KR100949449B1

KR100949449B1 - 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100949449B1
Application number: KR1020090061898A
Authority: KR
Inventors: 이승기
Original assignee: 삼원산업 주식회사; 대구대학교 산학협력단
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2010-03-29

Abstract

본 발명은 자동차용 카울크로스바 제조장치에 관한 것으로, 축관가공된 중간가공소재(71)의 일측 소구경부(71b)가 끼워지는 인발금형(22)을 갖는 중간 지지체(20)를 본체프레임(4)상에 설치하고, 중간 지지체(20)의 인발금형(22) 후방부에는 중간가공소재(71)의 후부를 밀어주는 후방 압축부(40)를 구비하고 중간 지지체(20)의 인발금형(22)의 전방부에는 인발금형(22)의 성형구멍을 통과하여 전방돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 단부를 물고 당겨내는 전방 인발부(50)를 구성하되, 인발금형(22)에 끼워진 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)측 관체내로 삽입 연장하여 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면에 위치되는 플러그(16)가 로딩 및 언로딩되도록 구성하여서 두개의 서로 다른 직경을 갖는 자동차용 카울크로스바(cowl crossbar)를 용접과 같은 이음매 없이 일체형으로 제조할 수 있게 해준다.

카울크로스바, 후방 압축, 전방인발, 플러그

Description

자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING COWL CROSS BAR OF VEHICLE}

본 발명은 자동차용 부품 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 한개의 파이프형 원소재로 두 개 직경을 갖는 자동차용 카울크로스바(cowl crossbar)를 용접과 같은 이음매 없이 일체형으로 제조하는 자동차용 카울크로스바 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.

자동차에는 다양한 튜브 성형품이 요구된다. 자동차용 튜브 성형품은 대부분이 적절한 강도를 가짐과 동시에 차량 전체 중량을 줄여질 수 있도록 경량화되어야 한다. 따라서 최근의 자동차는 연비 및 내구성 향상을 위해 소성가공 부품의 설계변경을 통해서 최소한의 부품 무게로 해당 부품에 요구되는 강도를 가질 수 있는 구조로의 변화를 추구하고 있다.

카울크로스바(cowl crossbar)는 자동차의 대쉬보드 내측에 조립되어 차체의 좌우방향의 비틀림이나 휘어짐을 방지하고 강성을 높이기 위하여 구비되는 차량의 골조로서, 스티어링과 인스트루먼트 판넬이 장착되는 안내면을 제공하고 충돌시 탑 승자 보호를 위하여 구조강도를 유지해 주는 역할을 담당한다.

종래 기술에 따른 카울크로스바의 제조는 도 8에 도시된 바와 같이 직경이 다른 두개의 튜브(80)(82)를 용접하는 방식으로 이루어지는 것이 통상적이다. 카울크로스바를 두개의 직경을 갖는 튜브(80)(82)로 제작하는 것은 차량의 중량을 감소시키기 위함인데, 하중을 많이 받는 부분은 직경과 두께를 크게 해주고 그 하중을 적게 받는 부분은 직경과 두께를 적게 해주는 것이다.

그러나 직경이 서로 다른 두 개의 튜브를 용접하기 위해서는 큰 직경을 갖는 튜브의 끝을 축소하는 축관공정이 필요하며, 또 용접부분에는 두 튜브의 일부가 중첩됨으로써 재료의 낭비도 따르고 중량이 증가되는 단점이 있었다. 더욱이 문제가 되는 것은 용접틈새 부분의 처짐현상 발생 등의 용접부위의 견고성이 떨어지는 것이다.

