KR102158582B1 - 가열된 금속 시트의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

용체화 가열된 금속 시트를 프레스 성형하여 부품을 제조하는 과정에 성형 품질 및 생산성의 저하를 방지하기 위한 금속 시트의 냉각장치가 소개된다. 로케이션 핀이나 스토퍼를 하형에 장착하는데 공용하기 위한 부싱이 적어도 하형의 복수 위치에 마련된다. 로케이션 핀은 금속 시트의 위치를 규제하기 위한 것으로 부싱에 장착되며, 부싱 내 탄성체에 의해 지지되며 가압 시 후퇴 가능하다. 스토퍼는 금속 시트와의 접촉면을 구성하는 탑면을 갖는다.

Description

가열된 금속 시트의 냉각장치{Cooling Apparatus for Heated Metal Sheets}

본 발명은 가열된 금속 시트, 특히 용체화 온도로 가열된 알루미늄 합금시트의 냉각장치에 관한 것이다.

차량 제조업계에서 뜨거운 이슈들 중 하나는 경량화이다. 유럽을 중심으로 파격적으로 강화되고 있는 연비규제로 인해 경량화는 선택이 아닌 필수로 해결해야 하는 과제이다.

통상적으로 차량 중량의 30% 정도를 차체가 차지한다. 최근 차량 바디 부품의 제조에 핫스탬핑을 채용하는 비율이 높아지고는 있으나, 소재는 여전히 스틸이라는 점에서 경량화에 근본적인 한계가 있다.

스틸을 대체하는 경량 소재로 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 복합소재가 주목 받고 있다. 복합소재는 높은 비용과 재활용이 어렵고, 마그네슘 합금은 시트의 가공성이 문제된다. 알루미늄 합금은 차량 부품용으로 상당량 사용되고 있으나, 아직까지는 주조나 압출품이 대부분이다.

차량의 바디 부품은 시트의 프레스 성형을 통해 제조된다. 프레스 성형은 차량 부품을 경제적으로 대량 생산할 수 있도록 최적화된 제조 프로세스이다. 스틸 외의 경량화 소재를 이용하는 경우에도 프레스 성형의 적용은 필수적일 수밖에 없다.

알루미늄 합금을 이용한 차체의 개발은 비교적 오래전인 1950년대부터 이루어졌지만, 실제 알루미늄 합금이 적용된 것은 주로는 실린더 냉각블록과 같은 주조품이나 빔과 같은 압출품이었다. 알루미늄 합금의 경금속 시트를 이용한 차량 부품으로 후드 정도가 시도되었다.

상기 알루미늄 합금은 기본적으로 프레스 성형이 어렵고, 성형 후에는 스프링백이 문제가 된다. 특히 차량 부품, 예를 들어 필러류나 도어 인너패널의 경우 구조가 복잡한데, 이러한 차량 부품을 알루미늄 합금 시트를 프레스 성형함에 의해 제조하기가 쉽지 않다.

낮은 성형성 및 스프링백의 해결을 위한 방안으로는 다단계에 의한 성형이 고려될 수 있다. 그러나 이러한 다단계 성형은 생산성의 악화와 비용 상승으로 인해 특정 부품에 대한 적용은 고려될 수 있겠지만, 이를 여러 부품이나 차종 나아가 차량 바디 부품에 대한 전면적인 적용을 기대하기 어렵다.

알루미늄 합금 시트를 프레스 성형함에 의해 경량의 고강도 차량 부품을 제조하기 위한 방안으로, 알루미늄 합금의 시효경화 특성이 이용될 수 있다. 알루미늄 합금의 시트를 가열하여 용체화 처리한 후 프레스 금형 내에서 성형과 동시에 급냉한 다음, 열처리(시효경화)함에 의해 성형성과 함께 강도의 확보가 가능할 수 있다.

본 발명은 위와 같은 종래기술에 대한 인식에 기초한 것으로, 금속 시트를 가열 후 프레스 성형함에 있어 성형 품질 및 생산성이 저하되지 않도록 가열된 금속 시트를 프레스 성형 전 냉각하는 방안과 이를 위한 가열된 금속 시트의 냉각장치를 제공함을 목적으로 한다.

