KR102001396B1

KR102001396B1 - 패널 성형 시스템 및 패널 성형 방법

Info

Publication number: KR102001396B1
Application number: KR1020170116748A
Authority: KR
Inventors: 김지찬; 박상언
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-07-18
Also published as: KR20190029338A

Abstract

패널 성형 시스템이 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 패널 성형 시스템은 ⅰ)제1 블랭크 판재에 설정된 용접 선을 따라 다수 개의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 성형하는 딤플러와, ⅱ)제1 블랭크 판재와 접합될 제2 블랭크 판재를 지지하고, 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 통해 제2 블랭크 판재의 상면에 겹쳐진 제1 블랭크 판재를 가압하며, 제1 및 제2 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하여 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 용융시키면서 제1 및 제2 블랭크 판재를 저항 용접하는 딤플 프로젝션 용접기와, ⅲ)딤플 프로젝션 용접기에 의해 딤플 프로젝션 용접된 제1 및 제2 블랭크 판재의 패치 블랭크를 설정된 형상으로 가압 성형하는 프레스 금형을 포함할 수 있다.

Description

패널 성형 시스템 및 패널 성형 방법 {PANEL FORMING SYSTEM AND PANEL FORMING METHOD}

본 발명의 실시 예는 패널 성형 시스템 및 패널 성형 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메인 패널과 보강 패널이 접합된 차체 부품으로서의 제품 패널을 성형하는 패널 성형 시스템 및 패널 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 차체에서 특정치 이상의 강도를 필요로 하는 부위에는 메인 패널에 보강 패널을 스폿 용접하는 등의 방법을 적용하고 있다. 이와 같은 제품 패널은 차체에 적용됨으로써 차체의 강성을 확보할 수 있다.

제품 패널을 성형하기 위한 종래의 제품 패널 성형방법은 메인 패널용 블랭크를 프레스 성형 공정을 통하여 메인 패널로 단품 성형하고, 이와 별도로 보강 패널용 블랭크도 프레스 성형 공정을 통하여 보강 패널로 단품 성형한다. 그리고, 각기 별도로 단품 성형된 메인 패널과 보강 패널을 트림/피어싱 가공하고, 그 메인 패널과 보강 패널을 스폿 용접하며, 제품 패널을 성형 제작하게 된다.

하지만, 상기한 바와 같은 종래의 제품 패널 성형방법은 각각 단품 성형된 메인 패널과 보강 패널이 서로 상이한 치수를 가지며, 이에 따라 스폿 용접 시 패널간 간섭 또는 비틀림 등에 의한 제품 패널의 정도 확보에 많은 공정수가 투입된다. 또한, 종래의 제품 패널 성형방법은 메인 패널과 보강 패널을 각기 별도의 단품 성형 공정을 통하여 제작하므로, 트림/피어싱의 후 가공에 따른 생산 비용 및 사이클 타임이 증가한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 별도로 성형하지 않고, 그 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 스폿 용접한 상태에서, 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 동시에 성형하는 이른 바 패치 블랭크(PATCH BLANK) 방식의 성형방법을 적용하고 있다.

패치 블랭크 방식으로 제품 패널을 성형하는 방법은, 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 생산하는 블랭크 제작단계와, 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 용접 선을 따라 스폿 용접하는 블랭크 스폿 용접단계와, 용접된 두 장의 패치 블랭크를 프레스 장치를 통해 동시에 가압 성형하는 프레스 성형단계와, 메인 패널과 보강 패널이 단일체로 성형된 성형 패널을 트림/피어싱 가공하는 트림/피어싱 가공단계의 과정을 거친다.

그런데, 종래 기술에서는 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 상호 스폿 용접하는 과정에, 스폿 용접 건을 통하여 용접 선을 따라 다수의 용접 점들을 개별적으로 스폿 용접하므로, 사이클 타임의 증가로 인해 생산성이 저하될 수 있다.

부연 설명하면, 종래 기술에서는 스폿 용접 건을 설정된 용접 선을 따라 이동시키며, 다수의 용접 점들에 대해 용접 전극의 가압 및 통전 가열을 반복하게 되므로, 사이클 타임이 증가할 수밖에 없다.

