KR101783245B1 - 벤딩 프레스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 벤딩 프레스 장치는 상형과 하형을 이용하여 일정형상의 성형빔을 벤딩 성형하고, 상기 상형의 상부곡률 성형면 상의 양 단부에 구성되어 상기 성형빔의 양 단부를 전자기력으로 홀딩하는 제1 전자석유닛, 상기 하형의 양 단부 양측에 구성되어 상기 하형 상의 성형빔의 양 단부의 양 측면을 전자기력으로 홀딩하는 제2 전자석유닛, 및 상기 제1, 제2 전자석유닛에 전원 공급을 제어하는 전원공급부를 포함할 수 있다.

Description

벤딩 프레스 장치{BENDING PRESS DEVICE}

본 발명은 벤딩 프레스 장치에 관한 것으로서, 상형과 하형을 이용하여 폐단면 형태의 범퍼 성형빔을 곡률 성형하되, 상기 성형빔의 양 단부를 홀딩한 상태로 벤딩하는 벤딩 프레스 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 범퍼성형빔은 롤 포밍 공법을 통하여 성형되는 폐단면 성형빔을 일정곡률로 성형하여 제작된다. 상기 롤 포밍 공법은 코일을 풀어 상부 성형롤과 하부 성형롤을 한 쌍으로 구성하는 롤 포머가 다단으로 일렬 배치되는 롤 포머 유닛을 거치도록 하여 다양한 형상으로 절곡 성형한다.

도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도로서, 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 공정은 공급되는 코일(10)을 풀어주는 언코일러(1)가 공정라인 전방에 구성되어 언코일 단계(S1)를 진행한다.

상기 언코일러(1)의 공정방향 후방에는 언코일러(1)로부터 풀려 나온 띠상의 강판을 평판의 강판패널(20)로 펴주는 스트레이트너(2)가 구비되어 스트레이트닝 단계(S2)를 진행한다.

상기 스트레이트너(2)의 공정방향 후방에는 스트레이트너(2)로부터 공급된 강판패널(20)에 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스(3)가 구비되어 피어싱 단계(S3)를 진행한다.

상기 브레이크 프레스(3)의 공정방향 후방에는 적어도 10단 이상의 롤 포머(R1~R7; 일부 미도시)들로 구성되는 롤 포밍 유닛(4)이 배치되어 상기 언코일러(1), 스트레이트너(2), 및 브레이크 프레스(3)를 거쳐 공급되는 강판패널(20)을 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 폐단면을 갖는 성형빔(30)의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S4)를 진행한다.

상기 롤 포밍 유닛(4)의 공정방향 후방에는 레이저 용접기(5)가 구비되어 레이저 발진기(5a)로부터 출력되는 레이저빔을 상기 성형빔(30)의 용접부에 조사하여 용접 단계(S5)를 진행한다.

그리고 상기 레이저 용접기(5)의 공정방향 후방에는 라운드 벤더(6)가 구비되어 성형할 곡률 반경을 따라 배치된 다단의 벤딩롤 유닛을 통하여 성형빔(30)을 통과시킴으로써 일정 곡률을 갖는 성형빔(40)으로 성형하는 벤딩 단계(S6)를 진행한다.

도 2는 일반적인 라운드 벤더의 측면 구성도로서, 상기 라운드 벤더(6)는 5단의 벤딩롤 유닛을 포함한다.

제1단 벤딩롤 유닛(BR1)은 롤 프레임(6a) 상의 공정방향 전방에 상하로 한 쌍의 벤딩롤로 구성되어 롤 포밍 유닛(4)의 최후단 롤 포머(도 1에서 R7)의 성형롤로부터 용접 단계(S5)를 거쳐 공급되는 성형빔(30)을 안내한다.

또한, 제2단 벤딩롤 유닛(BR2)은 상기 롤 프레임(6a) 상의 제1단 벤딩롤 유닛(BR1)의 공정방향 후방에 역시 상하로 한 쌍의 벤딩롤로 구성되어 상기 성형빔(30)을 곡률 반경 방향으로 구름 지지한다.

