KR101371311B1 - 국부 가열을 적용한 롤러헤밍 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량의 내부판재(11)와 외부판재(12)를 헤밍롤러(20) 상에서 가압하여 결합하는 제조방법에 있어서: 상기 헤밍롤러(20)와 동일한 몸체 상에 가열수단을 탑재하고, 상기 내부판재(11)의 변부를 수용하는 외부판재(12)의 가열점(15) 상으로 가열수단의 열을 작용하면서 헤밍롤러(20)로 절곡하여 결합하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 마그네슘 합금과 같은 난성형성 판재의 플랜지부에 한정하여 열을 작용하면서 소성가공을 수행하여 균열이나 파단에 의한 불량을 방지하는 효과가 있다.

Description

국부 가열을 적용한 롤러헤밍 방법{Roller hemming method adopting partial heating}

본 발명은 국부 가열을 적용한 롤러헤밍 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 마그네슘 합금과 같은 난성형성 판재의 플랜지부에 한정하여 열을 작용하면서 소성가공을 수행하여 균열이나 파단에 의한 불량을 방지하는 국부 가열을 적용한 롤러헤밍 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 도어, 후드, 트렁크 리드 등의 판넬 부품을 제조하는 현장에서 내판을 외판에 얹고 외판의 플랜지를 펀치로 밀어 눌러 접어 내판과 외판을 결합하는 헤밍 가공을 적용한다. 초기에는 주로 프레스 헤밍 공법이 적용되었으나, 근래에는 로봇에 의한 유연한 롤러헤밍 공법이 선호되고 있다. 롤러헤밍은 로봇에 장착된 롤러가 적게는 2스텝 많게는 3스텝의 단계를 거치면서 판재의 소성가공을 수행하는 방식이다. 이와 관련되는 선행특허로서 한국 공개특허공보 제2009-0040008호의 "롤러 헤밍 장치", 한국 등록특허공보 제0641329호의 "롤러형 헤밍장치" 등이 알려져 있다.

한국 공개특허공보 제2009-0040008호는 다관절 로봇의 아암 선단에 회전유닛이 부착되고, 상기 회전유닛의 하부에는 가압 실린더가 구성되며, 상기 가압 실린더의 작동로드 선단에는 예비 헤밍롤러와 메인 헤밍롤러를 장착하여 구성되는 롤러 헤밍 장치에 있어서, 상기 회전유닛의 일측에 연장 형성되는 프레임을 통하여 장착되어 상기 헤밍 가공을 위한 인너 패널의 일측에 대하여 가압볼이 실린더 구동에 의해 예비 헤밍롤러보다 먼저 가압 지지하면서 지나도록 하는 보조 가압수단을 포함하는 구성을 제안한다. 이에 따라, 클램핑 유닛을 배제하여 조작 상의 불편함을 덜고, 생산성 저하 및 안전사고의 위험 요인을 제거하는 효과를 기대한다.

한국 등록특허공보 제0641329호는 구동원에 의하여 상하 및 좌우방향으로 이동가능한 헤밍장치로써; 프레임에 고정되는 복수개의 유압실린더와; 상기 유압실린더에 의하여 상하 이동 가능하고, 패널의 헤밍을 수행하기 위한 복수개의 헤밍롤러와; 패널의 헤밍시, 상기 각각의 헤밍롤러와 근접하게 되는 복수개의 가이드롤러; 그리고 상기 가이드롤러를 수평방향으로 전후 이동시키기 위한 복수개의 유압실린더를 포함하여 구성된다. 이에 따라, 비교적 간단한 장치로 구현됨과 동시에 부분적인 헤밍을 신뢰도 높게 수행할 수 있는 장점을 기대한다.

