KR20100003390U - 가변형 고정용 펀치 모듈을 구비한 분할 성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 분할 성형 장치에 관한 것으로, 성형하고자 하는 판재의 곡면 면적을 분할하여 성형하도록 구성되면서도 판재를 그 성형된 형상에 맞추어 양단에서 고정할 수 있도록 구성된 다점 가변 프레스형 분할 성형 장치를 제공하는 데에 있다.

이를 위해, 본 고안은, 전체 성형 영역이 길이방향으로 다수의 단위 성형 길이로 분할되도록 설정되는 하부 펀치 모듈과, 성형 영역이 상기 하부 펀치 모듈의 분할된 단위 성형 길이로 설정되어 상기 하부 펀치 모듈에 대하여 수평방향 및 상하방향으로 이동가능한 상부 펀치 모듈과, 상기 하부 펀치 모듈의 상부에서 상기 상부 펀치 모듈의 양측에 각각 설치되고 각각 상하 이동이 가능한 다수의 펀치들이 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이루게 장착되어 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되면서 성형 판재의 양단부를 눌러 고정하되 상기 하부 펀치 모듈에 대하여 수평방향 및 상하방향으로 이동가능한 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈을 포함하는 구성으로 되어 있다.

하부 펀치 모듈, 상부 펀치 모듈, 가변형 고정용 펀치 모듈

Description

가변형 고정용 펀치 모듈을 구비한 분할 성형 장치{DIVISION FORMING DEVICE WITH VARIABLE FIXING PUNCH MODULE}

본 고안은 분할 성형 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 대형의 금속 판재를 분할하여 곡면 성형할 수 있도록 구성되되 가변형 고정용 펀치 모듈을 구비한 다점 가변 프레스형 분할 성형 장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속 판재를 곡면 성형하기 위한 장치로서, 고정 금형을 이용하는 고정 프레스형 판재 성형 장치가 사용되고 있다. 이러한 고정 금형을 이용한 프레스 성형법은 제조 산업에서 중요한 기술로 발전하여 자동차, 전기· 전자 등의 부품 산업 분야에서 이미 보편화된 기술로 보급되어 사용되고 있다.

그러나, 조선·항공 및 중공업 등의 분야에서는 다품종 소량 생산이라는 산업 특성으로 인하여 일반적인 프레스 성형법이 거의 적용되지 못하고 있다. 즉, 이러한 고정 금형을 이용하는 곡면 성형 장치는, 제품의 디자인이 변경되는 경우에 금형을 새로운 디자인에 맞게 다시 만들어야 하므로, 금형 가공비의 증가로 인해 다품종 소량 생산에는 적합하지 않다.

이러한 문제점을 개선하기 위해, 종래에는 상부 금형과 하부 금형이 각각 개 별적으로 상하 이동 가능하게 구성된 다수의 펀치로 이루어진 다점 가변 프레스형 판재 성형 장치가 개발되었다.

그러나, 이러한 종래의 다점 가변 판재 성형 장치는 한번의 누름에 의해 전체적으로 곡면 성형할 수 있는 소형의 판재인 경우에는 적용 가능하지만, 대형의 판재인 경우에는 상당한 크기와 무게의 상부 금형을 상하 이동시키기가 거의 불가능할 뿐만 아니라 넓은 압박 면적으로 인해 성형이 제대로 이루어지지 않으므로 적용이 불가능하다는 문제가 있다.

