KR101893545B1 - 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 다이(7)를 구비하는 제1 툴 파트, 벤딩 조오(5.1, 5.2)와 상기 벤딩 조오들 사이에 삽입될 수 있으며, U-형으로 성형되어 크기에 맞춰 절단된 금속 시트부(2')와 접촉하는 적어도 하나의 지지 코어(6)를 구비하는 제2 툴 파트를 구비하며, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치에 관한 것이다. 치수 안정성이 우수하고, 잔류 응력이 거의 없는, 있더라도 매우 소량의 잔류 응력이 있는 상기 프로파일을 제조하기 위해, 본 발명은 벤딩 조오들 사이에서의 지지 코어(6)의 삽입 이동이 정지부(11)에 의해 제한되고, 지지 코어(6)가 상기 정지부에 의해 제한되어 있는 상태에서 지지 코어(6)는 상기 벤딩 조오에 비해 다이 방향으로 돌출하며, 상기 지지 코어는 다이(7)에 대해 상대적으로 이동 가능한 캐리어(15) 상에 배치되고, 적어도 하나의 변위 요소(21)에 할당되는 상기 벤딩 조오는 적어도 변위 요소(21)에 견고하게 연결되며, 벤딩된 금속 시트부가 지지 코어(6) 주위와 계합할 때 상기 캐리어(15)를 터치하며, 벤딩 조오가 다이 방향으로 계속 이동할 때 캐리어(15)를 변위시키거나 캐리어(15)가 이동하여 지지 코어(6)와 함께 압축 및/또는 교정할 목적으로 상기 프로파일이 다이(7) 내로 도입되는 장치를 제공한다.

Description

금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법 및 장치{DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING AT LEAST PARTIALLY CLOSED PROFILES OR TUBULAR COMPONENTS FROM METAL SHEET}
본 발명은, 다이를 구비하는 제1 툴 파트, 벤딩 조오들과 상기 벤딩 조오들 사이에 삽입되어, U-형으로 성형된 후 크기에 맞춰 절단된 금속 시트부와 접촉하는 적어도 하나의 지지 코어를 구비하는 제2 툴 파트를 구비하며, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일(슬롯 프로파일) 또는 관상 부품을 제조하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일(슬롯 프로파일) 또는 관상 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
적어도 일부분이 막힌 프로파일(슬롯 프로파일) 또는 반제품을 제조하기 위해, 연속식 성형 및 단속식 성형 방법이 사용될 수 있다. 연속식 성형은 예를 들면 롤 포밍으로 이루어진다. 프로파일 또는 반제품 형상이 복잡하여 연속식 롤 포밍이 적용될 수 없는 경우에는 단속식 방법이 권장된다. 예를 들어, 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 반제품을 단속식으로 제조하는 방법으로 이른바 U-O 포밍이 알려져 있다.
후속 복합 방법(follow-on composite method)으로 금속 시트로부터 3차원적으로 성형되는 부품을 제조하는 것은 종래 기술에 속한다(일례로 US 2002/0162297 A1호, 도 6 내지 도 8 참조).
후속 복합 툴에서 딥 드로잉으로 부품을 제조할 때, 성형된 부품의 여러 부분에서 제어되지 않는 스프링백이 종종 발생하고, 이때 얻어지는 부품은 요구되는 치수 안정성 또는 치수 정밀도를 갖지 못한다. 이와 관련하여 알려져 있는 대책으로는, 관련 부품 부분의 제어되지 않는 스프링백에 대응 작용(counteract)을 하여 교정하는 것이 있으며, 이 경우 치수 안정성을 개선하기 위해 관련 부품 영역을 약간 재성형하게 된다.
차량 제조 시에, 금속 시트로 제작되는 폐쇄형 프로파일은 예컨대 충격에너지를 흡수하는 범퍼, 중공형 캐리어와 같은 구조 부품에 사용된다. 그러한 부품들이 조기에 파손되는 것을 방지하기 위해서는, 제조시 이들 부품 내에 발생된 내부 응력을 최소로 하여야 한다.
본 발명의 목적은, 치수 안정성이 높고 내부 응력이 없는 혹은 내부 응력이 있더라도 아주 작은 정도로만 있는, 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 금속 시트로부터 제조하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 교시에 따르면, 상기 본 발명의 목적은, 벤딩 조오(bending jaw) 사이에서의 지지 코어의 삽입 이동이 정지부에 의해 제한되고, 지지 코어가 상기 정지부에 의해 제한되어 있는 상태에서 지지 코어는 상기 벤딩 조오에 비해 다이 방향으로 돌출하며, 상기 지지 코어는 다이에 대해 상대적으로 이동 가능한 캐리어 상에 배치되고, 적어도 하나의 변위 요소에 할당되는 상기 벤딩 조오는 적어도 변위 요소에 견고하게 연결되며, 벤딩된 금속 시트부가 지지 코어 주위와 계합할 때 상기 캐리어를 터치하며, 벤딩 조오가 다이 방향으로 계속 이동할 때 캐리어를 변위시키거나 및/또는 캐리어가 이동하여 지지 코어와 함께 압축 및/또는 교정할 목적으로 금속 시트부로부터 성형된 프로파일 또는 부품이 다이 내로 도입되는 것을 특징으로 하는, 전술한 타입의 장치에 의해 달성된다.
