KR101218512B1 - 빔의 성형 및 담금질 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

블랭크로부터 빔을 성형하기 위한 장치가 개시되며, 그 블랭크는 폐쇄된 단면을 가지는 빔의 형태로 된 프로파일 요소로서, 끝단부(1A,1B)와, 중앙부(1C) 및, 전방플랜지, 후방플랜지, 상부 웹 및 하부 웹을 가진다. 빔은 담금질을 위한 오스테나이트화 온도까지 가열된다. 이 장치는 빔 블랭크를 수납하고 성형하도록 배치된 상부 기구부(3) 및 하부 기구부(4)를 포함하여 구성되며, 이 장치는 후방 플랜지의 끝단부(1.2a)를 누르도록 배치된 부분(9,9A,9B)를 포함하여 구성되며, 따라서 성형후의 빔(1)은 중앙부에서 가장 큰 체적을 가지고, 간격(X)을 따른 끝단부(1A, 1B)에서 가장 적은 체적을 가지게 된다. 이 장치는 또한 빔의 내부 공동부로 냉매를 도입하기 위한 수단을 포함하여 구성된다. 본 발명은 중공형 빔을 성형 및 담금질하기 위한 방법과도 관련된다.

Description

빔의 성형 및 담금질 장치 및 방법{A DEVICE AND A METHOD FOR SHAPING AND QUENCHING A BEAM}

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 본 발명은 빔의 성형 및 담금질 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 본 발명은 담금질된 빔을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

교통안전에 대한 점증적인 요구는 차량용 범퍼 빔(bumper beam)의 수정된 기본적인 디자인을 가져왔다. 오늘날, 빔은 시이트 메탈(sheet metal)로 형성되고 폐쇄된 단면을 가지는 것이 일반적이다. 이러한 빔의 형상은 결과적으로 범퍼가 충돌력, 토숀 부하, 변형 및 기타 형태의 부하를 최적의 방법으로 흡수 및 분배하게 한다. 그러나, 폐쇄된 단면은 빔이 체적이 커지고 공간을 많이 차지하도록 하며, 종종 차체의 주어진 공간에 적용하기 어렵게 한다.

이들 문제를 해결하는 범퍼 빔용의 디자인이 있다. 그것은, 빔이 길게 연장되고, 2개의 끝단을 가지며 폐쇄된 단면으로 된 차량용 범퍼 빔이다. 빔의 측면은 차량의 통상 진행방향으로 전방으로 향하는 전방 플랜지와, 차량쪽으로 향하는 후방 플랜지와, 상부 웹(web) 및 하부 웹으로 분할된다. 빔을 따라서 이어지는 후방 플랜지의 적어도 일부는 빔을 따라서 이어지는 전방 플랜지의 적어도 일부를 향하여 눌려지거나/만입되어 있다. 그러한 만입은 빔 끝단으로부터, 또한 빔 중앙부를 향하여 안쪽으로 확정된 또한 한정된 간격을 완성하게 된다. 그 부분들의 내부측들은 상호간에 접촉하게 되며, 빔은 그의 중앙부에서는 가장 큰 체적을 가지게 되고, 확정되고 한정된 간격을 따라서 끝단부에서 가장 작은 체적을 가지게 된다.

차량의 전방은 공기의 저항을 줄이기 위하여 차량의 측면을 향하여 종종 후방으로 굴곡지게 되어 있고, 충돌력 흡수특성을 개선하고 디자인이 어필하도록 만든다. 이러한 종래기술의 범퍼 빔들은 공간의 사용을 최적화하기 위하여 대응하는 만곡부를 가지게 된다. 빔의 중앙부는 큰 체적 및 많은 재료량을 가져서 충돌시에 최고의 에너지 흡수가 가능하도록 한다. 그의 끝단부에서, 빔은 차량으로의 빔의 장착을 용이하게 하기 위하여 적어도 형상에 관한 한은 변하게 된다.

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 목적은 간단, 신속 및 비용효율적인 방식으로 높은 공차의 정밀도를 제공하는 그러한 디자인의 빔을 제조하는 것이 가능한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

오랫동안 만곡 및 담금질된 빔의 제조를 용이하고도 비용이 절감되게 할 수 있을 것이 요망되어 왔으며, 그에 의하여 만약에 성형 및 담금질이 하나의 동일한 기구로 수행될 수 있다면 형상에 관한한 우수한 정밀도가 얻어질 수 있다. 그러나, 충분히 높은 냉각속도를 얻기에 적절한 복합형 성형 및 담금질 기구를 설계하는 것은 어려운 것이 입증되었는데, 높은 냉각 속도는 특히 저합금강(low-alloy steels)에 대한 담금질을 하는 경우에는 허용가능한 담금질 결과를 얻는데 매우 중 요한 것이다.

냉매의 수단에 의한 열전도 및 열제거에 의하여 실질적으로 굴곡된 빔으로 성형된 프로파일(profile) 요소를 급속하게 냉각하고, 이 냉매는 성형기구 내에 존재하는 빔의 외부를 통과하고, 그에 의하여 냉매가 손가락 형상의 지지수단의 사이를 통과하게 되는 방법은 공지되어 있다.

따라서, 손가락 형상의 지지수단이 성형될 빔을 지지하도록 마련되는 혼합형의 성형 및 담금질 장치 및 방법은 공지된 것이다. 냉매는 담금질을 위하여 손가락 형상 지지수단의 사이로 도입된다. 비록 작업은 상당히 만족스럽지만, 이 방법 및 장치들은 효과적인 냉각 및 따라서 담금질이 지지수단과 빔 외부면사이의 접촉면에 의하여 방지된다고 하는 문제와 연관되어 있으며, 지지수단들이 상당히 많다.

구부림 및 비틀림 강성특성의 개선을 위하여 외부면에 홈, 채널등을 가지빔에 관하여도 특수한 냉각문제들이 또한 관련되어 있다. 그러한 홈등은 냉각하기가 어려우며 따라서 담금질후에 이들 부분에 상이한 재료특성이 나타날 수 있다.

보다 나은 이해를 위하여, 이하에서 사용되는 바와 같이 "프로파일(profile) 요소"라는 표현은 일정한 단면 프로파일을 가지는 튜브형상의 블랭크(blank)의 형태로 된 빔 블랭크를 의미하고, 그것은 롤성형 공장 또는 유사한 시트 메탈 형성기로부터 나오며, "빔"이라는 표현은 성형기구내에서의 성형 및 담금질이 수행된 후의 빔 블랭크 또는 프로파일 요소를 포함하는 빔 블랭크를 의미한다.

본 명세서에서 개시 및 기술된 실시예에 있어서 프로파일 요소 및 빔 블랭크는 그들이 성형을 위하여 가열 및 기구로 공급될 때에는 직선형상이다. 그러나, 프로파일 요소 또는 빔 블랭크는, 완성된 빔이 되도록 성형 및 담금질을 위한 가열 및 기구배치내에 공급되기 전에 냉각 또는 가열될 수 있다. 따라서, 그러한 경우에는, 블랭크가 직선형상이어야 할 필요가 없거나 또는 블랭크 또는 프로파일요소를 따라서 일정한 단면을 가져야할 필요도 없다. 물론 기구구성은 그에 따라서 적합해져야만 한다.

본 명세서에서 사용되고 있는 용어 "만곡"이라는 용어는 튜브형상의 프로파일 요소로부터 시작하여, 단일 또는 이중굴곡의 표면, 즉 다수개의 축방향으로 굴곡 또는 성형된 면을 가지는 중공형 빔을 제조하는 가능성을 가지는 것으로 이해되어야 한다.

예를 들어 보다 효율적인 차체를 위한 굴곡 및 중공형의 빔을 제조할 수 있을 것이 오랫동안 요망되어 왔기 때문에, 이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방법 및 장치의 목적은 이러한 요망을 충족시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이며, 보다 상세하게는, 만들어지는 빔의 주어진 형상과는 독립적인 담금질을 위한 효과적인 냉각속도를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 그 방법을 실시하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 목적은 첨부된 특허청구의 범위 제 1 항에서 개시된 바와 같은 특징을 가지는 장치 및 제 26항에서 개시된 바와 같은 특징을 가지는 방법에 의하여 달성될 수 있다. 기타의 목적 및 장점들은 관련 종속항에 개시된 바에 의하여 달성될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 목적은 첨부된 특허청구의 범위 제 30 항 및 42항에 따른 방법 및 장치에 의하여 각각 달성될 수 있다. 기타의 목적 및 장점들은 관련 종속항에 개시된 바에 의하여 달성될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련되고 이들을 참조한 실시예에 근거한 바람직한 실시형태에서 상술된다. 기타의 장점들 또한 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치로 성형된 빔을 나타낸다.

도 2는 성형전에 그의 내부에 빔이 놓여있는 상태의 본 발명에 따른 장치를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 장치내에 배치된 도 2의 빔의 끝단부를 나타낸다.

