KR101872731B1 - 줄 가열을 이용한 핫스탬핑 공정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫스탬핑 공정 시스템에 관한 것이다. 블랭크 적재대는 블랭크를 적재한다. 줄 가열 장치(Joule heating)는 블랭크 적재대로부터 블랭크를 공급받아 가열한다. 프레스 장치는 줄 가열 장치를 거쳐 가열된 블랭크를 제1 금형과 제2 금형 사이로 공급받아 성형한다. 냉각 장치는 프레스 장치에 의해 블랭크를 성형함과 동시에 블랭크에 냉각수를 직접 분사시켜 급속 냉각한다. 성형품 적재대는 프레스 장치와 냉각 장치에 의해 성형된 성형품을 공급받아 적재한다. 이송 장치는 블랭크 적재대에 적재된 블랭크를 줄 가열 장치로 이송하며, 줄 가열 장치에 의해 가열된 블랭크를 프레스 장치로 이송하며, 프레스 장치에 의해 성형된 성형품을 성형품 적재대로 이송한다.

Description

줄 가열을 이용한 핫스탬핑 공정 시스템{Hot stamping process system using Joule heating}

본 발명은 차체 부품 제조 등에 사용되는 핫스탬핑 공정에 관련된 기술이다.

최근 차량 업계에서는 차량 경량화와 안정성 향상에 부합되는 중량 대비 강도가 높은 초고강도 강재가 확대 적용되고 있다. 하지만, 초고강도 강재는 낮은 성형성을 지니고 과도한 스프링백을 일으키기 때문에, 초고강도 강재를 성형하기 위한 금형을 제조하는데 어려움이 있다. 이러한 어려움을 해결하기 위한 성형 기술로서 핫스탬핑 공정이 사용될 수 있다. 핫스탬핑은 초고강도 강재의 성형성을 향상시키며 스프링백을 최소한으로 줄일 수 있는다는 장점이 있다.

핫스탬핑은 소재를 900℃ 이상 가열한 후 금형 내에서 성형과 동시에 급속 냉각시켜 성형품을 제조하는 공정으로서, 소재 가열 및 냉각 기술이 핵심 기술이다. 현재 핫스탬핑 공정에서 고온의 분위기 가스를 이용하여 소재를 가열하는 구성의 분위기 가열 장치는 대형화로 인한 설치 면적이 과다하며, 소재의 가열 시간이 상당히 길기 때문에 에너지의 비효율적 사용이 문제되고 있다.

본 발명의 과제는 에너지 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 핫스탬핑 공정 시스템을 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 핫스탬핑 공정 시스템은 블랭크 적재대와, 줄 가열(Joule heating) 장치와, 프레스 장치와, 냉각 장치와, 성형품 적재대, 및 이송 장치를 포함한다. 블랭크 적재대는 블랭크를 적재한다. 줄 가열 장치는 블랭크 적재대로부터 블랭크를 공급받아 가열한다. 프레스 장치는 줄 가열 장치를 거쳐 가열된 블랭크를 제1 금형과 제2 금형 사이로 공급받아 성형한다. 냉각 장치는 프레스 장치에 의해 블랭크를 성형함과 동시에 블랭크에 냉각수를 직접 분사시켜 급속 냉각한다. 성형품 적재대는 프레스 장치와 냉각 장치에 의해 성형된 성형품을 공급받아 적재한다. 이송 장치는 블랭크 적재대에 적재된 블랭크를 줄 가열 장치로 이송하며, 줄 가열 장치에 의해 가열된 블랭크를 프레스 장치로 이송하며, 프레스 장치에 의해 성형된 성형품을 성형품 적재대로 이송한다.

본 발명에 따르면, 종래의 분위기 가열 방식에 비해, 블랭크 가열 시간을 단축하여 에너지 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 핫스탬핑 공정 시스템의 설치 면적을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 종래의 간접 냉각 방식에 비해, 냉각 효율이 향상되며, 냉각 시간도 단축시킬 수 있게 된다. 그 결과, 냉각 효율 향상 및 냉각 시간 단축을 통해 생산성 향상 및 에너지 효율성 향상이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 공정 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 도 1에 있어서, 줄 가열 장치에 대한 정면도이다.
도 3은 도 2에 있어서, 가열 유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 줄 가열 장치의 작용 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 있어서, 냉각 장치를 도시한 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 냉각 장치의 작용 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 핫스탬핑 공정 시스템에 대한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 핫스탬핑 공정 시스템(1000)은 블랭크 적재대(100)와, 줄 가열 장치(200)와, 프레스 장치(300)와, 냉각 장치(400)와, 성형품 적재대(500), 및 이송 장치(600)를 포함한다.

