KR102499558B1 - 얇은 벽 구조의 재료를 펀칭하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

미량 및 소량으로 용기에 대한 라벨 및 평평한 리드와 같은 얇은 벽 구조의 재료를 펀칭하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 펀칭 방향으로 탄성적으로 장착되는 밴드 스틸 커팅 에지(11)를 포함한다. 매트릭스는 개구(29)에 인접한 매트릭스 플레이트(27) 내의 영역에 고정된 매트릭스 시트(33)에 의해 펀칭 방향에 수직인 매트릭스 플레이트 상에 탄성적으로 고정된다. 매트릭스 시트 상에는 탄성 변형가능한 중간 플레이트(47)가 배치되고, 매트릭스(55)가 중간 플레이트 상에 배열된다.

Description

얇은 벽 구조의 재료를 펀칭하기 위한 장치
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 얇은 벽 구조의 재료를 펀칭하기 위한 장치에 관한 것이다.
종이, 플라스틱, 금속 포일 또는 라미네이트를 포함하는 테이프로부터 제조된 라벨과 같은 얇은 벽 구조의 재료의 펀칭은 예를 들어 제US 4,823,660A호에 공지되어 있다. 이러한 라벨은 또한 요구르트 및 크림 컵과 같은 식품 용기의 평평한 리드 또는 통조림용 알루미늄 용기로서 사용될 수 있다. 라벨, 특히 종이 또는 얇은 플라스틱 필름으로 제조된 라벨은 병, 특히 맥주, 미네랄 워터 및 와인 병에 대해 필요하다. 이는 수천 또는 수십만뿐만 아니라 수백만에 달하는 개수로 펀칭될 필요가 있는 대량 생산된 제품을 나타낸다. 이러한 대용량의 경우, 공구 비용, 즉 펀칭 공구에 대한 비용은 상당히 중요하지 않은데, 이는 일반적으로 라벨의 크기 및 형상이 수년간 일관성을 유지하기 때문이다. 디자인의 잠재적 변화, 즉 프린팅은 펀칭 공정 및 그 비용에 영향을 주지 않으며, 결과적으로 펀칭 이전에 선형 소스 재료의 프린팅 공정 동안에만 비용이 발생하지만, 공구 비용에 영향을 미치지는 않는다.
상당한 개수와 항상 동일한 라벨 또는 리드에 추가로, 소량, 아마도 단지 수백 또는 수천 단위의 시장이 있다. 베이커리, 푸줏간 주점 또는 소량으로만 제조되는 용기와 같은 틈새 작업의 경우 라벨링될 필요가 있지만 회전 방식으로 항시 작동하는 고출력 펀칭 공구가 유용하지 않고, 이는 펀칭 공구의 입수 및/또는 조절이 매우 높은 비용을 초래하기 때문이다.
또한 제JP2009107117A호로부터, 절단 블레이드를 통해 다층 구조의 라미네이트를 절단하는 것이 공지되어 있다. 이러한 다층 구조의 라미네이트는 절단 공정 중에 압축되기 때문에, 절단 블레이드 용 블레이드 지지부가 z방향으로 국부적으로 고정된 방식으로 구현되는 것이 요구된다. 이 해결방법에서는 절단 공정 후에 절단 지지부와 충돌하기 때문에 절단 블레이드가 신속히 마모된다는 단점이 있다. 원칙적으로, 제GB2,092,502A호에는 스프링 장착 절단 지지부를 사용하는 것이 공지되어 있지만, 이 절단 지지부는 수평 컨베이어 벨트를 통해 절단 장치로 이송된 물품용 포장 필름을 절단하는 데에만 사용될 수 있고, 이어서 이송 장치를 통해 절단 장치로부터 수평 방향, 즉 절단 방향에 대해 수직 방향으로 이동한다. 스프링 장착된 절단 지지부는 매트릭스 플레이트의 잠재적인 리세스를 차단하여 펀칭 공정 후에 라벨 또는 리드와 같은 펀칭된 가공물이 절단 방향으로 제거될 수 없다.