도 4는 성형된 빔의 끝단부를 나타낸다.

도 5는 하부 기구부의 일부를 구성하는 이젝터를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 원리에 따라 제조된 개방끝단을 가지는 굴곡되고 담금질된 중공형 빔의 사시도를 나타낸다.

도 7은 작업 제 1 단계에서의 도 6에 따른 빔을 제조하기 위한 장치의 길이방향 단면을 모식적으로 나타낸다.

도 8은 작업 제 2 단계에서의 도 6에 따른 빔을 제조하기 위한 장치의 길이방향 단면을 모식적으로 나타낸다.

도 9는 도 6에 따른 빔을 제조하기 위한, 도 7의 4-4선에 따른 튜브형상 프로파일 요소의 중앙부의 단면도를 나타낸다.

도 10은 도 8의 5-5선에 따른 빔의 끝단부의 단면도를 나타낸다.

도 11은 작업의 제 1 단계에서 실질적으로 폐쇄되거나 또는 반폐쇄된 끝단을 가지는 빔을 제조하기 위한 제 2 의 선택적인 실시예에 있어서의 장치의 길이방향 단면을 모식적으로 나타낸다.

도 12는 작업의 제 2 단계에서 실질적으로 폐쇄되거나 또는 반폐쇄된 끝단을 가지는 빔을 제조하기 위한 제 2 의 선택적인 실시예에 있어서의 장치의 길이방향 단면을 모식적으로 나타낸다.

도 13 은 도 11의 8-8선에 따른 튜브형상 프로파일요소의 중앙부의 단면도를 나타낸다.

도 14는 도 12의 9-9선에 따른 실질적으로 폐쇄된 끝단을 가지는 빔의 끝단부의 길이방향 단면을 나타낸다.

도 15는 작업의 제 2 단계에 있어서의 도 6에 따른 빔의 제조를 위한 장치의 일부의 길이방향 단면을 모식적으로 나타낸다.

도 16은 도 15에서 11-11선에 따른 빔의 끝단부의 단면을 나타낸다.

상술한 바와 같은 종류의 공지의 빔(1)을 도 1에 나타낸다.

본 발명에 따른 장치내에서 이러한 빔(1)으로 성형되는 블랭크는, 편평한 스트립 또는 시이트로부터 폐쇄된 단면을 가지는 빔으로 형성된 직선형 빔(1)으로 구성되며, 도 2 및 도 3을 참조바란다. 스트립은 예를 들어 롤성형장치와 같은 성형장치내에서 성형된다. 빔의 측부는 차량의 통상 운행방향에서 전방을 향하는 전방 플랜지(1.1)와, 차량쪽을 향하는 후방 플랜지(1.2)와, 상부 웹(1.3) 및 하부 웹 (1.4)으로 구분된다. 폐쇄된 단면은, 스트립의 가장자리들을 롤성형후에 상호간에 맞추고 맞댄 후, 예를 들어 스포트 용접이나 이음매 용접등으로 용접하는 등으로 접합함으로써 얻어진다. 롤성형기는 또한 빔의 차후 성형을 가능하게 만들도록 스트립내에 벤딩(1.5), 길이방향 홈(1.6) 및/또는 횡방향 홈(1.7)등도 만들 수 있지만, 비틀림 강성, 구부림 강성 및 기타 충돌력 흡수특성을 개선하는 것이기도 하다. 롤성형시에, 빔은 그 빔의 전방 플랜지(1.1)의 넓어지는 부분, 측면 연장부를 구성하는, 전방 플랜지측웹 측면의 각 대향측 상에, 웹측으로부터 전방 플랜지측으로 넘어가는 부분에 돌기부를 수납하게 된다. 이들 돌기는 이하에서 플랜지 모서리(1.8)라 부른다. 빔은 길이방향으로 2개의 끝단부(1A) 및 (1B)와 중앙부(1C)로 분할된다.

빔이 본 발명에 따른 장치로 공급되기 전에 성형장치를 나올 때에는 완전히 직선형이다.

본 발명에 따른 장치로 공급되기 전에 빔은 그 빔 재료에 적절한 오스테나이트화 온도로 가열된다. 빔에 적절한 재료로서는 보론강이며 보론강에 대한 적절한 온도는 약 850 내지 900℃이다. 빔이 적절한 온도에 도달하였을 때, 빔은 본 발명에 따른 장치(2)로 공급된다.

본 발명에 따른 장치(2)에 대하여 성형방법에 근거하여 상술한다. 장치의 구성 및 디자인은 빔의 양 끝단부(1A),(1B)와 동일하다. 장치(2)는 한쪽 끝단부 (1A)에 근거하여 기술된다.

본 발명에 따른 장치(2)는 그들의 사이에 빔(1)이 위치되고 성형되는 상부 기구부(3) 및 하부 기구부(4)를 포함하여 구성된다. 2개의 기구부(3,4)는 빔(1)을 제 자리에 안정시키고 빔(1)을 위치시키도록 하는 부재와, 상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)로 향하여 이동할 때 빔 끝단부(1A,1B)의 합축 및 빔의 만곡/구부림에 관하여 빔(1)을 성형하는 부분을 포함하여 구성된다. 하부 기구부(4)는 바닥면/플로어(도시않됨)상에 배치된 기초부(5)에 있게 된다.

상부 기구부(3)는 예를 들어 유압시스템(도면에 상세하지 않음)을 포함하여 구성되는 안내시스템에 의하여 실질적으로 수직방향으로 하부 기구부(4)에 대하여 이동하도록 배치된다. 유입시스템인 안내 시스템은 빔이 장치(2)로 공급될 때 작동 및 압력을 받게 된다. 상부 기구부(3)는 상부 방향으로 밀어져서 하부 기구부(4)로부터 멀어지게 된다.

상부 기구부(3) 및 하부 기구부(4)들은, 성형의 초기에, 상호간에 특정간격을 두고 위치된다. 장치(2)가 개방되어 빔(1)을 수납할 때, 상부 기구부(3)는 하부 기구부(4)의 위쪽에 위치하게 됨으로써, 2개의 기구부(3,4)는 성형공간인 공간 (6)을 제공하고, 그 곳으로 빔(1)이 공급된다.

빔(1)이 장치(2)내의 위치에 관하여 위치되고 검출되면, 상부 기구부(3)는 아래쪽으로 하부 기구부(4)를 향하여 내려가고, 그에 의하여 빔의 성형이 시작된다. 빔(1)이 장치(2)내에 위치 및 고정되고 상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)로 향하여 아래쪽으로 내려가면 유압이 제거된다. 그러면 상부 기구부(3)는 하부 기구부(4)를 향하여 자유낙하하고 프레싱에 의하여 빔(1)의 성형이 이루어진다. 상 부 기구부(3)는 무겁기 때문에 큰 힘이 얻어진다. 2개의 기구부(3,4)의 상호간의 이동에 의하여 빔(1)의 성형이 이루어지는데, 약 2초의 시간이 소요된다. 장치는 유압프레스중의 하나 또는 그 일부를 구성한다. 상부 기구부(3)가 하부기구를 향하여 아래로 떨어질 때, 빔은 굴곡되고, 끝단부(1A,1B)들은 하나의 작업, 하나의 단일 프레스공정으로 성형된다.

상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)를 향하여 이동할 때, 상부 기구부(3) 및 하부 기구부(4)의 다수개의 부품, 수단 및 장치들이 빔(1)과 접촉하게 된다. 빔 (1)은 기구부(3,4) 사이의 누르는 힘에 의하여 성형된다. 빔의 전방 플랜지(1.1) 및 후방 플랜지(1.2)들은 굴곡이 진 원호 형상으로 성형되고, 빔의 끝단부(1A,1B)들은 체적이 감소되어 주어진다.

프레스 피더(도시않됨)의 수단에 의하여 빔(1)은 장치(2)내로 공급되고 피더를 치우면 그 피더로부터, 하부 기구부(4)상에 수직으로 떨어져서 도 2 및 3의 하부 기구부(4)의 빔 수납부(7)상에 플랜지 모서리(1.8)와 함께 놓이게 된다. 빔(1)은 그의 바닥부가 빔 수납부(7)에 대하여 바닥측이 눕도록 플랜지 모서리(1.8)상에 기대어 지고, 따라서 전방 플랜지측(1.1)이 위쪽을 바라보게 된다.

빔 수납부(7)는 날개형상부로 구성된다. 날개형상부의 상부측, 하부측/모서리는 지지면(7.1)을 구성하고, 그 위로 빔(1)이 수납되거나 놓여진다. 지지면(7.1)들은 빔의 원하는 최종굴곡에 대응하여 굽어진다.

