KR20140072928A

KR20140072928A - 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛

Info

Publication number: KR20140072928A
Application number: KR1020120129752A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 정윤성
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-06-16
Also published as: KR101462923B1

Abstract

핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛은 용접부를 갖는 소재를 핫 스탬핑 성형을 위하여 상기 용접부에 대응하여 하형과의 사이에 냉각 공간부를 형성하는 상형을 포함하는 핫 스탬핑 금형에 있어서, 상기 상형의 일 측면으로부터 상기 냉각 공간부 근처까지 체결홀을 형성하고, 상기 체결홀의 내면에는 상기 냉각 공간부와 연결되는 센서홀이 형성되며, 상기 체결홀에 삽입되어 체결되며, 내부에는 케이블 홀이 형성되고, 내측 단면 중앙에는 센서 체결홀이 형성되는 센서홀더; 상기 센서홀더의 센서 체결홀에 체결된 상태로, 감지단이 상기 센서홀에 끼워져 상기 냉각 공간부에 노출되며, 상기 케이블 홀을 통하여 케이블이 외부의 제어기와 연결되는 온도센서; 상기 센서홀더의 내측 단면과 상기 채결홀의 내면 사이에 개재되어 기밀을 유지하는 시일링; 을 포함하여 상기 온도센서가 냉각 공간부 내의 냉각유체에 직접 노출되어 냉각유체의 실시간 온도를 검출하여 온도신호를 제어기로 출력한다.

Description

핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛{TEMPERATURE SENSOR UNIT FOR HOT STAMPING MOLD}

본 발명은 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핫 스탬핑 소재인 TWB 보론강판의 성형 시, 용접부에 대한 정확한 온도를 검출하여 냉각효율을 높일 수 있도록 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 범퍼 빔류를 포함하는 차체는 스틸(Steel)계 강판 소재를 프레스 가공하여 구성되며, 이들 강판 소재의 강성은 차량의 안정성에 지대한 영향을 미치게 된다.

최근에는 강판 소재의 고 강성화와 경량화를 동시에 만족시키기 위하여, 도 1에서 도시된 바와 같이, 보론 강판(111)을 이용하여 열간 상태로 프레스 성형하는 핫 스탬핑(Hot Stamping) 성형 기술이 활발하게 진행되고 있다.

보론 강판(111)은 미량의 보론(boron, 원소기호 "B")을 첨가한 강판으로, 적정온도 조건에서의 오스테나이트 결정입계에서 보론이 원자상태로 편석하여, 오스테나이트 결정입계의 자유에너지를 낮춤으로서 초석 페라이트 핵 생성을 억제시켜 강의 경화능(??칭 시, 마르텐사이트 형성으로 경화되는 강의 능력)을 현저히 개선하게 된다.

즉, 보론 강판(111)을 이용한 핫 스탬핑 성형 기술은 500~800MPa 정도의 인장강도를 가지는 페라이트 조직의 보론 강판(111)을 900℃ 이상의 고온으로 가열하여 오스테나이트 조직 상태로 핫 스탬핑 금형(113,115) 내에서 한번에 성형한 후, 27℃/sec ~ 30℃/sec의 냉각속도로 급속 냉각시켜 1300~1600MPa 정도의 고 인장강도를 갖는 마르텐사이트 조직의 고 강도 성형품으로 제조하는 성형기술이다.

이러한 핫 스탬핑 성형품(117)은 일반 강판 부품보다 강도가 4~5배 높으면서도 두께를 얇게 하여 기존에 비하여 최대 40%까지 무게를 줄일 수 있어 차체의 경량화와 강도 향상을 동시에 이룰 수 있다.

그런데, 이러한 핫 스탬핑 성형 기술은 부품의 고 강성화와 경량화를 충족시키는 성형법이기는 하나, 보론 강판(111)만으로 부품을 제작하는 경우, 재료비 및 가공비가 높아진다는 단점이 있다.

