KR102112583B1

KR102112583B1 - 피어싱 장치

Info

Publication number: KR102112583B1
Application number: KR1020180155369A
Authority: KR
Inventors: 김동범; 박상언
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-06-04

Abstract

본 발명은 피어싱 장치에 관한 것으로, 구체적으로 상형 유닛과 하형 유닛이 캠 구동 유닛의 구동에 의해 상하방향으로 이동하여 소재에 피어성홀을 형성하는 피어싱 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치는 소재의 피어싱 성형부에 대하여 피어싱 성형하는 피어싱 장치에 있어서, 하부의 베이스 상에 설치되는 하형 케이스; 상기 하형 케이스의 상부에 배치되며, 상기 베이스 상에서 상기 하형 케이스의 양 측방 각각에 구성된 승하강 유닛에 의해 승하강 구동하는 상형 케이스; 상기 하형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 각 상면이 동일 평면 상에 위치하며, 각 하면이 상기 하형 케이스의 저면에 대하여 탄성 지지되는 하형 다이와 하형 펀치로 구성되는 하형 유닛; 상기 상형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 상기 상형 케이스의 하단부에 대하여 외측면 일측이 탄성 지지되는 상형 다이와, 하면이 상기 상형 다이의 하면과 동일 평면 상에 위치되고, 외주면의 일측이 상기 상형 다이의 내주면 일측에 대하여 탄성 지지되는 상형 펀치로 구성되는 상형 유닛; 및 상기 상형 케이스의 상부 양측에 회전 가능하게 설치된 캠 샤프트의 중앙과 양측에, 상기 상형 펀치에 대응하는 펀치 캠과, 상기 상형 다이에 대응하는 다이 캠이 각각 일체로 구성되며, 상기 상형 케이스의 외측면에 설치된 캠 모터의 구동에 의해 상기 캠 샤프트가 회전하여 상기 펀치 캠과 상기 다이 캠이 각각 상기 상형 펀치와 상기 상형 다이를 각각 캠 구동하는 캠 구동 유닛을 포함한다.

Description

피어싱 장치{PIERCING DEVICE}

본 발명은 피어싱 장치에 관한 것으로, 구체적으로 상형 유닛과 하형 유닛이 캠 구동 유닛의 구동에 의해 상하방향으로 이동하여 소재에 피어성홀을 형성하는 피어싱 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차를 생산 업체에서는 모든 양산 공정 내에서 수 만 개의 부품을 여러 차례의 조립 공정을 통하여 자동차를 생산한다.

특히, 차체 조립 공정은 자동차 제조 공정의 첫 단계로서, 여러 종류의 프레스 장비를 통해 패널을 생산한 후, 차체 공장에서 패널을 조립하여 화이트 바디(Body In White: BIW) 형태의 차체를 제작한다.

여기서, 화이트 바디는 탈착 가능한 도어, 후드, 파워트레인 및 샤시 등을 뺀 패널들을 용접해서 만들어진 도색되지 않은 자동차의 골격을 나타낸다.

이와 같이 차체의 패널을 성형하기 위해서는 여러 종류의 프레스 장비를 통하여 일정한 형태로 성형하는 성형 공정을 수행한 후, 트리밍(Trimming), 피어싱(Piercing), 플랜징(Flanging) 및 헤밍(Hemming) 등의 프레스 공정에서 절단, 홀 가공, 절곡 및 휨 등의 가공 작업을 수행한다.

즉, 피어싱은 금속 등으로 이루어진 소재에 홀을 가공하는 기계 가공법으로, 소재를 가공하는 제조 산업에 널리 적용되고 있다.

일반적으로 피어싱 장치는 소재를 고정시키는 홀더, 소재에 홀을 가공하는 펀치 및 다이로 구성된다.

종래에는 기계식으로 펀칭한 후 유압을 이용하여 펀칭하였으나, 유압을 이용할 경우에 미소 두께의 소재를 피어싱할 수 없었다. 또한, 기계식으로 펀칭한 후 롤링을 통해 피어싱할 경우에는 금형 또는 장치가 두 개 이상 필요하여 비용이 증가하고, 생산 속도가 저하되는 문제가 발생하였다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 상형 유닛과 하형 유닛을 캠 구동 유닛의 구동에 의해 상하 방향으로 이동시켜 소재에 피어싱홀을 형성하는 피어싱 장치를 제공한다.

