KR101034593B1 - 다수의 성형 펀치를 포함하는 스트레칭 판재 성형 장치 및이를 이용한 스트레칭 판재 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트레칭 판재 성형 장치에 관한 것으로, 판재 아래에 배치되는 다수의 성형 펀치; 상기 판재의 단부에 고정되는 하나 이상의 성형 지그; 및, 상기 성형 지그에 인장력을 가하는 하나 이상의 유압프레스;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 스트레칭 판재 성형 장치는, 각각의 성형 펀치가 펀치 헤드와, 내부 나사산을 가진 중공형 외부 부재와, 상기 외부 부재에 삽입 체결되는 외부 나사산을 가진 내부 부재를 포함하며, 상기 외부 부재 및 내부 부재 중 하나는 상기 펀치 헤드에 연결되고 나머지 하나는 회전축에 연결되며, 상기 각각의 성형 펀치의 회전축에 맞물려 토크를 제공할 수 있는 하나 이상의 펀치 조절 모터를 포함한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 장치는 다양한 목적 형상에 대하여 많은 수의 금형을 제작할 필요 없이 하나의 장치의 다수의 성형 펀치를 조합하여 다양한 금형 형상을 만들어 낼 수 있으며, 따라서 간단하고 효율적으로 스트레칭 성형 공정을 실행할 수 있는 장점이 있다.

판재, 스트레칭 판재 성형, 성형 펀치, 성형 지그, 유압프레스

Description

다수의 성형 펀치를 포함하는 스트레칭 판재 성형 장치 및 이를 이용한 스트레칭 판재 성형 방법 {FLEXIBLE SHEET STRETCHING FORMING APPARATUS WITH MULTIPLE FORMING PUNCHES AND STRETCHING FORMING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 스트레칭 판재 성형 장치 및 이를 이용한 판재 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 큰 곡률 반경을 가진 곡면을 성형할 때 굽힘 공정만으로는 변형 상태가 탄성 영역내에 있어 하중을 제거하게 되면 원상으로 복귀하게 된다. 따라서, 판재의 변형 상태를 소성 영역까지 연장하기 위하여 스트레칭 성형(stretching forming)을 실행한다. 즉, 스트레칭 성형 공정에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 두께가 얇은 판재(105)를 금형(101) 위에 놓고, 판재의 양끝을 성형 지그(jig)(102)에 물려 유압프레스(도시되지 않음)에 의하여 X-방향과 Y-방향으로 인장력을 가하여 인장 성형하중(F_T)을 부가함으로써 성형한다. 그러나, 상기 금형(101)은 성형하 고자 하는 목적 형상에 부합하는 것으로, 목적 형상에 따라 매번 새로운 금형이 필요하므로, 다양한 형상 성형품들을 얻기 위해서는 목적 형상의 수에 일치하는 금형을 제작하여야 한다. 따라서, 성형 비용이 증가하고, 금형 소재의 낭비, 금형 보관상 문제 등의 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하여, 다종 소량 판재 성형에 적합한 무금형 스트레칭 판재 성형 장치 및 이러한 장치를 이용한 판재 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스트레칭 판재 성형 장치는, 판재 아래에 배치되는 다수의 성형 펀치; 상기 판재의 단부에 고정되는 하나 이상의 성형 지그; 및, 상기 성형 지그에 인장력을 가하는 하나 이상의 유압프레스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 스트레칭 판재 성형 장치는, 고정 형상의 금형 대신 다수의 성형 펀치가 조합되어 다양한 금형 형상을 만들어 내므로, 목적 형상에 따라 금형을 새로 제작할 필요가 없어 비용과 소재를 절감할 수 있다.