앞서 언급하였듯이 알루미늄 합금들의 낮은 성형성 개선을 위한 방안으로 알루미늄 합금 시트를 가열하여 용체화키신 후 프레스 성형하는 방안이 고려될 수 있다. 그러나 알루미늄 합금은 고온에서 항복계수가 낮아 프레스 성형과정에 시트가 찢어지는 문제가 발생한다.

또한 알루미늄 합금들은 대기 조건에서 고온 가열 시 표면 산화가 진행된다. 표면에 생성된 산화막은 프레스 성형과정에 금형 표면을 오염시키며, 나아가 금속 시트를 오염시키고 시트에 자국을 남게 한다. 금형 표면의 오염물은 주기적으로 제거되어야 하며, 이로 인해 성형 공정의 중단과 생산성 저하가 문제된다.

상기 알루미늄 합금 시트의 고온 프레스 성형의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 용체화 온도로 가열된 시트를 프레스 성형 전 급냉하는 방안이 고려될 수 있다. 강도에 영향을 미치는 조대 석출물이 생성되지 않도록 용체화된 알루미늄 합금 시트를 프레스 성형 전 충분한 속도로 급냉시킨 후, 프레스 성형이 수행될 수 있다.

상기 알루미늄 합금 시트는 급냉 후 일정 시간이 지나면 신율 저하가 발생하나, 다행히 용체화된 알루미늄 합금 시트를 급냉한 직후 신율 저하는 거의 없다. 용체화된 알루미늄 합금 시트를 급냉한 후 연속 공정으로 바로 이어서 프레스 성형하는 경우, 오히려 고온에서 낮은 항복계수로 인해 성형 중 시트가 찢어지거나 산화 피막이 금형 표면을 오염시키는 문제를 모두 해결할 수 있다.

본 발명은 금속 시트의 가열, 가열된 금속 시트의 급냉 및 급냉된 금속 시트를 프레스 성형하는 3단계의 공정이 연속적으로 수행될 수 있도록 하기 위한 가열된 금속 시트의 냉각장치를 제공하고자 한다.

고온으로 가열된 금속 시트를 급냉시키는 과정에 시트의 변형이 문제될 수 있다. 본 발명은 급냉 과정에 금속 시트의 변형을 방지할 수 있는 가열된 금속 시트의 냉각장치를 제공하고자 한다.

가열 후 급냉된 금속 시트를 이송하여 프레스 금형 내에서 성형하기 위해서는 금속 시트는 목표로 하는 위치 및 자세로 프레스 금형에 로딩될 수 있어야 한다. 본 발명은 금속 시트의 위치 규제가 가능한 가열된 금속 시트의 냉각장치를 제공하고자 한다.

한편 성형용 프레스 금형은 성형될 금속 시트 또는 성형품의 종류나 형상에 따라 교체가 필요하다. 성형품의 종류에 따라 성형면의 형상이 달라지므로 당연한 결과이다. 만일 가열된 금속 시트를 프레스 성형 전 급냉시키고자 한다면, 냉각장치는 다종의 금속 시트 혹은 성형품에 공용으로 사용될 수 있어야 한다. 성형품에 따라 냉각장치도 교체되어야 한다면 경제성 및 생산성이 열악해진다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 수 있을 것이다.

위 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가열된 금속 시트의 냉각장치는 합형 시 그 사이에 놓인 금속 시트와 면접촉하며 각각 그 내부에 냉각채널이 마련된 상형과 하형을 구비하며, 적어도 상기 하형에는 금속 시트와의 접촉면 복수 위치에 부싱이 마련된다

상기 부싱들 중 적어도 하나에는 부싱 내에서 탄성체에 의해 지지되어 금속 시트와의 접촉면 위로 돌출되어 있다가 가압 시 후퇴할 수 있도록 로케이션 핀이 탈거 가능하게 장착될 수 있으며, 로케이션 핀이 장착되지 않은 적어도 다른 하나의 부싱에는 금속 시트와의 접촉면을 구성하는 탑면을 갖는 스토퍼가 탈거 가능하게 장착될 수 있다.

