KR20120033613A

KR20120033613A - 프레스금형용 캠기구

Info

Publication number: KR20120033613A
Application number: KR1020100095220A
Authority: KR
Inventors: 장세욱
Original assignee: 세아엔지니어링 주식회사
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-09

Abstract

본 발명은 피가공물의 측면부를 펀칭 가공하되 부피가 현저히 감소되는 프레스금형용 캠기구에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 슬라이드캠의 복귀를 위해 테두리 경사면을 가지는 원판들로 이루어지는 디스크 스프링을 탄성복귀수단으로 형성함으로써 강도 및 스프링 답력을 유지 또는 증대시키면서도 캠기구 전체 부피를 절반 이상 대폭 감소시킬 수 있는 프레스금형용 캠기구에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 프레스금형의 상부금형에 고정결합되어 상부금형이 왕복이동함에 따라 동반이동하며 하단부 일측에 드라이브경사면이 형성되는 드라이브캠과; 판형태의 하부몸체와 상기 하부몸체의 후방 상부측에 고정결합되는 상부몸체로 이루어지되 상부몸체는 상기 드라이브캠의 드라이브경사면과 대응되는 슬라이드경사면이 형성되어 드라이브캠이 상하이동됨에 따라 수평이동하도록 이루어지며 하부몸체의 전방 중앙부에는 피가공물에 천공을 형성시키는 피어싱펀치가 고정결합되며 상부몸체의 전방면과 하부몸체의 상부면 상에 탄성복귀수단이 접하여 수용되는 슬라이드캠을 포함하여 이루어지되, 상기 탄성복귀수단은 다수의 원판으로 이루어지는 디스크 스프링으로 구성된다.

Description

프레스금형용 캠기구{A CAM For Press Die}

본 발명은 피가공물의 측면부를 펀칭 가공하되 부피가 현저히 감소되는 프레스금형용 캠기구에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 슬라이드캠의 복귀를 위해 테두리 경사면을 가지는 원판들로 이루어지는 디스크 스프링을 탄성복귀수단으로 형성함으로써 강도 및 스프링 답력을 유지 또는 증대시키면서도 캠기구 전체 부피를 절반 이상 대폭 감소시킬 수 있는 프레스금형용 캠기구에 관한 것이다.

일반적으로 프레스 가공은 소정형상의 금형을 이용하여 금속판재를 유압 등의 큰 힘으로 가압함으로써 원하는 형태의 제품으로 성형하는 가공방법이다. 이러한 프레스 가공법은 드로잉(drawing), 펀칭(punching), 벤딩(vending) 및 절단 등의 가공을 순차적 및/또는 동시에 수행함으로써 각종 제품의 작고 단순한 부품에서부터 크고 복잡한 형태의 부품에 이르기까지 비교적 간편하게 양산할 수 있는 장점에 따라 산업계 전반에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있다.

예를 들어, 차량에 있어서도 펜더(fender)나 도어(door), 보닛(bonnet) 및 트렁크 리드(trunk rid) 등의 바디용 부품들이 모두 프레스 가공에 의해 제작되고 있다.

한편, 프레스는 가공압력이 수직방향으로만 작용하는 바, 예컨대 가공물의 측면에 구멍이나 비드(bead) 또는 플랜지(flange) 등을 형성하는 등 측면가공을 위해서는 프레스의 수직압력을 수평방향이나 필요한 일정각도 방향으로 작용하도록 전환시킬 필요가 있다.

이를 위해 프레스 가공용 금형(이하 "프레스금형"으로 약칭함)에는 가공물의 구조상 필요시에, 프레스 압력의 작용방향을 전환시켜 가공물을 수직 이외의 방향에서 동시에 가공하기 위한 소위 캠 기구가 함께 구비되는 것이 일반적이다.

도 1 및 도 2는 종래 캠 기구의 구성 및 작동 과정을 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 종래 캠 기구는 프레스금형의 하형(B)에 고정되는 캠 베이스(1)와, 일측에 경사면(2a)을 가지고 캠 베이스(1)상에 수평으로 이동 가능하게 설치되어 리턴스프링(return spring: 4)에 의해 가공 반대방향으로 탄성바이어스(elastic bias) 되는 슬라이드 캠(2)과, 슬라이드 캠(2)의 경사면(2a)에 대응하는 경사면(3a)을 일측에 가지고 프레스금형의 상형(T)에 고정되어 슬라이드 캠(2)을 수평으로 이동시키는 드라이브 캠(3)으로 구성되어 있다.

