KR102350986B1 - 드로잉 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기 셋팅위치와 소재유입량을 측정함으로써 가공 결함을 최소한으로 줄일 수 있는 드로잉 가공장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 형태에 따르면, 소재를 하측에서 지지하며, 중앙에 드로잉 공간이 형성된 하부금형; 상기 하부금형에 지지된 소재의 테두리를 압착하는 블랭크 홀더부; 상기 하부금형의 상측에 위치되어 상기 드로잉 공간내로 인입되면서 상기 하부금형과 상기 블랭크 홀더부 사이에 위치된 소재를 드로잉 가공하는 펀치; 상기 하부금형과 상기 블랭크 홀더부 사이에 위치된 소재의 테두리의 위치를 측정하는 변위측정부; 상기 변위측정부에서 측정된 상기 소재의 테두리의 위치로서, 상기 소재의 초기 셋팅위치 및 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 파악하는 제어부;를 포함하는 드로잉 가공장치가 제공된다.

Description

드로잉 가공장치{DRAWING MACHINE}

본 발명은 드로잉 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초기 셋팅위치와 소재유입량을 측정함으로써 가공 결함을 최소한으로 줄일 수 있는 드로잉 가공장치에 관한 것이다.

금속 박판 소재에 하중을 가하여 소정변형을 발생시켜 가동하는 방법 중 하나인 드로잉 가공은 하부금형 표면에 있는 박판 소재를 원주방향으로 가압하면서도 펀치와 하부금형 사이로 이동시켜 측벽을 형성하는 가공방법이다.

이러한 드로잉 가공을 위해 도 1에 도시된 바와 같은 드로잉 가공장치가 사용된다.

종래의 드로잉 가공장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부금형(10)과, 소재(15)를 상기 하부금형(10)에 고정하는 블랭크 홀더(20)와 상기 소재(15)를 아래측으로 눌러 드로잉 가동하는 펀치(30)로 구성된다.

이 때, 상기 블랭크 홀더(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 단일한 링 형태의 블록으로 형성되며 상기 블랭크 홀더(20)는 상기 소재(15)에 균일한 압력을 가하기 위하여 복수개소에 균등한 압력이 가해진다.

상기 블랭크 홀더(20)에 의해 압착된 상태의 소재(15)에 펀치(30)가 하강함에 따라 상기 소재(15)가 상기 펀치(30)를 따라 이동되며, 상기 블랭크 홀더(20)에 압착된 부분도 상기 펀치(30)의 하강에 따라 안쪽으로 유입되면서 드로잉 가공이 이루어지게 된다.

이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 원형 소재(15)의 중앙부위가 상기 하부금형(10) 및 펀치(30)의 중앙부위에 일치하도록 놓여진 상태 및 상기 블랭크 홀더(20)에 의해 압착된 부분에 가해지는 마찰력이 균등한 상태일 때 완전한 드로잉 가공이 이루어질 수 있다.

만약, 소재(15)가 정위치에 놓여지지 아니하고 도 4에 도시된 바와 같이 일측으로 편심된 상태에 놓여진 경우, 드로잉 가공시 상기 소재(15)에 가해지는 성형하중(F)의 불균형으로 인해 상대적으로 큰 하중을 받는 위치에서 크랙이 발생하여 찢어지는 등의 불량이 발생될 우려가 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 소재(15)를 가압하여 소성변형을 발생시킴에 따라 상기 소재(15)가 중앙으로 유입되는 소재(15) 유입현상이 발생되고, 상기 블랭크 홀더(20)가 상기 소재(15)를 가압함에 따라 상기 소재(15)와 하부금형(10) 사이에 동적 마찰력이 작용하게 되는데, 이러한 동적 마찰력이 불균형해지면 도 5에 도시된 바와 같이, 소재(15)가 중앙으로 유입되는 소재(15)의 유입량의 불균형을 야기하며, 이는 소재(15)와 하부 금형 사이의 잔존 플랜지의 불균형을 초래하고, 동적 마찰력이 높아 플랜지의 잔존량이 많은 영역에서 성형하중(F)이 높게 발생하여 찢어지는 등의 불량이 발생될 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소재의 드로잉 가공시 결함발생을 최소화 할 수 있는 드로잉 가공장치를 제공하는 것이 과제이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 소재를 하측에서 지지하며, 중앙에 드로잉 공간이 형성된 하부금형; 상기 하부금형에 지지된 소재의 테두리를 압착하는 블랭크 홀더부; 상기 하부금형의 상측에 위치되어 상기 드로잉 공간내로 인입되면서 상기 하부금형과 상기 블랭크 홀더부 사이에 위치된 소재를 드로잉 가공하는 펀치; 상기 하부금형과 상기 블랭크 홀더부 사이에 위치된 소재의 테두리의 위치를 측정하는 변위측정부; 상기 변위측정부에서 측정된 상기 소재의 테두리의 위치로서, 상기 소재의 초기 셋팅위치 및 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 파악하는 제어부;를 포함하는 드로잉 가공장치가 제공된다.

