KR102130034B1

KR102130034B1 - 판재 액압 성형장치

Info

Publication number: KR102130034B1
Application number: KR1020190023037A
Authority: KR
Inventors: 강대건; 이호진; 유영훈
Original assignee: (주)탈리스
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-07-03

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 판재 액압 성형장치(100)는, 기계식 프레스(10)와; 상기 기계식 프레스(10)에 연결되고, 성형 후 판재의 형상을 가지는 상부 금형(20)과; 성형 후 판재의 형상을 가지지 않고 판재에 압력을 가하는 압력실(90)을 구비하는 하부 금형(30)과; 상기 압력실(90)에 제1 관로(83)를 통하여 연결되고 상기 하부 금형(30) 내부에 수용된 압력 발생기(80)와; 상기 하부 금형(30)에 연결된 하부 금형 장착장치(40)와; 상기 하부 금형 장착장치(40)를 부유식으로 지지하고, 상기 압력 발생기(80)와 제2 관로(82)를 통하여 연결된 부유식 지지장치(50)를 포함한다.
상기 기계식 프레스(10) 및 이에 연결된 상부 금형(20)이 판재를 가압하면, 상기 하부 금형 장착장치(40)가 상기 부유식 지지장치(50) 내부로 밀려 들어가고, 이에 의하여 상기 부유식 지지장치(50) 내부에 저장된 제1 압력매체(F1)에 압력이 가해져 상기 제1 압력매체(F1)가 상기 제2 관로(82)를 통하여 상기 압력 발생기(80)의 1차측에 공급되고, 상기 압력 발생기(80)에 의하여 승압된 압력이 2차측의 제2 압력매체(F2)에 전달되고, 상기 제2 압력매체(F2)는 상기 제1 관로(83)를 통하여 상기 압력실(90)에 전달되어 판재를 상기 상부 금형(20)을 향해 가압하여 판재를 성형한다.

Description

판재 액압 성형장치{SHEET HYDROFORMING DEVICE}

본 발명은 판재 액압 성형장치에 관한 것이다.

본 발명은 판재 성형장치, 특히 높은 액체의 압력을 이용하여 판재를 성형하는 판재 액압 성형장치에 관한 것이다. 판재의 성형에는 딥도로잉 등의 프레스 성형, 판재 액압 성형(sheet hydroforming) 방식 등이 있다. 프레스 성형의 경우 성형하고자 하는 판재의 표면 형상을 가지는 한 쌍 또는 그 이상의 금형이 모든 판재의 형상마다 따로 제작되어야 한다. 따라서, 판재 형상이 다양하고 형상 별 생산량이 적을 경우 금형 제작비용이 높아 생산비가 높아지는 단점이 있다. 판재 액압 성형은 프레스 성형과는 달리 일측에는 판재를 성형하기 위한 컵 형태의 금형이 제공되지만, 타측에는 금형 대신 압력 매체(pressure medium)가 제공되므로, 금형 비용이 상대적으로 절약되는 장점이 있다.

종래기술의 판재 액압 성형장치는 유압식 프레스를 사용하였다. 그런데, 유압식 프레스는 그 공정 주기가 기계식 프레스보다 상대적으로 길다. 또한, 성형용 고압을 만드는 증압기가 프레스의 외부에 설치되고 공정 순서에 따라 압력 발생이 제어되고 발생된 고압은 고압 경로를 따라 압력실에 전달되는 구조로 되어 있어 압력실에 제어된 고압이 도달할 때까지 시간이 오래 걸린다. 이는 공정 주기를 늘리는 또 다른 원인이 된다. 이러한 종래기술의 판재 앱악 성형장치의 특성에 대하여 보다 구체적으로 설명하기 위하여 도 1을 참조하기로 한다.

도 1에는 종래기술의 판재 액압 성형장치가 도시된다. 도 1에 도시된 종래기술의 판재 액압 성형장치에서는 튜브 형태를 갖는 작업 대상의 중간 부위 내경을 확대시키는 성형 작업을 수행하고 있다. 여기서 주목해야 할 것은 첫째로 성형장치에 사용되는 모든 프레스들이 유압 프레스라는 점이고 둘째로 상술한 성형 작업을 위하여 필요한 높은 압력이 외부의 고압 발생장치인 증압기에 의해서 만들어지고 다양한 형태의 고압 관로를 따라 안내된다는 점이다.

