KR102506358B1 - Jco 성형 프레스의 확장 조절 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 시트 패널, 특히 두꺼운 시트 패널에서부터 오픈 심 튜브를 제조하기 위한 방법으로서, 시트 패널은 튜브 성형 프레스로 공급되고, 이 튜브 성형 프레스 내에서 시트 패널은 하부 금형 상에 안착되어, 상승 및 하강 가능한 상부 금형에 의해, 굽힘력의 인가를 통해, 간극을 이용한 차후의 종방향 심 용접을 위해 서로 대향하는 종방향 에지들을 포함하는 오픈 심 튜브로 점진적으로 성형되며, 적어도, 점진적으로 성형되는 시트 패널 안쪽으로 밀어 넣어지는 상부 금형의 종축에 의해 기설정되는 수단과 관련하여 각각 좌측 및 우측에서 시트 패널의 내면에 작용하는 굽힘 단계에서 성형이 실행됨으로써 비원형 프리폼을 갖는 오픈 심 튜브가 제조되는 것인, 상기 오픈 심 튜브의 제조 방법에 있어서, 각자의 시트 패널을 위해 개별 윤곽이 결정되고, 그에 따라서 기하구조 모델이 이용되면서 오픈 심 튜브의 우측 측면 및 좌측 측면에 대해 지지 튜브 포지셔닝을 위한 매개변수들, 특히 회전 각도 및/또는 회전 길이의 매개변수들이 결정될 뿐만 아니라, 성형 시 압력-변위 특성곡선의 온라인 기록 및 평가를 통해 시트 패널의 각자의 측면에서의 항복 강도가 결정되며, 그리고 이를 기반으로 각각 좌측 및 우측에서 시트 패널의 내면에 작용하는 굽힘 단계의 척도가 결정되는 것을 특징으로 하는 상기 오픈 심 튜브의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

JCO 성형 프레스의 확장 조절

본 발명은 시트 패널(sheet panel), 특히 두꺼운 시트 패널에서부터 오픈 심 튜브(open seam tube)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 시트 패널은 튜브 성형 프레스로 공급되고, 이 튜브 성형 프레스 내에서 시트 패널은 하부 금형(lower die) 상에 안착되어, 상승 및 하가 가능한 상부 금형(upper die)에 의해, 굽힘력(bending force)의 인가를 통해, 간극을 이용한 차후의 종방향 심 용접(longitudinal seam welding)을 위해 서로 대향하는 종방향 에지들을 포함하는 오픈 심 튜브로 점진적으로 성형된다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.

시트 패널에서부터 튜브를 제조하기 위해 실제로 적용되는 방법에 속하는 경우는 튜브 성형 프레스들 상에서 점진적인 성형 내지 굽힘 단계들을 포함하는 튜브 성형 프레스 방법이다. 튜브 성형 내지 튜브 굽힘 프레스는, 통상 기본 프레임 내에 측면으로 소정의 간격으로 이격되어 서로 나란히 배치되는 2개의 지지 내지 굽힘 몸체로 구성되는 하부 금형과; 수직으로 상부에서부터 하부 금형 쪽으로 압착 조정될 수 있고 상승 및 하강 가능한 굽힘 펀치(bending punch)에 의해 이송(carry)되면서 시트 패널의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 상부 금형을; 포함하며, 상기 상부 금형에 의해서는 굽힘력이 하부 금형 상에 안착된 시트 패널 상으로 인가될 수 있다.

점진적인 성형 방법에 따른 튜브 내지 대형 튜브(large tube)의 제조를 위해서는 다수의 연속되는 작업 단계가 요구된다. 시트 패널은 제1 단계에서 종방향 에지들에서 통상 별도의 에지 굽힘 프레스(edge bending press) 내에서 사전에 굽혀진다(pre-bending). 종방향 에지들의 사전 굽힘은, 오픈 심 튜브로의 성형 시, 튜브로 굽혀지는 시트 패널의 종방향 에지들이 간극을 이용한 종방향 심 용접을 위해 서로 대향하는 차후의 심의 영역에서 튜브 반경이 균일하게 형성되도록 하기 위해 수행된다. 그런 다음, 상기 유형으로 사전에 굽혀진 시트 패널은 튜브 성형 프레스 내로 삽입되고 그곳에서 실질적인 굽힘 공정으로 처리된다. 이와 관련하여, 프레스 상부 부재의 하방 압축을 통해 굽힘력은 시트 패널 상으로 인가되며, 굽힘 펀치 및 이 굽힘 펀치에 의해 이송되는 상부 성형 금형의 작용 하에 시트 패널의 성형이 이루어진다. 이런 시퀀스는, 시트 패널이 오픈 심 튜브로 성형 완료될 때까지 수회 반복된다.

