KR20100021917A - 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치 - Google Patents

Abstract

블랭크 홀더와 쿠션핀 사이의 틈새 발생을 확인할 수 있도록 하여 쿠션압의 불균형 발생을 방지하고, 쿠션핀의 국부적 성형력 조절을 통해 전체적으로 쿠션핀이 블랭크 홀더에 균일하게 압력을 전달하도록, 프레스의 볼스터 하부에 상하로 슬라이딩되는 쿠션패드, 상기 쿠션패드에 설치되고 상단에는 블랭크 홀더가 놓여져 블랭크 홀더를 가압하는 쿠션핀, 상기 쿠션핀에 설치되어 상기 블랭크 홀더와의 거리를 검출하기 위한 센서부, 상기 쿠션패드에 설치되어 상기 쿠션핀의 가압력을 개별적으로 조절하기 위한 핀승강부, 상기 센서부의 출력값을 연산하여 필요시 상기 핀승강부를 제어작동시키기 위한 제어부를 포함하는 프레스의 쿠션핀 균압 보정장치를 제공한다.

쿠션핀, 블랭크홀더, 초음파센서, 유압리프트, 제어부

Description

프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치{DEVICE FOR ADJUSTING PRESSURE OF CUSHION PIN OF PRESS}

본 발명은 판재를 가공하는 프레스에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 쿠션핀의 압력을 균일하게 보정할 수 있도록 된 프레스의 쿠션핀 균압 보정장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 바디를 이루는 대부분의 부품은 강판의 패널로 이루어진다. 이러한 차량 완성품의 품질은 프레스 가공의 성형공정인 드로우(DRAW) 공정에서 이루어진다.

상기 드로우 공정은 상형다이와 하형 펀치에 의해 투입된 재료를 블랭크 홀더에 안착시켜 재료의 유입에 의한 소성가공으로 이루어진다.

이때 블랭크 홀더에서 상형다이와 투입된 재료가 홀딩되는 면을 다이 페이스(DIE FACE)라 한다. 상기 다이 페이스는 패널의 주름을 억제하며, 성형시 재료의 유입을 조절하여 블랭크의 터짐을 방지하도록 한다. 이에 따라, 완성제품의 품질에 절대적인 영향을 미치는 부분으로서 제대로 된 금형을 제작하는 과정에서 다이 페이스의 형압은 중요한 역할을 한다. 블랭크 홀더에 면압이 균등하게 배분되지 않고 국부적으로 불균일한 압력이 걸리게 되면 패널에 주름이 발생되거나 외관이 굴곡되는 경우가 발생된다.

이러한 블랭크 홀딩력의 불균일 원인은 블랭크 홀더나 쿠션패드의 휨발생으로 인해 블랭크 홀더와 쿠션핀 사이에 틈새가 발생하여 쿠션핀이 블랭크에 균일한 압력을 전달하지 못하기 때문이다. 이와같이 블랭크 홀더의 균일한 압력을 전달하기 못함에 따라 성형압의 불균형이 발생하고 이에 따라 블랭크 홀더의 면적촉 상태가 상이하여 주름 및 터짐 등의 품질 문제가 반복적으로 발생한다.

또한, 성형압 및 접촉상태가 균등하게 이루어지도록 반복적인 금형 수정을 함에 따라 과다 비용이 소요되고 금형 제작 공수증가의 요인이 발생된다.

이에 블랭크 홀더와 쿠션핀 사이의 틈새 발생을 확인할 수 있도록 하여 쿠션압의 불균형 발생을 방지할 수 있도록 된 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치를 제공한다.

또한, 쿠션핀의 국부적 성형력 조절을 통해 전체적으로 쿠션핀이 블랭크 홀더에 균일하게 압력을 전달하도록 된 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 프레스의 볼스터 하부에 상하로 슬라이딩되는 쿠션패드, 상기 쿠션패드에 설치되고 상단에는 블랭크 홀더가 놓여져 블랭크 홀더를 가압하는 쿠션핀, 상기 쿠션핀에 설치되어 상기 블랭크 홀더와의 거리를 검출하기 위한 센서부, 상기 쿠션패드에 설치되어 상기 쿠션핀의 가압력을 개별적으로 조절하기 위한 핀승강부, 상기 센서부의 출력값을 연산하여 필요시 상기 핀승강부를 제어작동시키기 위한 제어부를 포함할 수 있다.

