 상기 슬라이딩 코어(110)의 슬라이딩 동작에 따라 반경 방향에 따른 이동을 가능하게 하는 하부 클램프(120); 상기 하부 클램프(120)의 외측으로 소정 거리 이격된 상태로 배치되는 상부 클램프(140); 상기 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에 배치되는 클램프 고정 블럭(130); 및 상기 클램프 고정 블럭(130)과 상기 슬라이딩 코어(110)의 중앙부를 축방향을 따라 관통하여 상기 슬라이딩 코어(110)에 결합되는 코어 가이드(150);를 포함하며, 상기 상부 클램프(140)와 하부 클램프(120) 사이에 튜브 관재(1)의 일측이 진입된 상태에서, 상기 코어 가이드(150)를 이용하여 상기 슬라이딩 코어(110)를 이동하게 함으로써 상기 하부 클램프(120)의 반경 방향을 따른 이동을 통해 상기 튜브 관재(1)을 가압하게 한다.

Description

알루미늄 튜브 인발 시 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그{Drawing jig for tube yield improvement}
본 발명은 알루미늄 튜브 인발 시 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인발 가공을 위해 공급되는 알루미늄 튜브의 형상을 최대한 원형으로 유지할 수 있는 지그 구조를 이용하여 알루미늄 튜브 물림부의 변형을 최소화할 수 있게 함으로써 소재 변형에 의한 절단부 길이를 최소화하는 기술에 관한 것이다.
알루미늄관 압출 금형은 알루미늄 등의 금속 재료를 이용하여 압출기에 장착된 압출 금형 내로 고압으로 압입하여 금형을 통해 소망하는 형태로 성형시키는 것으로서, 압출 금형에 의한 제품은 관이나 새시를 제조하는데 유용하며, 전기, 전자, 건설, 자동차 등 산업 부분에서 필요에 따라 다양한 제품이 생산되고 있으며, 소비자의 요구에 따라 보다 정밀하고 다양화되고 있는 추세이다.
길이가 긴 중공형 알루미늄 금속 프로파일을 제조하는 과정에 있어서 종래에는 금형이 매우 복잡하다는 점 및 소재의 유동 양상이 복잡하다는 점으로 인해서 금형 설계 및 공정 조건 설정이 중요하게 된다.
알루미늄 튜브의 경우에는 일반적으로 포트홀 압출 공정을 통해 제조된 후 튜브 인발 공정을 통해 치수 정도 향상이 이루어진다.
한편, 현재 실제 생산 현장의 경우에는 알루미늄 튜브 인발 시에 인발을 위한 지그 물림부의 과도한 변형으로 인하여 소재 수율이 낮아지는 문제가 발생한다.
구체적으로, 튜브를 인발하는 경우에 먼저 소재가 인발 다이를 통과하기 위해 튜브의 선단 부위 상에 포인팅 작업이 이루어지고, 포인팅 작업은 포인팅기를 이용하여 공급되는 튜브를 상하 클램프로 고정시킨 후 좌우의 펀치를 수평하게 슬라이딩 이동하여 튜브를 변형시키게 한다. 포인팅된 튜브는 인발 다이를 통과한 후 평판 형태의 인발 지그에 물린 후 인발이 수행된다.
한편, 종래에는 인발 전 인발 다이 통과를 위한 포인팅 길이가 지나치게 길어 인발 후에 절단되어 버려지는 길이가 과도하다는 문제점이 있다.
즉, 현재 실제적으로 포인팅 처리를 함으로써 절단되는 길이가 약 700mm 정도로 소재 수율이 상당히 저감된다는 문제점이 있다. 예를 들어, 5m 튜브 인발 시에 소재 수율이 86%, 4m 튜브 인발 시에 소재수율이 82.5%, 3m 튜브 인발 시에 소재수율이 76.7%로서 수율의 상당한 저감을 가져오게 한다.