상기 로케이션 핀은 금속 시트에 마련된 로케이션 홀에 대응하는 위치에 마련되어, 금형에 로딩된 시트의 위치 및 자세를 규제한다. 로케이션 핀과 스토퍼는 서로 부싱에 교체 장착 가능하도록 구성되어, 필요에 따라 부싱에 로케이션 핀을 장착하거나 또는 스토퍼를 장착할 수 있다. 본 발명에 의하면 로케이션 핀의 장착 위치가 변경될 수 있다. 금형에 부싱 설치 위치가 다수 존재하는 경우 필요에 따라 로케이션 핀의 장착 위치를 변경할 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 부싱에는 부싱 내에서 탄성체에 의해 지지되어 금속 시트와의 접촉면 위로 돌출되어 있다가 가압 시 후퇴할 수 있으며, 로케이션 핀보다 높이가 낮은 리프트 핀이 장착될 수 있다. 리프트 핀은 하형에 로딩된 시트를 직접 지지한다. 로케이션 핀, 스토퍼 및 리프트 핀은 서로 부싱에 교체 장착 가능하도록 구성되어, 부싱에 로케이션 핀. 리프트 핀 또는 스토퍼를 선택적으로 장착할 수 있다.

본 발명에 의한 가열된 시트의 냉각장치는 상기 부싱들의 위치가 이동될 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 하형은 베이스와 이 베이스 상에 중첩 배열된 복수의 냉각블록을 포함하며, 이 냉각블록들의 상면에 길이방향으로 부싱이 배치되며, 복수의 냉각블록 중 적어도 하나 이상은 베이스 상에서 길이방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.

상기 냉각블록에 그 길이방향으로 냉각채널이 마련될 수 있고, 냉각채널은 부싱의 외면을 타고 냉각수가 흐를 수 있도록 형성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 가열된 금속 시트의 냉각장치에 의하면 고온에서 낮은 항복계수로 인해 성형 중 금속 시트가 찢어지거나 금형 표면의 오염으로 인해 성형 품질 및 생산성이 저하되는 문제가 방지될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 가열된 금속 시트를 급속 냉각 후 곧 이어서 프레스 성형할 수 있고, 이에 의하면 금속 시트의 가열, 가열된 금속 시트의 급냉 및 급냉된 금속 시트를 프레스 성형하는 3단계의 공정이 연속적으로 수행될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 가열된 금속 시트가 냉각채널을 갖는 금형에 밀착되므로 급냉시키는 과정에 시트의 변형이 방지될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 상기 부싱에 장착된 로케이션 핀을 이용하여 금속 시트에 마련된 로케이션 홀과 매칭시켜 금속 시트의 위치 및 자세를 규제할 수 있고, 따라서 금속 시트를 냉각장치로부터 이송하여 목표로 하는 위치 및 자세로 성형용 프레스 금형에 정확히 로딩할 수 있다.

본 발명에 의한 금속 시트의 냉각장치는 로케이션 핀이 결합되는 부싱의 위치를 옮기는 방식으로 로케이션 핀의 위치를 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 베이스 상에 냉각블록을 이동시켜 냉각블록 자체의 위치도 이동시킬 수 있어, 다종 다양한 형상의 금속 시트에 대해 위치 및 자세 규제가 가능하며, 다종의 성형품 생산에 공용으로 사용될 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속 시트 냉각장치를 정면에서 본 것을 개략적으로 도시한 것으로, 도 1은 냉각장치가 열린 상태, 도 2는 냉각장치가 닫히는 상태, 도 3은 냉각장치가 닫힌 상태가 도시되어 있다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 하형을 위에서 본 것을 개략적으로 보인 것으로 하형에 금속 시트가 로딩되어 있다.
도 5는 도 4에 도시된 하형의 냉각블록이 1피치 만큼 이동하는 것을 개략적으로 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 부싱에 로케이션 핀이 장착된 것을 개략적으로 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 부싱에 스토퍼가 장착된 것을 개략적으로 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 부싱에 리프터가 장착된 것을 개략적으로 보인 도면이다.