또한, 제3단, 제4단, 제5단 벤딩롤 유닛(BR3, BR4, BR5)은 상기 롤 프레임(6a) 상의 제2단 벤딩롤 유닛(BR2)의 공정방향 후방에 성형하고자 하는 곡률 반경을 따라 차례로 배치되며, 각각은 역시 상하로 한 쌍의 벤딩롤로 구성되어 상기 성형빔(30)을 통과시킴으로써 일정 곡률을 갖는 성형빔(40)으로 성형한다.

그리고 이러한 라운드 벤더(6)의 공정방향 후방에는 컷팅 프레스(7)가 구비되어 상기 성형빔(40)을 제품화하기 위한 완성품의 규격대로 절단하는 컷팅 단계(S7)를 진행한다.

도 3은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 공정을 통하여 생산된 차량용 범퍼 성형빔의 일 예에 의한 사시도로서, 상기한 롤 포밍 시스템 및 그 공정을 통하여 생산되는 일 예에 의한 차량용 범퍼 성형빔(50)을 도시하고 있으며, 일 예에 의한 범퍼 성형빔(50)은 상하로 폐단면을 갖도록 절곡되고, 양 단부가 레이저 용접되어 일정 곡률로 성형된다.

그러나 상기한 종래의 범퍼 성형빔(50)은, 도 3에서도 도시된 바와 같이, 라운드 벤더(6)를 통한 곡률 성형 시, 곡률 반경 방향의 폭이 넓은 내측 단면을 따라 몰림에 의해 깊이와 발생위치가 불균일한 다수의 덴트(D; Dent)를 발생시켜 범퍼성형빔(50)의 충돌강성을 저하시킬 수 있다.

또한, 상기 롤 벤딩기는 곡률 성형 시, 치수 정밀도가 낮고, 알루미늄 압출관재나 고강도 스틸관재의 곡률 성형에는 적용이 어렵고, 상기 라운드 벤더와 스트레치 벤딩기는 초기 설비 투자비가 높고, 사이클 타임이 길어서 생산성이 낮아질 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

대한민국 특허 출원 10-2012-0143592

본 발명의 목적은 성형 과정에서 발생되는 덴트(dent)를 줄여서 성형빔의 충돌강성을 저하시키지 않고, 치수정밀도가 높으며, 벤딩장치에 대한 초기 설비투자비가 비교적 적으며, 성형빔의 벤딩 사이클 타임을 줄여서 생산성을 향상시킬 수 있는 벤딩 프레스 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 벤딩 프레스 장치는 상형과 하형을 이용하여 일정형상의 성형빔을 벤딩 성형하고, 상기 상형의 상부곡률 성형면 상의 양 단부에 구성되어 상기 성형빔의 양 단부를 전자기력으로 홀딩하는 제1 전자석유닛, 상기 하형의 양 단부 양측에 구성되어 상기 하형 상의 성형빔의 양 단부의 양 측면을 전자기력으로 홀딩하는 제2 전자석유닛, 및 상기 제1, 제2 전자석유닛에 전원 공급을 제어하는 전원공급부를 포함할 수 있다.

상기 제1 전자석유닛은, 상기 상형의 상부곡률 성형면의 양 단부에 형성된 복수개의 홈 내부에 삽입되어 고정된 복수개의 제1 전자석으로 이루어질 수 있다.

상기 제2 전자석유닛은, 상기 하형의 양 단부 양측에 구성되는 고정 프레임, 상기 고정 프레임 상의 슬라이딩면에 슬라이딩 가능하게 각각 배치되는 이동 블록, 상기 성형빔의 양 단부의 양 측면에 대응하도록 상기 이동 블럭의 각 선단면에 고정되는 제2 전자석, 및 상기 고정 프레임 상에 고정되어 상기 이동 블록과 로드를 통하여 연결되며, 상기 제2 전자석을 상기 성형빔의 표면에 밀착시키거나 분리하도록 상기 이동 블록을 전진 또는 후진시키는 구동 실린더를 포함할 수 있다.

