KR101149731B1

KR101149731B1 - 하이드로 포밍장치

Info

Publication number: KR101149731B1
Application number: KR1020090107625A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 손성만
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2012-06-08
Also published as: KR20110050991A

Abstract

본 발명은 대구경 관재를 소재로 액압이 충진되는 관재의 내부 공간부를 양측 액츄얼 펀치의 체적을 이용하여 일정부분 채우도록 액츄얼 펀치 선단에 체적부를 형성하고, 양측 액츄얼 펀치 사이에는 소켓 펀치를 통하여 액압 공급을 위한 유로를 양측으로 연결함으로써, 액압 공급량을 줄임과 동시에, 신속한 액압 공급을 이루어 액압 성형 공정의 사이클 타임을 단축할 수 있도록 하며, 증압기의 용량도 소형화할 수 있도록 하는 하이드로 포밍장치를 제공한다.

하이드로 포밍, 액츄얼 펀치, 대구경 관재, 소켓 펀치

Description

하이드로 포밍장치{HYDRO-FORMING SYSTEM}

본 발명은 하이드로 포밍 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대구경 관재를 소재로 액압이 충진되는 관재의 내부 공간부를 양측 액츄얼 펀치의 체적을 이용하여 일정부분 채우도록 하여 액압 공급량을 줄이며, 양측 액츄얼 펀치 사이에는 소켓 펀치를 통하여 액압 공급을 위한 유로를 양측으로 연결하여 신속한 액압 공급을 이루도록 하는 하이드로 포밍장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로 포밍(HYDRO-FORMING)은 상온(10℃~30℃)에서 이루어지며, 액압(hydraulic pressure)을 이용하여 관재를 확관 성형하는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나로써, 자동차 산업 등에서 프론트 사이드 멤버류와 같이 크고 작은 단품패널의 조합으로 이루어지는 프레스 생산품의 경량화 및 성형 원가의 절감에 효과가 크다.

이와 같은 하이드로 포밍장치 및 그 방법을, 도 1 내지 도 4를 통하여 살펴보면, 먼저, 소재가 되는 관재(100)를 도 1에 도시된 바와 같은, 하이드로 포밍장치의 하형(101)상에 로딩한다.

이어서, 도 2에서와 같이, 상부의 상형(103)이 하강한 상태에서, 상기 관 재(100)의 양단에 각각 배치되는 증압기(113,115)가 액츄얼 펀치(105,107)를 각각 장착한 상태로 축방향으로 액츄얼 펀치(105,107)를 진행시켜 시일링(sealing)과 동시에, 축압(axial compress)을 가하여 금형의 합형 및 액츄얼 펀치(105,107)의 장착을 완료하게 된다.

이와 같이, 상기 관재(100)는, 도 3에서와 같이, 상기 하형(101)과 상형(103) 및 양측 액츄얼 펀치(105,107)에 의해 고정된 상태에서, 상기 액츄얼 펀치(105,107)의 축압과 함께, 상기 관재(100)의 내부로 공급되는 액압에 의해 상형(103)과 하형(101)에 각각 형성된 성형면(109,111)을 따라 확관 성형됨으로써, 액압 성형을 이루게 된다.