종래기술의 판재 액압 성형장치에서 기계식 프레스가 아닌 유압식 프레스를 사용한 이유는 큰 힘을 가하면서 정지 상태를 유지할 필요가 있기 때문인데, 이러한 유압식 프레스의 사용은 공정 주기가 긴 문제점을 발생시킨다. 또한, 외부의 고압 발생장치인 증압기는 도 1에 도시된 유압 프레스들의 운동과 연동하여 별도의 제어기구에 의해 제어되어야 하며 증압기에 의하여 발생된 고압은 긴 고압 관로를 따라 금형 내부로 인가되었다. 이는 금형 내부의 압력이 성형 압력에 도달하는 시간이 오래 걸린다는 문제점을 발생시켰다. 고압 관로의 설치와 유지가 어렵다는 단점도 있다. 이러한 종래의 판재 액압 성형장치의 구조적 특징은 결과적으로 성형 비용의 상승을 초래한다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 장치의 구조를 단순화하여 판재 액압 성형장치의 제작비용을 절감하는 것과 성형에 걸리는 시간을 짧아지게 함으로써 생산성의 향상을 달성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 판재 액압 성형장치(100)는, 기계식 프레스(10)와; 상기 기계식 프레스(10)에 연결되고, 성형 후 판재의 형상을 가지는 상부 금형(20)과; 성형 후 판재의 형상을 가지지 않고 판재에 압력을 가하는 압력실(90)을 구비하는 하부 금형(30)과; 상기 압력실(90)에 제1 관로(83)를 통하여 연결되고 상기 하부 금형(30) 내부에 수용된 압력 발생기(80)와; 상기 하부 금형(30)에 연결된 하부 금형 장착장치(40)와; 상기 하부 금형 장착장치(40)를 부유식으로 지지하고, 상기 압력 발생기(80)와 제2 관로(82)를 통하여 연결된 부유식 지지장치(50)를 포함한다.

상기 기계식 프레스(10) 및 이에 연결된 상부 금형(20)이 판재를 가압하면, 상기 하부 금형 장착장치(40)가 상기 부유식 지지장치(50) 내부로 밀려 들어가고, 이에 의하여 상기 부유식 지지장치(50) 내부에 저장된 제1 압력매체(F1)에 압력이 가해져 상기 제1 압력매체(F1)가 상기 제2 관로(82)를 통하여 상기 압력 발생기(80)의 1차측에 공급되고, 상기 압력 발생기(80)에 의하여 승압된 압력이 2차측의 제2 압력매체(F2)에 전달되고, 상기 제2 압력매체(F2)는 상기 제1 관로(83)를 통하여 상기 압력실(90)에 전달되어 판재를 상기 상부 금형(20)을 향해 가압하여 판재를 성형한다.

이외에도 추가적인 구성이 본 발명에 따른 판재 액압 성형장치에 더 포함될 수 있다.

본 발명의 판재 액압 성형장치에 의하여 얻을 수 있는 종래기술 대비 유리한 작용효과는 크게 두 가지로 요약할 수 있다. 첫째는 장치의 제작비용 절감이다. 본 발명의 판재 액압 성형 장치에 따르면, 성형에 필요한 고압을 발생시키는 압력 발생기가 하부 금형 내부에 수용되어 구조가 단순해짐과 아울러, 고압 발생을 위하여 서보기구와 컴퓨터 제어기를 사용할 필요가 없어서 장치의 제작비용이 절감된다. 둘째는 성형 시간이 감소됨에 따라 생산성이 높아지는 것이다. 본 발명의 판재 액압 성형 장치에 따르면, 장치의 외부에 설치된 증압기로부터 고압화 된 작동매체가 고압 관로를 따라 금형 내부로 인가되는 종래기술의 구조를 배제하고, 하부 금형 내부에 배치된 압력 발생기를 사용 함으로써 금형으로의 고압 인가 시간이 대폭 짧아진다. 또한, 공정시간이 긴 유압식 프레스의 사용을 배제하고 공정시간이 짧은 기계식 프레스를 이용할 수 있게 된다. 고압 인가 시간과 프레스의 공정시간이 짧아지는 것으로 인하여 성형 시간이 감소되고, 이는 생산성의 증대로 이어진다.

