KR20140094459A - 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치 - Google Patents

열간성형 토션빔 성형기의 추출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정온도 이상 가열하여 제품을 성형하는 열간성형 토션빔(Torsion beam)의 성형기에 관한 것으로, 특히 상하형 금형부 내에서 성형된 토션빔이 상형 금형부에 끼워지는 것을 방지하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치에 관한 것이다.
이를 위해 하형 금형부(2)의 리프트(3)에 형성된 성형 안착홈(4)에 놓여지는 원통형 파이프(201)를 상형 금형부(1)가 하강하여 펀치다이(5)로 프레스 가압하여 토션빔(200)을 성형 제작하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치에 있어서, 상기 상형 금형부(1)에 설치되는 펀치다이(5)는 상형 금형부(1)의 지지블럭(6)에 형성된 안내홈(7)을 따라 승하강 이동되는 푸시패드(8) 내에 고정 설치되되, 상기 푸시패드(8)는 상형 금형부(1)에 접하는 탄발 스프링(9)들을 매개로 탄설되어 이루어진 구조로 되어 있다.

Description

열간성형 토션빔 성형기의 추출장치{Extraction apparatus of hot forming torsion beam extruder}
본 발명은 소정온도 이상 가열하여 제품을 성형하는 열간성형 토션빔(Torsion beam)의 성형기에 관한 것으로, 특히 상하형 금형부 내에서 성형된 토션빔이 상형 금형부에 끼워지는 것을 방지하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 금속재료를 열간 성형하여 제작되는 열간 성형품들은 다양하게 있기 때문에, 본 발명에서는 승용차의 후륜 현가 계통에 사용되는 토션빔을 일예로 들어 설명하지만, 굳이 이에 한정되는 것은 아님을 밝힌다.
통상적으로 승용차의 후륜 현가 계통에 사용되는 토션빔은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 토션빔(200)의 양쪽에 트레일링 암이 연결되어 차량의 선회시 작용하는 원심력에 대한 토션빔의 비틀림으로 자세를 유지하는 기능을 하도록 강한 비틀림 강성과 벤딩 강성을 갖추어 있다.
이 같은 토션빔(200)은 특허된 등록특허 제10-0907225호와 본 출원인에 의해 특허된 등록특허 제10-0848667호의 성형장치에 의하여 열간 성형방식으로 제조되는데, 예를 들어 철판 단면을 "V"형태 또는 "U"형태 등으로 벤딩 작업하여 토션빔(200)을 도 3과 같이 성형하였으며, 그 내측으로 토션바를 결합하고 양쪽으로 차체에 설치되는 트레일링 암과는 별도의 보강판을 통해 용접 결합시키도록 되어 있다.
이와 같이 상하형 금형부를 이용하여 토션빔 성형 제작할 때, 종래에는 상형 금형부의 펀치 다이가 하형 금형부의 리프트의 성형 안착홈에 얹혀진 원통형 파이프를 프레스 가압 형태로 성형하는데, 도 3에 도시된 토션빔(200)과 같이 중앙부는 비틀림 강성을 위하여 그 단면이 두 겹의 "V"형태를 형성하고, 양측부는 그 단면이 "ㅁ"형태를 갖추면서 상기 "V"와 "ㅁ" 사이의 형태를 가변형상을 갖춘 토션빔(200)으로 형성하였다.
그러나 종래에는 상기 토션빔(200)의 중앙부분을 이루는 "V"형태를 프레스 가압 성형하는 상형 금형부의 펀치다이에 성형이 완료된 토션빔이 끼워져서 상형 금형부와 함께 상승하게 되면, 센서가 오류를 감지하여 경고 또는 경보신호를 보내기 때문에 작업자는 생산을 중단하게 되고, 수작업을 통하여 성형된 제품인 토션빔을 상형 금형부에서 추출하게 되는데 이러한 작업과정은 토션빔 생산성 저하를 초래하게 되는 큰 단점으로 제기되어 왔다.