또한, 전술한 본 발명의 목적은,
- 밴드-유사 금속 시트에서 성형될 블랭크가 자유 절단되되, 블랭크는 적어도 2개의 연결 웹에 의해 상기 밴드-유사 금속 시트에 연결되어 있으며,
- 운송 방향에서 보았을 때, 상기 밴드-유사 금속 시트에 연결되어 있는 블랭크의 전방 및 후방 단부 영역이 벤딩되어, 블랭크가 실질적으로 U-형으로 예비 성형되며,
- 이러한 방식으로 상기 밴드-유사 금속 시트에 연결되고 예비 성형된 블랭크는 벤딩 조오와 상기 벤딩 조오 사이에 삽입 가능하게 위치되며 다이에 대해 상대적으로 이동 가능한 캐리어 상에 배치되는 적어도 하나의 지지 코어에 의해 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품으로 성형되며,
- 지지 코어와 함께 프로파일 또는 부품이 상기 벤딩 조오 사이에 배치되어, 다이에 대해 상대적으로 캐리어가 이동함에 따라 다이의 요부에 도입되어 상기 다이에 의해 교정 및/또는 압축되는 것을 특징으로 하는 제너릭 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치에 의하면, 바람직하게는 후속 복합 프레스에 통합되어 있는 툴 내에서 스프링백-프리 또는 실질적으로 스프랭백이 없는 슬롯 프로파일이 효율적으로 제조될 수 있게 된다. 이들 스프링백-프리 슬롯 프로파일은 고가의 클램핑 기술을 사용하지 않으면서도 추가적으로 종방향 에지들이 맞대기 용접됨으로써 기계 가공되어 폐쇄형 프로파일을 형성하게 된다. 본 발명에 따른 장치 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 슬롯 프로파일 부분에서 제어되지 않는 스프링백이 상쇄될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 다이 리세스 내에서 슬롯 프로파일의 종방향 에지 영역이 교정 및/또는 압축되어 부품 내의 내부 응력이 최소로 될 수 있게 된다. 예를 들어, 부품이 차량의 후방 충돌과 관련된 충격-흡수 부품이라면, 본 발명에 따라 부품의 내부 응력이 최소화됨에 따라 부품의 조기 파손에 대응(counteract)할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 장치의 유리한 실시형태는 가동형 가압편(pressure piece)이 벤딩 조오들 사이에 배치되고, 상기 가압편은 벤딩 조오에 의해 금속 시트부가 벤딩될 때 지지 코어와 함께 이동하며, 바람직하게는 상기 가압편은 탄력성 있게 장착되고, 바람직하게는 지지 코어에 의해 변위된다. 가압편은 누름-고정 장치(holding-down device)의 기능을 수행하며, 이에 따라 벤딩을 제어할 수 있으며, 서로 마주보는 종방향 심(seam) 영역의 완벽한 성형이 가능하게 된다. 가압편을 탄력성 있게 장착하는 것의 대안으로, 예컨대, 유압 및/또는 공압 드라이브 또는 이에 상응하는 구동장치와 같이 능동적으로 작동하거나 가압편을 구동하는 공지의 수단을 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태는, 캐리어에 지지 코어를 지탱하는 가이드가 제공되며, 상기 가이드는 서로 이격되어 있는 적어도 2개의 가이드부를 가지며, 가이드들에는 2개의 가이드부 사이에 배치되는 다이와 지지 코어를 수용하도록 서로 정렬되어 있는 채널 모양의 가이드 경로가 구성되어 있다. 그 결과, 가동형 지지 코어를 신뢰성 있으면서도 강력하게 지지할 수 있게 된다. 이 경우, 서로 이격되어 있는 상기 지지 코어의 상기 적어도 2개의 가이드부는 상기 다이에 대해 상대적으로 이동될 수 있는 캐리어 상에 교체 가능한 방식으로 장착될 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 필요하다면, 형상이 다른 지지 코어와 이에 적합한 가이드부를 위해 가이드부와 지지 코어가 교환되어, 본 발명에 따른 장치에서 다양한 형상의 슬롯 프로파일들이 제조될 수 있게 된다. 벤딩 조오와, 선택적으로 벤딩 조오들 사이에 이동가능하게 배치되며, 이러한 목적을 달성하기 위해, 바람직하게는 탄력성 있게 장착되는 가압편은, 바람직하게는 플레이트 또는 제2 툴 파트 상에 교체 가능하게 장착된다.