여기서 상기 센서부는 초음파 센서를 포함하며, 내부가 빈 중공형의 쿠션핀 내부에 설치되어 개방된 선단을 통해 블랭크 홀더로 초음파를 발사하는 구조일 수 있다.

상기 핀승강부는 쿠션패드 내에 설치되고 상단에는 쿠션핀이 연결되는 유압리프트와, 상기 유압리프트의 챔버 내로 작동유체를 공급하기 위한 유압부를 포함할 수 있다.

상기 유압부는 유압리프트로 공급되는 작동유체가 저장된 탱크와, 탱크와 유압리프트를 연결하는 유압라인 상에 설치되는 제어밸브를 포함할 수 있다.

이에 제어부의 신호에 따라 제어밸브가 작동되면 작동유체가 유압라인을 따라 해당 핀승강부의 유압리프트로 공급되어 쿠션핀을 승강시키게 된다.

이와 같이 본 장치는 쿠션핀과 블랭크 홀더의 갭 발생을 신속하게 감지하여 가압력을 보정함으로써 균일한 성형압을 통해 제품의 품질을 높일 수 있게 된다.

또한, 쿠션핀에 의한 성형압을 균일화하기 위한 반복적인 금형 수정 작업등을 최소화할 수 있게 되어 원가 상승 요인을 줄이고 비용 절감의 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 쿠션핀에 의한 균일한 성형압 상태를 지속적으로 유지하면서 비가동 시간을 최소화하고 생산성 향상에 기여할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또 는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 좀더 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 쿠션핀 균압 보정 장치가 구비된 프레스를 도시한 개략적인 도면이다.

상기한 도면에 의하면, 본 장치가 적용되는 프레스는 슬라이더(10)에 설치되고 제품 패널의 상단면 형상을 갖는 상형다이(11)와, 하부의 볼스터(12)에 장착되며 제품 패널의 하단면 형상을 갖는 하형펀치(13), 하형펀치(13)의 외측으로 배치되어 패널을 가압하는 블랭크 홀더(14), 상기 볼스터(12) 하부에 설치되어 블랭크 홀더(14)에 쿠션압을 부여하기 위해 쿠션패드(20)와, 쿠션패드(20)와 블랭크 홀더(14)를 연결하는 쿠션핀(30)을 포함한다.

이에 상기 상형다이(11)와 하형펀치(13) 사이에 투입된 소재 패널을 상기 블랭크 홀더(14)에 걸친 상태에서 상부에서 가압하여 제품 패널로 성형 가공하게 된다.

상기 쿠션패드(20)는 볼스터(12) 하부 공간의 내주면에 설치된 슬라이드 플레이트(15)에 대해 상하로 슬라이딩가능하도록 설치된다. 또한, 상기 쿠션패드(20)에는 다수개의 쿠션핀(30)이 끼워져 설치된다. 상기 볼스터(12) 하부 공간 저면에는 유압실린더(16)와 에어실린더(17)가 설치되고 상기 쿠션패드(20)의 하부에 연결되어 쿠션패드(20)에 가압력을 인가하는 구조로 되어 있다.

따라서 유압실린더(16)와 에어실린더(17)의 각 챔버로 압유 및 에어가 공급됨에 따라 쿠션패드(20)가 승강되어 쿠션핀(30)을 매개로 연결된 블랭크 홀더(14)에 쿠션압을 인가할 수 있게 된다.

여기서 상기 쿠션핀(30)은 볼스터(12)에 형성된 관통홀을 통해 쿠션패드(20)에 끼워지며 상단에는 블랭크 홀더(14)가 놓여져 접하게 된다.

상기한 구조의 프레스에 있어서 본 쿠션핀 균압 보정장치는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 쿠션핀(30) 내에 설치되어 상기 블랭크 홀더(14)와의 거리를 검출하기 위한 센서부와, 상기 쿠션패드(20)에 설치되어 상기 각 쿠션핀(30)의 가압력을 개별적으로 조절하기 위한 핀승강부, 상기 센서부의 출력값을 연산하여 필요시 상기 각 핀승강부를 제어작동시키기 위한 제어부(60)를 포함한다.