DE 42 15 807 C2호를 통해서는, 프레임 구조로 형성된 튜브 굽힘 내지 튜브 성형 프레스가 공지되었다. 굽힘 금형(bending die)으로서 형성된 펀치는 프레임의 측면 스탠드(side stand)들 내에서 수직으로 안내된다. 이런 상부 굽힘 금형은, 피스톤-실린더 유닛들 상에 경미한 정도로 카르단식으로 이동 가능하게 고정되어 상기 피스톤-실린더 유닛들을 매개로 상부 프레임 크로스 멤버 쪽에서 지지된다. 하부 굽힘 금형의 지지 몸체는, 상부 피스톤-실린더 유닛들에 대해 동축으로 작용하는 피스톤-실린더 유닛들에 의해 마찬가지로 지지되는 테이블에 의해 이송된다. 상호 간에 작용하는 피스톤-실린더 유닛들은, 비록 하부 프레임 크로스 멤버가 프레스의 가공 하중 하에 휘어진다고 하더라도, 테이블의 편향을 방지한다고 되어 있다. 이를 위해, 개별 피스톤-실린더 유닛들은 다소의 압력으로 가압된다.

점진적인 성형 방법의 경우, 실질적으로 펀치 폭을 통해 영향을 받는 것이면서 특히 예컨대 40㎜의 후벽(thick-wall)형 튜브들의 경우에는 약 130 내지 170㎜로 잔존하는 오픈 심의 큰 잔여 간극뿐만 아니라 오픈 심 튜브 내에 응력도 매우 심각한 문제로서 확인되었다. 오픈 심의 큰 폭은 가용접 장치(tack welding device)에서 높은 폐쇄력(closing force)을 요구하며, 그리고 가용접된 튜브 내의 높은 응력 및 용접 완료된 튜브 내의 잔여 응력으로 인해, 가용접 심 또는 용접 심이 파열되는 위험이 존재한다. 너무 큰 오픈 심 폭이 검출되는 경우, 구제 조치는, 숙련된 기계 조작자가 튜브 성형 프레스를 반복해서 수동으로 작동시키는 것을 통해 가능한 한 오픈 심을 폐쇄했던 것을 통해 마련된다. 이런 접근법은 처리 용량(throughput capacity)이 그에 상응하게 감소되면서 시간 소모적일 뿐만 아니라, 그 밖에 재현 가능하게 우수한 품질로도 실행되지도 않는다.

EP 2 529 849 A2호로부터는, 적어도, 점진적으로 성형되는 시트 패널 안쪽까지 밀어 넣어지는 상부 금형의 종축에 의해 기설정되는 수단과 관련하여 각각 좌측 및 우측에서 시트 패널의 내면에 작용하는 굽힘 단계에서, 다른 굽힘 단계들에 비해 더 적은 성형이 실행됨으로써 비원형 프리폼(non-round preform)을 갖는 오픈 심 튜브가 제조되며, 각각 목표한 바대로 먼저 상기 수단의 양측에서 상대적으로 더 적게 성형되는 영역들에서 바깥쪽에서부터 비원형 프리폼에 작용하는 압착력(squeezing force)의 인가를 통해 완성된 오픈 심 튜브가 형성되는 방법 및 장치가 공지되어 있다. 장치와 관련하여서는, 시트 패널을 비원형 프리폼으로 성형하기 위해, 그리고 그런 후에는 오픈 심 튜브로 성형하기 위해, 자신의 회전 방향이 전환될 수 있는 수단들을 포함하여 형성된 하부 금형과, 바깥쪽에서부터, 포지셔닝된 프리폼 쪽으로 가압할 수 있는 스탬프가 제공된다.

