KR102402484B1

KR102402484B1 - 프레스 성형품 제조방법

Info

Publication number: KR102402484B1
Application number: KR1020210188900A
Authority: KR
Inventors: 김은조
Original assignee: 김은조
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-05-26

Abstract

본 발명은 소재를 공급(운반)하고 프레스 성형한 다음 성형품을 배출하는 일련의 공정을 효율적으로 제조할 수 있는 프레스 성형품 제조방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 프레스 성형품 제조방법은, 소재 공급기에 소재를 공급하는 소재 공급 단계; 상기 소재 공급기에 공급된 소재를 가열기에 공급하는 가열 단계; 상기 가열기에 공급되어 가열된 소재를 1차 압축성형기에 공급하여 1차 성형하는 1차 성형 단계; 상기 1차 성형 단계에서 배출되는 1차 성형품을 냉각기에 공급하는 냉각 단계; 상기 냉각 단계에서 냉각된 1차 성형품을 2차 압축성형기에 공급하여 2차 성형하는 2차 성형 단계; 상기 2차 압축성형기에서 배출되는 2차 성형품을 절단기에 넣고 절단하는 절단 단계; 상기 절단기에서 절단된 2차 성형품을 배출기를 통해 배출하는 배출 단계로 이루어지고, 상기 소재 공급기와 상기 배출기는 서로 소정 간격 이격되도록 나란하게 배치된 다음, 상기 소재 공급기, 가열기, 1차 압축성형기, 냉각기, 2차 압축성형기, 절단기 및 배출기가 차례대로 소정 각도 간격을 두고 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

프레스 성형품 제조방법{Press-Formed Product Manufacturing Method}

본 발명은 프레스 성형품 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재를 공급하여 프레스 장치를 통해 소재를 가압 성형하는 것으로 목적하는 성형품을 제조하는 프레스 성형품 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 제품을 제조하는 방법으로는 금형을 이용한 주조 방법과, 머시닝 센터 등의 절삭 가공 장치를 이용한 절삭 가공 방법 및 프레스 장치를 이용한 성형 방법 등이 있다.

이중 프레스 장치를 이용한 성형 방법의 경우, 프레스 성형기의 하부 금형 위에 소재가 위치되면 상부 금형이 하강되어 상, 하부 금형 사이의 소재를 압축 성형하고, 이렇게 성형된 성형품은 프레스 성형기의 일측으로 배출하여 위 과정을 반복하게 된다.

상기와 같은 프레스 성형 방법의 종래 기술로는 공개특허공보 제2020-0087229호의 프레스 성형품의 제조 방법(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 프레스 성형품의 제조 방법은, 1 장의 판재로 이루어지는 금속판을 전단 가공한 후의 단일 금속판에 대해, 신장 플랜지 성형을 포함하는 프레스 가공을 실시하여 제조하는 프레스 성형품의 제조 방법에 있어서, 상기 단일 금속판을 상기 프레스 가공으로 프레스 성형했을 때에 신장 플랜지 균열이 발생하기 쉽다고 추정되는 영역을 신장 플랜지 균열 영역으로 했을 경우에 상기 전단 가공 후의 단일 금속판에 있어서의 상기 신장 플랜지 균열 영역 내에 위치하는 금속판 단면 및 그 근방 중의 적어도 금속판 단면을 가열하고 냉각시키고 나서 상기 프레스 가공을 실시하는 것으로 이루어진다.

그러나 상기 특허문헌과 같은 종래의 프레스 제조 방법은 프레스 성형 전에 필요에 따라 소재를 소정 온도로 가열후 냉각하여 프레스 성형 과정에서 발생하는 소재의 균열 등을 방지하기 위한 가열 및 냉각 단계가 포함되고, 이 때문에 소재의 운반과 복수의 프레스 장치를 작업자가 효율적으로 관리 및 운용할 수 있도록 하여 생산 효율을 높일 필요가 있다.

따라서 소재를 공급(운반)하고 프레스 성형한 다음 성형품을 배출하는 일련의 공정을 효율적으로 진행할 수 있도록 개선된 프레스 성형품 제조방법의 개발이 요구된다.