그리고 본 발명의 실시 예는 펀치와 다이를 교차로 소재에 대하여 상하 방향으로 이동시켜 소재에 피어싱홀을 성형하는 피어싱 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 소재의 피어싱 성형부에 대하여 피어싱 성형하는 피어싱 장치에 있어서, 하부의 베이스 상에 설치되는 하형 케이스; 상기 하형 케이스의 상부에 배치되며, 상기 베이스 상에서 상기 하형 케이스의 양 측방 각각에 구성된 승하강 유닛에 의해 승하강 구동하는 상형 케이스; 상기 하형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 각 상면이 동일 평면 상에 위치하며, 각 하면이 상기 하형 케이스의 저면에 대하여 탄성 지지되는 하형 다이와 하형 펀치로 구성되는 하형 유닛; 상기 상형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 상기 상형 케이스의 하단부에 대하여 외측면 일측이 탄성 지지되는 상형 다이와, 하면이 상기 상형 다이의 하면과 동일 평면 상에 위치되고, 외주면의 일측이 상기 상형 다이의 내주면 일측에 대하여 탄성 지지되는 상형 펀치로 구성되는 상형 유닛; 및 상기 상형 케이스의 상부 양측에 회전 가능하게 설치된 캠 샤프트의 중앙과 양측에, 상기 상형 펀치에 대응하는 펀치 캠과, 상기 상형 다이에 대응하는 다이 캠이 각각 일체로 구성되며, 상기 상형 케이스의 외측면에 설치된 캠 모터의 구동에 의해 상기 캠 샤프트가 회전하여 상기 펀치 캠과 상기 다이 캠이 각각 상기 상형 펀치와 상기 상형 다이를 각각 캠 구동하는 캠 구동 유닛을 포함하는 피어싱 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 하형 유닛은 원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 제1 펀치홀이 형성되는 하형 다이; 원형 단면을 가지며, 상기 하형 다이의 제1 펀치홀에 삽입되는 하형 펀치; 상기 하형 다이의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 하형 케이스의 저면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 하부 다이 스프링; 및 상기 하형 펀치의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 하형 케이스의 저면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 하부 펀치 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 하형 케이스는 사각의 블록으로 형성되며, 중앙에 상기 하형 다이가 삽입되는 다이홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 다이홈은 상기 하형 다이와 동일한 형상인 원통 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 상형 유닛은 원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 제2 펀치홀이 형성되는 상형 다이; 원형 단면을 가지며, 상기 상형 다이의 제2 펀치홀에 삽입되는 상형 펀치; 상기 상형 다이의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 상형 케이스의 하단부 내측에 형성된 지지단과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 상부 다이 스프링; 및 상기 상형 펀치의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 상형 다이의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 상부 펀치 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 상형 케이스는 사각의 외형을 가지며, 양 측면에 상기 승하강 유닛과 연결되는 연결단이 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 상형 케이스는 중앙의 하부에 상기 상형 다이가 삽입되는 작동홀; 및 상부에 상기 캠 구동 유닛이 장착되는 캠 수용부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 승하강 유닛은 상기 하형 케이스의 외측면에 일체로 형성되는 연결단; 상기 연결단의 하단면과 연결되는 작동 로드; 및 선단이 상기 작동 로드에 연결되며, 후단이 상기 베이스 상에 고정 설치되는 구동 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상형 다이와 상기 상형 펀치는 각각의 상면이 동일 평면 상에 위치될 수 있다.

또한, 상기 펀치 캠과 상기 다이 캠은 각각의 캠 리프트가 서로 상이하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 펀치 캠의 캠 리프트는 상기 소재의 두께 보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 다이 캠의 캠 리프트는 상기 소재의 두께 보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 펀치 캠과 상기 다이 캠은 상기 상형 펀치에 대한 펀치 캠의 캠 작동 이후에, 상기 상형 다이에 대한 다이 캠의 작동이 이루어지도록 각각의 캠 노즈가 각 캠의 원주 방향에 대하여 90도 ~ 180도 범위 내에서 차이나는 위치에 형성될 수 있다.

또한, 상기 캠 구동 유닛에서 상기 캠 샤프트가 회전할 경우에, 상기 펀치 캠의 캠 노즈가 상기 상형 펀치의 상면에 접촉되면서 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 상하 방향으로 이동시키고, 상기 다이 캠의 캠 노즈가 상기 펀치 캠과 교차로 상기 상형 다이의 상면에 접촉되면서 상기 상형 다이와 상기 하형 다이를 상하 방향으로 이동시켜 상기 소재에 피어싱홀을 성형할 수 있다.

또한, 상기 캠 샤프트의 회전에 따라 상기 펀치 캠의 캠 노즈가 상기 상형 펀치의 상면에 접촉하여 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 상기 하형 케이스의 저면을 향해 하강시켜 상기 소재에서 피어싱 성형부에 대하여 일정 깊이만큼 부분 절개하고, 상기 캠 샤프트의 회전에 따라 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 원위치로 복귀시키는 동시에 상기 다이 캠의 캠 노즈가 상기 상형 다이와 상기 하형 다이를 상기 하형 케이스의 저면을 향해 하강시켜 상기 소재에 피어싱홀을 성형할 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 하부의 베이스 상에 설치되는 하형 케이스; 상기 하형 케이스의 상부에 배치되며, 상기 베이스 상에서 상기 하형 케이스의 양 측방 각각에 구성된 승하강 유닛에 의해 승하강 구동하는 상형 케이스; 상기 하형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 각 상면이 동일 평면 상에 위치하며, 각 하면이 상기 하형 케이스의 저면에 대하여 탄성 지지되는 하형 다이와 하형 펀치로 구성되는 하형 유닛; 상기 상형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 상기 상형 케이스의 하단부에 대하여 외측면 일측이 탄성 지지되는 상형 다이와, 상하면 각각이 상기 상형 다이의 상하면과 동일 평면 상에 위치되고, 외주면의 일측이 상기 상형 다이의 내주면 일측에 대하여 탄성 지지되는 상형 펀치로 구성되는 상형 유닛; 및 상기 상형 케이스의 상부 양측에 회전 가능하게 설치된 캠 샤프트의 중앙과 양측 각각에 상기 상형 펀치에 대응하는 펀치 캠과, 상기 상형 다이에 대응하며 상기 펀치 캠과 캠 노즈의 방향이 상이한 다이 캠이 일체로 구성되며, 상기 상형 케이스의 외측면에 설치된 캠 모터의 구동에 의해 상기 캠 샤프트가 회전하여 상기 펀치 캠과 상기 다이 캠이 각각 상기 상형 펀치와 상기 상형 다이를 각각 캠 구동하여 소재에 피어싱홀을 성형하는 캠 구동 유닛을 포함하는 피어싱 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 상형 유닛과 하형 유닛을 캠 구동 유닛의 구동에 의해 상하 방향으로 이동시켜 소재에 피어싱홀을 형성하므로 소재의 버(burr)가 생성되는 것을 억제하고, 소재의 파손을 개선할 수 있다.

