KR20060117304A

KR20060117304A - 액압 성형 장치 및 액압 성형 방법

Info

Publication number: KR20060117304A
Application number: KR1020067004032A
Authority: KR
Inventors: 가쓰아키 나카무라; 젠지 호리타; 고지 네이시; 미치히코 나카가키; 겐지 가네코
Original assignee: 유겐가이샤 리나시메타리
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-11-16
Also published as: JP4673221B2; US20070018356A1; EP1666170A1; JPWO2005021178A1; CN1842381A; CN100574920C; WO2005021178A1

Abstract

가압한 액상 매체(2)로 소재판(1)을 가압하는 제1 금형(10) 및 소정 형상의 성형용 오목면(21)이 형성된 제2 금형((20))으로 상기 소재판(1)을 협지하고, 상기 액상 매체(2)가 상기 소재판(1)을 가압하여 상기 소재판(1)을 상기 성형용 오목면(21)에 접촉시킴으로써 소정 형상의 성형체를 형성하는 액압 성형 장치(A) 및 액압 성형 방법에 있어서, 제2 금형(20)에는 상기 소재판(1)의 변형 저항을 국부적으로 상이하게 하는 변형 저항 조정 수단(22, 23)을 설치한다. 이 변형 저항 조정 수단(22, 23)은 상기 소재판(1)을 국부적으로 냉각하는 국부 냉각 수단(22), 또는 상기 소재판(1)을 국부적으로 가열하는 국부 가열 수단(23)으로 한다. 또한, 변형 저항 조정 수단(22, 23)은 상기 제2 금형(20)에 대해서 진퇴 가능하다.

액압 성형, 소재판, 액상 매체, 오목면, 성형체, 금형, 변형 저항 조정 수단, 냉각, 가열

Description

액압 성형 장치 및 액압 성형 방법 {HYDRAULIC PRESSURE MOLDING DEVICE AND HYDRAULIC PRESSURE MOLDING METHOD}

본 발명은 판형의 소재판을 소정의 형상으로 가압 가공하는 액압 성형 장치 및 액압 성형 방법에 관한 것이다.

종래, 금속판 등의 판재로 이루어지는 소재판을 소정의 형상으로 성형하는 성형 방법의 하나로서, 금형을 이용하여 소재판을 프레스하는 프레스 가공이 행해지고 있다.

이와 같은 프레스 가공의 하나로서, 일본 특개평6-304672호 공보와 같은 액압 성형 장치가 이용되고 있다.

이 액압 성형 장치에서는, 제1 금형에는 소재판을 가압하기 위해 액상 매체를 고압 상태로 하여 공급하고, 제2 금형에는 소재판과 맞닿는 접촉면에 소정 형상의 성형용 오목면을 형성하고, 제1 금형과 제2 금형으로 소재판을 협지하여, 제1 금형에 액상 매체를 주입함으로써 액상 매체로 소재판을 성형용 오목면 측으로 가압하여 접촉시켜서 소정 형상의 성형체를 형성하고 있다.

그러나, 이와 같은 액압 성형 장치에서는, 커다란 변형량을 부여하는 것이 가능하지만, 커다란 변형량을 부여하기 위해서는 소재판을 전체적으로 균일하게 변 형시킬 필요가 있어서, 성형 가능한 형상에 한계가 있다고 하는 문제가 있었다.

특히, 종래에 경량화를 목적으로 하여 알루미늄합금의 이용이 도모되고 있지만, 알루미늄합금은 파단 한계 변형이 작기 때문에, 상기 액압 성형 장치를 이용해도 충분한 성형성을 얻는 것이 곤란했다.

본 발명자들은 이와 같은 현상을 감안하여, 성형성을 더욱 향상시킨 액압 성형 장치를 개발하기 위해 연구를 수행하여 본 발명에 도달한 것이다.

청구항 1에 기재된 액압 성형 장치에서는, 가압한 액상 매체로 소재판을 가압하는 제1 금형과 소정 형상의 성형용 오목면을 형성한 제2 금형으로 소재판을 협지하고, 액상 매체로 소재판을 가압하여 소재판을 성형용 오목면에 접촉시킴으로써 소정 형상의 성형체를 형성하는 액압 성형 장치에 있어서, 제2 금형에는 소재판의 변형 저항을 국부적으로 상이하게 하는 변형 저항 조정 수단을 설치하였다. 따라서, 액압 성형 장치에 의한 성형시에, 성형체에는 국부적으로 크게 변형시킨 구조를 형성할 수 있어 형성 가능한 형상을 다양화할 수 있다. 특히, 통상적으로 불가능한 복수 개 부재의 일체 성형을 할 수 있다.