이에 따라 프레스 과정에서 쿠션패드(20)나 블랭크 홀더(14)에 휨이 발생하여 일측 쿠션핀(30)과 블랭크 홀더(14) 사이에 틈새가 발생하게 되면, 이를 감지한 센서부의 신호에 따라 제어부(60)는 핀승강부를 제어작동하여 해당 쿠션핀(30)을 상승시킴으로써 가압력을 보정하고 판재에 균일한 성형압이 걸릴 수 있게 된다.

상기 센서부는 도 2에 도시된 바와 같이 쿠션핀(30) 내에 설치된다. 이를 위해 상기 쿠션핀(30)은 상단이 개방되고 내부가 빈 원통형 구조로 이루어진다.

본 실시예에서 상기 센서부는 초음파를 이용하여 거리를 측정하는 초음파센서(40)를 포함한다. 상기 초음파센서(40)는 쿠션핀(30) 내에 설치되어 쿠션핀(30)의 개방된 상단을 통해 초음파를 발사하는 구조로 되어 있다.

상기 초음파센서(40)는 초음파를 발사하고 되돌아올때가지의 시간을 검출하 여 대상물과의 거리를 검출하는 것으로, 이에 대해서는 이미 많은 기술이 개시되어 있으므로 이하 상세한 설명을 생략하도록 한다.

이에 상기 초음파센서(40)는 쿠션핀(30)의 상부에 놓여지는 블랭크 홀더(14)로 초음파를 발사하여 그 거리를 측정하게 된다. 상기 초음파센서(40)는 제어부(60)와 전기적으로 연결되어 검출된 신호를 제어부(60)로 인가하게 된다.

한편, 상기 핀승강부는 상기 쿠션패드(20) 내에 설치되고 상단에는 쿠션핀(30)이 연결되는 유압리프트(50)와, 상기 제어부(60)의 신호에 따라 유압리프트(50)의 챔버 내로 작동유체를 공급하기 위한 유압부를 포함한다.

그리고 상기 유압부는 유압리프트(50)로 공급되는 작동유체가 저장된 탱크(51)와, 탱크(51)와 유압리프트(50)를 연결하는 유압라인(52) 상에 설치되는 제어밸브(53)를 포함할 수 있다.

상기 유압리프트(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 쿠션핀(30)이 끼워지는 쿠션패드(20)의 상단에 각 쿠션핀(30)에 대응되도록 개별적으로 설치된다. 상기 쿠션핀(30)은 상기 유압리프트(50) 상부로 연장되는 피스톤로드의 선단에 끼워져 유압리프트(50)에 연결된다.

이에 일측 유압리프트(50)가 구동되면 각 쿠션핀(30) 중 해당 유압리프트(50)에 연결된 쿠션핀(30)이 선택적으로 승하강되어 전체 블랭크 홀더(14)의 쿠션압을 균일화시키게 된다.

본 실시예에서 상기 유압부는 쿠션패드(20)에 쿠션압을 인가하기 위해 유압실린더(16)로 압유를 공급하는 유압라인(18) 상에 연결 설치된다. 이러한 구조 외 에 본 장치는 상기 유압리프트(50)만을 위한 독립적인 유압부가 구비될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

이에 제어부(60)의 신호에 따라 제어밸브(53)가 작동되면 작동유체가 유압라인(52)을 따라 해당 핀승강부의 유압리프트(50)로 공급되어 해당 쿠션핀(30)을 승강시키게 된다. 따라서 쿠션핀(30) 상에 놓여지는 블랭크 홀더(14)에 균일한 쿠션압을 가할 수 있게 된다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

프레스 과정에서 블랭크 홀더(14)나 쿠션패드(20)의 휨발생으로 인해 블랭크 홀더(14)와 쿠션핀(30) 사이에 틈새가 발생하게 되면 쿠션핀(30)이 블랭크에 균일한 압력을 전달하지 못하게 된다.

도 4는 쿠션패드(20)가 일측으로 휘어져 쿠션핀(30)과 블랭크 홀더(14) 사이에 틈새가 발생된 상태를 예시하고 있다.

이와같이 쿠션핀(30)과 블랭크 홀더(14) 사이에 틈새가 발생하게 되면, 틈새 발생량 만큼 쿠션핀(30)과 블랭크 홀더(14) 사이의 거리가 멀어지게 되고 이러한 거리는 초음파센서(40)에 의해 검출된다.

