KR19980019153A - 금속 프로파일 성형용 장치 - Google Patents

Abstract

본 장치는 성형될 프로파일(profile)이 인장 램 및, 기계의 공구대 테이블에 고정된 볼록 펀치 부재에 대고 굽히기 위한 시스템에 접속된 죠(jaws)에 의해 그 단부에 수용된 인장-굽힘(stretch-bending) 기계 상에서 금속 프로파일을 성형시킨다. 일단 프로파일이 펀치 부재에 대향하여 굽혀지면, 본 장치는 펀치 부재에 가압된 다이 부재를 포함할 것이다. 탄성 재료 맨드렐은 프로파일 내부에 놓여지며, 맨드렐은 압축 팽창되어서 서로 밀착될 때 펀치 부재 및 다이 부재의 내면에 대해 프로파일을 가압하게 된다.

Description

금속 프로파일 성형용 장치

본 발명은 금속 프로파일 성형용 장치에 관한 것이다.

금속 프로파일을 성형시키기 위해 본래 공지된 인장-성형 공정은 종래의 굽힘 단독 공정 보다 정밀하다. 종래 굽힘법에서는 정밀도가 ±5㎜이지만 인장-성형법에 의해서는 ±1㎜의 정밀도를 얻을 수 있다.

프로파일의 국부적 변형을 얻기 위해 또한 본래 공지된 하이드로포밍 공정은 ±0.2㎜라는 매우 고정밀도로 제조하며, 적절한 공동을 가지는 외피(shell)에서 프로파일을 둘러싸고 외피의 내부 형상에 맞도록 고압으로 액체를 프로파일 내부로 유도시키도록 구성된다. 프로파일이 부가적으로 굽혀져야 한다면, 필수적으로 미리 종래의 굽힘법 또는 인장-성형법에 의해 굽힘 동작을 수행시켜야 한다. 하이드로포밍법은 차후 프로파일의 세척에 필요한 유압, 대개 기름을 이용한다.

본 발명의 목적은 프로파일을 굽히는 동작 뿐만 아니라 차후의 프로파일 세척을 필요로 하지 않고 연속적으로 또는 동시에 하이드로포밍 동작을 인장-성형 기계 상에서 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 장치를 포함하는 인장-굽힘 기계를 도시하는 개략 정면도.

도2는 도1의 평면도.

도3은 펀치 부재에 가압된 다이 부재를 가지고 굽힘이 수행되는 위치에서의 도1의 평면도.

도4는 펀치 부재에 밀폐된 위치에서 다이 부재를 가지는 펀치 부재에 굽혀진 프로파일을 확대 도시하는 부분도.

도5는 도3과 동일하지만 맨드렐이 유압유(hydraulic fluid)에 의해 압축 팽창되었을 때의 부분도.

도6은 밀폐 단면 프로파일을 성형시키는 경우에서의 장치의 한 단부를 확대 도시하는 부분 단면도.

도7은 도6에서 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라서 취한 단면도.

도8은 도6과 유사하지만 개방 단면 프로파일 성형시의 부분 단면도.

도9는 도8에서 ⅩⅠ-ⅩⅠ 선을 따라서 취한 단면도.

도10은 도6과 유사하지만 맨드렐이 피스톤에 의해 수축 팽창되는 경우의 부분 단면도.

* 도면의 중요 부분에 대한 부호 설명

1 : 프레임3 : 펀치 부재

4, 5 : 죠6 : 프로파일

15 : 다이 부재20 : 맨드렐

21 : 통로22 : 삽입체

24 : 조절기25 : 유압 펌프

26 : 리세스

따라서, 본 발명은 성형될 프로파일이 인장 램 및, 기계의 공구대 테이블에 고정된 볼록 펀치 부재에 굽히기 위한 시스템에 접속된 죠에 의해 그 단부가 유지된 상태로 인장-굽힘 기계 상에서 금속 프로파일을 성형시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 다이 부재와, 일단 프로파일이 펀치 부재에 대고 굽혀진 후에 펀치 부재에 압박하기 위한 수단과, 프로파일 내부에 놓이는 조정된 탄성 재료 맨드렐과, 압박될 때 펀치 부재 및 다이 부재의 내면에 프로파일을 가압하도록 맨드렐을 압축-팽창시키기 위한 수단을 포함한다.

제1 실시예에서, 탄성 재료 맨드렐은 프로파일 내부로 도입될 때 단부 대 단부로 접촉하는 두 개의 별도 부분으로 되어 있으며, 각각의 맨드렐 부분은 한 단부만 개방되고 반대 단부는 밀폐된 통로를 포함하며, 통로가 개방된 단부는 죠에 의해 죄어지고 유압을 적용할 수 있도록 금속 삽입체에 접속되며, 유압 압박 수단에 접속하기 위한 수단이 장착되며, 금속 삽입체는 프로파일의 대응 단부에 진입한다.

제2 실시예에서, 맨드렐을 압축-팽창하기 위한 수단은 프로파일의 내부 프로파일에 가공된 압축 피스톤을 포함하며, 상기 피스톤은 어떤 수단에 의한 추력을 받게 되어 있다.

