KR100236867B1 - 신장 제어식 성형 기구와 금속 블랭크 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신장 제어식 성형 기구와, 성형중에 블랭크의 통제되지 않은 신장, 주름짐, 또는 분열을 방지하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명에 따라, 대향된 다이 표면들 사이에서 블랭크를 그의 선택된 부분들을 따라 성형하고 고착시키는 신장 제어식 성형 기구가 제공된다. 그러한 고착은 성형 과정의 나머지중에 그 지역들에서의 재료의 계속된 흐름을 방지한다. 그리하여, 그 선택된 지역들이 추가로 재료가 흐르지 못하게 제지된 채, 이전에 성형되지 않은 블랭크의 부분이 블랭크의 선택된 이음매들 또는 나머지 재료에의 손상 없이, 대향된 다이들 사이에서 성형될 수 있다.

Description

신장 제어식 성형 기구와 금속 블랭크 성형 방법

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 신장 제어식 성형 장치의 개략 단면도.

제2도는 바인더가 그 바인더와 제2다이의 둘레 부분 사이의 제 위치에 블랭크를 죄어 고정시키는 것을 나타내는, 제1도의 장치의 개략 단면도.

제3도는 제1다이가 플로우터 조립체와 결합하도록 변위된 것을 나타내는, 제1도에 도시된 장치의 개략 단면도.

제4도는 제1다이가 제2다이의 나머지와 결합하도록 변위된 것을 나타내는 제1도에 도시된 장치의 개략 단면도.

제5도는 성형후 제1다이가 철회된 것을 나타내는, 제1도에 도시된 장치의 개략 단면도.

제6도는 성형후 바인더 다이들이 철회되고 플로우터 조립체가 그의 상승된 위치에 있는 것을 나타내는, 제1도에 도시된 장치의 개략 단면도.

제7도는 본 발명에 따른 하부 다이 조립체의 평면도.

제8도는 제7도의 선 8-8을 따라 취한 개략 단면도.

제9도는 본 발명의 제2실시예에 따른 신장 제어식 성형 장치의 개략 단면도.

본 발명은 금속을 성형하는 방법 및 장치에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 성형중에 다중 게이지의 용접된 블랭크(welded blank)와 같은 블랭크들의 신장(stretching)을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근의 공업 기술의 진보로, 단일의 용접된 블랭크를 형성하도록 함께 용접되는 상이한 기계적 및 화학적 성질들을 가진 여러 가지 게이지의 금속 박판들로 이루어진, 스탬핑을 위한 블랭크들이 제공되었다. 금속 박판 부품들을 함께 용접하는데 사용되는 통상의 기술들로는, 레이저 용접, 유도 용접 및 매시(mash) 용접이 있다. 이들 용접된 블랭크들은 특히 자동차 산업에서 관심을 끌고 있다. 용접된 블랭크들은, 강도가 요구되는 곳에 두꺼운 게이지의 강(鋼) 박판이 위치되고 강도가 덜 중요한 곳에는 얇은 게이지의 강 박판이 위치되도록 된 자동차 차체 패널들로 성형될 수 있다. 따라서, 용접된 블랭크들로부터 성형된 차체 패널들은, 추가 강도를 요하는 지역들에만 두꺼운 게이지의 재료가 제공되기 때문에 중량 감소를 제공한다. 또한, 용접된 블랭크들은 요구되는 금속 박판 부품의 수와 용접 작업의 횟수의 감소를 제공한다.

그러나, 통상의 스탬핑 다이들(dies)은 일반적으로, 용접된 블랭크들로부터 자동차 차체 패널들을 포함하여 만족한 제품들을 생산할 수 없다. 실로, 만족한 품질의 제품들을 생산하기 위해서는, 박판 금속 블랭크를 균일한 방식으로 변형시키는 것이 필수적이다. 용접된 블랭크를 성형하기 위해 통상의 다이들이 사용될 때, 용접된 블랭크의 얇은 게이지의 부분은 두꺼운 게이지의 부분이 변형을 받기 전에 신장한다. 적어도, 그러한 상태는 얇은 게이지의 재료의 불균일한 신장을 야기하고, 최악의 경우에는, 통상의 다이들은 성형중에 용접된 블랭크의 얇은 게이지의 재료를 분열시키거나 주름지게 한다.

본 발명의 목적은, 블랭크를 균일하게 변형시키는 블랭크 성형 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 응접된 블랭크의 분열 또는 주름짐을 방지하는 용접된 블랭크 성형 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 금속 블랭크로부터의 제품 성형중에 재료 흐름의 무제한적이고 효과적인 제어를 제공하는 블랭크 성형 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 여러 가지의 구조들에 적용될 수 있는 블랭크 성형 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적들을 달성하기 위해, 본 발명에 따라, 대향된 다이 표면들 사이에서 블랭크의 선택된 제1부분을 성형하고 고착시키는 신장 제어식 성형 기구가 제공된다. 용접된 블랭크의 경우, 그 블랭크의 상이한 게이지의 재료들이 함께 용접된 접합부가 먼저 성형되고 고착된다. 그러한 고착(locking)은 성형 과정의 나머지 중에, 고착된 부분에서의 계속된 재료 흐름을 방지한다. 그후, 선택된 지역들이 추가로 재료가 흐르지 못하게 제지된 채, 이전에 성형되지 않은 블랭크의 부분이 다이들의 나머지 대향된 표면들 사이에서 성형된다.

