KR102650173B1 - 회전식 프레스 금형 - Google Patents
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Abstract
[과제] 높은 정밀도로 회전 금형의 회전 중심을 설정할 수 있는 회전식 프레스 금형을 제공한다. [해결 수단] 판형상의 가공물에 음각부를 형성하는 회전 금형과, 이 회전 금형의 외측에 배치되어 가공물에 음각부 이외의 성형부를 형성하는 고정 금형을 구비하고, 회전 금형은 가공물의 분리시에 회동축(Or)을 중심으로 회동하여 고정 금형의 내측에 퇴피가능하게 형성된 프레스 금형이다. 회전 금형이 올려 놓여지는 고정대와 회전 금형 사이에 회전 금형을 회동축(Or)을 중심으로 회동가능하게 지지하는 회동 블록을 구비하고, 회동 블록은 고정대에 배치되어 회동축(Or)을 중심으로 하는 오목형 슬라이드면을 구비한 고정편과, 회전 금형에 배치되어 회동축(Or)을 중심으로 오목형 슬라이드면 위에서 슬라이딩가능한 볼록형 슬라이드면을 구비한 이동편으로 구성되며, 오목형 슬라이드면과 볼록형 슬라이드면은 회동축(Or)으로부터의 열림 각도가 80도 이상이면서 100도 이하이도록 하였다.
Description
본 발명은 캠을 회전해서 패널 형상의 가공물을 프레스 가공하여 음각부를 형성하는 회전식 프레스 금형에 관한 것이다.
종래, 상술한 회전식 프레스 금형으로서, 원통 회전체인 원통 회전 캠을 구비하는 것이 있다. 이 회전 금형 프레스 금형은 자동차 바디의 패널 단부에 음각부를 형성하기 위해 널리 이용되고 있다.
이 원통 회전 캠은 일반적으로 주철(鑄鐵)제의 원통 형상 부재이며, 주철제의 하우징에 형성한 원통 형상의 홈부 내에서 회전시켜 사용된다. 이 원통 회전 캠의 일부와 다른 금형 사이에서 패널에 음각부를 프레스 형성하고, 원통 회전 캠을 회전시켜, 하우징으로부터 이동하여 가공 후의 패널을 용이하게 분리할 수 있다.
그러나, 이 주철제의 원통 회전 캠은 제조시에 가공이 어렵다는 문제가 있다. 특히 대형 원통 회전 캠은 그 큰 질량으로 인해 통상적인 선반에서는 가공할 수 없어, 특수한 공작 기계가 필요하다. 예를 들면, 양단에 가공물을 잡기 위한 부분을 배치하고, 가공 후에 깍아내는 등의 복잡한 처리를 할 필요도 있다. 마찬가지로 하우징의 원통형 홈부의 가공도 어렵다.
또한, 이 원통 회전 캠을 이용한 프레스 금형은 원통형 홈 내에서 미세(예를 들면 0.02㎜정도)한 클리어런스로 회전 구동되므로, 원통 회전 캠에 약간의 변형이 있어도 원활하게 동작하지 않는다. 통상적으로 원통 회전 캠은 경도 확보를 위해 담금질 가공이 행해지나, 이 열처리 때문에 변형이 발생하기 쉽고, 변형으로 인해 회전 동작을 할 수 없게 되는 경우가 있다.
또한, 미세한 먼지에 의한 긁힘이 발생하는 경우가 있다. 원통 회전 캠과 원통형 홈부의 간극(클리어런스)은 미세하게 설정된다. 따라서, 이 부분에 먼지 등이 들어가면 긁힘이 생기는 것이다.
또한, 이 회전식 프레스 금형에 의해 가공을 하면, 원통 회전 캠 및 하우징의 마모로 인해 흔들림이 발생하기도 한다. 그러나, 이 회전식 프레스 금형은 조정 가능한 부분이 없으므로, 수정을 위해서는 원통 회전 캠이나 원통형 홈의 연마 등을 하는 수밖에는 없으며, 수정이 거의 불가능하다.
또한, 원통 회전 캠을 사용한 회전식 프레스 금형은 원통형 이외의 직경이 변화되는 복잡한 형상으로 하는 것이 어렵다는 문제나, 윤활용의 오일홈(oil groove)을 형성하기 위해 많은 공정수를 필요로 하는 등의 문제가 있다.
이러한 과제를 해결하기 위해서, 출원인은 이하의 회전체 회동 구조를 제안하고 있다(특허문헌1 참조).