KR 10-2020-0087229 A (2020. 07. 20.) KR 10-1553662 B1 (2015. 09. 10) KR 10-0183642 B1 (1998. 12. 16.) KR 10-0182377 B1 (1998. 12. 11.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 프레스 성형품 제조방법이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소재를 공급(운반)하고 프레스 성형한 다음 성형품을 배출하는 일련의 공정을 효율적으로 제조할 수 있는 프레스 성형품 제조방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 프레스 성형품 제조방법은, 소재 공급기에 소재를 공급하는 소재 공급 단계; 상기 소재 공급기에 공급된 소재를 가열기에 공급하는 가열 단계; 상기 가열기에 공급되어 가열된 소재를 1차 압축성형기에 공급하여 1차 성형하는 1차 성형 단계; 상기 1차 성형 단계에서 배출되는 1차 성형품을 냉각기에 공급하는 냉각 단계; 상기 냉각 단계에서 냉각된 1차 성형품을 2차 압축성형기에 공급하여 2차 성형하는 2차 성형 단계; 상기 2차 압축성형기에서 배출되는 2차 성형품을 절단기에 넣고 절단하는 절단 단계; 상기 절단기에서 절단된 2차 성형품을 배출기를 통해 배출하는 배출 단계로 이루어지고, 상기 소재 공급기와 상기 배출기는 서로 소정 간격 이격되도록 나란하게 배치된 다음, 상기 소재 공급기, 가열기, 1차 압축성형기, 냉각기, 2차 압축성형기, 절단기 및 배출기가 차례대로 소정 각도 간격을 두고 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 방사상으로 배치된 상기 소재 공급기, 상기 가열기, 1차 압축성형기, 냉각기, 2차 압축성형기, 절단기 및 배출기의 중앙에 작업자가 배치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 1차 성형 단계에서 상기 1차 압축성형기를 통해 상기 소재가 가압되어 전체적으로 완성품의 외형을 가지는 1차 성형품이 성형되고, 상기 2차 성형 단계에서 상기 2차 압축성형기를 통해 상기 1차 성형품에 관통공, 홈 및 돌기 중에서 선택되는 1개 이상의 모양이 형성되어 2차 성형품이 성형되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 소재 공급기를 통해 공급되는 소재가 폭 2~10㎝, 두께 0.2~0.5㎜를 가지는 금속판이 롤 형태로 권취되어 상기 가열기, 1차 압축성형기, 냉각기, 2차 압축성형기 및 절단기까지 연결된 상태로 각각의 공정에 연속적으로 공급 및 배출되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 상기 배출 단계는 상기 절단기를 통해 절단된 소재가 상기 배출기 쪽으로 자유 낙하된 다음, 상기 배출기를 통해 이송 및 배출되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 소정 길이를 가지는 소재가 소재 공급기, 가열기, 1차 압축성형기, 냉각기, 2차 압축성형기, 절단기를 따라 연속적으로 공급되므로 작업자가 별도로 각 공정 간에 성형된 1, 2차 성형품을 따로 운반하거나 공급할 필요가 없고, 그 결과 제품의 생산성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 각각의 설비가 작업자를 중심으로 방사상으로 배치되기 때문에 한 자리에서 복수 대의 설비를 확인할 수 있고, 그 결과 작업자의 이동 동선이 짧아 종래에 비해 상대적으로 적은 인력으로도 복수 대의 설비를 실시간으로 쉽게 관리할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프레스 성형품 제조방법의 예를 보인 공정 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 프레스 성형품 제조방법의 예를 보인 공정 배치도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 소재를 공급(운반)하고 프레스 성형한 다음 성형품을 배출하는 일련의 공정을 효율적으로 제조할 수 있는 프레스 성형품 제조방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 소재 공급 단계(S10), 가열 단계(S20), 1차 성형 단계(S30), 냉각 단계(S40), 2차 성형 단계(S50), 절단 단계(S60) 및 배출 단계(S70)로 이루어진다.

(1) 소재 공급 단계(S10)

이 단계는 소정 폭과 두께를 가지는 소재가 후술되는 가열 단계(S20) 쪽으로 연속하여 공급되도록 소재를 소재 공급기(10)에 공급하는 것으로, 이때 소재는 폭 2~10㎝, 두께 0.2~0.5㎜를 가지는 금속판이 롤 형태로 권취된 것으로 이루어지고, 이러한 소재의 일단이 가열기(20) 쪽으로 공급되는 과정에서 자연스럽게 권취된 롤이 풀리면서 소재가 연속적으로 공급되게 된다.

