KR102305432B1 - 가변가압유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛은 상하 이동되는 상부금형에 하방으로 돌출되게 구비된 캠드라이버부재, 성형소재가 안착된 하부금형에 구비되며, 상기 상부금형의 하방 이동시에 상기 캠드라이버부재에 의해 밀리면서 상기 성형소재 방향으로 이동되는 가압부재 및 상기 캠드라이버부재 및 상기 가압부재 중 적어도 하나에 연계되어, 상기 성형소재 방향으로 이동되는 상기 가압부재의 최대 이동거리를 조정하는 가변캠부재를 포함할 수 있다.

Description

가변가압유닛{Variable pressing unit}

본 발명은 가변가압유닛에 관한 것이다.

일반적인 프레스 가공은 성형소재의 영구 변형이 발생될 수 있는 높은 압력으로 가압하는 성형장치에 제품의 외형을 식각한 금형을 장착하여 성형소재를 가압하여 제품을 생산하는 일련의 과정을 통칭한다.

이러한 프레스 가공에서는 성형소재를 프레스에 장착된 금형에 투입하고 프레스의 상하 운동에 의해 가압하는 일련의 프로세스가 기계적 작동 기구에 의해 연속적으로 반복되어 동일한 제품을 빠르게 생산할 수 있게 한다.

통상적으로 프레스 가공 후에 제품의 형상을 정확하게 구현시키고자 다수의 프레스 작업이 진행되며 점진적으로 제품 형상을 구현시키는 가공법을 사용하고 있다. 이에 의하면, 작업 조건 및 제품 형상 구현 방식에 따라 세분되어 다수의 금형이 설계되고 프레스에 장착되어 연속적으로 성형 작업을 수행할 수 있게 된다.

그리고, 금형에 투입되는 성형소재는 소재의 종류에 따라 항복강도 등의 물성의 차이를 가지고 있다. 또한 상기 프레스 가공 공정 라인에서도 내외부 인자에 의해 성형 제품의 성형 품질의 차이가 발생하게 된다. 즉, 동일한 형태의 금형을 사용하여 제품을 성형하더라도, 성형소재 물성의 차이와 프레스 공정 조건의 변화에 따라 제품 성형 오차가 발생하게 된다.

이에 따라 종래에는 성형소재를 시험 성형하여 적절한 금형 조건을 설정하고 이를 연속 공정에서도 일정하게 유지될 수 있도록 설정하여 다량의 제품을 생산하는 양산 공정에 투입하였다. 그러므로 성형소재의 물성 변동 및 자연적 공정 변동에 대응하여 실시간으로 공정 조건을 변화시키는 것에 한계가 있었다.

따라서, 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위한 가변가압유닛에 대한 연구가 필요하게 되었다.

일본 출원 번호 제 10-2009-0029510 호

본 발명은 성형 형태를 실시간으로 변경할 수 있는 가변가압유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다른 측면에서, 본 발명은 성형소재의 물성 변화에 대응하여 형성되는 스프링백에 의한 성형 오차를 개선할 수 있는 가변가압유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛은 상하 이동되는 상부금형에 하방으로 돌출되게 구비된 캠드라이버부재, 성형소재가 안착된 하부금형에 구비되며, 상기 상부금형의 하방 이동시에 상기 캠드라이버부재에 의해 밀리면서 상기 성형소재 방향으로 이동되는 가압부재 및 상기 캠드라이버부재 및 상기 가압부재 중 적어도 하나에 연계되어, 상기 성형소재 방향으로 이동되는 상기 가압부재의 최대 이동거리를 조정하는 가변캠부재를 포함할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛의 상기 가변캠부재는 제1상부홈과 상기 제1상부홈에 연통된 제2상부홈이 형성된 상기 상부금형에 결합되고, 회전축이 구비된 상부모터부 및 상기 제1상부홈에 배치되되 상기 회전축과 나사 결합되어 상기 제1상부홈을 따라 직선 이동되며, 상기 제2상부홈에 수용되는 상기 캠드라이버부재의 상단부에 경사지게 형성된 상부드라이버면에 접하는 경사진 상부쐐기면이 형성되는 상부쐐기부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛의 상기 가압부재는 상기 상부쐐기부의 이동에 의해서 하방 돌출거리가 조정된 상기 캠드라이버부재의 하단부에 경사지게 형성된 하부드라이버면에 접하는 경사진 후방슬라이더면이 형성되어, 상기 상부금형의 하방 이동시에 상기 캠드라이버부재에 의해서 상기 성형소재 방향으로 밀리면서 이동되는 캠슬라이더부를 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛의 상기 캠슬라이더부는 최대 이동거리가 아래의 수식에 의해서 조정될 수 있다.

L1 = (S + M1 × tanθ1) / tanθ2

여기서, L1은 상기 캠슬라이더부의 최대 이동거리, S는 상기 상부금형의 상하 방향 이동거리, M1은 상기 상부모터부의 회전량에 따른 상기 상부쐐기부의 이동거리, θ1는 상기 상부드라이버면과 상기 상부쐐기부(32)의 직선 이동 방향이 형성하는 각도, θ2는 상기 후방슬라이더면과 상기 상부쐐기부(32)의 직선 이동 방향이 형성하는 각도이다.