그리하여, 본 발명에 따라, 대향된 다이 표면들을 가진 제1세트의 대향된 다이들이 제공된다. 그 다이들중 하나 또는 그 다이들 모두가 통상의 방식으로 다른 것들에 대하여 이동가능하다. 역시 대향된 다이 표면을 가진 플로우터(floater) 조립체가 제1세트의 다이들중 하나에 인접 배치되거나 그 다이에 의해 감싸여 있다. 본 발명의 제1실시예에서는, 아래에 기술되는 바와 같이, 그 플로우터 조립체가 제1세트의 다이들중 하부 다이의 외측 둘레 부분의 내측에 배치된다. 이 기술에 숙련된 자가 이 명세서의 설명으로부터 인식하는 바와 같이, 플로우터 조립체의 배치는, 먼저 성형 및 고착될 지역들의 위치에 의해 결정된다. 용접된 블랭크의 경우, 그 블랭크의 용접된 이음매들이 먼저 성형 및 고착되는 것이다. 플로우터 조립체는 제1세트의 다이들에 대하여 이동 가능하도록 위치결정 조립체에 설치된다. 본 발명의 제1실시예에서, 그 위치결정 조립체는 프레스의 일 부분으로서 설치된 다이 쿠션에 의해 작동되거나 동력을 받는다.

더 구체적으로는, 본 발명의 원리에 따른 제1실시예에서는, 다이 표면을 가진 제1다이가 그 제1다이의 다이 표면에 대향하는 다이 표면을 가진 제2다이로 부터 떨어져 배치되어 있다. 제1다이의 다이 표면에 대향하는 다이 표면(들)을 가진 플로우터 조립체가 제2다이의 내측에 제2다이에 대하여 미끄럼 이동가능하게 배치되어 있다. 또한, 그 플로우터 조립체의 다이 표면(들)은, 예를 들어 블랭크의 용접된 지역들에 대응하도록 위치된다. 그리하여, 그 플로우터 조립체는 제1다이의 일 부분에 대향되어 있고, 제2다이가 제1다이의 다이 표면의 나머지에 대향되어 있다.

성형 과정의 시작 전에, 플로우터 조립체는 그의 다이 표면이 제2다이(26)의 공동부의 것보다 앞에 있도록, 공지된 타입의 다이 쿠션 조립체에 의해 바이어스(bias)된다. 용접된 이음매의 일 부분과 같은 블랭크의 제1부분이 플로우터 조립체의 다이 표면위에 놓이도록 블랭크가 장치내에 배치된다. 일단 블랭크가 그렇게 배치되면, 제1다이의 주변에 배치되고 제2다이의 둘레 부분에 대향되어 있는 상부 바인더(binder)들이 그 블랭크를 제위치에 죄어 붙잡도록 제2다이 쪽으로 변위된다. 그 다음, 제1다이가 통상의 수단에 의해 플로우터 조립체와 접촉하도록 그 조립체 쪽으로 이동된다. 이 기간중에, 쿠션 조립체가 플로우터 조립체와 제1다이 사이에서의 블랭크의 성형을 실행하기에 충분한 힘으로 제1다이에 거슬러 플로우터 조립체를 바이어스 시켜, 제1다이와 플로우터 조립체 사이에서 블랭크의 제1부분을 성형하고 고착시킨다. 그러나, 이러한 바이어싱 힘은 제1다이의 전진을 방지하기에는 불충분하기 때문에, 제1다이의 계속된 이동이 블랭크를 밀고 제2다이에 대하여 플로우터 조립체를 변위시킨다. 이러한 변위 동안에, 용접된 블랭크의 제1부분은 제1다이와 플로우터 조립체 사이에 고착되어 유지된다. 제1다이의 행정의 종료에 의해, 블랭크의 나머지 부분이 제1다이와 제2다이 사이에서 성형된다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 플로우터 조립체가 프레스의 상부 다이의 외측 둘레 부분의 내측에 배치된다. 제1실시예에서와 같이, 그 플로우터 조립체는 상부 다이 및 하부 다이에 대하여 이동하도록 위치결정 조립체에 설치된다. 이 실시예에서, 그 위치결정 조립체는 플로우터 조립체의 다이 표면을 상부 다이의 공동부보다 앞에 위치시키도록 플로우터 조립체를 바이어스 시키기 위해 공기 시스템 또는 유압 시스템을 구비하고 있다. 상부 다이와 플로우터 조립체가 하부 다이 쪽으로 변위된 때, 블랭크의 제1부분이 플로우터 조립체와 하부 다이 사이에서 성형 및 고착된다. 하부 다이에 대한 플로우터 조립체의 계속된 결합으로 플로우터 조립체가 상부 다이에 대하여 변위되고 상부 다이와 하부 다이 사이에서 블랭크의 나머지 부분이 성형된다.

관련 요소들의 사용 방법 뿐만 아니라, 본 발명의 다른 목적, 특징, 및 특성들이 첨부 도면들을 참조하여 다음의 설명 및 특허청구의 범위를 고려한 때 더욱 명백하게 될 것이다. 도면들에서, 같은 참조번호들은 여러 도면들에서 상응하는 요소들을 나타낸다.

제1도에, 본 발명에 따라 구성되고 본 발명의 방법을 수행할 수 있는 신장 제어식 성형 기구의 제1실시예가 전체적으로 참조번호 10으로 지시되어 있다. 최소한도로, 본 발명의 제2실시예 및 다른 실시예의 성형 기구는 3개의 블랭크 성형다이 구성부품들을 포함하고, 그 다이 구성부품들중 하나가, 서로 인접 배치된 다른 2개의 다이 구성부품들에 대향되어 있다. 이 기술에 숙련된 자가 다음의 상세한 설명으로부터 인지하는 바와 같이, 3개보다 더 많은 수의 다이 구성부품들이 사용될 수도 있다. 또한, 오직 편의상, 그 다이들이 제1, 제2 등의 칭호로 불리며, 제3다이로서 특징지어질 수 있는 그 다이 구성부품들중 하나가, 반드시 그렇지는 않지만 바람직하게는 설치되는 방식 때문에 플로우터(floater) 조립체로 불린다. 또한, 편의상, 상부 다이가 제1다이로 불린다. 그러나, 본 발명의 장치와 방법은 아래에 제공되는 상세한 설명으로부터 명백하게 되는 바와 같이, 여기에 사용된 특정한 다이 배치방향 또는 호칭들에 한정되는 것이 아니다. 그리하여, 예를 들어, 제1다이가 상부 다이 이거나 또는 하부 다이 일 수 있고, 플로우터 조립체가 상부 다이나 하부 다이 중 어느 하나에 인접 또는 그 다이의 내측에 배치될 수 있다. 이 상세한 설명으로부터 명백하게 되는 바와 같이, 플로우터 조립체의 배치는 성형될 블랭크의 용접된 지역들의 상대적인 위치에 의해 결정된다.

