KR20110064521A - Molding apparatus for hydroforming and molding method for hydroforming using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이드로포밍 금형장치 및 이를 이용한 하이드로포밍 금형방법에 관한 것이다. 특히, 피가공물을 안정적으로 성형할 수 있는 하이드로포밍 금형장치 및 이를 이용한 하이드로포밍 금형방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydroforming mold apparatus and a hydroforming mold method using the same. In particular, the present invention relates to a hydroforming mold apparatus capable of stably molding a workpiece and a hydroforming mold method using the same.
일반적으로 하이드로포밍(hydroforming) 가공법은 액압(hydraulic pressure)이나 공압(pneumatic pressure)을 이용하여 피가공물을 확대 성형시키는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나이다. 이러한 하이드로포밍 가공법은 부품을 제조하는 과정에서 부품을 경량화시킬 수 있는 동시에 부품 안정성을 향상시킬 수 있어서 최근 자동차 산업분야 등에서 많이 사용되고 있다.In general, hydroforming is one of the special processing methods for mechanical sheet metal in which the workpiece is expanded by using hydraulic pressure or pneumatic pressure. Such a hydroforming processing method can be used to reduce the weight of the components in the process of manufacturing the parts and at the same time improve the stability of the parts have been widely used in the automotive industry.
하이드로포밍 가공법이 적용되는 자동화 공정은 관재(pipe) 등의 피가공물을 일정한 형상으로 구부리는 벤딩 공정(bending process)과, 벤딩된 피가공물을 금형장치에 세팅하고 액압 또는 공압으로 확대 성형시키는 하이드로포밍 공정(hydroforming process) 및 확대 성형된 피가공물을 트리밍 절단하고 세척하여 완제품화하는 마무리 공정 등을 포함한다. 여기서, 하이드로포밍 공정은 벤딩 공정 을 거친 피가공물을 금형으로 이송하여 세팅하는 단계와, 세팅된 피가공물의 개방 부위를 밀폐(sealing) 수단인 펀치(funch)로 밀폐시킨 후 피가공물의 내부공간으로 고압의 성형유 또는 성형가스를 충진시켜 피가공물을 확대시키는 성형 단계를 포함한다.The automated process to which the hydroforming processing method is applied is a bending process of bending a workpiece such as a pipe into a certain shape, and a hydroforming that sets the bent workpiece to a mold apparatus and expands it by hydraulic or pneumatic molding. A hydroforming process and a finishing process of trimming, cutting, washing and finalizing the enlarged molded workpiece. Here, the hydroforming process transfers and sets the workpiece after the bending process into a mold, and seals the open part of the set workpiece with a punch, which is a sealing means, to the interior space of the workpiece. And a molding step of filling the high-pressure molding oil or molding gas to enlarge the workpiece.
그런데, 종래에는 하이드로포밍 자동화 공정에서 피가공물의 개방 부위를 밀폐시키는 펀치의 구동 거리가 항상 일정하게 설정되었다. 이로 인해, 온도나 습도 등의 작업환경의 영향이나 예기치 않은 충격 등으로 피가공물이 변형되는 경우나, 이송수단에 의해 피가공물이 금형의 세팅 위치에 정확하게 안착되지 못하는 경우에 적절한 대응이 곤란하였다. 따라서, 종래에는 피가공물이 변형되거나, 세팅 위치에 정확하게 세팅되지 못하는 경우 피가공물의 개방 부위를 완벽하게 밀폐시키지 못하였다. 즉, 피가공물의 내부공간에 성형유 등을 제대로 충진시킬 수 없었다.By the way, in the past, the drive distance of the punch which seals the open part of a to-be-processed object in the hydroforming automation process was always set constantly. For this reason, it is difficult to respond appropriately when the workpiece is deformed due to the influence of a working environment such as temperature or humidity, an unexpected shock, or when the workpiece is not accurately seated at the setting position of the mold by the conveying means. Thus, conventionally, the workpiece is not completely sealed when the workpiece is deformed or is not set correctly in the setting position. That is, molding oil or the like could not be properly filled in the inner space of the workpiece.
또한, 성형유 등의 충진이 불안정한 상태에서 자동화 공정이 진행되어 피가공물의 특정 부위가 과다하게 확대되어 일부분이 찌그러지거나 터지는 등의 불량품의 발생이 증가되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that the generation of defective products, such as crushing or bursting of a certain portion of the workpiece is excessively enlarged due to an excessive increase in a specific part of the workpiece in the unstable filling of molding oil and the like.
