KR20230093491A - 개선된 아이어닝 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

아이어닝 시스템은 램, 센서 시스템, 및 펀치 노즈를 포함한다. 램은 램 바디 및 램 노즈를 포함하고, 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함한다. 펀치 노즈는 센서를 통해 램 노즈에 연결되고, 센서는 아이어닝 공정 동안 펀치 노즈 상의 힘을 검출하도록 구성된다. 어댑터는 램의 내측 표면에 결합될 수 있고, 어댑터는 램 바디 상에 센서를 지지할 수 있다.

Description

개선된 아이어닝 시스템 및 방법

관련 출원 상호 참조

본 출원은 2020년 12월 15일자로 출원된 미국 가출원 제63/199,228호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 본원에서 원용된다.

기술분야

본 출원은 일반적으로 금속 가공(metalworking) 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 아이어닝(ironing)을 위한 개선된 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

많은 캔 또는 원통형 물품 이를테면 식품 및 음료 캔, 소화기, 가스 캔, 오일 필터 케이싱, 댐퍼 케이싱, 및 많은 다른 유형의 물품들은 금속 재료들 이를테면 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스 강, 황동, 저탄소 강, 및 다양한 다른 적합한 재료로 제조된다. 금속 재료로부터 캔 또는 원통형 물품을 형성하는 공정은 일반적으로 금속 재료로부터 블랭크를 제조하는 단계 및 이어서 블랭크를 인발하여 얕은 컵을 형성하는 단계를 포함한다. 얕은 컵이 초기에 인발된 후, 이는 컵의 직경을 감소시키고 컵을 더 깊게 하기 위해 재인발될 수 있다. 이어서 컵은 벽 두께를 감소시켜 최종적으로 캔 또는 원통형 물품을 위한 바디를 제공하기 위해 아이어닝된다. 일반적으로 아이어닝은 램(ram) 및 펀치(punch)를 갖는 아이어링 시스템으로 벽 두께를 감소시키기 위해 금속 재료를 하나 이상의 아이어닝 다이를 통해 축방향으로 구동하는 단계를 포함한다. 아이어닝 동안 다양한 힘들이 펀치, 아이어닝 다이, 및/또는 금속 재료에 가해질 수 있으며, 이러한 힘들은 아이어닝 동안 제어될 수 있는 다양한 인자들과 상관될 수 있다. 그러나, 힘 센서를 포함하는 기존의 아이어닝 시스템은 신뢰할 수 없고 조기 고장을 경험한다. 힘 센서들은 전형적으로 서비스하기 어렵고, 이는 증가된 비용들 및 처리의 지연들을 초래한다.

용어들 "발명" 및 "본 발명"은 본 특허 및 아래 특허 청구항들의 모든 대상을 폭넓게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 표현들은 여기에 설명된 대상을 제한하거나 아래 특허 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 특허에 의해 다뤄지는 본 발명의 실시예들은 본 발명의 내용이 아니라, 아래 청구범위에 의해 정의된다. 본 발명의 내용은 본 발명의 다양한 실시예의 상위 수준의 개요이고 아래 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 본 발명의 내용은 청구되는 대상의 주요한 키 또는 본질적인 특징들을 확인하려는 것도, 청구되는 대상의 범위를 결정하는데 별개로 사용되기 위한 것도 아니다. 주제는 본 특허의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.

다양한 예들에 따르면, 아이어닝 시스템은 램, 및 센서 시스템을 포함한다. 램은 램 바디 및 램 노즈를 포함하고, 램은 또한 내측 챔버를 형성하는 내측 표면을 포함한다. 센서 시스템은 센서 및 어댑터를 포함한다. 센서는 아이어닝 공정 동안 힘을 검출하도록 구성되고, 어댑터는 램의 내측 표면에 결합되고 램 바디 상에 센서를 지지한다.

특정 실시예에 따르면, 아이어닝 시스템은 램, 펀치 및 센서 시스템을 포함한다. 램은 램 바디 및 램 노즈를 포함하고, 펀치는 펀치 노즈 및 펀치 슬리브를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 펀치 노즈는 아이어닝 공정 동안 금속 블랭크와 체결되도록 구성된다. 센서 시스템은 펀치 노즈에 결합된 센서를 포함하고, 센서는 아이어닝 공정 동안 펀치 노즈 상의 힘을 검출하도록 구성된다.

일부 예들에 따르면, 아이어닝 시스템은 램, 펀치 노즈, 및 센서 시스템을 포함한다. 램은 램 바디 및 램 노즈를 포함하고, 램은 또한 내측 챔버를 형성하는 내측 표면을 포함한다. 센서 시스템은 센서를 포함하고, 펀치 노즈는 센서를 통해 램 노즈의 내측 표면에 연결된다. 다양한 실시예에서, 센서는 아이어닝 공정 동안 펀치 노즈 상의 힘을 검출하도록 구성된다.

본 개시에서 설명된 다양한 구현예들은 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들을 포함할 수 있으며, 여기서 반드시 명시적으로 개시될 수는 없지만, 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 첨부 도면들을 검토하면 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 모든 시스템들, 방법들, 특징들, 및 이점들은 본 개시 내에 포함되고 첨부된 청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.

