KR101146515B1 - 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 열간 성형제품용 냉각장치는: 상부금형에서 성형제품으로 냉각액을 분사하는 제1분사부 및 제1분사부와 이격되며 성형제품의 하측에 위치하는 하부금형에서 성형제품으로 냉각액을 분사하는 제2분사부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법{COOLING DEVICE FOR HOT FORMING PRODUCTS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열간 성형 후 성형제품을 급속히 냉각시켜 기계적 물성을 균일하게 할 수 있는 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 각 자동차 제조사들은 자동차에 부품을 적용함에 있어서 환경친화적인 연비절감 및 경량화를 위한 사회적 요구에 대응하기 위하여 고강도 소재의 이용을 늘려가고 있다.
하지만 고강도 소재의 성형은 스프링 백 및 치수 동결성 등의 문제점을 안고 있으며, 이러한 성형의 난해성으로 인하여 그 사용이 제한적이다.
이러한 성형상의 문제점은, 고온에서 원소재를 성형한 후, 소재를 급랭하여 고강도 부품을 얻는 방식으로 해결할 수 있다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
성형제품의 급랭이 균일하게 이루어지지 아니하므로, 성형제품의 기계적 물성이 불균일하게 되어 작업불량의 원인이 된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 열간 성형제품의 전 면적에 걸쳐서 냉각이 이루어지므로, 성형제품의 기계적 물성도 균일하게 이루어질 수 있는 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 열간 성형제품용 냉각장치는: 상부금형에서 성형제품으로 냉각액을 분사하는 제1분사부 및 제1분사부와 이격되며 성형제품의 하측에 위치하는 하부금형에서 성형제품으로 냉각액을 분사하는 제2분사부를 포함한다.
또한 제1분사부는, 상부금형을 따라 냉각액이 이동되는 통로를 형성하는 제1파이프부재 및 제1파이프부재를 통하여 이동되는 냉각액을 성형제품으로 분사시키는 제1노즐부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1파이프부재는 복수로 구비되어 이격 설치되는 것이 바람직하다.
또한 제1파이프부재는 상부금형의 양측에 설치되며 제1파이프부재와 연결되는 상기 제1노즐부재는 성형제품이 위치한 방향으로 경사지게 설치되는 것이 바람직하다.
또한 제2분사부는, 하부금형을 따라 냉각액이 이동되는 통로를 형성하는 제2파이프부재 및 제2파이프부재를 통하여 이동되는 냉각액을 성형제품으로 분사시키는 제2노즐부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제2파이프부재는 복수로 구비되어 이격 설치되는 것이 바람직하다.
또한 제2파이프부재는 하부금형의 양측에 설치되며 제2파이프부재와 연결되는 제2노즐부재는 성형제품이 위치한 방향으로 경사지게 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 성형제품의 양측을 성형하는 슬라이드코어에는 성형제품으로 냉각액을 분사하는 측면분사부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 측면분사부는, 슬라이드코어에 형성되는 분사공 및 분사공으로 냉각액을 공급하는 관로부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 성형제품을 하부금형에서 들어올리는 리프트부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 리프트부는, 성형제품의 양측을 지지하는 리프트지지부 및 리프트지지부를 상하 이동시키는 구동부재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열간 성형제품용 냉각장치의 제어방법은: 성형제품의 성형이 완료된 후에 상부금형이 상승하는 이동단계 및 상부금형에 구비된 제1분사부와 하부금형에 구비된 제2분사부에서 냉각액을 분사하여 성형제품을 냉각시키는 냉각단계를 포함한다.