블랭크 적재대(100)는 블랭크(10)를 적재한다. 여기서, 블랭크(10)는 초고강도 강재 등으로 설정 크기로 재단된 것일 수 있다. 블랭크 적재대(100)는 복수의 블랭크(10)들을 적재할 수 있다.

줄 가열 장치(200)는 블랭크 적재대(100)로부터 블랭크(10)를 공급받아 가열한다. 줄 가열 장치(200)는 줄 가열에 의해 블랭크(10)를 가열하도록 구성된다. 줄 가열은 도체에 전류가 흐름으로 인해 열이 발생하는 현상을 말한다. 줄 가열 장치(200)는 줄 열에 의해 열전도 방식으로 블랭크(10)를 가열하므로, 고온의 분위기 가스에 의해 대류 방식으로 블랭크(10)를 가열하는 분위기 가열 장치보다 블랭크(10)의 가열 시간을 단축시킬 수 있다. 그 결과, 에너지 효율성 및 생산성이 향상될 수 있다.

본 출원인이 실험해본 결과, 분위기 가열 장치에 의해 블랭크(10)의 가열 시간이 대략 300초 정도인데 비해, 줄 가열 장치(200)에 의해 블랭크(10)를 가열하는 시간은 대략 15초 정도이므로, 블랭크(10)의 가열 시간을 단축할 수 있음을 확인할 수 있었다. 줄 가열 장치(200)는 핫스탬핑 공정 시스템(1000)을 전반적으로 제어하는 메인 컨트롤러(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 줄 가열 장치(200)의 일 예에 대해서는 후술하기로 한다.

프레스 장치(300)는 줄 가열 장치(200)를 거쳐 가열된 블랭크(10)를 공급받아 성형한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 프레스 장치(300)는 블랭크(10)를 제1 금형(310)과 제2 금형(320) 사이로 공급받아 성형한다. 제1 금형(310)의 성형면과 제2 금형(320)의 성형면은 상하로 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 제1,2 금형(310, 320)은 어느 하나가 승강 장치(미도시)에 의해 승강함에 따라 이형 또는 합형될 수 있다.

상측에 배치된 금형이 제1 금형(310)에 해당하고, 하측에 배치된 금형이 제2 금형(320)에 해당하는 것으로 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이므로, 상측에 배치된 금형이 제2 금형(320)에 해당하고, 하측에 배치된 금형이 제1 금형(310)에 해당할 수도 있다. 프레스 장치(300)는 메인 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.

냉각 장치(400)는 프레스 장치(300)에 의해 블랭크(10)를 성형함과 동시에 블랭크(10)에 냉각수를 직접 분사시켜 급속 냉각한다. 블랭크(10)의 성형시, 냉각수가 블랭크(10)에 접촉되어 블랭크(10)를 직접 냉각시키는 방식이 적용되므로, 종래의 간접 냉각 방식에 비해, 냉각 효율이 향상되며, 냉각 시간도 단축시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 생산성 향상 및 에너지 효율성 향상이 이루어질 수 있다.

또한, 프레스 장치(300)에서 냉각 채널(422)의 개수 감소 및 가공이 용이하게 되므로, 프레스 장치(300)의 금형 제작비가 절감될 수 있다. 냉각 장치(400)는 메인 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 냉각 장치(400)의 일 예에 대해서는 후술하기로 한다.

성형품 적재대(500)는 프레스 장치(300)와 냉각 장치(400)에 의해 성형된 성형품(11)을 공급받아 적재한다. 성형품 적재대(500)는 복수의 성형품(11)을 적재하도록 구성될 수 있다.