또는 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛의 상기 가변캠부재는, 상기 하부금형에 결합되고, 회전축이 구비된 하부모터부, 경사진 제1하부쐐기면이 형성되며, 상기 회전축과 나사 결합되되, 상기 하부금형에 형성된 하부홈에 배치되어 상기 하부홈을 따라 직선 이동되는 제1하부쐐기부, 상기 제1하부쐐기면에 접하는 경사진 제2하부쐐기면이 하부에 형성되어 상기 제1하부쐐기부의 직선 이동에 따라 상하 위치가 조정되는 제2하부쐐기부 및 상기 제2하부쐐기부의 상부에 안착되어, 상기 제2하부쐐기부와 함께 상하 위치가 조정되는 제3하부쐐기부를 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛의 상기 가압부재는 상기 캠드라이버부재의 하단부에 경사지게 형성된 하부드라이버면에 접하는 경사진 후방슬라이더면이 일단부에 형성되며, 타단부에는 상기 제3하부쐐기부의 경사진 제3하부쐐기면이 접하는 경사진 전방슬라이더면이 형성된 캠슬라이더부 및 상기 캠슬라이더부가 접하는 상기 제3하부쐐기면의 반대면인 상기 제3하부쐐기부의 수직한 제4하부쐐기면에 접하며, 상기 제3하부쐐기부의 상하 위치 조정에 따라 상기 성형소재 방향으로 위치 조정되는 보조슬라이더부를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛의 상기 보조슬라이더부는 최대 이동거리가 아래의 수식에 의해서 조정할 수 있다.

L2 = S / tanθ4 + (M2 × tanθ3 × tanθ2)

여기서, L2는 상기 보조슬라이더부의 최대 이동거리, S는 상기 상부금형의 상하 방향 이동거리, M2는 상기 하부모터부의 회전량에 따른 상기 제1하부쐐기부의 이동거리, θ2는 상기 후방슬라이더면과 상기 캠슬라이더부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도, θ3는 상기 제1하부쐐기면과 상기 제1하부쐐기부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도, θ4는 상기 제3하부쐐기면과 상기 제3하부쐐기부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛은 상기 하부금형에 고정되며, 적어도 일면이 상기 캠드라이버부재에 접하게 구비되어, 상기 상부금형의 상하 이동시에 상기 캠드라이버부재의 이동을 가이드하는 가이드부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치는 성형소재가 안착되는 하부금형, 상기 하부금형에 대면되게 배치되고, 상기 하부금형과 협력하여 상기 성형소재를 제품 형상으로 성형하도록 상하 이동되는 상부금형 및 상기 상부금형과 상기 하부금형에 연계되는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 가변가압유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형장치의 상기 가변가압유닛은, 상기 상부금형과 상기 하부금형 사이에서 가압되어 제품 형상으로 성형되는 상기 성형소재의 스프링백에 의한 가공 공차를 제거하도록, 상기 가변캠부재에 의해서 최대 이동거리가 조정된 상기 가압부재를 상기 성형소재 방향으로 돌출되게 이동시킬 수 있다.

본 발명의 가변가압유닛은 성형 형태를 실시간으로 변경할 수 있는 이점이 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 가변가압유닛 및 이를 포함하는 성형소재의 물성 변화에 대응하여 형성되는 스프링백에 의한 성형 오차를 개선할 수 있는 이점이 있다.

다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 가변가압유닛을 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1에서 가변캠부재의 전후진 이동에 의해서 캠드라이버부재의 돌출 정도가 조정되는 상태를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 가변가압유닛에서 가변캠부재가 하부금형에 구비된 실시예를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 3에서 가변캠부재의 전후진 이동에 의해서 보조슬라이더부의 돌출 정도가 조정되는 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 가변가압유닛을 도시한 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.

본 발명은 가변가압유닛(1) 및 이를 포함하는 성형장치에 관한 것으로, 성형 형태를 실시간으로 변경할 수 있으며, 다른 측면에서는 성형소재(P)의 물성 변화에 대응하여 형성되는 스프링백에 의한 성형 오차를 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 가변가압유닛(1)을 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1에서 가변캠부재(30)의 전후진 이동에 의해서 캠드라이버부재(10)의 돌출 정도가 조정되는 상태를 도시한 정면도이다. 여기서, 상기 도 1 및 도 2는 가변캠부재(30)가 상부금형(2)에 구비된 실시예를 도시한 것이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛(1)은 캠드라이버부재(10), 가압부재(20), 가변캠부재(30)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 캠드라이버부재(10)는 상하 이동되는 상부금형(2)에 하방으로 돌출되게 구비될 수 있다. 상기 가압부재(20)는 성형소재(P)가 안착된 하부금형(3)에 구비되며, 상기 상부금형(2)의 하방 이동시에 상기 캠드라이버부재(10)에 의해 밀리면서 상기 성형소재(P) 방향으로 이동될 수 있다. 그리고 상기 가변캠부재(30)는 상기 캠드라이버부재(10) 및 상기 가압부재(20) 중 적어도 하나에 연계되어, 상기 성형소재(P) 방향으로 이동되는 상기 가압부재(20)의 최대 이동거리를 조정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 가변가압유닛(1)은 상기 캠드라이버부재(10), 가압부재(20), 가변캠부재(30)를 포함함에 의해서, 성형 형태를 실시간으로 변경할 수 있다. 다시 말해, 상기 가변캠부재(30)가 구비됨에 의해서 상기 가압부재(20)의 최대 이동거리를 조정할 있다. 이에 의해서 상기 성형소재(P)에 가압된 거리가 변경되며, 이에 따라 성형 형태를 변경할 수 있는 것이다.