본 발명에 따른 또 다른 유리한 실시형태는, 그 위에 지지 코어가 배치되어 있는 캐리어가 베이스 플레이트 상에 특히 복수의 스프링 요소들, 바람직하게는 하부 공기 핀들에 의해 탄력성 있게 지지된다. 적당한 스프링 요소들, 예컨대 하부 공기 핀들에 의해, 스프링력이 신뢰성 있게 정의되거나 바람직하게는 유연성 있게 조절될 수 있으며, 상기 스프링력은 자유 절단되고 U-형으로 예비 성형된 금속 시트를 벤딩하는 데에 소요되는 힘보다 크므로, 사실상 폐쇄된 슬롯 프로파일로 벤딩한 후에 지지 코어 주위와 체결되게 된다. 선택적으로, 드라이브로써, 또는 캐리어를 구동하기 위해, 예컨대 유압 및/또는 공압 드라이브 또는 이에 상응하는 작동 장치와 같이 현재 공지되어 있는 모든 수단을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 유리한 실시형태에서, 하향 돌출하는 스페이서 요소들이 캐리어의 하측부 상에 제공되며, 그 위에 지지 코어가 배치된다. 본 실시형태는 캐리어의 두께를 장치 특히 캐리어의 안정성을 해치지 않고 편리한 양으로 감소시킬 수 있게 된다. 캐리어를 실질적으로 과잉 치수로 하게 되면, 이는 불필요한 소재 비용을 발생시키고, 불필요하게 큰 중량을 지지하고 이동시켜야 하는바, 이러한 문제가 예방될 수 있다. 또한, 스페이서 요소들은 높이를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 다이에 대해 상대적으로, 스페이서 요소들 또는 지지 코어가 배치되는 캐리어의 정지 위치를 최적으로 조절할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시형태에서, 벤딩 조오들과 적어도 하나의 변위 요소들은 헤드 플레이트에 의해 서로가 연결되어 있다. 본 실시형태는 제작 측면에서 바람직할 뿐만 아니라, 선택적으로 벤딩 조오들과, 형상이 다르게 구성된 벤딩 조오에 사용하기 위한 적어도 하나의 변위 요소를 벤팅 조오에 사용하기에 적당한 변위 요소들(디스플레이서)과 간단하게 교환할 수 있도록 하여, 본 발명에 따른 장치 상에서, 필요한 경우, 형상이 다른 슬롯 프로파일이 제조될 수 있다. 상기 변위 요소(들)(디스플레이서)는 볼트-유사 및/또는 길이 가변형인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 그 위에 벤딩 조오들이 제공되거나 고정되는 헤드 플레이트가 가압편에 연결되어 있는 가이드 핀의 안내를 위한 보어 또는 개구부를 구비할 때, 벤딩 조오들 사이에 이동 가능하게 배치되는 가압편이 구조적으로 단순해지고 동시에 신뢰성 있게 안내될 수 있게 된다.
여러 가지 이유로, 본 발명에 따른 장치로 제조되는 관상 부품 또는 슬롯 프로파일의 단면 형상이 종 방향으로 변하는 것이 요망될 수 있다. 그 중 한 이유는, 예컨대 부품 중량을 유지하거나 줄이면서도 프로파일 또는 부품의 굽힘 강도를 증가시키기 위한 것이다. 또 다른 이유는, 예를 들어, 충돌-관련 부품들의 소정의 변형 거동을 조절하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 장치의 유리한 구성에서, 지지 코어가 둘, 셋 또는 그 이상의 단면 형상이 다른 부분을 구비하며, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지는 경우, 상기 단면 형상의 직경은 최소경에서부터 최대경까지 단계적으로 또는 연속적으로 증가하며, 벤딩 조오는 금속 시트부가 안착되는 지지 코어를 수용하는 요부를 한정하고, 상기 요부는 지지 코어에 따라 단계적으로 또는 연속적으로 확장된다.
비교적 복잡한 형상을 가지는 관상 슬롯을 제조하는 관점에서, 본 발명에 따른 장치는 서로 대칭이거나 단면 형상이 서로 다른 2개의 지지 코어를 구비하는 것이 또한 유리하다. 지지 코어의 도입 또는 후진은 각 슬롯 프로파일의 대향 단부들에서 이루어진다.
여기서, 제2 지지 코어는 둘, 셋 또는 그 이상의 단면 형상이 다른 부분을 구비하며, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지는 경우, 상기 단면 형상의 직경은 최소경에서부터 최대경까지 단계적으로 또는 연속적으로 증가하며, 벤딩 조오는 금속 시트부가 안착되는 제2 지지 코어를 수용하는 요부를 한정하고, 상기 요부는 제2 지지 코어에 따라 단계적으로 또는 연속적으로 확장된다.
