KR102285075B1 - 드로잉 장치 및 방법 - Google Patents

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KR102285075B1
KR102285075B1 KR1020190160615A KR20190160615A KR102285075B1 KR 102285075 B1 KR102285075 B1 KR 102285075B1 KR 1020190160615 A KR1020190160615 A KR 1020190160615A KR 20190160615 A KR20190160615 A KR 20190160615A KR 102285075 B1 KR102285075 B1 KR 102285075B1
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김태효
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주식회사 포스코
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor

Abstract

실시 예에 따른 드로잉 장치는 소재의 일면과 마주보고, 상기 소재가 유입되는 홈을 구비하는 제1 성형구조;와, 상기 소재의 타면과 마주보고, 상기 소재를 가압하여 상기 홈에서 상기 소재가 이동하는 방향인 유입방향으로 상기 소재를 이동시키는 제2 성형구조;와, 상기 제2 성형구조의 외주 바깥에 존재하는 제3 성형구조; 및 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 하나에 구비되고, 상기 소재를 가압하여 상기 소재를 상기 유입방향 및 상기 유입방향이외의 방향들 중 적어도 어느 하나의 방향으로도 인장시키는 제1 성형보조구조;를 포함할 수 있다.

Description

드로잉 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRAWING}
본 발명은 드로잉 장치 및 방법에 관한 것이다.
프레스기를 이용한 제품 성형 장치 중 드로잉 장치의 실시 예는 도 1에서 보이듯, 소재(1)의 일면과 대면하는 제1 성형구조(20), 상기 소재(1)의 타면이 접촉되는 제1 성형보조구조(30) 및 상기 제1 성형보조구조(30)의 하부에서 상기 소재(1)를 가압하는 제2 성형구조(10)를 포함할 수 있다.
제1 성형구조(20)에는 홈(21)이 구비될 수 있고, 상기 제2 성형구조(10)는 상기 소재(1)를 가압하여 상기 소재(1)를 상기 홈(21)으로 유입시킬 수 있다.
제1 성형구조(20)에는 홈(21)의 바깥으로 제1 가압구조(22)가 구비될 수 있고, 제1 성형보조구조(30)에는 상기 제1 가압구조(22)에 대응되는 형상을 가진 제1 유입구조(31)가 구비될 수 있다.
도 2에서 보이듯, 제2 성형구조(10)는 소재(1)를 가압하여 홈(21)으로 유입시켜 드로잉 성형을 실시할 수 있고, 이때, 제1 가압구조(22)도 소재(1)를 가압하여 상기 소재(1)를 제1 유입구조(31)에 유입시킬 수 있다.
제1 가압구조(22) 및 제1 유입구조(31)는 소재(1)가 홈(21)으로 유입되는 것을 억제하며, 소재(1)의 유입이 억제되는 동안 제1 성형구조(20) 및 제2 성형구조(10)가 소재(1)를 인장시킨다.
제1 가압구조(22) 및 제1 유입구조(31)는 소재(1)가 홈(21)으로 유입되며 인장되는 동안 상기 소재(1)가 상기 소재(1)에 발생할 수 있는 주름, 크랙 등의 결함 발생을 억제하는 역할을 할 수 있다.
도 3에서 보이듯, 'T'자 형상을 가진 드로잉 성형 제품(1a)은 서로 다른 방향으로 드로잉 장치(미도시)에 유입된 교차영역(3)이 존재할 수 있다. 교차영역(3)은 소재가 몰려서 유입되는 영역이 되므로 교차영역(3)이 존재하지 않는 제품에 비해 주름(W)이 발생하기 쉽다.
이처럼 다양한 형상을 가지는 제품은 도 1 및 도 2에 도시된 실시 예에 따른 드로잉 장치로 주름(W)을 억제하기 어렵다는 문제가 있다.
KR 20-0045334 Y1 (1990.02.06)
실시 예는 드로잉 성형되는 소재가 금형 내로 유입되는 양을 제어하고, 드로잉 성형 제품의 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
실시 예는 드로잉 성형 공정의 효율성 및 편의성을 증대시키는 것을 목적으로 한다.
실시 예는 드로잉 장치 및 방법에 관한 것이다.