대한민국등록특허공보 제10-0907225호
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 상하형 금형부를 이용하여 원통형 파이프를 토션빔으로 열간 성형할 때, 성형이 완료된 토션빔이 상형 금형부의 펀치 다이에 끼워져 함께 상승되는 것을 예방함에 따라 제품의 생산성 향상과 제품 불량률 감소가 이루어지는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하형 금형부의 리프트에 형성된 성형 안착홈에 놓여지는 원통형 파이프를 상형 금형부가 하강하여 펀치다이로 프레스 가압하여 토션빔을 성형 제작하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치에 있어서, 상기 상형 금형부에 설치되는 펀치다이는 상형 금형부의 지지블럭에 형성된 안내홈을 따라 승하강 이동되는 푸시패드 내에 고정 설치되되, 상기 푸시패드는 상형 금형부에 접하는 탄발 스프링들을 매개로 탄설되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 푸시패드의 밑면에는 하형 금형부의 리프트 상면에 접촉하는 푸시패드 발란스들이 설치되어 있어서 선행 접촉방지와 충격완화 역할을 수행하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 성형 안착홈에 놓여진 원통형 파이프가 열간 상태에서 상기 펀치다이의 가압에 의해 토션빔으로 성형될 때에, 상기 푸시패드와 토션빔의 접촉에 의한 상기 토션빔의 변형을 방지할 수 있도록 상기 푸시패드의 밑면과 상기 토션빔의 윗면 사이에는 상하방향으로 일정 갭이 존재하는 것을 특징으로 한다.
상기 성형 안착홈에 놓여진 원통형 파이프가 열간 상태에서 상기 펀치다이의 가압에 의해 토션빔으로 성형된 후 냉간 상태에서 상기 펀치다이가 상승 이동할 때에, 상기 토션빔이 상기 펀치다이에 끼워진 상태로 함께 상승하는 것을 방지할 수 있도록 상기 푸시패드의 밑면과 상기 토션빔의 윗면사이에 좌우방향으로 오버랩 구간이 존재하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 따른 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치는 상하형 금형부를 이용하여 토션빔을 열간 성형할 때 성형완료된 토션빔이 상형 금형부에 펀치다이에 끼워져서 함께 상승하지 않고, 하형 금형부의 리프트에 형성된 성형 안착홈에 놓여지기 때문에 상형 금형부의 펀치다이에 제품 끼움이 발생하지 않아서 원활한 제품 추출로 생산성 향상과 제품 불량률 감소에도 도움을 주도록 되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열간성형 토션빔을 성형하는 성형기의 전체 사시도,
도 2는 도 1에서 상형 금형부를 제외한 하형 금형부의 사시도,
도 3은 도 2의 하형 금형부에서 성형 완료된 토션빔이 리프트에 의해 들어 올려진 상태를 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명의 요부인 토션빔의 추출장치가 도시된 상하형 금형부의 부분 사시도,
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 작동상태를 보여주는 작동 흐름도,
도 6은 원통형 파이프가 열간 상태에서 펀치다이의 가압에 의해 토션빔으로 성형된 상태로서 도 5h의 요부 확대도,
도 7은 열간 상태에서 성형된 토션빔이 냉간 상태에서 펀치다이와 함께 상승 이동하는 것을 방지하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도 1 내지 도 7을 참조로 상세히 설명한다.
도 1과 도 2는 본 발명이 적용되는 열간성형 토션빔을 성형 제작하는 성형기(100)를 보여주는 도면으로, 도 1은 성형기(100)의 상하형 금형부(1,2)가 결합된 상태를 보여주고, 도 2는 상형 금형부(1)가 제거된 상태에서 하형 금형부(2) 만을 보여준다.
그리고 도 3은 도 2의 하형 금형부(2)의 성형 안착홈(4)에서 성형 완료된 토션빔(200)이 리프트(3)에 의해 올려져 추출대기 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 하형 금형부(2)의 리프트(3)에 형성된 성형 안착홈(4)에 놓여지는 원통형 파이프(201)를 상형 금형부(1)가 하강하여 펀치다이(5)로 프레스 가압하여 토션빔(200)을 성형 제작하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치에 있어서, 상기 상형 금형부(1)에 설치되는 펀치다이(5)는 상형 금형부(1)의 지지블럭(6)에 형성된 안내홈(7)을 따라 승하강 이동되는 푸시패드(8) 내에 고정 설치되되, 상기 푸시패드(8)는 상형 금형부(1)에 접하는 탄발 스프링(9)들을 매개로 탄설되어 있는데, 여기서 상기 탄발 스프링(9)은 가스 스프링 등으로 대체할 수 있다.
