KR20120036566A - 주조 휠 플로우포밍 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주조된 반제품 형태의 소재, 특히 알루미늄을 플로우포밍 하여 휠을 제조하는 주조 휠 플로우포밍 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 주조 휠 플로우포밍 방법은 플로우포밍을 통해 휠을 제조하는 주조 휠 플로우포밍 방법으로서, 상기 플로우포밍을 위한 장치를 세팅하는 단계, 주조된 반제품 형태의 소재를 상기 장치의 금형에 로딩하는 단계, 상기 플로우포밍을 위해 구비된 롤러에 의해 상기 소재를 상기 휠로 성형하는 단계, 그리고 성형된 상기 휠을 상기 장치로부터 언로딩하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 일반적인 주조 휠보다 가벼우면서도 기계적인 특성이 훨씬 우수한 휠을 제조할 수 있고, 짧은 시간에 많은 양의 휠을 생산할 수 있다.
Description
본 발명은 주조된 반제품 형태의 소재, 특히 알루미늄을 플로우포밍 하여 휠을 제조하는 주조 휠 플로우포밍 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래에 널리 사용되던 강철 소재의 차량용 휠은 알루미늄 주조 기술과 후처리 기술의 발달로 인해 대형차량용 휠을 제외하고는 대부분 알루미늄 휠로 대체되고 있다. 이러한 알루미늄 휠의 제작과 관련된 기술로는 저압 주조방법, 열간 및 냉간 단조방법, 용탕 단조방법 등이 있다. 이 중 소재의 처리, 제품의 성형시간, 제품의 기계적 특성 등을 고려하였을 때, 저압 주조방법에 의해 제작된 소재를 열간 단조 하는 것이 경제적이면서 효율적인 것으로 알려져 있다.
하지만 단조공정은 보통 소재가 변형될 수 있을 만큼의 힘을 가지는 프레스 기기가 갖추어져야 하고 제품에 역구배가 없어야 한다는 제약조건을 갖는데, 차량 타이어 휠의 특성상 림과 플랜지 부위에서 역구배가 발생할 수밖에 없다는 문제가 있다.
따라서 일반적인 단조방식보다는 회전하는 휠에 의해 점진적인 성형이 진행되도록 하는 스피닝(spinning)이나 플로우포밍(flow-forming) 방식의 성형방법이 많이 사용되고 있다. 스피닝이나 플로우포밍를 통한 성형은 맨드렐(금형)에 가공소재를 올려놓고 소재와 금형을 회전시키면서 성형롤러를 림으로부터 플랜지 방향으로 점진적으로 이동시켜 최종제품을 만들어내는 방식으로 이루어지는데, 이때 많은 양의 금속이 한꺼번에 이동됨으로써 발생되는 문제를 보완하기 위해 각기 다른 역할을 하는 세 개의 롤러를 이용한다. 이러한 세 개의 롤러들은 롤러가 금형 쪽으로 가하는 힘을 상호 보완하여 금형이 한쪽으로 치우치지 않도록 하고, 각각 다른 성형 깊이에서 동작시켜 기계나 롤러가 받는 부하를 분산시켜 주는 역할을 한다.
최근 자동차 생산대수가 연간 1천만대에 육박하여 5천만 개 이상이 필요한 타이어 휠 시장에서, 가벼우면서 튼튼한 휠을 경제적으로 생산할 수 있는 방식에 타이어 휠 메이커들의 관심이 집중되고 있다. 이에 따라 보다 기계적인 특성이 우수한 주조 휠을 제조할 수 있는 플로우포밍 자동화 장비의 개발은 대량생산 체제 구축을 위한 필요충분조건이 되고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 일반 주조 휠 보다 가벼우면서 기계적인 특성이 우수한 휠을 제작할 수 있는 주조 휠 플로우포밍 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법은 플로우포밍을 통해 휠을 제조하는 주조 휠 플로우포밍 방법으로서, 상기 플로우포밍을 위한 장치를 세팅하는 단계, 주조된 반제품 형태의 소재를 상기 장치의 금형에 로딩하는 단계, 상기 플로우포밍을 위해 구비된 롤러에 의해 상기 소재를 상기 휠로 성형하는 단계, 그리고 성형된 상기 휠을 상기 장치로부터 언로딩하는 단계를 포함한다.
상기 세팅하는 단계는 상기 휠로의 성형을 위한 수치제어(NC) 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수치제어 데이터를 생성하는 단계는 상기 소재 및 성형될 상기 휠의 형상을 입력받는 단계, 성형의 시작지점과 끝지점을 지정하는 단계, 성형을 위해 필요한 조건을 입력하는 단계, 성형경로를 자동으로 생성하는 단계, 생성된 상기 성형경로가 수동으로 조정되는 단계, 시뮬레이션을 통해 조정된 상기 성형경로를 검증하는 단계, 그리고 검증된 상기 성형경로를 수치제어 데이터로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세팅하는 단계는 상기 금형을 미리 설정된 온도의 범위로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가열하는 단계는 상기 금형을 회전 중에 가열하는 단계, 상기 미리 설정된 온도의 범위에 도달했을 때 가열을 종료하는 단계, 그리고 성형 중이나 성형 후에 상기 금형의 온도가 상기 미리 설정된 온도의 범위를 넘었을 때에는 상기 금형을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미리 설정된 온도는 상기 소재의 성형이 가능한 온도일 수 있다.
상기 로딩하는 단계는 상기 롤러와 상기 소재 사이의 소착, 또는 상기 금형과 상기 소재 사이의 소착이 방지되도록 이형제를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 성형하는 단계는 상기 소재와 상기 금형의 이탈이 방지되도록 심압대가 상기 소재와 상기 금형을 고정시키는 단계, 상기 금형을 구동시키기 위해 주축을 회전시키는 단계, 상기 소재에 대해 상기 롤러가 회전되며 성형이 이루어지는 단계, 그리고 성형된 상기 휠과 상기 금형에 대한 상기 심압대의 고정을 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 롤러는 상기 소재에 맞닿기 전에는 상기 주축의 회전과 맞물리는 회전 방향 및 속도로 직접적으로 구동되고, 상기 소재에 맞닿은 후에 상기 소재에 대한 성형이 이루어지기 시작하면 상기 직접적인 구동을 멈추고 상기 주축의 회전에 동기화 되어 회전될 수 있다.
상기 롤러는 스프래그 클러치(sprag clutch) 방식에 따라 회전될 수 있다.
상기 롤러가 회전되며 성형이 이루어지는 단계는 컴퓨터수치제어(CNC)를 통한 6축 동기제어에 의해 상기 소재에 대한 성형이 제어될 수 있다.
