KR102515992B1 - 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형 - Google Patents
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Abstract
클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형이 개시된다. 상기 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형은 하부금형; 및 상기 하부금형에 대해 상대적으로 승강하는 상부금형을 포함하고, 상기 하부금형 및 상기 상부금형은, 둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 소재에 너트고정홀을 형성하는 가공공정을 수행하도록 구성되는 너트 클린칭 전처리공정부; 상기 너트 클린칭 전처리공정부의 후단에 배치되고, 미리 준비된 클린칭 너트와 동축으로 상기 너트고정홀이 위치하면 상기 너트고정홀 둘레를 가압하여 클린칭 공정을 수행하는 클린칭 장치가 배치된 클린칭 공정부; 및 상기 클린칭 공정부의 후단에 배치되고, 둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 상기 소재로부터 상기 클린칭 너트를 포함하는 제품을 분리하는 가공공정을 수행하도록 구성되는 너트 클린칭 후처리공정부를 포함하고, 상기 클린칭 장치는, 상기 하부금형에 설치되고, 공급피더를 통해 상기 클린칭 공정부 방향으로 공급되는 클린칭 너트가 미리 준비되는 제1 장치부; 및 상기 상부금형에 설치되고, 상기 너트고정홀 둘레를 가압하는 제2 장치부를 포함하고, 상기 소재가 상기 너트 클린칭 전처리공정부, 상기 클린칭 공정부, 상기 너트 클린칭 후처리공정부를 순차적으로 지나면서 상기 클린칭 공정이 상기 상부금형 및 상기 하부금형 사이에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 프로그레시브 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 구비하는 프로그레시브 금형에 관한 것이다.
프레스 금형의 종류는 단발 금형과 프로그레시브 금형으로 분류할 수 있다.
단발 금형은 1개의 금형이 해당 공정이나 제품을 찍어내는 금형을 말한다.
프로그레시브 금형은 판 형상의 소재를 상부다이 및 하부다이로 이루어지는 금형 사이로 일정 간격 주기로 반복 이송하면서, 단계적 성형구간을 거치면서 연속적으로 프레스 성형되는 방식이다.
이러한 프로그레시브 금형을 이용하여 제작되는 제품은, 예를 들어, 자동차 관련 부품, 의료 장비 관련 부품, 항공 장비 관련 부품 등 여러 제품들의 제작에 사용된다.
한편, 일반적으로 차체에 적용되는 철제 부품을 대량 생산하는 공장에서는 복수의 패널을 접합하는 공정이 적용되고 있으며, 대표적으로 용접접합, 리벳팅(riveting), 볼팅(bolting) 및 클린칭 너트에 의한 접합방법 등이 적용되고 있다.
이중에서 클린칭 너트를 이용한 접합 방법은 프로그레시브 금형에서 클린칭 공정을 수행할 수 없었고, 작업자가 수작업으로 클린칭 너트를 고정하는 방식으로 클린칭 공정이 수행되었다.
수작업에 의한 클린칭 공정은, 모재(패널)에 드릴로 구멍을 뚫어 홀을 형성하고, 다이에 안착된 클린칭 너트 위에 모재의 홀을 올려놓은 다음 프레스로 압입하여 체결하는 방식이 널리 사용되고 있다. 이때 압입은 클린칭 너트에 비해 경도가 낮은 금속재인 모재가 찌그러지는 반전력을 활용한 것이다.
그러나, 종래의 클린칭 너트를 이용한 접합 방식의 경우, 대상 패널에 구멍을 뚫는 드릴링 공정이 추가되어 체결 작업에 많은 공수와 시간이 필요하고, 특히 작업자가 손수 클린칭 너트를 다이에 안착시켜 놓은 후 프레스를 작동시켜 모재의 해당부위에 너트를 압입하게 됨에 따라 너트의 안착위치가 조금씩 달라질 수 있어 압입위치의 정확도가 떨어지며, 너트의 압입불량으로 인한 불량품 생산 및 고품질의 제품을 생산하지 못하게 되는 문제가 발생될 수 있고, 나아가 제품에 대한 신뢰도가 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 작업자가 수동으로 클린칭 너트를 하나씩 안착시켜 주면서 압입고정하는 구조임에 따라 인건비 증가는 물론 작업효율이 좋지 않고, 그에 따라 제품 생산량 감소 등 생산효율이 저하되는 문제가 발생된다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금형 내에서 클린칭 공정이 타 공정들과 함께 수행될 수 있도록 한 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형은 하부금형; 및 상기 하부금형에 대해 상대적으로 승강하는 상부금형을 포함하고, 상기 하부금형 및 상기 상부금형은, 둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 소재에 너트고정홀을 형성하는 가공공정을 수행하도록 구성되는 너트 클린칭 전처리공정부; 상기 너트 클린칭 전처리공정부의 후단에 배치되고, 미리 준비된 클린칭 너트와 동축으로 상기 너트고정홀이 위치하면 상기 너트고정홀 둘레를 가압하여 클린칭 공정을 수행하는 클린칭 장치가 배치된 클린칭 공정부; 및 상기 클린칭 공정부의 후단에 배치되고, 둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 상기 소재로부터 상기 클린칭 너트를 포함하는 제품을 분리하는 가공공정을 수행하도록 구성되는 너트 클린칭 후처리공정부를 포함하고, 상기 클린칭 장치는, 상기 하부금형에 설치되고, 공급피더를 통해 상기 클린칭 공정부 방향으로 공급되는 클린칭 너트가 미리 준비되는 제1 장치부; 및 상기 상부금형에 설치되고, 상기 너트고정홀 둘레를 가압하는 제2 장치부를 포함하고, 상기 소재가 상기 너트 클린칭 전처리공정부, 상기 클린칭 공정부, 상기 너트 클린칭 후처리공정부를 순차적으로 지나면서 상기 클린칭 공정이 상기 상부금형 및 상기 하부금형 사이에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 너트 클린칭 전처리공정부는, 상기 소재가 상기 가공공정부들에 단계적으로 위치하도록 상기 소재의 이송간격을 설정하기 위해 상기 소재의 양측에 이송피치홀을 피어싱하는 제1 피어싱 공정이 수행되는 제1 피어싱 가공공정부; 상기 소재의 일부를 소정의 형상의 윤곽을 따라 전단 가공하는 슬리팅 공정이 수행되는 슬리팅 가공공정부; 상기 소재의 일부를 소정의 형상의 윤곽 및 굴곡이 있는 형상으로 가공하는 포밍 공정이 수행되는 포밍 가공공정부; 및 상기 포밍 가공공정부에 의해 포밍 가공된 상기 소재 상의 포밍 가공영역 또는 상기 포밍 가공영역 주변에 상기 너트고정홀을 형성하는 제2 피어싱 공정이 수행되는 제2 피어싱 가공공정부를 포함하고, 상기 너트 클린칭 후처리공정부는, 상기 소재로부터 상기 클린칭 너트를 포함하는 제품을 분리하는 블랭킹 공정이 수행되는 블랭킹 가공공정부; 및 상기 제품이 분리된 후 상기 소재 상의 스크랩(scrap)을 절단하는 절단 공정이 수행되는 절단 가공공정부를 포함하고, 상기 상부금형은, 상기 소재를 향해 하강하여 상기 제1 피어싱 공정을 수행하는 제1 피어싱 펀치; 상기 소재를 향해 하강하여 상기 슬리팅 공정을 수행하는 슬리팅 펀치; 상기 소재를 향해 하강하여 상기 포밍 공정을 