다음의 도면들의 특징들 및 구성요소들은 본 개시의 일반적인 원리들을 강조하도록 도시된다. 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 특징들 및 구성요소들은 일관성 및 명확성을 위해 참조 부호들을 매칭함으로써 표기될 수 있다.
도 1은 본 개시의 양태들에 따른 아이어닝 시스템의 일부분의 도면이다.
도 2는 아이어닝 동안 도 1의 아이어닝 시스템의 펀치 상의 힘들을 도시한다.
도 3은 본 개시의 양태들에 따른 아이어닝 시스템의 일부분의 도면이다.
도 4는 도 3의 아이어닝 시스템의 일부분의 다른 도면이다.
도 5는 본 개시의 양태들에 따른 아이어닝 시스템의 일부분의 분해도이다.
도 6은 본 개시의 양태들에 따른 아이어닝 시스템의 어댑터의 도면이다.
도 7은 본 개시의 양태들에 따른 아이어닝 시스템의 센서의 도면이다.

본 발명의 실시예들의 대상은 법에 명시된 요건을 충족하기 위해 여기서 구체적으로 설명되지만, 본 설명은 반드시 본 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 청구 대상은 다른 방법들로 구체화될 수 있고, 상이한 요소들 또는 단계들을 포함할 수 있으며, 다른 기존의 또는 장차 기술들과 함께 사용될 수 있다. 본 설명은 개별적인 단계들의 순서 또는 요소들의 배열이 명백하게 설명될 때를 제외하고는 다양한 단계 또는 요소 사이 임의의 특정한 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 특히, "위", "아래", "맨 위", "바닥","좌측", "우측", “전방", 및 "후방"과 같은 방향 참조들은 구성요소들 및 방향들이 참조되는 도면(또는 도면들)에 도시되고 설명된 바와 같은 배향을 참조하는 것으로 의도된다.

도 1 및 도 2는 본 개시의 특정 양태들에 따른 아이어닝 시스템(100)의 일부분을 도시한다. 아이어닝 시스템(100)은 펀치(102), 펀치(102)를 축방향(104)으로 구동하는 램 어셈블리(도 1에 도시되지 않음), 및 적어도 하나의 아이어닝 다이(106)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 아이어닝 다이(106)는 유입면(108) 및 내측 표면(110)을 포함한다. 내측 표면(110)은 개구 또는 갭(112)을 정의한다. 아이어닝 동안, 펀치(102)는 금속품(114)의 측벽들이 초기 두께(116)로부터 종료 두께(118)로 아이어닝되도록 금속품(114)을 아이어닝 다이(106)의 갭(112)을 통해 축방향(104)으로 구동한다. 아이어닝 공정은 원하는 벽 두께를 갖는 바디를 생산하기 위해 원하는 횟수만큼(그리고 원하는 만큼 많은 유형의 아이어닝 다이들로) 반복될 수 있다.

도 2는 아이어닝 동안 펀치(102) 상의 힘들 중 일부의 예를 도시한다. 총 성형력(220)은 아이어닝 동안(램 어셈블리를 통해) 펀치(102)에 의해 금속품 상에 인가되는 힘이다. 총 성형력(220)은 일반적으로 펀치(102)와 금속품의 측벽들 간의 마찰력(222)과 펀치(102)와 금속품의 바닥 간의 펀치 노즈 힘(punch nose force)(224)의 합을 나타낸다. 펀치 노즈 힘(224)은 금속품의 벽 내의 인장력을 나타낸다. 일부 경우들에서, 총 성형력(220)은 램 어셈블리 자체, 다이, 다이 홀더, 및/또는 볼스터 플레이트(bolster plate) 상에서 측정된다.

도 3 내지 도 7은 본 개시의 양태들에 따른 또 다른 아이어닝 시스템(300)의 부분들을 도시한다. 아이어닝 시스템(300)은 펀치(302), 램 어셈블리(326), 및 센서 시스템(348)을 포함한다. 다양한 실시예에서, 그리고 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 센서 시스템(348)은 센서(350) 및 램 어셈블리(326)에 대해 센서(350)를 적어도 부분적으로 지지하는 어댑터(352)를 포함한다.

도 3 내지 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 램 어셈블리(326)는 전단부(330) 및 후단부(332)를 갖는 램 바디(328)를 포함한다. 램 노즈(334)는 램 바디(328)의 전단부(330)로부터 연장되고 램 노즈 단부(336)에서 종료된다. 다양한 양태들에서, 램 노즈(334)의 직경은 램 바디(328)의 직경 미만이다. 램 어셈블리(326)는 금속품을 컵으로 성형하기 위해 아이어닝 공정 동안 액추에이터에 의해 축방향(104)으로 구동된다. 일부 예들에서, 액추에이터는 선형 액추에이터이지만, 다른 예들에서 그럴 필요는 없다. 램 어셈블리(326)는 분당 원하는 갯수의 컵을 생산하도록 임의의 적합한 속도로 구동된다. 일부 비제한적인 예들로서, 램 어셈블리(326)는 분당 대략 400-450 행정의 속도로 구동될 수 있으며, 여기서 하나의 행정은 하나의 컵을 체결, 성형 및 해제하는 하나의 사이클을 지칭한다. 즉, 분당 200-450 행정에서, 어셈블리는 분당 약 200-450 행정의 속도로 컵을 체결, 성형 및 해제한다.