청구항 2에 기재된 액압 성형 장치에서는, 청구항 1에 기재된 액압 성형 장치에 있어서, 소재판을 국부적으로 냉각하는 국부 냉각 수단에 의해 변형 저항 조정 수단을 구성하였다. 따라서, 변형 저항 조정 수단과 맞닿은 부분의 소재판의 강도를 향상시키는 것이 가능하므로, 그 부분에 있어서 주위로부터의 인장에 대한 저항을 향상시킬 수 있어 소재판에 파단이 생기는 것을 방지할 수 있다.

청구항 3에 기재된 액압 성형 장치에서는, 청구항 1에 기재된 액압 성형 장치에 있어서, 소재판을 국부적으로 가열하는 국부 가열 수단에 의해 변형 저항 조정 수단을 구성하였다. 따라서, 변형 저항 조정 수단과 맞닿은 부분의 소재판의 연성을 향상시킬 수 있으므로, 그 부분에 있어서 팽출성을 향상시킬 수 있어 소재판에 파단이 생기는 것을 방지할 수 있다.

청구항 4에 기재된 액압 성형 장치에서는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 액압 성형 장치에 있어서, 변형 저항 조정 수단을 제2 금형에 대해서 진퇴 가능하게 하였다. 따라서, 액압 성형 장치에 의한 성형시에 변형 저항 조정 수단을 진퇴시킴으로써, 변형 저항 조정 수단을 펀치로 한 벌지(bulge) 가공에 의한 마무리 가공을 수행할 수 있으므로, 보다 복잡한 형상의 성형체를 형성하는 것이 가능하다.

청구항 5에 기재된 액압 성형 장치에서는, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 액압 성형 장치에 있어서, 액상 매체를 소정 온도로 가열하는 동시에 제1 금형 및 제2 금형도 각각 액상 매체와 거의 동일한 온도로 가열하였다. 따라서, 소재판을 가열함으로써 소재판의 성형 한계를 향상시킬 수 있는 동시에, 소재판의 변형 저항을 전체적으로 거의 균일하게 하는 한편, 변형 저항 조정 수단에 의한 변형 저항의 상이한 영역의 형성을 국부 영역으로 용이하게 할 수 있고, 소재판의 가공성을 향상시킬 수 있다.

청구항 6에 기재된 액압 성형 방법에서는, 가압한 액상 매체로 소재판을 가압하는 제1 금형과 소정 형상의 성형용 오목면을 형성한 제2 금형으로 소재판을 협지하고, 액상 매체를 가압 소재판을 가압함으로써 소재판을 성형용 오목면에 맞닿게 하여 소정 형상의 성형체를 형성하는 액압 성형 방법에 있어서, 제2 금형에 설치한 변형 저항 조정 수단에 의해 소재판의 변형 저항을 국부적으로 상이하게 하였다. 따라서, 제1 금형과 제2 금형에 의한 소재판의 성형이 이루어지고, 성형체에는 국부적으로 크게 변형시킨 구조를 형성하는 것이 가능하므로, 형성 가능한 형상을 다양화할 수 있다. 특히, 통상적으로 불가능한 복수 개 부재의 일체 성형이 가능하다.

청구항 7에 기재된 액압 성형 방법에서는, 청구항 6에 기재된 액압 성형 방법에 있어서, 변형 저항 조정 수단에 의해 소재판을 국부적으로 냉각하였다. 따라서, 변형 저항 조정 수단과 맞닿은 부분의 소재판의 강도를 향상시키는 것이 가능하기 때문에, 그 부분에 있어서 주위로부터의 인장에 대한 저항을 향상시킬 수 있어 소재판에 파단이 생기는 것을 방지할 수 있다.

청구항 8에 기재된 액압 성형 방법에서는, 청구항 6에 기재된 액압 성형 방법에 있어서, 변형 저항 조정 수단에 의해 소재판을 국부적으로 가열하였다. 따라서, 변형 저항 조정 수단과 맞닿은 부분의 소재판의 연성을 향상시키는 것이 가능하기 때문에, 그 부분에 있어서 팽출성을 향상시킬 수 있어 소재판에 파단이 생기는 것을 방지할 수 있다.

청구항 9에 기재된 액압 성형 방법에서는, 청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 액압 성형 방법에 있어서, 변형 저항 조정 수단을 제2 금형에 대해서 전진 또는 후퇴시켰다. 따라서, 소재판을 성형용 오목면에 맞닿게 하여 소정 형상의 성형을 수행할 때 변형 저항 조정 수단을 전진 또는 후퇴시킴으로써, 변형 저항 조정 수단을 펀치로 한 마무리 가공을 수행할 수 있기 때문에, 보다 복잡한 형상의 성형체를 형성할 수 있다.