압입된 압입 부재를 인발 공구를 이용해 뽑아낼 때 적용되는 압입 부재 인발 지그를 제공하거나, 터릿 선반의 터릿 공구대를 이용하여 척에 물린 소재를 정확한 길이로 자동 인출시킬 수 있게 하는 터릿 공구대를 이용한 소재 인출장치에 관한 내용을 담고 있는 종래의 문헌으로는, 일본공개특허 2006-205267(2006.08.10) 및 한국등록실용신안 제20-0228101호(2001.06.15)를 참조할 수 있는데,
상기 문헌에서는 공급된 소재를 인발 공구를 이용하여 인출할 수 있는 장치 구조를 개시하지만, 알루미늄과 같은 튜브 소재의 수율을 증가시키기 위해서 알루미늄 튜브의 형상에 부합하는 원형 형태를 갖도록 지그를 구성함으로써 알루미늄 튜브 중 물림부의 변형을 최소화하기 위한 방안에 대해서는 별도로 개시하고 있지 않다는 한계가 있다.
(특허문헌 1) JP2006-205267 A
(특허문헌 2) KR20-0228101 B
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 인발 가공을 위해 공급되는 알루미늄 튜브의 형상을 최대한 원형으로 유지할 수 있는 지그 구조를 이용하여 알루미늄 튜브 물림부의 변형을 최소화할 수 있게 함으로써 소재 변형에 의한 절단부 길이를 최소화하는 기술조를 제공하는 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 인발 다이 통과를 위한 포인팅 길이가 지나치게 길어 인발 후에 절단되어 버려지는 길이가 과도하다는 문제점을 극복하고자 하는 것이 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그는, 외부 직경이 확개되는 형상의 슬라이딩 코어(110); 상기 슬라이딩 코어(110)를 둘러싸는 동시에 상기 슬라이딩 코어(110)의 슬라이딩 동작에 따라 반경 방향에 따른 이동을 가능하게 하는 하부 클램프(120); 상기 하부 클램프(120)의 외측으로 소정 거리 이격된 상태로 배치되는 상부 클램프(140); 상기 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에 배치되는 클램프 고정 블럭(130); 및 상기 클램프 고정 블럭(130)과 상기 슬라이딩 코어(110)의 중앙부를 축방향을 따라 관통하여 상기 슬라이딩 코어(110)에 결합되는 코어 가이드(150);를 포함하며, 상기 상부 클램프(140)와 하부 클램프(120) 사이에 튜브 관재(1)의 일측이 진입된 상태에서, 상기 코어 가이드(150)를 이용하여 상기 슬라이딩 코어(110)를 이동하게 함으로써 상기 하부 클램프(120)의 반경 방향을 따른 이동을 통해 상기 튜브 관재(1)을 가압하게 한다.
상기 하부 클램프(120)는, 원주를 따라 동일한 형상을 갖는 단위 하부 클램프(121)가 반경 방향을 따라 탄성적으로 이동가능하게 결합되는 중공 형상의 원통 구조체이다.
상기 단위 하부 클램프(121)는, 상기 튜브 관재(1)의 내면이 그 외주면 상에 결합되는 클램프 날개(121a) 및 상기 클램프 날개(121a)의 하단 상에서 반경 방향으로 외측으로 단차지게 형성되는 클램프 고정구(121b)를 포함한다.
상기 슬라이딩 코어(110)는, 일측 방향으로 갈수록 외부 직경이 작아지는 형상의 코어 바디(111) 및 상기 코어 바디(111) 내에 축방향을 따라 단차지게 관통 형성된 헤드 결합구(113)를 포함한다.