도 1은 종래기술의 판재 액압 성형장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 액압 성형장치를 도시한 도면이다.
도 3은 프레스 하강에 의하여 성형 대상 판재(P)와 상부 금형(20)이 하부 금형(30)과 맞닿은 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 상태에서 프레스가 추가적으로 하강하여 본 발명 특유의 압력 발생 메커니즘에 의하여 하부 금형(30)의 압력실(90)에 고압이 작용하여 압력실(90)의 압력매체(F2)가 성형 대상 판재(P)를 상부 금형(20)으로 가압하여 성형이 실시된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 성형이 종료된 후에 원 상태로 복귀한 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 판재 액압 성형장치(100)의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 판재 액압 성형장치의 핵심적인 구조를 보다 구체적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 압력 발생기의 하부 금형 내 다양한 위치를 도시한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 액압 성형장치(100)를 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 5는 이러한 판재 액압 성형장치(100)의 작동 상태를 도시하는 도면으로서, 도 3은 프레스 하강에 의하여 성형 대상 판재(P)와 상부 금형(20)이 하부 금형(30)과 맞닿은 상태, 도 4는 도 3의 상태에서 프레스가 추가적으로 하강하여 본 발명 특유의 압력 발생 메커니즘에 의하여 하부 금형(30)의 압력실(90)에 고압이 작용하여 압력실(90)의 압력매체(F2)가 성형 대상 판재(P)를 상부 금형(20)으로 가압하여 성형이 실시된 상태, 도 5는 성형이 종료된 후에 원 상태로 복귀한 상태를 도시하고 있다. 이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 액압 성형장치(100)의 구조에 대하여 설명하기로 한다.

본 실시예의 판재 액압 성형장치(100)는 성형대상 판재(P) 일측에 위치하고 표면 형상을 가지는 상부 금형(20)과 성형대상 판재(P) 타측에 위치하고 성형 목표 표면 형상을 가지지 않으며 제2 압력매체(F2)로 하여금 판재(P)를 상부 금형(20)쪽으로 가압하도록 하는 하부 금형(30)을 포함한다. 하부 금형(30)의 상부에는 압력실(90)이 제공되며, 이 압력실(90)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부가 개방되어 있다. 향후 기계식 프레스(10)의 작동에 의하여 상부 금형(20)이 하강하고 성형대상 판재(P)가 하부 금형(30)으로 가압되어 하부 금형(30) 상부에 위치한 압력실(90)이 판재(P)와 접촉하게 되면 압력실(90)은 판재(P)와의 접촉에 의해 밀폐를 형성하게 된다(도 3에 도시된 상태). 이와 같이 밀폐된 상태에서 압력실(90) 내부의 고압의 제2 압력 매체(F2)가 성형 대상 판재(P)를 상부 금형(20)으로 가압하여 상부 금형(20)의 형상대로 성형 대상 판재(P)를 성형하게 되는 것이다(도 4에 도시된 상태). 이하에서는 압력실(90)의 제2 압력 매체(F2)가 고압을 형성하도록 하는 구조에 대하여 설명하기로 한다.