실시 예에 따른 드로잉 장치는 소재의 일면과 마주보고, 상기 소재가 유입되는 홈을 구비하는 제1 성형구조; 상기 소재의 타면과 마주보고, 상기 소재를 가압하여 상기 홈에서 상기 소재가 이동하는 방향인 유입방향으로 상기 소재를 이동시키는 제2 성형구조; 상기 제2 성형구조의 외주 바깥에 존재하는 제3 성형구조; 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 하나에 구비되고, 상기 소재를 가압하여 상기 소재를 상기 유입방향 및 상기 유입방향이외의 방향들 중 적어도 어느 하나의 방향으로도 인장시키는 제1 성형보조구조; 및 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 구비되어 상기 소재를 가압함으로써 상기 소재에 연속적인 제2 비드부를 형성하는 제2 성형보조구조;를 포함하고, 상기 제1 성형보조구조는, 상기 제1 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 돌출된 제1 가압구조; 및 상기 제3 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 상기 제1 가압구조에 대응되는 위치에 구비된 제1 유입구조;를 포함하고, 상기 제1 가압구조는, 복수개가 상기 홈의 폭 방향 또는 직경 방향으로 배치되어 상기 소재를 가압함으로써 상기 소재에 비연속적인 제1 비드부를 형성하게 제공되고, 상기 제1 유입구조는, 복수개의 상기 제1 가압구조에 일대일 대응되도록 상기 제3 성형구조에 구비되고, 상기 제2 성형보조구조는, 상기 제1 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 돌출된 제2 가압구조; 및 상기 제3 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 상기 제2 가압구조에 대응되는 위치에 구비된 제2 유입구조;를 포함하고, 상기 제2 가압구조 및 상기 제2 유입구조는, 상기 소재에 형성된 상기 제2 비드부에 나란한 방향으로 연속되도록 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 구비되고, 상기 제2 성형보조구조는, 상기 제1 성형보조구조보다 상기 홈에서 더 멀게 위치되도록 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 구비될 수 있다.
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또한, 상기 제1 가압구조 및 상기 제1 유입구조는, 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 결합 또는 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조로부터 분리되게 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 가압구조는, 상기 소재와 마주보는 면이 구면(spherical)일 수 있다.
또한, 상기 제1 가압구조는, 상기 소재의 두께 방향에 수직한 평면에서의 단면이 상기 소재에서 멀어질수록 증가하게 구비될 수 있다.
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또한, 상기 제1 성형구조는, 상기 홈이 구비된 상부다이;고, 상기 제2 성형구조는, 적어도 일부가 상기 홈에 삽입되게 제공된 펀치;고, 상기 제3 성형구조는, 상기 펀치의 외주 바깥에 배치된 홀더부재;일 수 있다.
또한, 상기 상부다이는, 상기 제1 가압구조가 삽입되는 제1 가압구조삽입홈;을 포함하고, 상기 홀더부재는, 상기 제1 유입구조를 구비하는 탈착구조가 삽입되는 탈착구조삽입홈;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 가압구조는, 상기 제1 가압구조삽입홈에 형성된 제1 나사홈에 대응되는 제1 나사산을 구비하고, 상기 탈착구조는, 상기 탈착구조삽입홈에 형성된 제2 나사홈에 대응되는 제2 나사산을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 가압구조는, 중공부를 구비하고, 상기 제1 성형보조구조는, 상기 중공부에 삽입되어 상기 제1 가압구조를 상기 상부다이에 고정하는 체결부재;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 가압구조는, 상기 소재의 두께방향 평면에서의 단면이 일정 곡률반경값을 가지게 구비되어 상기 곡률반경값을 가지는 영역으로 상기 소재를 가압하게 제공될 수 있다.
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실시 예에 따르면 드로잉 성형되는 소재가 금형 내로 유입되는 양을 용이하게 제어할 수 있고, 드로잉 성형 제품의 불량을 억제하며, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 드로잉 성형 공정의 효율성 및 편의성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 드로잉 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 드로잉 성형 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 제2 실시 예에 다른 드로잉 장치에 의해 성형 완료된 소재를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 장치의 부분 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 의해 성형 완료된 소재의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 의해 성형 완료된 소재의 사시도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 의해 성형 완료된 소재의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 성형보조구조의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 가압구조의 분해도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 유입구조의 분해도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 제1 가압구조 및 제1 유입구조의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 가압구조, 제2 유입구조 및 소재의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 가압구조, 제1 유입구조 및 소재의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 제1 성형보조구조의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 제3 성형구조의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 드로잉 장치의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 드로잉 장치 및 소재의 분해사시도이다.
도 17은 도 16의 드로잉 장치에 의해 성형 완료된 소재의 사시도이다.
도 18은 도 16의 드로잉 장치 및 도 16의 드로잉 장치에 의해 성형된 소재의 사시도이다.
도 19는 통상의 드로잉 장치에 의해 성형된 소재의 성형해석결과이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 장치에 의해 성형된 소재의 성형해석결과이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 드로잉 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
이하에서 설명하는 드로잉 장치는 드로잉 성형 및 딥드로잉 성형 중 적어도 어느 하나에 적용될 수 있고, 프레스기에 장착되어 사용될 수 있다.
이하에서 설명하는 Z축은 소재의 두께 방향일 수 있다. 또는 중력 반대 방향일 수 있다. 또는 소재의 유입방향일 수 있다. 소재의 유입방향은 제1 성형구조의 홈 내에서 소재가 이동하는 방향일 수 있다.
이하에서 설명하는 X축은 상기 유입방향에 수직한 방향일 수 있다. 또는 소재의 길이 방향이 될 수 있다.
이하에서 설명하는 Y축은 상기 소재의 폭 방향일 수 있다.
