KR20160074727A - 프레스 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소재의 성형 후 불필요한 부분을 용이하게 절단할 수 있는 프레스 성형장치에 관한 것으로서, 프레임과, 상기 프레임에 배치되고 소재를 가압하여 제품을 형성하고 내부에 형성된 냉각유로에 냉각수를 유입하여 상기 소재를 냉각하는 프레스부, 그리고 상기 프레임에 배치되고 상기 프레스부의 외측으로 돌출된 상기 소재의 돌출부를 절단하는 절단수단을 포함한다. 이러한 구성으로 소재를 성형한 후 냉각하기 전에 비교적 온도가 높은 상태에서 소재의 불필요한 부분을 절단할 수 있어 커터의 마모를 최소화하고, 보다 신속하게 소재를 절단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

프레스 성형장치{PRESS FORMING APPARATUS}

본 발명은 프레스 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소재의 성형 후 불필요한 부분을 용이하게 절단할 수 있는 프레스 성형장치에 관한 것이다.

프레스 성형장치를 이용하여 경화능(hardenability)이 큰 소재를 성형하기 위한 방법으로 열간 성형방법이 사용되고 있다. 이러한 열간 성형방법은 금속의 Ac₃ 점 이상으로 소재를 가열 후, 제품의 형상이 투영되어 있는 금형을 통하여 소재의 형상을 성형하고, 상기 금형의 내측에 형성되어 있는 냉각유로를 통하여 냉각수를 유입하여 소재의 성형과 동시에 냉각함으로써 인장강도 1500MPa 급 기계적 물성을 확보할 수 있다.

이때, 상기 금형을 통하여 성형된 성형품에서 최종 제품화가 되기 위해서는 각종 홀을 형성하거나, 불필요한 외곽 부분을 절단해야 하는 작업이 필수적이다. 이러한 작업을 위하여, 일반적인 양산공정에서는 초 고강도강의 기계적 물성으로 인한 금형의 마모 및 수명의 한계에 대한 문제가 있다.

이를 해소하기 위하여, 절단 공정의 솔루션으로 레이저 가공을 채택하고 있지만, 레이저 가공의 경우 고강도 소재 및 복잡한 3차원 형상에 대한 절단 작업이 가능한 장점은 있지만 상대적으로 가공 시간이 오래 걸려 최종적인 제품의 생산 공정 시간이 늘어나는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열간 소재를 성형 후 냉각하기 전에 불필요한 부분을 간단하게 절단할 수 있는 프레스 성형장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레스 성형장치는, 프레임; 상기 프레임에 배치되고, 소재를 가압하여 제품을 형성하고, 내부에 형성된 냉각유로에 냉각수를 유입하여 상기 소재를 냉각하는 프레스부; 및 상기 프레임에 배치되고, 상기 프레스부의 외측으로 돌출된 상기 소재의 돌출부를 절단하는 절단수단;을 포함한다.

상기 프레임은 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 상부에 배치되어 승강 이동하는 이동 프레임으로 마련되고, 상기 프레스부는 상기 베이스 프레임에 설치되고, 제1 성형부가 형성되며, 내측에 상기 냉각유로가 형성되어 있는 하부금형; 및 상기 하부금형의 상부에 배치되도록 상기 이동 프레임에 설치되고, 상기 제1 성형부에 대응되는 제2 성형부가 형성되며, 내측에 상기 냉각유로가 형성되어 있는 상부금형;을 구비할 수 있다.

그리고, 상기 베이스 프레임과 상기 상부금형에 배치되고, 상기 소재를 가압하여 성형하는 위치에 상기 상부금형이 위치하는 것을 감지하는 성형 감지부;를 더 포함할 수도 있다.

상기 성형 감지부는 상기 상부금형의 일측에 마련된 제1 센서부; 및 상기 베이스 프레임에 배치되고, 상기 상부금형이 상기 소재를 가압하며 이동하는 위치에서 상기 제1 센서부와 동일 높이에 돌출 형성된 돌기부가 형성되어 있는 지지부;를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 제1 센서부를 통하여 상기 상부금형의 이동을 감지하면, 상기 상부금형이 상기 소재를 가압하여 정지한 시점에 상기 소재의 돌출부를 절단하도록 상기 절단수단을 동작시키는 제어부;를 더 포함할 수도 있다.

상기 절단수단은 상기 프레임에 배치되고, 직선 이동하는 로드가 구비된 액츄에이터; 및 상기 액츄에이터의 로드에 체결되고, 상기 로드에 의하여 수직 이동하여 상기 소재의 돌출부를 절단하는 커터;를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 절단수단은 상기 프레임에 설치되는 가이드부; 및 상기 가이드부에 삽입되어 승강 이동하고, 일측면에 상기 액츄에이터의 로드가 설치되고, 타측면에 상기 커터가 체결되는 지지부재;를 더 구비할 수도 있다.