이송 장치(600)는 블랭크 적재대(100)에 적재된 블랭크(10)를 줄 가열 장치(200)로 이송하며, 줄 가열 장치(200)에 의해 가열된 블랭크(10)를 프레스 장치(300)로 이송하며, 프레스 장치(300)에 의해 성형된 성형품(11)을 성형품 적재대(500)로 이송한다. 이송 장치(600)는 적어도 하나의 로봇을 포함할 수 있다. 이송 장치(600)는 메인 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.

전술한 핫스탬핑 공정 시스템(1000)은 줄 가열 장치(200)를 포함하여 구성되므로, 이송 장치(600), 예컨대 로봇 암의 이송 작업 반경 내에 블랭크 적재대(100), 줄 가열 장치(200), 프레스 장치(300), 성형품 적재대(500)를 배치할 수 있다.

따라서, 핫스탬핑 공정 시스템(1000)은 분위기 가열 장치를 포함한 종래의 핫스탬핑 공정 시스템보다 설치 면적을 줄일 수 있다. 예컨대, 종래의 핫스탬핑 공정 시스템은 대략 777㎡의 설치 면적으로 구성되는 반면, 본 실시예에 따른 핫스탬핑 공정 시스템(1000)은 대략 45㎡의 설치 면적으로 구성될 수 있음을 확인하였다.

한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일 예에 따른 줄 가열 장치(200)는 공급받은 블랭크(10)의 양쪽 부위를 가열하도록 서로 간격을 두고 배치된 한 쌍의 가열 유닛(201)들을 포함할 수 있다. 가열 유닛(201)들은 블랭크(10)의 양쪽 부위를 가열함에 따라 블랭크(10) 전체를 가열시킨다. 가열 유닛(201)들은 서로 이격된 사이를 통해 블랭크(10)를 공급받거나 배출할 수 있다.

각각의 가열 유닛(201)은 제1 프레임(210)과, 제2 프레임(220)과, 제1 전극판(230)과, 제2 전극판(240)과, 프레임 승강 기구(250), 및 전원 공급기(260)를 포함한다.

제1 프레임(210)은 높이 조절 기구(211)에 의해 높이가 조절될 수 있다. 높이 조절 기구(211)는 베이스(211a)와, 베이스(211a)에 장착되어 제1 프레임(210)을 승강시키는 복수의 리니어 액추에이터(211b)들을 포함할 수 있다. 리니어 액추에이터(211b)는 공압 실린더 등으로 구성될 수 있다. 제2 프레임(220)은 제1 프레임(210)의 상방에 마주하도록 배치된다. 제1,2 프레임(210, 220)은 스테인리스 강 등의 재질로 이루어질 수 있다.

제1 전극판(230)은 제1 프레임(210)의 상면에 절연된 상태로 장착되고 블랭크(10)의 일부를 안착시킨다. 제2 전극판(240)은 제2 프레임(220)의 하면에 절연된 상태로 제1 전극판(230)과 마주하도록 장착된다. 도시하고 있지 않지만, 제1 전극판(230)은 제1 프레임(210)과의 사이에 배치되는 절연체에 의해 제1 프레임(210)과 절연될 수 있다. 또한, 제2 전극판(240)은 제2 프레임(220)과의 사이에 배치되는 절연체에 의해 제2 프레임(220)과 절연될 수 있다.

제1,2 전극판(230, 240)은 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어진다. 예컨대, 제1,2 전극판(230, 240)은 구리 등의 재질로 이루어질 수 있다. 제1,2 전극판(230, 240)은 전류 공급시 줄 열을 발생시켜 그 사이에 접촉된 블랭크(10)를 가열시킬 수 있게 한다. 제1,2 전극판(230, 240)은 전원 공급기(260)와의 결선을 위한 단자들을 각각 구비할 수 있다.

프레임 승강 기구(250)는 제2 전극판(240)이 제1 전극판(230) 상의 블랭크(10)로부터 상방으로 이격된 상태에서 제2 프레임(220)을 하강시키거나 제1 프레임(210)을 상승시켜 제2 전극판(240)을 블랭크(10)에 가압한다. 따라서, 블랭크(10)는 제1 전극판(230)과 제2 전극판(240) 사이에서 접촉되어, 제1 전극판(230)과 제2 전극판(240) 사이를 통전시킴과 아울러, 제1 전극판(230)과 제2 전극판(240)에 발생된 줄 열에 의해 가열될 수 있다.

