KR20040101223A - 에어리얼 캠 셋업을 위한 프레스 동작 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

프레스 정상 작동을 시뮬레이션하는 제어된 왕복운동을 위해서, 프레스를 열고 상부 금형(14)을 스템핑 영역에서 분리한 후 드라이버(18)상의 툴 홀더(10)를 분리하여 프레스 금형(14, 20)의 방해를 받지 않고 상기 툴들(24)을 공작물에 대하여 조정함으로써 금속판 스템핑 프레스에서 에어리얼 캠의 툴 홀더(10)의 툴들(24)을 조정하는 것이 용이하게 달성된다.

Description

에어리얼 캠 셋업을 위한 프레스 동작 시뮬레이터{Press action simulator for aerial cam set up}

미국 특허 제 5,884,521호, 제 5,487,296호, 제 5,487,296호, 제 5,101,705호 및 5,231,907호에 개시된 것과 같은 에어리얼 캠(aerial cam)은 프레스의 주 금형(main die)으로는 작업하기 곤란한 형상으로 금속 판넬(공작물)을 변형시키거나 구멍을 형성하는 작업과 같이 2차적 공정이라고 불릴 수 있는 공정을 용이하게 하기 위해서 수년간 금속판 스탬핑 공정에 사용되어 왔다. 이러한 2차적 공정을 수행하는 툴(tool)들은 슬라이드 또는 툴 홀더라고 규정되는 장치에 장착된다. 상기 슬라이드는 금형 세트의 상부 슈(shoe)에 장착된 캠 어댑터에 매달려 있다. 상기 상부 슈가 내려감에 따라, 상기 슬라이드는 프레스의 하부 금형 슈에 고정된 드라이버를 향한 아래 방향으로 이송된다. 상기 툴 홀더가 상기 프레스의 슈 또는 플래튼(platen)의 운동에 대하여 횡방향으로 이송되어 툴 홀더의 툴들이 작업되는 금속판을 향하는 방향 및 금속판으로부터의 방향으로 이송될 수 있도록, 상기 슬라이드,캠 어댑터 및 드라이버간의 접촉각이 형성된다. 상기 상부 금형이 열림에 따라 올라갈 때, 상기 캠 어댑터는 작업중인 금속판에서 상기 툴들을 뽑아내기 위해 상기 슬라이드를 반대 방향으로 이송시킨다. 따라서, 프레스의 상부 금형 및 하부 금형이 금형 작업 영역으로 이동하거나 작업 영역에서 나옴에 따라, 상기 슬라이드의 작업 영역으로 들어가고 작업 영역으로부터 나오게된다.

물론, 상기 슬라이드의 툴들의 위치를 조정하여 프레스에서 작업되는 금속판에 대한 상기 2차적 공정이 원하는 방향으로 이루어지도록 하는 것도 필요하다. 문제는 상기 프레스 금형에 의해 금형 작업 영역이 방해받는 것에도 불구하고 상기 필요한 조정을 달성하는 것이다.

종래에는 상기 조정 작업이 시행 착오법에 의해 수행되었다. 즉, 프레스 개방, 슬라이드의 툴들을 조정하기, 공작물에 대해 상기 프레스를 닫기, 상기 프레스 열기, 상기 툴들의 공작물에 대한 작업을 확인하기, 상기 작업을 교정하기 위해 상기 슬라이드의 툴들을 다시 조정하기, 및 다른 공작물에 대해 상기 프레스를 닫기 및 열기의 절차를 상기 슬라이드의 툴들의 위치가 만족스러울 때까지 계속수행 하는 것이다. 상기 슬라이드의 툴들을 조정하기 위한 이러한 시행 착오법은 수 개의 툴과 수 명의 작업자에 의해 많은 시간을 소요하며 수행될 수 있고, 프레스 셋업 비용을 증가시킨다. 따라서, 종래의 시간이 많이 소요되는 시행 착오법을 이용하지 않고서도 슬라이드 또는 툴 홀더의 툴들을 신속히 조정하는 방법이 요청되어 왔다.

본 발명은 금속판 형성을 위한 프레스의 에어리얼 캠의 셋업에 관한 것이다.

도 1은 에어리얼 캠의 툴 홀더와 드라이버를 나타내는 분해 사시도로서, 캠 액츄에이터가 탈착되어 있고 프레스의 정상 작동 동안의 상기 툴 홀더의 운동을 시뮬레이션하기 위한 장치가 상기 툴 홀더와 상기 드라이버에 장착될 준비가 되어 있는 것을 나타내는 도면.