특히, 본 발명의 스트레칭 판재 성형 장치는, 상기 성형 펀치가 각각 펀치 헤드와, 내부 나사산을 가진 중공형 외부 부재와, 상기 외부 부재에 삽입 체결되는 외부 나사산을 가진 내부 부재를 포함하며, 상기 외부 부재 및 내부 부재 중 하나는 상기 펀치 헤드에 연결되고 나머지 하나는 회전축에 연결되며, 각각의 성형 펀치의 회전축에 맞물려 토크를 제공할 수 있는 하나 이상의 펀치 조절 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 각 성형 펀치가 나사산으로 체결된 두 개의 부재로 구성됨으로써 모터에 의해 제공되는 토크에 의하여 길이 조절이 가능하여 큰 압력을 지지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 다수의 성형 펀치는 복수의 행과 복수의 열에 배열되고, 상기 하나 이상의 펀치 조절 모터는 횡방향 이동 모터 또는 종방향 이동 모터에 연결된다. 이 경우 상기 펀치 조절 모터는 두 개 이상이 하나의 모듈을 형성하고, 상기 모듈이 횡방향 이동 모터 또는 종방향 이동 모터에 연결될 수 있다.

따라서, 각각의 성형 펀치에 펀치 조절 모터를 설치할 필요 없이 소수의 펀치 조절 모터를 이동 모터들을 이용하여 위치 이동하여 다수의 성형 펀치들을 제어할 수 있다.

상기 펀치 조절 모터 또는 이동 모터에는 제어 장치가 연결되어, 목적 형상에 따른 회전수, 펀치 위치 정보 등을 전달하도록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 다수의 성형 펀치는 공통의 지지부에 연결되고, 상기 지지부와 각각의 회전축 사이에는 베어링이 제공될 수 있으며, 이 경우 다수의 성형 펀치는 외부 지지 프레임 내에 설치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 펀치 헤드는 판재와 닿는 면이 곡면으로 형성되고, 측면은 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 펀치 헤드는 착탈 가능하게 구성될 수 있으며, 이에 따라 새로운 펀치 헤드로 또는 적합한 곡률의 펀치 헤드로 교체가 가능하다.

바람직하게는, 상기 펀치 헤드는 착탈 가능한 탄성 캡을 구비할 수 있으며, 이에 따라 펀치 헤드의 손상 및 마모를 예방할 수 있다.

바람직하게는, 상기 외부 부재는 내부 나사산을 가진 원형 중공부를 가지고, 외형은 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.

하나의 펀치 조절 모터가 여러 성형 펀치들을 제어하기 위하여 펀치 조절 모터는 성형 펀치와 분리와 결합을 반복하여야 하는바, 이러한 작용을 위하여, 상기 성형 펀치의 회전축의 일단에는 걸림핀이 제공되고 상기 펀치 조절 모터의 회전축의 일단에는 상기 걸림핀이 삽입될 수 있는 걸림홈이 제공되어, 상기 걸림핀이 걸림홈에 삽입될 때 상기 펀치 조절 모터의 회전축이 성형 펀치의 회전축에 맞물려 토크를 제공할 수 있다.

다른 실시 형태에서는, 상기 펀치 조절 모터의 회전축의 일단에는 볼록부가 제공되고 상기 성형 펀치의 회전축의 일단에는 상기 볼록부에 상보적인 형상의 오목부가 제공되어, 상기 볼록부가 오목부에 삽입될 때 상기 펀치 조절 모터의 회전축이 성형 펀치의 회전축에 맞물려 토크를 제공할 수 있다.

이때, 상기 펀치 조절 모터는 고정된 하우징에서 회전축이 소정 거리만큼 입출 가능하게 구성되고, 상기 펀치 조절 모터의 회전축의 일단에는 볼록부를 가진 맞물림 헤드가 제공되며, 상기 펀치 조절 모터의 회전축 둘레에는 하우징과 맞물림 헤드 사이에 탄성 스프링이 제공되어, 상기 맞물림 헤드의 볼록부가 상기 성형 펀치의 회전축의 일단에 닿았으나 오목부에 삽입되지 못한 때에는 회전축이 하우징 내로 삽입되면서 상기 스프링이 수축되고, 회전축이 회전하면서 볼록부가 오목부에 맞추어지면 스프링이 신장되면서 회전축이 하우징에서 돌출되어 볼록부가 오목부에 삽입될 수 있다.