도 4에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 장치는 소재(미도시)의 일면과 마주보게 구비되고, 상기 소재가 유입되는 홈(112)을 구비하는 제1 성형구조(110), 상기 소재를 가압하여 상기 홈(112) 내에서 상기 소재가 이동하는 방향인 유입방향(D)으로 상기 소재를 이동시키고, 상기 소재와 함께 홈(112)으로 이동함으로써 상기 소재의 적어도 일부를 상기 홈(112)으로 유입시키는 제2 성형구조(120), 상기 제2 성형구조에 의해 상기 소재가 상기 홈으로 유입되기 전, 유입되는 동안 및 유입 완료 후 중 적어도 어느 한 때에 상기 소재와 접촉하는 제3 성형구조(130) 및 상기 제1 성형구조(110)와 제3 성형구조(130)에 구비되고, 상기 소재를 가압하여 상기 소재를 상기 유입방향(D) 및 상기 유입방향 이외의 방향들 중 적어도 어느 하나의 방향으로 인장시키는 제1 성형보조구조(140)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 성형보조구조(140)는 상기 소재(미도시)의 두께 방향으로 돌출된 돌기인 제1 가압구조(141)를 포함할 수 있고, 상기 제3 성형구조(130)는 오목하게 형성되되, 상기 소재의 두께 방향으로 상기 제1 가압구조(141)에 대응되는 위치에 구비된 제1 유입구조(142)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 가압구조(141)는 돌기 형상일 수 있고, 제1 유입구조(142)는 상기 제1 가압구조가 삽입될 수 있는 홈 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 성형구조(110)는 상기 홈(112)이 구비된 상부다이(upper-die)일 수 있고, 상기 제2 성형구조(120)는 적어도 일부가 상기 홈(112)에 삽입되게 제공된 펀치(punch)일 수 있다.
그리고 상기 제3 성형구조(130)는 상기 펀치의 외주 바깥에 배치된 홀더부재일 수 있다. 홀더부재는 블랭크홀더(blank-holder)와 같은 역할을 하며, 소재의 성형성을 향상시키는 것에 기여할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 성형구조(110), 제2 성형구조(120) 및 제3 성형구조(130)가 설치된 프레스기(미도시)의 동작에 의해 제1 성형구조(110) 또는 제3 성형구조(130)가 상기 소재에 대해 이동할 수 있다.
제1 성형구조(110) 또는 제3 성형구조(130)가 상기 소재에 대해 이동하는 과정에서 상기 제1 성형구조(110)와 상기 제3 성형구조(130)가 소재에 접촉하기 이전에 상기 소재는 제1 가압구조(141)에 의해 가압되어 제1 유입구조(142)로 유입될 수 있다.
소재(미도시)는 제1 가압구조(141)에 의해 제1 유입구조(142)에 삽입 완료 후 제1 성형구조(110)이 홈(112)의 더 이상 유입되지 않으며, 제2 성형구조(120)는 소재(미도시)를 인장시키면서 상기 소재(미도시)를 홈(112)으로 유입시킬 수 있다.
제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)를 이용하면 소재(미도시)가 홈(112)으로 유입되는 여부 또는 소재(미도시)가 홈(112)으로 유입되는 양을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 성형구조(110)는 소재(미도시)의 하부에, 제2 성형구조(120)는 소재(미도시)의 상부에, 제3 성형구조(130)도 소재의 상부에 존재할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 드로잉 장치는 상기 제1 성형구조(110) 및 상기 제3 성형구조(130)에 구비되어 소재(미도시)를 가압함으로써 상기 소재에 연속적인 비드부를 형성하는 제2 성형보조구조(150)를 더 포함할 수 있다.
제2 성형보조구조(150)는 제1 성형구조(110)에서 하방으로 돌출된 제2 가압구조(151) 및 상기 제2 가압구조(151)에 대응되는 위치에 존재하도록 제3 성형구조(130)에 마련된 제2 유입구조(152)를 포함할 수 있다.
제2 성형보조구조(150) 또한 소재(미도시)가 제1 성형구조(110)의 홈(112)으로 유입되는 양을 제어하거나, 소재(미도시)가 홈(112)으로 유입되는 것을 억제하는 역할을 한다.
다만, 제2 성형보조구조(150)와 제1 성형보조구조(140)의 차이점은 제2 성형보조구조(150)는 소재(미도시)가 제1 성형구조(110)의 홈(112)로 유입되는 양을 억제하되, 상기 소재(미도시)가 홈(112)에서 이동하는 방향으로의 유입량을 억제하는 반면, 제1 성형보조구조(140)는 소재(미도시)가 홈(112)에서 이동되는 방향인 유입방향(D) 및 상기 유입방향이 아닌 방향으로도 소재(미도시)가 홈(112)으로 유입되는 것을 억제한다는 것이다.
소재(미도시)는 제2 성형구조(120)에 의해 가압되어 제1 성형구조(110)의 홈(112)으로 삽입될 수 있다.
제2 성형구조(120)가 계속해서 홈(112) 방향으로 이동하면서 소재(미도시)를 계속해서 가압하면 소재(미도시)는 홈(112) 안에서 인장될 수 있다.
소재(미도시)가 홈(112)에 삽입 완료된 후, 제2 성형구조(120)가 계속해서 이동하면 상기 소재(미도시)는 상기 홈(112)에서 상기 홈(112)의 일정 깊이까지 이동되며, 이 과정에서 소재(미도시)는 인장될 수 있다.
