KR101895886B1 - 가변 롤 포밍 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 롤 포밍 방법에 관한 것으로, 구체적으로 가변 롤 포밍 방법을 이용하여 일체화된 프론트 사이드 멤버를 제작할 수 있는 가변 롤 포밍 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 방법은 일정 형상으로 재단된 시트재를 준비하는 단계; 상기 시트재를 다단 롤 포밍 유닛을 통하여 저면과, 상기 저면의 양측에 상호 마주보는 측면, 및 각 측면의 단부에 형성된 플랜지를 갖는 성형빔으로 롤 포밍 성형하는 단계; 상기 성형빔 상에 레이저빔을 이용하여 컷팅된 복수의 컷팅부를 형성하는 단계; 상기 성형빔을 프레스를 통하여 상기 컷팅부에서 양측 절개면이 접촉되도록 곡률 성형하여 벤딩부를 형성하고, 상기 플랜지를 따라 복수의 비드를 성형하는 단계; 및 상기 벤딩부에서 상호 접촉된 양측 절개면을 용접하여 성형품을 생산하는 단계를 포함한다.

Description

가변 롤 포밍 방법{FLEXIBLE ROLL FORMING METHOD AND FRONT SIDE MEMBER PRODUCED BY THE SAME}
본 발명은 가변 롤 포밍 방법에 관한 것으로, 구체적으로 가변 롤 포밍 방법을 이용하여 일체화된 프론트 사이드 멤버를 제작할 수 있는 가변 롤 포밍 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 롤 포밍 공법은 코일을 풀어 상부 성형롤과 하부 성형롤을 한쌍으로 구성하여 일렬로 배치된 다단의 롤 포밍 유닛을 통과하도록 하여 일정한 형상으로 순차적으로 절곡 성형하는 공법이다. 이러한 롤 포밍 공법은 차량용 빔류나 멤버류와 같은 일정한 형상으로 절곡 성형된 직선 타입의 성형품을 제조하는데 적용된다.
도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.
도 1을 참조하면, 롤 포밍 공법은 공급되는 코일(11)을 풀어주는 언코일러(20)가 공정라인 전방에 구성되어 코일(11)을 공급하여 주는 언코일 단계(S1)를 진행한다.
언코일러(20)의 공정 방향 후방에는 스트레이트너(30)가 구비되어, 언코일러(20)로부터 풀려 나온 띠 상의 코일(11)을 평평하게 펴주는 스트레이트닝 단계(S2)를 진행한다.
스트레이트너(30)의 공정 방향 후방에는 프레스(40)가 구비되어, 스트레이트너(30)로부터 공급되는 코일(11)에 여러 용도의 구멍을 성형하는 피어싱 단계(S3)를 진행한다.
프레스의 공정 방향 후방에는 적어도 10단 이상의 롤 포밍 유닛(RU1 ~ RU10)이 배치되어, 언코일러(20), 스트레이트너(30) 및 프레스(40)를 거쳐 공급되는 코일(11)을 순차적으로 절곡 성형하여 일정한 형상을 갖는 직선 타입의 성형빔(13)의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S4)를 진행한다.
롤 포밍 유닛(RU1 ~ RU10)의 공정 방향 후방에는 컷팅 프레스(50)이 구비되어, 성형빔(13)을 제품화하기 위한 완성품의 규격대로 절단하여 롤 포밍 성형품(15)을 생산하는 컷팅 단계(S5)를 진행한다.
그러나 종래의 프론트 사이드 멤버는 프레스 성형 및 가변 롤 포밍의 성형적 한계로 인해 제품을 구간 별로 파팅(parting)을 하고 조립을 하는 구조였다.
이러한 프레스 성형은 초고력강으로 가면 갈수록 더 많은 구간 별 파팅이 필요하고, 급격한 벤딩부 형상을 제조할 수 없기 때문에 제조의 한계가 있으며, 그에 따라 조립 비용이 상승하며, 금형 공수 증가로 비용도 상승하게 되는 문제가 발생한다.
또한, 종래의 가변 롤 포밍 공법은 급격한 H 방향의 벤딩 성형이 난해하여 기술적 한계가 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.
