KR102367906B1 - 중공형 금속제 신장 가공장치 - Google Patents

Abstract

제조정밀성이 개선되도록, 본 발명은 작업공간의 일측에 구비되되, 타단이 작업공간의 타측에 선택적으로 고정된 중공형의 금속 모재를 신장시키는 견인력을 제공하도록 타단측에 견인부가 돌출 연장된 제1구동부; 상기 제1구동부의 타측에 구비되되, 일단부에 연결되는 상기 견인부의 견인력을 통해 일측으로 선택적으로 견인 이송되며, 타단측에 상기 금속 모재의 일측단의 외면이 물림 고정되는 클램핑부가 구비된 제2구동부; 및 상기 제2구동부에 구비되어 상기 제2구동부의 길이방향으로 선택적으로 이송 구동되며 타단부가 상기 금속 모재의 중공측으로 인입되되, 상기 클램핑부의 가압력에 의한 상기 금속 모재의 압축 변형이 방지되도록 상기 금속 모재의 중공 내면에 밀착 지지되는 중공유지부를 포함하는 중공형 금속제 신장 가공장치를 제공한다.

Description

중공형 금속제 신장 가공장치{stretch forming apparatus for hollow metal products}

본 발명은 중공형 금속제 신장 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제조정밀성이 개선되는 중공형 금속제 신장 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차(Electric Vehicle)는 배터리의 에너지에 의한 모터의 구동력으로 동착하는 차량을 의미한다.

최근에는, 전기자동차의 주행가능거리를 극대화하기 위하여 고에너지 밀도 배터리 모듈 및 배터리 팩에 대한 연구가 지속되고 있으며, 전기자동차에 장착되는 배터리 케이스의 장착구조에 대한 관심이 고조되고 있다.

여기서, 종래의 배터리 모듈은 통상적으로 알루미늄 재질로 제조되며, 배터리가 수용되도록 일측이 개구된 중공형 육면체 형상으로 구비되는 본체 및 상기 본체의 개구된 부분을 커버하는 캡으로 구성된다. 이때, 상기 본체는 그 형태의 특성상 압출(인발) 성형 방식으로 제조되는 것이 가장 경제적이므로 주로 압출 성형 방식으로 제조된다. 즉, 상기 본체는 압출 성형 방식으로 길이 방향으로 연장되도록 제조된 중공형의 알루미늄 모재를 기설정된 길이 단위로 절단 및 후가공처리하여 구비되며, 상기 본체의 개구된 양단부가 상기 캡으로 커버된다.

한편, 상기 중공형의 알루미늄 모재의 경우, 성형 과정에서 압력, 온도, 다이 조건 및 모재의 길이를 비롯한 압출 공정의 작업 변수, 그리고 후속 열처리 및 담금질의 효과를 고려하면, 상기 모재의 전체적인 길이를 따라 횡단면 간의 치수 편차가 발생된다. 따라서, 이러한 치수 편차를 교정하기 위한 다듬질 공정이 요구된다.

이때, 상기 중공형의 알루미늄 모재의 치수 편차를 교정하기 위한 다듬질 공정에는 상기 모재의 양단부를 고정한 후 길이 방향으로 신장시키는 작업(stretching)이 포함되며, 이러한 신장 작업을 위한 신장 가공장치가 구비된다. 상기 신장 가공장치는 상기 중공형의 알루미늄 모재 양단부를 고정하기 위한 파지수단 및 상기 중공형의 알루미늄 모재 양단부가 파지된 상태에서 신장력을 제공하는 유압실린더부를 포함한다.

한편, 도 1a 및 도 1b는 종래의 신장 가공장치에서 파지수단을 나타낸 단면예시도이다.

상세히, 종래의 신장 가공장치는 상기 중공형의 알루미늄 모재(M) 양단부가 물림 고정되는 파지수단(1)을 포함한다. 이러한 파지수단(1)은 상기 중공형의 알루미늄 모재(M) 양단부를 상하 또는 좌우에서 가압하는 집게형으로 구비될 수 있으며, 상기 파지수단(1)의 마주보는 내면에는 상기 중공형의 알루미늄 모재 외면과의 마찰력을 위한 톱니가 형성된다.

여기서, 상기 중공형의 알루미늄 모재(M)는 양단부가 상기 파지수단(1)에 의해 고정된 상태에서 길이방향으로 신장되도록 유압실린더부를 통해 견인력이 가해진다. 따라서, 상기 파지수단(1)을 통해 상기 중공형의 알루미늄 모재(M) 양단부가 강하게 물림 고정되어야 한다.

그러나, 상기 알루미늄 모재(M)가 중공으로 형성되므로 상기 파지수단(1)이 상기 중공형의 알루미늄 모재(M) 양단부를 과도하게 물어 고정하면, 도 1a에서와 같이 상기 중공형의 알루미늄 모재(M) 양단부가 찌그러지면서 변형 또는 파손되는 문제점이 있었다. 이로 인해, 상기 알루미늄 모재(M)의 찌그러진 양단부를 절단 및 폐기 처리함으로 인하여 소재낭비로 인한 경제성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 알루미늄 모재(M)의 내부가 중공이므로 상기 파지수단(1)의 가압력이 안정적으로 전달되지 못한다. 이로 인해, 상기 알루미늄 모재(M)를 양측으로 신장시 상기 알루미늄 모재(M)의 양단이 상기 파지수단(1)으로부터 이탈 및 분리되는 문제점이 있었다.

