KR101417348B1

KR101417348B1 - 하이드로포밍 장치

Info

Publication number: KR101417348B1
Application number: KR1020120105987A
Authority: KR
Inventors: 한상빈; 이태오; 허시명
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-07-08
Also published as: KR20140039624A

Abstract

하이드로포밍 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 하이드로포밍 장치는 돌출부를 성형하기 위한 보조공간을 포함하며, 제품성형을 위한 튜브가 삽입되는 제품성형공간이 구비되는 금형; 상기 금형의 개방부를 밀폐토록 제공되며 상기 제품성형공간을 고압으로 유지시키는 제1가압유닛; 및 상기 보조공간을 밀폐토록 제공되며 상기 튜브에 밀착되어 돌출부의 형성에 대응하여 신축하며 상기 보조공간을 고압으로 유지시키는 제2가압유닛;을 포함한다.

Description

하이드로포밍 장치 {HYDROFORMING APPARATUS}

본 발명은 하이드로포밍 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 돌출형 제품의 성형시 돌출부의 터짐이 발생하지 않도록 구조를 개선한 하이드로포밍 장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로포밍 공법은 유압(hydraulic pressure)이나 공압(pneumatic pressure)을 이용하여 피가공물을 확대 성형시키는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나이다.

이러한 하이드로포밍 공법은 심(seam)용접(또는 저항용접)된 튜브를 소재로 하여 튜브의 양끝단을 펀치로 밀봉한 상태에서 튜브 내부의 압력을 상승시켜서 원하는 형상으로 성형한다.

도 1은 종래 기술에 따른 하이드로포밍 장치의 내부를 보인 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 하이드로포밍 장치에 의해 제조된 제품의 일부를 도시한 도면이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 하이드로포밍 공법으로 튜브(20)의 일측에 돌출부(22)를 성형하기 위한 하이드로포밍 장치(1)는 일정한 성형공간(12)을 갖는 하이드로포밍 금형(10)을 마련하고, 이 금형(10)의 성형공간에 대응하도록 튜브(20)를 밴딩하여 금형(10)의 성형공간에 안착한다.

그리고, 실린더(30, 40)에 조립된 펀치(32, 42)를 튜브(20)의 끝단부에 각각 삽입하고, 이 펀치(32, 42)를 통해 확관액을 공급하여 압력을 가하면 튜브(20)의 일측이 금형(10)에 가공된 보조성형공간(14)으로 돌출된다. 이때, 금형(10)은 튜브(20)의 일측이 돌출되는 부분에 지지용 펀치(52)를 접촉하도록 하며, 이 지지용 펀치(52)를 후퇴하며 튜브(20)의 돌출부(22) 길이를 조절한다.

그러나, 종래의 하이드로포밍 장치(1)는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브(20)의 돌출부(22)를 지지하기 위한 지지용 펀치(52)의 전면부가 평면으로 가공되고 있으며, 이에 따라 튜브(20)의 외주면과 지지용 펀치(52)의 전면부 사이가 밀착되지 않아 발생하는 틈(α)에 의해 돌출부(22)가 형성되어야할 튜브(20)가 터지는 터짐부 결함이 발생되고 있다.

이와 같이, 종래의 하이드로포밍 장치(1)는 이와 같이 발생되는 터짐부 결함에 의해 돌출부(22)가 완전하게 돌출되지 않으므로 정상적인 제품으로 활용될 수 없고, 이에 따라 폐기처리됨에 따라 제조원가를 상승시키는 요인이 되고 있다.

또한, 종래의 하이드로포밍 장치(1)에서 제조된 제품 중 일부는 돌출부(22) 터짐 등의 결함이 발생하지 않더라도 돌출부(22)의 두께 치수의 측정시, 튜브(20)와 지지용 펀치(52) 사이의 틈으로 누출된 양이 많은 부분의 두께 치수(d2)가 기준 두께보다 두껍게 형성되거나, 누출된 양이 적은 부분의 두께 치수(d1)가 기준 두께보다 얇게 형성되는 품질 불량을 일으키는 요인이 되고 있다.