수행하는 포밍 펀치; 상기 소재를 향해 하강하여 상기 제2 피어싱 공정을 수행하는 제2 피어싱 펀치; 상기 소재를 향해 하강하여 상기 블랭킹 공정을 수행하는 블랭킹 펀치; 및 상기 제2 피어싱 공정이 수행될 때 상기 소재를 향해 하강하여 상기 절단공정을 수행하는 스크랩 커터를 포함하고, 상기 하부금형은, 상기 제1 피어싱 펀치에 마주하고, 하강하는 상기 제1 피어싱 펀치를 수용하는 제1 피어싱 가공홀; 상기 슬리팅 펀치에 마주하고, 하강하는 상기 슬리팅 펀치 및 슬리팅되는 상기 소재의 일부를 수용하는 슬리팅 가공홀; 상기 포밍 펀치에 마주하고, 하강하는 상기 포밍 펀치 및 포밍되는 상기 소재의 일부를 수용하는 포밍 가공홀; 상기 제2 피어싱 펀치에 마주하고, 하강하는 상기 제2 피어싱 펀치를 수용하는 제2 피어싱 가공홀; 및 상기 블랭킹 펀치에 마주하고, 하강하는 상기 블랭킹 펀치를 수용하는 블랭킹 가공홀을 포함하고, 상기 클린칭 장치의 상기 제1 장치부는 상기 제2 피어싱 펀치 및 상기 블랭킹 펀치 사이에 배치되고, 상기 클린칭 장치의 상기 제2 장치부는 상기 제2 피어싱 가공홀 및 상기 블랭킹 가공홀 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 클린칭 너트는, 너트 몸체부의 스크류홀 일단부 방향에서 상기 스크류홀보다 큰 외경을 갖는 환형으로 돌출되되 측면은 테이퍼진 환형 돌출부; 및 상기 환형 돌출부의 측면의 상부에서 상기 환형 돌출부의 둘레를 따라 다수의 톱니가 배열되는 톱니휠부를 포함하고, 상기 클린칭 장치의 상기 제1 장치부는, 블럭의 중앙부를 수직으로 관통하는 압입홀, 및 상기 블럭의 측면으로부터 상기 압입홀을 향해 선형으로 연장되어 상기 압입홀과 소통되며 내측으로 상기 클린칭 너트가 일렬 배열되게 공급되는 안내홈을 포함하며, 상기 제2 피어싱 가공홀 및 상기 블랭킹 가공홀 사이에 배치되는 안내블럭; 상기 안내홈의 입구 방향에 배치되고, 상기 일렬 배열되는 클린칭 너트들 중 최전방의 클린칭 너트를 상기 압입홀과 동축 위치로 이송시키는 너트 이동수단; 상기 안내블럭의 내부에 설치되어 상기 압입홀로 이동된 클린칭 너트를 감지하는 너트 감지센서; 및 상기 압입홀로 이동된 클린칭 너트를 하부에서 상기 압입홀의 상부 방향으로 상승시키는 너트 상승수단을 포함하고, 상기 클린칭 장치의 상기 제2 장치부는 상기 압입홀과 동축으로 배치되도록 상기 상부금형에 설치되는 클린칭 펀치를 포함하고, 상기 클린칭 너트는 상기 환형 돌출부 및 상기 톱니휠부가 상기 상부금형을 항하도록 공급되어 상기 너트 상승수단을 통해 상기 안내블럭의 상면으로 돌출될 때 상기 환형 돌출부 및 상기 톱니휠부가 상기 너트고정홀 내로 삽입되고, 상기 클린칭 펀치는 상기 환형 돌출부의 외경 이상의 직경을 갖는 중심홈 및 상기 중심홈의 테두리를 형성하는 하단부에 형성되는 환형홈을 포함하고, 상기 클린칭 펀치는 상기 중심홈의 테두리를 형성하는 하단부 및 상기 환형홈이 상기 소재의 상기 너트고정홀 둘레 주변을 눌러서 상기 클린칭 너트를 상기 너트고정홀에 압입시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 클린칭 펀치가 상기 너트고정홀 둘레 주변을 누르면 상기 너트고정홀 주변 영역이 상기 환형 돌출부의 측면 및 상기 톱니휠부에 감싸도록 상기 환형 돌출부 및 이에 마주하는 상기 너트 몸체부의 일면 사이로 압입되어 상기 클린칭 너트가 상기 너트고정홀에 고정될 수 있다.
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본 발명에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형에 의하면, 금형 내에서 클린칭 너트를 소재에 클린칭하여 고정하는 공정이 타 공정들과 함께 수행되므로 클린칭 너트를 소재에 신속하게 고정할 수 있고, 클린칭 너트의 고정에 대한 불량 확률을 현저히 감소시켜 클린칭 너트가 고정된 고품질의 제작이 가능해지며, 클린칭 너트를 포함하는 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 클린칭 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 안내블럭을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 너트 이동수단 및 너트 상승수단을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 너트 상승수단에 의해 안내블럭의 내부에서 클린칭 너트가 상승되는 모습을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형을 통해 제작된 예시적인 소형 부품의 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 소형 부품 제작을 위해 소재가 가공되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 소재에 클린칭 너트가 고정되는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 도 1에 도시된 클린칭 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 안내블럭을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 너트 이동수단 및 너트 상승수단을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 너트 상승수단에 의해 안내블럭의 내부에서 클린칭 너트가 상승되는 모습을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형을 통해 제작된 예시적인 소형 부품의 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 소형 부품 제작을 위해 소재가 가공되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 소재에 클린칭 너트가 고정되는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형은 하부금형(110) 및 상부금형(120)을 포함하며, 상기 하부금형(110) 및 상기 상부금형(120)은 너트 클린칭 전처리공정부(100a), 클린칭 공정부(100b) 및 너트 클린칭 후처리공정부(100c)가 일방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
너트 클린칭 전처리공정부(100a)는 둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 소재(10)에 너트고정홀(13)을 형성하는 가공공정을 수행하도록 구성될 수 있다.
일 실시예로, 너트 클린칭 전처리공정부(100a)는 제1 피어싱 가공공정부(101), 슬리팅 가공공정부(102), 포밍 가공공정부(103) 및 제2 피어싱 가공공정부(104)를 포함할 수 있다.
제1 피어싱 가공공정부(101)는 소재(10)가 상기 가공공정부들에 단계적으로 위치하도록 상기 소재(10)의 이송간격을 설정하기 위해 상기 소재(10)의 양측에 이송피치홀(11)을 피어싱하는 제1 피어싱 공정이 수행될 수 있다. 상기 소재(10)는 판재이고, 판재 양측의 장축변 방향에 그 길이방향을 따라 상기 이송피치홀(11)이 피어싱될 수 있다.