또한 본 발명은, 이동단계 후에 성형제품을 하부금형에서 들어올리는 리프트단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 냉각단계는, 슬라이드코어에 구비된 측면분사부에서 성형제품의 양측으로 냉각액을 추가 분사하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법은, 성형제품의 상측과 하측 및 측면에 냉각액이 분사되어 성형제품의 냉각이 전 면적에 걸쳐서 균일하게 이루어지므로, 성형제품의 기계적 물성도 균일하게 되어 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치가 설치된 상태를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1분사부와 제2분사부의 작동상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트부의 설치상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부금형을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부금형을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차 부품의 생산 라인에 설치되는 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법을 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치가 설치된 상태를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치가 설치된 상태를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1분사부와 제2분사부의 작동상태를 개략적으로 도시한 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트부의 설치상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부금형을 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부금형을 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치(1)는, 상부금형(12)에서 성형제품(40)으로 냉각액(80)을 분사하는 제1분사부(50) 및 제1분사부(50)와 이격되며 성형제품(40)의 하측에 위치하는 하부금형(16)에서 성형제품(40)으로 냉각액(80)을 분사하는 제2분사부(60)를 포함한다.
금형장치(10)를 구성하는 상부금형(12)과 하부금형(16)은 가열된 원소재를 프레스 가공하여 성형제품(40)으로 성형하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
하부금형(16)은 하부베이스(18)에 고정된 상태로 설치되며, 상부금형(12)은 상하 이동되는 상부베이스(14)에 설치된다.
일 실시예에 따른 성형제품(40)은 내측에 절곡된 형상을 갖는 토션빔이며, 성형제품(40)의 양측은 슬라이드코어(20)로 성형된다.
슬라이드코어(20)는 구동장치에 연결되어 수평 이동되어 성형제품(40)의 내측으로 삽입되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
성형제품(40)을 하부금형(16)에서 들어올리는 리프트부(30)는, 상부금형(12)과 하부금형(16)이 이격된 상태에서 성형제품(40)을 들어올려 하부금형(16)과 이격시키는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.
리프트부(30)의 동작으로 하부금형(16)과 이격되는 성형제품(40)의 하측에는 냉각액(80)의 분사가 용이하게 이루어진다.
일 실시예에 따른 리프트부(30)는, 성형제품(40)의 양측을 지지하는 리프트지지부(32) 및 리프트지지부(32)를 상하 이동시키는 구동부재(34)를 포함한다.
리프트지지부(32)는 성형제품(40)이 걸쳐지는 홈부를 구비하며, 이러한 리프트지지부(32)를 동작시키는 구동부재(34)는 유압실린더를 포함한 다양한 종류의 구동장치가 사용될 수 있다.
성형제품(40)의 상측으로 냉각액(80)을 분사하는 제1분사부(50)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1분사부(50)는, 상부금형(12)을 따라 냉각액(80)이 이동되는 통로를 형성하는 제1파이프부재(52) 및 제1파이프부재(52)를 통하여 이동되는 냉각액(80)을 성형제품(40)으로 분사시키는 제1노즐부재(54)를 포함한다.
제1파이프부재(52)는 냉각액(80)을 공급하는 공급유로(미도시)와 연결되어 냉각액(80)을 공급받는다.
제1파이프부재(52)는 복수로 구비되어 상부금형(12)을 따라 이격 설치되며, 상부금형(12)의 양측에 설치되거나 일측에만 설치되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
제1파이프부재(52)와 연결되어 성형제품(40)으로 냉각액(80)을 분사하는 제1노즐부재(54)는 제1파이프부재(52)에 고정 설치되며, 성형제품(40)이 위치한 방향으로 경사지게 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부금형(12)의 좌측(이하 도 3기준)에 설치된 제1노즐부재(54)는 성형제품(40)의 우측 내측벽으로 분사되도록 경사지게 설치되며, 상부금형(12)의 우측에 설치된 제1노즐부재(54)는 성형제품(40)의 좌측 내측벽으로 분사되도록 경사지게 설치된다.
제1노즐부재(54)가 상부금형(12)을 중심으로 경사지게 설치되므로, 제1노즐부재(54)에서 분사된 냉각액(80)은 교차되어 절곡된 내측벽을 갖는 성형제품(40)의 상부를 균일하게 냉각할 수 있다.