상기한 바와 같이, 액압 성형이 완료된 상기 관재(100)는, 도 4에서와 같이, 상기 하형(101) 및 상형(103)으로부터 완제품으로 취출된다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 하이드로 포밍장치는 소재가 되는 관재(100)의 직경이 소구경 관재인 경우에는 증압기(113,115)의 용량이 작아도 액압의 공급시간이 그리 길지 않아 전체적인 액압 성형 공정의 사이클 타임을 적절하게 유지할 수 있으나, 도 5에서 도시한 바와 같이, 성형품(1)의 직경(D)이 폭(W)에 비하여 상대적으로 커서 대구경 관재를 소재로 하여 액압 성형하는 경우에는 상기 소재 내부에 액압 충진을 위한 충진시간이 길어지게 되며, 이로 인한 증압기(113,115)의 용량이 커야하고, 액압 성형 공정의 사이클 타임도 길어져 생산성이 저하되는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대구경 관재를 소재로 액압이 충진되는 관재의 내부 공간부를 양측 액츄얼 펀치의 체적을 이용하여 일정부분 채우도록 액츄얼 펀치 선단에 체적부를 형성하고, 양측 액츄얼 펀치 사이에는 소켓 펀치를 통하여 액압 공급을 위한 유로를 양측으로 연결함으로써, 액압 공급량을 줄임과 동시에, 신속한 액압 공급을 이루어 액압 성형 공정의 사이클 타임을 단축할 수 있도록 하며, 증압기의 용량도 소형화할 수 있도록 하는 하이드로 포밍장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 하이드로 포밍장치는 하형과 상형 및 양측 증압기에 각각 장착되는 액츄얼 펀치를 포함하여 관재를 액압으로 성형하기 위한 하이드로 포밍장치에 있어서,

각 액츄얼 펀치는 각각의 증압기와 연결되는 몸체부와, 상기 관재의 단부을 통하여 삽입되어 그 내부 공간부를 일정부분 채우도록 체적부로 형성되고, 일측 액츄얼 펀치는 그 내부에 일측 증압기로부터 공급되는 액압을 상기 관재의 내부 공간부로 공급하는 메인유로와 다수개의 제1유로를 형성하며, 그 선단면에는 상기 메인유로와 분기유로를 통하여 연결되는 연결유로를 형성하는 소켓 펀치가 장착되며, 타측 액츄얼 펀치는 그 선단면에 상기 소켓 펀치가 삽입되도록 소켓 홀을 형성하며, 그 내부에는 상기 소켓 홀과 연결되어 상기 소켓 펀치의 연결유로를 통하여 공급되는 액압을 상기 관재의 내부 공간부로 공급하는 다수개의 제2유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 각 액츄얼 펀치는 그 각각의 몸체부와 체적부의 경계면 둘레를 따라 관재의 단부에 끼워져 기밀을 유지하는 시일 링이 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 소켓 펀치는 그 일단부 외주면에 나사산이 형성되어 상기 일측 액츄얼 펀치의 선단면 중앙에 나사 결합되며, 내부에는 축방향으로 관통되어 상기 메인유로로부터 분기되는 분기유로와 연결되는 연결유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1유로는 상기 메인유로로부터 방사상으로 분기되어 상기 일측 액츄얼 펀치의 선단 가장자리면을 따라 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2유로는 상기 소켓 홀의 내측으로부터 방사상으로 분기되어 상기 타측 액츄얼 펀치의 선단 가장자리면을 따라 연결되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이드로 포밍장치에 의하면, 대구경 관재를 소재로 액압이 충진되는 관재의 내부 공간부를 양측 액츄얼 펀치의 체적을 이용하여 일정부분 채우도록 액츄얼 펀치 선단에 체적부를 형성함으로써 액압 공급량을 최소화하여 액압의 공급시간을 단축할 수 있으며, 이로 인해 증압기의 용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 양측 액츄얼 펀치 사이에는 소켓 펀치를 통하여 액압 공급을 위한 유로를 양측으로 연결함으로써, 신속한 액압 공급이 가능하도록 하여 액압 성형 공정 의 사이클 타임을 단축할 수 있도록 하는 효과도 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍장치에 의해 확관 성형되는 대구경 관재의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍장치의 구성 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍장치에 적용되는 액츄얼 펀치의 사시도이다.

먼저, 본 실시예에 따른 하이드로 포밍장치는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 폭(W)에 비하여 상대적으로 직경(D)이 크게 형성되는 대구경 관재를 소재로 하여 이루어지는 성형품(1)을 완성품으로 성형하기 위한 것으로, 도 6에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 하부에 구성되는 하형(3)과 그 상부에 구비되는 상형(5)을 포함하며, 상기 하형(3)의 양측방에는 각각 증압기(7,9)와 상기 각 증압기(7,9)에 설치되는 액츄얼 펀치(11,13)를 포함한다.