이러한 제1 피어싱 가공공정부(101)는 상부금형(120)에 배치되는 제1 피어싱 펀치(121) 및 하부금형(110)에 배치되는 제1 피어싱 가공홀(111)을 포함할 수 있다. 상기 제1 피어싱 펀치(121)는 상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 제1 피어싱 공정을 수행할 수 있고, 상기 제1 피어싱 가공홀(111)은 상기 제1 피어싱 펀치(121)에 마주하도록 배치되어 상기 소재(10)를 향해 하강하는 제1 피어싱 펀치(121)의 단부를 수용할 수 있다.
슬리팅 가공공정부(102)는 상기 소재(10)의 일부를 소정의 형상의 윤곽을 따라 전단 가공하는 슬리팅 공정이 수행될 수 있다.
이러한 슬리팅 가공공정부(102)는 상부금형(120)에 배치되는 슬리팅 펀치(122) 및 하부금형(110)에 배치되는 슬리팅 가공홀(112)을 포함할 수 있다. 슬리팅 펀치(122)는 상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 슬리팅 공정이 수행할 수 있고, 상기 슬리팅 가공홀(112)은 상기 슬리팅 펀치(122)에 마주하도록 배치되어 상기 소재(10)를 향해 하강하는 슬리팅 펀치(122) 및 슬리팅되는 상기 소재(10)의 일부를 수용할 수 있다. 상기 슬리팅 펀치(122)의 저면 형상 및 상기 슬리팅 가공홀(112)의 평면 형상은 서로 대응하는 형상일 수 있다.
포밍 가공공정부(103)는 상기 소재(10)의 일부를 소정의 형상의 윤곽 및 굴곡이 있는 형상으로 가공하는 포밍 공정이 수행될 수 있다.
이러한 포밍 가공공정부(103)는 상부금형(120)에 배치되는 포밍 펀치(123) 및 하부금형(110)에 배치되는 포밍 가공홀(113)을 포함할 수 있다. 포밍 펀치(123)는 상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 포밍 공정을 수행할 수 있다. 포밍 가공홀(113)은 상기 포밍 펀치(123)에 마주하도록 배치되어 상기 소재(10)를 향해 하강하는 상기 포밍 펀치(123) 및 포밍되는 소재(10)의 일부를 수용할 수 있다.
제2 피어싱 가공공정부(104)는 상기 포밍 가공공정부(103)에 의해 포밍 가공된 상기 소재(10) 상의 포밍 가공영역 또는 상기 포밍 가공영역(12) 주변에 상기 너트고정홀(13)을 형성하는 제2 피어싱 공정이 수행될 수 있다.
이러한 제2 피어싱 가공공정부(104)는 상기 상부금형(120)에 배치되는 제2 피어싱 펀치(124) 및 상기 하부금형(110)에 배치되는 제2 피어싱 가공홀(114)을 포함할 수 있다. 제2 피어싱 펀치(124)는 상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 너트고정홀(13)을 형성하는 제2 피어싱 공정을 수행할 수 있다. 제2 피어싱 가공홀(114)은 상기 제2 피어싱 펀치(124)에 마주하도록 배치되어 상기 소재(10)를 향해 하강하는 상기 제2 피어싱 펀치(124)를 수용할 수 있다.
클린칭 공정부(100b)는 상기 너트 클린칭 전처리공정부(100a)의 후단에 배치되고, 미리 준비된 클린칭 너트와 동축으로 상기 너트고정홀(13)이 위치하면 상기 너트고정홀(13) 둘레를 가압하여 클린칭 공정을 수행하며, 이를 위해 클린칭 장치(200)가 배치된다.
상기 클린칭 장치(200)는 하부금형(110)에 설치되는 제1 장치부(201) 및 상부금형(120)에 설치되는 제2 장치부(202)를 포함할 수 있다. 상기 제1 장치부(201)는 공급피더(미도시)를 통해 클린칭 공정부(100b) 방향으로 공급되는 클린칭 너트(20)가 미리 준비되며, 상기 제2 장치부(202)는 상기 소재(10)에 형성된 너트고정홀(13) 둘레를 가압하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 클린칭 너트(20)는 너트 몸체부의 스크류홀 일단부 방향에서 상기 스크류홀보다 큰 외경을 갖는 환형으로 돌출되되 측면은 테이퍼진 환형 돌출부(21) 및 상기 환형 돌출부(21)의 측면의 상부에서 상기 환형 돌출부(21)의 둘레를 따라 다수의 톱니가 배열되는 톱니휠부(22)를 포함할 수 있다.
상기 클린칭 장치(200)의 더 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
상기 너트 클린칭 후처리공정부(100c)는 상기 클린칭 공정부(100b)의 후단에 배치되고, 둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 상기 소재로부터 상기 클린칭 너트(20)를 포함하는 제품을 분리하는 가공공정을 수행하도록 구성될 수 있다.
일 실시예로, 너트 클린칭 후처리공정부(100c)는 블랭킹 가공공정부(105) 및 절단 가공공정부(106)를 포함할 수 있다.
블랭킹 가공공정부(105)는 상기 소재(10)로부터 상기 클린칭 너트(20)를 포함하는 제품을 분리하는 블랭킹 공정이 수행될 수 있다.
이러한 블랭킹 가공공정부(105)는 상부금형(120)에 배치되는 블랭킹 펀치(125) 및 하부금형(110)에 배치되는 블랭킹 가공홀(115)을 포함할 수 있다. 블랭킹 펀치(125)는 상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 블랭킹 공정을 수행할 수 있다. 블랭킹 가공홀(115)은 상기 블랭킹 펀치(125)에 마주하도록 배치되고, 상기 소재(10)를 향해 하강하는 상기 블랭킹 펀치(125)를 수용할 수 있다.
절단 가공공정부(106)는 상기 제품이 분리된 후 상기 소재(10) 상의 스크랩(scrap)을 절단하는 절단 공정이 수행될 수 있다.
이러한 절단 가공공정부(106)는 상부금형에 배치되는 스크랩 커터(126)를 포함할 수 있다. 스크랩 커터(126)는 상기 제2 피어싱 공정이 2회차 수행될 때 상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 절단 공정을 수행할 수 있다.
한편, 상부금형(120)은 파일럿핀(12) 및 밀핀(128)을 더 포함할 수 있고, 하부금형(110)은 파일럿핀(12)에 대응되는 위치에 배치되는 파일럿핀 삽입홀(212a)을 포함할 수 있다. 상기 파일럿핀(12)은 상기 제1 피어싱 펀치(121)에 의해 소재(10)에 형성되는 이송피치홀(11)들의 간격에 대응하는 간격으로 상부금형(120)의 길이방향을 따라 배열될 수 있고, 상기 밀핀(128)은 상기 파일럿핀(12)과 이웃하도록 배치되며 상기 파일럿핀(12)의 개수 이하의 개수로 구비될 수 있다.