날개형상부(7)는 4개이며 빔의 각 측에 쌍으로 배치된다. 각각의 날개형상부(7)는 납작하고 길게 연장된 몸체를 가지며, 그것은 빔을 따라서 그에 평행하게 위치된다. 날개형상부(7)는 빔(1)의 플랜지 모서리(1.8)의 바닥측(1.8) 및 각 끝단부(1A,1B)에서 빔의 웹(1.3),(1.4)에 대하여 기대어진다. 날개형상부(7)는 빔의 위치에 관하여 수직적 및 측면적 위치를 결정하고 성형시의 빔내의 측방향으로의 재료의 변위를 방지한다. 날개형상부(7)는 빔(1)을 위치시키고 성형시의 빔형상의 붕괴를 방지한다.

각 날개형상부(7)는 하부 기구부(4)에 대하여 회전할 수 있도록 배치됨으로써 지지면(7.1)의 플랜지 모서리(1.8)에 대한 접촉면이 크기에 관하여 가변적으로 된다. 빔(1)이 날개의 지지면(7.1)상에 하부 기구부(4)로 떨어지면, 빔(1)의 플랜지 모서리(1.8)는 각 날개의 끝단부(1A,1B)와 마주보는 부분(7.2)에서 각 지지면(7.1)의 짧은 간격에 대하여 빔(1)의 각 끝단부(1A,1B)에 놓여지고, 기구부의 다른 부분과는 접촉하지 않게 된다. 또한 빔 웹(1.3, 1.4)과 각 날개의 내부측(7.3) 사이의 접촉은 빔 끝단부(1A,1B)에서 가장 먼 영역으로 제한된다. 이들 빔(1)과 하부 기구부(4) 사이의 접촉의 제한된 영역은 빔의 냉각을 최소화한다.

날개형상부(7)들은 하부 기구부(4)의 기초부(4.1)에 회동가능하게 또한 탄력적으로 배치된다. 상부 기구부(3)가 빔(1)쪽으로 이동하고 빔이 날개형상부 를 향하여 아래쪽으로 눌리면, 날개형상부가 회동하고 그에 의하여 변위됨으로써, 각 지지면(7.1)의 대부분이 각 플랜지부(1.8)를 지지하고 각 날개형상부의 내부측(7.3)의 대부분이 각 웹(1.3,1.4)의 대부분과 접촉하게 된다. 그에 의하여 날개형상부에 의하여 수행되는 빔에 대한 안내동작이 증가되고, 더 많은 힘이 빔(1)에 가해진다.

각 날개형상부(7)는, 기초부에 관한 날개형상부(7)의 회전을 허용하는 기구(8)의 수단에 의하여 기초부(4.1)에 배치된다. 이 기구(8)는 2개의 협동부 (8.1,8.2)를 가지는 힌지형상 기구로서, 제 1 협동부는 날개형상부(7)에 접속되고 제 2 협동부(8.2)는 기초부(4.1)에 접속된다. 제 1 협동부는 제 2 협동부(8.2)의 외부둘레에 위치되고, 제 1 협동부(8.1)는 제 2 협동부(8.2)와 관하여 회전이 가능하다. 2개의 협동부(8.1),(8.2)들은 하나가 다른 하나의 내부에 배치된 2개의 로울러이다. 2개의 협동부(8.1),(8.2)들에는 예를 들어 스냅 홈(도시않됨)과 같은 가이드가 마련되어, 변위를 안내하며, 따라서 날개형상부는 제 1 협동부(8.1)와 함께 캠동작을 따르게 된다. 캠동작은, 날개형상부(7)가 각 웹(1.3),(1.4)에 대하여 위치안정력을 제공할 뿐 아니라 빔을 약간 누르는 힘을 형성하도록 한다. 각 날개형상부(7)에는 스프링(도시않됨)이 걸려 있어서, 날개형상부(7)가 끝단 위치에 도달하고 성형력이 제거되면 출발위치로 복귀하게 된다. 성형의 마지막에 날개형상부 (7)는 멈춤도구(4.2)와 접촉하게 되며, 멈춤도구는 하부 기구부(4)의 기초부(4.1)의 일부를 구성하며 기초부(4.1)와 관련하여 날개형상부(7)의 더 이상의 회동을 방지하게 된다.

각 날개형상부(7)는 하부 모서리(7.4)중의 하나에서, 빔의 중앙부(1C)를 향하는 방향으로, 하부 기구부(4)쪽으로 아래로 하부 기구부(4)의 기초부(4.1)에 회동가능하게 접속된다. 날개형상부(7)는, 하부 모서리(7.4)에서 힌지형상 기구(8)의 제 1 협동부(8.1)에 접속되거나 그를 포함하여 구성된다. 각 날개형상부는 빔이 장치(2)내에 위치하였을 때, 그의 상부모서리, 지지면(7.1), 회동하는 모서리 (7.4)에 대각선방향으로 대향하는 상부 모서리(7.5)에서, 각 플랜지 모서리(1.8)의 바닥측을 지지하게 된다.

하부 기구부는, 도 2 및 도 3에서와 같이, 빔(1)의 아래쪽에 놓이고 빔을 길이방향으로 따르는 연장부(9)를 포함하여 구성된다. 이 연장부는 수평면에서 아래쪽으로 구부러진 끝단부(9A),(9B)에서, 빔 끝단부(1A),(1B)에서의 빔의 원하는 최종적인 굴곡에 대응하는 굴곡을 가진다. 연장부의 상부(9.1)는 끝단부(9A),(9B)에서 도 4에서 장치(2)내에서의 빔 성형후의 빔의 형상 및 원하는 최종적인 내부 플랜지 연장부에 대응하는 형상 및 연장부를 가진다. 연장부(9)는 성형부를 구성하는 상부측상의 각 끝단(9A),(9B)부에서 위쪽으로 도출된 형상의 부분(9.1)을 가진다. 각 성형부(9.1)는 상부방향으로 돌출된 부분, 즉 캠/홈(9.2)을 가지며, 빔(1)을 향하여 상부쪽으로 도출된다. 또한 캠(9.2)은 빔의 원하는 최종굴곡에 대응하는 굴곡을 가진다. 성형부(9.1)는 빔 끝단부(1A, 1B)의 압력이 관여하는 한, 빔을 성형한다.

상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)를 향하여, 또한 장치(2)내에 있는 빔(1)을 향하여 아래쪽으로 변위할 때, 빔(1)은 성형부(9.1) 및 캠(9.2)을 아래쪽으로 누르게 되고, 그에 의하여 빔(1)의 후방 플랜지(1.2)의 재료가 눌리어지고, 안으로 말려들어가며, 상부방향으로 도출된 캠(9.2)에 의하여 빔의 길이방향 중앙, 중심축을 향하여 재성형된다. 빔(1)의 후방 플랜지(1.2)의 길이방향 중앙부(1.2a)가 눌려지고, 각 빔 끝단부(1A,1B)의 각각을 따라서 빔 전방 플랜지(1.1)의 길이방향 중앙부(1.1a)를 향하여 재료가 안으로 말려들어가고, 그에 의하여 범퍼 빔은 높이 B가 도 1에서의 빔 끝단부 (1A,1B)를 따라서 특정 간격 X 로 감소하게 된다. 가장 바깥쪽부분의 빔 끝단부에서의 빔 단면의 중앙부에서 만곡/압축이 효과적으로 완료되어, 2개의 플랜지 (1.1),(1.2)가 상호간에 접촉하게 된다. 범퍼빔 플랜지(1.1),(1.2)들은 플랜지의 내부측들이 상호간에 만나는 영역내의 압축이 발생한 곳에서 길이을 따라 상호간에 용접된다. 용접된 연결부위는 빔상에 발휘되는 힘을 담당하는 균열 노치(notch)를 구성한다.

빔 중앙부(1C)의 아래쪽에 위치하는 길게 연장된 부분이 중앙부(9C)는 빔(1)과 접촉하지 않는다. 각 끝단부(1A),(1B)에서 빔을 성형하기 위한 각각의 홈(9.2)을 가지는 2개의 성형부(9.1)는 장치(2)내에 위치하여 배치되어 있던 2개의 별개의 유니트를 구성할 수도 있어서, 이들은 빔이 장치(2)내에 위치할 때, 각 빔끝단부(1A),(1B)아래에 위치하도록 하부 기구부(4)에 위치한다.

빔은, 압축을 증진하기 위하여 노치로서 기능하는 길이방향 굴곡부(1.5)를 수납한 폐쇄된 단면부를 가지는 빔으로 성형된다. 후방 플랜지(1.2)는 후방플랜지 (1.2)에 의하여 돌출부처럼 인출되고 성형을 촉진하는 길이방향 홈(1.6)이 마련될 수도 있다. 재료의 스트레인 및 스트레스에 대한 위험부담이 최소화된다.