도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 램 어셈블리(326)는 내측 챔버(340)를 정의하는 내측 표면(338)을 포함한다. 내측 챔버(340)는 선택적으로 램 노즈 단부(336)까지 연장되지만, 다른 예들에서 그럴 필요는 없다. 내측 챔버(340)의 내경은 램 바디(328)의 길이를 따라 동일할 필요는 없다. 비제한적인 예로서, 도 3 내지 도 5에서, 후단부(332)와 램 노즈 단부(336) 사이의 내측 챔버(340)의 제1 부분은 가장 큰 내경을 갖고, 제1 부분과 램 노즈 단부(336)의 사이의 내측 챔버(340)의 제2 부분은 가장 작은 내경을 가지며, 내측 챔버(340)의 제2 부분과 램 노즈(336) 사이의 내측 챔버(340)의 제3 부분은 제2 부분의 직경보다 더 크지만 제1 부분의 직경보다 더 작은 중간 내경을 갖는다. 특정 실시예에서, 내측 챔버(340)는 숄더(370)가 내측 표면(338)에 의해 한정되도록 내경을 갖는다. 다른 실시예에서, 내측 챔버(340)는 필요에 따라 다양한 다른 프로파일, 내경 또는 내경의 조합을 가질 수 있다.

일부 실시예들에서, 램 어셈블리(326)의 내측 표면(338)은 어댑터(352)를 램 어셈블리(326)와 연결하기 위한 제1 램 결합 피처(358)(도 3 참조) 및/또는 어댑터 너트(354)를 램 어셈블리(326)와 연결하기 위한 제2 램 결합 피처(359)(도 4 및 도 5 참조)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 제1 램 결합 피처(358) 및 제2 램 결합 피처들(359)은 내측 표면(338)의 부분들 상에 제공된다. 제1 램 결합 피처(358) 및 제2 램 결합 피처들(359)은 어댑터 너트(354) 및 어댑터(352)를 램 어셈블리(326)와 각각 연결하기 위한 다양한 적합한 결합 디바이스들 또는 피처들일 수 있다. 제1 램 결합 피처(358)로서 활용되는 결합 피처의 유형은 제2 램 결합 피처들(359)로서 활용된 결합 피처의 유형과 동일할 필요는 없다. 도 3 내지 도 5의 실시예에서, 제1 램 결합 피처(358) 및 제2 램 결합 피처들(359)은 모두 나사산이다. 다른 실시예에서, 제1 램 결합 피처(358)는 생략될 수 있고, 어댑터(352)는 내측 표면(338)에 직접 결합되지 않을 수 있다(예를 들어, 제2 램 결합 피처들(359)만이 이용된다). 또 다른 실시예에서, 제2 램 결합 피처(359)는(어댑터 너트(354)뿐만 아니라) 생략될 수 있고, 어댑터(352)는 제1 램 결합 피처들(358)을 통해 램 어셈블리(326)에 직접 연결될 수 있다.

도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 램 바디(328)의 외부면(339)은 외부면(339)의 적어도 일부 상에 외부 램 결합 피처(360)를 선택적으로 포함할 수 있다. 외부 램 결합 피처(360)는 펀치 슬리브 유지 너트(356)와 선택적으로 체결될 수 있다. 외부 램 결합 피처(360)는 램 바디(328) 상에 펀치 슬리브 유지 너트를 결합 및 연결하기 위한 다양한 적합한 피처 또는 기구일 수 있다. 도 3 내지 도 7의 실시예에서, 외측 램 결합 피처(360)는 나사산이다.

특정 예에서, 램 어셈블리(326)는 램 바디(328) 내부의 냉각제 및/또는 습기가 최소화 및/또는 감소되도록 내측 챔버(340) 내에서 일정한 압력을 유지하는 압력 시스템을 선택적으로 포함한다. 하나의 비제한적인 예로서, 압력 시스템은 내측 챔버(340) 내에서 대략 1-20 PSI, 이를테면 내측 챔버(340) 내에서 대략 5-10 PSI의 압력을 유지할 수 있지만, 다른 예들에서는 다른 압력들이 유지될 수 있다. 내측 챔버(340) 내의 냉각제 또는 습기를 최소화 및/또는 감소시킴으로써, 센서(350)가 단락될 가능성이 최소화 및/또는 감소된다.

펀치(302)는 펀치 슬리브(342) 및 펀치 노즈(344)를 포함한다. 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 펀치 슬리브(342)는 펀치 노즈(344)와 램 바디(328) 사이에서 램 노즈(334) 상에 지지되고, 다양한 실시예들에서, 펀치 슬리브(342)는 전단부(330)에서 램 바디(328)에 인접해 있다. 일부 예들에서, 그리고 도 3 내지 도 7의 실시예에서, 펀치 슬리브(342) 및 펀치 노즈(344)는 펀치 노즈(344)가 펀치 슬리브(342)에 대해 이동 가능하도록 별개의 구성요소들이다. 다른 예들에서, 펀치 슬리브(342) 및 펀치 노즈(344)는 단일 또는 모놀리식 구성요소로서 형성된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 펀치 슬리브 유지 너트(356)는 펀치 슬리브(342)를 램 어셈블리(326)에 결합시킬 수 있다. 특정 실시예에서, 펀치 슬리브 유지 너트(356)는 외부 램 결합 피처(360)에 상보적인 결합 피처(357)를 포함한다. 도 3 내지 도 7의 실시예에서, 결합 피처(357)는 외부 램 결합 피처들(360)의 나사산에 상보적인 나사산이다. 도 3 내지 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 펀치 슬리브 유지 너트(356)는(결합 피처(357)를 통해) 램 어셈블리(326)와 체결되어 펀치 슬리브 유지 너트(356)를 램 어셈블리(326)와 결합시킬 수 있다. 다양한 실시예들에서, 펀치 슬리브 유지 너트(356)는 펀치 슬리브 유지 너트(356)가 펀치 슬리브(342)의 일부분을 펀치 슬리브 유지 너트(356)와 램 바디(328)의 전단부(330) 사이에 포획하도록 램 어셈블리(326)와 체결된다.

