KR20200078797A - 펀치 장치 - Google Patents

Abstract

펀치 장치는 상부 및 하부 다이 유닛(2,3)들과 보조 유닛(4)을 구비한다. 하부 다이 유닛(2)은 하부 다이 패드(21), 몰드 플레이트(22), 하부 다이 패드(21)와 몰드 패드(22) 사이에 연결된 제 1 탄성 부재(23) 및, 몰드 플레이트(22)에 연결된 제 2 탄성 부재(24)를 포함한다. 상부 다이 패드(3)는 제 2 탄성 부재(24)에 연결되고 몰드 플레이트(22) 위에 위치된 하부 코어(31), 하부 코어(31) 위에 위치된 상부 코어(32) 및, 상부 코어(32)에 연결된 상부 다이 패드(34)를 구비한다. 상부 다이 패드(34)가 하사점으로 아래로 움직일 때까지 상부 다이 유닛(3) 및 몰드 플레이트(22)의 더 이상의 하방향 움직임을 허용하는 방식으로, 몰드 플레이트(22)가 하부 코어(31)에 접촉할 때 보조 유닛(4)은 몰드 플레이트(22)에 상방향의 힘을 가한다.

Description

펀치 장치{PUNCH MACHINE}

본 발명은 성형 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펀치 장치(punch machine)에 관한 것이다.

환경에 대한 관심이 상승하는 것과 함께, 많은 나라에서 녹색 정책(green policy)이 광범위하게 수행되어, 연료 전지에 대한 수요가 증가되고 있다. 양극 플레이트(bipolar plate)들은 연료 전지의 필수적인 요소들인데, 제조하는 동안 휘어짐 또는 스프링백(springback)의 현상을 겪을 수 있으며, 이것은 개선이 필요한 소망스럽지 않은 결합이다.

도 1 을 참조하면, 중국 특허 공보 CN 101504984 A 는 상부 몰드(11) 및 하부 몰드(12)를 구비하는 몰드 조립체를 개시한다. 고무 코어(13)는 몰딩하는 동안 원료 재료(14)의 휘어짐 또는 스프링백(springback)을 상기 고무 코어(13)의 탄성에 의하여 경감시키도록 상부 및 하부 몰드(11, 12)들중 하나에 제공된다. 그러나, 고무로 만들어진 코어(13)는 내구성이 적으며 제품의 몰딩 품질에 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 경감시킬 수 있는 펀치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 펀치 장치는 하부 다이 유닛, 상부 다이 유닛 및 보조 유닛을 구비한다.