필요에 따라 제1노즐부재(54)는 자동이나 수동으로 동작되어 회전 및 상하로 이동되므로, 냉각액(80)의 분사 방향을 조절할 수 있다.
성형제품(40)의 하측으로 냉각액(80)을 분사하는 제2분사부(60)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 제2분사부(60)는, 하부금형(16)을 따라 냉각액(80)이 이동되는 통로를 형성하는 제2파이프부재(62) 및 제2파이프부재(62)를 통하여 이동되는 냉각액(80)을 성형제품(40)으로 분사시키는 제2노즐부재(64)를 포함한다.
제2파이프부재(62)는 냉각액(80)을 공급하는 공급유로(미도시)와 연결되어 냉각액(80)을 공급받는다.
이러한 제2파이프부재(62)는 복수로 구비되어 하부금형(16)을 따라 이격 설치되며, 하부금형(16)의 양측에 설치되거나 일측에만 설치되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
제2파이프부재(62)와 연결되어 성형제품(40)으로 냉각액(80)을 분사하는 제2노즐부재(64)는 제2파이프부재(62)에 고정 설치되며, 성형제품(40)이 위치한 방향으로 경사지게 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2파이프부재(62)는 하부금형(16)의 양측에 설치되며 제2파이프부재(62)와 연결되는 제2노즐부재(64)는 성형제품(40)이 위치한 방향으로 경사지게 설치되므로, 성형제품(40)의 하부에 균일하게 냉각액(80)을 분사할 수 있다.
필요에 따라서 제2노즐부재(64)는 자동이나 수동으로 동작되어 회전 및 상하로 이동되므로, 냉각액(80)의 분사 방향을 조절할 수 있다.
성형제품(40)의 양측을 성형하는 슬라이드코어(20)에는 성형제품(40)으로 냉각액(80)을 분사하는 측면분사부(70)가 구비된다.
측면분사부(70)는 성형제품(40)의 중공된 내측으로 냉각액(80)을 분사하는 기술사상 안에서 다양한 분사장치가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 측면분사부(70)는, 슬라이드코어(20)에 형성되는 분사공(72) 및 분사공(72)으로 냉각액(80)을 공급하는 관로부재를 포함한다.
관로부재는 슬라이드코어(20)의 내측이나 외측으로 설치되어 분사공(72)으로 냉각액(80)을 공급한다.
일 실시예에 따른 냉각액(80)은, 성형제품(40)으로 분사되어 성형제품(40)의 온도를 신속하고 균일하게 내리는 기술사상 안에서 물을 포함한 다양한 종류의 액체가 사용될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치(1)의 제어방법을 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치(1)의 제어방법은, 성형제품(40)의 성형이 완료된 후에 상부금형(12)이 상승하는 이동단계를 갖는다.(S10)
열간 성형이 이루어진 직후의 성형제품(40)은 고온 상태이며, 이러한 성형제품(40)의 상측에 냉각액(80)을 분사하는 제1분사부(50)의 위치를 고려하여 상부금형(12)의 상승 높이는 조절될 수 있다.
이동단계 후에 성형제품(40)을 하부금형(16)에서 들어올리는 리프트단계를 갖는다.(S20)
구동부재(34)의 작동으로 성형제품(40)의 양측을 지지하는 리프트지지부(32)가 상승하며, 리프트지지부(32)의 상승으로 성형제품(40)도 상승한다.
성형제품(40)이 하부금형(16)과 이격된 상태로 상승하므로, 제2분사부(60)를 통하여 분사된 냉각액(80)이 성형제품(40)의 하부에 균일하게 분사될 수 있다.
상부금형(12)에 구비된 제1분사부(50)와 하부금형(16)에 구비된 제2분사부(60) 및 슬라이드코어(20)에 구비된 측면분사부(70)에서 성형제품(40)의 양측으로 냉각액(80)을 분사하여 성형제품(40)을 냉각시키는 냉각단계를 갖는다.(S30)
제1분사부(50)에서 분사된 냉각액(80)은 절곡된 형상을 갖는 성형제품(40)의 상측에 분사되며, 제2분사부(60)에서 분사된 냉각액(80)도 성형제품(40)의 하측에 분사된다.
