KR102412401B1

KR102412401B1 - 가변금형, 프레스장치 및 프레스방법

Info

Publication number: KR102412401B1
Application number: KR1020200165772A
Authority: KR
Inventors: 이재욱
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-06-23
Also published as: EP4257262A1; CN116528998A; EP4257262A4; US20240009727A1; KR20220076857A; WO2022119144A1; JP2023550433A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 가변금형은 제1하부금형부 및 상기 제1하부금형부의 상측에 배치되는 제1상부금형부를 포함하며, 상기 제1하부금형부는 제1하부금형 센터부 및 제1하부금형 사이드부를 포함하고, 상기 제1하부금형 센터부는 거리를 측정하는 제1센서부를 포함하며, 상기 제1하부금형 사이드부는 경사면이 형성된 내측부재, 상기 내측부재를 상기 제1하부금형 센터부 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하고, 상기 제1센서부는 상기 제1센서부로부터 소재까지의 거리인 성형거리를 측정하며, 상기 구동부는 상기 성형거리에 기초하여 구동되어 상기 내측부재의 이동거리인 보정거리를 조정할 수 있다.

Description

가변금형, 프레스장치 및 프레스방법{Variable die, pressing apparatus and method}

본 발명은 가변금형, 프레스장치 및 프레스방법에 관한 것이다.

자동차 산업에서는 소재의 고강도화 추세로 굽힘 공법을 적용하는 경우가 증가하고 있다. 소재의 굽힘 가공에서 필연적인 스프링백(spring back)은 소재의 탄성 계수 및 두께 방향의 응력 분포 등의 복합적인 원인에 의해 발생하는 현상으로 이를 정확히 예측하여 보정하는 것은 쉽지 않다.

굽힘 가공 분야에서는 스프링백을 예측하여 제품 성형의 정밀도 향상을 위한 시도가 진행 중이다. 일례로 특정 소재의 물성을 기반으로 스프링백을 보정하기 위한 성형금형을 생산 공정에 추가하는 방법이 사용되고 있다.

그러나 이러한 방법은 소재의 물성에 따라 별도의 성형금형을 제작해야 하므로 효율적이지 못한 문제가 있다. 또한 이러한 방법에 의하더라도 목표된 스프링백 보정의 효과를 달성하지 못하는 문제가 있다.

즉, 상기 성형금형을 제작하기 위해 사용된 샘플과 실제로 가공되는 소재의 물성이 동일하더라도, 가공 환경이 달라지면 목표된 스프링백 보정의 효과가 나타나지 않는 문제가 있다.

일례로, 고강도의 코일 강판과 같은 소재는 감겨져 있는 위치나 감겨진 장력의 차이 등에 의해서 성형 전의 내부 응력이 샘플과 다를 수 있고, 이에 의해서 물성이 동일하더라도 목표된 스프링백 보정의 효과를 달성하지 못하는 문제가 있다.

KR 10-2010-0002958 A

본 발명은 소재의 스프링백에 의한 성형오차를 보정하기 위한 성형조건을 변경할 수 있는 가변금형, 프레스장치 및 프레스방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다른 측면에서, 본 발명은 소재의 스프링백을 보정하기 위해 성형조건을 실시간으로 변경할 수 있는 가변금형, 프레스장치 및 프레스방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 가변금형은 제1하부금형부 및 상기 제1하부금형부의 상측에 배치되는 제1상부금형부를 포함하며, 상기 제1하부금형부는 소재가 안착되며, 제1센서부가 구비된 제1하부금형 센터부 및 상기 제1하부금형 센터부의 측면에 설치되는 제1하부금형 사이드부를 포함하고, 상기 제1하부금형 사이드부는 상부에서 하부로 갈수록 상기 제1하부금형 센터부에 가까워지는 경사면이 형성된 내측부재 및 상기 내측부재를 상기 제1하부금형 센터부 방향인 제1방향으로 이동시키는 구동부를 포함하고, 상기 제1상부금형부는 상기 제1하부금형 센터부의 상측에 배치되고, 상기 제1하부금형 센터부를 향하여 하방 이동되는 제1상부금형 센터부 및 상기 제1상부금형 센터부의 측면에 설치되며, 하방으로 이동되고, 하방 이동 시에 상기 경사면에 가이드되어 상기 제1하부금형 센터부의 측면으로 회전이동되는 제1상부금형 사이드부를 포함하며, 상기 제1센서부는, 상기 제1센서부로부터 상기 소재까지의 거리인 성형거리를 측정하며, 상기 구동부는 상기 성형거리에 기초하여 구동되어 상기 내측부재의 이동거리인 보정거리를 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 프레스장치는 프레스바디, 상기 프레스바디에 설치되며, 소재를 1차 성형하는 사전금형 및 상기 프레스바디에 설치되며, 스프링백에 의한 성형오차를 보정하면서 상기 소재를 2차 성형하는 상기 가변금형을 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 프레스방법은 제1설정거리로 정해진 성형조건의 가변금형으로 제1소재를 성형하는 제1프레싱 단계, 상기 제1소재와 상기 가변금형의 제1센서부 사이의 거리인 제1성형거리를 측정하는 성형거리 측정 단계, 상기 제1설정거리와 상기 제1성형거리의 차이에 기초하여 다음 회차의 설정거리인 제2설정거리를 결정하는 설정거리 보정 단계 및 상기 제2설정거리로 정해진 성형조건의 상기 가변금형으로 상기 제1소재 다음에 들어오는 제2소재를 성형하는 제2프레싱 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 가변금형, 프레스장치 및 프레스방법은 소재의 스프링백에 의한 성형오차를 보정하기 위한 성형조건을 변경할 수 있는 이점이 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 가변금형, 프레스장치 및 프레스방법은 소재의 스프링백을 보정하기 위해 성형조건을 실시간으로 변경할 수 있는 이점이 있다.