본 발명의 목적은 예를 들어, 고출력 펀칭 장치에서 소량의 라벨 및 리드를 펀칭하기 위한 장치를 제공하는 것을 포함한다. 즉, 본 발명의 목적은 펀칭 장치가 비용 효율적인 방식으로 및 고가의 고출력 펀칭 공구 대신에 제조될 수 있도록 펀칭 장치를 구성하는 데 있으며, 이는 현존 고출력 펀칭 장치에서 사용될 수 있고, 절단 공구는 펀칭 공구에서 임의의 비용이 많이 소요되는 유지보수를 최소한으로 제한하기 위하여 거의 마모가 없다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 장치에서 구현된다. 장치의 선호되는 실시예는 종속항에 기재된다.
매트릭스 플레이트 상의 매트릭스 및 블레이드를 수용하기 위한 펀칭 플레이트를 포함하고, 미량 및 소량으로 용기에 대한 라벨 및 평평한 리드와 같은 얇은 벽 구조의 재료를 펀칭하기 위한 장치가 제공된다. 매트릭스 및 블레이드는 이들 사이에 유도되는 재료 테이프로부터 종이, 플라스틱, 금속 또는 라미네이트를 포함하는 리드 및 라벨을 펀칭하기 위해 고정가능하거나 상호 이동가능한 방식으로 펀칭 장치 내에 지지된다. 매트릭스를 지지하기 위한 매트릭스 플레이트는 라벨 또는 리드와 같은 펀칭된 가공물을 유도하기 위한 리세스를 포함한다. 매트릭스 플레이트 내의 리세스와 접한 매트릭스 플레이트의 에지 섹션 상에 매트릭스 시트가 고정되며, 탄성 변형가능한 중간 플레이트가 매트릭스 시트 상에 배열되고 매트릭스는 중간 플레이트 상에 배열된다. 매트릭스는 체결 핀에 의해 X-방향 및 Y-방향으로 유극 없이 유도되고, 탄성 변형불가능한 방식으로 Z-방향으로 고정된다.
하나의 예시적인 실시예에 따라서, 매트릭스 시트는 리세스를 둘러싸는 스텝 내에 삽입되고 고정된다.
하나의 예시적인 실시예에 따라서, 중간 플레이트 및 이 위의 매트릭스는 매트릭스 시트 상에 배치될 수 있고 체결 핀에 의해 유도 방식으로 고정된다. 특히, 체결 핀은 매트릭스 시트 내에 삽입되는 가이드 슬리브 내에서 유도될 수 있다. 특히, 자석이 체결 핀을 압축시키고 매트릭스를 고정하기 위해 가이드 슬리브 내에서 사용될 수 있다. 일 예시적인 실시예에 따라서, 중간 플레이트가 이의 표면에 대해 수직으로 탄성적으로 형성되며, 전체가 탄성 재료로 제조되거나 또는 탄성 재료로 코팅된 표면을 포함한다. 일 예시적인 실시예에 따라서, 리세스가 펀칭 플레이트 내에 형성될 수 있다. 특히, 스프링-탄성 보상 요소가 리세스를 포함하는 요홈의 하부에 삽입될 수 있다. 블레이드 홀더가 보상 요소 위의 요홈 내에 배열될 수 있다. 특히, 블레이드 홀더가 U-형태로 형성될 수 있다. 블레이드 홀더는 제1 및 제2 레그를 포함할 수 있고, 밴드 스틸 블레이드는 U-형 블레이드 홀더의 레그들 사이에 삽입되며, 절단 에지는 블레이드 홀더를 넘어 돌출된다. 요홈 내의 블레이드 홀더는 보상 요소 상에 탄성적으로 지지될 수 있고, 펀칭 플레이트와 결합되는 요홈 내의 보유 요소에 의해 고정된다.