상기 파일럿핀(12)은 상기 소재(10)가 각 가공공정부(101, 102, 103, 104, 105, 106)로 단계적으로 이송될 때 상기 상부금형(120)이 하강하면 상기 이송피치홀(11)에 삽입되어 상기 소재(10)를 고정하기 위한 핀이고, 상기 밀핀(128)은 상기 소재(10)가 일 가공공정부로부터 다음 가공공정부로 이송될 때 상기 파일럿핀(12)이 상기 이송피치홀(11)로부터 인출될 때 상기 소재(10)가 파일럿핀(12)을 따라 상승하는 것을 제한하도록 상기 소재(10)를 누르는 핀일 수 있다.
상기 파일럿핀 삽입홀(212a)은 상기 이송피치홀(11)로 삽입된 파일럿핀(12)의 단부를 수용할 수 있다.
또한, 하부금형(110)에는 상기 소재(10)가 여러 공정부들을 따라 이동하도록 가이드하기 위한 소재가이드 리프터(116)가 배치될 수 있다.
상기 소재가이드 리프터(116)는 하부금형(110)의 양측에서 하부금형(110)의 길이방향을 따라 다수 배열될 수 있다. 예를 들어, 소재가이드 리프터(116)는 사각블럭 형태로 구비되고, 하부금형(110)의 양측에서 서로 마주하는 소재가이드 리프터(116)들의 마주하는 면에는 소재(10)가 지지되어 하부금형(110)의 길이방향으로 가이드되도록 하는 가이드홈(116a)이 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 클린칭 장치(200)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 클린칭 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 안내블럭을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 너트 이동수단 및 너트 상승수단을 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 너트 상승수단에 의해 안내블럭의 내부에서 클린칭 너트가 상승되는 모습을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예로, 상기 클린칭 장치(200)의 상기 제1 장치부(201)는 안내블럭(210), 너트 이동수단(220), 너트 감지센서(미도시), 너트 상승수단(240)을 포함할 수 있다.
안내블럭(210)은 하부금형(110)에서 상기 제2 피어싱 가공홀(114) 및 상기 블랭킹 가공홀(115) 사이에 배치될 수 있다. 안내블럭(210)은 블럭의 중앙부를 수직으로 관통하는 압입홀(211b), 및 상기 블럭의 측면으로부터 상기 압입홀(211b)을 향해 선형으로 연장되어 상기 압입홀(211b)과 소통되며 내측으로 상기 클린칭 너트(20)가 일렬 배열되게 공급되는 안내홈(211a)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 안내홈(211a)과 압입홀(211b)은 단면형상이 대략 'ㄴ' 형상으로 형성되는 것이며, 상기 안내홈(211a)으로 인입된 클린칭 너트(20)가 압입홀(211b)로 이동된 후 너트 상승수단(240)에 의해 압입홀(211b)의 상측으로 이동되어 제1 장치부(201)에 클린칭 너트(20)가 미리 준비될 수 있다.
일 예로, 안내블럭(210)은 상부블럭(211)과 중앙블럭(212) 및 하부블럭(213)으로 구성되며, 원판 또는 사각 판형으로 형성될 수 있다.
상부블럭(211)은 일측 하면에 가장자리에서부터 중앙부에 이르도록 상기 안내홈(211a)이 형성되어 있고, 중앙부에는 안내홈(211a)의 단부와 연결되어 서로 소통되도록 상기 압입홀(211b)이 형성될 수 있다.
또한, 상부블럭(211)의 하면 일부분에는 너트 감지센서(미도시)의 설치를 위해 센서설치홈(211c)이 형성될 수 있다. 센서설치홈(211c)은 너트 감지센서(미도시)의 전선연결을 위해 상부블럭(211)의 일측 가장자리에서 중앙의 압입홀(211b)에 이르기까지 형성될 수 있다.
중앙블럭(212)은 상기 상부블럭(211)의 하부에 면접촉된 상태로 볼트 등의 결합수단으로 결합되도록 구비되고, 하면 중앙부에는 일정 깊이로 삽입홈(212a)이 형성되며, 상부 중앙에는 상하관통되어 상기 삽입홈(212a)과 소통되게 관통홀(212b)이 형성될 수 있다.
삽입홈(212a)은 상승이동캠부(244)가 삽입되어 상승 및 하강이동될 수 있도록 안내하는 홈으로서, 상승이동캠부(244)의 외형상과 대응되는 형상으로 형성되거나 그와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 사각 형상으로 형성될 수 있다.
하부블럭(213)은 상기 중앙블럭(212)의 하부에 면접촉된 상태로 볼트 등의 결합수단으로 결합되는 것이고, 상면에는 중앙부를 가로지르도록 일측 가장자리에서부터 타측 가장자리에 이르도록 절개되어 이동캠부 안내홈(213a)이 형성될 수 있다.
상기 상부블럭(211)과 중앙블럭(212) 및 하부블럭(213)이 볼트 등의 결합수단으로 결합되어 일체가 되게 구비될 수 있고, 각 블럭의 결합에 의해 상기 안내홈(211a)과 이동캠부 안내홈(213a)의 인입부를 제외한 나머지 부분이 외부로 노출되지 않게 커버된 상태로 구비될 수 있다
상기 너트 이동수단(220)은 상기 안내홈(211a)의 입구 방향에 배치되고, 상기 일렬 배열되는 클린칭 너트(20)들 중 최전방의 클린칭 너트(20)를 상기 압입홀(211b)과 동축 위치로 이송시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 너트 이동수단(220)은 일렬 배열된 클린칭 너트(20)의 최후방의 클린칭 너트(20)를 밀어서 최전방의 클린칭 너트(20)를 상기 압입홀(211b)과 동축 위치로 이송시키도록 구성될 수 있다.
일 예로, 너트 이동수단(220)은 지지판(221), 전후이동실린더(222), 상하이동실린더(223) 및 너트결속구(224)를 포함할 수 있다.
지지판(221)은 일측 단부가 상기 안내홈(211a)의 입구를 향하도록 설치되며, 상기 클린칭 너트(20)를 상기 안내홈(211a)을 향해 이동시키는 너트 가이드홈(221a)이 상면에 형성될 수 있다.
전후이동실린더(222)는 상기 지지판(221)에 설치되어 상기 안내블럭(210)이 구비된 방향으로 너트결속구(224)를 이동시킬 수 있다. 전후이동실린더는 통상의 실린더구조로 구비될 수 있다.
상하이동실린더(223)는 너트결속구(224)를 하강이동되게 작동시켜 클린칭 너트(20)의 너트 몸체부의 내측공간으로 인입되게 하여 클린칭 너트(20)를 결속시켜 주는 역할을 할 수 있고, 전후이동실린더(222)의 로드 단부에 결합되어 전후방향으로 왕복이동되게 구비될 수 있다. 상하이동실린더는 통상의 실린더구조로 구비될 수 있다.
너트결속구(224)는 상하이동실린더(223)에 의해 상하방향으로 동작되게 구비되고, 하단부가 상기 너트 가이드홈(221a)을 따라 이동되는 클린칭 너트(20)의 내측공간으로 인입되게 수직으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 너트결속구(224)는 상하이동실린더의 로드 단부에 형성되는 일정 길이의 결속돌기일 수 있다.