다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레스장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사전금형을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변금형을 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1하부금형부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1하부금형 사이드부를 도시한 평면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1하부금형 센터부의 단면을 도시한 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프레스방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레스장치를 도시한 사시도이다. 상기 도면을 참조하면, 프레스장치는 프레스바디(200), 사전금형(300), 가변금형(100)을 포함할 수 있다.

여기서 상기 프레스바디(200)는 상기 사전금형(300), 상기 가변금형(100)이 설치되는 바디의 역할을 하게 된다. 또한 상기 프레스바디(200)에는 위치조정블럭(500)이 설치될 수 있다.

상기 위치조정블럭(500)은 상기 소재(m)에 형성된 상기 위치고정홀(ma)에 삽입되는 제2돌출탭(500a)이 상면에 형성될 수 있다. 여기서 상기 위치조정블럭(500)은 상기 제2돌출탭(500a)에 의해서 특정 위치에 상기 소재(m)를 위치시킬 수 있게 된다.

상기 사전금형(300)은 상기 프레스바디(200)에 설치되며, 상기 소재(m)를 1차 성형하게 된다. 상기 사전금형(300)에 대한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.

상기 가변금형(100)은 상기 프레스바디(200)에 설치되며, 상기 사전금형(300)에서 1차 성형한 상기 소재(m)를 전달받아, 스프링백(spring back)에 의한 성형오차를 보정하면서 상기 소재(m)를 2차 성형하게 된다. 상기 가변금형(100)에 대한 설명은 도 3 내지 도 7을 참조하여 후술한다.

더하여, 본 발명의 실시예에 따른 프레스장치는 이송유닛(400)을 포함한다. 상기 이송유닛(400)은 상기 프레스바디(200)에 설치되며, 상기 소재(m)를 흡착 고정하고, 상기 소재(m)를 상기 위치조정블럭(500), 상기 사전금형(300), 상기 가변금형(100)으로 순차로 이동시키게 된다.

상기 소재(m)는 상기 제2돌출탭(500a)에 의해서 항상 상기 위치조정블럭(500)의 동일 위치에 제공된다. 이에 의해서, 상기 이송유닛(220)은 항상 동일한 위치에서 상기 소재(m)의 이동을 시작하게 된다. 이에 따라, 상기 소재(m)의 이동 오차를 개선할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사전금형(300)을 도시한 사시도이다. 상기 도면을 참조하면, 상기 사전금형(300)은 제2하부금형부(310), 제2상부금형부(320)를 포함한다.

그리고 상기 제2하부금형부(310)는 제2하부금형 센터부(311), 제2하부금형 사이드부(312)를 포함한다. 상기 제2하부금형 센터부(311)는 상기 프레스바디(200)의 하부에 고정되는 부재이다. 상기 제2하부금형 사이드부(312)는 상기 제2하부금형 센터부(311)의 외측에 배치되며, 팽창스프링 등에 의해서 상방으로 탄성력을 받는 부재이다. 또한 상기 제2하부금형 사이드부(312)는 상기 제2상부금형부(320)가 하방 이동됨에 따라 하방으로 눌려지면서 하방으로 이동된다.

상기 제2상부금형부(320)는 제2상부금형 센터부(321), 제2상부금형 사이드부(322)를 포함한다. 상기 제2상부금형 센터부(321)는 팽창스프링 등에 의해서 하방으로 탄성력을 받는 부재이다. 상기 제2상부금형 센터부(321)는 하방으로 이동되어 상기 소재(m)의 상면에 접촉된 이후에, 상기 제2하부금형 센터부(311)에 의해 상방으로 눌려지면서 상방으로 이동된다. 그리고 상기 제2상부금형 사이드부(322)는 상기 제2상부금형 센터부(321)의 외측에 배치되며, 상기 프레스바디(200)의 상부에 고정되는 부재이다.

이러한 구성에 의해서, 상기 소재(m)는 중앙 부분이 상기 제2상부금형 센터부(321)와 상기 제2하부금형 센터부(311) 사이에 밀착되어 고정된다. 상기 소재(m)의 양측 부분은 하방으로 이동되는 상기 제2상부금형 사이드부(322)에 의해서 상기 제2하부금형 센터부(311)의 측면을 향하여 굽혀지면서 성형된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변금형(100)을 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1하부금형부(110)를 도시한 사시도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1하부금형 사이드부(112)를 도시한 평면도이다.