즉, 상형 금형부(1)에는 하형 금형부(2)의 리프트(3)를 향해 돌출되도록 지지블럭(6)이 고정 설치되고, 상기 지지블럭(6)에 의해 형성된 안내홈(7)속에 푸시패드(8)가 상기 안내홈(7)을 따라 승하강 이동이 가능하도록 설치되며, 상기 푸시패드(8)에는 펀치다이(5)가 고정 설치되고, 상기 상형 금형부(1)와 상기 푸시패드(8)에 탄발 스프링(9)이 지지되게 설치된 구조로, 상기 탄발 스프링(9)은 푸시패드(8)가 리프트(3)를 향하는 방향으로 이동할 수 있게 상기 푸시패드(8)에 탄성력을 제공하는 역할을 하는 것이다.
그리고, 상기 푸시패드(8)의 밑면에는 하형 금형부(2)의 리프트(3) 상면에 접촉하는 푸시패드 발란스(10)들이 설치되어 있어서 선행 접촉방지와 충격완화 역할을 수행하도록 되어 있다.
즉, 성형 안착홈(4)에 놓여진 원통형 파이프(201)가 열간 상태에서 펀치다이(5)의 가압에 의해 토션빔(200)으로 성형되기 위해 상형 금형부(1)가 하강할 때에, 상기 푸시패드(8)의 밑면에 설치된 푸시패드 발란스(10)는 하형 금형부(2)의 리프트(3) 상면에 접촉하게 되는 바, 이로 인해 열간 상태에서 토션빔(200)의 성형시 푸시패드(8)와 토션빔(200)의 직접적인 접촉을 방지할 수 있게 된다.
이를 위해, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 성형 안착홈(4)에 놓여진 원통형 파이프(201)가 열간 상태에서 펀치다이(5)의 가압에 의해 토션빔(200)으로 성형될 때에, 푸시패드(8)와 토션빔(200)의 접촉에 의한 상기 토션빔(200)의 변형을 방지할 수 있도록 상기 푸시패드(8)의 밑면과 상기 토션빔(200)의 윗면 사이에는 상하방향으로 일정 갭(G1)이 존재하는 것을 특징으로 한다.
열간 상태에서 펀치다이(5)의 가압으로 원통형 파이프(201)를 토션빔(200)으로 성형할 때에 푸시패드(8)의 밑면이 토션빔(200)의 윗면과 접촉하게 되면, 푸시패드(8)의 가압에 의해 토션빔(200)의 윗면에 변형이 발생될 우려가 있고, 이럴 경우 품질에 대한 불량률이 높아지는 단점이 있는 바, 이를 예방하기 위해 푸시패드(8)의 밑면과 토션빔(200)의 윗면 사이에는 상하방향으로 일정 갭(G1)이 존재하는 것을 특징으로 하고, 상기 갭(G1)의 존재를 위해서 푸시패드(8)의 밑면에 푸시패드 발란스(10)를 설치하게 되는 것이다.
또한, 성형 안착홈(4)에 놓여진 원통형 파이프(201)가 열간 상태에서 펀치다이(5)의 가압에 의해 토션빔(200)으로 성형되고 나면, 냉각수를 이용해서 성형이 완료된 토션빔(200)을 냉각시키게 되고, 토션빔(200)을 냉각시키고 난 후에는 냉간 상태에서 성형이 완료된 토션빔(200)을 추출하게 된다.
즉, 성형이 완료된 토션빔(200)의 추출을 위해 냉간 상태에서 상형 금형부(1)가 도 7과 같이 상승 이동하면 지지블럭(6)도 함께 상승 이동하고, 이때 푸시패드(8)는 탄발 스프링(9)에 의해 하강 이동하게 된다.