일 예시적인 실시예에 따라서, 보상 요소가 리세스를 포함하는 요홈 내의 하부 상에 삽입될 수 있다. 지지 링의 형태인 자성 블레이드 지지부가 지지 링과 같이 배열된 보상 요소 위의 요홈 내에 배열될 수 있다. 비드로 구성되는 블레이드와 지지 플레이트는 지지 링 상에 배열될 수 있고 자성 지지 링에 의해 고정된다. 일 변형예에 따라서, 복수의 자석이 지지 링 내에 삽입될 수 있고 상기 복수의 자석에 의해 지지 플레이트와 절단 비드가 고정될 수 있다.
일 예시적인 실시예에 따라서, 배출 플레이트와 하나 이상의 배출 장치가 펀칭 플레이트에 배열되고 이를 통해 펀칭된 가공물이 적층 채널 내로 매트릭스 플레이트 내에서 리세스를 통하여 배출될 수 있다.
펀칭되는 라벨의 주연부 형태로 형성된 밴드 스틸로 제조된 블레이드의 사용은 라벨을 펀칭할 수 있도록 한다. 이러한 밴드 스틸 공구는 생산 비용면에서 매우 효과적이다. 따라서, 라벨이 적용되는 용기에 대한 리드의 형상 또는 크기가 변경되는 경우, 수일 내에 새로운 또는 변형된 라벨 형태를 생성할 수 있는 새로운 다이가 생성될 수 있다. 밴드 스틸 공구로 펀칭하기 위해 필요한 매트릭스가 비교적 얇은 스틸 플레이트를 단독으로 둘러싸기 때문에 매우 비용-효율적인 방식으로 제조될 수 있다.
도시된 예시적인 실시예를 기초로, 본 발명이 더 상세히 설명된다.
도 1은 좌측으로부터 본 펀칭 플레이트 내의 지지 구조물 및 펀칭 플레이트를 갖는 펀칭 장치의 분해도.
도 2는 펀칭 플레이트 및 배출기를 통한 수직 단면도.
도 3은 도 2의 A의 확대도.
도 4는 조립된 절단 요소를 갖는 하부로부터의 펀칭 플레이트의 도면.
도 5는 펀칭 플레이트의 사시도.
도 6은 매트릭스 요소와 상부로부터의 매트릭스 플레이트의 사시도.
도 7은 조립된 매트릭스 플레이트의 상면도.
도 8은 매트릭스 플레이트를 통한 수직 단면도.
도 9는 도 8의 D의 확대도.
도 10은 도 6 내지 도 9에 따른 매트릭스 플레이트에 대한 자성 체결구의 확대도.
도 11은 도면에 따라 하부로부터의 분해도로 펀칭 다이의 또 다른 실시예의 사시도(펀칭 플레이트가 없음).