청구항 10에 기재된 액압 성형 방법에서는, 청구항 6 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 액압 성형 방법에 있어서, 액상 매체를 소정의 온도로 가열하는 동시에 제1 금형 및 제2 금형도 각각 액상 매체와 거의 동일한 온도로 가열하였다. 따라서, 가열에 따라 소재판의 성형 한계를 향상시킬 수 있는 동시에, 소재판의 변형 저항을 전체적으로 거의 균일하게 하는 한편, 변형 저항 조정 수단에 의한 변형 저항의 상이한 영역의 형성을 국부 영역으로 하기 쉽게 할 수 있으므로, 소재판의 가공성을 향상시킬 수 있다.

청구항 11에 기재된 액압 성형 방법에서는, 청구항 10에 기재된 액압 성형 방법에 있어서, 액상 매체를 150-350℃로 가열하였다. 따라서, 소재판과 제2 금형 사이에 도포하는 액체 윤활제에 의한 소재판과 제2 금형의 마찰 저항을 낮게 할 수 있기 때문에, 소재판의 가공성을 향상시킬 수 있다. 청구항 12에 기재된 액압 성형 방법에서는, 청구항 6 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 액압 성형 방법에 있어서, 소재판을 제1 금형과 제2 금형으로 협지하기 전에, 소재판을 예비 가열 수단에 의해 가열하였다. 따라서, 제1 금형 및 제2 금형에 의해 소재판을 소정 온도까지 가열하는데 필요한 시간을 단축할 수 있으므로, 성형체의 형성에 필요한 실질적인 공정작업 시간(tact time)을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

청구항 13에 기재된 액압 성형 방법에서는, 청구항 6 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 액압 성형 방법에 있어서, 소재판을 제1 금형과 제2 금형으로 협지하고 가압하여 형성한 성형체를 상기 성형체와 중합하는 중합면이 형성된 지지대에 탑재하여 전단성형하는 경우에, 지지대에서 성형체를 냉각하였다. 따라서, 성형체의 형성에 따라 가열된 성형체를 효율적으로 냉각할 수 있고, 전단성형에 따르는 버(burr)의 발생을 억제할 수 있다

도 1은 본 발명에 관한 액압 성형 장치의 개략 설명도이다.

도 2는 알루미늄합금의 연신의 온도 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 3은 알루미늄합금의 저항력의 온도 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 4는 알루미늄합금의 인장강도의 온도 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 5는 액압 성형 장치에 의한 소재판의 성형 공정을 설명하는 설명도이다.

도 6은 액압 성형 장치에 의한 소재판의 성형 공정을 설명하는 설명도이다.

도 7은 액압 성형 장치에 의한 소재판의 성형 공정을 설명하는 설명도이다.

도 8은 액압 성형 장치에 의한 소재판의 성형 공정을 설명하는 설명도이다.

도 9는 액압 성형 장치에 의한 소재판의 성형 공정을 설명하는 설명도이다.

도 10은 성형체의 트리밍 공정을 설명하는 설명도이다.

도 11은 성형체의 트리밍 공정을 설명하는 설명도이다.

도 12는 예비 가열 장치의 개략적인 사시도이다.

도 13은 예비 가열 공정을 설명하는 설명도이다.

도 14는 예비 가열 공정을 설명하는 설명도이다.

도 15는 예비 가열 공정을 설명하는 설명도이다.

본 발명의 액압 성형 장치 및 액압 성형 방법은 제1 금형과 제2 금형으로 소재판을 협지하여 원하는 형상을 형성하는 것이며, 제2 금형에는 원하는 형상을 형성하기 위한 소정 형상의 성형용 오목면을 형성하는 동시에, 제1 금형에는 액상 매체를 수용하고 이 액상 매체를 가압함으로써 액상 매체로 소재판을 성형용 오목면을 향해 가압하고, 소재판을 성형용 오목면에 접촉시킴으로써 소정 형상의 성형체를 형성하는 것이다.

특히, 제2 금형에는 소재판의 변형 저항을 국부적으로 상이하게 하는 변형 저항 조정 수단을 설치하고, 제1 금형과 제2 금형에 의해 소재판을 액상 매체로 인발가공하는 한편, 인발가공된 소재판 일부의 변형 저항을 변형 저항 조정 수단에 의해 국부적으로 조정하여 원하는 형상의 형성을 가능하게 하는 것이다.

이와 같은 변형 저항 조정 수단을 설치한 것에 의해, 형성 가능한 형상을 다양화할 수 있고, 특히, 통상적으로 불가능한 복수 개 부재의 일체 성형을 할 수 있다.

즉, 제1 금형과 제2 금형에 의해 소재판의 인발가공을 수행하면서, 변형 저항 조정 수단에 의해 소재판의 변형 저항을 국부적으로 조정하여 벌지 가공 또는 팽출 가공을 복합적으로 수행할 수 있기 때문에, 변형량이 크며 또한 복잡한 형상의 성형체를 형성하는 것이 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 실시예의 액압 성형 장치(A)의 주요부 개략도이다.