하부 금형(30) 아래에는 하부 금형 장착장치(40)가 연결된다. 이러한 하부 금형 장착장치(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 그 상부에서 하부 금형(30)에 연결된 상태에서 하부는 부유식 지지장치(50)에 의하여 부유식으로 지지된다. 이를 위하여 하부 금형 장착장치(40)는 피스톤과 같은 기능을 한다. 하부 금형 장착장치(40)에는 관로(82)가 형성되어 있다. 기계식 프레스(10)의 하강 작동으로 상부 금형(20)이 성형대상 판재(P)와 하부 금형(30)과 맞닿게 되어 밀폐 또는 기밀을 형성하는 상태(도 3에 도시된 상태)를 지나 추가적인 하강이 이루어지게 되면 부유식 지지장치(50)에서 부유하는 하부 금형 장착장치(40)는 하강 이동한다(도 4에 도시된 상태). 이 때 하부 금형 장착장치(40)가 상술한 바와 같이 피스톤과 같이 기능하여 부유식 지지장치(50) 내부에 저장된 제1 압력매체(F1)를 밀어내어 제1 압력매체(F1)는 상기 관로(82)를 따라 압력 발생기(80)로 공급된다. 이러한 압력 발생기(80)는 도 1에 도시된 종래기술의 판재 액압 성형장치의 증압기에 상응하는 구성요소이다. 압력 발생기(80)는 관로(82)를 통하여 공급되는 제1 압력매체(F1)의 압력을 증가시키기 위한 구조로 되어 있다. 압력 발생기(80) 내부에 제공되는 피스톤(81)은 그 좌측 단부 단면적은 넓고 우측 단부 단면적은 좁게 형성된다. 또한, 압력 발생기(80)의 일부로서 압력 발생기(80)의 우측단에 제공되고, 부유식 지지장치(50) 내부에 저장된 제1 압력매체(F1)와는 다른 제2 압력매체(F2)를 수용하는 체임버는 상기 피스톤(81)의 우측 단부 단면적에 대응하는 단면적을 갖도록 형성된다. 따라서, 압력 발생기(80)의 1차즉(좌측)에 유입된 제1 압력매체(F1)의 압력은 1차측과 2차측의 면적에 비례하는 승압비로 승압된다. 승압된 압력의 제2 압력매체(F2)가 압력 발생기(80)의 2차측(우측)으로부터 유출된다. 이와 같이 승압된 압력을 가지는 제2 압력매체(F2)는 관로(83)를 거쳐 압력실(90)에 제공된다. 압력실(90)에 제공되기 전에 상기 관로(83)는 압력조절밸브(84)를 거치는 것이 바람직하다. 이러한 압력조절밸브(84)는 관로(83)에 연결되어 있으며, 관로(83)를 통하여 흐르는 제2 압력매체(F2)의 압력이 설정 압력(압력조절밸브에 연결된 스프링의 압력에 상응함) 미만인 경우 압력 발생기(80)로부터 압력실(90)까지 정상적으로 제2 압력매체(F2)를 공급하지만, 압력이 설정 압력(위험을 초래할 수 있을 정도의 고압)에 이르면 제2 압력매체(F2)가 관로(83)로부터 드레인(drain) 되도록 하여 압력을 낮추는 기능을 수행한다. 성형되는 부품의 소재와 형상에 따라 필요한 성형압력이 정해지고 이 압력은 상술한 압력조절밸브(84)의 설정에 의해서 일정하게 유지되어 성형 대상 소재의 터짐과 같은 결함을 방지한다. 압력조절밸브(84)는 기계식 이거나 전기식일 수 있어 성형에 필요한 압력의 설정을 기계식 또는 전기식으로 할 수 있다.

상술한 제1 압력매체(F1)와 제2 압력매체(F2)는 서로 섞이지 않는다. 압력매체들(F1, F2)은 같은 종류의 유체로 실시될 수도 있으나, 각각의 기능에 적합한 서로 다른 종류의 유체로 실시되는 것이 바람직하다. 예컨대, 제1 압력매체(F1)는 유압 장치에 널리 사용되는 오일로 실시될 수 있고, 제2 압력매체(F2)는 물에 절삭유가 일부 혼합된 혼합 유체로 실시될 수 있다. 이러한 압력매체들은 액체만이 아니라 기체로도 실시될 수 있다. 예컨대 성형성이 떨어져서 원하는 형태의 성형을 위해서는 고온으로의 가열이 필요한 소재의 성형을 위해서는 압력매체를 액체로 실시할 경우 압력매체가 성형 도중 상변화 하거나 타버리는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에는 압력매체가 기체로 실시되는 것이 바람직하다.