펀치 노즈(344)는 펀치 노즈(344)를 센서(350)와 선택적으로 결합할 수 있는 노즈 결합 피처(364)를 포함한다. 노즈 결합 피처(364)는 펀치 노즈(344) 상에 센터링될 수 있지만, 다른 실시예에서 센터링될 필요는 없다. 도시된 실시예에서, 노즈 결합 피처(364)는 펀치 노즈(344)가 조립될 때 램 바디(328)를 향해 연장되는 돌출부이고, 돌출부는 나사산을 갖는 애퍼처를 형성한다. 다른 실시예에서, 노즈 결합 피처(364)는 센서(350)를 펀치 노즈(344)와 연결하기 위한 다양한 다른 구조 및/또는 결합 디바이스들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 그리고 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 펀치 노즈(344)는 갭(362)이 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이에 유지되도록 센서(350)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 노즈 결합 피처(364)는 갭(362)이 원하는 갭 크기를 갖도록 그리고/또는 처리 동안 갭(362)을 유지하도록 펀치 노즈(344)가 센서(350)에 연결될 수 있게 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이의 갭(362)을 정의하도록 펀치 노즈(344)와 펀치 노즈(334) 사이에 스페이서가 위치될 수 있다. 펀치 노즈(344)는 펀치 슬리브(342)로부터 금속품을 제거하는 것을 돕기 위해 펀치 노즈(344)를 통한 공기 유동을 허용하는 하나 이상의 통로(620)(도 6에 가장 잘 도시됨)를 선택사항으로서 포함한다.

다양한 양태에서, 갭(362)은 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이에 의도적으로 제공될 수 있다. 특정 양태에서, 힘 하에서, 갭은 펀치 노즈(344)가 펀치 슬리브(342)에 대해 이동하는 것을 허용한다. 다양한 실시예들에서, 이러한 모션은 센서(350)의 변형 또는 편향을 야기할 수 있고, 변형은 힘으로서 측정될 수 있다. 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이의 갭(362)은 갭의 크기를 제어하도록 조정 가능할 수 있고, 갭(362)의 크기는 특정 힘들 하에서 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이에 모션이 있도록 그리고 다른 힘들 하에서 펀칭 노즈(344) 및 펀치 슬리브(342)의 사이에서 모션이 방지되거나 제한되도록 설정될 수 있다. 다시 말해서, 갭(362)은 센서(362) 상에 조절가능한 힘 한계를 제공할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 갭(362)은 10,000 lbs 이하의 힘에 대해 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이의 모션을 가능하게 할 수 있지만, 다른 실시예들에서는 힘 한계가 10,000 lbs 이상일 수 있다. 힘이 힘 한계 미만인 상황에서, 센서(350)는 대응하는 변형을 보고 힘 측정을 제공할 수 있다. 힘이 힘 한계를 초과하는 상황들에서, 펀치 노즈(344)는 펀치 슬리브(342) 상에서 이동하고 바닥을 치기 위해 공간 밖으로 나갈 수 있고, 펀치 노즈(344) 상에서 더 이상의 모션이 있지 않을 있으며, 센서(342)는 추가적인 변형 또는 힘을 겪지 않을 수 있다. 이와 같이, 갭(362)은 힘 한계 이상의 힘에서 센서(342)에 대한 영향(예를 들어, 과부하)을 최소화하면서 힘의 범위가(예를 들어, 힘 한계까지) 측정될 수 있도록 조정될 수 있다. 하나의 비제한적인 예로서, 갭(362)은 도밍 작업 중에 센서를 과부하시키지 않으면서 아이어닝 중에 펀치 노즈와 펀치 슬리브 간의 정확한 측정을 가능하게 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 센서 시스템(348)은 센서(350) 및 어댑터(352)를 포함한다. 도 3 내지 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 어댑터(352)는 센서(350)를 램 바디(328)의 내측 표면(338)에 결합시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서 시스템(348)은 램 어셈블리(326)에 대해 어댑터(352)를 고정하는 어댑터 너트(354)를 포함한다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 어댑터 너트(354)는 어댑터 너트(354)는 제2 램 결합 피처(359)와 체결되고 어댑터 너트(354)와 숄더(370) 사이에 어댑터(352)의 일부분을 유지할 수 있도록 제2 램 결합 피처(359)에 상보적인 결합 피처(630)를 포함한다. 도 3 내지 도 7의 실시예에서, 결합 피처(630)는 제2 램 결합 피처들(359)의 나사산에 상보적인 나사산을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 어댑터 너트(354)와 숄더(370) 사이의 어댑터(352)의 부분의 유지는 어댑터(352)를 램 어셈블리(326)에 대해 위치시킬 수 있다.

도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 어댑터(352)는 센서(350)를 선택적으로 수용하는 중앙 애퍼처(621)를 포함한다. 중앙 애퍼처(621)는 내측 표면(623)을 갖고, 다양한 실시예들에서, 내측 표면(623)의 적어도 일부분은 센서(350)와 선택적으로 체결되는 어댑터 결합 피처(610)를 포함한다(이하에서 상세히 논의됨). 본원에서 논의된 다른 결합 피처와 유사하게, 어댑터 결합 피처(610)는 센서(350)를 어댑터(352)와 결합하기 위한 다양한 적합한 디바이스들 또는 기구들일 수 있다. 도 3 내지 도 6의 실시예에서, 어댑터 결합 피처(610)는 나사산을 포함한다.