그러므로 만일 직경이 다른 두개의 튜브를 용접으로 일체화하는 방식을 탈피하여 한 개의 튜브(원소재)를 연장 성형하여 두 개의 직경이 이음매 없이 일체로 형성되게 하고 경량이고 견고한 카울크로스바를 제조할 수 있다면 제조단가 절감까지도 이룰 수 있으므로 많은 자동차 제조업체나 유통업체로부터 큰 호응을 얻을 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 카울크로스바를 제조함에 있어 큰 직경의 튜브와 작은 직경의 튜브를 용접과 같은 이음매 없는 일체 성형으로 카울크로스바를 제조하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차용 카울크로스바 제조장치에 있어서, 본체프레임(4)상에는 심부에 인발금형(22)이 장치된 중간 지지체(20)를 설치하고 중간 지지체(20)의 전후방에 전방지지체(30)와 후방 지지체(10)를 이격 설치하며, 후방 지지체(10)와 전방 지지체(30)간에는 다수 이송안내봉(18)들을 길게 연장 설치하고, 후방지지체(10)와 중간 지지체(20)간의 이송안내봉(18)에는 판체형 압축 작동체(42)가 슬라이딩 가능케 끼움 설치되고 중간 지지체(20)와 전방지지체(30)간에는 판체형 인발작동체(52)가 슬라이딩 가능케 끼움 설치되게 구성하며, 압축 작동체(42)의 판체 전면에 장치되어 일단부에 짧은 소구경부(71b)가 형성된 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)를 클램프하는 공급용 클램프(44)와 인발 작동체(52)의 판체 후면에 장치되어 인발금형(22)의 성형구멍을 통해 전방 돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b)를 클램프하는 인발용 클램프(54)를 구비하고, 중간 지지체(20)의 인발금형(22)에 삽입된 중간가공소재(71)의 대구경부(71a) 관체내로 삽입 연장되고 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면에 위치되는 플러그(16)가 로딩 및 언로딩되게 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 자동차용 카울크로스바 제조장치에 있어서, 축관가공된 중간가공소재(71)의 일측 소구경부(71b)가 끼워지는 인발금형(22)을 갖는 중간 지지체(20)를 본체프레임(4)상에 설치하고, 중간 지지체(20)의 인발금형(22) 후방부에는 중간가공소재(71)의 후부를 밀어주는 후방 압축부(40)를 구비하고 중간 지지체(20)의 인발금형(22)의 전방부에는 인발금형(22)의 성형구멍을 통과하여 전방돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 단부를 물고 당겨내는 전방 인발부(50)를 구성하되, 인발금형(22)에 끼워진 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)측 관체내로 삽입 연장하여 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면에 위치되는 플러그(16)가 로딩 및 언로딩되게 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 자동차용 카울크로스바 제조방법에 있어서, 양측 절단된 관체형 원소재(70)의 일측 단부를 축관작업하여 짧은 소구경부(71b)가 형성된 중간가공소재(71)를 얻는 과정과, 중간가공소재(71)의 소구경부(71b)를 제조장치(2)의 중간 지지체(20)가 갖는 인발금형(22)에 끼워서 인발금형(22)의 전방부로 소구경부(71b)가 돌출되게 하고, 플러그(16)를 중간가공소재(71)의 대구경(71a)측 관체내로 삽입연장하여 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면에 위치시키는 과정과, 중간 지지체(20)의 인발금형(22) 후방부에서 중간가공소재(71)의 후부를 푸쉬함과 중간 지지체(20)의 인발금형(22)의 전방부에서는 전방돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 단부를 물고 당겨냄을 동시에 수행하는 복합 연신성형으로 카울크로스바를 제조하는 과정과, 복합 연신성형으로 얻는 카울크로스바의 양단을 절단하여 필요한 길이의 최종 카울크로스바를 얻는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명은 한 개의 파이프형 원소재를 이용하여 인발 및 압입의 복합연신 성형하여 두 개의 직경을 갖는 카울크로스바를 용접과 같은 이음매가 없이 일체형으로 성형함으로써 기존에 발생된 중첩구간 및 용접구간이 없고 중량감소 및 제조단가 절감도 꾀할 수 있으며, 보다 더 견고한 카울크로스바를 생산할 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제조되는 카울크로스바의 성형 절차를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 카울크로스바의 요부 단면도와 대구경부와 소구경부의 단면적을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시 예에서는 직경이 다른 두 개의 원소재를 용접하는 방법이 아닌 하나의 원소재를 연신시켜 서로 다른 두 개의 직경을 갖는 카울크로스바를 이음매 없이 일체형으로 제조하는 것에 그 특징이 있다.

본 발명의 실시 예에서는 카울크로스바를 제조하기 위해서 모재 파이프를 전처리를 하는데, 그 전처리로는 산세, 피막, 윤활처리가 바람직하다. 산세와 같은 전처리는 원가상승을 다소 일으키지만 성형 해석에 중요한 마찰조건을 양호하게 하여 성형성을 높이고 불량을 줄이는데 유효한 것이다.

