KR101625790B1 - 고장력강 프레스 성형을 위한 예열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고장력강을 프레스로 성형하는 과정에서 모서리 부분의 정확한 성형과 스프링백 현상을 방지하기 위하여 소재의 특정부분을 정확하고 신속하게 가열할 수 있도록 하는 예열장치에 관한 것이다.
본 발명은 소재 적재장치와 프레스 장치의 사이에 예열장치를 설치하되, 소재를 정확히 안착시킬 수 있도록 구성과 소재의 절곡선과 같은 위치와 방향으로 반사갓을 갖는 적외선램프를 설치하며, 예열장치의 상부에는 적외선 램프의 설치 위치를 따라 온도센서를 설치함을 특징으로 한다.

Description

고장력강 프레스 성형을 위한 예열장치{Pre-heating device for press forming high strength steel}

본 발명은 고장력강을 프레스로 성형하는 과정에서 모서리 부분의 정확한 성형과 스프링백 현상을 방지하기 위하여 소재의 특정부분을 정확하고 신속하게 가열할 수 있도록 하는 예열장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 자동차의 차체 등 많은 종류의 기계류 부품들이 철판을 프레스로 성형하여 만들어진다.

프레스는 철판을 굽히고 구멍을 형성하고 늘이는 등의 방법을 통하여 임의의 입체적인 형상으로 성형을 하게 되는데, 프레스의 상하에는 각각 성형할 부품형상의 상부 형상과 하부 형상이 입체적인 요철로 만들어진 상하부 금형이 설치되어 있고, 하부금형의 위해 소재를 안착시킨 후 상부금형을 하강시켜 밀착시킴으로써 소재가 상하부 금형의 사이에서 금형의 모양대로 성형되는 것이다.

이와 같은 프레스를 이용한 철판 성형에서의 문제점으로는 직각에 가까운 각도로는 절곡이 명확히 이루어지지 않는다는 것인데, 특히 근래 자동차의 부품으로 많이 사용되는 고장력강의 경우 철판의 스프링 백(spring back) 현상에 의해 굽힘 각도가 회복되는 현상이 있으며, 비틀림(twist) 현상과 표면주름(wrinkle), 성형부 크랙(crack) 현상 등이 발생하는 문제가 있었다.

이러한 현상들은 프레스부품의 중대한 결함이 되므로 안전상의 문제로 대두되었던 것이며, 불량률의 상승에 생산능률의 저하 등 많은 프레스를 이용하는 부품 산업의 대표적인 문제로 이어졌던 것이다.

종래에도 이러한 문제점을 해결하기 위해 열간 소성가공 방법을 이용하기도 하였지만, 이는 소재를 전체적으로 가열함에 따라 가열시간이 많이 소요되고, 가열이 필요치 않은 부분까지도 가열하여야 하므로 생산원가의 상승을 초래함은 물론이고 과도한 가열로 소재성질의 변화가 발생하여 성능의 저하를 초래하게 되는 등 많은 문제가 있었다.

특허 공개공보 10-2013-0069201(공개일자 2013년06월26일)

상기 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 소재를 프레스에 이송하기 전에 소재의 필요한 부분만을 정확하게 가열할 수 있고, 이러한 예열장치로의 안착과 프레스로의 공급이 정확하고 원활하게 이루어질 수 있도록 제어함으로써 소재를 프레스로 성형할 때 상기한 스프링 백과 비틀림, 주름, 크랙 등의 불량을 최소화할 수 있도록 하며, 그에 따라 고품질의 철판소재를 제공할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소재 적재장치와 프레스 장치의 사이에 예열장치를 설치하되, 로봇이 적재장치의 소재를 집어 예열장치에서 예열한 후 소재를 프레스로 이동할 수 있도록 구성하였다.

특히 예열장치에는 소재를 정확히 안착시킬 수 있도록 구성을 구비하고, 소재의 절곡선과 같은 위치와 방향으로 반사갓을 갖는 적외선램프를 설치함을 특징으로 한다.

