KR20000033739A - 다단 드로잉방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다단 드로잉 방법 및 장치에 관한 것으로, 직경에 비해 깊이가 2배 이상이 되고 다단의 두께를 가지는 원통형 용기를 제조하기 위한 드로잉 공정을 하나의 장치에서 완성할 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 본 발명에 의하면 한 기계에서 원통형 용기의 드로잉 공정을 연속적으로 수행할 수 있어 드로잉공정의 시간이 크게 단축되고 드로잉공정에 소요되는 작업인원도 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 특히 고압용기를 하나의 모재를 사용하여 만들 수 있게 되는 이점이 있다.

Description

다단 드로잉방법 및 장치

본 발명은 다단 드로잉 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직경에 대한 깊이의 비가 2.0이상이고 다단 벽두께를 갖는 원통상의 용기를 하나의 장치에서 연속적으로 제조하는 다단 드로잉 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

먼저, 종래 기술로 원통형의 용기를 제조하는 것을 설명한다. 일반적으로 금속판재를 이용하여 원통형의 용기를 제조하기 위해서, 원자재를 용해하여 슬라브 주조, 열/냉간 압연을 통해 판재를 만든다. 그리고, 상기 판재를 소정의 크기로 블랭킹하고, 상기 블랭킹된 판재를 다단 드로잉(multi-stage drawing) 가공한다.

상기 다단 드로잉 공정은 1차드로잉단계, 2차역드로잉단계 및 3차드로잉-아이어닝단계를 순차적으로 거쳐 완성된다.

상기와 같이 다단 드로잉하여 원통형 용기를 제작한 후에는, 트리밍가공, 스피닝 혹은 노이징가공과 같은 후처리 가공을 하고, 열처리공정, 도색공정 및 검사공정을 거쳐 완성된 원통형 용기를 제작하게 된다.

그러나, 상기와 같은 원통형 용기 제조공정에서는 다단 드로잉을 하나의 드로잉기에서 수행할 수 없었으며, 각각의 단계를 각각 다른 장치에서 진행하여야 했다. 특히 원통형 용기의 직경에 대한 깊이의 비가 2.0이상인 비교적 깊고, 또 다단 벽두께를 갖는 원통형 용기의 경우에 그러하다.

즉, 각각의 단계를 각각 다른 기계에서 수행하므로 작업시간보다 작업을 위한 준비에 많은 시간이 소요되고 기계 댓수만큼의 작업자를 필요로 할 뿐만 아니라 제품 불량율이 작업자의 숙련도에 따라 결정되는 문제점이 있다.

특히, 고압의 가스가 담겨지는 압력용기로 사용되는 경우에는 연속 성형 후 벽두께가 균일하게 유지되어야 하며, 상기 스피닝 및 노이징 가공과 같은 후처리공정에 소요되는 다단의 벽두께가 반드시 보장되어야 하나 그러하지 못하였고, 이와 같은 문제점(두께방향의 균일한 기계적 강성이 보장되지 않는것)은 사용중 용기의 변형을 유발하게 된다.

한편, 고압가스와 같은 것이 담겨지는 압력용기는 다수개의 조각을 용접하여 만드는 방법도 있으나, 이와 같이 용접을 하게 되면 용접이음매 부위에서의 적절한 내압강도가 보장되지 않아, 드로잉작업을 통한 일체형(one-piece)압력용기의 제조가 요구되어져 왔다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하는 것으로, 직경에 대한 깊이의 비가 2.0이상인 원통형 용기를 하나의 드로잉장치에서 연속적으로 제조하도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 드로잉장치의 구성을 보인 단면도.

도 2a,b,c,d는 본 발명에 의한 드로잉장치를 사용하여 드로잉을 순차적으로 수행하는 것을 보인 공정순서도.

도 3은 본 발명에 의한 드로잉장치에서 제1드로잉이 완료된 상태를 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 드로잉장치에서 제2드로잉이 완료된 상태를 보인 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 드로잉장치에서 제3드로잉 및 아이어닝이 완료된 상태를 보인 단면도.