블랭크(10)의 가열이 완료되면, 프레임 승강 기구(250)는 제2 프레임(220)을 상승시키거나 제1 프레임(210)을 하강시켜 제2 전극판(240)을 블랭크(10)로부터 이격시킴으로써, 가열된 블랭크(10)가 배출될 수 있게 한다.

예컨대, 프레임 승강 기구(250)는 복수의 공압 실린더들을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 제1 프레임(210)이 위치 고정된 상태에서, 제2 프레임(220)이 공압 실린더들에 의해 승강할 수 있다. 공압 실린더는 몸체가 제1 프레임(210)에 고정되고 로드가 제2 프레임(220)에 고정된 상태에서 로드의 신축에 따라 제2 프레임(220)을 승강시킬 수 있다. 다른 예로, 도시하고 있지 않지만, 제2 프레임(220)이 위치 고정된 상태에서, 제1 프레임(210)이 공압 실린더들에 의해 승강할 수도 있다.

전원 공급기(260)는 제1,2 전극판(230, 240)이 블랭크(10)를 가압한 상태에서 제1,2 전극판(230, 240)에 전압 및 전류를 공급하여 블랭크(10)가 가열되게 한다. 전원 공급기(260)는 제1 전극판(230)과 제2 전극판(240) 사이에 전압을 인가하여 제1,2 전극판(230, 240)에 전류를 흘림에 따라 줄 열이 발생하도록 한다.

예컨대, 전원 공급기(260)는 14V의 전압과 60,000A의 전류를 제1,2 전극판(230, 240)에 공급할 수 있으나, 공정 조건에 따라 공급 전압 및 전류를 조절해서 공급할 수 있음은 물론이다. 전원 공급기(260)는 복수 개로 구비되어 제1,2 전극판(230, 240)에 전압 및 전류를 공급할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일 예에 따른 냉각 장치(400)는 냉각수 저장 유닛(410)과, 냉각수 분사 유닛(420), 및 냉각수 분사 제어 유닛(430)을 포함할 수 있다.

냉각수 저장 유닛(410)은 냉각수를 저장한다. 냉각수 저장 유닛(410)은 냉각 상태의 물을 외부로부터 공급받아 저장하는 물탱크(411)로 구성될 수 있다. 냉각수는 냉각수 보충장치(416)에 의해 물탱크(411)에 자동으로 보충될 수 있다. 냉각수 보충장치(416)는 상측 수위센서(416a)와, 하측 수위센서(416b), 및 보충 제어부(416c)를 포함할 수 있다.

상측 수위센서(416a)는 물탱크(411) 내의 상측에 설치되어 수위를 감지한다. 하측 수위센서(416b)는 물탱크(411) 내의 하측에 설치되어 수위를 감지한다. 보충 제어부(416c)는 하측 수위센서(416b)로부터 감지된 정보를 제공받아 냉각수의 양이 부족하다고 판단되면, 냉각수 공급원(417)으로부터 물탱크(411)로 냉각수를 공급하도록 냉각수 공급원(417)을 제어한다.

그리고, 보충 제어부(416c)는 상측 수위센서(416a)로부터 감지된 정보를 제공받아, 냉각수의 양이 충분하다고 판단되면 냉각수 공급원(417)으로부터 물탱크(411)로 냉각수 공급을 중단하도록 냉각수 공급원(417)을 제어한다.

다른 예로, 냉각수 저장 유닛(410)은 상온 상태의 물을 물탱크(411)에 공급받아 칠러(chiller) 등의 냉각수단에 의해 냉각시켜 저장하도록 구성될 수 있다. 칠러는 물을 냉매와 열교환시켜 냉각시키도록 구성된다. 이 경우, 물은 냉각수 보충장치(416)와 동일한 구성의 장치에 의해 물탱크에 자동으로 보충될 수 있다.

냉각수 분사 유닛(420)은 분사구(421)들과, 냉각 채널(422)들, 및 냉각수 공급기(423)를 구비한다. 분사구(421)들은 제1 금형(310)의 성형면에 성형품(11)을 향해 냉각수를 분사하도록 형성된다. 분사구(421)는 노즐(421a)을 장착하여 냉각수를 분사할 수 있다.