또한, 상기 절단수단은 상기 프레임과 상기 지지부재에 마련되어, 상기 커터가 상기 소재의 돌출부를 절단할 수 있는 위치까지 이동하도록 이동 범위를 제한하는 스톱퍼;를 더 구비할 수도 있다.

상기 스톱퍼는 상기 프레임에 설치되는 제2 센서부; 상기 커터의 초기 위치에서 상기 제2 센서부와 동일 높이에 상기 지지부재의 일측으로 돌출 형성된 제1 돌기; 및 상기 커터가 상기 소재의 돌출부를 완전히 절단하는 커팅 위치에서 상기 제2 센서부와 동일 높이에 상기 지지부재의 일측으로 돌출 형성된 제2 돌기;를 구비할 수도 있다.

그리고, 상기 절단수단은 상기 제2 센서부가 상기 제2 돌기를 감지하면 상기 액츄에이터를 동작하여 상기 커터를 회귀시키고, 상기 제2 센서부가 상기 제1 돌기를 감지하면 상기 액츄에이터의 동작을 정지시키도록 제어하는 제어부;를 더 구비할 수도 있다.

본 발명에 의한 프레스 성형장치에 따르면, 가열된 소재를 성형한 후 냉각하기 전에 비교적 온도가 높은 상태에서 소재의 불필요한 부분을 절단할 수 있어 커터의 마모를 최소화 하여 장비의 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 커터를 수직 이동하여 소재의 불필요한 부분을 일시에 절단할 수 있어 보다 신속하게 소재를 절단하여 제품 생산 시간을 절약할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형장치를 개략적으로 도시해 보인 정면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형장치의 제1 동작 상태를 개략적으로 도시해 보인 제1 동작 상태도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형장치의 제2 동작 상태를 개략적으로 도시해 보인 제2 동작 상태도이다.

본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 프레스 성형장치에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형장치를 개략적으로 도시해 보인 정면도이다. 그리고, 도 2는 상기 프레스 성형장치의 프레스부가 소재를 가압하는 상태를 개략적으로 도시해 보인 동작 상태도이고, 도 3은 상기 프레스 성형장치의 절단수단이 소재의 돌출부를 절단하는 상태를 개략적으로 도시해 동작 상태도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명인 프레스 성형장치는 프레임과, 소재(m)를 가압하여 제품을 형성하고 내부에 형성된 냉각유로에 냉각수를 유입하여 상기 소재(m)를 냉각하는 프레스부, 그리고 상기 프레스부의 외측으로 돌출된 상기 소재(m)의 돌출부를 절단하는 절단수단을 포함한다.

상기 소재(m)는 금속의 Ac3점 이상으로 가열한 후 상기 프레스부에 배치되어 성형되는 것이 바람직하다.

상기 프레임은 지면에 배치되는 베이스 프레임(110)과, 상기 베이스 프레임(110)의 상부에 배치되어 승강 이동하는 이동 프레임(120)으로 마련된다. 그리고, 상기 베이스 프레임(110)에 설치되고 상기 이동 프레임(120)과 연결되어 프레스 작업을 수행할 수 있도록 상기 이동 프레임(120)을 상하 이동시키는 실린더(130)가 마련될 수 있다. 물론 프레스 작업을 수행할 수 있는 구성이 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 기계적 구성과 방법이 적용될 수 있다.

상기 프레스부는 상기 베이스 프레임(110)에 설치되고 제1 성형부(211)가 형성되며 내측에 냉각유로(212)가 형성되어 있는 하부금형(210)과, 상기 하부금형(210)의 상부에 배치되도록 상기 이동 프레임(120)에 설치되고 상기 제1 성형부(211)에 대응되는 제2 성형부(221)가 형성되며 내측에 냉각유로(222)가 형성되어 있는 상부금형(220)으로 마련된다.

이러한 구성으로, 상기 이동 프레임(120)에 설치된 상부금형(220)이 승강이동 하면서, 상부금형(220)과 하부금형(210) 사이에 배치되는 가열된 소재(m)를 고압으로 가압하게 되고, 상기 상부금형(220)과 하부금형(210)에 형성되어 있는 성형부(211, 221)의 형상에 대응되는 형상으로 상기 소재(m)가 성형된다. 이때, 상기 소재(m)는 가열된 상태로 배치되기 때문에 성형이 어려운 경화능의 소재를 보다 쉽게 성형할 수 있다.