그래서, 성형하고자 하는 판재의 곡면 면적을 분할하여 성형하는 방법이 개발되었으나, 판재를 분할하여 성형하게 되면 원하지 않는 형태의 강체 운동이 일어나게 되어 성형 과정에서 제어가 불가능하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 고안의 목적은, 성형하고자 하는 판재의 곡면 면적을 분할하여 성형하도록 구성되면서도 판재를 그 성형된 형상에 맞추어 양단에서 고정할 수 있도록 구성된 다점 가변 프레스형 분할 성형 장치를 제공하는 데에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은, 각각 상하 이동이 가능한 다수의 펀치들이 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이룬 다음 길이방향으로 다수의 행으로 일직선 정렬되게 장착되어 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되면서 성형 판재 전체를 받쳐 지지하되 그 전체 성형 영역이 길이방향으로 다수의 단위 성형 길 이로 분할되도록 설정되는 하부 펀치 모듈과, 상기 하부 펀치 모듈의 상부에 설치되고 각각 상하 이동이 가능한 다수의 펀치들이 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이룬 다음 길이방향으로 다수의 행으로 일직선 정렬되게 장착되어 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되면서 상기 하부 펀치 모듈 상의 성형 판재의 일부를 눌러 성형하되 그 성형 영역이 상기 하부 펀치 모듈의 분할된 단위 성형 길이로 설정되어 상기 하부 펀치 모듈에 대하여 수평방향 및 상하방향으로 이동가능한 상부 펀치 모듈과, 상기 하부 펀치 모듈의 상부에서 상기 상부 펀치 모듈의 양측에 각각 설치되고 각각 상하 이동이 가능한 다수의 펀치들이 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이루게 장착되어 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되면서 성형 판재의 양단부를 눌러 고정하되 상기 하부 펀치 모듈에 대하여 수평방향 및 상하방향으로 이동가능한 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈을 포함하는 구성으로 되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 고안의 분할 성형 장치에 의하면, 성형하고자 하는 판재의 곡면 면적을 분할하여 성형하도록 구성되면서도 판재를 그 성형된 형상에 맞추어 양단에서 고정할 수 있도록 구성되어 있으므로, 대형의 판재를 분할 성형함에 있어 판재에 대한 제어가 용이하게 되어 최종 곡판의 성형 품질이 향상되는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 고안에서는 일반적인 프레스 성형법을 적용하기 어려운 산업 분야의 곡판을 제작하기 위해 프레스보다 큰 판재를 분할하여 성형한다. 도 1 및 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 분할 성형 장치의 성형 작업 준비 상태의 평면도 및 그 A-A선을 따른 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 분할 성형 장치의 성형 작업 실행 상태의 평면도 및 그 B-B 선을 따른 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 분할 성형 장치는 다이 베이스(10)와, 하부 펀치 모듈(20)과, 상부 펀치 모듈(30)과, 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')과, 수평 이송 구동장치(50, 60, 60')를 포함한다.

다이 베이스(10) 상에는 직선의 가이드 레일(11)이 수평방향으로 각각 2줄로 형성되어 있다.

하부 펀치 모듈(20)은, 폭방향으로 일직선 정렬되어 펀치 열을 이룬 다음 길이방향으로 다수의 행으로 일직선 정렬된 다수의 펀치(20a)들로 이루어져 있다. 다수의 펀치(20a)들은 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되도록 각각 상하 이동이 가능하다. 이러한 다수의 펀치(20a)들은 다이 베이스(10) 상에 장착되어 성형 전 과정 동안 성형 판재 전체를 받쳐 지지한다. 따라서, 하부 펀치 모듈(20)은 성형하고자 하는 판재의 전체 곡면을 형성할 수 있다. 하부 펀치 모듈(20)의 전체 성형 영역은 길이방향으로 다수의 단위 성형 길이로 분할되도록 설정된다.

또한, 하부 펀치 모듈(20)은 하부 펀치 모듈 베이스(21)에 의해 지지되어 있으며, 고정편(21a)에 의해 다이 베이스(10)에 고정되어 있다.

상부 펀치 모듈(30)은, 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이룬 다음 길이 방향으로 다수의 행으로 일직선 정렬된 다수의 펀치(30a)들로 이루어져 있다. 다수의 펀치(30a)들은 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되도록 각각 상하 이동이 가능하다. 상부 펀치 모듈(30)은 하부 펀치 모듈(20)이 고정 설치된 다이 베이스(10) 상에 수평으로 이동 가능하게 설치된 갠트리(gantry) 형태의 지지대(31)에 설치되어 있다. 상부 펀치 모듈(30)은 하부 펀치 모듈(20) 상의 성형 판재의 일부를 눌러 성형한다. 상부 펀치 모듈(30)의 성형 영역은 하부 펀치 모듈(20)의 분할된 단위 성형 길이로 설정된다.

다이 베이스(10) 상에는 도 5에 상세하게 도시된 바와 같이 가이드 레일(11)이 수평방향으로 2줄로 형성되어 있고, 지지대(31)의 하단에는 도 6에 상세하게 도시된 바와 같이 가이드 레일(11)에 상응하게 2개의 홈(32)이 형성되어 있다. 상부 펀치 모듈(30)은 가이드 레일(11)에 의해 수평방향으로의 직선 운동이 안내된다.

이러한 상부 펀치 모듈(30)은 다이 베이스(10) 상에서 수평 이송 구동장치에 의해 수평 방향으로 이동된다. 본 실시예에서는 수평 이송 구동장치로서 유압 실린더를 예시하였으나, 유압 실린더 대신에 웜기어나 모터와 체인 등도 가능함을 알 수 있을 것이다. 상부 펀치 모듈 이송용 유압 실린더(50)는 그 고정측이 다이 베이스(10)의 일측 상에 설치된 제2 고정부(15)에 고정되어 있고 그 가동측 말단이 상부 펀치 모듈(20)의 지지대(31)에 연결되어 있다.