이하 본 발명의 여러 특징적인 측면을 이해할 수 있도록 실시예를 들어 보다 상세히 살펴보기로 한다. 첨부된 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징에 대한 명확한 이해와 설명을 위해 과장되게 그리고 개략적으로 도시될 수 있다.

본 발명에 대한 설명에서, 별도 한정이 없는 한, 제2 요소가 제1 요소 '상'에 배치되거나 두 요소가 서로 '연결'된다고 하는 것은, 두 요소가 서로 직접 접촉하는 것은 물론 제1 및 제2 요소의 요소 사이에 제3의 요소가 개재된 것을 허용하는 의미로 이해될 필요가 있다. 전후, 좌우 또는 상하 등의 방향 표현은 설명의 편의를 위한 것이라는 점도 이해될 필요가 있다.

도 1 내지 도 3에 실시예에 따른 가열된 금속 시트의 냉각장치가 도시되어 있고, 도 4 및 도 5에는 실시예에 따른 냉각장치의 하형이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면 상기 냉각장치는 상형(20)과 하형(10)을 구비하는 프레스 장치로 구성된다. 상형(20)과 하형(10) 각각에는 가열된 금속 시트(1)를 냉각할 수 있도록 냉각채널(34)이 마련된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 가열된 금속 시트(1)가 상기 냉각장치로 이송되어 올 때, 냉각장치는 열려, 즉 상형(20)이 상승하여 하형(10)으로부터 멀어져 있다. 금속 시트(1)의 이송은 복수의 위치에서 금속 시트(1)를 그립할 수 있는 로봇에 의해 수행될 수 있다.

상기 금속 시트(1)가 하형(10)에 로딩되면 상형(20)이 하강하여 하형(10)과 합형된다. 합형 상태에서 상형(20)과 하형(10)은 금속 시트(1)와 직접 접촉하며, 어느 정도는 금속 시트(1)를 가압 혹은 밀착 고정할 수 있다. 금속 시트(1)는 상형(20) 및 하형(10)과의 직접 접촉에 의한 열전도에 의해 급냉된다.

도 1 및 도 4를 참조하면 금속 시트(1)에는 금속 시트(1)의 위치 규제를 위해 로케이션 홀(2)이 마련된다. 하형(10)에는 로케이션 홀(2)에 대응하는 위치에 로케이션 핀(50)이 마련된다. 로케이션 홀(2)은 금속 시트(1)의 위치 및 자세 규제를 위해 2 이상의 위치에 마련될 수 있으며, 프레스 성형될 부위, 즉 성형면이 아닌 성형 후 트리밍될 부위에 마련될 수 있다.

상기 상형(20)과 하형(10)에는 상기 로케이션 핀(50) 외에 스토퍼(40) 및 리프트 핀(60)이 마련될 수 있으며, 이들 부재(40,50,60)의 장착에 공통적으로 사용 혹은 공용하기 위한 부싱(30)이 상형(20)과 특히 하형(10)에 복수 개 마련된다. 로케이션 핀(50), 스토퍼(40) 및 리프트 핀(60)은 같은 부싱(30)에 서로 교체 장착 가능하게 구성된다.

상기 로케이션 핀(50)은 하형(10)에 로딩된 금속 시트(1)의 위치 규제를 위한 것으로 하형(10)에만 마련되어도 된다. 로케이션 핀(50)에 대응하는 상형(20)의 위치에는 스토퍼(40)가 마련될 수 있다. 한편 상형(20)은 아예 스토퍼(40), 리프트 핀(60)이나 나아가 부싱(30) 조차 마련되지 않은 단순한 냉각 금형일 수 있다.

상기 리프트 핀(60)은 하형(10)에 로딩된 금속 시트(1)가 하형(10)으로부터 이격되어 있을 수 있도록 금속 시트(1)를 지지하기 위한 것으로, 하형(10)에만 마련되거나 혹은 하형(10)과 상형(20) 모두에 마련될 수도 있다. 어떤 경우에 금속 시트(1)는 리프트 핀(60) 없이 하형(10)에 직접 로딩될 수도 있을 것이다.