이에 따라 프레스금형의 상형(T)이 하강하면 드라이브 캠(3)과 슬라이드 캠(2)의 경사면(3a)(2a)이 서로 미끄럼 접촉하여 슬라이드 캠(2)을 수평으로 이동시킴으로써 슬라이드 캠(2)에 장착된 피어싱펀치(P) 등이 하형(B)에 탑재된 가공물(W)의 측면에 구멍 등을 가공하게 된다.

나머지 부호 5는 상형(T)이 상승할 때 슬라이드 캠(2)을 강제로 복귀시키기 위한 리턴플레이트(return plate)이고, 6은 리턴플레이트(5)가 슬라이딩 결합되는 슬라이드 캠(2)의 경사안내홈이다.

그런데, 이러한 통상의 캠 기구는 상기 슬라이드 캠(2)을 원위치로 복귀시키기 위한 리턴스프링이 일정 크기 이상으로 형성되어야만 원활하게 슬라이드 캠(2)을 복귀시킬 탄성력이 작용함에 따라 리턴스프링의 크기에 대응되어 캠 기구의 부피 또한 커질 수 밖에 없는 한계가 있다.

따라서 넓은 작업공간이 확보되어야 하는 한계를 가질 뿐만아니라 피어싱 공정을 수행하는 캠 기구의 부피가 커서 여러 가지 공정을 순차이송에 기반하여 하나의 금형에서 모든 공정이 이루어지도록 제작되는 프로그레시브(Progressive) 금형이 불가능해지는 문제가 발생된다.

즉, 완전 순차이송금형일 경우 모든 공정이 1개의 금형에서 자동으로 수행될 수 있으나, 캠 기구의 부피가 커서 1개의 순차이송금형에 들어가는 것이 어려워 피어싱 공정 전까지 완료한 후 작업자가 수동으로 제품을 순차이송금형에서 탈착한 다음 개별금형(TANDEM DIE)으로 구성되는 캠 기구에 최종 공정을 완료하게 되는 것이다.

이는 작업의 신뢰성은 물론 작업자의 손이 금형 안으로 들어가게 되므로 안전성이 보장되지 않으며, 생산성 저하, 공정비 상승 등 제품 단가 상승의 주요인이 되고 있어 이의 개선이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 슬라이드캠의 복귀를 위해 테두리 경사면을 가지는 원판들로 이루어지는 디스크 스프링을 탄성복귀수단으로 형성함으로써 강도 및 스프링 답력을 유지 또는 증대시키면서도 캠기구 전체 부피를 절반 이상 대폭 감소시킬 수 있는 프레스금형용 캠기구를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 프레스금형의 상부금형에 고정결합되어 상부금형이 왕복이동함에 따라 동반이동하며 하단부 일측에 드라이브경사면이 형성되는 드라이브캠과; 판형태의 하부몸체와 상기 하부몸체의 후방 상부측에 고정결합되는 상부몸체로 이루어지되 상부몸체는 상기 드라이브캠의 드라이브경사면과 대응되는 슬라이드경사면이 형성되어 드라이브캠이 상하이동됨에 따라 수평이동하도록 이루어지며 하부몸체의 전방 중앙부에는 피가공물에 천공을 형성시키는 피어싱펀치가 결합되며 상부몸체의 전방면과 하부몸체의 상부면 상에 탄성복귀수단이 접하여 수용되는 슬라이드캠과; 상기 슬라이드캠 하부몸체의 저면에 접하여 배치되며 슬라이드캠을 지지하는 하부다이와; 상기 하부다이의 상부측에서 고정수단에 의해 하부다이와 결합되며 중앙하부에 상기 슬라이드캠 및 탄성복귀수단을 수용할 수 있도록 제 1수용홈부가 형성된 커버다이 및 상기 슬라이드캠과 상기 하부다이의 후방부에 위치하여 하부다이와 고정수단에 의해 결합되며 전방중앙부에 드라이브캠을 수용할 수 있는 제 2수용홈부가 형성된 후방다이를 포함하여 이루어지되, 상기 탄성복귀수단은 다수의 원판으로 이루어지는 디스크 스프링으로 구성된다.

여기서 상기 디스크 스프링을 구성하는 원판은 테두리측이 일정각도 경사지도록 경사면이 형성되며, 디스크 스프링은 상기 원판의 경사면 단부측이 접하는 형태와 대향되는 형태가 상부몸체와 하부몸체 및 커버다이의 제 1수용홈부에 의해 형성되는 수용공간 내에 수평선상으로 교번되게 배열된다.