도 6a,b,c,d는 원형의 플레이트로 블랭킹된 공작물과, 각각의 공정을 거쳐 형성된 1차가공품, 2차가공품 및 3차가공품을 순차적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 제1다이 11: 적재면

12: 다이캐비티 20: 제2다이

21: 파지면 22: 다이캐비티

25: 어깨누름부 30: 제1드로잉금형

31: 라운딩부 32: 드로잉캐비티

33: 규제턱 35: 고정면

37: 아이어닝목부 40: 제2드로잉금형

41: 라운딩부 50: 펀치금형

51: 제1표면 52: 제2표면

55: 공기구멍 w: 공작물

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 공작물을 파지하는 제1 및 제2 다이와, 상기 제1 및 제2 다이의 이동에 의해 상기 다이를 관통하면서 제1드로잉을 수행하는 제1드로잉수단과, 상기 제1드로잉수단의 내부를 통해 이동가능하게 설치되고 상기 제1드로잉의 방향과 반대방향으로 이동되어 제2드로잉을 수행하는 제2드로잉수단과, 상기 제2드로잉수단 내에 이동가능하게 설치되고 상기 제2드로잉수단과 동일한 방향으로 더 이동되어 제3드로잉을 수행하는 제3드로잉수단을 포함하여 구성된다.

상기 제1드로잉수단은 상기 제 1 및 제 2 다이의 내부를 관통하여 형성되어 있는 다이캐비티와, 상기 다이캐비티 내에 위치되어 제 1 및 제 2 다이의 이동에 의해 공작물을 드로잉하는 제1드로잉금형을 포함한다.

상기 제2드로잉수단은 상기 제1드로잉금형의 내부를 관통하여 형성되어 있는 드로잉캐비티와, 상기 드로잉캐비티 내로 이동되면서 공작물을 드로잉하는 제2드로잉금형을 포함한다.

상기 제 2 다이에는 제2드로잉금형의 동작시에 공작물에 주름불량이 발생하지 않도록 하는 어깨누름부가 구비된다.

상기 제3드로잉수단은 상기 제1드로잉금형의 드로잉캐비티를 관통하여 지나면서 공작물을 드로잉하는 펀치금형으로서, 상기 제2드로잉금형의 내부에 설치되어 제2드로잉금형의 동작이 완료된 후부터 제2드로잉금형으로부터 돌출되면서 공작물을 드로잉한다.

상기 제3드로잉시에는 상기 제1드로잉금형과 제2드로잉금형이 공작물의 일측을 잡아 주름불량이 발생하지 않도록 한다.

상기 제3드로잉수단에 의해 제3드로잉이 진행됨과 동시에 공작물의 각 부분의 두께를 설정하는 아이어닝작업을 수행하기 위한 아이어닝수단이 더 구비되는데, 이는 완성품의 외경과 동일한 직경을 가지는 아이어닝목부와, 상기 완성품의 각부분의 내경과 각각 동일한 직경을 가지고 상기 아이어닝목부를 통과하는 펀치금형으로 구성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 판상의 공작물을 파지한 상태에서 완성품의 직경보다 큰 직경을 가지도록 드로잉하는 제1드로잉단계와, 상기 제1드로잉의 방향과 반대방향으로 상기 제1드로잉단계에서 형성된 직경보다는 작고 완성품의 직경보다는 큰 직경을 가지도록 역방향 드로잉을 수행하는 제2드로잉단계와, 상기 제2드로잉된 공작물을 직경의 2배이상의 깊이로 드로잉하면서 동시에 아이어닝하는 드로잉-아이어닝단계를 포함하여 구성된다.

상기 단계는 하나의 장치에서 연속적으로 진행된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 다단 드로잉방법 및 장치에 의하면 직경의 2배 이상의 깊이를 가지고 다단의 두께를 갖는 원통형의 용기를 보다 용이하게 제조할 수 있게 되는 이점이 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 발명에 의한 다단 드로잉장치의 구성이 도시되어 있다. 이에 따르면, 공작물(w)을 파지하는 제1다이(10)와 제2다이(20)가 서로 마주보게 설치되어 있다.

상기 제1다이(10)는 그 상면에 공작물(w)이 놓여지는 적재면(11)이 형성되어 있고, 상기 적재면(11)의 중앙에는 제1다이(10)를 관통하는 원통상의 다이캐비티(12)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 제2다이(20)는 상기 제1다이(10)와 마주보게 설치되는 것으로, 상기 적재면(11)상에 공작물을 잡아주는 파지면(21)이 형성되어 있다. 상기 파지면(21)의 중앙에는 제2다이(20)를 관통하는 원통상의 다이캐비티(22)가 형성되어 있다.