상기 언로딩하는 단계는 성형된 상기 휠을 상기 금형으로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 언로딩하는 단계는 언로딩된 상기 휠을 냉각하는 단계, 그리고 냉각된 상기 휠을 후처리 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법은 상기 언로딩하는 단계를 거쳐 상기 휠이 제조된 후 주조된 반제품 형태의 다른 소재에 대해 상기 로딩하는 단계, 상기 성형하는 단계, 그리고 상기 언로딩하는 단계를 다시 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 롤러는 상기 소재와 세 방향에서 맞닿도록 세 개로 구비될 수 있다.
상기 세 개의 롤러는 상기 소재를 상기 금형에 로딩하는 공간과 상기 소재를 상기 금형으로부터 언로딩하는 공간이 확보될 수 있도록 배치될 수 있다.
상기 세 개의 롤러 중 상기 로딩하는 공간을 사이에 둔 제1 롤러 및 제2 롤러가 상기 금형과 이루는 각도와 상기 언로딩하는 공간을 사이에 둔 상기 제2 롤러 및 제3 롤러가 상기 금형과 이루는 각도는, 상기 제3 롤러 및 상기 제1 롤러가 상기 금형과 이루는 각도보다 클 수 있다.
한편, 상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 장치는 플로우포밍을 통해 휠을 제조하는 주조 휠 플로우포밍 장치로서, 주조된 반제품 형태의 소재를 상기 휠로 성형하기 위한 수치제어(NC) 데이터를 생성하는 성형데이터 생성 모듈, 상기 소재를 상기 플로우포밍을 위해 구비된 롤러에 의해 상기 휠로 성형하는 성형부, 그리고 상기 소재를 상기 성형부에 로딩하거나 성형된 상기 휠을 상기 성형부로부터 언로딩하는 로딩 및 언로딩부를 포함한다.
상기 성형부는 상기 소재가 상기 휠로 성형될 수 있는 형상으로 구비되고 상기 소재가 장착되는 금형, 상기 소재와 상기 금형이 진동 없이 안정적으로 함께 회전될 수 있도록 상기 소재와 상기 금형을 일체로 고정시키는 심압대, 상기 소재, 상기 금형, 및 상기 심압대를 동시에 회전시키는 주축을 구비하는 회전장치, 상기 롤러가 상기 주축의 회전과 맞물려 상기 소재와 맞닿아 회전되면서 상기 소재를 성형하는 롤러장치, 그리고 컴퓨터수치제어(CNC)를 통한 6축 동기제어에 의해 상기 소재에 대한 성형을 제어하는 제어장치를 포함할 수 있다.
상기 롤러는 상기 소재에 맞닿기 전에는 상기 주축의 회전과 맞물리는 회전 방향 및 속도로 직접적으로 구동되고, 상기 소재에 맞닿은 후에 상기 소재에 대한 성형이 이루어지기 시작하면 상기 직접적인 구동을 멈추고 상기 주축의 회전에 동기화 되어 회전될 수 있다.
상기 롤러는 스프래그 클러치(sprag clutch) 방식에 따라 회전될 수 있다.
상기 성형부는 상기 금형을 가열하는 금형가열장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 장치는 상기 롤러와 상기 소재 사이의 소착, 또는 상기 금형과 상기 소재 사이의 소착이 방지되도록 이형제를 분사하는 이형제분사장치를 더 포함할 수 있다.
상기 로딩 및 언로딩부는 성형된 상기 휠을 상기 금형으로부터 분리하는 휠분리장치를 포함할 수 있다.
상기 성형데이터 생성 모듈은 상기 소재 및 성형될 상기 휠의 형상을 입력받고, 성형의 시작지점과 끝지점을 지정하며, 성형을 위해 필요한 조건을 입력하고, 성형경로를 자동으로 생성하며, 생성된 상기 성형경로가 수동으로 조정되고, 시뮬레이션을 통해 조정된 상기 성형경로를 검증하며, 검증된 상기 성형경로를 수치제어 데이터로 변환할 수 있다.
상기 롤러는 상기 소재와 세 방향에서 맞닿도록 세 개로 구비될 수 있다.
상기 세 개의 롤러는 상기 소재를 상기 금형에 로딩하는 공간과 상기 소재를 상기 금형으로부터 언로딩하는 공간이 확보될 수 있도록 배치될 수 있다.
상기 세 개의 롤러 중 상기 로딩하는 공간을 사이에 둔 제1 롤러 및 제2 롤러가 상기 금형과 이루는 각도와 상기 언로딩하는 공간을 사이에 둔 상기 제2 롤러 및 제3 롤러가 상기 금형과 이루는 각도는, 상기 제3 롤러 및 상기 제1 롤러가 상기 금형과 이루는 각도보다 클 수 있다.
본 발명에 의하면, 주조된 반제품 형태의 소재를 플로우포밍 함으로써, 일반적인 주조 휠보다 가벼우면서도 기계적인 특성이 훨씬 우수한 휠을 제조할 수 있고, 짧은 시간에 많은 양의 휠을 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 성형데이터 생성 모듈을 통해 수치제어 데이터가 생성되는 구동예를 나타낸 도면이다.
도 3은 성형데이터 생성 모듈을 통해 생성된 성형경로를 검증하기 위한 시뮬레이션의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 심압대를 나타낸 개략적인 입체도, 평면도, 그리고 단면도이다.
도 5는 롤러장치를 나타낸 개략적인 입체도, 정면도, 그리고 단면도이다.
도 6은 금형 및 금형가열장치를 나타낸 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 7은 로딩 및 언로딩부를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 8은 금형, 금형가열장치, 그리고 이형제분사장치를 나타낸 개략적인 평면도 및 정면도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법의 흐름도이다.
도 10은 플로우포밍을 위한 장치를 세팅하는 단계의 흐름도이다.
도 11은 소재룰 휠로 성형하는 단계의 흐름도이다.
도 2는 성형데이터 생성 모듈을 통해 수치제어 데이터가 생성되는 구동예를 나타낸 도면이다.
도 3은 성형데이터 생성 모듈을 통해 생성된 성형경로를 검증하기 위한 시뮬레이션의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 심압대를 나타낸 개략적인 입체도, 평면도, 그리고 단면도이다.
도 5는 롤러장치를 나타낸 개략적인 입체도, 정면도, 그리고 단면도이다.
도 6은 금형 및 금형가열장치를 나타낸 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 7은 로딩 및 언로딩부를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 8은 금형, 금형가열장치, 그리고 이형제분사장치를 나타낸 개략적인 평면도 및 정면도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법의 흐름도이다.
도 10은 플로우포밍을 위한 장치를 세팅하는 단계의 흐름도이다.
도 11은 소재룰 휠로 성형하는 단계의 흐름도이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 장치(100)는 플로우포밍을 통해 휠을 제조하는 장치에 관한 것이다. 다만, 플로우포밍으로 휠을 제조하기 위한 소재로 주조된 반제품 형태의 소재를 사용함으로써, 1차적으로 주조된 소재를 플로우포밍을 통해 완제품 형태로 완성시키게 되어, 주조 방식으로만 제조된 휠이나 플로우포밍 방식으로만 제조된 휠에 비해 가벼우면서도 보다 큰 강성을 확보할 수 있게 된다.