이를 위해 소재 공급기(10)는 롤 형태의 소재가 회전 가능하게 지지되도록 구성되고, 이와 동시에 소재의 일단이 가열기(20) 쪽으로 연속하여 공급될 수 있도록 소정 속도로 소재의 일단을 가열기(20) 쪽으로 이송시키는 왕복 이송장치(도시하지 않음)가 구비된다.

상기 왕복 이송장치는 소재의 자유단 쪽을 파지한 다음 가열기(20) 쪽으로 소정 거리 이송되고, 이후 소재의 고정을 해제한 다음 당초의 위치로 복귀되는 동작을 반복하는 구조로 구성될 수 있다.

(2) 가열 단계(S20)

이 단계는 위 소재 공급 단계(S10)에서 연속적으로 공급되는 소재를 소정 온도로 가열하고, 이를 통해 후술되는 1차 성형 단계(S30)에서 소재가 쉽게 가압 변형될 수 있도록 하는 것이다.

이를 위한 가열기(20)는 소정 크기를 가지는 챔버 형태로 구성되고, 이러한 챔버의 양단 부분은 소재가 공급 및 배출되도록 내부를 관통하는 통로가 형성되며, 상기 가열기(20)의 내부에는 양측 통로를 따라 통과되는 소재를 소정 온도로 가열하는 복수 개의 히터(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.

(3) 1차 성형 단계(S30)

이 단계는 위 가열 단계(S20)를 통해 소정 온도로 가열되어 공급되는 소재를 1차 압축성형기(30)에 연속으로 공급하고, 이를 통해 완성품의 전체적인 외형을 가지는 1차 성형품을 성형하는 것이다.

이를 위한 1차 압축성형기(30)에는 완성품의 외형에 해당하는 양각 또는 음각이 형성되는 상, 하부 금형이 구비된다.

그리고 상부 금형은 소정 속도로 반복하여 승강 동작되면서 상, 하부 금형 사이로 공급되는 소재를 연속하여 가압 성형하고, 이와 동시에 상, 하부 금형 사이로 공급되는 소재는 상부 금형의 승강 동작에 맞추어 소정 거리 이송 및 정지됨을 반복하게 된다.

이에 의해 소정 길이를 가지도록 연속되는 소재 상에 1차 성형품의 형상이 소정 간격을 두고 형성되게 된다.

또한, 1차 압축성형기의 양측에는 소재를 상부 금형의 승강 동작에 맞추어 소재를 정속으로 공급 및 배출시키기 위한 소재피딩유닛(도시하지 않음)이 더 구비될 수 있다.

여기서 소재피딩유닛은 길이를 가지는 소재의 길이 방향 양측면에 밀착된 상태로 소정 거리 슬라이딩되어 소재를 이송시킨 다음, 소재피딩유닛의 밀착이 해제된 상태로 당초 위치로 복귀됨을 반복하도록 구성될 수 있다.

그리고 1차 압축성형기(30)의 상부 금형이 상승되면, 소재피딩유닛이 소재의 양측면에 밀착된 상태로 하부 금형의 안쪽으로 슬라이딩되거나 또는 하부 금형의 안쪽에서 바깥쪽(냉각기(40) 방향)으로 슬라이딩되도록 구성되며, 상부 금형은 소재피딩유닛이 하부 금형의 외측에 위치된 경우에만 하강되도록 제어되게 된다.

상기와 같은 1차 성형 단계(S30)에서는 소재가 소정 온도로 가열된 상태로 공급되기 때문에 1차 압축성형기(30)를 통해 완성품의 외형에 해당하는 정도로 가압 변형되더라도 소재에 균열이나 찢어짐 등의 손상이 쉽게 발생하지 않게 되고, 이에 의해 제품의 성형 불량이 크게 감소되게 된다.

(4) 냉각 단계(S40)

이 단계는 위 1차 성형 단계(S30)에서 완성품의 전체적인 외형을 가지는 1차 성형품이 소정 간격을 두고 반복적으로 형성되는 소재를 후술되는 2차 성형 단계(S50) 이전에 상온으로 냉각시키는 것이다.

이러한 냉각 단계(S40)의 냉각기(40)는 가열기(20)와 같이 소정 크기를 가지는 챔버 형태로 이루어지고, 이러한 챔버의 양측면은 소재가 공급 및 배출되도록 내부를 관통하여 형성되며, 챔버의 내부에는 소재를 냉각시키기 위한 복수 개의 냉각팬(도시하지 않음)이 설치된다.