상기 변위측정부는, 상기 블랭크 홀더부 또는 하부금형의 테두리를 따라 복수개가 원형으로 배치되어, 각 위치별로 소재의 테두리와의 거리를 측정하는 복수개의 변위센서를 포함할 수 있다.

상기 변위측정부는, 상기 블랭크 홀더부 또는 하부 금형의 테두리를 따라 원형으로 이동하면서 상기 소재의 테두리와의 거리를 감지할 수 있다.

상기 변위측정부는, 상기 블랭크 홀더부 또는 하부금형의 테두리와 이격되어 원형으로 배치되는 레일; 상기 레일상을 주행하는 이동대차; 상기 이동대차에 구비되어 상기 소재의 테두리와의 거리를 감지하는 변위센서;를 포함할 수 있다.

상기 변위측정부는 상기 변위센서의 높이를 조절하는 승강부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 펀치가 상기 드로잉 공간에 인입되기 전에, 상기 각 변위센서로부터 측정되는 위치별 소재의 테두리와의 거리로서, 상기 소재의 초기 셋팅위치가 정위치인지의 여부를 판단할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 펀치가 상기 드로잉 공간에 인입되는 도중에, 상기 각 변위센서로부터 측정되는 위치별 소재의 테두리와의 거리로서, 상기 소재의 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 계산할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 펀치가 상기 드로잉 공간으로 인입되기 전에, 상기 변위센서가 회전되면서 측정되는 위치별 소재의 테두리와의 거리로서, 상기 소재의 초기 셋팅위치가 정위치인지의 여부를 판단할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 펀치가 상기 드로잉 공간에 인입되는 도중에, 상기 변위센서가 회전되면서 측정되는 위치별 소재의 테두리와의 거리로서, 상기 소재의 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 계산할 수 있다.

상기 블랭크 홀더부는, 복수개가 원형으로 배치되도록 구비되어 상기 소재를 상기 하부금형측으로 가압하는 복수개의 가압블록; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 복수개의 가압블록을 상기 하부금형 측으로 각각 독립적으로 가압하는 가압부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 펀치가 상기 드로잉 공간으로 인입되는 도중에, 상기 변위측정부로부터 측정되는 위치별 소재의 소재유입량의 차이에 따라 상기 각 가압블록을 가압하는 해당 가압부의 가압력을 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 소재의 소재유입량이 다른 부분에 비해서 적은 위치를 가압하는 가압블록의 가압부의 가압력을 감소시키도록 제어할 수 있다.

본 발명의 드로잉 가공장치에 따르면 소재의 초기 셋팅위치를 감지하여 정위치에 셋팅되었을 때에만 작동이 이루어지므로 드로잉 가공시 초기 셋팅위치 불량에 따른 결함발생이 방지될 수 있는 효과가 있다.