성형대상 판재(P)의 성형과정이 본격적으로 시작되기 전에 압력실(90)에 제2 압력매체(F2)를 미리 채우기 위하여 프리휠 펌프(pre-fill pump, 70)가 구비된다. 이 프리휠 펌프(70)와 압력실(90) 사이의 관로에는 압력발생기(80)에 의해 압력실(90)에 고압이 인가될 때 프리휠 펌프(70)로의 역류를 방지하기 위하여 체크밸브(check valve, 71)가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 판재 액압 성형장치(100)에서 판재(P)의 압력 성형을 시작하기 위하여 기계식 프레스(10)가 열린 상태에서 판재(P)를 장입하고 프레스(10)를 운전하면 프레스 램(12)과 상부 금형(20)이 동시에 하강하는데 압력실(90)과 닿기 직전까지 상술한 하부 금형(30) 및 그 이하의 구조, 즉 하부 금형 장착장치(40)와 부유식 지지장치(50)에는 아무런 변화가 없다가 상부 금형(20)에 의하여 가압되는 판재(P)가 압력실(90)과 접촉하여 기밀을 형성하는 순간부터 압력실(90)을 가지는 하부 금형(30)에 연결된 하부 금형 장착장치(40)가 부유식 지지장치(50)를 향해 밀려 들어 가고 이에 따라 부유식 지지장치(50) 내의 제1 압력매체(F1)가 관로(82)를 통하여 압력 발생기(80)의 1차측에 강제로 유입되어 압력 발생기(80)의 2차측에 1,2차측의 면적비에 따른 고압이 발생된다. 한편, 부유식 지지장치(50)의 제1 압력매체(F1)가 압력 발생기(80)의 1차측으로 유입됨과 동시에 압력이 발생되도록 하기 위하여 압력 저장장치(60)가 부유식 지지장치(50)에 연결되도록 제공되는 것이 바람직하다. 압력 발생기(80)의 1차측이 밀폐된 상태에서 하부 금형 장착장치(40)가 부유식 지지장치(50) 내부에서 하강하게 되면, 부유식 지지장치(50) 내부의 제1 압력매체(F1)가 상기 압력 저장장치(60)와 연통되고 이 때 제1 압력매체(F1)의 압력이 압력 저장장치(60)에 미리 설정된 압력으로 즉시 상승할 수 있다. 이러한 압력 저장장치(60)의 구조는 도 7로부터 상세히 확인 가능하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 압력 저장장치(60)는 부유식 저장장치(50)와 연통하여 제1 압력매체(F1)가 유입될 수 있는 구획(좌측 구획)과 미리 설정된 압력을 가지고 있는 구획(우측 구획)으로 구분될 수 있다. 미리 설정된 압력을 가지고 있는 구획은 예컨대 질소 등의 기체로 채워져 있으며 그 가스압을 조절하는 것에 의하여 미리 설정된 압력을 조절하는 것이 가능하다.

압력 발생기(80)의 1차측 내부에는 성형이 끝난 후 압력 발생기(80)의 초기화를 위하여 기계식 또는 가스 실린더 형태의 스프링(85)이 구비된다. 부유식 지지장치(50)의 내부에도 회복용 기계식 또는 가스 실린더 형태의 스프링(51)이 장착된다.

기계식 프레스(10)가 하사점을 지나 상승을 시작하면 성형공정이 끝나고 압력 발생기(80)와 하부 금형 장착장치(40)는 압력 저장장치(60), 압력 발생기(80) 내부의 스프링(85), 부유식 지지장치(50) 내부의 스프링(51)의 작용에 의해서 다음 성형공정을 위한 초기상태로 회복된다(도 5에 도시된 상태). 이 때 성형대상 판재(P)를 판재 액압 성형장치로부터 제거하고 차회의 성형을 위한 새로운 성형대상 판재(P)를 장입할 수 있다.

종래기술의 판재 액압 성형장치에서 고압의 발생과 제어는 서보제어기구와 컴퓨터에 의해서 정밀하게 제어되는데, 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라 성형 대상품에 고압을 인가하는 시간이 오래 걸리는 문제가 있음을 설명한 바 있다. 한편, 종래기술의 판재 액압 성형장치에서는 정지 상태에서 큰 힘을 작용하기 위하여 기계식 프레스의 사용은 부적합하고 유압 프레스만 사용할 수 있었기 때문에 공정시간이 길어지는 문제가 있음을 설명한 바 있다. 이에 반해, 본 발명에서 제안하는 장치는 성형에 필요한 고압을 발생시키는 압력 발생기(80)가 하부 금형 내부에 수용되어 구조가 간단하고 비싼 서보기구와 컴퓨터제어기가 필요 없으며 고압인가 시간이 짧고 기계식 프레스를 이용할 수 있어 공정시간이 유압식 프레스를 사용하는 경우에 비해 월등히 짧은 장점이 있다.