또한, 상형 유닛과 하형 유닛의 금형 마모를 줄일 수 있으며, 금형의 수명 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치의 펀치 캠과 다이 캠을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치의 펀치 캠과 다이 캠을 나타낸 측면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 이용한 피어싱 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 피어싱 장치에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.

또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치의 펀치 캠과 다이 캠을 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치의 펀치 캠과 다이 캠을 나타낸 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 피어싱 장치(10)는 하형 케이스(50), 상형 케이스(60), 승하강 유닛(80), 하형 유닛(100), 상형 유닛(200) 및 캠 구동 유닛(300)을 포함한다.

하형 케이스(50)는 하부에 배치된 베이스(30) 상에 설치되며, 하형 유닛(100)이 삽입된다. 이러한 하형 케이스(50)는 사각의 블록으로 형성될 수 있다.

하형 케이스(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 하형 유닛(100)이 삽입되는 다이홈(55)이 형성된다.

다이홈(55)은 하형 케이스(50)의 중앙에 형성되어 하형 유닛(100)이 삽입된다. 이러한 다이홈(55)은 하형 다이(120)와 동일한 형상으로 형성된다. 예를 들어, 다이홈(55)은 원통 형상으로 형성될 수 있다.

상형 케이스(60)는 하형 케이스(50)의 상부에 배치된다. 이러한 상형 케이스(60)는 사각의 외형으로 형성될 수 있다.

상형 케이스(60)는 상형 유닛(200) 및 캠 구동 유닛(300)이 삽입된다. 즉, 상형 케이스(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 중앙 하부에 상형 다이(220)가 삽입되는 작동홀(63)이 형성되고, 상부에 캠 구동 유닛(300)이 장착되는 캠 수용부(65)가 형성된다.

작동홀(63)은 상형 케이스(60)의 중앙 하부에 형성되어 상형 유닛(200)이 삽입된다.

작동홀(63)은 상형 다이(220)와 동일한 형상으로 형성된다. 예를 들어, 작동홀(63)은 원통 형상으로 형성될 수 있다.

캠 수용부(65)는 상형 케이스(60)의 중앙 상부에 형성되어, 캠 구동 유닛(300)이 삽입된다.

캠 수용부(65)는 양측에 캠 구동 유닛(300)의 캠 샤프트(330)가 회전 가능하도록 장착된다. 캠 수용부(65)의 외측면에는 캠 구동 유닛(300)의 캠 모터(310)가 일체로 형성된다.

승하강 유닛(80)은 베이스(30) 상에서 하형 케이스(50)의 양 측방 각각에 형성된다. 이러한 승하강 유닛(80)은 연결단(83), 작동 로드(85) 및 구동 실린더(87)를 포함한다.

연결단(83)은 상형 케이스(60)와 일체로 형성된다. 즉, 연결단(83)은 측면이 상형 케이스(60)의 외측면과 접촉하여 일체로 형성된다.

작동 로드(85)는 연결단(83)과 구동 실린더(87) 사이에 형성된다. 즉, 작동 로드(85)는 일단이 연결단(83)의 하단면과 연결되며, 후단이 구동 실린더(87)에 연결된다.

작동 로드(85)는 구동 실린더(87)의 작동에 의해 승하강 이동한다.

구동 실린더(87)는 선단이 작동 로드(85)에 연결되며, 후단이 베이스(30) 상에 고정 설치된다.

구동 실린더(87)는 작동 로드(85)를 통해 상형 케이스(60)를 승하강시킨다. 즉, 구동 실린더(87)는 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에 소재(400)가 투입되도록 상형 케이스(60)를 상승 구동시키고, 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에 소재(400)가 투입되면 상형 케이스(60)를 하형 케이스(50)를 향하여 하강 구동시킨다.

또한, 구동 실린더(87)는 소재(400)의 성형이 완료되면 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에 소재(400)가 취출되도록 상형 케이스(60)를 상승 구동시키고, 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에서 소재(400)가 취출되면 상형 케이스(60)를 하형 케이스(50)를 향하여 하강 구동시킨다.

구동 실린더(87)는 공압 또는 유압에 의해 작동될 수 있다.