이에 일부에서는 도 1b에서와 같이 상기 알루미늄 모재(M)의 중공 내부에 삽입되는 코어부재(2)를 포함하는 장치가 개시되었다. 즉, 상기 중공형의 알루미늄 모재(M)의 외면측이 상기 파지수단(1)을 통해 파지되며, 가압력에 대한 상기 알루미늄 모재(M)의 중공 형상이 상기 코어부재(2)를 통해 지지될 수 있다.

그러나, 종래의 신장 가공장치는 상기 코어부재(2)가 실질적으로 단일 두께로 구비됨으로 인하여, 상기 알루미늄 모재(M)의 중공 내부 형상이 상기 코어부재(2)의 두께보다 큰 경우 실질적으로 중공 내부를 지지하지 못한다. 이로 인해, 상기 알루미늄 모재(M)의 양단부가 상기 파지수단(1)의 가압력으로 인해 변형되고 신장시 이탈 및 분리되던 종래의 문제점을 해소하기 어려웠다.

또한, 상기 코어부재(2)가 상기 알루미늄 모재(M)의 규격에 따라 다수개 준비되어야 하므로 작업공수가 증가하고 작업시 요구되는 부품수가 증가하여 작업효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-0200379호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 제조정밀성이 개선되는 중공형 금속제 신장 가공장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 작업공간의 일측에 구비되되, 타단이 작업공간의 타측에 선택적으로 고정된 중공형의 금속 모재를 신장시키는 견인력을 제공하도록 타단측에 견인부가 돌출 연장된 제1구동부; 상기 제1구동부의 타측에 구비되고 일단부에 연결되는 상기 견인부의 견인력을 통해 일측으로 선택적으로 견인 이송되며, 상기 금속 모재의 일측단의 외면이 물림 고정되되 상호 인접해지도록 구동되는 상부가압부와 하부가압부가 구비된 클램핑부가 타단측에 구비된 제2구동부; 및 상기 제2구동부에 구비되어 상기 제2구동부의 길이방향으로 선택적으로 이송 구동되며 타단부가 상기 금속 모재의 중공측으로 인입되되, 상기 클램핑부의 가압력에 의한 상기 금속 모재의 압축 변형을 방지하기 위해 상기 금속 모재의 중공 내면에 밀착 지지되도록 상기 금속 모재의 중공 내측에 선택적으로 삽입 배치되는 밀착가압부와, 상기 밀착가압부의 외면이 상기 금속 모재의 중공 내면에 밀착되도록 상기 클램핑부와 반대방향으로 밀착지지력을 제공하는 가압확장부를 포함하는 중공유지부를 포함하되, 상기 가압확장부가 전후 이동되면서 상기 중공유지부의 두께가 상기 중공의 내부 간격에 대응하여 가변 조절되도록 상기 밀착가압부는 상하측으로 이격되어 한쌍으로 구비되되 적어도 하나의 내면이 타방향으로 갈수록 경사진 제1테이퍼면으로 형성되며, 상기 가압확장부는 한쌍의 상기 밀착가압부 사이에 배치되어 이송되되, 한쌍의 상기 밀착가압부의 각 외면 사이 간격이 상기 금속 모재의 중공 내부 간격에 대응하여 확장되도록 상기 제1테이퍼면과 접촉되어 이동가압부를 통해 전측 또는 후측으로 이동되면서 경사지게 슬라이딩되어 상기 밀착가압부와 상기 가압확장부가 적층되는 위치가 변경되면서 상하방향 두께가 가변되도록 일면에 제2테이퍼면이 형성됨을 특징으로 하는 중공형 금속제 신장 가공장치를 제공한다.

여기서, 상기 제2구동부에는 길이방향으로 연장된 보조레일부 및 상기 보조레일부와 직교하는 교차레일부가 구비되며, 상기 중공유지부는 상기 금속 모재의 기설정된 규격에 대응되도록 복수개의 사이즈로 구비되어 상기 교차레일부에 양측으로 병렬 배치되되, 상기 교차레일부를 따라 선택적으로 이송되어 교체됨이 바람직하다.

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한편, 상기 작업공간의 길이방향을 따라 메인레일부가 연장되어 고정되되, 상기 메인레일부의 길이방향을 따라 기설정된 간격 단위로 홈 형상으로 형성된 제1구속부와, 상기 제1구동부의 배치위치가 구속되도록 상기 제1구동부의 일측에 구비되되 상기 제1구속부에 결합되는 제2구속부를 더 포함함이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 중공유지부가 중공에 인입된 상태에서 가압확장부가 밀착가압부를 클램핑부의 가압방향과 반대방향으로 가압하여 모재 양단의 압축 변형이 방지되어 소재 폐기량이 감소됨과 함께 물림 고정력이 향상됨에 따라 신장 가공시 견인력이 금속 모재로 실질적으로 전달됨으로써 가공정밀성이 현저히 향상될 수 있다.