상기 도면을 참조하면 상기 가변금형(100)은 제1하부금형부(110), 제1상부금형부(120)를 포함할 수 있다.

여기서 상기 제1하부금형부(110)는 제1하부금형 센터부(111), 제1하부금형 사이드부(112), 제2센서부(118)를 포함한다.

상기 제1하부금형 센터부(111)는 상기 소재(m)가 안착된다. 그리고 상기 제1하부금형 센터부에는 제1센서부(117)가 구비된다. 상기 제1센서부(117)는 상기 제1센서부(117)로부터 상기 소재(m)까지의 거리인 성형거리(B)를 측정한다. 이에 대한 설명은 도 6 및 도 7을 참조하여 후술한다.

상기 제1하부금형 사이드부(112)는 상기 제1하부금형 센터부(111)의 측면에 설치된다. 그리고 상기 제1하부금형 사이드부(112)는 내측부재(114), 구동부(116)를 포함한다.

상기 내측부재(114)는 상부에서 하부로 갈수록 상기 제1하부금형 센터부(111)에 가까워지는 경사면(114a)이 형성된다. 그리고 상기 구동부(116)는 상기 내측부재(114)를 상기 제1하부금형 센터부(111) 방향인 제1방향(x)으로 이동시킨다. 상기 제2센서부(118)는 상기 내측부재(114)의 이동거리인 보정거리를 측정한다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 상기 제1하부금형 사이드부(112)는 외측부재(113), 쐐기부재(115)를 더 포함할 수 있다.

상기 외측부재(113)는 상기 내측부재(114)의 바깥쪽에 배치되는 부재이다. 상기 쐐기부재(115)는 상기 내측부재(114)와 상기 외측부재(113) 사이에 배치된다. 또한 상기 쐐기부재(115)는 상기 구동부(116)에 연계되고, 상기 구동부(116)에 의해서 상기 제1방향(x)과 교차하는 방향인 제2방향(z)으로 이동된다. 여기서 상기 구동부(116)는 상기 성형거리에 기초하여 구동되며, 상기 보정거리를 조정한다.

이를 위해서, 상기 쐐기부재(115)는 외측면(115a), 내측면(115b)을 포함하는 형태로 구비된다. 상기 외측면(115a)은 상기 외측부재(113)와 접하며, 상기 제2방향(z)에 수평하게 형성된다. 상기 내측면(115b)은 상기 내측부재(114)와 접하며, 상기 제2방향(z)에 경사진 형태로 형성된다.

상기 쐐기부재(115)의 상기 제2방향(z) 이동에 의해서 상기 내측부재(114)는 상기 제1방향(x)으로 이동하게 된다.

더하여 상기 쐐기부재(115)는 상기 외측부재(113)와 상기 내측부재(114) 사이로 끼워지는 정도에 따라 상기 내측부재(114)를 이동시키는 거리를 미세하게 조정하게 된다. 이를 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 쐐기부재(115)의 상기 외측면(115a)과 상기 내측면(115b)이 이루는 각도인 쐐기각(θ)은 적어도 45도보다 작게 형성된다. 즉, 상기 쐐기각(θ)을 45도보다 작게 형성함으로써, 상기 쐐기부재(115)의 제2방향(z) 이동거리 대비하여 상기 내측부재(114)의 제1방향(x) 이동거리가 작게 할 수 있는 것이다.

또한 상기 쐐기부재(115)는 상기 구동부(116)와 연결되어 직선이동하게 구성된다. 이에 따라 상기 쐐기부재(115)는 상기 외측부재(113)와 상기 내측부재(114) 사이에 끼워지는 거리도 미세 조정하게 된다.

여기서 본 발명의 실시예에 따른 상기 구동부(116)는 스텝모터(116b), 상기 스텝모터(116b)에 결합된 스크류봉(116a)을 포함한다. 그리고 상기 쐐기부재는 상기 제2방향(z)을 따라 나사산이 형성된 관통공(115c)을 포함한다. 또한 상기 스크류봉(116a)은 상기 관통공(115c)에 나사결합으로 삽입되게 된다.

상기 쐐기부재(115)는 상기 스텝모터(116b)에 의해서 회전되는 상기 스크류봉(116a)의 회전량에 따라 미세하게 이동거리가 조정된다. 이에 따라 상기 내측부재(114)가 상기 제1방향(x)으로 이동되는 거리는 0.1mm 이하로 조정된다.

상기 가변금형(100)은 상기 제1하부금형부(110)를 조절하는 제어부(130)를 포함할 수 있다. 이를 위해서 상기 제어부(130)는 상기 제1센서부(117), 상기 제2센서부(118) 및 상기 구동부(116)와 연결된다.

상기 제어부(130)는 상기 성형거리(B)에 기초하여 상기 구동부(116)를 구동시켜 상기 보정거리를 조정하게 된다. 더 구체적으로 상기 제어부(130)는 최종 성형하려는 제품과 상기 제1센서부(117) 사이의 거리인 목표거리(T)와 상기 성형거리(B)의 차이인 성형오차 값(S)에 기초하여 상기 보정거리를 조정하게 된다. 상기 성형거리(B)와 목표정리(T)는 도 7의 도시 내용을 참고할 수 있다. 여기서 상기 최종 성형하려는 제품은 상기 소재(m)의 최종 목적 형상이다.