여기서, 주조 휠은 주조된 소재를 플로우포밍 하여 제조된 휠을 의미할 수 있다. 또한, 주조 휠은 알루미늄 주조 휠일 수 있지만 알루미늄에만 한정되는 것은 아니며, 주조로 반제품을 형성한 후 플로우포밍을 통해 완제품이 형성되는 것이 유리한 모든 재료가 이러한 주조 휠에 적용될 수 있다.
예시적으로, 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)는 특정 온도로 가열된 주조 알루미늄 휠을 이용하여 일반 주조 휠보다 가벼우면서도 기계적인 특성이 우수한 자동차용 알루미늄 휠을 제조하기 위해 적용될 수 있다. 보다 상세하게는, 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)는 저압 주조 방식에 의해 생산된 반제품 형태의 소재를 금형에 올려놓고 플로우포밍을 통해 회전시키면서 점진적으로 성형이 되게 하여 알루미늄 휠을 제조하는 장치가 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)는 성형데이터 생성 모듈, 성형부(1), 로딩 및 언로딩부(2)를 포함한다. 또한, 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)는 이형제분사장치(4) 등을 더 포함할 수 있다.
이밖에 도 1의 (b)를 참조하면, 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)는 장치를 견고하게 하는 하우징 또는 베이스의 역할을 하는 상판구조(31), 하판구조(32) 등이 더 구비될 수 있다.
우선, 성형데이터 생성 모듈의 구성을 살핀다.
도면에는 도시되지 않았으나, 성형데이터 생성 모듈은 주조된 반제품 형태의 소재를 휠로 성형하기 위한 수치제어(NC) 데이터를 생성한다. 즉 성형데이터 생성 모듈은 성형이 보다 효율적으로 최적화되어 이루어지도록 하기 위해 구비되는 구성이다.
이러한 성형데이터 생성 모듈은 별개의 장치로 구비될 수도 있지만, 다른 구성에 포함되는 형태로 구비될 수도 있다. 이를테면 성형데이터 생성 모듈은 성형부(1)의 구성 중 하나, 예를 들면 제어장치(16) 등에 포함되어 구비될 수도 있으며, 이와 같이 다른 구성에 포함될 때에는 소정의 모듈에 해당되는 형태로 구비될 수도 있지만 다른 구성에 포함되는 프로그램이나 알고리즘의 형태로 구비될 수도 있다.
도 2는 성형데이터 생성 모듈을 통해 수치제어 데이터가 생성되는 구동예를 나타낸 도면이고, 도 3은 성형데이터 생성 모듈을 통해 생성된 성형경로를 검증하기 위한 시뮬레이션의 예를 나타낸 도면이다.
예시적으로, 도 2와 같은 수치제어 데이터가 생성될 수 있는 성형데이터 생성 모듈(1)은 소재 및 성형될 휠의 형상을 이를테면 설계도면 등을 통하여 입력받고, 성형의 시작지점과 끝지점을 지정하며, 성형을 위해 필요한 조건(각종 파라미터)을 입력하고, 성형경로(황성형, 중성형, 또는 정성형용 성형경로)를 자동으로 생성하며, 생성된 성형경로가 수동으로 조정되고, 도 3에 나타난 바와 같은 시뮬레이션을 통해 조정된 성형경로를 검증하며, 검증된 성형경로를 수치제어 데이터로 변환할 수 있다.
이러한 성형데이터 생성 모듈(1)의 시뮬레이션에 의한 검증을 통해, 작업자는 실제로 장치가 구동되기 전에 수치제어 데이터의 이상 유무를 시각적으로 확인할 수 있으므로, 잘못된 수치제어 데이터를 사용함으로써 발생될 수 있는 기계 파손 등의 문제를 미연에 방지할 수 있다.
이러한 성형데이터 생성 모듈(1)의 작용에 대하여는 이와 관련된 후술할 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)의 수치제어(NC) 데이터를 생성하는 단계(S11)에서 다시 살핀다.
또한, 성형데이터 생성 모듈(1)은 기본적인 교육만 이수하면 작업자가 성형데이터를 쉽게 생성할 수 있는 사용자 편의 위주의 간편한 환경을 제공할 수 있다.
다음으로, 성형부(1)의 구성을 살핀다.
도 1을 참조하면, 성형부(1)는 소재를 플로우포밍을 위해 구비된 롤러(141)를 통해 휠로 성형한다.
이러한 성형부(1)는 금형(11), 심압대(12), 회전장치(13), 롤러장치(14), 그리고 제어장치(16)를 포함할 수 있다. 또한 성형부(1)는 금형가열장치(15)를 더 포함할 수 있다.
금형(11)은 소재가 휠로 성형될 수 있는 형상으로 구비될 수 있다. 또한 금형(11)에는 소재가 장착될 수 있다.
도 4는 심압대를 나타낸 개략적인 입체도, 평면도, 그리고 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 심압대(12)는 회전성형 중 소재를 금형(11)에 고정시키기 위한 장치일 수 있다. 보다 구체적으로, 심압대(12)는 소재와 금형(11)이 진동 없이 안정적으로 함께 회전될 수 있도록 소재와 금형(11)을 일체로 고정시킬 수 있다.
로딩 및 언로딩부(2)에 의해 금형(11) 위에 로딩된 소재를 아무런 장치 없이 회전시킬 경우 금형(11)과 소재가 서로 헛돌게 되어 성형이 불가능해질 수 있다. 따라서 소재가 금형(11)에 고정되어 같이 회전될 수 있도록, 이를테면 소재를 위에서부터 일정한 압력으로 눌러서 금형(11)에 고정시키는 역할을 하는 장치가 심압대(12)가 될 수 있다.
이때, 심압대(12)가 소재를 누르는 압력은 매우 중요하다. 예를 들어 그 압력이 과다하면 너무 많은 부하로 인해 소재나 장비에 문제가 생길 수 있고, 그 압력이 너무 작으면 고정이 제대로 되지 않을 수 있다.
또한 도 4를 참조하면, 심압대(12)는 실린더(121), 램 어셈블리(122)(RAM assembly), 스핀들(123)(spindle), 하우징(124)의 구성을 포함할 수 있다.
회전장치(13)는 소재, 금형(11), 및 심압대(12)를 동시에 회전시키는 주축(131)을 구비할 수 있다. 이러한 회전장치(13)의 주축(131)을 통해 소재, 금형(11), 및 심압대(12)가 일체적으로 진동 없이 안정적으로 회전될 수 있다.
도 5는 롤러장치를 나타낸 개략적인 입체도, 정면도, 그리고 단면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 롤러장치(14)는 롤러(141)가 주축(131)의 회전과 맞물려 소재와 맞닿아 회전되면서 소재를 성형할 수 있다.