특허문헌 1에는, 프레스 성형 장치에 배설되는 소요 폭을 가지는 회동체의 회동 구조로서, 상기 회동체와, 상기 회동체의 하부에 위치하는 본체부와, 상기 회동체와 상기 본체부에 장착되는 회동용 블록을 구비하고, 상기 회동용 블록은 상기 회동체의 하부에 대해 장착되는 볼록형편과, 상기 본체부에 대해 장착되는 오목형편으로 이루어지고, 상기 볼록형편은 평탄한 형상의 장착부와 볼록형 슬라이딩부를 갖는 동시에, 상기 장착부와 볼록형 슬라이딩부를 관통하는 볼트 홀이 복수 군데에 형성되고, 상기 오목형편은 평탄한 형상의 장착부와 오목형 슬라이딩부를 갖는 동시에, 상기 장착부와 오목형 슬라이딩부를 관통하는 볼트 홀이 복수 군데에 형성되고, 상기 볼록형 슬라이딩부와 상기 오목형 슬라이딩부를 슬라이딩가능한 위치에 배치하고, 상기 회동체의 폭 방향에서의 양단부에는 상기 회동체의 축심 위치에 돌기부를 형성하며, 상기 돌기부에 대해 상기 회동체의 회동 궤적에 대응한 낙하 방지용 가압부를 배설하고, 상기 회동체의 회동에 따라 상기 돌기부의 가장자리부가 상기 낙하 방지용 가압부를 따라 이동함으로써 회동체 반전시에의 낙하를 방지하는 회전체 회동 구조가 기재되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 회전체 회동 구조에서는 회동체의 중심 설정이 어렵고, 높은 정밀도로 중심 위치를 설정하기 어렵다는 문제가 있었다. 즉, 회동용 블록의 오목형편과 볼록형편이 회전체의 축과 직교하는 수평방향으로 이동하게 되어, 정확한 위치에 배치하는 것이 어려운 것이다.
본 발명은 상술한 과제에 비추어 이루어진 것으로, 높은 정밀도로 회전 금형의 회전 중심을 설정할 수 있는 회전식 프레스 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 청구항 1에 기재된 발명은, 판형상의 가공물에 음각부를 형성하는 회전 금형과, 이 회전 금형의 외측에 배치되어 상기 가공물에 상기 음각부 이외의 성형부를 형성하는 고정 금형을 구비하고, 상기 회전 금형은 상기 가공물의 분리시에 회동축(Or)을 중심으로 회동하여 상기 고정 금형의 내측에 퇴피가능하게 형성된 프레스 성형 금형으로서, 상기 회전 금형이 올려 놓여지는 고정대와 상기 회전 금형과의 사이에, 상기 회전 금형을 상기 회동축(Or)을 중심으로 회동가능하게 지지하는 회동 블록을 구비하고, 상기 회동 블록은 상기 고정대에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 하는 오목형 슬라이드면을 구비한 고정편과, 상기 회전 금형에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 상기 오목형 슬라이드면 상에서 슬라이딩가능한 볼록형 슬라이드면을 구비한 이동편으로 구성되며, 상기 오목형 슬라이드면과 상기 볼록형 슬라이드면은, 상기 회동축(Or)으로부터의 열림 각도가 80도 이상 100도 이하이도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 회전 금형을 고정 금형에 회동가능하게 지지하는 회동 블록에 있어서, 고정편의 오목형 슬라이드면과 이동편의 볼록형 슬라이드면의 회동축(Or)으로부터의 열림 각도가 80도 이상 100도 이하이도록 하였으므로, 고정편의 볼록형 슬라이드면과 이동편의 오목형 슬라이드면은 넓은 열림 범위에서 접촉하고, 또한 오목형 슬라이드면과 볼록형 슬라이드면의 깊이 치수를 크게 확보할 수 있다.
마찬가지로 청구항 2에 기재된 발명은, 판형상의 가공물에 음각부를 형성하는 회전 금형과, 이 회전 금형의 외측에 배치되어 상기 가공물에 상기 음각부 이외의 성형부를 형성하는 고정 금형을 구비하고, 상기 회전 금형은 상기 가공물의 분리시에 회동축(Or)을 중심으로 회동하여 상기 고정 금형의 내측에 퇴피가능하게 형성된 프레스 성형 금형으로서, 상기 회전 금형이 올려 놓여지는 고정대와 상기 회전 금형과의 사이에, 상기 회전 금형을 상기 회동축(Or)을 중심으로 회동가능하게 지지하는 회동 블록을 구비하고, 상기 회동 블록은 상기 고정대에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 하는 오목형 슬라이드면을 구비한 고정편과, 상기 회전 금형에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 상기 오목형 슬라이드면 위에서 슬라이딩가능한 볼록형 슬라이드면을 구비한 이동편으로 구성되고, 상기 이동편의 상기 볼록형 슬라이드면이 고력 황동으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이동편의 볼록형 슬라이드면을 열처리를 하지 않고 주조인 상태에서 높은 강도, 경도를 구비하는 고력 황동으로 형성한다. 따라서, 이동편의 볼록형 슬라이드면을 높은 강도, 경도, 우수한 윤활성을 가지는 것으로 할 수 있다.