또한, 피가공물의 내측에 충진되는 성형유가 금형으로 유출되어 금형 표면이 손상되거나 주변의 금형장치를 파손시키는 문제점이 있었다. 따라서, 하이드로포밍 금형장치의 유지, 보수를 위한 관리비용이 증가하고, 금형장치의 보수 작업이 추가로 요구되었다. 즉, 하이드로포밍 공정에 소요되는 작업 시간이 늘어나 작업 능률 및 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that the molding oil filled inside the workpiece flows into the mold to damage the mold surface or to damage the surrounding mold apparatus. Therefore, the maintenance cost for the maintenance and repair of the hydroforming mold apparatus increases, and the maintenance work of the mold apparatus is additionally required. That is, there is a problem in that the working time required for the hydroforming process increases and the work efficiency and productivity decrease.
본 발명은 하이드로포밍 자동화 공정에서 피가공물의 개방 부위를 완벽하게 밀폐시킬 수 있는 하이드로포밍 금형장치 및 금형방법을 제공한다.The present invention provides a hydroforming mold apparatus and a mold method capable of completely sealing an open portion of a workpiece in an automated hydroforming process.
본 발명은 하이드로포밍 자동화 공정에서 금형에 세팅되는 피가공물이 변형되거나 또는 정확한 세팅 위치에서 벗어난 경우에도 피가공물의 개방 부위를 밀폐시키는 펀치와의 접촉 상태 및 밀폐 상태를 감지하고 판단하여 피가공물의 개방 부위를 완벽하게 밀폐시킬 수 있는 하이드로포밍 금형장치 및 금형방법을 제공한다.The present invention detects and judges a contact state and a sealing state of a punch to seal an open portion of a workpiece even when the workpiece set in the mold is deformed or departed from the correct setting position in an automated hydroforming process, and thus the workpiece is opened. It provides a hydroforming mold apparatus and a mold method that can completely seal the site.
본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치는 피가공물의 성형공간을 제공하는 금형 수단과, 상기 금형 수단에 세팅된 상기 피가공물의 개방 부위에 펀치가 삽입되도록 구동시키고, 상기 펀치에 의해 밀폐된 상기 피가공물의 내부공간으로 성형유를 주입하여 상기 피가공물을 확관 성형시키는 가압 수단과, 상기 펀치와 상기 피가공물의 접촉 상태를 감지하고, 상기 펀치가 상기 피가공물의 개방 부위에 삽입되는 밀폐 상태를 감지하는 센서 수단 및 상기 금형 수단의 구동을 제어하고, 상기 접촉 상태와 상기 밀폐 상태를 설정된 기준 접촉 상태 및 기준 밀폐 상태와 각각 비교 및 판단하여 상기 가압 수단의 구동을 제어하는 제어 수단을 포함한다.The hydroforming mold apparatus according to an embodiment of the present invention drives the mold means for providing a molding space of the workpiece, and the punch is inserted into the open portion of the workpiece set in the mold means, and closed by the punch. A pressurizing means for injecting molding oil into the inner space of the workpiece to expand and mold the workpiece, and detecting a contact state between the punch and the workpiece, and closing the punch into an open portion of the workpiece. A sensor means for sensing a state and a control means for controlling driving of the mold means, and controlling the driving of the pressing means by comparing and determining the contact state and the sealed state with a set reference contact state and a reference sealed state, respectively. do.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형방법은 확관 성형할 피가공물을 금형 수단에 세팅하는 단계와, 상기 피가공물의 변형 및 세팅 위치의 변 경에 대응하도록 상기 피가공물의 개방 부위를 밀폐시키는 펀치의 접촉 상태와 밀폐 상태를 감지하고, 설정된 기준 접촉 상태 및 기준 밀폐 상태와 각각 비교하여 상기 펀치의 구동 제어를 통해 상기 피가공물의 개방 부위를 밀폐시키는 단계 및 밀폐된 상기 피가공물의 내부공간으로 성형유를 주입하여 상기 피가공물을 확관 성형시키는 단계를 포함한다.In addition, the hydroforming mold method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of setting the workpiece to be expanded-molded in the mold means, and the opening of the workpiece to correspond to the deformation of the workpiece and the change of the setting position; Detecting a contact state and a sealed state of the punch to be sealed, and closing the open part of the workpiece through driving control of the punch in comparison with the set reference contact state and the reference sealed state, respectively, and the inside of the closed workpiece Injecting molding oil into the space to expand the workpiece.