또한 예열장치의 상부에는 적외선 램프의 설치 위치를 따라 온도센서를 설치하여 소재가 예열장치에 안착 완료되면 제어장치가 적외선 램프를 가동시켜 소재를 예열토록 하며, 온도센서의 측정 열을 제어장치로 전달하여 설정된 온도에 이르면 제어장치가 로봇을 구동시켜 소재를 다시 집어 프레스로 이동시키도록 제어함을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 소재의 절곡할 부분에만 집중적으로 신속하게 가열할 수 있어서 스프링 백이나 비틀림, 주름, 크랙 등의 문제 발생을 최소화할 수 있게 되며, 이에 따라 불량이 적고 고품질의 프레스 소재를 제공할 수 있게 된다.

특히 소재의 필요한 부분을 신속하게 가열하면서 정확한 위치에 정확한 온도가 되도록 가열하여 예열의 효과를 극대화하며, 전체적인 예열 공정이 원활하게 진행되도록 제어함으로써 생산성을 떨어뜨리지 않고 효율적인 프레스 작업이 가능하게 되는 매우 유용한 발명이라 할 수 있다.

도 1는 본 발명에 의해 절곡할 소재의 예시 평면도
도 2는 본 발명의 예열장치가 적용된 적재장치 및 프레스의 설치상태 평면도
도 3은 본 발명의 예열장치에 대한 사시도
도 4는 본 발명의 예열장치에 대한 평면도
도 5는 본 발명의 예열장치에 대한 작용상태 단면도
도 6은 본 발명에 의한 제어장치의 구성 예시도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 예열장치는 소재(100)를 준비하여 쌓아두는 적재장치(10)와 프레스 장치의 사이에 설치되어 로봇(40)이 적재장치(10)의 소재(100)를 집어 예열장치(20)에 안착시킨 후 예열이 완료되면 다시 소재(100)를 집어 프레스(30)로 이동할 수 있도록 구성된다.

예열장치(20)는 프레스(30)의 하부금형과 같거나 근접하는 높이에 설치함이 적당하다.

예열장치(20)에는 베이스(21)의 가장자리에 소재(100)를 안착시키는 가이드(22)를 구성하는데, 상면에 소재(100)의 가장자리가 정확히 안착되는 안착면(22-1)을 갖고, 안착면(22-1)의 옆에는 소재(100)를 외부에서 감싸는 형태로 돌출되면서 소재(100)가 정확히 안착면(22-1)에 유입되도록 경사면(22-2)을 구성하였다.

베이스(21)의 상부에는 소재(100)의 절곡선(101)과 같은 위치와 방향으로 적외선램프(23)를 설치하였으며, 반사판(24)을 구성하여 적외선 램프(23)를 아래에서 감싸면서 위를 향해 열이 반사되도록 하였다.

적외선 램프(23)와 반사판(24)이 설치되지 않은 부분의 베이스(21) 상면에는 수 개의 받침돌부(25)를 형성하였는데, 받침돌부(25)의 높이는 가이드(22)의 안착면(22-1)과 같은 높이로 구성하여 소재가 안착되었을 때 소재(100)가 아래로 처지지 않고 전체적으로 수평을 유지할 수 있도록 하였다.

예열장치(20)의 상부에는 적외선 램프(23)의 설치 위치를 따라 몇 개의 온도센서(26)를 설치하여 제어장치(1)로 측정온도를 전달하도록 하였다.

제어장치(1)는 로봇(40)이 소재(100)를 상기 예열장치(20)에 안착시키면 적외선 램프(23)를 작동시키고 동시에 온도센서(26)를 통하여 온도를 측정하게 하며, 온도센서(26)의 측정 온도가 미리 설정된 온도가 되면 다시 로봇(40)을 작동시켜 소재(100)를 집어 프레스(30)로 이동시키도록 제어하는 것이다.

상기 적외선 램프(23)는 통상 순간 온도가 500℃에 이르며, 절곡을 위해 가열할 부분에 10초 정도 작용하여 300℃ 내지 400℃가 될 수 있도록 구성하고 제어한다.

이와 같은 본 발명의 작용을 순서대로 살펴본다.

먼저 제어장치(1)에 의해 로봇(40)이 적재장치(10)에 준비된 소재(100)를 집어 예열장치(20)로 이동시켜 예열장치(20)의 안착면(22-1) 바로 위에서 소재(100)를 놓는다.