제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 원리를 구체화하는 성형 장치는, 도시된 제1실시예에서는 상부 펀치의 형태인 제1다이(12)를 포함하고, 그 상부 펀치는, 통상의 구조로 될 수 있는 프레스 내측 램(ram)(16)에 의해 선택적으로, 예를들어 용접된 블랭크(14)를 포함하는 가공물 쪽으로 구동되거나 또는 그 가공물로부터 철회된다. 그 제1다이(12)는, 작동적으로 결합한 때, 용접된 블랭크(14)에 소망의 형상을 부여하는 다이 표면(18)을 가지고 있다. 통상적으로는 제1다이(12)의 일 부분으로 간주되는 상부 바인더(binder)(20)가 제1다이(12)를 둘러싸는 관계로 설치되고, 성형중에 가공물, 예를 들면, 용접된 블랭크(14)를 보유하도록 역시 통상 구조의 프레스 외측 램(22)에 의해 선택적으로 그 용접된 블랭크(14) 쪽으로 구동되거나 또는 그 용접된 블랭크(14)로부터 철회된다. 이러한 구조의 프레스들이 일반적으로 복동(複動) 프레스로 불린다. 이 기술에 통상의 지식을 가진 자가 특히 제2실시예의 설명으로부터 인지하는 바와 같이, 본 발명은 그의 응용이 복동 프레스에 한정되는 것이 아니다.

이 성형 기구(10)는, 도시된 제1실시예에서는 제2다이(26)를 포함하는 하부 다이 조립체(24)를 더 포함한다. 제1도, 제7도 및 제8도에서 최상으로 보여지는 바와 같이, 제2다이(26)는 대체적으로 U자 형태의 공간부(25)를 형성하고, 그 공간부내에, 아래에 설명되는 바와 같은 다른 조립체들이 배치된다. 제2다이(26)는 제1다이(12) 및 상부 바인더(20)에 대향하는 관계로 배치되어 있다. 제2다이(26)는, 제1다이(12)의 다이 표면(18)과 협력하여 가공물, 즉, 용접된 블랭크(14)의 일 부분에 특정한 형상과 형태를 부여하는 다이 표면(30)을 가지고 있다.

제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시에는 U자형 공간부(25)를 가진 고정된 제2다이(26)와, 그 제2다이 쪽으로 그리고 그 다이로부터 먼쪽으로 선택적으로 변위 될 수 있는 제1다이(12)를 포함한다. 물론, 본 발명은 제1다이(12)와 제2다이(26) 사이의 상대적인 운동만을 요하고, 따라서, 그 다이들중 어느 하나가 이동가능하거나 또는 그 다이들 모두가 이동가능할 수 있다.

본 발명에 따라, 플로우터 조립체(32)는 성형될 블랭크(14)의 용접된 이음매들(34)의 위치에 대응하도록 위치된다. 제1도~제8도에 도시된 제1실시예에서, 그 플로우터 조립체(32)는 용접된 블랭크(14)의 용접된 이음매들(34)의 위치에 대응하도록 제2다이(26)의 내측에 수용되어 있다. 상기 플로우터 조립체(32)는 제2다이(26)의 내측에 설치된 단일의 다이 구성부품(36)의 형태일 수 있는 다이 구성부품을 포함한다. 그러나, 대안으로는, 그 플로우터 조립체(32)가, 이 성형 장치(10)에서 성형될 용접된 블랭크(14)의 용접된 이음매들(34)의 위치에 대응하는 데 적절하거나 필요한 것으로 간주되는데 따라 제2다이(26)의 둘레에 또는 그의 내측에 적절히 배치되는 다수의 다이 구성부품들(36)로 이루어질 수도 있다. 여기서, 상기 단일의 다이 구성부품(36) 혹은 다수의 다이 구성부품들(36)은 제1다이(12) 혹은 제2다이(26) 사이에 위치되는 용접된 블랭크(14)에 결합(engaging)되는 블랭크 결합 구성부품임을 이해하여야 한다. 본 명세서의 설명을 재검토한 때, 그러한 변형이 본 기술에 숙련된 자에 명백할 것이지만, 도시된 제1실시예는 제2다이의 내측에 배치된 다이 구성부품들(36)을 포함하는 플로우터 조립체(32)를 예시하고 있고, 이후의 설명은 그러한 구체예에 관한 것이다.

플로우터 조립체(32)는 상기한 바와 같은 적어도 하나의 다이 구성부품(36)[이후에서는, 독자적으로 플로우터 구성부품(36)으로 불린다]을 포함한다. 도시된 제1실시예에서, 상기 플로우터 구성부품(36)은 제2다이(26)에 의해 형성되는 U자형 공간부(25)의 수직 부분 내에 미끄럼 이동가능하게 설치된다. 또한, 이 실시예에서, 그 플로우터 구성부품(36)의 블랭크 결합면(engaging face)은, 다음의 성형과정 중에 블랭크의 얇은 게이지의 박판과 두꺼운 게이지의 박판 모두를 고정된 위치에 고착시키도록 그의 다이 표면에 형성된 계단부(37)를 가지고 있음을 주목하여야 한다.