이에, 최근에는 차체의 제작 시, 차체 소재 전체를 고 강성화 할 필요가 없다는 점을 이용하여 핫 스탬핑용 소재로 보론 강판을 적용하되, 테일러 웰디드 블랭크(TWB; Tailor Welded Blank, 이하, TWB라 칭함)로 제작하여 핫 스탬핑 성형품을 생산한다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 보론 강판을 적용한 TWB(200: 이하, TWB 보론 강판)는 고 강성이 요구되는 부분만을 보론 강판으로 사용하고 나머지 부분은 연 강판을 용접하여 이종 재질로 제작되거나, 고 강성이 요구되는 부분과 나머지 부분의 두께가 서로 다른 보론 강판(111a, 111b)을 상호 용접하여 제작된다.

이러한 TWB 보론 강판(200) 역시, 별도의 가열기에서 900℃ 이상으로 가열되어 핫 스탬핑 금형(113,115) 내에서 한번에 성형된 후, 핫 스탬핑 금형(113,115) 자체의 열전도에 의한 간접냉각방식으로 급속 냉각(27℃/sec ~ 30℃/sec)되어 고 강도 부품으로 제조된다.

여기서, 간접냉각방식은 핫 스탬핑 금형(113,115) 내부에 형성되는 냉각수 통로를 통하여 상시 냉각수를 공급하여 금형 자체를 냉각시킨 상태로, 고온으로 가열된 소재(즉, TWB 보론 강판)의 성형 이후, 소재에 금형이 접촉된 상태로 열전도에 의해 냉각하는 방식이다.

이러한 핫 스탬핑 성형 기술에서, 보론 강판(111)으로 제작되는 핫 스탬핑 성형품(117)은 성형을 위한 온도조건(약 900℃ 이상)도 중요하지만, 냉각조건(27℃/sec ~ 30℃/sec)이 강성확보에 중요한 인자가 된다.

그런데, 상기에서 두께를 달리한 TWB 보론 강판(200)이 핫 스탬핑 소재로 적용되는 경우, TWB 보론 강판(200)의 용접부(W)는 용접비드(WB)에 의해 표면이 울퉁불퉁하거나 표면 경사도가 불규칙하여 용접부(W)에 매칭되는 금형의 성형면 형상을 모든 소재에 대하여 정확하게 매칭되도록 가공하는 것은 불가능하다.

이에 따라 핫 스탬핑 금형(113,115), 특히, 상형(113)과 용접부(W) 표면을 완전 접촉상태로 매칭시킬 수 없으며, 이로 인해 용접부(W)에 대해서는 열전도를 이용하기에 냉각효율이 떨어지는 단점이 있다.

이와 같이, 두께를 달리한 TWB 보론 강판(200)은 핫 스탬핑 성형 후, 용접부(W)의 냉각효율 저하로 냉각조건을 만족하지 못하여 용접부(W)의 강도를 확보하기 어려운 단점이 있다.

이러한 종래의 단점을 해소하기 위하여 최근에는 용접부를 갖는 소재를 핫 스탬핑 성형하기 위하여 상형과 하형을 포함하는 핫 스탬핑용 금형에서, 상기 상형에는 소재의 용접부에 대응하는 상부 성형면에 홈을 형성하여 상기 소재와의 사이에 냉각 공간부를 형성하고, 하형과 함께 소재의 성형한 후, 상기 냉각 공간부에 냉각유체를 공급하여 소재의 용접부에 대하여 냉각유체가 직접 접촉하여 냉각작용하도록 하는 직접냉각방식의 연구가 진행되고 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 직접냉각방식을 갖는 핫 스탬핑용 금형의 단면도이다.

상기 도 3은 이러한 직접냉각방식을 갖는 핫 스탬핑 금형에서 소재의 용접부에 대응하는 단면도로, 이를 참조하면, 상기 직접냉각방식의 핫 스탬핑 금형에서, 하형(11)은 상면에 하부 성형면(13)을 형성하고, 냉각수 관로(L)를 포함하여 상측 및 하측 금형(15,17)으로 구성되는 상형(13)의 하면에 상부 성형면을 형성한다.