상기 성형오차 값(S)은 상기 성형거리(B)가 상기 목표거리(T)보다 크게 측정되는 경우인 스프링백 값 또는 상기 성형거리(B)가 상기 설정거리(T)보다 작게 측정되는 경우인 스프링고(spring go) 값을 포함한다. 다만 대부분의 소재(m)는 스프링백이 발생하므로, 이후에서는 스프링백이 발생하는 것을 기준으로 설명한다.

상기 보정거리는 스프링백에 의한 상기 성형오차 값만큼 상기 소재(m)를 더 오버밴딩(overbending)하도록 조정된다. 즉, 상기 소재(m)에 스프링백이 발생한 경우에, 상기 제어부는(130)는 상기 구동부(116)를 구동시켜 상기 내측부재(114)를 상기 제1방향(x)으로 이동시키되, 상기 제1하부금형 센터부(111)에 가까워지게 이동시키게 된다.

일례로, 상기 제어부(130)는 제1소재가 성형된 후 상기 내측부재(114)를 상기 제1소재의 성형오차 값(S)에 기초하여 제1위치에서 제2위치로 이동시킨다. 이때 상기 제1소재에는 스프링백이 발생한 경우이므로, 상기 제2위치는 상기 제1위치보다 상기 제1하부금형 센터부(111)에 가까운 위치가 될 것이다.

다음으로, 상기 제어부(130)는 상기 제1소재 다음에 들어오는 제2소재를 성형하는 동안 상기 내측부재(114)를 제2위치에 유지시킨다. 이때 상기 제2소재는 상기 제1소재보다 더 오버밴딩된다. 따라서 상기 제2소재의 상기 성형거리(B)는 상기 목표거리(T)로 일정 부분 수렴되어, 성형오차 값(S)이 감소된다.

또한 상기 제어부(130)는 상기 제2소재의 성형 후 상기 내측부재(114)를 상기 제2소재의 성형오차 값(S)에 기초하여 제2위치에서 제3위치로 이동시키게 된다. 따라서 제2소재 다음에 들어오는 제3소재는 더욱 성형오차 값(S)이 감소된다.

이와 같이 상기 제어부(130)는 반복하여 공급되는 상기 소재(m)의 성형오차 값(S)을 연속하여 보정하게 된다. 이에 따라 상기 성형오차 값(S)은 점점 감소하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 제1하부금형 사이드부(112)는 상기 제1하부금형 센터부(111)의 양측에 한 쌍이 구비된다. 그리고 상기 제어부(130)는 상기 구동부를 개별 제어하게 된다. 상기 구동부(116)는 제어부(130)에 의해 개별 제어하게 된다.

즉, 상기 제1하부금형 센터부(111)의 일측면에 인접하여 설치되는 제1사이드부(112a)와 상기 제1하부금형 센터부(111)의 타측면에 인접하여 설치되는 제2사이드부(112b)로 한 쌍이 구비된다. 그리고 상기 제1사이드부(112a)와 상기 제2사이드부(112b)에 구비되어 있는 상기 구동부(116)는 상기 제어부(130)에 의해서 개별적으로 구동되는 것이다. 이에 따라 상기 제1사이드부(112a)와 상기 제2사이드부(112b)에 구비된 상기 내측부재(114)는 상기 제1하부금형 센터부(111)와의 간격이 서로 개별적으로 조정되게 된다. 또한 상기 제1사이드부(112a)와 상기 제2사이드부(112b)의 구비된 상기 내측부재(114)는 상기 제1하부금형 센터부(111)와의 간격이 서로 동일하게 조정될 수도 있다.

상기 제1하부금형 센터부(111)는 상기 소재(m)에 형성된 상기 위치고정홀(ma)에 삽입되도록, 제1돌출탭(111b)이 상면에 형성될 수 있다.

이에 따라 상기 소재(m)의 성형시에 상기 소재(m)의 위치 변동에 의한 성형 오차를 개선할 수 있게 된다.

상기 제1돌출탭(111b) 및 이에 대응되는 상기 위치고정홀(ma)은 하나만 형성될 수도 있으나, 복수 개가 형성되어 더욱 안정적으로 상기 소재(m)의 위치를 고정할 수도 있다.

상기 제2센서부(118)는 상기 외측부재(113)에 설치된다. 이에 따라 상기 제2센서부(118)는 상기 내측부재(114)와 상기 외측부재(113) 사이의 거리의 변형량을 측정하게 된다. 상기 내측부재(114)와 상기 외측부재(113) 사이의 거리의 변형량은 상기 보정거리와 같다.

상기 제2센서부(118)가 구비됨에 의해서, 상기 보정거리를 실시간으로 측정할 수 있게 된다.

상기 제1상부금형부(120)는 상기 제1하부금형부(110)와 협력하여 상기 소재(m)를 성형하게 된다. 즉, 상기 제1상부금형부(120)는 상기 제1하부금형부(110) 방향(y)으로 이동되어 상기 소재(m)를 가압하여 성형하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 제1상부금형부(120)는 상기 제1하부금형부(110)의 상측에 배치될 수 있다.