하형 유닛(100)은 하형 케이스(50)의 내부에 삽입된다. 즉, 하형 유닛(100)은 하형 케이스(50)의 다이홈(55)에 삽입된다.

하형 유닛(100)은 하형 다이(120), 하형 펀치(150), 하부 다이 스프링(170) 및 하부 펀치 스프링(180)을 포함한다.

하형 다이(120)는 하형 케이스(50)의 다이홈(55)에 삽입되며, 내부에 하형 펀치(150)가 삽입된다. 즉, 하형 다이(120)는 원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 하형 펀치(150)가 삽입되는 제1 펀치홀(123)이 형성된다.

하형 펀치(150)는 하형 다이(120)의 제1 펀치홀(123)에 삽입된다.

하형 펀치(150)의 상면은 하형 다이(120)의 상면과 동일한 평면 상에 위치한다. 이에, 동일 평면 상에 위치하는 하형 다이(120)와 하형 펀치(150) 상에 소재(400)를 투입시키고, 캠 구동 유닛(300)에 의해 승하강하는 상형 펀치(250)와 상형 다이(220)에 의해 소재(400)에 피어싱할 수 있다.

하형 펀치(150)는 원형의 단면으로 형성된다. 이러한, 하형 펀치(150)의 상면 및 하면 각각에 대한 지름은 서로 상이하게 형성된다. 즉, 하형 펀치(150)의 상면 지름은 하형 펀치(150)의 하면 지름 보다 짧게 형성될 수 있다.

하부 다이 스프링(170)은 하형 다이(120)의 복원력을 제공한다. 이를 위해, 하부 다이 스프링(170)은 하형 다이(120)와 하형 케이스(50) 사이에 양단이 탄성 지지되어 형성된다.

즉, 하부 다이 스프링(170)의 일단은 하형 다이(120)의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 제1 단차면(125)에 지지되고, 타단은 하형 케이스(50)의 저면(57)에 지지되어 하형 다이(120)의 복원력을 제공한다.

하부 펀치 스프링(180)은 하형 펀치(150)의 복원력을 제공한다. 이를 위해, 하부 펀치 스프링(180)은 하형 펀치(150)와 하형 케이스(50) 사이에 양단이 탄성 지지되어 형성된다.

즉, 하부 펀치 스프링(180)의 일단은 하형 펀치(150)의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 제2 단차면(155)에 지지되고, 타단은 하형 케이스(50)의 저면(57)에 지지되어 하형 펀치(150)의 복원력을 제공한다.

상형 유닛(200)은 하형 유닛(100)과 대응되어 형성되며, 하형 유닛(100)의 상부에 배치된다. 상형 유닛(200)은 상형 케이스(60)의 내부에 삽입된다. 즉, 상형 유닛(200)은 상형 케이스(60)의 작동홀(63)에 삽입된다.

상형 유닛(200)은 상형 다이(220), 상형 펀치(250), 상부 다이 스프링(270) 및 상부 펀치 스프링(280)을 포함한다.

상형 다이(220)는 상형 케이스(60)의 작동홀(63)에 삽입된다. 상형 다이(220)는 내부에 상형 펀치(250)가 삽입된다. 즉, 상형 다이(220)는 원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 상형 펀치(250)가 삽입되는 제2 펀치홀(223)이 형성된다.

상형 펀치(250)는 하형 다이(120)의 내부에 삽입된다. 즉, 상형 펀치(250)는 하형 다이(120)의 제2 펀치홀(223)에 삽입된다.

상형 펀치(250)는 원형의 단면을 가진다. 상형 펀치(250)는 상면의 지름과 하면의 지면이 서로 상이하게 형성된다. 즉, 상형 펀치(250)의 상면 지름은 상형 펀치(250)의 하면 지름 보다 짧게 형성될 수 있다.

상형 펀치(250)의 하면은 상형 다이(220)의 하면과 동일한 평면 상에 위치할 수 있다. 이렇게 상형 펀치(250)의 하면이 상형 다이(220)의 하면과 동일한 평면 상에 위치시키는 이유는 캠 구동 유닛(300)의 캠 구동을 통해 소재(400)에 피어싱하기 위함이다.

또한, 상형 펀치(250)의 상면은 상형 다이(220)의 상면과 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.

상부 다이 스프링(270)은 상형 다이(220)의 복원력을 제공한다. 이를 위해, 상부 다이 스프링(270)은 상형 다이(220)와 상형 케이스(60)의 사이에 양단이 탄성 지지되어 형성된다.

즉, 상부 다이 스프링(270)의 일단은 상형 다이(220)의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 제3 단차면(270)에 지지되고, 타단은 상형 케이스(60)의 하단부 내측에 형성된 지지단(67)에 지지되어 상형 다이(220)의 복원력을 제공한다.

상부 펀치 스프링(280)은 상형 펀치(250)의 복원력을 제공한다. 이를 위해, 상부 펀치 스프링(280)은 상형 펀치(250)와 상형 다이(220) 사이에 양단이 탄성 지지되어 형성된다.

즉, 상부 펀치 스프링(280)의 일단은 상형 펀치(250)의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 제4 단차면(255)에 지지되며, 타단은 상형 다이(220)의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 제5 단차면(225)에 지지되어 상형 펀치(250)의 복원력을 제공한다.