또한, 드로잉 가공시 소재 유입량을 실시간으로 측정하여 동적 마찰력이 균일하게 작용되도록 제어하므로 동적 마찰력 불균형에 따른 결함발생이 방지될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 드로잉 가공장치를 도시한 도면;
도 2는 종래의 드로잉 가공장치의 블랭크 홀더를 도시한 평면도;
도 3은 드로잉 가공시 소재에 작용되는 이상적인 성형하중 및 마찰력을 도시한 도면;
도 4는 초기 셋팅위치가 정위치가 아닐 때 드로잉 가공시 소재에 작용되는 성형하중을 도시한 도면;
도 5는 동적 마찰력이 균등하게 작용되지 아니하였을 때 드로잉 가공시 소재에 작용되는 성형하중을 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 드로잉 가공장치의 일 실시예를 도시한 도면;
도 7은 도 6의 드로잉 가공장치의 변위측정부를 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 드로잉 가공장치의 다른 실시예를 도시한 도면;
도 9는 도 7의 드로잉 가공장치의 변위측정부를 도시한 도면;
도 10은 본 발명의 드로잉 가공장치의 일 실시예에 따른 블랭크 홀더부를 도시한 도면 이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 드로잉 가공장치에 대해서 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 드로잉 가공장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 하부금형(110), 블랭크 홀더부(120), 펀치(130), 변위센서(142) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.

상기 하부금형(110)은 소재(15)를 하측에서 지지하며, 중앙에 드로잉 공간(112)이 형성되도록 구비될 수 있다. 상기 하부금형(110)은 상기 소재(15)를 하측에서 지지하는 것으로서 강성이 강한 재질로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 소재(15)는 원형의 금속 박판일 수 있다. 물론, 반드시 금속이어야 하는 것은 아니며 소성가공이 가능한 여타 다른 재질의 소재(15)일 수도 있을 것이다.

상기 블랭크 홀더부(120)는 상기 하부금형(110)에 지지된 소재(15)의 테두리를 상기 하부금형(110)에 압착하도록 구비될 수 있다. 이와 같은 상기 블랭크 홀더부(120)는 상기 하부금형(110)의 상측에 위치되어 상기 소재(15)를 상기 하부금형(110)과의 사이에서 압착하도록 구비될 수 있다. 상기 소재(15)는 상기 블랭크 홀더부(120)에 의해 상기 하부금형(110)과 상기 블랭크 홀더부(120) 사이에 끼여 압착될 수 있다.

상기 펀치(130)는 상기 하부금형(110)의 상측에 위치되어 상기 드로잉 공간(112)내로 인입되면서 상기 하부금형(110)과 상기 블랭크 홀더부(120) 사이에 위치된 소재(15)를 드로잉 가공하도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 펀치(130)가 하강하여 상기 드로잉 공간(112)내로 인입되면서 상기 소재(15) 또한 상기 드로잉 공간(112) 내로 유입되며 절곡되어 드로잉 가공이 이루어지는 것이다.

한편, 상기 변위측정부(140)는 상기 하부금형(110)과 상기 블랭크 홀더부(120) 사이에 위치된 소재(15)의 테두리의 위치를 측정하도록 구비될 수 있다.

상기 제어부(150)는 상기 변위측정부(140)에서 측정된 상기 소재(15)의 테두리 위 위치로서, 상기 소재(15)의 초기 셋팅위치 및 드로잉 가공시 상기 소재(15)의 위치별 소재유입량을 파악하도록 구비될 수 있다.

상기 제어부(150)는 상기 변위측정부(140)와 유선 또는 무선으로 연결될 수도 있으며, 별도의 PC등으로 구현되거나 또는 드로잉 가공장치에 통합된 마이컴 등으로 구현될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 제어부(150)는 상기 변위측정부(140) 외에도 상기 블랭크 홀더부(120)를 제어하도록 구비될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 제어부(150)는 판단결과 또는 제어상황을 사용자에게 알려주기 위한 디스플레이 또는 알람부를 포함할 수 있다.

상기 변위측정부(140)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 블랭크 홀더부(120) 또는 상기 하부금형(110)의 테두리를 따라 복수개가 원형으로 배치되어, 각 위치별로 소재(15)의 테두리와의 거리를 측정하는 변위센서(142)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 제어부(150)는 상기 각 변위센서(142)로부터 측정되는 소재(15)의 테두리와의 거리 정보를 전달받아 상기 소재(15)의 초기 셋팅위치가 정위치인지의 여부를 판단할 수 있다.