마찬가지로 청구항 3에 기재된 발명은, 판형상의 가공물에 음각부를 형성하는 회전 금형과, 이 회전 금형의 외측에 배치되어 상기 가공물에 상기 음각부 이외의 성형부를 형성하는 고정 금형을 구비하고, 상기 회전 금형은 상기 가공물에 음각부를 형성하는 곡날부에서 상기 고정 금형측을 향해 중심축(Os)을 축으로 하여 형성된 회전측 볼록형 슬라이딩면을 구비하며, 상기 고정 금형은 상기 회전측 볼록형 슬라이딩면에 대향하는 위치에 형성되고, 상기 중심축(Os)을 축으로 하여 형성된 고정측 오목형 슬라이딩면을 구비하며, 상기 중심축(Os)을 상기 회전 금형의 상기 회동축(Or)과 다른 위치에 설정하고, 상기 회전 금형이 퇴피 방향으로 회동하였을 때 상기 회전측 볼록형 슬라이딩면과 상기 고정측 오목형 슬라이딩면이 이격 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 회전 금형의 회전측 볼록형 슬라이딩면과, 고정 금형의 고정측 오목형 슬라이딩면의 중심축(Os)을 회전 금형의 회동축(Or)과 다른 위치에 설정하고, 회전 금형이 퇴피 방향으로 회동하였을 때 상기 회전측 볼록형 슬라이딩면과 고정측 오목형 슬라이딩면이 이격 방향으로 이동한다.
마찬가지로 청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 회전식 프레스 금형에 있어서, 상기 회동축(Or)은 상기 중심축(Os)보다 상기 회전 금형이 상기 가공물에 음각부를 형성하는 부위측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 회전측 볼록형 슬라이딩면 및 고정측 오목형 슬라이딩면의 회동축(Or)은 회전 금형의 중심축(Os)보다 회전 금형이 상기 가공물에 음각부를 형성하는 부위측에 배치되어 있으므로, 회전 금형의 회동을 따라 회전측 볼록형 슬라이딩면이 고정측 오목형 슬라이딩면으로부터 이격되는 방향으로 이동한다.
본 발명에 따른 회전식 프레스 금형에 따르면, 높은 정밀도로 회전 금형의 회전 중심을 설정할 수 있다.
즉, 청구항 1에 기재된 회전식 프레스 금형에 따르면, 회전 금형을 고정 금형에 회동가능하게 지지하는 회동 블록에 있어서, 고정편의 오목형 슬라이드면과 이동편의 볼록형 슬라이드면의 회동축(Or)으로부터의 열림 각도가 80도 이상 100도 이하이도록 하였으므로, 고정편의 볼록형 슬라이드면과 이동편의 오목형 슬라이드면은 넓은 열림 범위에서 접촉하고, 또한 오목형 슬라이드면과 볼록형 슬라이드면의 깊이 치수를 크게 확보할 수 있다. 따라서, 이동편은 고정편에 대해 정확한 중심 위치을 가지고 이동할 수 있다. 또한 외력에 의한 중심 위치의 이동이 적어지고, 높은 정밀도로 회전 금형의 회전 중심을 설정할 수 있다.
또한, 청구항 2에 기재된 회전식 프레스 금형에 따르면, 이동편의 볼록형 슬라이드면은 열처리를 하지 않고 주조인 상태에서 높은 강도, 경도를 구비하는 고력 황동으로 형성된다. 따라서, 이동편의 볼록형 슬라이드면을 높은 강도, 경도를 구비하고, 또한 윤활성이 우수한 것으로 할 수 있으며, 더욱이, 이동편의 오목형 슬라이드면의 가공을 고정밀도로 할 수 있다.
또한, 청구항 3에 기재된 회전식 프레스 금형에 따르면, 회전 금형의 회전측 볼록형 슬라이딩면과, 고정 금형의 고정측 오목형 슬라이딩면의 중심축(Os)을 회전 금형의 회동축(Or)과 다른 위치에 설정하고, 회전 금형이 퇴피 방향으로 회동하였을 때 상기 회전측 볼록형 슬라이딩면과 고정측 오목형 슬라이딩면이 이격 방향으로 이동한다. 이로 인해, 가공물의 프레스 가공 종료시에 있어서 회전 금형의 회전시에 회전측 볼록형 슬라이딩면과 고정측 오목형 슬라이딩면이 접촉하지 않고 이동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 청구항 4에 기재된 회전식 프레스 금형에 따르면, 회전측 볼록형 슬라이딩면 및 고정측 오목형 슬라이딩면의 회동축(Or)은, 회전 금형의 중심축(Os)보다 회전 금형이 상기 가공물에 음각부를 형성하는 부위측에 배치되어 있으므로, 회전 금형의 회동에 따라, 회전측 볼록형 슬라이딩면이 고정측 오목형 슬라이딩면에서 이격되는 방향으로 이동한다. 따라서, 가공물의 프레스 가공 종료시에 있어서 회전 금형의 회전시에, 회전측 볼록형 슬라이딩면과 고정측 오목형 슬라이딩면이 접촉하지 않고 이동을 원활하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전식 프레스 금형의 회전 금형을 나타낸 것으로, (a)는 회전 금형의 평면도, (b)는 회전 금형의 정면도, (c)는 회전 금형의 측면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전식 프레스 금형의 회전 금형을 나타낸 것으로, (a)는 회전 금형의 사시도, (b)는 (a)와 다른 방향에서 본 회전 금형의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회전 금형을 나타낸 것으로, (a)는 도 2 (a), (b)와 다른 방향에서 본 회전 금형의 사시도, (b)는 (a) 및 도 2 (a), (b)와 다른 방향에서 본 회전 금형의 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 구성을 나타낸 도 2 (a) 중 A-A선에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회동 블록 및 회전 금형과 고정 금형의 슬라이딩면을 나타낸 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회동 블록을 나타낸 것으로, (a)는 전체 구조를 나타낸 사시도, (b)는 고정편을 나타낸 사시도, (c)는 이동편을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 동작을 나타낸 것으로, (a)는 하사점의 상태, (b)는 3도 회전한 상태, (c)는 6도 회전한 상태, (d)는 12도 회전한 상태를 나타낸 회전식 프레스 금형의 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전식 프레스 금형을 나타낸 것으로, (a)는 프레스 완료상태, (b)는 가공물 