더 나아가, 종래 기술에서는 서로 겹쳐진 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크의 스폿 용접 시, 이들 블랭크의 표면을 가압 및 통전 가열함에 따라서 용접 자국으로서의 압흔이 발생하게 되고, 이러한 압흔은 제품 패널의 외관 품질을 저하시키는 단점으로 이어질 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 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 용접하는데 따른 사이클 타임의 단축과 투자비의 절감을 도모할 수 있도록 한 패널 성형 시스템 및 패널 성형 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예들은 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 용접한 패치 블랭크의 외관 부에 용접 자국으로서의 압흔을 최소화 할 수 있도록 한 패널 성형 시스템 및 패널 성형 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템은, ⅰ)제1 블랭크 판재에 설정된 용접 선을 따라 다수 개의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 성형하는 딤플러와, ⅱ)상기 제1 블랭크 판재와 접합될 제2 블랭크 판재를 지지하고, 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 통해 상기 제2 블랭크 판재의 상면에 겹쳐진 상기 제1 블랭크 판재를 가압하며, 상기 제1 및 제2 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하여 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 용융시키면서 상기 제1 및 제2 블랭크 판재를 저항 용접하는 딤플 프로젝션 용접기와, ⅲ)상기 딤플 프로젝션 용접기에 의해 딤플 프로젝션 용접된 상기 제1 및 제2 블랭크 판재의 패치 블랭크를 설정된 형상으로 가압 성형하는 프레스 금형을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 딤플러는 제1 다이 베이스의 상면에 설치되는 다수 개의 하부 딤플링 툴들을 포함하는 하부 다이와, 상기 하부 딤플링 툴들에 대응하여 제2 다이 베이스의 하면에 설치되는 다수 개의 상부 딤플링 툴들을 포함하며, 상기 하부 다이에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 다이를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 하부 딤플링 툴은 상기 제1 다이 베이스의 상면에 설치되는 하부 실린더와, 상기 하부 실린더에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 하부 딤플 성형 로드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 상부 딤플링 툴은 상기 제2 다이 베이스의 하면에 설치되는 상부 실린더와, 상기 상부 실린더에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 딤플 성형 로드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 하부 딤플 성형 로드의 상단에는 상기 제1 블랭크 판재의 하면에 하측 방향으로 볼록한 딤플 돌기를 성형하는 오목 단이 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 상부 딤플 성형 로드의 하단에는 상기 제1 블랭크 판재의 상면에 하측 방향으로 오목한 딤플 홈을 성형하는 볼록 단이 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 하부 딤플 성형 로드 및 상기 상부 딤플 성형 로드는 공압에 의하여 상기 하부 실린더 및 상부 실린더에 각각 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 딤플러는 상기 하부 딤플 성형 로드 및 상부 딤플 성형 로드를 통해 상기 제1 블랭크 판재에 "一" 형의 딤플 프로젝션 용접 돌기를 성형할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 딤플 프로젝션 용접기는 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하여 상기 제2 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하는 다수 개의 하부 전극 팁들을 가진 고정 다이와, 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하여 상기 제1 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하는 다수 개의 상부 전극 팁들을 가지며, 상기 고정 다이에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 가동 다이를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 딤플 프로젝션 용접기는 상기 하부 전극 팁들 및 상부 전극 팁들 각각과 전기적으로 연결되며, 상기 설정된 용접 선을 따라 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하는 상기 하부 전극 팁 및 상부 전극 팁에 딤플 프로젝션 용접 전류를 순차적으로 인가하는 용접 전류 공급부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 딤플 프로젝션 용접기는 상기 고정 다이에 설치되며, 상기 제2 블랭크 판재를 설정된 위치에 정렬하는 정렬부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 정렬부는 상기 고정 다이에 X축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 제2 블랭크 판재의 X축 위치를 정렬하는 한 쌍의 제1 정렬부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 정렬부는 상기 고정 다이에 Y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 제2 블랭크 판재의 Y축 위치를 정렬하는 한 쌍의 제2 정렬부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템에 있어서, 상기 프레스 금형은 상기 패치 블랭크를 지지하는 하부 금형과, 상기 하부 금형에 대응하여 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 패치 블랭크를 가압 성형하는 상부 금형을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템은, 상기 프레스 금형에 의해 설정된 형상으로 가압 성형된 제품 패널의 가장자리 부분을 트리밍 가공하는 트리밍 가공기와, 상기 제품 패널에 피어싱 홀을 가공하는 피어싱 가공기를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 방법은, 전용 블랭킹 다이를 통해 절단된 제1 블랭크 판재와 제2 블랭크 판재를 접합하고, 상기 접합된 제1 및 제2 블랭크 판재의 패치 블랭크를 설정된 형상으로 가압 성형하는 상술한 바와 같은 패널 성형 시스템을 이용하는 것으로서, (a) 딤플러를 통해 상기 제1 블랭크 판재에 설정된 용접 선을 따라 다수 개의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 성형하는 과정과, (b) 딤플 프로젝션 용접기의 하부 전극 팁들 상에 상기 제2 블랭크 판재를 배치하고, 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 통해 상기 제2 블랭크 판재의 상면에 상기 제1 블랭크 판재를 겹쳐지게 배치하는 과정과, (c) 상기 딤플 프로젝션 용접기의 상부 전극 팁들을 통해 상기 제1 블랭크 판재를 가압하며, 상기 상부 전극 팁들 및 하부 전극 팁들을 통해 상기 제1 및 제2 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하여 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 용융시키면서 상기 제1 및 제2 블랭크 판재를 저항 용접하는 과정과, (d) 상기 용접된 제1 및 제2 블랭크 판재의 패치 블랭크를 프레스 금형을 통하여 가압하며 설정된 형상의 제품 패널로 성형하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법에 있어서, 상기 (a) 과정에서는 상기 딤플러에 의하여 상기 제1 블랭크 판재에 "一" 형의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 성형할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법에 있어서, 상기 (b) 과정에서는 상기 딤플 프로젝션 용접기의 정렬부를 통하여 상기 제2 블랭크 판재를 설정된 위치에 정렬할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 딤플 프로젝션 용접기의 전류 공급부를 통하여 상기 설정된 용접 선을 따라 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하는 상기 하부 전극 팁들 및 상부 전극 팁들에 딤플 프로젝션 용접 전류를 순차적으로 인가할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 하부 전극 팁들 및 상부 전극 팁들을 통하여 상기 제1 및 제2 블랭크 판재를 소재 냉간 상태에서 소성 변형 영역의 초기 가압력으로 가압할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법에 있어서, 상기 초기 가압력은 용접 시의 가압력 보다 크게 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법은, 상기 (d) 과정 이후에, 상기 제품 패널을 트리밍 가공하고, 상기 제품 패널을 피어싱 가공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법에 있어서, 상기 제1 블랭크 판재는 보강 패널로서 성형되고, 상기 제2 블랭크 판재는 메인 패널로 성형될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 방법에 있어서, 상기 제품 패널은 상기 메인 패널에 보강 패널이 일체로 접합된 프론트 사이드 멤버 인너 앗세이 또는 사이드 아웃터 컴플리트의 센터 필러로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 제2 블랭크 판재에 대해 제1 블랭크 판재의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 한 번에 개별 가압하고, 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 용접 전류를 순차적으로 인가하며, 제1 및 제2 블랭크 판재를 딤플 프로젝션 용접으로 접합할 수 있으므로, 블랭크 판재의 용접 점들을 개별적으로 스폿 용접하는 종래 기술과 달리, 사이클 타임의 단축과 투자비의 절감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 블랭크 판재를 딤플 프로젝션 용접으로 접합함에 따라, 제품 패널의 외관 부에 용접 자국으로서의 압흔 발생을 최소화 할 수 있고, 이로 인해 제품 패널의 용접 품질을 더욱 향상시킬 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.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템에 적용되는 딤플러를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템의 딤플러에 의해 성형된 제1 블랭크 판재의 딤플 프로젝션 용접 돌기를 도시한 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템의 딤플러에 적용되는 하부 다이의 하부 딤플링 툴을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템의 딤플러에 적용되는 상부 다이의 상부 딤플링 툴을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템에 적용되는 딤플 프로젝션 용접기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템에 적용되는 딤플 프로젝션 용접기의 정렬부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템에 적용되는 프레스 금형을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