액압 성형 장치(A)는 금속판으로 이루어지는 소재판(1)을 협지하는 제1 금형(10) 및 제2 금형(20)을 가지고 있고, 본 실시예에서는 제2 금형(20)의 상방 위치에 제1 금형(10)을 승강 가능하게 위치시켜, 제1 금형(10)을 승강 조작함으로써 소재판(1)을 제1 금형(10)과 제2 금형(20)으로 협지하도록 한다

제1 금형(10)에는 액상 매체(2)를 수용하기 위한 액상 매체 수용 공간(11)이 형성되어 있고, 이 액상 매체 수용 공간(11)을 제1 금형(10)의 하면에 설치한 다이어프램(12)으로 폐쇄한다. 또한, 액상 매체 수용 공간(11)은 공급 배관(13)을 통하여 도시하지 않은 공급 펌프와 연통 연결하고, 이 공급 펌프에 의해 액상 매체(2)를 액상 매체 수용 공간(11)으로 가압하면서 공급 가능하게 한다. 액상 매체 수용 공간(11)에 액상 매체(2)를 공급함으로써 다이어프램(12)은 후술하는 바와 같이 아래쪽을 향하여 팽출하여 소재판(1)을 가압하도록 한다.

또한, 제1 금형(10)에는 도시하지 않은 가열 히터를 장착하여 제1 금형(10)을 소정 온도로 가열 가능하게 하며, 액상 매체(2)도 도시하지 않은 가열 히터에 의해 소정 온도로 가열 가능하다. 가열 히터에 의해 액상 매체(2)가 소정 온도로 되는 것에 의해, 소재판(1)과 중합하는 다이어프램(12)의 온도도 액상 매체(2)와 거의 동일하게 된다.

제2 금형(20)에는 제1 금형(10)과 중합하는 상면에 소요 형상의 성형용 오목면(21)을 형성한다.

특히, 성형용 오목면(21)의 필요한 위치에는 국부 냉각체(22) 및 국부 가열 체(23)을 설치한다. 본 실시예에서는 설명의 편의상, 제2 금형(20)에 국부 냉각체(22) 및 국부 가열체(23)를 각각 1개씩 설치하고 있지만, 필요에 따라 국부 냉각체(22)만 설치해도 되거나, 국부 가열체(23)만 설치해도 되거나, 각각 복수 개 설치해도 된다.

국부 냉각체(22)는 국부 냉각 수단으로서, 소재판(1)을 국부적으로 냉각함으로써 냉각된 영역의 변형 저항을 크게 하는 변형 저항 조정 수단이다. 또한, 국부 가열체(23)는 국부 가열 수단으로서, 소재판(1)을 국부적으로 가열함으로써 가열된 영역의 변형 저항을 작게 하는 변형 저항 조정 수단이다.

제2 금형(20)에는 도시하지 않은 가열 히터를 장착하고, 제2 금형(20)을 소정 온도로 가열 가능하게 하여 국부 냉각체(22)에서는 제2 금형(20)보다 낮은 온도가 되도록하고, 국부 가열체(23)에서는 제2 금형(20)보다 높은 온도가 되도록 한다. 구체적으로, 국부 냉각체(22)의 내부에는 냉각수를 도입하여 냉각하며 국부 가열체(23)의 내부에는 도시하지 않은 가열 히터를 장착하여 가열한다.

국부 냉각체(22)와 제2 금형(20) 사이, 및 국부 가열체(23)와 제2 금형(20) 사이에는 각각 도시하지 않은 단열재를 설치하여, 국부 냉각체(22) 및 국부 가열체(23)가 소정의 온도를 유지할 수 있도록 한다.

특히, 도 1에 나타낸 바와 같이, 국부 냉각체(22)는, 성형용 오목면(21)에서 위쪽을 향하여 볼록형으로 되는 영역, 즉 주위보다 먼저 소재판(1)과 접촉되는 영역에 설치하고, 국부 가열체(23)는, 성형용 오목면(21)에서 아래쪽을 향해 오목형으로 되는 영역, 즉 주위보다 나중에 소재판(1)과 접촉되는 영역에 설치한다. 이 와 같이 국부 냉각체(22) 및 국부 가열체(23)를 설치함으로써, 소재판(1)의 팽출 가공 또는 벌지 가공을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 국부 냉각체(22) 및/또는 국부 가열체(23)는 제2 금형(20)에 대해서 진퇴 가능하다. 국부 냉각체(22) 및/또는 국부 가열체(23)를 진퇴 가능하게 함으로써, 국부 냉각체(22) 및/또는 국부 가열체(23)를 펀치로 할 수 있으므로, 소재판(1)의 팽출 가공 또는 벌지 가공을 보다 효과적으로 수행할 수 있다.