소재(100)는 경사면(22-2)에 의해 미끄러지면서 안착면(22-1)에 정확하게 안착된다.

안착된 소재(100)의 중간 부분은 받침돌부(25)에 의해 받쳐지므로 전체적으로 소재(100)는 수평이 유지된다.

소재(100)가 예열장치(20)에 안착 완료되면 제어장치(1)가 적외선 램프(23)를 가동시켜 소재(100)를 예열한다. 이때 반사판(24)은 열이 정확하게 절곡될 위치를 가열하도록 도와주며, 열의 낭비를 방지하면서 신속한 가열이 가능하게 한다.

온도센서(26)가 소재의 해당부분(절곡할 부분) 열을 측정하여 제어장치(1)로 전달하고 제어장치(1)에 미리 설정된 온도에 이르면, 제어장치(1)가 로봇(40)을 구동시켜 소재(100)를 다시 집어 프레스(30)로 이동시키고, 프레스(30)의 상부금형이 하강하면서 성형을 하게 된다.

상기와 같이 프레스(30)가 성형작업을 하는 동안 로봇(40)은 적재장치(10)로 이동하여 다음 작업할 소재(100)를 예열장치(20)로 이동시키며, 이하 상기 작업을 계속 반복한다.

1: 제어장치
10: 적재장치
20: 예열장치
21: 베이스
22: 가이드
22-1: 안착면
22-2: 경사면
23: 적외선 램프
24: 반사판
25: 받침돌부
26: 온도센서

Claims (2)

1. 소재(100)를 준비하여 쌓아두는 적재장치(10)와 프레스 장치의 사이에서 로봇(40)이 적재장치(10)의 소재(100)를 집어 예열장치(20)에 안착시킨 후 예열이 완료되면 다시 소재(100)를 집어 프레스(30)로 이동할 수 있도록 구성하되,
   예열장치(20)는 프레스(30)의 하부금형과 같거나 근접하는 높이에 설치하고, 베이스(21)의 가장자리에 소재(100)를 안착시키는 가이드(22)를 구성하고, 가이드의 상면에는 소재(100)의 가장자리가 정확히 안착되는 안착면(22-1)과, 안착면(22-1)의 옆에 소재(100)를 외부에서 감싸는 형태로 돌출되면서 소재(100)가 정확히 안착면(22-1)에 유입되도록 경사면(22-2)을 구성하며,
   베이스(21)의 상부에는 소재(100)의 절곡선(101)과 같은 위치와 방향으로 적외선램프(23)를 설치하였으며, 반사판(24)을 구성하여 적외선 램프(23)를 아래에서 감싸면서 위를 향해 열이 반사되도록 하여 절곡하고자 하는 위치를 정확하게 가열토록 하며,
   적외선 램프(23)와 반사판(24)이 설치되지 않은 부분의 베이스(21) 상면에는 수 개의 받침돌부(25)를 형성하되, 받침돌부(25)의 높이는 가이드(22)의 안착면(22-1)과 같은 높이로 구성하여 소재가 안착되었을 때 소재(100)가 아래로 처지지 않고 전체적으로 수평을 유지할 수 있도록 하며,
   예열장치(20)의 상부에는 적외선 램프(23)의 설치 위치를 따라 몇 개의 온도센서(26)를 설치하여 제어장치(1)로 측정온도를 전달하도록 구성하며,
   제어장치는 로봇(40)이 적재장치(10)에 준비된 소재(100)를 집어 예열장치(20)로 이동시켜 예열장치(20)에 소재를 안착시키는 동작과, 소재(100)가 예열장치(20)에 안착 완료되면 제어장치(1)가 적외선 램프(23)를 가동시켜 소재(100)를 예열하는 동작과, 온도센서(26)가 열을 측정하여 제어장치(1)로 전달하고 제어장치(1)에 미리 설정된 온도가 되면 제어장치(1)가 로봇(40)을 구동시켜 소재(100)를 다시 집어 프레스(30)로 이동시키는 동작과, 프레스(30)가 성형작업을 하는 동안 로봇(40)은 적재장치(10)로 이동하여 다음 작업할 소재(100)를 예열장치(20)로 이동시키는 동작을 반복하도록 제어함을 특징으로 하는 고장력강 프레스 성형을 위한 예열장치.
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