또한, 상기 상형(13)은 소재(5)의 용접부(W)에 대응하는 상부 성형면 일측에 홈(SG)으로 형성되어 상기 소재와의 사이에 냉각 공간부(S)를 형성한다.

그리고 상기 상형(13)의 일 측면에는 냉각유체 공급제어밸브(21)가 설치되어 상형(13) 내부의 공급유로(L1)를 통하여 상기 냉각 공간부(S)에 냉각유체를 공급 제어하고, 상기 상형(13)의 타 측면에는 냉각유체 배출수단(31)이 설치되어 상형(13) 내부의 배출유로(L2)를 통하여 상기 냉각 공간부(S)로부터 배출되는 냉각유체를 배출한다.

또한, 상기 상형(13)의 내부 일측에는 온도센서유닛(41)이 설치되어 상기 냉각 공간부(S) 근처의 온도를 감지하여 그 신호를 제어기(51)로 출력하고, 상기 제어기(51)는 상기 온도센서유닛(41)의 출력신호에 따라 상기 냉각유체 공급제어밸브(21) 및 냉각유체 배출수단(31)의 작동을 제어하도록 구성된다.

그러나 이러한 구성을 갖는 직접냉각방식의 핫 스탬핑 금형에서, 특히, 온도센서유닛(41)은 센서블록43), 온도센서(45), 리턴스프링(47), 고정바(49)로 구성된다.

상기 센서블록(43)은 상형(13)의 일 측면으로부터 상기 냉각 공간부(S) 근처까지 설치홈(MH)을 형성하여 상기 설치홈(MH)에 삽입되며, 내부에는 케이블 홀(CH)에 형성되고, 상기 온도센서(45)는 센서블록(43)의 내측단에 체결되어 상기 설치홈(MH)의 내면에 접촉되며, 상기 케이블 홀(CH)을 통하여 케이블(C)이 외부의 제어기(51)와 연결된다.

또한, 상기 리턴스프링(47)은 센서블록(43)의 내측단 양측에 설치되어 상기 설치홈(MH)의 내면에 지지되고, 상기 고정바(49)는 설치홈(MH)에 이웃하여 상기 상형(13)의 일 측면에 핀을 통하여 설치되어 상기 센서블록(43)의 외측단을 고정한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 온도센서유닛(41)은 온도센서(45)가 상형(13)에 형성된 설치홈(MH)의 내면에 접촉되는 방식으로, 실시간 냉각유체의 온도와 시간의 측면에서 편차가 발생하고, 이러한 온도 및 시간의 편차로 인해 정확한 냉각유체의 공급제어가 어렵다는 단점이 있다.

또한, 센서블록(43)과 설치홈(MH) 내면 사이에 리턴스프링(47)을 적용하나, 금형의 고열에 의한 열해로 접촉면에 부식이 발생하는 등의 단점이 있다.