또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 스트로크 당 하나의 부품을 제조하는 것에 한정되지 않고, 2개의 부품, 즉 2개의 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 동시에 성형하는 이중(후속 복합) 툴로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치에 의해, 바람직하게는 후속 복합 프레스 내에 통합되어 있는 툴 내에서, 스프링백-프리 또는 실질적으로 스프링백이 없는 슬롯 프로파일이 효율적으로 제조될 수 있게 된다. 이러한 스프링백-프리 슬롯 프로파일은 후속하여 슬롯 프로파일의 종방향 에지가 고가의 클램핑 기술을 사용하지 않고서도 맞대기 용접으로 가공되어 폐쇄형 프로파일을 형성하게 된다. 슬롯 프로파일의 부분 중 제어되지 않는 스프링백은 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치에 의해 상쇄되어 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 제조된 부품 내의 내부 응력들은 다이 내의 요부에서 슬롯 프로파일의 종방향 에지 영역의 교정 및/또는 압축에 의해 최소화될 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 장치의 일 실시형태에 대한 사시도와 측면도이다.
도 3은 U-형으로 예비성형된 금속 시트 부분을 구비하는 실시형태로 도 2에서 단면 라인 Ⅲ-Ⅲ을 따르는 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 방법이 수행되어 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 중에 있어서 여러 순간에서의 단면도이다.
도 7은 도 6에 따른 순간에서의 장치의 사시도이다.
도 8은 완전하게 성형된 프로파일 또는 부품을 구비하는 장치가 개방된 상태에서의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 9는 성형될 시트부가 자유 절단되고, 예비성형 또는 성형되어 밀폐형 프로파일을 형성하는 스트립-유사 또는 밴드-유사 금속 시트의 사시도이다.
도 10은 후속 복합 프레스용 후속 복합 툴로 구성되어 있는 본 발명에 따른 장치와, 도 9에 따른 스트립-유사 또는 밴드-유사 금속 시트를 보여주는 사시도이다.
이하에서 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 기재한다.
도 1 및 도 2는 각각 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치의 일 실시형태를 나타낸다. 상기 장치는 후속 복합 프레스(follow-on composite press)에 통합되거나 통합되어 있으며, 초기에 블랭크-유사 워크피스(2)가 상기 후속 복합 프레스 내에서 스탬핑 툴(미도시)이나 이와 유사한 장치에 의해 스트립-유사 또는 밴드-유사 금속 시트(1)로부터 자유 절단된다(도 9 및 도 10 참조)
자유 절단된 워크피스(블랭크)(2)는, 워크피스가 본 발명에 따른 장치 내에서 성형되는 동안에, 2개의 연결 웹(3)에 의해 스트립-유사 또는 밴드-유사 금속 시트(1)에 연결되어 있다. 각 워크피스(2)의 양 측면 상에 금속 시트 밴드(1)의 운송 방향을 가로지르는 방향으로 연장하고 있는 연결 웹(3)은, 벤딩으로 성형된 부품(2)을 교정(calibration)한 후 또는 선택적으로 각 관상 부품(2)의 종방향 에지(4)를 용접한 직후에 금속 시트 밴드(1)로부터 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 장치 내로 입고되기 전에, 블랭크의 운송 방향에서 바라 보았을 때, 금속 시트 밴드(1)에 연결되어 있는 블랭크(2)의 전방 및 후방 에지 영역(2.1, 2.2)이 벤딩되고, 이에 따라 예비성형체로서 블랭크(2)의 단면이 실질적으로 U-형으로 된다. 블랭크(2)의 벤딩된 에지 영역(2.1, 2.2)은 상대적으로 좁다. 블랭크들은 서로 이웃하게 놓여져서 제조되는 중공형 프로파일(부품)(2')의 일 측면, 예컨대 베이스(2.3)를 형성한다.
금속 시트 밴드(1)에 연결되어 있으며 위와 같은 방식으로 예비 성형된 블랭크(2)는 본 발명에 따른 장치 내에서, 벤딩 조오(5.1, 5.2)와 상기 벤딩 조오들 사이에 삽입 가능하게 위치될 수 있는 적어도 하나의 지지 코어(6)에 의해 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품(2')으로 성형된다.
후속 복합 툴(follow-on composite tool)로도 호칭될 수 있는, 본 발명에 따른 장치는 다이(7)를 구비하는 제1 툴 파트와, 벤딩 조오(5.1, 5.2) 및 적어도 하나의 지지 코어(슬라이더)(6)를 구비하는 제2 툴 파트를 포함한다. 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2)는 서로가 특정 간격으로 이격되어 배치되어 갭(8)을 획정하며, 상기 갭 내에 지지 코어(6)가 삽입되어 자유 절단되고 U-형으로 예비 성형된 시트부(2)와 접촉한다.