너트 감지센서(미도시)는 상기 안내블럭(210)의 내부에 설치되어 상기 압입홀(211b)로 이동된 클린칭 너트(20)를 감지할 수 있다. 너트 감지센서(미도시)에서 감지된 정보는 상부금형(120)의 승강을 제어하는 메인제어부(미도시)로 전송되며, 메인제어부는 클린칭 너트(20)가 인입된 것으로 판단되면 너트 상승수단(240)을 작동시켜 압입홀(211b)에 동축으로 위치한 클린칭 너트(20)를 상승시켜 안내블럭(210)의 상부로 클린칭 너트(20)의 일부, 즉 상기 환형 돌출부(21) 및 톱니휠부(22)를 노출시킬 수 있다.
너트 상승수단(240)은 상기 압입홀(211b)로 이동된 클린칭 너트(20)를 하부에서 상기 압입홀(211b)의 상부 방향으로 상승시키도록 구성될 수 있다. 일 예로, 너트 상승수단(240)은 상기 지지판(221)의 하부측에 설치되는 거치판(241), 캠부 이동실린더(242), 전후이동캠부(243), 상승이동캠부(244) 및 탄성스프링(250)을 포함할 수 있다.
거치판(241)은 상기 지지판(221)과 볼트 등으로 결합되게 구비될 수 있고, 상기 캠부 이동실린더(242)는 상기 거치판(241)의 상면에 설치되어 상기 안내블럭(210)이 구비된 방향으로 전후이동캠부(243)를 이동시켜 주도록 구비될 수 있다.
전후이동캠부(243)는 상기 캠부 이동실린더(242)의 로드 단부에 일측이 결합되어 상기 이동캠부 안내홈(213a)으로 인입되게 구비되는 것이고, 전후이동캠부(243)의 타측 상부에는 하향경사지게 제1 경사면(2431)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 경사면(2431)의 하부에서 전후이동캠부(243)의 타측 끝단부에 이르기까지는 수평으로 평평하게 제1 평탄면(2432)이 형성될 수 있다.
상승이동캠부(244)는 상기 삽입홈(212a)에 삽입된 상태로 구비되는 것이고, 하면에는 상기 제1 경사면(2431)과 제1 평탄면(2432)에 접촉 지지되도록 제2 경사면(2441)과 제2 평탄면(2442)이 형성될 수 있다. 또한, 상승이동캠부(244)의 상부에는 상기 압입홀(211b)로 인입된 클린칭 너트(20)를 받쳐 지지해주도록 수직으로 너트안착대(2443)가 돌출되게 형성될 수 있다.
탄성스프링(250)은 상기 안내블럭(210)과 상승이동캠부(244)의 사이에 설치되어 상승이동캠부(244)를 하방으로 탄성이동시킬 수 있다.
상기 제2 장치부(202)는 상기 압입홀(211b)과 동축으로 배치되도록 상기 상부금형(120)에 설치되는 클린칭 펀치(260)를 포함할 수 있다.
상기 클린칭 펀치(260)는 상기 환형 돌출부(21)의 외경 이상의 직경을 갖는 중심홈(261)이 형성되며, 상기 중심홈(261)의 테두리를 형성하는 하단부는 상기 톱니휠부(22)를 수용가능한 환형홈(262)이 형성될 수 있고, 상기 클린칭 펀치(260)는 그 하단부 및 상기 환형홈(262)이 상기 소재(10)의 상기 너트고정홀(13) 둘레 주변을 눌러서 상기 클린칭 너트(20)를 상기 너트고정홀(13)에 압입시킬 수 있다. 이때, 상기 클린칭 펀치(260)가 상기 너트고정홀(13) 둘레 주변을 누르면 상기 너트고정홀(13) 주변 영역이 상기 환형 돌출부(21)의 측면 및 상기 톱니휠부(22)를 감싸도록 상기 환형 돌출부(21) 및 이에 마주하는 상기 너트 몸체부의 일면 사이로 압입되어 상기 클린칭 너트(20)가 상기 너트고정홀(13)에 고정될 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형은 소재(10)를 가공하는 여러 공정들 사이에 클린칭 너트(20)를 소재(10)에 클린칭하는 공정이 함께 연속 진행될 수 있도록 하였다.
즉, 금형 상에 클린칭 공정부(100b)를 구비하고, 클린칭 공정부(100b)에서의 클린칭 너트(20)의 클린칭 공정이 수행될 수 있도록 클린칭 공정부(100b) 이전에 소재(10)에 너트고정홀(13)을 형성하는 가공공정을 포함하는 너트 클린칭 전처리공정부(100a)를 배치하고, 클린칭 공정부(100b)가 수행된 이후에 소재(10)로부터 클린칭 너트(20)를 포함하는 제품을 분리하는 가공공정을 포함하는 너트 클린칭 후처리공정부(100c)를 배치하였다.
따라서, 상부금형(120) 및 하부금형(110)으로 이루어진 하나의 금형에서 여러 공정들과 함께 클린칭 너트(20)를 소재(10)에 클린칭하는 클린칭 공정이 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형을 통해 제작된 예시적인 소형 부품의 모습을 나타내는 도면이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 클린칭 너트(20)가 고정된 플레이트 형태의 소형 부품(30)의 제작이 가능하며, 제품의 형태가 특별히 이에 제한되는 것은 아니며, 너트 클린칭 전처리공정부(100a), 클린칭 공정부(100b) 및 너트 클린칭 후처리공정부(100c)를 다수 열로 배열하여 클린칭 너트(20)가 다수 고정된 대형 제품도 제작이 가능할 수 있다.
이러한 프로그레시브 금형을 이용한 클린칭 너트를 포함하는 클린칭 너트 압입 제품의 생산 방법은, 소재의 양측에 이송피치홀을 피어싱하는 제1 피어싱 공정 단계; 미리 설정된 상기 제품의 형상을 형성하도록 상기 소재를 가공하는 제품 형상 가공 공정 단계; 미리 설정된 상기 제품 상의 클린칭 너트 고정위치에 너트고정홀을 형성하는 제2 피어싱 공정 단계; 상기 너트고정홀에 클린칭 너트를 고정하는 클린칭 공정 단계; 및 상기 소재로부터 상기 클린칭 너트를 포함하는 제품을 분리하는 블랭킹 공정 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형을 통해 클린칭 너트(20)가 고정된 제품 생산을 위한 연속된 공정들이 수행되는 것을 설명하기 위해, 예시적으로, 도 6에 도시된 소형 부품(30)이 제작되는 과정을 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 도 7에 도시된 소형 부품 제작을 위해 소재가 가공되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 9 및 도 10은 소재에 클린칭 너트가 고정되는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 판재로 이루어진 소재(10)를 하부금형(110)의 양측에 길이방향을 따라 배열되는 소재가이드 리프터(116)들 중 제1 피어싱 가공공정부(101) 방향에 근접하게 배치되어 서로 마주하는 소재가이드 리프터(116)들의 가이드홈(116a)에 진입시켜서 소재(10)의 앞단이 제1 피어싱 가공공정부(101)에 위치하며, 이때 상부금형(120)에 배치된 제1 피어싱 펀치(121)가 소재(10)를 향해 하강하여 소재(10)의 폭 방향 양측에 이송피치홀(11)을 가공한다. 이러한 과정은 상기 제1 피어싱 공정 단계에 해당한다.
