KR100881577B1 - 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼레일 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법에 관련되며, 방법에 특징을 살펴보면, 냉간스탬핑 공법으로 제작된 범퍼레일의 스프링백량을 교정하기 위한 레이저의 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향을 사전시험단계를 통하여 설정한 다음, 냉간스탬핑 공법으로 연속 생산된 범퍼레일에 조사하여 가열후 냉각되면서 수축작용으로 스프링백에 의한 형상오차가 제거되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 고장력강을 이용한 범퍼레일의 생산방식을 롤포밍공정 대신 냉간스탬핑공정으로 구현함으로써 생산성이 크게 향상되고, 특히 새로운 생산라인을 구축하지 않고 기존의 냉간스탬핑 공정에 로봇으로 작동되는 레이저 형상교정 공정의 추가만으로 고장력강을 이용한 범퍼레일 생산이 가능함에 따라 설비투자비 및 공정개발기간이 대폭 절감되는 효과가 있다.

냉간스탬핑, 롤포밍, 범퍼레일, 레이저, 로봇, 고장력강

Description

냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법{High Tensile Steel Bumper Rail correction of deformities method to use Stamping between cold and Laser shape remedy}

본 발명은 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 롤포밍 방식에 의해 생산되던 범퍼레일을 냉간스탬핑한 다음 형상교정법으로 치수오차범위를 교정하여 생산하는 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법에 관한 것이다.

근자에는 자동차 부품의 경량화 및 작업공정의 단축으로 생산성 향상을 도모하기 위해 리벳, 볼트 등과 같은 체결수단 대신 용접성이 우수한 고장력강의 사용이 증대되고 있는 추세이다.

하지만, 고장력강의 특성상 보통 강보다 인장강도가 강하여 소정의 형상으로 성형시 다시 복귀하려는 성질 즉, 스프링백이 상당히 크다. 이에 기존에 보통강을 소재로 자동차 범퍼레일을 생산하던 냉간스탬핑 공법으로 고장력강을 가공시 생산성에는 큰 변동이 없으나 가공후 발생되는 스프링백으로 인해 공차가공이 어려운 실정이다.

뿐만 아니라, 냉간스탬핑 공법으로 가공시 발생되는 스프링백량의 정확한 예측이 어려움은 물론 오차범위를 교정하기 위한 기술개발이 전혀 이루어지지 않아 업계에서는 생산성 저하를 감수하면서도 롤포밍공법에 의해 고장력강을 가공하고 있는 실정이다.

예컨대, 냉간스탬핑 공법으로 고장력강을 가공하는 공정 자체가 까다롭거나 고도의 기술을 요하는 것이 아니라, 단지 스프링백량의 정확한 예측과 제어가 문제시되고 있다. 이에 고장력강의 산업상 활용도를 높이기 위해서는 냉간스탬핑 공법으로 고장력강(예컨대, 범퍼레일 등)을 가공후 발생되는 스프링백량을 빠른 시간내에 교정하기 위한 기술개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 개량 안출한 것으로, 냉간스탬핑 공법으로 고장력강을 가공시 발생되는 스프링백에 의한 형상오차를 교정하기 위한 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은 냉간스탬핑 공법으로 제작된 범퍼레일의 스프링백량을 교정하기 위한 레이저 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향을 설정한 다음, 냉간스탬핑 공법으로 연속 생산된 범퍼레일에 조사하여 가 열후 냉각되면서 수축작용으로 스프링백에 의한 형상오차가 교정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 레이저는 레이저건을 통하여 조사되고, 레이저건은 로봇에 의해 이송속도, 조사위치, 조사방향이 제어되면서 냉간스탬핑 공법의 프레스장치와 동기하여 연계작동되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 고장력강을 이용한 범퍼레일의 생산방식을 롤포밍공정 대신 냉간스탬핑공정으로 구현함으로써 생산성이 크게 향상되고, 특히 새로운 생산라인을 구축하지 않고 기존의 냉간스탬핑 공정에 로봇으로 작동되는 레이저 형상교정 공정의 추가만으로 고장력강을 이용한 범퍼레일 생산이 가능함에 따라 설비투자비 및 공정개발기간이 대폭 절감되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법의 레이저 조사상태를 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 일실시예로서 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법에 의해 형상오차가 교정되는 상태를 나타내는 구성도이다.