하부 다이 유닛은, 하부 다이 패드, 상기 하부 다이 패드 위에 위치된 몰드 플레이트, 하부 다이 패드와 몰드 플레이트 사이에 연결된 적어도 하나의 제 1 탄성 부재 및, 몰드 플레이트에 연결된 적어도 하나의 제 2 탄성 부재를 구비한다. 상부 다이 유닛은, 제 2 탄성 부재에 연결되고 몰드 플레이트의 위에 위치된 하부 코어, 상기 하부 코어의 위치에 위치되고 상기 하부 코어와 함께 작용하여 그 사이에 몰드 공동을 형성하는 상부 코어 및, 상기 상부 코어 위에 위치되고 상기 상부 코어에 연결된 상부 다이 패드를 구비한다. 보조 유닛은 몰드 플레이트가 하부 코어와 접촉하게 될 때 몰드 플레이트에 상방향의 힘을 가하는데, 이것은 상부 다이 패드가 아래로 하사점으로 움직일 때까지 상부 다이 패드와 몰드 플레이트의 더 이상의 하방향 움직임을 허용하는 방식으로 이루어진다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 실시예 및 변형에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 중국 특허 공보 CN 101504984 A 에 개시된 몰드 조립체의 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 펀치 장치의 실시예에 대한 단면도이다.
도 3 은 실시예의 사시도이다.
도 4 는 실시예의 다른 단면도이다.
도 5 는 실시예의 상부 코어 및 하부 코어의 부분적인 단면도로서, 상기 코어들은 그 사이에 배치된 원료 재료를 미리 형성(pre-form)하도록 함께 모여있다.
도 6 은 원료 재료를 몰딩하기 위해 사용된 펀치 장치의 중간 상태를 도시하는 단면도로서, 복수개의 제 2 탄성 부재들이 압축되고 있다.
도 7 은 도 6 의 상태에서 상부 코어 및 하부 코어의 부분적인 단면도이다.
도 8 은 원료 재료를 몰딩하기 위해 사용되는 펀치 장치의 다른 중간 상태를 도시하는 단면도로서, 하부 코어는 2 개의 돌출부들에 대하여 맞닿아 있다.
도 9 는 원료 재료의 몰딩을 위하여 사용된 펀치 장치의 다른 중간 상태를 도시하는 단면도로서, 2 개의 미끄럼 블록들이 각각 2 개의 정지 부재들과 미끄러질 수 있게 접촉되고 있다.
도 10 은 도 9 의 상태에서 상부 코어 및 하부 코어의 부분적인 단면도이다.
도 11 은 원료 재료를 몰딩하는데 사용되는 펀치 장치의 다른 중간 상태를 도시하는 단면도로서, 2 개의 롤러들은 각각 미끄럼 블록들을 밀어서 외측으로 움직인다.
도 12 는 도 11 의 상태에서 상부 코어 및 하부 코어에 대한 부분적인 단면도이다.
도 13 은 원료 재료의 몰딩을 위하여 사용되는 펀치 장치의 다른 중간 상태를 도시하는 단면도로서, 실시예의 상부 다이 패드는 하사점으로 움직인다.
도 14 는 도 13 의 상태에서 상부 코어 및 하부 코어의 부분적인 단면도이다.

개시 내용을 상세하게 설명하기에 앞서, 적절하다고 간주되는 경우에, 참조 번호 또는 참조 번호의 첨부 기호는 도면들 사이에서 반복되어 대응되거나 유사한 요소들을 나타내며, 이것은 선택적으로는 유사한 특성을 가질 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

도 2 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 펀치 장치의 실시예는 하부 다이 유닛(2), 상기 하부 다이 유닛(2)의 위에 배치된 상부 다이 유닛(3) 및, 보조 유닛(4)을 구비한다. 하부 다이 유닛(2)은 워크스테이션(workstation)상에 배치될 수 있는 하부 다이 패드(21), 하부 다이 패드(21) 위에 위치되는 몰드 플레이트(22), 하부 다이 패드(21)의 상부 표면과 몰드 플레이트(22)의 저부 표면 사이에 연결된 복수개의 제 1 탄성 부재(23) 및, 몰드 플레이트(22)의 상부 표면에 연결된 복수개의 제 2 탄성 부재(24)를 포함한다. 제 1 및 제 2 탄성 부재(23,24)들의 수는 실제적인 필요성에 따라서 변화될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 하부 다이 패드(21)는, 제 1 탄성 부재(23)들에 연결된 하부 주 동체(211) 및, 서로로부터 수평으로 이격된 2 개의 정지 블록(212)들을 구비하며, 상기 정지 블록은 몰드 플레이트(22)에 대하여 맞닿도록 하부 주 동체(211)로부터 상방향으로 연장된다. 몰드 플레이트(22)는 플레이트 동체(221) 및 2 개의 돌추부(222)들을 구비하며, 상기 플레이트 동체는 2 개의 장착 요부(220)들을 가지고, 상기 돌출부들은 서로 수평으로 이격되고 플레이트 동체(221)로부터 상방향으로 돌출된다. 이러한 실시예에서, 장착 요소(220)들은 플레이트 동체(221)의 대향하는 측부 표면에 각각 형성된다. 플레이트 동체(221)는 복수개의 미끄럼 홈(223)을 더 가지며, 미끄럼 홈들 각각은 수평으로 연장되고 장착 요부(220)들의 대응하는 것과 공간 소통(spatial communication)된다. 상부 다이 유닛(3)은 하부 코어(31), 상부 코어(32) 및, 상부 다이 패드(34)를 가지고, 상기 하부 코어는 제 2 탄성 부재(24)에 연결되고 몰드 플레이트(22)의 위에 위치되고, 상기 상부 코어는 하부 코어(31)의 위에 위치되고 하부 코어(31)와 함께 작용하여 그 사이에 몰드 공동(33)을 형성하고, 상기 상부 다이 패드(34)는 상부 코어(32)의 위에 위치되고 상부 코어(32)에 연결된다.