상기 볼록부는 일자 형상, Y자 형상, 십자 형상 또는 다각형 형상 등 오목부와 맞물릴 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.

본 발명은 또한 상기한 스트레칭 판재 성형 장치를 이용하여 판재를 성형하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은,

(a) 판재의 목적 형상에 따라 각 성형 펀치의 최종 길이 데이터를 산출하는 단계;

(b) 각 성형 펀치의 초기 길이 데이터를 입력받아 상기 최종 길이 데이터와 비교하여 길이 조절량을 산출하고, 각 성형 펀치의 길이 조절량에 대응하는 회전수를 산출하는 단계;

(c) 종방향 이동 모터 또는 횡방향 이동 모터에 이동 신호를 전송하여 펀치 조절 모터를 조절 대상 성형 펀치 아래로 이동하는 단계;

(d) 펀치 조절 모터를 성형 펀치의 회전축에 체결하여 각 성형 펀치에 대해 산출된 회전수에 따라 토크를 제공하는 단계;

(e) 모든 성형 펀치의 길이 조절이 끝날때 까지 단계 (c) 및 (d)를 반복 실행하는 단계;

(f) 각 성형 펀치의 조절 후 길이 데이터를 입력받아 최종 길이 데이터와 비교하여 차이가 있는 경우에는 단계 (b) ~ (e)를 반복 실행하는 단계;

(g) 모든 성형 펀치가 최종 길이를 가지는 경우 유압프레스로 성형 지그에 인장력을 가하여 판재를 스트레칭 성형하는 단계;를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 스트레칭 판재 성형 장치는 스트레칭 공정시 고정 형상의 금형 대신 다수의 성형 펀치가 조합되어 다양한 금형 형상을 만들어 내므로, 목적 형상에 따라 금형을 새로 제작할 필요가 없어 비용과 소재를 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 내부 부재 및 외부 부재의 두 개의 부재가 체결된 성형 펀치를 이용함으로써 판재의 두께에 상관없이 큰 압력을 지지할 수 있다.

또한, 다수의 성형 펀치를 소수의 펀치 조절 모터로 제어하도록 구성되어, 성형 펀치들을 신속하고 효율적으로 재배치할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조한 구체적인 실시예를 통하여 더 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레칭 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도면에서 점선 부분은 성형 전의 판재를 나타낸 것이고, 실선 부분은 성형 후의 판재를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치에서는 판재(5) 아래에 다수의 성형 펀치(1)가 배치된다. 그리고, 판재(5)의 단부에는 하나 이상의 성형 지그(2)가 연결되며, 이 성형 지그(2)에는 하나 이상의 유압프레스(도시되지 않음)가 연결되어 인장력을 가할 수 있다.

도 3은 성형 펀치들의 사시도이며, 도 4는 하나의 성형 펀치(1)의 분리 확대 단면도이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 각 성형 펀치(1)는 펀치 헤드(3)와 중공형 외부 부재(7) 및 내부 부재(9)를 포함한다. 외부 부재(7)의 내면에는 나사산(도시되지 않음)이 제공되고, 내부 부재(9)의 외면에는 외부 부재(7)의 나사산과 맞물리는 나사산이 제공된다. 따라서, 내부 부재(9)는 외부 부재(7)에 대해 상대적으로 회전하여 외부 부재(7)의 중공으로 삽입되거나 배출될 수 있다. 즉, 각 성형 펀치(1)는 나사산으로 체결된 두 개의 부재의 상대적인 이동에 의하여 길이를 조절하여 전체적으로 필요한 금형 형상을 만들 수 있다. 도시된 실시예에서 외부 부재(7)의 외형은 원형으로 형성되어 있으나, 사각형 또는 팔각형 등 다각형으로 형성될 수도 있다.