도 2는 도 1의 기구에서 상기 툴 홀더의 운동을 시뮬레이션하기 위한 장치가 상기 툴 홀더와 상기 드라이버에 장착된 상태를 나타내는 측면도.

도 3은 도 2의 3-3 라인에서의 절개 단면도.

도 4는 도 2의 4-4 라인에서의 절개 단면도.

도 5는 프레스의 정상 작동 동안의 툴 홀더의 운동을 시뮬레이션하기 위한 장치가 툴 홀더와 드라이버에 장착될 준비가 되어 있는 상태에서의 에어리얼 캠의 툴 홀더와 드라이버를 나타내는 사시도.

도 6은 도 4의 6-6 라인에서의 절개 단면도.

따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 해결책은 프레스를 개방하고 금형 작업 영역에서 상부 금형을 탈착한 뒤 캠 어댑터로부터 툴 홀더 또는 슬라이드를 분리하여 상기 슬라이드를 직접 드라이버에 장착하는 것이다. 그리고 상기 툴 홀더가 상기 캠 어댑터에 의해 이동되는 것처럼 상기 드라이버상의 상기 툴 홀더를 이동시켜서 프레스의 개폐시의 상기 툴 홀더의 운동을 모방한다. 이러한 툴 홀더의 운동은 프레스의 정상 작동에서 상기 캠 어댑터가 내려가고 올라가는 동안의 상기 캠 어댑터, 슬라이드 및 드라이버의 상호 작용에 따라 일어나는 슬라이드의 운동을 모방한다. 이러한 툴 홀더 운동의 모방은 프레스 작업중의 툴 홀더의 운동 경로의 거리와 정확하게 대응될 필요는 없지만, 공작물과의 관계에서 툴 홀더의 툴(들)을 조정하기에 충분할 정도로 대응된다. 따라서, 상기 슬라이드가 소정의 방향으로 이동되어 상기 슬라이드의 툴들을 이송할 수 있고, 상부 금형이나 캠 어댑터에 의한 방해가 없기 때문에 공작물에 대한 상기 툴들의 위치가 관찰되고 측정되고 조정될 수 있다. 그러므로, 툴 조정을 위한 종래의 시행 착오법과는 달리 슬라이드 툴들의 바른 조정 신속하고 정확하게 수행될 수 있다.

상기 툴 홀더의 운동을 모방하기 위해 슬라이드 또는 툴 홀더에 장착되는 설치 브라켓이 제안된다. 드라이버에 맞춰지고 고정되는 키는 상기 브라켓과 협력하여 자신의 운동을 제한하고 그에 의해 드라이버의 툴 홀더의 운동을 제한하다. 조정 스크류등은 상기 브라켓과 상기 키 사이에서 연장되어 그 회전에 의해 상기 브라켓을 이송하고 그에 따라 상기 드라이버의 툴 홀더를 프레스 정상 작동의 경우처럼 이송시킨다.

미국 특허 제 5,884,521호(이하 -521 특허로 칭함)를 참고하면, 도 1 및 도 2에 보여지는 것과 같이 금속판 스템핑 프레스의 상부 슈(shoe) 또는 플래튼(platen)(14)과, 하부 슈 또는 플래튼(20)의 사이에 에어리얼 캠이 부착되어 있다.설명을 명료하게 하기 위해 프레스의 메인 작업 금형은 도시되지 않았다. 도 3에 서, 공작물 부분(WP)은 공작물 홀더(WPH)상에 있고, 상기 프레스의 상기 상부 슈(14)가 내려갈 때 툴(24)이 공작물을 향해 이동하고 상기 슈(14)가 올라갈 때 상기 툴(24)이 상기 공작물로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 캠 어댑터(12)는 상기 상부 슈에 고정되어 함께 움직인다. 상기 캠 어댑터(12)에 매달려 있는 것은 툴 홀더(10)이고 상기 툴 홀더(10)에 상기 공작물과 작동될 툴 또는 툴들(24)이 장착되어 있다. 상기 프레스가 닫히는 경우, 상기 상부 슈가 내려가서 상기 툴 홀더(10)가 드라이버(18)를 만날 때까지 아래 방향으로 이송되며, 또한 상기 툴 홀더는 횡방향(상기 상부 슈(14)의 이동 경로와의 관계에 있어서 횡방향)으로 이송되어서, 상기 툴 또는 툴들(24)이 공작물(WP)에 대해 이송되어 홀 또는 홀들을 형성하는 펀칭 작업이나 톱니(indentation)나 탭을 형성하는 디포밍(deforming) 작업등과 같은 소정의 작업을 공작물에 하게 된다. 상기 프레스가 열리는 경우, 상기 상부 슈는 올라가고 상기 툴 홀더는 상기 툴 또는 툴들(24)을 공작물(WP)에서 분리하기 위해 빠지게 된다. 상기 툴 홀더는 상기 상부 슈와 함께 올라가서 프레스가 열릴 때 작업 영역에서 탈착된다.