둘째, 밀착가압부와 가압확장부의 대향면이 테이퍼면으로 형성되므로 가압확장부가 전후로 이송되어 밀착가압부와 어긋나게 적층되는 위치에 따라 모재의 중공 크기에 대응하여 중공유지부의 적층 두께가 정밀하게 가변될 수 있으므로 호환성이 현저히 향상될 수 있다.

셋째, 중공유지부가 모재 규격에 대응하여 복수개로 병렬 배치되되 선택적으로 교체되므로 다양한 규격의 모재 가공을 하나의 장치를 통해 수행 가능하면서도 부품을 별도로 교체해야 하는 번거로움이 실질적으로 해소되므로 작업성 및 공간 효율성이 현저히 향상될 수 있다.

셋째, 모재이송부를 통한 금속 모재의 인입 및 인출, 클램핑부와 중공유지부의 구동을 통한 모재 물림 구속 및 견인부를 통한 신장작업이 자동으로 연속 진행되며, 클램핑부에 구비된 위치산출부를 통해 모재의 인입/인출, 배치위치 등 확인 및 제어할 수 있어 공정자동화를 통한 생산성 및 경제성이 현저히 향상될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 신장 가공장치에서 파지수단을 나타낸 단면예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에 중공형 금속제가 고정된 상태를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지부를 나타낸 단면예시도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지의 동작상태를 나타낸 단면예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지부의 변형예를 나타낸 단면예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지부를 상측에서 바라본 예시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 구속수단을 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에 중공형 금속제가 고정된 상태를 나타낸 예시도이다.

이때, 이하에서 작업공간의 일측과 중공형 금속제 신장 가공장치의 후단측은 상호 대응되는 방향이고, 작업공간의 타측과 중공형 금속제 신장 가공장치의 전단측은 상호 대응되는 방향인 것으로 이해함이 바람직하다. 더욱이, 상기 중공형 금속제 신장 가공장치가 한쌍으로 구비되어 좌우 대칭으로 배치되는 경우, 상기 작업공간의 일측은 상기 작업공간의 양단부와 대응되고, 상기 작업공간의 타측은 상기 작업공간의 길이방향 중앙부와 대응되는 부분인 것으로 이해함이 바람직하다.

도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치(100)는 제1구동부(10), 제2구동부(20) 및 중공유지부(30)를 포함하여 구비된다.

이때, 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100)는 중공형의 금속 모재(M)에 길이방향으로 인장력(견인력)을 가하여 신장시킴에 따라 치수 편차를 일관성있게 교정함과 함께 상기 금속 모재(M)의 강도를 향상시키는 후속 가공장치인 것으로 이해함이 바람직하다. 여기서, 본 발명에서는 상기 중공형의 금속 모재(M)가 알루미늄으로 제작된 것으로 설명하나, 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100)는 길이방향으로의 신장을 통한 후속 가공이 요구되는 다양한 중공형 금속제에 적용될 수 있다. 이하에서 금속 모재, 중공형의 금속모제 및 중공형 금속제로 설명되는 구성은 실질적으로 동일한 의미로 이해함이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100)에 포함되는 구성요소가 한쌍으로 구비되어 양측으로 대칭 구비되는 것으로 설명하나, 경우에 따라 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100)가 작업공간의 길이방향 양단 중 일측에 구비되고 타측에는 중공형의 금속 모재(M)의 단부가 단순히 물림 고정되는 별도의 파지부가 구비될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 상기 제1구동부(10)는 상기 작업공간의 일측에 구비되며, 상기 제1구동부(10)의 타단측, 즉 전단측에 견인부(15)가 돌출 연장됨이 바람직하다. 이때, 본 실시예에서는 상기 작업공간에 메인레일부(11)가 길이방향으로 연장되어 고정되며, 상기 제1구동부(10)는 상기 메인레일부(11)의 상측에 구비되되 상기 메인레일부(11)를 따라 선택적으로 이송 또는 고정되도록 구비됨이 바람직하다.

상기 제1구동부(10)는 내부에 상기 견인부(15)의 일측이 고정되는 내부공간이 형성되며, 하단부에 상기 메인레일부(11)를 따라 이송되는 제1이송부(12)가 구비될 수 있다. 더불어, 상기 제1구동부(10)가 상기 메인레일부(11)를 따라 이송되는 방향이 전환 및 정렬되도록 제1위치정렬부(13)가 구비될 수 있다. 상기 제1위치정렬부(13)는 상기 메인레일부(11)와 래크-피니언방식으로 체결될 수 있다.

상기 견인부(15)는 상기 작업공간의 타단측, 즉 상기 제1구동부(10)의 전측으로 돌출된 단부가 상기 제2구동부(20)에 연결되도록 구비된다. 즉, 상기 견인부(15)의 견인력을 통해 상기 제2구동부(20)가 상기 작업공간의 일측으로 견인될 수 있으며, 상기 제2구동부(20)에 구비되는 클램핑부(21)에 물림 고정된 중공형의 금속 모재(M)를 신장시키는 견인력이 상기 견인부(15)를 통해 제공될 수 있다. 이때, 상기 견인부(15)는 유압실린더로 구비됨이 바람직하다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 제2구동부(20)는 상기 제1구동부(10)의 타측, 즉 상기 구동부(10)의 전측에 소정의 간격으로 이격되어 구비되며, 상기 견인부(15)를 통해 상기 제1구동부(10)와 연결된다.