캠 구동 유닛(300)은 상형 케이스(60)의 내부에서 상형 유닛(200)의 상부에 위치한다. 캠 구동 유닛(300)은 상형 케이스(60)의 내부에 형성된 캠 수용부(65)에 장착된다.

캠 구동 유닛(300)은 상형 유닛(200)과 접촉되어 상형 펀치(250) 및 상형 다이(220)를 교차로 상하 방향으로 이동시킨다. 이를 위해, 캠 구동 유닛(300)은 캠 모터(310), 캠 샤프트(330), 펀치 캠(350) 및 다이 캠(370)을 포함한다.

캠 모터(310)는 상형 케이스(60)의 외측면에 일체로 설치된다. 캠 모터(310)는 캠 샤프트(330)와 연결된다. 캠 모터(310)는 캠 샤프트(330)에 회전 구동력을 제공한다.

캠 샤프트(330)는 일단이 캠 모터(310)와 연결되어 캠 모터(310)의 구동에 의해 회전한다.

캠 샤프트(330)는 상형 케이스(60)의 상부 양측에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 캠 샤프트(330)는 베어링(340)에 의해 회전 가능하도록 상형 케이스(60) 내부에서 캠 수용부(65)의 양측에 형성된다. 이때, 베어링(340)은 상형 케이스(60)의 내부에서 캠 샤프트(330)가 회전하기 용이하도록 캠 샤프트(330)의 외주면에 형성될 수 있다.

펀치 캠(350)은 상형 펀치(250)에 대응하여 캠 샤프트(330)의 중앙에 구성된다.

펀치 캠(350)은 캠 모터(310)의 구동에 따라 캠 샤프트(330)의 회전에 의해 회전한다. 즉, 펀치 캠(350)은 캠 샤프트(330)의 회전 구동력에 의해 상형 펀치(250)를 캠 구동한다.

펀치 캠(350)의 제1 캠 노즈(355)는 캠 구동 유닛(300)의 캠 샤프트(330)가 회전할 경우에 상형 펀치(250)의 상면에 접촉되면서 하형 펀치(150)와 상형 펀치(250)를 상하 방향으로 이동시킨다.

다이 캠(370)은 상형 다이(220)에 대응하여 캠 샤프트(330)의 양측 각각에 구성된다.

다이 캠(370)은 캠 모터(310)의 구동에 따라 캠 샤프트(330)의 회전에 의해 회전한다. 즉, 다이 캠(370)은 캠 샤프트(330)의 회전 구동력에 의해 상형 다이(220)를 캠 구동한다.

다이 캠(370)의 제2 캠 노즈(375)는 캠 샤프트(330)가 회전할 경우에 펀치 캠(350)과 교차로 상형 다이(220)의 상면에 접촉되면서 하형 다이(120)와 상형 다이(220)를 상하 방향으로 이동시킨다.

펀치 캠(350)의 제1 캠 리프트(CL1)와 다이 캠(370)의 제2 캠 리프트(CL2)는 서로 상이한 높이를 갖는다. 즉, 펀치 캠(350)의 제1 캠 리프트(CL1)는 도 4에 도시된 바와 같이 다이 캠(370)의 제2 캠 리프트(CL2) 보다 작게 형성될 수 있다.

펀치 캠(350)의 제1 캠 리프트(CL1)는 소재(400)의 두께(T) 보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 펀치 캠(350)의 제1 캠 리프트(CL1)는 소재(400)의 두께(T) 보다 50% 작게 형성될 수 있다.

다이 캠(370)의 제2 캠 리프트(CL2)는 소재(400)의 두께(T) 보다 크게 형성될 수 있다.

펀치 캠(350)의 제1 캠 노즈(355)와 다이 캠(370)의 제2 캠 노즈(375)는 캠 샤프트(330)에서 서로 다른 방향을 향하게 형성한다. 이렇게 제1 노즈와 제2 노즈를 서로 다른 방향을 향하게 하여 형성하는 이유는 펀치 캠(350)을 작동한 후 다이 캠(370)을 작동시키기 위함이다.

즉, 상형 펀치(250)에 대한 펀치 캠(350)의 캠 작동 이후에, 상형 다이(220)에 대한 다이 캠(370)의 작동이 이루어지도록 펀치 캠(350)의 제1 캠 노즈(355)와 다이 캠(370)의 제2 캠 노즈(375)가 각 캠의 원주 방향에 대하여 90도 ~ 180도 범위 내에서 차이나는 위치에 형성된다.

예를 들어, 펀치 캠(350)의 제1 캠 노즈(355)와 다이 캠(370)의 제2 캠 노즈(375)는 도 5에 도시된 바와 같이 90도 차이나도록 형성될 수 있다.

이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 이용한 피어싱 방법을 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피어싱 장치를 이용한 피어싱 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)를 참조하면, 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에 소재(400)를 투입시킨다.

구체적으로, 승하강 유닛(80)의 구동 실린더(87)는 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에 소재(400)가 투입되도록 작동 로드(85)를 통해 연결단(83)에 일체로 연결된 상형 케이스(60)를 상승시킨다.