중앙 애퍼처(621)에 추가하여, 어댑터(352)는 또한 어댑터(352)의 길이를 따라 연장되는 하나 이상의 통로(620)를 포함할 수 있다. 통로(620)의 수, 형상 또는 크기는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 통로(620)는 어댑터(352)를 통한 및/또는 센서(350) 주위의 공기 유동을 허용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통로(620)를 통한 공기 유동은 성형 후에 펀치 슬리브(342)로부터 금속 제품을 제거하는데 사용될 수 있는 양의 압력을 제공할 수 있다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 센서(350)는 램 바디(328) 내에서 어댑터(352)에 의해 지지될 수 있다. 도 4, 도 5, 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 다양한 예에서, 센서(350)는 어댑터(352)에 의해 램 어셈블리(326) 상에 지지되어, 고속 또는 다른 작동 조건에서 램 어셈블리(326)의 정규 작동을 방해하지 않는다. 일부 선택적인 예에서, 어댑터(352)는 램 바디(328)의 내경 내에 센서(350)를 센터링할 수 있지만, 다른 예에서 내경 내에 센터링될 필요는 없다.

다양한 실시예에서, 센서(350)는 금속 블랭크로부터 형성된 금속품(예를 들어, 캔)의 측벽 상의 인장력을 나타내는 펀치 노즈 힘(224)의 양을 검출하도록 구성된다. 센서(350)는 원하는 바에 따라 아이어닝 동안 아이어닝 시스템(300)의 힘을 측정하기에 적합한 로드 셀 또는 다양한 다른 센서일 수 있다. 본원에서 설명된 센서는 특정 구조 또는 유형의 센서를 요구하도록 의도되지 않으며, 센서(350)는 원하는 대로 다양한 구조를 가질 수 있고/있거나 다양한 유형의 센서일 수 있다. 특정 실시예들에서, 센서(350)는 아이어닝 동안 발생하는 힘들을 결정하기 위해 힘 데이터를 사용할 수 있는 제어기 또는 다른 적합한 디바이스에 통신가능하게 연결될 수 있고 및/또는 그렇지 않으면 센서(350)에 의해 제공되는 데이터를 활용할 수 있다. 일부 경우에, 추가적인 센서가 필요에 따라 아이어닝 시스템의 다른 양태를 측정하는데 사용될 수 있다.

특정 실시예들에서, 그리고 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 센서(350)는 펀치 노즈(344)(예를 들어, 도 3 참조)에 센서(350)를 선택적으로 결합하기 위한 제1 센서 결합 피처(710) 및/또는 센서(350)를 어댑터(352)(예를 들어, 제3 참조)에 선택적 결합하기 위해 제2 센서 결합 피처(720)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제1 센서 결합 피처(710)는 펀치 노즈(344) 상의 대응하는 결합 피처에 상보적이고 및/또는 제2 센서 결합 피처들(720)은 어댑터 결합 피처는(610)에 상보적이다. 본원에서 논의된 다른 결합 피처들과 유사하게, 제1 센서 결합 피처(710) 및/또는 제2 센서 결합 피처(720)는 센서(350)를 어댑터(352) 및/또는 펀치 노즈(344)와 결합시키기 위한 다양한 적합한 디바이스들 또는 기구들일 수 있고, 제1 센서의 결합 피처(710)의 결합 기구의 유형은 제2 센서 결합 피처(720)의 결합 기구의 유형과 동일할 필요는 없다. 도 3 내지 도 7의 실시예에서, 제1 센서 결합 피처(710) 및 제2 센서 결합 피처들(720)은 각각 나사산을 포함한다. 센서(350)의 케이블(730) 또는 배선은 램 바디(328)의 내경을 통해 연장될 수 있고(도 3 참조), 센서(350)에 의해 검출된 힘 데이터를 이용할 수 있는 제어기 또는 다른 적합한 디바이스에 센서(350)를 통신가능하게 연결할 수 있다. 케이블(730)은 후단부(332)를 통하는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는 원하는 다양한 위치에서 램 어셈블리(326)를 빠져나갈 수 있다.

센서(350)는 제1 센서 결합 피처(710)를 노즈 결합 피처(364)와 체결함으로써 펀치 노즈(344)에 결합될 수 있다. 전술한 바와 같이, 특정 실시예들에서, 펀치 노즈(344)는 갭(362)이 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이에 유지되도록 센서(350)에 결합될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 갭(362)은 센서(350)가 펀치 노즈(344) 상의 펀치 노즈 힘(224)을 검출 및/또는 판독하는 것을 허용할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 펀치 노즈(344)와 센서(350) 사이의 연결은 갭(362)이 원하는 대로 설정될 수 있게 하고/하거나 갭(362)을 유지할 수 있게 한다.

도 3-7을 참조하면, 아이어닝 시스템(300)을 조립하는 방법은 센서(350)를 어댑터(352)와 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서(350)와 어댑터(352)와의 결합은 제2 센서 결합 피처(720)를 어댑터 결합 피처(610)와 체결시키는 것을 포함한다.