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.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", ""...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템(100)은 차체 조립 라인에서 차체 부품으로서의 제품 패널(1)을 조립하는 공정에 적용될 수 있다.

여기서, 상기 제품 패널(1)이라 함은 적어도 2매의 패널 부품이 접합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 차체 부품으로, 예를 들면, 본 발명의 실시 예에서상기 제품 패널(1)은 프론트 사이드 멤버 인너 앗세이 또는 사이드 아웃터 컴플리트의 센터 필러를 포함할 수 있다. 더 나아가, 상기 제품 패널(1)은 루프 레일, 범퍼 빔 및 임팩트 빔 등과 같은 충돌부재로서의 차체 부품을 포함할 수도 있다.

이러한 제품 패널(1)은 메인 패널(1a)과, 그 메인 패널(1a)에 접합된 보강 패널(1b)을 포함하는 바, 이들 메인 패널(1a)과 보강 패널(1b)이 상호 용접 접합되고, 설정된 형상으로 프레스 성형된 것으로 구비될 수 있다.

그러나, 본 발명의 보호범위가 상기한 바와 같은 차체 부품으로서의 제품 패널(1)을 조립하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 2매 이상의 패널이 접합되며 설정된 형상으로 프레스 성형된 다양한 종류 및 용도의 패널 부품이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

통상적으로 당 업계에서는 방향의 기준을 LTH 방향으로 설정하고 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 제품 패널(1)의 메인 패널(1a) 및 보강 패널(1b)을 상하 방향으로 겹쳐놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 공정들을 설명하는데, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단 및 하단부로 정의하기로 한다.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 메인 패널(1a) 및 보강 패널(1b)의 기준 위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템(100)은 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 별도로 성형하지 않고, 그 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 용접한 상태에서, 그 메인 패널용 블랭크와 보강 패널용 블랭크를 동시에 성형하는 패치 블랭크(PATCH BLANK) 방식으로 제품 패널(1)을 성형하기 위한 것이다.

이하에서는 상기 보강 패널용 블랭크를 제1 블랭크 판재(101)라고 하며, 상기 메인 패널용 블랭크를 제2 블랭크 판재(102)라고 한다. 상기 제1 블랭크 판재(101)는 제품 패널(1)의 보강 패널(1b)로 성형될 블랭크 이며, 상기 제2 블랭크 판재(102)는 제품 패널(1)의 메인 패널(1a)로 성형될 블랭크 이다. 이러한 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)는 전용 블랭킹 다이(도면에 도시되지 않음)에 의해 설정된 형상으로 절단된 것이며, 제품 패널(1)의 실 치수 보다 큰 치수로 생산된 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템(100)은 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 용접하는데 따른 사이클 타임의 단축과 투자비의 절감을 도모하기 위해, 기존 스폿 용접과 달리, 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 딤플 프로젝션 용접으로 접합할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 딤플 프로젝션 용접으로 접합함으로써 용접 자국으로서의 압흔 발생을 최소화 할 수 있는 패널 성형 시스템(100)을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널 성형 시스템(100)은 기본적으로, 딤플러(10), 딤플 프로젝션 용접기(40), 프레스 금형(70), 트리밍 가공기(80), 그리고 피어싱 가공기(90)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서와 같은 구성 요소들은 공정 프레임(5) 상에 그 공정 방향을 따라 순차적으로 구성될 수 있다. 상기 공정 프레임(5)은 구성 요소들을 지지하는 것으로서, 하나의 프레임 또는 둘 이상으로 구획된 프레임으로 구성될 수 있다.

상기 공정 프레임(5)에는 구성 요소들을 지지하기 위한 브라켓, 바아, 로드 플레이트, 하우징, 케이스, 블록, 격벽, 리브, 레일, 칼라 등과 같은 각종 부속요소들(도면에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

그러나, 상기한 각종 부속요소들은 이하에서 설명될 각각의 구성 요소들을 공정 프레임(5)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속요소들을 공정 프레임(5)으로 통칭한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템에 적용되는 딤플러를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 딤플러(10)는 제1 블랭크 판재(101)에 제2 블랭크 판재(102)와 접합될 설정된 용접 선을 따라 다수 개의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 일정 간격 이격되게 성형하기 위한 것이다.

상기 딤플러(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 블랭크 판재(101)의 하면에 하측 방향으로 돌출된 "一" 형의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 성형할 수 있다.

여기서, 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)는 제1 블랭크 판재(101)의 하면에 하측 방향으로 볼록한 딤플 돌기(105)와, 제1 블랭크 판재(101)의 상면에 하측 방향으로 오목한 딤플 홈(107)으로 이루어진다.

이러한 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)를 성형하기 위해 상기 딤플러(10)는 하부 다이(11)와 상부 다이(13)를 포함하고 있다.

상기 하부 다이(11)는 공정 프레임(5) 상에 고정되게 설치되는 제1 다이 베이스(15)와, 제1 다이 베이스(15)의 상면에 설치되는 다수 개의 하부 딤플링 툴(21)들을 포함한다.