하부로부터의 사시도로 펀칭 플레이트(punching plate, 1)를 도시하는 도 1에서, 리세스(3)는 요홈(5)이 삽입되는 중심 영역 내에 있는 것으로 도시된다. 요홈(5)은 블레이드 홀더(9) 및 보상 요소(7)를 수용하도록 제공된다. 블레이드 홀더(9)는 단면도로 도시된 바와 같이 뒤집어진 "U"의 형태를 갖는다. 추가로, 밴드 스틸 블레이드(11)가 도 1에 도시된다. 밴드 스틸 블레이드(11)는 이 밴드 스틸 블레이드(11)가 블레이드 홀더(9)의 2개의 레그(9', 9")들 사이에 삽입되고 이에 보유되도록(참조를 위해 또한 도 2 및 도 3에 도시됨) 크기가 형성된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 보상 요소(7)는 사다리꼴 형태의 횡단면을 갖는다. 블레이드 홀더(9)는 요홈(5) 내에 정확히 끼워맞춤되도록 삽입될 수 있고, 펀칭 플레이트(1)에 나사(15) 및 체결 플레이트(13)에 의해 연결될 수 있다. 블레이드 홀더(9)는 체결 플레이트(13) 및 나사(15)를 통하여 펀칭 플레이트 내에 고정된다. 체결 플레이트(13)의 배열이 도 4에 도시된다. 밴드 스틸 블레이드(11)의 절단 에지(17)는 수십 밀리미터로 블레이드 홀더(9)를 초과하여 돌출된다. 블레이드 홀더(9)의 레그(9', 9")의 정면 영역은 수십 밀리미터로 펀칭 플레이트(1)의 하부를 넘어 돌출된다. 추가로, 배출 플레이트(ejection plate, 19)가 도 1 내지 도 4에 도시되고, 이의 횡단면은 펀칭 플레이트(1)(도 1 및 도 3 참조) 내에 리세스(3)의 내부 횡단면보다 작다. 배출 플레이트(19)는 배출 공정의 종료 시에 바람직하게는 진공으로 인해 펀칭된 가공물의 임의의 부착을 방지하기 위한 복수의 보어 또는 홀(23)을 포함한다. 배출 플레이트(19)는 하나 이상의 배출 장치(21)에 의해 작동된다. 펀칭된 가공물은 적층 채널(73)(도 6 참조) 내로 하향으로 펀칭 플레이트(1)로부터 상기 배출 장치(21)를 이용하여 이송된다. 배출 장치(21)의 임의의 작동은 공압으로 또는 서보 드라이브를 통하여 수행될 수 있다. 펀칭 플레이트(1)의 후방에 배열된 배출 장치(21)의 설계는 더 상세히 기재되지 않는다(도 3 및 도 5 참조). 도 5는 상부로부터의 펀칭 플레이트(1)를 도시하며, 차례로 제1 및 제2 배출 장치(21)가 도시된다. 추가로, 펀칭 플레이트(1)의 체결 요소가 도시되지 않은 펀칭 장치에 도시된다. 이들 요소는 더 상세히 기재되지 않는다. 가이드 소켓(25)이 펀칭 플레이트(1)의 정밀한 수직 유도를 위해 펀칭 플레이트(1)의 2개의 좁은 측면에 근접하게 도시된다.
도 6 내지 도 10은 매트릭스 플레이트(27)를 도시한다. 매트릭스 플레이트(27)의 요소의 사시도가 상부로부터 사선 방향으로 도시된다. 가공물에 대한 천공 개구(29)가 매트릭스 플레이트(27)에 형성된다. 천공 개구(29)의 에지가 스텝(31)으로 구성된다. 매트릭스 시트(33)는 상기 스텝(31) 상에 배열된다. 매트릭스 시트(33)는 매트릭스 플레이트(27)에서 스텝(31) 상의 나사(35)로 체결된다. 하나의 영구 자석(39)을 수용하도록 구성된 매트릭스 시트(33)에서 일정한 간격으로 보어(37)가 형성된다(도 9 및 도 10 참조). 각각의 영구 자석(39)이 여기서 이를 위해 제공된 가이드 슬리브(43) 내에 국부적으로 고정된다. 영구 자석(39)의 축방향 길이 및/또는 높이는 체결 핀(45)의 하부 에지와 영구 자석(39)의 상부 사이에 작은 간격(41)이 형성되도록 크기가 형성된다. 체결 핀(45)은 이의 상부 단부에 플랜지(49)를 포함한다.