하형 유닛(100) 상에 소재(400)를 투입한 후, 상형 케이스(60)는 승하강 유닛(80)을 통해 소재(400)를 향하여 하강된다. 이에, 소재(400)는 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에 위치한다.

이때, 펀치 캠(350)의 제1 캠 노즈(355) 및 다이 캠(370)의 제2 캠 노즈(375)는 서로 다른 방향을 향하고 있다. 또한, 제1 캠 노즈(355)는 상형 펀치(250)와 접촉되지 않으며, 제2 캠 노즈(375)는 상형 다이(220)와 접촉되지 않는다.

도 6의 (b)를 참조하면, 하형 펀치(150) 및 상형 펀치(250)는 캠 구동 유닛(300)의 캠 구동에 의해 하형 케이스(50)의 저면(57)을 향해 하강된다.

다시 말하면, 펀치 캠(350) 및 다이 캠(370) 각각은 캠 모터(310)의 구동에 의하여 캠 샤프트(330)와 함께 회전한다. 예를 들어, 캠 샤프트(330)는 캠 모터(310)의 구동에 의해 시계 방향으로 90도 회전할 수 있다. 한편, 여기서는 회전 각도를 90도를 예를 들어 설명하지만 이에 한정되지 않으며, 펀치 캠(350)이 작동한 후 다이 캠(370)이 작동할 수 있으면 회전 각도는 상관없다.

즉, 펀치 캠(350)의 제1 캠 노즈(355)는 캠 샤프트(330)의 회전에 의해 상형 펀치(250)의 상면과 접촉하여 하형 펀치(150)와 상형 펀치(250)를 하형 케이스(50)의 저면(57)을 향하여 하강시켜 소재(400)에서 피어싱 성형부(420)에 대하여 일정 깊이(D)만큼 부분 절개한다. 이때, 일정 깊이(D)는 펀치 캠(350)의 제1 캠 리프트(CL1)의 높이와 동일할 수 있다.

한편, 다이 캠(370)은 펀치 캠(350)과 함께 캠 샤프트(330)의 회전에 의해 회전하나, 제2 캠 노즈(375)가 상형 다이(220)의 상면과 접촉되지 않아 하형 다이(120) 및 상형 다이(220)를 원위치에 위치시킨다. 여기서, 원위치는 상형 유닛(200)과 하형 유닛(100) 사이에 소재(400)가 투입되었을 때 상형 유닛(200)과 하형 유닛(100)의 위치를 나타낼 수 있다.

도 7의 (a)를 참조하면, 하형 펀치(150) 및 상형 펀치(250)는 캠 구동 유닛(300)의 캠 구동에 의해 상승하고, 하형 다이(120) 및 상형 다이(220)는 캠 구동 유닛(300)의 캠 구동에 의해 하형 케이스(50)의 저면(57)을 향해 하강된다.

구체적으로, 펀치 캠(350) 및 다이 캠(370) 각각은 캠 모터(310)의 회전 구동력에 의하여 회전하는 캠 샤프트(330)를 통해 회전한다. 예를 들어, 캠 샤프트(330)는 캠 모터(310)의 구동에 의해 시계 방향으로 90도 회전할 수 있다.

펀치 캠(350)의 제1 캠 노즈(355)는 캠 샤프트(330)의 회전에 따라 상형 펀치(250)의 상면과 접촉되지 않아 하형 펀치(150)와 상형 펀치(250)를 원위치로 복귀시킨다. 즉, 상형 펀치(250)는 상부 펀치 스프링(280)의 복원력에 의해 원위치로 복귀되고, 하형 펀치(150)는 하부 펀치 스프링(180)의 복원력에 의해 원위치로 복귀된다.

다이 캠(370)의 제2 캠 노즈(375)는 캠 샤프트(330)의 회전에 의해 상형 다이(220)의 상면과 접촉하여 하형 다이(120)와 상형 다이(220)를 하형 케이스(50)의 저면(57)을 향하여 하강시킨다.

도 7의 (b)를 참조하면, 하형 다이(120) 및 상형 다이(220)는 캠 샤프트(330)의 회전에 의해 상승된다. 즉, 다이캠의 제2 캠 노즈(375)는 캠 샤프트(330)의 회전에 따라 상형 다이(220)의 상면과 접촉되지 않아 하형 다이(120)와 상형 다이(220)를 원위치로 복귀시킨다. 즉, 상형 다이(220)는 상부 다이 스프링(270)의 복원력에 의해 원위치로 복귀되고, 하형 다이(120)는 하부 다이 스프링(170)의 복원력에 의해 원위치로 복귀되어 소재(400)에서 하형 펀치(150) 및 상형 펀치(250)에 대응되는 스크랩(430)이 피어싱된다.

도 8을 참조하면, 피어싱홀(450)이 성형된 소재(400)를 취출한다.

다시 말하면, 승하강 유닛(80)의 구동 실린더(87)는 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200) 사이에서 소재(400)를 취출하기 위해 작동 로드(85)를 통해 연결단(83)에 일체로 연결된 상형 케이스(60)를 상승시킨다.