상기 제1 금형(10) 및 제2 금형(20)은 상하를 역전시켜 배치하여도 되며, 그 경우 제1 금형(10)에는 반드시 다이어프램(12)을 설치할 필요는 없다.

이하에 있어서, 이와 같이 형성한 액압 성형 장치(A)에 의한 소재판(1)의 성형에 대하여 설명한다.

여기서, 소재판(1)은 알루미늄합금으로 이루어지는 금속판으로 한다. 도 2 내지 4에는 5종류의 알루미늄합금(A1100-O, A3003-O, A5083-O, A6061-T6, A6063-T5)의 연신, 저항력, 인장강도의 온도 의존 데이터를 나타내고, 150℃ 이상으로 가열함으로써 연신이 향상되는 동시에, 저항력 및 인장강도가 저하되어, 인발가공이 가능하기 때문에, 소재판(1)을 150℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.

단, 350℃ 이상으로 가열하여도 소재판(1)의 인발가공은 가능하지만, 금속판으로 이루어지는 소재판(1)의 금속 결정의 조대화가 생겨 경도의 저하가 생기기 쉬워지는 동시에, 소재판(1)과 제2 금형(20) 사이에 도포하는 액체 윤활제(도시하지 않음)의 선정이 곤란해지기 때문에 현실적이지 않고, 소재판(1)의 가열은 150-350℃가 바람직하다. 이 온도 범위에서 가열하면, 금속 결정의 조대화를 억제할 수 있고, 초소성(超塑性) 금속 등과 같은 미세한 금속 결정을 가지는 소재판(1)에 대해서도 본 발명의 액압 성형 장치(A)를 사용할 수 있다. 또한, 액체 윤활제에 의한 소재판(1)과 제2 금형(20)의 마찰 저항을 낮게 할 수 있으므로, 소재판의 가공성을 향상시킬 수 있다.

이로부터, 본 실시예에서는 액상 매체(2)를 200-300℃ 정도로 가열하여, 제1 금형(10) 및 제2 금형(20)도 각각 액상 매체와 마찬가지로 200-300℃ 정도로 가열하였다. 액상 매체(2), 제1 금형(10), 제2 금형(20)을 각각 거의 동일한 온도로 가열함으로써, 소재판(1)을 전체적으로 균일하게 가열하여, 소재판(1)의 변형 저항을 전체적으로 거의 균일하게 하였다.

또한, 제2 금형(20)에 설치한 국부 냉각체(22)는 제2 금형(20)보다도 온도가 5O℃ 정도 낮아지도록 조정하였다. 한편, 제2 금형(20)에 설치한 국부 가열체(23)는 제2 금형(20)보다도 온도가 50℃ 정도 높아지도록 조정하였다. 그리고, 국부 냉각체(22) 및 국부 가열체(23)의 제2 금형(20)의 온도차는 5O℃ 정도로 한정하는 것이 아니고, 그보다 크거나 작아도 되며 소재판(1)의 소재에 맞춘 온도로 해도 된다.

본 실시예에서는 소재판(1)을 알루미늄합금으로 이루어지는 금속판으로서 설명하고 있지만, 소재판(1)은 알루미늄합금으로 한정하는 것이 아니고, 적절한 금속판에 대해서 적용할 수 있다. 본 실시예에서는 통상적으로 파단 한계 변형이 작은 것에 의해 종래의 성형 장치로는 충분한 성형을 수행할 수 없는 알루미늄합금에도 적용가능하다는 것을 명확하게 나타내기 위해, 소재판(1)을 알루미늄합금으로 이루 어지는 금속판으로서 설명하고 있는 것이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 액압 성형 장치(A)에서는 소정 온도로 가열한 제1 금형(10)과 제2 금형(20)에 의해 소재판(1)을 클램프하고, 다이어프램(12)을 소재판(1)에 중합시켜 소재판(1)을 200-300℃ 정도로 가열하였다 알루미늄합금으로 이루어지는 소재판(1)은 열전도율이 비교적 높으므로, 극히 단시간에 필요한 온도로 가열할 수 있다.

그리고, 소재판(1)이 소정 온도에 도달하는데 충분한 시간이 경과 한 후에, 공급 펌프에 의해 액상 매체(2)를 액상 매체 수용 공간(11)에 공급하여, 도 6에 나타낸 바와 같이 다이어프램(12)에 의해 소재판(1)을 하방으로 가압한다. 이 때, 소재판(1)의 외주 에지 부분은 제1 금형(10) 및 제2 금형(20)에 의하여 가열되면서 협지되는 것에 의해, 소재판(1)에 주름이 형성되는 것을 억제할 수 있다.