본 발명의 실시 예는 핫 스탬핑 소재인 TWB 보론강판의 성형 시, TWB 보론 강판에 대하여 열전도에 의한 간접냉각방식과 함께, 용접부에 대하여 냉각유체를 직접 분사하는 직접냉각방식을 병행하는 핫 스탬핑 금형에서, 냉각유체에 직접 노출되어 냉각유체의 실시간 온도를 정확하게 검출하여 냉각유체의 공급제어가 가능하도록 하여 냉각효율을 높일 수 있도록 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 용접부를 갖는 소재를 핫 스탬핑 성형을 위하여 상기 용접부에 대응하여 하형과의 사이에 냉각 공간부를 형성하는 상형을 포함하는 핫 스탬핑 금형에 있어서, 상기 상형의 일 측면으로부터 상기 냉각 공간부 근처까지 체결홀을 형성하고, 상기 체결홀의 내면에는 상기 냉각 공간부와 연결되는 센서홀이 형성되며, 상기 체결홀에 삽입되어 체결되며, 내부에는 케이블 홀이 형성되고, 내측 단면 중앙에는 센서 체결홀이 형성되는 센서홀더; 상기 센서홀더의 센서 체결홀에 체결된 상태로, 감지단이 상기 센서홀에 끼워져 상기 냉각 공간부에 노출되며, 상기 케이블 홀을 통하여 케이블이 외부의 제어기와 연결되는 온도센서; 상기 센서홀더의 내측 단면과 상기 채결홀의 내면 사이에 개재되어 기밀을 유지하는 시일링; 을 포함하여 상기 온도센서가 냉각 공간부 내의 냉각유체에 직접 노출되어 냉각유체의 실시간 온도를 검출하여 온도신호를 제어기로 출력하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛을 제공할 수 있다.

상기 센서홀더는 상기 체결홀의 외측과의 사이에 나사탭을 가공하여 상호 나사 체결될 수 있다.

또한, 상기 센서홀더는 내측 단면에 상기 시일링이 끼워지는 링 홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 시일링은 상기 링 홈에 끼워지도록 둘레 일측을 따라 링 돌기가 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 시일링은 내열성 소재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 스탬핑 소재인 TWB 보론강판의 성형 시, TWB 보론 강판에 대하여 열전도에 의한 간접냉각방식과 함께, 용접부에 대하여 냉각유체를 직접 분사하는 직접냉각방식을 병행하는 핫 스탬핑 금형에서, 온도센서가 냉각 공간부 내의 냉각유체에 직접 노출되어 냉각유체의 실시간 온도를 정확하게 검출하여 제어기로 출력함으로써, 냉각유체 공급제어밸브 및 냉각유체 배출수단에 대한 제어기의 실시간 냉각유체의 공급제어가 가능하도록 하며, 이로 인해 냉각효율을 높일 수 있다.

도 1은 일반적인 핫 스탬핑 공정의 개념도이다.
도 2는 두께가 다른 보론 강판을 이용하여 제작되는 테일러 웰디드 블랭크(TWB)의 용접부 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 직접냉각방식을 갖는 핫 스탬핑 금형의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도센서유닛이 적용된 핫 스탬핑 금형의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 온도센서유닛의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도센서유닛이 적용된 핫 스탬핑 금형의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 온도센서유닛의 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 온도센서유닛이 적용되는 핫 스탬핑용 금형은 보론 강판을 소재로 하는 핫 스탬핑 성형에 이용되는 금형이다.

특히, 상기한 핫 스탬핑용 금형은 고 강성이 요구되는 부분과 나머지 부분의 두께가 서로 다른 보론 강판(5)을 상호 용접하여 제작되는 테일러 웰디드 블랭크(TWB; Tailor Welded Blank)를 소재로 한다.

즉, 핫 스탬핑 성형은 500~800MPa 정도의 인장강도를 가지는 페라이트 조직의 보론 강판을 900℃ 이상의 고온으로 가열하여 오스테나이트 조직 상태로 본 발명의 실시 예와 같은 핫 스탬핑 금형 내에서 한번에 성형한 후, 27℃/sec ~ 30℃/sec의 냉각속도로 급속 냉각시켜 1300~1600MPa 정도의 고 인장강도를 갖는 마르텐사이트 조직의 고 강도 성형품으로 제조하는 성형기술이다.

이러한 핫 스탬핑 성형에 적용되는 핫 스탬핑용 금형은 기본적으로 하형(11)과 상형(13)이 구비되고, 냉각유체 공급제어밸브(21), 냉각유체 배출수단(31), 온도센서유닛(41), 및 제어기(51)가 구비된다.

먼저, 하형(11)은 상면에 하부 성형면(미도시)을 형성하고, 상형(13)은 상기 하부 성형면에 매칭되도록 하면에 상부 성형면(미도시)을 형성한다.