측면분사부(70)의 분사공(72)을 통하여 분사된 냉각액(80)은 성형제품(40)의 내측으로 분사된다.
성형제품(40)의 상부와 하부 및 내부에 냉각액(80)이 균일하게 분사되어 고온의 성형제품(40)을 급랭시키므로, 성형제품(40)의 기계적 물성을 균일하게 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 열간 성형제품용 냉각장치(1) 및 그 제어방법은, 성형제품(40)의 상측과 하측 및 측면에 냉각액(80)이 분사되어 성형제품(40)의 냉각이 전 면적에 걸쳐서 균일하게 이루어지므로, 성형제품(40)의 기계적 물성도 균일하게 되어 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 자동차 부품의 생산 라인에 설치되는 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 다른 부품의 생산에 사용되는 금형장치에도 본 발명의 열간 성형제품용 냉각장치 및 그 제어방법이 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 열간 성형제품용 냉각장치
12: 상부금형 16: 하부금형
20: 슬라이드코어 30: 리프트부
32: 리프트지지부 40: 성형제품
50: 제1분사부 52: 제1파이프부재
54: 제1노즐부재 60: 제2분사부
62: 제2파이프부재 64: 제2노즐부재
70: 측면분사부 72: 분사공
80: 냉각액

Claims (14)

  1. 상부금형에서 성형제품으로 냉각액을 분사하는 제1분사부;
    상기 제1분사부와 이격되며, 상기 성형제품의 하측에 위치하는 하부금형에서 상기 성형제품으로 냉각액을 분사하는 제2분사부; 및
    상기 성형제품을 상기 하부금형에서 들어올리는 리프트부를 포함하는 것을 특징으로 열간 성형제품용 냉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1분사부는,
    상기 상부금형을 따라 냉각액이 이동되는 통로를 형성하는 제1파이프부재; 및
    상기 제1파이프부재를 통하여 이동되는 냉각액을 상기 성형제품으로 분사시키는 제1노즐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1파이프부재는 복수로 구비되어 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1파이프부재는 상기 상부금형의 양측에 설치되며, 상기 제1파이프부재와 연결되는 상기 제1노즐부재는 상기 성형제품이 위치한 방향으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2분사부는,
    상기 하부금형을 따라 냉각액이 이동되는 통로를 형성하는 제2파이프부재; 및
    상기 제2파이프부재를 통하여 이동되는 냉각액을 상기 성형제품으로 분사시키는 제2노즐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2파이프부재는 복수로 구비되어 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2파이프부재는 상기 하부금형의 양측에 설치되며, 상기 제2파이프부재와 연결되는 상기 제2노즐부재는 상기 성형제품이 위치한 방향으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형제품의 양측을 성형하는 슬라이드코어에는 상기 성형제품으로 냉각액을 분사하는 측면분사부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 측면분사부는,
    상기 슬라이드코어에 형성되는 분사공; 및
    상기 분사공으로 냉각액을 공급하는 관로부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 리프트부는,
    상기 성형제품의 양측을 지지하는 리프트지지부; 및
    상기 리프트지지부를 상하 이동시키는 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치.
  12. 성형제품의 성형이 완료된 후에 상부금형이 상승하는 이동단계; 및
    상기 상부금형에 구비된 제1분사부와 하부금형에 구비된 제2분사부에서 냉각액을 분사하여 상기 성형제품을 냉각시키는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치의 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동단계 후에 상기 성형제품을 상기 하부금형에서 들어올리는 리프트단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치의 제어방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 냉각단계는, 슬라이드코어에 구비된 측면분사부에서 상기 성형제품의 양측으로 냉각액을 추가 분사시키는 것을 특징으로 하는 열간 성형제품용 냉각장치의 제어방법.
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