예시적으로, 상술한 회전장치(13)의 주축(131)에 의해 소재, 금형(11), 그리고 심압대(12)가 동시에 회전되게 되는데, 회전되지 않는 상태의 롤러(141)가 회전되는 소재에 닿아 될 경우 소재, 롤러(141), 롤러(141)와 연결되어 있는 제어장치(16) 등에 순간적으로 상당히 큰 부하와 진동이 발생하게 될 수 있다. 이는 여러 가지 측면에서 상당히 좋지 않은 결과를 초래하는 원인이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 롤러장치(14)는 롤러(141)가 소재에 맞닿기 전에는 주축(131)의 회전과 맞물리는 회전 방향 및 속도로 직접적으로 구동되고, 소재에 맞닿은 후에 소재에 대한 성형이 이루어지기 시작하면 직접적인 구동을 멈추고 주축(131)의 회전에 동기화 되어 회전되도록 할 수 있다.
예시적으로 도 1 및 도 5를 참조하면, 롤러장치(14)는 주축(131)의 회전과 동시에 모터(142)(이를테면 유압모터)를 이용하여 세 개의 롤러(141)를 주축(131)과 동일한 속도로 회전시키다가 롤러(141)와 소재가 맞닿아 성형이 시작되면 모터(142)에 의한 롤러(141)의 직접적인 구동을 멈추고, 롤러(141)의 회전을 주축(131)의 회전에 동기화 시켜 자연스럽게 회전되도록 할 수 있다. 즉, 롤러(141)의 직접적인 구동이라 함은 롤러(141)를 회전시키는 동력원에 의해 롤러(141)가 회전 구동되는 것을 의미할 수 있다.
이와 같은 롤러장치(14)를 구비함으로써, 최초 성형 시 발생되는 진동이나 충격이 최소화될 수 있다.
이에 따라 롤러(141)는 스프래그 클러치(sprag clutch) 방식에 따라 회전될 수 있다. 즉 스프래그 클러치 방식은 주축(131)의 회전 중에 롤러(141)의 진입에 따른 기계 진동이나 고장 또는 소재나 성형된 휠의 열화를 방지하기 위한 자동 롤러 회전 방식일 수 있다.
그리고 도 1에 나타난 바와 같이, 롤러(141)는 소재와 세 방향에서 맞닿도록 세 개로 구비될 수 있다. 롤러(141)가 이와 같이 다수 개 구비됨으로써, 보다 자연스럽고 섬세한 성형이 이루어질 수 있다. 다만, 롤러(141)의 개수는 세 개에 한정되는 것은 아니며, 휠 성형 작업에 있어서 필요에 따라 다른 개수로 구비될 수도 있다.
다만, 금형(11)에 소재가 로딩되거나 언로딩되는 공간이 확보될 수 있도록 구비됨이 바람직하다. 즉, 세 개의 롤러(141)는 소재를 금형(11)에 로딩하는 공간과 소재를 금형(11)으로부터 언로딩하는 공간이 확보될 수 있도록 배치될 수 있다.
이를테면 세 개의 롤러(141) 중 로딩하는 공간을 사이에 둔 제1 및 제2 롤러가 금형(11)과 이루는 각도와 언로딩하는 공간을 사이에 둔 제2 및 제3 롤러가 금형(11)과 이루는 각도는, 제3 및 제1 롤러가 금형(11)과 이루는 각도보다 클 수 있다.
이에 대해 예시적으로 도 1을 참조하여 살펴보면, 세 개의 롤러의 중심(금형(11), 심압대(12), 또는 회전장치(13)의 중심)에서 보았을 때, 10시 방향 롤러가 제1 롤러, 6시 방향 롤러가 제2 롤러, 그리고 2시 방향 롤러가 제3 롤러일 수 있다.
이때, 10시 방향의 제1 롤러와 6시 방향의 제2 롤러가 (세 개의 롤러(141)의) 중심과 이루는 각도와 6시 방향의 제2 롤러와 2시 방향의 제3 롤러가 중심과 이루는 각도는, 2시 방향의 제3 롤러와 10시 방향의 제1 롤러가 중심과 이루는 각도보다 클 수 있다. 본 실시예에서는 로딩 및 언로딩부(2)를 통해 제1 롤러와 제2 롤러의 사이로 소재가 금형에 로딩되고, 제2 롤러와 제3 롤러의 사이로 소재가 금형으로부터 언로딩될 수 있기 때문에, 이는 로딩되는 공간과 언로딩되는 공간을 충분히 확보할 수 있도록 하기 위함이다.
예시적으로, 제1 롤러와 제2 롤러가 중심과 이루는 각도는 125도, 제2 롤러와 제3 롤러가 중심과 이루는 각도는 125도, 그리고 제3 롤러와 제1 롤러가 중심과 이루는 각도는 110도로 형성되도록 세 개의 롤러(141)가 구비될 수 있다. 다만, 도면에 나타난 본 실시예와 다른 실시예에서는 로딩되는 공간과 언로딩되는 공간이 다른 형태로 구비될 수 있으며 이에 따라 상술한 각도들도 달라질 수 있다.
또한, 롤러(141)는 황성형, 중성형, 또는 정성형일 수 있다.
그리고 도 1을 참조하면, 제어장치(16)는 컴퓨터수치제어(CNC, Computer Numerical Control)를 통한 6축 동기제어에 의해 소재에 대한 성형을 제어할 수 있다. 이를테면 제어장치에는 컴퓨터수치제어기가 포함되어, 이를 통해 직선이동에 관련된 3축 제어와 회전이동에 관련된 3축 제어가 유기적으로 정밀하게 이루어질 수 있다. 예시적으로 도 1을 참조하면, 제어장치(16)는 세 개의 롤러(141)를 구비하는 롤러장치(14)와 각각 연결되어 롤러(141)에 대해 6축 동기제어가 이루어지는 장치일 수 있다.
도 6은 금형 및 금형가열장치를 나타낸 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 6을 참조하면, 금형가열장치(15)는 금형(11)을 가열할 수 있다.
많은 양의 소재를 안정적으로 성형하기 위해서는 온도 조건이 매우 중요한 역할을 한다. 그런데 이를테면 플로우포밍이 이루어지기 전에 이미 가열로 등을 거쳐 가열된 후 금형(11) 상에 장착된 소재가 금형(11)의 낮은 온도로 인해 급속하게 냉각되어 버려 성형이 곤란해질 수 있다. 이러한 소재의 급속한 냉각을 방지하기 위해 금형(11)을 일정한 온도로 가열해 주는 것이 필요하며, 이를 위해 금형(11)을 가열하는 금형가열장치(15)가 구비될 수 있다. 예시적으로 도 6을 참조하면, 금형가열장치(15)는 금형(11)의 하측에 구비될 수 있으며, 금형(11)을 가열하는 히팅코일(151)(heating coil), 이를 보조하는 어댑터(152)(adapter) 등을 포함할 수 있다.