상기 전원공급부는 상기 상형이 상기 성형빔을 벤딩하기 전에 상기 제1, 제2전자석에 전원을 공급하여 상기 제1, 제2전자석이 전자기력을 발생시키도록 할 수 있다.

상기 성형빔은 인장강도가 1180 MPa 이상인 초고장력강판을 절곡하여 폐단면 빔으로 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 전자석유닛을 통해서 성형빔의 양단을 홀딩한 상태로 상하 금형에 의해 상기 성형빔을 설정된 곡률로 벤딩함으로서, 성형빔을 스트레칭 시킨 상태에서 벤딩하는 효과가 있으며, 프레스 성형에 따라서 기존의 롤 벤딩장치와 라운드 벤딩장치와 비교하여 사이클 타임을 줄일 수 있다.

또한, 롤 벤딩장치와 라운드 벤딩장치와 비교하여, 설비 투자비가 낮은 프레스 성형을 통하여 성형빔을 벤딩함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 벤딩 프레스 장치를 롤포밍 라인의 후단부에 연동하여 배치함으로써, 교체가 쉬우며, 전자석유닛을 다른 성형빔을 홀딩시키는 지그로 사용될 수 있다.

도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.
도 2는 일반적인 라운드 벤더의 측면 구성도이다.
도 3은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 공정을 통하여 생산된 차량용 범퍼빔의 일 예에 의한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 벤딩 프레스 장치의 측 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 다른 벤딩 프레스 장치의 정면도이다.
도 6 내지 8은 본 발명의 실시예에 따른 벤딩 프레스 장치의 단계별 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 벤딩 프레스 장치의 측 단면도이다.

도 4를 참조하면, 벤딩 프레스 장치는 프레스 구동부(402), 슬라이더(400), 상형(405), 제1 전자석(410), 베이스(425), 다이 플레이트(440), 하형(435), 성형빔(430), 고정 프레임(420), 및 제2 전자석(415)을 포함한다.

상기 다이 플레이트(440)는 상기 베이스(425) 위에 고정되어 배치되고, 상기 하형(435)은 상기 다이 플레이트(440) 위에 고정되어 배치된다. 그리고, 상기 하형(435)의 상부면에는 하부로 오목한 형태의 하부곡률 성형면(F1)이 형성된다.

상기 프레스 구동부(402)는 상기 하형(435)의 상부측에 설정된 거리를 두고 배치되고, 상기 슬라이더(400)는 상기 프레스 구동부(402)에 의해서 상하로 이동 가능하게 배치되고, 상기 상형(405)은 상기 슬라이더(400)의 하부에 고정되어 배치된다. 여기서, 상기 상형(405)의 하부면에는 상기 하부곡률 성형면(F1)에 대응하는 상부곡률 성형면(F2)이 형성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상형(405)과 상기 하형(435)에 의해서 벤딩 성형되는 상기 성형빔(430)은 단면이 폐단면인 파이프 형태를 가질 수 있으며, 상기 성형빔(430)은 초고장력강판으로 만들어지고, 인장강도가 1180 MPa 이상일 수 있다.

아울러, 상기 상형(405)과 상기 하형(435)이 합형되어 상기 성형빔(430)을 벤딩하되, 벤딩 성형시 상기 성혐빔(430)의 양 단부를 전자석유닛에 의해서 발생되는 전자기력으로 홀딩하여 상기 성형빔(430)의 양단을 고정시키는 구조를 가지고 있다.

따라서, 전자석유닛을 통해서 상기 성형빔(430)의 양단을 홀딩한 상태로 상하 곡률 금형에 의해 상기 성형빔(430)을 설정된 곡률로 벤딩함으로서, 사이클 타임을 줄일 수 있다.

또한, 롤 벤딩장치와 라운드 벤딩장치와 비교하여, 설비 투자비가 낮은 프레스 성형을 통하여 성형빔(430)을 벤딩함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 전자석유닛은 상기 상형에 설치되는 제1 전자석유닛(411), 및 상기 하형의 일측에 배치되는 제2 전자석유닛(511)을 포함하고, 상기 제1 전자석유닛(411)은 상기 상형(405)의 상부성형 곡률면(F1)의 양 단부에 형성된 홈 안으로 삽입되어 고정되는 제1 전자석(410)을 포함한다.