상기한 선행특허에 의하면 유연한 생산시스템을 기반으로 초기 설비투자비를 감소하고 애프터 마켓 및 프로토타입 차량 제작에 유용성을 보일 여지는 있으나, 초경량소재인 마그네슘 합금의 경우 헤밍과정에서 절곡부에 손상이 발생하여 제품의 불량과 생산성 저하를 초래하는 폐단이 있다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 마그네슘 합금과 같은 난성형성 판재의 플랜지부에 한정하여 열을 작용하면서 소성가공을 수행하여 균열이나 파단에 의한 불량을 방지하는 국부 가열을 적용한 롤러헤밍 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 경량의 내부판재와 외부판재를 헤밍롤러 상에서 가압하여 결합하는 제조방법에 있어서: 상기 헤밍롤러와 동일한 몸체 상에 가열수단을 탑재하고, 상기 내부판재의 변부를 수용하는 외부판재의 가열점 상으로 가열수단의 열을 작용하면서 헤밍롤러로 절곡하여 결합하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 가열수단은 방향조절기와 광량조절기를 지닌 레이저 건인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 레이저 건은 온도측정기를 통하여 가열점의 온도를 실시간으로 검출하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 가열수단은 외부판재의 절곡되는 내외측면 중에서 외측으로 가열점을 형성하며 연화하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 가열수단의 가열점은 헤밍롤러와 외부판재의 접촉점에서 1~5㎜ 선행한 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 마그네슘 합금과 같은 난성형성 판재의 플랜지부에 한정하여 열을 작용하면서 소성가공을 수행하여 균열이나 파단에 의한 불량을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 구현하는 개념을 나타내는 개략구성도
도 2는 본 발명에 따른 방법에 의한 헤밍 가공을 나타내는 도식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 난성형성을 지닌 경량의 내부판재(11)와 외부판재(12)를 헤밍롤러(20) 상에서 가압하여 결합하는 제조방법에 관련된다. 난성형성의 경량 소재는 자동차 분야에 있어서 저연비화를 실현하기 위한 필수적인 사항으로서 마그네슘 합금, 알루미늄 합금, 티탄ㆍ티탄합금 등을 포함할 수 있으며 이에 한정하지 않는다. 다만, 비금속성인 플라스틱, 수지기반의 복합재료 등은 제외한다. 내부판재(11)와 외부판재(12)는 헤밍롤러(20)에 의하여 변부(플랜지)에서 상호 겹친 상태로 결합되면서 자동차 도어, 후드, 트렁크 리드와 같은 하나의 부품으로 완성된다.

본 발명에 따르면 상기 헤밍롤러(20)와 동일한 몸체 상에 가열수단을 탑재하는 것을 특징으로 한다. 가열수단은 난성형성을 지닌 경량 판재에 열을 제공하여 연화하는 것으로서 열변형이나 소성가공의 결함을 최소화하면서 신속하고 정확한 헤밍 가공을 수행한다. 가열수단이 헤밍롤러(20)와 동일한 몸체(로봇)에 탑재되어야 내부판재(11)와 외부판재(12)의 변부를 따라 헤밍롤러(20)를 이동하며 작업하는 과정에서 상대적 운동이 적어 온도제어의 신뢰성이 향상된다.

이때, 상기 가열수단은 방향조절기(32)와 광량조절기(34)를 지닌 레이저 건(30)을 사용하는 것이 바람직하다. 레이저 건(30)의 레이버빔은 외부판재(12)의 종류와 무관하게 높은 에너지 강도를 구현하여 국부적으로 급속한 온도상승을 유발한다. 방향조절기(32)는 레이저 건(30)의 레이저빔이 조사되는 방향을 다축으로 조절하고, 광량조절기(34)는 소재의 종류와 두께에 따라 레이저 건(30)에서 조사되는 레이저빔의 양을 가변한다. 레이저 건(30)이 헤밍롤러(20)와 동일한 몸체에 탑재되더라도 방향조절기(32)에 의하여 조사 자세를 변동할 수 있다.