상기 하부 딤플링 툴(21)들은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 다이 베이스(15)의 상면에 설치되는 하부 실린더(23)와, 하부 실린더(23)에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 하부 딤플 성형 로드(25)를 포함한다.

상기 하부 실린더(23)는 하단이 폐쇄되고, 상단이 개방된 원통 형의 실린더로서, 제1 다이 베이스(15)의 상면에 고정되게 설치된다. 상기 하부 딤플 성형 로드(25)는 하부 실린더(23)의 개방 단에 끼워지며 공압에 의해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 하부 딤플 성형 로드(25)의 상단에는 위에서 언급한 바 있는 "一" 형 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)의 딤플 돌기(105)를 성형하기 위한 오목 단(27)이 구비된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 상부 다이(13)는 하부 다이(11)에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성된다.

상기 상부 다이(13)는 제1 다이 베이스(15)에 대응하여 공정 프레임(5)에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 제2 다이 베이스(17)와, 하부 딤플링 툴(21)들에 대응하여 제2 다이 베이스(17)의 하면에 설치되는 다수 개의 상부 딤플링 툴(31)들을 포함한다.

상기 제2 다이 베이스(17)는 작동 실린더와 같은 공지 기술의 제1 구동수단(18)에 의해 제1 다이 베이스(15)에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

상기 상부 딤플링 툴(31)들은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 다이 베이스(17)의 하면에 설치되는 상부 실린더(33)와, 상부 실린더(33)에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 딤플 성형 로드(35)를 포함한다.

상기 상부 실린더(33)는 상단이 폐쇄되고, 하단이 개방된 원통 형의 실린더로서, 제2 다이 베이스(17)의 하면에 고정되게 설치된다.

상기 상부 딤플 성형 로드(35)는 도 4에 도시된 바와 같은 하부 딤플링 툴(21)의 하부 딤플 성형 로드(25)에 대응하여 상부 실린더(33)의 개방 단에 끼워지며 공압에 의해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 상부 딤플 성형 로드(35)의 하단에는 위에서 언급한 바 있는 "一" 형 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)의 딤플 홈(107)을 성형하기 위한 볼록 단(37)이 구비된다.

따라서, 상기에서와 같은 딤플러(10)는 상부 다이(13)를 상측 방향으로 이동시킨 상태에서, 하부 다이(11)의 하부 딤플링 툴(21)들 중 제1 블랭크 판재(101)의 설정된 용접 선에 대응하는 하부 딤플링 툴(21)들의 하부 딤플 성형 로드(25)를 상측 방향으로 이동시킨다.

그리고, 상기 딤플러(10)는 상부 다이(13)의 상부 딤플링 툴(31)들 중 제1 블랭크 판재(101)의 설정된 용접 선에 대응하는 상부 딤플링 툴(31)들의 상부 딤플 성형 로드(35)를 하측 방향으로 이동시킨다.

이와 같은 상태에서, 상측 방향으로 이동된 하부 딤플 성형 로드(25) 상에 제1 블랭크 판재(101)를 배치하고, 상부 다이(13)를 하측 방향으로 이동시키게 되면, 하측 방향으로 이동된 상부 딤플 성형 로드(35)는 제1 블랭크 판재(101)의 하부 딤플 성형 로드(25)에 대응하는 딤플 성형 부위를 가압한다.

이로써, 상기 딤플러(10)는 상측 방향으로 이동된 하부 딤플 성형 로드(25)의 오목 단(27)과, 하측 방향으로 이동된 상부 딤플 성형 로드(35)의 볼록 단(37)에 의하여 제1 블랭크 판재(101)의 하면에 하측 방향으로 돌출된 "一" 형의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)를 성형할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 딤플러(10)는 하부 다이(11)의 하부 딤플링 툴(21)들 상에 배치되는 제1 블랭크 판재(101)를 정해진 위치에 고정시키기 위한 공지 기술의 클램퍼(도면에 도시되고 있지 않음) 또는 그리퍼(도면에 도시되지 않음)를 포함할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템에 적용되는 딤플 프로젝션 용접기를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 딤플 프로젝션 용접기(40)는 설정된 용접 선을 따라 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 형성하고 있는 제1 블랭크 판재(101)와, 위에서 언급한 바 있는 제2 블랭크 판재(102)를 그 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 통하여 딤플 프로젝션 방식으로 저항 용접하기 위한 것이다.

상기 딤플 프로젝션 용접기(40)는 제1 블랭크 판재(101)와 접합될 제2 블랭크 판재(102)를 지지하고, 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 통해 제2 블랭크 판재(102)의 상면에 겹쳐진 제1 블랭크 판재(101)를 가압하며, 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하여 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 용융시키면서 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 저항 용접할 수 있다.

이러한 딤플 프로젝션 용접기(40)는 고정 용전 전극을 형성하는 고정 다이(41)와, 가동 용접 전극을 형성하며 고정 다이(41)에 대해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성되는 가동 다이(43)를 포함하고 있다.

상기 고정 다이(41)는 공정 프레임(5) 상에 고정되게 설치된다. 이러한 고정 다이(41)는 제1 블랭크 판재(101)의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들에 대응하여 제2 블랭크 판재(102)에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하는 다수 개의 하부 전극 팁(45)들을 포함하고 있다.

그리고, 상기 가동 다이(43)는 고정 다이(41)에 대응하여 공정 프레임(5)에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 상기 가동 다이(43)는 작동 실린더와 같은 공지 기술의 제2 구동수단(44)에 의해 고정 다이(41)에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

이러한 가동 다이(43)는 제1 블랭크 판재(101)의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들에 대응하여 제1 블랭크 판재(101)에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하는 다수 개의 상부 전극 팁(47)들을 포함하고 있다.