방법은 또한 램 바디(328) 상에 어댑터(352)를 위치시키고 고정하는 단계를 포함할 수 있다. 램 바디(328) 상에 어댑터(352)를 위치시키는 것은 램 바디(328)의 내측 챔버(340) 내로 어댑터(352)를 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 어댑터(352)를 고정하는 것은 어댑터 너트(354)를 내측 챔버(340)에 위치시키는 것 및 어댑터(352)의 일부분이 어댑터 너트(354)와 숄더(370) 사이에 유지되도록 결합 피처(630)를 제2 램 결합 피처(359)와 체결시키는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 어댑터(352)를 고정하는 단계는 어댑터(352)를 제1 램 결합 피처(358)와 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서, 방법은 또한 펀치 슬리브(342)를 램 노즈(334) 상에 위치시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 펀치 슬리브 유지 너트(356)가 펀치 슬리브(342)의 일부분을 펀치 슬리브 유지 너트(356)와 램 바디(328)의 전단부(330) 사이에 포획하도록, 펀치 슬리브 유지 너트(356)의 결합 피처(357)를 외측 램 결합 피처(360)와 체결함으로써 펀치 슬리브(342)를 램 노즈(334)에 대해 고정하는 단계를 포함할 수 있다.

이 방법은 펀치 노즈의 노즈 결합 피처(364)를 센서(350)의 제1 센서 결합 피처들(710)과 결합시킴으로써 펀치 노즈(344)를 램 어셈블리(326)와 조립하는 단계를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 펀치 노즈(344)를 조립하는 단계는 펀치 노즈(344)와 펀치 슬리브(342) 사이에 갭(362)을 정의하는 단계를 포함할 수 있다.

아이어닝 동안, 펀치 노즈(344)는 금속품의 바닥과 체결되고 펀치 노즈 힘(224)을 수용한다. 특정 예들에서, 센서(350)는 실시간으로 데이터를 송신할 수 있지만, 다른 예들에서, 센서(350)는 미리 결정된 시간 간격들로 데이터를 송신할 수 있다.

아이어닝 시스템(300)을 통해, 펀치 노즈 힘(224)이 직접적으로 측정될 수 있다. 특정 양태에서, 측정된 펀치 노즈 힘(224)에 기초하여, 아이어닝 가공 시스템(300)의 다양한 양태가 아이어닝 가공을 제어하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 금속품에 사용되는 금속의 유형, 펀치(304) 및/또는 금속품의 다양한 표면 특성들, 사용되는 윤활의 유형, 램, 펀치, 또는 아이어닝 다이의 설계, 기계 속도, 또는 아이어닝 시스템(300)의 다양한 다른 양태들은 검출된 힘들에 기초하여 제어될 수 있다. 일례로서, 아이어닝 동안 금속품의 측벽 상의 더 높은 인장력과 상관되는 더 높은 펀치 노즈 힘(224)은 결함 또는 "인열(tear off)"의 가능성 증가와 직접 관련될 수 있다. 일부 경우들에서, 검출된 펀치 노즈 힘(224)에 기초하여, 아이어닝 시스템(300)의 다양한 양태들은 인열의 발생을 감소시키거나, 리드로잉 힘을 제어하거나, 다이들의 마모를 모니터링 및 제어하거나, 주름 형성을 제어하거나, 윤활 부족을 모니터링 및 제어하거나, 펀치 스루를 모니터링 및 제어하거나 또는 다른 유형들의 결함들 등을 모니터링 및 제어하도록 제어될 수 있다. 일부 경우들에서, 센서들(350)에 의해 검출된 힘은 공정 파라미터들을 조절하여 작동 비용을 감소시키고/거나 생산 효율을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 검출된 힘이 낮아지는 것은 윤활량을 감소시키고/거나 작동 비용들을 감소시키기 위해 속도를 증가시킬 기회를 나타낼 수 있고, 힘이 높아지는 것은 다이들이 마모되어 다운 시간을 감소시키거나 회피한다는 것을 나타낼 수 있다.

본원에서 설명된 개념들에 따른 다양한 예시적인 실시예들에 대한 추가적인 설명을 제공하는 "예시들"로서 명시적으로 열거되는 적어도 일부를 포함하는 예시적인 실시예들의 집합이 아래에 제공된다. 이러한 예시들은 상호 배타적이거나, 포괄적이거나, 또는 제한적인 것으로 의도되지 않고; 본 개시는 이러한 예시적인 예시들에 제한되지 않는 것이 아니라, 허여되는 청구항들 및 이들의 균등물들의 범위 내의 모든 가능한 수정들 및 변형들을 포함한다.

예시 1. 아이어닝 시스템으로서, 램 본체 및 램 노즈를 포함하는 램으로서, 램은 내부 챔버를 한정하는 내부 표면을 포함하는 램; 및 센서 시스템을 포함하며, 센서 시스템은: 센서 ― 센서는 아이어닝 공정 동안 힘을 검출하도록 구성됨 ―; 및 램의 내측 표면에 결합된 어댑터 ― 어댑터는 램 바디 상에 센서를 지지함 ― 를 포함하는 아이어닝 시스템.