상기 스토퍼(40)는 로케이션 핀(50) 및 리프트 핀(60)이 장착되지 않은 부싱(30)에 장착된다. 실시예에 따른 냉각장치를 다양한 종류의 금속 시트들의 급냉에 공용 사용하기 위해서는 리프트 핀(60)의 위치가 변경될 수 있어야 한다. 이를 위해서 하형(10)에는 보다 많은 위치에 부싱(30)이 마련될 필요가 있다. 스토퍼(40)는 로케이션 핀(50) 및 리프트 핀(60)이 장착되지 않는 부싱들(30)에 디폴트로 장착된다.

도 6에는 실시예에 따른 로케이션 핀(50)이 부싱(30)에 장착되어 도시되어 있다.

도 1 및 도 6을 참조하면 상기 로케이션 핀(50)은 부싱(30) 내 공간(33)에 마련된 탄성체(37)에 의해 지지되어 금속 시트(1)와의 접촉면 위로 돌출되어 있다가 가압 시 후퇴할 수 있도록 구성된다. 로케이션 핀(50)은 부싱(30) 외부로 돌출된 핀(51)과 부싱에 안착되는 바디(52)로 구성된다. 바디(52)는 부싱(30)에 마련된 단턱(38)에 간섭되어 전진 이동이 제한된다.

상기 부싱(30)은 바디(31)와 캡(32)으로 구성된다. 캡(32)은 바디(31)와 나사결합되어 바디(31)로부터 분리 가능할 수 있다. 바디(31)의 공간(33)에 탄성체(37)와 로케이션 핀(50)을 설치한 후, 캡(32)을 바디(31)에 조립할 수 있다.

상기 부싱(30)의 외면에는 냉각채널(34)을 구성하는 반원형의 그루브가 마련된다. 부싱(30)이 장착되는 하형(10)에는 부싱의 그루브에 대응하는 반원형의 그루브가 마련될 수 있다. 냉각채널(34)과 이격된 위치에는 냉각수의 누수를 방지하기 위한 실링홈(35)과 O-링(36)이 마련될 수 있다.

도 7에는 실시예에 따른 스토퍼(40)가 부싱(30)에 장착되어 도시되어 있다.

도 1 및 도 7을 참조하면 상기 스토퍼(40)는 금속 시트(1)와의 접촉면을 구성하는 탑면(41)과 부싱(30)에 장착되는 바디(42)를 포함한다. 로케이션 핀(50)과 마찬가지로 스토퍼(40) 또한 부싱(30)의 내부공간(33)에 마련된 탄성체(37)에 의해 지지될 수 있으며, 부싱(30)에 마련된 단턱(38)에 간섭될 수 있다.

도 8에는 실시예에 따른 리프트 핀(60)가 부싱(30)에 장착되어 도시되어 있다.

도 1 및 도 8을 참조하면 상기 리프트 핀(60)는 로케이션 핀(50)보다 돌출 높이가 낮은 것을 제외하면 로케이션 핀(50)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 리프트 핀(60)은 부싱(30) 외부로 돌출된 핀(61)과 부싱에 안착되는 바디(62)를 구비할 수 있다.

도 4를 참조하면 상기 하형(10)은 베이스(11)와 이 베이스(11) 상에 중첩 배열된 복수의 냉각블록(12a~12n: 12)으로 구성될 수 있다. 이 냉각블록들(12)의 상면에 길이방향을 따라 복수의 부싱(30)이 배열되며, 부싱들(30)에는 필요에 따라 로케이션 핀(50)이나 스토퍼(40) 또는 리프트 핀(60)이 장착될 수 있다. 금속 시트(1)의 로케이션 홀(2) 위치에는 로케이션 핀(50)이 배치된다.