또한 상기 하부다이는 후방중앙부에 드라이브캠이 하방이동시에 드라이브캠 단부를 수용할 수 있는 제 3수용홈부가 형성되며, 상기 커버다이 전방 중앙부에는 피가공물의 상부측과 간섭되지 않도록 홈부가 형성된다.

본 발명에 따르면 탄성복귀수단으로 디스크 스프링을 형성함으로써 강도 및 스프링 답력을 유지 또는 증대시키면서도 전체 캠기구의 부피를 대폭 감소시킬 수 있어 풀 프로그레시브 금형(FULL PROGRESSIVE DIE)이 가능해지고 장치비 절감 및 작업공간 최소화를 유도하게 되어 생산성 획기적 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러 풀 프로그레시브 금형(FULL PROGRESSIVE DIE)이 가능해짐에 따라 제품의 신뢰성 및 작업자의 안전성 확보가 가능해지는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래 캠 기구의 구성 및 작동 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 캠기구의 구성을 나타내는 조립사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 캠기구의 작동과정을 나타내는 단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 프레스금형용 캠기구에 대해 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 캠기구의 구성을 나타내는 조립사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 캠기구의 작동과정을 나타내는 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 프레스금형용 캠기구는 크게 프레스금형의 상부금형(110)에 고정결합되어 상부금형(110)이 왕복이동함에 따라 동반이동하며 하단부 일측에 드라이브경사면(120)이 형성되는 드라이브캠(100)과, 판형태의 하부몸체(220)와 상기 하부몸체(220)의 후방 상부측에 고정결합되는 상부몸체(210)로 이루어지는 슬라이드캠(200)과, 상기 슬라이드캠(200) 하부몸체(220)의 저면에 접하여 배치되며 슬라이드캠(200)을 지지하는 하부다이(300)와, 상기 하부다이(300)의 상부측에서 고정수단에 의해 하부다이(300)와 결합되며 중앙하부에 상기 슬라이드캠(200) 및 탄성복귀수단을 수용할 수 있도록 제 1수용홈부(410)가 형성된 커버다이(400)와 상기 슬라이드캠(200)과 상기 하부다이(400)의 후방부에 위치하여 하부다이(400)와 고정수단에 의해 결합되며 전방중앙부에 드라이브캠(100)을 수용할 수 있는 제 2수용홈부(510)가 형성된 후방다이(500)로 구성된다.

여기서 상기 드라이브캠(100)은 판상으로 형성되는 상부금형(110)의 저면부에 고정결합되어 상부금형이 상하로 왕복이동함에 따라 동반 이동하여 슬라이드캠(200)을 수평이동시키기 위해 구비되는데, 상기 드라이브캠(100)에는 하단부 일측에 일정 경사각도를 가지는 드라이브경사면(120)이 형성되어 이와 위치 및 형상적으로 대응되는 슬라이드캠(200)의 슬라이드경사면(211)을 가압하여 드라이브캠(100)이 하부측으로 이동시에 하부 이송력이 슬라이드경사면(211)을 통해 슬라이드캠(200)으로 전달된다.

도 3에서 도시되는 상기 드라이브경사면(120)은 가압시 슬라이드캠(200)이 원활하게 수평이동될 수 있도록 드라이브캠(100)의 수직 연장선과 드라이브경사면(120)으로 이루어지는 경사각 α는 20°내지 60°로 형성됨이 바람직하다.

상기 경사각 α가 20°보다 작을 경우 슬라이드캠(200)의 이송거리가 감소되어 일정 이동거리를 확보하기 위해서는 슬라이드캠(200)의 상부몸체(210)가 커져야 되는 문제가 발생되며, 60°보다 클 경우에는 가압력이 수평방향으로 전달되기보다 수직방향으로 더 전달되어 슬라이드캠(200)을 지지하는 하부다이(300)에 하중이 지나치게 작용하게 되어 전체적으로 캠기구의 내구성이 떨어지게 되며, 가장 바람직하게는 40°내지 45°이다.

한편 상기 슬라이드캠(200)은 상기 판형태의 하부몸체(220)와 하부몸체(220) 후방 중앙 상부면상에 고정결합되는 상부몸체(210)로 구성되어 전술한 드라이브캠(100)과 슬라이딩 결합되어 드라이브캠(100)의 하부이동에 의해 전방부측으로 수평이동하도록 구비된다.