상기 상형(13)은 소재의 두께가 다른 보론 강판을 용접하여 적용한 TWB(5, 이하, TWB 보론 강판)의 용접부(W)에 대응하는 상부 성형면 일측에 홈(SG)으로 형성되어 상기 TWB 보론 강판(5)과의 사이에 냉각 공간부(S)를 형성한다.

이러한 상형(13)은 상측 금형(15)과 하측 금형(17)이 상호 조립되어 형성되고, 상기 상측 금형(15)과 하측 금형(17)의 상호 대응하는 면에는 매설홈을 형성하여 메인 냉각수 유로를 형성하는 냉각수 관로(L)가 매설된다.

여기서, 냉각수 관로(L)는 반복되는 "S" 자 모양으로 형성될 수 있으며, 냉각효율을 고려하여 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 냉각 공간부(S)는 TWB 보론 강판(5)의 용접부(W)를 따라 상형(13)의 하측 금형(17)의 상부 성형면에 일정폭의 홈(SG)으로 형성된다.

상기 냉각유체 공급제어밸브(21)는 상기 상형(13)의 하측 금형(17)의 일 측면에 설치되어 상기 하측 금형(17) 내부의 공급유로(L1)를 통하여 상기 냉각 공간부(S)에 냉각유체를 공급 제어하도록 구성된다.

즉, 상기 냉각유체 공급제어밸브(21)는 상기 하측 금형(17)의 일 측면에 설치된 상태로, 하측 금형(17) 내부의 공급유로(L1)와 외부의 냉각유체 공급라인을 연결한다.

이러한 냉각유체 공급제어밸브(21)는 온 오프형 전자제어 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 공급유로(L1)는 상기 하측 금형(17)의 일 측면과 냉각 공간부(S)를 연결하도록 내부에 관통홀을 가공하여 이루어질 수 있으며, 상기 관통홀에 별도로 삽입되는 공급관으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 냉각유체는 냉각수로 이루어질 수 있으며, 냉각용 에어로 이루어질수도 있다.

또한, 상기 냉각유체 배출수단(31)은 상기 하측 금형(17)의 타 측면에 설치되어 하측 금형(17) 내부의 배출유로(L2)를 통하여 상기 냉각 공간부(S)로부터 배출되는 냉각유체를 외부로 배출하도록 구성된다.

이러한 냉각유체 배출수단(31)은 냉각유체가 냉각수인 경우에 발생되는 증기, 또는 냉각유체가 에어인 경우에 발생되는 고온의 에어를 흡입하여 배출할 수 있는 펌프 또는 팬(Fan)으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 배출유로(L2) 역시, 상기 하측 금형(17)의 타 측면과 냉각 공간부(S)를 연결하도록 내부에 관통홀을 가공하여 이루어질 수 있으며, 상기 관통홀에 별도로 삽입되는 배출관으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 온도센서유닛(41)은 상형(13)의 하측 금형(17) 내부 일측에 설치되어 상기 냉각 공간부(S) 내의 냉각유체와 직접 노출되어 냉각유체의 실시간 온도를 정확하게 검출하여 검출신호를 제어기(51)로 실시간 출력한다.

이러한 온도센서유닛(31)은 하측 금형(17)의 일 측면으로부터 상기 냉각 공간부(S) 근처까지 체결홀(MH)을 형성하고, 상기 체결홀(MH)에 삽입되어 체결되도록 센서홀더(43)를 구성한다.

즉, 상기 체결홀(MH)의 외측과 상기 센서홀더(43)의 외측 외주면에는 나사탭(N)을 가공하여 상호 나사 체결된다.

이러한 센서홀더(43)는 내부에 케이블 홀(CH)이 형성되고, 상기 센서홀더(43)의 내측 단면 중앙에는 센서 체결홀(SMH)이 형성되어 온도센서(45)가 이에 체결된다.