전술한 바와 같이, 상부 펀치 모듈(30)은, 그 성형 영역이 하부 펀치 모듈(20)의 분할된 단위 성형 길이로 설정되므로, 그 길이가 하부 펀치 모듈(20)보다 작은 길이를 가진다. 따라서, 상부 펀치 모듈(30)은 성형하고자 하는 판재의 전체 곡면 중 일부만이 형성되도록 배열되되 하부 펀치 모듈(20)에 대하여 수평으로 이동하는 상부 펀치 모듈(30)의 이동에 따라 변화되는 대면의 하부 펀치 모듈(20)의 개별 펀치의 높낮이에 상응하는 곡면들에 각각 대응하여 재배열되도록 설정되어 있다.

그리고, 상부 펀치 모듈(30)은 도 6에 상세하게 도시된 바와 같이 상부 펀치 모듈 베이스(37)에 의해 지지되어 있으며, 가이드 기둥(35)에 의해 안내되어 유압장치(33)에 의해 상하 이동이 가능하게 구성되어 있다. 이 유압장치는 유압 액추에이터인 것이 바람직하다.

한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은, 하부 펀치 모듈(20)의 상부에서 상부 펀치 모듈(30)의 양측에 각각 설치된다. 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은, 폭 방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이루는 다수의 펀치(40a, 40a')들로 각각 이루어져 있다. 다수의 펀치(40a, 40a')들은 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되도록 각각 상하 이동이 가능하다. 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은 각각 상부 펀치 모듈(30)의 양측에 수평방향 이동이 가능하게 설치되어 있다. 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은 하부 펀치 모듈(20) 상의 성형 판재의 양단부를 눌러 고정한다. 따라서, 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은 하부 펀치 모듈(20)의 양단의 펀치열에 해당하는 하나의 펀치 열을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은 다이 베이스(10) 상에서 수평방향으로 이동이 가능하게 설치된 갠트리(gantry) 형태의 지지대(41, 41')에 각각 설치되는데, 다이 베이스(10) 상에서 수평 이송 구동장치에 의해 수평 방향으로 이동된다. 본 실시예에서는 수평 이송 구동장치로서 유압 실린더를 예시하였으나, 유압 실린더 대신에 웜기어나 모터와 체인 등도 가능함을 알 수 있을 것이다. 가변형 고정용 펀치 모듈 이송용 유압 실린더(60, 60')는 그 각각의 고정측이 다이 베이스(10)의 양측 상에 설치된 제1 및 제2 고정부(13, 15)에 각각 고정되어 있고 그 각각의 가동측 말단이 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')의 지지대(41, 41')에 각각 연결되어 있다.

지지대(41, 41')의 하단에는 도 7에 도시된 바와 같이 가이드 레일(11)에 상응하게 2개의 홈(42, 42')이 각각 형성되어 있다. 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은 가이드 레일(11)에 의해 수평방향으로의 직선 운동이 안내된다.

그리고, 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은 도 7에 도시된 바와 같이 지지 펀치 모듈 베이스(47, 47')에 의해 각각 지지되어 있으며, 가이드 기둥(45, 45')에 의해 각각 안내되어 유압장치(43, 43')에 의해 각각 상하 이동이 가능하게 구성되어 있다. 이 유압장치는 유압 액추에이터인 것이 바람직하다. 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')은 하부 펀치 모듈(20) 상에서 판재의 양단부 상에 하강하여 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')과 하부 펀치 모듈(20) 사이에 판재의 양단부를 고정시킨다.

상부 펀치 모듈(30)의 전후 분할 영역 간 수평 이송 거리, 즉 단위 수평 이송 거리는 전체 성형 면적의 길이를 총 분할 성형 횟수로 나눈 것이다.

여기에서, 총 분할 성형 횟수는 하부 펀치 모듈(20)의 단위 성형 길이로 분 할된 개수와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 왜냐하면, 중복 성형 구간이 존재하지 않으면 총 분할 성형 횟수가 하부 펀치 모듈(20)의 단위 성형 길이로 분할된 개수와 동일하지만, 중복 성형 구간이 존재하면 총 분할 성형 횟수가 하부 펀치 모듈(20)의 단위 성형 길이로 분할된 개수보다 더 많기 때문이다. 즉, 상부 펀치 모듈(30)은, 단위 성형 길이만큼 이동할 수도 있고, 단위 성형 길이보다 더 작은 단위 수평 이송 거리만큼 이동할 수도 있다.