범퍼 빔 후방 플랜지(1.2)는 압축에 부가하여, 하부 기구부(4), 굴곡된 형상부(9.1) 및 굴곡된 캠(9.2)을 향하여 눌려졌을 때, 구부림/굴곡에 의하여 수평방향으로 늘어나는 부분에 관련하여 성형된다. 빔이 롤성형기를 떠날때, 장치는 완전히 직선으로 된다. 차량의 전방은 종종 공기의 저항을 줄이고, 충돌력 흡수특성을 개선하고, 차량설계를 눈에 띄게 하기 위하여 차량의 측면에 대하여 뒤쪽으로 굴곡이지는 경우가 많다. 범퍼빔은 공간사용을 최적화하기 위하여 대응하는 굴곡형상을 가져야 한다. 압축을 수행하는 동일한 성형기구의 수단에 의해, 빔 끝단들은 후방으로 구부러진다. 빔(1)은 웹(1.3), (1.4)상에 횡방향 홈(1.7)이 마련되며, 이 홈들이 이러한 구부림을 촉진시킨다. 홈(1.7)은 돌출부처럼 잡아당겨지고 재료의 스트레인에 대한 위험부담 및 스트레스가 최소화된다. 전방플랜지(1.1)로 향한 후방 플랜지(1.2)의 압축은 빔(1)의 구부림을 촉진하는데, 빔의 폭 B 및 토션 강도가 동시에 빔 끝단부(1A),(1B)내에서 감소하기 때문이다.

상부 기구부(3)는 도 2에서 클램프(10)하는 수단을 포함하여 구성되며, 그의 위치는 2개의 기구부(3,4)가 상호간에 대하여 이동할 때, 빔을 중앙부에서 안정화시키고, 빔을 중앙부(1C)에 고정시키며 빔이 위쪽으로 눌리는 것을 방지한다. 클램프(10)는 그것이 빔을 따르고 전체 프레스 공정동안에 연속적으로 안내하도록 상부 기구부(3)에 배치된다.

상부 기구부(3)는 도 2 및 3에서 상부 기구부(3)의 기초부(3.1)에, 상부 기구부(3)와 관련하여 회동가능한 프레스 판인 힘전달 회전가능부(11)을 포함하여 구성된다. 프레스 판(11)들은 4개이며 빔(1)의 각 측상에 빔 끝단부(1A),(1B)에 쌍으로 위치된다. 프레스판(11)은 상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)로 향하여 아래방향으로 변위할 때 빔상에 아래방향으로의 힘을 발휘한다. 프레스판(11)은 면 (11.1)과, 빔(1)에 대하여 기대어지는 바닥측을 가지며, 도 3에서 플랜지 모서리의 상부측(1.8b)에 대하여, 빔(11)의 현재의 위치에서 빔 플랜지 모서리(1.8)에 대하여 회동하고 작동한다. 프레스판 바닥측(11.1)은 빔(1)의 원하는 굴곡에 대응하는 형상을 가지는 접촉면들을 구성한다. 바닥측(11.1)들은 빔(1)의 원하는 굴곡형상에 대응하는 형상을 가진다. 각 프레스판(11)은 빔 끝단부(1A,1B)에 각 플랜지 모서리(1.8)의 한정된 간격에 대하여 바닥측(11.1)의 일부만이 접하게 된다. 상부 기구부(3)가 아래쪽으로 이동하면 프레스판(11)이 장착점(11.2)(도시않됨)의 주위로 돌고, 프레스판 바닥측(11.1)의 많은 부분이 빔(1)의 플랜지 모서리(1.8)의 더 긴 간격에 대하여 기대어진다. 장착점(11.2)은 각 빔 끝단에 배치된 프레스판 상부끝단(11.3)에 배치된다.

각 프레스판(11)은 프레스판(11)과 관련하여 빔을 안정시키는 설계위치를 가진다. 프레스판 바닥측/기대기 측(11.1)은 빔 플랜지 모서리(1.8)의 돌출부(1.9)가 도 3에서와 같이 들어가게 되는 홈(11.3)을 가진다. 선택적으로, 이 홈은 플랜지 모서리(1.8)의 일부를 구성할 수도 있으며 돌출부가 프레스판(11)의 일부를 구성할 수도 있다.

상부 기구부(3)는 빔 끝단부(1A),(1B) 와 중앙부(1C) 사이의 영역내에서 빔 (1)상에 힘을 발휘하고 빔(1)을 구부리며, 빔(1)을 향하여 도출된 접촉면을 가지는 바닥측(12.1)을 가지며, 길이방향으로 빔(1)의 원하는 굴곡부 형상에 대응하는 형상을 가지는 고정부(12)를 포함하여 구성된다. 고정부(12)는 상부 기구부의 일부(3.1)를 구성하며 바닥측(12.1)은 빔의 길이방향으로, 빔의 중앙부(1C)를 향하는 방향으로 프레스 판 접촉면(11.1)의 연속부를 형성한다. 고정부(12)는 2개의 플랜지부(1.8)중의 하나와 각각 접촉하는 4개의 부분을 포함하여 구성된다.

상부 기구부(3)는 도 3에서와 같이 빔(1)을 향하여 아래쪽으로 도출되고 빔의 끝단부(1A),(1B)에 배치되는 2개의 지지수단(13)을 더욱 포함하여 구성된다. 각 지지수단 바닥측(13.1)은 빔 전방플랜지(1.1)의 형상에 대한 외부 지지를 부여하고 빔 끝단부(1A),(1B)의 붕괴를 방지한다. 지지수단(13)은 캠(9.2)이 빔(1)내의 빔 후방플랜지(1.2)를 누를때에 빔 재료내에 나타나는 힘에 대한 대항력을 제공한다. 지지수단(13)은 또한 빔(1)을 길이방향으로 중앙지점에 장치(2)내에 위치시키는 역할도 가진다.

각 지지수단(13)은 각 지지수단(13)이 기대어지는 빔 전방 플랜지 측(1.1)의 설계후, 빔 외부면의 설계에 따라 형상이 지어지는 바닥측(13.1)에서 블록과 같은 디자인을 구성한다. 빔 전방플랜지(1.1)은 길이방향의 중앙위치내에서, 빔(10)을 따라가는 홈을 가진다. 지지수단(13)은 홈의 설계에 맞추어지며, 빔(1)의 외부측으로부터 홈내에 위치되고, 그것을 채움으로서 상부 기구부(3)가 하부기구부(4)를 향하여 아래쪽으로 이동할 때 빔(1)의 이 영역내에 나타나는 형상의 변화가 없도록 한다.

지지수단(13)은 빔이 굴곡될 때 아래방향으로의 상부 기구부의 이동을 추종하게 된다. 지지수단(13)들은 상부 기구부(3)에 인접하여 배치되며 상부 기구부 (3)상의 핀(도시않됨)에 의하여 직선적으로 안내된다. 핀은 지지수단(13)을 아래쪽으로 안내한다. 안내는 기계적이다.

상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)를 향하여 아래쪽으로 변위할 때, 클램프(10), 프레스판(11), 고정부(12) 및 지지수단(13)은 빔(1), 실질적으로는 빔의 끝단부(1A),(1B)를, 캠(9.2)을 가지는 성형부(9.1) 및 날개형상부(7)에 대해서 아래쪽으로 누르게 된다. 빔 후방플랜지(1.2)는 성형부(9A,9B)와의 접촉에 의하여 형상이 변화하고, 전체 빔(1)은 상부 기구부(3) 및 하부 기구부가 빔(1)에 대하여 누르자마자 이들의 굴곡부를 따라서 굴곡/구부러지고, 빔(1)이 이들에 대하여 눌려지게 된다.

조이는 힘이 날개형상부의 지지면(7.1)과, 이들의 상부 모서리와 프레스판의 바닥측(11.1)의 사이에 나타나고, 이 핀치힘은 성형중 및 기구부(3),(4)가 빔(1)에 대하여 기대어질 때 성형의 최종단계 및 성형후에도 기구부(3),(4) 사이의 특정한 장소에 빔(1)을 고정한다.

빔(1)을 성형한 후에, 범퍼 빔(1)은 담금질된다. 빔은 담금질동안에 장치 (2)내에 위치하게 된다. 담금질은 성형된 빔(1)의 급속냉각에 의하여 수행된다. 냉매는 노즐(도시않됨)에 이르는 파이프(도시않됨)를 경유하여 장치로 운반되고, 이를 통하여 냉매는 빔의 위 및/또는 빔의 중공부를 통하여 통과한다. 빔의 구부러진 형상은 냉매를 한쪽 끝단부의 끝단 개구에서 도입하고 다른 끝단부의 다른 개구를 통하여 흘러나가도록 하기에 특히 적합하도록 한다. 냉각을 위한 바람직한 실시예는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 후술한다.

하부 기구부(4)는 또한 도 5에서의 이젝터(14)를 포함하여 구성되며, 빔은 성형시에 여기에 놓여지고, 상부 기구부(3)로부터의 아래쪽으로 누르는 힘이 없어지면 하부 기구부(4)의 밖으로 빔(1)을 밀어올리게 된다. 이젝터(14)는 압축된 스프링장치(15)가 마련되며 상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)를 향하여 변위할 때 에너지가 축적된다. 스프링장치(15)내의 에너지는 상부 기구부(3)가 하부기구부(4)로부터 벗어났을 때 해제되며, 그에 의하여 이젝터(14)가 위쪽으로 이동하여 빔(1)이 하부기구부의 밖으로 들어올려진다.