한편, 상기 레이저 건(30)은 온도측정기(36)를 통하여 가열점(15)의 온도를 실시간으로 검출하는 것이 좋다. 레이저 건(30)의 레이저빔은 대부분 판재로 흡수되지만 반사되는 일부의 파장을 측정하여 온도를 검출한다. 이와 같이 온도측정기(36)를 사용하면 광량조절기(34)와 연계하여 가열점(15)의 온도조절을 신속하고 정확하게 수행할 수 있다.

물론, 가열수단으로서 레이저 건(30) 외에 고주파 유도가열, 가스가열 등 다른 수단을 독립적/병용적으로 사용하는 것도 무방하다.

그리고, 투입되는 외부판재(12)의 신속한 가열이나 고른 온도분포의 유지를 위여 별도의 예열 공정을 부가할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 내부판재(11)의 변부를 수용하는 외부판재(12)의 가열점(15) 상으로 가열수단의 열을 작용하면서 헤밍롤러(20)로 절곡하여 결합하는 것을 특징으로 한다. 가열수단으로서 레이저 건(30)을 사용하는 경우 가열점(15)의 형성이 용이하다. 내부판재(11)와 외부판재(12)의 변부(플랜지)를 겹치는 과정에서 가열점(15)에 의한 연화와 헤밍롤러(20)에 의한 가압이 복합적으로 작용하여 소성변형에 의한 결합이 수행된다.

이때, 상기 가열수단은 외부판재(12)의 절곡되는 내외측면 중에서 외측으로 가열점(15)을 형성하며 연화하는 것이 바람직하다. 통상적으로 외부판재(12)는 앵글처럼 직각으로 절곡된 구조로 투입되며, 절곡되는 내측면에 내부판재(11)가 수용된다. 내부판재(11)가 수용되는 반대측인 외측으로 가열점(15)을 형성하는 것이 작업성은 물론 품질에도 유리하게 작용한다.

한편, 상기 가열수단의 가열점(15)은 헤밍롤러(20)와 외부판재(12)의 접촉점에서 1~5㎜ 선행한 영역에 형성되는 것이 좋다. 헤밍롤러(20)와 레이저 건(30)이 동일한 로봇(도시 생략)의 몸체에 탑재되어 엔빌(도시 생략) 위에 겹쳐진 판재(11)(12)의 플랜지를 이동한다. 헤밍롤러(20)가 외부판재(12)에 접촉하여 가압하기 시작하는 접촉점에서 적절한 거리로 이격된 위치에 가열점(15)을 형성하여 레이저빔을 조사한다.

가열점(15)이 헤밍롤러(20)와 외부판재(12)의 접촉점에 너무 근접(1㎜ 이하)하거나 너무 이격되면(5㎜ 이상) 적절한 연화온도에 이르지 못하므로 외부판재(12)의 절곡과정에서 균열이나 파단에 의한 불량이 발생한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

11: 내부판재 12: 외부판재
15: 가열점 20: 헤밍롤러
30: 레이저 건 32: 방향조절기
34: 광량조절기 36: 온도측정기

Claims (5)

1. 경량의 내부판재(11)와 외부판재(12)를 헤밍롤러(20) 상에서 가압하여 결합하는 제조방법에 있어서:
   상기 헤밍롤러(20)와 동일한 몸체 상에 가열수단으로서 방향조절기(32)와 광량조절기(34)를 지닌 레이저 건(30)을 탑재하고,
   상기 내부판재(11)의 변부를 수용하는 외부판재(12)의 가열점(15) 상으로 가열수단의 열을 작용하면서 헤밍롤러(20)로 절곡하여 결합하되,
   상기 레이저 건(30)은 온도측정기(36)를 통하여 가열점(15)의 온도를 실시간으로 검출하고,
   상기 가열수단은 외부판재(12)의 절곡되는 내외측면 중에서 외측으로 예열과 동시에 가열점(15)을 형성하며 연화하며,
   상기 가열수단의 가열점(15)은 헤밍롤러(20)와 외부판재(12)의 접촉점에서 1~5㎜ 선행한 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 국부 가열을 적용한 롤러헤밍 방법.
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