그리고, 상기 상부금형(220)과 하부금형(210)이 상기 소재(m)를 가압하여 성형한 상태에서 일정 시간이 경과한 후 상기 상부금형(220)과 하부금형(210)의 내측에 형성된 냉각유로(212, 222)에 냉각수를 유입하여 성형된 상기 소재(m)를 냉각하여 초 고강도의 제품을 제조할 수 있다.

상기 절단수단은 상기 이동 프레임(120)에 설치되어 상기 상부금형(220)과 함께 승강 이동하고, 상기 상부금형(220)이 상기 하부금형(210) 측으로 이동하여 상기 소재를 가압하면, 상기 상부금형(220)과 하부금형(210)의 외측으로 돌출된 상기 소재(m)의 돌출부를 절단한다.

보다 구체적으로, 상기 절단수단은 상기 이동 프레임(120)에 설치되는 가이드부(310)와, 상기 이동 프레임(120)에 설치되고 직선 이동하는 로드(321)가 구비된 액츄에이터(320)와, 상기 액츄에이터(320)에 의하여 상기 소재(m)의 돌출부를 절단하는 커터(330)와, 상기 가이드부(310)에 삽입되어 승강 이동하고 일측면에 상기 액츄에이터(320)의 로드(321)가 설치되고 타측면에 상기 커터(330)가 설치되어 상기 커터(330)가 정밀하게 수직이동 할 수 있도록 지지하는 지지부재(340)를 구비한다.

상기 절단수단은 상기 지지부재(340)에 마련되어, 상기 커터(330)가 상기 소재(m)의 돌출부를 절단할 수 있는 위치까지 이동하도록 이동 범위를 제한하는 스톱퍼(350)를 더 구비할 수 있다.

상기 스톱퍼(350)는 상기 이동 프레임(120)에 설치되는 제2 센서부(353)와, 상기 커터(330)의 초기 위치에서 상기 제2 센서부(353)와 동일 높이에 상기 지지부재(340)의 일측으로 돌출 형성된 제1 돌기(351), 그리고 상기 커터(330)가 상기 소재(m)의 돌출부를 완전히 절단하는 커팅 위치에서 상기 제2 센서부(353)와 동일 높이에 상기 지지부재(340)의 일측으로 돌출 형성된 제2 돌기(352)로 구비된다.

이러한 구성으로, 상기 커터(330)가 하측으로 이동하여 커팅 위치까지 이동하면 상기 제2 센서부(353)에서 상기 제2 돌기(352)를 감지하여 상기 액츄에이터(320)의 동작을 멈춘다. 그리고, 다시 상기 액츄에이터(320)를 동작하여 상기 커터(330)를 상측으로 이동하여 초기 위치까지 이동하면 상기 제2 센서부(353)에서 상기 제1 돌기(351)를 감지하여 상기 액츄에이터(320)의 동작을 멈춰 커터(330)가 이동할 수 있는 이동 범위를 제한할 수 있다. 이러한 동작은 제어부(미도시)에 의하여 제어될 수 있다.

본 발명의 프레스 성형장치는 제어부(미도시)를 구비하여 상기 소재(m)를 성형 후 상기 절단수단을 동작하여 상기 프레스부의 외측으로 돌출된 상기 소재(m)의 돌출부를 절단하고, 상기 프레스부의 냉각유로에 냉각수를 유입하여 상기 소재(m)를 냉각하도록 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 실린더(130)를 동작시켜 상기 이동 프레임(120)에 설치된 상부금형(220)을 하강하여 상부금형(220)과 하부금형(210) 사이에 배치되는 가열된 소재(m)를 고압으로 가압하여 상기 소재(m)를 성형하고, 상기 절단수단의 액츄에이터(320)를 동작하여 상기 상부금형(220)과 하부금형(210)의 외측으로 돌출된 상기 소재(m)의 돌출부를 절단하고, 상기 상부금형(220)과 하부금형(210)의 내측에 형성된 냉각유로(212, 222)에 냉각수가 흐르도록 제어한다.

이러한 구성으로, 가열된 소재(m)를 성형한 직후 냉각되기 전에 불필요한 부분을 쉽게 절단하여 제거하고, 냉각수를 유입하여 최종적인 제품을 제조할 수 있어, 경화능이 큰 소재를 보다 빠르고 용이하게 최종 제품으로 성형할 수 있다.

그리고, 본 발명의 프레스 성형장치는 상기 베이스 프레임(110)에 배치되고, 상기 소재(m)를 가압하여 성형하는 위치에 상기 상부금형(220)이 위치하는 것을 감지하는 성형 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 성형 감지부는 상기 상부금형(220)의 일측에 마련된 제1 센서부(410)와, 상기 베이스 프레임(110)에 설치되는 지지부(420)와, 상기 상부금형(220)이 소재(m)를 가압하며 이동 시 상기 제1 센서부(410)와 동일 높이에 상기 지지부(420)의 일측으로 돌출 형성된 제1 돌기부(421)와, 상기 상부금형(220)이 소재(m)를 완젼히 가압하여 성형하는 위치에서 상기 제1 센서부(410)와 동일 높이에 상기 지지부(420)의 일측으로 돌출 형성된 제2 돌기부(422)로 구비된다.