이제 본 발명의 한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 기술하기로 한다.

도1 및 도2는 프로파일 굽힘용 기계를 도시하고 있다. 이 기계는 통상적으로 얻어질 굽힘에 대응하는 볼록한 프로파일을 가지는 펀치 부재(3)에 고정된 공구대 테이블(1)과, 펀치 부재(3) 주위로 싸여져서 프로파일(6) 상에서 견인력을 작용하기 위해 인장 램(7, 8)에 접속된 굽혀질 프로파일(6)을 죄기 위한 두 개의 죠(4, 5)와, 램(13, 14)에 접속된 축(11, 12)에 대해 피봇팅하고 이어서 상기 램(7, 8)은 볼록 펀치 부재(3)에 프로파일(6)을 싸는 역할을 하는 두 개의 아암(9, 10)에 접속된 프레임(1)을 포함한다. 본 발명에 따라서, 기계는 인장 램(7, 8)에 의해 인장함과 동시든 아니든 동일한 기계 상에서 하이드로포밍 동작을 수행하기 위한 장치를 포함하여서 성형될 프로파일 재료에서 팽창 및 신장 응력을 조합시키게 된다.

이 장치는 도3에 도시된 바와 같이 프로파일이 펀치 부재에 대고 굽혀질 때 펀치 부재에 다이 부재(15)를 압박하는 램(16, 17)을 가지는 다이 부재(15)를 포함한다. 키이(18, 19)(도6 및 도7)는 도7에서 도시된 것처럼 펀치 부재(3) 상에 다이 부재(15)를 로크한다. 펀치 부재 및 다이 부재는 프로파일(6)과 동일한 프로파일로 가공된다. 이들 두 개의 공구(펀치 부재 및 다이 부재)는, 밀폐 위치(도3, 도4, 도5, 도7)에 있을 때, 얻게 될 최종 부품의 외부에 해당하는 통로가 단부를 절삭하고 밀봉하기에 필요한 최소한의 추가 길이 만큼만 길이 방향으로 증가되도록 구성되어야 하며, 성형될 프로파일의 재료를 외부 응력없이 하중 하의 그 형상으로부터 최종 요구 형상으로 탄성 회복될 수 있게 조정되도록 구성되어야 한다.

펀치 부재 및 다이 부재 각각은 하나 또는 그 이상의 부품으로 제조될 수 있다. 굽힘용 펀치 부재(3)는 볼록한 윤곽 뿐만이 아니라, 특히 하나 또는 그 이상의 변곡점을 가지는 윤곽을 가질 수도 있다. 이 경우에, 다이 부재(15)는 물론 프로파일(6)이 펀치 부재의 오목한 부분의 굽힘부를 수용시키도록 이용된다.

본 장치는 도4, 도5, 도6 및 도7에서 도시되고 이들 도면에 대응하는 실시예에서 두 개의 부분(20A, 20B)으로 구성된 탄성 재료 맨드렐(20)도 포함한다.

두 개의 부분(20A, 20B)으로 구성된 맨드렐(20)은 맨드렐을 굽힘 가공하기 직전에 프로파일 내부로 도입되고, 굽힘 중 펀치 부재(3)와 접촉되지 않는 프로파일의 외부 부분을 위한 지지부를 제공한다.

프로파일(6)이 서로 밀폐 및 고정시킬 때의 펀치 부재 및 다이 부재의 내부 윤곽에 알맞게 하기 위해, 장치는 맨드렐(20)을 압축 팽창시키기 위한 수단을 포함한다.

도4 내지 도7, 도8 및 도9에 대응하는 실시예에서는, 유압을 상기 목적으로 이용한다. 따라서, 맨드렐(20)의 각각의 부분(20A, 20B)은 그 내부에 한 단부는 밀폐되고 다른 단부는 개방된 통로(21)를 가진다. 통로가 개방된 단부는 프로파일의 대응 단부에 진입하고 죠(4, 5)에 의해 죄어지고 유압 공급을 위해 개방 단부를 관통하는 보어를 가지는 금속 삽입체(22)에 접속된다. 도6에서 도시된 것처럼, 개방 단부에는 개방 단부를 조절기(24) 및 유압 펌프(25)를 포함하는 유압 회로에 접속시키기 위한 수단(23)이 장착된다(도2 및 도3). 도4는 리세스(26)를 가지는 다이 부재(15)를 도시하고 있다. 도5에서, 유압(P)이 인가되면 맨드렐(20)이 팽창되고 서로 닿아서 밀폐된 펀치 부재(3) 및 다이 부재(15)에 의해 형성된 채널의 표면에 프로파일(6)이 배치되게 된다.

탄성 재료 맨드렐(20)의 가압-팽창에 의해 프로파일(6)을 국부적으로 변형시키는 리세스는 펀치 부재(3)에서 동일하게 적절할 수 있었다. 또한, 상기 압축-팽창이 프로파일의 인접 주위의 구멍 또는 분리선을 분리시켜 예를 들면, 중앙부로부터 죠에 의해 수용된 단부를 분리시켜 최종 부품을 구성하는 것이 가능했었다.