이러한 장치는 폐쇄된 단면을 가지는 하나의 단일형태로 설계된 범퍼 빔을 형성하고 그 빔을 담금질시에 안정시키는 것이 가능하다. 안전한 차량을 제공하는 범퍼빔의 제조는 간단해지고, 비용이 효율적이며 고품질로 된다.

본 발명에 따른 장치내에 있어서 성형후의 빔의 외부치수는 성형전의 것과 항상 대동소이하다. 빔은 어느 부분에 있어서도 더 길어지거나, 넓어지거나 또는 높아지지 않는다. 또한, 빔은 어떠한 재료의 감소에 노출되지도 않는다.

도 6에는 굴곡되고 담금질된 중공형 빔(21)이 도시되며, 이 빔은 프로파일 밀 또는 롤성형 플랜트에서 빔형상의 프로파일 요소로부터 시작하여 제조된다. 프로파일 요소용 블랭크로서는 스트립 또는 시이트가 사용되었으며, 이는 범의 형상에 있어서 폐쇄된 단면을 부여하며, 한쪽 끝단(23)에 제 1 개구(22)를, 또한 다른 쪽 끝단(23')에는 제 2 개구(22')를 가진다. 폐쇄된 단면은 공지의 방법으로 스트립을 고정하고, 롤성형후에 상호간에 대하여 맞춘후, 스포트용접, 이음매 용접등에 의하여 용접으로 이들을 접합함으로써 얻어진다. 빔(21)은 횡방향의 국부적인 만입부(24)를 가지며, 도시하지는 않았으나, 빔(21)의 토션 및 구부림 강성을 향상시키기 위하여 길이방향의 홈이 마련될 수 있다. 상기 길이방향의 홈의 마련은 차량용의 범퍼 빔 또는 차체 디테일을 제조하는 경우에 특히 유용한데, 그에 의하여 길이방향의 홈 및 횡방향의 국부 만입부는 빔(21)이 충격흡수 특성을 가지도록 한다. 본 명에서에서 "성형" 및 "구부림"은 당업자에게 있어 중공형 프로파일 요소를 원 하는 형상의 빔으로 성형하는 것을 말한다.

빔(21)은 길이방향 축(25)을 따라서 구부러지고, 따라서 한개의 볼록부(26) 및 하나의 오목부(27)를 각각 주된 측에 가진다. 빔(21)은 오목면의 주된 측(27)을 따라서 광범위한 길이방향의 만입부(28)를 가지며, 이는 빔이 중앙부(29)에서 가장 높은 프로파일 높이를 가지도록 하고 끝단부(23,23')에서는 가장 낮은 프로파일 높이를 가지도록 한다. 빔의 볼록부 주된 측에 있어서는, 다수개의 길이방향의 작은 프로파일 홈(30)을 가지며, 이는 빔의 강도에 기여하고 빔의 흔들림을 방지한다. 상기 프로파일 홈(30)은 도 10에서도 도시되어 있다.

도 7 및 8에는, 도 6에 따른 빔의 제조를 위한 혼합형 성형 및 담금질 장치(31)가 도시되어 있다.

도 7에는, 작업 1 단계에서의 혼합형 성형 및 담금질 장치(31)가, 도 8에는 작업 2단계에서의 혼합형 성형 및 담금질 장치(31)가 도시되어 있다.

성형 및 담금질 장치(31)는 지지부(32:1) 내지 (32:n)를 포함하여 구성되며, 이들은 상호간에 이동가능하고, 이들 사이에 프로파일 요소의 영역들을 강하게 수납하도록 구성된다. 이 경우의 성형은 수직면에서만 일어나고, 지지부들은 이경우에는 3개의 지정된 상부 제 1 기구부 및 4개의 지정된 하부 제 2 기구부에 의하여 수행된다. 유압실린더의 형태로 된 설정 및 이동수단(35)에 의하여 운전되는 2개의 기구부들은 상호간에 근접 및 이격이 가능하고 이들 사이에 프로파일 요소, 빔 블랭크들을 수납 및 형성하고, 빔(21)을 형성하기 위하여 오스테나이트화 온도로 가열하도록 의도된 것이다.

상술한 바와 같이 상부 및 하부 기구부(3),(4)들은, 파이프형상의 프로파일 요소를 그들의 사이에서 빔으로 성형하고 그와 같이 형성된 빔(21)을 후속의 담금질 단계에서 성형기구내에 고정하는 역할을 하는 상술한 지지부(32:1) 내지 (32:n)가 마련된다.

도 9에서, 블랭크 중앙부(29)는 성형전의 시작위치에서 도 7의 4-4선에 따라 단면으로 나타내었고, 도 10에서는 성형에 의하여 형성된 빔의 끝단부(23)가 도 8의 5-5선에 따른 단면이 도시된다.

기구부(3,4) 및 지지부(32:1) 내지 (32:n)의 설계는 빔(21)의 사전에 결정된 형상에 의하여 좌우되고, 상기와 같은 지지부들은 본 발명의 본 제 2 실시형태의 어떠한 부품도 구성하지 않으며, 이들의 상호작용이나 위치, 설계사양등의 상세한 언급은 생략한다. 상술한 장치(2)는 본 발명의 본 제 2 실시형태의 적용에 적절한 장치의 일 실시예이다.

도 7 및 8을 자세히 보면 알 수 있는 바와 같이, 성형 및 담금질 장치(31)는 도시하지는 않았으나 냉매의 흐름의 출력원과 접속되어 있는 수단(36) 및 그러한 냉매를 수납하고 이를 제어된 방식으로 제거하는 수단(37)을 포함한다. 상기 냉매는 바람직하게는 물로 구성되며, 물은 출력수단(36)을 통하여 중공형 빔(21)내로 도입되고, 빔을 통과한 후에는 수납수단(37)을 통하여 밖으로 유출된다. 상기 출력수단 및 수납수단(36),(37)은 각각 하부 제 2 기구부(4)에 위치하며, 그에 의하여 그에 대한 기구부상에는 가열된 프로파일 요소(27)의 주된 측(26)이 볼록한 형상으로 구부려지도록 의도된다. 출력수단(36)은 배출노즐(38)을 포함하여 구성되며, 수납수단(37)은 입력노즐(39)을 포함하여 구성되고, 이들 노즐(38),(39)들은, 끝단부(23,23')내의 빔 개구(22,22')가 상기 노즐(38),(39)에 대하여 인접한 또는 실질적으로 끝나는 위치에 위치하는 기구부 사이의 상대위치와 관련하여 배치된다(도 8 참조). 성형시에 빔(21)용의 프로파일 요소는 구부러져서 빔 끝단부 (23)의 제 1 개구(22)가 출력수단(36)의 배출노즐(38)과 만나고 연통관계에 있도록 된다. 동일한 방식으로 다른 빔 끝단부(23')가 구부러져서 다른 빔 개구(22')가 수납수단(37) 및 입력노즐(39)과 연통관계에 있게 된다. 상기 연통관계와 관련하여, 냉매는 제 1 개구(22)를 통하여 빔(21)을 통하도록 도입되고, 빔을 통과한 후에 다른 개구(22')를 통하여 빔의 밖으로 나온다.

장치의 시동 및 작동, 즉 빔을 통한 냉매의 유체소통을 발생하기 위하여, 성형 및 담금질 장치는 포토셀 또는 스위치의 형상으로 된 검출수단(40)을 포함하여 구성되며, 이는 기구부(3,4)의 상대적인 위치 또는 이 경우에는 수납수단의 입력노즐에 인접하게 빔(21)의 제 1 개구(22)를 위치시키도록 등록하게끔 배치한다. 빔 (21)의 급속냉각은 냉매를 출구수단을 통하여 중공형 빔내로 도입하고, 빔의 한쪽 끝단부(23)내의 개구(22)를 통하여 도입하고, 냉매를 수납수단(37)을 통하여 제어된 방식으로 도출하고, 빔(21)을 통과한 후에 빔(21)의 다른 끝단부(23')내의 개구 (22')를 통하여 도출한다.

도 11 및 12에 있어서, 성형 및 담금질 장치(31)는 제 2 실시예로 나타내어져 있으며, 원래는 빔의 형태를 실질적으로 폐쇄되거나 또는 완전히 제한된 개구, 끝단부(23),(23')에서 반폐쇄된 형상으로 만들 것을 의도한 것이어서, 빔(21)은 빔(21)의 각 끝단을 통하여 냉매를 도출하도록 하는 것이다.

