KR102372407B1 - C-형상 램을 포함하는 트랜스퍼 프레스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이(31)에 상부 및 하부 툴(1, 3)을 사용하여 워크 피스를 연속적으로 성형 및 탈형하는 이송 프레스에 관한 것으로, 상기 상부 툴(1)은 램 헤드(5)에 고정되는 반면에, 상기 하부 툴(3)은 램 베이스(7) 상에 장착되는 것을 특징으로 한다. 상기 램 헤드(5)와 램 베이스(7)는 서로 견고하게 연결되어 램을 형성한다.

Description

C-형상 램을 포함하는 트랜스퍼 프레스

본 발명은 다이의 상부 및 하부 툴(tool)의 도움으로 워크 피스(work piece)를 연속적으로 성형 및 탈형하는 트랜스퍼 프레스(transfer press)에 관한 것이다. 상기 상부 툴은 램 본체에 고정되고 하단 다이는 램 풋(foot)에 설치된다. 상기 램 헤드와 램 풋은 단단히 연결되어 램을 형성한다.

본 발명은 워크 피스, 특히 금속 시트를 재주조(recasting)하는 트랜스퍼 프레스 분야에 관한 것이다. 기계 성형은 DIN 8580에 따른 주요 제조 공정 그룹에 속하며 솔리드 바디(solid body)의 제어된 변형을 설명한다. 질량 및 물질 응집력이 보존된다. 재주조 작업(recast operation)에 사용되는 기계적 제조 장치는 일반적으로 프레스라고 한다. 모양의 변화를 정량적으로 표현하는 변형 정도에 따라, 성형 공정은 워크 피스의 생산을 실현하기 위해 여러 단계로 수행될 필요가 있을 수 있다. 이 경우 개별 성형 단계를 통해 자동으로 워크 피스를 이송하는 특수 트랜스퍼 프레스가 사용된다.

판금 가공(sheet metal processing)의 일부분으로 기계적 성형(mechanical forming)의 하위 그룹에 속하는 딥 드로잉(deep drawing)이 사용된다. 원칙적으로, ronden 또는 bowl 형태의 워크 피스는 소위 드로잉 펀치로 나사 결합되고 다이를 통해 당겨집니다. 이로 인해 선택된 공구 형상에 따라 매개 변수 직경, 벽 두께 및 높이가 변경됩니다.

트랜스퍼 프레스의 경우 드로잉 다이는 일반적으로 성형을 위한 상부 램(소위 프레스 램)에 고정된다. 이는 프레스 프레임 내에 저장되며 필요한 이동 중에 성형에 필요한 힘을 제공하기 위해 기계식 또는 유압식 드라이브를 포함한다. 상기 다이는 프레스 테이블의 툴 블록에 위치하고, 상기 프레스 램은 진동상대운동(oscillating relative movement)을 수행한다.

상기 트랜스퍼 시스템에 대한 성형 공정 후 워크 피스의 복귀를 보장하고 다이에서 멈추는 것을 방지하기 위해 탈형 툴(demoulding tool)의 기계적 지지(mechanical support)가 종종 요구된다. 이 목적을 위해 상기 트랜스퍼 프레스는 낮은 툴 또는 낮은 펀치를 포함하고, 상기 다이로부터 워크 피스를 밀어낸다. 하부 램이 하부 툴/펀치를 구동한다.

최신 기술은 그러한 트랜스퍼 프레스를 여러 개 알고 있다. 예를 들어, US 4166372 A 및 US 4655071 A는 컵 모양의 금속 워크 피스를 처리하기 위한 트랜스퍼 프레스를 기술하고, 여기서 복수의 상부 펀치는 램 본체에 설치되고, 하부 툴은 캠샤프트(camshaft)를 통해 개별적으로 구동된다. US 4562719 A에서, 트랜스퍼 프레스는 워크 피스에 단계를 통합하기 위해 높이에 따라 다른 직경을 갖는 상부 툴을 이용한다. 램 본체는 상부 툴을 구동시킨다. 하부 툴은 개별적으로 또는 함께 들어올릴 수 있다. 대조적으로, Pat. No. 2,539,807 A는 상부 툴이 램 헤드에 의해 공동으로(jointly) 제어되는 트랜스퍼 프레스를 제안하고, 하부 툴은 램 풋에 의해 공동으로 제어된다. 다른 드로잉 속도를 설정하기 위해, DE 2743642 A1은 상부 툴로서의 펀치 및 이젝터로서의 하부 툴 모두가 개별적으로 구동되는 트랜스퍼 프레스를 제안한다. 그러나 이들은 복잡한 구동 제어라는 단점이 있다.

최신 기술에 따르면, 별도의 기계 어셈블리는 성형 및 탈형의 연속 작업 단계를 때로 실현한다.

전형적으로, 트랜스퍼 프레스는 조립체로서 드로우 펀치(draw punch)를 수용하기 위한 프레스 램을 포함한다. 독립적으로, 대응하는 펀치를 갖는 하부 램 또는 개별적으로 제어 가능한 복수의 하부 램이 몰드(mould)로부터 제거되도록 제공된다.

성형 및 탈형을 위한 각 어셈블리의 운동학(kinematic)은 관련 드라이브에 의해 보장되어야 한다.

최신 기술에 따르면, 중앙 드라이브가 양 모듈에 분배되는 것이 바람직하다. 그러나 탈형(demoulding)을 위한 프레스 램과 하부 램 사이의 기하학적 거리는 복잡한 기계적 결합(coupling)을 초래한다. 따라서 기어(특히 기어 쌍), 샤프트(특히 유니버셜 조인트 및 샤프트), 체인, 벨트 및 클러치가 사용된다.

드라이브 기술의 발전으로 인해, 전자적으로 동기화된 개별 드라이브는 각 모듈에 대한 기계적 결합을 독점적으로 대체한다.