이때, 상기 소재(미도시)가 상기 홈(112)에 삽입 완료된 후, 상기 홈(112)에서 이동되는 방향을 유입방향(D)이라고 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 제1 성형보조구조(140)는 상기 소재(미도시)를 상기 유입방향(D) 및 상기 유입방향이 아닌 방향으로도 유입 억제하거나 유입되는 양을 제어할 수 있으므로 성형 완료된 소재의 주름 및 크랙 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 소재(미도시)가 홈(112)에 삽입된 영역인 드로잉 성형부로 소재가 몰리는 것을 억제할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 가압구조(141)는 복수개가 구비될 수 있고, 복수개의 상기 제1 가압구조(141)는 상기 홈(112)의 폭 방향 또는 직경 방향으로 배치되어 상기 소재를 가압할 수 있다.
그리고 상기 제1 유입구조(142)는 상기 제1 가압구조(141)에 일대일 대응되도록 상기 제3 성형구조(130)에 복수개가 마련될 수 있다.
다만, 제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)의 개수, 배치 위치 등은 반드시 본 발명의 일 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 소재 및 제품의 특징, 성형 조건, 공정 조건 등에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 장치에 의해 성형 완료된 소재(101)이다. 실시 예에 따른 소재(101)는 제2 성형구조(도 4의 120)에 의해 홈(도 4의 112)에 유입되어 형성된 드로잉부(102) 및 상기 드로잉부(102)에 이어진 한 쌍의 플랜지부(103)를 포함할 수 있다.
드로잉부(102) 및 플랜지부(103)의 형상 및 위치는 성형되는 소재의 형상 및 규격 등에 의해 달라질 수 있다.
상기 소재(101)가 제1 성형보조구조(도 4의 140)에 의해 가압된 곳에는 제1 비드부(104)가 형성될 수 있다.
상기 제1 가압구조(도 4의 141) 및 상기 제1 유입구조(도 4의 142)는 상기 소재(101)에 형성된 제1 비드부(104)가 상기 소재(101)의 폭 방향(Y축 방향)으로 비연속적으로 형성되도록 상기 제1 성형구조(도 4의 110) 및 상기 제3 성형구조(도 4의 130)에 각각 형성될 수 있다.
상기 제1 가압구조(도 4의 141) 및 상기 제1 유입구조(도 4의 142)는 상기 소재(101)에서 비연속되는 제1 비드부(104)를 형성하고, 제1 비드부(104)는 원형일 수 있다.
제1 비드부(104)가 원형이 되면 제1 비드부(104)의 외주가 원형이 되고, 그러면 제1 비드부의 외주 방향 전체에서 소재(101)를 가압할 수 있게 된다.
제1 비드부(104)의 외주 방향은 소재(101)의 유입방향(도 4의 D)이 아닌 방향을 포함하므로 소재(101)는 유입방향(도 4의 D)이 아닌 방향으로도 가압되며, 소재(101)의 유입방향(도 4의 D)이 아닌 방향으로도 홈(도 4의 112)으로의 유입이 억제되어 소재(101)의 주름 및 크랙 발생을 효과적으로 억제될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 드로잉 장치에 의해 성형 완료된 소재(101)이다. 상기 소재(101)가 제2 성형보조구조(도 4의 150)에 의해 가압된 곳에는 제2 비드부(105)가 형성될 수 있다.
상기 제2 가압구조(도 4의 151) 및 상기 제2 유입구조(도4의 152)는 상기 소재(101)에 형성된 제2 비드부(105)가 상기 소재의 폭 방향(Y축 방향)으로 일정 구간 연속되게 형성되도록 상기 제1 성형구조(도 4의 110) 및 상기 제3 성형구조(도 4의 130)에 각각 형성될 수 있다.
제2 비드부(105)는 소재(101)의 폭 방향(Y축 방향)에 나란히 형성되며, 소재의 폭 방향(Y축 방향)으로 연속되게 구비될 수 있다. 제2 비드부(105)는 소재의 길이 방향(X축 방향)으로 일정 길이(L)를 가질 수 있다.
제2 가압구조(도 4의 151) 및 상기 제2 유입구조(도 4의 152)는 소재(101)가 유입방향(도 4의 D)으로 유입되는 것을 억제하거나 유입방향(도 4의 D)으로 유입되는 양을 제어함으로써 소재의 주름 및 크랙 발생 억제에 기여하게 된다.
도 5c는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 드로잉 장치에 의해 성형 완료된 소재(101)이다. 상기 소재(101)가 제1 성형보조구조(도 4의 140) 및 제2 성형보조구조(도 4의 150)에 의해 가압된 곳에는 제1 비드부(104) 및 제2 비드부(105)가 형성될 수 있다.
제1 성형보조구조(도 4의 140) 및 제2 성형보조구조(도 4의 150)를 함께 사용하면 소재(101)의 홈(도 4의 112)으로의 유입량 및 홈(도 4의 112)으로의 유입 여부를 더욱 효과적으로 제어할 수 있고, 소재의 주름 및 크랙 발생을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제2 성형보조구조(도 4의 150)는 상기 제1 성형보조구조(도 4의 140) 보다 상기 홈(도 4의 112)에서 더 멀게 위치할 수 있다.