도 13에 있어서, 블랭크(21)의 중앙부는 도 11에서의 8-8선에 따른 단면으로 나타내며 성형전의 시작위치에 있는 것이다. 또한 도 14는 성형후의 제조된 빔(21)의 끝단 단면을 도 12에서의 9-9 선에 따라 나타낸 것이다. 상부 및 하부 기구부(3),(4) 의 설계사양은 성형 및 담금질 장치(31), 및 지지수단(32:1) 내지 (32:n)을 포함하여 구성되는 것이므로, 전체적으로는 빔의 소정의 형상에 의하여 결정되며, 이들에 대하여는 상술하지 않는다.

상술한 내용과는 상반되게, 냉매를 배출하기 위한 출력수단(36)의 배출노즐 (38)은 본 실시예에서는 빔(21)의 중앙부(29)의 근처에 위치한다. 보다 상세하게는, 상호간에 각도 및 간격를 둔 다수개의 배출노즐들이 사용되며, 이 노즐들은 빔의 주된 측(27)에서 돌아가거나 끝나도록 위치하며, 이 측은 성형후에 오목하게 된다.

냉매가 배출노즐(38)을 통하여 빔 내부의 공동부내로 도입될 수 있도록 하기 위하여, 빔은 볼록한 형상으로 구부러진 주된측(27)에 구멍(41)을 구비하며, 이 구멍들은 빔내에서 제 1 개구(22)로서 기능하고 또한 냉매를 빔내로 도입하는 수단으로서 기능한다. 이들 구멍(41)들은 빔의 성형동안 이들이 위치하는 간격에 있어서 하부 기구부내의 배출노즐들과 만나서 연통하는 관계로 된다. 빔의 끝단들은 실질적으로 폐쇄되고 한정된 양의 냉매의 배출만을 허용하며, 빔의 한쪽 끝단만이 냉매의 배출에 사용되는 것이 아니라 다른 끝단(23),(23')들도 사용된다.

빔(21)의 바깥으로 도출된 냉매를 수집하기 위하여, 수집수단(37)으로서, 2개의 입력노즐(39)들이 배치되며, 이들 중 한개는 빔의 한쪽 끝단부내의 제 1 개구(22)의 영역에 배치되고, 다른 한개는 빔의 다른 쪽 끝단부내의 제 2 개구(22')의 영역에 배치된다. 상술한 경우에서와 같이, 수집수단(37)의 입력노즐(39), (39')들은 빔과 관련하여 기구부(3),(4)의 사이의 상대위치에 배치되며, 따라서 입력노즐(39),(39')들은 빔 끝단(23),(23')내의 제 1 및 제 2 개구(22),(22')에 대하여 앞쪽 또는 그 밖으로 나오는 위치에 있게 된다. 따라서, 냉매를 상기 입력노즐 (39),(39'), 빔의 제 1 및 제 2 개구(22),(22')을 통한 빔(21)외부로의 도출을 위한 유통관계가 빔의 최종 형성단계에서만 설정된다.

빔이 완성되었을 때 빔을 통한 냉매의 강제 순환의 발생 및 장비의 시동 및 동작은 검출수단(40)을 통하여 행해지며, 검출수단은 기구부(3),(4)의 상대위치나, 본 실시예서는 완성된 빔(21)의 제 1 개구(22)의 존재를 검출하며, 제 1 개구는 본 경우에는 출력수단(36)의 배출노즐(38)과 관련하여 2개의 구멍(41)에 의하여 형성된다. 유사한 방식으로 검출수단은 또한 본 경우에 빔의 각 끝단내의 개구로서 규정된 완성된 빔(21)의 제 2 개구와 수집수단(37)의 2개의 입력노즐(39),(39')사이의 상대적인 위치를 검출한다.

빔의 급속냉각은 냉매를 구멍(41)을 통하여 중공형 빔(21)의 중앙부(29)내로 도입하고, 빔의 중공부를 통과한 후에, 냉매를 빔의 끝단부(23),(23')내의 개구 (22),(22')를 통하여 빔의 밖으로 도출함으로써 행하여진다. 효과적인 냉각을 제공하기 위하여는 구멍(41) 및 출력수단(36)의 배출노즐(38)이 가능한한 빔(21)의 중앙부(29)에 근접하여 위치하여야 한다. 선택적으로, 배출노즐(38) 및 빔(21)내에 배치된 대응하는 구멍들은 빔을 따라서 적절한 방식으로 분포되어야 한다. 비대칭형 빔의 경우에는, 중앙부에서 봤을 때, 구멍(41)들은 냉매가 빔의 각 끝단부 (23),(23')를 향하여 동일하게 흐르는 방식으로 되도록 위치되어야 한다.

바람직하고 적절한 담금질 온도 또는 오스테나이트화 온도, 예를 들어 보론강의 경우에 850 내지 900℃로 가열된 프로파일 요소는 2개의 기구부(3),(4)의 사이에 놓여지고, 기구의 형상에 의하여 결정되는 형상을 가지는 빔으로 구부러져서 또는 다른 방식으로 성형된다. 프로파일 요소를 빔으로 성형한 후에는, 빔이 성형 기구(31)내에 잠겨져 있는 상태에서, 냉매를 빔의 공동부내로 흘림으로써 급속하게 열을 제거하여 냉각된다.

도 15 및 16을 참조하면, 장치의 일 실시예가 도시되어 있으며, 상술한 실시예와 차이가 나는 점은, 냉매만이 한쪽 끝단(23)을 통하여 빔의 내부를 흐른다는 점이며, 즉 한쪽 빔 끝단부(23)가 냉매를 빔의 공동부로 도입하기 위한 제 1 개구 (22) 및 냉매를 빔으로부터 빼내기 위한 제 2 개구(22')의 양자의 역할을 한다는 점이다. 이 경우에, 개구의 2중기능은 도 15 및 도 16에서 2개의 화살표(45),(46)로 나타내었다.

빔(21)의 한쪽 끝단부(23)가 이러한 방식으로 냉매의 도입구 및 출구의 양자로서 사용될 때에는, 다른 빔 끝단은 통상 폐쇄되거나 또는 냉매의 통과를 필요에 따라 허용하지 않는 상태로 제한적으로 개방된다. 빔으로 냉매를 도입하기 위하여는, 입력노즐(39)뿐 아니라 냉매의 흐름을 방출하기 위하여 개구(22)에 인접하여 배출노즐(38)도 있어야 한다.

상술한 배출노즐(38) 및 입력노즐(39)의 각각은 빔과 관련하여 기구부 (3),(4)의 사이에 배치되도록 되어 있어서, 이들은 빔이 완성되었을 때 빔 끝단부(23)내의 단일개구(22)에 대하여 바로 앞쪽의 위치에 있게 된다.

앞에서는 본 발명을 예시적이며 바람직한 실시예의 관점에서 기술하였다. 물론 본 발명의 기본 개념에서 벗어나지 않고서도 기타의 실시예 및 약간의 수정이 가해지거나 부가되는 내용이 가능하다.

따라서, 본 발명내에서는 기타의 과제 해결수단 및 장치의 부분에 대한 상세한 설계가 가능하다. 상기한 내용들은 본 발명에 대한 한정적인 내용으로서가 아니라 모든 부분 및 양태에서 본 발명의 전체적인 이해를 위한 안내로서 이해되어야 한다. 이러한 기술내용은 범퍼 빔에 한정된 것이지만, 본 장치 및 방법들은 기타 목적의 빔과 같은 다른 방식의 빔의 성형 및 제조에도 물론 사용가능하다.

상술한 바와 같이 프로파일 요소 또는 빔 블랭크들은 적선적일 필요도 없거나 또는 일정한 단면을 가져야할 필요도 없으며 가열전에 상이한 형상으로 열간 또는 냉간으로 사전성형될 수 있으며 완성된 빔의 형상으로 성형되고 담금질 될 수 있다.