기계식 결합과 별도의 전자 기계식 드라이브는 모두 상당한 노력을 필요로 한다.

공지된 트랜스퍼 프레스의 다른 단점은 램의 크기이다. 프레스 램 및 탈형 램의 높은 가이드 정확성을 보장하기 위해, 각의 램 높이는 램 폭에 가깝거나 더 커야한다. 결과적으로, 공지된 트랜스퍼 프레스에서, 프레스 랙(rack)의 치수는 상당히 크다.

<본 발명의 목적>

본 발명의 한 가지 목적은 최첨단 기술의 언급된 단점을 개선하는 트랜스퍼 프레스를 제공하는 것이다. 특히 컴팩트한 디자인, 단순화된 구동 및 높은 제조 정밀도를 특징으로 하는 트랜스퍼 프레스를 개발하는 것이 목표이다.

<본 발명의 요약>

이러한 목적은 독립항에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 종속항은 본 발명에 따른 트랜스퍼 프레스의 바람직한 실시 예 및 그 용도를 나타낸다.

바람직한 실시 예에서, 본 발명은 워크 피스의 적어도 2개의 성형(forming) 및 탈형(demoulding) 단계를 수행하기 위한 트랜스퍼 프레스에 관한 것으로, 상기 워크 피스를 수용하기 위한 적어도 2개의 다이를 갖는 프레스 테이블, 상기 다이 사이에서 워크 피스를 이송하기 위한 이송 시스템, 및 상기 프레스 테이블에 대한 상대적 이동을 수행할 수 있는 적어도 두 개의 상부 툴 및 적어도 두 개의 하부 툴을 포함한다. 따라서, 제1성형 단계에서, 워크 피스는 제1다이의 제1상부 툴에 의해 성형될 수 있고, 제1탈형 단계에서, 워크 피스는 제1하부 툴에 의해 주형으로부터 제거될 수 있다. 이송 단계에서, 상기 워크 피스는 이송 시스템에 의해 제1다이로부터 제2다이로 이송될 수 있고, 제2성형 단계에서, 워크 피스는 제2다이의 제2상부 툴로부터 변환될 수 있다. 제2탈형 단계 동안, 워크 피스는 제2하부 툴에 의해 제2다이로부터 제거될 수 있고, 상기 상부 툴은 램 본체 상에 설치되고, 상기 하부 툴은 램 베이스 상에 설치되며, 상기 램 및 램 버트(ram butt)는 견고하게 연결되어 상기 램을 형성한다.

본 발명의 목적을 위하여, '워크 피스'는 트랜스퍼 프레스의 여러 성형 공정 중에 처리되는 구성 요소를 지칭한다. 바람직한 워크 시트는 시트, 특히 금속 그릇(bowl)이며, 이는 연속적으로 당겨(pull)진다.

'상부 툴'은 상기 워크 피스를 재주조(recast)하는데 사용되는 트랜스퍼 프레스의 도구이다. 이들은 드로잉 펀치(drawing punch)인 것이 바람직하다. 해당 다이와 협력하여 워크 피스의 딥 드로잉(deep drawing)이 가능하다. 상기 '다이(die)'는 상기 상부 툴에 대한 카운터 몰드(counter-mould)로서, 컷 아웃(cut out)에 의하여 상기 프레스 테이블의 상기 툴 블록에 형성된 몰드(mould)를 나타낸다. 예를 들어, 판금 그릇의 바람직한 도면의 경우, 상기 다이는 원형이며, 상기 다이의 직경은 상부 툴 또는 드로잉 다이의 직경보다 최종 드로잉 단계의 시트 두께의 2배 이상이다.

'하부 툴'은 탈형 공정을 수행한다. 하부 툴은 특히 배출 펀치(ejection punch)이다. 하부 툴은 다이의 크기에 맞춰 조정되고 상기 하부 툴을 삽입할 때 상기 다이에 있을 수 있는 워크 피스가 밀려 나오도록 한다.

본 발명에 따른 트랜스퍼 프레스에서, 상기 성형은 상기 상부 툴의 상부로부터 하부로의 상대적인 이동으로부터 발생한다. 본 발명의 목적을 위하여, 상부 및 하부는 중력에 따라 정의된다. 성형 후에, 상기 상부 툴은 하부로부터 상부로 수축(retraction) 운동을 수행하고, 바람직하게는 동시에 상기 하부 툴은 상향 이동에 의해 상기 다이로부터 워크 피스를 제거한다. 전문가는 성형이 하부로부터 상부로 진행되는 트랜스퍼 프레스의 역 구조(reverse construction)가 제안된 발명을 구현하는 데 적합함을 인식할 것이다. 이 경우, 본 발명의 설명은 상부 및 하부 툴의 방향을 반전시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 워크 피스는 트랜스퍼 프레스를 통과하면서 적어도 2회의 성형 및 탈형 공정을 거친다. 이 목적을 위해, 트랜스퍼 프레스는 이송 시스템을 포함한다. 이송 시스템의 도움으로, 상기 워크 피스는 제1다이의 제1성형 및 제거 단계가 발생한 후에 계속해서 운반된다. 다음으로, 제2성형 단계가 제2다이에서 발생할 수 있다. 전문가는 적절한 이송 시스템을 잘 알고 있을 것이다.

예를 들어 탈형(demoulding) 단계에서, 상기 워크 피스는 두 위치 사이에서 진동하는 진동 몸체(swinging body)로 이송될 수 있다. 제1다이로부터의 제1탈형 단계 후에, 상기　워크 피스는 진동 몸체로 이송되어 프리 스윙(pre-swing)(이송 단계)에 의해 상기 워크 피스를 제2다이와 정렬시킨다. 따라서, 각각의 다이에서의 성형이 발생하도록, 상기 정렬은 바람직하게는 예를 들어 각각의 다이 위의 워크 피스의 위치를 의미한다.