또한, 상기 온도센서(45)는 그 감지단(45a)이 상기 하측 금형(17)의 체결홀(MH) 내면에 형성된 센서홀(SH)을 통하여 끼워져 하측 금형(17)의 냉각 공간부(S) 내부의 냉각유체에 직접적으로 노출된 상태로, 냉각유체의 실시간 온도를 검출하여 케이블(C)로 연결된 외부의 제어기(51)에 온도신호를 실시간으로 출력한다.

이때, 상기 케이블(C)은 센서홀더(43)의 케이블 홀(CH)을 통하여 외부의 제어기(51)에 온도센서(45)를 전기적으로 연결한다.

또한, 센서홀더(43)는 내측 단면과 상기 채결홀(MH)의 내면 사이에 시일링(47)이 개재되어 센서홀더(43)와 냉각 공간부(S) 사이의 기밀을 유지하게 된다.

즉, 상기 센서홀더(43)는 내측 단면에 상기 시일링(47)이 끼워지도록 링 홈(49)이 형성되고, 상기 시일링(47)에는 둘레 일측을 따라 링 돌기(47a)가 형성되어 상기 링 홈(49)에 링 돌기(47a)가 끼워진 상태로 조립된다.

한편, 상기 온도센서(45) 등의 교체가 필요한 경우에는 상기 센서홀더(43)를 체결홀(MH)로부터 풀어서 빼낸 다음, 센서홀더(43) 상의 온도센서(45)를 교체하여 다시 체결홀(MH)에 센서홀더(43)를 체결하는 것으로 교체할 수 있다.

이때, 시일링(47)은 소모품으로 매번 교체해 주는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 온도센서유닛(41)에 의해 상기 제어기(51)는 온도센서(45)로부터 출력되는 냉각 공간부(S) 내 냉각유체의 실시간 온도신호에 따라 상기 냉각유체 공급제어밸브(21) 및 냉각유체 배출수단(31)의 작동을 제어한다.

즉, 제어기(51)는 기본적으로 온도센서(45)의 출력신호가 일정치 이상이면, 냉각유체 공급제어밸브(21)와 냉각유체 배출수단(31)인 펌프 또는 팬을 작동상태로 유지하도록 제어하는 제어로직을 포함한다.

따라서 상기한 바와 같은 온도센서유닛의 작동을 핫 스탬핑 금형의 작동과 함께 설명하면, TWB 보론 강판(5)이 별도의 가열기에서 900℃ 이상으로 가열되어 핫 스탬핑 금형 내에서 한번에 성형된 후, 핫 스탬핑 금형 자체의 열전도에 의한 간접냉각방식으로 급속 냉각(27℃/sec ~ 30℃/sec)되어 고 강도 부품으로 제조된다.

즉, 용접부(W)를 갖는 TWB 보론 강판(5)은 가열기(미도시)에서 900℃ 이상의 온도로 가열한 후, 하형(11)에 로딩한다.

이어서, 상형(13)이 설정된 속도로 하강하여 하형(11)과 함께 TWB 보론 강판(5)을 한번에 핫 스탬핑 성형한다.

이때, 상형(13)은 하형(11)과 함께 고온의 TWB 보론 강판(5)과 접촉된 상태로 내부의 냉각수 유로(L)를 흐르는 냉각수에 의해 냉각된 상태이며, 열전도에 의한 간접냉각방식으로 접촉된 TWB 보론 강판(5)을 27℃/sec ~ 30℃/sec의 냉각 속도로 급속 냉각을 진행한다.

이와 동시에, TWB 보론 강판(5)의 용접부(W)에 대응하는 냉각 공간부(S)에도 냉각유체가 공급되어 상기 용접부(W)를 직접 냉각하게 되는데, 이때, 상기 온도센서(45)는 냉각 공간부(S) 내의 냉각유체에 직접 노출된 상태로, 실시간 냉각유체의 온도를 감지하여 제어기(51)로 온도신호를 출력한다.