여기서 상기 상형(5) 및 하형(3)은 각 하부 및 상부 단면상에 확관 성형할 관재(10)의 성형면(15,17)을 형성하여 이루어진다.

상기 양측 증압기(7,9)는 상기 대구경 관재(10)의 양단에 액츄얼 펀치(11,13)를 끼워 각각 축방향으로 축압(axial compress)을 가할 수 있도록 이루어진다.

이러한 구성을 갖는 하이드로 포밍장치에서, 상기 액츄얼 펀치(11,13)는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 좌측 증압기(7)에 설치되는 좌측 액츄얼 펀치(11)와 우측 증압기(9)에 설치되는 우측 액츄얼 펀치(13)가 구비된다.

먼저, 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)는 상기 좌측 증압기(7)와 연결되는 몸체부(B)와, 상기 대구경 관재(10)의 좌측단을 통하여 삽입되어 그 내부 공간부(S)를 일정부분 채우도록 체적부(C)로 형성된다.

또한, 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)는 그 내부에 상기 좌측 증압기(7)로부터 공급되는 액압을 상기 대구경 관재(10)의 내부 공간부(S)로 공급하는 유로를 형성하는데, 상기 좌측 액츄얼 펀치(11) 내부의 유로는 상기 좌측 증압기(7)로부터 액압을 공급받는 메인유로(21)가 축방향으로 형성되고, 상기 메인유로(21)로부터 방사상으로 분기되어 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)의 선단 가장자리면을 따라 연결되어 상기 대구경 관재(10)의 내부 공간부(S)로 액압을 공급하는 다수개의 제1유로(23)를 형성한다.

또한, 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)는 상기 메인유로(21)로부터 축방향으로 분기되어 선단면 중앙으로 연결되는 분기유로(25)를 더 구성한다.

그리고 상기 우측 액츄얼 펀치(13)는 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)와 같은 형상으로, 우측 증압기(9)와 연결되는 몸체부(B)와, 상기 대구경 관재(10)의 우측단을 통하여 삽입되어 그 내부 공간부(S)를 일정부분 채우도록 체적부(C)로 형성된다.

또한, 상기 우측 액츄얼 펀치(13)는 그 선단면 중앙에 원형의 소켓 홀(H)이 형성되고, 상기 소켓 홀(H)과 연결되는 유로를 형성한다.

여기서, 상기 우측 액츄얼 펀치(13) 내부의 유로는 상기 소켓 홀(H)의 내측으로부터 방사상으로 분기되어 상기 우측 액츄얼 펀치(13)의 선단 가장자리면을 따라 연결되어 상기 대구경 관재(10)의 내부 공간부(S)로 액압을 공급하는 다수개의 제2유로(27)로 이루어진다.

한편, 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)의 선단면 중앙에는 상기 우측 액츄얼 펀치(13)의 소켓 홀(H)에 대응하여 삽입 가능하도록 소켓 펀치(31)가 체결된다.

상기 소켓 펀치(31)는 그 내부에는 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)의 분기유로(25)와 연결되는 연결유로(29)를 관통하여 성형하며, 상기 우측 액츄얼 펀치(13)의 소켓 홀(H)에 삽입된 상태에서는 제2유로(27)에 액압을 공급하도록 연결된다.

이러한 소켓 펀치(31)는 그 일단부 외주면에 나사산이 형성되어 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)의 선단면 중앙에 오일 링(33)을 개재하여 나사 결합된 상태로, 그 연결유로(29)가 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)의 메인유로(21)로부터 분기되는 분기유로(25)와 연결된다.