연속 가공은 트랜스퍼 프레스의 최적의 이용을 위해 수행되며, 여기서 상기 워크 피스는 트랜스퍼 프레스를 연속적으로 통과한다. 제1워크 피스 제2성형 단계가 제2다이에서 발생하는 동안, 연속적인 제2워크 피스가 제1다이에 형성된다.

본 발명에 따른 이송 프레스의 바람직한 작동 중에, 상기 성형 단계는 상기 다이에서의 그들의 위치에 따라 여러 워크 피스에 대해 동시에 발생한다. 상기 트랜스퍼 프레스를 통과하는 워크 피스의 연속적인 성형은 바람직하게는 상부 툴의 상이한 치수(dimensioning)에 의해 달성된다. 예를 들어, 더 길거나 더 짧은 드로잉 펀치를 사용할 수 있다. 상기 트랜스퍼 프레스의 작동 중에, 다양한 상부 툴은 항상 프레스 테이블에 대한 상대 이동에서 동시에 가이드 된다. 이는 각각의 다이에서 여러 개의 워크시트를 동시에 밀거나 분리하는 하부 툴에도 동일하게 적용된다.

이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 이송 프레스는 상부 툴이 장착되는 램 헤드와 하부 툴을 위한 태핏 풋(tappet foot)을 포함한다. 램 헤드와 램 베이스는 서로 견고하게 연결되어 있다. 결과적으로, 본 발명에 따르면, 상기 트랜스퍼 프레스의 상부 및 하부 툴의 운동학(kinematic)을 제어하기 위해 변위 가능한(displaceable) 부품은 오직 하나뿐이다. 본 발명의 목적을 위하여, 램 헤드 및 램 베이스의 강성 화합물(rigid compound)은 램 어셈블리 또는 램으로도 지칭된다.

이 구성은 최첨단 솔루션에 비해 여러 가지 장점이 있다. 현재의 기술에 따르면 모노 블록(monobloc) 형태의 메인 램(ram)이 일반적으로 탑 툴(top tool)을 작동시킨다. 이것은 성형에 필요한 작업 용량이 탈형 작업보다 훨씬 크기 때문에 높은 동력 전달을 위해 설계되어야 한다. 또한, 현재의 기술 트랜스퍼 프레스는 탈형 툴을 작동시키기 위해 하나 이상의 램을 개별적으로 포함한다. 메인 및 탈형 램(들)을 구동하기 위해서는 전술한 바와 같이, 중앙 드라이브의 복잡한 기계적 커플링 또는 다수의 전기적으로 동기화된 개별 드라이브의 사용이 필요하다.

본 발명에 따른 램을 사용함으로써, 단순한 구동만이 필요하다. 이렇게 하면 상단 및 하단 툴을 들어올리거나 내리는 작업을 모두 제어할 수 있다. 본 발명에 따르면, 트랜스퍼 프레스의 운동학은 램 헤드(상부 툴용)와 램 풋(하부 툴용)의 기계적, 강성 연결에 의해 상당히 단순화될 수 있다는 것이 인식되었다. 따라서, 본 발명은 트랜스퍼 프레스의 생산, 작동 및 유지 보수에 대한 노력 및 비용의 감소를 허용한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 램은 놀라울 정도로 컴팩트한 트랜스퍼 프레스 디자인을 가능하게 한다. 최첨단 응용 분야에서 상부 및 하부 툴의 안전한 가이드를 보장하기 위해, 상기 램은 바람직하게는 상기 램의 높이가 상기 램의 폭(width) 보다 거의 동일하거나 큰 안내 비율(guidance ratio)로 치수가 정해진다. 본 발명의 목적을 위하여, (예컨대, 램 또는 트랜스퍼 프레스의) 높이 또는 수직 크기(vertical extent)라는 용어는 바람직하게는 상기 상부 및 하부 툴이 프레스 테이블에 대해 상하로 이동되는 치수에 관한 것이다. 그러나, (예를 들어, 램 또는 트랜스퍼 프레스) 폭 또는 측 크기(lateral extent)는 바람직하게는 적어도 2개의 상부 또는 하부 툴이 나란히 정렬되는 방향을 나타내며, 상기 워크 피스는 트랜스퍼 프레스에서 의도된 성형 단계를 연속적으로 통과한다.

예를 들어 카트리지 케이스를 위한 판금 그릇을 그리는 것과 같은 많은 용도의 경우, 연속적인 성형 및 제거 단계를 위해 2개 이상의 정렬된 상부 및 하부 툴을 사용하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 현재의 기술에서 상기 상부 및 하부 툴에 대한 램의 최소 폭이 설정된다. 현재 기술에서 각 개별 램은 이 폭에 해당하는 적어도 하나의 높이를 가지고 있다. 따라서 그런 별도의 램 어셈블리를 갖춘 최첨단 트랜스퍼 프레스는 전체 높이가 큰 것이 특징이다.

반대로 제안된 램 헤드와 램 풋의 견고한 연결은 간결하고 컴팩트한 디자인을 가능하게 한다. 이 경우에 안정적인 안내(guidance)를 위한 관련된 램 높이는 램 풋까지 램 본체의 전체 높이와 같다. 결과적으로, 본 발명에 따른 램은 높이가 폭에 상응할 때 램의 치수 설정에 대해서도 상부 및 하부 툴의 정확한 안내를 보장한다.

본 발명의 목적상, 램 베이스의 램 헤드의 강성 화합물(rigid compound)은 바람직하게는 2개의 구성 요소의 서로에 대한 어떠한 상대 이동도 허용하지 않는 임의의 기계적 연결을 의미한다. 본 발명에 따른 태핏은 모노 블록일 수도 있고 또는 이러한 목적을 위해 몇몇 구성요소로 구성 될 수도 있다.