도 5를 참조하면 상기 냉각블록들(12)은 베이스(11) 상에서 길이방향으로 이동 가능하게 마련될 수 있다. 하형(10)에 부싱(30)이 다수 배치되더라도 어떤 금속 시트(1)는 미리 마련된 부싱(30) 위치와는 매칭되지 않는 위치에 로케이션 홀(2)이 마련될 수 있다. 이 경우 냉각블록(12)을 길이방향으로 1피치, 즉 부싱(30)과 인접 부싱(30) 간의 거리 만큼 이동시킬 수 있도록 함으로써 로케이션 핀(50)이 로케이션 홀(2)과 매칭되도록 할 수 있다. 모든 냉각블록들(12)은 조절장치(70)를 이용하여 길이방향으로 1피치 만큼 이동될 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 냉각블록들(12)에는 냉각채널(34)이 길이방향으로 형성될 수 있다. 냉각블록들(12) 내에서 냉각블록들(12) 길이방향으로 흐르는 냉각수는 부싱(30) 장착 위치에서는 부싱(30)의 둘레면을 타고 우회하여 흐를 수 있다. 도 1 내지 도 3에서 볼 때 냉각수는 면에 수직한 방향으로 흐른다.

도 1 내지 도 5을 참조하여 가열된 금속 시트의 급냉 과정을 살펴본다.

도 1 및 도 4에서 보듯이 가열된 금속 시트(1)가 냉각장치로 이송되어 하형(10)에 로딩된다. 로딩 시 금속 시트(1)에 마련된 로케이션 홀(2)에 하형(10)에 마련된 로케이션 핀(50)이 끼워지도록 하여 금속 시트(1)의 위치 및 자세가 규제될 수 있도록 한다.

상기 하형(10)은 베이스(11) 상에서 1피치씩 길이방향 이동 가능한 복수의 중첩된 냉각블록들(12)로 구성된다. 각 냉각블록(12)에는 길이방향을 따라 복수의 부싱(30)이 배열된다. 부싱들(30)에는 로케이션 핀(50), 스토퍼(40) 및 리프트 핀(60) 중 어느 하나가 장착되어 있다.

도 1에서 보듯이 상기 하형(10)에는 로케이션 핀(50), 스토퍼(40) 및 리프트 핀(60)이 장착되며, 상형(20)에는 스토퍼(40) 및 리프트 핀(60)이 장착된다. 하형(10)에 마련된 로케이션 핀(50)에 의해 금속 시트(1)의 위치 규제가 가능하기 때문에 상형(20)에는 로케이션 핀(50)이 반드시 마련될 필요는 없다. 위치와 자세 규제를 위해 로케이션 홀(2)과 이에 대응하는 로케이션 핀(50)은 적어도 2개 이상씩 마련될 수 있다.

상기 하형(10)에 로딩 시 금속 시트(1)는 리프트 핀(60)에 의해 지지되어 하형(10)과 직접적으로 접촉되지는 않는다. 리프트 핀(60)은 냉각장치 내에서 금속 시트(1)가 급냉되기 전 하형(10)과의 접촉에 의해 서냉 또는 불균일 냉각되는 것을 방지한다. 리프트 핀(60)은 금속 시트(1)를 지지할 수 있는 적정 수준의 개수로 마련되며, 로케이션 핀(50)이나 리프트 핀(60)이 장착되지 않은 부싱들(30)에는 스토퍼(40)가 장착된다.

도 2를 참조하면 상기 금속 시트(1)의 로딩 후 상형(20)이 하강한다. 상형(20)의 하강 과정에 상형(20)에 마련된 리프트 핀(60)이 먼저 금속 시트(1)에 접촉하며, 이후 상형(20)의 하강이 계속됨에 따라 상형(20)과 하형(10)에 서로 마주하도록 마련된 리프트 핀(60)이 가압되어 점차 후퇴한다. 로케이션 핀(50)과 리프트 핀(60)을 지지하는 부싱(30) 내 탄성체(37)의 탄성계수는 적정하게 선택될 수 있다.