즉, 원형으로 배치된 상기 복수개의 변위센서(142)에서 측정된 상기 각 변위센서(142)와 소재(15)의 테두리간의 거리가 모두 같다면 상기 소재(15)의 초기 셋팅위치가 정위치라 판단할 수 있다. 반면, 상기 복수개의 변위센서(142)에서 측정된 상기 각 변위센서(142)와 소재(15)의 테두리간의 거리가 다르다면, 상기 소재(15)의 초기 셋팅위치가 정위치가 아니라고 판단하여 오류메세지를 표시하며 알람을 통해 작업자에게 소재(15)의 셋팅위치 정렬을 다시 하도록 알려줄 수 있다.

한편, 상기 변위측정부(240)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 블랭크 홀더부(120) 또는 하부 금형의 테두리를 따라 원형으로 이동하면서 상기 소재(15)의 테두리와의 거리를 측정하도록 구비될 수도 있다.

이 때, 상기 변위측정부(240)는 레일(242), 이동대차(244), 변위센서(248) 및 승강부(246)를 포함할 수 있다.

상기 레일(242)은 상기 블랭크 홀더부(120) 또는 하부금형(110)의 테두리와 이격되어 원형으로 배치되며, 상기 이동대차(244)는 상기 레일(242)상을 주행하도록 구비될 수 있다.

상기 변위센서(248)는 상기 이동대차(244)에 구비되어 상기 이동대차(244)의 이동에 따라 이동되면서 상기 소재(15)의 테두리와의 거리를 감지하도록 구비될 수 있다.

그리고, 상기 승강부(246)는 상기 변위센서(248)의 높이를 조절하도록 구비될 수 있다.

따라서, 상기 제어부(150)는 상기 변위센서(248)가 이동되면서 측정하는 각 위치별의 소재(15)의 테두리와의 거리 정보로서, 상기 소재(15)의 초기 셋팅위치가 정위치인지의 여부를 판단할 수 있다.

전술한 바와 같이, 정위치에 셋팅된 후에는 상기 블랭크 홀더부(120)가 상기 소재(15)를 상기 하부금형(110)에 압착하도록 하강할 수 있다.

그리고, 상기 펀치(130)가 상기 드로잉 공간(112)으로 하강하면서 상기 소재(15)를 드로잉 가공할 수 있다.

이 때, 상기 펀치(130)가 하강됨에 따라 상기 소재(15) 또한 절곡되면서 상기 드로잉 공간(112)측으로 유입될 수 있다.

상기 변위측정부(140) 및 제어부(150)는 상기 각 변위센서(142)로부터 측정되는 위치별 소재(15)의 테두리와의 거리로서, 상기 소재(15)의 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 측정할 수 있다.

즉, 초기 셋팅때 측정했던 각 위치별 거리와 드로잉 가공시 각 위치별 테두리까지의 거리의 정보로서, 각 위치별로 소재(15)의 유입량을 계산할 수 있다.

또는, 상기 변위센서(248)가 이동대차(244)에 탑재되어 회전되는 경우, 상기 변위센서(248)가 회전되면서 측정되는 위치별 소재(15)의 테두리와의 거리로서, 상기 소재(15)의 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 계산할 수도 있을 것이다.

따라서, 상기 변위측정부(140)를 통해 드로잉 가공시 상기 소재(15)의 소재유입량을 각 위치별로 실시간으로 측정할 수 있다.

초기 셋팅위치가 정확했음에도 마찰력 등의 차이로 인해 드로잉 가공시 소재(15)의 소재유입량이 위치별로 차이가 날 수 있는데, 이를 방치하면 성형하중의 불균형으로 인해 소재(15)에 결함이 발생될 우려가 있다.

따라서, 상기 제어부(150)는 상기 블랭크 홀더부(120)를 제어하여, 소재유입량이 균일하도록 상기 소재(15)에 가해지는 압착력을 제어할 수 있다.

이를 위해서, 상기 블랭크 홀더부(120)는 위치별로 상기 소재(15)를 가압하는 압력이 제어되도록 구비될 수 있다.

즉, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 블랭크 홀더부(120)는, 복수개의 가압블록(122) 및 가압부(124)를 포함할 수 있는데, 상기 가압블록(122)은 복수개가 원형으로 배치되도록 분할되게 구비되어 상기 소재(15)를 상기 하부금형(110)측으로 가압하도록 구비되며, 상기 가압부(124)는 상기 제어부(150)의 제어에 따라 상기 복수개의 가압블록(122)을 상기 하부금형(110)측으로 각각 독립적으로 가압하도록 구비될 수 있다.