물론 전방부측으로 수평이동한 슬라이드캠(200)은 슬라이드캠(200)과 후술할 커버다이(400)에 의해 형성되는 수용공간 내에 안치되는 탄성복귀수단에 의해 이동 전 원위치로 회복된다.

상기 상부몸체(210)는 상부가 반원형태의 상부판(212)과, 슬라이드경사면(211)이 후방부에 형성된 중앙몸체(213)로 이루어진다.

아울러 상기 하부몸체(220)는 판 형태로 이루어지며 전방 중앙부에 피가공물(800)을 천공하기 위한 피어싱펀치(600)가 결합되며 하부몸체(220)의 폭길이는 상기 상부몸체(210)의 폭길이보다 일정 크기로 크게 형성된다.

이는 상기 상부몸체(210)가 탄성복귀수단에 의해 원위치로 복귀시 원위치보다 후방부측으로 이동되는 것을 방지하기 위해 원위치 복귀시 하부몸체(220) 후방 단부면이 후술할 후방다이의 전방부면에 간섭되어 정지되도록 하기 위함이다.

한편 상기 탄성복귀수단은 본 발명의 가장 큰 특징 중 하나로서 일정 테두리 경사면을 가지는 다수의 원판(710)으로 이루어지는 디스크 스프링(700)으로 구성되어 복귀를 위한 탄성에너지가 종래 코일스프링에 비해 훨씬 커 탄성복귀수단의 부피를 대폭 감소시킬 수 있게 한다.

이러한 탄성복귀수단의 부피 감소는 캠기구의 부피감소를 유도하여 종래 코일스프링을 채택한 캠기구에 비해 같은 복귀에너지를 가지면서도 그 크기는 절반이하로 줄일 수 있게 된다.

이러한 캠기구의 크기가 대폭 감소됨에 따라 완전 순차이송금형(Full Progressive Die)이 가능해지는 것이다.

상기 디스크 스프링은(700)은 다수의 원판(710)으로 이루어지는데, 이러한 상기 디스크 스프링을 구성하는 원판(710)은 테두리측이 일정각도 경사지도록 경사면이 형성되며, 이와 같은 원판(710)을 어느 하나는 경사면이 후방부로 향하도록 배치하고 다른 하나는 이와 접하도록 배치하되 경사면이 전방부로 향하도록 배치한다.

이와 같은 형태로 계속하여 전후방부로 순차 배열한다. 즉, 어느 하나의 원판(710)과 다른 하나의 원판(710) 경사면의 단부가 각각 접하는 형태와 대향되는 형태가 교번되게 배열되는 것이다.

이에 따라 경사면에 의한 원판(710)의 수축력이 복귀에너지로 작용하게 되며, 이는 가압하는 상부몸체(210)와 가압면과 원판(710)의 접촉면 대비해서 복귀에너지가 종전 코일스프링에 비해 훨씬 증대된다.

한편 상기 하부다이(300)는 슬라이드캠(200)을 지지하도록 슬라이드캠 하부몸체(220)의 저면에 접하여 배치되는데, 이러한 하부다이(300)는 후술할 커버다이(400) 및 후방다이(500)와 각각 상부면과 후방부면상으로 나사 또는 볼트와 같은 고정수단에 의해 고정결합된다.

아울러 상기 하부다이(300)의 후방 중앙부에는 드라이브캠(100)이 하방으로 이동하여 상기 슬라이드캠(200)을 수평이동시키는 경우 드라이브캠(100) 단부를 수용할 수 있도록 드라이브캠(100) 단부보다 폭이 일정 길이 이상 큰 제 4수용홈부(310)가 형성된다.

또한 상기 커버다이(400)는 상기 하부다이(300)의 상부측에서 고정수단에 의해 하부다이(300)와 결합되며 중앙하부에 상기 슬라이드캠 및 탄성복귀수단을 수용할 수 있도록 제 1수용홈부(410)가 형성되는데, 이러한 제 1수용홈부(410)의 길이는 커버다이(400)의 총 길이보다 작게 형성되어야 함은 물론이며, 디스크 스프링(700)을 구성하는 원판(710) 개수는 이러한 제 1수용홈부(410)의 형성길이에 따라 적절하게 채택되게 된다.

아울러 상기 커버다이(400)의 전방 중앙부에는 피가공물(800)의 상부측과 간섭되지 않도록 홈부(420)가 형성될 수 있으며, 이러한 홈부(420)의 형성 모양은 피가공물(800)의 상부측 형태와 대응되게 형성됨은 물론이다.