인출상태에서의 회전식 프레스 금형의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전식 프레스 금형의 회전 금형을 나타낸 것으로, (a)는 회전 금형의 사시도, (b)는 (a)와 다른 방향에서 본 회전 금형의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회전 금형을 나타낸 것으로, (a)는 도 2 (a), (b)와 다른 방향에서 본 회전 금형의 사시도, (b)는 (a) 및 도 2 (a), (b)와 다른 방향에서 본 회전 금형의 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 구성을 나타낸 도 2 (a) 중 A-A선에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회동 블록 및 회전 금형과 고정 금형의 슬라이딩면을 나타낸 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회동 블록을 나타낸 것으로, (a)는 전체 구조를 나타낸 사시도, (b)는 고정편을 나타낸 사시도, (c)는 이동편을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 동작을 나타낸 것으로, (a)는 하사점의 상태, (b)는 3도 회전한 상태, (c)는 6도 회전한 상태, (d)는 12도 회전한 상태를 나타낸 회전식 프레스 금형의 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전식 프레스 금형을 나타낸 것으로, (a)는 프레스 완료상태, (b)는 가공물 인출상태에서의 회전식 프레스 금형의 단면도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태에 따른 회전식 프레스 금형을 도면을 기초로 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 회전식 프레스 금형은 패널 형상의 가공물, 예를 들면 자동차의 바디를 구성하는 강판의 끝가장자리부를 프레스가공하여, 음각부를 형성하는 것이다.
<제1 실시예>
본 발명의 제1 실시예에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전식 프레스 금형의 회전 금형을 나타낸 것으로, (a)는 회전 금형의 평면도, (b)는 회전 금형의 정면도, (c)는 회전 금형의 측면도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전식 프레스 금형을 나타낸 것으로, (a)는 회전식 프레스 금형의 사시도, (b)는 (a)와 다른 방향에서 본 회전식 프레스 금형의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형을 나타낸 것으로, (a)는 회전식 프레스 금형의 사시도, (b)는 (a)와 다른 방향에서 본 회전식 프레스 금형의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 구성을 나타낸 도 2 (a) 중 A-A선에 따른 단면도이다.
회전식 프레스 금형(10)은 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 회전하는 회전 금형(11)을 회동 블록(20)을 통해 고정대(31)에 고정하고, 이 회전 금형(11)을 회전 구동하여 고정 금형(34), 수평 이동 캠(32), 상하 이동 캠(33)으로 패널(P)을 프레스 가공하여 패널(P)에 음각부(Pn)를 형성한다. 회전 금형(11)은 가공물의 단부를 프레스가공하기에 충분한 치수를 구비한다.
본 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(10)에 있어서, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 회전 금형(11)에는 위치 결정용 디스턴스 블록(12), 스토퍼 플레이트(13, 17)가 배치된다. 이들 디스턴스 블록(12), 스토퍼 플레이트(13)는 필요에 따라 마련된다. 또한, 회전 금형(11)은 베어링(15)에 구동축(14)으로 회전가능하게 배치되고, 베어링(15)을 고정대(31)에 고정함으로써 회전가능하게 배치된다.
여기서, 디스턴스 블록(12)은 캠의 스트로크량을 정하며, 스토퍼 플레이트(13, 17)는 회전 금형(11)의 회동 위치를 규제한다. 이들 부재는 필요에 따라 배치된다.
그리고, 회전 금형(11)과 고정대(31) 사이에는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 회전 금형(11)을 고정대(31) 상에서 회전가능하게 지지하는 복수, 이 예에서는 3대의 회동 블록(20)을 배치하고 있다. 회동 블록(20)은 회전 금형(11)의 하중을 담당하고, 회전 금형(11)은 고정대(31) 상에서, 자중 등에 기인하는 변형이 발생하지 않고 회전가능하게 지지된다. 한편, 회동 블록(20)은 필요에 따라 배치되는 수가 선택된다.
그리고, 회전 금형(11)은 에어 실린더(16)의 구동에 의해 회동축(Or)을 중심으로 소정의 각도로 회전 구동된다. 한편, 구동축(14)은 회전 금형(11)을 회동축(Or)으로 위치 결정하는데, 회전 금형(11)의 위치를 보조적으로 정하고 있는 것이다. 회전 금형(11)의 가동시에, 회전 금형(11)은 회동 블록(20)으로 하중이 지지되고 있어, 구동축(14) 및 베어링(15)은, 회전 금형(11)을 반전시킨 상태에서 회전 금형(11)이 회동 블록(20)으로 지지되지 않을 때 회전 금형(11)을 지지한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회동 블록 및 회전 금형과 고정 금형의 슬라이딩면을 나타낸 확대 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 회동 블록을 나타낸 것으로, (a)는 전체 구조를 나타낸 사시도, (b)는 고정편을 나타낸 사시도, (c)는 이동편을 나타낸 사시도이다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(10)에 있어서, 회동 블록(20)은 고정편(21)과 이동편(22)으로 형성되어 있다.