구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 상기 제1상부금형부(120)는 제1상부금형 센터부(121), 제1상부금형 사이드부(122)를 포함한다.

상기 제1상부금형 센터부(121)는 상기 제1하부금형 센터부(111)의 상측에 배치되고, 상기 제1하부금형 센터부(111)를 향하여 하방 이동된다. 상기 제1상부금형 사이드부(122)는 상기 제1상부금형 센터부(121)의 측면에 설치되며, 하방 이동되어 상기 내측부재(114)의 경사면(114a)에 가이드되어 상기 제1하부금형 센터부(111)의 측면으로 회전이동된다.

상기 제1상부금형 센터부(121)는 상기 제1하부금형 센터부(111)와 협력하여 상기 소재(m)의 중앙 부분을 고정한다. 그리고 상기 제1상부금형 사이드부(122)는 상기 소재(m)의 양측 부분을 상기 제1하부금형 센터부(111)의 측면 방향(x)으로 눌러주면서 상기 소재(m)를 성형한다.

상기 제1상부금형 센터부(121)에는 원호 형태로 가이드홀(121a)이 형성된다. 그리고 상기 제1상부금형 사이드부(122)는 회전핀부재(122a)를 포함한다. 여기서 상기 제1상부금형 사이드부(122)가 상기 경사면(114a)을 따라 내려오는 경우에, 상기 회전핀부재(122a)는 상기 가이드홀(121a)을 따라 이동하게 된다. 이에 따라 상기 제1상부금형 사이드부(122)는 회전이동하게 된다.

더하여 상기 제1상부금형 사이드부(122)는 수축스프링인 복귀스프링(122b)을 포함할 수 있다. 상기 복귀스프링(122b)은 양단부가 각각 상기 제1상부금형 사이드부(122)와 상기 제1상부금형 센터부(121)에 결합되게 구비된다. 이에 따라, 상기 제1상부금형부(120)가 상기 제1하부금형부(110)에서 멀어지게 이동되는 경우에, 상기 복귀스프링(122b)에 의해서 상기 제1상부금형 사이드부(122)는 상기 제1하부금형 사이드부(112)의 상기 경사면(114a)을 이탈하면서 원래 위치로 되돌아 가게 구동된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1하부금형 센터부(110)의 단면을 도시한 정면도이다. 즉, 도 6은 상기 제1하부금형 센터부(111)의 양측면을 향해 배치된 제1센서부(117)를 모두 포함하여 도시한 것이다. 그리고 도 7은 일측의 상기 제1센서부(117)만을 확대하여 도시하되, 상기 소재(m)가 스프링백에 의해서 성형오차가 발생한 상태를 도시한 것이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 제1하부금형 센터부(111)는 관찰홀(111a)을 포함한다. 상기 관찰홀(111a)은 상기 제1하부금형 센터부(111)의 측면에 형성되되, 상기 소재를 향하여 형성된다. 그리고 상기 관찰홀(111a)은 상기 제1하부금형 센터부(111)의 높이 방향(y) 중간 부분에 형성된다. 또한 상기 관찰홀(111a)에는 상기 제1센서부(117)가 배치된다.

이에 따라 상기 제1센서부(117)는 상기 제1하부금형 센터부(111)의 높이 방향(y) 중간 부분에 설치된다.

상기 제1센서부(117)는 상기 제1하부금형 센터부(111)의 양측면을 향하여 거리를 측정할 수 있도록 한 쌍이 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 제1하부금형 센터부(111)의 일측면을 향하여 거리를 측정할 수 있도록 하나만 구비될 수도 있다.

그리고 상기 제1센서부(117)는 상기 제1하부금형 센터부(111)의 높이 방향(y) 중간 부분에 구비됨에 의해서, 상기 소재(m)와의 거리 측정 오차를 줄일 수 있게 된다. 즉, 상기 소재(m)는 적어도 하나의 밴딩부(mb)을 포함하도록 성형된다. 그런데 상기 밴딩부(mb)는 상기 제1하부금형 센터부(111)의 상단부 또는 하단부에 형성된다. 또한 상기 밴딩부(mb) 주변은 상기 소재(m)의 다른 부분과 비교하여 평탄도가 유지되기 어렵다. 따라서 상기 제1센서부(117)는 상기 밴딩부(mb)에 의한 영향이 최소화된 상기 제1하부금형 센터부(111)의 높이 방향(y) 중간 부분에 구비되는 것이다. 이에 따라 상기 제1센서부(117)는 상기 소재(m)의 평탄도 차이에 의한 성형거리(B) 오차를 개선하게 된다.

상기 제1센서부(117)는 상기 관찰홀(111a)을 통하여 상기 소재(m)와 상기 제1센서부(117) 사이의 거리인 성형거리(B)를 측정한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프레스방법을 나타낸 흐름도이다. 상기 프레스방법은 프레싱 단계(SP1, SP2), 성형거리 측정 단계(SM), 설정거리 보정 단계(SC)를 포함한다. 그리고 상기 프레싱 단계(SP1, SP2)는 제1프레싱 단계(SP1), 제2프레싱 단계(SP2)를 포함한다. 상기 소재는 제1소재, 제2소재를 포함한다. 설정거리(A)는 제1설정거리(A_n), 제2설정거리(A_n+1)를 포함한다. 성형거리(B)는 제1성형거리(B_n), 제2성형거리(B_n+1)를 포함한다.