다른 예로, 분사구(421)는 노즐(421a)을 장착하는 대신, 냉각수를 분사할 수 있는 미세 홀의 형태로 이루어질 수도 있다. 분사구(421)들은 블랭크(10)의 냉각 효과를 최대로 발휘할 수 있는 개수와 패턴으로 설정되어 제1 금형(310)의 성형면에 형성될 수 있다. 또한, 분사구(421)들은 제1 금형(310)에 의한 블랭크(10) 성형에 영향을 주지 않는 위치에 형성될 수 있다.

냉각 채널(422)들은 냉각수를 공급받아서 분사구(421)들로 전달하도록 제1 금형(310)의 내부에 형성된다. 1개의 냉각 채널(422)이 1개의 분사구(421)와 연결되도록 형성되거나, 1개의 냉각 채널(422)이 복수 개의 분사구(421)들과 연결되도록 형성될 수 있다. 추가적으로, 분사구(421)들은 제2 금형(320)의 성형면에 형성되고, 냉각 채널(422)들이 제2 금형(320)의 내부에 형성될 수도 있다. 물론, 분사구(421) 및 냉각 채널(422)이 제2 금형(320)에만 형성될 수도 있다.

냉각수 공급기(423)는 냉각수 저장 유닛(410)에 저장된 냉각수를 냉각 채널(422)들에 공급한다. 예컨대, 냉각수 공급기(423)는 냉각수 배관(424)과, 펌프(425)와, 압력계(426), 및 밸브(427)를 포함할 수 있다.

냉각수 배관(424)은 냉각수 저장 유닛(410)에 저장된 냉각수를 냉각 채널(422)들로 이송하는 유로를 형성한다. 냉각수 배관(424)은 냉각수 유입단이 냉각수 저장 유닛(410)의 물탱크(411)에 연결되며, 냉각수 배출단이 냉각 채널(422)에 연결된다.

냉각수 배관(424)은 물탱크(411)에 연결된 하나의 메인 관이 복수 개의 서브 관들로 분기되어 냉각 채널(422)들에 각각 연결됨으로써, 냉각수를 냉각 채널(422)들에 분배할 수 있다. 이 경우, 펌프(425)는 메인 관에 설치될 수 있다. 또는, 복수의 냉각수 배관(424)들이 냉각 채널(422)들을 물탱크(411)에 1개씩 독립되게 연결하도록 구성될 수도 있다.

냉각수 배관(424)은 냉각수 유입단에 필터(428)를 장착할 수 있다. 따라서, 물탱크(411)의 냉각수는 필터(428)에 의해 이물질이 걸러진 상태로 펌프(425) 및 노즐(421a)로 공급됨으로써, 펌프(425) 및 노즐(421a)의 오염이 방지될 수 있다.

펌프(425)는 냉각수 저장 유닛(410)에 저장된 냉각수를 냉각 채널(422)들로 압송하도록 냉각수 배관(424)에 설치된다. 펌프(425)의 용량과 개수는 각 분사구(421)의 최대 분사압력과 분사구(421)의 개수를 고려하여 설정될 수 있다.

압력계(426)는 펌프(425)로부터 송출되는 압력을 측정하도록 해당 냉각수 배관(424)에 설치된다. 작업자는 압력계(426)를 통해 냉각수의 분사압력을 확인할 수 있다. 또한, 냉각수 분사 제어 유닛(430)은 압력계(426)로부터 측정된 압력 값을 기초로, 냉각수의 분사압력이 설정압력이 되도록 펌프(425)를 제어할 수 있다.

밸브(427)는 펌프(425)로부터 압송되는 냉각수의 흐름을 제어하도록 냉각수 배관(424)에 설치된다. 밸브(427)는 해당 냉각수 배관(424)을 개폐함으로써, 해당 냉각 채널(422)에 대해 냉각수를 공급하거나 차단할 수 있게 한다. 밸브(427)는 냉각수 분사 제어 유닛(430)에 의해 제어될 수 있다.