고정편(21)은 주철(FC)로 형성되어 있다. 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 고정편(21)의 상면은 회전 금형(11)의 구동축(14)에 상당하는 회동축(Or)을 축으로 하는 하측으로 오목한 원통면인 오목형 슬라이드면(23)이 형성되어 있다. 또한, 오목형 슬라이드면(23)에는 고정편(21)을 고정대(31)에 고정하기 위한 볼트 홀(24)이 형성되어 있다.
또한, 이동편(22)은 고력 황동(高力黃銅)의 블록으로 형성되어 있다. 고력 황동은 예를 들면 구리(Cu), 아연(Zn)을 기본적인 소재로 하고, 여기에 알루미늄(Al), 철(Fe), 망간(Mn), 니켈(Ni) 등을 배합한 합금이며, 열처리를 하지 않고 주조의 상태로 높은 강도, 경도를 구비하는 소재이다. 고력 황동은 주철에 비해 큰 강도(예를 들면 30배)를 가지며, 또한 윤활성이 뛰어나다.
본 실시예에 있어서, 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, 이동편(22)의 하면은 회동축(Or)을 축으로 하는 하측으로 볼록한 원통면인 볼록형 슬라이드면(25)이 형성되어 있다. 또한, 볼록형 슬라이드면(25)에는 이동편(22)을 회전 금형(11)에 고정하기 위한 볼트 홀(26)이 형성되어 있다.
고정편(21)은 고정대(31)에, 이동편(22)은 회전 금형(11)에 볼트로 고정된다. 이 때, 고정편(21)과 고정대(31), 이동편(22)과 회전 금형(11) 사이에 조정용 박판(심)을 배치함으로써, 각부의 장착 위치를 미세 조정할 수 있다. 이 미세 조정은 회전식 프레스 금형(10)의 장기간 사용후의 각부의 변형이나 마모에 의한 변동을 보정하기 위해서 수행할 수 있다.
그리고, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 고정편(21)의 오목형 슬라이드면(23) 및 이동편(22)의 볼록형 슬라이드면(25)을 회동축(Or)으로부터의 열림 각도(α)가 80도 이상 100도 이하인 90도이도록 하고 있다. 이로 인해, 회전 금형(11)에 어떠한 힘이 가해진 경우라도, 이동편(22)이 고정편(21)으로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 열림 각도를 크게 함으로써 미끄럼 접촉면이 커지고, 단위 면적당 가중이 줄어들며, 마찰을 경감할 수 있는 보다 큰 힘을 받을 수 있다.
출원인의 실험에 따르면, 고정편(21)의 오목형 슬라이드면(23)과 이동편(22)의 볼록형 슬라이드면(25)의 회동축(Or)으로부터의 열림 각도(α)에 대해서, 60도에서는 '××', 70도에서는 '×', 75도에서는 '×', 80도에서는 '△', 85도에서는 '○△', 90도에서는 '○'이었다. 여기서, 평가 '××'는 '전혀 불가', '×'는 '불가', '△'는 '가능', '○△'는 '양호', '○'는 '우량'을 나타낸다.
이 실험 결과로부터, 오목형 슬라이드면(23) 및 볼록형 슬라이드면(25)의 회동축(Or)으로부터의 열림 각도(α)가 80도 이상인 것이 필요하다. 또한, 열림 각도(α)가 100도를 초과하면 고정편(21)이 이동편(22)으로부터 이동하는 것을 방지하는 효과가 증가하지 않고, 재료비 및 제작비가 비싸지게 되어 현실적이지 않다.
본 실시예에서 사용한 회동 블록(20)은 이동편(22)을 고력 황동으로 하였으므로, 강도가 우수한 것 외에도 윤활성이 우수하다. 따라서, 종래의 주철제 회전 금형과 같이 오일홈을 형성할 필요가 없다. 또한, 고력 황동은 정확한 기계 가공이 가능하다.
회동 블록(20)의 윤활성을 향상시키기 위해, 고정편(21)의 오목형 슬라이드면(23) 및 이동편(22)의 볼록형 슬라이드면(25)에 고체 윤활제, 예를 들면 그래파이트를 메울 수 있다. 이것에 의해, 무급유로 접촉면의 긁힘을 방지할 수 있다.
또한, 회전 금형(11)의 회동축(Or)의 위치 조정을 회동 블록(20)의 고정편(21)과 고정대(31) 사이, 또는 이동편(22)과 회전 금형(11) 사이에 조정용 박판(심)을 개재시킴으로써 간단히 할 수 있다.
다음으로, 회전 금형(11)과 고정 금형(34)의 미끄럼 접촉면인 슬라이스면(S)의 형상 및, 회전 금형(11)의 회동축(Or)의 위치에 대해서 설명한다.