그리고 상기 제1소재는 최초의 소재에 한정되는 것이 아니며, 복수 회의 프레스 공정 이후에 공급되는 소재일 수도 있다. 상기 제1설정거리(A_n)는 최초의 설정거리(A₁)에 한정되는 것이 아니며, 복수 회의 프레스 공정 이후에 정해지는 설정거리(A_n)일 수도 있다. 상기 제1성형거리(B_n)는 최초의 성형거리(B₁)에 한정되는 것이 아니며, 복수 회의 프레스 공정 이후에 정해지는 성형거리(B_n)일 수도 있다.

여기서, 상기 제1프레싱 단계(SP1)는 어느 일 회차의 설정거리(A_n)인 제1설정거리(A_n)로 정해진 성형조건의 가변금형(100)으로 제1소재를 성형하는 단계이다. 여기서 상기 가변금형(100)의 성형조건은 상기 제1설정거리(A_n)에 기초하여 배치되는 상기 내측부재(114)의 위치이다.

상기 성형거리 측정 단계(SM)는 상기 제1프레싱 단계(SP1) 이후에 수행된다. 상기 성형거리 측정 단계(SM)는 상기 제1소재와 상기 가변금형(100)의 제1센서부(117) 사이의 거리인 제1성형거리(B_n)를 측정하는 단계이다. 즉, 상기 성형거리 측정 단계(SM)는 성형에 의해서 스프링백이 발생한 후의 상기 제1소재 형상에 기초하여 상기 제1성형거리(B_n)를 측정하게 된다.

상기 설정거리 보정 단계(SC)는 상기 성형거리 측정 단계(SM) 이후에 수행된다. 상기 설정거리 보정 단계(SC)는 상기 제1성형거리(B_n)와 상기 제1설정거리(A_n)의 차이에 기초하여 다음 회차의 설정거리(A_n+1)인 제2설정거리(A_n+1)를 결정하는 단계이다.

다만 최종 성형하려는 제품과 상기 제1센서부(117) 사이의 거리인 목표거리(T)와 상기 제1성형거리(B_n)가 동일한 경우는 다음 회차의 성형시에 상기 제1설정거리(A_n)를 보정할 필요가 없다. 따라서 상기 목표거리(T)와 상기 제1성형거리(B_n)가 같은 경우에는 상기 설정거리 보정 단계(SC)는 수행되지 않을 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 설정거리 보정 단계(SC)는 아래의 수식에 의해서 다음 회차의 설정거리(A_n+1)를 설정하게 된다.

A_n+1 = T + (A_n - B_n)

여기서, A는 상기 설정거리이다. B는 상기 성형거리이다. n은 반복 횟수로써 "n = 1, 2, 3 …"이다. T는 최종 성형하려는 제품과 상기 제1센서부 사이의 거리인 목표거리이다. 그리고 최초의 설정거리(A₁)는 상기 목표거리(T)와 같다.

일례로, 목표거리(T)가 10mm이고, 스프링백이 발생하여 제1회차 프레스 공정에서 측정된 성형거리(B₁)가 12mm인 경우를 고려하면 다음과 같다. 이때에는 설정거리(A₁)는 상기 목표거리(T)와 같으므로 10mm가 된다. 이에 따르면, 제2회차 프레스 공정의 설정거리(A₂)는 상기 수식에 의해서 8mm로 결정된다.

만약 제2회차 프레스 공정에서 측정된 성형거리(B₂)가 11mm인 경우에, 제3회차 프레스 공정의 설정거리(A₃)는 상기 수식에 의해서 7mm로 결정된다. 즉, 제3회차 프레스 공정의 설정거리(A₃)가 제2회차 프레스 공정의 설정거리(A₂)보다 더 작게 결정되는 것이다. 이와 같이 결정된 이유는, 제2회차 설정거리에 의한 보정에 의하더라도 스프링백에 의한 성형오차의 보정이 더 필요하기 때문이다.

또한 제2회차 프레스 공정에서 측정된 성형거리(B₂)가 10mm인 경우에, 제3회차 프레스 공정의 설정거리(A₃)는 상기 수식에 의해서 8mm로 결정된다. 즉 제3회차 프레스 공정의 설정거리(A₃)가 제2회차 프레스 공정의 설정거리(A₂)와 동일하게 결정되는 것이다. 이와 같이 결정된 이유는, 제2회차 설정거리에 의한 보정에 의하여 스프링백에 의한 성형오차의 보정이 더 이상 필요 없기 때문이다.

또한 제2회차 프레스 공정에서 측정된 성형거리(B₂)가 9mm인 경우에, 제3회차 프레스 공정의 설정거리(A₃)는 상기 수식에 의해서 9mm로 결정된다. 즉 제3회차 프레스 공정의 설정거리(A₃)는 제2회차 프레스 공정의 설정거리(A₂)보다 크게 결정되는 것이다. 이와 같이 결정된 이유는, 스프링백을 고려하더라도 제2회차 설정거리에 의한 보정이 너무 과하기 때문이다.

