KR101965392B1 - 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치는, 코이닝 공정을 위해 공급되는 소재가 안착되는 다이(110); 상기 다이(110)와 소정 거리 이격된 상태에서 상하부 방향으로 배치되는 펀치(120); 상기 다이(110)를 둘러싸도록 배치되는 홀더(130); 및 상기 펀치(120) 상에 위치 변경 가능하게 결합되는 가변 그루브 핀(140);을 포함하고, 상기 가변 그루브 핀(140)은 상기 펀치(120)의 중심으로부터 상기 펀치(120)의 상면에 형성되는 성형 돌기(122)의 외측 방향으로 배치된다.

Description

가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치{Coining apparatus having punch adopting variable groove pin}

본 발명은 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 코이닝 성형을 위한 소재에 압인 가공을 행하는 펀치 상에 형성된 성형 돌기의 외곽에 별도의 그루브 성형 돌기를 마련함으로써 결육 및 파단을 방지하는 기술이다.

코이닝 공정은 조각된 형판이 붙은 한 조의 다이 사이에 재료를 넣고 압력을 가하여 표면에 조각 도형을 성형시키는 가공법으로서, 화폐, 메달 등은 상기 코이닝 가공법에 의해 제조된다. 또한, 코이닝 공정은 공급되는 소재 표면의 거친 면을 개선하기 위해 냉간에서 다이와 펀치로 가공면을 압착하여 다듬질하는 방법이다.

일반적으로, 종래의 코이닝 장치는 편평한 바닥 구조로 이루어진 다이, 상기 다이와 이격 배치되는 펀치, 상기 펀치의 다이 방향으로의 상하 이동을 가능하게 하는 펀치구동부로 이루어지며, 상기 상태에서 펀치 상에 형성된 성형 돌기를 이용하여 다이 상에 놓여진 소재의 표면을 가압하여 압입 공정을 시행함으로써 요구되는 형상을 공급된 소재 상에 형성하게 한다.

펀칭 구간, 컷팅 구간, 코이닝 구간 등을 구비한 프로그레시브 다이를 제시하는 종래의 문헌으로는 대한민국등록실용신안 제20-0149426호를 참조할 수 있다. 상기 문헌은 그루부 구간과 연속되도록 스파킹 구간이 구비되어 공작물의 가공시 발생되는 잔류 응력을 제거할 수 있게 하여 공작물의 연속가공 시에 가공 응력에 의한 변형을 줄이게 하는 금형을 개시한다.

한편, 상기 종래의 문헌은 연속되는 공작물을 소정의 형상으로 절제하거나 관통공을 형성하는 펀칭부, 상기 펀칭부와 연속되며 공작물에 소정 깊이의 그루브를 형성하는 그루브부 및 상기 그루브를 이용하여 그루브된 공작물에 가공시 발생된 잔류응력을 제거하며 변형된 부위를 평탄하게 펴는 스파킹부를 통해 그루브 형성시 발생된 변형응력을 제거하는 방안을 제공한다는 점은 있지만, 펀칭부에 형성된 성형 돌기를 이용해서 코이닝 가공을 진행하는 과정 중에 소재 상에 발생할 수 있는 결육 및 파단을 방지하는 기술을 제공하는 것에는 한계가 있게 된다.

(특허문헌 1) KR20-0149426 B

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 코이닝 성형을 위한 소재 상에 압입 가공을 행하는 경우에, 상기 소재 상에 가압 작용을 행하는 펀치 상에 형성된 성형 돌기 외곽에 별도의 그루브 성형 돌기를 마련함으로써 압인 가공되는 소재의 결육 및 파단을 방지하는 기술을 제공하는 것이 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치는, 코이닝 공정을 위해 공급되는 소재가 안착되는 다이(110); 상기 다이(110)와 소정 거리 이격된 상태에서 상하부 방향으로 배치되는 펀치(120); 상기 다이(110)를 둘러싸도록 배치되는 홀더(130); 및 상기 펀치(120) 상에 위치 변경 가능하게 결합되는 가변 그루브 핀(140);을 포함하고, 상기 가변 그루브 핀(140)은 상기 펀치(120)의 중심으로부터 상기 펀치(120)의 상면에 형성되는 성형 돌기(122)의 외측 방향으로 배치된다.