보조 유닛(4)은 2 개의 정지 부재(41), 2 개의 미끄럼 블록(sliding block, 42), 2 개의 복귀 탄성 부재(recovering resilient member, 43) 및 2 개의 푸쉬 로드(pushing rod, 44)를 구비한다. 정지 부재(41)는 서로로부터 수평으로 이격되고, 하부 다이 패드(21)의 하부 주 동체(211)상에 배치되고, 정지 블록(212)의 2 개 측에 각각 위치된다. 미끄럼 블록(42)들은 몰드 플레이트(22)에 장착되고 몰드 플레이트(22)에 대하여 움직일 수 있다. 이러한 실시예에서, 미끄럼 블록(42)들 각각은 장착 요부(220)들중 개별의 하나에 수용되고, 미끄럼 홈(223)들중 대응하는 2 개에서 미끄러질 수 있다. 복귀 탄성 부재(43)들 각각은 몰드 플레이트(22)의 플레이트 동체(221)와 미끄럼 블록(42)들중 개별의 하나 사이에 연결된다. 푸쉬 블록(44)들은 상부 다이 패드(34)로부터 아래로 연장되어 미끄럼 블록(42)을 각각 밀도록 미끄럼 블록(42) 위에 각각 위치된다. 미끄럼 블록(42)들 각각은 정지 부재(41)들중 대응하는 하나를 향하는 경사 표면(421) 및, 상방향으로 향하는 평탄 표면(422)을 가진다. 정지 부재(41)들 각각은 미끄럼 표면(411)을 가지는데, 상기 미끄럼 표면은 하방향으로 그리고 외측으로 비스듬하고, 미끄럼 블록(42)들중 대응하는 하나의 경사 표면(421)에 대하여 미끄러질 수 있게 맞닿는다. 푸쉬 로드(44)들 각각은 로드 동체(rod body, 441) 및 롤러(442)를 구비하며, 상기 로드 동체는 상부 다이 패드(34)로부터 아래로 연장되고, 상기 롤러는 로드 동체(441)의 하부 단부에 회전될 수 있게 연결된다. 미끄럼 블록(42)들 각각의 평탄 표면(442)은 푸쉬 로드(44)의 대응하는 것의 롤러(442)에 대하여 맞닿도록 되어 있다.