이때, 양측으로 대칭으로 배치되는 한쌍의 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100)는 상기 금속 모재(M)의 연장 길이가 고려되어 이격 배치됨이 바람직하다. 상세히, 상기 제2구동부(20)가 한쌍으로 구비되는 경우, 한쌍의 상기 제2구동부(20)는 상기 금속 모재(M)의 길이에 대응하여 이격될 수 있다. 또는, 상기 제2구동부(20)와 상기 파지부가 상기 금속 모재(M)의 길이에 대응하여 이격될 수 있다.

상세히, 상기 제2구동부(20)는 내부에 상기 중공유지부(30)가 구비되는 내부공간이 형성되며, 후단부에 상기 견인부(15)의 전단이 결합되는 연결부(25)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2구동부(20)의 하단부에 상기 메인레일부(11)를 따라 이송되는 제2이송부(22) 및 제2위치정렬부(23)가 구비될 수 있다. 이러한 제2이송부(22) 및 제2위치정렬부(23)는 상술한 제1이송부(12) 및 제1위치정렬부(13)와 실질적으로 동일한 구조이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 제1구동부(10)가 상기 작업공간의 기설정된 위치에 고정되고 상기 견인부(15)가 구동되어 상기 제2구동부(20)에 견인력이 제공되면 상기 제2구동부(20)가 상기 작업공간의 일측으로 견인 이송될 수 있다. 즉, 상기 견인부(15)가 작동되면서 상기 제2구동부(20)가 상기 제1구동부(10)측으로 견인 이송된다.

한편, 상기 제2구동부(20)의 타단측에 상기 금속 모재(M)의 일단측 외면이 물림 고정되는 상기 클램핑부(21)가 구비될 수 있다.

상세히, 상기 중공형의 금속 모재(M)는 길이방향을 따라 연장되되 내부에 중공(h)이 길이방향으로 관통 형성된 것으로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 금속 모재(M)는 폭방향 단면형상이 사각형상이고 상기 중공(h)의 내부형상 역시 사각형상인 것이 바람직하나, 경우에 따라 상기 금속 모재 및 상기 중공의 단면형상이 다각 또는 원형으로 구비될 수도 있다. 그리고, 후술되는 상기 중공유지부(30)는 전체적인 폭방향 단면형상이 상기 금속 모재의 중공 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 이하에서는 상기 금속 모재(M)에 형성된 중공(h) 및 상기 중공유지부(30)의 단면형상이 사각형상인 것으로 설명 및 도시한다.

그리고, 상기 금속 모재(M)는 상기 작업공간의 길이방향 양측으로 대칭 구비되는 한쌍의 상기 제2구동부(20) 사이, 또는 상기 제2구동부(20)와 상기 작업공간의 타측에 구비된 파지부 사이에 배치된다. 그리고, 각 상기 제2구동부(20)에 구비된 클램핑부(21), 또는 상기 제2구동부에 구비된 상기 클램핑부(21)와 상기 파지부에 상기 금속 모재(M)의 양단이 각각 물림 고정될 수 있다. 이때, 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100)가 한쌍으로 구비되는 경우로 설명하면, 각 상기 제2구동부(20)는 상기 견인부(15)를 통해 각 상기 제1구동부(10)와 연결될 수 있다. 그리고, 각 상기 제1구동부(10)는 그 위치가 상기 작업공간의 길이방향 양측에 선택적으로 구속될 수 있다.

상기 클램핑부(21)는 상기 제2구동부(20)의 전단측 상부에 체결된 상부가압부(24)와 상기 제2구동부(20)의 전단측 하부에 체결된 하부가압부(26)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 상부가압부(24)와 상기 하부가압부(26)의 마주보는 내면에는 상기 금속 모재(M)가 견고하게 물림되도록 톱니형상의 돌기부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부가압부(24)와 상기 하부가압부(26)는 유압실린더 등의 구동수단을 통해 상호 인접해지도록 구동될 수 있다.

이때, 각 상기 견인부(15) 중 적어도 하나 이상 구동되면, 구동된 상기 견인부(15)와 연결된 상기 제2구동부(20)가 상기 견인부(15)를 통해 연결된 상기 제1구동부(10)측으로 견인 이송될 수 있다. 즉, 상기 작업공간의 양측 중 일측에 구비된 견인부(15)가 구동되면 상기 작업공간의 일측에 배치된 상기 제2구동부(20)가 상기 제1구동부(10)측으로 견인되며, 이때 발생하는 견인력을 통해 상기 금속 모재(M)가 신장될 수 있다. 또는, 각 상기 견인부(15)가 모두 구동되면, 상기 금속 모재(M)가 상기 작업공간의 양측방향으로 양단이 동시에 신장될 수 있다.

상기 중공유지부(30)는 상기 제2구동부(20)에 형성된 내부공간에 구비되며, 상기 제2구동부(20)의 길이방향을 따라 선택적으로 이송 구동될 수 있다. 이때, 상기 중공유지부(30)는 타단부, 즉 전단부가 상기 금속 모재(M)의 중공(h)측으로 인입되되 그 외면, 바람직하게는 상기 클램핑부(21)와 마주보는 상하면이 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내면에 밀착 지지됨이 바람직하다. 이를 통해, 상기 클램핑부(21)의 가압력에 의한 상기 금속 모재(M)의 압축 변형이 방지될 수 있다.