하형 유닛(100)과 상형 유닛(200)의 사이가 승하강 유닛(80)에 의해 이격되면, 이송 로봇(미도시)을 통해 하형 유닛(100) 상에 위치한 소재(400)를 취출한다. 이때, 소재(400)는 하형 유닛(100)과 상형 유닛(200)에 의해 피어싱된 스크랩(430)이 배출되어 피어싱홀(450)이 형성된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 피어싱 장치
30: 베이스
50: 하형 케이스
60: 상형 케이스
80: 승하강 유닛
100: 하형 유닛
120: 하형 다이
140: 하형 펀치
200: 상형 유닛
220: 상형 다이
240: 상형 펀치
300: 캠 구동 유닛
310: 캠 모터
350: 펀치 캠
370: 다이 캠
400: 소재
450: 피어싱홀

Claims

소재의 피어싱 성형부에 대하여 피어싱 성형하는 피어싱 장치에 있어서,
하부의 베이스 상에 설치되는 하형 케이스;
상기 하형 케이스의 상부에 배치되며, 상기 베이스 상에서 상기 하형 케이스의 양 측방 각각에 구성된 승하강 유닛에 의해 승하강 구동하는 상형 케이스;
상기 하형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 각 상면이 동일 평면 상에 위치하며, 각 하면이 상기 하형 케이스의 저면에 대하여 탄성 지지되는 하형 다이와 하형 펀치로 구성되는 하형 유닛;
상기 상형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 상기 상형 케이스의 하단부에 대하여 외측면 일측이 탄성 지지되는 상형 다이와, 하면이 상기 상형 다이의 하면과 동일 평면 상에 위치되고, 외주면의 일측이 상기 상형 다이의 내주면 일측에 대하여 탄성 지지되는 상형 펀치로 구성되는 상형 유닛; 및
상기 상형 케이스의 상부 양측에 회전 가능하게 설치된 캠 샤프트의 중앙과 양측에, 상기 상형 펀치에 대응하는 펀치 캠과, 상기 상형 다이에 대응하는 다이 캠이 각각 일체로 구성되며, 상기 상형 케이스의 외측면에 설치된 캠 모터의 구동에 의해 상기 캠 샤프트가 회전하여 상기 펀치 캠과 상기 다이 캠이 각각 상기 상형 펀치와 상기 상형 다이를 각각 캠 구동하는 캠 구동 유닛;
을 포함하는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 하형 유닛은
원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 제1 펀치홀이 형성되는 하형 다이;
원형 단면을 가지며, 상기 하형 다이의 제1 펀치홀에 삽입되는 하형 펀치;
상기 하형 다이의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 하형 케이스의 저면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 하부 다이 스프링; 및
상기 하형 펀치의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 하형 케이스의 저면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 하부 펀치 스프링;
을 포함하는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 하형 케이스는
사각의 블록으로 형성되며, 중앙에 상기 하형 다이가 삽입되는 다이홈이 형성되는 피어싱 장치.
제3항에 있어서,
상기 다이홈은
상기 하형 다이와 동일한 형상인 원통 형상으로 형성되는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 상형 유닛은
원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 제2 펀치홀이 형성되는 상형 다이;
원형 단면을 가지며, 상기 상형 다이의 제2 펀치홀에 삽입되는 상형 펀치;
상기 상형 다이의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 상형 케이스의 하단부 내측에 형성된 지지단과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 상부 다이 스프링; 및
상기 상형 펀치의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 상형 다이의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 상부 펀치 스프링;
을 포함하는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 상형 케이스는
사각의 외형을 가지며, 양 측면에 상기 승하강 유닛과 연결되는 연결단이 일체로 형성되는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 상형 케이스는
중앙의 하부에 상기 상형 다이가 삽입되는 작동홀; 및
상부에 상기 캠 구동 유닛이 장착되는 캠 수용부;
를 형성하는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 승하강 유닛은
상기 하형 케이스의 외측면에 일체로 형성되는 연결단;
상기 연결단의 하단면과 연결되는 작동 로드; 및
선단이 상기 작동 로드에 연결되며, 후단이 상기 베이스 상에 고정 설치되는 구동 실린더;
를 포함하는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 상형 다이와 상기 상형 펀치는
각각의 상면이 동일 평면 상에 위치되는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 펀치 캠과 상기 다이 캠은
각각의 캠 리프트가 서로 상이하게 형성되는 피어싱 장치.
제10항에 있어서,
상기 펀치 캠의 캠 리프트는
상기 소재의 두께 보다 작게 형성되는 피어싱 장치.
제10항에 있어서,
상기 다이 캠의 캠 리프트는