본 실시예에서, 외부 부재(7)의 일단에는 펀치 헤드(3)가 연결되어 있고, 내부 부재(9)의 일단에는 회전축(11)이 연결되어 있다. 그러나, 이와는 달리 내부 부재에 펀치 헤드가 연결되고 외부 부재에 회전축이 연결될 수도 있다.

상기 내부 부재(9)에 연결된 회전축(11)에는 펀치 조절 모터(13)가 맞물려 판재의 목적 형상에 따라 성형 펀치(1)의 전체 길이를 조절하기 위하여 적절한 토크를 제공한다.

상기 펀치 헤드(3)는 판재와 접하는 면이 구면의 일부의 형상을 가지도록 곡면으로 형성되는 것이 바람직한데, 그 곡률은 판재 성형에 있어 판재의 곡률에 영향을 미치지 않도록 선택된다. 도시된 실시예에서 펀치 헤드(3)의 외형은 원형으로 형성되어 있으나, 사각형 또는 팔각형 등 다각형으로 형성될 수도 있다.

이러한 펀치 헤드(3)는 외부 부재(7)의 단부에 나사산 결합 등에 의하여 분 리 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 펀치 헤드(3)가 상한 경우 또는 적합한 곡률의 다른 펀치 헤드가 필요한 경우 간단히 펀치 헤드의 교체가 가능하다.

펀치 헤드(3)의 판재와 접하는 면에는 탄성 캡(15)이 구비될 수 있다. 이러한 탄성 캡(15)은 성형의 반복에 의한 펀치 헤드의 손상 및 마모를 예방한다. 탄성 캡이 제공되지 않는 경우에는 성형 중 펀치 헤드들과 판재 사이에 탄성 판을 제공하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 성형 펀치(1)들은 복수의 행과 복수의 열로 배열되며(도 3 참조), 각 성형 펀치의 회전축이 공통의 지지부(17)에 연결되고, 지지부(17)와 각 회전축(11) 사이에는 베어링(19)이 제공된다. 또한, 성형 펀치들은 외부 지지 프레임(21) 내에 설치된다.

성형 펀치의 회전축(11)들 아래에는 하나 이상의 펀치 조절 모터(13)가 배치되는 바, 필요에 따라 각 성형 펀치(1)에 대해 하나의 펀치 조절 모터(13)가 제공될 수도 있으나, 하기와 같이 펀치 수보다 적은 수의 조절 모터들을 이용함으로써 구성을 단순화하고 비용을 절감할 수 있다.

도 5은 성형 펀치 아래에 펀치 조절 모터가 배치되는 일 실시예를 저면도로 도시한 것으로, 종방향으로 일렬로 배열된 네 개의 모터(13a,13b,13c,13d)가 하나의 모듈(23a)을 형성하여 종방향 이동 모터(25)에 연결되고, 모터 모듈(23a) 및 종방향 이동 모터(25)는 함께 횡방향 이동 모터(27)에 연결되어 있다. 도 6의 측면 단면도에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 하나의 모듈(23a)을 이루는 네 개의 모 터(13a,13b,13c,13d)는 일체로서 종방향 이동 모터(25)에 의해 수직으로 이동되고, 모터 모듈(23a) 및 종방향 이동 모터(25)는 함께 횡방향 이동 모터(27)에 의해 수평으로 이동된다. 즉, 도면에서와 같이 12행 X 16열의 성형 펀치 세트를 제어하기 위하여 하나의 모듈(23a)은 하나의 열에서 수직으로 이동하여 3회 펀치를 조절하고 다음 열로 이동하여 이 과정을 반복함으로써 16열의 펀치 모두를 조절할 수 있다. 상기 종방향 또는 횡방향 이동 모터(25,27) 및 각각의 펀치 조절 모터들(13a,13b,13c,13d)은 제어 장치(도시되지 않음)에 연결되어 조절 대상 펀치 위치로의 이동 정보 및 목적 형상에 따른 펀치 길이 조절을 위한 모터 회전수 등의 정보를 전달받는다.