중간 층(47)은 매트릭스 시트(33)에 걸쳐 배열된다. 중간 층(47)은 고무 또는 또 다른 고무-탄성 재료로부터 제조된 코팅을 하부 및/또는 상부에 포함하는 얇은 시트 금속으로부터 제조된다. 대안으로, 중간 플레이트(47)가 또한 전체적으로 탄성 재료로부터 제조될 수 있다. 매트릭스 시트(33) 내의 보어(37) 위에 직접 배열되는 중간 플레이트(47) 내에 보어(53)가 제공된다. 보어(53)는 체결 핀(45)이 거의 유극이 없는 상태로 이를 통해 유도되도록 허용하는 직경을 갖는다. 매트릭스(55)는 중간 프레임(51) 위에 배열된다. 플랩-형 벌지(57)가 매트릭스(55)의 외부 에지에 형성되며 이 내에서 관통 리세스가 또한 포지셔닝 핀으로 불리는 체결 핀(45)의 유도를 허용한다. 벌지(57)는 체결 핀(45)의 플랜지(49)가 이 상에 배열될 수 있도록 크기가 형성된다. 매트릭스(55)를 고정하는 모든 요소가 조립될 때, 매트릭스는 스틸로부터 제조된 체결 핀(45) 및 영구 자석(39)에 의해 매트릭스 시트(33) 및/또는 매트릭스 플레이트(27)로 당겨지도 제 위치에 보유된다. 중간 층(47)의 탄성 실시예에 의해, 매트릭스(55)는 일 측면에서 수평 평면(X/Y-방향) 내에서 정밀하게 고정되고, 수직 방향(Z-방향)으로 탄성 방식으로 약간 지지된다.
도 11에 따른 본 발명의 또 다른 실시예에서, 지지 플레이트(59) 상의 비드와 같이 형성된 밴드 스틸 플레이드 대신에, 삼각형 단면을 갖는 블레이드(61)가 제공된다. 지지 플레이트(59)는 얇은 금속 시트를 포함하고, 상기 금속 시트 상에서 절단 공정에 의해 그리고 고강도 스틸 또는 적합한 스틸 합금으로부터 제조된 비드와 같이 적용되는 블레이드가 블레이드(61)로 변환된다. 지지 플레이트(59)는 이의 4개의 모서리에 보어(63)를 포함하고, 이 보어를 통하여 위치설정 핀(65)이 각각 거의 유극이 없는 상태로 유도될 수 있고 펀칭 플레이트(1) 내에 보유된다. 지지 플레이트(59)는 도 1 내지 도 5에 따른 제1 실시예와 유사하게 블레이드 홀더(9)의 제1 실시예와 일치되는 내부에 삽입된 자석(71)과 함께 지지 링(67) 또는 지지 링(67) 상의 블레이드(61) 하부의 영역에 배열된다. 지지 링(67)은 보상 요소(69) 상에 배열된다. 보상 요소(69)는 제1 예시적인 실시예의 기준 특징부(7)와 하나가 일치된다. 보상 요소(69)와 지지 링은 펀칭 플레이트(1) 상에 보유된다. 보상 요소(7, 69)는 예를 들어, 폴리우레탄(PE)과 같은 플라스틱으로부터 제조된다. 이는 "탄성 방식"으로 블레이트를 지지한다.
본 발명의 양 실시예에서, 밴드 스틸 블레이드(11) 및/또는 블레이드(61)가 Y-방향, 즉 펀칭 플레이트(1)의 표면에 대해 수직으로 지지 플레이트(59) 상에 탄성적으로 지지된다. 이 실시예에 따라 종이, 금속 또는 플라스틱 필름을 포함하든지 가공물의 펀칭 공정 중에 절단력이 가공물의 전체 주연부에 걸쳐 균등하게 분포될 수 있다. 공구 내의 공차 또는 가공물의 두께의 임의의 잠재적인 차이가 100%로 보상된다. 한편, 절단 공정은 적절한 절단력을 이용하여 수행될 수 있고, 펀칭 장치는 쉽사리 보상될 수 있으며, 다른 한편 절단은 균등하게 및 이에 따라 완벽히 가공물의 전체 주연부를 따라 확고히 수행된다. 실험에 따라 탄성 지지된 블레이드의 절단력이 최대 90%만큼 감소될 수 있음을 보여준다.