일례로, 상기 성형소재(P)의 항복강도 등의 물성 변화에 대응하여 스프링백에 의한 성형 오차를 개선할 수 있도록 과성형되는 형태를 실시간으로 조정할 수 있는 것이다.

상기 캠드라이버부재(10)는 상기 상부금형(2)에 구비되되, 상기 상부금형(2)의 가동 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 일례로 상기 캠드라이버부재(10)는 상하 이동되어 성형소재(P)를 성형하는 상기 상부금형(2)의 하방으로 돌출된 형태로 구비될 수 있다.

그리고, 상기 캠드라이버부재(10)는 상기 가변캠부재(30)가 상기 상부금형(2)에 구비된 실시예에서는 상기 가변캠부재(30)에 연계되어 하방 돌출된 거리가 조정될 수 있다. 이에 따라 상기 캠드라이버부재(10)의 일단부에 연계된 상기 가압부재(20)가 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출되는 거리가 연동되어 조정되게 된다.

상기 가변캠부재(30)는 상기 상부금형(2) 또는 상기 하부금형(3)에 구비되어 상기 캠드라이버부재(10) 및 상기 가압부재(20) 중 적어도 하나에 연계됨으로서, 상기 가압부재(20)가 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출되는 최대 이동거리를 조정하는 역할을 하게 된다.

상기 가변캠부재(30)가 상기 상부금형(2)에 구비되는 실시예에서는 상기 가변캠부재(30)는 상기 캠드라이버부재(10)와 연계된다.

그리고, 상기 가변캠부재(30)가 상기 하부금형(3)에 구비되는 실시예에서는 상기 가변캠부재(30)는 상기 가압부재(20)와 연계되는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

상기 가변캠부재(30)가 상부금형(2)에 구비되어 상기 가변캠부재(30)와 연계되기 위해서, 상기 가변캠부재(30)는 상부모터부(31), 상부쐐기부(32)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛(1)의 상기 가변캠부재(30)는 상기 상부모터부(31)와 상기 상부쐐기부(32)를 포함할 수 있다. 상기 상부모터부(31)는 상기 상부금형(2)에 결합되고, 회전축이 구비될 수 있다. 상기 상부금형(2)은 제1상부홈(2a)과 상기 제1상부홈(2a)에 연통된 제2상부홈(2b)을 포함할 수 있다. 상기 상부쐐기부(32)는 상기 제1상부홈(2a)에 배치되고, 상기 회전축과 나사 결합되어 상기 제1상부홈(2a)을 따라 직선 이동(D1)된다. 그리고 상기 상부쐐기부(32)는 상기 제2상부홈(2b)에 수용되는 상기 캠드라이버부재(10)의 상부드라이버면(10a)에 접하는 상부쐐기면(32a)이 형성될 수 있다. 상기 상부드라이버면(10a) 및 상기 상부쐐기면(32a)은 수평면을 기준으로 경사지게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 상부쐐기부(32)는 상기 상부모터부(31)의 회전 구동을 직선 구동으로 변형하여 수용한다. 이를 위해서 상기 상부쐐기부(32)는 상기 상부모터부(31)의 회전축과 나사 결합되되, 상기 회전축의 회전에 따라 회전되지 않도록 상기 제1상부홈(2a)에 구비되어 회전 동작이 구속된다. 즉, 상기 회전축의 회전에 따라 나사 결합된 상기 상부쐐기부(32)는 나사 형태를 따라 직선이동(D1)하게 구성된 것이다.

상기 상부쐐기부(32)의 이동에 따라 상기 캠드라이버부재(10)는 상하 위치가 조정(D2)되게 된다.

상기 가압부재(20)는 상기 성형소재(P) 방향으로 이동(D3)되면서 상기 성형소재(P)를 가압하여 상기 성형소재(P)의 적어도 일부를 성형하는 역할을 하게 된다.

상기 상부금형(2)이 하방 이동하면, 상기 캠드라이버부재(10)는 상기 상부금형(2)과 함께 하방 이동한다. 상기 가압부재(20)는 상기 캠드라이버부재(10)에 의해 밀려서 상기 성형소재(P) 방향으로 이동하게 된다. 이를 위해서, 상기 가압부재(20)는 캠슬라이더부(21) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 캠슬라이더부(21)는 경사진 후방슬라이더면(21a)이 형성되어, 상기 상부금형(2)의 하방 이동시에 상기 캠드라이버부재(10)에 의해서 상기 성형소재(P) 방향으로 밀리면서 이동될 수 있다.