상기 플로우터 조립체(32)는 제2다이(26)에 대하여 플로우터 구성부품(36)을 지지하기 위한 위치결정 조립체(38)를 더 포함한다. 도시된 제1실시예에서, 그 위치결정 조립체(38)는 제1측면(42)과 제2측면(44)을 가진 지지판(40)을 포함한다. 그 지지판(40)의 제1측면(42)은 플로우터 구성부품(36)을 지지하는 관계에 있고, 제2측면(44)은 쿠션 핀들(46)에 의해 제2다이(26) 및 프레스 기부에 대하여 지지되어 있다. 멈춤 블록들(43)이 지지판(40)의 제1측면(42)에 설치되어 있고, 바닥 블록들(45)이 제2측면(44)에 설치되어 있다. 이들 블록들은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 위치결정 조립체(38)의 행정을 적절히 한정시키도록 하는 크기로 되어 있다. 도시된 제1실시예에서는, 단일의 지지판(40)이 플로우터 조립체(32)의 플로우터 구성부품(36)을 지지한다. 그러나, 하나 이상의 플로우터 구성부품(36)이 배치되는 경우에는, 플로우터 조립체(32)의 각 플로우터 구성부품(36)에 대하여 별도의 지지판들(40)이 배치될 수 있음이 인식되어야 한다. 그러나, 플로우터 조립체(32)의 플로우터 구성부품(36)의 동시적이고 균일한 변위를 보장하기 위해, 단일의 연속적인 판 구조물의 배치가 현재 가장 바람직한 것으로 기대된다. U자형 공간부(25)가 그러한 공통의 판을 수용한다.

쿠션 핀들(46)은, 프레스 기부의 핀 구멍들을 관통하여 연장하고 다이 쿠션 조립체(도시되지 않음)로부터 플로우터 판으로 그리고 플로우터 구성부품(36)으로 힘을 전달하는 대략 1.5인치(3.81cm) 직경의 강봉(鋼棒)일 수 있다. 다이 쿠션 조립체들은 그렇게 설치된 프레스들에 동력을 공급하도록 배치된 통상의 기구들이다. 예를 들어, 쿠션 조립체들은 성형에 이어 다이 공동부로부터 용접된 블랭크(14)등과 같은 가공물을 핀들을 통하여 들어 올리는데 사용된다.

도시된 제1실시예에서, 쿠션 핀들(46)은, 플로우터 구성부품(36)을 위한 충분한 지지를 제공하고 상기 플로우터 구성부품(36)에 힘을 가하도록 핀 구멍들을 관통하여 배치되어 있다. 예를 들어, 그 쿠션 핀들(46)은 지지판(40)의 면적에 걸쳐 6인치(15.24cm) 마다 배치될 수 있다. 일반적으로, 플로우터 구성부품(36)은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 고착을 위해 쿠션 조립체에 의해 계속적으로 바이어스(bias)된다.

플로우터 구성부품(36)을 바이어스시키는 힘과 제2다이(26)의 공동부에 대한 플로우터 조립체의 변위, 즉, 플로우터 구성부품(36)의 행정은, 용접된 이음매에서 블랭크를 성형하고 다음의 성형 과정 중에 그 블랭크를 고착시키는데 필요하거나 바람직한 것으로 간주되는 것, 용접된 블랭크의 특성들, 성형되는 부분 등에 따라 결정된다. 최적의 변위 값과 힘 값은 실험적 실시에 의해 최상으로 결정된다는 것이 예상된다.

상술한 바와 같이, 물론, 상기한 파라미터들을 위한 특정 값들은 특정한 적용예들에 의해 제시되는 설계상의 고려사항들에 따라 필연적으로 결정되며, 따라서 바람직한 값들은 여기에 제안되지 않는다. 그러나, 실험 중에 본 발명자에 의해 관찰된 이들 파라미터들을 위한 어느 수치의 10배까지의 범위의 값들이 아마 대표적인 것으로 되는 것 같다. 한가지 경우에, 프레스 내측 램(16)이 500톤 프레스이었고 프레스 외측 램(22)이 80톤 프레스이었고 쿠션 조립체의 바이어스 힘이 19톤으로 설정되었으며 쿠션 행정이 1 3/4 인치(44.45mm)로 제한되었을 때, 만족한 결과들이 달성되었다. 또 다른 경우, 프레스 내측 램(16)이 1200톤 프레스이었고 프레스 외측 램(22)이 90톤 프레스이었고 쿠션 조립체의 바이어스 힘이 25톤으로 설정되었으며 쿠션 행정이 60mm로 제한되었을 때, 만족한 결과들이 달성되었다.

유압 실린더에 작동적으로 결합된 유압 피스톤, 공기 실린더, 및 다른 공지의 탄성적/바이어싱 지지 구조물을 포함하여, 플로우터 구성부품(36)을 바이어스시키기 위한 통상의 다이 쿠션 이외의 기구가, 제2실시예의 설명을 재검토한 때 분명하게 되는 바와 같이, 적절한 경우 추가로 또는 대안으로서 제공될 수도 있다.

마모판들(48)이 플로우터 조립체(32)와 제2다이(26)의 U자형 공간부(25)의 수직 부분의 각 측면과의 사이에 적절히 배치되어 있다. 그 마모판(48)은, 구성부품의 부당한 마모 없이 인접 구조물들에 대한 플로우터 조립체(32)의 원활하고 저마찰의 축방향 미끄럼 운동이 일어나게 한다.

도시된 실시예에서는 플로우터 조립체(32)가 제2다이(26)에 대하여 선택적으로 변위 되도록 배치되어 있으나, 용접된 블랭크(14)에 부여될 형상과 다른 고려 사항들에 따라, 이른바 플로우터 조립체(32)가 실제로 고정되어 있고, 플로우터 조립체(32)와 제1다이(12)에 의한 용접된 이음매의 결합에 이어 금속 블랭크에 소망의 형상을 부여하도록 제2다이(26)가 제1다이(12) 쪽으로 선택적으로 변위 하도록 설치되어 있는 조립체를 제공하는 것이 유리하거나 바람직한 것으로 간주될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그리하여, 도시된 제1실시예가 고정된 제2다이와 이동가능한 플로우터 조립체를 예시하고 있으나, 본 발명은 그러한 특정 구조에 한정되는 것으로 간주되지 않는다.

