KR100448400B1 - 프레스용 냉각장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

소재패널의 연속 성형시, 상형과 하형 및 블랭크 홀더가 소재패널과의 마찰열로 인한 열팽창을 억제할 수 있도록 상기 소재패널과 금형의 발열표면에 대하여 직접적으로 냉각공기를 분사하여 냉각작동을 구현하도록;

하형이 하부의 볼스터에 장착되고, 이 하형의 외측에서 상기 볼스트에 쿠션핀을 통하여 블랭크 홀더가 장착되며, 상기 하형에 대응하여 상부에서 상형이 슬라이드에 장착되어 상기 하형과의 사이에 투입되는 패널을 가압하여 제품패널을 성형하는 프레스 내에서, 상기 금형과 패널 사이의 발열부를 냉각시키는 프레스용 냉각장치에서,

상기 상형의 성형면 내부에서 하형의 성형면에 대응하여 설치되는 다수개의 분사노즐과; 상기 각 분사노즐과 공기관로를 통하여 연결되어 제어신호에 따라 라인공압의 공급을 단속하는 개폐 솔레노이드 밸브와; 상기 슬라이드에 내장되어 슬라이드의 상승 및 하강위치를 검출하여 그 신호를 출력하는 슬라이드 위치감지센서와; 상기 슬라이드 위치감지센서의 신호를 수신하여 슬라이드의 작동위치에 따라 상기 개폐 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스용 냉각장치 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

프레스용 냉각장치 및 그 제어방법{A COOLING SYSTEM FOR A PRESS AND THEREOF}

본 발명은 프레스용 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소재패널의 연속 성형시, 상형과 하형 및 블랭크 홀더가 소재패널과의 마찰열로 인한 열팽창을억제할 수 있도록 상기 소재패널과 금형에 직접적으로 냉각작동을 구현하는 프레스용 냉각장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 메이커에서 자동차를 생산하기까지는 2 내지 3만여개의 부품을 수차례의 조립공정을 통하여 이루어진다.

특히, 차체는 자동차 제조과정의 첫 단계로서, 여러 종류의 프레스 장치를 통하여 제품패널을 생산한 후, 차체공장으로 옮겨와서 제품패널의 각 부분이 조립되어 화이트 보디(B.I.W) 상태의 차체를 이루게 된다.

이와 같이 소재패널을 제품패널로 성형하기 위해서는 여러 종류의 프레스 장비를 통하여 가압 성형함으로서 이루어지는데, 도 5는 종래 펀치 프레스 장치의 구성 단면도로서, 그 구성은 제품패널의 하단면 형상을 갖는 하형(3)이 하부의 볼스터(5)에 장착되고, 이 하형(3)의 외측에는 상기 볼스터(5)에 쿠션핀(7)을 통하여 블랭크 홀더(9)가 장착된다.

그리고 상기 하형(3)의 상부에서 제품패널의 상단면 형상을 갖는 상형(13)이 상부의 슬라이드(15)에 장착되어 상기 하형(3)과의 사이에 소재패널(1)을 상부에서 가압하여 제품패널을 성형하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 프레스 장치는 도 6에서 도시한 바와 같이, 상형(13)과 하형(3) 및 블랭크 홀더(9)가 연속하여 패널(1)을 성형하는 동안, 패널(1)과 금형간(3,13,9)에는 마찰열이 발생하여 열팽창이 일어나게 되며, 특히, 상형(13)과 블랭크 홀더(9)의 열팽창(t)은 이에 의해 홀딩되어 상형(13) 및 하형(3) 사이로 소재유입이 되어야 할 패널(1)의 선단부를 유입되지 못하도록 하여패널(1)의 터짐 또는 주름 발생 등의 제품불량의 원인이 되어왔다.