더 나아가, R 2 543 657호로부터는, 종방향 심 용접된 라인 튜브(line tube)들을 위한 제조 방법이 공지되어 있으며, 상기 제조 방법은 조압연 재료(rough rolled material)를 소재로 하는 프리 튜브(pre-tube)의 주 윤곽(main contour)의 성형 단계; 성형된 프리 튜브의 종방향 측면 에지들의 후속 결합 단계; 종방향 결합 심의 형성과 더불어, 폐쇄된 위치에서 탭(tab)들의 용접 및 상기 측면 에지들의 용접 단계; 그리고 외부 윤곽의 수득을 위한 제조된 튜브의 팽창 단계;를 포함하며, 그리고 상기 제조 방법의 경우 프리 튜브의 외부 윤곽의 성형 단계 이후, 프리 튜브의 재성형은 적어도 2개의 단계로 실행되되, 제1 단계에서는 프리 튜브의 측면 에지들의 간극이면서 주연의 상부 지점에 위치하는 상기 간극을 갖는 출발 위치에서부터 50 내지 60°의 각도만큼 회전되어 이 위치에서 고정되며, 그런 후에 외부 표면의 상부 영역에서 프리 튜브의 길이에 걸쳐 균일하게 분배되는 압력 힘이 인가되고, 이런 압력 힘은 크기(Δ = 0.1 ~ 0.4 S)만큼 프리 튜브 축의 방향으로 상기 영역의 수직 오프셋을 야기하되, S는 주 윤곽의 성형 이후 발생하는 프리 튜브의 측면 에지들 간의 간극의 크기이며, 그에 뒤이어 힘은 소멸되며, 그리고 제2 재성형 단계에서는 간극의 수직 위치와 관련하여 제1 단계의 경우와 동일한 각도만큼 반대되는 방향으로 축을 중심으로 하는 프리 튜브의 회전이 수행되고, 프리 튜브는 상기 위치에서 고정되며, 그런 다음 외부 표면의 프리 튜브의 상부 영역에는 프리 튜브의 전체 길이에 걸쳐 균일하게 분배되는 압력 힘이 인가되고, 이런 압력 힘은 제1 단계에서와 동일한 크기(Δ)만큼 프리 튜브 축의 방향으로 상기 상부 영역의 수직 오프셋을 야기하되, 프리 튜브의 두 재성형 단계 이후 측면 에지들 간의 간극 크기가 대응하는 제품 라인에 대해 허용되는 최댓값보다 더 크다면, 제1 및 제2 단계와 같은 프리 튜브의 추가의 적어도 2개의 재성형 단계가 실행된다.

그러나 실제로는, 항복 강도에서의 차이는, 시트 패널을 넘어서, 성형 이후 폐쇄 프레스(closing press) 내에서 약간 상이한 오픈 심 튜브들이 발생하게 하는 것으로 확인되었다. 오픈 심 튜브들은 부분적으로 상대적으로 더 크거나, 또는 상대적으로 더 작은 반경들을 포함하며, 이는 상이한 오픈 심 폭들에서 확인할 수 있다. 또한, 반경들은 좌측과 우측에서 서로 상이한 크기일 수도 있으며, 이는 폐쇄 프레스의 최적의 작동을 위해 튜브마다 그리고 좌측 측면에서 우측 측면으로도 매칭되는 매개변수들이 필요하게 하는 정도로 문제점이 있다.

그러므로 본 발명의 과제는, 전술한 단점들이 없는, 도입부에 언급한 유형의 방법 및 시스템을 제공하는 것에 있으며, 특히 후벽형이면서 지름이 작은, 예컨대 약 800 ㎜인 튜브들의 경우에도 간단한 방식으로 재현 가능한 품질을 갖는 원기둥형 오픈 심 튜브들의 제조를 제공하는 것에 있다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법에 의해, 그리고 청구항 제5항의 특징들을 갖는 장치에 의해 해결된다.

따라서 의도적으로 우선 고객 맞춤형인 비원형 프리폼이 일부 영역에서의 경미한 성형에 의해, 예컨대 24°의 굽힘 대신 12°의 굽힘에 의해 제조됨으로써, 최소의 오픈 심을 가지면서 대체로 원형인 오픈 심 튜브 기하구조가 형성된다. 요컨대, 상대적으로 더 적게 성형된 영역들을 통해, 후속하여 바깥쪽에서부터 인가되는 압착력이 그 다음 상대적으로 더 적게 성형된 상기 영역들에서도 다른 튜브 섹션들에서보다 분명하게 더 지속적으로 작용하고 그 결과로 의도하는 방식으로 조밀하게 폐쇄되는 간극을 가지면서 대체로 원형인 오픈 심 튜브가 형성되는 전제조건이 마련된다. 기계 조작자의 경험에 의존하는 경우와 달리, 품질이 변함없는 조건에서 재현성이 개선될 뿐만 아니라 처리 용량 역시도 증가된다.

일부 영역에서의 비원형 성형을 위해서뿐만 아니라 최종 내지 마감 성형(final or finished forming)을 위해서도, 2개의 굽힘 단계 내지 2개의 압착 과정만으로도 충분할 수 있으며, 보다 더 정확하게는 최종 성형 동안에도, 각각 간극 내지 오픈 심의 좌측 및 우측에 인가되는 압착력에 의해 충분하게 수행될 수 있다.