이에 따르면 제1 성형보조구조(도 4의 140)가 홈(도 4의 112)에 상기 제2 성형보조구조(도 4의 150) 보다 가까이 배치되므로 소재의 홈(도 4의 112)에 근접한 위치에서 소재가 홈(도 4의 112)로 유입되는 것을 다방향으로 억제할 수 있으므로 소재의 주름 및 크랙 발생 억제에 보다 효과적일 수 있다.
도 6에서 보이듯 본 발명의 일 실시 예에서 제1 성형보조구조(140)는 제1 성형구조(110) 및 제3 성형구조(130)에 탈부착되게 구비될 수 있다.
제1 가압구조(141)는 제1 성형구조(110)에 결합되거나 상기 제1 성형구조로부터 분리되게 제공될 수 있다.
제1 유입구조(142)는 제3 성형구조(130)에 결합되거나 상기 제3 성형구조로부터 분리되게 제공될 수 있다.
제1 성형구조(110)는 제1 가압구조(141)가 삽입되어 결합될 수 있는 제1 삽입구조(113)를 포함할 수 있다.
상기 제3 성형구조(130)는 상기 제1 유입구조(142)를 구비하는 탈착구조(143)가 삽입되어 결합될 수 있는 제2 삽입구조(132)를 포함할 수 있다.
제1 가압구조(141) 및 상기 제1 삽입구조(113)에는 고정수단이 마련될 수 있고, 상기 고정수단은 상기 제1 가압구조(141)를 상기 제1 삽입구조(113)에 고정시킬 수 있다.
탈착구조(143) 및 제2 삽입구조(132)에는 고정수단이 마련될 수 있고, 상기 고정수단은 상기 탈착구조(143)를 상기 제2 삽입구조(132)에 고정시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 고정수단은 나사홈 및 나사산이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 가압구조(141)는 제1 삽입구조(113)에 형성된 제1 나사홈(114)에 대응되는 제1 나사산(144)을 구비할 수 있다.
상기 탈착구조(143)는 상기 제2 삽입구조(132)에 형성된 제2 나사홈(133)에 대응되는 제2 나사산(145)을 구비할 수 있다.
이에 따르면, 소재가 변경되거나 소재의 가공 조건 등이 변경될때 마다 제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)를 제1 성형구조(110) 및 제3 성형구조(130)에 새로 가공할 필요가 없고, 제1 성형구조(110) 및 제3 성형구조(130)는 유지하면서 제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)의 규격 또는 사양만을 변경할 수 있으므로 드로잉 성형 작업의 효율성 및 편의성이 현저히 증대될 수 있다.
또한, 나사홈과 나사산의 간단한 결합으로 제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)를 고정할 수 있고, 제1 가압구조(141)가 제1 성형구조(110)의 외부로 돌출된 높이 또한 나사산 및 나사홈에 의해 조절할 수 있으므로 드로잉 작업의 편의성이 더욱 향상될 수 있다.
도 7에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 가압구조(141)에는 제1 중공부(146)가 마련될 수 있고, 제1 성형구조(110)에는 제1 가압구조(141)가 삽입되는 제1 삽입구조(113)가 마련될 수 있다..
제1 중공부(146)에는 제1 체결부재(147)가 삽입되어 제1 가압구조(141)가 제1 삽입구조(113)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 8에서 보이듯, 탈착구조(143)에는 제2 중공부(148)가 마련될 수 있고, 제3 성형구조(130)에는 탈착구조(143)가 삽입될 수 있는 제2 삽입구조(132)가 마련될 수 있다.
탈착구조(143)의 제2 중공부(148)에는 제2 체결부재(149)가 삽입되어 탈착구조(143)가 제2 중공부(148)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
제1 가압구조(141) 및 탈착구조(143)의 결합을 더욱 견고하게 하도록 상기 제1 가압구조(141)에는 제1 중공부(146)가 마련될 수 있고, 탈착구조(143)에는 제2 중공부(148)가 마련될 수 있으며, 상기 제1,2 중공부(146,148)에는 각각 제1,2 체결부재(147,149)가 삽입되어 상기 제1 가압구조(141) 및 상기 탈착구조(143)를 각각 상부다이(111) 및 홀더부재(131)에 견고히 결합하여 고정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)는 도 9에서 보이듯, 중심선(C)을 기준으로 좌,우 대칭이 되도록 제1 성형구조(110) 및 제3 성형구조(130)에 마련될 수 있다.
도 10에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 가압구조(141)는 소재(101)와 마주보는 면이 구면(spherical)일 수 있다.
제1 가압구조(141)의 상기 구면이 상기 소재(101)와 접촉하여 상기 소재를 가압하면 소재(101)가 제1 유입구조(142)로 유입될 때 찢어지거나 주름이 생기거나 파단되는 것을 억제하면서 소재를 용이하게 인장시킬 수 있다.