한편, 상기 제2다이(20)의 파지면(21)가 다이캐비티(22)가 만나는 부분은 라운드지게 형성되어 공작물(w)의 드로잉이 원활하게 이루어지도록 한다. 한편, 상기 제2다이(20)의 파지면(21) 반대쪽 다이캐비티(22) 끝부분에는 어깨누름부(25)가 형성되어 있다. 상기 어깨누름부(25)는 드로잉작업시에 공작물(w)의 일측을 눌러주어 공작물(w)에 주름이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 도면으로 도시되지는 않았지만, 상기 적재면(11)과 파지면(21)의 사이에는 본 발명 장치에서 사용되는 공작물(예를 들면 원형의 플레이트)을 만들기 위한 블랭킹공정에서 만들어진 쇠가시(Bur)를 제거하기 위한 구성이 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성은 본 출원인이 이미 출원한 바 있어 상세한 설명은 생략한다.

상기 제1다이(10)의 다이캐비티(12,22) 내부에는 제1드로잉금형(30)이 위치된다. 상기 제1드로잉금형(30)은 공작물(w)의 제1드로잉을 수행하기 위한 것으로, 그 선단부에는 라운딩부(31)가 형성되어 있다. 상기 라운딩부(31)는 제1드로잉시에 공작물(w)에 닿아 드로잉이 이루어지게 하는 부분이다. 그리고, 상기 제1드로잉금형(30)의 외면 일측에는 제1드로잉공정의 행정을 규제하는 규제턱(33)이 형성되어 있다.

한편, 상기 제1드로잉금형(30)의 내부를 관통하여서는 드로잉캐비티(32)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 드로잉캐비티(32)의 하류부에는 제3드로잉 및 아이어닝을 위한 구성이 구비된다. 즉, 상기 드로잉캐비티(32)의 하류부 내경면을 둘러서는 제3드로잉시에 공작물(w)을 잡아주기 위한 고정면(35)이 형성되고, 하류부 끝부분에는 공작물의 두께를 설정하기 위한 아이어닝목부(37)가 구비되어 있다.

상기 제1 및 제2 다이(10,20)의 내부에 형성되어 있는 다이캐비티(12,22) 내부를 관통하여 이동가능하게 제2드로잉금형(40)이 설치되어 있다. 상기 제2드로잉금형(40)은 상기 제1드로잉금형(30)의 드로잉캐비티(32) 내부를 통과하면서 제2드로잉을 수행하는 것이다. 이와 같은 제2드로잉금형(40)의 선단부에는 라운링부(31)가 형성되어 있고, 공작물(w)을 완성품의 직경보다 약간 큰 직경을 가지도록 드로잉하게 된다.

상기 제2드로잉금형(40)의 내부에는 펀치금형(50)이 설치되어 있어 제3드로잉공정을 수행하게 된다. 상기 펀치금형(50)은 상기 제2드로잉금형(40)의 내부에 설치되어 제2드로잉금형(40)과 일체로 동작되다가, 제3드로잉공정시에 제2드로잉금형(40)으로부터 돌출되면서 공정을 수행하게 된다. 이와 같은 펀치금형(50)은 그 외면 형상이 완성품의 형상과 동일하다.

그리고, 상기 펀치금형(50)이 상기 아이어닝목부(37)를 통과할 때의 펀치금형(50)의 외면과 상기 아이어닝목부(37) 사이의 간격은 완성품의 벽두께가 된다. 따라서, 펀치금형(50)의 표면은 도 1에 도시된 바와 같이 완성품의 벽두께에 따라 그 직경이 달라진다. 즉, 완성품이 2단의 두께를 가진다면, 도면에서와 같이 상대적으로 단차를 가지는 제1표면(51)과 제2표면(52)으로 구성된다. 한편 상기 펀치금형(50)을 길이방향으로 관통하여서는 공기구멍(55)이 천공되어 있다. 상기 공기구멍(55)은 드로잉의 완성후 상기 펀치금형(50)에서부터 공작물이 용이하게 탈거될 수 있도록 하기 위한 것이다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의해 다단 드로잉을 수행하는 것을 도 2에서 도 6을 참고하여 상세하게 설명한다.

도2a,b,c,d,는 본 발명에 의해 다단 드로잉이 수행되는 것이 순차적으로 도시하고 있다.

먼저, 도 2a의 상태는 도 1의 상태와 대응되는 것으로, 상기 제1다이(10)의 적재면(11) 상에 도 6a에 도시된 원형 플레이트상의 공작물(w)이 얹어지고, 상기 파지면(21)에 의해 눌러져 파지되어 있는 상태이다.