다이어프램(12)에 의한 소재판(1)의 하방 가압에 따라, 도 6에 나타낸 바와 같이, 소재판(1)의 일부가 제2 금형(20)의 국부 냉각체(22)와 접촉되면, 접촉부분의 소재판(1)은 국부 냉각체(22)에 의해 냉각됨으로써 강도가 향상되어 변형 저항이 커진다.

따라서, 이 국부 냉각체(22)와 접촉된 소재판(1)의 부분은 주위로부터의 인장에 대한 저항을 향상시키는 것이 가능하므로, 소재판(1)에 파단이 생기는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 인장에 대한 저항을 향상시키는 부분을, 성형용 오목면(21)의 위쪽으로 향하여 볼록형으로 되는 영역에 설치하고 있으므로, 소재판(1)에 파단을 생 기게 하지 않고 소재판(1)에 볼록형상, 또는 거꾸로 본 경우의 오목형상을 형성하는 것이 가능하다.

액압 성형 장치(A)는 또한 공급 펌프에 의해 액상 매체 수용 공간(11) 내에 액상 매체(2)를 압송함으로써, 소재판(1)은 다이어프램(12)에 의해 다시 압하되어 도 7에 나타낸 바와 같이, 국부 냉각체(22) 이외의 부분에 있어서도 소재판(1)이 성형용 오목면(21)과 접촉된다.

이 때, 성형용 오목면(21)에 형성된 미소한 오목형상 영역(21a)의 부분에서는 소재판(1)의 접촉은 생기지 않고, 액상 매체 수용 공간(11) 내로의 새로운 액상 매체(2)의 압송이 필요하다.

이 오목형상 영역(21a)은 상기한 바와 같이 국부 가열체(23)로 하고 있으므로, 오목형상 영역(21a)의 외주 에지와 접촉된 소재판(1)은 국부 가열체(23)에 의한 가열에 의해 연성이 향상됨으로써 변형 저항이 저하되고, 팽출성이 향상됨에 따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 소재판(1)에 파단을 생기게 하지 않고 비교적 용이하게 소재판(1)을 오목형상 영역(21a)의 성형용 오목면(21)에 접촉시켜 필요한 오목형상, 또는 거꾸로 본 경우의 볼록형상을 형성하는 것이 가능하다.

또한, 이와 같이 소재판(1)을 성형용 오목면(21)에 접촉시킨 상태에서, 국부 냉각체(22) 및/또는 국부 가열체(23)를 제2 금형(20)에 대해서 전진 또는 후퇴시킴으로써, 국부 냉각체(22) 및/또는 국부 가열체(23)을 펀치로 하여 소재판(1)의 팽출 가공 또는 벌지 가공을 보다 효과적으로 수행할 수 있다.

그리고, 소재판(1)의 성형 완료 여부는 액상 매체 수용 공간(11)으로의 공급 에 따라 가압된 액상 매체(2)의 압력 및 공급된 총 유량으로 판정한다.

소재판(1)의 성형이 완료되면, 액상 매체 수용 공간(11) 내의 액상 매체(2)로의 가압을 해제하여, 제1 금형(10)을 상승시켜, 도 9에 나타낸 바와 같이 필요한 성형체(1')로 된 소재판(1)을 인출한다.

통상적으로, 상기한 바와 같이 성형 가공된 성형체(1')에는 외주 둘레부분에 블랭크(blank)가 잔존하고 있으므로, 액압 성형 장치(A)에 의한 소정 형상의 성형 가공 후, 도 10에 개략적으로 나타낸 전단 장치(B)를 이용하여 블랭크의 전단 제거에 의한 트리밍을 수행하여 완전한 성형체(1')를 형성한다.

특히, 본 실시예의 전단 장치(B)에서는 성형체(1')를 탑재하는 지지대(30)의 상면을 성형체(1')와 중합하는 오목형의 중합면(31)으로 하여 성형체(1')를 안정적으로 지지 가능하다. 또한, 지지대(30)에는 적당한 냉각 기구를 설치하여, 성형체(1')를 지지대(30)에 탑재한 경우에, 지지대(30)에 의해 성형체(1')를 냉각한다.

따라서, 액압 성형 장치(A)에서 가열된 성형체(1')를 효율적으로 냉각할 수 있고, 성형체(1')의 연성을 저하시켜, 도 11에 나타낸 바와 같이, 전단용 펀치(32)에 의해 트리밍을 수행할 수 있으므로, 버의 발생을 억제할 수 있다. 도 10 및 도 11에서,참조부호 33은 블랭크를 지지하는 블랭크 지지대이며, 참조부호 34는 전단용 번치(32)의 가이드 체이다. 블랭크 지지대(33)는 전단용 펀치(32)의 동작에 따라 승강하도록 되어 있다.