이러한 금형의 열팽창으로 인한 소재패널의 불량을 해결하기 위하여, 종래에는 도 7에서 도시한 바와 같이, 프레스 내부에 냉각장치를 구성하게 되는데, 종래의 프레스용 냉각장치는 상기 상형(13)과 하형(3) 및 블랭크 홀더(9)의 각 금형 내부에 각각 냉각 공기관(17,19,21)을 형성하고, 상기 상형(13)의 온도에 따라 상기 각각의 냉각 공기관(17,19,21)을 통하여 냉각공기를 주입하여 상형(13)과 하형(3) 및 블랭크 홀더(9)를 냉각시키도록 상기 상형(13)과 하형(3) 및 블랭크 홀더(9)의 각 금형 내부에 형성되는 각각의 냉각 공기관(17,19,21)과 공기관로(23)를 통하여 개폐 솔레노이드 밸브(25)가 연결된다.

그리고 상기 개폐 솔레노이드 밸브(25)는 공압탱크(미도시)로부터 공급되는 공기를 냉각시키는 에어쿨러(27)와 연결되며, 상기 상형(13)의 발열부 일측에는 상형의 발열부 온도에 따라 상기 개폐 솔레노이드 밸브(25)의 작동을 제어하도록 컨트롤러(29)와 연결되는 온도검출센서(31)가 장착되어 이루어진다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 프레스용 냉각장치는, 먼저, 도 7에서와 같이, 상형(13)과 하형(3) 사이에 소재패널(1)을 투입하여, 상기 상형(13)의 하강 작동으로 블랭크 홀더(9)와 함께, 소재패널(1)의 외측단을 홀딩한 상태로, 도 8에서와 같이, 상형(13)이 하형(3)과 완전히 매칭됨으로서 제품패널(1)로 가압 성형된다.

이와 같은 프레스 장치의 작동과정 중에서, 상기 컨트롤러(29)는 상기 온도검출센서(31)로부터 검출된 온도가 설정온도 이상이 되면, 상기 개폐 솔레노이드밸브(25)를 개방하여 공압탱크(미도시)로부터의 공기가 에어쿨러(27)를 통하여 냉각되어 상기 상형(13)과 하형(3) 및 블랭클 홀더(9)의 각 금형 내에 형성된 각 냉각 공기관(17,19,21)으로 유입되어 각각의 금형을 냉각시키게 되며, 이와 같이 냉각 중, 상기 컨트롤러(29)는 상기 온도검출센서(31)로부터 검출된 온도가 설정온도 이하가 되면, 상기 개폐 솔레노이드 밸브(25)를 폐쇄하여 상기 상형(13)과 하형(3) 및 블랭클 홀더(9)의 각 금형 내에 형성된 각 냉각 공기관(17,19,21)으로 유입되던 냉각공기를 차단하여 금형의 냉각작동을 중단시키게 되는 것이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 프레스용 냉각장치에 의하면, 냉각 공기관을 통하여 각 금형의 내부에만 냉각작동을 이루어 실질적으로 발열되는 금형의 표면과 소재패널의 표면에는 냉각열의 전도에 의하여 간접적으로 냉각작동을 이루게 됨으로, 냉각속도가 느려 냉각효율이 떨어지는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소재패널의 연속 성형시, 상형과 하형 및 블랭크 홀더가 소재패널과의 마찰열로 인한 열팽창을 억제할 수 있도록 상기 소재패널과 금형의 발열표면에 대하여 직접적으로 냉각공기를 분사하여 냉각작동을 구현하는 프레스용 냉각장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치가 적용된 프레스의 구성 단면도이다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레스용 냉각장치의 단계별 작동 상태도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레스용 냉각장치의 제어방법에 따른 흐름도이다.

도 5는 종래 프레스 장치의 작동 상태를 도시한 구성 단면도이다.

도 6은 도 5의 A부분의 확대도이다.

도 7은 종래 냉각장치가 적용된 프레스의 작동 전 상태의 구성 단면도이다.