그리고, 상기 메인레일부(11)와 직교하여 교차되는 모재이송부(27)가 더 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 모재이송부(27)는 상기 메인레일부(11)를 기준으로 양측으로 구비되되, 가공전 금속 모재(M)가 한쌍의 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100) 사이로 인입되도록 구동되는 인입이송부 및 가공된 금속 모재(M)가 배출되도록 구동되는 인출이송부를 포함할 수 있다. 즉, 상기 인입이송부와 상기 인출이송부가 상기 메인레일부(11)를 기준으로 양측으로 연장 배치될 수 있다.

따라서, 상기 금속 모재(M)는 상기 인입이송부를 통해 기설정된 작업시간 간격에 대응하여 한쌍의 상기 중공형 금속제 신장 가공장치(100) 사이로 자동으로 투입될 수 있다. 그리고, 상기 금속 모재(M)의 신장가공이 완료되면, 가공된 상기 금속 모재(M)가 상기 인출이송부를 통해 자동으로 인출될 수 있으므로 작업편의성이 현저히 향상될 수 있다.

한편, 상기 클램핑부(21)가 구비된 상기 제2구동부(20)의 타단에는 상기 금속 모재(M)의 배치 위치를 인식 및 산출하는 위치산출부(29)가 더 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 위치산출부(29)는 위치센서 또는 위치감지카메라로 구비될 수 있으며, 상기 위치센서와 상기 위치감지카메라가 동시에 구비될 수도 있다.

또한, 상기 위치산출부(29)는 복수개로 구비되되 상기 클램핑부(21)의 상측에 길이방향을 따라 이격 구비될 수 있다. 따라서, 상기 금속 모재(M)의 이송 위치 및 길이에 따라 상기 클램핑부(21)의 가압위치 및 상기 중공유지부(30)의 진입위치 등이 산출 또는 정렬될 수 있다.

더불어, 상기 클램핑부(21)의 하측에는 상기 모재이송부(27)를 통해 인입된 상기 금속 모재(M)의 위치를 구속하는 스토퍼(27a)가 더 구비될 수 있다. 상세히, 상기 스토퍼(27a)는 상기 클램핑부(21)의 하측에 양측으로 이격 배치될 수 있으며, 상기 금속 모재(M)가 상기 상부가압부(24) 및 상기 하부가압부(26) 사이로 인입되면 상향 이동되어 상기 금속 모재(M)의 양측면부에 밀착 배치될 수 있다.

따라서, 상기 금속 모재(M)는 상기 상부가압부(24) 및 상기 하부가압부(26) 뿐만 아니라 상기 스토퍼(27a)를 통해 가공 위치가 정밀하게 구속될 수 있다. 이를 통해, 상기 금속 모재(M)의 가공정밀도가 현저히 향상될 수 있다.

또한, 상기 모재이송부(27)를 통한 상기 금속 모재(M)의 인입작업, 상기 클램핑부(21)와 상기 스토퍼(27a), 상기 중공유지부(30)를 통한 상기 금속 모재(M)의 구속 및 고정작업, 상기 견인부(15)를 통한 신장작업 및 상기 모재이송부(27)를 통한 금속 모재(M)의 인출작업이 자동으로 진행될 수 있다. 또한, 상기 금속 모재(M)의 위치가 상기 위치산출부(29)를 통해 정밀하게 컨트롤될 수 있다. 이를 통해, 상기 중공형 금속제의 신장 가공과정이 자동으로 연속 수행될 수 있으며, 공정자동화를 통한 생산성 및 경제성이 현저히 향상될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지부를 나타낸 단면예시도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지부의 동작상태를 나타낸 단면예시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 중공유지부(30)는 밀착가압부(31,34) 및 가압확장부(32)를 포함함이 바람직하다.

상기 밀착가압부(31,34)는 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내측에 선택적으로 삽입 배치되는 블록형 부재로 구비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 가압확장부(32)는 상기 밀착가압부(31,34)의 각 외면이 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내면에 밀착되도록 상기 밀착가압부(31,34)에 상기 클램핑부(21)와 반대 방향으로의 가압력을 제공하도록 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 밀착가압부(31,34)는 상하측으로 이격되어 한쌍으로 구비되되, 적어도 하나의 내면이 타방향으로 갈수록 경사진 제1테이퍼면(31a)으로 형성됨이 바람직하다. 이때, 본 실시예에서는 상하로 이격된 한쌍의 밀착가압부(31,34) 중 상측 밀착가압부(31)에 상기 제1테이퍼면(31a)이 형성되는 것으로 설명 및 도시하였으나, 상기 제1테이퍼면(31a)은 하측 밀착가압부(34)에 형성될 수도 있다. 더욱이, 상기 제1테이퍼면(31a)은 상하측 밀착가압부(31,34)에 모두 형성될 수도 있으며, 이러한 변형예는 본 발명의 범위에 속한다.