참고로 도면에는 도시되지 않았으나, 플로우포밍 중이나 플로우포밍 후에 금형(11)이 과다하게 가열되는 것을 방지하기 위해, 금형가열장치(15)와 일체로 또는 별개로 금형냉각장치가 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)에 더 포함될 수 있다.
다음으로, 로딩 및 언로딩부(2)의 구성을 살핀다.
도 7은 로딩 및 언로딩부를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 로딩 및 언로딩부(2)는 소재를 성형부(1)에 로딩하거나 성형된 휠을 성형부(1)로부터 언로딩한다. 이를테면 로딩 및 언로딩부(2)를 통해 가열로에서 가열된 고온의 소재를 성형부(1)의 금형(11) 상에 쉽게 로딩하거나, 금형가열장치(15)에 의해 고온이 유지되어 온 성형이 완료된 휠을 용이하게 언로딩할 수 있다.
고온으로 가열된 소재를 짧은 시간에 금형에 로딩하고, 성형된 휠을 짧은 시간에 금형으로부터 언로딩하는 것은 생산성 측면에서 아주 중요하다. 그런데 일반적으로 여러 작업에 다양하게 사용되는 로봇의 경우에는 동일한 패턴으로 움직이는 기능을 수행하는 데에는 공간상의 제약, 속도의 한계 등 여러 가지 문제점이 있다.
따라서 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)는 이러한 일반적인 로봇을 사용하는 것과 비교하여 비용, 시간, 공간 등에 있어 훨씬 장점이 많은 로딩 및 언로딩부(2)를 별도로 구비하였다.
도 1을 참조하면, 이러한 로딩 및 언로딩부(2)는 각각 별도의 기구 또는 장치로 구비될 수 있다. 이를테면 로딩 및 언로딩부(2) 중 도 1의 (a)에서 보았을 때 왼쪽의 구성이 로딩의 역할을 하는 기구이고 오른쪽의 구성이 언로딩의 역할을 하는 기구일 수 있다.
또한 이러한 로딩 기구와 언로딩 기구는 도 7에 나타난 바와 같이 같은 구성으로 구비되고 역할만 달리 할 수 있다. 도 7을 참조하면, 로딩 및 언로딩부(2)는 모터(21), 수직이동기구(22), 집게(23) 등의 구성을 포함할 수 있다. 또한, 로딩 및 언로딩부(2)에는 수평방향이나 수직방향 이동을 위한 프레임장치나 실린더장치 등이 더 포함될 수 있다. 다만 로딩 기구와 언로딩 기구는 이와 같이 항상 동일한 구성으로 구비되는 것은 아니며, 서로 다른 구성으로 구비될 수도 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 로딩 및 언로딩부(2)는 하나의 기구 또는 장치만으로 구비되어 로딩과 언로딩의 역할을 모두 수행할 수도 있다.
다만, 성형된 휠을 금형(11)으로부터 분리할 때에는 고온의 휠과 고온의 금형(11)이 접촉되어 있던 상태에서의 분리이기 때문에 로딩 및 언로딩부(2) 만으로는 그 분리가 어려운 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라 도면에는 도시되지 않았으나, 로딩 및 언로딩부(2)는 성형된 휠을 금형(11)으로부터 분리하는 휠분리장치를 별도로 또는 일체로 구비해둘 수 있다.
도 8은 금형, 금형가열장치, 그리고 이형제분사장치를 나타낸 개략적인 평면도 및 정면도이다.
도 6을 참조하면, 이형제분사장치(3)는 로딩 및 언로딩부(2)에 의한 소재의 로딩과 휠의 언로딩에 있어서, 롤러(141)와 소재 사이의 소착, 또는 금형(11)과 소재 사이의 소착이 방지될 수 있도록 이형제를 분사한다.
이형제가 사용되지 않을 경우 금형과 성형된 휠을 분리하는 것이 매우 힘들게 될 수 있다. 따라서 이형제는 성형된 휠과 금형(11)이 높은 온도 때문에 소착되는 문제를 해결하기 위해 중요한 역할을 한다. 이형제의 종류는 소재의 특성과 온도와 같은 여러 가지 조건들을 감안하여 상황에 맞게 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 소착(燒着)은 가열, 마찰 등으로 양 구성이 맞닿는 부분에 열이 발생되면서 서로 부착되는 현상을 의미할 수 있다. 즉, 롤러(141)와 소재 사이에는 마찰이나 소재로부터의 열전도 등으로 인해 고온이 형성될 수 있고, 금형(11)과 소재 사이에는 금형가열장치(15)에 의한 가열 등으로 인해 고온이 형성될 수 있어, 휠로의 성형이 마쳐진 후 각각의 사이에는 소착이 발생하여 각각을 분리하기가 힘들어질 수 있다. 이러한 소착의 방지를 위해 이형제분사장치(3)가 구비될 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)에 관하여 살핀다.
본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)은 상술한 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)를 이용하여 실시될 수 있으므로, 이해를 돕기 위해 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)를 살펴보면서 사용한 도면부호를 참조적, 예시적으로 사용한다. 그리고 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)에서 설명한 부분과 유사한 부분에 대한 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
다만, 그렇다고 하여 본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)이 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)에 의해서만 실시될 수 있는 것으로 한정되는 것은 아니며, 본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)은 이를 구현할 수 있는 다양한 장치들을 통해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법의 흐름도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)은 플로우포밍을 통해 휠을 제조하는 방법에 관한 것이다. 다만, 플로우포밍으로 휠을 제조하기 위한 소재로 주조된 반제품 형태의 소재를 사용함으로써, 1차적으로 주조된 소재를 플로우포밍을 통해 완제품 형태로 완성시키게 되어, 주조 방식으로만 제조된 휠이나 플로우포밍 방식으로만 제조된 휠에 비해 가벼우면서도 보다 큰 강성을 확보할 수 있게 된다.
여기서, 주조 휠은 주조된 소재를 플로우포밍 하여 제조된 휠을 의미할 수 있다. 또한, 주조 휠은 알루미늄 주조 휠일 수 있지만 알루미늄에만 한정되는 것은 아니며, 주조로 반제품을 형성한 후 플로우포밍을 통해 완제품이 형성되는 것이 유리한 모든 재료가 이러한 주조 휠에 적용될 수 있다.
예시적으로, 본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)은 특정 온도로 가열된 주조 알루미늄 휠을 이용하여 일반 주조 휠보다 가벼우면서도 기계적인 특성이 우수한 자동차용 알루미늄 휠을 제조하기 위해 적용될 수 있다. 보다 상세하게는, 본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)은 저압 주조 방식에 의해 생산된 반제품 형태의 소재를 금형에 올려놓고 플로우포밍을 통해 회전시키면서 점진적으로 성형이 되게 하여 알루미늄 휠을 제조하는 방법이 될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)은 플로우포밍을 위한 장치(1)를 세팅하는 단계(S1), 주조된 반제품 형태의 소재를 장치(1)의 금형(11)에 로딩하는 단계(S2), 플로우포밍을 위해 구비된 롤러(141)에 의해 소재를 휠로 성형하는 단계(S3), 그리고 성형된 휠을 장치(1)로부터 언로딩하는 단계(S4)를 포함한다.