본 발명의 실시예에 따르면 하이드로포밍 자동화 공정 중 피가공물이 미세하게 변형되거나 또는 금형 내의 정확한 안착 위치에 안착되지 못하는 경우에 적절하게 대응할 수 있다. 즉, 접촉 센서 및 압력 센서 등의 센서 수단을 사용하여 금형의 측면에서 수평 구동되는 펀치와 금형 내에 안착되는 피가공물과의 접촉을 감지하고, 피가공물의 밀폐 정도를 펀치를 구동시키는 실린더의 내부 압력을 감지하여 판단함으로써 피가공물의 개방 부위를 완벽하게 밀폐시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the workpiece may be appropriately deformed during the hydroforming automation process when the workpiece is minutely deformed or fails to be seated at the correct seating position in the mold. That is, by using a sensor means such as a contact sensor and a pressure sensor, the contact between the punch driven horizontally from the side of the mold and the workpiece seated in the mold is detected, and the internal pressure of the cylinder driving the punch to seal the workpiece. By detecting and judging, the open part of the workpiece can be completely sealed.
따라서, 피가공물이 하이드로포밍 성형되는 과정에서 일부분이 찌그러지거나 터지는 등의 불량품의 발생이 방지되어 하이드로포밍 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the process of hydroforming the workpiece, the occurrence of defective products such as crushing or bursting of a part can be prevented, thereby improving productivity of the hydroforming process.
또한, 피가공물에 충진되는 성형유 등이 유출되는 것을 방지하여 금형을 비롯한 하이드로포밍 금형장치의 손상이나 파손을 방지할 수 있다. 따라서, 하이드로포밍 금형장치의 유지 및 보수에 소요되는 관리비용을 절감할 수 있으며, 성형유의 유출로 인해 야기되는 보수 작업이 발생되지 않아 작업 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by preventing the outflow of the molding oil and the like filled in the workpiece, it is possible to prevent damage or breakage of the hydroforming mold apparatus including the mold. Therefore, it is possible to reduce the management cost required for the maintenance and repair of the hydroforming mold apparatus, and the maintenance work caused by the outflow of the molding oil does not occur, thereby improving work efficiency.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 하이드로포밍 금형장치를 이용한 성형 상태를 나타낸 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 하이드로포밍 금형장치에서 감지되는 펀치의 접촉 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 하이드로포밍 금형장치에서 감지되는 펀치의 밀폐 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of a hydroforming mold apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a molding state using the hydroforming mold apparatus shown in Figure 1, Figures 3 and 4 in the present invention FIG. 5 is a view schematically showing a contact state of a punch detected in the hydroforming mold apparatus, and FIG. 5 is a view schematically showing a closed state of the punch detected in the hydroforming mold apparatus according to the present invention.