본 발명에 따라서, 각자의 개별 튜브에 대해, 그리고 성형될 시트 패널의 각각의 두 측면에 대해 개별 회전 및 압착 매개변수들이 결정된다. 오픈 심 튜브에 대해서는, 상응하는 기하구조 모델(geometry model)을 통해 오픈 심 튜브의 우측 측면 및 좌측 측면에 대해 오픈 심 튜브 포지셔닝을 위한 고객 맞춤형 매개변수들, 특히 회전 각도 또는 회전 길이의 고객 맞춤형 매개변수들을 각각의 실제 튜브 위치를 기반으로 결정하기 위해, 개별 윤곽이 결정되어야 한다. 또한, 본 발명에 따라, 압력-변위 특성곡선(pressure-displacement characteristic curve)의 실시간 평가를 통해, 시트 패널의 좌측 측면뿐만 아니라 우측 측면에 대해서도 실제 항복 강도 및 그에 따라 필요한 행정들에 대한 귀납적 추론이 수행될 수 있다. 그에 따라, 규칙적으로, 포지셔닝 동안뿐만 아니라 압착 동안에도 튜브마다 그리고 좌측 및 우측에서 회전 내지 프레스 행정을 위해 상이한 매개변수들이 이용되며, 단지 예외의 경우에만, 그리고 전체 시트 패널에 걸쳐서 재료의 항복 강도가 절대적으로 동일한 경우에만, 회전 내지 프레스 행정을 위해 동일한 매개변수들이 이용된다.

이를 위해, 바람직하게는 측정 로봇의 형태로 폐쇄 프레스들의 경우 튜브 단부에 배치될 수 있으면서 실제 기하구조의 검출을 위한 측정 장치들이 요구된다. 개루프 제어부는, 본 발명에 따라서, 항복 강도에 따른 행정 조절(stroke regulation)을 실현하기 위해, 변위 및 압력에 대해 계산된 값들의 실시간 출력을 제공해야 한다.

바람직한 본 발명에 따른 실시형태에서, 성형 프레스에서는 짝수의 단계 개수가 선택되며, 그럼으로써 폐쇄 과정은 경우에 따라 단일의 압착 단계를 통해서만 수행될 수 있게 된다. 이를 위해, 종래 기술로부터 이미 공지된 것처럼, 제1 측면은 비원형도(out-of-roundness)의 달성을 위해 감소된 삽입 깊이로 제조되어야 하고, 그런 다음 제2 측면은 바람직하게 성형되지만, 그러나 종래 튜브, 특히 원형 튜브처럼 성형된다. 제2 측면의 최종 단계는, 전체 단계 개수가 짝수인 경우, 튜브 중심이 아니라, 그에 대해 측면으로 오프셋되어 위치하기 때문에, 성형 펀치에 대한 지지 튜브의 강한 충돌 없이 기하학적 실행 가능성이 실현될 수 있다. 이와 관련하여, 바람직하게는, 성형 펀치 및 지지 튜브 섹션의 의도되지 않은 접촉을 방지하기 위해, 최종 간극은 너무 작게 선택되지 않아야 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서, JCO 성형 프레스에서는 비대칭형 프리폼 역시도 짝수의 단계 개수로 제조될 수 있으며, 이는 종래 홀수의 성형 단계들로만 수행될 수 있었다. 이로써, 최종 성형 단계는 더 이상 오픈 심 튜브의 중심에 위치하지 않으며, 그리고 오픈 심 튜브의 에지들과 성형 펀치 간의 충돌은 방지될 수 있다.

본 발명에서 바람직하게는, 폐쇄 과정에서 각자의 개별 튜브에 대해 개별적으로 반응할 수 있으며, 다시 말하면 시트 패널을 오픈 심 튜브로 성형할 때 최대한 균일한 결과를 달성하기 위해, 고객 맞춤형 회전들 및 프레스 행정들이 실행된다. 이로써, 전체적으로, 보다 더 적합한 품질이 달성되는데, 그 이유는 상대적으로 더 균일한 형태를 갖는 오픈 심 튜브들이 가용접기(tack welding machine) 내로 인입되고 그에 상응하게 가용접 공정에서 상대적으로 더 균일한 튜브들이 형성되기 때문이다. 고정된 기계 매개변수들을 이용할 때 발생했던 것과 같은 오픈 심 튜브 윤곽에서의 차이들은 최대한 가능한 정도로 최소화된다. 종래 기술로부터 공지되었고 필요했던 것과 같은 수회의 압착은 방지될 수 있으며, 그럼으로써 본 발명에 따른 장치의 처리량은 증가될 수 있게 된다. 성형 프레스 내에서 비대칭형 프리폼이 짝수의 단계 개수에 의해 제조된다면, 폐쇄 과정은 경우에 따라 단일의 단계로도 감소될 수 있다.