예시 2. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 어댑터는 중앙 애퍼처 및 중앙 애퍼처를 둘러싸는 복수의 통로들을 포함하고, 센서는 어댑터의 중앙 애퍼처에서 지지되며, 복수의 통로들 각각은 어댑터의 길이를 따라 연장되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 3. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 램 노즈 상에 지지되는 펀치를 더 포함하고, 펀치는 펀치 노즈 및 펀치 슬리브를 포함하고, 펀치 노즈는 가공 동안 금속 블랭크와 체결되도록 구성되며, 펀치 슬리브는 펀치 노즈와 램 바디 사이에서 램 노즈 상에 지지되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 4. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 펀치 노즈는 센서에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 5. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 펀치 노즈와 펀치 슬리브 사이에 갭이 정의되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 6. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 펀치 슬리브 유지 너트를 더 포함하며, 펀치 슬리브 유지 너트는 펀치 슬리브의 적어도 일부분이 펀치 슬리브 유지 너트와 램 바디 사이에서 램 노즈 상에 유지되도록 램 노즈의 외측 표면에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 7. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 램의 내측 표면은 숄더를 포함하고, 아이어닝 시스템은 어댑터의 일부분이 어댑터 너트와 숄더 사이에 유지되도록 램의 내측 표면에 결합된 어댑터 너트를 더 포함하는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 8. 아이어닝 시스템으로서, 램 본체 및 램 노즈를 포함하는 램; 펀치 노즈 및 펀치 슬리브를 포함하는 펀치 ― 펀치 노즈는 아이어닝 공정 동안 금속 블랭크와 체결되도록 구성됨 ―; 및 펀치 노즈에 결합된 센서를 포함하는 센서 시스템 ― 센서는 아이어닝 공정 동안 펀치 노즈 상의 힘을 검출하도록 구성됨 ―을 포함하는 아이어닝 시스템.

예시 9. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 램 노즈의 외측 표면에 결합된 펀치 슬리브 유지 너트를 더 포함하되, 펀치 슬리브는 펀치 슬리브 유지 너트와 램 바디 사이에서 램 노즈 상에 지지되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 10. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함하고, 센서는 내측 챔버에서 지지되며, 펀치 노즈는 센서와 나사 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 11. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 센서 시스템은 어댑터를 더 포함하며, 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함하고, 센서는 어댑터 상에 지지되며, 어댑터는 내측 챔버 내의 램의 내측 표면과 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 12. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 어댑터는 중앙 애퍼처 및 중앙 애퍼처를 둘러싸는 복수의 통로들을 포함하고, 센서는 어댑터의 중앙 애퍼처에서 지지되며, 복수의 통로들 각각은 어댑터의 길이를 따라 연장되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 13. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 센서는 램 노즈에 간접적으로 연결되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 14. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 센서는 펀치 노즈와 펀치 슬리브 사이에 갭이 정의되도록 펀치 노즈에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 15. 아이어닝 시스템으로서, 램 바디 및 램 노즈를 포함하는 램 ― 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함함 ―; 센서를 포함하는 센서 시스템; 및 센서를 통해 램 노즈 상의 내측 표면에 연결된 펀치 노즈 ― 센서는 아이어닝 공정 동안 펀치 노즈 상의 힘을 검출하도록 구성됨 ― 를 포함하는 아이어닝 시스템.

예시 16. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 센서 시스템은 어댑터를 더 포함하고, 어댑터는 센서를 지지하며, 어댑터는 램의 내측 표면에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 17. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 어댑터는 중앙 애퍼처 및 중앙 애퍼처를 둘러싸는 복수의 통로들을 포함하고, 센서는 어댑터의 중앙 애퍼처에서 지지되며, 복수의 통로들 각각은 어댑터의 길이를 따라 연장되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 18. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 램의 내측 표면은 숄더를 포함하고, 아이어닝 시스템은 어댑터의 일부분이 어댑터 너트와 숄더 사이에 유지되도록 램의 내측 표면에 결합된 어댑터 너트를 더 포함하는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 19. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 펀치 노즈와 램 바디 사이에서 램 노즈 상에 지지되는 펀치 슬리브를 더 포함하되, 펀칭 노즈는 펀치 슬리브와 펀치 노즈 사이에 갭이 정의되도록 센서에 연결되는 것인, 아이어닝 시스템.

예시 20. 임의의 선행 또는 후속 예시들 또는 예시들의 조합의 아이어닝 시스템으로서, 펀치 슬리브의 적어도 일부분이 펀치 슬리브 유지 너트와 램 바디 사이에서 램 노즈 상에 유지되도록 램 노즈에 연결된 펀치 슬리브 유지 너트를 더 포함하는 아이어닝 시스템.

상술한 양태들은 구현의 가능한 예들일 뿐이며, 단지 본 개시의 원리들을 명확하게 이해하기 위해 제시된 것이다. 본 개시의 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 상술한 실시예(들)에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 그러한 모든 수정 및 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되고, 개별적인 양태들 또는 요소들 또는 단계들의 조합들에 대한 모든 가능한 청구범위는 본 개시에 의해 뒷받침되도록 의도된다. 또한, 여기에 뿐만 아니라 하기의 청구범위에서 특정 용어들이 사용되지만, 그것들은 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되고, 설명된 발명도 다음의 청구범위도 제한하기 위한 목적은 아니다.