또한, 제1 가압구조(141)의 상기 구면이 소재(101)를 가압하여 제1 유입구조(142)에 유입시키게 되면 소재(101)는 제1 가압구조(141)의 둘레 방향 전체를 따라 인장되므로 유입방향(도 4의 D)만이 아닌 다방향에서 소재가 홈(도 4의 112)으로 유입되는 것을 억제할 수 있게 된다. 따라서, 드로잉 성형 완료 후, 소재에 발생할 수 있는 주름, 크랙, 파단 등을 최소화할 수 있게 된다.
도 11에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 가압구조(151) 및 제2 유입구조(152)는 상기 소재(101)를 가압하여 상기 소재(101) 폭 방향(Y축 방향)에 평행인 제2 비드부(105)를 형성할 수 있다. 상기 제2 비드부(105)는 소재의 길이 방향(X축 방향)으로 일정 길이(L)를 가질 수 있다. 상기 제2 비드부(105)는 Y축 방향으로 일정구간 연속되게 형성될 수 있다.
제2 가압구조(151) 및 제2 유입구조(152)는 소재(101)를 가압함으로써 상기 소재(101)가 길이 방향(X축 방향)으로 이동하는 것을 억제하거나 소재(101)가 길이 방향(X축 방향)으로 이동하는 양을 제어할 수 있다.
제2 가압구조(151) 및 제2 유입구조(152)는 소재(101)가 길이 방향(X축 방향)으로 이동하는 것을 억제하거나 소재(101)가 길이 방향(X축 방향)으로 이동하는 양을 제어함으로써 소재(101)의 유입방향(도 4의 D)으로의 이동을 억제하거나 이동하는 양을 제어할 수 있다.
도 12에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)는 소재(101)에 Y축 방향으로 나란하게 배열된 다수의 제1 비드부(104)를 형성하게 되며, 제1 비드부(104)는 Y축 방향으로 비연속되고, 제1 비드부(104)의 외주는 원형이 될 수 있다.
제1 가압구조(141) 및 제1 유입구조(142)는 소재의 길이 방향인 X축 방향에 더하여 X축 방향이 아닌 방향 즉, 제1 비드부(104)의 원주의 모든 방향에서 소재를 가압하게 된다.
따라서 소재(101)의 홈(도 4의 112)으로의 유입이 다방향에서 억제될 수 있고, 소재(101)의 주름, 크랙 등의 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시 예에서 제1 가압구조(141)는 제1 성형구조(110)에서 Y축 방향으로 복수개가 구비될 수 있고, 제2 유입구조(142)는 제3 성형구조(130)에서 Y축 방향으로 복수개가 구비될 수 있다.
도 13에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에서 복수개의 제1 가압구조(141)를 Y축에 나란한 방향으로 배치함과 동시에 X축 방향으로 2중으로 배치할 수도 있다. 이러한 경우, 도 14에서 보이듯, 제3 성형구조(130)에 형성된 제1 유입구조(142)도 상기 제1 가압구조(141)와 대응되는 위치에 존재할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 드로잉 장치는 도 15에서 보이듯, 제1 삽입구조(113) 및 제2 삽입구조(132)에 삽입된 마개부재(160)를 더 포함할 수 있다.
마개부재(160)의 단부는 평면이고, 상기 마개부재(160)의 단부는 제1 성형구조(110) 및 제3 성형구조(130)의 외주와 동일선상에 존재할 수 있다. 즉, 상기 마개부재(160)는 제1 성형구조(110) 및 제3 성형구조(130)의 바깥으로 돌출되지 않는다.
이러한 경우 제1 성형구조(110) 및 제3 성형구조(130)에는 제2 가압구조(151) 및 제2 유입구조(152) 만이 존재하게 되며, 마개부재(160)를 통해 소재(도 6의 101)를 홈(112)으로 유입시키는 것을 방해하는 힘(비드 억지력)을 감소시킬 수 있다.
또한, 마개부재(160)를 통해 비드 억지력을 제어할 수 있으므로 성형 조건이 변경될 때마다 비드 억지력을 제공하는 제1 가압구조(도 4의 141) 및 제1 유입구조(도 4의 142)를 새롭게 다시 가공해야할 필요가 없으므로 가공이 편리해지고 신속하게 제품을 성형할 수 있게 된다.
한편, 소재(101)에 제1 드로잉부(115) 및 제2 드로잉부(116)를 성형하기 위해 본 발명의 드로잉 장치를 도 16과 같이 구비할 수 있다.
제1 드로잉부(115) 및 제2 드로잉부(116) 주변으로 제1 성형보조구조(140) 및 제2 성형보조구조(150)가 구비될 수 있고, 제1 성형보조구조(140)는 복수개가 마련될 수 있다.
복수개의 제1 성형보조구조(140)는 서로 직경이 다르게 구비될 수 있고, 이에 따르면 소재의 1회 성형으로 상기 소재(101)에 다양한 크기의 비드 억지력을 제공할 수 있다.
도 17에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 제1 성형구조(110)에 형성된 제1 드로잉부(115)를 따라 배치된 제1 성형보조구조(140)의 직경이 제2 드로잉부(116)를 따라 배치된 또 다른 제1 성형보조구조(140)의 직경보다 상대적으로 작을 수 있다.