바람직한 본 발명에 따른 조치에 따라서, 비원형 프리폼은 완성 단계에서 압착력의 인가 이전에 시계 바늘과 같은 방향 또는 시계 바늘과 반대 방향으로의 회전을 통해 포지셔닝된다. 따라서, 각각의 포지셔닝에 따라서, 압착력은 오픈 심 내지 간극의 좌측 또는 우측 옆에서 비원형 프리폼 내로 유도된다.

본 발명의 바람직한 제안에 따라서, 중심의 우측에서 상대적으로 더 적게 성형되는 영역은 대략 3시 위치로 회전되고 중심의 좌측에서 상대적으로 더 적게 성형되는 영역은 대략 9시 위치로 회전된다. 비원형 프리폼이 하부 금형의 지지 몸체들 상에서 상기와 같이 사전 포지셔닝된 위치에서, 마감 성형을 위해 최고의 굽힘 모멘트가 달성된다.

본 발명의 기초가 되는 과제는, 장치에 의해서는, 성형된 시트 패널의 실제 기하구조를 측정하기 위한 수단들이 제공되고, 이들 수단은, 결과적으로 항복 강도에 따른 행정 조절을 실행할 수 있도록 하기 위해, 성형 압력뿐만 아니라 성형 변위에 대해서도 온라인으로 측정되는 값들을 제공할 수 있는 개루프 제어를 위한 장치와 연결되는 것을 통해 해결된다.

바람직하게는, 시트 패널을 비원형 프리폼으로 성형하기 위해, 그리고 그런 후에는 오픈 심 튜브로 성형하기 위해, 자신의 회전 방향이 전환될 수 있는 수단들을 포함하여 형성되는 하부 금형과, 바깥쪽에서부터, 포지셔닝된 프리폼 쪽으로 가압할 수 있는 스탬프가 제공된다.

그에 따라, 완성된 오픈 심 튜브는 시트 패널에서 출발하여 단지 하나의 튜브 성형 프레스 내지 기계 상에서만 제조될 수 있다. 이와 관련하여, 회전 방향 전환은, 압착력이 성형 진행 지점에서 작용하도록, 요컨대 오픈 심의 두 측면 쪽에 작용하도록 비원형 프리폼을 정확하게 포지셔닝하는 것을 허용한다. 이 경우, 즉시, 튜브 성형 프레스의 굽힘 펀치가 바깥쪽에서부터 프리폼 상으로 압착력을 인가하기 위해서도 사용될 수 있다. 선택적으로, 프레스에는 압착 스탬프(squeezing stamp)가 장착된다.

생산력의 증가를 위해 바람직한 본 발명의 실시예에 따라서, 비원형 프리폼을 제조하는 적어도 하나의 튜브 성형 프레스의 하류에는 압착 프레스가 연결되고, 이 압착 프레스는, 자신의 회전 방향이 전환될 수 있는 수단들을 포함하여 형성되는 하부 금형과, 상부 금형으로서, 바깥쪽에서부터, 포지셔닝된 비원형 프리폼 쪽으로 가압할 수 있는 스탬프를 포함한다. 따라서, 생산 흐름에서, 비원형 형태가 배출되는 곳인 튜브 성형 프레스에는 압착 프레스가 이어지며, 이 압착 프레스 내에서는 공급되는 비원형 프리폼이 적어도 2개의 연속되는 단계로 각각 오픈 심 내지 간극의 우측 및 좌측 옆에서 완성된 오픈 심 튜브로 성형된다. 그에 따라, 시트 패널의 비원형 예비 성형은 오픈 심 튜브로의 최종 성형과 무관한 위치에서 실행될 수 있다.

하부 금형의 회전 가능한 수단들은 본 발명의 제안에 따라서 서로 소정의 간격으로 이격되어 배치되어 회전 가능하게 구동되는 2개의 롤러로서 형성된다. 롤러들의 회전 방향 전환은, 최적화된 힘 유입을 이용한 마감 성형을 위해 비원형 프리폼을 포지셔닝하는 것을 허용한다. 한편으로 튜브 성형 프레스에서의 성형 시, 그리고 다른 한편으로는 압착 프레스 내에서 완성 시 시간 곡선은, 하류에 연결된 하나의 압착 프레스가 2개의 튜브 성형 프레스를 제어할 수 있도록 허용한다.