상기 펀치(120)는 그 상면에 형성되는 상기 성형 돌기(122) 및 상기 가변 그루브 핀(140)의 슬라이딩 이동을 가능하게 하도록 관통 형성된 슬라이딩홀(124)을 포함하고, 상기 가변 그루브 핀(140)은 상기 슬라이딩홀(124)을 통해 상승 이동함으로써 상기 가변 그루브 핀(140)의 상단을 형성하는 그루브 성형 돌기(142)가 상기 펀치(120) 상면 상으로 돌출 가능하다.

상기 그루브 성형 돌기(142)의 형상은 사다리꼴 형상이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치는 코이닝 성형을 위한 소재 상에 압인 가공을 행하는 경우에, 상기 소재 상에 가압 작용을 행하는 펀치 상에 형성된 성형 돌기 외곽에 별도의 그루브 성형 돌기를 마련함으로써 압인 가공되는 소재의 결육 및 파단을 방지하게 한다.

또한, 본 발명은 펀치를 상하로 관통하여 슬라이딩 운동하는 가변 그루브 핀의 위치를 적절하게 조절하는 과정을 통해서, 코이닝 공정을 위해 공급된 소재의 원활한 가동을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따라 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치의 개념도를 보인다.
도 2는 본 발명에 따른 코이닝 장치를 이용하여 공급된 소재에 대한 압인 공정을 행한 상태를 보이는 도면이다.
도 3은 도 2의 A부분에 대한 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 코이닝 장치를 구성하는 펀치에 형성된 성형 돌기 및 그루브 성형 돌기를 입체적으로 보이는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 코이닝 장치를 이용하여 공급된 소재를 가공한 경우 및 종래의 장치를 이용하여 소재를 가공한 경우에 성형 돌기에 의해 가공된 소재 부위에 작용한 손상 정도를 보인다.

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 5를 참조하여 본 발명에 따른 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치를 설명한다.

본 발명에 따른 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치(100)는 코이닝 공정을 위해 공급되는 소재가 안착되는 다이(110), 다이(110)와 소정 거리 이격된 상태에서 상하부 방향으로 배치되는 펀치(120), 다이(110)를 둘러싸도록 배치되는 동시에 코이닝 공정 중에 상기 다이(110)의 요동을 방지하는 기능을 하는 홀더(130), 및 상기 펀치(120) 상에 위치 변경 가능하게 결합되는 가변 그루브 핀(140)을 포함한다.

다이(110)와 펀치(120)는 기본적으로 프레스 금형을 구성하는 상하부 금형에 해당하는 것으로서, 공급되는 소재의 전체적인 형상에 부합하는 방향으로 접촉면이 형성된다. 다이(110)와 펀치(120) 간의 이격거리는 예를 들어 0.5t로 유지되는 상태에서, 공급되는 소재의 두께는 0.48t 내지 0.49t의 범위를 유지한다. 바람직하게, 공급되는 소재의 두께는 0.485t를 유지한다.

홀더(130)는 다이(110)와 펀치(120)를 이용해서 코이닝 가공을 수행하는 경우에 압인되는 소재 상에 가압에 의해 발생할 수 있는 소재 내부의 밀림 현상을 방지하여 결육을 방지하게 한다.

한편, 홀더(130)를 통해 가해지는 홀딩력을 통해 결육 발생을 방지하는 효과를 가져오는 동시에 과도한 홀딩력을 가하는 경우에는 공급된 소재 상에 파단 가능성을 높일 수 있는바, 이를 방지하기 위해서 홀더(130)를 통한 홀딩력의 조절이 필요하다.