본 발명의 실시 예는 가변 롤 포밍 방법을 이용하여 일체화된 프론트 사이드 멤버를 제작할 수 있는 가변 롤 포밍 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 프론트 사이드 멤버의 벤딩 부품을 일체화 성형할 수 있는 가변 롤 포밍 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 일정 형상으로 재단된 시트재를 준비하는 단계; 상기 시트재를 다단 롤 포밍 유닛을 통하여 저면과, 상기 저면의 양측에 상호 마주보는 측면, 및 각 측면의 단부에 형성된 플랜지를 갖는 성형빔으로 롤 포밍 성형하는 단계; 상기 성형빔 상에 레이저빔을 이용하여 컷팅된 복수의 컷팅부를 형성하는 단계; 상기 성형빔을 프레스를 통하여 상기 컷팅부에서 양측 절개면이 접촉되도록 곡률 성형하여 벤딩부를 형성하고, 상기 플랜지를 따라 복수의 비드를 성형하는 단계; 및 상기 벤딩부에서 상호 접촉된 양측 절개면을 용접하여 성형품을 생산하는 단계를 포함하는 가변 롤 포밍 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 성형빔은 상기 시트재의 가변 롤 포밍 성형에 의해 전방에서 후방으로 단면 폭 및 높이가 다르게 성형될 수 있다.
또한, 상기 벤딩부는 상기 성형빔의 전방으로부터 일측에 하방향으로 곡률 성형되는 하향 벤딩부; 및 상기 성형빔의 하향 벤딩부 이후 일측으로부터 수평방향으로 곡률 성형되는 수평 벤딩부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컷팅부를 형성하는 단계는 상기 성형빔의 저면과 양 측면을 레이저빔으로 컷팅하여 컷팅부를 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 하향 벤딩부는 상기 저면과 양 측면에 컷팅된 양측 절개면이 접촉되면서 형성될 수 있다.
또한, 상기 컷팅부를 형성하는 단계는 상기 성형빔의 양 측면과 양측 플랜지를 레이저빔으로 컷팅하여 컷팅부를 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 수평 벤딩부는 상기 양 측면과 양측 플랜지에 컷팅된 양측 절개면이 접촉되면서 형성될 수 있다.
또한, 상기 성형품을 생산하는 단계는 상기 양측 절개면에 용가재를 포함하는 레이저 맞대기 용접하여 성형품을 생산하는 단계일 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 의한 가변 롤 포밍 방법을 통하여, 저면과, 상기 저면의 양측에 상호 마주보는 측면, 및 각 측면의 단부에 형성된 플랜지를 가지며, 전방에서 후방으로 단면 폭과 높이가 다르고, 일측에 하방향으로 곡률 성형된 하향 벤딩부와 타측에 수평방향으로 곡률 성형되는 수평 벤딩부를 갖는 프론트 사이드 멤버를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 가변 롤 포밍 방법을 이용하여 일체화된 프론트 사이드 멤버를 제작할 수 있으므로 조립을 단순화할 수 있으며, 제품을 경량화할 수 있다.
또한, 프론트 사이드 멤버의 벤딩 부품을 일체화 성형할 수 있으므로 부품을 단순화할 수 있으며, 제작 비용을 절약할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버의 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하향 컷팅부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 컷팅부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 벤딩부를 확대하여 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 가변 롤 포밍 방법 및 이를 이용하여 제작된 프론트 사이드 멤버의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프론트 사이드 멤버(200)는 전방에 크래시 박스를 통해 차폭 방향으로 배치되는 범퍼 빔이 장착되며, 후방에 대시패널이 용접 조립된다. 대시 패널을 기준으로 프론트 사이드 멤버(200)의 전방부는 차체의 엔진룸 하부를 지나가고, 프론트 사이드 멤버(200)의 후방부는 차실 하부를 지지하게 된다.
이러한 프론트 사이드 멤버(200)는 초고장력강(Ultra High Strength Steel: UHSS)으로 이루어질 수 있다.
프론트 사이드 멤버(200)는 저면(211), 측면(213) 및 플랜지(215)로 구성된다.
측면(213)은 저면(211)의 양측에 상호 마주보며 형성된다.
플랜지(215)는 각 측면(213)의 단부에 형성된다.
플랜지(215)에는 복수의 비드(220)가 형성된다. 즉, 비드(220)는 프론트 사이드 멤버(200)의 강성을 보강하기 위한 플랜지(215)를 따라 형성된다.
프론트 사이드 멤버(200)는 곡률 성형된 벤딩부(230)를 포함한다. 이러한 벤딩부(230)는 하향 벤딩부(233) 및 수평 벤딩부(235)를 포함한다.
하향 벤딩부(233)는 일측에 하방향으로 곡률 성형된다.
수평 벤딩부(235)는 타측에 수평 방향으로 곡률 성형된다. 이러한 수평 벤딩부(235)는 프론트 사이드 멤버(200)에서 하향 벤딩부(233)가 형성된 하측에 형성될 수 있다. 수평 벤딩부(235)와 하향 벤딩부(233) 사이는 경사지게 형성될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 프론트 사이드 멤버(200)의 제작 방법을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버의 제작 방법을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하향 컷팅부를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 컷팅부를 확대하여 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 벤딩부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 일정 형상으로 재단된 시트재(100)를 준비한다. 이때, 시트재(100)는 일측과 타측의 폭이 상이하다.