벤딩 조오(5.1, 5.2)는 헤드 플레이트(9)에 부착되어 있거나, 탈착 가능하게 고정된다. 벤딩 조오(5.1, 5.2)에 의해 한정되며, 그 안쪽으로 지지 코어(6)가 삽입될 수 있는 갭(중공 공간)(8)은 그보다 더 좁은 갭(중공 공간)(10)으로 이어진다. 지지 코어(6)의 삽입 동작은 광갭(8)(wider gap)과 협갭(10)(narrower gap) 사이에서 정지부(11)를 획정하는 견부에 의해 제한된다.
가압편(다이 인레이, 누름-고정 장치)(12)이 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2) 사이에 배치되는데, 상기 가압편은 상기 헤드 플레이트(9) 상에 탄력성 있게 장착 또는 지지되는 것이 바람직하다. 지지 코어(6)가 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2)에 의해 획정되는 광갭(8) 내로 삽입될 때, 상기 가압편(12)이 가압편에서부터 협갭(10) 내로 이동한다. 갭(8)과 지지 코어(6)의 크기는, 정지부(11)에 의해 제한되는 삽입 위치에서 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2)에 비해 다이(7) 방향으로 지지 코어가 돌출되도록 한다. 가압편(12)은 능동적으로 작동되거나, 또는 다른 수단 예를 들어 유압 및/또는 공기압 수단에 의해 작동되게 할 수 있다.
가압편(12)에는 핀(볼트)(13)이 일렬로 서로 이격되게 제공되고, 이들 핀은 보어 또는 개구부(14) 내에서 슬라이딩 방식으로 안내되며, 벤딩 조오(5.1, 5.2) 사이에서 협갭(10)에 인접하게 헤드 플레이트(9) 내로 도입된다.
지지 코어(6)는 캐리어(15) 상에 배치된다. 캐리어(15)는 플레이트-모양 또는 프레임-모양이고 바람직하기로는 베이스 플레이트(16) 상에 탄력성 있게 장착된다. 그러나, 캐리어(15)는 능동적으로 제어되거나, 또는 다른 수단 예를 들어 유압 및/또는 공기압 수단에 의해 작동되게 할 수 있다.
캐리어(15)에는 지지 코어(6)를 지지하는 가이드(17)가 제공된다. 가이드(17)는 예를 들어 2개의 가이드부(17.1, 17.2)로 형성되며, 이들 가이드부는 서로 이격되어 있으며, 이들 내에는 채널과 유사한 가이드 경로(18.1, 18.2) 서로 정렬되어 지지 코어(6)를 수용하도록 구성되어 있다. 가이드부 중 일 가이드부(17.1)는 다른 가이드부(17.2) 보다 실질적으로 더 길다. 긴 가이드부(17.1)의 길이는 지지 코어(6)의 길이에 적어도 대응되는 것이 바람직하다(도 1 및 도 2 참조). 짧은 가이드부(17.2)의 가이드 채널(18.2)의 길이는 지지 코어(6)의 길이 또는 긴 가이드부(17.1)의 가이드 채널(18.1)의 부분, 예컨대 긴 가이드부(17.1) 길이의 1/5 미만이다.
플레이트-모양 또는 프레임-모양의 캐리어(15)는 상기 베이스 플레이트(16) 상에서 복수의 하부 에어 핀(19) 또는 다른 서스펜션 요소에 의해 탄력성 있게 지지되는 것이 바람직하다. 캐리어(15)는 스프링 베이스로도 불린다. 스페이서 요소(20)가 캐리어(15)에 탄력성 있게 부착되어 있으며, 스페이서 요소는 캐리어의 하측부에 비해 베이스 플레이트(16) 방향으로 돌출되어 있다. 캐리어(15)는 윈도우-모양의 요부(15.1)를 구비하는데, 상기 요부는 베이스 플레이트(16) 상에 장착되어 있는 다이(7)를 간극을 두고 에워싸고 있다. 다이(7)는 2개의 가이드부(17.1, 17.2) 사이에 배치되며, 베이스 플레이트(16) 상에 탈착 가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 가이드(17) 내에서 지지 코어(8)가 다이 상에 유지되어 있는 상태에서, 캐리어(스프링 베이스)(15)가 다이(7)에 대해 이동할 수 있게 된다.
헤드 플레이트(9)의 하측에는 벤딩 조오(5.1, 5.2) 옆에 변위 요소(21)가 제공된다. 변위 요소(디스플레이서)(21)는 핀-유사 또는 볼트-유사인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 후속 복합 툴이 닫힐 때, 변위 요소(21)는, 바람직하기로는 베이스 플레이트(16) 상에 탄력성 있게 장착되어 있는 캐리어(15)를 터치하거나, 상기 캐리어에 연결되어 있으며 상기 지지 코어(6)를 받치고 있는 가이드부(17.1, 17.2)를 터치한다.