본 발명의 일 실시예는 튜브에 돌출부 성형시 터짐 결함의 발생을 방지할 수 있고, 돌출부의 두께가 일정하게 유지되도록 하여 돌출부의 품질을 향상시키도록 한 하이드로포밍 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 하이드로포밍 장치는 돌출부를 성형하기 위한 보조공간을 포함하며, 제품성형을 위한 튜브가 삽입되는 제품성형공간이 구비되는 금형; 상기 금형의 개방부를 밀폐토록 제공되며 상기 제품성형공간을 고압으로 유지시키는 제1가압유닛; 및 상기 보조공간을 밀폐토록 제공되며 상기 튜브에 밀착되어 돌출부의 형성에 대응하여 신축하며 상기 보조공간을 고압으로 유지시키는 제2가압유닛;을 포함하고, 상기 제2가압유닛은 상기 튜브의 외주면에 대응하는 형태로 제공되어 상기 튜브의 외주면에 밀착되는 돌출부 지지용 펀치와, 상기 금형의 일측에 제공되어 상기 돌출부 지지용 펀치를 신축시키도록 제공되는 돌출부 지지용 실린더를 포함하고, 상기 돌출부 지지용 펀치는 상기 튜브의 외주면에 밀착되어 상기 돌출부의 성형에 따라 신축되며, 축방향으로 중공부가 마련된 주 지지펀치와, 상기 주 지지펀치의 중공부에 삽입되어 고정 유지되는 보조 지지펀치를 포함한다.

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또한, 상기 보조 지지펀치는 링크부재를 매개로 상기 금형 또는 상기 실린더에 연계되고, 상기 주 지지펀치에는 신축시 상기 링크부재가 관통하도록 제공된 슬릿홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 튜브의 돌출부 형성시 두께를 일정하게 유지할 수 있으며, 돌출부의 성형과정에서 터짐 결함을 방지할 수 있고, 돌출부의 두께를 일정하게 성형할 수 있어 제품의 두께 편차를 최소화 및 이로 인한 두께 결합을 방지하여 품질 향상을 도모하며, 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 하이드로포밍 장치의 내부를 보인 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 하이드로포밍 장치에 의해 제조된 제품의 일부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 내부를 보인 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 돌출부 성형용 가압유닛을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 돌출부 성형용 가압유닛을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치에 의해 제조된 제품의 일부를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 내부를 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 돌출부 성형용 가압유닛을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 돌출부 성형용 가압유닛을 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치에 의해 제조된 제품의 일부를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예의 하이드로포밍 장치(100)는 제품성형을 위한 제품성형공간(112)이 구비되는 금형(110)을 포함할 수 있다.

이러한 금형(110)은 제품성형공간(112)의 양 끝단부가 개방되어 있고, 제품성형공간(112)에 튜브(120)를 삽입한 상태에서 튜브(120)의 내부에 압력을 가하여 튜브(120)를 확장시킴으로써 소정의 형태를 갖는 제품을 생산할 수 있다.

이를 위해, 하이드로포밍 장치(100)에는 튜브(120)가 삽입된 양 끝단부의 마련되는 개방부를 밀폐하며 제품성형공간을 고압을 유지시키는 제1가압유닛(130, 140)이 제공될 수 있다.

일례로 제1가압유닛(130, 140)은 단부가 튜브(120)의 내측으로 일부 삽입되는 펀치(132, 142)가 마련되고, 이 펀치(132, 142)는 가압용 실린더(134, 144)에 의해 가압되며 튜브(120)의 양단부를 각각 고정할 수 있다.

또한, 펀치(132, 142) 중 어느 하나의 내부로는 튜브(120) 내부에 가압력을 제공하기 위한 유체가 유입되는 유입배관이 연계될 수 있다.

가압용 실린더(134, 144)는 내부에 유체가 수용되는 본체부를 포함할 수 있고, 이 본체부에는 펀치(132, 142)를 이동시키도록 연계된 피스톤이 구비될 수 있다. 피스톤은 본체부 내부를 구획토록 제공되며, 본체부에는 이 피스톤을 기준으로 양측으로 유체가 유출입되는 유출공이 제공될 수 있다. 이러한 가압용 실린더(134, 144)는 유출공을 통해 본체부로 유입되는 유체에 의해 피스톤이 이동하며 펀치(132, 142)를 가압할 수 있다.