이렇게 전처리된 모재 파이프는 카울크로스바를 생산하기에 여유있는 길이로 절단하여서 도 1의 (a)와 같은 원소재(70)를 얻으며, 그 후에는 원소재(70)의 일측 단부를 네킹, 스웨이징 또는 스피닝 등의 방법으로 축관작업하여서 도 1의 (b)와 같은 길이가 긴 대구경부(71a)와 길이가 상대적으로 많이 짧은 소구경부(71b) 및 그 사이의 네크부(71c)를 갖는 중간가공소재(71)를 먼저 제조한다. 그리고, 그 다음에는 그 중간가공소재(71)를 도 3에 도시된 본 발명의 자동차용 카울크로스바 제조장치(2)를 이용하여 카울크로스바(72)에 요구되는 소구경부(72b)의 길이(L2)가 충분히 확보되도록 전방 인발과 후방 압축의 복합 연신성형으로 축관작업을 하여서 도 1의 (c)와 같이 이음매 없는 일체형의 카울크로스바(72), 즉 대구경부(72a)와 네크부(72c) 및 소구경부(72b)가 용접없이 일체형으로 연장형성된 카울크로스바를 완성하는 것이다.

도 1의 (c)와 같은 일체형 자동차용 카울크로스바(72)를 제조하기 위한 일예로 인발성형 공법을 적용할 수 있다. 그런데 인발성형 공법을 적용시에는 단면감소율(RA; Reduction Area Ratio)이 매우 중요한 변수로 고려해야 된다. 이는 만일 1회의 단면감소율(RA)이 규정된 범위를 벗어나는 인발성형이 이루어지면 성형소재의 일부 두께가 과도하게 얇아져 찢어짐 현상이 야기될 수 있기 때문이다.

도 2를 참조하여 카울크로스바 제조를 위해 단순 인발성형 공법을 적용시 단면감소율(RA)에 대한 고려사항을 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

단면감소율(RA)은 인발성형으로 인하여 감소되는 소구경부(72b)의 단면적을 대구경부(72a)의 단면적에 대비해 감소한 것을 백분율(％)로 나타낸 것으로 정의되며, 하기 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서, A₀와 A₁은 도 2의 (b)에서 같이 성형 후 대구경부(72a)와 소구경부(72b)의 각 단면적이다. 상기 단면감소율(RA)은 그 값이 클 경우에는 인발성형 시 재료가 끊어지거나 얇아지는 등의 문제로 양호한 제품을 생산할 수 없으며 불량률이 상당히 높아진다는 데에 그 의의가 있다.

자동차용 카울크로스바(72)의 일예 규격으로서는, 도 1의 (c)에서와 같이 총 길이(L)가 1400~1500mm, 대구경부(72a)의 길이(L1)가 650~800mm, 소구경부(72b)의 길이(L2)가 650~800mm이고, 또 도 2에서와 같이 대구경부(72a)의 직경(D₀)과 두께(T₀)가 각각 60.5mm와 2.0mm이고, 소구경부(72b)의 직경(D₁)과 두께(T₁)는 각각 38.0mm와 1.6~1.8mm가 되는 것이다.

상기 일예의 규격을 이용하여 A₀와 A₁를 하기와 같이 구한 후 수학식 1로 대입 계산을 하게 되면 아래와 같은 단면감소율(RA)을 얻을 수 있다.

· A₀={(30.275×30.275)×3.14} - {(28.275×28.275)×3.14} ≒ 368.1[㎠]

· A₁={(19×19)×3.14} - {(17.2×17.2)×3.14} ≒ 204.6[㎠]

· 단면감소율(RA)=(368.1-204.6)/368.1 × 100(％) = 44.3％

일반적으로 이 기술분야에서 원소재를 후방에서 잡아당기는 1회의 인발공정에 적합한 단면감소율은 25∼35％ 정도인데 반해, 상기와 같이 미리 계산해 본 카울크로스바의 단면감소율(RA)은 44.3％이므로 자동차용 카울크로스바를 단순 인발성형만으로 제조하기는 사실상 어렵다.

이에 본 발명의 실시 예에서는 먼저 원소재(70)의 일측 단부를 축관작업 하여 도 1의 (b)와 같은 짧은 소구경부(71b)를 갖는 중간가공소재(71)를 얻고, 그 중간가공소재(71)를 전방에서 당겨내는 전방 인발작업과 동시에 후방에서 밀어주는 후방 압축작업을 겸용하는 복합 연신성형으로 도 1의 (b)와 같은 중간가공소재(71)가 인발과 압입의 복합 하중을 받도록 함으로써 카울크로스바(72)가 용접과 같은 이음매가 없이 일체형으로 성형될 수 있게 구현한 것이다.