이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 펀치 모듈(30)을 최초 성형 영역의 위치인 하부 펀치 모듈(20)의 일단부로 이동시킨 후 상부 펀치 모듈(30)을 하강시켜 최초로 판재를 최초 성형한 다음, 상부 펀치 모듈(30)을 단위 수평 이송 거리만큼 수평방향으로 이동시킨다. 그런 다음, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')을 각각 판재의 양단부까지 이동시키고, 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')을 하강시켜서 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40')과 하부 펀치 모듈(20) 사이에 판재의 최초 성형된 부분이 끼워져 고정되게 한다. 여기에서, 일측의 가변형 고정용 펀치 모듈(40)은 그 펀치(40a)를 판재의 최초 성형된 부분의 곡면에 상응하게 배열시킨다. 계속해서, 상부 펀치 모듈(20)을 상부 펀치 모듈(30)의 길이만큼 수평으로 이동시키면서, 고정된 상태의 상부 펀치 모듈(30)을 상하 이동시키는 작업을 하부 펀치 모듈(20)의 타단부가 상부 펀치 모듈(30)과 맞닿을 때까지 반복함에 따라 전체 판재에 대한 곡면 성형이 점진적으로 이루어진다.

도 1 내지 도 4에서, 하부 펀치 모듈(20)과 상부 펀치 모듈(30)과 가변형 고 정용 펀치 모듈(40, 40')의 구성을 명확하게 나타내기 위해, 판재에 대한 도시를 생략하였으며, 하부 펀치 모듈(20)과 상부 펀치 모듈(30) 및 가변형 고정용 펀치 모듈(40, 40') 사이에는 판재가 개재됨을 알 수 있을 것이다.

이렇게 상부 펀치 모듈(30)이 하부 펀치 모듈(20)에 대하여 단위 수평 이송 거리만큼 수평으로 이동된 상태에서 상부 펀치 모듈(30)의 펀치(30a)를 상부 펀치 모듈(30)에 대면하는 하부 펀치 모듈(20)의 영역의 펀치(20a)의 곡면에 상응하게 재배열시킨 후 상부 펀치 모듈(30)을 하강시켜서 분할 성형하는 작업을 반복함으로써 전체 판재에 대한 곡면 성형이 점진적으로 이루어진다. 이러한 작업은 하부 펀치 모듈(20)의 전체 성형 면적이 상부 펀치 모듈(30)과 맞닿을 때까지 계속적으로 반복된다.

이상에서는 본 고안이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 고안의 취지 및 첨부된 실용신안등록청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 고안의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 고안을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 분할 성형 장치의 성형 작업 준비 상태의 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선을 따른 단면도이다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 분할 성형 장치의 성형 작업 실행 상태의 평면도이다.

도 4는 도 3의 B-B선을 따른 단면도이다.

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 분할 성형 장치의 하부 펀치 모듈 및 다이 베이스의 사시도이다.

도 6은 본 고안의 실시예에 따른 분할 성형 장치의 상부 펀치 모듈의 사시도이다.

도 7은 본 고안의 실시예에 따른 분할 성형 장치의 가변형 고정용 펀치 모듈의 사시도이다.

Claims (7)

1. 각각 상하 이동이 가능한 다수의 펀치들이 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이룬 다음 길이방향으로 다수의 행으로 일직선 정렬되게 장착되어 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되면서 성형 판재 전체를 받쳐 지지하되 그 전체 성형 영역이 길이방향으로 다수의 단위 성형 길이로 분할되도록 설정되는 하부 펀치 모듈과,

   상기 하부 펀치 모듈의 상부에 설치되고 각각 상하 이동이 가능한 다수의 펀치들이 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이룬 다음 길이방향으로 다수의 행으로 일직선 정렬되게 장착되어 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되면서 상기 하부 펀치 모듈 상의 성형 판재의 일부를 눌러 성형하되 그 성형 영역이 상기 하부 펀치 모듈의 분할된 단위 성형 길이로 설정되어 상기 하부 펀치 모듈에 대하여 수평방향 및 상하방향으로 이동가능한 상부 펀치 모듈과,

   상기 하부 펀치 모듈의 상부에서 상기 상부 펀치 모듈의 양측에 각각 설치되고 각각 상하 이동이 가능한 다수의 펀치들이 폭방향으로 일직선 정렬된 펀치 열을 이루게 장착되어 원하는 곡면에 따라 임의로 재배열되면서 성형 판재의 양단부를 눌러 고정하되 상기 하부 펀치 모듈에 대하여 수평방향 및 상하방향으로 이동가능한 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 성형 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 펀치 모듈은 수평 이송 구동장치에 의해 수평방향 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 분할 성형 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 펀치 모듈은 유압장치에 의해 상하 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 분할 성형 장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈은 수평 이송 구동장치에 의해 수평방향 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 분할 성형 장치.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈은 유압장치에 의해 상하 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 분할 성형 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 펀치 모듈과 상기 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈은 다이 베이스 상에서 가이드 레일에 의해 수평방향으로의 직선 운동이 안내되는 것을 특징으로 하는 분할 성형 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 펀치 모듈과 상기 한 쌍의 가변형 고정용 펀치 모듈은 다이 베이스 상에 수평으로 이동가능하게 설치된 갠트리 형태의 지지대에 설치되는 것을 특징으로 하는 분할 성형 장치.

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