한편, 상기 좌,우측 액츄얼 펀치(11,13)는 그 각각의 몸체부(B)와 체적부(C)의 경계면 둘레를 따라 대구경 관재(10)의 단부에 각각 끼워져 기밀을 유지하는 시일 링(35)이 설치된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 하이드로 포밍장치의 작동은, 먼저, 도 6에서 도시한 바와 같이, 대구경 관재(10)를 상기 하형(3)상에 로딩한다.

이어서, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상부의 상형(5)이 하강하여 하형(3)과 합형된 상태에서, 상기 대구경 관재(10)의 양단에 각각 배치되는 증압기(7,9)가 축 방향으로 상기 양측 액츄얼 펀치(11,13)를 진행시켜 실링(sealing)과 동시에, 축압(axial compress)을 가하여 금형의 합형 및 양측 액츄얼 펀치(11,13)의 장착을 완료하게 된다.

이때, 상기 양측 액츄얼 펀치(11,13)는 그 각각의 체적부(C)가 상기 대구경 관재(10)의 내부 공간부(S) 대부분을 채우게 됨으로, 액압 공급량을 줄일 수 있게 되며, 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)의 선단에 장착된 소켓 펀치(31)는 상기 우측 액츄얼 펀치(13)의 소켓 홀(H)에 삽입된 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태로, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 양측 증압기(7,9)는 각 액츄얼 펀치(11,13)를 통하여 축압을 제공함과 동시에, 좌측 증압기(7)는 좌측 액츄얼 펀치(11)의 메인유로(21)를 통하여 액압을 공급하게 된다.

그러면, 상기 좌측 액츄얼 펀치(11)의 메인유로(21)로 공급된 액압은 일부가 다수개의 제1유로(23)를 통하여 대구경 관재(10)의 내부 공간부(S)로 공급되고, 일부는 분기유로(25)와 소켓 펀치(31)의 연결유로(29) 및 소켓 홀(H)을 거쳐 우측 액츄얼 펀치(13) 상의 제2유로(27)를 통하여 상기 대구경 관재(10)의 내부 공간부(S)로 공급되어 신속한 액압 공급을 이루게 되며, 이로써 상기 상형(5)과 하형(3)에 각각 형성된 성형면(15,17)을 따라 상기 대구경 관재(10)를 확관 성형시킴으로써, 액압 성형을 이루게 된다.

상기한 바와 같이, 액압 성형이 완료된 상기 성형품(1)은, 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 하형(3)으로부터 상형(5)을 상승시켜 취출하게 된다.

따라서 본 실시예에 따른 하이드로 포밍장치는 대구경 관재(10)를 소재로 액 압이 충진되는 관재의 내부 공간부(S)를 양측 액츄얼 펀치(11,13)의 체적부(C)를 이용하여 일정부분 채우도록 하여 액압 공급량을 최소화하고, 양측 액츄얼 펀치(11,13) 사이에는 소켓 펀치(31)를 통하여 액압 공급을 위한 유로를 양측으로 연결함으로써, 신속한 액압 공급을 이루는 작동이 가능하게 된다.

도 1 내지 도 4는 종래 기술에 따른 하이드로 포밍장치의 구성 및 그 단계별 작동 상태도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍장치에 의해 확관 성형되는 대구경 관재의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍장치의 구성 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍장치에 적용되는 액츄얼 펀치의 사시도이다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍장치의 각 단계별 작동 상태도이다.

Claims

하형과 상형 및 양측 증압기에 각각 장착되는 액츄얼 펀치를 포함하여 관재를 액압으로 성형하기 위한 하이드로 포밍장치에 있어서,

각 액츄얼 펀치는 각각의 증압기와 연결되는 몸체부와, 상기 관재의 단부을 통하여 삽입되어 그 내부 공간부를 일정부분 채우도록 체적부로 형성되고,

일측 액츄얼 펀치는 그 내부에 일측 증압기로부터 공급되는 액압을 상기 관재의 내부 공간부로 공급하는 메인유로와 다수개의 제1유로를 형성하며, 그 선단면에는 상기 메인유로와 분기유로를 통하여 연결되는 연결유로를 형성하는 소켓 펀치가 장착되며,