또한 도 9를 참조하면, 본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)은 상술한 각 단계(S1 내지 S4)를 다른 소재에 대하여 다시 수행하는 단계(S5)를 더 포함할 수 있다.
우선, 세팅하는 단계(S1)를 살핀다.
세팅하는 단계(S1)에서는 플로우포밍을 위한 장치(1)가 세팅된다.
도 10은 플로우포밍을 위한 장치를 세팅하는 단계의 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 세팅하는 단계(S1)는 휠로의 성형을 위한 수치제어(NC) 데이터를 생성하는 단계(S11)를 포함할 수 있고, 금형(11)을 미리 설정된 온도의 범위로 가열하는 단계(S12)를 포함할 수 있다.
도 10에 나타난 바와 같이, 수치제어 데이터를 생성하는 단계(S11)는 소재 및 성형될 휠의 형상을 이를테면 설계도면 등에 맞추어 입력받는 단계(S111), 성형의 시작지점과 끝지점을 지정하는 단계(S112), 성형을 위해 필요한 조건(각종 파라미터)을 입력하는 단계(S113), 성형경로(황성형, 중성형, 또는 정성형용 성형경로)를 자동으로 생성하는 단계(114), 생성된 성형경로가 수동으로 조정되는 단계(S115), 시뮬레이션을 통해 조정된 성형경로를 검증하는 단계(S116), 그리고 검증된 성형경로를 수치제어 데이터로 변환하는 단계(S117)를 포함할 수 있다.
도 10에 나타난 바와 같이, 가열하는 단계(S12)는 금형(11)을 회전 중에 가열하는 단계(S121), 미리 설정된 온도의 범위에 도달했을 때 가열을 종료하는 단계(S122), 그리고 성형 중이나 성형 후에 금형(11)의 온도가 미리 설정된 온도의 범위를 넘었을 때에는 금형(11)을 냉각시키는 단계(S123)를 포함할 수 있다.
예시적으로, 이러한 가열하는 단계(S12)는 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)의 금형가열장치(15)를 통해 실시될 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았으나, 가열하는 단계(S12)는 금형가열장치(15)와 같은 장치에 불꽃이 자동으로 점화되는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 미리 설정된 온도는 소재의 성형이 가능한 온도일 수 있다. 이를테면 금형(11)은 소재와 유사한 온도로 가열될 수 있으며, 이와 같이 가열되는 이유는 가열로에서 가열되어 온 소재가 금형(11)에 맞닿으면서 급속히 냉각되어 성형에 적합하지 않은 상태가 되는 것을 방지하기 위함일 수 있다.
참고로 도면에는 도시되지 않았으나, 세팅하는 단계(S1)는 소재를 가열로에서 성형에 적합한 온도로 가열하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 로딩하는 단계(S2)를 살핀다.
로딩하는 단계(S2)에서는 주조된 반제품 형태의 소재가 장치(1)의 금형(11)에 로딩된다. 예시적으로, 로딩하는 단계(S2)를 통해 로봇 또는 특정 기구를 이용하여 가열로로부터 금형(11)으로 가열된 소재를 로딩할 수 있다. 이때, 로봇 또는 특정 기구는 이를테면 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)의 로딩 및 언로딩부(2)의 구성일 수 있다.
예를 들어 도면에는 도시되지 않았으나, 로딩하는 단계(S2)는 소재를 로딩 및 언로딩부(2)와 같은 장치를 통해 클램핑하는 단계, 가열되어 있는 소재의 부위 중 냉각이 필요한 특정 부위를 냉각시키는 단계, 그리고 금형(11)에 소재를 로딩하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 로딩하는 단계(S2)는 롤러(141)와 소재 사이의 소착, 또는 금형(11)과 소재 사이의 소착이 방지되도록 이형제를 분사하는 단계(S21)를 포함할 수 있다.
예시적으로 도면에는 도시되지 않았으나, 이형제를 분사하는 단계(S21)는 금형(11) 및 롤러(141)를 회전시키는 단계, 그리고 이형제를 분사하는 장치에 구비된 노즐 등을 통해 이형제를 분사하는 단계를 포함할 수 있다. 이를테면 금형(11)과 롤러(141)를 회전시키면서 금형(11)과 롤러(141)가 소재와 각각 맞닿게 될 부분에 대해 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)의 이형제분사장치(3)에 구비된 노즐을 통해 이형제를 분사할 수 있다.
다음으로, 성형하는 단계(S3)를 살핀다.
도 11은 소재를 휠로 성형하는 단계의 흐름도이다.
성형하는 단계(S3)에서는 소재가 플로우포밍을 위해 구비된 롤러(141)에 의해 휠로 성형된다.
도 11을 참조하면, 성형하는 단계(S3)는 소재와 금형(11)의 이탈이 방지되도록 심압대(12)가 소재와 금형(11)을 고정시키는 단계(S31), 금형(11)을 구동시키기 위해 주축(131)을 회전시키는 단계(S32), 소재에 대해 롤러(141)가 회전되며 성형이 이루어지는 단계(S33), 그리고 성형된 휠과 금형(11)에 대한 심압대(12)의 고정을 해제하는 단계(S34)를 포함할 수 있다.
예시적으로 도 1을 참조하면, 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)에서는 심압대(12)를 하측에 배치된 소재와 금형(11) 쪽으로 하강시켜 압력을 가하여 소재와 금형(11)을 고정시키고(S31), 심압대(12)를 상승시켜 소재와 금형(11)의 고정을 해제할 수 있다(S34).
롤러(141)는 소재에 맞닿기 전에는 주축(131)의 회전과 맞물리는 회전 방향 및 속도로 직접적으로 구동되고, 소재에 맞닿은 후에 소재에 대한 성형이 이루어지기 시작하면 직접적인 구동을 멈추고 주축(131)의 회전에 동기화 되어 회전될 수 있다.
그리고 롤러(141)는 소재와 세 방향에서 맞닿도록 세 개로 구비될 수 있다.
또한, 세 개의 롤러(141)는 소재를 금형(11)에 로딩하는 공간과 소재를 금형(11)으로부터 언로딩하는 공간이 확보될 수 있도록 배치될 수 있다. 예시적으로, 로딩하는 공간을 사이에 둔 제1 롤러 및 제2 롤러가 금형(11)과 이루는 각도와 언로딩하는 공간을 사이에 둔 제2 롤러 및 제3 롤러가 금형(11)과 이루는 각도는, 제3 롤러 및 제1 롤러가 금형(11)과 이루는 각도보다 클 수 있다. 이에 대해서는 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)에서 살펴보았으므로 상세한 설명은 생략한다.