이와 같은 드로잉 장치로 소재(도 16의 101)를 가압하게 되면 도 18에서 보이듯, 상기 소재(101)는 제1 가압구조(141) 및 제2 유입구조(142)에 의해 가압되며, 역시 제2 가압구조(151) 및 제2 유입구조(152)에 의해서도 가압된다.
도 19에 도시된 소재(101)는 드로잉 장치(미도시)에 의해 가압되어 성형된 것이며, 제1 드로잉부(102a), 제2 드로잉부(102b) 및 플랜지부(103)를 포함할 수 있다.
제1 드로잉부(102a)에 존재하는 단위영역(E1) 내에서 주름영역(E2)이 약 1/2에 가까운 영역을 차지하는 것을 알 수 있다.
이에 반해, 도 20에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 장치(미도시)에 의해 가압되어 성형된 소재(101)가 도시되어 있다.
도 20에 도시된 소재(101)에는 제1 드로잉부(102a)를 따라 제1 성형보조구조에 의해 가압된 영역(140a) 및 제2 성형보조구조에 의해 가압된 영역(150a)이 존재하며, 제1 성형보조구조에 의해 가압된 영역(140a) 및 제2 성형보조구조에 의해 가압된 영역(150a)이 존재함에 따라 제1 드로잉부(102a)에 존재하는 단위영역(E1) 내에서 주름영역(E2)이 약 1/3에 가까운 영역을 차지하는 것을 알 수 있다.
따라서, 성형 완료된 소재(101)의 제1 드로잉부(102a) 및 성형 완료된 소재(101)의 제2 드로잉부(102b) 주변에서의 주름, 크랙 파단 등을 현저히 줄일 수 있다.
한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 도 21에서 보이듯, 홈을 구비하는 제1 성형구조와, 상기 제1 성형구조와 마주보는 제2 성형구조 및 상기 제2 성형구조의 외주 바깥에 마련된 제3 성형구조로 상기 소재를 가압하여 드로잉 성형하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 성형 방법은 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 하나에 구비되며, 일정 곡률반경값을 가지는 비드(bead)로 상기 소재를 가압하여 상기 소재가 상기 홈에서 이동되는 방향인 유입방향 및 상기 유입방향이외의 방향들 중 적어도 어느 하나의 방향으로 상기 소재를 인장시키는 다방향인장단계(S110)를 포함할 수 있다.
다방향인장단계(S110)는 소재가 제1 성형구조로 유입되는 방향 이외의 방향으로도 상기 소재를 가압하여 비드 억지력을 제공하므로 소재의 주름, 크랙 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 비드는 상기 소재의 두께 방향 단면에서 상기 소재와 접촉하는 면이 일정 곡률반경값을 가질 수 있다. 따라서 상기 비드는 상기 소재와 접촉하는 면이 라운드지게 구비될 수 있다.
비드가 라운드지게 구비되면 소재의 파단 또는 찢어짐 현상을 방지할 수 있고, 비드의 곡률반경값이 커질수록 소재의 유입저항은 낮아지게 되므로 이러한 특성을 고려하여 소재의 특성에 맞게 비드를 적용하 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 성형 방법은 상기 비드를 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 하나로부터 분리하는 비드분리단계(S120)를 포함할 수 있다.
비드분리단계(S120)는 제1 성형구조 및 제3 성형구조 중 적어도 어느 하나에 구비될 수 있는 비드를 소재의 성형 조건이 바뀔때마다 새로 가공하지 않아도 되므로 작업의 편의성, 신속성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 드로잉 방법은 도 22에서 보이듯, 상기 비드분리단계 완료 후 상기 비드와 다른 곡률반경값을 가지는 또 다른 비드를 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 어느 하나에 결합하는 비드교체단계(S130)를 더 포함할 수 있다.
비드교체단계(S130)는 변경된 소재에 적합한 비드를 신속하게 교체적용함으로써 상기 소재의 성형 조건에 최적화된 비드를 신속하게 적용할 수 있고, 소재의 성형 속도를 향상시켜 제품의 생산성 향상에 기여할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일 실시 예에서 상기 다방향인장단계(S110)는 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 어느 하나에 구비된 비드를 복수개 구비하여 실시할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 복수개의 상기 비드는 상기 소재의 폭 방향 또는 길이방향으로 일정 간격 이격될 수 있다. 복수개의 비드가 소재의 폭방향 또는 길이방향으로 일정간격 이격되면 비드의 외주 방향 전체에서 소재를 가압할 수 있으므로 소재에 다방향으로 비드 억지력을 제공할 수 있게 된다.
이때, 상기 다방향인장단계(S110)는, 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 어느 하나에 구비된 서브비드로도 소재를 가압하여 실시할 수 있다.
서브비드는 상기 제1 성형구조 또는 상기 제3 성형구조에 상기 소재의 길이 방향 또는 폭 방향으로 일정구간 연속되게 구비되며, 상기 서브비드는 상기 소재가 제1 성형구조의 상기 홈에서 이동되는 방향으로 상기 소재의 유입을 억제할 수 있다.