Claims (52)

1. 블랭크로부터 빔(1,21)을 형성하기 위한 장치(2,31)로서, 그 블랭크는 긴 형상의 빔에 가까운 프로파일 요소를 갖고, 이 빔은 2개의 끝단부분(1A,1B,23,23')과, 중앙부(1C,29) 및 폐쇄된 단면을 가지며, 적어도 한개의 전방 플랜지(1.1)와, 후방 플랜지(1.2)와, 상부 웹(1.3) 및 하부 웹(1.4)을 포함하여 구성되며, 이 빔은 성형되기 전에, 빔의 재료에 근거하여, 담금질을 위해 선택된 오스테나이트 온도로 가열되도록 된 장치에 있어서,

   가열된 빔을 수납하고 그것을 성형하기 위하여 협동하도록 배치되고, 빔을 따라서 연장되는 전방 플랜지(1.1)의 적어도 일부 (1.1a)에 대하여 빔을 따라 연장되는 후방 플랜지의 적어도 일부(1.2a)를 누르도록 배치된 부분(9,9A,9B)을 포함하여 구성되는 상부 기구부(3) 및 하부 기구부(4)를 포함하여 구성되며, 그에 의하여 만들어지는 만입부가 빔 끝단부(1A,1B,23,23")로부터, 또한 빔의 중앙부(1C,29)를향하여 일정하고도 한정된 간격(X)을 두고 완성되도록 의도된 것이어서, 상기 일부(1.1a, 1.2a)들의 내부측들이 간격(X)를 따라 상호간에 대하여 인접하게 되며, 그에 의하여 성형후의 빔(1,21)은 상기 일정하고도 한정된 간격(X)을 따라서 중앙부에서는 가장 큰 체적을 가지고 끝단부들(1A,1B,23,23')에서 가장 적은 체적을 가지며, 빔의 중앙부에 대하여 빔의 끝단부들을 구부리도록 하는 부품(9-13,32:1-32:n)들이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 하부 기구부(4)는 빔의 위치를 수직적으로 및 수평적으로 결정하기 위하여, 또한 성형시에 빔재료의 횡방향으로의 변위를 방지하기 위하여 각 끝단부에 빔 웹(1.3,1.4)에 대하여 또한 빔 바닥측/후방 플랜지(1.2)에 대하여 인접하도록 배치된 지지면(7.1)을 가지는 수납부(7,32:n)를 포함하여 구성되는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 지지면(7.1)들은 완성된 빔의 원하는 만곡부에 대응하도록 구부러져 있는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 빔 수납부(7)는 4개이며 빔의 각 측부상에 쌍으로 배치되는 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 각 빔 수납부(7)들은 날개형상부(7)로서 2개의 협동부(8.1,8.2)를 포함하여 구성되는 장치(8)의 수단에 의하여 하부 기구부(4)에 회동가능하게 배치되며, 제 1 협동부(8.1)는 날개형상부(7)에 접속되고 다른 협동부(8.2)는 하부 기구부(4)에 접속되며, 그에 의하여 상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)를 향하여 변위되었을 때 빔에 대한 각 지지면 접촉면들이 증가하도록 된 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 2개의 협동부(8.1,8.2)들은 빔에 대한 캠운동으로 빔 수 납부(7)의 변위를 안내하는 가이드가 마련된 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 날개형상부(7)들은 하부 기구부(4)에 탄성적으로 배치되어, 날개형상부(7)가 최종 위치에 달하고 성형력이 제거되면 출발위치로 복귀하도록 된 장치.
8. 제 2 항에 있어서, 하부 기구부(4)는 각 빔 끝단에, 빔이 하부에 배치되고, 빔의 길이방향 연장부를 따르며, 빔 끝단의 압축과 관련하는 한 빔 끝단에서의 빔의 소정의 최종 만곡부에 대응하는 만곡부를 가지는 연장부(9,9A,9B)를 포함하여 구성되는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 각 연장부(9,9A,9B)들은 상부측에, 상부 돌출부를 포함하여 구성되는 성형부를 구성하는 위쪽으로 향하는 부분(9.1)과, 빔에 대하여 위쪽으로 향하는 캠/홈(9.2)을 가지는 장치.
10. 제 2 항에 있어서, 상부 기구부(3)는 그 상부 기구부(3)가 하부 기구부(4)에 대하여 변위될 때 빔에 힘을 가하는 힘전달부(11)를 포함하여 구성되는 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 프레스판으로 된 힘전달부(11)는 상부 기구부(3)에 관하 여 회동가능하게 배치되어 있어서, 시작시에 각 부(11)는 바닥측(11.1)의 한정된 부분만 빔 끝단부에서 빔 전방 플랜지(1.1)의 한정된 간격에 대하여 인접하게 되고, 상부 기구부(3)가 하부기구부(4)에 대하여 이동할 때에는, 장착점(11.2)의 주위로 회동함으로써, 프레스 판의 바닥측(11.1)의 대부분이 빔의 긴 간격에 대하여 인접하게 되는 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 힘전달부(11)는 4개이며 빔의 각측상에 빔끝단부에서 쌍으로 위치하는 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 힘전달부의 바닥측(11.1)들은 완성된 빔의 소정의 만곡부에 대응하여 길이방향으로 굴곡져 있는 장치.
14. 제 11 항에 있어서, 각 힘전달부(11)는 그 힘전달부(11)와 관련된 빔의 위치안정화를 위하여 빔의 일부(1.9)와 협동하도록 배치되는 부분(11.3)을 포함하여 구성되는 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상부 기구부(3)는 고정부(12)를 포함하여 구성되며, 이 고정부는 빔에 힘을 미쳐서 빔을 빔 끝단부와 중앙부의 사이 영역에서 구부리도록 하며, 빔을 향하여 도출되고 빔에 인접하도록 배치된 바닥측(12.1)이 마련되며 완성된 빔의 소정의 만곡부에 대응하는 길이방향의 형상을 가지는 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 고정부(12)는 빔의 길이방향으로 힘전달부 접촉 영역(11.1)의 연속부를 형성하는 장치.
17. 제 1 항에 있어서, 상부 기구부(3)는, 빔을 향하여 아래쪽으로 도출되고 바닥측(13.1)에 빔의 전방 플랜지 측(1.1)의 형상을 따르는 형상으로 된 수단(13)을 포함하여 구성되며, 빔의 전방 플랜지 측에 대하여 각 수단이 빔 끝단부에서 인접하며 빔 전방 플랜지(1.1)의 형상에 대한 외부지지력을 부여하고 빔(1)을 장치내의 중앙에 위치시키도록 의도하는 것인 장치.
18. 제 1 항에 있어서, 빔이 성형시에 기대어지고, 상부 기구부(3)로부터 아래쪽으로 향하는 힘이 없어졌을 때, 하부 기구부(4)밖으로 빔이 나오도록 힘을 가하는 것을 의도한 이젝터(14)를 하부 기구부(4)가 포함하여 구성되는 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 이젝터(14)에는 기구부(3),(4)들이 상호간에 대하여 이동하고 빔이 이젝터(14)에 대하여 눌려졌을 때 힘이 축적되는 스프링장치(15)가 마련되며, 그 에너지는 기구부(3),(4)들이 상호간으로부터 이동할 때 방출되는 장치.
20. 제 1 항에 있어서, 완성된 빔(21)의 담금질을 위한 수단(36, 37, 38, 39, 39', 40, 41)들이 마련되며, 상기 수단들은 냉매의 공급원에 접속된 배출노즐(38)을 포함하여 구성되며, 배출노즐은 성형수단내에 완성된 빔과 관련하여 위치되어 있어서, 상기 배출노즐과 빔내의 제 1 개구(22)의 사이에 연통관계가 성립되며 냉매는 빔내의 제 2 개구(22')를 통하여 유출되는 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 제 2 개구(22')를 통하여 빔의 밖으로 도출된 냉매를 제어된 방식으로 수납 및 수집하기 위한 수단(39)이 마련되는 장치.
22. 제 20 항에 있어서, 냉매를 빔내로 공급하기 위한 출력수단과 빔으로부터 유출되는 냉매를 수납하고 제어된 방식으로 수집하기 위한 수단들은 하부 기구부(4)에 의하여 수행되는 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 냉매를 배출하기 위한 출력수단(36)은, 빔이 완성되었을 때, 출력수단이 한쪽의 빔 끝단에 있는 빔의 제 1 개구(22)와 연통하는 상태로 있게 되도록 하부 기구부(4)상에 배치되거나 또는 빔의 중앙부의 구멍(41)들로서 배치되는 장치.
24. 제 22 항에 있어서, 냉매를 제어된 방식으로 수납 및 수집하기 위한 수집수단은, 빔이 완성되었을 때, 수집수단이 빔의 한쪽 끝단내에 있는 적어도 제 2 빔 개구(22')와 연통상태로 있게 되도록 하부 기기부상에 배치되는 장치.
25. 제 20 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서, 빔의 공동부내로 또는 밖으로 냉매를 도입 및 도출하기 위한 빔의 제 1 및 제 2 개구들은 빔내의 하나의 개구에 위치되는 장치.
26. 블랭크로부터 빔을 성형하기 위한 방법으로서, 그 블랭크는 긴 형상의 빔에 가까운 프로파일 요소를 갖고, 이 빔은 2개의 끝단부분과, 중앙부 및 폐쇄된 단면을 가지며, 적어도 한개의 전방 플랜지와, 후방 플랜지와, 상부 웹 및 하부 웹을 포함하여 구성되며, 이 빔은 성형되기 전에, 빔의 재료에 근거하여, 담금질을 위해 선택된 오스테나이트 온도로 가열되도록 된 방법에 있어서,