바람직한 실시 예에서, 상기 램 헤드와 램 베이스는 2개의 측면부에 의해 서로 견고하게 연결된다. 상기 측면 부분은 바람직하게는 램 헤드와 풋의 각각의 외부, 측 방향 단부에 고정되는 램 헤드와 램 베이스 사이의 수직 연결이다. 이러한 견고한 연결 수단에 의해, 본 발명에 따라 최소의 재료 소비로 특히 안정한 램을 구성할 수 있다. 측면 부분은 램 헤드 및 풋의 상이한 위치에서 다르게 형성될 수 있고 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 램은 프레스 테이블을 통해 양쪽으로 연장되는 타이로드(tie rod)의 형태로 두 개의 측면 부분에 연결될 수 있다. 램 헤드와 풋의 특히 양호한 동력 전달 및 기계적 연결은 이러한 단단한 연결로 특징된다.

한편, 이러한 실시 예에서는 프레스 테이블의 개구부(opening)가 필요하며, 이에 따라 힘을 흡수하는 능력이 손상된다. 특히 카트리지 케이스용 판금 그릇의 딥 드로잉의 경우와 같이 전력 소비(power-consuming) 성형 프레스의 경우 균일한(homogeneous) 프레스 테이블이 유리하다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 램 헤드, 램 베이스 및 프레스 테이블은 평면에 위치하며, 램 헤드와 램 베이스의 견고한 연결을 위한 측면부(side part)는 C형을 형성한다. 따라서 램 헤드에서 램 베이스까지의 측면 부분은 프레스 테이블 앞이나 뒤를 통과할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서, C형의 측면부분의 구성은 바람직하게는 램 헤드와 램 풋을 직접 수직으로 연결하지 않고 트랜스퍼 프레스의 측면 프로파일에서 C형을 회절(diffract)시키는 것을 의미한다. 상기 프레스 테이블의 앞이나 뒤에 있는 방향 표시는 트랜스퍼 프레스의 깊이(depth)를 나타낸다. 이것은 측면과 높이에 직각인 크기(extent)이다. 이 실시 예에서, 우수한 기계적 동력 전달은 상기 프레스 테이블에 임의의 개구부를 필요로 하지 않고 램 본체에서 램 베이스로 구현될 수 있다. 놀랍게도, 본 발명에 따르면, 실시 예는 낮은 재료 비용 및 중량과 함께 램의 컴팩트 및 특히 안정한 구조를 특징으로 한다.

바람직한 트랜스퍼 프레스에서, 상기 램의 높이에 대한 램의 폭의 비는 1 내지 0.5 이상, 바람직하게는 1 내지 1 이상이다. 상기 램의 높이는 바람직하게는 램 헤드의 상단부로부터 램 베이스의 하단부까지 측정되는 반면, 상기 폭은 램의 가장 바깥쪽의(outermost) 단부 사이의 거리에 대응한다. 바람직한 크기 비율은 특히 안정적인 안내(stable guidance)를 허용한다. 따라서, 램을 안내하기 위한 베어링은 램 본체 및 풋상에서 측 방향으로 각각 설치될 수 있으며, 이들은 램의 폭과 거의 같거나 더 큰 거리를 가진다. 서로의 베어링 사이의 수직 거리가 길수록, 보다 효과적인 것은 기울어짐(tilting) 또는 측 방향 힘의 발생을 피할 수 있다. 반면에, 상기 램 높이는 트랜스퍼 프레스의 전체 높이에 크게 기여한다. 전술한 파라미터는 공간 절약 설계 및 높은 가이딩 안정성과 관련하여 최적화된 값을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 트랜스퍼 프레스는 적어도 하나의 커넥팅 로드를 통해 상기 램의 이동을 제어하는 구동 트레인의 시작점으로 중앙 구동 모터(central drive motor)를 포함한다. 바람직하게는, 트랜스퍼 프레스의 상기 상부 및 하부 툴은 단일 구동 트레인에 의해 이동될 수 있다. 바람직하게는, 동력 전달에 사용되는 (적어도 하나의) 커넥팅 로드는 램 헤드의 상단부에서 램에 부착된다. 탈형보다 성형에 더 큰 힘이 필요하기 때문에, 이러힌 포지셔닝은 기계적으로 유리하다.

특히 바람직한 것은 상기 램 본체의 양측 상의 무게 중심에 설치된 적어도 2개의 커넥팅 로드를 사용하는 것이다. 2점(two-point) 장치는 상기 램에 동력 전달 중에 발생할 수 있는 전복 모멘트(tilting moment)에 특히 효과적일 수 있다.

적어도 하나의 커넥팅 로드는 바람직하게는 프레스 테이블에 대한 수직 상대 운동에서 구동 트레인(drive train)에 의해 크랭크 샤프트를 통해 오프셋 된다. 크랭크 샤프트 용 드라이브로서 서보 모터, 비동기 모터 또는 토크 모터와 같은 현재 기술의 다양한 엔진을 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 상기 램 헤드 및 램 베이스는 선형 베어링에 의해 트랜스퍼 프레스의 프레임 내에서 안내된다. 결과적으로 상기 램에 대한 중심 이탈 응력이 효과적으로 흡수될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 상기 트랜스퍼 프레스의 프레임(프레스 프레임)은 예를 들어 높은 안정성을 보장하는 직사각형 형상을 가질 수 있다.

바람직한 실시 예에서, 선형 베어링은 프로파일 레일 가이드, 바람직하게는 롤러 순환 유닛 및/또는 유체 역학 플레인 베어링(hydrodynamic plain bearing)이다.