Claims (20)

1. 아이어닝 시스템(ironing system)으로서,
   램 바디(ram body) 및 램 노즈(ram nose)를 포함하는 램 ― 상기 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함함 ―; 및
   센서 시스템을 포함하며, 상기 센서 시스템은:
   센서 ― 상기 센서는 아이어닝 공정 동안 힘을 검출하도록 구성됨 ―; 및
   상기 램의 내측 표면에 결합된 어댑터 ― 상기 어댑터는 상기 램 바디 상에 상기 센서를 지지함 ― 를 포함하는 아이어닝 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 어댑터는 중앙 애퍼처 및 상기 중앙 애퍼처를 둘러싸는 복수의 통로들을 포함하고, 상기 센서는 상기 어댑터의 상기 중앙 애퍼처에서 지지되며, 상기 복수의 통로들 각각은 상기 어댑터의 길이를 따라 연장되는 것인, 아이어닝 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 램 노즈 상에 지지되는 펀치를 더 포함하고, 상기 펀치는 펀치 노즈 및 펀치 슬리브를 포함하고, 상기 펀치 노즈는 가공 동안 금속 블랭크와 체결되도록 구성되며, 상기 펀치 슬리브는 상기 펀치 노즈와 상기 램 바디 사이에서 상기 램 노즈 상에 지지되는 것인, 아이어닝 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 펀치 노즈는 상기 센서에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 펀치 노즈와 상기 펀치 슬리브 사이에 갭이 정의되는 것인, 아이어닝 시스템.
6. 제3항에 있어서, 펀치 슬리브 유지 너트를 더 포함하며, 상기 펀치 슬리브 유지 너트는 상기 펀치 슬리브의 적어도 일부분이 상기 펀치 슬리브 유지 너트와 상기 램 바디 사이에서 상기 램 노즈 상에 유지되도록 상기 램 노즈의 외측 표면에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 램의 내측 표면은 숄더를 포함하고, 상기 아이어닝 시스템은 상기 어댑터의 일부분이 상기 어댑터 너트와 상기 숄더 사이에 유지되도록 상기 램의 내측 표면에 결합된 어댑터 너트를 더 포함하는 것인, 아이어닝 시스템.
8. 아이어닝 시스템으로서,
   램 바디 및 램 노즈를 포함하는 램;
   펀치 노즈 및 펀치 슬리브를 포함하는 펀치 ― 상기 펀치 노즈는 아이어닝 공정 동안 금속 블랭크와 체결되도록 구성됨 ―; 및
   상기 펀치 노즈에 결합된 센서를 포함하는 센서 시스템 ― 상기 센서는 상기 아이어닝 공정 동안 상기 펀치 노즈 상의 힘을 검출하도록 구성됨 ―을 포함하는, 아이어닝 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 램 노즈의 외측 표면에 결합된 펀치 슬리브 유지 너트를 더 포함하되, 상기 펀치 슬리브는 상기 펀치 슬리브 유지 너트와 상기 램 바디 사이에서 상기 램 노즈 상에 지지되는 것인, 아이어닝 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함하고, 상기 센서는 상기 내측 챔버에서 지지되며, 상기 펀치 노즈는 상기 센서와 나사 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.
11. 제8항에 있어서, 상기 센서 시스템은 어댑터를 더 포함하며, 상기 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함하고, 상기 센서는 상기 어댑터 상에 지지되며, 상기 어댑터는 상기 내측 챔버 내의 상기 램의 내측 표면과 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 어댑터는 중앙 애퍼처 및 상기 중앙 애퍼처를 둘러싸는 복수의 통로들을 포함하고, 상기 센서는 상기 어댑터의 상기 중앙 애퍼처에서 지지되며, 상기 복수의 통로들 각각은 상기 어댑터의 길이를 따라 연장되는 것인, 아이어닝 시스템.
13. 제8항에 있어서, 상기 센서는 상기 램 노즈에 간접적으로 연결되는 것인, 아이어닝 시스템.
14. 제8항에 있어서, 상기 센서는 상기 펀치 노즈와 상기 펀치 슬리브 사이에 갭이 정의되도록 상기 펀치 노즈에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.
15. 아이어닝 시스템으로서,
    램 바디 및 램 노즈를 포함하는 램 ― 상기 램은 내측 챔버를 정의하는 내측 표면을 포함함 ―;
    센서를 포함하는 센서 시스템; 및
    상기 센서를 통해 상기 램 노즈 상의 상기 램의 내측 표면에 연결된 펀치 노즈 ― 상기 센서는 아이어닝 공정 동안 상기 펀치 노즈 상의 힘을 검출하도록 구성됨 ― 를 포함하는, 아이어닝 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 센서 시스템은 어댑터를 더 포함하고, 상기 어댑터는 상기 센서를 지지하며, 상기 어댑터는 상기 램의 내측 표면에 결합되는 것인, 아이어닝 시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 어댑터는 중앙 애퍼처 및 상기 중앙 애퍼처를 둘러싸는 복수의 통로들을 포함하고, 상기 센서는 상기 어댑터의 상기 중앙 애퍼처에서 지지되며, 상기 복수의 통로들 각각은 상기 어댑터의 길이를 따라 연장되는 것인, 아이어닝 시스템.
18. 제15항에 있어서, 상기 램의 내측 표면은 숄더를 포함하고, 상기 아이어닝 시스템은 상기 어댑터의 일부분이 상기 어댑터 너트와 상기 숄더 사이에 유지되도록 상기 램의 내측 표면에 결합된 어댑터 너트를 더 포함하는 것인, 아이어닝 시스템.
19. 제15항에 있어서, 상기 펀치 노즈와 상기 램 바디 사이에서 상기 램 노즈 상에 지지되는 펀치 슬리브를 더 포함하되, 상기 펀칭 노즈는 상기 펀치 슬리브와 상기 펀치 노즈 사이에 갭이 정의되도록 상기 센서에 연결되는 것인, 아이어닝 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 펀치 슬리브의 적어도 일부분이 상기 펀치 슬리브 유지 너트와 상기 램 바디 사이에서 상기 램 노즈 상에 유지되도록 상기 램 노즈에 연결된 펀치 슬리브 유지 너트를 더 포함하는, 아이어닝 시스템.

Images