도 8은 종래 냉각장치가 적용된 프레스의 작동 후 상태의 구성 단면도이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 프레스용 냉각장치는 하형이 하부의 볼스터에 장착되고, 이 하형의 외측에서 상기 볼스트에 쿠션핀을 통하여 블랭크 홀더가 장착되며, 상기 하형에 대응하여 상부에서 상형이 슬라이드에 장착되어 상기 하형과의 사이에 투입되는 패널을 가압하여 제품패널을 성형하는 프레스 내에서, 상기 금형과 패널 사이의 발열부를 냉각시키는 프레스용 냉각장치에서,

상기 상형의 성형면 내부에서 하형의 성형면에 대응하여 설치되는 다수개의 분사노즐과; 상기 각 분사노즐과 공기관로를 통하여 연결되어 제어신호에 따라 라인공압의 공급을 단속하는 개폐 솔레노이드 밸브와; 상기 슬라이드에 내장되어 슬라이드의 상승 및 하강위치를 검출하여 그 신호를 출력하는 슬라이드 위치감지센서와; 상기 슬라이드 위치감지센서의 신호를 수신하여 슬라이드의 작동위치에 따라 상기 개폐 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기한 바와 같은 프레스용 냉각장치의 제어를 위한 제어방법은 금형의 상부 슬라이드의 위치감지신호를 수신하는 제1단계와; 상기 슬라이드의 위치감지신호로부터 슬라이드의 작동위치를 판단하여 슬라이드가 하강작동위치에 있는가를 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계에서, 상기 슬라이드가 하강작동위치에 있는 것으로 판단되면, 개폐 솔레노이드 밸브를 개방(ON)제어하여 상형에 장착되는 분사노즐을 통하여 냉각공기를 금형의 내부 발열부에 분사하는 제3단계와; 상기 제3단계의 작동 중, 상기 슬라이드가 하부의 설정위치에 도달하였는가를 판단하는 제4단계와; 상기 제4단계에서, 상기 슬라이드가 하부의 설정위치에 도달한 경우, 상기 개폐 솔레노이드 밸브를 폐쇄(OFF)제어하여 상기 분사노즐을 통한 냉각공기의 분사를 종료하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치가 적용된 프레스의 구성 단면도로서, 본 발명이 적용되는 프레스 장치의 구성을 먼저 살펴보면, 제품패널의 하단면 형상을 갖는 하형(101)이 하부의 볼스터(103)에 장착되고, 이 하형(101)의 외측에서 상기 볼스트(103)에 쿠션핀(105)을 통하여 블랭크 홀더(107)가 장착되며, 상기 하형(101)의 상부에서 제품패널의 상단면 형상을 갖는 상형(111)이 상부의 슬라이드(113)에 장착되어 상기 하형(101)과의 사이에 소재패널(100)을 상기 블랭크 홀더(107)에 걸친 상태에서 상부에서 가압하여 제품패널을 성형하도록 이루어진다.

여기서 상기 상형(111)의 성형면 내부에는 상기 하형(101)의 성형면에 대응하여 다수개의 분사노즐(115)이 설치된다.

상기 각 분사노즐(115)은 공기관로(117)를 통하여 개폐 솔레노이드 밸브(119)가 연결되어 제어신호에 따라 라인공압의 공급을 단속하게 된다.

그리고 상기 슬라이드(113)에는 슬라이드의 상승 및 하강위치를 검출하여 그 신호를 출력하는 슬라이드 위치감지센서(121)가 내장되며, 상기 슬라이드 위치감지센서(113)의 신호를 수신하여 슬라이드(113)의 작동위치에 따라 상기 개폐 솔레노이드 밸브(119)의 작동을 제어하는 컨트롤러(123)가 구비된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 프레스용 냉각장치의 제어는 도 4에서 도시한 바와 같이, 먼저, 상기 컨트롤러(123)가 상기 슬라이드 위치감지센서(121)로부터슬라이드(113)의 위치감지신호를 수신하게 된다.(S10)

이어서, 도 1에서와 같이, 상기 컨트롤러(123)는 상기 위치감지신호로부터 슬라이드(113)의 작동위치를 판단하여 슬라이드(113)가 하강작동위치에 있는가를 판단하게 되는데,(S20) 여기서, 상기 슬라이드(113)가 하강작동위치에 있는 것으로 판단되면, 상기 컨트롤러(123)는 상기 개폐 솔레노이드 밸브(119)를 개방(ON)제어하여 상형(111)에 장착되는 각각의 분사노즐(115)을 통하여 냉각공기를 금형의 내부 발열부(H)에 분사하게 된다.(S30)(도 2참조)