상기와 같은 상태에서 상기 제1다이(10)와 제2다이(20)가 함께 상기 제1드로잉금형(30)의 하방으로 내려가면서 제1드로잉공정이 진행된다. 이때에는 공작물(w)의 일측면이 상기 제1드로잉금형의 선단부에 형성된 라운딩부(31)에 밀착되고, 타측면은 상기 제2다이(20)의 라운딩진 부분에 밀착된 상태로 상기 제1다이와 제2다이(10,20)의 이동에 의해 드로잉이 진행된다. 이와 같은 제1드로잉공정중에 원형 플레이트상의 공작물(w)을 블랭킹할 때 생긴 쇠가시가 제거된다. 그리고, 상기 제1 및 제2다이(10,20)의 이동은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1다이(10)의 하면이 상기 제1드로잉금형의 규제턱(33)에 걸릴 때 까지 진행된다.

이와 같이 제1드로잉공정이 완성되면, 도 6b상태의 공작물(w)이 만들어진다. 이때, 상기 공작물(w)은 완성품의 직경보다 큰 직경을 가지고, 그 깊이 또한 상기 다이(10,20)의 이동행정만큼밖에 되지 않는다.

그리고, 제 2 드로잉공정은 다음과 같이 진행된다. 즉 도 2b 및 도 3의 상태에서 상기 제2드로잉금형(40)이 상기 제1드로잉금형(30)의 내부에 형성된 드로잉캐비티(32)로 진입하게 된다. 이와 같이 되면, 상기 제1드로잉공정에서 얻은 원통형상의 공작물(w)이 다시 드로잉되면서 도 6c상태로 된다.

이때, 상기 제1드로잉공정시와 반대방향으로 제2드로잉금형(40)이 작용함으로써 같은 방향의 굽힘이 계속되는 일정의 역 재드로잉(reverse redrawing)공정이 진행된다. 이는 일반적인 재드로잉공정과 유사하는 공작물(w)의 안과 밖이 완전히 바뀌게 되고 요구되는 펀치력도 그만큼 줄어들게 되고, 또한 상기 제1드로잉과 연계하여 연속적인 재드로잉이 이루어 질 때 아주 유용한 드로잉효과를 나타낸다.

이와 같은 제 2 드로잉공정에 의해서는 도 6c에 도시된 바와 같이 완성품의 직경보다는 크고 도 6b상태의 공작물(w)보다는 직경이 작은 원통형태의 공작물(w)이 만들어 진다.

한편, 이와 같은 제2드로잉공정에서 상기 제2다이(20)의 어깨누름부(25)는 상기 제1드로잉금형(30)의 라운딩부(31)와 함께 공작물(w)의 일측을 눌러주어 주름 불량(winking)이 발생하는 것을 방지하게 된다. 그리고, 제2드로잉공정에서는 상기 제2드로잉 금형(40)과 일체로 상기 펀치금형(50)이 이동한다.

마지막으로 도 2c의 상태에서 도 2d의 상태로 되면서 제3드로잉공정이 진행된다. 즉 도 4의 상태에서 상기 펀치금형(50)이 상기 제2드로잉금형(40)으로부터 돌출되어 상기 드로잉캐비티(32) 하류부의 아이어닝목부(37)를 지나면서 도 5의 상태로 되는 것이다. 이와 같은 제3드로잉공정은 실제로 드로잉과 아이어닝이 동시에 이루어지는 공정이다.

즉, 상기 제2드로잉금형(40)으로부터 돌출되는 펀치금형(50)이 공작물(w)을 드로잉하면서 아이어닝하게 된다. 즉, 상기 아이어닝목부(37)를 통과하는 펀치금형(50)의 측면과 아이어닝목부(37)의 사이의 간격에 따라서 벽두께(T,t)가 형성되는 아이어닝이 드로잉과 동시에 이루어지게 된다. 이때, 상기 공작물(w)은 상기 제1드로잉금형(30)의 고정면(35)과 제2드로잉금형(40)의 라운딩부(31)에 의해 일측이 파지되어 있어 제3드로잉공정중에 공작물(w)에 주름불량이 발생되지 않도록 위치를 유지시켜 주게 된다.

이와 같이 제3드로잉공정은 상기 펀치금형(50)의 외면과 동일한 내면을 가지는 도 6d에 도시된 바와 같은 공작물(w)을 만들게 된다. 그리고, 공작물(w)의 두께(T,t)는 상기 펀치금형(50)의 제1 및 제2 표면(51,52)에 의해 설정된다. 이와 같이 하여 제3드로잉공정이 완성되면, 상기 펀치금형(50)에 있는 공기구멍(55)을 통해 공기를 공급하여 공작물(w)을 탈거하여 다단 드로잉공정에 의한 완성품을 완성하게 된다.