비드와 서브비드를 통해 소재를 가압하는 다방향인장단계(S110)에 따르면 상기 소재의 유입방향 및 상기 소재의 유입방향이외의 방향으로 소재에 비드 억지력을 제공할 수 있다.
다방향인장단계(S110)에서 비드가 제공하는 비드 억지력도 소재의 유입방향으로 작용하지만, 서브비드를 추가로 구비하여 소재를 가압하게 되면 소재의 유입방향으로 작용하는 비드 억지력의 세기를 더욱 강하게 할 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
101 : 소재 110 : 제1 성형구조
112 : 홈 113 : 제1 삽입구조
114 : 제1 나사홈 120 : 제2 성형구조
130 : 제3 성형구조 132 : 제2 삽입구조
140 : 제1 성형보조구조 141 : 제1 가압구조
142 : 제1 유입구조 143 : 탈착구조
144 : 제1 나사산 145 :제2 나사산
146 : 제1 중공부 147 : 제1 체결부재
148 : 제2 중공부 149 : 제2 체결부재
150 : 제2 성형보조구조 151 : 제2 가압구조
152 : 제2 유입구조 160 : 마개부재

Claims (19)

  1. 소재의 일면과 마주보고, 상기 소재가 유입되는 홈을 구비하는 제1 성형구조;
    상기 소재의 타면과 마주보고, 상기 소재를 가압하여 상기 홈에서 상기 소재가 이동하는 방향인 유입방향으로 상기 소재를 이동시키는 제2 성형구조;
    상기 제2 성형구조의 외주 바깥에 존재하는 제3 성형구조;
    상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조 중 적어도 하나에 구비되고, 상기 소재를 가압하여 상기 소재를 상기 유입방향 및 상기 유입방향이외의 방향들 중 적어도 어느 하나의 방향으로도 인장시키는 제1 성형보조구조; 및
    상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 구비되어 상기 소재를 가압함으로써 상기 소재에 연속적인 제2 비드부를 형성하는 제2 성형보조구조;
    를 포함하고,
    상기 제1 성형보조구조는,
    상기 제1 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 돌출된 제1 가압구조; 및
    상기 제3 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 상기 제1 가압구조에 대응되는 위치에 구비된 제1 유입구조;를 포함하고,
    상기 제1 가압구조는,
    복수개가 상기 홈의 폭 방향 또는 직경 방향으로 배치되어 상기 소재를 가압함으로써 상기 소재에 비연속적인 제1 비드부를 형성하게 제공되고,
    상기 제1 유입구조는,
    복수개의 상기 제1 가압구조에 일대일 대응되도록 상기 제3 성형구조에 구비되고,
    상기 제2 성형보조구조는,
    상기 제1 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 돌출된 제2 가압구조; 및
    상기 제3 성형구조에서 상기 소재의 두께 방향으로 상기 제2 가압구조에 대응되는 위치에 구비된 제2 유입구조;
    를 포함하고,
    상기 제2 가압구조 및 상기 제2 유입구조는,
    상기 소재에 형성된 상기 제2 비드부에 나란한 방향으로 연속되도록 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 구비되고,
    상기 제2 성형보조구조는,
    상기 제1 성형보조구조보다 상기 홈에서 더 멀게 위치되도록 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 구비된 드로잉 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가압구조 및 상기 제1 유입구조는,
    상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조에 결합 또는 상기 제1 성형구조 및 상기 제3 성형구조로부터 분리되게 구비된 드로잉 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가압구조는,
    상기 소재와 마주보는 면이 구면(spherical)인 드로잉 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가압구조는,
    상기 소재의 두께 방향에 수직한 평면에서의 단면이 상기 소재에서 멀어질수록 증가하게 구비된 드로잉 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성형구조는,
    상기 홈이 구비된 상부다이;고,
    상기 제2 성형구조는,
    적어도 일부가 상기 홈에 삽입되게 제공된 펀치;고,
    상기 제3 성형구조는,
    상기 펀치의 외주 바깥에 배치된 홀더부재;인 드로잉 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상부다이는,
    상기 제1 가압구조가 삽입되는 제1 가압구조삽입홈;을 포함하고,
    상기 홀더부재는,
    상기 제1 유입구조를 구비하는 탈착구조가 삽입되는 탈착구조삽입홈;을 포함하는 드로잉 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 가압구조는,
    상기 제1 가압구조삽입홈에 형성된 제1 나사홈에 대응되는 제1 나사산을 구비하고,
    상기 탈착구조는,
    상기 탈착구조삽입홈에 형성된 제2 나사홈에 대응되는 제2 나사산을 구비하는 드로잉 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 가압구조는,
    중공부를 구비하고,
    상기 제1 성형보조구조는,
    상기 중공부에 삽입되어 상기 제1 가압구조를 상기 상부다이에 고정하는 체결부재;를 더 포함하는 드로잉 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가압구조는,
    상기 소재의 두께방향 평면에서의 단면이 일정 곡률반경값을 가지게 구비되어 상기 곡률반경값을 가지는 영역으로 상기 소재를 가압하게 제공되는 드로잉 장치.
  15. 삭제
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