이상 언급한 것과 같이, -521 특허 또는 본 발명의 도 1 또는 도2에서 보여지는 것(유사한 부품에 대한 -521 특허의 도면부호는 본 발명 명세서에서 동일하게 사용되었다)과 같이 프레스가 닫혀있을 때(따라서 툴들도 공작물과 접촉하게 때) 상기 툴 또는 툴들(24)을 조정하는 것은 시해 착오법에 의해 왔다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 프레스가 열림에도 불구하고 상기 툴 홀더의 운동을시뮬레이션하고 공작물과의 관계에서 상기 툴들(24)을 조정하는 것을 달성하는 방법 및 장치를 제안한다. 본 발명에 의하면 상기 캠 어댑터(12)(-521 특허의 구조 참조)에서 상기 툴 홀더(10)를 탈착 분리하여 상기 드라이버(18)에 장착함으로써 상기 문제점을 해결한다.

본 발명의 도 1을 참조하면, 툴 홀더(10)는 캠 어댑터(미 도시)에서 분리되어 드라이버(18)에 장착될 준비가 되어 있다. 더블 마모 플레이트(38/52, 40/48, 42/50, 44/54)는 상기 툴 홀더(10)가 드라이버(18)에 안착되기 위해 내려감에 따라 서로 포개어 져서 -521 특허의 도 5 그리고 도 2,3 및 5의 위치에 있게될 준비가 되어 있다. 한편, 공작물을 향하는 방향 및 공작물에서 멀어지는 방향으로 상기 툴 홀더(10)를 수동으로 움직이는 것도 물론 가능하며, 이는 프레스가 작동될 때 상기 툴 홀더(10)의 운동을 시뮬레이션하지 않는다. 프레스 작동중일 때에는 상기 프레스는 상기 툴 홀더(10)를 아주 정교하게 이동시키고 방향을 바꾸고 출발 위치로 되돌아오게 이동시킨다. 따라서, 본 발명은 프레스의 개폐에 의해 구동될 때의 운동을 시뮬레이션하기 위해, 상기 드라이버와 상기 툴 홀더사이에 연결되고 다이 셋업 작동기가 상기 툴 홀더(10)를 이동시켜 프레스 동작 중 툴 홀더(10)의 작용을 시뮬레이션할 수 있게 하는 장치를 제공한다.

상기 툴 홀더가 드라이버에 장착되는 위치를 플로우트되어 맞추면서(find or float) 상기 툴 홀더는 드라이버 상으로 이송되게 배치된다. 상기 언급한 더블 마모 플레이트는 끝이 잘린 역 "V"자 형태로 배열되어 있으며, 중앙의 마모 플레이트(40/48, 42/50)는 상기 드라이버(18)와 상기 툴 홀더(10) 사이의 주 하중을 받기위한 것이고 마모 플레이트(38/52, 44/54)와 같은 위치의 양쪽가장자리의 안내 플레이트는 상기 툴 홀더의 드라이버상에서의 왕복운동 중 상기 툴 홀더를 안내하기 위한 것이다. -521 특허에서 기술된 바와 같이, 상기 툴 홀더 및 상기 드라이버는 초기 셋업시 브레이크-인 상태를 거친다. 이 상태에서 하중은 초기에 상기 안내 플레이트상에 있으나 제시간에는 상기 플레이트가 마모됨에 따라 상기 하중이 주 하중이 걸리게 되는 중앙 플레이트로 전달된다. 따라서, 상기 툴 홀더와 드라이버는 플레이트들이 마모됨으로써 포개지게 된다. 이러한 포개짐은 툴 홀더의 툴들(24)을 조정하는 중의 상기 툴 홀더가 시뮬레이션 운동 동안 이상적으로 유지되어야 한다.