이러한 냉각 작동 중, 상기 컨트롤러(123)는 상기 슬라이드(113)가 하부의 설정위치(약 하사점에 도달 10mm전의 하부위치)에 도달하였는가를 판단하게 된다.(S40)

여기서, 상기 슬라이드(113)가 하부의 설정위치에 도달할 때까지는 상기의 냉각 작동을 유지하며, 도달한 경우에는, 상기 컨트롤러(123)가 개폐 솔레노이드 밸브(119)를 폐쇄(OFF)제어하여 상기 분사노즐(115)을 통한 냉각공기의 분사를 종료하게 된다.(S50)(도 3참조)

이로서, 상기한 상형(111)과 하형(101) 및 블랭크 홀더(107)의 각 금형이 제품패널의 연속 성형작업에 의해 패널과 금형간의 마찰열로 인한 열팽창을 직접적으로 냉각공기의 접촉을 통하여 억제함으로서, 그 냉각속도가 빨라지게 되며, 이에 따라 상형(111)과 블랭크 홀더(107) 간의 패널에 대한 홀딩력을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 상기 상형(111) 및 하형(101) 사이로 소재유입이 양호한 상태로 이루어져 제품패널의 품질을 향상시키게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프레스용 냉각장치에 의하면, 소재패널의 연속 성형시, 상형과 하형 및 블랭크 홀더가 소재패널과의 마찰열로 인한 열팽창을 억제할 수 있도록 상기 소재패널과 금형의 발열표면에 대하여 분사노즐을 통하여 직접적으로 냉각공기를 분사하여 냉각작동을 구현함으로써, 금형이 패널과의 마찰열을 신속하게 냉각시켜 열팽창을 억제하며, 이에 따른 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 하형이 하부의 볼스터에 장착되고, 이 하형의 외측에서 상기 볼스트에 쿠션핀을 통하여 블랭크 홀더가 장착되며, 상기 하형에 대응하여 상부에서 상형이 슬라이드에 장착되어 상기 하형과의 사이에 투입되는 패널을 가압하여 제품패널을 성형하는 프레스 내에서, 상기 금형과 패널 사이의 발열부를 냉각시키는 프레스용 냉각장치에 있어서,

   상기 상형의 성형면 내부에서 하형의 성형면에 대응하여 설치되는 다수개의 분사노즐과;

   상기 각 분사노즐과 공기관로를 통하여 연결되어 제어신호에 따라 라인공압의 공급을 단속하는 개폐 솔레노이드 밸브와;

   상기 슬라이드에 내장되어 슬라이드의 상승 및 하강위치를 검출하여 그 신호를 출력하는 슬라이드 위치감지센서와;

   상기 슬라이드 위치감지센서의 신호를 수신하여 슬라이드의 작동위치에 따라 상기 개폐 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 컨트롤러;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스용 냉각장치.
2. 슬라이드의 위치감지신호를 수신하는 제1단계와;

   상기 슬라이드의 위치감지신호로부터 슬라이드의 작동위치를 판단하여 슬라이드가 하강작동위치에 있는가를 판단하는 제2단계와;

   상기 제2단계에서, 상기 슬라이드가 하강작동위치에 있는 것으로 판단되면, 개폐 솔레노이드 밸브를 개방(ON)제어하여 상형에 장착되는 분사노즐을 통하여 냉각공기를 금형의 내부 발열부에 분사하는 제3단계와;

   상기 제3단계의 작동 중, 상기 슬라이드가 하부의 설정위치에 도달하였는가를 판단하는 제4단계와;

   상기 제4단계에서, 상기 슬라이드가 하부의 설정위치에 도달한 경우, 상기 개폐 솔레노이드 밸브를 폐쇄(OFF)제어하여 상기 분사노즐을 통한 냉각공기의 분사를 종료하는 제5단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스용 냉각장치의 제어방법.