그리고, 이와 같은 완성품은 이후에도 트리밍, 스피닝, 노이징과 같은 후처리공정과 열처리, 도색등의 공정을 거쳐 하나의 제품으로 만들어지게 된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 다단 드로잉 방법 및 장치는 직경에 비해 깊이가 2배 이상되고 다단 벽두께를 가지는 원통형의 용기를 형성하기 위한 드로잉공정을 하나의 장치에서 연속적으로 진행할 수 있도록 하는 것이다. 따라서, 종래와는 달리 드로잉을 위한 공작물을 각각의 드로잉공정을 수행하는 장치에 장착하고 탈착하지 않아도 되므로 드로잉공정시간과 작업인원을 현저하게 줄일 수 있고, 하나의 장치에서 연속적으로 드로잉이 진행됨에 따라 드로잉된 공작물의 품질균일도가 높아지는 효과를 기대할 수 있다.

또한 본 발명은 완성된 제품의 벽두께를 정확하게 설정할 수 있고, 하나의 모재를 사용하여 원통형의 용기를 만들 수 있어, 특히 일체형 고압용기의 제조에 많은 도움이 된다.

Claims (9)

1. 공작물을 파지하는 제1 및 제2 다이와,

   상기 제1 및 제2 다이의 이동에 의해 상기 다이를 관통하면서 제1드로잉을 수행하는 제1드로잉수단과,

   상기 제1드로잉수단의 내부를 통해 이동가능하게 설치되고 상기 제1드로잉의 방향과 반대방향으로 이동되어 제2드로잉을 수행하는 제2드로잉수단과,

   상기 제2드로잉수단 내에 이동가능하게 설치되고 상기 제2드로잉수단과 동일한 방향으로 더 이동되어 제3드로잉을 수행하는 제3드로잉수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다단 드로잉장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1드로잉수단은 상기 제 1 및 제 2 다이의 내부를 관통하여 형성되어 있는 다이캐비티와,

   상기 다이캐비티 내에 위치되어 제 1 및 제 2 다이의 이동에 의해 공작물을 드로잉하는 제1드로잉금형을 포함함을 특징으로 하는 다단 드로잉장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2드로잉수단은 상기 제1드로잉금형의 내부를 관통하여 형성되어 있는 드로잉캐비티와,

   상기 드로잉캐비티 내로 이동되면서 공작물을 드로잉하는 제2드로잉금형을 포함함을 특징으로 하는 다단 드로잉장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 다이에는 제2드로잉금형의 동작시에 공작물에 주름불량이 발생하지 않도록 하는 어깨누름부가 구비됨을 특징으로 하는 다단 드로잉장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제3드로잉수단은 상기 제1드로잉금형의 드로잉캐비티를 관통하여 지나면서 공작물을 드로잉하는 펀치금형으로서, 상기 제2드로잉금형의 내부에 설치되어 제2드로잉금형의 동작이 완료된 후부터 제2드로잉금형으로부터 돌출되면서 공작물을 드로잉함을 특징으로 하는 다단 드로잉장치.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 제3드로잉수단에 의해 제3드로잉이 진행됨과 동시에 공작물의 각 부분의 두께를 설정하는 아이어닝작업을 수행하기 위한 아이어닝수단이 더 구비되는데, 이는 완성품의 외경과 동일한 직경을 가지는 아이어닝목부와, 상기 완성품의 각부분의 내경과 각각 동일한 직경을 가지고 상기 아이어닝목부를 통과하는 펀치금형으로 구성됨을 특징으로 하는 다단 드로잉 방법 및 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제3드로잉시에는 상기 제1드로잉금형과 제2드로잉금형이 공작물의 일측을 잡아 주름불량이 발생하지 않도록 함을 특징으로 하는 다단 드로잉 방법 및 장치.
8. 판상의 공작물을 파지한 상태에서 완성품의 직경보다 큰 직경을 가지도록 드로잉하는 제1드로잉단계와,

   상기 제1드로잉의 방향과 반대방향으로 상기 제1드로잉단계에서 형성된 직경보다는 작고 완성품의 직경보다는 큰 직경을 가지도록 역방향 드로잉을 수행하는 제2드로잉단계와,

   상기 제2드로잉된 공작물을 직경의 2배이상의 깊이로 드로잉하면서 동시에 각부분의 두께를 형성하도록 아이어닝하는 드로잉-아이어닝단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다단 드로잉 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계는 하나의 장치에서 연속적으로 진행됨을 특징으로 하는 다단 드로잉 방법.