상기와 같이 이음매 없이 카울크로스바(72)를 일체형으로 성형하는 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 카울크로스바 제조장치(2)는 도 3 및 도 4와 같다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 카울크로스바 제조장치 사시도이고, 도 4는 도 3의 정면도이다.

그리고, 도 5는 도 3의 후방 압축부 관련 확대 사시도이며, 도 6은 도 3에서의 인발금형을 갖는 중간 지지체와 전방 인발부의 확대 사시도이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 후방 압축과 전방 인발의 복합 연신성형을 보여주는 요부 단면도이다.

도 3 내지 도 7을 함께 참조하면, 카울크로스바 제조장치(2)는 좌우로 길게 형성된 본체프레임(4)을 구비하며, 그 본체프레임(4)상에는 그 중간에 설치된 중간 지지체(20)를 기준으로 그 좌우방에 후방 지지체(10)와 전방 지지체(30)가 각각 이격 설치되게 구성한다.

본체프레임(4)상의 후방 지지체(10), 중간 지지체(20), 및 전방 지지체(30)는 보강받침살대가 형성된 사각판체가 직립되게 장치된 것으로, 후방 지지체(10)와 중간 지지체(20)의 사이와, 중간 지지체(20)와 전방 지지체(30)의 사이에는 각각 다수 이송안내봉(18)들을 길게 연장 설치하되, 각각은 사각판체 모서리측 부근에 위치되게 구성한다.

후방 지지체(10)와 중간 지지체(20) 사이의 이송안내봉(18)들에는 후방 압축부(40)의 판체형 압축 작동체(42)가 슬라이딩 가능케 끼움 구성되며, 중간 지지체(20)와 전방 지지체(30) 사이의 이송안내봉(18)들에는 전방 인발부(50)의 판체형 인발 작동체(52)가 슬라이딩 가능케 끼움 구성된다.

중간 지지체(20)에는 심부에 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)를 소구경 크기로 축관 성형해 주기 위한 인발금형(22)이 전후 관통되게 장착되며, 인발금형(22)의 성형구멍으로는 중간가공소재(71)의 짧게 축관 가공된 일측 소구경부(71b)가 끼워진다. 인발금형(22)은 후방 압축과 전방 인발에 잘 견딜 수 있도록 후부측에 플랜지부가 형성되며, 그 플랜지부에 형성된 체결공을 통한 볼트 체결로 중간 지지체(20)에 고정된다.

후방 지지체(10)에는 도 4에 도시된 바와 같이 그 심부에 장치된 제1 작동실린더(12)와 그 제1 작동실린더(12)의 양측에 장치된 제2 작동실린더(14)들이 설치 된다.

제1 작동실린더(12)는 중간 지지체(20)의 인발금형(22)내 성형구멍에 위치시킬 플러그(16)를 로딩 및 언로딩하기 위한 플러그용 작동실린더이고, 제2 작동실린더(14)들은 압축작동체(42)를 슬라이딩시키기 위한 작동실린더로서 후방압축부(40)의 구성요소가 된다. 즉 후방 압축부(40)는 제2 작동실린더(14)와 압축작동체(42), 압축작동체(42)에 장치된 공급용 클램프(44)와 클램프구동부(48)를 포함하여 구성한다.

상기 플러그(16)는 제1 작동실린더(12)의 로드(12a) 선단에 나사 체결되며, 후방압축 및 전방 인발에 의한 복합 하중에 의해서 중간가공소재(71)가 좌굴이나 두께 불균형 등의 성형 불량이 발생되지 않도록 그 형상과 로딩위치가 결정된다.

제1 작동실린더(12)의 양측에 장치된 제2 작동실린더(14)의 로드(14a)는 압축 작동체(42)와 연결된다.

판체형의 압축 작동체(42)는 판체 심부에 제1 작동실린더(12)의 로드(12a)가 통과될 수 있는 관통공이 형성되며, 압축작동체(42)의 판체 전면부에는 중간가공소재(71)를 잡기 위한 공급용 클램프(44)와 그 클램프(44)를 구동시키기 위한 클램프 구동부(48)가 장치된다.

공급용 클램프(44)는 작동홀더(44a)와 홀더브라켓(44b)으로 구성하는데 그 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

직립된 압축작동체(42)의 판체에는 심부 관통공이 형성되는데, 그 관통공에 정렬되며 그와 동일한 직경의 통공(45a)이 형성된 홀더브라켓(44b)이 압축 작동 체(42)의 판체 전면부에 체결고정된다. 홀더브라켓(44b)은 반원기둥형 몸체의 중심축부에 반원형 요입홈(43)이 형성되어서 중간가공소재(71)가 맞춤 얹힐 수 있게 하며 그 반원기둥형 몸체 일측의 플랜지부(45) 심부에는 통공(45a)이 형성된다.