즉, 각각의 성형 펀치를 위하여 동일 수의 펀치 조절 모터를 설치할 필요 없이 소수의 펀치 조절 모터를 이동 모터들을 이용하여 위치 이동시켜 다수의 성형 펀치들을 제어할 수 있는 것이다. 이로써, 모터 수를 감소시켜 구성을 단순화하고 효율적으로 성형 펀치들의 길이를 조절할 수 있다.

도 7 내지 도 11에는 펀치 조절 모터 배열의 다른 실시예들이 도시되어 있다. 도 7의 실시예에서는, 종방향으로 일렬로 배열된 열두 개의 조절 모터가 하나의 모듈(23b)을 형성하여 횡방향 이동 모터(27)에 연결되어 있다. 따라서, 모터들은 수직으로는 이동하지 않고 수평으로만 이동하며, 도면에서와 같이 12행 X 16열의 성형 펀치 세트를 제어하기 위하여 펀치 조절 모터의 모듈(23b)은 16개의 열을 수평으로 이동하여 펀치를 조절함으로써 모든 펀치를 조절할 수 있다.

도 8의 실시예에서는, 도 7에서와 같은 열두 개의 조절 모터를 갖는 모듈을 두 개 포함하며, 이 모듈들(23c, 23d)은 각각 횡방향 이동 모터(27)에 연결되어 있다. 각 모듈은 수직으로는 이동하지 않고 수평으로만 이동하며, 도면에서와 같이 12행 X 16열의 성형 펀치 세트를 제어하기 위하여 조절 모터의 모듈(23c, 23d)은 각각 8개의 열을 수평으로 이동하여 펀치를 조절함으로써 모든 펀치를 조절할 수 있다.

도 9의 실시예에서는, 종방향으로 일렬로 배열된 여섯 개의 조절 모터를 포함하는 모듈을 두 개 포함하며, 이 모듈들(23e,23f)은 각각 종방향 이동 모터(25)에 연결되고, 모터 모듈(23e,23f) 및 종방향 이동 모터(25)는 함께 횡방향 이동 모터(27)에 연결되어 있다. 따라서, 도면에서와 같이 12행 X 16열의 성형 펀치 세트를 제어하기 위하여 조절 모터의 모듈(23e,23f)은 각각 수직으로 이동하여 2회 펀치를 조절함으로써 1열의 펀치 조절을 마무리할 수 있으며, 수평으로 이동하여 8회 이 과정을 반복함으로써 16열의 펀치 모두를 조절할 수 있다.

도 10의 실시예에서는, 4행 X 4열의 16개의 모터가 하나의 모듈(23g)을 형성하여 종방향 이동 모터(25)에 연결되고, 모터 모듈(23g) 및 종방향 이동 모터(25)는 함께 횡방향 이동 모터(27)에 연결되어 있다. 따라서, 도면에서와 같이 12행 X 16열의 성형 펀치 세트를 제어하기 위하여 하나의 모듈(23g)은 수직으로 이동하여 3회 펀치를 조절함으로써 4개 열의 펀치 조절을 마무리할 수 있으며, 수평으로 이동하여 4회 이 과정을 반복함으로써 16열의 펀치 모두를 조절할 수 있다.

도 11의 실시예에서는 하나의 펀치 조절 모터(13) 만을 구비하며, 이 펀치 조절 모터가 종방향 이동 모터(25)에 연결되고, 펀치 조절 모터(13) 및 종방향 이 동 모터(25)는 함께 횡방향 이동 모터(27)에 연결되어 있다. 따라서, 도면에서와 같이 12행 X 16열의 성형 펀치 세트를 제어하기 위하여, 펀치 조절 모터는 수직으로 이동하여 1열의 12개의 성형 펀치를 각각 조절할 수 있으며, 다음 열로 이동하여 이 과정을 반복함으로써 16열의 펀치 모두를 조절할 수 있다.