여기서, 상기 고정 다이(41)의 하부 전극 팁(45)들은 제2 블랭크 판재(102)를 지지하고, 가동 다이(43)의 상부 전극 팁(47)들은 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 통해 제2 블랭크 판재(102)의 상면에 겹쳐진 제1 블랭크 판재(101)를 설정된 가압력으로 가압한다.

그리고, 상기 하부 전극 팁(45)들 및 상부 전극 팁(47)들은 그 상부 전극 팁(47)들에 의해 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 설정된 가압력으로 가압한 상태에서, 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)에 설정된 용접 전류를 각각 인가한다.

이 경우, 상기 고정 다이(41)의 하부 전극 팁(45)들은 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)의 용접 좌면과 평면적으로 접촉하는 소정 직경의 평 팁으로 이루어질 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 딤플 프로젝션 용접기(40)는 고정 다이(41)의 하부 전극 팁(45)들 및 가동 다이(43)의 상부 전극 팁(47)들에 딤플 프로젝션 용접 전류를 공급하는 용접 전류 공급부(51)를 더 포함하고 있다.

상기 용접 전류 공급부(51)는 하부 전극 팁(45)들 및 상부 전극 팁(47)들 각각과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 용접 전류 공급부(51)는 제1 블랭크 판재(101)의 설정된 용접 선을 따라 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들에 각각 대응하는 하부 전극 팁(45) 및 상부 전극 팁(47)에 딤플 프로젝션 용접 전류를 순차적으로 인가한다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 딤플 프로젝션 용접기(40)는 도 7에 도시된 바와 같이, 고정 다이(41)와 가동 다이(43) 사이에서 제2 블랭크 판재(102)를 고정 다이(41)의 설정된 위치에 정렬하는 정렬부(53)를 더 포함하고 있다.

상기 정렬부(53)는 고정 다이(41)에 설치되는 바, 제2 블랭크 판재(102)의 X축 위치를 정렬하는 한 쌍의 제1 정렬부재(55)와, 제2 블랭크 판재(102)의 Y축 위치를 정렬하는 한 쌍의 제2 정렬부재(57)를 포함한다.

상기 제1 정렬부재(55)는 고정 다이(41)에 X축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 상기 제1 정렬부재(55)는 공지 기술의 제1 작동 실린더(58)에 의해 X축 방향으로 왕복 이동하며, 제2 블랭크 판재(102)의 X축 위치를 정렬할 수 있다.

그리고, 상기 제2 정렬부재(57)는 고정 다이(41)에 Y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 상기 제2 정렬부재(57)는 공지 기술의 제2 작동 실린더(59)에 의해 Y축 방향으로 왕복 이동하며, 제2 블랭크 판재(102)의 Y축 위치를 정렬할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 프레스 금형(70)은 상기에서와 같은 딤플 프로젝션 용접기(40)에 의해 딤플 프로젝션 용접된 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)의 패치 블랭크(109)를 설정된 형상의 제품 패널(1)로 가압 성형하기 위한 것이다.

이러한 프레스 금형(70)은 도 8 및 도 9에서와 같이, 공정 프레임(5) 상에 고정되게 설치되는 하부 금형(71)과, 하부 금형(71)의 외측으로 쿠션 핀(73)을 통하여 상하 운동하도록 장착되는 블랭크 홀더(75)와, 하부 금형(71)의 상부에서 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 금형(77)을 포함한다.

상기에서 하부 금형(71)은 제품 패널(1)의 성형 하 단면 형상에 대응하는 성형 면을 상부 면에 형성하고 있다. 상기 성형 면은 제품 패널(1)의 설계 형상, 두께 및 면적에 상응하는 하형 스틸의 상부 면에 형성된다. 그리고 상기 성형 면은 제품 패널(1)의 설정된 형상에 상응하는 성형돌기 및 성형 홈을 형성하고 있다.

그리고 상기 상부 금형(77)은 하부 금형(71)에 대응하여 공정 프레임(5)에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 상기 상부 금형(77)은 작동 실린더와 같은 공지 기술의 제3 구동수단(78)에 의해 하부 금형(71)에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

상기 상부 금형(77)은 제품 패널(1)의 성형 상 단면 형상에 대응하는 성형 면을 하부 면에 형성하고 있다. 상기 성형 면은 제품 패널(1)의 설계 형상, 두께 및 면적에 상응하는 상형 스틸의 하부 면에 형성된다. 그리고 상기 성형 면은 제품 패널(1)의 설정된 형상에 상응하는 성형돌기 및 성형 홈을 형성하고 있다.

여기서, 상기 상부 금형(77)은 하부 금형(71)의 상부에서 블랭크 홀더(75)와 함께 패치 블랭크(109)의 가장자리를 잡고, 상하 운동하여 그 패치 블랭크(109)를 가압 성형한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 트리밍 가공기(80)는 프레스 금형(70)에 의해 설정된 형상으로 가압 성형된 제품 패널(1) 가장자리 부분의 스크랩을 트리밍 가공하기 위한 것이다. 이러한 트리밍 가공기(80)는 당 업계에서 널리 알려진 트리밍 가공장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서 상기 피어싱 가공기(90)는 제품 패널(1)에 피어싱 홀을 가공하기 위한 것이다. 이러한 피어싱 가공기(90)는 당 업계에서 널리 알려진 트리밍 가공장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템(100)을 이용한 패널 성형 방법을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 전용 블랭킹 다이(도면에 도시되지 않음)를 통해 절단된 서로 다른 크기의 제1 블랭크 판재(101)와 제2 블랭크 판재(102)를 제공한다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 딤플러(10)의 상부 다이(13)를 상측 방향으로 이동시킨 상태에서, 하부 다이(11)의 하부 딤플링 툴(21)들 중 제1 블랭크 판재(101)의 설정된 용접 선에 대응하는 하부 딤플링 툴(21)들의 하부 딤플 성형 로드(25)를 공압에 의해 상측 방향으로 이동시킨다.