즉, 상기 쿠션핀(30) 내부에 설치된 초음파 센서(40)는 쿠션핀(30) 상부를 통해 지속적으로 블랭크 홀더(14)로 초음파를 발사하여 그 거리를 검출한다. 이에 상기와 같이 쿠션핀(30)과 블랭크 홀더(14) 사이의 틈새 발생은 초음파 센서(40)에 의한 거리 측정을 통해 검출될 수 있는 것이다.

초음파센서(40)로부터 검출된 신호는 제어부(60)로 인가되고, 제어부(60)는 상기 검출 신호를 연산하여 쿠션핀(30)과 블랭크 홀더(14) 사이에 틈새가 발생되었음을 확인하게 된다.

여기서 상기 초음파 센서(40)는 각 쿠션핀(30) 내에 모두 개별적으로 설치되어 있어서 상기 제어부(60)는 해당 초음파센서(40)의 신호에 따라 틈새가 발생된 위치를 정확히 확인할 수 있게 된다.

따라서 상기 제어부(60)는 해당 쿠션핀(30)이 설치되어 있는 쿠션패드(20)의 유압리프트(50)를 작동하여 쿠션핀(30)을 상승시키게 된다.

즉, 상기 제어부(60)는 초음파센서(40)의 신호에 따라 유압라인에 설치되어 있는 제어밸브(53)를 제어작동하게 된다. 제어밸브(53)가 작동됨에 따라 해당 쿠션핀(30)이 설치된 유압리프트(50)로 압유가 공급되어 유압리프트(50)가 상승된다.

이에 유압리프트(50)에 연결설치되어 있는 쿠션핀(30)이 상승하면서 쿠션핀(30)은 해당 쿠션핀(30)에 놓여지는 블랭크 홀더(14)의 쿠션압을 보정할 수 있게 되는 것이다. 이와같이 유압에 의해 보정된 쿠션핀(30)은 블랭크 홀더(14)와 전체 면압 상태를 균일하게 유지할 수 있고 성형력을 일정하게 확보할 수 있게 된다. 따라서 압력 불균형과 이로 인한 저압력에 의해 성형 품질이 저하되는 문제를 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범 위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쿠션핀 균압 보정장치가 구비된 프레스를 도시한 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 쿠션핀 균압 보정장치의 일부 구성을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쿠션핀 균압 보정장치의 쿠션패드를 도시한 개략적인 평면도이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 쿠션핀 균압 보정장치의 작동 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

12 : 볼스터 14 : 블랭크 홀더

20 : 쿠션패드 30 : 쿠션핀

40 : 초음파센서 50 : 유압리프트

51 : 탱크 52 : 유압라인

53 : 제어밸브 60 : 제어부

Claims (5)

1. 프레스의 볼스터 하부에 상하로 슬라이딩되는 쿠션패드,

   상기 쿠션패드에 설치되고 상단에는 블랭크 홀더가 놓여져 블랭크 홀더를 가압하는 쿠션핀,

   상기 쿠션핀에 설치되어 상기 블랭크 홀더와의 거리를 검출하기 위한 센서부,

   상기 쿠션패드에 설치되어 상기 쿠션핀의 가압력을 개별적으로 조절하기 위한 핀승강부,

   상기 센서부의 출력값을 연산하여 필요시 상기 핀승강부를 제어작동시키기 위한 제어부

   를 포함하는 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서부는 초음파 센서를 포함하는 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 쿠션핀은 선단이 개방된 중공형 구조로 이루어지고,

   상기 초음파 센서는 상기 쿠션핀 내부에 설치되어 개방된 선단을 통해 블랭크 홀더로 초음파를 발사하는 구조의 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 핀승강부는 쿠션패드 내에 설치되고 상단에는 각 쿠션핀이 연결되는 유압리프트와, 상기 유압리프트의 챔버 내로 작동유체를 공급하기 위한 유압부를 포함하는 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 유압부는 유압리프트로 공급되는 작동유체가 저장된 탱크와, 탱크와 유압리프트를 연결하는 유압라인 상에 설치되고 상기 제어부에 의해 제어작동되는 제어밸브를 포함하는 프레스의 쿠션핀 균압 보정 장치.

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