하나의 펀치 조절 모터가 여러 성형 펀치들을 제어할 수 있도록 하기 위하여, 각 펀치 조절 모터는 성형 펀치와 분리와 결합을 반복하여야 하는바, 성형 펀치의 회전축과 모터의 연결부에는 분리 가능한 맞물림 구성이 제공된다.

상기 맞물림 구성의 일 예가 도 12에 도시되어 있다. 도시된 실시예에서는 성형 펀치의 회전축(11)의 일단에 걸림핀(29)이 제공되고 펀치 조절 모터의 회전축(31)의 일단에는 상기 걸림핀(29)이 삽입될 수 있는 걸림홈(33)이 제공된다. 즉, 펀치 조절 모터(13)가 성형 펀치 방향으로 이동하여 걸림핀(29)이 걸림홈(33)에 삽입되면 펀치 조절 모터(13)의 회전력이 성형 펀치(1)에 전달되어 내부 부재(9)를 회전시킨다. 그리고, 펀치 조절 모터(13)가 성형 펀치 반대 방향으로 이동하여 걸림핀(29)이 걸림홈(33)에서 빠져 나오면 맞물림이 해제되어 펀치 조절 모터(13)는 성형 펀치의 내부 부재를 회전시키지 못한다.

이때, 걸림홈(33)은 걸림핀(29)이 용이하게 삽입될 수 있도록 걸림핀(29)의 두께보다 훨씬 크게 형성될 수 있으며, 제어 장치는 걸림홈(33)이 걸림핀(29)에 걸리지 않고 공회전하는 구간을 지나 걸림홈(33)의 측벽에 걸림핀(29)이 닿아 조절 모터의 토크가 증가하는 시점을 감지하여 이 시점부터 성형 펀치의 길이 조절량에 대응하는 회전수를 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 이렇게 함으로써 각 성형 펀 치(1)의 정확한 길이 조절이 가능하여 판재를 정확하게 성형할 수 있다.

도 13은 성형 펀치의 회전축과 모터의 연결부의 분리 가능한 맞물림 구성의 다른 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서는 펀치 조절 모터의 회전축(31)의 일단에 볼록부(35)가 제공되고 성형 펀치의 회전축(11)의 일단에는 상기 볼록부(35)에 상보적인 형상의 오목부(37)가 제공된다. 따라서, 모터의 볼록부(35)가 성형 펀치의 오목부(37)에 삽입될 때 조절 모터(13)의 회전력이 성형 펀치(1)에 전달되어 내부 부재(9)를 회전시킨다. 그리고, 모터의 볼록부(35)가 성형 펀치의 오목부(37)에서 분리되면 맞물림이 해제되어 펀치 조절 모터(13)는 성형 펀치의 내부 부재를 회전시키지 못한다.

이때, 상기 펀치 조절 모터(13)는 볼록부(35)가 성형 펀치의 오목부(37)에 곧바로 삽입되도록 이동되기 어렵다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이 조절 모터(13)가 고정된 하우징(39)에서 회전축(31)이 소정 거리만큼 입출 가능하게 구성되고, 모터의 회전축(31) 일단에 볼록부(35)를 가진 맞물림 헤드(41)가 제공되며, 모터의 회전축(31) 둘레에는 하우징(39)과 맞물림 헤드(41) 사이에 탄성 스프링(43)이 제공되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서는, 맞물림 헤드(41)의 볼록부(35)가 성형 펀치의 회전축(11)의 일단에 닿았으나 오목부(37)에 삽입되지 못한 때에는 모터의 회전축이 하우징 내로 삽입되면서 상기 스프링(43)이 수축되고, 모터 회전축(31)과 함께 맞물림 헤드(41)가 회전하면서 볼록부(35)가 오목부(37)에 맞추어지면 스프링(43)이 신장되면서 회전축(31)이 하우징(39)에서 돌출되어 볼록부(35)가 오목부(37)에 삽입될 수 있다. 볼록부(35)와 오목부(37)는 상 보적인 형상을 가지므로 조절 모터(13)의 회전력은 바로 성형 펀치의 내부 부재(9)에 전달될 수 있다.