도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 회전 금형(11)은 가공물인 패널(P)에 음각부(Pn)를 형성하는 곡날부(11a)에 연속적으로 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)이 형성되어 있다. 이 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)은 고정 금형(34)측을 향해 볼록하며, 중심축(Os)을 축으로 하는 반경(R1)의 곡면이다.
또한, 고정 금형(34)에는 이 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)에 대향하여 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)이 형성되어 있다. 이 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)은 외측을 향해 오목하고, 중심축(Os)을 축으로 하는 반경(R2)의 곡면이다. 실제로는 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)과 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)은 접촉하지 않기 때문에, R1<R2로 설정된다. 여기에서는 회전 금형(11)과 고정 금형(34)의 분할면을 슬라이스면(S)으로 칭하고, 그 축을 중심축(Os), 반경을 R로 하여 설명한다.
이러한 구성에 있어서, 본 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(10)에서는 중심축(Os)을 회전 금형(11)의 회동축(Or)과 다른 위치, 예를 들면 회동축(Or)을 중심축(Os)보다 회전 금형(11)의 음각부를 형성하는 곡날부(11a)측에 배치한다. 이로 인해, 도 5에 나타낸 바와 같이, 회전 금형(11)이 퇴피 방향으로 회동하였을 때, 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)과 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)이 이격되어 간극(T)을 형성한다. 한편, 도 5에서는 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)과 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)의 간극(T)을 과장하여 크게 묘사하였다.
따라서, 본 실시예에 관한 회전식 프레스 금형(10)에서는 프레스 가공 후, 회전 금형(11)을 회동하여 패널(P)을 분리할 때에, 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)과 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)이 이격되는 방향으로 이동하므로, 회전 금형(11)과 고정 금형(34)의 접촉이나 마찰이 발생하지 않고 원활하게 동작한다.
한편, 이 예에서는 R=200㎜로 하고, 회동축(Or)은 중심축(Os)보다 상측에 a(예를 들면 10㎜), 좌측에 b(예를 들면 10㎜)만큼 편위시킨 상태를 나타낸다. 이 위치는 예를 들면 중심축(Os)과 동일한 높이 위치일 수도 있다. 양자의 위치 관계는 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다.
출원인의 실험에 따르면, R=100㎜∼R=200㎜ 정도이면 중심축(Os)의 회동축(Or)으로부터의 편위량은 10㎜ 정도로 양호하고, 5㎜일지라도, 기능적으로는 크게 다르지 않다는 것이 판명되었다. 한편, 편위량을 지나치게 크게 하면 고정 금형(34)이 얇아 질 수 있어 주의를 필요로 한다.
다음으로, 회전식 프레스 금형(10)에 의해 패널(P)을 프레스하여 음각부를 형성한 상태에서 회전 금형(11)을 회전하여 패널(P)을 꺼내는 동작에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제1 실시예예 따른 회전식 프레스 금형의 동작을 나타낸 것으로, (a)는 하사점의 상태, (b)는 3도 회전한 상태, (c)는 6도 회전한 상태, (d)는 12도 회전한 상태를 나타낸 회전식 프레스 금형의 단면도이다.
먼저, 도 7 (a)에 나타낸 바와 같이, 패널(P)의 프레스가 완료된다. 그리고, 도 7 (b), (c), (d)에 나타낸 순서대로 회전 금형(11)을 회동시킨다. 그러면, 회전 금형(11)과 고정 금형(34)의 간극(T)(클리어런스)은 (b)에서 0.62㎜, (c)에서 1.25㎜, (d)에서 2.54㎜로, (b), (c), (d)의 순서대로 커진다. 이로 인해, 회전 금형(11)이 고정 금형(34)에 접촉하지 않고 원활하게 이동할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(10)에 따르면, 고정편(21)의 볼록형 슬라이드면(25)과 이동편(22)의 오목형 슬라이드면(23)은 넓은 열림 범위에서 접촉하고, 또한 오목형 슬라이드면과 볼록형 슬라이드면의 깊이 치수를 크게 확보할 수 있다. 이동편은 고정편에 대하여 정확한 중심 위치를 갖고 이동할 수 있다. 또한, 외력에 의한 중심 위치의 이동이 적다. 따라서, 높은 정밀도로 회전 금형의 회전 중심을 설정할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(10)에 따르면, 이동편(22)이 고력 황동으로 형성되어 있으므로, 이동편(22)을 높은 강도, 경도, 윤활성이 우수한 것으로 할 수 있다. 더욱이, 이동편(22)의 오목형 슬라이드면의 가공을 고정밀도로 할 수 있으며, 회동 블록(20)에 의한 회동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 회전 금형의 회전측 볼록형 슬라이딩면과, 고정 금형의 고정측 오목형 슬라이딩면의 중심축(Os)을, 회전 금형의 회동축(Or)과 다른 위치, 즉 회전 금형의 회동축(Or)을 중심축(Os)보다 회전 금형(11)이 패널(P)에 음각부를 형성하는 곡날부(11a)측에 배치하게 설정하고, 회전 금형(11)이 퇴피 방향으로 회동하였을 때, 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)과 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)이 이격 방향으로 이동하여 간극(T)을 구비하는 상태가 되므로, 프레스 가공 종료시에 있어서 회전 금형(11)의 회전시에, 회전측 볼록형 슬라이딩면(1lb)과 고정측 오목형 슬라이딩면(34a)이 접촉하지 않고, 회전 금형(11)의 이동을 원활하게 할 수 있다.