또한, 튜브(120)의 일측에는 돌출부(122)가 일체로 성형될 수 있으며, 이를 위해 금형(110)에는 제품성형공간(112)의 일측에 돌출부를 성형하기 위한 보조성형공간(114)이 연통될 수 있다.

그리고, 금형(110)에는 보조성형공간(114)을 밀폐하기 위한 제2가압유닛(150)이 제공될 수 있다.

제2가압유닛(150)은 보조성형공간(114)을 밀폐하도록 제공되며, 튜브(120)에 밀착되며 돌출부(122)의 성형에 대응하여 신축할 수 있다. 또한, 제2가압유닛(150)은 돌출부(122)가 성형되는 과정에서 보조성형공간(114)을 고압으로 유지시키도록 제공될 수 있다.

이를 위해, 제2가압유닛(150)은 전면부가 튜브(120)의 외주면에 대응하는 형태로 제공된 돌출부 지지용 펀치(152)를 포함할 수 있다. 이때, 돌출부 지지용 펀치(152)는 전면부가 튜브(120)의 외주면에 밀착 유지될 수 있다.

예컨대, 튜브(120)에서 돌출부(122)가 성형되는 외주면은 원호형으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 돌출부 지지용 펀치(152)의 전면부는 돌출부(122)가 성형될 튜브(120)의 외주면에 대응하는 원호형태로 제공될 수 있다.

또한, 제2가압유닛(150)은 금형(110)의 일측에 제공되어 돌출부 지지용 펀치(152)를 신축시키도록 제공된 돌출부 지지용 실린더(154)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 돌출부 지지용 실린더(154)는 내부에 유체가 수용되는 공간이 마련된 본체부(156)를 포함할 수 있다.

또한, 이 본체부(156)에는 돌출부 지지용 펀치(152)와 연계되며 본체부(156)의 수용공간을 구획하도록 피스톤(158)이 이동 가능하게 제공될 수 있다.

또한, 본체부(156)에는 피스톤(158)을 기준으로 양쪽에 유체의 유입 또는 배출을 위한 유출공(160, 161)이 각각 마련될 수 있다. 본체부(156)는 별도로 구비된 유압공급수단으로부터 유출공(160, 161)을 통해 유입 또는 배출이 일어나며 피스톤(158)을 이동시키게 되고, 이와 같이 피스톤(158)이 이동함에 따라 돌출부 지지용 펀치(152)의 신축을 제어할 수 있다.

여기서 돌출부 지지용 펀치(152)는 튜브(120)의 외주면에 밀착되는 주 지지펀치(152a)를 포함할 수 있다. 주 지지펀치(152a)는 돌출부(122)의 성형이 이루어짐에 따라 신축하며 돌출부(122)의 성형을 안내할 수 있다.

한편, 주 지지펀치(152a)는 축방향으로 중공부가 마련되며, 이 중공부에는 보조 지지펀치(152b)가 고정 유지될 수 있다.

즉, 주 지지펀치(152a)와 보조 지지펀치(152b)는 돌출부(122)의 성형전에 튜브(120)의 외주면에 함께 밀착된 상태이며, 주 지지펀치(152a)는 돌출부(122)가 성형됨에 따라 수축될 수 있다. 이때 보조 지지펀치(152b)는 고정된 상태로 돌출부(122)의 내주면 성형을 안내할 수 있다.

이를 위해, 보조 지지펀치(152b)는 링크부재(162)를 매개로 금형(110) 또는 실린더(154)에 연계될 수 있다.

바람직하게는 본 실시예에서 보조 지지펀치(152b)를 고정하는 링크부재(162)는 실린더(154)에 연계될 수 있다.

일례로, 본 실시예에서 링크부재(162)는 실린더(154)의 일측에 축방향으로 이동 가능하게 연계될 수 있다.

링크부재(162)는 보조 지지펀치(152b)에 결합된 제1링크(162a)와, 제1링크(162a)와 연결되며 실린더(154)측으로 연장된 제2링크(162b)를 포함할 수 있다.