도 6은 본 발명에 따른 판재 액압 성형장치(100)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 실시예에서는 성형대상 판재(P)를 기준으로 앞에서 설명한 실시예와 상하 구조가 서로 바뀐 경우이나 동작원리는 동일하다. 도 6에 도시된 실시예에서 장치의 동작 순서는 다음과 같다. 먼저, 기계식 프레스(10)가 하강하여 성형대상 판재(P)와 맞닿아 성형대상 판재(P) 기준 상부 구조와 성형대상 판재(P) 사이의 기밀을 형성한다. 이 상태에서 프리휠 펌프(70)가 작동하여 상부 구조 중 압력실(90)에 제2 압력매체(F2)를 채운다. 이 상태에서 기계식 프레스(10)가 추가 하강하게 되면, 부유식 저장장치(50)의 제1 압력 매체(F1)가 가압되면서 관로(82)를 따라 압력 발생기(80)에 제공되며, 압력 발생기(80)에서 승압된 압력으로 압력매체(F2)가 압력실(90)로부터 성형대상 판재(P)를 금형으로 가압하여 판재의 성형이 이루어진다. 성형이 끝난 후에는 앞서 설명한 실시예와 동일한 메커니즘에 따라 초기상태로 회복되며, 이 때 성형대상 판재(P)를 판재 액압 성형장치로부터 제거하고 차회의 성형을 위한 새로운 성형대상 판재(P)를 장입할 수 있다. 도 6에 도시된 실시예는 특허청구범위에 표현함에 있어서 프레스(10) 측에 (도면부호 40 및 50에 의하여 지시되는 구성요소를 경유하여 간접적으로) 연결되고 성형 후 판재의 형상을 가지지 않고 압력실(90)을 포함하는 금형(30)을 제1 금형으로, 성형 후 판재의 형상을 가지는 금형(20)을 제2 금형으로 하였다. 도면부호 30에 의하여 지시되는 구성요소가 도 6에 도시된 실시예에서는 제1 금형으로, 그 외의 실시예에서는 하부 금형으로 지칭되고 있으나, 상하 위치가 바뀌었을 뿐 그 기능은 동일하며, 서로 다른 실시예들에서 기능적으로 상호 상응하는 구성요소로 이해되어야 한다. 이는 도면부호 20에 의해 지시되는 구성요소의 경우도 마찬가지이다.

도 7은 본 발명에 따른 판재 액압 성형장치의 핵심적인 구조를 보다 구체적으로 도시하는 도면으로서, 위로부터 차례로 압력 발생기(80)와 이에 연결된 압력조절밸브(84)의 구조, 압력 발생기(80), 압력조절밸브(84), 압력실(90) 및 프리휠 펌프(70)의 상호 연통 구조, 부유식 지지장치(40) 및 압력 저장장치(60)의 구조를 도시한다. 도 7에 도시된 각 구조에 대한 설명은 도 2 내지 도 5를 참조하여 이미 상세히 제시한 바 있으므로, 도 7과 관련하여 중복적인 설명은 배제한다. 도 7에 도시된 구조를 도 2 내지 도 5에 도시된 구조에 대한 설명에 참조하면 본 발명의 작동 메커니즘이 보다 명확히 이해될 것이다.

도 8은 압력 발생기의 하부 금형 내 다양한 위치를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이 압력 발생기(80)는 하부 금형(30) 내부에서 중앙, 우측 및 좌측의 다양한 위치에 수용될 수 있으며, 하부 금형(30) 내부에 수용되는 한 도 8에 도시된 다양한 실시 형태는 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100: 판재 액압 성형장치
10: 기계식프레스
11: 프레스 크랭크
12: 프레스 램
20: 상부 금형
30: 하부 금형
40: 하부 금형 장착장치
50: 부유식 지지장치
51: 스프링
60: 압력 저장장치
70: 프리휠 펌프
71: 체크 밸브
80: 압력 발생기
81: 피스톤
82, 83: 관로
84: 압력조절밸브
85: 스프링
90: 압력실
P: 성형대상 판재
F1: 제1 압력매체
F2: 제2 압력매체