펀치(120)는 그 상면에 형성되는 성형 돌기(122) 및 가변 그루브 핀(140)의 슬라이딩 이동을 가능하게 하도록 관통 형성된 슬라이딩홀(124)을 포함한다.

가변 그루브 핀(140)은 원기둥 내지 다각 기둥 형상의 핀 본체 및 핀 본체의 상단에 돌출 형성되는 그루브 성형 돌기(142)를 포함한다. 상기 가변 그루브 핀(140)은 펀치(120)의 하부에 배치되는 별도의 액추에이터를 통해 동력 공급이 전달되어져 상하운동이 가능할 수 있다.

상기 상태에서, 코이닝 공정을 수행하는 경우에 가변 그루브 핀(140)은 펀치(120)의 슬라이딩홀(124)을 통해 상승 이동하게 되어져, 그루브 성형 돌기(142)가 펀치(120) 상면 상으로의 돌출을 가능하게 한다.

펀치(120) 상에 돌출되는 성형 돌기(122)와 그루브 성형 돌기(142) 간의 배치관계를 보면 다음과 같다.

그루브 성형 돌기(142)는 펀치(120)의 중심으로부터 외측 방향을 따라 성형 돌기(122)에서 이격 배치되어진다. 즉, 예를 들어 원 형상의 소재(10)에 대한 코이닝 가공을 수행하는 경우에, 상기 소재(10)의 중심에서의 R1 거리 상에 성형 돌기(122)를 이용하여 코이닝 가공을 행하고, 소재(10)의 중심에서의 R2 거리(>R1 거리) 상에 그루브 성형 돌기(142)를 이용하여 별개의 압인 가공을 수행할 수 있다.

상기 그루브 성형 돌기(142)는 홀더(130)와 다이(110)의 결합 지점을 기준으로 해서 상기 결합 지점 이내에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 이는 다이(110)에 의해 가해지는 영향을 최소화하여 그에 따른 변형량을 감소하게 한다.

그루브 성형 돌기(142)는 핀 본체에서 외측을 향하는 과정에서 그 폭이 감소하는 형상일 수 있다. 예를 들어, 그루브 성형 돌기(142)의 형상은 사다리꼴 형상일 수 있다. 한편, 그루브 성형 돌기(142)는 일측 외벽이 수직 또는 수직에 가까운 상태의 경사를 이루고, 상기 일측 외벽과 대향하는 타측 외벽은 완만한 경사를 이루게 하는 형태로 구성할 수 있다. 즉, 그루브 성형 돌기(142)의 형상은 일측 외벽 및 타측 외벽의 경사도가 비대칭인 상태로 구성되는 것이 바람직할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치를 이용하여 공급된 소재를 코이닝한 결과를 설명한다.

다이(110) 상에 놓여진 소재(10)를 향하여 펀치(120)를 가압함으로써 성형 돌기(122)가 상기 소재(10) 상에 요구되는 문양 내지 형상을 가공하게 하고, 이와 동시에 그루브 성형 돌기(142)를 통해 성형 돌기(122)의 외곽 측으로 소재(10) 상에 가압 작용을 행한다.

이를 통해 공급된 소재(10) 상에는 요구되는 문양을 형성하게 하는 펀칭 홈(12) 및 펀칭 홈(12)의 외측 방향으로 형성된 그루브(14)가 형성된다.

상기 그루브(14)는 소재(10)의 표면에서 내측을 향하는 과정에서 그 폭이 감소하는 형상일 수 있다. 예를 들어, 그루브(14)의 형상은 V 자 형상에 가까운 사다리꼴 형상일 수 있다. 한편, 그루브(14)는 펀칭 홈(12)에 가까운 일측 내벽이 수직 또는 수직에 가까운 상태의 경사를 이루고, 상기 일측 내벽과 대향하는 타측 내벽은 완만한 경사를 이루게 하는 형태로 구성할 수 있다. 즉, 그루브(14)의 형상은 일측 내벽 및 타측 내벽의 경사도가 비대칭인 상태로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 이를 통해 상기 그루브(14)의 내측면을 통해 절단이 가능한 상태로 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 코이닝 장치를 이용하여 공급된 소재를 가공한 경우 및 종래의 장치를 이용하여 소재를 가공한 경우에 성형 돌기에 의해 가공된 소재 부위에 작용한 손상 정도를 보인다.