지지대(30)를 냉각하는 냉각 기구에서는 지지대(30)에 냉각수를 도입하고, 성형체(1')를 냉각할 수 있으면 된다.

상기한 액압 성형 장치(A)로 소재판(1)의 성형을 수행하는 경우에, 액압 성형 장치(A)의 다이어프램(12), 제1 금형(10), 제2 금형(20)에 의한 소재판(1)의 가열 온도가 높은 경우에는 도 12에 나타낸 예비 가열 장치(C)를 이용하여 소재판(1)을 미리 소정 온도로 가열하여도 된다. 이 때, 예비 가열 장치(C)에서는 예비 가열 장치(C)로부터 액압 성형 장치(A)로의 반송시에서의 소재판(1)의 자연 냉각을 고려하여, 액압 성형 장치(A)에 의한 소재판(1)의 가열 온도보다도 높은 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 여기서, 예비 가열 장치(C)는 예비 가열 수단이다.

예비 가열 장치(C)에 의해 소재판(1)을 소정 온도로 가열하는 것에 의해, 다이어프램(12), 제1 금형(10), 제2 금형(20)에 의해 소재판(1)을 소정 온도까지 가열하는데 필요한 시간을 단축할 수 있으므로, 성형체(1')의 형성에 필요한 실질적인 공정작업 시간을 단축해 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 실시예의 예비 가열 장치(C)는 반송시에 휘기 쉬운 넓은 판형의 소재판(1)을 취급하는 것이 가능하도록 전용의 반송 기구를 설치하고 있는 것이며, 이하에 있어서는 예비 가열 장치(C)에 대하여 설명한다.

예비 가열 장치(C)는 도 12에 나타낸 바와 같이, 제1 지지 포스트(41)와 제2 지지 포스트(42) 사이에 가열부(43)를 가설하고 있는 것이며, 이 가열부(43)의 상면에 소재판(1)을 탑재하여 가열하도록 하고는 것이다.

또한, 가열부(43)의 상방 위치에는 가열부(43) 상에 탑재한 소재판(1)을 가열부(43)로 하방 가압하여 가열 효율을 향상시키는 가압판(44)을 설치하며, 이 가압판(44)은 제1 지지 포스트(41)와 제2 지지 포스트(42)의 상단 사이에 가설된 상 부 프레임(45)에 장착한 승강 실린더(46)의 로드(47)의 선단에 장착하여 승강 가능하게 한다. 특히, 가압판(44)은 연질의 탄성 재료로 구성하며, 소재판(1)의 전체면을 가열부(43)에 거의 균일하게 하방 가압하도록 한다.

가열부(43)는 본 실시예에서, 도 13 내지 도 15에 나타낸 바와 같이, 히터 수용 공간을 설치한 상부 개구의 상자형 형상으로 하고 단열 쉘(43a), 히터 수용 공간 내에 설치한 가열 히터(43b), 및 이 가열 히터(43b)에 의해 가열되는 핫 플레이트(43c) 로 구성된다.

제1 지지 포스트(41)와 제2 지지 포스트(42) 사이에서 있어서, 가열부(43)의 상부에는 봉형으로 한 리프트 암(48)을 복수 개 병설하여 소재판(1)의 지지면을 형성한다. 이 리프트 암(48)은 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강시키도록 하고 있고, 리프트 암(48)을 강하시켰을 경우에는 각 리프트 암(48)은 핫 플레이트(43c)의 상면에 형성된 삽입 홈 내에 삽입되어, 리프트 암(48)의 상면에 탑재된 소재판(1)을 핫 플레이트(43c)에 탑재 가능하게 한다.

또한, 리프트 암(48)에 소재판(1)을 공급하는 공급 수단으로서, 봉형으로 한 리프트 암(48)의 연신 방향과 거의 평행하게 연신시킨 반송 암(49)을 복수 개 병설 해 지지면을 구성한 공급 기구를 설치한다. 각 반송 암(49)은 인접한 2개의 리프트 암(48, 48) 사이에 삽입 가능하게 하며, 적당한 승강 기구 및 수평 이동 기구에 의해 반송 암(49)으로 이루어지는 반송 기구를 다음과 같이 동작시키도록 한다.

처음에, 도 12에 나타낸 바와 같이 반송 암(49)을 초기 위치에 위치하게 하고, 적당한 반송 수단에 의해 반송되어 온 소재판(1)을 반송 암(49)으로 형성한 지 지면의 소정 위치에 탑재한다.

이어서, 도 13에 나타낸 바와 같이, 반송 암(49)을 가열부(43)의 위쪽으로 이동시킴으로써, 소재판(1)을 가열부(43)의 위쪽으로 위치시킨다. 이 때, 반송 암(49)은 리프트 암(48)보다도 각각 높게 위치함으로써, 리프트 암(48)이 장애로 되지 않고 소재판(1)을 가열부(43)의 위쪽에 위치시키고 있다.