이어서, 소재(10)는 슬리팅 가공공정부(102)를 향해 한단계 이동되며, 이때 슬리팅 가공공정부(102)에서 상부금형(120)에 배치되는 복수의 파일럿핀(12)이 하강하는 상부금형(120)을 따라 하강하여 소재(10)에 가공된 복수의 이송피치홀(11) 각각에 삽입되어 소재(10)를 슬리팅 가공공정부(102) 내에 고정하며, 상부금형(120)에 배치된 슬리팅 펀치(122)가 소재(10)를 향해 하강하면서 소재(10)의 일부분을 하부금형(110)에 배치된 슬리팅 가공홀(112) 내로 밀어 누르면서 소재(10)의 일부분을 전단 가공하는 슬리팅 공정 후, 상부금형(120)이 상승하여 파일럿핀(12)은 이송피치홀(11)로부터 인출된다.
이어서, 소재(10)는 포밍 가공공정부(103)를 향해 한단계 이동되며, 이때 앞서 슬리팅 공정을 마친 소재(10)의 일부분(이하, 설명의 편의를 위해 '제품 영역부(14)'라 한다)이 포밍 가공공정부(103) 내에 위치하며, 포밍 가공공정부(103)에서 상부금형(120)에 배치되는 복수의 파일럿핀(12)이 하강하는 상부금형(120)을 따라 하강하여 소재(10)에 가공된 복수의 이송피치홀(11) 각각에 삽입되어 소재(10)를 포밍 가공공정부(103) 내에 고정하고, 포밍 가공공정부(103)에서 상부금형(120)에 배치되는 포밍 펀치(123)가 하강하여 제품 영역부(14)를 하부금형(110)에 배치된 포밍 가공홀(113) 내로 밀어 누르면서 제품 영역부(14)에 소정 형상, 예를 들어, 굴곡이 있는 사각 형상을 형성하는 포밍 공정 후, 상부금형(120)이 상승하여 파일럿핀(12)은 이송피치홀(11)로부터 인출된다.
이러한 과정들은 상기 제품 형상 가공 공정 단계에 해당된다.
이어서, 소재(10)는 제2 피어싱 가공공정부(104)를 향해 한단계 이동되며, 이때 소재(10) 상의 제품 영역부(14)가 제2 피어싱 가공공정부(104) 내에 위치하며, 제2 피어싱 가공공정부(104)에서 상부금형(120)에 배치되는 복수의 파일럿핀(12)이 하강하는 상부금형(120)을 따라 하강하여 소재(10)에 가공된 복수의 이송피치홀(11) 각각에 삽입되어 소재(10)를 제2 피어싱 가공공정부(104) 내에 고정하고, 제2 피어싱 가공공정부(104)에서 상부금형(120)에 배치되는 제2 피어싱 펀치(124)가 하강하여 제품 영역부(14)를 하부금형(110)에 배치된 제2 피어싱 가공홀(114) 내로 밀어 누르면서 제품 영역부(14)에 너트고정홀(13)을 형성하는 제2 피어싱 공정 후, 상부금형(120)이 상승하여 파일럿핀(12)은 이송피치홀(11)로부터 인출된다. 이러한 과정은 상기 제2 피어싱 공정 단계에 해당된다.
이어서, 소재(10)는 클린칭 공정부(100b)를 향해 한단계 이동되며, 이때 소재(10) 상의 제품 영역부(14)가 클린칭 공정부(100b) 내에 위치하며, 클린칭 공정부(100b)에서 상부금형(120)에 배치되는 복수의 파일럿핀(12)이 하강하는 상부금형(120)을 따라 하강하여 소재(10)에 가공된 복수의 이송피치홀(11) 각각에 삽입되어 소재(10)를 클린칭 공정부(100b) 내에 고정한다.
이와 같이 소재(10)가 클린칭 공정부(100b)에 위치할 때 너트고정홀(13)은 하부금형(110)에 배치된 클린칭 장치(200)의 제1 장치부(201)를 통해 공급된 클린칭 너트(20)와 동축으로 위치한다. 즉, 상기 제1 장치부(201)의 너트 이동수단(220)의 지지판(221)을 통해 안내블럭(210) 내의 압입홀(211b)에 미리 공급된 클린칭 너트(20)가 너트 상승수단(240)을 통해 안내블럭(210)의 상면으로 돌출되며, 이때 클린칭 너트(20)의 환형 돌출부(21)가 너트고정홀(13) 내로 삽입된다.
이러한 상태에서 상부금형(120)에 배치된 클린칭 장치(200)의 제2 장치부(202)가 하강하여 소재(10)를 가압하여 클린칭 너트(20)를 소재(10)에 고정한다. 즉, 도 9와 같이 상기 제2 장치부(202)의 클린칭 펀치(260)의 중심홈(261)의 테두리를 형성하는 하단부 및 환형홈(262)이 너트고정홀(13) 둘레 주변을 눌러서 클린칭 너트(20)를 너트고정홀(13)에 압입시킬 수 있다. 이때, 클린칭 펀치(260)가 상기 너트고정홀(13) 둘레 주변을 누르면 상기 너트고정홀(13) 주변 영역이 도 10과 같이 상기 환형 돌출부(21)의 측면 및 상기 톱니휠부(22)에 감싸도록 상기 환형 돌출부(21) 및 이에 마주하는 상기 너트 몸체부의 일면 사이로 압입되어 상기 클린칭 너트(20)가 상기 너트고정홀(13)에 고정될 수 있다.
이러한 과정들은 상기 클린칭 공정 단계에 해당된다.
이어서, 소재(10)는 블랭킹 가공공정부(105)를 향해 한단계 이동되며, 이때 소재(10) 상의 제품 영역부(14)가 블랭킹 가공공정부(105) 내에 위치하며, 블랭킹 가공공정부(105)에서 상부금형(120)에 배치되는 복수의 파일럿핀(12)이 하강하는 상부금형(120)을 따라 하강하여 소재(10)에 가공된 복수의 이송피치홀(11) 각각에 삽입되어 소재(10)를 블랭킹 가공공정부(105) 내에 고정하고, 블랭킹 가공공정부(105)에서 상부금형(120)에 배치되는 블랭킹 펀치(125)가 하강하여 제품 영역부(14)를 하부금형(110)에 배치된 블랭킹 가공홀(115) 내로 밀어 누르면서 소재(10)로부터 클린칭 너트(20)를 포함하는 제품으로 분리하는 블랭킹 공정 후, 상부금형(120)이 상승하여 파일럿핀(12)은 이송피치홀(11)로부터 인출된다. 이러한 과정은 상기 블랭킹 공정 단계에 해당된다.