상기 코어 가이드(150)는 상기 클램프 고정 블럭(130)과 상기 코어 바디(111)를 관통하여 결합되는 가이드봉(151) 및 상기 가이드봉(151)의 전단에 결합되는 가이드 헤드(153)를 포함하고, 상기 가이드봉(151)이 상기 헤드 결합구(113)로 인입된 상태에서 상기 가이드 헤드(153)가 상기 헤드 결합구(113) 내의 단차진 부분 상에 걸리게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그는 공급되는 튜브의 형상을 최대한 원형으로 유지할 수 있는 지그를 이용하여 인발을 수행함으로써 기존의 지그 대비 알루미늄 튜브 물림부의 변형을 최소화하여 소재 변형에 의한 절단부 길이를 줄이게 한다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 인발되는 알루미늄 튜브의 절단 길이를 40% 이상 감소하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 인발 지그의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인발 지그의 외측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인발 지그의 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인발 지그의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인발 지그의 구조 및 기능을 설명한다.
인발 지그(100)는 외부 직경이 확개되는 형상의 슬라이딩 코어(110), 슬라이딩 코어(110)를 둘러싸는 동시에 상기 슬라이딩 코어(110)의 슬라이딩 동작에 따라 반경 방향을 따른 이동을 가능하게 하는 하부 클램프(120), 공급되는 관재의 물림을 가능하게 하도록 상기 하부 클램프(120)의 외측으로 소정 거리 이격된 상태로 배치되는 상부 클램프(140), 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에 배치되는 클램프 고정 블럭(130), 클램프 고정 블럭(130)과 슬라이딩 코어(110)의 중앙부를 축방향을 따라 관통하여 결합되는 코어 가이드(150) 및 클램프 고정 블럭(130)을 고정하게 하는 동시에 상기 클램프(120,140)를 내부에 수용하는 외부 케이스(160)를 포함한다.
슬라이딩 코어(110)는 전체적으로 원뿔대 형상으로서 일측 방향으로 갈수록 외부 직경이 작아지는 형상의 코어 바디(111) 및 코어 바디(111) 내에 축방향을 따라 단차지게 관통 형성된 헤드 결합구(113)를 포함한다.
하부 클램프(120)는 전체적으로 중공 형상의 원통 구조체일 수 있다. 하부 클램프(120)는 원주를 따라 동일한 형상을 갖는 규격의 단위 하부 클램프(121)가 반경 방향을 따라 탄성적으로 이동가능하게 결합된다. 구체적으로, 단위 하부 클램프(121)는 공급되는 관재의 내면이 그 외주면 상에 결합되는 클램프 날개(121a) 및 클램프 날개(121a)의 하단 상에서 반경 방향으로 외측으로 단차지게 형성되는 클램프 고정구(121b)를 포함한다.
하부 클램프(120)는 그 내부가 슬라이딩 코어(110)의 형상에 부합하도록 경사진 상태로 이루어진다. 즉, 클램프 날개(121a)에서 클램프 고정구(121b) 측으로 갈수록 그 내면의 직경이 점점 작아지는 구조일 수 있다. 이를 통해, 외부 직경이 작아지는 형상의 슬라이딩 코어(110)가 상기 하부 클램프(120) 내부를 통해 이동 가능하게 된다.
하부 클램프(120)는 복수의 단위 하부 클램프(121)가 상호 분리가능하게 결합되는데, 인접하는 한쌍의 단위 하부 클램프(121)들은 상호 간을 연결하는 탄성체에 의해 이격 가능하게 결합된다. 즉, 예를 들어 하부 클램프(120) 내부를 따라 슬라이딩 코어(110)가 진입하여 복수의 단위 하부 클램프(121)를 반경 방향으로 밀어내는 경우에, 상기 인접하는 단위 하부 클램프(121)들은 원주 방향을 따라 이격되어지는 구조를 갖는다. 이를 통해, 상기 하부 클램프(120)의 외주면에 결합되는 관재(1)의 내주면에 밀착하게 된다.