도 2 및 도 5 를 참조하면, 본 발명에 따른 펀치 장치를 이용하여 원료 재료(A)를 몰딩하는 프로세스가 도시되어 있다. 원료 재료(A)는 시트(sheet)일 수 있고, 상부 코어(32)와 하부 코어(31) 사이에 위치되도록 하부 코어(31)상으로 배치되며, 이후에 상부 다이 패드(34)를 구동함으로써 하부 다이 패드(21)를 향하여 아래로 움직인다. 상부 다이 패드(34)는 외부 구동 장치(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 도 6 내지 도 8 을 참조하면, 상부 코어(32)는 상부 다이 패드(34)를 가지고 아래로 움직여서 원료 재료(A)에 대하여 가압함으로써 하부 코어(31)를 원료 재료(A)를 통하여 아래로 민다. 하부 코어(31)가 아래로 움직이는 동안에, 제 2 탄성 부재(24)는 하부 코어(31)에 의해 압축되고 상방향 복원력을 하부 코어(31)에 가함으로써 원료 재료(A)는 상부 코어(32)와 하부 코어(31) 사이에 미리 형성(pre-formed)된다. 다음에, 하부 코어(31)는 몰드 플레이트(22)의 돌출부(222)에 대하여 맞닿도록 하방향으로 계속 밀리고, 이후에 몰드 플레이트(22)는 하방향으로 밀려서 제 1 탄성 부재(23)들을 압축한다. 이러한 순간에, 하부 코어(31)는 제 1 및 제 2 탄성 부재(23, 24)에 의하여 상방향으로 밀려서 원료 재료(A)가 더욱 형성된다. 또한, 이러한 순간에, 푸쉬 로드(44)의 롤러(442)들은 각각 미끄럼 블록(42)들의 평탄한 표면(422)에 대하여 각각 맞닿는다.

도 9 및 도 10 을 참조하면, 몰드 플레이트(22)는 미끄럼 블록(42)들의 경사 표면(421)들이 정지 부재(41)들의 미끄럼 표면(411)들과 각각 미끄러질 수 있게 접촉되는 지점까지 아래로 더 밀리며, 그 동안에 정지 부재(41)들은 미끄럼 블록(42)들을 통하여 상방향의 힘을 하부 코어(31)에 가함으로써 원료 재료(A)가 더 형성되고, 그 동안에 몰드 플레이트(22)는 아래로 움직이도록 계속 밀린다. 도 3, 도 11 및 도 12 를 참조하면, 몰드 플레이트(22)의 연속적인 하방향 움직임으로써, 미끄럼 블록(42)들 각각의 경사 표면(421)은 대응하는 정지 부재(41)의 미끄럼 표면(411)을 따라서 외측으로 미끄러지고, 미끄럼 블록(42)들 각각은 미끄럼 홈(223)들중 대응하는 것을 따라서 수평으로 그리고 외측으로 미끄러짐으로써, 복귀 탄성 부재(43)들을 신장(stretching)시킴으로써 복귀 탄성 부재(43)에 복귀 포텐셜 에너지를 저장한다. 미끄럼 블록(42)들의 평탄 표면(422)들은 각각 푸쉬 로드(44)의 롤러(442)들과 미끄러질 수 있게 접촉되기 때문에, 평탄 표면(422)들과 롤러(442)들 사이의 마찰력은 미끄럼 블록(42)들의 외측 움직임을 억제할 정도로 크지 않을 것이다. 도 11 및 도 12 를 참조하면, 몰드 플레이트(22)가 하방향으로 움직여서 정지 블록(212)에 대하여 맞닿을 때, 하부 코어(31)는 균일한 상방향의 큰 힘을 겪음으로써 원료 재료(A)는 더욱 형성된다. 도 13 및 도 14 를 참조하면, 몰드 플레이트(22)가 정지 블록(212)에 대하여 맞닿도록 움직인 후에, 상부 다이 유닛(3)은 상부 다이 패드(34)가 하사점으로 아래로 움직일 때까지 하방향으로 계속 움직이는데, 상기 하사점에서 푸쉬 로드(44)들 각각의 롤러(442)는 장착 요부(220)들중 개별의 하나에 적어도 부분적으로 수용되고, 푸쉬 로드(44)들의 로드 동체(441)들은 몰드 플레이트(22)에 대하여 맞닿음으로써 상부 다이 유닛(3)의 더 이상의 하방향의 움직임을 방지한다. 도 14 를 참조하면, 하사점에서, 원료 재료(A)는 몰드 공동(mold cavity, 33) 안에 완전하게 채워져서 원료 재료(A)의 형성을 마무리한다. 다음에, 외부 구동 장치는 상부 다이 패드(34)가 아래로 움직이도록 구동하는 것을 정지함으로써, 제 1 및 제 2 탄성 부재(23, 24)와 복귀 탄성 부재(43)가 그것의 비압축 상태로 복귀될 수 있게 하여 펀치 장치가 도 2 에 도시된 상태로 복귀된다.

본 발명의 펀치 장치는 원료 재료(A)의 다단계 형성 작용(multi-stage forming operation)을 제공하여, 원료 재료(A)의 1 회 다량 변형(one-time large deformation)을 회피함으로써 원료 재료(A)의 휘어짐(warping) 또는 스프링백(springback)을 감소시킨다. 고무 요소는 이러한 펀치 장치에 필요하지 않으며, 따라서 펀치 장치의 요소들은 더욱 내구성이 있다. 상부 및 하부 코어(32,31)들은 상부 다이 유닛(3)의 하방향 또는 상방향 움직임 동안에 특정의 몰딩 상태(molding state)에 항상 있어서, 원료 재료(A)가 상부 코어(32)와 하부 코어(31) 사이에 제한되도록 보장함으로써 원료 재료(A)의 휘어짐 또는 스프링백의 가능성을 더욱 감소시킨다.

대안으로서, 푸쉬 로드(44)들의 롤러(442)들은 쐐기 블록(wedge block)으로 대체될 수 있고 미끄럼 블록(42)들의 평탄 표면(442)들은 경사진 표면들로 대체될 수 있어서 쐐기 블록들과 경사진 표면들 사이에 미끄러질 수 있는 접촉이 이루어진다는 점이 주목되어야 한다.

상기 설명에 있어서, 설명의 목적으로, 실시예의 완전한 이해를 제공하도록 다양한 구체적 세부 내용들이 기재되었다. 그러나, 특정한 세부 내용중 일부 없이도 하나 이상의 다른 실시예들이 실시될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서를 통하여 "하나의 실시예", "실시예", 서수등으로 표시된 실시예를 참조하는 것은 특정의 특징, 구조 또는 특성이 개시된 발명의 실시에 포함될 수 있음이 이해될 것이다. 또한 상세한 설명에서, 개시 내용을 간소화하고 다양한 발명의 양상의 이해를 돕기 위하여 다양한 특징들은 때때로 하나의 실시예에서 그룹으로 이루어지며, 하나의 실시예로부터의 하나 이상의 특징들 또는 상세한 내용들이, 발명의 실시에 있어서 적절하다면, 다른 실시예로부터의 하나 이상의 특징들 또는 상세 내용들과 함께 실시될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

본 발명은 예시적인 실시예로 간주되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않으며, 모든 변형과 등가의 구성을 포괄하기 위하여 가장 넓게 해석되는 사상 및 범위내에 포함되는 다양한 구성들을 포괄하도록 의도된다는 점이 이해된다.

Claims (6)