한편, 상기 예에서는 이동편(22) 전체를 고력 황동으로 형성하는 것으로 설명하였는데, 이동편(22)의 볼록형 슬라이드면(25) 부근만을 고력 황동으로 형성할 수도 있다. 또한, 고정편(21)의 오목형 슬라이드면(23) 부근 또는 고정편(21) 전체를 고력 황동으로 형성하도록 할 수도 있다.
<제2 실시예>
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전식 프레스 금형에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전식 프레스 금형을 나타낸 것으로, (a)는 프레스 완료상태, (b)는 가공물 인출상태에서의 회전식 프레스 금형의 단면도이다.
본 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(40)은 제1 실시예와는 다른 형상의 패널(P)을 형성하는 것이다. 따라서, 회전식 프레스 금형(40)에 있어서, 회전 금형(41)의 형상, 수평 이동 캠(52), 상하 이동 캠(53), 고정 금형(54) 등의 형상이 제1 실시예와는 다르지만, 기본적인 구성은 같다.
본 예는 회전 금형(41)에 제1 실시예에 따른 회전식 프레스 금형과 동일한 회동 블록(20)을 사용하고 있다. 즉, 본 실시예에서는 회전 금형(41)과 고정대(51) 사이에 회동 블록(20)을 배치하고, 회전 금형(41)이 회동축(Or)을 축으로 회동할 수 있는 것으로 하고 있다.
회동 블록(20)의 구성은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 도 8 (a)에 나타낸 바와 같이, 회동 블록(20)은 오목형 슬라이드면(23)을 구비하는 고정편(21)과, 볼록형 슬라이드면(25)을 구비하는 이동편(22)으로 이루어진다. 그리고, 오목형 슬라이드면(23) 및 볼록형 슬라이드면(25)의 회동축(Or)으로부터의 열림 각을 90도로 하고 있다. 또한, 이동편(22)은 고력 황동으로 형성되어 있다.
또한, 회전 금형(41)의 회전측 볼록형 슬라이딩면(4lb)과 고정 금형(54)의 고정측 오목형 슬라이딩면(44a)은 슬라이스면(S)을 형성하고, 이 슬라이스면(S)의 중심축(Os)은 회동축(Or)과 다른 위치에 배치되어 있다. 즉, R=200㎜로 하고, 회동축(Or)은 중심축(Os)보다 회전 금형(41)의 음각부를 형성하는 곡날부(41a)측, 즉 상측으로 a(예를 들면 10㎜), 우측으로 b(예를 들면 10㎜)만큼 편위시킨다.
이로 인해, 본 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(40)은 도 8 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예와 마찬가지로, 이동편은 고정편에 대해 정확한 중심 위치로 이동할 수 있다. 또한, 외력에 의한 중심 위치의 이동이 적다. 따라서, 높은 정밀도로 회전 금형의 회전 중심을 설정할 수 있다.
또한, 제2 실시예에 따른 회전식 프레스 금형(40)에 따르면, 도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 프레스 가공 종료시에 있어서 회전 금형(41)의 회전시에, 회전측 볼록형 슬라이딩면(4lb)과 고정측 오목형 슬라이딩면(54a)이 접촉하지 않고, 회전 금형(41)의 이동을 원활하게 할 수 있다.
한편, 상기 각 실시예에 있어서, 회전 금형은 회동 블록에 의해 지지되어 회동하는 구성으로 하였으나, 이러한 회동 블록을 사용하지 않는 이른바 스윙 타입일 경우, 회전측 볼록형 슬라이딩면과 고정측 오목형 슬라이딩면에 슬라이스면(S)이 형성되어 있으면, 슬라이스면(S)의 중심축(Os)을 회동축(Or)과 다른 위치에 배치하면, 회전측 볼록형 슬라이딩면이 고정측 오목형 슬라이딩면에 접촉하는 일이 없어진다.
본 발명에 따른 회전식 프레스 금형은 높은 정밀도로 회전 금형의 회전 중심을 설정할 수 있으므로, 자동차 제조업 등 산업상 이용가능성을 구비한다.