Claims (18)

  1. 매트릭스 플레이트(27) 상의 매트릭스(55) 및 블레이드(11, 61)를 수용하기 위한 펀칭 플레이트(1)를 포함하고, 미량 및 소량으로 용기에 대한 라벨 및 평평한 리드와 같은 얇은 벽 구조의 재료를 펀칭하기 위한 장치로서,
    매트릭스(55) 및 블레이드(11, 61)는 이들 사이에 유도되는 재료 테이프로부터 종이, 플라스틱, 금속 또는 라미네이트를 포함하는 리드 및 라벨을 펀칭하기 위해 고정가능하거나 상호 이동가능한 방식으로 펀칭 장치 내에 지지되고, 매트릭스(55)를 지지하기 위한 매트릭스 플레이트(27)는 라벨 또는 리드와 같은 펀칭된 가공물을 유도하기 위한 리세스(29)를 포함하고, 리세스(29)와 접한 매트릭스 플레이트(27)의 에지 섹션 상에 매트릭스 시트(33)가 고정되고,
    탄성 변형가능한 중간 플레이트(47)는 매트릭스 시트(33) 상에 배열되며, 매트릭스(55)는 중간 플레이트(47) 상에 배열되는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 매트릭스(55)는 체결 핀(45)에 의해 X-방향 및 Y-방향으로 유극 없이 유도되고, 탄성 변형불가능한 방식으로 Z-방향으로 고정되는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 매트릭스 시트(33)는 리세스(29)를 둘러싸는 스텝(31) 내에 삽입되고 고정되는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 중간 플레이트(47) 및 매트릭스(55)는 매트릭스 시트(33) 상에 배열되고, 체결 핀(45)에 의해 고정되게 유도되는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 체결 핀(45)은 매트릭스 시트(33) 내에 삽입되는 유도 슬리브(43) 내에서 유도되는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 자석(39)이 매트릭스(55)를 고정하고 체결 핀(45)을 당기기 위해 유도 슬리브(43) 내에 삽입되는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 중간 플레이트(47)가 이의 표면에 대해 수직으로 탄성적으로 형성되며, 전체가 탄성 재료로 제조되거나 또는 탄성 재료로 코팅된 표면을 포함하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 리세스(3)가 펀칭 플레이트(1) 내에 형성되는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 리세스(3)를 포함하는 요홈(5)의 하부에 보상 요소(7)가 삽입되는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 블레이드 홀더(9)가 보상 요소(7) 위의 요홈(5) 내에 배열되는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 블레이드 홀더(9)가 U-형태로 형성되는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 블레이드 홀더(9)는 제1 및 제2 레그(9', 9")를 포함하고, 밴드 스틸 블레이드(11)는 U-형 블레이드 홀더(9)의 레그(9', 9")들 사이에 삽입되며, 절단 에지(17)는 블레이드 홀더(9)를 넘어 돌출되는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 요홈(5) 내의 블레이드 홀더(9)는 보상 요소(7) 상에 탄성적으로 지지되고, 펀칭 플레이트(1)와 결합되는 요홈 내의 보유 요소(15)에 의해 고정되는 장치.
  14. 제9항에 있어서, 지지 링(67)의 형태인 자성 블레이드 지지부가 보상 요소(7) 위의 요홈(5) 내에 배열되는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 비드로 구성되는 블레이드(61)와 지지 플레이트(59)는 지지 링(67) 상에 배열되고 자성 지지 링(67)에 의해 고정되는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 복수의 자석(71)이 지지 링(67) 내에 삽입되고 상기 복수의 자석에 의해 지지 플레이트(59)와 절단 비드(61)가 고정되는 장치.
  17. 제1항에 있어서, 펀칭 플레이트(1)에 배출 플레이트(19)와 하나 이상의 배출 장치(21)가 배열되고 이를 통해 펀칭된 가공물이 적층 채널(73) 내로 매트릭스 플레이트(27) 내에서 리세스(29)를 통하여 배출될 수 있는 장치.
  18. 삭제
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