상기와 같은 냉각 단계(S40)를 통해 1차 압축성형기(30)를 통과하여 1차 성형품이 형성된 소재가 챔버의 내부를 통과하도록 이송되는 과정에서 자연스럽게 첨버의 내부에 설치된 냉각팬에 의해 상온의 온도로 냉각되게 된다.

(5) 2차 성형 단계(S50)

이 단계는 위 냉각 단계(S40)를 통해 상온으로 냉각된 1차 성형품이 형성된 소재에 관통공, 홈 및 돌기 등의 모양을 형성하여 2차 성형품을 만드는 것이다.

이를 위한 2차 성형 단계(S50)의 2차 압축성형기의 상, 하부 금형에는 필요한 크기의 관통공, 홈 또는 돌기 등을 형성하기 위한 양각, 음각 및 펀칭 돌기와 홈 등이 형성되게 된다.

또한, 1차 압축성형기(30)와 같이 2차 압축성형기(50)의 양측에 소재를 상부 금형의 승강 동작에 맞추어 소재를 정속으로 공급 및 배출시키기 위한 소재피딩유닛(도시하지 않음)이 더 구비될 수 있다.

상기와 같은 2차 성형 단계(S50)는 상온으로 냉각된 소재가 공급되므로 2차 성형품을 형성하기 위해 관통공, 홈 및 돌기 등을 형성하는 과정에서 1차 성형품의 외형이 가압 변형되는 것이 방지되게 된다.

(6) 절단 단계(S60)

이 단계는 위 2차 성형 단계(S50)를 통해 성형된 2차 성형품을 각각의 완성품 별로 절단하여 후술되는 배출기(70) 쪽으로 배출하는 것이다.

이를 위한 절단기(60)는 상, 하부 금형에 2차 성형품에 대응되는 모양의 양각 및 음각이 형성되고, 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 2차 성형품이 형성된 소재가 하부 금형에 위치되며, 상부 금형이 하강되어 연속된 소재 상의 2차 성형품의 외곽을 따라 절단하여 완성품이 제조되게 된다.

이를 위해 절단기(60)에는 2차 성형품의 모양에 대응되는 양각 및 음각을 가지는 포트(도시하지 않음)가 형성되고, 이송된 2차 성형품이 상기 포트에 수용된 상태에서 포트의 외측면을 따라 절단이 진행되는 것으로 구성될 수 있다.

이렇게 절단된 완성품은 포트 내에 구비되는 이젝터핀(도시하지 않음) 등을 통해 일측에 마련되는 배출기(70) 쪽으로 자유 낙하되어 배출되게 된다.

(7) 배출 단계(S70)

이 단계는 위 절단 단계(S60)를 통해 낱개로 절단된 완성품을 이송 박스 쪽으로 배출하여 완성품을 출하하거나 또는 적재하여 보관할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 배출 단계(S70)의 배출기(70)는 소정 길이를 가지는 이송컨베이어로 구성될 수 있고, 이러한 배출기(70)의 일단은 절단기(60) 쪽에 위치되어 절단기(60)에서 자유 낙하되어 배출되는 완성품이 이송컨베이어의 위에 안착되도록 설치된다.

한편, 본 발명에서는 종래에 비해 상대적으로 적은 인력으로 소재 공급기(10), 가열기(20), 1차 압축성형기(30), 냉각기(40), 2차 압축성형기(50), 절단기(60) 및 배출기(70) 등 복수의 설비를 쉽게 모니터링하여 관리할 수 있으면서도 작업자의 피로를 줄일 수 있도록 작업자의 동선을 최소화하여 배치되게 되는데, 이를 위해 소재 공급기(10)와 배출기(70)가 서로 소정 간격 이격되도록 나란하게 배치되고, 이와 동시에 소재 공급기(10), 가열기(20), 1차 압축성형기(30), 냉각기(40), 2차 압축성형기(50), 절단기(60) 및 배출기(70)가 차례대로 소정 각도 간격을 두고 방사상으로 배치되며, 작업자는 방사상으로 배치된 소재 공급기(10), 가열기(20), 1차 압축성형기(30), 냉각기(40), 2차 압축성형기(50), 절단기(60) 및 배출기(70)의 중앙에 위치되어 위 설비들을 관리하도록 구성되게 된다.