이하에서, 도 3 내지 도 8을 가지고, 본 발명에 따른 후속 복합 툴의 동작 상태를 설명한다.
도 3은 상부 툴 파트가 하부 툴 파트에 비해 위쪽으로 이동하여 후속 복합 툴이 열려 있는, 시작 위치를 나타내고 있다. 스트립-유사 금속 시트(1)는 시트부(2)로 위치하고 있는데, 시트부(2)는 자유 절단되고 U-형으로 예비 성형되어 있으며, 연결 웹(3)에 의해 여전히 스트립-유사 금속 시트(1)에 일체로 연결되어 있다(도 9 참조). 툴의 가공 영역에서, 상기 스트립-유사 금속 시트(1)는 특정 운송 높이로 들어올려진다. 드라이브(미도시)가 제공되어 있는 지지 코어(6)는 가이드(17)의 큰 부분(17.1) 상에서 후퇴한 위치에 자리 잡고 있다. 스프링이 장착된 가압편(다이 인레이)(12)은 벤딩 조오(5.1, 5.2)에 의해 획정되는 광갭(8) 내에 위치하며, 다이를 향하는 벤딩 조오(5.1, 5.2)의 단부면(5.3, 5.4)에 비해 약간 돌출되는 것이 바람직하다. 지지 코어(6)와 스프링 베이스(캐리어)(15)는 베이스 플레이트(16) 상에서 안내되며, 스프링 베이스가 상승한 위치에서 상기 베이스 플레이트(16)로부터 최대로 이격되어 있다.
도 4는 지지 코어(6)가 예비 성형된 시트부(2') 아래로 이동되어, 지지 코어(6)가 가이드(17)의 2개의 가이드부(17.1, 17.2) 상에 안착하고 있으며, 플레이트-모양의 캐리어(15)의 윈도우-모양의 요부(15.1)를 가교하는 상태를 나타낸다. 스트립-유사 금속 시트(1)가 가공 평면상으로 하향 이동되어, 예비 성형된 시트부(2')가 지지 코어(6) 상에 안착된다. 또한, 상부 툴 파트가 하향 이동하여, 예비 성형된 시트부(2')가 지지 코어(슬라이더)(6)와 가압편(다이 인레이)(12) 사이에 클램핑된다. 하부 에어 핀(19)에 의해 가해지는 역압(counter-pressure)(또는 이에 상응하는 반대방향 힘)은 가압편(12)에 의해 가해지는 힘과 예비 성형된 시트부(2')를 벤딩하는 데에 필요한 힘의 합보다 더 크다.
도 5는 시트부(2')와 함께 지지 코어(6)가 벤딩 조오(5.1, 5.2) 사이의 갭(중공 공간)(8) 내에 삽입되고 벤딩 조오에 의해 획정되는 정지부(11) 상에 놓여질 수 있을 정도로 상부 툴 파트가 하향 이동하여, 예비 성형된 시트부(2')가 벤딩되는 상태를 나타낸다. 이와 동시에, 시트부(2')를 클램핑하고 있는 가압편(12)이 위쪽의 협갭(중공 공간)(10) 내로 이동한다. 상기 가압편(12)에 연결되어 있는 가이드 요소(13)는 헤드 플레이트(9)의 상측보다 돌출된다. 또한, 이 상태에서, 변위 요소(디스플레이서)(21)는 가이드(17) 상에 놓여지며, 이에 따라 탄력성 있게 장착되어 있는 캐리어(15) 상에 놓여지는 것이 바람직하다. 이렇게 제조된 슬롯 프로파일(2')의 종방향 에지(4)는 지지 코어(6)의 하측 상에서 서로 마주하게 된다. 여기서 종방향 에지(4)는 서로 맞닿거나 매우 좁은 슬롯(22) 정도로 서로 이격되어 있을 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 상태보다 상부 툴 파트가 좀 더 하향 이동하면, 하부 에어 핀(19)의 이동 또는 이에 상응하는 다른 스프링 요소들의 압축과 함께, 변위 요소(디스플레이서)(21)는 가이드(17)를 압박하고 이에 따라 캐리어(15)를 압박하게 된다. 캐리어(15)는, 스페이서 요소(20)가 베이스 플레이트(16) 상에서 지탱될 때까지, 베이스 플레이트(16) 방향으로 이동하거나, 이동될 수 있다. 이 경우에 있어, 지지 코어(6)와 적어도 일부분이 막힌 프로파일(2')은 다이(7)의 요부(7.1) 내에 배치되어 프레스되며, 이에 의해 압축(compress) 또는 교정(calibration)된다(도 6 및 도 7 참조). 이러한 방식으로, 프레스에 대응하여 발생하는 조절되지 않는 스프링백과 부품(2') 내의 내부 응력이 최소로 될 수 있게 된다.