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치(100)는 피가공물(10)을 확관 성형시키기 위한 성형공간(S1)을 제공하는 금형 수단(200)과, 피가공물(10)의 개방 부위(12; 12a, 12b)가 밀폐되도록 개방 부위(12)에 삽입되는 적어도 하나 이상의 펀치(310; 310a, 310b)를 왕복 구동시키고, 피가공물(10)의 내부공간(S2)으로 고압의 성형유(H; 도2참조)를 주입하여 피가공물(10)을 확관 성형시키는 가압 수단(300)과, 펀치(310)가 피가공물(10)에 접촉되는 순간의 접촉 상태 및 펀치(310)가 피가공물(10)의 개방 부위(12)에 삽입되는 밀폐 상태를 감지하는 센서 수단(400) 및 금형 수단(200)의 구동을 제어하고, 센서 수단(400)에서 감지되는 펀치(310)의 접촉 상태와 밀폐 상태를 기준 접촉 상태와 기준 밀폐 상태와 각각 비교 및 판단하여 가압 수단(300)의 구동을 제어하는 제어 수단(500)을 포함한다. (본 발명에서는 센서 수단(400)을 통해 금형 수단(200)에 세팅되는 피가공물(10)의 변형 및 세팅 위치의 변경을 감지하고, 이를 통해 제어 수단(500)은 피가공물(10)의 개방 부위(12)를 밀폐시키는 펀치(310)의 구동 거리를 조절하는 것을 특징으로 한다.)1 to 5, the
본 발명의 일실시예에서는 피가공물(10)로서 파이프(pipe) 등의 관재를 사용하였으며, 관재의 개방된 양단을 밀폐시키기 위하여 2개의 펀치(310a, 310b)가 적용되었다. 한편, 관재는 개방 부위가 반대편에 형성되는 선형으로 이루어질 수 있으며, 벤딩 공정을 거쳐 개방 부위가 다양한 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 이때, 가압 수단(300)은 피가공물(10)의 개방 부위(12) 방향으로 금형 수단(200)의 측면에서 배치된다.In an embodiment of the present invention, a pipe, such as a pipe, is used as the
금형 수단(200)은 하이드로포밍 자동화 공정 중 벤딩 공정을 거친 피가공물(10)을 로봇 등의 이송수단(미도시)을 통해 이송 받아 내측에 형성되는 성형공간(S1)에 세팅시킨다. 이를 위해, 금형 수단(200)는 수직 방향(y방향) 또는 수평 방향(x방향)으로 이격될 수 있는 복수의 금형(210, 220)으로 이루어진다. (본 발명의 일실시예에서는 금형 수단(200)의 복수의 금형(210, 220)이 상하로 위치된다.)The mold means 200 receives the
복수의 금형(210, 220) 사이의 공간, 즉 성형공간(S1)에 확관 성형시킬 피가공물(10)이 세팅 위치(Ps; 도4 참조)에 정확하게 안착되면 복수의 금형(210, 220)은 피가공물(10)을 고정시키기 위해 맞물린다. 이러한 상태에서 피가공물(10)의 확관 성형이 이루어지면 금형 수단(200)에 의해서 성형 형상의 범위가 제한된다. (본 발명의 실시예에서는 피가공물(10)이 금형 수단(200)의 중심선(Y)에 대칭으로 안착되는 위치가 정상 상태의 세팅 위치(Ps)로 설정되었다.)When the
본 발명의 일실시예에 따른 금형 수단(200)의 세부 구성을 살펴보면, 금형 수단(200)은 지면 상에 고정 설치되고, 피가공물(10)의 확관 성형시 형상의 변형을 제한하는 제1성형홈(212)과, 펀치(310)가 삽입되는 제1펀치홈(214)이 상부면에 형성되는 하부 금형(210)과, 하부 금형(210)의 상측에서 상하 방향(y방향)으로 구동되고, 제1성형홈(212)에 대응하여 피가공물(10)의 확관 성형시 형상의 변형을 제한하는 제2성형홈(222)과, 제1펀치홈(224)에 대응하여 펀치(310)가 삽입되는 제2펀치홈(224)이 하부면에 형성되는 상부 금형(220) 및 제어 수단(500)의 구동 명령을 받아 상부 금형(220)을 상하로 구동시키는 금형 구동부(230)를 포함한다.Looking at the detailed configuration of the mold means 200 according to an embodiment of the present invention, the mold means 200 is fixed to the ground, the first molding to limit the deformation of the shape during expansion molding of the
여기서, 상부 금형(220)과 하부 금형(210)이 맞물린 상태에서 제1성형홈(212)과 제2성형홈(222)이 하나의 성형공간(S1)을 형성하고, 제1펀치홈(214)과 제2펀치홈(224)에 의해 완전한 펀치(310)의 삽입 통로가 형성된다. 본 발명의 일실시예에서는 피가공물(10)의 개방 부위(12; 12a, 12b)가 2개 형성되기 때문에 성형공간(S1)의 양측으로 2개의 펀치(310a, 310b)가 각각 삽입될 수 있도록 성형홈(212, 222)의 양측으로 펀치홈(214, 224)이 형성된다.Here, in the state where the
위와 같이 구성되는 금형 수단(200)의 내측의 성형공간(S1)에 세팅되는 피가 공물(10)은 하이드로포밍 자동화 공정 과정에서 미세하게 변형되거나 또는 정확한 세팅 위치에 안착되지 못할 수 있다.The
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 정상 상태의 길이(Ls; 도3(a) 참조)에서 비정상 상태의 길이(L1; 도3(b) 참조)로 변형될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 피가공물(10)이 정상적인 세팅 위치(Ps; 도4(a) 참조)에 안착되지 못하고 일측으로 치우쳐 비정상적인 세팅 위치(P1, P2; 도4(b) 참조)에 안착될 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the length of the steady state (L s ; see FIG. 3 (a)) may be changed from the length of the abnormal state (L 1 ; see FIG. 3 (b)), as shown in FIG. 4. As can be seen, the