도 3을 참조하면 상기 상형(20)의 하강이 완료되면 금속 시트(1)는 상형(20) 및 하형(10)에 밀착 고정되며, 상형(20) 및 하형(10)과의 직접적인 접촉에 의해 전도 냉각된다. 냉각장치 닫힘 상태에서 로케이션 핀(50) 및 리프트 핀(60)은 부싱(30) 내부로 완전히 후퇴된다.

상기 상형(20)과 하형(10)의 각 냉각블록(12,22)에는 길이방향으로 냉각수가 흐른다. 이 냉각수에 의해 부싱(30) 및 냉각블록(12,22)이 냉각되며, 금속 시트(1)가 급냉된다.

실시예에 의하면 금속 시트(1)는 6000계 알루미늄 합금 시트일 수 있다. 6000계 알루미늄 합금의 용체화 온도는 대략 500℃ 이상으로, 알루미늄 합금 시트는 500℃ 이상으로 가열될 수 있으며 실시예에 따른 냉각장치에서 100~250℃의 온도로 50℃/s 이상을 급냉될 수 있다.

상기 냉각장치에 의한 급냉이 완료되면 금속 시트(1)는 성형용 프레스 금형(미도시)으로 이송된다. 로케이션 홀(2)에 끼워진 로케이션 핀(50)에 의해 금속 시트(1)의 위치가 정확하게 규제되므로, 로봇을 이용하여 냉각장치로부터 금속 시트(1)를 이송하여 성형용 프레스 금형에 목표대로 정확히 위치시킬 수 있다. 금속 시트(1)의 출발 위치가 정확히 규제되므로 도착 위치도 정확히 할 수 있다.

상기 금속 시트와는 로케이션 홀(2)의 위치가 다른 새로운 금속 시트에 대한 핫스탬핑이 수행되는 경우, 냉각장치의 로케이션 핀(50) 위치가 변경되어야 한다. 간단한 경우라면 로케이션 핀(50)을 탈거하여 다른 위치의 부싱에 장착함에 의해 새로운 금속 시트에 대응할 수 있다. 그러나 로케이션 핀(50)의 장착 위치 변경에도 로케이션 홀(2)과 매칭시킬 수 없는 경우가 있을 수 있고, 이 경우 냉각블록(12)을 길이방향ㅇ로 이동시켜 로케이션 핀(50)과 로케이션 홀(2)을 매칭시킬 수 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 또는 변형될 수 있다는 것이 이해될 필요가 있다.

1: 금속 시트 2: 로케이션 홀
10: 하형 11,21: 베이스
12,22: 냉각블록 20: 상형
30: 부싱 40: 스토퍼
50: 로케이션 핀 60: 리프트 핀

Claims (4)

1. 합형 시 그 사이에 놓인 금속 시트와 면접촉하며 각각 그 내부에 냉각채널이 마련된 상형과 하형을 구비하며,
   적어도 상기 하형에는 금속 시트와의 접촉면 복수 위치에 부싱이 마련되며,
   상기 부싱들 중 적어도 하나에는 금속 시트와의 접촉면 위로 돌출되어 있다가 가압 시 후퇴할 수 있도록 로케이션 핀이 탈거 가능하게 장착되며, 로케이션 핀이 장착되지 않은 적어도 다른 하나의 부싱에는 금속 시트와 접촉하는 탑면을 갖는 스토퍼가 탈거 가능하게 장착되며,
   상기 로케이션 핀과 스토퍼는 서로 부싱에 교체 장착 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가열된 금속 시트의 냉각장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 부싱들의 위치가 이동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 가열된 금속 시트의 냉각장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 하형은 베이스와 이 베이스 상에 중첩 배열된 복수의 냉각블록을 포함하며, 이 냉각블록들의 상면에 길이방향을 따라 복수의 부싱이 배열되며,
   상기 복수의 냉각블록 중 적어도 하나 이상은 베이스 상에서 길이방향으로 이동 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 금속 시트의 냉각장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 냉각블록에 길이방향으로 냉각채널이 마련되며,
   상기 냉각채널은 부싱의 외면을 타고 냉각수가 흐를 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 가열된 금속 시트의 냉각장치.

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