롤러(141)는 스프래그 클러치(sprag clutch) 방식에 따라 회전될 수 있다.
롤러(141)가 회전되며 성형이 이루어지는 단계(S33)는 컴퓨터수치제어(CNC)를 통한 6축 동기제어에 의해 소재에 대한 성형이 제어될 수 있다.
참고로 도면에는 도시되지 않았으나, 성형하는 단계(S3)는 금형(11)이 과다하게 가열된 경우 이를 적정한 온도로 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 성형하는 단계(S3)는 성형이 시작되기 전의 준비 단계, 그리고 성형이 완료된 후의 처리 단계 등을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 언로딩하는 단계(S4)를 살핀다.
언로딩하는 단계(S4)에서는 성형된 휠이 장치(1)로부터 언로딩된다. 이때, 이러한 성형된 휠을 언로딩하는 로봇 또는 특정 기구는 이를테면 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)의 로딩 및 언로딩부(2)의 구성에 해당될 수 있다.
도 1을 참조하면, 언로딩하는 단계(S4)는 성형된 휠을 금형(11)으로부터 분리하는 단계(S41)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 이러한 분리 단계(S41)는 상승을 통하여 금형으로부터 소재를 이탈시킬 수 있도록 구비된 기구를 상승시킴으로써 실시될 수 있다. 이를테면 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100)의 휠분리장치가 이러한 기구에 해당될 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 언로딩하는 단계(S4)는 언로딩된 휠을 냉각하는 단계(S42), 그리고 냉각된 휠을 후처리 가공하는 단계(S43)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 이러한 후처리 가공은 자동 선반을 통해 이루어질 수 있다.
다음으로, 다시 수행하는 단계(S5)를 살핀다.
다시 수행하는 단계(S5)는 언로딩하는 단계(S4)를 거쳐 휠이 제조된 후 주조된 반제품 형태의 다른 소재에 대해 로딩하는 단계(S2), 성형하는 단계(S3), 그리고 언로딩하는 단계(S4)가 다시 수행되도록 할 수 있다.
본 주조 휠 플로우포밍 방법(S100)에 있어서 세팅하는 단계(S1)는 셋업을 위해 필요한 단계로, 관련 장치(이를테면 본 주조 휠 플로우포밍 장치(100))가 구동되고 나서 최초의 1회만 실시하면 된다. 따라서 일정한 휠을 반복적으로 생산하기 위해서는 세팅하는 단계(S1)를 1회 실시한 후, 나머지 단계들(S2 내지 S4)을 주어진 시간에 따라 반복적으로 실시하면 된다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100. 주조 휠 플로우포밍 장치
1. 성형부 11. 금형
12. 심압대 121. 실린더
122. 램 어셈블리 123. 스핀들
124. 하우징 13. 회전장치
131. 주축 14. 롤러장치
141. 롤러 142. 모터
15. 금형가열장치 151. 히팅코일
152. 어댑터 16. 제어장치
2. 로딩 및 언로딩부 21. 모터
22. 수직이동기구 23. 집게
3. 이형제분사장치 31. 상판구조
32. 하판구조
S100. 주조 휠 플로우포밍 방법
1. 성형부 11. 금형
12. 심압대 121. 실린더
122. 램 어셈블리 123. 스핀들
124. 하우징 13. 회전장치
131. 주축 14. 롤러장치
141. 롤러 142. 모터
15. 금형가열장치 151. 히팅코일
152. 어댑터 16. 제어장치
2. 로딩 및 언로딩부 21. 모터
22. 수직이동기구 23. 집게
3. 이형제분사장치 31. 상판구조
32. 하판구조
S100. 주조 휠 플로우포밍 방법
Claims (28)
- 플로우포밍을 통해 휠을 제조하는 주조 휠 플로우포밍 방법으로서,
상기 플로우포밍을 위한 장치를 세팅하는 단계,
주조된 반제품 형태의 소재를 상기 장치의 금형에 로딩하는 단계,
상기 플로우포밍을 위해 구비된 롤러에 의해 상기 소재를 상기 휠로 성형하는 단계, 그리고
성형된 상기 휠을 상기 장치로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법 - 제1항에서,
상기 세팅하는 단계는 상기 휠로의 성형을 위한 수치제어(NC) 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제2항에서,
상기 수치제어 데이터를 생성하는 단계는
상기 소재 및 성형될 상기 휠의 형상을 입력받는 단계,
성형의 시작지점과 끝지점을 지정하는 단계,
성형을 위해 필요한 조건을 입력하는 단계,
성형경로를 자동으로 생성하는 단계,
생성된 상기 성형경로가 수동으로 조정되는 단계,
시뮬레이션을 통해 조정된 상기 성형경로를 검증하는 단계, 그리고
검증된 상기 성형경로를 수치제어 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제1항에서,
상기 세팅하는 단계는 상기 금형을 미리 설정된 온도의 범위로 가열하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제4항에서,
상기 가열하는 단계는
상기 금형을 회전 중에 가열하는 단계,
상기 미리 설정된 온도의 범위에 도달했을 때 가열을 종료하는 단계, 그리고
성형 중이나 성형 후에 상기 금형의 온도가 상기 미리 설정된 온도의 범위를 넘었을 때에는 상기 금형을 냉각시키는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제4항에서,
상기 미리 설정된 온도는 상기 소재의 성형이 가능한 온도인 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제1항에서,
상기 로딩하는 단계는 상기 롤러와 상기 소재 사이의 소착, 또는 상기 금형과 상기 소재 사이의 소착이 방지되도록 이형제를 분사하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제1항에서,
상기 성형하는 단계는
상기 소재와 상기 금형의 이탈이 방지되도록 심압대가 상기 소재와 상기 금형을 고정시키는 단계,
상기 금형을 구동시키기 위해 주축을 회전시키는 단계,
상기 소재에 대해 상기 롤러가 회전되며 성형이 이루어지는 단계, 그리고
성형된 상기 휠과 상기 금형에 대한 상기 심압대의 고정을 해제하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제8항에서,
상기 롤러는 상기 소재에 맞닿기 전에는 상기 주축의 회전과 맞물리는 회전 방향 및 속도로 직접적으로 구동되고, 상기 소재에 맞닿은 후에 상기 소재에 대한 성형이 이루어지기 시작하면 상기 직접적인 구동을 멈추고 상기 주축의 회전에 동기화 되어 회전되는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제8항에서,
상기 롤러는 스프래그 클러치(sprag clutch) 방식에 따라 회전되는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제8항에서,
상기 롤러가 회전되며 성형이 이루어지는 단계는 컴퓨터수치제어(CNC)를 통한 6축 동기제어에 의해 상기 소재에 대한 성형이 제어되는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제1항에서,
상기 언로딩하는 단계는 성형된 상기 휠을 상기 금형으로부터 분리하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제1항에서,
상기 언로딩하는 단계는
언로딩된 상기 휠을 냉각하는 단계, 그리고
냉각된 상기 휠을 후처리 가공하는 단계를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
상기 언로딩하는 단계를 거쳐 상기 휠이 제조된 후 주조된 반제품 형태의 다른 소재에 대해 상기 로딩하는 단계, 상기 성형하는 단계, 그리고 상기 언로딩하는 단계를 다시 수행하는 단계를 더 포함하는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