이는 상기 후방슬라이더면(21a)이 상기 캠드라이버부재(10)의 하단부에 경사지게 형성된 하부드라이버면(10b)에 접하기 때문이다.

이와 같이, 상기 캠슬라이더부(21)는 상기 하부금형(3)에 안착되되, 상기 캠드라이버부재(10)와 접하는 일단부인 후방슬라이더면(21a)이 경사지게 형성되고, 이러한 후방슬라이더면(21a)이 상기 캠드라이버부재(10)의 경사진 하부드라이버면(10b)과 접하게 구비된다.

그리고, 상기 상부금형(2)의 하방 이동에 따라 함께 상기 캠드라이버부재(10)가 하방으로 이동되면, 경사진 상기 하부드라이버면(10b)을 따라 상기 후방슬라이더면(21a)이 상기 성형소재(P) 방향 밀리면서 상기 캠슬라이더부(21)는 상기 성형소재(P) 방향으로 이동(D3)될 수 있는 것이다.

여기서, 상기 캠드라이버부재(10)는 상기 가변캠부재(30)에 의해서 하방 돌출된 정도가 조정된다. 이에 따라 상기 캠슬라이더부(21)를 밀어주는 거리도 조정되게 된다. 이에 의해 상기 캠슬라이더부(21)가 상기 성형소재(P) 방향으로 이동되는 최대 거리도 조정될 수 있다.

이와 같이, 상기 캠슬라이더부(21)가 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출되는 최대 이동거리는 수식에 의해서 정해질 수 있다.

이러한 수식은 상기 가압부재(20)가 상기 캠슬라이더부(21)만을 포함하고 상기 가변캠부재(30)가 상기 상부금형(2)에 구비되는 실시예의 최대 이동거리(L1)에 대한 수식과, 상기 가압부재(20)가 보조슬라이더부(22)도 포함하면서 상기 가변캠부재(30)가 상기 하부금형(3)에 구비되는 실시예의 최대 이동거리(L2)에 대한 수식으로 구별될 수 있다. 상기 가압부재(20)가 보조슬라이더부(22)를 포함하는 경우의 실시예에 대한 수식은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

상기 가압부재(20)가 상기 캠슬라이더부(21)만을 포함하는 실시예에 대한 수식은 아래와 같다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛(1)의 상기 캠슬라이더부(21)는, 최대 이동거리(L1)가 아래의 수식에 의해서 조정될 수 있다.

L1 = (S + M1 × tanθ1) / tanθ2

여기서, L1은 상기 캠슬라이더부(21)의 최대 이동거리, S는 상기 상부금형(2)의 상하 방향 이동거리, M1은 상기 상부모터부(31)의 회전량에 따른 상기 상부쐐기부(32)의 이동거리, θ1는 상기 상부드라이버면(10a)과 상기 상부쐐기부(32)의 직선 이동 방향(D1)이 형성하는 각도, θ2는 상기 후방슬라이더면(21a)과 상기 상부쐐기부(32)의 직선 이동 방향(D1)이 형성하는 각도이다.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 우선 상기 상부금형(2)에 구비되는 가변캠부재(30)의 상부모터부(31)가 회전되면서 상기 상부쐐기부(32)가 직선 방향으로 이동(D1)되게 되고, 이에 의해서 상기 캠드라이버부의 상하 위치를 조정(D2)하게 된다.

즉, 상기 상부모터부(31)와 나사 결합된 상기 상부쐐기부(32)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 상부모터부(31)의 회전에 의하여 상기 제1상부홈(2a)을 따라 직선 이동되며 이동 거리(M1)가 조정된다. 이에 따라 상기 상부쐐기면(32a)과 접하는 상기 상부드라이버면(10a)이 밀리면서 상기 캠드라이버부재(10)가 하방 구동되어 하방 이동거리(A)가 조정된다. 이러한 상기 캠드라이버부재(10)의 하방 이동거리(A)는 삼각함수 관계를 이용하여 상기 상부드라이버면(10a)의 형성각도(θ1)에서 도출될 수 있다. 그리고, 상기 상부드라이버면(10a)의 형성각도(θ1)는 상기 상부쐐기면(32a)의 형성각도와도 같다. 즉, 상기 캠드라이버부재(10)의 하방 이동거리(A), 상기 상부드라이버면(10a)의 형성각도(θ1), 상기 상부쐐기부(32)의 이동 거리(M1)의 삼각 함수에 의한 관계는 아래의 수식과 같다.

tanθ1 = A / M1

이러한 상기 캠드라이버부재(10)의 하방 이동거리(A)는 도 2에서 쉽게 확인할 수 있다.

이와 같이 상기 캠드라이버부재(10)의 하방 이동거리(A)가 정해지면, 상기 캠드라이버부재(10)의 하부드라이버면(10b)에 의해서 상기 후방슬라이더면(21a)이 밀리면서 상기 캠슬라이더부(21)가 상기 성형소재(P) 방향으로 이동되게 된다.