이때 작업자가 중앙에 1명 배치되는 것으로 360°로 배치된 7대의 설비들을 관리할 수 있고, 작업자가 중앙에 2명 배치되는 것으로 180° 간격을 두고 3~4개의 설비들로 배분하여 관리할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 소정 길이를 가지는 소재가 소재 공급기, 가열기, 1차 압축성형기, 냉각기, 2차 압축성형기, 절단기를 따라 연속적으로 공급되므로 작업자가 별도로 각 공정 간에 성형된 1, 2차 성형품을 따로 운반하거나 공급할 필요가 없고, 그 결과 제품의 생산성이 향상되게 된다.

또한, 각각의 설비가 작업자를 중심으로 방사상으로 배치되기 때문에 한 자리에서 복수 대의 설비를 확인할 수 있고, 그 결과 작업자의 이동 동선이 짧아 종래에 비해 상대적으로 적은 인력으로도 복수 대의 설비를 실시간으로 쉽게 관리할 수 있게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

10: 소재 공급기 20: 가열기
30: 1차 압축성형기 40: 냉각기
50: 2차 압축성형기 60: 절단기
70: 배출기

Claims

소재 공급기(10)에 소재를 공급하는 소재 공급 단계(S10);
상기 소재 공급기(10)에 공급된 소재를 가열기(20)에 공급하는 가열 단계(S20);
상기 가열기(20)에 공급되어 가열된 소재를 1차 압축성형기(30)에 공급하여 1차 성형하는 1차 성형 단계(S30);
상기 1차 성형 단계(S40)에서 배출되는 1차 성형품을 냉각기(40)에 공급하는 냉각 단계(S40);
상기 냉각 단계(S40)에서 냉각된 1차 성형품을 2차 압축성형기(50)에 공급하여 2차 성형하는 2차 성형 단계(S50);
상기 2차 압축성형기(50)에서 배출되는 2차 성형품을 절단기(60)에 넣고 절단하는 절단 단계(S60);
상기 절단기(60)에서 절단된 2차 성형품을 배출기(70)를 통해 배출하는 배출 단계(S70);
로 이루어지고,
상기 소재 공급기(10)와 상기 배출기(70)는 서로 소정 간격 이격되도록 나란하게 배치된 다음, 상기 소재 공급기(10), 가열기(20), 1차 압축성형기(30), 냉각기(40), 2차 압축성형기(50), 절단기(60) 및 배출기(70)가 차례대로 소정 각도 간격을 두고 방사상으로 배치되며,
방사상으로 배치된 상기 소재 공급기(10), 가열기(20), 1차 압축성형기(30), 냉각기(40), 2차 압축성형기(50), 절단기(60) 및 배출기(70)의 중앙에 작업자가 배치되고,
상기 1차 성형 단계(S30)에서는,
상기 1차 압축성형기(30)를 통해 상기 소재가 가압되어 전체적으로 완성품의 외형을 가지는 1차 성형품이 성형되고,
상기 2차 성형 단계(S50)에서는,
상기 2차 압축성형기(50)를 통해 상기 1차 성형품에 관통공, 홈 및 돌기 중에서 선택되는 1개 이상의 모양이 형성되어 2차 성형품이 성형되며,
상기 1차 압축 성형기(30)의 양측에는,
소재를 상부 금형의 승강 동작에 맞추어 공급 및 배출시키기 위한 소재피딩유닛이 설치되고,
상기 소재피딩유닛은,
길이를 가지는 소재의 길이 방향 양측면에 밀착된 상태로 소정 거리 슬라이딩되어 소재를 이송시킨 다음, 밀착이 해제된 상태로 당초 위치로 복구됨을 반복하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품 제조방법.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 소재 공급기(10)를 통해 공급되는 소재는,
폭 2~10㎝, 두께 0.2~0.5㎜를 가지는 금속판이 롤 형태로 권취되어 상기 가열기(20), 1차 압축성형기(30), 냉각기(40), 2차 압축성형기(50) 및 절단기(60)까지 연결된 상태로 각각의 공정에 연속적으로 공급 및 배출되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 배출 단계(S70)는,
상기 절단기(60)를 통해 절단된 소재가 상기 배출기(70) 쪽으로 자유 낙하된 다음, 상기 배출기(70)를 통해 이송 및 배출되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품 제조방법.