도7은 맨드렐(20)이 통로(21)를 경유하여 가압되기 전의 도6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라서 취한 부분 단면도이고, 도6은 팽창된 상태에서의 맨드렐(20) 및 통로의 벽에 가압된 프로파일(6)을 도시하고 있다.

도4 내지 도7에서 굽혀지고 성형될 프로파일(6)은 도7에서 명백히 알 수 있는 것처럼 밀폐 단면을 가진다.

통로 형상으로 그 하우징의 벽에 프로파일(6)을 배치하는 맨드렐(20)을 이용하는 장점은 성형된 후 하이드로포밍 액체와 접촉하지 않기 때문에 프로파일을 세척할 필요가 없고, 맨드렐의 두 부분(20A, 20B)은 밀봉된다는 점이다.

도6은 프로파일(6)은 오목 변형은 펀치(27) 수단에 의해 이루어질 수 있다는 것을 도시하고 있으며, 그 때 탄성 맨드렐(20)은 압력 패드로서의 역할을 한다.

통로(21)는 램(6, 7)에 의해 죠(4, 5)를 경유하여 인장하기 전에, 동시에 또는 후에 의도적으로 가압될 수 있다.

도6 및 도7과 각각 동등한 도8 및 도9는 개방 단면 프로파일(6)의 굽힘 가공 및 성형을 도시하고 있다.

도10은 맨드렐(20)이 유압에 의해서가 아니라 프로파일의 내부 프로파일에 가공된 압축 피스톤(28)에 의해 압축-팽창되는 변형예를 도시하고 있다. 이 피스톤은 탄성 맨드렐을 직접 가압하고 죠(5)에 의해 죄어진 금속 삽입체(30)를 통과하는 미부(29)를 포함한다. 압축-팽창은 본래 공지된 어떤 수단에 의해 피스톤(28) 상에서 나온 추진력(F)에 의해 보장된다.

본 변형예는 특히 성형될 프로파일(6)이 짧을 때 이용될 수 있다. 본 변형예에서, 탄성 맨드렐(20)은 일체로 되어 있다. 힘(F)은 한 단부에만 인가될 수도 있으며, 이 경우에 다른 단부는 죠(4)에 의해 죄어지고 피스톤의 미부를 위한 구멍이 없는 고형 금속 삽입체에 의해 밀폐되며, 맨드렐은 이 삽입체를 직접 지지한다.

탄성 맨드렐(20)은 예를 들면, 폴리우레탄 등의 탄성 중합체(elastomer)로 제조된다. 프로파일의 두께에 따라서, 인가될 유압은 수십 바아(bar) 내지 수천 바아가 될 수 있다.

본 발명에 의한 기계는 성형될 프로파일 재료에서 팽창 및 신장 응력을 조합하도록 인장 램에 의해 인장함과 동시든 아니든 동일한 기계 상에서 하이드로포밍 동작을 수행하기 위한 장치를 포함하고 있다.

통로 형상으로 그 하우징의 벽에 프로파일을 닿게 배치하는 맨드렐을 이용하게 되면 성형된 후 하이드로포밍 액체와 접촉하지 않고 맨드렐의 두 부분이 밀봉되기 때문에 프로파일을 세척할 필요가 없다.

Claims (4)

1. 성형될 프로파일이 인장 램 및 기계의 공구대 테이블에 고정된 볼록 펀치 부재에 굽히기 위한 시스템에 접속된 죠에 의해 그 단부에 수용된 인장-굽힘 기계 상에서 금속 프로파일을 성형시키기 위한 장치에 있어서, 다이 부재와, 일단 상기 프로파일이 상기 펀치 부재에 굽힘 가공된 후 상기 프로파일을 상기 펀치 부재에 압박하기 위한 수단과, 상기 프로파일의 내부에 배치된 탄성 재료 맨드렐과, 서로에 대해 하나가 밀폐될 때 상기 다이 부재 및 상기 펀치 부재의 내면에 상기 프로파일을 압박하기 위해 상기 맨드렐을 압축-팽창시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성 재료 맨드렐이 상기 프로파일 내부로 도입될 때 단부 대 단부로 접촉하는 두 개의 별도 부분으로 되어 있으며, 각각의 상기 맨드렐 부분이 한 단부만 개방되고 반대 단부는 밀폐된 통로를 포함하며, 상기 통로가 개방된 단부 죠에 의해 죄어지고 유압을 적용할 수 있도록 금속 삽입체에 접속되며 또 유압 수단에 접속하기 위한 수단이 장착되며, 상기 금속 삽입체가 상기 프로파일의 대응 단부에 진입하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 맨드렐을 압축-팽창하기 위한 상기 수단이 프로파일의 내부 프로파일에 기계 가공된 압축 피스톤을 포함하며, 상기 피스톤이 어떤 수단에 의한 추력을 받도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 다이 부재 및 선택적으로 상기 펀치 부재도 리세스를 구비한 것을 특징으로 하는 장치.