상부 클램프(140)는 전체적으로 중공 형상의 원통 구조체일 수 있다. 상부 클램프(140)는 원주를 따라 동일한 형상을 갖는 규격의 단위 상부 클램프(141)가 반경 방향을 따라 탄성적으로 이동가능하게 결합된다. 상부 클램프(140)는 공급되는 관재의 외주면 상에 물림이 가능하도록 관재 삽입구(143)가 형성되는 동시에 상기 관재 삽입구(143)의 타측은 클램프 고정 블럭(130)의 외측면 상에 고정 결합된다.
상부 클램프(140)는 하부 클램프(120)의 경우와 유사하게 복수의 단위 상부 클램프(141)가 상호 분리가능하게 결합되는데, 인접하는 한쌍의 단위 상부 클램프(141)들은 상호 간을 연결하는 탄성체에 의해 이격 가능하게 결합된다.
클램프 고정 블럭(130)은 외면이 단차지게 형성된 다단의 원통 형상의 구조체로서, 중앙부를 관통하여 코어 가이드(150)가 슬라이딩 운동 가능하게 결합된다. 클램프 고정 블럭(130)은 외부 케이스(160) 상에 고정 결합되는 케이스 결합부(131), 케이스 결합부(131)에 증가된 직경으로 단차지게 형성되는 클램프 고정부(135), 클램프 고정부(135)의 내부 중앙에 형성되는 코어 결합부(136) 및 클램프 고정부(135)의 내주면 상에 형성되는 슬라이딩 홈(137)을 포함한다.
즉, 코어 가이드(150)의 운동에 의해 슬라이딩 코어(110)가 클램프 고정 블럭(130)의 코어 결합부(136) 상으로 이동하는 경우에, 슬라이딩 코어(110)를 감싸는 하부 클램프(120)는 복수의 단위 하부 클램프(121)들이 반경 방향으로 이동하여 튜브 관재(1)의 내주면 상을 가압하게 한다. 한편, 클램프 고정 블럭(130) 상에 결합된 상부 클램프(140)의 경우도 튜브 관재(1)에 대하여 하부 클램프(120)와 상호적으로 가압 작용을 한다.
코어 가이드(150)는 클램프 고정 블럭(130)과 상기 슬라이딩 코어(110)의 중앙부를 축방향을 따라 관통하여 슬라이딩 코어(110)에 결합된다.
코어 가이드(150)는 클램프 고정 블럭(130)과 코어 바디(111)를 관통하여 결합되는 가이드봉(151) 및 가이드봉(151)의 전단에 결합되는 가이드 헤드(153)를 포함한다. 상기 코어 가이드(150)는 가이드봉(151)이 헤드 결합구(113)로 인입된 상태에서 가이드 헤드(153)가 헤드 결합구(113) 내의 단차진 부분 상에 걸리게 되는 구조를 통해 결합된다.
외부 케이스(160)는 상부 클램프(140)의 외측에 결합되는 전방 케이스(161), 전방 케이스(161)와 소정 거리 이격 배치되는 중간 케이스(162) 및 클램프 고정 블럭(130)의 케이스 결합부(131)에 결합되는 동시에 중간 케이스(162) 상에 결합되는 후방 케이스(165)를 포함한다.
이하, 도 1 및 도 4를 다시 참조하여 인발 지그의 작동 관계를 설명한다.
튜브 관재(1)를 외부 케이스(160)의 전방 케이스(161) 입구를 통해 진입하게 한다. 전방 케이스(161) 내에 배치된 상부 클램프(140)와 하부 클램프(120) 사이의 이격 공간 내에 튜브 관재(1)를 진입하게 한다.
이후, 별도의 액추에이터의 구동력을 이용하여 코어 가이드(150)를 운동함에 의해 슬라이딩 코어(110)가 클램프 고정 블럭(130)의 코어 결합부(136) 상으로 이동하고, 슬라이딩 코어(110)를 감싸는 하부 클램프(120)는 복수의 단위 하부 클램프(121)들이 반경 방향으로 이동하여 튜브 관재(1)의 내주면 상을 가압한다.