또한, 상기 가압확장부(32)는 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34) 사이에 배치되되 상기 제1테이퍼면(31a)과 접촉되는 일면에 제2테이퍼면(32a)이 형성된 블록형 부재로 구비됨이 바람직하다. 즉, 상기 상측 밀착가압부(31)의 상면과 상기 가압확장부(32)의 하면, 그리고 상기 하측 밀착가압부(34)의 상하면은 실질적으로 상호 평행한 수평면으로 형성되되, 상기 밀착가압부(31)의 하면과 상기 가압확장부(32)의 상면은 상호 접촉되되 기설정된 각도로 테이퍼지게 형성될 수 있다.

상기 가압확장부(32)는 그 일측에 연결된 이동가압부(33)를 통해 상기 제2구동부(20)의 전측 또는 후측으로 이동되되, 상기 제2테이퍼면(32a)이 상기 제1테이퍼면(31a)에 접촉되어 경사지게 슬라이딩될 수 있다. 이때, 상기 이동가압부(33)는 상기 가압확장부(32)에 가압력을 제공하여 각 상기 밀착가압부(31,34) 상하면이 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내측 상하면과 접촉되도록 가압시킨다.

상세히, 상기 제1테이퍼면(31a)과 상기 제2테이퍼면(32a)은 상기 제2구동부(20)의 후단측에서 전단측으로 갈수록 하향 경사지게 형성됨이 바람직하다. 따라서, 상기 제1테이퍼면(31a)이 형성된 상기 밀착가압부(31)는 전단부에서 후단부로 갈수록 두께가 점진적으로 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 가압확장부(32)는 전단부에서 타측단부로 갈수록 두께가 점진적으로 얇게 형성될 수 있다.

즉, 상기 중공유지부(30)는 한쌍의 상기 밀착가압부(31) 사이에 상기 가압확장부(32)가 적층된 상태에서 실질적으로 상기 중공(h)의 단면 형상에 대응하는 육면체 블록 형상으로 구비될 수 있다. 이때, 상기 이동가압부(33)가 상기 작업공간의 길이방향 일측 또는 타측으로 이동됨에 따라 한쌍의 상기 밀착가압부(31)와 상기 가압확장부(32)가 적층되는 위치가 변경되면 상기 중공유지부(30)의 상하방향 두께(w1)가 가변될 수 있다.

더욱이, 상기 중공유지부(30)는 상기 작업공간의 타측에 대응하는 전단부측 외곽이 챔퍼면(35a,35b)으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 금속 모재(M)의 중공(h)으로 인입되는 부분이 상기 중공유지부(30)의 전체적인 체적보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 중공유지부(30)가 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내측으로 인입시 간섭이 방지되어 용이하게 인입될 수 있다.

이러한 중공유지부(30)는 다음과 같이 구동될 수 있다.

도 5a를 참조하면, 상기 중공유지부(30)가 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내측으로 인입된다. 이때, 상기 가압확장부(32)는 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34) 사이에 적층 배치되되 상기 제1테이퍼면(31a)와 상기 제2테이퍼면(32a)이 접촉된 상태에서 상기 중공유지부(30)의 후단측으로 후퇴되어 전후방향으로 어긋나게 배치될 수 있다. 따라서, 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34)와 상기 가압확장부(32)의 상대적으로 얇은 부분이 상호 적층 배치되므로 상기 중공유지부(30)의 전체적인 두께(w2)가 얇게 조절될 수 있다. 이를 통해, 상기 중공유지부(30)의 두께(w2)가 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내부 간격보다 얇게 조절되므로 용이하게 인입될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 상기 가압확장부(32)는 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34)의 전단측 사이로 전진되어 배치되며, 상기 가압확장부(32)의 전단이 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34)의 전단 전측으로 돌출될 수 있다. 따라서, 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34)와 상기 가압확장부(32)의 상대적으로 두꺼운 부분이 상호 적층 배치되므로 상기 중공유지부(30)의 전체적인 두께(w3)가 두껍게 조절될 수 있다.

이처럼 본 발명은 상기 가압확장부(32)가 전측 또는 후측으로 이동되면서 상기 중공유지부(30)의 전체적인 두께가 용이하게 가변 조절될 수 있다. 따라서, 상기 금속 모재(M)의 규격에 따라 중공지지수단을 교체하는 불편함이 근본적으로 제거되므로 작업편의성 및 호환성이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 상기 클램핑부(21)의 가압력으로 인해 상기 중공형의 금속 모재(M) 양단부가 압축 변형됨을 방지하므로 소재낭비 최소화를 통한 생산성 및 경제성이 현저히 향상될 수 있다.

더욱이, 상기 가압확장부(32)가 상기 이동가압부(33)를 통해 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34) 전단측으로 전진됨에 따라 상기 클램핑부(21)의 가압력과 반대방향으로의 압력이 작용될 수 있다. 따라서, 상기 금속 모재(M)는 상하부측 클램핑부(21)와 상기 중공유지부(30)를 통해 테두리 상하측 단면이 견고하게 물림 고정될 수 있다. 즉, 상기 금속 모재(M)는 상기 클램핑부(21)의 상측가압부(도 3의 24)와 상기 상측 밀착가압부(31) 사이 및 상기 클램핑부(21)의 하측가압부(도 3의 26)와 상기 하측 밀착가압부(34)사이에 동시에 물림 고정될 수 있다. 이를 통해, 상기 금속 모재(M)에 상기 견인부(15)의 구동을 통한 견인력이 가해지더라도 상기 금속 모재(M)가 상기 클램핑부(21)로부터 이탈 및 분리됨을 방지할 수 있다.