그러면, 제어기(51)는 실시간 온도신호가 설정치 이상이면, 냉각유체 공급제어밸브(21)와 냉각유체 배출수단(31)인 펌프 또는 팬의 구동력을 높여 냉각 공간부(S)로 냉각유체의 공급량을 늘리게 된다.

이에 따라, 냉각유체는 냉각 공간부(S) 내에서 TWB 보론 강판(5)의 용접부(W)에 직접적으로 냉각 작용하여 용접부(W)의 급속 냉각을 유지한다.

이러한 냉각과정 중에, 제어기(51)는 온도센서(45)로부터 출력되는 실시간 온도신호가 설정치 이하로 떨어지면, 냉각유체 공급제어밸브(21)와 냉각유체 배출수단(31)인 펌프 또는 팬을 순차적으로 정지시켜 냉각 공간부(S)에 냉각유체의 공급을 차단하고, TWB 보론 강판(5)의 용접부(W)와 다른 부분과의 냉각 속도의 균형을 유지한다.

여기서, 냉각유체 배출수단(31)은 냉각유체 공급제어밸브(21)의 오프(OFF) 이후, 약 1초간 더 작동되도록 하여 냉각수에 의한 잔여 증기 또는 에어에 의한 고온의 에어를 모두 배출하도록 작동 제어될 수 있다.

이와 같이, 냉각이 완료된 핫 스탬핑 성형품은 상형(13)이 상승한 후, 취출되며, 용접부(W)와 이외의 부분이 직접냉각방식 및 간접냉각방식에 의해 고른 냉각 속도로 급속 냉각되어 경량화와 고 강성화가 확보된다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

5: TWB 보론 강판 11: 하형
13: 상형 15: 상측 금형
17: 하측 금형 21: 냉각유체 공급제어밸브
31: 냉각유체 배출수단 41: 온도센서유닛
43: 센서블록 45: 온도센서
47: 시일 49: 링 홈
51: 제어기 N: 나사탭
W: 용접부 S: 냉각 공간부
L: 냉각수 관로 L1: 공급유로
L2: 배출유로

Claims

용접부를 갖는 소재를 핫 스탬핑 성형을 위하여 상기 용접부에 대응하여 하형과의 사이에 냉각 공간부를 형성하는 상형을 포함하는 핫 스탬핑 금형에 있어서,
상기 상형의 일 측면으로부터 상기 냉각 공간부 근처까지 체결홀을 형성하고, 상기 체결홀의 내면에는 상기 냉각 공간부와 연결되는 센서홀이 형성되며,
상기 체결홀에 삽입되어 체결되며, 내부에는 케이블 홀이 형성되고, 내측 단면 중앙에는 센서 체결홀이 형성되는 센서홀더;
상기 센서홀더의 센서 체결홀에 체결된 상태로, 감지단이 상기 센서홀에 끼워져 상기 냉각 공간부에 노출되며, 상기 케이블 홀을 통하여 케이블이 외부의 제어기와 연결되는 온도센서;
상기 센서홀더의 내측 단면과 상기 채결홀의 내면 사이에 개재되어 기밀을 유지하는 시일링;
을 포함하여 상기 온도센서가 냉각 공간부 내의 냉각유체에 직접 노출되어 냉각유체의 실시간 온도를 검출하여 온도신호를 제어기로 출력하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛.
제1항에서 있어서,
상기 센서홀더는
상기 체결홀의 외측과의 사이에 나사탭을 가공하여 상호 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛.
제1항에서 있어서,
상기 센서홀더는
내측 단면에 상기 시일링이 끼워지는 링 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛.
제3항에서 있어서,
상기 시일링은
상기 링 홈에 끼워지도록 둘레 일측을 따라 링 돌기가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛.
제1항 또는 제3항에서 있어서,
상기 시일링은
내열성 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛.