KR20230039482A - 금속용기 드로잉 성형장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속용기 드로잉 성형장치 및 방법을 개시한다. 본 발명의 성형장치는, 평면을 이루는 바닥면과 이 바닥면으로부터 마주하는 두 면이 상향 확개되는 형상의 제1성형홈이 형성된 제1벤딩다이와, 상기 제1성형홈에 대응되는 저면 형상의 제1펀치를 포함하는 제1성형부; 상기 마주하는 두 면이 제1성형홈보다 더 좁은 각도로 상향 확개되는 제2성형홈을 갖는 제2벤딩다이와, 상기 제2성형홈에 대응되는 저면 형상의 제2펀치를 포함하는 제2성형부; 상기 마주하는 두 면이 수직 또는 수직에 근접하도록 이루어지는 최종성형홈을 갖는 최종벤딩다이와, 상기 최종성형홈에 대응되는 형상의 최종펀치를 포함하는 최종성형부; 상기 제1밴딩다이와 제2밴딩다이 및 최종밴딩다이의 각 양 측면에서 선택적으로 밀착 설치되는 드로잉다이; 및 상기 제1펀치와 제2펀치 및 최종펀치의 양 측면에서 선택적으로 설치되어 펀치와 함께 하강하여 상기 각 드로잉다이와 접하면서 금속소재의 양 측면을 탄성적으로 가압하도록 된 스트리퍼; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속용기 드로잉 성형장치 및 방법{Metal container drawing device and method thereof}

본 발명은 이음매가 없는 금속용기를 제작하는 드로잉(drawing) 성형장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소재를 수직방향으로 순차 가공하되 최소한의 펀칭에 의해 금속용기를 간단하게 성형할 수 있음은 물론, 특히 사각의 금속용기를 용이하게 성형할 수 있으며, 성형된 용기의 모서리가 변형이나 손상됨이 없이 치밀하고 안정적인 구조의 금속용기를 성형할 수 있는 다단식 드로잉 성형장치 및 방법에 관한 것이다.

주지하다시피 드로잉 가공은 금형을 이용하여 판상(板狀)의 금속소재를 신장시킴으로써 원통형이나 각통형 또는 반구형 등의 원하는 형상으로 프레싱 성형하는 소성가공의 일종으로, 이음매가 없는 용기 모양의 제품을 성형하는데 주로 사용되고 있다.

이러한 드로잉 가공은 다이(die)와 펀치 프레스를 사용하는 다이 드로잉(die drawing)이 일반적이며, 운두가 깊은 용기를 성형할 때는 딥 드로잉(deep drawing) 기법을 이용한다.

딥 드로잉 가공은 그 특성상 소재와 금형간의 접촉시간이 길고, 이에 따라 그만큼 마찰로 인한 부작용의 정도가 크다. 따라서, 용이한 가공을 위해서는 펀치와 다이와의 마찰이 적어야 하는 바, 다이 표면과 펀치 표면에 강제로 윤활유를 주입하여 딥 드로잉 가공을 행하고 있다. 이 때문에 딥 드로잉 가공은 윤활유의 소모 비용이 드는 단점이 있다.

한편, 드로잉 가공으로 성형하는 금속용기는 이음매가 없는 장점에 따라 각종 주방용품을 비롯하여 음료용 캔 및 소형 전기, 전자부품 케이스 등 여러 산업분야에서 다양한 형태로 널리 이용되고 있는데, 대체로 원통형 용기와 사각통형 용기가 주로 사용되고 있다.

주방용품과 같은 일반적인 생활용품이나 음료용 캔 등의 경우에는 드로잉 가공으로 제작된 용기의 형상 정밀도에 그다지 큰 영향을 받지 않지만, 예컨대 소형 전기, 전자부품 케이스의 경우에는 드로잉으로 성형 가공된 용기의 형상 정밀도가 상당히 중요하다.

즉, 전기, 전자부품, 배터리 케이스는 안정된 수납을 위해 수납할 부품의 외형과 크기에 정확히 일치하여 부품을 틈새없이 수납하는 것이 중요함은 물론이고, 나아가 해당 부품들을 채용하는 제품의 안정성과 컴팩트화에도 영향을 미치게 되므로 드로잉 가공의 형상 정밀도에 민감할 수밖에 없는 것이다.

종래 사용되고 있는 일반적인 드로잉 성형방법은, 성형 깊이를 달리 하는 여러 개의 금형을 순차적으로 배치하고, 금속소재를 깊이가 낮은 금형으로부터 점차 깊이가 깊은 금형을 연이어 경유하도록 이송시키면서 깊이를 점진적으로 증가시키는 성형방식을 취하고 있다.

이는 펀치로 금속소재를 다이의 성형구멍에 강제로 밀어넣어서 신장시키는 미끄럼(slip) 마찰 작용을 이용하는 기술로, 펀치의 1회 작동으로 금속용기를 성형할 경우 금속소재가 파손되기 때문에 성형구멍의 깊이가 다른 여러 개의 금형을 통해 수회의 성형공정을 순차적으로 진행하여 원하는 금속용기를 완성하는 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 드로잉 성형방법은 펀치에 의해서 금속소재와 성형구멍간에 강제적인 미끄럼 마찰과 그에 따른 급격한 소재의 변형이 발생하기 때문에 예컨대 사각형 등의 각형 용기를 성형할 경우 여러 공정을 거쳐 성형하더라도 모서리나 측면에 균열이 발생하거나 찢어지고 터지는 등 심각하게 훼손되는 문제가 발생한다.

이 때문에 종래의 드로잉 성형장치로 제작된 각형 용기는 모서리가 직각으로 성형되지 않고 호형을 취하게 되며, 이로 인해 전기, 전자부품을 수납하면 금속용기와 부품 사이에 틈새가 발생하여 안정된 수납이 곤란할 뿐 아니라 틈새만큼 각형 금속용기의 부피가 크게 성형되므로 이를 채용하는 제품의 사이즈에도 나쁜 영향을 미칠 수밖에 없다.

따라서, 공정의 단순화로 비용과 시간을 절약하면서 안정된 고품질의 금속용기를 성형할 수 있는 드로잉 장치 및 방법의 연구가 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

1. 한국 등록특허 10-1301154

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 금속소재를 수직방향으로 순차 가공하되 일정한 저면에 대하여 넓은 각도의 측면으로부터 점차 좁은 각도의 측면을 형성하도록 함으로써 금속소재의 큰 변형이나 손상 없이 안정적으로 각형의 용기를 형성할 수 있는 금속용기 드로잉 성형장치와 그 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 최소한의 단계로 금속용기의 성형이 이루어질 수 있어서 성형공정의 최소화로 인한 설비와 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있는 금속용기 드로잉 성형장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 금속용기의 하단 모서리 부분이 첫 단계부터 최종 단계에 이르기까지 일관적으로 절곡 성형됨으로써 모서리를 직각으로 확실하게 형성할 수 있으며, 다른 측면부위에 대한 절곡 성형을 최소화하여 안정된 조직을 갖는 금속용기를 공급할 수 있는 금속용기 드로잉 성형장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 구름 마찰에 의해 금속소재가 원활하게 성형되도록 함으로써 성형에 따른 마찰저항을 최소화하여 금속용기의 모서리를 균열이나 파손없이 직각으로 확실하게 성형할 수 있는 금속용기 드로잉 성형장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 금속용기 드로잉 성형장치는, 평면을 이루는 바닥면과 이 바닥면으로부터 마주하는 두 면이 상향 확개되는 형상의 제1성형홈이 형성된 제1벤딩다이와, 상기 성형홈에 대응되는 저면 형상의 제1펀치를 포함하는 제1성형부; 상기 마주하는 두 면이 제1성형홈보다 더 좁은 각도로 상향 확개되는 제2성형홈을 갖는 제2벤딩다이와, 상기 제2성형홈에 대응되는 저면 형상의 제2펀치를 포함하는 제2성형부; 상기 마주하는 두 면이 수직 또는 수직에 근접하도록 이루어지는 최종성형홈을 갖는 최종벤딩다이와, 상기 최종성형홈에 대응되는 형상의 최종펀치를 포함하는 최종성형부; 상기 제1밴딩다이와 제2밴딩다이 및 최종밴딩다이의 각 양 측면에서 선택적으로 밀착 설치되는 드로잉다이; 및 상기 제1펀치와 제2펀치 및 최종펀치의 양 측면에 선택적으로 설치되어 펀치와 함께 하강하여 상기 각 드로잉다이와 접하면서 금속소재의 양 측면을 탄성적으로 가압하도록 된 스트리퍼; 를 포함하는 특징이 있다.

본 발명에 있어서, 제2성형부와 최종성형부의 사이에는 각각 밴딩다이와 펀치 및 드로잉다이를 포함하는 하나 또는 둘 이상의 성형부가 더 구성되고, 각 성형부의 밴딩다이는 상기 제2성형부보다 점차 좁아지는 성형홈이 형성되고, 각 펀치 또한 그에 상응하는 각도의 저면형상으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 각 성형부에서 드로잉다이는 고정되고, 각 밴딩다이의 하부에는 각 밴딩다이를 탄성적으로 지지하는 탄성부재가 설치되어 펀치의 가압 시에는 각 밴딩다이가 상기 탄성부재의 탄성력에 대항하여 하측으로 일정 구간 하강하도록 구성되는 것이다.

본 발명에 있어서, 드로잉다이의 내측 상단 모서리는 곡면의 절곡부가 형성되어 금속소재의 측면이 상기 절곡부에 접촉되면서 절곡 성형되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 각 성형부 중 최종성형부를 제외한 성형부에서 상기 드로잉다이에는 밀착되는 각 밴딩다이의 성형홈과 동일한 각도의 드로잉홈이 형성되고, 상기 스트리퍼는 마주하는 드로잉다이의 드로잉홈과 동일한 저면형상을 갖도록 구성되는 것이다.

본 발명에 있어서, 각 밴딩다이에 형성된 각 성형홈의 바닥면에는 패드구멍이 형성되어 패드가 설치되며, 각 패드는 하측으로부터 패드탄성지지체에 의해 지지되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 각 성형부 중 최종성형부에 설치되는 최종밴딩다이의 성형홈은 사면이 직각에 근접한 각도의 경사를 형성하고, 밑면에는 상기 성형홈의 각 측면으로부터 곡면으로 연결되는 성형구멍이 형성될 수 있다.

상기 최종성형부의 밴딩다이 하측에는 최종성형다이가 더 설치될 수 있으며, 최종성형다이에는 상기 성형구멍에 연속하여 관통되는 성형배출구가 형성되고, 성형배출구는 상기 성형구멍의 경사각과 연속되어 점차 좁아지는 진입부와 수직면을 형성하는 수직부 및 점차 하측으로 확개되는 배출부로 연속 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 각 밴딩다이의 상측에는 평행한 한 쌍의 밴딩롤러가 롤러축의 직각 방향으로 이동가능하게 설치되고, 각 밴딩롤러는 롤러탄성지지체에 의해 내측으로 탄발되도록 되어, 펀치가 상기 한 쌍의 밴딩롤러를 외측으로 밀어내면서 하강하도록 된 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 밴딩다이가 마주하여 회동됨으로써 각 단계의 펀치에 밀착되면서 적용 펀치의 각도에 따라 성형이 이루어지는 롤링형 밴딩다이로 이루어지는 것이다.

상기 롤링형 밴딩다이가 펀치의 외면에 압착되도록 롤링형 밴딩다이의 각 외측면을 밀어주는 가압다이가 더 구비될 수 있다.

상기 가압다이는 상기 펀치의 하강과 함께 하강하는 밀대의 수직운동에 연동되어 수평운동이 이루어지도록 구성될 수 있다.

상기 롤링형 밴딩다이는 마주하는 한 쌍의 캠 형태로 이루어져서 펀치와 접촉되는 면이 펀치와 밀착되는 형상의 면으로 이루어지도록 구성될 수 있다.

본 발명은 드로잉 성형방법으로서, 밑면에 대하여 전면과 후면이 상향 확개되는 형상의 제1성형홈을 갖는 제1밴딩다이와, 상기 제1성형홈과 동일 형상의 제1드로잉홈을 갖는 제1드로잉다이가 상기 제1밴딩다이의 양 측으로 설치된 제1성형부에서, 제1밴딩다이와 제1드로잉다이의 상측으로 금속소재를 올려놓고, 상기 제1성형홈과 상응하는 형상의 펀치를 하강하여 금속소재를 가압하고, 제1밴딩다이가 하측으로 일정구간 펀치와 함께 하강하여 금속소재의 전, 후면이 제1성형홈의 형상으로 성형됨과 동시에 금속소재의 양 측면은 각 제1드로잉다이의 내측 모서리에 의해 절곡되면서 1차 성형하는 제1성형단계; 상기 제1성형홈보다 좁은 각도로 상향확개된 제2성형홈을 갖는 제2밴딩다이와, 상기 제2성형홈과 동일 형상의 제2드로잉홈을 갖는 제2드로잉다이가 상기 제2밴딩다이의 양 측으로 설치된 제2성형부에서, 1차 성형된 상기 금속소재를 올려놓고, 상기 제2성형홈과 상응하는 형상의 제2펀치를 하강하여 금속소재를 가압하고, 제2밴딩다이가 일정구간 펀치와 함께 하강하여 금속소재의 전, 후면이 제2성형홈의 형상으로 보다 좁게 성형됨과 동시에 금속소재의 양 측면은 각 제2드로잉다이의 내측 모서리에 의해 보다 더 좁게 절곡 성형되도록 2차 성형하는 제2성형단계; 밑면에 대하여 전면과 후면 및 측면이 수직 또는 수직에 근접한 각도로 형성된 최종성형홈을 갖는 최종밴딩다이가 설치된 최종성형부에서, 2차 성형된 상기 금속소재를 올려놓고, 상기 최종성형홈과 상응하는 형상의 최종펀치를 하강하여 금속소재를 가압하여 사각용기를 최종 성형하는 최종성형단계; 를 포함하는 특징이 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 제2성형단계와 최종성형단계의 사이에는 상기 제2성형단계에서의 제2성형홈보다 점차 좁아지는 성형홈과 드로잉홈을 갖는 밴딩다이와 드로잉다이 및 그에 상응하는 펀치가 구비되는 하나 또는 둘 이상의 성형단계를 더 거치도록 할 수 있다.

본 발명의 방법에 의하면, 제1성형부 내지 최종성형부는 하나의 위치에서 각각 밴딩다이, 드로잉다이, 펀치 및 스트리퍼를 교환하여 사용할 수 있다.

본 발명의 한 방법에 의하면, 제2성형부로부터 최종성형부의 직전 성형부에는 각 밴딩다이의 상측에 평행한 한 쌍의 밴딩롤러가 탄성적으로 마주하도록 설치되고, 상기 금속소재를 상기 밴딩롤러의 상측에 올려놓고 펀치를 하강시킴으로써 금속소재가 펀치에 의해 하강하면서 밴딩롤러와의 강한 구름접촉으로 외면이 안정적으로 절곡되도록 할 수 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 최종성형부에서 배출된 금속소재를 아이오닝다이에 통과시키는 아이오닝단계를 더 거치도록 할 수 있다.

본 발명에서의 밴딩다이는 마주하여 회동됨으로써 각 단계의 펀치에 밀착되면서 해당 펀치의 각도에 따라 성형이 이루어지는 롤링형 밴딩다이를 적용할 수 있고, 이 롤링형 밴딩다이를 교환없이 각 성형부에 동시에 적용하여 하나의 롤링형 밴딩다이에 의해 각 성형부의 밴딩공정이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 금속용기 드로잉 성형장치 및 방법에 의하면, 밴딩다이의 저면에 대하여 전,후면의 각도를 순차적으로 좁게 성형홈을 형성하고, 이 성형홈의 형상에 상응하는 펀치로써 금속소재를 순차적으로 가압 성형함으로써 금속소재의 큰 변형이나 손상 없이 안정적으로 각형의 용기를 형성할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 최소한의 단계로 금속용기의 성형이 이루어질 수 있어서 성형공정의 최소화로 인한 설비와 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 밴딩다이의 저면을 일정하게 확보한 상태에서 전면과 후면의 각도를 점진적으로 좁혀주는 방식을 적용함으로써 금속용기의 하단 모서리 부분이 첫 단계부터 최종 단계에 이르기까지 일관적으로 절곡 성형되도록 하여 모서리를 직각으로 확실하게 형성할 수 있으며, 다른 측면부위에 대한 변형을 최소화하여 안정된 조직을 갖는 고품질의 금속용기를 공급할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 밴딩다이의 상측으로 탄성적으로 마주하는 한 쌍의 밴딩롤러를 설치함으로써 밴딩롤러의 사이를 통과하는 금속소재가 구름 마찰에 의해 원활하게 성형되도록 함으로써 성형에 따른 마찰저항을 최소화하여 금속용기의 모서리를 균열이나 파손없이 직각으로 확실하게 성형할 수 있는 효과를 아울러 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성형장치의 다이부분 사시도.
도 2는 상기 도 1의 주요부분 분리사시도.
도 3은 본 발명에 따른 성형장치의 다른 실시예를 나타낸 개략 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 최종성형부의 일례를 간략하게 나타낸 단면도
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 다이와 펀치의 상호 작용상태도.
도 6은 본 발명의 제1성형부에 의한 금속소재의 변형 상태도.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 작동상태를 공정별로 나타낸 개략 단면도들.
도 8은 본 발명에 따른 스트리퍼의 실시예를 나타낸 평면도 및 단면도.
도 9는 상기 도 8의 작용상태를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 스트리퍼의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 금속소재의 변형상태 예시도.
도 12는 본 발명에 의한 금속소재의 변형상태 순서도.
도 13은 본 발명에 의한 금속소재의 측면 변형상태도.
도 14는 본 발명에 의한 금속소재의 변형상태를 예시적으로 나타낸 사시도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 다이부분의 개략 사시도.
도 16 및 도 17은 상기 도 15에 따른 성형장치의 작용상태를 나타낸 개략 단면도.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 개략 측면도.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 개략 측면도.
도 20은 상기 도 19의 드로잉 공정도.
도 21 내지 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예도.

본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 일실시예로서의 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 표현될 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

본 발명은 각형 금속용기의 성형이 모두 가능하며, 아래의 실시예에서는 사각형의 금속용기를 성형하는 것으로 간주하여 설명하기로 하고, 도면에서 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 적용하였다.

본 발명에 의한 금속용기 드로잉 성형장치는 제1성형부로부터 최종성형부에 이르는 여러 단계의 성형부를 구성하며, 필요에 따라 제1성형부와 최종성형부의 사이에 하나 또는 둘 이상의 성형부의 단계를 적용하게 되고, 각 성형부는 밴딩다이와 펀치를 포함하며, 필요에 따라 드로잉다이가 구비될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 제1성형부에서의 성형장치를 일례로서 도시한 것이며, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성형장치의 다이부분 사시도이고, 도 2는 그 분리사시도로서 이를 참조하면, 본 발명의 제1성형부(100)는 제1밴딩다이(110)와, 제1드로잉다이(120) 및 제1펀치(130)를 포함한다.

제1밴딩다이(110)는 상ㆍ하 승강이 이루어지도록 설치되며, 하부에는 제1밴딩다이(110)를 탄성적으로 지지하는 탄성부재(113)가 설치되어 제1펀치(130)의 가압 시에는 제1밴딩다이(110)가 상기 탄성부재(113)의 탄성력에 대항하여 하측으로 일정 구간 하강하도록 된다.

상기 탄성부재(113)는 스프링이나 실린더 형태의 완충기 등이 적용될 수 있다.

제1밴딩다이(110)는 측방이 개구되고 마주하는 전면과 후면이 경사면으로 이루어져서 상향확개된 'V'형의 제1성형홈(111)이 형성된다.

제1성형홈(111)의 바닥면에는 패드구멍(112)이 형성되어 패드(115)가 상ㆍ하로 통과되도록 설치되며, 패드(115)는 하측으로부터 패드탄성지지체(116)에 의해 지지된다.

상기 패드탄성지지체(116)는 스프링이나 실린더 형태의 완충기 등이 적용될 수 있으며, 상기 패드(115)를 상향 탄성지지하게 된다.

패드(115)는 상방으로 탄성바이어스되어 펀치(130)에 대하여 금속소재를 하측에서 지속적으로 지지하게 되고, 성형홈으로부터 성형된 금속소재를 취출하는 기능을 할 수 있다.

제1드로잉다이(120)는 상기 제1밴딩다이(110)의 양 측면에 밀착 설치된다.

제1드로잉다이(120)는 승강이 이루어지는 제1밴딩다이(110)와는 달리 고정 설치된다.

제1드로잉다이(120)에는 상기 제1밴딩다이(110)의 제1성형홈(111)과 동일한 형태의 제1드로잉홈(121)이 형성되어 하강하지 않은 상태에서의 제1밴딩다이(110)의 제1성형홈(111)과 측면에서 연속된다.

제1밴딩다이(110)와 제1드로잉다이(120)는 전ㆍ후에서 가이드블럭(10)에 의해 지지되며, 제1드로잉다이(120)의 외측에서 지지블럭(20)에 의해 지지된다.

제1밴딩다이(110) 및 제1드로잉다이(120)의 전ㆍ후 상단 모서리는 금속소재의 원활한 절곡을 유도하기 위하여 곡면으로 형성되며, 특히 제1드로잉다이(120)의 내측 상단 모서리는 곡면의 절곡부(122)가 형성되어 금속소재의 측면이 상기 절곡부(122)에 접촉되면서 절곡 성형되도록 된다.

제1펀치(130)는 제1밴딩다이(110)의 상측에서 마주 대응되며, 제1펀치(130)의 저면 형상은 마주하는 제1밴딩다이(110)의 제1성형홈(111)과 동일한 형상으로 이루어진다.

제1펀치(130)의 양 측으로 도 3에서와 같이 제1스트리퍼(140)가 설치될 수 있는데, 제1스트리퍼(140)는 제1드로잉다이(120)의 상측에 대응되고, 제1스트리퍼(140)의 저면 형상은 제1드로잉다이(120)에 형성된 제1드로잉홈(121)의 형상과 동일하게 구성된다.

제1펀치(130)와 제1스트리퍼(140)는 함께 하강하여 제1밴딩다이(110)와 제1드로잉다이(120)에 마주 접하게 되며, 제1펀치(130)와 제1밴딩다이(110)는 일정 구간 더 하강하게 되고, 제1스트리퍼(140)는 제1드로잉다이(120)의 제1드로잉홈(121)에 합치되어 멈추게 된다.

제1드로잉홈(121)에 위치하는 금속소재를 제1스트리퍼(140)가 가압하게 되는데, 제1스트리퍼(140)에는 탄성가압부재(141)가 연결되어 금속소재를 탄성적으로 눌러주게 되고, 금속소재는 제1스트리퍼(140)에 의해 양 측단이 눌려지면서 제1밴딩다이(110)의 하강과 함께 측면이 제1드로잉다이(120)와 제1스트리퍼(140)의 사이를 빠져나가면서 절곡 성형된다.

이상에서와 같이 제1성형부(100)의 구성을 설명하였으며, 제2성형부와 제3성형부 등 최종성형부의 전 단계에 이르는 각 성형부는 상기 제1성형부(100)의 구성과 동일한 구성요소로 이루어지게 된다.

단, 제2성형부에서의 제2밴딩다이와 제2드로잉다이의 각 제2성형홈과 제2드로잉홈은 제1성형부에서의 성형홈과 드로잉홈보다 좁은 각도로 설정되고, 제3성형부에서의 제3성형홈과 제3드로잉홈은 제2성형부보다 더 좁은 각도로 설정되는 등, 성형홈과 드로잉홈이 점차 수직에 가깝도록 좁아지는 단계로 이루어진다.

이와 같이 본 발명에 따른 성형단계는 제1성형부와 최종성형부 사이에서 하나 또는 둘 이상의 성형부가 선택적으로 적용될 수 있으며, 보다 많은 단계의 정밀한 드로잉 성형작업이 이루어질 수 있을 것이다.

또한 제1성형부 내지 최종성형부에서 드로잉다이와 스트리퍼는 필요에 따라 선택적으로 적용 설치되거나 제거될 수 있다.

그리고 최종성형부에서는 사방이 수직면으로 이루어지는 금속용기의 제품을 성형 완료하게 되는데, 최종성형부(400)는 드로잉다이가 설치될 수도 있으나 밴딩다이만으로 사각의 성형홈을 형성하는 것이 바람직하다.

도 4는 최종성형부의 일례를 간략하게 나타낸 단면도로서 이를 참조하면, 최종성형부(400)는 최종밴딩다이(410) 및 최종성형다이(450)로 구성된다.

최종밴딩다이(410)는 직전의 성형부에서의 밴딩다이에 형성된 성형홈에 비하여 좁거나 같은 각도의 최종성형홈(411)을 형성하게 된다. 즉 최종성형홈(411)의 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우 각 측면이 수직에 근접한 경사면으로 이루어지게 된다.

최종성형홈(411)의 하단에는 성형구멍(412)이 관통 형성되며, 최종성형홈(411)과 성형구멍(412)은 곡면으로 연결된다.

성형구멍(412)은 수직으로 형성될 수 있으나 상기 최종성형홈(411)보다 더 수직에 가까운 기울기를 갖는 것이 바람직하다.

최종밴딩다이(410)는 고정 설치되며, 그 하측에는 최종성형다이(450)가 더 설치된다.

최종성형다이(450)에는 상기 성형구멍(412)에 연속하여 관통되는 성형배출구(451)가 형성되고, 성형배출구(451)는 상기 성형구멍(412)의 경사각과 연속되어 점차 좁아지는 진입부(451a)와 수직면을 형성하는 수직부(451b) 및 점차 하측으로 확개되는 배출부(451c)로 연속 형성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예는 다음과 같은 공정으로 드로잉성형이 이루어질 수 있다.

밑면에 대하여 전면과 후면이 상향 확개되는 형상의 제1성형홈을 갖는 제1밴딩다이와, 상기 제1성형홈과 동일 형상의 제1드로잉홈을 갖는 제1드로잉다이가 상기 제1밴딩다이의 양 측으로 설치된 제1성형부에서, 제1밴딩다이와 제1드로잉다이의 상측으로 금속소재를 올려놓고, 상기 제1성형홈과 상응하는 형상의 펀치를 하강하여 금속소재를 가압하고, 제1밴딩다이가 하측으로 일정구간 펀치와 함께 하강하여 금속소재의 전, 후면이 제1성형홈의 형상으로 성형됨과 동시에 금속소재의 양 측면은 각 제1드로잉다이의 내측 모서리에 의해 절곡되면서 1차 성형하는 제1성형단계; 상기 제1성형홈보다 좁은 각도로 상향확개된 제2성형홈을 갖는 제2밴딩다이와, 상기 제2성형홈과 동일 형상의 제2드로잉홈을 갖는 제2드로잉다이가 상기 제2밴딩다이의 양 측으로 설치된 제2성형부에서, 1차 성형된 상기 금속소재를 올려놓고, 상기 제2성형홈과 상응하는 형상의 제2펀치를 하강하여 금속소재를 가압하고, 제2밴딩다이가 일정구간 펀치와 함께 하강하여 금속소재의 전, 후면이 제2성형홈의 형상으로 보다 좁게 성형됨과 동시에 금속소재의 양 측면은 각 제2드로잉다이의 내측 모서리에 의해 보다 더 좁게 절곡 성형되도록 2차 성형하는 제2성형단계; 밑면에 대하여 전면과 후면 및 측면이 수직 또는 수직에 근접한 각도로 형성된 최종성형홈을 갖는 최종밴딩다이가 설치된 최종성형부에서, 2차 성형된 상기 금속소재를 올려놓고, 상기 최종성형홈과 상응하는 형상의 최종펀치를 하강하여 금속소재를 가압하여 사각용기를 최종 성형하는 최종성형단계; 를 포함하여 금속용기의 성형이 이루어진다.

위의 공정에서는 제1성형단계와 제2성형단계 및 최종성형단계의 3단계로 예시하였으나 이와 같은 단계의 공정은 필요에 따라 가감하여 단계를 적용할 수 있다.

즉 상기 제2성형단계와 최종성형단계의 사이에 하나 또는 둘 이상의 성형단계를 더 추가할 수 있으며, 각 단계를 거칠 때마다 상기 성형홈은 점차 좁아지도록 설정된다.

본 발명의 다단식 드로잉 성형방법에 대한 공정 중 제1성형부(100)에서 이루어지는 제1성형단계에서의 작용을 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 다이와 펀치의 상호 작용상태도로서 제1성형부에서의 다이와 펀치의 상호 작용을 나타낸다.

각 도 5a, 도 5b, 도 5c의 각 (a)은 밴딩다이의 'v'형 성형홈에서 금속소재가 성형되는 상태를 보여주는 단면도이고, 각 도면의 각 (b)는 직각 방향에서의 단면 상태를 개략적으로 보여준다.

우선 도 5a에서는 판형의 금속소재(B)를 올려놓고 제1펀치(130)와 제1스트리퍼(140)가 하강하여 금속소재(B)에 맞닿은 상태를 보여준다. 여기서 패드(115)는 금속소재(B)의 밑면을 탄성적으로 지지하고 있으며, 제1펀치(130)와 더불어 금속소재(B)를 상측과 하측에서 협지하게 된다.

제1펀치(130)와 제1스트리퍼(140)가 더 하강하여 도 5b와 같이 성형홈 내로 진입하게 되고, 금속소재(B)는 함께 밀려들어가면서 성형홈과 드로잉홈의 형상대로 성형을 하게 된다. 여기서 패드(115)는 금속소재(B)의 저면이 평면을 유지하도록 탄력적으로 지지하게 된다.

도 5c와 같이 제1스트리퍼(140)는 제1드로잉다이(120)와 맞물려서 고정된 상태에서 제1펀치(130)는 계속 하강하면서 제1밴딩다이(110)를 함께 하강시키게 되고, 고정된 제1드로잉다이(120)의 윗면에서 제1스트리퍼(140)에 눌려있는 금속소재(B)의 측단이 제1밴딩다이(110)와 함께 하강하면서 제1드로잉다이(120)의 내측 절곡부(122)에서 절곡되어 측면의 성형이 이루어진다.

여기서 금속소재(B)의 양 측 상단은 제1스트리퍼(140)가 탄력적으로 가압하는 상태이므로 안정된 형태를 유지하면서 절곡이 이루어질 수 있다.

이와 같은 방법에 의해 제1성형부(100)의 성형이 완료되고, 제1펀치(130) 및 제1밴딩다이(110) 등의 상승과 1차 성형된 금속소재(B)를 취출하게 된다.

도 6은 제1성형부의 드로잉 성형에 의해 1차 성형된 금속소재(B)의 성형된 예를 보여주는 것으로서 이와 같이 금속소재(B)는 제1밴딩다이의 각도만큼 'v'형으로 절곡되면서 그 측면이 일부 성형된 형태를 보여준다.

즉 도 6의 (a)는 펀치의 하강에 의한 밴딩다이와의 압착으로 'v'자 형태로 절곡 성형된 형태이며, 도 6의 (b)는 밴딩다이의 하강에 의한 드로잉다이와의 마찰에 의해 측면이 성형되는 형태를 보여준다.

이렇게 1차 성형된 금속소재는 이어서 제2성형부 및 이후의 공정을 위와 같은 방법으로 진행하게 된다.

도 7a 내지 도 7e는 각 공정별 밴딩다이와 펀치 및 금속소재(B)의 관계를 보여주는 것으로서, 각 도 7a, 도 7b, 도 7c의 각 (a)는 밴딩다이의 'v'형 성형홈에서 금속소재가 성형되는 상태를 보여주는 단면도이고, 각 도면의 각 (b)는 직각 방향에서의 단면 상태를 개략적으로 보여준다.

도 7a는 제1성형단계를 형성하는 제1성형부(100)로서 제1밴딩다이(110)에 형성된 제1성형홈(111)과 제1드로잉다이(120)의 제1드로잉홈(121)과 제1펀치(130) 및 제1스트리퍼(140)에 의해 비교적 넓은 각도로 성형이 이루어지게 된다.

도 7b는 제2성형단계를 형성하는 제2성형부(200)로서 제1성형부(100)에서 성형이 일차 이루어진 금속소재(B)를 제2밴딩다이(210)와 제2드로잉다이(220)의 제2성형홈(211) 및 제2드로잉홈(221)에 넣고 제2펀치(230)에 의해 좀 더 좁은 각도로 성형을 하게 된다.

본 발명에서 제1성형단계를 포함하여 최종성형단계의 전단계에 이르기까지 선택적으로 적용되는 드로잉다이에는 드로잉홈이 형성되어 금속소재(B)의 측면이 펀치에 의해 성형되면서 드로잉홈을 통해 그 외측의 지지블럭(20)에 접촉된다.

이 때 금속소재(B)의 측단이 보다 원활하게 하방으로 유도될 수 있도록 도 7b의 (b) 및 (c)에 도시한 바와 같이 지지블럭(20)의 내측 상단으로부터 안내홈(21)을 형성할 수 있다.

도 7c는 제3성형단계를 형성하는 제3성형부(300)로서 제2성형부(200)에서 성형이 이루어진 금속소재(B)를 제3밴딩다이(310)의 제3성형홈(311)에 넣고 제3펀치(330)에 의해 더욱 좁은 각도로 성형을 하게 된다.

도 7d는 최종성형단계를 형성하는 최종성형부(400)로서 제3성형부(300)에서 측면이 충분히 좁게 성형된 금속소재(B)를 최종밴딩다이(410)의 최종성형홈(411)에 넣고 최종펀치(430)에 의해 펀칭을 하게 된다.

최종밴딩다이(410)는 승강하지 않고 고정된 형태이며, 상기 최종성형홈(411)은 제3성형홈(311)과 같은 각도의 성형홈으로 이루어지거나 수직에 근접한 형태의 성형홈으로 이루어지고, 최종성형홈(411)의 하측으로는 관통된 성형구멍(412)이 형성되어 있다.

그러나 상기 최종펀치(430)는 경사면이 없는 수직 형태의 측면을 갖는 것으로서, 펀칭이 이루어지면 금속소재(B)는 사각 형태의 성형구멍(412)을 통해 사각용기의 형태를 갖추면서 하측으로 통과하게 된다.

그리고 최종밴딩다이(410)의 하측으로 설치되는 최종성형다이(450)의 성형배출구(451)를 통과하면서 최종적으로 사각용기가 형성되면서 취출된다.

상기 성형배출구(451)는 상기 성형구멍(412)과 연속되어 있으면서, 상측의 점차 좁아지는 진입부(451a)와 수직부(451b) 및 점차 넓어지는 배출부(451c)로 이루어져 있어서, 성형구멍(412)을 통과한 금속소재(B)가 진입부(451a)에 의해 유도되고 수직부(451b)를 통과하면서 재차 사각용기의 형태를 확보한 후 배출부(451c)를 통해 하방으로 취출되는 것이다.

여기서 상기 최종밴딩다이(410)와 최종성형다이(450)는 구분 없이 일체로 구성되거나, 최종밴딩다이(410)만으로 또는 최종성형다이(450)만으로 처리될 수 있으며, 이 경우 최종성형홈(411)이 성형배출구(451)의 진입부로 적용될 수 있다.

이와 같은 단계의 공정은 필요에 따라 가감하여 단계를 적용할 수 있다.

이러한 공정을 통해 성형이 이루어진 사각 금속용기의 제품은 더욱 정밀한 표면 상태 및 규격의 확보를 위해 도 7e에서와 같은 아이오닝 단계를 더 거칠 수 있다.

아이오닝 단계에서는 상기 최종성형다이(450)와 같은 형태이되 좀 더 정밀한 아이오닝홈(461)을 갖는 아이언블럭(460)를 통과시킴으로써 이루어진다.

즉 사각용기의 형태가 완료된 제품을 한 번 더 통과시킴으로써 다림질하듯이 깔끔한 상태로 마무리하는 것이다.

이와 같은 과정에서 금속소재는 그 측면이 얇아지면서 설정된 높이로 신장된다.

금속용기로 성형된 제품은 상단부를 절단 마감하여 정확한 용기로 제조되며, 절단 작업은 성형단계의 후반부와 아이오닝 이후의 단계에서 이루어질 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 스트리퍼의 실시예를 나타낸 것이며, (a)는 개략 평면도이고, (b)는 단면도로서 본 발명의 제2성형단계에 적용되는 것을 상정하였다.

상기 도 5 및 도 7a에서의 제1성형단계에서와 같이 금속소재의 측면을 눌러주는 스트리퍼(140)와 달리 제2성형단계부터는 금속소재(B)의 측면이 원활하게 안내될 수 있도록 외면이 경사면 또는 곡면으로 이루어지는 슬리브스트리퍼(145)가 적용되는 것이 바람직하다.

따라서 도 8에서와 같이 외측면이 경사면으로 이루어진 슬리브스트리퍼(145)가 적용되는데, 슬리브스트리퍼(145)는 펀치(230)의 양 측면에서 펀치(230)와 함께 하강하여 그 외측면이 드로잉다이(220)에 밀착되면서 금속소재(B)의 측면을 탄성적으로 지지하게 된다.

이러한 상태에서 도 9에서와 같이 슬리브스트리퍼(145)는 멈추고 펀치(230)와 패드(115) 등이 금속소재(B)와 함께 더 하강하게 되면, 금속소재(B)의 측면은 드로잉다이(220)의 윗면과 슬리브스트리퍼(145)의 외측면 사이를 통해 밀착 안내되면서 하강하여 점진적으로 사각용기의 측면을 형성하게 되는 것이다.

이와 같은 슬리브스트리퍼(145)는 단계가 진행됨에 따라 외면의 경사도가 점차 좁아지는 형태가 적용된다.

도 10은 스트리퍼의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도로서 이를 참조하면, 상기 도 8 및 도 9에서와 같이 펀치의 양 측면에서 분리된 형태로 설치되는 것과는 달리 슬리브스트리퍼(146)가 일체로 형성되어 중앙에 펀치(P)가 통과할 수 있는 펀치홈(147)이 형성되어 있고, 외면은 점차 좁아지는 경사면 또는 경사곡면으로 이루어진다.

이와 같은 일체형 슬리브스트리퍼(146)는 펀치(P)의 외곽을 감싸는 형태로 설치되며, 주로 성형단계의 후반부에 적용된다.

예를 들어 여러 단계의 성형을 거쳐서 전면과 후면 및 양 측면이 어느 정도 세워진 금속소재를 밴딩다이 및 드로잉다이에 삽입하고 펀치(P)를 하강시키면, 펀치(P)와 슬리브스트리퍼(146)가 함께 하강하면서 금속소재(B)는 내측면 전체가 일체형 슬리브스트리퍼(146)의 외면에 밀착되고, 슬리브스트리퍼(146)가 드로잉다이에 밀착되면서 멈춘 상태에서 펀치(P)는 펀치홈(147)을 통해 계속 하강하여 금속소재(B)를 밀고 내려가면 금속소재(B)는 슬리브스트리퍼(146)의 외면에 밀착 안내되어 용기의 형상으로 성형이 이루어지게 된다.

이러한 일체형의 슬리브스트리퍼(146)는 최종성형단계 또는 그에 근접한 후반 성형단계에서 적용되는 것이 바람직하며, 이후 아이오닝 단계 등을 거치게 된다.

도 11은 위의 도 7a 내지 도 7e에서의 공정에 의한 금속소재(B)의 변형 상태를 동시에 보여주는 것으로서 금속소재(B)가 점진적으로 각도가 좁혀지면서 성형이 이루어짐을 알 수 있다.

즉 (a)는 1차 밴딩이 완료된 상태이고, (b)는 2차 밴딩이 완료된 상태이며, (c)는 3차 밴딩이 완료된 상태이고, (d)는 최종 밴딩이 완료된 상태이며, (e)는 아이오닝작업이 완료된 상태를 나타낸다.

또한 도 12에서 (a) 내지 (e)는 본 발명에 의해 성형되는 금속소재의 공정별 변형상태도를 순차적으로 분리하여 보여주는 것으로서 위의 도 7에서와 같은 다단계의 공정에 따라 금속소재(B)가 변형되는 상태를 구분하여 보여준다.

또한 도 13은 금속소재(B)의 측면 형태가 변형되는 상태를 순차적으로 보여주는 것이며, 전개된 형태를 예시적으로 보여주는 (a)로부터 제1드로잉다이에 의해 성형되는 (b)를 거쳐 이후의 공정에 의해 측면이 성형되는 상태를 알 수 있다.

도 13에서 (a)는 금속소재(B)의 전개된 상태로서 가상선(B1)은 최종 성형된 사각 용기의 밑면을 형성하는 부위이고, 가상선(B2)는 드로잉다이에 의해 절곡될 측면에 해당된다. 금속소재(B)는 (a)에서와 같은 전개된 형태에서 1차 성형에 의해 도면의 (b)와 같이 측면이 절곡되어 부분적인 측면을 형성하게 되고, 점차 (c)와 (d)의 단계에서 사각 용기의 형태를 갖추게 되며, 최종단계 및 아이오닝 단계를 거쳐 완성되는 것이다.

도 14는 성형되는 금속소재(B)의 성형단계별 입체 형상을 개략적으로 보여주는 것이다.

도 11 내지 도 14에서 알 수 있듯이 본 발명의 성형방법에 의하면, 판상의 금속소재(B)가 처음부터 사각 용기의 바닥면을 형성하는 만큼의 폭을 확보한 상태에서 그 측면이 점진적으로 세워지듯이 성형이 이루어지게 된다.

따라서 금속소재의 조직에 무리한 신장이 없이 용이한 성형이 이루어질 수 있고, 조직의 손상이나 균열이 없이 안정된 품질의 금속용기를 성형할 수 있게 된다.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로서 이를 참조하면, 밴딩다이(110) 및 드로잉다이(120)의 상측으로 평행한 한 쌍의 밴딩롤러(500)가 설치된다.

상기 한 쌍의 밴딩롤러는 가이드레일 형태의 안내수단에 의해 롤러축의 직각 방향으로 이동가능하게 설치된다.

각 밴딩롤러(500)는 롤러탄성지지체(510)에 의해 내측으로 탄성바이어스된다.

상기 롤러탄성지지체(510)는 스프링이나 실린더 형태의 완충기 등 탄성을 제공하는 수단이 적용된다.

이와 같이 밴딩롤러(500)가 설치된 경우에는 도 16 및 도 17에서와 같이 금속소재(B)를 상기 밴딩롤러(500)의 상측으로 재치하고, 펀치(130)를 작동시키면, 펀치(130)가 상기 한 쌍의 밴딩롤러(500)를 외측으로 밀어내면서 그 사이로 하강하면서 금속소재(B)를 밀고 내려가게 되며, 이 때 금속소재(B)는 외측면이 밴딩롤러(500)와 구름 접촉을 하게 되면서 원활한 밴딩이 이루어질 수 있다.

특히 밴딩롤러(500)는 롤러탄성지지체(510)에 의해 금속소재(B)의 외측면을 강하게 압박하게 되므로 금속소재(B)의 밴딩이 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 개략 측면도로서 이를 참조하면, 본 발명에 따른 밴딩다이가 마주하는 한 쌍의 블럭 형태로 이루어져서 각각 하단을 중심으로 회동되는 롤링형 밴딩다이(600)로 이루어진다.

상기 롤링형 밴딩다이(600)는 마주하여 회동되면서 펀치(P)의 성형면에 밀착되어 금속소재(B)를 밴딩 성형하게 된다. 따라서 적용되는 펀치(P)에 따라 성형 각도가 설정된다.

즉 제1성형단계에서 넓은 각도의 펀치를 적용하게 되면, 그에 맞게 롤링형 밴딩다이(600)가 회동되어 펀치(P)의 각도에 맞게 밀착 성형되고, 좁은 각도의 펀치를 적용하게 되면 또한 그에 맞게 밀착 성형이 이루어지며, 최종 성형부에서 수직에 가까운 펀치를 적용하게 되면 롤링형 밴딩다이는 수직에 가까운 형태로 회동되면서 밀착 성형이 이루어지게 되는 것이다.

이에 따라 각 단계별 성형부에서 밴딩다이는 교환할 필요 없이 롤링형 밴딩다이(600)를 각 성형단계에 동시에 적용하여 사용하게 되고, 펀치와 드로잉 다이 등을 교체하여 작업을 수행하면 된다.

물론 필요에 따라 롤링형 밴딩다이 또는 고정형 밴딩다이를 선택적으로 적용하여 사용할 수도 있다.

이러한 롤링형 밴딩다이(600)는 'v'형 성형가공을 하게 되는 금속용기의 전면과 후면을 밴딩하게 되므로 금속용기의 밑면은 별도의 다이나 패드를 적용하게 된다.

도 19는 롤링형 밴딩다이가 적용되는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로서 롤링형 밴딩다이(600)가 보다 강하게 펀치(P)와 밀착될 수 있도록 롤링형 밴딩다이(600)의 각 외측면을 밀어주는 가압다이(610)가 더 설치되어 있다.

펀치(P)의 하강에 의해 금속소재(B)가 롤링형 밴딩다이(600)와 접촉하면서 밴딩이 이루어지게 되고, 롤링형 밴딩다이(600)가 가압다이(610)에 의해 펀치(P)의 외면에 강하게 압착되어 금속소재(B)가 펀치(P)의 성형각만큼 정확하게 성형이 이루어지게 된다.

이때 가압다이(610)는 롤링형 밴딩다이(600)의 외면을 원활하게 밀어주기 위하여 그 접촉면이 경사면으로 이루어지는 것이 바람직하고, 가압다이(610)의 경사면과 접촉되는 롤링형 밴딩다이(600)의 외측면은 곡면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 20은 상기와 같은 롤링형 밴딩다이에 의해 단계별 성형가공이 이루어지는 상태를 보여준다.

도 20의 (a)와 (b)는 평면 형태의 금속소재(B)가 1차펀칭에 의해 1차 성형된 상태를 보여주는 것이며, (c), (d), (e)는 2차 성형, 3차 성형 및 최종 성형단계를 보여주는 것이다.

이러한 각 단계별 성형단계에서 롤링형 밴딩다이(600)는 교체 없이 그대로 적용되고, 펀치(P)와 드로잉다이 등을 각도에 따라 교체하여 적용하여 성형하게 된다.

따라서 보다 간편한 작업과 시간 및 경비의 절감을 도모할 수 있으며, 하나의 밴딩다이에 의해 전체 성형단계의 밴딩작업이 모두 이루어질 수 있는 것이다.

각 성형 단계마다 펀치(P)의 하강과 가압다이(610)의 가압에 의해 롤링형 밴딩다이(600)가 회동되면서 금속소재(B)의 성형이 이루어지게 되는데, 도면에서와 같이 가압다이(610)는 펀치(P)의 하강에 따라 함께 하강하게 되는 밀대(620)에 의해 롤링형 밴딩다이(600)를 밀어주게 된다.

즉 펀치(P)와 함께 수직으로 하강하는 밀대(620)의 수직운동은 가압다이(610)의 수평운동으로 연동되어 롤링형 밴딩다이(600)에 작용하게 된다.

가압다이(610)는 도면에서와 같이 밀대(620)와의 접촉면에 의한 연동이 이루어질 수도 있고, 또는 래크와 피니언이나 공압실린더 등의 별도 구동수단에 의해 구동될 수도 있다.

이와 같이 롤링형 밴딩다이의 적용에 의해 최종성형작업까지 마무리할 수 있으며, 필요에 따라 다시 아이오닝 단계를 더 거쳐서 고품질의 금속용기 제품을 완성할 수 있다.

도 21 내지 도 23은 본 발명에 따른 롤링형 밴딩다이의 다른 실시예를 보여주는 것으로서 도 21은 그 개략 측면도이고, 도 22는 작용상태도이며, 도 23은 공정도를 나타낸다.

이들 도면을 참조하면 롤링형 밴딩다이(700)가 롤러 형태로 이루어지면서 편심 회동되는 캠 방식으로 이루어져 있다.

롤링형 밴딩다이(700)는 마주 회동되며, 마주하는 성형면은 펀치(P)와의 밀착을 위해 펀치의 성형면과 상응하는 면으로 형성되며, 도면에서는 평면으로 되어있다.

이 실시예 역시 상기 도 18 내지 도 20 실시예와 마찬가지로 금속소재(B)의 밑면으로부터 앞면과 뒷면을 접어올리는 형태로 밴딩을 하게 되며, 펀치(P)의 하강에 의해 펀치(P)와 롤링형 밴딩다이(700)가 밀착되면서 밴딩 성형이 이루어지게 된다.

공정을 나타내는 도 23을 살펴보면, (a)는 평면 형태의 금속소재(B)가 얹혀진 상태이고, (b)는 90°펀치의 1차 성형상태를 나타내며, (c)는 50°펀치의 2차 성형상태를 나타내며, (d)는 20°펀치의 3차 성형상태를 나타내고, (e)는 최종 성형상태를 나타낸다.

이러한 일련의 공정에 있어서 롤링형 밴딩다이(700)는 교체 없이 각 단계에 동시에 적용되며, 펀치(P)를 교체하여 성형작업이 이루어지게 된다.

패드(115)는 패드탄성지지체(116)에 의해 탄성적으로 금속소재(B)의 밑면을 지지하게 되며, 완료 후 제품을 추출하게 된다.

이러한 캠 스타일의 롤링형 밴딩다이(700) 역시 공압실린더나 기어 등과 같은 별도의 가압수단에 의해 펀치와의 밀착을 도모할 수 있고, 상기 도 19 및 도 20에서와 같은 가압다이가 적용될 수도 있다.

이상에서, 설명하고 도시한 바와 같은 본 발명은 전술한 실시예들에 한정하는 취지는 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 실시될 수 있을 것이다.

10 ; 가이드블럭 20 ; 지지블럭
100 ; 제1성형부
110 ; 제1밴딩다이 111 ; 제1성형홈
112 ; 패드구멍 113 ; 탄성부재
115 ; 패드 116 ; 패드탄성지지체
120 ; 제1드로잉다이 121 ; 제1드로잉홈
122 ; 절곡부 130 ; 제1펀치
140 ; 제1스트리퍼 141 ; 탄성가압부재
145, 146 ; 슬리브스트리퍼 147 ; 펀치홈
200 ; 제2성형부
210 ; 제2밴딩다이 211 ; 제2성형홈
220 ; 제2드로잉다이 221 ; 제2드로잉홈
230 ; 제2펀치
300 ; 제3성형부
310 ; 제3밴딩다이 311 ; 제3성형홈
320 ; 제3드로잉다이 330 ; 제3펀치
400 ; 최종성형부
410 ; 최종밴딩다이 411 ; 최종성형홈
412 ; 성형구멍 430 ; 최종펀치
450 ; 최종성형다이 451 ; 성형배출구
451a ; 진입부 451b ; 수직부
451c ; 배출부
460 ; 아이언블럭 461 ; 아이오닝홈
500 ; 밴딩롤러 510 ; 롤러탄성지지체
600, 700 ; 롤링형 밴딩다이 610 ; 가압다이
620 ; 밀대
B ; 금속소재 P ; 펀치

Claims (22)

1. 평면을 이루는 바닥면과 이 바닥면으로부터 마주하는 두 면이 상향 확개되는 형상의 제1성형홈이 형성된 제1벤딩다이와, 상기 제1성형홈에 대응되는 저면 형상의 제1펀치를 포함하는 제1성형부;
   상기 마주하는 두 면이 제1성형홈보다 더 좁은 각도로 상향 확개되는 제2성형홈을 갖는 제2벤딩다이와, 상기 제2성형홈에 대응되는 저면 형상의 제2펀치를 포함하는 제2성형부;
   상기 마주하는 두 면이 수직 또는 수직에 근접하도록 이루어지는 최종성형홈을 갖는 최종벤딩다이와, 상기 최종성형홈에 대응되는 형상의 최종펀치를 포함하는 최종성형부;
   상기 제1밴딩다이와 제2밴딩다이 및 최종밴딩다이의 각 양 측면에서 선택적으로 밀착 설치되는 드로잉다이; 및
   상기 제1펀치와 제2펀치 및 최종펀치의 양 측면에서 선택적으로 설치되어 펀치와 함께 하강하여 상기 각 드로잉다이와 접하면서 금속소재의 양 측면을 탄성적으로 가압하도록 된 스트리퍼; 를 포함하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2성형부와 최종성형부의 사이에는 각각 밴딩다이와 펀치 및 드로잉다이를 포함하는 하나 또는 둘 이상의 성형부가 더 구성되고, 각 성형부의 밴딩다이는 상기 제2성형부보다 점차 좁아지는 성형홈이 형성되고, 각 펀치 또한 그에 상응하는 각도의 저면형상으로 구성됨을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각 성형부에서 드로잉다이는 고정되고, 상기 각 밴딩다이의 하부에는 밴딩다이를 탄성적으로 지지하는 탄성부재가 설치되어 펀치의 가압 시에는 각 밴딩다이가 상기 탄성부재의 탄성력에 대항하여 하측으로 일정 구간 하강하도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각 밴딩다이에 형성된 각 성형홈의 바닥면에는 패드구멍이 형성되어 패드가 설치되며, 각 패드는 하측으로부터 패드탄성지지체에 의해 지지되도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 드로잉다이의 내측 상단 모서리는 곡면의 절곡부가 형성되어 금속소재의 측면이 상기 절곡부에 접촉되면서 절곡 성형되도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각 성형부 중 최종성형부를 제외한 성형부에서 상기 드로잉다이에는 밀착되는 각 밴딩다이의 성형홈과 동일한 각도의 드로잉홈이 형성되고, 상기 스트리퍼는 마주하는 드로잉다이의 드로잉홈과 동일한 저면형상을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각 성형부 중 최종성형부에 설치되는 최종밴딩다이의 성형홈은 네 면이 직각에 근접한 각도의 경사를 형성하고, 밑면에는 상기 성형홈의 각 측면으로부터 곡면으로 연결되는 성형구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 최종성형부의 최종밴딩다이 하측에는 최종성형다이가 더 설치되며, 최종성형다이에는 상기 성형구멍에 연속하여 관통되는 성형배출구가 형성되고, 성형배출구는 상기 성형구멍의 경사각과 연속되어 점차 좁아지는 진입부와 수직면을 형성하는 수직부 및 점차 하측으로 확개되는 배출부로 연속 형성되는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각 밴딩다이의 상측에는 평행한 한 쌍의 밴딩롤러가 롤러축의 직각 방향으로 이동가능하게 설치되고, 각 밴딩롤러는 롤러탄성지지체에 의해 내측으로 탄발되도록 되어, 펀치가 상기 한 쌍의 밴딩롤러를 외측으로 밀어내면서 하강하도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
   
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스트리퍼는 외면이 점차 좁아지는 경사면 또는 경사곡면으로 이루어지고, 상기 드로잉다이의 윗면은 상기 스트리퍼의 외면에 상응하는 형상면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
    
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밴딩다이는 마주하여 회동됨으로써 각 단계의 펀치에 밀착되면서 해당 펀치의 각도에 따라 성형이 이루어지는 롤링형 밴딩다이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 롤링형 밴딩다이가 펀치의 외면에 압착되도록 롤링형 밴딩다이의 각 외측면을 밀어주는 가압다이가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가압다이는 상기 펀치의 하강과 함께 하강하는 밀대의 수직운동에 연동되어 수평운동이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
    
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 롤링형 밴딩다이는 마주하는 한 쌍의 캠 형태로 이루어져서 펀치와 접촉되는 면이 펀치와 밀착되는 형상의 면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형장치.
    
15. 밑면에 대하여 전면과 후면이 상향 확개되는 형상의 제1성형홈을 갖는 제1밴딩다이와, 상기 제1성형홈과 동일 형상의 제1드로잉홈을 갖는 제1드로잉다이가 상기 제1밴딩다이의 양 측으로 설치된 제1성형부에서, 제1밴딩다이와 제1드로잉다이의 상측으로 금속소재를 올려놓고, 상기 제1성형홈과 상응하는 형상의 펀치를 하강하여 금속소재를 가압하고, 제1밴딩다이가 하측으로 일정구간 펀치와 함께 하강하여 금속소재의 전, 후면이 제1성형홈의 형상으로 성형됨과 동시에 금속소재의 양 측면은 각 제1드로잉다이의 내측 모서리에 의해 절곡되면서 1차 성형하는 제1성형단계;
    상기 제1성형홈보다 좁은 각도로 상향확개된 제2성형홈을 갖는 제2밴딩다이와, 상기 제2성형홈과 동일 형상의 제2드로잉홈을 갖는 제2드로잉다이가 상기 제2밴딩다이의 양 측으로 설치된 제2성형부에서, 1차 성형된 상기 금속소재를 올려놓고, 상기 제2성형홈과 상응하는 형상의 제2펀치를 하강하여 금속소재를 가압하고, 제2밴딩다이가 일정구간 펀치와 함께 하강하여 금속소재의 전, 후면이 제2성형홈의 형상으로 보다 좁게 성형됨과 동시에 금속소재의 양 측면은 각 제2드로잉다이의 내측 모서리에 의해 보다 더 좁게 절곡 성형되도록 2차 성형하는 제2성형단계;
    밑면에 대하여 전면과 후면 및 측면이 수직 또는 수직에 근접한 각도로 형성된 최종성형홈을 갖는 최종밴딩다이가 설치된 최종성형부에서, 2차 성형된 상기 금속소재를 올려놓고, 상기 최종성형홈과 상응하는 형상의 최종펀치를 하강하여 금속소재를 가압하여 사각용기를 최종 성형하는 최종성형단계; 를 포함하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2성형단계와 최종성형단계의 사이에는 상기 제2성형단계에서의 제2성형홈보다 점차 좁아지는 성형홈과 드로잉홈을 갖는 밴딩다이와 드로잉다이 및 그에 상응하는 펀치가 구비되는 하나 또는 둘 이상의 성형단계를 더 거치도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 각 성형단계에서, 상기 금속소재가 펀치에 의해 각 성형홈의 바닥면으로 가압되면서, 각 밴딩다이는 탄성력에 저항하여 펀치와 함께 하방으로 일정구간 더 하강하게 되며, 이 과정에서 고정된 드로잉다이의 내측 모서리에 의해 금속소재의 측면이 절곡 성형되는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    
18. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 드로잉다이의 상측에는 드로잉다이의 드로잉홈에 상응하는 저면형상을 갖는 스트리퍼가 구비되고, 이 스트리퍼가 펀치와 함께 하강하여 금속소재의 측면을 가압하여 지지하게 되며, 밴딩다이가 하방으로 하강할 때 금속소재의 측면이 안정적으로 절곡되도록 눌러주는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    
19. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제2성형부로부터 최종성형부의 직전 성형부에는 각 밴딩다이의 상측에 평행한 한 쌍의 밴딩롤러가 탄성적으로 마주하도록 설치되고, 상기 금속소재를 상기 밴딩롤러의 상측에 올려놓고 펀치를 하강시킴으로써 금속소재가 펀치에 의해 하강하면서 밴딩롤러와의 강한 구름접촉으로 외면이 절곡되도록 하는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    
20. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 최종성형단계에서 금속소재를 밴딩다이의 하방으로 압출하고, 밴딩다이의 하측에서 최종성형다이를 연속적으로 통과시켜서 용기 형태의 제품을 토출시키도록 된 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    
21. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 최종성형부에서 배출된 금속소재를 아이오닝다이에 통과시켜서 아이오닝단계를 더 거치도록 하는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    
22. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 밴딩다이는 마주하여 회동됨으로써 각 단계의 펀치에 밀착되면서 해당 펀치의 각도에 따라 성형이 이루어지는 롤링형 밴딩다이를 적용함으로써, 이 롤링형 밴딩다이가 교환없이 상기 각 성형부에 동시에 적용되는 것을 특징으로 하는 금속용기 드로잉 성형방법.
    

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