상기 롤러는 상기 소재와 세 방향에서 맞닿도록 세 개로 구비되는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제15항에서,
상기 세 개의 롤러는 상기 소재를 상기 금형에 로딩하는 공간과 상기 소재를 상기 금형으로부터 언로딩하는 공간이 확보될 수 있도록 배치되는 주조 휠 플로우포밍 방법. - 제16항에서,
상기 세 개의 롤러 중 상기 로딩하는 공간을 사이에 둔 제1 롤러 및 제2 롤러가 상기 금형과 이루는 각도와 상기 언로딩하는 공간을 사이에 둔 상기 제2 롤러 및 제3 롤러가 상기 금형과 이루는 각도는, 상기 제3 롤러 및 상기 제1 롤러가 상기 금형과 이루는 각도보다 큰 주조 휠 플로우 포밍 방법. - 플로우포밍을 통해 휠을 제조하는 주조 휠 플로우포밍 장치로서,
주조된 반제품 형태의 소재를 상기 휠로 성형하기 위한 수치제어(NC) 데이터를 생성하는 성형데이터 생성 모듈,
상기 소재를 상기 플로우포밍을 위해 구비된 롤러를 통해 상기 휠로 성형하는 성형부, 그리고
상기 소재를 상기 성형부에 로딩하거나 성형된 상기 휠을 상기 성형부로부터 언로딩하는 로딩 및 언로딩부를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제18항에서,
상기 성형부는
상기 소재가 상기 휠로 성형될 수 있는 형상으로 구비되고 상기 소재가 장착되는 금형,
상기 소재와 상기 금형이 진동 없이 안정적으로 함께 회전될 수 있도록 상기 소재와 상기 금형을 일체형으로 고정시키는 심압대,
상기 소재, 상기 금형, 및 상기 심압대를 동시에 회전시키는 주축을 구비하는 회전장치,
상기 롤러가 상기 주축의 회전과 맞물려 상기 소재와 맞닿아 회전되면서 상기 소재를 성형하는 롤러장치, 그리고
컴퓨터수치제어(CNC)를 통한 6축 동기제어에 의해 상기 소재에 대한 성형을 제어하는 제어장치를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제19항에서,
상기 롤러는 상기 소재에 맞닿기 전에는 상기 주축의 회전과 맞물리는 회전 방향 및 속도로 직접적으로 구동되고, 상기 소재에 맞닿은 후에 상기 소재에 대한 성형이 이루어지기 시작하면 상기 직접적인 구동을 멈추고 상기 주축의 회전에 동기화 되어 회전되는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제19항에서,
상기 롤러는 스프래그 클러치(sprag clutch) 방식에 따라 회전되는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제19항에서,
상기 성형부는 상기 금형을 가열하는 금형가열장치를 더 포함하는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제18항에서,
상기 롤러와 상기 소재 사이의 소착, 또는 상기 금형과 상기 소재 사이의 소착이 방지되도록 이형제를 분사하는 이형제분사장치를 더 포함하는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제18항에서,
상기 로딩 및 언로딩부는 성형된 상기 휠을 상기 금형으로부터 분리하는 휠분리장치를 포함하는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제18항에서,
상기 성형데이터 생성 모듈은
상기 소재 및 성형될 상기 휠의 형상을 입력받고,
성형의 시작지점과 끝지점을 지정하며,
성형을 위해 필요한 조건을 입력하고,
성형경로를 자동으로 생성하며,
생성된 상기 성형경로가 수동으로 조정되고,
시뮬레이션을 통해 조정된 상기 성형경로를 검증하며,
검증된 상기 성형경로를 수치제어 데이터로 변환하는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에서,
상기 롤러는 상기 소재와 세 방향에서 맞닿도록 세 개로 구비되는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제26항에서,
상기 세 개의 롤러는 상기 소재를 상기 금형에 로딩하는 공간과 상기 소재를 상기 금형으로부터 언로딩하는 공간이 확보될 수 있도록 배치되는 주조 휠 플로우포밍 장치. - 제27항에서,
상기 세 개의 롤러 중 상기 로딩하는 공간을 사이에 둔 제1 롤러 및 제2 롤러가 상기 금형과 이루는 각도와 상기 언로딩하는 공간을 사이에 둔 상기 제2 롤러 및 제3 롤러가 상기 금형과 이루는 각도는, 상기 제3 롤러 및 상기 제1 롤러가 상기 금형과 이루는 각도보다 큰 주조 휠 플로우 포밍 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100098316A KR101257762B1 (ko) | 2010-10-08 | 2010-10-08 | 주조 휠 플로우포밍 방법 및 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100098316A KR101257762B1 (ko) | 2010-10-08 | 2010-10-08 | 주조 휠 플로우포밍 방법 및 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120036566A true KR20120036566A (ko) | 2012-04-18 |
| KR101257762B1 KR101257762B1 (ko) | 2013-04-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020100098316A KR101257762B1 (ko) | 2010-10-08 | 2010-10-08 | 주조 휠 플로우포밍 방법 및 장치 |
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|---|---|
| KR (1) | KR101257762B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101444934B1 (ko) * | 2013-02-27 | 2014-09-26 | 하태수 | 열간단조된 상용차용 알루미늄 휠 제조 장치 |
| KR101524477B1 (ko) * | 2013-06-27 | 2015-06-01 | 씨에스캠 주식회사 | 다채널 컴퓨터 수치 제어를 통한 휠 플로우포밍 장치 |
| WO2017142123A1 (ko) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 주식회사 대유글로벌 | 자동차용 휠 제작장치 및 제작방법 |
| KR20210044545A (ko) * | 2019-10-15 | 2021-04-23 | 주식회사 알룩스 | 플로우 포밍을 적용한 고강도 반응고 단조 경량휠의 제조 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5966581A (en) * | 1996-08-30 | 1999-10-12 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Method of forming by cold worked powdered metal forged parts |
| JP3718934B2 (ja) * | 1996-12-17 | 2005-11-24 | 富士ゼロックス株式会社 | 曲面研磨方法および曲面研磨装置 |
| KR100964545B1 (ko) * | 2008-01-08 | 2010-06-21 | 주식회사 삼도인더스트리 | 플로우포밍 성형기를 이용한 알루미늄 휠 제조설비 |
| JP2010184269A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Nippon Spindle Mfg Co Ltd | 回転型塑性加工装置 |
-
2010
- 2010-10-08 KR KR1020100098316A patent/KR101257762B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101257762B1 (ko) | 2013-04-24 |
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