본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 피가공물(10)의 변형에 따른 길이 변경(Ls에서 L1로 길이 변경)과, 세팅 위치(Ps 대칭 상태에서 P1, P2 편향된 상태로 변경)의 변경을 감지하는 센서 수단(400)이 구비된다.Hydroforming
센서 수단(400)은 펀치(310)가 피가공물(10)에 접촉하는 순간 펀치(310)에 전해지는 가압력(F1; 도2 참조)을 펀치(310)의 '접촉 상태'로 감지하여 펀치(310)의 구동 거리(L2, L3; 도3(b) 참조)를 측정하는 접촉 센서(410)를 포함한다. 여기서, 펀치(310)의 구동 거리(L2, L3)는 펀치(310)가 금형 수단(200)에 진입하여 피가공물(10)에 접촉할 때까지의 구동되는 거리이다.The sensor means 400 detects the pressing force F 1 (see FIG. 2) transmitted to the
또한, 센서 수단(400)은 피가공물(10)의 개방 부위(12)에 펀치(310)가 삽입되는 과정에서 펀치(310)를 피가공물(10)의 개방 부위(12)로 밀어주는 가압 실린 더(320) 내부의 구동력(F2; 도2 참조)을 펀치(310)의 '밀폐 상태'로 감지하여 펀치(310)의 삽입 거리(M1; 도5 참조)를 확인하는 압력 센서(420)를 포함한다.In addition, the sensor means 400 is a pressurized cylinder that pushes the
접촉 센서(410)와 압력 센서(420)에서 감지되는 펀치(310)의 '접촉 상태' 및 '밀폐 상태'의 변수(신호)들은 제어 수단(500)으로 전송된다.Variables (signals) of the 'contact state' and 'closed state' of the
제어 수단(500)은 센서 수단(400)의 접촉 센서(410)에서 감지되는 접촉 상태와 기 설정된 기준 접촉 상태(Ls, Ps)의 비교를 통해 금형 수단(200)에 안착되는 피가공물(10)의 길이(L1)와, 세팅 위치(P1, P2)를 판단한다. 즉, 펀치(310)가 피가공물(10)에 접촉하는 순간 피가공물(10)의 양측에 위치하는 펀치(310)의 구동 거리(L2, L3)를 확인할 수 있기 때문에 일정한 크기(Lm)의 금형 수단(200)에 세팅되는 피가공물(10)의 길이(L1)를 아래의 [식 1]과 같이 측정할 수 있다.The control means 500 is a workpiece ( s ) placed on the mold means 200 by comparing the contact state detected by the
[식 1] L1 = Lm - (L2 + L3)L 1 = L m- (L 2 + L 3 )
또한, 피가공물(10)의 양측에서 개별적으로 구동하는 펀치(310a, 310b)의 구동 거리(L2, L3)의 차이를 확인하여 피가공물(10)의 세팅 위치(P1, P2)를 아래의 [식 2]와 같이 확인할 수 있다.Also, the difference between the driving distances L 2 and L 3 of the
[식 2] P1 = Lm/2 - L2, P2 = Lm/2 - L3 P 1 = L m / 2-L 2 , P 2 = L m / 2-L 3
본 발명의 일실시예에서 접촉 센서(410)는 실린더 라드(322)와 확장바 연결판(330) 사이에 구비되어, 펀치(310)에 전달되는 가압력(F1)이 확장바(340) 및 확장 바 연결판(330)을 거쳐 접촉 센서(410)로 전달된다. In one embodiment of the present invention, the
한편, 피가공물(10)의 개방 부위(12)에 삽입되는 펀치(310)의 삽입 정도를 압력 센서(420)에서 측정되는 구동력(F2)의 변화를 통해 확인할 수 있다.On the other hand, the insertion degree of the
즉, 압력 센서(420)에 의해 감지되는 가압 실린더(320)의 구동력(F2)은 피가공물(10)의 개방 부위(12)에 펀치(310)가 어느 정도 삽입되었는지 삽입 거리(M1)를 판단하는데 사용된다. 예를 들어, 펀치(310)가 삽입되는 과정에서는 가압 실린더(320) 내부의 구동력(F2)이 상승하다가, 펀치(310)가 피가공물(10)에 완전하게 삽입되면 구동력(F2)이 더 이상 상승되지 않는다. 즉, 압력 센서(420)에서 측정되는 구동력(F2)에 변화가 발생하지 않을 때 삽입 거리(M1)가 기준 삽입 거리(Ms)에 도달되었다고 판단할 수 있다.That is, the driving force F 2 of the
여기서, 기준 접촉 상태(Ls, Ps)와 기준 밀폐 상태(Ms)의 설정 값은 작업자에 의해서 하이드로포밍 공정 개시 전 제어 수단에 입력 및 저장된다.Here, the set values of the reference contact state (L s , P s ) and the reference closed state (M s ) are input and stored by the operator in the control means before the start of the hydroforming process.