도 3의 (b)를 참조하면, 시트재(100)를 롤 포밍 유닛(미도시)을 통하여 성형빔(150)으로 롤 포밍 성형한다. 즉, 시트재(100)를 다단 롤 포밍 유닛을 통하여 저면(211), 측면(213) 및 플랜지(215)를 갖는 성형빔(150)으로 롤 포밍 성형한다.
성형빔(150)은 시트재(100)의 가변 롤 포밍 성형에 의해 전방에서 후방으로 단면 폭 및 높이가 다르게 성형될 수 있다. 이때, 성형빔(150)은 도 4에 도시된 바와 같이 시트재(100)를 다단에 걸쳐 순차적으로 가변 롤 포밍 성형될 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 성형빔(150) 상에 레이저빔을 이용하여 복수의 컷팅부(160)를 형성한다.
다시 말하면, 도 5에 도시된 바와 같이 성형빔(150)의 저면(211)과 양 측면(213)을 레이저빔을 통해 컷팅하여 하향 컷팅부(163)를 형성한다. 이때, 하향 컷팅부(163)는 양 측면(213) 각각에 역 삼각형 형상으로 형성되는 절개면(510)을 포함할 수 있다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이 성형빔(150)의 양 측면(213)과 양측 플랜지(215)를 레이저빔을 통해 컷팅하여 수평 컷팅부(165)를 형성한다. 이때, 수평 컷팅부(165)는 양 측면(213)과 양측 플랜지(215) 각각에 삼각형 형상으로 형성되는 절개면(610)을 포함할 수 있다.
도 3의 (d)를 참조하면, 성형빔(150)을 프레스(미도시)를 통하여 벤딩부(230)를 형성하고, 비드(220)를 성형한다.
다시 말하면, 성형빔(150)을 프레스를 통하여 컷팅부(160)에서 양측 절개면이 접촉되도록 곡률 성형하여 벤딩부(230)를 성형한다. 이때, 벤딩부(230)는 하향 벤딩부(233) 및 수평 벤딩부(235)를 포함한다. 하향 벤딩부(233)는 하향 컷팅부(163)의 양측 절개면(510)이 접촉되면서 형성되고, 수평 벤딩부(235)는 수평 컷팅부(165)의 양측 절개면(610)이 접촉되면서 형성된다.
그리고 양측 플랜지(215) 각각을 따라 복수의 비드(220)를 성형한다.
도 3의 (e)를 참조하면, 벤딩부(230)를 용접하여 성형품인 프론트 사이드 멤버(200)를 생산한다. 즉, 양측 절개면에 용가재를 포함하는 레이저 맞대기 용접하여 프론트 사이드 멤버(200)를 생산한다.
하향 벤딩부(233)의 양측 절개면(510)을 용접하고, 도 7에 도시된 바와 같이 수평 벤딩부(235)의 양측 절개면(610)을 용접한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 시트재
150: 성형빔
160, 163, 165: 컷팅부
200: 프론트 사이드 멤버
211: 저면
213: 측면
215: 플랜지
220: 비드
230, 233, 235: 벤딩부

Claims (10)

  1. 일정 형상으로 재단된 시트재를 준비하는 단계;
    상기 시트재를 다단 롤 포밍 유닛을 통하여 가변 롤 포밍 성형에 의해 전방에서 후방으로 단면 폭 및 높이가 다르고, 저면과 상기 저면의 양측에 상호 마주보는 측면, 및 각 측면의 단부에 형성된 플랜지를 갖는 성형빔으로 롤 포밍 성형하는 단계;
    상기 성형빔의 저면과 양 측면을 레이저빔을 이용하여 컷팅된 복수의 하향 컷팅부와, 상기 성형빔의 양 측면과 양측 플랜지를 레이저빔으로 컷팅하여 수평 컷팅부를 형성하는 단계;
    상기 성형빔을 프레스를 통하여 상기 컷팅부에서 양측 절개면이 접촉되도록 곡률 성형하여 벤딩부를 형성하고, 상기 플랜지를 따라 복수의 비드를 성형하는 단계; 및
    상기 벤딩부에서 상호 접촉된 양측 절개면에 용가재를 포함하는 레이저 맞대기 용접하여 성형품을 생산하는 단계를 포함하며,
    상기 벤딩부는 상기 성형빔의 전방으로부터 일측에 상기 하향 컷팅부의 양측 절개면이 접촉되면서 하방향으로 곡률 성형되는 하향 벤딩부; 및 상기 성형빔의 하향 벤딩부 이후 일측으로부터 상기 수평 컷팅부의 양측 절개면이 접촉되면서 수평방향으로 곡률 성형되는 수평 벤딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 롤 포밍 방법.
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