프로파일 레일 가이드는 최신 기술로 잘 알려져 있다. 이 베어링에서 롤링 구성요소는 가이드 레일 상에서 및 캐리지 내에서 회전한다. 바람직하게는, 상기 가이드 레일은 상기 프레임에 부착되고 상기 캐리지는 상기 램에 고정된다. 롤링 구성요소 볼(재순환 볼 유닛) 또는 롤러(롤러 순환 유닛)는 프로파일 레일 가이드에 사용된다. 병진 운동(translational movement) 중에 롤링 구성요소가 캐리지에서 편향(deflect)되므로 레일에 해당하는 길이에서 직선 운동(스트로크)이 가능하다. 트랜스퍼 프레스의 경우, 롤러 순환 유닛은 높은 하중 용량 및 반발력을 특징으로 하기 때문에 특히 적합하다. 리니어 가이드 방식은 표준화된 베어링 유닛이므로, 작창시 특히 쉽고 저렴하게 교환할 수 있다. 또한 프로파일 레일 가이드 및 특히 롤러 순환 장치는 베어링의 고정밀 및 백래시방지(backlash-free) 설계가 특징이다.

이들이 최대 응력을 견디기 때문에 상기 램 상에 프로파일링 된 레일 가이드의 측 방향 배열을 갖는 특히 유리한 저장(storage)이 가능하다. 그러나 상기 램과 프레임 사이의 간격에 관한 높은 제조 정확도가 필요합니다. 대안적으로, 상기 프로파일 레일은 예를 들어 상기 프레스 프레임의 후방에 부착될 수 있으며, 이에 따라 프레임에서 상기 램의 측 방향 결합(lateral fitting)에 대한 높은 필요성이 감소된다.

추가로 유체 역학 베어링을 선택할 수 있다. 이들은 일반적으로 프레임 내에서 램과 가이드 사이의 맞춤 정확도에 대해 더 큰 허용 오차를 가지며 또한 높은 수명을 특징으로 한다. 그러나 정밀도, 제로 백래시 및 하중 용량과 관련하여 프로파일링 된 레일 가이드가 놀랍게도 특히 바람직한 실시 예인 것으로 입증되었다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 트랜스퍼 프레스는 4개의 선형 베어링 포인트(point)를 포함한다. 각각은 상기 트랜스퍼 프레스의 프레임에서 램 헤드와 램 풋을 측면으로 안내한다. 이 베어링에서 유도 정확도(guidance accuracy) 및 편심 하중(eccentric load)의 부하 용량은 특히 높다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 상기　램은 측 방향 웨지(wedge) 조절부에 의해 트랜스퍼 프레스의 프레임에서 플레이(play)하지 않고 조정할 수 있다. 상기 웨지 조정은 바람직하게는 상기 프레스 프레임과 태핏 가이드(tappet guide)의 일 측면 사이에 설치되는 별도의 조립체이다. 바람직하게는, 상기 트랜스퍼 프레스는 2개의 웨지 조절부를 포함한다; 하나는 램 헤드 높이에 다른 하나는 램 풋 높이. 상기 웨지 조절부는 서로에 대해 변위 가능한 2개의 웨지를 포함하며, 여기서 웨지의 수직 변위는 웨지 조절부의 측 방향 크기의 증가 또는 감소를 유도한다. 웨지 조절부로 인해 사전 정의된 설치 상태를 간단하고 정확하게 구현할 수 있다. 따라서, 실시 예는 제로 백래쉬를 보장하기 위해 상기 프레임에 램의 정확한 측 방향 결합(fitting)을 허용한다. 상기 램을 설치하기 위한 이러한 구조는 특히 롤러 순환 유닛과 같은 측면 프로파일링 된 레일 가이드의 사용에 유리하다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 램 조립체의 각 측면부는 램 헤드 및/또는 램 베이스를 깊이 방향으로 이동시키는 키(key) 및 램 헤드 및/또는 램 베이스를 수평축 주위로 회전시키기 위한 피봇 점(pivot point)을 나타낸다. 이러한 바람직한 조정 메커니즘을 통해 상단 및 하단 툴이 완벽한 동심을 얻을 수 있다. 바람직하게, 페더 키(바람직하게 각각의 경우에 램의 각 측면 상의 페더 키)는 램 베이스에 대해 램 헤드의 전방 또는 후방으로의 변위를 야기한다. 또한, 예를 들어 볼트에 의해 구현될 수 있는 피봇 점은 수평축을 중심으로 램 베이스를 회전시키고, 상기 하부 툴은 상부 툴에 대한 정확한 각도로 정렬될 수 있다. 마찬가지로 태핏 풋(tappet foot)에서 상기 페더 키를 사용하고 태핏 헤드를 피벗 점 위에 정렬하는 것이 바람직하다. 바람직한 구조의 자유도는 유리하게는 태핏 헤드가 태핏 풋과 정렬되도록 하고 상응하는 상부 및 하부 툴이 상기 프레스 테이블의 다이에 완벽하게 삽입되도록 한다. 상기 조정 구조는 특히 효과적인 방식으로 상기 램 조립체 내의 구성 요소의 제조 오차를 보상할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 정렬 후에, 상기 부품들은 바람직하게는 함께 고정되어서 강성 배열을 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 상기 워크 피스를 위한 트랜스퍼 시스템은 스윙 몸체(swing body)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 상기 워크 피스의 성형은 바람직하게는 프레스 테이블 상의 툴 블록 내에 위치된 다이에서 수행된다. 상기 프레스 테이블은 프레스 프레임에 단단히 연결되어 다이가 워크 피스를 성형하는 동안 가압힘(pressing force)을 흡수할 수 있다. 성형 후에, 상기 워크 시트는 하부 툴에 의한 상기 램의 상향 이동에 의해 다이로부터 제거된다. 이 경우, 상기 스윙 몸체의 그리퍼 조우에 워크 피스를 밀어 넣는 것이 바람직하다. 편심(eccentric)의 도움으로, 상기 스윙 몸체는 트랜스퍼 프레스의 작동 중에 2개의 위치 사이에서 진동한다. 탈형 단계 후 그러나 다음 성형 단계 전에, 상기 워크 피스는 스윙 몸체에 존재하고, 제1위치로부터 제2위치(pre-swinging)로의 이송 단계에 의해 이송된다. 성형 단계 이후 및 다음의 탈형 단계 전에, 상기 스윙 몸체는 제2위치로부터 제1위치로 워크 시트 없이 되돌아간다. 따라서, 처리 단계들의 순서는 이송 방향으로 워크 피스의 이송이 항상 존재하도록 수행된다. 결과적으로, 워크 피스는 트랜스퍼 프레스에서 배출될 수 있을 때까지 제1다이에서 다음 다이 또는 다이 스테이션까지 연속 성형 및 탈형 단계를 거친다. 다이 스테이션은 성형 단계를 위한 복수의 다이를 포함할 수 있으며, 이들 다이는 서로 아래에 배치된다.