냉각수 분사 제어 유닛(430)은 분사구(421)들을 통한 냉각수 분사시 제1 금형(310)의 성형면과 성형품(11) 사이에 라이덴프로스트(Leidenfrost) 현상으로 생기는 공기층을 뚫을 수 있는 압력, 예컨대 30bar ~ 40bar의 압력으로 냉각수를 분사하도록 냉각수 공급기(423)를 제어한다. 라이덴프로스트 현상은 어떤 액체가 그 액체의 끓는점보다 훨씬 더 뜨거운 부분과 접촉할 경우 빠르게 액체가 끓으면서 증기로 이루어진 절연층이 만들어지는 현상이다.

상술하면, 제1 금형(310)과 제2 금형(320)이 블랭크(10)를 사이에 두고 합형되어 성형품(11)을 성형함과 동시에, 분사구(421)의 노즐(421a)로부터 고온 상태의 성형품(11)으로 냉각수를 분사하기 시작하면, 제1 금형(310)의 성형면과 성형품(11)의 틈새 공간에 라이덴프로스트 현상에 의해 공기층이 생기게 된다. 이때, 냉각수가 노즐(421a)로부터 공기층을 뚫을 수 있는 압력으로 분사된다.

그러면, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각수는 공기층을 뚫고 제1 금형(310)의 성형면과 성형품(11)의 틈새 공간을 따라 흐르면서 성형품(11)의 표면에 접촉됨으로써, 성형품(11)을 직접 냉각시킬 수 있게 된다. 본 출원인이 핫스탬핑의 동일 조건에서 실험한 결과, 냉각 효율이 50% 이상 향상되고, 냉각 시간도 5sec 이하로 단축되는 것을 확인해볼 수 있었다. 냉각수 분사 제어 유닛(430)은 메인 컨트롤러와 연계되어 작용할 수 있다.

냉각 장치(400)는 제1,2 금형(310, 320)의 합형 여부를 감지하는 합형 감지부(440)를 포함할 수 있다. 냉각수 분사 제어 유닛(430)은 합형 감지부(440)로부터 감지된 정보를 기초로, 제1,2 금형(310, 320)의 합형시 냉각수 공급기(423)의 펌프(425)를 동작시켜 냉각수를 분사시킬 수 있다.

또한, 냉각 장치(400)는 입력부(450)를 포함할 수 있다. 냉각수 분사 제어 유닛(430)은 입력부(450)를 통해 입력된 작업자의 명령에 따라 냉각수 공급기(423)의 펌프(425)를 제어한다. 입력부(450)는 작업자로부터 분사실행, 분사압력, 분사패턴, 분사시간의 명령을 입력 받도록 구성된다.

예컨대, 입력부(450)는 터치 패널을 갖는 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이는 작업자가 분사실행, 분사압력, 분사패턴, 분사시간의 명령을 입력할 수 있게 구성된 메뉴 화면을 표시할 수 있다. 메뉴 화면은 수동/자동 모드 선택 메뉴 등을 포함할 수도 있다. 수동 모드는 작업자가 수동으로 냉각수를 분사할 수 있게 하는 모드이며, 자동 모드는 제1,2 금형(310, 320) 합형시 냉각수 분사 제어 유닛(430)에 의해 자동으로 분사할 수 있게 하는 모드이다. 메뉴 화면은 프로그램 수정을 통해 자유롭게 수정 가능하다.

터치 패널은 작업자가 디스플레이에 표시된 메뉴 화면을 터치해서 명령을 입력하게 한다. 작업자가 터치 패널을 통해 분사패턴 메뉴를 터치하면, 기 설정된 분사패턴 중 어느 하나를 입력할 수 있는 입력창을 표시할 수 있다. 그러면, 작업자는 입력창을 통해 원하는 분사패턴을 입력할 수 있다. 분사패턴은 분사될 분사구들의 선정에 따라 여러 유형으로 설정된 것일 수 있다.

그리고, 작업자가 분사압력, 터치 패널을 통해 분사시간 메뉴를 터치하면, 디스플레이는 분사압력 값, 분사시간 값을 설정해서 입력할 수 있는 입력창을 표시할 수 있다. 그러면, 작업자는 입력창을 통해 원하는 분사압력 값, 분사시간 값을 입력할 수 있다.