따라서, 상기 제어부(150)는 상기 가압부(124)를 제어하여 상기 소재(15)의 위치별 압착력을 제어할 수 있으며, 이는 상기 소재(15)의 위치별 마찰력을 제어하게 될 수 있다.

즉, 상기 변위측정부(140)를 통해 측정되는 상기 소재(15)의 각 위치별 소유입량이 균일하지 않은 경우에는 상기 제어부(150)가 소재유입량이 적은 부분을 가압하는 가압블록(122)에 해당하는 가압부(124)의 가압력을 감소시킴으로써, 상기 소재(15)의 해당위치에 발생되는 마찰력을 줄일 수 있으며, 이를 통해 상기 소재(15)의 해당위치의 소재유입량을 증가시킴으로써 전체적인 소재유입량의 균일화를 도모할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

15: 소재 100: 드로잉 가공장치
110: 하부금형 112: 드로잉 공간
120: 블랭크 홀더부 122: 가압블록
124: 가압부 130: 펀치
140: 변위측정부 142: 변위센서
150: 제어부 240: 변위측정부
242: 레일 244: 이동대차
246: 승강부 248: 변위센서

Claims (12)

1. 소재를 하측에서 지지하며, 중앙에 드로잉 공간이 형성된 하부금형;
   상기 하부금형에 지지된 소재의 테두리를 압착하는 블랭크 홀더부;
   상기 하부금형의 상측에 위치되어 상기 드로잉 공간내로 인입되면서 상기 하부금형과 상기 블랭크 홀더부 사이에 위치된 소재를 드로잉 가공하는 펀치;
   상기 하부금형과 상기 블랭크 홀더부 사이에 위치된 소재의 테두리의 위치를 측정하는 변위측정부;
   상기 변위측정부에서 측정된 상기 소재의 테두리의 위치로서, 상기 소재의 초기 셋팅위치 및 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 파악하는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 변위측정부는,
   상기 블랭크 홀더부 또는 하부금형의 테두리와 이격되어 원형으로 배치되는 레일;
   상기 레일상을 주행하는 이동대차;
   상기 이동대차에 구비되어 상기 소재의 테두리와의 거리를 감지하는 변위센서;
   를 포함하여, 상기 블랭크 홀더부 또는 하부 금형의 테두리를 따라 원형으로 이동하면서 상기 소재의 테두리와의 거리를 감지하는 드로잉 가공장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 변위측정부는
   상기 변위센서의 높이를 조절하는 승강부를 더 포함하는 드로잉 가공장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 펀치가 상기 드로잉 공간으로 인입되기 전에,
   상기 변위측정부가 회전되면서 측정되는 위치별 소재의 테두리와의 거리로서, 상기 소재의 초기 셋팅위치가 정위치인지의 여부를 판단하는 드로잉 가공장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 펀치가 상기 드로잉 공간에 인입되는 도중에,
   상기 변위측정부가 회전되면서 측정되는 위치별 소재의 테두리와의 거리로서, 상기 소재의 드로잉 가공시 위치별 소재유입량을 계산하는 드로잉 가공장치
10. 제1항에 있어서,
    상기 블랭크 홀더부는,
    복수개가 원형으로 배치되도록 구비되어 상기 소재를 상기 하부금형측으로 가압하는 복수개의 가압블록;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 복수개의 가압블록을 상기 하부금형 측으로 각각 독립적으로 가압하는 가압부;
    를 포함하는 드로잉 가공장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 펀치가 상기 드로잉 공간으로 인입되는 도중에,
    상기 변위측정부로부터 측정되는 위치별 소재의 소재유입량의 차이에 따라 상기 각 가압블록을 가압하는 해당 가압부의 가압력을 제어하는 드로잉 가공장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소재의 소재유입량이 다른 부분에 비해서 적은 위치를 가압하는 가압블록의 가압부의 가압력을 감소시키도록 제어하는 드로잉 가공장치.

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