    빔(1,21)을 이들 사이에 수납하고 성형하기 위하여 협동하도록 배치되고, 빔을 따라서 연장되는 후방 플랜지(1.2)의 적어도 일부(1.2a)가 장치(2,31)의 수단 (9,9A,9B)의 수단에 의하여, 빔을 따라 연장되는 전방 플랜지(1.1)의 적어도 일부(1.1a)를 누르는 상부 기구부(3) 및 하부 기구부(4)를 포함하여 구성되고, 그에 의하여 만들어지는 만입부가 빔 끝단부(1A,1B,23,23")로부터, 또한 빔의 중앙부(1C,29)를 향하여 일정하고도 한정된 간격(X)을 이루며, 따라서 상기 일부(1.1a, 1.2a)들의 내부측들이 간격(X)를 따라 상호간에 대하여 인접하게 되며, 그후에 빔(1,21)은 상기 일정하고도 한정된 간격(X)을 따라서 중앙부에서는 가장 큰 체적을 가지고 끝단부들에서 가장 적은 체적을 가지며, 빔의 중앙부에 대하여 빔의 끝단부들이 장치의 부품(9-13,32:1-32:n)들에 의하여 뒤쪽으로 구부러지게 되는 장치(2,31)를 사용하는 것을 특징으로 하는 빔 성형방법.
27. 제 26 항에 있어서, 성형된 빔이 담금질 공정시에 장치내에 고정되는 방법.
28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 완성된 빔의 담금질은 빔을 냉각하기 위한 빔의 내부 공동부로 냉매를 공급함으로써 수행되는 방법.
29. 제 28 항에 있어서, 냉매를 빔 내부의 공동부로 유입/유출하기 위한 빔의 적어도 한개의 개구(22,22')가, 빔의 성형의 마무리 공정시에 배출노즐(38) 및 입력노즐(39)의 각각과 연통하는 관계로 형성되는 방법.
30. 중공형 빔을 성형 및 담금질하는 방법으로서, 롤형성에 의하여 제조되고 담금질온도까지 가열된 파이프 형상의 프로파일 요소를, 상호간에 이동가능하고 그들 사이에 프로파일 요소의 부분을 지지가능하게 수납하고 상호간에 대하여 프로파일 요소를 원하는 형상의 빔으로 성형하도록 의도된 지지부가 마련된 성형장치내에 놓고, 그와 같이 성형된 빔을 열제거를 위한 냉매로 열을 제거하도록 접촉함으로써 담금질하는 방법에 있어서,

    상기 냉매가 빔(1,21)의 공동부를 통과하고,

    압력하에 있는 냉매를 배출하기 위한 공급원과 폐쇄된 관계로 연통하는 배출노즐(38)이 빔의 제 1 개구(22)를 통하여 빔내로 냉매를 공급하는데 사용되며,

    빔의 제 1 개구(22)와 배출노즐(38) 사이의 연통관계는 냉매가 빔의 공동부를 통하여 공급되고 지나가기 전에 검출수단(40)에 의하여 검출되는 방법.
31. 제 30 항에 있어서, 냉매는 제 1(22) 및 제 2(22')의 빔 개구를 통하여 빔 공동부를 통과하는 방법.
32. 삭제
33. 제 31 항에 있어서, 냉매를 수납 및 유출하기 위한 입력노즐 (39)은 냉매를 제 2 개구(22')를 통하여 빔의 밖으로 제어가능한 방식으로 도출하는데 사용되는 방법.
34. 제 30 항에 있어서, 빔의 제 1 개구(22)는 성형의 마무리공정시에 배출노즐(38)과 연통하는 관계로 되는 방법.
35. 제 33 항에 있어서, 빔의 제 2 개구(22')는 성형의 마무리공정시에 입력노즐 (39)과 연통하는 관계로 되는 방법.
36. 제 30 항에 있어서, 빔의 제 1 개구(22)는 상기 배출노즐을 향하는 방향으로 오목한 형상으로 빔의 한 주된 측(27, 1.2)을 구부림으로써 배출노즐(38)과 연통하는 관계로 되는 방법.
37. 제 33 항에 있어서, 빔의 제 2 개구 (22')는 상기 입력노즐을 향하는 방향으로 오목한 형상으로 빔의 한 주된 측(27, 1.2)을 구부림으로써 입력노즐(39)과 연통하는 관계로 되는 방법.
38. 제 31 항에 있어서, 빔의 한쪽 끝단(23)은 빔의 공동부내로 냉매를 공급하기 위한 제 1 개구로서 기능하고, 다른 쪽 끝단(23')은 빔의 밖으로 냉매를 빼내기 위한 제 2 개구(22')로서 기능하는 방법.
39. 제 31 항에 있어서, 빔에는 중앙부(29)에서 제 1 개구(22)로서 기능하는 적어도 한개의 구멍(41)이 마련되고, 이 구멍을 통하여 냉매가 빔으로 공급되고, 빔의 각 끝단(23,23')내의 제 2 개구(22')를 통하여 빔의 밖으로 나오게 되는 방법.
40. 제 39 항에 있어서, 중앙부(29)내의 구멍(41)은 성형 및 담금질 단계의 전단계에 마련되는 방법
41. 삭제
42. 중공형 빔을 성형 및 담금질하는 장치(2,31)로서, 롤형성에 의하여 제조되고 담금질온도까지 가열된 파이프 형상의 프로파일 요소가 놓여지도록 의도된 성형장치와, 그 성형장치를 포함하여 구성되는 다수개의 지지부를, 포함하여 구성되고, 이 지지부들은 상호간에 이동가능하고 프로파일 요소의 부분을 지지가능하게 수납하도록 의도된 것이며, 지지부들을 상호간에 대하여 이송하고 그에 의하여 프로파일 요소를 원하는 형상의 빔으로 성형하기 위한 수단과, 열제거를 위한 냉매의 제공에 의하여 지지부 사이에 배치된 빔을 담금질하기 위한 수단으로 구성되는 장치에 있어서, 빔의 담금질을 위한 수단은 출력수단(36)을 포함하여 구성되며, 이 수단은 냉매를 방출하기 위한 것으로서 냉매를 방출하는 공급원에 연통하는 배출노즐(38)을 포함하여 구성되며, 배출노즐(38)은 성형장치내에서 마무리된 빔과 관련하여 위치되고, 따라서 빔내의 제 1 개구(22)와 상기 배출노즐의 사이에는 연통관계가 성립되고, 그에 의하여 냉매가 빔내의 제 2 개구(22')를 통하여 유출되도록 하고,

    성형장치 지지부들은 제 1 및 제 2의 이동가능한 기구부에 의하여 반송되며, 이들에 대하여 각 이동가능한 기구부(3),(4)들은 상호간을 향하여 반을 변위함으로써 프로파일요소를 수납 및 성형하도록 된 장치.
43. 제 42 항에 있어서, 냉매를 제어된 방식으로 제 2 개구(22')를 통하여 빔의 밖으로 유출하기 위한 수납 및 수집하는 수단(37)을 더욱 포함하는 장치.
44. 제 43 항에 있어서, 냉매를 제어된 방식으로 제 2 개구를 통하여 빔(21)의 밖으로 유출하기 위한 수납 및 수집하는 수단(37)은 입력노즐(39)을 포함하여 구성되는 장치.
45. 삭제
46. 제 42 항에 있어서, 빔을 성형하기 위하여 제 1 및 제 2 기구부(3),(4)의 사이에 위치된 프로파일 요소는 주된 측(27,1.2)을 가지며, 이 주된 측은 제 2 기구부(4)에 대하여 오목한 형상으로 구부러지도록 의도되는 것인 장치.
47. 제 42 항에 있어서, 냉매를 빔의 내로 유입하는 수단(36)과 냉매를 빔으로부터 제어된 방식으로 수납 및 수집하는 수단(37)들은 제 2 기구부(4)에 의하여 수행되는 장치.
48. 제 42 항에 있어서, 냉매를 배출하기 위한 출력수단(36)은 제 2 기구부(4)상에 배치되어, 빔이 완성되었을 때, 출력수단은 한쪽 빔 끝단(23)내에 있는 빔의 제 1 개구와 연통관계로 되는 장치.
49. 제 42 항 내지 제 44 항 및 제 46 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉매를 수집하고 제어된 방식으로 유출하기 위한 수집수단(37)은 제 2 기구부(4)상에 위치되어, 빔이 완성되었을 때, 수집수단이 빔의 제 2 끝단(23')내에 있는 빔 제 2 개구(22')와 연통하는 관계로 되는 장치.
50. 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 46 항 또는 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉매를 배출하기 위한 출력수단(36)은, 제 2 기구부(4)상에 배치되어, 빔이 완성되었을 때, 출력수단은 중앙부(29)내에 구멍(41)으로서 배치된 빔의 제 1 개구와 연통관계로 되는 장치.
51. 제 42 항에 있어서, 냉매를 안팎으로 도입 및 유출하기 위한 빔의 제 1 및 제 2 개구(22,22')는 빔내의 단일의 개구로 구성된 빔 공동부인 장치.
52. 제 51 항에 있어서, 빔의 공동부로 냉매를 안팎으로 도입 및 유출하기 위한 빔의 제 1 및 제 2 개구(22,22')는 한쪽 빔 끝단(23')에 배치되는 장치.

Images