본 발명의 일 구현예에 따라서, 회전 가능한 롤러들은 스프링 시스템에 의해 지지된다. 압착 프레스의 하부 금형 상에서 비원형 프리폼의 지지는 롤러들 사이에 제공되는 고정식 안착 몸체(rest body)를 통해 개선될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징들 및 세부사항들은, 청구범위에서, 그리고 도면들에 2개의 개별 프레스를 기반으로 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예의 하기 기재내용에서 분명하게 제시된다.

도 1은 본 발명에 따른 오픈 심 튜브의 제조를 개략적으로 도시한 도면들이되, (a)는 통상적인 튜브 성형 프레스 상에서 우선은 고객 맞춤형인 비원형 프리폼의 제조 단계를 도시한 도면이고, (b)는 튜브 성형 프레스의 하류에 연결된 압착 프레스 내에서 비원형 프리폼에서부터 완성된 오픈 심 튜브의 제조 단계를 도시한 도면이며, 그리고 (c)는 치수를 포함한 그래프와 함께, 본 발명에 따라 제조되어 완성된 오픈 심 튜브를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 상세도로서 내부에 비원형 프리폼이 삽입되어 있는 압착 프레스를 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 압착 프레스의 적어도 2개의 굽힘 단계로, 보다 더 정확하게는 오픈 심 내지 간극의 우측 옆에서 비원형 프리폼으로 힘 인가를 통한 제1 굽힘 단계(도 3a)로, 그리고 비원형 프리폼의 회전 이후 오픈 심 내지 간극의 좌측 옆에서 상기 비원형 프리폼으로 힘 인가를 통한 제2 굽힘 단계로, 튜브 성형 프레스에서 배출된 비원형 프리폼을 재성형 내지 성형하는 단계를 도시한 개략도들이다.
도 4a 및 4b는 성형 단계들의 짝수의 단계 개수를 이용하는 본 발명에 따른 방법을 이용하여 비대칭형 프리폼의 제조의 2가지 대안을 각각 개략적으로 도시한 도면이다.

분명히 상대적으로 더 작은 오픈 심 내지 간극(111)을 포함하는 오픈 심 튜브(104)(도 1c 비교)로 시트 패널(3)의 성형은 도 1 a)에 따라서 튜브 성형 프레스(1) 상에서 수행된다. 그러나 이는 굽힘 펀치(7)의 종축의 각각 우측 및 좌측에, 그리고 그에 따라 오픈 심 내지 간극(11)의 옆에 위치하는 시트 패널의 영역에서, 나머지 굽힘 단계들에서보다 시트 패널의 더 적은 굽힘을 이용한 굽힘 단계가 수행되는 것을 조건으로 한다. 그에 따라, 도 2에 예시되는 것처럼, 정의된 방식으로, 각각의 굽힘 단계에 상응하게 상대적으로 더 적게 성형된 2개의 영역이 존재하며, 그럼으로써 목표한 바대로 비원형이지만, 그럼에도 마감 성형을 위해 고객 맞춤형인 프리폼(13)이 달성되게 된다.

이렇게 제1 단계에서 튜브 성형 프레스(1) 내에서 제조된 비원형 프리폼(13)은 튜브 성형 프레스(1)에서부터 제거 내지 배출된 이후 제조 공정에서 하류에 연결되는, 도 2b에 도시된 것과 같은 압착 프레스(14)로 공급된다. 압착 프레스(14)는, 서로 소정의 간격으로 이격되어 제공되고 도 2b에 양방향 화살표들을 통해 예시된 것처럼 자신의 회전 방향이 전환될 수 있으며 구동되는 2개의 롤러(16a, 16b)와, 이들 롤러(16a, 16b) 사이의 이격 간격을 브리지하는 하나의 고정식 안착 몸체(17)로 구성되는 하부 금형(15)을 포함한다. 회전 가능한 롤러(16a, 16b)들은 스프링 수단(18)을 통해 지지되는 방식으로 장착될 수 있다(도 3 비교). 하부 금형(15)에 대향하여서는, 스탬프(19)를 포함하여 형성되는 상부 금형(20)이 배치된다. 스탬프(19)를 통해서는, 완성되고 대체로 원형인 오픈 심 튜브(104)를 제조하기 위한 압착력이 바깥쪽에서부터 비원형 프리폼(13) 상으로 인가된다.