이어서, 소재(10)는 절단 가공공정부(106)를 향해 한단계 이동되며, 이때 상기 제품이 분리된 후 소재(10) 상에 남는 스크랩이 스크랩 커터(126) 하부에 위치한다. 스크랩의 커팅 과정은 상기 제1 피어싱 공정으로부터 상기 블랭킹 공정이 2회차 수행되는 과정 중 2회차의 블랭킹 공정이 수행될 때 스크랩 커터(126)가 하강되어 스크랩을 절단할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형은 앞서 예시적으로 설명한 소형 부품(30)의 제작 과정과 같이 금형 내에서 클린칭 너트(20)를 소재(10)에 클린칭하여 고정하는 공정이 타 공정들과 함께 수행되므로 클린칭 너트(20)를 소재(10)에 신속하게 고정할 수 있고, 클린칭 너트(20)의 고정에 대한 불량 확률을 현저히 감소시켜 클린칭 너트(20)가 고정된 고품질의 제작이 가능해지며, 클린칭 너트(20)를 포함하는 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형의 제1 피어싱 펀치(121), 슬리팅 펀치(122), 포밍 펀치(123), 제2 피어싱 펀치(124), 블랭킹 펀치(125)에는 금속표면의 내후성, 내마모성을 향상하기 위하여 도포층이 형성될 수 있다.
이러한 도포층의 도포재료는 옥타플루오로펜틸 글리시딜에테르 22중량%, 디에탄올아민 17중량%, 하프늄 13중량%, 유기산마그네슘 17중량%, 산화티타늄(TiO2) 9중량%, 산화알루미늄(AIO2) 10중량%, 크레모포어 EL 12중량%로 구성되며, 코팅두께는 9㎛로 형성할 수 있다.
옥타플루오로펜틸 글리시딜에테르, 디에탄올아민은 부식 방지 및 내후성, 변색방지 등의 역할을 하고, 하프늄은 내마모성, 내후성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
유기산마그네슘은 코팅피막의 표면에 내알칼리성과 습동성 등을 부여하는 역할을 하고, 크레모포어 EL은 계면활성 역할을 하며, 산화티타늄, 산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 내후성, 내마모성 향상 효과를 나타내었다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형의 제1 피어싱 가공홀(111), 슬리팅 가공홀(112), 포밍 가공홀(113), 제2 피어싱 가공홀(114), 블랭킹 가공홀(115)에는 내오염성을 향상시키기 위해 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 내오염성 도포층이 도포될 수 있다.
상기 내오염성 도포용 조성물은 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인의 총 함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 제1 피어싱 가공홀(111), 슬리팅 가공홀(112), 포밍 가공홀(113), 제2 피어싱 가공홀(114), 블랭킹 가공홀(115) 상의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인은 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 제1 피어싱 가공홀(111), 슬리팅 가공홀(112), 포밍 가공홀(113), 제2 피어싱 가공홀(114), 블랭킹 가공홀(115) 상의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 내오염성 도포용 조성물을 제1 피어싱 가공홀(111), 슬리팅 가공홀(112), 포밍 가공홀(113), 제2 피어싱 가공홀(114), 블랭킹 가공홀(115) 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 피어싱 가공홀(111), 슬리팅 가공홀(112), 포밍 가공홀(113), 제2 피어싱 가공홀(114), 블랭킹 가공홀(115) 상의 최종 도포막 두께는 900 ~ 2300Å이 바람직하다. 상기 도포막의 두께가 900 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2300 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 내오염성 도포용 조성물은 설포라우레이트0.1 몰 및 코카미도프로필 베타인0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형의 파일럿핀(12) 및 밀핀(128)이 상부금형(120)에 장착될 때 파일럿핀(12) 및 밀핀(128)이 상부금형(120)에 끼워지는 일부의 측면과 파일럿핀(12) 및 밀핀(128)의 일부가 끼워지는 상부금형(120)의 구멍(미도시) 사이에는 파일럿핀(12) 및 밀핀(128)의 부착을 향상시키기 위해 접착 향상제가 도포될 수 있다.
접착향상제는 물 65중량부, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 8중량부, 부틸이미다졸 9중량부, 포스페이트 에스테르 11중량부, 과황산암모늄 4중량부, 중탄산나트륨 3중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
3-머캅토프로필트리메톡시실란은 밀착, 접착성 부여 등을 위해 첨가되고, 부틸이미다졸은 접착성, 경화촉진 등을 향상하기 위해 첨가되며, 포스페이트 에스테르는 계면활성제의 역할을 하고, 과황산암모늄은 촉매제 역할을 하며, 중탄산나트륨은 완충제 역할을 한다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100a : 너트클린칭 전처리공정부 100b : 클린칭 공정부
100c : 너크클린칭 후처리공정부 110 : 하부금형
120 : 상부금형 200 : 클린칭 장치
100c : 너크클린칭 후처리공정부 110 : 하부금형
120 : 상부금형 200 : 클린칭 장치
Claims (5)
- 일방향을 따라 순차적으로 배치된 가공공정부들을 따라 연속적이면서 단계적으로 공급되는 소재에 대해 다수의 가공공정을 수행하는 프로그레시브 금형에 있어서,
하부금형(110); 및
상기 하부금형(110)에 대해 상대적으로 승강하는 상부금형(120)을 포함하고,
상기 하부금형(110) 및 상기 상부금형(120)은,
둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 소재(10)에 너트고정홀(13)을 형성하는 가공공정을 수행하도록 구성되는 너트 클린칭 전처리공정부(100a);
상기 너트 클린칭 전처리공정부(100a)의 후단에 배치되고, 미리 준비된 클린칭 너트와 동축으로 상기 너트고정홀(13)이 위치하면 상기 너트고정홀(13) 둘레를 가압하여 클린칭 공정을 수행하는 클린칭 장치(200)가 배치된 클린칭 공정부(100b); 및
상기 클린칭 공정부(100b)의 후단에 배치되고, 둘 이상의 가공공정부를 포함하되, 상기 둘 이상의 가공공정부 중 하나는 상기 소재(10)로부터 클린칭 너트(20)를 포함하는 제품을 분리하는 가공공정을 수행하도록 구성되는 너트 클린칭 후처리공정부(100c)를 포함하고,
상기 클린칭 장치(200)는,
상기 하부금형(110)에 설치되고, 공급피더(미도시)를 통해 상기 클린칭 공정부(100b) 방향으로 공급되는 클린칭 너트(20)가 미리 준비되는 제1 장치부(201); 및