도 5의 상부 그림에서는 공급된 소재(10) 상에 펀칭 홈(12) 및 펀칭 홈(12)의 외측 방향으로 형성된 그루브(14)가 형성된 것을 보인다. 상기 펀칭 홈(12) 상에 가해진 손상 정도는 최대 0.38이고, 최소 0.000716 인 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 5의 하부 그림에서는 종래의 코이닝 성형을 보이는 것으로서, 공급된 소재(10) 상에 펀칭 홈 만이 형성된 것을 보인다. 상기 펀칭 홈 상에 가해진 손상 정도는 최대 0.59이고, 최소 0.000179 인 것을 확인할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명을 적용하는 경우에는 소재(10) 상에 형성된 펀칭 홈(12) 상에 가해지는 손상 정도가 현저하게 감소되는 것을 확인할 수 있다. 한편, 손상 정도의 최소값은 본 발명을 적용하는 경우에 미세하게 증가하는 되는 결과를 가져오지만, 이는 손상 정도의 최대값이 저하되는 것에 비하면 극히 미미한 부분에 불과한 것으로 보는 것이 타당하다. 즉, 소재(10) 상에 작용하는 불량 요인은 상기 소재(10)의 파단 내지 결육을 가져오게 하는 변형값을 의미하는 것으로서 손상 정도의 최대값을 감소하게 하는 것이 불량률을 감소하게 하는 중요한 요인이 될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 그루브 핀이 적용된 펀치를 갖는 코이닝 장치는 코이닝 성형을 위한 소재 상에 압인 가공을 행하는 경우에, 상기 소재 상에 가압 작용을 행하는 펀치 상에 형성된 성형 돌기 외곽에 별도의 그루브 성형 돌기를 마련함으로써 압인 가공되는 소재의 결육 및 파단을 방지하게 한다.

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 (3)

1. 코이닝 공정을 위해 공급되는 소재가 안착되는 다이(110);
   상기 다이(110)와 소정 거리 이격된 상태에서 상하부 방향으로 배치되는 펀치(120);
   상기 다이(110)를 둘러싸도록 배치되는 홀더(130); 및
   상기 펀치(120) 상에 위치 변경 가능하게 결합되는 가변 그루브 핀(140);을 포함하고,
   상기 펀치(120)는 그 상면에 형성되는 성형 돌기(122) 및 상기 가변 그루브 핀(140)의 슬라이딩 이동을 가능하게 하도록 관통 형성된 슬라이딩홀(124)을 포함하고, 상기 가변 그루브 핀(140)은 상기 슬라이딩홀(124)을 통해 상승 이동함으로써 상기 가변 그루브 핀(140)의 상단을 형성하는 그루브 성형 돌기(142)가 상기 펀치(120) 상면 상으로 돌출 가능하고,
   상기 그루브 성형 돌기(142)는 상기 홀더(130)와 다이(110)의 결합 지점을 기준으로 해서 상기 결합 지점 이내에 배치되어져 상기 다이(110)에 의해 가해지는 영향을 감소하게 함으로써 변형량을 감소하게 하고,
   상기 그루브 성형 돌기(142)는 상기 펀치(120)에 가까운 일측이 수직 상태의 경사를 이루고, 상기 일측과 대향하는 타측은 완만한 경사를 이루게 함으로써, 상기 그루브 성형 돌기(142)의 형상은 비대칭을 이루고,
   상기 가변 그루브 핀(140)은 상기 펀치(120)의 중심으로부터 상기 펀치(120)의 상면에 형성되는 상기 성형 돌기(122)의 외측 방향으로 배치되는,
   코이닝 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 그루브 성형 돌기(142)의 형상은 사다리꼴 형상인,
   코이닝 장치.

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