한편 압축작동체(42)에 고정된 홀더브라켓(44b)의 몸체 상방에는 홀더브라켓(44b)과 유사한 형상 즉 몸체 중심축부에 반원형 요입홈(43)이 형성된 반원기둥으로 된 작동홀더(44a)가 대면되게 위치하며, 홀더브라켓(44b) 상방에 위치한 작동홀더(44a)의 승강작동에 의해서 홀더브라켓(44b)의 반원형 요입홈(43)에 얹혀진 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)가 클램핑 또는 언클램핑 된다. 상기 작동홀더(44a)는 판체형 압축 작동체(42)의 상부 받침판(46)상에 설치된 클램프 구동부(48)에 의해서 승강작동된다. 클램프 구동부(48)는 공압 또는 유압 실린더로 구현하는 것이 바람직하다.

공급용 클램프(44)의 홀더브라켓(44b)과 작동홀더(44a)가 면접촉시 형성되는 바이트 구멍은 그 직경이 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)를 물어주는데 적합한 사이즈로 형성되지만, 그 구멍은 홀더브라켓(44b)의 플랜지부(45)의 심부에 형성된 통공(45a)의 직경보다는 상대적으로 더 크게 형성된다. 이러한 서로 다른 직경의 구성으로 압축작동체(42)가 전진하더라도 공급용 클램프(44)에 물려진 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)는 홀더브라켓(44b)의 통공(45a)으로 밀려 삽입되어 물러나지 않고 턱걸림된다.

압축 작동체(42)의 심부 관통공과 홀더브라켓(44b)의 통공(45a)으로는 제1 작동실린더(12)의 로드(12a) 선단에 형성된 플러그(16)가 통과하고, 그 플러 그(16)는 제1 작동실린더(12)의 전진 작동으로 공급용 클램프(44)에 물려 있던 중간가공소재(71)의 대구경부(71a) 관체내를 지나 전진하여 중간 지지체(20)의 인발금형(22)내 성형구멍에 위치된다.

인발금형(22)내 성형구멍은 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)가 소구경 크기로 변형되도록 초입 대경면과 배출 소경면 사이에 네크경사면이 형성되게 구성하며, 제1 작동실린더(12)의 로드(12a)선단에 형성된 플러그(16)는 네크경사면 측에 위치되게 구성한다. 플러그(16)의 선단 테이퍼면과 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면 간에는 카울크로스바의 소구경부 두께(t)를 규정할 수 있는 갭(gap)이 형성된다. 만일 그 소구경부 두께(t)를 조정할 필요가 있을 경우에는 플러그(16)의 위치를 네크경사면의 초입과 말미 사이내에서 조정하면 된다.

플러그(16)의 위치가 네크경사면의 초입측으로 물러 날수록 카울크로스바의 소구경부의 두께(t)는 점차 두꺼워지며 네크경사면의 말미측으로 전진할수록 반대로 그 두께(t)가 점차 얇아진다. 그런데 플러그(16)의 위치가 네크경사면을 벗어나게 되면 복합 하중을 가할 시 좌굴이나 접힘과 같은 현상이 발생할 수 있으므로 플러그(16)의 위치는 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면 범위내에서 조정되는 것이 바람직하다.

중간 지지체(20)의 인발금형(22)에 삽입된 중간가공소재(71)는 그 소구경부(71b)가 전방으로 돌출되어지는데, 돌출된 소구경부(71b)는 전방 인발부(50)에 잡혀서 당겨지게 된다.

전방 인발부(50)는 제3 작동실린더(32)와 인발 작동체(52), 인발 작동체(52) 에 장치된 인발용 클램프(54)를 포함하여 구성한다.

중간 지지체(20)와 전방 지지체(30) 사이의 이송안내봉(18)들상에서 슬라이딩 작동되는 전방 인발부(50)의 판체형 인발작동체(52)에는 전방 지지체(30)에 장치된 제3 작동실린더(32)의 로드(32a)가 연결되고, 상기 인발 작동체(52)의 판체 후면에는 인발용 클램프(54)가 장착된다. 상기 제3 작동실린더(32)는 유압실린더로 구현하는 것이 바람직하다.