상형 금형부(1)의 상승 이동에 의해 펀치다이(5)가 상승 이동하게 되면, 이때 토션빔(200)은 펀치다이(5)에 끼워진 상태로 함께 상승하게 되는데, 이때 펀치다이(5)에 끼워진 상태로 상승 이동하던 토션빔(200)은 탄발 스프링(9)에 의해 하강하는 푸시패드(8)의 밑면과 윗면이 접촉해서 더 이상 상승 이동하지 않고, 대신에 푸시패드(8)에 윗면이 걸려지게 됨으로써 펀치다이(5)로부터 분리되고, 펀치다이(5)로부터 분리된 토션빔(200)은 낙하해서 리프트(3)의 성형 안착홈(4)으로 안착이 된다.
냉각수에 의해 냉각된 토션빔(200)의 냉간 상태에서는 토션빔(200)이 푸시패드(8)와 접촉하게 되더라도 성형이 완료된 토션빔(200)은 형상이 변형되지 않게 된다.
이를 위해, 본 발명은 성형 안착홈(4)에 놓여진 원통형 파이프(201)가 열간 상태에서 펀치다이(5)의 가압에 의해 토션빔(200)으로 성형된 후 냉간 상태에서 상기 펀치다이(5)가 상승 이동할 때에, 상기 토션빔(200)이 상기 펀치다이(5)에 끼워진 상태로 함께 상승하는 것을 방지할 수 있도록 상기 푸시패드(8)의 밑면과 상기 토션빔(200)의 윗면사이에 좌우방향으로 오버랩 구간(C1)이 존재하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 대해 도 5a 내지 도 5h를 참조로 작동 설명한다.
도 5a에 도시된 바와 같이 먼저 하형 금형부(2)에서 리프트 실린더(11)에 의해 들어 올려진 리프트(3)의 성형 안착홈(4)에 원통형 파이프(201)가 놓여지게 되면, 펀치다이(5)를 구비한 상형 금형부(1)가 하강하여 도 5b와 같이 상기 누름가스 스프링(12)이 하형 금형부(2)의 리프트(3)에 접촉되며, 상기 리프트(3)는 리프트 실린더(11)에 의해 다시 하강하여 하형 금형부(2) 내에 위치하게 된다.
이어 도 5c와 도 5d 처럼 상기 상형 금형부(1)는 계속 하강하고 푸시패드(8)에 고정 설치된 펀치다이(5)가 열간 상태에서 원통형 파이프(201)를 프레스 가압하여 성형하게 되는데, 이때 상기 푸시패드(8)의 푸시패드 발란스(10)는 하형 금형부(2)의 리프트(3)에 접촉한다.
이어 도 5e와 도 5f 처럼 상형 금형부(1)의 펀치다이(5)는 하형 금형부(2)의 성형 안착홈(4)에 놓여진 원통형 파이프(201)를 가압하여 토션빔(200)으로 성형하게 됨과 동시에, 펀치다이(5)를 갖춘 푸시패드(8)는 리프트(3)에 접한 상태에서 지지블럭(6)의 안내홈(7)을 따라 상승하여 탄발 스프링(9)들을 압축시키게 된다.
상기와 같이 열간 상태에서 펀치다이(5)의 가압에 의해 원통형 파이프(201)가 토션빔(200)으로 성형될 때에 푸시패드(8)의 밑면과 상기 토션빔(200)의 윗면 사이에는 상하방향으로 일정 갭(G1)이 존재하게 되는 바, 이로 인해 열간 상태에서 토션빔(200)의 성형시 푸시패드(8)와 토션빔(200)의 직접적인 접촉을 방지할 수 있게 되고, 이를 통해 푸시패드(8)에 의한 토션빔(200)의 변형을 방지할 수 있게 됨으로써, 성형이 완료된 토션빔(200)은 우수한 품질을 확보할 수 있게 된다.
이와 같이 상하형 금형부(1,2)에 의해서 토션빔(200)의 성형이 완료되고 나면, 도 5g와 같이 하형 금형부(2)에서 상형 금형부(1)가 이격 되면서 상승하게 되는데, 이때 상형 금형부(1)에서 탄발 스프링(9)들의 복원력에 의해 푸시패드(8)는 지지블럭(6)의 안내홈(7)에서 하강하여 최초의 위치로 복귀되고, 이때 상기 하형 금형부(2)의 리프트(3)에 형성된 성형 안내홈(4)에 위치한 토션빔(200)이 상기 펀치다이(5)에 끼워져서 함께 상승 이동하는 것을 하강하는 푸시패드(8)가 밀어냄에 따라 상기 성형 완료된 토션빔(200)은 도 5g와 같이 하형 금형부(2)의 성형 안착홈(4)에 위치하게 된다.