여기서, 상기 캠슬라이더부(21)가 이동되는 최대 이동거리(L1)는 삼각함수 관계를 이용하여 상기 후방슬라이더면(21a)의 형성각도(θ2)에서 도출될 수 있다. 그리고, 상기 후방슬라이더면(21a)의 형성각도(θ2)는 상기 하부드라이버면(10b)의 형성각도와도 같다. 즉, 상기 캠드라이버부재(10)의 하방 이동거리(A), 상기 후방슬라이더면(21a)의 형성각도(θ2), 상기 캠슬라이더부(21)가 이동되는 최대 이동거리(L1)의 삼각 함수에 의한 관계는 아래의 수식과 같다.

tanθ2 = (S + A) / L1

여기서, S는 상기 상부금형(2)의 상하 방향 이동거리이다.

이와 같은 관계를 정리하여 상기 캠슬라이더부(21)의 최대 이동거리(L1)를 구하는 수식을 도출할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛(1)은 가이드부재(40)를 더 포함할 수 있다.

상기 가이드부재(40)는 상기 하부금형(3)에 고정되며, 적어도 일면이 상기 캠드라이버부재(10)에 접하게 구비되어, 상기 상부금형(2)의 상하 이동시에 상기 캠드라이버부재(10)의 이동을 가이드할 수 있다.

즉, 상기 가이드부재(40)는 상기 상부금형(2)이 상하 이동시에 상기 캠드라이부재가 상하 이동되는 것을 가이드하는 역할을 하는 것이다. 이에 의해서 상기 캠드라이버부재(10)가 하방 이동하여 상기 캠슬라이더부(21)를 미는 경우에, 상기 캠드라이버부재(10)를 지지하는 역할도 하게 된다.

도 3은 본 발명의 가변가압유닛(1)에서 가변캠부재(30)가 하부금형(3)에 구비된 실시예를 도시한 정면도이고, 도 4는 도 3에서 가변캠부재(30)의 전후진 이동에 의해서 보조슬라이더부(22)의 돌출 정도가 조정되는 상태를 도시한 정면도이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛(1)의 상기 가변캠부재(30)는, 하부모터부(33), 제1하부쐐기부(34), 제2하부쐐기부(35), 제3하부쐐기부(36)를 포함할 수 있다.

상기 하부모터부(33)는 상기 하부금형(3)에 결합되고, 회전축이 구비될 수 있다. 상기 제1하부쐐기부(34)는 경사진 제1하부쐐기면(34a)이 형성될 수 있다. 상기 제1하부쐐기부(34)는 상기 회전축과 나사 결합되되, 상기 하부금형(3)에 형성된 하부홈(3a)에 배치되어 상기 하부홈(3a)을 따라 직선 이동(D4)될 수 있다. 상기 제2하부쐐기부(35)는 상기 제1하부쐐기면(34a)에 접하는 경사진 제2하부쐐기면(35a)이 하부에 형성되어 상기 제1하부쐐기부(34)의 직선 이동(D4)에 따라 상하 위치가 조정(D5)될 수 있다. 상기 제3하부쐐기부(36)는 상기 제2하부쐐기부(35)의 상부에 안착되어, 상기 제2하부쐐기부(35)와 함께 상하 위치가 조정(D6)될 수 있다.

즉, 상기 가변캠부재(30)는 상기 하부금형(3)에 구비된다. 상기 가변캠부재(30)는 상기 가압부재(20)와 연계되어, 상기 가압부재(20)가 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출된 최대 이동거리를 조정할 수 있다. 이를 위해서 상기 하부모터부(33), 제1하부쐐기부(34), 제2하부쐐기부(35), 제3하부쐐기부(36)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1하부쐐기부(34)는 상기 하부모터부(33)의 회전 구동을 직선 구동으로 변형하여 수용한다. 이를 위해서 상기 제1하부쐐기부(34)는 상기 하부모터부(33)의 회전축과 나사 결합되되, 상기 회전축의 회전에 따라 회전되지 않도록 상기 하부홈(3a)에 구비되어 회전 동작이 구속된다. 즉, 상기 회전축의 회전에 따라 나사 결합된 상기 제1하부쐐기부(34)는 나사 형태를 따라 직선이동하게 구성된 것이다.

그리고, 상기 제1하부쐐기부(34)에는 상기 제2하부쐐기부(35)의 경사진 제2하부쐐기면(35a)과 접하는 경사진 제1하부쐐기면(34a)이 형성되는데, 이에 의해서 상기 제1하부쐐기부(34)의 이동에 따라 상기 제2하부쐐기부(35)는 상하 위치가 조정되게 된다.