여기서, 상기 제1 전자석(410)은 상기 상부성형 곡률면(F1)의 양 단부에서 설정된 간격을 두고 적어도 두 개가 배치될 수 있으며, 도 4에서는 상기 제1 전자석(410)은 상기 상형(405)의 상부성형 곡률면(F1)의 양 단부에 3개씩 배치되어, 상기 성형빔(430)의 양 단부 상부면을 고정시킨다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상형(405)에 상기 제1 전자석(410)이 배치되는 것으로 설명하였으나, 상기 하형(435)의 하부성형 곡률면(F2)에 전자석이 삽입되어 고정되어 배치되어, 상기 성형빔(430)의 하부면을 고정시킬 수 도 있다.

아울러, 상기 제2 전자석유닛(511)은 상기 하형(435) 위에 배치되는 상기 성형빔(430)의 양 측면에 밀착되어 상기 성형빔(430)의 양 측면을 고정하는 제2 전자석(415)을 포함하고, 상기 제2 전자석유닛(511)에 대해서는 도 5를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 다른 벤딩 프레스 장치의 정면도로서, 도 4와 비교하여 동일 유사한 구조에 대해서는 그 설명을 생략하고, 주로 차이점에 대해서 설명한다.

도 5를 참조하면, 벤딩 프레스 장치는 슬라이더(400), 상형(405), 제1 전자석(410), 성형빔(430), 하형(435), 고정 프레임(420), 이동 블럭(505), 제2 전자석(415), 및 구동 실린더(500)를 포함한다.

상기 고정 프레임(420)은 상기 하형(435)의 양측에서 상기 성형빔(430)의 양 단부에 대응하는 위치에 고정되어 배치되고, 상기 이동 블럭(505)은 상기 고정 프레임(420) 위에 형성된 슬라이딩면에 배치된다.

상기 제2 전자석(415)은 상기 이동 블럭(505)의 선단면에 고정되고, 상기 구동 실린더(500)는 상기 고정 프레임(420)의 외측에 고정된 상태에서 로드를 통해서 상기 이동 블럭(505)을 밀거나 당기는 구조를 갖는다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 벤딩 프레스 장치의 작동을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 6 내지 8은 본 발명의 실시예에 따른 벤딩 프레스 장치의 단계별 작동 상태도이다.

먼저, 도 6을 참조하면, 상기 구동 실린더(500)가 상기 이동 블럭(505)을 전진시키고, 상기 이동 블럭(505)에 고정된 상기 제2 전자석(415)이 상기 성형빔(430)의 양 단부 양 측면에 각각 접촉된다.

즉, 상기 제2 전자석 유닛의 구동 실린더(500)는, 상기 상형(405)이 상기 성형빔(430)을 벤딩하기 전에 상기 제2 전자석(415)을 상기 성형빔(430)의 측면에 상기 성형빔(430)의 양 단부에 접촉시킨다.

그리고, 전원공급부(미도시)는 상기 제1 전자석(410)과 상기 제2 전자석(415)으로 전원을 공급하여 상기 제1 전자석(410)과 상기 제2 전자석(415)의 전자기력에 의해서 상기 성형빔(430)을 설정된 힘으로 홀딩한다.

이러한 상태에서, 도 7을 참조하면, 상기 프레스 구동부(402)에 의해서 상기 슬라이더(400)와 상기 상형(405)이 하강하여, 상기 성형빔(430)의 중심부 상부면을 누르면서 벤딩 성형을 수행한다.

이때, 상기 상형(405)의 상부성형 곡률면(F1)의 양 단부에 배치되는 상기 제1 전자석(410)이 상기 성형빔(430)의 양 단부 상부면에 접촉되고, 전자기력에 의해서 상기 성형빔(430)의 양 단부를 홀딩한다. 즉, 벤딩과정에서 상기 제1 전자석(410)과 상기 제2 전자석(415)의 전자기력에 의해서 상기 성형빔(430)의 양단부를 홀딩하여 고정시킨다.

