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프레스(Press)의 국내 특허 동향
 
Field Report │특허기술자료│
 
월간 기계기술기자 | 2003.07.01 | 2003년 7월호
 
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지금 세계는 치열하게 전개되는 정보 전쟁 속에서 자국의 이익을 확보하기 위해 산업재산권 보호 노력을 급속히 강화하고 있다. 이러한 특허전쟁의 시대에서는 기술 경쟁력이 없이는 미래를 보장받을 수 없으며, 이를 위해 가장 기본이 되는 것은 특허 기술정보의 효율적인 활용이다.
  지난호에 이어 본지에서는 한국특허정보원 내 선행기술조사본부에서 조사 작성한 기술리포트 중 “프레스(Press)”에 대해 게재한다<편집자 주>.
 
  -한국특허정보원(KIPI) 제공-
Ⅰ. 서론
프레스란 원칙적으로 2개 이상의 서로 대응하는 공구(금형이나 전단날 등)를 사용하여 그 공구 사이에 금속이나 플라스틱 등의 가공재를 놓고 공구가 가공재를 강한 힘으로 압축시킴으로써 굽힘, 드로잉, 압축, 절단 및 천공 등 가공작업을 행하는 기계를 말한다.
  작동 방법이나 동력원에 따라 여러 가지 종류가 있으며, 사람의 힘으로 작동하는 인력식 프레스와 기계의 힘으로 작동되는 동력식 프레스로 대별할수 있다.
  다시 동력식 프레스는 압축력을 발생시키는 구조에 따라 기계식 프레스와 액압식 프레 스로 나뉘 어진다.
  프레스 가공은 단시간 동안에 균일한 부품의 대량가공이 가능한 생산방법으로 모든 생산부문에서 대부분의 제품의 가공에 폭 넓게 이용되고 있으며 최근의 프레스 가공은 고속화, 복합화, 세밀 화, FMS(Flexible Manufacturing System)화되어가고 있다.
  또한 마이크로미터 단위의 제품 정밀도가 요구 되는 추세에 있다. 여기에서는 프레스의 종류와 특징을 간략히 소개하고 프레스 관련 국내 출원동 향에 대하여 살펴보고자 한다.
Ⅱ. 기술내용
1. 프레스의 종류 및 특징가. 인력 프레스 압력을 가하는 방법에 따라 나사 프레스, 편심 프레스, 아버 프레스 등이 있고 비교적 얇고 작은 판재로 간단한 제품을 제작할 때 손으로 핸들을 돌려서 작업하는 조작이 아주 간단한 프레스이다.
 나. 크랭크 프레스(Crank Press) 크랭크 프레스는 파워 프레스(Power press)라고도 하며 가장 널리 사용되고 있는 프레스로 단동식과 복동식이 있으며 단동식이 많이 사용된다.
 이 프레스는 주동축에서 공급되는 에너지를 플라이휠(Fly wheel)에 전달하고 저축하여 크랭크 기구에 의해회전운동을왕복직선운동으로바꿔 슬라이드에 상하 운동을 줌으로써 작업하게 된다. 크랭크 프레스는 작업하는 형태에 따라 프레임(Frame)을 경사 시킬 수 있는 형식의 것도 있고 프레임의 모양에 따라 C형, H형(2주형), 4주형 등이 있다.
 다. 캠 프레스(Cam press)캠 프레스는 크랭축(crank shaft)의 회전에 의하여 슬라이드가 상하 운동을 하도록 되어 있고캠(Cam)에 의하여 슬라이드를 일정 시간 정지시켜 놓거나 급속히 직선 운동을 일으키게 할 수 있다. 또 캠을 급속히 작동시켜 가공물의 원둘레를 전단하는 동시에 원 둘레를 누르고 있을 때 펀치가 죔가공을 할 수있다. 이 프레스는 비교적 소형의 제품을 신속히 때려 뽑으면서 죔 가공을 하거나 깊이 죔 가공 등의 사용에 적당하다.
 라. 편심 프레스(Eccentric press) 편심 프레스는 전동기에 의하여 플라이휠이 회전하면 플라이휠축 의 다른 끝에 있는 편심부에 의하여 연결봉(Connectingrod) 이 움직이며 연결봉을 통하여 슬라이드가 상하로 움직인다.
  편심부에는 축의 편심에 편심 부시(Bush)가 끼어 있기 때문에 행(Stroke)의 조정이 가능하며 편심부 높이 조정은 윔 기어(Worm gear)에 의하여 이루어진다. 이 프레스도 크랭크 프레스와 비슷한 용도이나 그보다 대형물의 가공에 적합하다.