그런 다음, 하부 에어 핀(19)(또는 이와 유사한 스프링 요소)가 캐리어(15)를 시작 위치로 밀어, 상부 툴 파트가 다시 상승한다.
마지막으로, 도 8은 본 발명에 따른 툴이 다시 시작 위치에 자리 잡은 상태를 나타낸다. 지지 코어(슬라이더)(6)는 가공 영역 밖으로 후진하여, 여전히 연결 웹(3)에 의해 스트립-유사 금속 시트(1)에 연결되어 있는 제조된 관상 부품 또는 슬롯 프로파일(2')을 풀어준다(도 10 참조).
슬롯 프로파일(2')의 종방향 에지(4)는, 후속 가공 단계에서, 맞대기 이음 방식으로 서로가 용접되어 폐쇄된 중공형 프로파일로 된다. 이를 위해, 레이저 용접 장치(미도시)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 제조된 부품(2')은, 범퍼용 밀폐형 프로파일, 소위 크래쉬 박스, 종방향 빔, 트랜스버스 빔, 시트 캐리어 프로파일 등과 같은 차량 제조에 사용되는 구조 부품으로 사용되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 종방향 에지(4)는 추후에 별개의 장치에서 용접될 수도 있다.
본 발명의 구현이 상술한 사항과 도면에 도시되어 있는 실시형태들로 한정되는 것은 아니다. 그 보다는, 도시되어 있는 실시예들과는 구성에 있어 일부 다를 수는 하지만, 첨부된 특허청구범위에 개시되어 있는 본 발명을 사용하여 다양하게 변형될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은, 단면 형상이 다른 2개의 지지 코어(6)를 사용하여, 서로 반대 방향에서부터 이동시켜 프로파일 또는 부품을 성형한 후 이들을 이격시키는 실시형태도 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은, 단면 형상, 단면 형상의 직경이 다른 둘, 셋 또는 그 이상의 부분을 구비하는 적어도 하나의 지지 코어(6)를 사용하는 실시형태도 또한 포함할 수 있으며, 셋 또는 그 이상의 지지 코어 부분을 사용하는 경우, 연속적으로 또는 단계적으로 최소경에서 최대경으로 되도록 하고, 벤딩 조오(5.1, 5.2)는 금속 시트부(2')와 지지 코어(6)를 수용하여 이들을 안착시키는 요부를 한정하며, 금속 시트부(2')는 지지 코어(6)에 따라 단계적으로 또는 연속적으로 확장되게 된다.

Claims (20)

  1. 다이(7)를 구비하는 제1 툴 파트, 벤딩 조오(5.1, 5.2)와 상기 벤딩 조오들 사이에 삽입될 수 있으며, U-형으로 성형되어 크기에 맞춰 절단된 금속 시트부(2')와 접촉하는 적어도 하나의 지지 코어(6)를 구비하는 제2 툴 파트를 구비하며, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치에 있어서,
    상기 벤딩 조오(5.1, 5.2) 사이에서의 지지 코어(6)의 삽입 이동은 정지부(11)에 의해 제한되고, 지지 코어(6)가 상기 정지부(11)에 의해 제한되어 있는 상태에서 지지 코어(6)는 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2)에 비해 다이(7) 방향으로 돌출하며, 상기 지지 코어(6)는 다이(7)에 대해 상대적으로 이동 가능한 캐리어(15) 상에 배치되고, 적어도 하나의 변위 요소(21)에 할당되는 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2)는 적어도 변위 요소(21)에 견고하게 연결되며, 벤딩된 금속 시트부(2')가 지지 코어(6) 주위와 계합할 때 상기 캐리어(15)를 터치하며, 벤딩 조오(5.1, 5.2)가 다이(7) 방향으로 계속 이동할 때 캐리어(15)를 변위시키거나 및/또는 캐리어(15)가 이동하여 지지 코어(6)와 함께 압축 및/또는 교정할 목적으로 금속 시트부로부터 성형된 프로파일 또는 부품(2')이 다이(7) 내로 도입되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤딩 조오(5.1, 5.2) 사이에 가동형 가압편(12)이 배치되고, 상기 가압편은 벤딩 조오에 의해 금속 시트부(2')가 벤딩될 때, 지지 코어(6)와 함께 이동하는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캐리어(15)에는 상기 지지 코어(6)를 지탱하는 가이드(17)가 제공되고, 상기 가이드는 서로 이격되어 있는 적어도 2개의 가이드부(17.1, 17.2)를 구비하고, 그 안쪽에는 상기 지지 코어(6)를 수용하도록 구성되며 서로 정렬되어 있는 채널-모양의 가이드 경로(18.1, 18.2)가 형성되어 있으며, 상기 2개의 가이드부(17.1, 17.2) 사이에는 다이(7)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캐리어(15)는, 복수의 스프링 요소(19)에 의해 베이스 플레이트(16) 상에 탄력성 있게 지지되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐리어(15)의 하측부 상에 하향 돌출하는 스페이서 요소(20)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    벤딩 조오(5.1, 5.2)와 적어도 하나의 변위 요소(21)가 헤드 플레이트(9)에 의해 서로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    헤드 플레이트(19)는 가압편(12)에 연결되어 있는 가이드 핀(13)을 안내하기 위한 보어 또는 개구부(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    후속 복합 프레스용 후속 복합 툴로 