따라서, 상기 성형빔(430)이 벤딩되는 과정에서, 상기 제1, 제2전자석유닛이 상기 성형빔(430)의 양단부를 전자기력으로 잡아 홀딩함으로서, 벤딩과정에서 상기 성형빔(430)을 양단부 방향으로 스트레치 시키는 효과를 구현할 수 있다.

이어서, 도 8을 참조하면, 상기 상형(405)과 상기 하형(435)에 의해서 벤딩 성형이 완료되면, 상기 전원공급부(미도시)는 상기 제1 전자석(410)과 상기 제2 전자석(415)으로 공급되는 전원을 차단하여, 상기 제1 전자석(410)과 상기 제2 전자석(415)에서 발생되는 전자기력을 제거한다.

그리고, 상기 구동 실린더(500)는 상기 로드를 통해서 상기 이동 블럭(505)을 후퇴시켜, 상기 제2 전자석(415)이 상기 성형빔(430)의 양 측면에서 후퇴하도록 하고, 상기 상형(405)은 상기 프레스 구동부(402)에 의해서 상부 측으로 상승하고, 벤딩 성형된 상기 성형빔(430)을 외부로 배출하도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 벤딩 프레스 장치는 상기 제1 전자석과 상기 제2 전자석을 이용하여 상기 성형빔의 양 단부를 홀딩한 상태에서, 벤딩 프레스 공정을 수행함으로써, 스트레칭 효과에 따라 벤딩되는 성형빔의 치수 변형을 줄이고, 일정한 곡률을 갖는 성형빔을 확보할 수 있다.

그리고, 프레스 공정을 통해서 성형빔에 곡률을 형성함으로써, 빠른 성형에 따른 사이클 타임을 줄여서 생산성을 향상시킬 수 있으며, 롤 벤딩장치와 라운드 벤딩장치에 비교하여 설비투자비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

402: 프레스 구동부 400: 슬라이더
405: 상형 410: 제1 전자석
415: 제2 전자석 420: 고정 프레임
425: 베이스 430: 성형빔
435: 하형 440: 다이 플레이트
F1: 상부곡률 성형면 F2: 하부곡률 성형면
500: 구동 실린더 505: 이동 블럭
411: 제1 전자석유닛 511: 제2 전자석유닛

Claims (5)

1. 상형과 하형을 이용하여 일정형상의 성형빔을 벤딩 성형하는 벤딩 프레스 장치에 있어서,
   상기 상형의 상부곡률 성형면 상의 양 단부에 구성되어 상기 성형빔의 양 단부를 전자기력으로 홀딩하는 제1 전자석유닛;
   상기 하형의 양 단부 양측에 구성되어 상기 하형 상의 성형빔의 양 단부의 양 측면을 전자기력으로 홀딩하는 제2 전자석유닛; 및
   상기 제1, 제2 전자석유닛에 전원 공급을 제어하는 전원공급부; 를 포함하고,
   상기 제1 전자석유닛은, 상기 상형의 상부곡률 성형면의 양 단부에 형성된 복수개의 홈 내부에 삽입되어 고정된 복수개의 제1 전자석으로 이루어지며,
   상기 제2 전자석유닛은,
   상기 하형의 양 단부 양측에 구성되는 고정 프레임;
   상기 고정 프레임의 슬라이딩면에 배치되는 각 이동 블럭의 선단면에 고정되는 제2 전자석; 및
   상기 고정 프레임에 고정되어 상기 이동 블럭과 연결되며, 상기 제2 전자석을 상기 성형빔의 표면에 밀착시키거나 분리하도록 상기 이동 블럭을 전진 또는 후진시키는 구동 실린더; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤딩 프레스 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 전원공급부는
   상기 상형이 상기 성형빔을 벤딩하기 전에 상기 제1, 제2전자석에 전원을 공급하여 상기 제1, 제2전자석이 전자기력을 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 벤딩 프레스 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 성형빔은
   인장강도가 1180 MPa 이상인 초고장력강판을 절곡하여 폐단면 빔으로 형성되는 것을 특징으로 하는 벤딩 프레스 장치.

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