 마. 마찰 프레스(Friction press) 마찰 프레스는 수직면을 회전하는 좌우 2개의 원판이 있고 수 평면에서 회전하는 중앙 원판이 마찰력에 의하여 회전하면서 너클나사에 의하여 램이 상하 운동을 하게 되어 있다.
 이 프레스는 램의 하사점이 일정하지 않고 또램이 급격한 충격을 받아도 견 딜 수있는 구조로 되어 있는데 하사점이 불규칙하므로 오히려 융통 성이 있어 편리한 점도 있다.
  마찰 프레스는 플라이휠이 내려가면 마찰판의 바깥둘레에 가까 워지므로 회전 속도가 크게 되어 때려 뽑기에 적당하고 제관 및 판금 재료의 변형, 고정, 얕게 죔, 굽힘 가공 등에 이용되나 행정 이일정하지 않으므로 정밀가공에는 부적당하다.
 바. 토글 프레스(Toggle press) 너클 프레스(Knuckle press)라고도 하며 토글 (Toggle)은 일반적인 역학 관계로 힘의 증가비가큰 능률적인 기구로서 널리 이용 되고 있다. 토글 프레스는 플라이휠의 회전 운동을 크랭크기구에 의하 여 왕복 운동으로 바꾸고 다시 힘의 비를 증가시키기 위하여 토글 기구에 의해 슬라이드에 일정한 행정을 주게 되어 있다.
 이 프레스는 슬라이드의 운동에서 최후의 압축이 천천히 이루어 지고 더욱 힘의 비가 뚜렷이 증가하므로 코닝 작업에 아주 좋다.
 사. 유압 프레스(Hydraulic press) 수압이나 유압에 의하여 작동하는 프레스로서 가압력은 약간 조절되지만 행정이 일정하지 않으 므로 각종 성형 작업에는 적합 하나 압력에 비하여 슬라이드를 오르내리게 하기 위한 속도가 느리다.
 이 프레스는 전동기에 의하여 유압 펌프를 작동 시켜 고압의 유체를 직접 실린더에 보내 슬라이 드가 직선 운동을 하게 한다.
  장점은 압력을 가하는 시간을 길게 유지할 수있고, 과도한 압력이 작용했을 때 안전장치에 의해 기계나 금형의 파손을 방지 할 수있으며, 소음이 적다는 점이다.
  유압 프레스의 주요 구성 요소는 본체, 가압 장치, 운전 장치 및 배관으로 이루어져 있으며 용도에 따라 수십톤에서 수만톤의 대형 프레스가 있다.
 아. 트랜스퍼 프레스(Transfer press) 트랜스퍼 프레스는 여러개의 프레스를 하나로 만든 것으로 매우 능률이 높은 프레스이다. 이 프레스는 롤(Roll), 피드(Feed), 교정기(Leveler),스크랩(Scrap), 커터(Cutter)등을 갖추고 있으 므로 각 공정을 자동으로 연속 가공할 수 있어 생산성이 우수하여 용도가 매우 넓은 프레스로 주로 소형 가공물의 연속 죔 가공에 사용 된다.
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2. 프레스의 세부 구조
프레스의 구조는 <그림 8>과 같이 구분된다 .
3. 프레스 가공의 종류
프레스 가공의 종류는 크게 전단, 굽힘, 드로잉, 압축, 기타 가공으로 나눌 수 있으며 이를 다시 세분하면 <그림 9>와 같이 분류된다. 이 외에 접합, 교정 등 특수 프레스 가공이 있다.
Ⅲ. 국내 특허동향
검색범위는 우선 국제특허분류(IPC) B30B(프레스 일반)에 한정하였으며 프레스를 이용한 전단, 굽힘, 드로잉, 압축 등의 가공(B21D)과 플라 스틱 성형(B29C)은 제외하였다. 데이터는 한국 특허정보원 검색시스템인 KIPRIS와 자체 검색도 구인 자격루에 2003년 5월현재까지 탑재된 데이터를 기준으로 하였다.
  검색결과 오류데이터를 제외한 전체 2044건 (특허 750건, 실용 1294건)이 검색되었으며 이것을 기준으로 출원동향을 살펴보기로 한다.
  참고로 B30B(프레스 일반)에 관한 IPC 분류를 다음 <표 1>에 나타내었다.
1. 연도별 특허 . 실용 출원추이
프레스 일반 분야에 대한 <그림 10>을 살펴보면 1976년을 기점으로 특허와 실용이 비슷한 증가추세를 보이다가 1986년부터 1988년 사이에 실용이 급격히 증가하였으며 1988년을 정점으로그 이후는 하향 곡선을 나타내고 있음을 알 수 있다. 특허는 1995년부터 1997년 사이에 출원이 가장 많이 된 것을 볼 수있다.