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 상부 다이(13)의 상부 딤플링 툴(31)들 중 제1 블랭크 판재(101)의 설정된 용접 선에 대응하는 상부 딤플링 툴(31)들의 상부 딤플 성형 로드(35)를 공압에 의해 하측 방향으로 이동시킨다.

이 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 상측 방향으로 이동된 하부 딤플 성형 로드(25) 상에 제1 블랭크 판재(101)를 배치하고, 상부 다이(13)를 하측 방향으로 이동시킨다. 그러면, 하측 방향으로 이동된 상부 딤플 성형 로드(35)는 제1 블랭크 판재(101)의 하부 딤플 성형 로드(25)에 대응하는 딤플 성형 부위를 가압한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상측 방향으로 이동된 하부 딤플 성형 로드(25)의 오목 단(27)과, 하측 방향으로 이동된 상부 딤플 성형 로드(35)의 볼록 단(37)에 의하여, 제1 블랭크 판재(101)의 하면에 하측 방향으로 볼록한 딤플 돌기(105) 및 제1 블랭크 판재(101)의 상면에 하측 방향으로 오목한 딤플 홈(107)을 형성하며, "一" 형의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들 제1 블랭크 판재(101)에 설정된 용접 선을 따라 성형한다(도 1의 S11 과정).

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들이 성형된 제1 블랭크 판재(101)를 그리퍼 등을 통하여 딤플 프로젝션 용접기(40)로 이송시킨다.

이 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 딤플 프로젝션 용접기(40)의 가동 다이(43)를 상측 방향으로 이동시킨 상태에서, 고정 다이(41)의 하부 전극 팁(45)들 상에 제2 블랭크 판재(102)를 배치하고, 제2 블랭크 판재(102)의 상면에 제1 블랭크 판재(101)를 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 통해 겹쳐지게 배치한다.

여기서, 본 발명의 실시 예에서는 고정 다이(41)의 정렬부(53)를 통하여 제2 블랭크 판재(102)를 설정된 위치에 정렬하는데, 그 정렬부(53)의 제1 정렬부재(55)를 통하여 제2 블랭크 판재(102)의 X축 위치를 정렬하며, 제2 정렬부재(57)를 통하여 제2 블랭크 판재(102)의 Y축 위치를 정렬한다.

그 후, 본 발명의 실시 예에서는 가동 다이(43)를 하측 방향으로 이동시키며, 그 가동 다이(43)의 상부 전극 팁(47)들을 통하여 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 설정된 가압력으로 가압한다.

이 경우, 본 발명의 실시 예에서는 고정 다이(41)의 하부 전극 팁(45)들 및 가동 다이(43)의 상부 전극 팁(47)들을 통하여 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 소재 냉간 상태에서 소성 변형 영역의 초기 가압력으로 가압한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 초기 가압력이라 함은 예를 들어, 용접 시의 가압력, 판재의 재료 탄성 한계 이내의 용접 가압력 보다 설정 비(예를 들면, 30~50%)만큼 큰 소성 변형 영역의 가압력을 의미한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 하부 전극 팁(45)들 및 상부 전극 팁(47)들을 통하여 소성 변형 영역의 초기 가압력으로 가압함에 따라, 제1 블랭크 판재(101)의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 일부 소성 변형시키면서 제2 블랭크 판재(102)와 접촉시킬 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 제2 블랭크 판재(102)에 대한 제1 블랭크 판재(101)의 용접 돌기(103)들 간 접촉 면적을 균일하게 하며, 제2 블랭크 판재(102)와 용접 돌기(103)들의 초기 접촉율을 균등화 할 수 있다.

이 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 제1 블랭크 판재(101)의 설정된 용접 선을 따라 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들에 각각 대응하는 하부 전극 팁(45) 및 상부 전극 팁(47)에 용접 전류 공급부(51)를 통하여 설정된 딤플 프로젝션 용접 전류를 순차적으로 인가한다. 이 때, 본 발명의 실시 예에서는 상기 하부 전극 팁(45)들 및 상부 전극 팁(47)들을 통해 초기 가압력 보다 작은 가압력으로 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 가압한다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 하부 전극 팁(45)들 및 상부 전극 팁(47)들에 의한 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)의 가압 통전으로, 제1 블랭크 판재(101)의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 용융시키면서 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 저항 용접할 수 있다(도 1의 S12 과정).

여기서, 본 발명의 실시 예에서는 용접 전에 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 소재 냉간 상태에서 소성 변형 영역의 초기 가압력으로 가압하며, 제1 블랭크 판재(101)에 대한 제2 블랭크 판재(102)의 용접 돌기(103)들 간 접촉 면적을 균일하게 하고, 제1 블랭크 판재(101)와 용접 돌기(103)들의 초기 접촉율을 균등화 한 상태에서, 용접 시에 초기 가압력 보다 작은 가압력으로 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 가압하며, 딤플 프로젝션 용접 전류를 순간적으로 인가함에 따라, 순간 통전 시의 용접 돌기(103)들에 대한 균등 통전이 가능해진다.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제2 블랭크 판재(102)의 상면과 접촉하는 용접 돌기(103)들에 용접 전류가 집중되면서 전압이 증가하게 되고, 그 용접 돌기(103)들이 입열에 의해 용융되면서 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 저항 용접한다. 여기서, 상기한 바와 같이 용접을 완료한 후에는 용접 시의 가압력 보다 작은 가압력으로 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 일정 시간 동안 가압한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기에서와 같은 방식으로서 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 딤플 프로젝션 용접하므로, 용접 자국으로서의 압흔 발생을 최소화 할 수 있으며, 인장 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

이와 같이 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)의 딤플 프로젝션 용접을 완료한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 상호 용접된 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)의 패치 블랭크(109)를 그리퍼 등을 통하여 프레스 금형(70)으로 이송시킨다. 그러면, 본 발명의 실시 예에서는 프레스 금형(70)에 패치 블랭크(109)를 일체로 홀딩하여 소정의 형상으로 가압 성형하는 프레스 성형 과정을 거치게 된다(도 1의 S13 과정).