그 다음, 작업자가 터치 패널을 통해 분사실행 메뉴를 터치하면, 냉각수 분사 제어 유닛(430)은 냉각수 공급기(423)의 펌프(425)를 제어해서 냉각수를 분사시킨다. 이때, 냉각수 분사 제어 유닛(430)은 설정된 분사패턴, 분사압력으로 펌프(425)를 동작시켜 냉각수를 설정 분사시간 동안 분사한 후, 펌프(425)의 동작을 종료시키게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100..블랭크 적재대
200..줄 가열 장치
300..프레스 장치
400..냉각 장치
500..성형품 적재대
600..이송 장치

Claims (3)

1. 블랭크를 적재하는 블랭크 적재대;
   상기 블랭크 적재대로부터 블랭크를 공급받아 가열하는 줄(Joule) 가열 장치;
   상기 줄 가열 장치를 거쳐 가열된 블랭크를 제1 금형과 제2 금형 사이로 공급받아 성형하는 프레스 장치;
   상기 프레스 장치에 의해 블랭크를 성형함과 동시에 블랭크에 냉각수를 직접 분사시켜 급속 냉각하는 냉각 장치;
   상기 프레스 장치와 냉각 장치에 의해 성형된 성형품을 공급받아 적재하는 성형품 적재대; 및
   상기 블랭크 적재대에 적재된 블랭크를 상기 줄 가열 장치로 이송하며, 상기 줄 가열 장치에 의해 가열된 블랭크를 상기 프레스 장치로 이송하며, 상기 프레스 장치에 의해 성형된 성형품을 상기 성형품 적재대로 이송하는 이송 장치;를 포함하며,
   상기 줄 가열 장치는 공급받은 블랭크의 양쪽 부위를 가열하도록 서로 간격을 두고 배치된 한 쌍의 가열 유닛들을 포함하며,
   상기 각각의 가열 유닛은,
   제1 프레임;
   베이스와, 상기 베이스에 장착되어 상기 제1 프레임을 승강시키는 리니어 액추에이터들을 구비하여 상기 제1 프레임의 높이가 조절되게 하는 높이 조절 기구;
   상기 제1 프레임의 상방에 마주하도록 배치되는 제2 프레임;
   상기 제1 프레임의 상면에 절연된 상태로 장착되고 블랭크의 일부를 안착시키는 제1 전극판;
   상기 제2 프레임의 하면에 절연된 상태로 상기 제1 전극판과 마주하도록 장착된 제2 전극판;
   공압 실린더들의 각 몸체가 상기 제1 프레임에 고정되고 공압 실린더들의 각 로드가 상기 제2 프레임에 고정된 상태에서 로드의 신축에 따라 상기 제2 프레임을 승강시키며, 상기 제2 전극판이 상기 제1 전극판 상의 블랭크로부터 상방으로 이격된 상태에서 상기 제2 프레임을 하강시켜 상기 제2 전극판을 블랭크에 가압시키는 프레임 승강 기구; 및
   상기 제1,2 전극판이 블랭크를 가압한 상태에서 상기 제1,2 전극판에 전압 및 전류를 공급하여 블랭크가 가열되게 하는 전원 공급기를 포함하며,
   상기 냉각 장치는,
   냉각수를 저장하는 냉각수 저장 유닛;
   상기 제1 금형의 성형면에 성형품을 향해 냉각수를 분사하도록 형성된 분사구들과, 냉각수를 공급받아서 상기 분사구들로 전달하도록 상기 제1 금형의 내부에 형성된 냉각 채널들, 및 상기 냉각수 저장 유닛에 저장된 냉각수를 상기 냉각 채널들에 공급하는 냉각수 공급기를 구비하는 냉각수 분사 유닛;
   상기 냉각수 공급기에 구비된 펌프에 의해 송출되는 냉각수의 압력을 측정하는 압력계; 및
   상기 분사구들을 통한 냉각수 분사시, 상기 압력계에 의해 측정된 압력 값을 기초로, 상기 제1 금형의 성형면과 성형품 사이에 라이덴프로스트(Leidenfrost) 현상으로 생기는 공기층을 뚫을 수 있는 30bar~40bar의 압력으로 냉각수를 분사하도록 상기 냉각수 공급기의 펌프를 제어하는 냉각수 분사 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 줄 가열을 이용한 핫스탬핑 공정 시스템.
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