이러한 구성으로, 상기 제어부는 상기 제1 센서부(410)를 통하여 상기 상부금형(220)의 이동을 감지하고, 상기 상부금형(220)이 상기 소재(m)를 완전히 가압하여 성형하는 시점에 상기 절단수단의 액츄에이터(320)를 동작하여 상기 상부금형(220)과 상기 하부금형(210)의 외측으로 돌출된 돌출부를 절단하도록 절단 시기를 제어할 수 있다.

이는 상기 소재(m)가 완전히 성형되는 시점에 돌출부를 절단하여 최종 제품의 불량률을 저감할 수 있고, 또한, 서서히 냉각되고 있는 상기 소재(m)를 최대한 높은 온도에서 절단할 수 있어 상기 커터(330)의 마모를 최소화 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

110 : 베이스 프레임 120 : 이동 프레임
130 : 실린더 210 : 하부금형
220 : 상부금형 310 : 가이드부
320 : 액츄에이터 330 : 커터
340 : 지지부재 350 : 스톱퍼

Claims (10)

1. 프레임;
   상기 프레임에 배치되고, 소재를 가압하여 제품을 형성하고, 내부에 형성된 냉각유로에 냉각수를 유입하여 상기 소재를 냉각하는 프레스부; 및
   상기 프레임에 배치되고, 상기 프레스부의 외측으로 돌출된 상기 소재의 돌출부를 절단하는 절단수단;
   을 포함하는 프레스 성형장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임은 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 상부에 배치되어 승강 이동하는 이동 프레임으로 마련되고,
   상기 프레스부는,
   상기 베이스 프레임에 설치되고, 제1 성형부가 형성되며, 내측에 상기 냉각유로가 형성되어 있는 하부금형; 및
   상기 하부금형의 상부에 배치되도록 상기 이동 프레임에 설치되고, 상기 제1 성형부에 대응되는 제2 성형부가 형성되며, 내측에 상기 냉각유로가 형성되어 있는 상부금형;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 베이스 프레임과 상기 상부금형에 배치되고, 상기 소재를 가압하여 성형하는 위치에 상기 상부금형이 위치하는 것을 감지하는 성형 감지부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 성형 감지부는,
   상기 상부금형의 일측에 마련된 제1 센서부; 및
   상기 베이스 프레임에 배치되고, 상기 상부금형이 상기 소재를 가압하며 이동하는 위치에서 상기 제1 센서부와 동일 높이에 돌출 형성된 돌기부가 형성되어 있는 지지부;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 센서부를 통하여 상기 상부금형의 이동을 감지하면, 상기 상부금형이 상기 소재를 가압하여 정지한 시점에 상기 소재의 돌출부를 절단하도록 상기 절단수단을 동작시키는 제어부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 절단수단은,
   상기 프레임에 배치되고, 직선 이동하는 로드가 구비된 액츄에이터; 및
   상기 액츄에이터의 로드에 체결되고, 상기 로드에 의하여 수직 이동하여 상기 소재의 돌출부를 절단하는 커터;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 절단수단은,
   상기 프레임에 설치되는 가이드부; 및
   상기 가이드부에 삽입되어 승강 이동하고, 일측면에 상기 액츄에이터의 로드가 설치되고, 타측면에 상기 커터가 체결되는 지지부재;
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 절단수단은,
   상기 프레임과 상기 지지부재에 마련되어, 상기 커터가 상기 소재의 돌출부를 절단할 수 있는 위치까지 이동하도록 이동 범위를 제한하는 스톱퍼;
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 스톱퍼는,
   상기 프레임에 설치되는 제2 센서부;
   상기 커터의 초기 위치에서 상기 제2 센서부와 동일 높이에 상기 지지부재의 일측으로 돌출 형성된 제1 돌기; 및
   상기 커터가 상기 소재의 돌출부를 완전히 절단하는 커팅 위치에서 상기 제2 센서부와 동일 높이에 상기 지지부재의 일측으로 돌출 형성된 제2 돌기;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 절단수단은,
    상기 제2 센서부가 상기 제2 돌기를 감지하면 상기 액츄에이터를 동작하여 상기 커터를 회귀시키고, 상기 제2 센서부가 상기 제1 돌기를 감지하면 상기 액츄에이터의 동작을 정지시키도록 제어하는 제어부;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
    

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