상기 제2프레싱 단계(SP2)는 상기 설정거리 보정 단계(SC) 이후에 수행된다. 상기 제2프레싱 단계(SP2)는 상기 제2설정거리(A_n+1)로 정해진 성형조건의 상기 가변금형(100)으로 상기 제1소재 다음에 들어오는 제2소재를 성형하는 단계이다. 즉, 상기 제2프레싱 단계(SP2)는 상기 제1소재 대신 상기 제2소재를 성형하고, 또한 상기 제1설정거리(A_n) 대신 상기 제2설정거리(A_n+1)로 정해진 성형조건의 가변금형(100)으로 성형하는 점만 차이가 있을 뿐, 소재를 프레스 가공에 의해서 성형한다는 점에서 상기 제1프레싱 단계(SP1)와 동일하다.

또한 상기 제2프레싱 단계(SP2)는 상기 제2소재가 공급된 경우에 수행되므로, 상기 제2소재의 공급 여부를 확인 후에 수행된다.

따라서 상기 제2프레싱 단계(SP2) 이후에 상기 성형거리 측정 단계(SM), 설정거리 보정 단계(SC) 및 제2소재 다음에 들어오는 제3소재를 가공하는 제3프레싱 단계가 연속하여 수행될 수 있다. 즉, 소재가 연속하여 공급되는 동안은 본 발명의 실시예에 따른 프레스방법은 연속하여 수행되는 것이다.

여기서 변경되는 상기 가변금형(100)의 성형조건은 상기 제2설정거리(A_n+1)에 기초하여 변경되는 상기 내측부재(114)의 위치이다.

더하여, 본 발명의 실시예에 따른 상기 프레스방법은 사전 성형 단계(SB)를 포함할 수 있다. 상기 사전 성형 단계(SB)는 상기 제1프레싱 단계(SP1) 전에 수행된다. 그리고 상기 사전 성형 단계(SB)는 사전금형(300)으로 상기 제1소재를 성형하는 단계이다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 가변금형(100), 프레스장치 및 프레스방법은 소재(m)의 스프링백에 의한 성형오차를 보정하기 위한 성형조건을 변경할 수 있게 된다. 더욱이 이러한 성형조건을 실시간으로 변경할 수 있다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 가변금형(100), 프레스장치 및 프레스방법은 소재(m)의 물성 및 고강도의 소재가 성형 전 가지고 있었던 형태와 무관하게 스프링백에 의한 성형오차를 자동으로 최소화할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100: 가변금형 110: 제1하부금형부
111: 제1하부금형 센터부 112: 제1하부금형 사이드부
113: 외측부재 114: 내측부재
115: 쐐기부재 116: 구동부
117: 제1센서부 118: 제2센서부
120: 제1상부금형부 121: 제1상부금형 센터부
122: 제1상부금형 사이드부 200: 프레스바디
130: 제어부 300: 사전금형
310: 제2하부금형부 311: 제2하부금형 센터부
312: 제2하부금형 사이드부 320: 제2상부금형부
321: 제2상부금형 센터부 322: 제2상부금형 사이드부
400: 이송유닛 500: 위치조정블럭