상기 제2하부쐐기부(35)의 경사면인 제2하부쐐기면(35a)은 상기 제1하부쐐기면(34a)과 접하게 구비될 수 있다. 상기 제2하부쐐기부(35)의 상면에는 상기 제3하부쐐기부(36)가 안착되게 구비될 수 있다. 따라서 상기 제2하부쐐기부(35)는 상기 제1하부쐐기부(34)의 직선 이동에 따라 상기 제1하부쐐기면(34a)의 경사를 따라 상하 이동되게 구비된다. 또한 이에 따라 상기 제2하부쐐기부(35)에 안착된 상기 제3하부쐐기부(36)도 연동되어 상하 이동되게 된다.

상기 제3하부쐐기부(36)는 상기 제2하부쐐기부(35)의 상하 이동에 연동되어 상하 이동된다. 이때 상기 제3하부쐐기부(36)에 형성된 제3하부쐐기면(36a)이 상기 캠슬라이더부(21)의 경사진 전방슬라이더면(21b)을 따라 이동되면서, 상기 제3하부쐐기부(36)는 상기 성형소재(P) 방향으로의 직선 구동을 병행하게 된다. 이에 따라 상기 보조슬라이더부(22)가 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출되는 최대 이동거리가 조정되게 된다.

이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변가압유닛(1)의 상기 가압부재(20)는 캠슬라이더부(21), 보조슬라이더부(22)를 포함할 수 있다.

상기 캠슬라이더부(21)는 상기 캠드라이버부재(10)의 하부드라이버면(10b)에 접하는 후방슬라이더면(21a)이 형성될 수 있다. 상기 하부드라이버면(10b) 및 후방슬라이드면(21a)은 수평면을 기준으로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 캠슬라이더부(21)는 상기 상부금형(2)의 하방 이동시에 상기 캠드라이버부재(10)에 의해서 상기 성형소재(P) 방향으로 밀리면서 이동될 수 있다. 상기 캠슬라이더부(21)의 타단부에는 상기 제3하부쐐기부(36)의 경사진 제3하부쐐기면(36a)이 접하는 경사진 전방슬라이더면(21b)이 형성될 수 있다. 상기 보조슬라이더부(22)는 상기 캠슬라이더부(21)가 접하는 상기 제3하부쐐기면(36a)의 반대면인 상기 제3하부쐐기부(36)의 수직한 제4하부쐐기면(36b)에 접하며, 상기 제3하부쐐기부(36)의 상하 위치 조정에 따라 상기 성형소재(P) 방향으로 위치 조정될 수 있다.

이에 의해서, 상기 캠슬라이더부(21)는 상기 캠드라이버부재(10)와 접하면서, 상기 상부금형(2)의 하방 이동에 따라 상기 성형소재(P) 방향으로 밀리면서 이동(D7)되게 된다.

이에 더하여, 상기 보조슬라이더부(22)는 상기 캠슬라이더부(21)에 의해서 상기 성형소재(P) 방향으로 밀리면서 이동되고, 상기 제3하부쐐기부(36)에 의해서도 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출(D8)되는 거리가 변경되게 된다.

즉, 상기 보조슬라이더부(22)는 상기 제3하부쐐기부(36)를 포함하는 상기 가변캠부재(30)에 의해서 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출되는 최대 이동거리가 조정될 수 있는 것이다.

상기 가압부재(20)가 보조슬라이더부(22)도 포함하면서 상기 가변캠부재(30)가 상기 하부금형(3)에 구비되는 실시예의 최대 이동거리(L2)를 수식으로 도출할 수 있다.

L2 = S / tanθ4 + (M2 × tanθ3 × tanθ2)

여기서, L2는 상기 보조슬라이더부(22)의 최대 이동거리, S는 상기 상부금형(2)의 상하 방향 이동거리, M2는 상기 하부모터부(33)의 회전량에 따른 상기 제1하부쐐기부(34)의 이동거리, θ2는 상기 후방슬라이더면(21a)과 상기 캠슬라이더부(21)의 직선 이동(D7) 방향이 형성하는 각도, θ3는 상기 제1하부쐐기면(34a)과 상기 제1하부쐐기부(34)의 직선 이동(D4) 방향이 형성하는 각도, θ4는 상기 제3하부쐐기면(36a)과 상기 제3하부쐐기부(36)의 직선 이동(D6) 방향이 형성하는 각도이다.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 우선 상기 하부금형(3)에 구비되는 가변캠부재(30)의 하부모터부(33)가 회전되면서 상기 제1하부쐐기부(34)가 직선 방향으로 이동되게 되고, 이에 의해서 상기 제2하부쐐기부(35)의 상하 위치를 조정하게 된다.

즉, 상기 하부모터부(33)와 나사 결합된 상기 제1하부쐐기부(34)는 상기 하부모터부(33)의 회전축의 회전에 의하여 상기 하부홈(3a)을 따라 직선 이동되어 이동 거리(M2)가 조정된다. 이에 따라 상기 제1하부쐐기면(34a)과 접하는 상기 제2하부쐐기면(35a)이 밀리면서 상기 제2하부쐐기부(35)가 상방 구동되어 상방 이동거리(B)가 조정된다. 이러한 상기 제2하부쐐기부(35)의 상방 이동거리(B)는 삼각함수 관계를 이용하여 상기 제1하부쐐기면(34a)의 형성각도(θ3)에서 도출될 수 있다. 그리고, 상기 제1하부쐐기면(34a)의 형성각도(θ3)는 상기 제2하부쐐기면(35a)의 형성각도와도 같다. 그리고, 상기 제2하부쐐기부(35)의 상방 이동거리(B)는 상기 제3하부쐐기부(36)의 상방 이동거리(B)와도 같다.