이어서, 도 14에 나타낸 바와 같이, 반송 암(49)을 강하시킴으로써 소재판(1)을 반송 암(49)으로부터 리프트 암(48) 상에 탑재한다. 이 때, 반송 암(49)을 강하시키지 않고, 리프트 암(48)을 상승시키는 것에 의해 소재판(1)을 리프트 암(48) 상에 탑재하여도 된다.

소재판(1)을 리프트 암(48)에 탑재한 후, 도 15에 나타낸 바와 같이, 반송 암(49)을 평행이동시킴으로써 이 반송 암(49)을 가열부(43)의 상방 영역으로부터 후퇴시켜, 리프트 암(48)을 강하시킴으로써 소재판(1)을 핫 플레이트(43c)에 탑재한다. 그리고, 가압판(44)을 강하시켜 이 가압판(44)으로 소재판(1)을 하방 가압함으로써, 소재판(1)을 가열부(43)로 가열한다.

가열부(43)로 소재판(1)을 소정 온도로 가열한 후에는 상기 동작과는 반대의 동작을 수행함으로써, 소재판(1)을 인출한다. 가열부(43)로부터 인출된 소재판(1)은 적당한 반송 수단에 의해 액압 성형 장치(A)로 반송된다.

넓은 면적의 금속판을 액압 성형에 의해 소정의 형상으로 성형하는 경우에, 보다 다양한 형상의 성형이 가능하며 특히, 복수 개 부재의 일체 성형이 가능하다.

Claims

가압한 액상 매체로 소재판을 가압하는 제1 금형 및 소정 형상의 성형용 오목면이 형성된 제2 금형으로 상기 소재판을 협지하고, 상기 액상 매체로 상기 소재판을 가압하여 상기 소재판을 상기 성형용 오목면에 접촉시킴으로써 소정 형상의 성형체를 형성하는 액압 성형 장치에 있어서,

상기 제2 금형에는 상기 소재판의 변형 저항을 국부적으로 상이하게 하는 변형 저항 조정 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 액압 성형 장치.
제1항에 있어서,

상기 변형 저항 조정 수단은 상기 소재판을 국부적으로 냉각하는 국부 냉각 수단인 것을 특징으로 하는 액압 성형 장치.
제1항에 있어서,

상기 변형 저항 조정 수단은 상기 소재판을 국부적으로 가열하는 국부 가열 수단인 것을 특징으로 하는 액압 성형 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 변형 저항 조정 수단은 상기 제2 금형에 대해서 진퇴 가능한 것을 특징으로 하는 액압 성형 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액상 매체는 소정 온도로 가열되며 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형도 각각 상기 액상 매체와 실질적으로 동일한 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 액압 성형 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서

가압된 액상 매체로 소재판을 가압하는 제1 금형 및 소정 형상의 성형용 오목면을 형성한 제2 금형으로 상기 소재판을 협지하고, 상기 액상 매체를 가압하여 상기 소재판을 가압함으로써 상기 소재판을 상기 성형용 오목면에 접촉시켜 소정 형상의 성형체를 형성하는 액압 성형 방법에 있어서,

상기 제2 금형에 설치된 변형 저항 조정 수단에 의해 상기 소재판의 변형 저항을 국부적으로 상이하게 하는 것을 특징으로 하는 액압 성형 방법.
제6항에 있어서,

상기 변형 저항 조정 수단은 상기 소재판을 국부적으로 냉각하는 것을 특징으로 하는 액압 성형 방법.
제6항에 있어서,

상기 변형 저항 조정 수단은 상기 소재판을 국부적으로 가열하는 것을 특징 으로 하는 액압 성형 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 변형 저항 조정 수단을 상기 제2 금형에 대해서 전진 또는 후퇴시키는 것을 특징으로 하는 액압 성형 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액상 매체를 소정 온도로 가열하는 동시에 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 또한 각각 상기 액상 매체와 실질적으로 동일한 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 액압 성형 방법.
제10항에 있어서,

상기 액상 매체를 150-350℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 액압 성형 방법.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소재판을, 상기 제1 금형과 상기 제2 금형으로 협지하기 전에, 예비 가열 수단에 의해 가열하는 것을 특징으로 하는 액압 성형 방법.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소재판을 상기 제1 금형과 상기 제2 금형으로 협지하고 가압하여 형성한 성형체를, 상기 성형체와 중합하는 중합면이 형성된 지지대에 탑재하여 전단 성형하는 경우에, 상기 지지대에서 상기 성형체를 냉각하는 것을 특징으로 하는 액압 성형 방법.