사용시에는, 제1다이(12)와 상부 바인더(20)가 그들의 상승된 위치에 배치되어 있는 동안, 가공물인 용접된 블랭크(14)가 하부 다이 조립체(24)의 상면에 배치된다(제1도). 일단 상부 바인더(20)가 그의 하강 행정의 끝에 도달하여 상부 바인더(20)와 제2다이(26)의 둘레 부분 사이에서 그 용접된 블랭크(14)를 죄어 고정시키면, 그 용접된 블랭크(14)가 상부 바인더(20)에 의해 제 위치에 고정된다(제2도). 일단 죄어 고정되면, 통상의 방식으로, 그 상부 바인더(20)가 가공물의 대상인 용접된 블랭크(14)의 총체적인 운동을 방지하면서도, 성형중에 블랭크 재료가 내측으로 흐를 수 있게 한다.

그 다음, 제1다이(12)가 제2다이(26) 및 플로우터 조립체(32)쪽으로 변위된다. 제1다이(12)가 용접된 블랭크(14)에 접촉하고 상부 바인더(20)와 제2다이(26)의 결합된 표면들에 대하여 그 블랭크를 변위 시킴에 따라, 제1다이(12)가 플로우터 조립체(32)의 플로우터 구성부품(36)의 상부 표면으로 상기 블랭크(14)를 밀어 내린다. 이러한 결합이 블랭크(14)의 용접된 이음매 부분들에 소망의 형상을 형성 또는 부여하고 제1다이(12)와 플로우터 구성부품(36) 사이에서 용접된 이음매(34)를 단단히 고착시킨다(제3도). 상술한 바와 같이, 계단부(37)는 다음의 성형 과정중에 그 용접된 블랭크를 고정된 위치에 고착시키는 것을 돕는다.

용접된 블랭크(14)의 용접된 부분을 적절히 성형하고 고착시키기 위해, 쿠션 조립체의 바이어싱 힘과 행정은, 기대되는 성형 하중과 완성된 제품의 최종 치수의 관점에서 적절히 선택되어야 한다. 최소 한도로, 쿠션 조립체는, 블랭크를 변형시키기에는 충분하지만, 플로우터 구성부품(36)이 제1다이(12)의 계속된 운동에 응하여 그의 바이어스에 거슬러 변위 되도록 제1다이 프레스의 힘보다는 충분히 작은 힘으로 풀로우터 구성부품(36)을 바이어스 시켜야 한다. 또한, 선택된 바이어싱 힘은, 두꺼운 게이지의 재료의 신장 및 성형을 얇은 게이지의 재료의 신장 및 성형으로부터 격리시키도록 용접된 블랭크의 용접된 부분을 고착시키기에 충분하여야 한다.

용접된 블랭크(14)의 용접된 부분의 성형 및 고착에 이어, 제1다이(12)의 계속된 하향 운동이 플로우터 조립체(32)를 제2다이(26)에 대하여 하방으로 변위시키고 제1다이(12)의 다이 표면(18)과 제2다이(26)의 다이 표면(30)으로 하여금 블랭크의 나머지를 성형하게 한다(제4도). 그리하여, 제1다이(12)의 하강 행정의 끝에서, 블랭크(14)의 성형이 사실상 완료된다. 용접된 이음매(34)가 블랭크의 나머지의 성형에 앞서 제1다이(12)와 플로우터 조립체(32) 사이에 죄어져 고착되었기 때문에, 그 이음부에 가까운 얇은 박판 재료에 균열이나 분열이 발생되지 않는다.

명백한 바와 같이 그리고 상술한 바와 같이, 도시된 실시예에서는 비록 제2다이(26)가 제1다이(12)의 행정 전체에 걸쳐 고정되어 있을지라도, 그 제2다이(26)는 블랭크의 성형에 필요하거나 적절한 경우 제1다이(12)에 대하여 이동하도록 설치될 수도 있다.

블랭크 성형에 이어, 제1다이(12)가 그의 상승된 위치로 철회되고, 그후, 상부 바인더(20)가 그의 상승된 위치로 철회된다. 그러나, 플로우터 조립체(32)는 제1다이(12)와 상부 바인더(20)가 성형된 블랭크(14′)로부터 완전히 떨어져 있고 그들의 상승된 위치에 있을 때까지 그의 하사점, 즉, 그의 행정의 하한에 남아 있는다(제5도). 플로우터 조립체(32)는, 동력 또는 바이어싱 힘이 플로우터 조립체(32)에 전달되지 않도록 공지의 방식으로 다이 쿠션을 잠금으로써 그의 행정의 하한에 유지된다. 쿠션 조립체의 바이어싱 작용은 성형된 블랭크의 비틀림을 피하도록, 상부 바인더(20)와 제1다이(12)가 철회되는데 충분한 시간을 부여하는 시간 지연 후에 다시 사용된다.

상부 바인더(20)가 그의 상승된 위치로 철회되고 시간 지연이 종료된 후, 쿠션 조립체가 작용하고 플로우터 조립체(32)가 상승되어 하부 다이(26)로부터 성형된 블랭크(14′)를 들어 올린다. 그 다음, 그 성형된 블랭크가 제거되고 다른 방식으로 추가 처리될 수 있다(제6도).

상술한 바와 같이, 어떤 프레스들은 다이 쿠션 조립체를 구비하지 않는다. 그러한 장치에서는, 또는 다이 쿠션의 사용이 비실용적이거나 바람직하지 않을 경우에는, 플로우터 조립체를 바이어스시키기 위해 유압 시스템 또는 공기 시스템이 배치될 수 있다. 그러한 대체 시스템이 아래에 설명되는 제9도의 실시예에 개략적으로 나타내어져 있다.

제2실시예에서는, 본 발명에 따른 플로우터 시스템이 단동(單動) 프레스에 설치된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 본 발명은 특정한 구조에 한정되는 것이 아니고, 도시된 프레스 구조는 어떤 제한을 제안하기 보다는 본 발명의 융통성을 나타내기 위한 것이다.