즉, 상기 제2하부쐐기부(35)의 상방 이동거리(B), 상기 제1하부쐐기면(34a)의 형성각도(θ3), 상기 제1하부쐐기부(34)의 이동 거리(M2)의 삼각 함수에 의한 관계는 아래의 수식과 같다.

tanθ3 = B / M2

이러한 상기 제2하부쐐기부(35)의 상방 이동거리(B)는 도 4에서 쉽게 확인할 수 있다.

이와 같이 상기 제2하부쐐기부(35)의 상방 이동거리(B)가 정해지면, 상기 제3하부쐐기부(36)의 상방 이동거리(B)도 정해지고, 제3하부쐐기부(36)의 제3하부쐐기면(36a)에 의해서 상기 보조슬라이더부(22)가 밀리는 거리가 조정된다. 이러한 상기 보조슬라이더부(22)가 상기 제3하부쐐기부(36)에 의해서 밀리는 거리(C)는 상기 제3하부쐐기부(36)의 상방 이동거리(B), 상기 제3하부쐐기면(36a)의 형성각도(θ4)의 삼각 함수 관계에 의해서 정해진다. 즉, 아래의 수식에 의해서 정해진다.

tanθ4 = C / B

이러한 상기 보조슬라이더부(22)가 상기 제3하부쐐기부(36)에 의해서 밀리는 거리(C)는 도 4에서 확인할 수 있다.

그리고, 상기 보조슬라이더부(22)가 상기 성형소재(P) 방향으로 이동되는 최대 이동거리(L2)는 상기 상부금형(2)이 하방 이동되는 거리(S)와 상기 후방슬라이더면(21a)의 형성각도(θ2)에서 도출되는 상기 성형소재(P) 방향으로 상기 보조슬라이더부(22)가 밀리는 거리를 상기 제3하부쐐기부(36)에 의해서 밀리는 거리(C)를 더해서 정해질 수 있다. 즉, 아래의 수식의 관계가 성립될 수 있다.

tanθ2 = S / (L2 - C)

이와 같은 관계를 정리하여 상기 보조슬라이더부(22)의 최대 이동거리(L2)를 구하는 수식을 도출할 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 가변가압유닛(1) 및 이를 포함하는 성형장치를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치는 하부금형(3), 상부금형(2), 가변가압유닛(1)을 포함할 수 있다.

상기 하부금형(3)은 성형소재(P)가 안착될 수 있다. 상기 상부금형(2)은 상기 하부금형(3)에 대면되게 배치되고, 상기 하부금형(3)과 협력하여 상기 성형소재(P)를 제품 형상으로 성형하도록 상하 이동될 수 있다. 상기 가변가압유닛(1)은 전술한 바와 같다.

즉, 제품 형태가 형성된 상기 하부금형(3)에 상기 성형소재(P)가 안착되고, 상기 상부금형(2)이 상기 하부금형(3) 방향으로 프레스 가공을 하여 상기 성형소재(P)를 제품 형태로 성형하게 되는 것이다.

이때 상기 가변가압유닛(1)은 상기 상부금형(2)의 하방 이동에 연동되어, 상기 성형소재(P) 방향으로 가압하게 구성된다. 여기서 상기 가변가압유닛(1)은 상기 성형소재(P)의 항복 강도 등의 물성을 고려하여, 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출되는 최대 이동거리가 조정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치의 상기 가변가압유닛(1)은 상기 가변캠부재(30)에 의해서 최대 이동거리가 조정된 상기 가압부재(20)를 상기 성형소재(P) 방향으로 돌출되게 이동시킬 수 있다. 이에 의해서 상기 가변가압유닛(1)은 상기 상부금형(2)과 상기 하부금형(3) 사이에서 가압되어 제품 형상으로 성형되는 상기 성형소재(P)의 스프링백에 의한 가공 공차를 제거할 수 있다.

일례로 항복강도가 비교적 큰 성형소재(P)의 경우에는 상기 가압가변유닛이 상기 성형소재(P) 방향으로 더 돌출되게 조정되고, 항복강도가 비교적 작은 성형소재(P)의 경우에는 상기 가압가변유닛이 상기 성형소재(P) 방향으로 덜 돌출되게 조정될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 가변가압유닛 2: 상부금형
3: 하부금형 10: 캠드라이버부재
20: 가압부재 21: 캠슬라이더부
22: 보조슬라이더부 30: 가변캠부재
31: 상부모터부 32: 상부쐐기부
33: 하부모터부 34: 제1하부쐐기부
35: 제2하부쐐기부 36: 제3하부쐐기부
40: 가이드부재

Claims (8)