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 코어(6)는 단면 형상이 다른 둘, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지며, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지는 경우 단면 형상의 직경은 최소경에서 최대경으로 단계적으로 또는 연속적으로 증가하고, 벤딩 조오(5.1, 5.2)는, 위에 금속 시트부(2')가 안착되는 지지 코어(6)를 수용하는 리세스를 한정하며, 상기 리세스는 지지 코어(6)에 따라 단계적으로 또는 연속적으로 확장되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 지지 코어(6)는 제1 지지 코어 및 제2 지지 코어를 포함하되, 상기 제2 지지 코어는 제1 지지 코어에 대해 대칭이거나, 상기 제1 지지 코어의 단면 형상과 다른 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 지지 코어는 단면 형상이 다른 둘, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지며, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지는 경우 단면 형상의 직경은 최소경에서 최대경으로 단계적으로 또는 연속적으로 증가하고, 벤딩 조오(5.1, 5.2)는 위에 금속 시트부가 놓여지는 제2 지지 코어를 수용하는 리세스를 한정하며, 상기 리세스는 제2 지지 코어에 따라 단계적으로 또는 연속적으로 확장되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품 2개를 동시에 성형하기 위해, 이중 툴 또는 이중 후속 복합 툴로 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 가압편(12)이 탄력성 있게 장착되고, 지지 코어(6)에 의해 변위되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 장치.
  14. 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법으로,
    밴드-유사 금속 시트에서 성형될 블랭크(2)가 자유 절단되어 블랭크는 적어도 2개의 연결 웹(3)에 의해 상기 밴드-유사 금속 시트(1)에 연결되어 있으며, 운송 방향에서 보았을 때, 상기 밴드-유사 금속 시트(1)에 연결되어 있는 블랭크(2)의 전방 및 후방 단부 영역(2.1, 2.2)이 벤딩되어, 블랭크가 U-형으로 예비 성형되며, 이러한 방식으로 상기 밴드-유사 금속 시트에 연결되고 예비 성형된 블랭크(2')는 벤딩 조오(5.1, 5.2)와 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2) 사이에 삽입 가능하게 위치되며 다이(7)에 대해 상대적으로 이동 가능한 캐리어(15) 상에 배치되는 적어도 하나의 지지 코어(6)에 의해 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품으로 성형되며, 지지 코어(6)와 함께 프로파일 또는 부품이 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2) 사이에 배치되어, 다이(7)에 대해 상대적으로 캐리어(15)가 이동함에 따라 다이(7)의 요부(7.1)에 도입되어 상기 다이에 의해 교정 및/또는 압축되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    블랭크(2)가 자유 절단되고, 상기 지지 코어(6), 상기 벤딩 조오(5.1, 5.2) 및 프로파일 또는 부품을 수용하는 상기 다이(7)의 요부(7.1)는 상기 프로파일 또는 부품(2')이 다이(7) 내에서 압축되도록 하는 치수인 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    서로에 대해 대칭인 단면 형상 또는 다른 단면 형상을 갖는 2개의 지지 코어(6)가 사용되며, 상기 2개의 지지 코어(6)는 서로 반대편에 위치하여 서로 합체될 수 있으며, 프로파일 또는 부품이 성형된 후 서로 이격 이동되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 지지 코어(6) 중 적어도 하나는 단면 형상이 다른 둘, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지며, 셋 또는 그 이상의 부분을 가지는 경우 단면 형상의 직경은 최소경에서 최대경으로 단계적으로 또는 연속적으로 커지고, 벤딩 조오(5.1, 5.2)는 위에 금속 시트부가 놓여지는 지지 코어(6)를 수용하는 리세스를 한정하며, 상기 리세스는 제2 지지 코어에 따라 단계적으로 또는 연속적으로 확장되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품(2')의 종방향 에지(4)가 맞대기 용접에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품(2')의 종방향 에지(4)가 맞대기 레이저 용접에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    제1항 또는 제2항에 따른 장치를 사용하여, 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법.
KR1020147029655A 2012-04-03 2012-04-03 금속 시트로부터 적어도 일부분이 막힌 프로파일 또는 관상 부품을 제조하는 방법 및 장치 KR101893545B1 (ko)

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