도시된 제2실시예에서는, 제1다이(112)가 하부 고정 다이로서 배치되어 있고, 다이 조립체(124)가 제1다이(112)위에 배치되어 있다 그 다이 조립체(124)는 프레스 램(116)에 의해 선택적으로 가공물인 용접된 블랭크(114) 쪽으로 구동되거나 상기 용접된 블랭크(114)로부터 철회된다. 상기 프레스 램(116)은 통상의 구조로 되어 있다.

제1다이(112)는 프레스 기부에 고정되어 있고, 용접된 블랭크(114)에 소망의 형상을 부여하는 다이 표면(118)을 가지고 있다. 블랭크 호울더(150)가 제1다이(112)를 둘러싸는 관계로 설치되어 있고 바인더와 동일한 작용을 한다. 구체적으로는, 블랭크 호울더(150) 아래에 배치된 예를 들어 니트(nitro) 실린더와 같은 바이어싱(biasing) 실린더들(152)이 블랭크 호울더의 표면을 제1다이(112)의 다이 표면(118) 위로 밀어 올리고, 성형중에 블랭크(114)를 죄어 고정시키기에 충분한 힘을 제공한다. 공지의 방식으로, 그 블랭크 호울더(150)는 내측으로의 재료 흐름을 여전히 허용하면서도 성형중에 블랭크의 총체적인 움직임을 방지한다.

다이 조립체(124)는, 제2실시예의 위치결정 조립체가 배치되는 U자형 공간부를 포함하는 제2다이(126)를 부분적으로 포함한다. 제2다이(126)는 제1다이(112) 및 블랭크 호울더(150)에 대향하는 관계로 배치되어 있다. 그 제2다이(126)는, 제1다이(112)의 다이 표면(118)과 협력하여 용접된 블랭크(114)의 일 부분에 특정한 형상 및 형태를 부여하는 다이 표면(130)을 가지고 있다.

플로우터 조립체(132)는 제2다이(126)의 내측에 수용되어 있고, 성형될 블랭크의 용접된 이음매(134)의 위치에 대응하도록 위치되어 있다. 제1실시예와 관련하여 위에 설명된 바와 같이, 이 실시예에서도 마찬가지로, 플로우터 조립체(132)는 단일의 다이 구성부품(136), 또는 용접된 이음매들(134)의 위치에 따라 필요한 것으로 간주되는 대로 제2다이(126)의 둘레에 또는 그의 내측에 배치되는 다수의 그러한 다이 구성부품들을 포함할 수 있으며, 이러한 다이 구성부품(136)들은 블랭크(114)와 결합되어질 블랭크 결합 구성부품임을 이해하여야 한다. 제1실시예에서와 같이, 플로우터 구성부품(136)의 블랭크 결합면은 다음의 성형 과정중에 블랭크(114)의 용접된 부분을 고정된 위치에 적극적으로 고착시키도록 계단부(137)를 가지는 것이 바람직하다.

플로우터 조립체(132)는, 도시된 제1실시예의 위치결정 조립체(38)의 구성부품들의 대부분을 구비하는 위치결정 조립체(154)를 더 포함한다. 제2실시예의 위치결정 조립체(154)는 제1측면(142)과 제2측면(144)을 가진 지지판(140)을 포함한다. 상기 지지판(140)의 제1측면(142)에 플로우터 구성부품(136)이 결합하여 있고, 제2측면(144)에는 아래에 더 상세히 설명되는 구동 조립체(156)가 결합하여 있다. 멈춤 블록들(143)과 바닥 블록들(145)이 상기 지지판(140)에 설치되어 있고, 이들 블록들은 도시된 제1실시예의 설명에서 지적된 것과 동일한 크기와 기능을 가진다. 또한, 각각의 플로우터 구성부품(136)에 대하여 별도의 판들이 제공될 수도 있음이 인식되어야 한다.

도시된 제2실시예에서, 구동 조립체(156)는 쿠션 조립체의 것과 유사한 기능을 한다. 상기 구동 조립체(156)는 프레스 램(116)과 제2다이(126) 사이에 배치된 어댑터 판(158)을 포함한다. 상기 어댑터 판(158)내에 수용된 다수의 구동 장치들(160)이 지지판(140)에 작동적으로 결합되어 있다. 적당한 구동 장치들(160)로는, 예를 들어, 유압 또는 공기 실린더-피스톤 조립 체들을 들 수 있다. 도시된 이 실시예의 경우는, 구동 장치들이 공기 실린더이다. 도시된 구조에도 불구하고, 본 발명의 제2실시예에 따라 제공되는 특정한 구동 장치들은, 다이 조립체(124)의 하강 행정중의 플로우터 구성부품(136)의 요구되는 변위와, 블랭크(114)의 용접된 부분을 고착시키고 성형하는데 필요한 하중에 따라 결정된다.

구동 조립체(156)는 공급 라인, 배기 라인 및 저장 탱크(상세히 도시되지 않음)를 더 포함한다. 그 구동 조립체(156)는 고착을 위해 플로우터 구성부품(136)을 계속적으로 바이어스 시킨다. 성형중에 상기 공기 실린더들은 용접된 블랭크(114)의 용접된 부분을 성형하고 고착시키기에 충분한 힘으로 플로우터 구성부품(136)을 그의 연장된 위치 쪽으로 밀도록 가압된다. 요구되는 경우, 아래에 설명되는 바와 같이, 그 공기 실린더들은 탱크로 배기 함으로써 선택적으로 비활동 상태로 될 수 있다.