Claims

제1하부금형부; 및
상기 제1하부금형부의 상측에 배치되는 제1상부금형부;
를 포함하며,
상기 제1하부금형부는,
소재가 안착되며, 제1센서부가 구비된 제1하부금형 센터부; 및
상기 제1하부금형 센터부의 측면에 설치되는 제1하부금형 사이드부;
를 포함하고,
상기 제1하부금형 사이드부는,
상부에서 하부로 갈수록 상기 제1하부금형 센터부에 가까워지는 경사면이 형성된 내측부재;
상기 내측부재의 바깥쪽에 배치되는 외측부재;
상기 내측부재와 상기 외측부재 사이에 배치되는 쐐기부재; 및
상기 쐐기부재를 상기 제1하부금형 센터부 방향인 제1방향과 교차하는 방향인 제2방향으로 이동시키는 구동부;
를 포함하고,
상기 제1상부금형부는,
상기 제1하부금형 센터부의 상측에 배치되고, 상기 제1하부금형 센터부를 향하여 하방 이동되는 제1상부금형 센터부; 및
상기 제1상부금형 센터부의 측면에 설치되며, 하방으로 이동되고, 하방 이동 시에 상기 경사면에 가이드되어 상기 제1하부금형 센터부의 측면으로 회전이동되는 제1상부금형 사이드부;
를 포함하며,
상기 제1센서부는, 상기 제1센서부로부터 상기 소재까지의 거리인 성형거리를 측정하며,
상기 내측부재는, 상기 쐐기부재의 상기 제2방향 이동에 의해서 상기 제1방향으로 이동되고,
상기 구동부는, 상기 성형거리에 기초하여 구동되어 상기 내측부재의 이동거리인 보정거리를 조정하는 가변금형.
제1항에 있어서,
상기 제1하부금형부를 조절하는 제어부;
를 포함하며,
상기 제1하부금형 사이드부는,
상기 보정거리를 측정하는 제2센서부;
를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제1센서부, 상기 제2센서부 및 상기 구동부와 연결되는 가변금형.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 최종 성형하려는 제품과 상기 제1센서부 사이의 거리인 목표거리와 상기 성형거리의 차이인 성형오차 값에 기초하여 상기 보정거리를 조정하는 가변금형.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
제1소재가 성형된 후 상기 내측부재를 상기 제1소재의 성형오차 값에 기초하여 제1위치에서 제2위치로 이동시키며,
상기 제1소재 다음에 들어오는 제2소재를 성형하는 동안 상기 내측부재를 제2위치에 유지시키고,
상기 제2소재가 성형된 후 상기 내측부재를 상기 제2소재의 성형오차 값에 기초하여 제2위치에서 제3위치로 이동시키는 가변금형.
제1항에 있어서,
상기 제1하부금형 센터부는,
상기 제1하부금형 센터부의 측면에 형성되되, 상기 소재를 향하여 형성되며, 상기 제1하부금형 센터부의 높이 방향 중간 부분에 형성되는 관찰홀;
을 포함하며,
상기 제1센서부는, 상기 관찰홀에 배치되는 가변금형.
제1항에 있어서,
상기 쐐기부재는,
상기 외측부재와 접하며, 상기 제2방향에 수평하게 형성되는 외측면; 및
상기 내측부재와 접하며, 상기 제2방향에 경사진 형태로 형성되는 내측면;
을 포함하고,
상기 내측부재는, 상기 쐐기부재가 상기 외측부재 및 상기 내측부재 사이로 끼워지는 정도에 따라 이동거리가 조정되는 가변금형.
제6항에 있어서,
상기 외측면과 상기 내측면이 이루는 각도인 쐐기각은 적어도 45도보다 작게 형성되는 가변금형.
제6항에 있어서,
상기 구동부는,
스텝모터; 및
상기 스텝모터에 결합된 스크류봉;
을 포함하며,
상기 쐐기부재는,
상기 제2방향을 따라 나사산이 형성된 관통공;
을 포함하며,
상기 스크류봉은, 상기 관통공에 나사결합으로 삽입되는 가변금형.
제2항에 있어서,
상기 제1하부금형 사이드부는, 상기 제1하부금형 센터부의 양측에 한 쌍이 구비되며,
상기 제어부는, 상기 구동부를 개별 제어하는 가변금형.
제1항에 있어서,
상기 제1하부금형 센터부는, 상기 소재에 형성된 위치고정홀에 삽입되는 제1돌출탭이 상면에 형성된 가변금형.
프레스바디;
상기 프레스바디에 설치되며, 소재를 1차 성형하는 사전금형; 및
상기 프레스바디에 설치되며, 스프링백에 의한 성형오차를 보정하면서 보정하면서 상기 소재를 2차 성형하는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 가변금형;
을 포함하는 프레스장치.
제11항에 있어서,
상기 사전금형은,
상기 소재가 안착되는 제2하부금형부; 및
상기 제2하부금형부의 상측에 배치되고, 상기 제2하부금형부를 향하여 하방 이동되는 제2상부금형부;
를 포함하는 프레스장치.
제11항에 있어서,
상기 프레스바디에 설치되며, 상기 소재에 형성된 위치고정홀에 삽입되는 제2돌출탭이 상면에 형성된 위치조정블럭;
을 포함하는 프레스장치.
제13항에 있어서,
상기 프레스바디에 설치되며, 상기 소재를 흡착 고정하고, 상기 소재를 상기 위치조정블럭, 상기 사전금형, 상기 가변금형으로 순차로 이동시키는 이송유닛;
을 포함하는 프레스장치.
제1설정거리로 정해진 성형조건의 가변금형으로 제1소재를 성형하는 제1프레싱 단계;
상기 제1소재와 상기 가변금형의 제1센서부 사이의 거리인 제1성형거리를 측정하는 성형거리 측정 단계;
상기 제1설정거리와 상기 제1성형거리의 차이에 기초하여 다음 회차의 설정거리인 제2설정거리를 결정하는 설정거리 보정 단계; 및
상기 제2설정거리로 정해진 성형조건의 상기 가변금형으로 상기 제1소재 다음에 들어오는 제2소재를 성형하는 제2프레싱 단계;
를 포함하며,
상기 설정거리 보정 단계는, 아래의 수식에 의해서 다음 회차의 설정거리(A_n+1)를 결정하는 프레스방법.
A_n+1 = T + (A_n - B_n)
여기서, A는 상기 설정거리이고, B는 상기 성형거리이며, n은 반복 횟수로써 "n = 1, 2, 3 …"이며, T는 최종 성형하려는 제품과 상기 제1센서부 사이의 거리인 목표거리이며, 최초의 설정거리(A₁)는 상기 목표거리와 같다.
삭제
제15항에 있어서,
상기 제1프레싱 단계 전에 수행되며, 사전금형으로 상기 제1소재를 성형하는 사전 성형 단계;
를 더 포함하는 프레스방법.
제15항에 있어서,
상기 가변금형은, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 상기 가변금형인 프레스방법.