한편 상기 후방다이(500)는 상기 슬라이드캠(200)과 상기 하부다이(400)의 후방부에 위치하여 하부다이(400)와 고정수단에 의해 결합되며 전방중앙부에 드라이브캠을 수용할 수 있는 제 2수용홈부(510)가 형성되는데, 이러한 상기 제 2수용홈부(510)의 폭은 드라이브캠(100) 단부측의 폭보다 일정 크기 이상으로 형성됨은 물론이다.

이에 따라 상기 커버다이(400), 하부다이(300) 및 후방다이(500)는 상기 슬라이드캠(200)을 상, 하, 후방부를 감싸는 형태로 결합되며 상부측에서 바라볼 때 상기 슬라이드캠(200)의 슬라이드경사면(211)이 드라이브캠(100)의 단부면 면적만큼 노출되도록 결합되게 된다.

따라서 도 5에 도시된 바와 같이 드라이브캠(100)이 하부측으로 이동하게 되면 드라이브경사면이 슬라이드경사면(211)을 가압하여 슬라이드캠(200)이 전방으로 수평이동하여 피어싱펀치(600)가 일정간격 이격되어 전방에 위치하는 피가공물(800)에 접근하여 천공작업을 수행하며 드라이브캠(100)이 상부측으로 이동하면 상기 디스크 스프링(700)의 수축에 따른 복귀에너지에 의해 슬라이드캠(200)이 원위치로 복귀하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예들로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 드라이브캠 110 : 상부금형
120 : 드라이브경사면 200 : 슬라이드캠
210 : 상부몸체 211 : 슬라이드경사면
212 : 상부판 213 : 중앙몸체
220 : 하부몸체 300 : 하부다이
310 : 제 4수용홈부 400 : 커버다이
410 : 제 1수용홈부 420 : 홈부
500 : 후방다이 510 : 제 2수용홈부
600 : 피어싱펀치 700 : 디스크 스프링
710 : 원판 800 : 피가공물

Claims

프레스금형의 상부금형에 고정결합되어 상부금형이 왕복이동함에 따라 동반이동하며 하단부 일측에 드라이브경사면이 형성되는 드라이브캠과;
판형태의 하부몸체와 상기 하부몸체의 후방 상부측에 고정결합되는 상부몸체로 이루어지되 상부몸체는 상기 드라이브캠의 드라이브경사면과 대응되는 슬라이드경사면이 형성되어 드라이브캠이 상하이동됨에 따라 수평이동하도록 이루어지며 하부몸체의 전방 중앙부에는 피가공물에 천공을 형성시키는 피어싱펀치가 결합되며 상부몸체의 전방면과 하부몸체의 상부면 상에 탄성복귀수단이 접하여 수용되는 슬라이드캠과 및
상기 슬라이드캠 하부몸체의 저면에 접하여 배치되며 슬라이드캠을 지지하는 하부다이를 포함하여 이루어지되,
상기 탄성복귀수단은 다수의 원판으로 이루어지는 디스크 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프레스금형용 캠기구.
제 1항에 있어서,
상기 하부다이의 상부측에서 고정수단에 의해 하부다이와 결합되며 중앙하부에 상기 슬라이드캠 및 탄성복귀수단을 수용할 수 있도록 제 1수용홈부가 형성된 커버다이 및
상기 슬라이드캠과 상기 하부다이의 후방부에 위치하여 하부다이와 고정수단에 의해 결합되며 전방중앙부에 드라이브캠을 수용할 수 있는 제 2수용홈부가 형성된 후방다이가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 프레스금형용 캠기구.
제 1항에 있어서,
상기 디스크 스프링을 구성하는 원판은 테두리측이 일정각도 경사지도록 경사면이 형성되며, 디스크 스프링은 상기 원판의 경사면 단부측이 접하는 형태와 대향되는 형태가 상부몸체와 하부몸체 및 커버다이의 제 1수용홈부에 의해 형성되는 수용공간 내에 수평선상으로 교번되게 배열되는 것을 특징으로 하는 프레스금형용 캠기구.
제 1항에 있어서,
상기 하부다이는
후방중앙부에 드라이브캠이 하방이동시에 드라이브캠 단부를 수용할 수 있는 제 3수용홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 프레스금형용 캠기구.
제 1항에 있어서,
상기 커버다이 전방 중앙부에는 피가공물의 상부측과 간섭되지 않도록 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 프레스금형용 캠기구.