본 발명은 냉간스탬핑 공법으로 생산된 고장력강 제품(예컨대, 범퍼레일)상에 레이저를 조사하여 스프링백에 발생된 형상오차를 교정하기 위한 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법으로써, 기존에 설비된 냉간 스탬핑 가공라인을 교체하지 않고, 레이저를 조사기 위한 레이저건(G)과 레이저건(G)을 제어하기 위한 로봇(R)의 추가설치만으로 고장력강을 이용한 범퍼레일생산이 이루어진다.

이에 따른 고장력강 범퍼레일(B) 성형방법을 보다 상세하게 설명하자면, 냉간스탬핑 공법으로 제작된 범퍼레일(B)의 스프링백량을 교정하기 위한 레이저의 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향을 사전시험단계를 통하여 설정한 다음, 냉간스탬핑 공법으로 연속 생산된 범퍼레일(B)에 조사하여 가열후 냉각되면서 수축작용으로 스프링백에 의한 형상오차가 제거된다.

여기서, 범퍼레일(B)은 일정한 단면을 가진 직선 혹은 도 2와 같이 아치형 구조로 형성되되, 냉간스탬핑 공법으로 고장력강을 범퍼레일(B)형상으로 가공하면, 서로 대향하는 양 날개부(B1)(B1') 사이의 거리가 끝단으로 갈수록 벌어지는 스프링백이 발생된다. 이때 스프링백량은 후술하는 사전시험단계를 통하여 검출함은 물론 스프링백량을 교정하기 위해 조사되는 레이저의 제반 공정변수(예컨대, 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향 등)를 검출하게 된다.

이때, 상기 레이저의 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향을 검출하는 사전시험단계는 냉간스탬핑 공법으로 고장력강을 가공하여 범퍼레일을 시험생산하는 제1단계;와, 상기 시험생산된 범퍼레일의 스프링백량을 측정하는 제2단계;와, 상기 시험생산된 범퍼레일에 레이저를 조사하여 스프링백량에 대한 형상오차의 복원량을 검출하는 제3단계;와, 상기 제1, 2, 3단계를 반복 수행하여 스프링백량에 대한 형상오차의 복원량이 스프링백량과 동일 내지 공차범위내에 일치되는 조건에서의 레이저 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향에 대한 값을 검출하는 단계;로 이루어진다.

즉, 레이저를 통한 형상교정공정을 범퍼레일(B)을 생산하는 자동화 냉간스탬핑라인에 적용함에 있어, 미리 생산할 범퍼레일(B)을 샘플로 제작한 다음, 측정공구(예컨대, 마이크로미터, 레이저측정기 등)를 이용하여 범퍼레일(B) 양날개부(B1)(B1')의 스프링백에 의한 오차범위를 측정한다. 이어서 측정된 스프링백량과 범퍼레일(B) 두께, 재질등을 고려하여 레이저를 범퍼레일(B)상에 조사하고, 가열후 냉각되면서 수축이 일어나 변형되는 복원량을 검출하며, 복원량이 스프링백량과 동일 내지 공차범위내에 일치되면, 이때 적용된 레이저 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향과 같은 제반 공정변수를 검출하게 된다.