바람직하게는 제1링크(162a)는 보조 지지펀치(152b)의 외주면에 결합되어 외측으로 연장된 형태이다. 또한, 제1링크(162a)의 단부는 제2링크(162b)의 일측에 삽입되어 결합유지될 수 있다. 이를 위해 제1링크(162a)의 단부에는 나선부가 형성될 수 있으며 제2링크(162b)에 대응하여 형성되는 나선홀에 체결되거나, 제2링크(162b)의 일측에 제공되는 구멍을 관통한 후 너트(162c) 등의 체결부재에 의해 결합유지될 수 있다.

또한, 실린더(154)의 일측에는 제2링크(162b)가 삽입되는 브래킷(155)이 제공될 수 있다.

이 브래킷(155)에는 제2링크(162b)가 삽입된 상태에서 너트(155a, 155b) 등의 체결부재가 체결됨에 따라 제2링크(162b)를 결합 유지할 수 있다.

여기서, 링크부재(162)는 제2링크(162b)가 브래킷(155)에 고정된 길이를 조절함에 따라 보조 지지펀치(152b)의 돌출된 길이를 조절할 수 있다.

또한, 주 지지펀치(152a)의 일측에는 신축시 링크부재(162), 즉 보조 지지펀치(152b)의 외주면으로 연장되는 제1링크(162a)와 간섭되지 않도록 주 지지펀치(152a)의 외주면에 이동시 제1링크(162a)의 이동변위에 대응하는 부분이 관통된 슬릿홈(153)이 제공될 수 있다.

따라서, 본 실시예의 하이드로포밍 장치(100)는 제1가압유닛(120, 130)의 펀치(132, 142) 중 어느 하나가 가압용 실린더(134 또는 144)에 의해 가압됨에 따라 튜브(120)의 내부에 압력을 제공하게 되며, 이와 동시에 제2가압유닛(150)의 주 지지펀치(155a)가 후퇴함에 따라 돌출부(122)를 성형할 수 있다. 또한, 이때 보조 지지펀치(152b)는 고정 유지됨에 따라 돌출부(122) 내주면의 성형을 안내할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서 제2가압유닛(150)에 의해 성형이 안내되는 돌출부(122)는 도 6 와 같이, 외주면과 내주면 사이의 두께가 일정하게 성형될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

100: 하이드로포밍 장치 110: 금형
112: 제품성형공간 114: 보조성형공간
120: 튜브 122: 돌출부
130, 140: 제1가압유닛 132, 142: 펀치
134, 144: 가압용 실린더 150: 제2가압유닛
152: 돌출부 지지용 펀치 152a: 주 지지펀치
152b: 보조 지지펀치 153: 슬릿홈
155: 브래킷 156: 본체부
158: 피스톤 160, 161: 유출공
162: 링크부재 162a: 제1링크
162b : 제2링크

Claims

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돌출부를 성형하기 위한 보조공간을 포함하며, 제품성형을 위한 튜브가 삽입되는 제품성형공간이 구비되는 금형; 상기 금형의 개방부를 밀폐토록 제공되며 상기 제품성형공간을 고압으로 유지시키는 제1가압유닛; 및 상기 보조공간을 밀폐토록 제공되며 상기 튜브에 밀착되어 돌출부의 형성에 대응하여 신축하며 상기 보조공간을 고압으로 유지시키는 제2가압유닛;을 포함하고,
상기 제2가압유닛은 상기 튜브의 외주면에 대응하는 형태로 제공되어 상기 튜브의 외주면에 밀착되는 돌출부 지지용 펀치와, 상기 금형의 일측에 제공되어 상기 돌출부 지지용 펀치를 신축시키도록 제공되는 돌출부 지지용 실린더를 포함하고,
상기 돌출부 지지용 펀치는
상기 튜브의 외주면에 밀착되어 상기 돌출부의 성형에 따라 신축되며, 축방향으로 중공부가 마련된 주 지지펀치와,
상기 주 지지펀치의 중공부에 삽입되어 고정 유지되는 보조 지지펀치를 포함하는 하이드로포밍 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 보조 지지펀치는 링크부재를 매개로 상기 금형 또는 상기 실린더에 연계되고,
상기 주 지지펀치에는 신축시 상기 링크부재가 관통하도록 제공된 슬릿홈이 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 장치.