도시된 제2실시예는 제1실시예와 대체로 유사한 방식으로 용접된 블랭크(114)를 성형하는데 사용된다. 다이 조립체(124)가 그의 상승된 위치에 있는 동안, 용접된 블랭크(114)가 블랭크 호울더(150)의 상승된 표면상에 배치된다. 그후, 프레스 램(116)이 다이 조립체(124)를 용접된 블랭크(114) 쪽으로 민다. 블랭크 호울더(150)가 제1다이(112)에 대하여 약간 상승되어 있기 때문에, 제2다이(126)의 둘레 부분이 다이들과 블랭크 사이의 다른 접촉 전에 블랭크 호울더(150)에 대하여 블랭크(114)를 죄어 고정시킨다. 블랭크 호울더(150)는 제2다이(126)의 힘으로 철회되고, 니트로 실린더들(152)의 바이어싱 힘이 다음의 성형과정중에 블랭크(114)의 총체적인 움직임을 방지한다. 이 단계에서, 블랭크(114)는 제1다이(112)의 다이 표면(118)에 접촉한다.

다이 조립체(124)의 계속된 하향 운동에 의해, 블랭크 호울더(150)가 변위되고 플로우터 구성부품(136)이 용접된 블랭크(114)의 용접된 부분과 접촉하게 된다. 이러한 결합에 의해 블랭크(114)의 용접된 부분이 성형되고 그 부분이 플로우터 구성부품(136)과 제1다이(112) 사이에 단단히 고착된다. 도시된 제1실시예와 관련하여 설명된 요구되는 힘과 변위의 설명이 여기에도 일반적으로 적용될 수 있고, 따라서, 그 설명을 반복하지 않는다.

용접된 블랭크(114)의 용접된 부분의 성형 및 고착에 이어, 다이 조립체(124)의 계속된 하향 운동에 의해 플로우터 구성부품(136)이 공기 실린더들의 바이어싱 작용에 거슬러 변위되고 제2다이(126)의 다이 표면(130)과 제1다이(112)의 다이 표면(118)이 블랭크의 나머지를 성형하게 된다. 또한, 용접된 이음매(134)가 블랭크의 나머지의 성형 전에 제1다이(112)와 플로우터 구성부품(136) 사이에 고착되었기 때문에, 주름짐이나 분열이 일어나지 않는다.

성형후, 공기 실린더들이 탱크로 배기되어, 구동 장치들(160)의 바이어싱 힘을 제거한다. 그후, 다이 조립체(124)가 그의 상승된 위치로 철회되고 플로우터 조립체(132)에 대하여 이동한다. 플로우터 조립체(132)는 그의 중량으로 제2다이(126)에 대하여 이동하고, 성형된 가공물인 용접된 블랭크(114′)을 다이 공동부로부터 먼쪽으로 온화하게 민다.

제9도의 실시예는, 성형된 부품이 제1도에 도시된 타입의 프레스에서의 경우와 같이 추가 처리에 앞서 뒤집힐 필요가 없기 때문에, 예를 들어 도어와 같은 자동차 차체 패널을 성형할 때 특히 유리한 것으로 보여진다는 것을 주목하여야 한다.

실로, 상기한 것으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 플로우터 조립체는 프레스의 상부 다이 구조물이나 하부 다이 구조물 어느 것에도 유리하게 설치될 수 있다. 이러한 융통성 때문에, 본 발명의 이점들이 여러가지 부품 성형 시스템들에서 실현될 수 있다.

또한, 상기한 것으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 장치와 방법은 금속 블랭크들, 또는 강, 알루미늄, 또는 다른 공지의 금속이나 금속 합금, 또는 금속들이나 금속 합금들의 결합물로된 가공물들을 성형하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 여기에 기술된 장치와 방법은, 상이한 게이지의 부분들을 가진 블랭크들을 성형하는데 특히 유리하게 사용되는 한편, 단일 게이지의 블랭크들 및/또는 적어도 부분적으로 이미 성형된 가공물들을 성형하는 데에도 사용될 수 있다.

그리하여, 본 발명이 바람직한 실시예들과 관련하여 설명되었으나, 본 발명이 여기에 기술된 실시예들에 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에 포함되는 여러 가지 동등한 배치 및 방법들을 포함하는 것이다.

Claims (19)