이 과정에서는 상기 패치 블랭크(109)를 하부 금형(71)과 상부 금형(77) 사이에 홀딩시킨 후, 상부 금형(77)을 하측으로 작동시키면, 그 상부 금형(77)이 블랭크 홀더(75)와 함께 패치 블랭크(109)의 가장자리를 잡고, 하부 금형(71)에 대하여 패치 블랭크(109)를 가압함으로써 설정된 형상을 갖는 제품 패널(1)로 성형하게 된다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 프레스 금형(70)에 의해 설정된 형상으로 프레스 성형된 제품 패널(1)을 그리퍼 등을 통하여 트리밍 가공기(80)로 이송시킨다. 이에 상기 트리밍 가공기(80)는 제품 패널(1) 가장자리 부분의 스크랩을 트리밍 가공한다(도 1의 S14 과정).

마지막으로, 본 발명의 실시 예에서는 트리밍 가공기(80)에서 트리밍 가공된 제품 패널(1)을 그리퍼 등을 통하여 피어싱 가공기(90)로 이송시킨다. 이에 상기 피어싱 가공기(90)는 제품 패널(1)의 설정된 위치에 피어싱 홀을 가공한다(도 1의 S15 과정).

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 패널 성형 시스템(100) 및 이를 이용한 패널 성형 방법에 의하면, 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 별도로 성형하지 않고, 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 용접한 상태에서, 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)의 패치 블랭크(109)를 동시에 성형하는 패치 블랭크 방식으로 제품 패널(1)을 성형할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 제2 블랭크 판재(102)에 대해 제1 블랭크 판재(101)의 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들을 한 번에 개별 가압하며, 딤플 프로젝션 용접 돌기(103)들에 용접 전류를 순차적으로 인가함으로써, 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 딤플 프로젝션 용접으로 접합할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 블랭크 판재의 용접 점들을 개별적으로 스폿 용접하는 종래 기술과 달리, 사이클 타임의 단축과 투자비의 절감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 블랭크 판재(101, 102)를 딤플 프로젝션 용접으로 접합함에 따라, 제품 패널(1)의 외관 부에 용접 자국으로서의 압흔 발생을 최소화 할 수 있고, 이로 인해 제품 패널(1)의 용접 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 제품 패널 1a: 메인 패널
1b: 보강 패널 5: 공정 프레임
10: 딤플러
11: 하부 다이 13: 상부 다이
15: 제1 다이 베이스 17: 제2 다이 베이스
18: 제1 구동수단 21: 하부 딤플링 툴
23: 하부 실린더 25: 하부 딤플 성형 로드
27: 오목 단 31: 상부 딤플링 툴
33: 상부 실린더 35: 상부 딤플 성형 로드
37: 볼록 단 40: 딤플 프로젝션 용접기
41: 고정 다이 43: 가동 다이
44: 제2 구동수단 45: 하부 전극 팁
47: 상부 전극 팁 51: 용접 전류 공급부
53: 정렬부 55: 제1 정렬부재
57: 제2 정렬부재 58: 제1 작동 실린더
59: 제2 작동 실린더 70: 프레스 금형
71: 하부 금형 73: 쿠션 핀
75: 블랭크 홀더 77: 상부 금형
78: 제3 구동수단 80: 트리밍 가공기
90: 피어싱 가공기 100: 패널 성형 시스템
101: 제1 블랭크 판재 102: 제2 블랭크 판재
103: 딤플 프로젝션 용접돌기 105: 딤플 돌기
107: 딤플 홈 109: 패치 블랭크