한편, 클램프 고정 블럭(130) 상에 결합된 상부 클램프(140)의 경우도 튜브 관재(1)에 대하여 하부 클램프(120)와 상호적으로 가압 작용을 한다. 이를 통해, 인발 지그(100) 상에 진입된 튜브 관재(1)는 탄성적으로 물림 작용을 하는 하부 클램프(120) 및 상부 클램프(140)의 구조를 통해서 견고하게 클램핑이 이루어진다.
본 발명은 상기의 공정을 통하여, 튜브 관재(1)의 일측을 상,하부 클램프(140,120)를 통해 고정한 상태에서 인발 공정을 수행하는바, 이를 통해 튜브 관재(1)의 형상을 최대한 원형으로 유지할 수 있게 한다. 또한, 기존의 지그 대비하여 알루미늄 튜브 관재 상에서 물림부의 변형을 최소화 할 수 있어 소재 변형에 의한 절단부 길이를 최소화한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 튜브 수율 향상을 위한 인발 지그는 공급되는 튜브의 형상을 최대한 원형으로 유지할 수 있는 지그를 이용하여 인발을 수행함으로써 기존의 지그 대비 알루미늄 튜브 물림부의 변형을 최소화하여 소재 변형에 의한 절단부 길이를 줄이게 한다는 장점이 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 외부 직경이 확개되는 형상의 슬라이딩 코어(110);
    상기 슬라이딩 코어(110)를 둘러싸는 동시에 상기 슬라이딩 코어(110)의 슬라이딩 동작에 따라 반경 방향에 따른 이동을 가능하게 하는 하부 클램프(120);
    상기 하부 클램프(120)의 외측으로 소정 거리 이격된 상태로 배치되는 상부 클램프(140);
    상기 하부 클램프(120)와 상부 클램프(140) 사이에 배치되는 클램프 고정 블럭(130); 및
    상기 클램프 고정 블럭(130)과 상기 슬라이딩 코어(110)의 중앙부를 축방향을 따라 관통하여 상기 슬라이딩 코어(110)에 결합되는 코어 가이드(150);를 포함하며,
    상기 슬라이딩 코어(110)는, 일측 방향으로 갈수록 외부 직경이 작아지는 형상의 코어 바디(111) 및 상기 코어 바디(111) 내에 축방향을 따라 단차지게 관통 형성된 헤드 결합구(113)를 포함하고,
    상기 상부 클램프(140)와 하부 클램프(120) 사이에 튜브 관재(1)의 일측이 진입된 상태에서, 상기 코어 가이드(150)를 이용하여 상기 슬라이딩 코어(110)를 이동하게 함으로써 상기 하부 클램프(120)의 반경 방향을 따른 이동을 통해 상기 튜브 관재(1)을 가압하고,
    상기 코어 가이드(150)는 상기 클램프 고정 블럭(130)과 상기 코어 바디(111)를 관통하여 결합되는 가이드봉(151) 및 상기 가이드봉(151)의 전단에 결합되는 가이드 헤드(153)를 포함하고, 상기 가이드봉(151)이 상기 헤드 결합구(113)로 인입된 상태에서 상기 가이드 헤드(153)가 상기 헤드 결합구(113) 내의 단차진 부분 상에 걸리는,
    인발 지그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 클램프(120)는, 원주를 따라 동일한 형상을 갖는 단위 하부 클램프(121)가 반경 방향을 따라 탄성적으로 이동가능하게 결합되는 중공 형상의 원통 구조체인,
    인발 지그.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 하부 클램프(121)는, 상기 튜브 관재(1)의 내면이 그 외주면 상에 결합되는 클램프 날개(121a) 및 상기 클램프 날개(121a)의 하단 상에서 반경 방향으로 외측으로 단차지게 형성되는 클램프 고정구(121b)를 포함하는,
    인발 지그.
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