1. 상하 이동하는 상부금형;
   성형소재가 안착되는 하부금형;
   상기 상부금형에 배치되고, 상기 상부금형의 하방으로 돌출되는 캠드라이버부재;
   상기 하부금형에 배치되는 가압부재; 및
   상기 캠드라이버부재 또는 상기 가압부재와 연계되어 상기 가압부재의 이동거리를 조정하는 가변캠부재;를 포함하고,
   상기 가압부재는 상기 상부금형의 이동 시 상기 캠드라이버부재에 의하여 상기 성형소재 방향으로 이동되는 가변가압유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부금형은 제1상부홈 및 상기 제1상부홈과 연통된 제2상부홈을 포함하고,
   상기 캠드라이버부재는 상기 제2상부홈에 배치되고,
   상기 가변캠부재는 상기 제1상부홈에 배치되고 회전축을 구비하는 상부모터부 및 상기 상기 제1상부홈에 배치되는 상부쐐기부를 포함하고,
   상기 상부쐐기부는 상기 회전축과 나사 결합되어 상기 제1상부홈 내에서 직선 이동하고,
   상기 상부쐐기부는 상기 캠드라이버의 상부드라이버면에 접하는 상부쐐기면을 포함하고,
   상기 상부드라이버면과 상기 상부쐐기면은 수평면을 기준으로 경사지게 형성되는 가변가압유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 캠드라이버부재는 상기 상부쐐기부의 이동에 의해서 하방 돌출거리가 조정되고,
   상기 가압부재는 상기 상부 금형의 이동시 상기 캠드라이버부재에 의해서 상기 성형소재 방향으로 이동되는 캠슬라이더부를 포함하고,
   상기 캠슬라이더부는 상기 캠드라이버부재의 하부드라이버면과 접하는 후방슬라이더면을 포함하고,
   상기 하부드라이버면 및 상기 후방슬라이더면은 상기 수평면을 기준으로 경사진 가변가압유닛.
4. 제3항에 있어서,
   상기 캠슬라이더부는 최대 이동거리가 아래의 수식에 의해서 조정되는 가변가압유닛.
   L1 = (S + M1 × tanθ1) / tanθ2
   여기서, L1은 상기 캠슬라이더부의 최대 이동거리, S는 상기 상부금형의 상하 방향 이동거리, M1은 상기 상부모터부의 회전량에 따른 상기 상부쐐기부의 이동거리, θ1는 상기 상부드라이버면과 상기 상부쐐기부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도, θ2는 상기 후방슬라이더면과 상기 상부쐐기부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도이다.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하부금형은 하부홈을 포함하고,
   상기 가변캠부재는 상기 하부홈에 배치되는 회전축을 구비하는 하부모터부, 제1하부쐐기부, 제2하부쐐기부 및 제3하부쐐기부를 포함하고,
   상기 제1하부쐐기부는 제1하부쐐기면을 포함하고, 상기 회전축과 나사 결합되어 상기 하부홈 내에서 직선 이동하고,
   상기 제2하부쐐기부는 상기 제1하부쐐기면에 접하는 제2하부쐐기면을 포함하고, 상기 제1하부쐐기부의 직선 이동에 따라 상하 위치가 조정되고,
   상기 제3하부쐐기부는 상기 제2하부쐐기면에 접하고, 상기 제2하부쐐기부의 직선 이동에 따라 상하 위치가 조정되는 가변가압유닛.
6. 제5항에 있어서,
   상기 캠드라이버부재는 하부드라이버면을 포함하고,
   상기 제3하부쐐기부는 제3하부쐐기면 및 제4하부쐐기면을 포함하고,
   상기 가압부재는 캠슬라이더부 및 상기 제3하부쐐기부의 상하 위치 조정에 따라 상기 소재방향으로 위치 조정되는 보조슬라이더부를 포함하고,
   상기 캠슬라이더부는 상기 제3하부쐐기면과 접하는 전방슬라이더면 및 상기 하부드라이버면과 접하는 후방슬라이더면을 포함하고,
   상기 보조슬라이더부는 상기 제4하부쐐기면에 접하는 가변가압유닛.
7. 제6항에 있어서,
   상기 보조슬라이더부는 최대 이동거리가 아래의 수식에 의해서 조정되는 가변가압유닛.
   L2 = S / tanθ4 + (M2 × tanθ3 × tanθ2)
   여기서, L2는 상기 보조슬라이더부의 최대 이동거리, S는 상기 상부금형의 상하 방향 이동거리, M2는 상기 하부모터부의 회전량에 따른 상기 제1하부쐐기부의 이동거리, θ2는 상기 후방슬라이더면과 상기 캠슬라이더부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도, θ3는 상기 제1하부쐐기면과 상기 제1하부쐐기부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도, θ4는 상기 제3하부쐐기면과 상기 제3하부쐐기부의 직선 이동 방향이 형성하는 각도이다.
8. 제1항에 있어서,
   상기 하부금형에 고정되며, 적어도 일면이 상기 캠드라이버부재에 접하게 구비되어, 상기 상부금형의 상하 이동시에 상기 캠드라이버부재의 이동을 가이드하는 가이드부재를 포함하는 가변가압유닛.

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