Claims

제1 블랭크 판재에 설정된 용접 선을 따라 다수 개의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 성형하는 딤플러;
상기 제1 블랭크 판재와 접합될 제2 블랭크 판재를 지지하고, 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 통해 상기 제2 블랭크 판재의 상면에 겹쳐진 상기 제1 블랭크 판재를 가압하며, 상기 제1 및 제2 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하여 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 용융시키면서 상기 제1 및 제2 블랭크 판재를 저항 용접하는 딤플 프로젝션 용접기; 및
상기 딤플 프로젝션 용접기에 의해 딤플 프로젝션 용접된 상기 제1 및 제2 블랭크 판재의 패치 블랭크를 설정된 형상으로 가압 성형하는 프레스 금형;
을 포함하고,
상기 딤플러는, 제1 다이 베이스의 상면에 설치되는 다수 개의 하부 딤플링 툴들을 가진 하부 다이와, 상기 하부 딤플링 툴들에 대응하여 제2 다이 베이스의 하면에 설치되는 다수 개의 상부 딤플링 툴들을 가지고 상기 하부 다이에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 다이를 포함하며,
상기 하부 딤플링 툴은, 상기 제1 다이 베이스의 상면에 설치되는 하부 실린더와, 상기 하부 실린더에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 하부 딤플 성형 로드를 포함하고,
상기 상부 딤플링 툴은, 상기 제2 다이 베이스의 하면에 설치되는 상부 실린더와, 상기 상부 실린더에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 딤플 성형 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
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제1 항에 있어서,
상기 하부 딤플 성형 로드의 상단에는 상기 제1 블랭크 판재의 하면에 하측 방향으로 볼록한 딤플 돌기를 성형하는 오목 단이 구비되고,
상기 상부 딤플 성형 로드의 하단에는 상기 제1 블랭크 판재의 상면에 하측 방향으로 오목한 딤플 홈을 성형하는 볼록 단이 구비되는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 하부 딤플 성형 로드 및 상기 상부 딤플 성형 로드는,
공압에 의하여 상기 하부 실린더 및 상부 실린더에 각각 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 딤플러는,
상기 하부 딤플 성형 로드 및 상부 딤플 성형 로드를 통해 상기 제1 블랭크 판재에 "一" 형의 딤플 프로젝션 용접 돌기를 성형하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 딤플 프로젝션 용접기는,
상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하여 상기 제2 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하는 다수 개의 하부 전극 팁들을 가진 고정 다이와,
상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하여 상기 제1 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하는 다수 개의 상부 전극 팁들을 가지며, 상기 고정 다이에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 가동 다이
를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 딤플 프로젝션 용접기는,
상기 하부 전극 팁들 및 상부 전극 팁들 각각과 전기적으로 연결되며, 상기 설정된 용접 선을 따라 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하는 상기 하부 전극 팁 및 상부 전극 팁에 딤플 프로젝션 용접 전류를 순차적으로 인가하는 용접 전류 공급부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 딤플 프로젝션 용접기는,
상기 고정 다이에 설치되며, 상기 제2 블랭크 판재를 설정된 위치에 정렬하는 정렬부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 정렬부는,
상기 고정 다이에 X축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 제2 블랭크 판재의 X축 위치를 정렬하는 한 쌍의 제1 정렬부재와,
상기 고정 다이에 Y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 제2 블랭크 판재의 Y축 위치를 정렬하는 한 쌍의 제2 정렬부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 프레스 금형은,
상기 패치 블랭크를 지지하는 하부 금형과,
상기 하부 금형에 대응하여 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 패치 블랭크를 가압 성형하는 상부 금형
을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 프레스 금형에 의해 설정된 형상으로 가압 성형된 제품 패널의 가장자리 부분을 트리밍 가공하는 트리밍 가공기와,
상기 제품 패널에 피어싱 홀을 가공하는 피어싱 가공기
를 더 포함하는 패널 성형 시스템.
전용 블랭킹 다이를 통해 절단된 제1 블랭크 판재와 제2 블랭크 판재를 접합하고, 상기 접합된 제1 및 제2 블랭크 판재의 패치 블랭크를 설정된 형상으로 가압 성형하는 청구항 1의 패널 성형 시스템을 이용한 패널 성형 방법으로서,
(a) 딤플러를 통해 상기 제1 블랭크 판재에 설정된 용접 선을 따라 다수 개의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 성형하는 과정;
(b) 딤플 프로젝션 용접기의 하부 전극 팁들 상에 상기 제2 블랭크 판재를 배치하고, 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 통해 상기 제2 블랭크 판재의 상면에 상기 제1 블랭크 판재를 겹쳐지게 배치하는 과정;
(c) 상기 딤플 프로젝션 용접기의 상부 전극 팁들을 통해 상기 제1 블랭크 판재를 가압하며, 상기 상부 전극 팁들 및 하부 전극 팁들을 통해 상기 제1 및 제2 블랭크 판재에 딤플 프로젝션 용접 전류를 인가하여 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 용융시키면서 상기 제1 및 제2 블랭크 판재를 저항 용접하는 과정; 및
(d) 상기 용접된 제1 및 제2 블랭크 판재의 패치 블랭크를 프레스 금형을 통하여 가압하며 설정된 형상의 제품 패널로 성형하는 과정;을 포함하고,
상기 딤플러는, 제1 다이 베이스의 상면에 설치되는 다수 개의 하부 딤플링 툴들을 가진 하부 다이와, 상기 하부 딤플링 툴들에 대응하여 제2 다이 베이스의 하면에 설치되는 다수 개의 상부 딤플링 툴들을 가지고 상기 하부 다이에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 다이를 포함하며,
상기 하부 딤플링 툴은, 상기 제1 다이 베이스의 상면에 설치되는 하부 실린더와, 상기 하부 실린더에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 하부 딤플 성형 로드를 포함하고,
상기 상부 딤플링 툴은, 상기 제2 다이 베이스의 하면에 설치되는 상부 실린더와, 상기 상부 실린더에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 상부 딤플 성형 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.
제13 항에 있어서,
상기 (a) 과정에서는,
상기 딤플러에 의하여 상기 제1 블랭크 판재에 "一" 형의 딤플 프로젝션 용접 돌기들을 성형하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.
제13 항에 있어서,
상기 (b) 과정에서는,
상기 딤플 프로젝션 용접기의 정렬부를 통하여 상기 제2 블랭크 판재를 설정된 위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.
제13 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서는,
상기 딤플 프로젝션 용접기의 전류 공급부를 통하여 상기 설정된 용접 선을 따라 상기 딤플 프로젝션 용접 돌기들에 대응하는 상기 하부 전극 팁들 및 상부 전극 팁들에 딤플 프로젝션 용접 전류를 순차적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.
제13 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서는,
상기 하부 전극 팁들 및 상부 전극 팁들을 통하여 상기 제1 및 제2 블랭크 판재를 소재 냉간 상태에서 소성 변형 영역의 초기 가압력으로 가압하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.
제17 항에 있어서,
상기 초기 가압력은 용접 시의 가압력 보다 큰 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.
제13 항에 있어서,
상기 (d) 과정 이후에,
상기 제품 패널을 트리밍 가공하고, 상기 제품 패널을 피어싱 가공하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.
제13 항에 있어서,
상기 제1 블랭크 판재는 보강 패널로서 성형되고, 상기 제2 블랭크 판재는 메인 패널로 성형되며,
상기 제품 패널은 상기 메인 패널에 보강 패널이 일체로 접합된 프론트 사이드 멤버 인너 앗세이 또는 사이드 아웃터 컴플리트의 센터 필러로 제공되는 것을 특징으로 하는 패널 성형 방법.