인발 작동체(52)에 장착된 인발용 클램프(54)는 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 내경에 삽입될 수 있는 내봉(58)이 클램프하우징 외부로 돌출되고 그 좌우측에는 소구경부(71b)을 물어주는 좌우 그립퍼(56)들이 가윗날과 같이 레버작동되게 연결된다.

인발용 클램프(54)의 클램프하우징내에는 좌우그립퍼(56)의 좌우작동대(57)가 레버축에서 교차되고, 교차된 좌우 작동대(57)의 후단에는 좌우 링크바가 링크 연결되며 좌우 링크바의 후단은 서로 링크연결되어서 공압 작동실린더의 로드에 연결되게 구성한다. 그러므로 클램프하우징내 공압작동실린더가 전후 작동하게 되면 좌우링크바에 연결된 좌우 작동대(57) 후단간의 벌림과 좁힘 작동으로 좌우그립퍼(56)가 중간가공소재(71)의 후단부를 물거나 그 물었던 것을 풀어준다.

본 발명의 실시 예에 따른 카울크로스바 제조장치(2)는 본체 프레임(4)의 일측 지지봉에 조작판넬을 갖는 제어부(60)를 구비한다. 제어부(60)는 작업자가 조작판넬을 조작하기 편리한 곳에 위치되고, 후방 압축부(40)와 전방 인발부(50)의 자동 제어를 위해 곳곳에 설치된 감지부들과 연결되며, 해당 감지부의 감지신호와 맵핑된 제어프로그램에 의거해 후방 압축부(40)와 전방 인발부(50)의 작동실린더들(12)(14)(32) 및 클램프(44)(54) 등을 제어한다.

또한 미설명한 참조부호 "6"은 공급안내롤러로서, 압축 작동체(42)와 중간 지지체(20) 사이의 중간 지지체(20) 가까운 곳에 고정 설치된다. 상기 공급안내롤러(6)는 인발금형(22)의 성형구멍 높이에 위치되며, 공급안내롤러(6)상에는 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)가 얹혀질 수 있게 해줌과 아울러 중간 지지체(20)의 인발금형(22)의 성형구멍으로 중간가공소재(71)의 소구경부(71b)가 정확하게 진입되도록 유도해준다.

이제 상기와 같은 구성에 의거하여 본 발명의 자동차용 카울크로스바 제조장치(2)의 동작을 더욱 상세히 설명한다.

먼저 전처리된 후 도 1의 (a)와 같이 절단된 파이프 원소재(70)의 일측 단부를 축관작업을 하여 도 1의 (b)와 같이 짧은 소구경부(71b)와 네크부(71c)를 형성시켜두어야 하며, 소구경부(71b)의 길이는 중간 지지체(20)의 인발금형(22)을 통과한 후 전방 인발부(50)의 인발용 클램프(54)가 그 소구경부(71b) 단부를 물 수 있을 정도면 적당하다.

자동차용 카울크로스바 제조장치(2)의 초기상태에서 후방 압축부(40)의 압축 작동체(42)는 후방 지지체(10)측으로 물러나 있고, 전방 인발부(50)의 인발 작동체(42)도 전방 지지체(30)측으로 물러나 있다. 또 압축 작동체(42)에 탑재된 공급용 클램프(44)도 열려있는 상태이다.

작업자가 공급용 클램프(44)의 홀더브라켓(44b)와 공급안내롤러(6)상에 중간가공소재(71)를 올려놓고 제어부(60)의 조작판넬내 성형시작 버튼을 누르게 되면 제어부(60)의 제어 하에 압축 작동체(42)는 공급용 클램프(44)에 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)가 밀착될 만큼 약간 전진하고, 그 후에는 클램프구동부(48)에 연결된 작동홀더(44a)가 하강하여 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)를 물게 된다.

공급용 클램프(44)가 중간가공소재(71)를 물고 난 후에는 제어부(60)의 제어 하에 압축 작동체(42)가 전진하여서 중간가공소재(71)의 소구경부(71a)를 중간 지지체(20)의 인발금형(22)를 성형구멍을 통과하여 전방으로 돌출되게 하며, 이때 중간가공소재(71)의 네크부(71c)는 인발금형(22)의 성형구멍에 대략적으로 위치하게 된다.

이 상태가 되면 제어부(60)의 제어 하에 제1 작동실린더(12)의 로드(12a)가 전진하여서 그 선단의 플러그(16)가 인발금형(22)의 성형구멍에 진입되게 하되 성형구멍의 네크경사면에 위치되게 한다.