본 발명의 다른 실시 예에서, 상기 트랜스퍼 프레스는 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 4개의 서브 툴(sub-tool)을 갖는 적어도 두 개의 그룹으로 정렬된 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 4개의 상부 툴을 갖는 적어도 2개의 그룹을 포함하여, 상기 트랜스퍼 프레스는 적어도 2개의 트랙에서 동시에 워크 피스를 처리할 수 있다. 트랙은 바람직하게는 진입하는 워크 피스로부터 원하는 성형 워크 피스까지 2 이상의 단계에서 연속 성형을 위한 툴의 배열을 지정한다. 트랜스퍼 프레스에 2개 이상의 트랙을 배치하면 생산성이 같은 시간 내에 정확히 두 배가 된다. (본 발명에 따른)상기 램을 통해, 이 실시 예는 유리하게도 컴팩트한 디자인을 달성할 수 있다. 공지된 최신 기술의 트랜스퍼 프레스에서, 메인 또는 프레스 램을 넓혀 여러 트랙을 처리하면 메인 태핏 높이와 탈형을 위한 하나 이상의 더 낮은 태핏 모두가 똑같이 커지게 됩니다. 그러나 본 발명에 따르면, 상기 램의 적절한 안내 비율을 위태롭게 하지 않으면서 상기 프레스의 치수를 상당히 작게 유지할 수 있다. 상기 램의 제안된 구조의 장점은 특히 다중 트랙을 포함하는 고성능 트랜스퍼 프레스에 적용될 때 우수한 결과를 가져온다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 트랜스퍼 프레스는 판금으로 제조된 컵 형상의 워크시트를 형성하는데, 특히 카트리지 케이스의 제조에 특히 적합하다. 이러한 목적을 위해, 램은 500mm와 1500mm 사이, 보다 바람직하게는 800mm와 1200mm 사이, 가장 바람직하게는 950mm와 1050mm 사이의 폭과 높이를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 램의 폭과 높이의 안내 비(guidance ratio)를 1에서 0.5 이상, 보다 바람직하게는 1에서 1 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 언급된 치수로 인해, 시트 금속으로 제조된 컵 형상의 워크 시트를 형성하는 동안, 특히 바람직하게 상기 트랜스퍼 프레스는 카트리지 케이스의 제조시 높은 힘을 제공하는데 특히 적합하다. 이러한 경우에 있어서, 드로잉 스테이션당 성형 힘(forming force)은 바람직하게는 적어도 30kN, 보다 바람직하게는 적어도 40kN, 가장 바람직하게는 적어도 50kN로 상기 트랜스퍼 프레스에 의해 발생한다. 바람직한 드로잉 펀치는 5 내지 20mm, 특히 바람직하게는 8 내지 12mm의 직경을 갖는다.

따라서, 본 발명은 특히 판금으로부터, 바람직하게는 카트리지 케이스의 제조를 위해 컵 형상의 워크 시트를 형성하기 위한, 본 발명에 따른 트랜스퍼 프레스의 사용 또는 바람직한 실시 예에 관한 것이다.

본 발명의 설명된 실시 예에 대한 다양한 대안이 본 발명을 수행하고 본 발명에 따른 해결책에 도달하기 위해 사용될 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 트랜스퍼 프레스는 그 실시 예에서 상기 바람직한 실시 예로 제한되지 않는다. 오히려, 도시된 해결책과 다를 수 있는 다양한 디자인 변형을 생각할 수 있다. 청구 범위의 목적은 발명의 보호 범위를 정의하는 것이다. 청구 범위의 보호 범위는 본 발명의 트랜스퍼 프레스, 그 용도, 및 그의 동등한 실시 예를 포함한다.

도 1은 상기 램의 표현을 위한 트랜스퍼 프레스의 바람직한 실시 예의 개략적인 3D 정면도이다.
도 2는 상기 워크 시트를 형성하는 평면에서의 트랜스퍼 프레스의 바람직한 실시 예의 개략적인 단면도이다.
도 3은 상기 램 헤드의 부착을 위한 롤링 순환 유닛 및 페더 키의 바람직한 실시 예의 개략적인 단면도이다.
도 4a, b는 상기 램 헤드와 램 피트의 정렬을 설명하기 위한 트랜스퍼 프레스의 바람직한 실시 예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 상기 트랜스퍼 프레스의 이송 시스템의 바람직한 실시 예의 개략도이다.