상기 상부금형(120)에 설치되고, 상기 너트고정홀(13) 둘레를 가압하는 제2 장치부(202)를 포함하고,
상기 소재(10)가 상기 너트 클린칭 전처리공정부(100a), 상기 클린칭 공정부(100b), 상기 너트 클린칭 후처리공정부(100c)를 순차적으로 지나면서 상기 클린칭 공정이 상기 상부금형(120) 및 상기 하부금형(110) 사이에서 수행되며;
상기 너트 클린칭 전처리공정부(100a)는,
상기 소재(10)가 상기 가공공정부들에 단계적으로 위치하도록 상기 소재(10)의 이송간격을 설정하기 위해 상기 소재(10)의 양측에 이송피치홀(11)을 피어싱하는 제1 피어싱 공정이 수행되는 제1 피어싱 가공공정부(101);
상기 소재(10)의 일부를 소정의 형상의 윤곽을 따라 전단 가공하는 슬리팅 공정이 수행되는 슬리팅 가공공정부(102);
상기 소재(10)의 일부를 소정의 형상의 윤곽 및 굴곡이 있는 형상으로 가공하는 포밍 공정이 수행되는 포밍 가공공정부(103); 및
상기 포밍 가공공정부(103)에 의해 포밍 가공된 상기 소재(10) 상의 포밍 가공영역 또는 상기 포밍 가공영역 주변에 상기 너트고정홀(13)을 형성하는 제2 피어싱 공정이 수행되는 제2 피어싱 가공공정부(104)를 포함하고,
상기 너트 클린칭 후처리공정부(100c)는,
상기 소재(10)로부터 상기 클린칭 너트(20)를 포함하는 제품을 분리하는 블랭킹 공정이 수행되는 블랭킹 가공공정부(105); 및
상기 제품이 분리된 후 상기 소재(10) 상의 스크랩(scrap)을 절단하는 절단 공정이 수행되는 절단 가공공정부(106)를 포함하고,
상기 상부금형(120)은,
상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 제1 피어싱 공정을 수행하는 제1 피어싱 펀치(121);
상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 슬리팅 공정을 수행하는 슬리팅 펀치(122);
상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 포밍 공정을 수행하는 포밍 펀치(123);
상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 제2 피어싱 공정을 수행하는 제2 피어싱 펀치(124);
상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 블랭킹 공정을 수행하는 블랭킹 펀치(125); 및
상기 제2 피어싱 공정이 수행될 때 상기 소재(10)를 향해 하강하여 상기 절단공정을 수행하는 스크랩 커터(126)를 포함하고,
상기 하부금형(110)은,
상기 제1 피어싱 펀치(121)에 마주하고, 하강하는 상기 제1 피어싱 펀치(121)를 수용하는 제1 피어싱 가공홀(111);
상기 슬리팅 펀치(122)에 마주하고, 하강하는 상기 슬리팅 펀치(122) 및 슬리팅되는 상기 소재(10)의 일부를 수용하는 슬리팅 가공홀(112);
상기 포밍 펀치(123)에 마주하고, 하강하는 상기 포밍 펀치(123) 및 포밍되는 상기 소재(10)의 일부를 수용하는 포밍 가공홀(113);
상기 제2 피어싱 펀치(124)에 마주하고, 하강하는 상기 제2 피어싱 펀치(124)를 수용하는 제2 피어싱 가공홀(114); 및
상기 블랭킹 펀치(125)에 마주하고, 하강하는 상기 블랭킹 펀치(125)를 수용하는 블랭킹 가공홀(115)을 포함하고,
상기 클린칭 장치(200)의 상기 제1 장치부(201)는 상기 제2 피어싱 펀치(124) 및 상기 블랭킹 펀치(125) 사이에 배치되고,
상기 클린칭 장치(200)의 상기 제2 장치부(202)는 상기 제2 피어싱 가공홀(114) 및 상기 블랭킹 가공홀(115) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 클린칭 너트(20)는,
너트 몸체부의 스크류홀 일단부 방향에서 상기 스크류홀보다 큰 외경을 갖는 환형으로 돌출되되 측면은 테이퍼진 환형 돌출부(21); 및
상기 환형 돌출부(21)의 측면의 상부에서 상기 환형 돌출부(21)의 둘레를 따라 다수의 톱니가 배열되는 톱니휠부(22)를 포함하고,
상기 클린칭 장치(200)의 상기 제1 장치부(201)는,
블럭의 중앙부를 수직으로 관통하는 압입홀(211b), 및 상기 블럭의 측면으로부터 상기 압입홀(211b)을 향해 선형으로 연장되어 상기 압입홀(211b)과 소통되며 내측으로 상기 클린칭 너트(20)가 일렬 배열되게 공급되는 안내홈(211a)을 포함하며, 상기 제2 피어싱 가공홀(114) 및 상기 블랭킹 가공홀(115) 사이에 배치되는 안내블럭(210);
상기 안내홈(211a)의 입구 방향에 배치되고, 상기 일렬 배열되는 클린칭 너트(20)들 중 최전방의 클린칭 너트(20)를 상기 압입홀(211b)과 동축 위치로 이송시키는 너트 이동수단(220);
상기 안내블럭(210)의 내부에 설치되어 상기 압입홀(211b)로 이동된 클린칭 너트(20)를 감지하는 너트 감지센서(미도시); 및
상기 압입홀(211b)로 이동된 클린칭 너트(20)를 하부에서 상기 압입홀(211b)의 상부 방향으로 상승시키는 너트 상승수단(240)을 포함하고,
상기 클린칭 장치(200)의 상기 제2 장치부(202)는 상기 압입홀(211b)과 동축으로 배치되도록 상기 상부금형(120)에 설치되는 클린칭 펀치(260)를 포함하고,
상기 클린칭 너트(20)는 상기 환형 돌출부(21) 및 상기 톱니휠부(22)가 상기 상부금형(120)을 항하도록 공급되어 상기 너트 상승수단(240)을 통해 상기 안내블럭(210)의 상면으로 돌출될 때 상기 환형 돌출부(21) 및 상기 톱니휠부(22)가 상기 너트고정홀(13) 내로 삽입되고,
상기 클린칭 펀치(260)는 상기 환형 돌출부(21)의 외경 이상의 직경을 갖는 중심홈(261) 및 상기 중심홈(261)의 테두리를 형성하는 하단부에 형성되는 환형홈(262)을 포함하고,
상기 클린칭 펀치(260)는 상기 중심홈(261)의 테두리를 형성하는 하단부 및 상기 환형홈(262)이 상기 소재(10)의 상기 너트고정홀(13) 둘레 주변을 눌러서 상기 클린칭 너트(20)를 상기 너트고정홀(13)에 압입시키는 것을 특징으로 하는,
클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형. - 제3항에 있어서,
상기 클린칭 펀치(260)가 상기 너트고정홀(13) 둘레 주변을 누르면 상기 너트고정홀(13) 주변 영역이 상기 환형 돌출부(21)의 측면 및 상기 톱니휠부(22)에 감싸도록 상기 환형 돌출부(21) 및 이에 마주하는 상기 너트 몸체부의 일면 사이로 압입되어 상기 클린칭 너트(20)가 상기 너트고정홀(13)에 고정되는 것을 특징으로 하는,
클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형. - 삭제
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| KR1020220190392A KR102554541B1 (ko) | 2022-10-24 | 2022-12-30 | 클린칭 너트 압입 제품 생산을 위한 클린칭 장치를 포함한 프로그레시브 금형을 이용한 클린칭 너트 압입 제품 생산 방법 |
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2022
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