가압 수단(300)은 금형 수단(200)에 세팅되는 피가공물(10)의 개방 부위(12)에 밀폐되는 펀치(310)를 제어 수단(500)의 구동 명령을 받아 왕복 구동시킨다. 또한, 펀치(310)에 형성되는 제1유로(312)를 통해 피가공물(10)의 내부공간(S2)으로 고압의 성형유(H)를 주입하여 피가공물(10)을 확관 성형시킨다.The pressurizing means 300 reciprocally drives the
이를 위해, 가압 수단(300)은 금형 수단(200)의 외측에서 확관 성형공간(S1) 를 향해 실린더 라드(322)를 왕복 구동시키고, 일측에 구비되는 압력 센서(420)를 통해 구동력(F2)이 측정되는 가압 실린더(320)와, 실린더 라드(322)의 연장되는 길이 방향(x방향)을 따라 실린더 라드(322)의 일단면에 접촉 센서(410)와 맞물려 연결되고, 고압의 성형유(H)를 주입 받는 제2유로(332)가 몸체 내부를 관통하여 형성되는 확장바 연결판(330) 및 펀치(310)가 일단에 결합되고, 확장바 연결판(330)의 타단면에서 타단이 지지되며, 제2유로(332) 및 펀치(310)에 형성되는 제1유로(312)와 연통되는 제3유로(342)가 몸체의 길이 방향(x방향)을 따라 관통하여 형성되는 확장바(340)를 포함한다.To this end, the pressurizing means 300 reciprocally drives the
본 실시예에서는 가압 실린더(320)가 유압 방식을 사용하여 안정적으로 실린더 라드(322)를 왕복 구동시킬 수 있다. 물론, 실린더 라드(322)의 왕복 구동을 정확하게 제어할 수 있는 경우에는 공압이나 기타 다른 방식의 실린더를 사용할 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the
또한, 가압 수단(300)에는 가압 실린더(320)를 구동시키기 위한 구동원(350)과, 고압의 성형유(H)를 공급하기 위한 공급원(360)이 금형 수단(200)의 외부 일측에 구비된다.In addition, the pressurizing means 300 is provided with a
이하, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치를 이용한 하이드로포밍 금형방법에 관하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, the hydroforming mold method using the hydroforming mold apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
도 6 및 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형방법을 나타낸 순서도이고, 도 8 내지 도 11은 도 7에 도시된 순서도에 따른 하이드로포밍 금형장치의 구동 모습을 나타낸 도면이다.6 and 7 are a flow chart showing a hydroforming mold method according to an embodiment of the present invention, Figures 8 to 11 is a view showing a driving state of the hydroforming mold apparatus according to the flow chart shown in FIG.