도 1은 상기 램의 표현을 위한 트랜스퍼 프레스의 바람직한 실시 예의 개략적인 3D 정면도를 도시한다. 상기 바람직한 트랜스퍼 프레스는 판금(sheet metal)으로 만들어진 컵 모양의 워크 피스를 성형하는 데 사용된다. 이 목적을 위해, 트랜스퍼 프레스는 상부 툴(1) 및 하부 툴(3)을 포함한다. 도시된 바람직한 실시 예에서, 상기 트랜스퍼 프레스는 워크 피스를 처리하기 위한 2개의 트랙을 갖는다. 좌측 및 우측 레인은 각각 5개의 상부 툴 또는 드로잉 펀치(1)뿐만 아니라 5개의 하부 툴 또는 탈형 다이(demoulding die)(3)를 포함하며, 이들은 함께 정렬된다. 상기 상부 툴(1)의 하향 이동에 의해, 상기 워크 피스는 재성형 되거나 다이 안으로 인출된다. 하부 펀치(3)의 상향 이동은 다이로부터 워크 피스를 제거하는 것을 보장한다. 다이(보이지 않음)는 상기 프레스 테이블(11) 상의 툴 블록(13)에 형성하기 위한 것이다. 하나의 다이로부터 다음 다이로 워크 피스의 이송은 이송 시스템(23)에 의해 이루어진다.

트랜스퍼 프레스의 작동 중에, 상기 상부 툴(1)의 클록된(clocked) 이동은 성형을 위해 아래쪽으로, 그리고 하부 툴(3)은 탈형을 위해 위쪽으로 이동한다. 이 단계들 사이에서, 이송 시스템(23)은 두 부분 사이에서 각각 진동하여 워크 피스를 더 이송한다.

램은 상부 및 하부 공구(1 및 3)의 프레스 테이블(11)에 대한 수직 상대 운동(relative movement)을 구현한다. 상기 램은 상부 툴(1)을 부착하기 위한 램 헤드(5)와 하부 툴(3)을 고정하기 위한 램 베이스(7)를 포함한다. 2개의 측면부(9)는 램 헤드(5)와 램 풋(7)을 서로 견고하게 연결한다. 상기 램 헤드(5), 램 풋(7) 및 프레스 테이블(11)은 하나의 평면 내에 존재하고, 측면부(9)는 태핏(tappet) 헤드(5)로부터 태핏 베이스(7)로 안내된다. 따라서, 상기 트랜스퍼 프레스의 측면도에서 측면부(9)는 상응하는 C-형을 갖는다.

성형 램의 구동은 크랭크 샤프트(25)에 의해 2개의 커넥팅 로드(21)를 통해 달성되고, 상기 커넥팅 로드(21)는 안정적인 동력 전달을 보장하기 위해 중력 중심의 각 트랙을 공격하는 것이 바람직하다. 상기 램은 정확한 수직 안내를 가능하게 하기 위해 4개의 측방 롤러 순환 유닛(19)에 의해 프레스 프레임(15) 내에서 이동 가능하도록 지지된다. 2개의 일면(one-sided) 웨지 조절부(17)는 프레스 프레임(15)의 가이드 프레임에서 상기 램의 측면 끼움(fitting)을 수행한다.

유리하게는, 상기 램은 예를 들어, 벨트 변속기, 플라이 휠, 클러치 브레이크 조합 및 유성 기어를 통해 크랭크 샤프트(25)에 운동을 전달하는 단일 구동 모터(도시되지 않음)를 통해 구동될 수 있다. 상기 램 헤드(5)가 측면부(9)에 의해 태핏 풋(7)과 견고하게 연결되기 때문에 상부 및 하부 툴(1, 3)의 별도의 제어는 필요하지 않는다.

도 2는 워크 피스를 형성하는 평면 내의 트랜스퍼 프레스의 바람직한 실시 예의 개략적인 단면도를 도시한다. 단면도에서, 상기 램 본체(5)는 상기 프레임(15)상의 웨지 조절부(17)를 통해 좌측에 존재함을 알 수 있다. 태핏 풋(7)도 마찬가지이다. 이를 통해 특히 간단한 결합을 구현할 수 있다. 롤러 순환 유닛(19)은 프레스 프레임(15) 내의 램의 수직 안내된 이동에 영향을 준다.

도 3은 롤러 순환 유닛(19) 및 키(29)의 상세도를 도시한다. 상기 키(29)에 의해, 상기 램 헤드(5)는 상기 램 풋(7)에 대해 전후 방향으로 트랜스퍼 프레스의 깊이로 이동될 수 있다.

상기 램 본체 및 태핏 풋(5, 7)의 방향은 도 4a 및 4b에 도시되어 있다. 도 4a는 정면도이고, 도 4b는 측면도이다. 2개의 좌측 웨지 조절부(17)의 사용을 통해, 상기 램 헤드(5) 및 램 풋(7)의 측 방향 변위가 가능하다. 여기서, 웨지 조절부(17)의 웨지의 수직 이동에 의해 그 폭이 조정되어, 상기 램이 프레스 프레임(15)의 측 방향 프레임에 걸리지 않고 끼워진다. 페더 키(feather key)(29)는 램 풋(7)에 대한 깊이에 대해 램 헤드(5)를 조절할 수 있게 한다. 또한, 볼트(33)는 램 풋(7)의 경사를 허용하고, 따라서 하부 툴(3)을 수평축에 대해 경사지게 한다. 따라서, 측면도(6b)에 도시된 바와 같이, 하부 툴(3)은 다이 및 상부 툴(1)과 동심원으로 정렬될 수 있다.

도 5는 트랜스퍼 프레스의 이송 시스템(23)의 바람직한 실시 예의 개략도이다. 이는 워크 피스를 수용하기 위한 그리퍼 조(gripper jaw)(41)를 가진 스윙 몸체(35)를 포함한다. 성형 후, 하부 툴(3)에 의해 램의 상향 이동에 의해 다이로부터 워크 피스가 제거된다. 이 경우, 스윙 몸체(35)의 그리퍼 조(41)에 상기 워크 피스를 밀어 넣는 것이 바람직하다. 서보모터(servomotor)(37) 및 편심기(eccentric)(39)의 도움으로, 스윙 본체(35)는 트랜스퍼 프레스의 작동 중에 두 위치 사이에서 진동될 수 있다. 탈형 단계 이후 및 다음 성형 단계 이전에, 상기 워크 피스는 스윙 본체에 존재하고, 제1위치로부터 제2위치로의 이송 단계(프리 스윙)에 의해 이송된다. 성형 단계 이후 및 다음의 탈형 단계 전에, 스윙 몸체는 제2위치로부터 제1위치로 워크 피스 없이 되돌아간다. 따라서 처리 단계들의 시퀀스는 이송 방향으로 워크 피스의 이송이 항상 존재하는 방식으로 수행된다.