1. 하부 다이 패드, 상기 하부 다이 패드 위에 위치된 몰드 플레이트, 상기 하부 다이 패드와 상기 몰드 플레이트 사이에 연결된 적어도 하나의 제 1 탄성 부재 및, 상기 몰드 플레이트에 연결된 적어도 하나의 제 2 탄성 부재를 구비하는, 하부 다이 유닛;
   상기 제 2 탄성 부재에 연결되고 상기 몰드 플레이트 위에 위치된 하부 코어, 상기 하부 코어 위에 위치되고 상기 하부 코어와 함께 작용하는 상부 코어로서 상기 하부 코어와 상기 상부 코어 사이에 몰드 공동(mold cavity)을 형성하는 상부 코어 및, 상기 상부 코어 위에 위치되고 상기 상부 코어에 연결되는 상부 다이 패드를 구비하는 상부 다이 유닛; 및,
   상기 하부 다이 패드가 하사점으로 아래로 움직일 때까지 상기 상부 다이 유닛 및 상기 몰드 플레이트의 더 이상의 하방향 움직임을 허용하는 방식으로, 상기 몰드 플레이트가 상기 하부 코어와 접촉할 때 상방향의 힘을 상기 몰드 플레이트에 적용하는, 보조 유닛;을 포함하는, 펀치 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조 유닛은, 상기 하부 다이 패드상에 배치된 복수개의 정지 부재들, 상기 몰드 플레이트에 장착되고 상기 몰드 플레이트에 대하여 움직일 수 있는 복수개의 미끄럼 블록들 및, 상기 미끄럼 블록들을 각각 밀도록 상기 상부 다이 패드로부터 하방향으로 연장된 복수개의 푸쉬 블록을 구하고;
   상기 미끄럼 블록들이 각각 하방향으로 상기 푸쉬 로드들에 의하여 밀려서 상기 정지 부재들에 대하여 각각 맞닿을 때, 상기 미끄럼 블록들 각각은 상기 정지 부재들중 대응하는 하나 및 상기 몰드 플레이트에 대하여 외측으로 움직여서 상기 몰드 플레이트가 상기 하부 다이 패드와 접촉할 때까지 상기 몰드 플레이트의 더 이상의 하방향 움직임을 허용하는, 펀치 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 미끄럼 블록들 각각은 상기 정지 부재들중 대응하는 하나를 향하는 경사 표면을 가지고;
   상기 정지 부재들 각각은 상기 미끄럼 블록들중 대응하는 하나의 상기 경사 표면에 대하여 미끄러질 수 있게 맞닿기 위한 미끄럼 표면을 가지고;
   상기 보조 유닛은 복수개의 복귀 탄성 부재들을 더 구비하고, 복수개의 복귀 탄성 부재들 각각은 상기 몰드 플레이트와 상기 미끄럼 블록들중 개별적인 하나 사이에 연결되고;
   상기 복귀 탄성 부재들 각각은 복귀 포텐셜 에너지(recovering potential energy)를 내부에 저장하여, 상기 미끄럼 블록들중 개별적인 하나가 외측으로 움직일 때 상기 미끄럼 블록들중 개별적인 하나를 편향시켜서 그것의 원래 위치로 복귀시키는; 펀치 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 몰드 플레이트는, 상기 미끄럼 블록들을 각각 수용하는 복수개의 장착 요부들을 가지는 플레이트 동체 및, 상기 플레이트 동체로부터 상방향으로 돌출하고 상기 하부 코어의 더 이상의 아래로의 움직임을 방지하도록 상기 하부 코어의 아래로의 움직임 동안에 상기 하부 코어와 접촉 가능한 복수개의 돌출부들을 구비하고;
   상기 플레이트 동체는 복수개의 미끄럼 홈들을 더 가지고, 상기 미끄럼 홈들 각각은, 수평으로 연장되고, 상기 장착 요부들중 대응하는 하나와 공간 소통(spatial communication)이 이루어지고, 상기 미끄럼 블록들중 대응하는 하나가 그 안에서 미끄러질 수 있게 허용하는, 펀치 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 푸쉬 로드들 각각은 상기 상부 다이 패드로부터 아래로 연장되는 로드 동체(rod body) 및, 상기 로드 동체의 하단부에 회전 가능하게 연결된 롤러(roller)를 구비하고;
   상기 미끄럼 블록들 각각은 상방향으로 향하는 평탄 표면을 더 가지고, 상기 평탄 표면은 상기 푸쉬 로드들중 대응하는 하나의 상기 롤러에 대하여 맞닿는, 펀치 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 다이 유닛의 상기 하부 다이 패드는 하부 주 동체 및, 복수개의 정지 블록들을 구비하고, 상기 복수개의 정지 블록들은 상기 몰드 플레이트에 대하여 맞닿도록 상기 하부 주 동체로부터 위로 연장되는, 펀치 장치.
   

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