즉, 상형 금형부(1)의 상승 이동에 의해 펀치다이(5)가 상승 이동하게 되면, 이때 냉간 상태의 토션빔(200)은 펀치다이(5)에 끼워진 상태로 함께 상승하게 되는데, 이때 펀치다이(5)에 끼워진 상태로 상승 이동하던 토션빔(200)은 탄발 스프링(9)에 의해 하강하는 푸시패드(8)의 밑면과 윗면이 접촉해서 더 이상 상승 이동하지 않고, 대신에 푸시패드(8)에 윗면이 걸려지게 됨으로써 펀치다이(5)로부터 분리되고, 펀치다이(5)로부터 분리된 토션빔(200)은 낙하해서 리프트(3)의 성형 안착홈(4)으로 안착이 된다.
그리고 도 5h와 같이 상형 금형부(1)가 상사점에 위치하면 하형 금형부(2)에서 리프트(3)가 상승함에 따라 들어 올려진 리프트(3)의 성형 안착홈(4)에서 성형이 완료된 토션빔(200)을 끄집어 추출할 수 있기 때문에 종래와 같이 상형 금형부(1)의 펀치다이(5)에 끼워져 올라간 상태의 토션빔(200)의 추출을 방지할 수 있어서, 본 발명은 생산성 향상과 제품 변형방지에 도움을 주도록 되어 있다.
1 - 상형 금형부 2 - 하형 금형부
3 - 리프트 4 - 성형 안착홈
5 - 펀치다이 6 - 지지블럭
7 - 안내홈 8 - 푸시패드(Push pad)
9 - 탄발 스프링 10 - 푸시패드 발란스
11 - 리프트 실린더 12 - 누름가스 스프링

Claims (4)

  1. 하형 금형부(2)의 리프트(3)에 형성된 성형 안착홈(4)에 놓여지는 원통형 파이프(201)를 상형 금형부(1)가 하강하여 펀치다이(5)로 프레스 가압하여 토션빔(200)을 성형 제작하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치에 있어서,
    상기 상형 금형부(1)에 설치되는 펀치다이(5)는 상형 금형부(1)의 지지블럭(6)에 형성된 안내홈(7)을 따라 승하강 이동되는 푸시패드(8) 내에 고정 설치되되, 상기 푸시패드(8)는 상형 금형부(1)에 접하는 탄발 스프링(9)들을 매개로 탄설되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 푸시패드(8)의 밑면에는 하형 금형부(2)의 리프트(3) 상면에 접촉하는 푸시패드 발란스(10)들이 설치되어 있어서 열간 성형 시 선행 접촉방지를 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 성형 안착홈(4)에 놓여진 원통형 파이프(201)가 열간 상태에서 상기 펀치다이(5)의 가압에 의해 토션빔(200)으로 성형될 때에, 상기 푸시패드(8)와 토션빔(200)의 접촉에 의한 상기 토션빔(200)의 변형을 방지할 수 있도록 상기 푸시패드(8)의 밑면과 상기 토션빔(200)의 윗면 사이에는 상하방향으로 일정 갭(G1)이 존재하는 것을 특징으로 하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 성형 안착홈(4)에 놓여진 원통형 파이프(201)가 열간 상태에서 상기 펀치다이(5)의 가압에 의해 토션빔(200)으로 성형된 후 냉간 상태에서 상기 펀치다이(5)가 상승 이동할 때에, 상기 토션빔(200)이 상기 펀치다이(5)에 끼워진 상태로 함께 상승하는 것을 방지할 수 있도록 상기 푸시패드(8)의 밑면과 상기 토션빔(200)의 윗면사이에 좌우방향으로 오버랩 구간(C1)이 존재하는 것을 특징으로 하는 열간성형 토션빔 성형기의 추출장치.
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