  실용은 80년대 후반, 특허는 90년대 중반에 출원이 많이 된 것을 볼 수있는데 이러한 차이는 아무래도 90년대의 기술력 향상으로 인해 실용보 다는 특허가 더 많이 출원된 것으로 추측 할 수있다.
  1998년과 1999년에 특허, 실용 모두 급격한 감소를 보이고 있는데 이는 IMF체제로 인한 경기 침체의 영향인 것으로 판단되며, 2000년 이후 다시 증가세를 보이고 있는 것을 알 수있다.
  2002년과 2003년에는 다시 감소세를 보이고 있는데 아직 공개되지 않은 건이 있으므로 정확한 출원추이는 더 지켜봐야 할 것으로 보인다.
2. 내 . 외국인별 특허동향
출원인을 내국인과 외국인으로 나누어 특허동향을 분석해보면, <그림 11>에서 보는 것과 같이 전체출원 건수는 내국인이 외국인보다 월등히 많은 것을 알 수있으며 내국인은 특허 보다는 실용출원이 많고, 외국인은 실용보다는 특허출원이 많은 것을 알 수있다.
3. 주요 다출원인 현황
10건 이상 출원한 주요 다출원인 현황을 살펴보면 <그림 12>에서 보는 바와 같이 20개의 출원인이 있으며 그 중개인 출원인 1명을 제외한 나머지 모두가 법인 출원인임을 알 수있으며 법인 출원인중 4개사를 제외한 나머지 모두가 내국인인 것으로 나타났다. 100건 이상 출원한 상위 3개사를 살펴보면 위아, 엘지전 자, 삼성전자이며 이들이 출원한 주요 기술분야는 대다수가 IPC B30B 15/00 그룹에 관련된 기술이며 세부적으로는 다이를 위한 인서트와 장착대, 몰드, 프레스를 위한 제어, 프레스기에로의 재료이송 등에 관한 것이다.
4. 기술(IPC)별 출원현황
기술별 출원현황을 살펴보면 <그림 13>에서 보는 바와 같이 B30B 1/00, 9/00, 15/00 그룹이 가장 많이 출원된 것을 볼 수있다.
  B30B 1/00 그룹은 램의 구동기구를 특징으로 하는 것으로 캠, 편심기구, 크랭크 등에 의하여 작동되는 기술에 관한 출원이 다수를 차지하고 있으며, B30B 9/00 그룹은 특별한 목적으로 적용 되는 프레스로 과실로부터 쥬스를 짜내거나 기름 함유 물질로부터 기름을 빼내는 기술과 빈 캔(깡통)과 같은 폐기금속이나 쓰레기를 압착시키는 기술에 관한 출원이 대부분을 차지하고 있다. 출원건수가 가장 많은 B30B 15/00 그룹은 프레스 기의 세부구조 또는 부속구나 프레스에 하는 보조 장치에 관한 것으로 상기에서 언급한 다출원 인에 의하여 출원된 주요 기술분야와 같은 것으로 출원건수도 가장 많은 것을 볼 수있다.
5. 결론
프레스일반에 관련된 기술은 상기에서 알아본 바와 같이 80년대 후반과 90년대 중반에 가장 활발하게 이루어졌으며 98년 IMF 체제이후 경기 침체의 영향으로 기술개발도 저조하였으나 2000년 이후 다시 출원이 증가하고 있는 추세이며 다출원인의 주도하에 단순 요소기술보다는 프레스의 제어와 이송에 관련된 출원이 증가 할 것으로 전망된다.
  향후 프레스 가공의 세계적인 흐름은 앞서 이야 기한 고속화, 복합화, 세밀화 뿐만 아니라 기계적인 메커니즘에서 벗어나 메커니즘과 일렉트로닉 스가 결합한 메카트로닉스화와 정보화가 결합된 IT화로의 변화가 주를 이루고 있는 만큼 우리도 이러한 핵심기술분야에 관심을 가지고 기술력을 집중시켜야 할 것이다.
 
 ■ 참고자료 ■
 1. Machineinfo 기계자료-프레스
 2. 한국장애인고용촉진공단 강의자료-프레스 금형이론
 3. 한국산업안전공단 - 프레스 검사기준 해설
 
 본 리포트에 대한 상세특허정보DB를 신청하고자 하거나 기타 문의사항이 있으신 분은 한국특허정보원 (www.kipi.or.kr)으로 연락주시기 바랍니다.
  작성자 : 박광우(조사분석1팀) Tel : (02) 3452-8144(교.520) Fax : (02) 3453-5611 Homepage : 한국특허정보원 www.kipi.or.kr Kipris 온라인 서비스 www.kipris.or.kr 선행기술조사본부 www.chosa.or.kr

 
TAG :  가공작업  굽힘  드로잉  압축  전단날  절단  천공  크랭크프레스  프레스
 
 
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