상기 소재의 두께 보다 크게 형성되는 피어싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 펀치 캠과 상기 다이 캠은
상기 상형 펀치에 대한 펀치 캠의 캠 작동 이후에, 상기 상형 다이에 대한 다이 캠의 작동이 이루어지도록 각각의 캠 노즈가 각 캠의 원주 방향에 대하여 90도 ~ 180도 범위 내에서 차이나는 위치에 형성되는 피어싱 장치.
제13항에 있어서,
상기 캠 구동 유닛에서 상기 캠 샤프트가 회전할 경우에,
상기 펀치 캠의 캠 노즈가 상기 상형 펀치의 상면에 접촉되면서 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 상하 방향으로 이동시키고, 상기 다이 캠의 캠 노즈가 상기 펀치 캠과 교차로 상기 상형 다이의 상면에 접촉되면서 상기 상형 다이와 상기 하형 다이를 상하 방향으로 이동시켜 상기 소재에 피어싱홀을 성형하는 피어싱 장치.
제13항에 있어서,
상기 캠 샤프트의 회전에 따라 상기 펀치 캠의 캠 노즈가 상기 상형 펀치의 상면에 접촉하여 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 상기 하형 케이스의 저면을 향해 하강시켜 상기 소재에서 피어싱 성형부에 대하여 일정 깊이만큼 부분 절개하고, 상기 캠 샤프트의 회전에 따라 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 원위치로 복귀시키는 동시에 상기 다이 캠의 캠 노즈가 상기 상형 다이와 상기 하형 다이를 상기 하형 케이스의 저면을 향해 하강시켜 상기 소재에 피어싱홀을 성형하는 피어싱 장치.
하부의 베이스 상에 설치되는 하형 케이스;
상기 하형 케이스의 상부에 배치되며, 상기 베이스 상에서 상기 하형 케이스의 양 측방 각각에 구성된 승하강 유닛에 의해 승하강 구동하는 상형 케이스;
상기 하형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 각 상면이 동일 평면 상에 위치하며, 각 하면이 상기 하형 케이스의 저면에 대하여 탄성 지지되는 하형 다이와 하형 펀치로 구성되는 하형 유닛;
상기 상형 케이스의 내부에 삽입된 상태로 상기 상형 케이스의 하단부에 대하여 외측면 일측이 탄성 지지되는 상형 다이와, 상하면 각각이 상기 상형 다이의 상하면과 동일 평면 상에 위치되고, 외주면의 일측이 상기 상형 다이의 내주면 일측에 대하여 탄성 지지되는 상형 펀치로 구성되는 상형 유닛; 및
상기 상형 케이스의 상부 양측에 회전 가능하게 설치된 캠 샤프트의 중앙과 양측 각각에 상기 상형 펀치에 대응하는 펀치 캠과, 상기 상형 다이에 대응하며 상기 펀치 캠과 캠 노즈의 방향이 상이한 다이 캠이 일체로 구성되며, 상기 상형 케이스의 외측면에 설치된 캠 모터의 구동에 의해 상기 캠 샤프트가 회전하여 상기 펀치 캠과 상기 다이 캠이 각각 상기 상형 펀치와 상기 상형 다이를 각각 캠 구동하여 소재에 피어싱홀을 성형하는 캠 구동 유닛;
을 포함하는 피어싱 장치.
제16항에 있어서,
상기 하형 유닛은
원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 제1 펀치홀이 형성되는 하형 다이;
원형 단면을 가지며, 상기 하형 다이의 제1 펀치홀에 삽입되는 하형 펀치;
상기 하형 다이의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 하형 케이스의 저면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 하부 다이 스프링; 및
상기 하형 펀치의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 하형 케이스의 저면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 하부 펀치 스프링;
을 포함하는 피어싱 장치.
제17항에 있어서,
상기 상형 유닛은
원통 형상으로 구성되어 내부 중심에 제2 펀치홀이 형성되는 상형 다이;
원형 단면을 가지며, 상기 상형 다이의 제2 펀치홀에 삽입되는 상형 펀치;
상기 상형 다이의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 상형 케이스의 하단부 내측에 형성된 지지단과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 상부 다이 스프링; 및
상기 상형 펀치의 외주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과, 상기 상형 다이의 내주면 일측의 둘레를 따라 형성된 단차면과의 사이에 양단이 탄성 지지되는 상부 펀치 스프링;
을 포함하는 피어싱 장치.
제18항에 있어서,
상기 캠 샤프트의 회전에 따라 상기 펀치 캠의 캠 노즈가 상기 상형 펀치의 상면에 접촉하여 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 상기 하형 케이스의 저면을 향해 이동시켜 상기 소재에서 피어싱 성형부에 대하여 상기 펀치 캠의 캠 리프트의 높이 만큼 부분 절개하고, 상기 캠 샤프트의 회전에 따라 상기 상형 펀치와 상기 하형 펀치를 상기 상부 다이 스프링 및 상기 하부 다이 스프링의 복원력에 의해 원위치로 복귀시키는 동시에 상기 다이 캠의 캠 노즈가 상기 상형 다이와 상기 하형 다이를 상기 하형 케이스의 저면을 향해 이동시킨 후 상기 캠 샤프트의 회전에 따라 상기 상형 다이와 상기 하형 다이를 상기 상부 다이 스프링 및 상기 하부 다이 스프링의 복원력에 의해 원위치로 복귀시켜 상기 소재에 피어싱홀을 성형하는 피어싱 장치.
제16항에 있어서,
상기 펀치 캠과 상기 다이 캠은
상기 상형 펀치에 대한 펀치 캠의 캠 작동 이후에, 상기 상형 다이에 대한 다이 캠의 작동이 이루어지도록 각각의 캠 노즈가 각 캠의 원주 방향에 대하여 90도 ~ 180도 범위 내에서 차이나는 위치에 형성되는 피어싱 장치.