도 6 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형방법은 확관 성형할 피가공물을 금형 수단에 세팅하는 단계(S110; 도8 및 도9 참조)와, 피가공물의 변형 및 세팅 위치의 변경에 대응하도록 피가공물의 개방 부위를 밀폐시키는 펀치의 접촉 상태와 밀폐 상태를 감지하고, 기 설정된 기준 접촉 상태 및 기준 밀폐 상태와 각각 비교하여 펀치의 구동 제어를 통해 피가공물의 개방 부위를 밀폐시키는 단계(S120; 도10 참조) 및 밀폐된 피가공물의 내부공간으로 성형유를 주입하여 피가공물을 확관 성형시키는 단계(S130; 도11 참조)를 포함한다.6 to 11, the hydroforming mold method according to an embodiment of the present invention is the step of setting the workpiece to be expanded-molded in the mold means (S110; see FIGS. 8 and 9), and deformation of the workpiece And detecting a contact state and a sealing state of the punch for closing the open part of the workpiece so as to correspond to a change in the setting position, and opening the workpiece by controlling the driving of the punch in comparison with the preset reference contact state and the reference closed state, respectively. Sealing the site (S120; see FIG. 10) and expanding the molded article by injecting the molding oil into the sealed interior space (S130; see FIG. 11).
또한, 피가공물을 확관 성형시키는 단계(S130) 이후에는 확관 성형 완료된 피가공물을 금형 수단에서 분리시키는 단계(S140)와, 금형 수단에 후속 피가공물을 세팅하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.In addition, after expanding the workpiece (S130), the workpiece may be further separated from the mold means (S140), and setting a subsequent workpiece on the mold means (S150). .
피가공물을 금형 수단에 세팅하는 단계(S110)는 선형 또는 일정한 형상으로 벤딩(bending)된 피가공물이 로봇 등의 이송수단을 통해 하부 금형과 상부 금형 사이의 이격공간에 이송 및 안착된다. 이후, 하부 금형의 상측에서 상부 금형이 하강하여 하부 금형과 상부 금형 사이에 형성되는 성형공간에 피가공물이 맞물려 세팅된다.In the step S110 of setting the workpiece in the mold means, the workpiece bent in a linear or constant shape is transferred and seated in a space between the lower mold and the upper mold through a transfer means such as a robot. Thereafter, the upper mold is lowered on the upper side of the lower mold, and the workpiece is set in engagement with a molding space formed between the lower mold and the upper mold.
이후, 피가공물의 개방 부위를 밀폐시키기 위해 금형 수단에 세팅된 피가공물의 개방 부위를 향해 밀폐 수단인 펀치를 구동시키고(S121), 펀치가 피가공물의 개방 부위에 접촉하면 펀치에 전해지는 가압력을 감지하여 피가공물의 크기 및 세 팅 위치의 측정이 이루어진다(S122). 이러한 피가공물의 크기 및 세팅 위치의 측정에 따라 펀치의 구동 거리가 조절된다(S123).Thereafter, to seal the open portion of the workpiece, the punch, which is a sealing means, is driven toward the open portion of the workpiece set in the mold means (S121), and when the punch contacts the open portion of the workpiece, the pressing force transmitted to the punch is applied. By sensing the measurement of the size and the set position of the workpiece (S122). The driving distance of the punch is adjusted according to the measurement of the size and the setting position of the workpiece (S123).
또한, 피가공물의 개방 부위에 상기 펀치가 삽입되는 과정에서 펀치를 구동시키는 구동력을 감지하여 피가공물의 개방 부위에 펀치가 삽입되는 정도, 즉 삽입 거리를 판단하고(S124), 이를 통해 펀치의 구동 거리가 조절된다(S125).In addition, by detecting the driving force for driving the punch in the process of the punch is inserted into the open portion of the workpiece to determine the degree of insertion of the punch into the open portion of the workpiece, that is, the insertion distance (S124), thereby driving the punch The distance is adjusted (S125).
여기서, 피가공물의 크기 및 세팅 위치의 측정은 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 센서에서 이루어지고, 펀치가 피가공물의 개방 부위에 삽입되는 정도는 압력 센서에서 측정된다. 또한, 접촉 센서와 압력 센서에서 감지 또는 측정된 값을 통해 펀치의 구동 거리가 제어 수단의 제어에 의해 조절된다.Here, the measurement of the size and the setting position of the workpiece is made in the contact sensor according to the embodiment of the present invention described above, and the degree to which the punch is inserted into the open portion of the workpiece is measured in the pressure sensor. In addition, the drive distance of the punch is adjusted by the control of the control means through the values sensed or measured by the contact sensor and the pressure sensor.