이를 위해, 비원형 프리폼(13)은, 회전 가능한 롤러(16a, 16b)들을 통해, 오픈 심 내지 간극(11)의 우측 옆에 위치하는 상대적으로 더 적게 성형된 영역(12b)이, 도 3에서 수평 일점쇄선을 통해 예시된 것처럼, 3시 위치에 위치되도록 포지셔닝된다.

이런 제1 압착 굽힘 단계의 시퀀스들은 도 3a에 도시되어 있으며, 요컨대 좌측에서부터 출발하여 우측 방향으로 포지셔닝된 비원형 프리폼(13), 스탬프(19)를 통한 압착력의 인가, 및 힘 작용 이후 상승된 스탬프(19)가 도시되어 있다.

제2 압착 굽힘 단계는 -앞서와 동일한 시퀀스로- 도 3b에 도시되어 있다. 굽힘 모멘트의 최적화를 위해, 여기서 자신의 좌측 반부가 변함없는 비원형 프리폼(13)은, 오픈 심 내지 간극(11)의 좌측 옆에서 상대적으로 더 적게 성형된 영역(12a)이 9시 위치를 취하도록 포지셔닝되었다. 이제 스탬프(19)를 통해 프리폼(13)의 상기 측면에 인가된 압착력(F)(가운데 그림)은 비원형 프리폼(13)을 그 다음 이 경우 분명히 상대적으로 더 작은 오픈 심 내지 간극(111)을 달성하여 완성된 오픈 심 튜브(104)의 최종적이고 대체로 원형인 형태로 성형한다(우측 바깥쪽 그림).

도 4a 및 4b에는, 짝수(도 4b) 또는 홀수(도 4a)의 단계 개수를 이용한 비대칭형 프리폼들의 제조가 도시되어 있다. 도 4a에는, 시트 패널(3) 상에서 굽힘 펀치(7)를 이용한 21개의 단계, 다시 말하면 21개의 성형 과정으로 측면 A에서 소위 감자 형태(potato shape)가, 그리고 측면 B에서는 반원형 형태가 시트 패널(3)에 형성된다. 측면 A에서의 소위 감자 형태는 굽힘 펀치(7)와 시트 패널(3)의 충돌을 야기하지 않는 반면, 실질적으로 원형 형태가 시트 패널(3)에 형성된 측면 B에서의 시트 패널(3)은 굽힘 펀치(7)에 충돌한다. 도 4b에는, 20개의 단계, 그에 따라 짝수의 단계 개수로 비대칭형 프리폼의 제조의 장점이 도시되어 있다. 소위 감자 형태가 시트 패널(3)에 형성된 측면 A에서뿐만 아니라, 성형 펀치(7)에 의해 실질적으로 원형인 프리폼으로 성형된 측면 B에서도 성형 펀치(7)와 시트 패널(3)의 충돌은 발생하지 않는데, 그 이유는 최종 성형 단계가 일점쇄선(21)을 따라서, 그에 따라 튜브 중심에 대해 측면으로 오프셋되어 수행되기 때문이다. 이로써, 펀치(7)에서 오픈 심 튜브(4)의 강한 충돌은 방지될 수 있다. 이로써, 최종 성형 단계는 더 이상 오픈 심 튜브(4)의 중심에 위치하지 않으며, 그리고 오픈 심 튜브(4)의 에지들과 펀치(7) 간의 충돌은 방지될 수 있다.

1: 튜브 성형 프레스
2: 매우 조금 굽혀진 에지
3: 시트 패널
4; 104: 오픈 심 튜브
5a, 5b: 지지 몸체
6: 하부 금형
7: 굽힘 펀치
8: 성형 금형
9: 상부 금형
10a, b: 대향 지지대(counter support)
11; 111: 오픈 심 / 간극
12a, b: 상대적으로 더 적게 성형된 영역
13: 비원형 형태
14: 압착 프레스
15: 하부 금형
16a, b: 회전 가능한 롤러
17: 안착 몸체
18: 스프링 수단
19: 스탬프
20: 상부 금형
21: 일점쇄선

Claims (8)