상기 툴 홀더가 보통의 방식으로 상기 드라이버상에 플로우트(float)되기 위해서 상기 툴 홀더를 드라이버상에서 들어올리는 장치는 이동축으로부터 벗어나게 하는 의도하지 않는 하중이 횡방향 또는 각(angle)방향으로 부과되지 않도록 설계된다. 따라서, 이러한 장치는 드라이버의 슬롯(23)에 미끄럼 결합을 하는 곧은 막대기 또는 키(21)를 포함한다. 상기 키(21)는 한 쌍의 스크류등(25)에 의해 상기 슬롯(23)에 안정적으로 로킹된다. 상기 한 쌍의 스크류등(25)은 상기 키 슬롯(23) 저면의 탭 홀에 나사 결합된다. 상기 슬롯(23)은 상기 마모 플레이트와 평행하게 연장되어 있다. 상기 키(21)의 한 쪽 끝단은 도 5에 도시된 것과 같이 상기 드라이버 위로 연장된다. 상기 키(21)의 한 쪽 끝단에는 외측으로 개방되고 키(21)와 중심이 맞춰지는 나사 홀(27)이 구비된다. 상기 나사 홀(27)은 도 1, 4 및 5에서 도시된 조정 스크류(29)를 수용한다.

만곡부(33)와 한 쌍의 평행 다리(35, 37)를 갖는 U자 형상의 브라켓(31)은도 4에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 다리(35, 37)의 끝단이 상기 툴 홀더에 인접되어 툴 홀더에 장착된다. 한 쌍의 긴 스크류(39, 41)가 상기 다리(35, 37)를 통과하여 나사 홀(43, 45)에 수용되어서 상기 브라켓을 상기 툴 홀더에 고정하게 된다. 키 수용 슬롯(49)이 구비된 보스(47)가 상기 브라켓의 만곡부의 중심에 위치한다. 상기 슬롯(49)은 상기 키 보다 크게 형성되어 키 주위로 간극이 형성되게 하며 상기 툴 홀더가 상기 드라이버상으로 플로우팅되는 동작에 영향을 줄 수 있는 어떠한 횡방향 압력도 상기 키에 과하지 않는다. 상기 키 슬롯의 연장부(51)가 상기 보스(47)내에 있다. 상기 연장부(51)는 상기 조정 스크류(29)의 헤드를 수용하고 상기 스크류(29)의 나선 가공된 생크(shank)(53)가 상기 키(21)의 나선 홀(27)에 위치할 때의 세로 방향의 시프팅에 대하여 상기 스크류를 지탱할 있는 형상을 가진다. 상기 키 슬롯 연장부(51)는 개구부(55)를 통해 바깥으로 오픈되어 앨랜 렌치(Allen wrench)등과 같은 드라이브 툴(57)이 들어 갈 수 있게 된다. 상기 드라이브 툴을 상기 조정 스크류의 끝단부에 결합하여 상기 조정 스크류를 돌리고 그 결과 상기 드라이버상의 상기 툴 홀더가 올려지므로 프레스의 정상 작동 중에 상기 툴 홀더의 동작을 시뮬레이션하게 된다. 수동 작동되는 툴(57)대신에 모터로 작동되는 툴이 사용되어 상기 툴 홀더를 빠르게 이동시킬 수도 있다.

상기 툴 홀더(10)가 상기 드라이버(18)에 알맞게 안착되고 예를 들어 상기 브라켓과 키에 의해 조금 들려지지 않게 하기 위해서 나사 홀(59)이 상기 키와 수직하는 방향으로 연장되어 도그 포인트(dog point) 셋 스크류(61)를 수용한다. 상기 셋 스크류를 상기 키를 향해 상기 홀 속으로 죄면 상기 브라켓(31)은 아래 방향으로 밀리고 그 결과 상기 툴 홀더가 상기 드라이버(18)에 대하여 밀리게 되어 상기 드라이버와 툴 홀더의 대향 마모 플레이트들 사이에 존재할 갭이 없어진다.

상기 다리(35, 37)의 길이와 상기 슬롯(23)에서의 상기 키(21) 끝단이 돌출 되는 길이는 상기 조정 스크류(29)의 길이와 함께 선택된다. 따라서, 상기 스트류(29)가 회전할 때 상기 툴 홀더에 장착된 툴들이 공작물에 대하여 적절히 조종되기에 충분한 거리를 상기 툴 홀더(10)가 이동할 수 있게 된다.