이처럼, 피가공물이 금형 수단에 세팅되는 과정에서 형상 변형되거나 또는 부정확한 세팅 위치에 안착되는 경우라도 피가공물의 개방 부위를 완벽하게 밀폐시킬 수 있다.As such, even when the workpiece is deformed in the process of being set in the mold means or seated at an incorrect setting position, the open portion of the workpiece can be completely sealed.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이드로포밍 금형장치 및 이를 이용한 하이드로포밍 금형방법에 따르면 하이드로포밍 자동화 공정 중 피가공물이 미세하게 변형되거나 또는 금형 내의 정확한 안착 위치에 안착되지 못하는 경우에 적절하게 대응할 수 있다. 즉, 접촉 센서 및 압력 센서 등의 센서 수단을 사용하여 금형의 측면에서 수평 구동되는 펀치와 금형 내에 안착되는 피가공물과의 접촉을 감지하고, 피가공물의 밀폐 정도를 펀치를 구동시키는 실린더의 내부 압력을 감지하여 판단함으로써 피가공물의 개방 부위를 완벽하게 밀폐시킬 수 있다.As described above, according to the hydroforming mold apparatus and the hydroforming mold method using the same according to the present invention, it is possible to appropriately cope with the case in which the workpiece is finely deformed or not seated in the correct seating position in the mold during the automatic forming process. have. That is, by using a sensor means such as a contact sensor and a pressure sensor, the contact between the punch driven horizontally from the side of the mold and the workpiece seated in the mold is detected, and the internal pressure of the cylinder driving the punch to seal the workpiece. By detecting and judging, the open part of the workpiece can be completely sealed.
따라서, 피가공물이 하이드로포밍 성형되는 과정에서 일부분이 찌그러지거나 터지는 등의 불량품의 발생이 방지되어 하이드로포밍 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the process of hydroforming the workpiece, the occurrence of defective products such as crushing or bursting of a part can be prevented, thereby improving productivity of the hydroforming process.
또한, 피가공물에 충진되는 성형유 등이 유출되는 것을 방지하여 금형을 비롯한 하이드로포밍 금형장치의 손상이나 파손을 방지할 수 있다. 따라서, 하이드로포밍 금형장치의 유지 및 보수에 소요되는 관리비용을 절감할 수 있으며, 성형유의 유출로 인해 야기되는 보수 작업이 발생되지 않아 작업 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by preventing the outflow of the molding oil and the like filled in the workpiece, it is possible to prevent damage or breakage of the hydroforming mold apparatus including the mold. Therefore, it is possible to reduce the management cost required for the maintenance and repair of the hydroforming mold apparatus, and the maintenance work caused by the outflow of the molding oil does not occur, thereby improving work efficiency.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to the above-mentioned Example and an accompanying drawing, this invention is not limited to this, It is limited by the following claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be variously modified and modified without departing from the technical spirit of the following claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치의 구성도.1 is a block diagram of a hydroforming mold apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 하이드로포밍 금형장치를 이용한 성형 상태를 나타낸 도면.2 is a view showing a molding state using the hydroforming mold apparatus shown in FIG.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 하이드로포밍 금형장치에서 감지되는 펀치의 접촉 상태를 개략적으로 나타낸 도면.3 and 4 are views schematically showing the contact state of the punch detected in the hydroforming mold apparatus according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 하이드로포밍 금형장치에서 감지되는 펀치의 밀폐 상태를 개략적으로 나타낸 도면.5 is a view schematically showing a closed state of the punch detected in the hydroforming mold apparatus according to the present invention.
도 6 및 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로포밍 금형방법을 나타낸 순서도.6 and 7 is a flow chart showing a hydroforming mold method according to an embodiment of the present invention.
도 8 내지 도 11은 도 7에 도시된 순서도에 따른 하이드로포밍 금형장치의 구동 모습을 나타낸 도면.8 to 11 is a view showing a driving state of the hydroforming mold apparatus according to the flow chart shown in FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
100 : 하이드로포밍 금형장치 200 : 금형 수단100: hydroforming mold apparatus 200: mold means
210 : 하부 금형 220 : 상부 금형210: lower mold 220: upper mold
300 : 가압 수단 310 : 펀치300: pressurization means 310: punch
320 : 가압 실린더 330 : 확장바 연결판320: pressurized cylinder 330: expansion bar connecting plate
340 : 확장바 400 : 센서 수단340: extension bar 400: sensor means
410 : 접촉 센서 420 : 압력 센서410: contact sensor 420: pressure sensor
500 : 제어 수단500 control means
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