그 후에는 제어부(60)의 제어 하에 전방 인발부(50)의 인발 작동체(52)가 중간 지지체(20)측으로 접근을 하고 인발금형(22)의 후방으로 돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 단부를 물게 된다.

그 다음에는 제어부(60)의 제어 하에 제2 작동실린더(14)들에 의한 압축 작동체(42)의 푸쉬 이동과 제3 작동실린더(32)에 의한 인발 작동체(52)의 당김 이동이 동시에 이루어지게 되는데, 그에 따라 중간 지지체(20)의 인발금형(22)의 성형구멍이 있는 중간가공소재(71)는 후방 압축과 전방 인발의 복합하중을 받으면서 인 발금형(22)과 네크경사면과 플러그(16)의 선단 테이퍼면간 갭을 통과하면서 형상변경되고 도 1의 (c)에서와 같이 일정한 두께의 소구경부(72b)가 인발이 되어 나오게 된다.

후방 압축과 전방 인발 수행시 제2,제3작동실린더(14)(32)가 가해주는 압력은 전방 인발의 경우는 100~150kg/㎤가 바람직하고, 후방 압축의 경우는 80~110kg/㎤가 바람직하다.

이러한 축관작업으로 복합연신 성형이 완료가 되면, 제어부(60)의 제어 하에 제1 작동실린더(12)가 후진하여 플러그(16)가 초기의 위치로 되돌아 가고, 제2,제3 작동실린더(14)(32)의 후퇴작동으로 후방 압축부(40)의 압축 작동체(42)와 전방 인발부(50)의 인발 작동체(52)가 원위치로 되돌아가게 한다. 그 후에는 제어부(60)의 제어 하에 압축 작동체(42)에 탑재된 공급용 클램프(44)와 인발 작동체(52)에 탑재된 인발용 클램프(54)의 클램핑을 해제시킨다.

클램핑 해제되어 공급용 클램프(44)의 홀더브라켓(44b)과 공급안내롤러(6)에 얹혀 있는 카울크로스바(72)를 작업자가 꺼내게 되고, 그 양측에 여유를 둔 카울크로스바(72)의 양단부를 필요한 길이에 맞게 절단해 줌으로써 최종의 카울크로스바 제품이 완성된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범 위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 자동차용 카울크로스바의 제조에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제조되는 카울크로스바의 성형 절차를 보여주는 사시도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 카울크로스바의 요부 단면도와 대구경부와 소구경부의 단면적을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 카울크로스바 제조장치 사시도,

도 4는 도 3의 정면도,

도 5는 도 3의 후방 압축부 관련 확대 사시도,

도 6은 도 3에서의 인발금형을 갖는 중간 지지체와 전방 인발부의 확대 사시도,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 후방 압축과 전방 인발의 복합 연신성형을 보여주는 요부 단면도,

도 8은 종래의 카울크로스바의 분리 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(2)-- 자동차용 카울크로스바 제조장치 (6)-- 공급안내롤러

(10)-- 전방 지지체 (12)(14)-- 제1,제2 작동실린더

(16)--플러그 (18)-- 이송안내봉

(20)-- 중간 지지체 (22)-- 인발금형

(30)--후방 지지체 (32)-- 제3 작동실린더

(40)-- 후방 압축부 (42)-- 압축작동체

(44)--공급용 클램프 (48)-- 클램프 구동부

(50)-- 전방 인발부 (52)-- 인발작동체

(54)-- 인발용 클램프 (60)-- 제어부

(70)-- 원소재 (71)--중간가공소재

(72)-- 카울크로스바

Claims

자동차용 카울크로스바 제조장치에 있어서,

본체프레임(4)상에는 심부에 인발금형(22)이 장치된 중간 지지체(20)를 설치하고 중간 지지체(20)의 전후방에 전방지지체(30)와 후방 지지체(10)를 이격 설치하며, 후방 지지체(10)와 전방 지지체(30)간에는 다수 이송안내봉(18)들을 길게 연장 설치하고, 후방지지체(10)와 중간 지지체(20)간의 이송안내봉(18)에는 판체형 압축 작동체(42)가 슬라이딩 가능케 끼움 설치되고 중간 지지체(20)와 전방지지체(30)간에는 판체형 인발작동체(52)가 슬라이딩 가능케 끼움 설치되게 구성하며,

압축 작동체(42)의 판체 전면에 장치되어 일단부에 짧은 소구경부(71b)가 형성된 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)를 클램프하는 공급용 클램프(44)와 인발 작동체(52)의 판체 후면에 장치되어 인발금형(22)의 성형구멍을 통해 전방 돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b)를 클램프하는 인발용 클램프(54)를 구비하고,