타측 액츄얼 펀치는 그 선단면에 상기 소켓 펀치가 삽입되도록 소켓 홀을 형성하며, 그 내부에는 상기 소켓 홀과 연결되어 상기 소켓 펀치의 연결유로를 통하여 공급되는 액압을 상기 관재의 내부 공간부로 공급하는 다수개의 제2유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제1항에서,

상기 각 액츄얼 펀치는

그 각각의 몸체부와 체적부의 경계면 둘레를 따라 관재의 단부에 끼워져 기밀을 유지하는 시일 링이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제1항에서,

상기 소켓 펀치는

그 일단부 외주면에 나사산이 형성되어 상기 일측 액츄얼 펀치의 선단면 중앙에 나사 결합되며, 내부에는 축방향으로 관통되어 상기 메인유로로부터 분기되는 분기유로와 연결되는 연결유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제1항에서,

상기 제1유로는

상기 메인유로로부터 방사상으로 분기되어 상기 일측 액츄얼 펀치의 선단 가장자리면을 따라 연결되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제1항에서,

상기 제2유로는

상기 소켓 홀의 내측으로부터 방사상으로 분기되어 상기 타측 액츄얼 펀치의 선단 가장자리면을 따라 연결되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
하형과 상형 및 양측 증압기에 각각 장착되는 액츄얼 펀치를 포함하여 관재를 액압으로 성형하기 위한 하이드로 포밍장치에 있어서,

상기 액츄얼 펀치는

일측 증압기와 연결되는 몸체부와 상기 관재의 일단을 통하여 삽입되어 그 내부 공간부를 일정부분 채우도록 체적부로 형성되며, 내부에는 상기 일측 증압기로부터 공급되는 액압을 상기 관재의 내부 공간부로 공급하는 유로를 형성하는 일측 액츄얼 펀치;

타측 증압기와 연결되는 몸체부와 상기 관재의 타단을 통하여 삽입되어 그 내부 공간부를 일정부분 채우도록 체적부로 형성되며, 선단면 중앙에는 소켓 홀과 상기 소켓 홀과 연결되는 유로를 형성하는 타측 액츄얼 펀치;

상기 소켓 홀에 대응하여 삽입 가능하도록 상기 일측 액츄얼 펀치의 선단면 중앙에 체결되며, 내부에는 상기 일측 액츄얼 펀치의 유로와 상기 타측 액츄얼 펀치의 유로를 연결하기 위한 연결유로를 형성하는 소켓 펀치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제6항에서,

상기 일측 액츄얼 펀치의 유로는

상기 일측 증압기로부터 액압을 공급받는 메인유로;

상기 메인유로로부터 방사상으로 분기되어 상기 일측 액츄얼 펀치의 선단 가장자리면을 따라 연결되어 상기 관재의 내부 공간부로 액압을 공급하는 다수개의 제1유로;

상기 메인유로로부터 축방향으로 분기되어 상기 소켓 펀치의 연결유로와 연결되는 분기유로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제6항에서,

상기 타측 액츄얼 펀치의 유로는

상기 소켓 홀의 내측으로부터 방사상으로 분기되어 상기 타측 액츄얼 펀치의 선단 가장자리면을 따라 연결되어 상기 관재의 내부 공간부로 액압을 공급하는 다수개의 제2유로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제6항에서,

상기 각 액츄얼 펀치는

그 각각의 몸체부와 체적부의 경계면 둘레를 따라 관재의 단부에 끼워져 기밀을 유지하는 시일 링이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.
제6항에서,

상기 소켓 펀치는

일단부 외주면에 나사산이 형성되어 상기 일측 액츄얼 펀치의 선단면 중앙에 나사 결합되며, 내부에는 축방향으로 관통되어 메인유로로부터 분기되는 분기유로와 연결되는 연결유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍장치.