1. 성형되는 블랭크의 신장을 제어할 수 있는 성형 기구에 있어서, 제1다이 부재와; 상기 제1다이 부재에 대향하는 관계로 배치된 제2다이 부재, 및 상기 제2다이 부재에 인접 배치된 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품을 포함하고 상기 제2다이 부재에 대하여 축 방향으로 미끄럼 이동하도록 설치된 플로우터 조립체를 포함하고, 상기 제1다이 부재와 제2다이 부재중 적어도 하나가 그 제1다이 부재와 제2다이 부재중 다른 하나 쪽으로 그리고 그로부터 먼쪽으로 선택적으로 이동하도록 설치되고, 상기 플로우터 조립체가 상기 블랭크 결합 구성부품을 위한 지지 조립체를 더 포함하고, 상기 지지 조립체는, 상기 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품의 블랭크 결합 표면이 상기 제2다이 부재의 블랭크 결합 표면보다는 상기 제1다이 부재에 더 가까이 있는 제1위치에 상기 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품을 선택적으로 배치하고, 상기 제1다이 부재의 성형 행정 중에 상기 제1다이 부재가 상기 블랭크 결합 구성부품에 결합한 때 상기 블랭크 결합 구성부품이 상기 제1위치로부터 축 방향으로 변위되게 하도록 구성되고 배치되어 있는 성형 기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1다이 부재가 상기 제2다이 부재 쪽으로 그리고 그로부터 먼쪽으로 이동가능하고, 상기 제2다이 부재가 고정되어 있는 성형 기구.
3. 제1항에 있어서, 상기 지지 조립체가, 상기 블랭크 결합 구성부품과 작동적으로 결합되어 있는 제1표면과 제2표면을 가진 판과, 그 판의 상기 제2표면과 작동적으로 결합되어 있는 스프링 조립체를 포함하는 성형 기구.
4. 제1항에 있어서, 상기 스프링 조립체가 상기 블랭크 결합 구성부품을 상기 제1다이 부재 쪽으로 적어도 선택적으로 밀어 붙이는 성형 기구.
5. 제4항에 있어서, 상기 스프링 조립체가 다수의 쿠션 핀들을 포함하는 성형 기구.
6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품이 상기 제1다이 부재와 제2다이 부재에 의해 성형될 블랭크의 용접된 이음매들의 위치와 배열에 사실상 대응하도록 배치되는 성형 기구.
7. 제1항에 있어서, 상기 플로우터 조립체가 상기 블랭크 결합 구성부품과 상기 제2다이 부재 사이에 배치되는 적어도 하나의 마모판을 더 포함하는 성형 기구.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1다이 부재와 상기 제2다이 부재에 의해 성형될 블랭크의 주변 가장 자리를 죄어 붙잡기 위해 상기 제2다이 부재의 둘레 부분에 결합가능한 상부 바인더를 더 포함하는 성형 기구.
9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품이 상기 제2다이 부재의 내측에 배치되는 성형 기구.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1다이 부재와 상기 제2다이 부재에 의해 성형될 블랭크의 주변 가장자리를 죄어 붙잡기 위한 상부 바인더와 하부 바인더를 더 포함하는 성형 기구.
11. 블랭크를 성형하는 방법에 있어서, 제1다이 부재와, 그 제1다이 부재에 대향하는 관계로 배치된 제2다이 부재, 및 그 제2다이 부재에 인접 배치된 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품을 포함하고 상기 제2다이 부재에 대하여 축 방향으로 미끄럼 이동하도록 설치된 플로우터 조립체를 포함하고, 상기 제1다이 부재와 제2다이 부재중 적어도 하나가 그 제1다이 부재와 제2다이 부재중 다른 하나 쪽으로 그리고 그로부터 먼쪽으로 선택적으로 이동하도록 설치되고, 상기 플로우터 조립체가 상기 블랭크 결합 구성부품을 위한 지지 조립체를 더 포함하고, 상기 지지 조립체는, 상기 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품의 블랭크 결합 표면이 상기 제2다이 부재의 블랭크 결합 표면보다는 상기 제1다이 부재에 더 가까이 있는 제1위치에 상기 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품을 선택적으로 배치하고, 상기 제1다이 부재의 성형 행정 중에 상기 제1다이 부재가 상기 블랭크 결합 구성부품에 결합한 때 상기 블랭크 결합 구성부품이 상기 제1위치로부터 축 방향으로 변위되게 하도록 구성되고 배치되어 있는 성형 장치를 제공하는 단계; 상기 제1다이 부재와 상기 제2다이 부재 사이에 금속 블랭크를 배치하는 단계; 상기 제1다이 부재를 상기 제2다이 부재 쪽으로 변위 시키는 단계; 상기 제1다이 부재와 상기 블랭크 결합 구성부품 사이에 상기 블랭크의 제1부분을 죄어 고정시키는 단계; 상기 제1다이 부재와, 상기 블랭크 결합 구성부품, 및 그들 사이에 죄어 고정된 상기 블랭크의 상기 제1부분을 상기 제2다이 부재 쪽으로 변위 시키는 단계; 및 상기 제1다이 부재와 상기 제2다이 부재 사이에서 상기 제1부분으로부터 떨어져 있는 블랭크의 제2부분을 성형하는 단계를 포함하는 블랭크 성형 방법.
12. 제11항에 있어서, 성형 장치를 제공하는 상기 단계가 상부 바인더를 가진 성형 장치를 제공하는 것을 포함하고, 상기 방법이, 제1부분을 죄어 고정시키는 상기 단계 전에 상기 상부 바인더와 상기 제2다이 부재의 둘레 부분 사이에 상기 블랭크의 둘레 부분을 죄어 고정시키는 단계를 더 포함하는 블랭크 성형 방법.
13. 제11항에 있어서, 성형 장치를 제공하는 상기 단계가 상부 바인더와 하부 바인더를 가진 성형 장치를 제공하는 것을 포함하고, 상기 방법이, 제1부분을 죄어 고정시키는 상기 단계 전에 상기 상부 바인더와 상기 하부 바인더 사이에 상기 블랭크의 둘레 부분을 죄어 고정시키는 단계를 더 포함하는 블랭크 성형 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블랭크 결합 구성부품이 상기 제2다이 부재의 내측에 배치되는 블랭크 성형 방법.
15. 제11항에 있어서, 금속 블랭크를 배치하는 상기 단계가 상기 제1다이 부재와 제2다이 부재 사이에 적어도 하나의 용접된 이음매를 가진 금속 블랭크를 배치하는 것을 포함하는 블랭크 성형 방법.
16. 제11항에 있어서, 금속 블랭크를 배치하는 상기 단계가 상기 제1다이 부재와 제2다이 부재 사이에 강(鋼) 블랭크를 배치하는 것을 포함하는 블랭크 성형 방법.
17. 금속 블랭크를 성형하는 방법이고, 그 방법에 의해 성형되는 상기 블랭크의 신장을 제어하는 상기 방법에 있어서, 성형될 제1부분과 성형될 제2부분을 가진 금속 블랭크를 제공하는 단계; 상기 블랭크의 상기 제1부분을 성형하는 단계; 상기 제1부분의 재료의 추가 흐름을 방지하도록 상기 블랭크의 상기 제1부분을 고착시키는 단계; 및 상기 제1부분이 고착되어 있는 동안 상기 블랭크의 상기 제2부분을 성형하는 단계를 포함하는 금속 블랭크 성형 방법.
18. 제17항에 있어서, 금속 블랭크를 제공하는 상기 단계가 강 블랭크를 제공하는 것을 포함하는 금속 블랭크 성형 방법.
19. 제17항에 있어서, 금속 블랭크를 제공하는 상기 단계가 상이한 게이지의 부분들을 가진 금속 블랭크를 제공하는 것을 포함하는 금속 블랭크 성형 방법.