이때, 상기 중공유지부(30)의 적어도 일단측을 감싸는 하우징이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 하우징과 각 상기 밀착가압부(31,34)의 일단부 사이에는 탄발지지수단이 더 구비될 수 있다. 따라서, 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34)의 일단부에 상기 탄발지지수단의 탄발가압력이 가해지므로, 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34)가 지렛대원리에 의해 상기 가압확장부(32)의 상하면에 각각 밀착된 상태가 유지될 수 있다.

이에 따라, 상기 가압확장부(32)가 일측으로 후퇴되어 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34)의 타단부 사이가 이격되더라도 상기 클램핑부(21)의 가압력으로 인하여 한쌍의 상기 밀착가압부(31,34) 사이 간격이 변형됨을 방지할 수 있다. 이를 통해, 상기 중공유지부(30)가 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내부에 삽입된 상태에서 상기 금속 모재(M)의 상하간격을 안정적으로 지지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지부의 변형예를 나타낸 단면예시도이다. 본 변형예에서 중공유지부(130)를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 상기 중공유지부(130)는 상기 밀착가압부(131)와 상기 가압확장부(132)가 상하로 적층 배치될 수 있다. 그리고, 상기 밀착가압부(131)와 상기 가압확장부(132)가 접촉된 대향면에 각각 상기 제1테이퍼면(131a) 및 상기 제2테이퍼면(132a)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 가압확장부(132)가 상기 이동가압부(133)를 통해 전측 또는 후측으로 전진 또는 후퇴됨에 따라 상기 중공유지부(130)의 두께가 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내부 간격에 대응하여 용이하게 변형될 수 있다. 그리고, 상기 중공유지부(130)가 상기 중공(h) 내부 간격에 대응하여 변형되면 상기 밀착가압부(131)와 상기 가압확장부(132)의 각 외면이 상기 금속 모재(M)의 중공(h)의 내면에 밀착 지지될 수 있다.

이처럼 본 발명은 상기 일실시예 또는 상기 변형예와 같이, 상기 가압확장부(32,132)를 통해 상기 중공(h)의 내면에 대응하는 상기 중공유지부(30,130)의 상하면 사이 간격이 용이하게 변경될 수 있다. 이를 통해, 상기 중공형의 금속 모재(M)를 신장 가공시 다양한 규격의 금속 모재(M)에 호환 적용이 용이하므로 작업효율성이 현저히 향상될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 중공유지부를 상측에서 바라본 예시도이다.

도 7을 참조하면, 상기 제2구동부(20)에는 길이방향으로 연장된 보조레일부(28)가 구비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 보조레일부(28)와 직교하는 교차레일부(28a)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 중공유지부(30A,30B)는 상기 교차레일부(28a)에 결합되되, 상기 금속 모재(M)의 기설정된 규격에 대응되도록 복수개의 사이즈로 구비되어 상기 교차레일부(28a)에 양측으로 다단 배치됨이 바람직하다.

상세히, 상기 제2구동부(20)에 형성된 내부공간에 길이방향을 따라 상기 보조레일부(28)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 보조레일부(28)의 상측에는 복수개의 상기 중공유지부(30A,30B)가 장착될 수 있는 장착플레이트(28b)가 구비되며, 상기 장착플레이트(28b)의 상면에 상기 교차레일부(28a)가 구비될 수 있다.

상기 중공유지부(30A,30B)는 대/소 또는 대/중/소로 구분되어 복수개로 구비되며 상기 장착플레이트(28b)의 상측에 병렬로 배치될 수 있다. 그리고, 복수개의 상기 중공유지부(30A,30B)가 상기 교차레일부(28a)를 따라 선택적으로 이송되어 교체될 수 있다. 이를 통해, 상기 금속 모재(M)의 중공(h) 내부 상하간격 뿐만 아니라 좌우간격까지 상기 중공유지부(30A,30B)를 통해 지지되므로 상기 금속 모재(M)의 압축 변형으로 인한 폐기량이 현저히 감소될 수 있다.

또한, 상기 중공유지부(30A,30B)가 상기 교차레일부(28a)를 따라 이송되는 간단한 구동을 통해 상기 금속 모재(M)의 규격에 대응하여 자동으로 용이하게 교체될 수 있다. 이를 통해, 다양한 금속 모재의 신축 가공을 위한 장치가 최소한의 장비로 컴팩트하게 구성되므로 공간활용성이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 하나의 신장 가공장치를 통해 다양한 규격의 모재 가공이 수행가능하면서도 부품을 별도로 분리 교체해야 하는 번거로움이 해소되므로 작업성 및 공간 효율성이 현저히 향상될 수 있다.

이때, 병렬 배치된 복수개의 상기 중공유지부(30A,30B)를 교체 이송하는 상기 교차레일부(28a)는 LM가이드 레일 등과 같은 이송장비로 구비됨이 바람직하다. 이를 통해, 복수개의 상기 중공유지부(30A,30B) 중 가공대상인 금속 모재(M)에 대응되는 하나의 중공유지부가 선택된 후 상기 금속 모재(M)의 중공에 인입되도록 정확한 위치로 정렬 배치될 수 있다. 또한, 상기 중공유지부(30A,30B)는 도면에서와 같이 2개의 장비가 병렬로 배치됨이 바람직하나, 경우에 따라 3개 또는 그 이상으로 구비될 수도 있으며 이러한 변형예는 본 발명에 속한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 중공형 금속제 신장 가공장치에서 구속수단을 나타낸 예시도이다.