1 상부 툴(upper tools)
3 하부 툴(lower tools)
5 램 헤드(램 본체)(ram head(ram main))
7 램 풋(램 베이스)(ram foot(ram base))
9 측면부(side parts)
11 프레스 테이블(press table)
13 툴 블록(tool block)
15 프레스 프레임(press frame)
17 웨지 조절부(wedge adjustments)
19 롤러 순환 유닛(roller circulation units)
21 커넥팅 로드(connection rods)
23 이송 시스템(transfer system)
25 크랭크 샤프트(crankshaft)
29 페더 키(feather key)
31 다이(die)
33 볼트(bolt)
35 스윙 몸체(swing body)
37 서보모터(servomotors)
39 편심기(eccentric)
41 그리퍼 조(gripper jaws)

Claims (15)

1. 워크 피스에 적어도 2개의 성형(forming) 및 탈형(demoulding) 단계를 수행하기 위한 트랜스퍼 프레스로,
   워크 피스를 수용하기 위한 적어도 2개의 다이(31)를 갖는 프레스 테이블(11) 상의 툴 블록(13), 상기 다이(31) 사이에서 상기 워크 피스를 이송하기 위한 이송 시스템(23), 및 상기 프레스 테이블(11)에 대한 상대적 이동을 수행할 수 있는 적어도 2개의 상부 툴(1) 및 적어도 2 개의 하부 툴(3)을 포함하고, 따라서,
   제1성형 단계에서, 상기 워크 피스는 제1다이(31) 내의 제1상부 툴(1)에 의해 재성형(reshaped)될 수 있고,
   제1탈형 단계에서, 상기 워크 피스는 제1하부 툴(3)에 의해 상기 다이(31)로부터 제거될 수 있고,
   이송 단계에서, 상기 워크 피스는 이송 시스템(23)에 의해 제2다이(31)에 정렬될 수 있고,
   제2성형 단계에서, 상기 워크 피스는 제2다이(31) 내의 제2상부 툴(1)에 의해 재 성형될 수 있고,
   제2탈형 단계에서, 상기 워크 피스는 제2하부 툴(3)에 의해 제2다이(31)로부터 제거될 수 있고,
   상기 상부 툴(1)은 램 헤드(5) 상에 설치되고, 상기 하부 툴(3)은 램 풋(7) 상에 설치되고, 상기 램 헤드(5)와 램 풋(7)은 램을 형성하기 위하여 기계적 연결에 의하여 서로 견고하게 연결되고,
   상기 램 풋(7) 및 상기 램 헤드(5) 사이의 기계적 연결은 램 헤드(5)와 램 풋(7)의 서로에 대한 상대적인 움직임을 허용하지 않고, 상기 형성된 램은 상기 트랜스퍼 프레스에서 상부 툴(1) 및 하부 툴(3)의 운동학(kinematic)을 제어하기 위한 단일 변위 가능한 구성 요소의 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스
   
2. 제1항에 있어서,
   두 개의 측면부(9)에 의하여 상기 램 헤드(5)와 상기 램 풋(7)이 기계적 연결에 의하여 서로 견고하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 램 헤드(5), 램 풋(7) 및 프레스 테이블(11)은 하나의 평면 내에 위치하고 상기 측면부(9)는 C-형상을 가지며, 따라서 상기 측면부(9)는 상기 프레스 테이블(11)의 전방 또는 후방에서 상기 램 헤드(5)로부터 상기 램 풋(7)으로 안내되는(guided) 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 램의 높이에 대한 폭의 비는 1 내지 0.5 이상인 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 트랜스퍼 프레스는 적어도 하나의 커넥팅 로드(21)를 통해 상기 램의 이동을 제어하는 구동 트레인(drive train)의 시작점인 중앙 구동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 램 헤드(5) 상에 2개의 커넥팅 로드(21)가 설치되고 상기 램에 구동 트레인의 이동을 전달하는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 램 헤드(5) 및 상기 램 풋(7)은 선형 베어링 포인트에 의해 프레스 프레임(15) 내에서 안내되는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 선형 베어링은 롤러 순환 유닛(19) 또는 유체 역학 플레인 베어링(hydrodynamic plain bearing)이인 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 트랜스퍼 프레스는 프레스 프레임(15)에서 상기 램 헤드(5)와 램 풋(7)을 각각 측 방향(laterally)으로 안내하는 4개의 선형 베어링 포인트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 램은 측 방향 웨지 조절부(17)에 의해 프레스 프레임(15)에서 백래시(backlash) 없이 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
    
11. 제2항에 있어서,
    상기 램의 각각의 측면부(9)는 상기 램 헤드(5) 또는 상기 램 풋(7)을 깊이 방향으로 변위 시키기 위한 키(29), 및 상기 램 헤드(5) 또는 상기 램 풋(7)을 수평축 주위로 회전시키기 위한 피봇 점(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 이송 시스템(23)은 스윙 몸체(swing body)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 프레스는 적어도 2개의 상부 툴(1)을 포함하는 적어도 2개 그룹뿐만 아니라 이와 정렬되는 적어도 2개의 하부 툴(3)을 포함하는 적어도 2개의 그룹을 포함하고, 따라서 상기 트랜스퍼 프레스는 적어도 2개 트랙에서 동시에 워크 피스를 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 프레스는 판금(sheet metal)으로 제조된 볼 형상의 워크 피스를 성형하는데 적합한 것을 특징으로 하는, 트랜스퍼 프레스.
15. 삭제

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