도 13 및 도 14의 실시예에서는 볼록부(35)가 일자 형상을 가지나, 변형예로서 도 15에서와 같이 Y자 형상을 가질 수도 있고, 도 16와 같이 십자 형상을 가질 수도 있다. 또한, 볼록부(35)는 도 17과 같이 사각형 형상을 가질 수도 있고, 도 18과 같이 육각형 형상을 가질 수도 있으며, 또 다른 형상을 가질 수도 있다. 이 경우, 오목부(37)는 볼록부(35)에 대응하는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 판재 성형 장치를 이용하여 판재를 성형하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 판재의 목적 형상에 따라 각 성형 펀치(1)가 가져야할 최종 길이 데이터를 산출한다. 그리고, 각 성형 펀치(1)의 현재 길이인 초기 길이 데이터를 입력 받아 상기 최종 길이 데이터와 비교하여 필요한 길이 조절량을 산출한다. 그리고, 각 성형 펀치(1)의 필요한 길이 조절량에 대응하여 내부 부재(9)가 회전되어야 하는 회전수를 산출한다.

종방향 이동 모터(25) 또는 횡방향 이동 모터(27)에 이동 신호를 전송하여 펀치 조절 모터(13)를 길이를 조절할 성형 펀치(1) 아래로 이동시킨다. 그리고, 펀치 조절 모터(13)를 성형 펀치의 회전축(11)에 체결하여 각 성형 펀치(1)에 대해 산출된 회전수에 따라 토크를 제공하도록 펀치 조절 모터(13)를 작동시킨다.

모든 성형 펀치의 길이 조절이 끝날때까지 펀치 조절 모터(13)를 이동하여 성형 펀치(1)를 조절하는 과정을 반복 실행한다.

모든 성형 펀치의 길이 조절이 끝나면, 각 성형 펀치의 조절 후 길이 데이터를 입력 받아 최종 길이 데이터와 비교하여 차이가 있는지 검사한다. 차이가 있는 경우에는 각 성형 펀치의 길이 조절량을 산출하는 단계부터 시작하여 성형 펀치를 다시 조절한다.

모든 성형 펀치가 필요한 최종 길이를 가지는 경우, 유압프레스로 X-방향과 Y-방향으로 성형 지그에 인장력을 가하여 인장 성형하중(F_T)을 부가함으로써 판재를 스트레칭 성형한다.

이와 같이, 본 발명의 장치에 따르면, 다양한 목적 형상에 대하여 많은 수의 금형을 제작할 필요 없이 하나의 장치의 다수의 성형 펀치를 조합하여 다양한 금형을 만들어 낼 수 있으며, 따라서 간단하고 효율적으로 스트레칭 성형 공정을 실행할 수 있다.

도 1은 종래의 금형을 이용하는 스트레칭 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레칭 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 스트레칭 판재 성형 장치의 성형 펀치들의 사시도,

도 4는 도 2의 스트레칭 판재 성형 장치의 성형 펀치의 분리 확대 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 스트레칭 판재 성형 장치의 펀치 조절 모터 배열의 일 실시예를 도시한 저면도,

도 6은 도 5의 펀치 조절 모터 배열의 측면도,

도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 스트레칭 판재 성형 장치의 펀치 조절 모터 배열의 변형 실시예들의 저면도,

도 12는 성형 펀치의 회전축과 모터의 회전축의 연결부의 일 실시예를 개략적으로 도시한 사시도,

도 13은 도 12의 연결부의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 사시도,

도 14는 도 13의 실시예를 더 구체적으로 도시한 단면도,

도 15 내지 도 18은 도 13의 연결부의 변형 실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.