Claims

기계식 프레스(10)와,
상기 기계식 프레스(10)에 연결되고, 성형 후 판재의 형상을 가지는 상부 금형(20)과,
성형 후 판재의 형상을 가지지 않고 판재에 압력을 가하는 압력실(90)을 구비하는 하부 금형(30)과,
상기 압력실(90)에 제1 관로(83)를 통하여 연결되고 상기 하부 금형(30) 내부에 수용된 압력 발생기(80)와,
상기 하부 금형(30)에 연결된 하부 금형 장착장치(40)와,
상기 하부 금형 장착장치(40)를 부유식으로 지지하고, 상기 압력 발생기(80)와 제2 관로(82)를 통하여 연결된 부유식 지지장치(50)를 포함하고,
상기 기계식 프레스(10) 및 이에 연결된 상부 금형(20)이 판재를 가압하면, 상기 하부 금형 장착장치(40)가 상기 부유식 지지장치(50) 내부로 밀려 들어가고, 이에 의하여 상기 부유식 지지장치(50) 내부에 저장된 제1 압력매체(F1)에 압력이 가해져 상기 제1 압력매체(F1)가 상기 제2 관로(82)를 통하여 상기 압력 발생기(80)의 1차측에 공급되고, 상기 압력 발생기(80)에 의하여 승압된 압력이 2차측의 제2 압력매체(F2)에 전달되고, 상기 제2 압력매체(F2)는 상기 제1 관로(83)를 통하여 상기 압력실(90)에 전달되어 판재를 상기 상부 금형(20)을 향해 가압하여 판재를 성형하고,
상기 압력 발생기(80)의 1차측과 2차측이 상호 유체 연통되지 않아, 상기 제1 압력매체(F1)와 상기 제2 압력매체(F2)를 서로 다른 종류의 유체로 사용 가능한,
판재 액압 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 압력실(90)에 연결되어 상기 제2 압력 매체(F2)를 상기 압력실(90) 및 이에 연결된 상기 압력 발생기(80)의 2차측에 채우는 프리휠 펌프(70)를 더 포함하는,
판재 액압 성형장치.
제2항에 있어서,
상기 압력 발생기(80)는 그 내부에 기계식 스프링 또는 가스 실린더로 실시되는 스프링(85)을 포함하고,
상기 부유식 지지장치(50)는 그 내부에 기계식 스프링 또는 가스 실린더로 실시되는 스프링(51)을 포함하고,
판재의 성형이 끝난 후에 상기 기계식 프레스(10)가 상승하면 상기 압력 발생기(80) 내부의 상기 기계식 스프링(85) 또는 가스 실린더에 의하여 상기 압력 발생기(80)가 원위치 되고, 상기 부유식 지지장치(50) 내부의 상기 기계식 스프링(51) 또는 가스 실린더에 의하여 상기 하부 금형 장착장치(40) 및 이에 연결된 하부 금형(30)이 원위치 되는,
판재 액압 성형장치.
제3항에 있어서,
상기 부유식 지지장치(50)와 유체 연통하는 압력 저장장치(60)를 더 포함하고,
상기 압력 저장장치(60)는 상기 기계식 프레스(10)의 작동에 의하여 상기 상부 금형(20)이 상기 하부 금형(30)을 가압하는 순간 저장된 압력을 상기 부유식 지지장치(50) 및 이와 유체 연통하는 상기 압력 발생기(80)의 1차측에 즉시 전달하는,
판재 액압 성형장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 압력매체(F1)와 제2 압력매체(F2)는 액체 또는 기체인,
판재 액압 성형장치.
기계식 프레스(10)와,
상기 기계식 프레스(10)에 연결되고, 성형 후 판재의 형상을 가지지 않고 판재에 압력을 가하는 압력실(90)을 구비하는 제1 금형(30)과,
성형 후 판재의 형상을 가지는 제2 금형(20)과,
상기 압력실(90)에 제1 관로(83)를 통하여 연결되고 상기 제1 금형(30) 내부에 수용된 압력 발생기(80)와,
상기 제1 금형(30)에 연결된 제1 금형 장착장치(40)와,
상기 제1 금형 장착장치(40)를 부유식으로 지지하고, 상기 압력 발생기(80)와 제2 관로(82)를 통하여 연결된 부유식 지지장치(50)를 포함하고,
상기 기계식 프레스(10) 및 이에 연결된 제1 금형(30)이 판재를 가압하면, 상기 제1 금형 장착장치(40)가 상기 부유식 지지장치(50) 내부로 밀려 들어가고, 이에 의하여 상기 부유식 지지장치(50) 내부에 저장된 제1 압력매체(F1)에 압력이 가해져 상기 제1 압력매체(F1)가 상기 제2 관로(82)를 통하여 상기 압력 발생기(80)의 1차측에 공급되고, 상기 압력 발생기(80)에 의하여 승압된 압력이 2차측의 제2 압력매체(F2)에 전달되고, 상기 제2 압력매체(F2)는 상기 제1 관로(83)를 통하여 상기 압력실(90)에 전달되어 판재를 상기 제2 금형(20)을 향해 가압하여 판재를 성형하고,
상기 압력 발생기(80)의 1차측과 2차측이 상호 유체 연통되지 않아, 상기 제1 압력매체(F1)와 상기 제2 압력매체(F2)를 서로 다른 종류의 유체로 사용 가능한,
판재 액압 성형장치.