10: 회전식 프레스 금형
11: 회전 금형
11a: 음각부를 형성하는 곡날부
1lb: 회전측 볼록형 슬라이딩면
12: 디스턴스 블록
13: 스토퍼 플레이트
14: 구동축
15: 베어링
16: 에어 실린더
17: 스토퍼 플레이트
20: 회동 블록
21: 고정편
22: 이동편
23: 오목형 슬라이드면
24: 볼트 홀
25: 볼록형 슬라이드면
26: 볼트 홀
31: 고정대
32: 수평 이동 캠
33: 상하 이동 캠
34: 고정 금형
34a: 고정측 오목형 슬라이딩면
40: 회전식 프레스 금형
41: 회전 금형
41a: 음각부를 형성하는 곡날부
4lb: 회전측 볼록형 슬라이딩면
44a: 고정측 오목형 슬라이딩면
51: 고정대
52: 수평 이동 캠
53: 상하 이동 캠
54: 고정 금형
54a: 고정측 오목형 슬라이딩면
Or: 회동축
Os: 중심축
P: 패널
Pn: 음각부
S: 슬라이스면
T: 간극
α: 열림 각도
11: 회전 금형
11a: 음각부를 형성하는 곡날부
1lb: 회전측 볼록형 슬라이딩면
12: 디스턴스 블록
13: 스토퍼 플레이트
14: 구동축
15: 베어링
16: 에어 실린더
17: 스토퍼 플레이트
20: 회동 블록
21: 고정편
22: 이동편
23: 오목형 슬라이드면
24: 볼트 홀
25: 볼록형 슬라이드면
26: 볼트 홀
31: 고정대
32: 수평 이동 캠
33: 상하 이동 캠
34: 고정 금형
34a: 고정측 오목형 슬라이딩면
40: 회전식 프레스 금형
41: 회전 금형
41a: 음각부를 형성하는 곡날부
4lb: 회전측 볼록형 슬라이딩면
44a: 고정측 오목형 슬라이딩면
51: 고정대
52: 수평 이동 캠
53: 상하 이동 캠
54: 고정 금형
54a: 고정측 오목형 슬라이딩면
Or: 회동축
Os: 중심축
P: 패널
Pn: 음각부
S: 슬라이스면
T: 간극
α: 열림 각도
Claims (4)
- 판형상의 가공물에 음각부를 형성하는 회전 금형과, 이 회전 금형의 외측에 배치되어 상기 가공물에 상기 음각부 이외의 성형부를 형성하는 고정 금형을 구비하고,
상기 회전 금형은 상기 가공물의 분리시에 회동축(Or)을 중심으로 회동하여 상기 고정 금형의 내측에 퇴피가능하게 형성된 프레스 성형 금형으로서,
상기 회전 금형이 올려 놓여지는 고정대와 상기 회전 금형 사이에, 상기 회전 금형을 상기 회동축(Or)을 중심으로 회동가능하게 지지하는 회동 블록을 구비하고,
상기 회동 블록은,
상기 고정대에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 하는 오목형 슬라이드면을 구비한 고정편과,
상기 회전 금형에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 상기 오목형 슬라이드면 위에서 슬라이딩가능한 볼록형 슬라이드면을 구비한 이동편으로 구성되고,
상기 오목형 슬라이드면과 상기 볼록형 슬라이드면은, 상기 회동축(Or)으로부터의 열림 각도가 80도 이상이면서 100도 이하이도록 한 것을 특징으로 하는 회전식 프레스 금형. - 판형상의 가공물에 음각부를 형성하는 회전 금형과, 이 회전 금형의 외측에 배치되어 상기 가공물에 상기 음각부 이외의 성형부를 형성하는 고정 금형을 구비하고,
상기 회전 금형은 상기 가공물의 분리시에 회동축(Or)을 중심으로 회동하여 상기 고정 금형의 내측에 퇴피가능하게 형성된 프레스 성형 금형으로서,
상기 회전 금형이 올려 놓여지는 고정대와 상기 회전 금형 사이에, 상기 회전 금형을 상기 회동축(Or)을 중심으로 회동가능하게 지지하는 회동 블록을 구비하고,
상기 회동 블록은,
상기 고정대에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 하는 오목형 슬라이드면을 구비한 고정편과,
상기 회전 금형에 배치되어 상기 회동축(Or)을 중심으로 상기 오목형 슬라이드면 위에서 슬라이딩가능한 볼록형 슬라이드면을 구비한 이동편으로 구성되고,
상기 이동편의 상기 볼록형 슬라이드면이 고력 황동으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전식 프레스 금형. - 판형상의 가공물에 음각부를 형성하는 회전 금형과, 이 회전 금형의 외측에 배치되어 상기 가공물에 상기 음각부 이외의 성형부를 형성하는 고정 금형을 구비하고,
상기 회전 금형은 상기 가공물에 음각부를 형성하는 곡날부로부터 상기 고정 금형측을 향해 중심축(Os)을 축으로 하여 형성된 회전측 볼록형 슬라이딩면을 구비하고,
상기 고정 금형은 상기 회전측 볼록형 슬라이딩면에 대향하는 위치에 형성되고, 상기 중심축(Os)을 축으로 하여 형성된 고정측 오목형 슬라이딩면을 구비하며,
상기 중심축(Os)을 상기 회전 금형의 회동축(Or)과 다른 위치에 설정하고, 상기 회전 금형이 퇴피 방향으로 회동하였을 때 상기 회전측 볼록형 슬라이딩면과 상기 고정측 오목형 슬라이딩면이 이격 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 회전식 프레스 금형. - 청구항 3에 있어서,
상기 회동축(Or)은 상기 중심축(Os)보다 상기 회전 금형이 상기 가공물에 음각부를 형성하는 부위측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전식 프레스 금형.
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