중간 지지체(20)의 인발금형(22)에 삽입된 중간가공소재(71)의 대구경부(71a) 관체내로 삽입 연장되고 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면에 위치되는 플러그(16)가 로딩 및 언로딩되게 구성함을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치.
제1항에 있어서, 플러그(16)가 선단에 고정된 로드(12a)를 작동시키는 제1 작동실린더(12)와 압축 작동체(42)에 로드(14a) 연결된 제2 작동실린더(14)가 후방 지지체(10)에 장치하고, 인발 작동체(52)에 로드(32a) 연결된 제3 작동실린더(32)가 전방 지지체(30)에 장치되게 구성함을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공급용 클램프(44)는 작동홀더(44a)와 홀더브라켓(44b)으로 구성하되, 홀더브라켓(44b)은 중간가공소재(71)가 맞춤 얹힘될 수 있는 반원형 요입홈(43)이 몸체에 형성되고 압축 작동체(42)의 판체 관통공에 정렬되며 플러그(16)가 통과될 수 있도록 몸체 일측의 플랜지부(45)에 통공(45a)이 형성되고 압축 작동체(42)의 판체 전면부에 체결고정되며, 작동홀더(44a)는 압축 작동체(42)의 상부 받침판(46)상에 설치된 클램프 구동부(48)에 의해서 승강작동되게 구성함을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인발용 클램프(54)는 인발 작동체(52)의 판체후면에 장착되며 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 내경부에 삽입될 수 있는 내봉(58)이 클램프하우징 외부로 돌출되고 그 좌우측에는 소구경부(71b)를 물어주는 좌우 그립퍼(56)가 작동실린더에 의해 레버작동하는 좌우작동대(57)에 고정되게 구성함을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치.
제3항에 있어서, 압축 작동체(42)와 중간 지지체(20) 사이에는 인발금형(22)의 성형구멍 높이에 위치된 공급안내롤러(6)가 고정설치되며, 공급안내롤러(6)에는 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)가 얹혀짐을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치.
자동차용 카울크로스바 제조장치에 있어서,

축관가공된 중간가공소재(71)의 일측 소구경부(71b)가 끼워지는 인발금형(22)을 갖는 중간 지지체(20)를 본체프레임(4)상에 설치하고, 중간 지지체(20)의 인발금형(22) 후방부에는 중간가공소재(71)의 후부를 밀어주는 후방 압축부(40)를 구비하고 중간 지지체(20)의 인발금형(22)의 전방부에는 인발금형(22)의 성형구멍을 통과하여 전방돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 단부를 물고 당겨내는 전방 인발부(50)를 구성하되, 인발금형(22)에 끼워진 중간가공소재(71)의 대구경부(71a)측 관체내로 삽입 연장하여 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면에 위치되는 플러그(16)가 로딩 및 언로딩되게 구성함을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치.
제6항에 있어서, 전방 인발부(50)에서의 전방 인발의 압력은 100~150kg/㎤, 후방 압축부(40)에서의 후방 압축의 압력은 80~110kg/㎤임을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바 제조장치.
자동차용 카울크로스바 제조방법에 있어서,

양측 절단된 관체형 원소재(70)의 일측 단부를 축관작업하여 짧은 소구경부(71b)가 형성된 중간가공소재(71)를 얻는 과정과,

중간가공소재(71)의 소구경부(71b)를 제조장치(2)의 중간 지지체(20)가 갖는 인발금형(22)의 성형구멍에 끼워서 인발금형(22)의 전방부로 소구경부(71b)가 돌출되게 하고, 플러그(16)를 중간가공소재(71)의 대구경(71a)측 관체내로 삽입연장하여 인발금형(22)의 성형구멍내 네크경사면에 위치시키는 과정과,

중간 지지체(20)의 인발금형(22) 후방부에서 중간가공소재(71)의 후부를 푸쉬함과 중간 지지체(20)의 인발금형(22)의 전방부에서는 전방돌출된 중간가공소재(71)의 소구경부(71b) 단부를 물고 당겨냄을 동시에 수행하는 복합 연신성형으로 카울크로스바를 제조하는 과정과,

복합 연신성형으로 얻는 카울크로스바의 양단을 절단하여 필요한 길이의 최종 카울크로스바를 얻는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차용 가변직경형 카울크로스바의 제조방법.