한편, 레이저 조사출력 및 이송속도는 범퍼레일(B)의 두께 및 재질에 따라 그 값이 결정되고, 또 레이저 조사위치 및 조사방향은 범퍼레일(B)의 형상 및 스프링백 발생부분에 따라 그 값이 결정된다. 일예로서, 도 3과 같은 범퍼레일(B)의 경우 양 날개부(B1)(B1')의 길이가 동일하므로 중앙판(B2)의 중심부를 따라 이송되면서 레이저를 조사하면 가열후 냉각되면서 수축작용으로 양 날개부(B1)(B1')가 오므려 들면서 형상오차가 교정된다.

또한, 상기 레이저는 레이저건(G)을 통하여 조사되고, 이때 레이저건(G)은 로봇(R)에 의해 이송속도, 조사위치, 조사방향이 제어되면서 냉간스탬핑 공법의 프레스장치(도시생략)와 동기하여 연계작동된다. 레이저건(G)은 냉간스탬핑라인의 마지막공정에 이어 범퍼레일(B)에 레이저를 조사할 수 있도록 레이저장치(도시생략)와 연결되어 로봇(R)과 함께 설치된다. 그리고 냉간스탬핑라인의 프레스장치가 고장력강을 범퍼레일(B)형상으로 가공하는 1사이클작동을 완료하면, 센서(예컨대, 로터리엔코더)가 이를 감지하여 검출신호를 보내고, 이어서 로봇(R)이 1사이클작동되어 레이저 형상교정작업을 실시하게 된다. 이때 로봇(R)은 미리 입력된 범퍼레일(B)의 형상 및 레이저 조사위치, 조사방향에 따라 레이저건(G)의 이송을 제어하게 된다.

한편, 범퍼레일(B)에 레이저를 조사하는 중에 레이저건(G)이 상하 유동되면 시편인 범퍼레일(B)에 가해지는 레이저 조사량 및 조사위치 등이 가변되어 형상오차에 따른 교정량이 불균일하게 유지됨에 따라 형상오차 교정에 따른 정밀도를 유지하기 위해 로봇(R)은 레이저를 조사하는 중에 레이저건(G)과 범퍼레일(B)사이의 간격이 일정하게 유지되도록 설정된다.

이상 본 발명을 고장력강 범퍼레일의 생산공정을 대상으로 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 고장력강으로 생산되는 제품의 공정라인, 아울러 마그네슘 합금과 같은 난성형재의 생산에도 적용가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법의 레이저 조사상태를 나타내는 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 일실시예로서 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법에 의해 형상오차가 교정되는 상태를 나타내는 구성도.

Claims (3)

1. 사전시험단계를 통하여 레이저 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향을 산출하고, 냉간스탬핑 공법으로 연속 생산되어 스프링 백에 의해 양날개부 사이의 거리가 끝단으로 갈수록 벌어진 범퍼레일에 상기 산출값으로 레이저를 국부적으로 조사하여 가열후 냉각되면서 수축작용으로 양날개부의 형상오차가 교정되는 것을 특징으로 하는 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저의 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향은 냉간스탬핑 공법으로 고장력강을 가공하여 범퍼레일을 시험생산하는 제1단계;와, 상기 시험생산된 범퍼레일의 스프링백량을 측정하는 제2단계;와, 상기 시험생산된 범퍼레일에 레이저를 조사하여 스프링백량에 대한 형상오차의 복원량을 검출하는 제3단계;와, 상기 제1, 2, 3단계를 반복 수행하여 스프링백량에 대한 형성오차의 복원량이 스프링백량와 동일 내지 공차범위내에 일치되는 조건에서의 레이저 조사출력, 이송속도, 조사위치, 조사방향에 대한 값을 검출하는 단계;로 이루어진 사전시험단계를 통하여 검출되는 것을 특징으로 하는 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저는 레이저건을 통하여 조사되고, 레이저건은 로봇에 의해 이송속 도, 조사위치, 조사방향이 제어되면서 냉간스탬핑 공법의 프레스장치와 동기하여 연계작동되는 것을 특징으로 하는 냉간 스탬핑 및 레이저 형상교정법을 이용한 고장력강 범퍼 레일 성형 방법.

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