따라서, 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하고 셋업 시간을 실질적으로 줄이는 에어리얼 캠의 툴 홀더 운동 시뮬레이션을 위한 방법과 장치가 제안되었다. 상기 조정 스크류(27)를 일 방향으로 돌리고 그 후 타 방향으로 돌림으로써, 상기 툴 홀더의 이동이 정확하게 시뮬레이션 되어 툴들이 공작물에 대하여 쉽게 조정될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들이 도시되고 기술되었다. 하지만 예시된 실시예가 본 발명의 가능한 모든 실시예를 예시하는 것은 아니다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 한정하거나 제한적 의미로 사용된 것은 아니다. 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

1. 상부 금형으로 인한 금형 작동 영역으로의 접근을 방해받지 않으면서 에어리얼 캠의 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하는 방법에 있어서,

   상기 상부 금형을 금형 작동 영역에서 탈착하는 단계;

   프레스 상부 슈(shoe)의 캠 어댑터에서 상기 툴 홀더를 탈착하고, 상기 에어리얼 캠의 정상 작동의 경우처럼 상기 툴 홀더를 슬라이딩 운동하도록 드라이버에 장착하는 단계;

   상기 상부 금형이 개폐될 때 드라이버 상의 상기 툴 홀더의 슬라이딩 동작을 시뮬레이션하기위해 상기 툴 홀더를 상기 캠 어댑터와는 독립하여 공작물을 향하는 방향 및 공작물로부터 멀어지는 방향으로 이송시키는 단계;

   상기 슬라이딩 동작 시뮬레이션 동안에 상기 툴 홀더의 툴들을 공작물에 대하여 조정하는 단계; 및

   상기 상부 금형상의 상기 캠 어댑터상에 상기 툴 홀더를 재 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하는 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 드라이버상의 상기 툴 홀더의 상기 슬라이딩 동작 시뮬레이션을 위한 상기 툴 홀더의 왕복 이송을 위해 상기 툴 홀더와 상기 드라이버 사이에 툴 홀더액츄에이터를 연결하는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하는 방법.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 액츄에이터는 상기 툴 홀더에 연결된 제1 부분, 상기 드라이버에 연결된 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에서 연장되고 상기 툴 홀더에 의해 운반되는 상기 툴들을 공작물을 향하는 방향 및 공작물로부터 멀어지는 방향으로 이동시키기 위해 상기 제1 부분을 제2 부분에 대하여 이송시킬 수 있는 제3 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하는 방법.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 툴 홀더를 상기 드라이버에 장착하는 단계는 상기 툴 홀더의 대향 마모면들과 상기 드라이버를 완전히 결합시켜 상기 마모면들 사이에 갭이 없도록 하는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하는 방법.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 툴 홀더를 상기 드라이버에 대하여 밀어부침으로써 상기 툴 홀더의 상기 대향 마모면들이 서로 밀착되도록 하여 마모면들 사이의 갭이 없도록 하는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하는 방법.
6. 공작물과 관련하여 툴 홀더의 툴들을 용이하게 조정하기 위해 금형이 열렸을 때 에어리얼 캠의 드라이버상의 상기 툴 홀더의 슬라이딩 동작을 시뮬레이션하는 장치에 있어서,

   상기 툴 홀더에 고정하기 위한 설치 브라켓;

   상기 캠 드라이버에 부착하기 위한 키; 및

   상기 키를 상기 설치 브라켓에 연결하기 위한 조정 부재를 포함하며,

   상기 조정 부재는 상부 금형상의 캠 어댑터가 드라이버상의 상기 툴 홀더를 슬라이딩 이송시킬 때 동작을 시뮬레이션하기 위해 상기 툴 홀더를 공작물을 향하는 방향 및 공작물에서 멀어지는 방향으로 제어 가능하게 이송키는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 드라이버상의 툴 홀더의 슬라이딩 동작을 시뮬레이션하는 장치.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 조정 부재는 상기 드라이버상의 상기 툴 홀더의 정상 작동을 시뮬레이션하기 위한 상기 툴 홀더의 이송을 위해 상기 키와 상기 브라켓 중 어느 하나와 나선 회전 가능하게 연결되어 회전에 의해 작동 가능한 스레드 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 드라이버상의 툴 홀더의 슬라이딩 동작을 시뮬레이션하는 장치.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 툴 홀더를 상기 드라이버를 향하여 밀어서 상기 툴 홀더의 대향 마모면들 사이의 갭이 없도록 하기 위해 상기 키는 상기 브라켓에 올라타고, 상기 조정 부재는 상기 키가 상기 브라켓으로부터 멀어지도록 상기 브라켓 및 상기 키와 함께 작동되는 것을 특징으로 하는 에어리얼 캠의 드라이버상의 툴 홀더의 슬라이딩 동작을 시뮬레이션하는 장치.