1. 시트 패널(3), 또는 두꺼운 시트 패널에서부터 오픈 심 튜브(4; 104)를 제조하기 위한 방법으로서, 시트 패널은 튜브 성형 프레스(1)로 공급되고, 상기 튜브 성형 프레스 내에서 상기 시트 패널은 하부 금형(6) 상에 안착되어, 상승 및 하강 가능한 상부 금형(9)에 의해, 굽힘력의 인가를 통해, 차후의 종방향 심 용접을 위해 간극(11; 111)을 두고 서로 대향하는 종방향 에지들을 포함하는 오픈 심 튜브(4; 104)로 점진적으로 성형되며, 점진적으로 성형되는 시트 패널(3) 안쪽으로 밀어 넣어지는 상부 금형(9)의 종축에 의해 각각 좌측 및 우측에서 시트 패널(3)의 내면에 작용하는 적어도 굽힘 단계에서 성형이 실행됨으로써 비원형 프리폼(13)을 갖는 오픈 심 튜브가 제조되는 것인, 상기 오픈 심 튜브의 제조 방법에 있어서,
   각자의 시트 패널을 위해 개별 윤곽이 결정되고, 개별 윤곽에 따라서 상기 오픈 심 튜브의 우측 측면 및 좌측 측면에 대한 기하구조 모델이 이용되면서 지지 튜브 포지셔닝을 위한 매개변수들, 또는 지지 튜브의 회전 각도 및/또는 회전 길이의 매개변수들이 결정될 뿐만 아니라, 성형 시 상기 시트 패널의 압력-변위 특성곡선의 온라인 기록 및 평가를 통해 상기 시트 패널의 각자의 측면에서의 항복 강도가 결정되며, 그리고 항복 강도를 기반으로 각각 좌측 및 우측에서 상기 시트 패널의 내면에 작용하는 굽힘 단계의 정도가 결정되는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 앞서 중심의 양측에서 상대적으로 더 적게 성형된 영역들에서 바깥쪽에서부터 상기 비원형 프리폼 상에 작용하는 압착력(F)의 인가를 통해 완성된 오픈 심 튜브가 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 비원형 프리폼(13)은 완성 단계에서 상기 압착력(F)의 인가 이전에 시계 바늘과 같은 방향 또는 시계 바늘과 반대 방향으로의 회전을 통해 포지셔닝되는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 방법.
4. 시트 패널(3), 또는 두꺼운 시트 패널에서부터 오픈 심 튜브(4; 104)를 제조하기 위한 장치로서, 시트 패널은 튜브 성형 프레스(1)로 공급되고, 상기 튜브 성형 프레스 내에서 상기 시트 패널은 하부 금형(6; 15) 상에 안착되어, 상승 및 하강 가능한 상부 금형(9)에 의해, 굽힘력의 인가를 통해, 차후의 종방향 심 용접을 위해 간극(11; 111)을 두고 서로 대향하는 종방향 에지들을 포함하는 오픈 심 튜브(4; 104)로 점진적으로 성형되고,
   시트 패널(3)을 비원형 프리폼(13)으로 성형하기 위해, 그리고 시트 패널(3)을 비원형 프리폼(13)으로 성형한 후에는 오픈 심 튜브(104)로 성형하기 위해, 자신의 회전 방향이 전환될 수 있는 수단들을 포함하여 형성되는 하부 금형(15)과, 바깥쪽에서부터, 포지셔닝된 프리폼(13) 쪽으로 가압할 수 있는 스탬프(19)가 제공되어 있는, 상기 오픈 심 튜브의 제조 장치에 있어서,
   상기 성형된 시트 패널(3)의 실제 기하구조를 측정하기 위한 수단들이 제공되고, 상기 성형된 시트 패널(3)의 실제 기하구조를 측정하기 위한 수단들은, 결과적으로 항복 강도에 따른 행정 조절을 실행할 수 있도록 하기 위해, 성형 압력뿐만 아니라 성형 변위에 대해서도 온라인으로 측정되는 값들을 제공할 수 있는 제어를 위한 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어를 위한 장치는 상기 시트 패널의 각자의 개별 성형 단계를 별도로 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 비원형 프리폼(13)을 제조하는 적어도 하나의 튜브 성형 프레스(1)의 하류에는 압착 프레스(14)가 연결되고, 상기 압착 프레스는, 자신의 회전 방향이 전환될 수 있는 수단들을 포함하여 형성되는 하부 금형(15)과, 바깥쪽에서부터, 상기 포지셔닝된 비원형 프리폼(13) 쪽으로 가압할 수 있는 스탬프(19)를 포함하여 형성되는 상부 금형(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 장치.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 하부 금형(15)은 서로 소정의 간격으로 이격되어 배치되어 회전 가능하게 구동되는 2개의 롤러(12a, 12b)와, 상기 롤러(12a, 12b)들 사이에 제공되는 하나의 안착 몸체(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 롤러(12a, 12b)들은 스프링 수단(18)을 통해 지지되는 것을 특징으로 하는 오픈 심 튜브의 제조 장치.

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