Claims (16)

1. 판재 아래에 배치되는 다수의 성형 펀치;

   상기 판재의 단부에 고정되는 하나 이상의 성형 지그; 및,

   상기 성형 지그에 인장력을 가하는 하나 이상의 유압프레스;를 포함하는 스트레칭 판재 성형 장치에 있어서,

   각각의 성형 펀치는 펀치 헤드와, 내부 나사산을 가진 중공형 외부 부재와, 상기 외부 부재에 삽입 체결되는 외부 나사산을 가진 내부 부재를 포함하며, 상기 외부 부재 및 내부 부재 중 하나는 상기 펀치 헤드에 연결되고 나머지 하나는 회전축에 연결되며,

   상기 각각의 성형 펀치의 회전축에 맞물려 토크를 제공할 수 있는 하나 이상의 펀치 조절 모터를 포함하고,

   상기 성형 펀치의 회전축의 일단에는 걸림핀이 제공되고 상기 펀치 조절 모터의 회전축의 일단에는 상기 걸림핀이 삽입될 수 있는 걸림홈이 제공되어, 상기 걸림핀이 걸림홈에 삽입될 때 상기 펀치 조절 모터의 회전축이 성형 펀치의 회전축에 맞물려 토크를 제공하는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 성형 펀치는 복수의 행과 복수의 열에 배열되고, 상기 하나 이상의 펀치 조절 모터는 횡방향 이동 모터 또는 종방향 이동 모터에 연결되는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 펀치 조절 모터는 두 개 이상이 하나의 모듈을 형성하고, 상기 모듈이 횡방향 이동 모터 또는 종방향 이동 모터에 연결되는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 펀치 조절 모터 또는 이동 모터에는 제어 장치가 연결되는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 다수의 성형 펀치는 공통의 지지부에 연결되고, 상기 지지부와 각각의 회전축 사이에는 베어링이 제공되는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 다수의 성형 펀치는 외부 지지 프레임 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 펀치 헤드는 판재와 닿는 면이 곡면으로 형성되고, 측면은 원형 또는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 펀치 헤드는 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 펀치 헤드는 착탈 가능한 탄성 캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 외부 부재는 내부 나사산을 가진 원형 중공부를 가지고, 외형은 원형 또는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 장치.
11. 제1항 또는 제2항의 스트레칭 판재 성형 장치를 이용하여 판재를 성형하는 방법으로서,

    (a) 판재의 목적 형상에 따라 각 성형 펀치의 최종 길이 데이터를 산출하는 단계;

    (b) 각 성형 펀치의 초기 길이 데이터를 입력받아 상기 최종 길이 데이터와 비교하여 길이 조절량을 산출하고, 각 성형 펀치의 길이 조절량에 대응하는 회전수를 산출하는 단계;

    (c) 종방향 이동 모터 또는 횡방향 이동 모터에 이동 신호를 전송하여 펀치 조절 모터를 조절 대상 성형 펀치 아래로 이동하는 단계;

    (d) 펀치 조절 모터를 성형 펀치의 회전축에 체결하여 각 성형 펀치에 대해 산출된 회전수에 따라 토크를 제공하는 단계;

    (e) 모든 성형 펀치의 길이 조절이 끝날때 까지 단계 (c) 및 (d)를 반복 실행하는 단계;

    (f) 각 성형 펀치의 조절 후 길이 데이터를 입력받아 최종 길이 데이터와 비교하여 차이가 있는 경우에는 단계 (b) ~ (e)를 반복 실행하는 단계;

    (g) 모든 성형 펀치가 최종 길이를 가지는 경우 유압프레스로 성형 지그에 인장력을 가하여 판재를 스트레칭 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레칭 판재 성형 방법.
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