도 2와 도 8을 참조하면, 상기 메인레일부(11)에는 길이방향을 따라 기설정된 간격 단위로 제1구속부(19)가 홈 형상으로 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 제1구동부(10)의 후단부에는 상기 제1구속부(19)에 구속되는 제2구속부(14)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 제2구속부(14)는 상기 제1구속부(19)에 선택적으로 삽입되는 구속실린더(14a)가 구비되며, 상기 구속실린더(14a)가 선택적으로 관통되는 결합공(14b)가 형성됨이 바람직하다.

상세히, 상기 제1구동부(10)가 상기 메인레일부(11)를 따라 이송되되, 상기 결합공(14b)이 복수개의 홈 형상으로 이격 형성된 상기 제1구속부(19) 중 하나와 상하로 정렬될 수 있다. 그리고, 상기 구속실린더(14a)의 단부가 상기 결합공(14b)과 상기 제1구속부(19)에 동시에 관통 삽입되면 상기 제1구동부(10)의 위치가 구속될 수 있다. 따라서, 상기 견인부(15)가 구동시 가해지는 견인력이 상기 제2구동부(20)로만 전달되며, 상기 제2구동부(20)에 형성된 상기 클램핑부(21)에 물림 고정된 상기 금속 모재(M)에 견인력이 실질적으로 전달될 수 있다.

한편, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 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 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

10: 제1구동부 15: 견인부
20: 제2구동부 21: 클램핑부
30: 중공유지부 31: 밀착가압부
31a: 제1테이퍼면 32: 가압확장부
32a: 제2테이퍼면 100: 중공형 금속제 신장 가공장치

Claims (5)

1. 작업공간의 일측에 구비되되, 타단이 작업공간의 타측에 선택적으로 고정된 중공형의 금속 모재를 신장시키는 견인력을 제공하도록 타단측에 견인부가 돌출 연장된 제1구동부;
   상기 제1구동부의 타측에 구비되고 일단부에 연결되는 상기 견인부의 견인력을 통해 일측으로 선택적으로 견인 이송되며, 상기 금속 모재의 일측단의 외면이 물림 고정되되 상호 인접해지도록 구동되는 상부가압부와 하부가압부가 구비된 클램핑부가 타단측에 구비된 제2구동부; 및
   상기 제2구동부에 구비되어 상기 제2구동부의 길이방향으로 선택적으로 이송 구동되며 타단부가 상기 금속 모재의 중공측으로 인입되되, 상기 클램핑부의 가압력에 의한 상기 금속 모재의 압축 변형을 방지하기 위해 상기 금속 모재의 중공 내면에 밀착 지지되도록 상기 금속 모재의 중공 내측에 선택적으로 삽입 배치되는 밀착가압부와, 상기 밀착가압부의 외면이 상기 금속 모재의 중공 내면에 밀착되도록 상기 클램핑부와 반대방향으로 밀착지지력을 제공하는 가압확장부를 포함하는 중공유지부를 포함하되,
   상기 가압확장부가 전후 이동되면서 상기 중공유지부의 두께가 상기 중공의 내부 간격에 대응하여 가변 조절되도록 상기 밀착가압부는 상하측으로 이격되어 한쌍으로 구비되되 적어도 하나의 내면이 타방향으로 갈수록 경사진 제1테이퍼면으로 형성되며, 상기 가압확장부는 한쌍의 상기 밀착가압부 사이에 배치되어 이송되되, 한쌍의 상기 밀착가압부의 각 외면 사이 간격이 상기 금속 모재의 중공 내부 간격에 대응하여 확장되도록 상기 제1테이퍼면과 접촉되어 이동가압부를 통해 전측 또는 후측으로 이동되면서 경사지게 슬라이딩되어 상기 밀착가압부와 상기 가압확장부가 적층되는 위치가 변경되면서 상하방향 두께가 가변되도록 일면에 제2테이퍼면이 형성됨을 특징으로 하는 중공형 금속제 신장 가공장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2구동부에는 길이방향으로 연장된 보조레일부 및 상기 보조레일부와 직교하는 교차레일부가 구비되며,
   상기 중공유지부는 상기 금속 모재의 기설정된 규격에 대응되도록 복수개의 사이즈로 구비되어 상기 교차레일부에 양측으로 병렬 배치되되, 상기 교차레일부를 따라 선택적으로 이송되어 교체됨을 특징으로 하는 중공형 금속제 신장 가공장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업공간의 길이방향을 따라 메인레일부가 연장되어 고정되되,
   상기 메인레일부의 길이방향을 따라 기설정된 간격 단위로 홈 형상으로 형성된 제1구속부와,
   상기 제1구동부의 배치위치가 구속되도록 상기 제1구동부의 일측에 구비되되 상기 제1구속부에 결합되는 제2구속부를 더 포함함을 특징으로 하는 중공형 금속제 신장 가공장치.

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