KR20150027557A - 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 성형장치 및 이를 이용한 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법은 블랭크의 양측에 전극을 가압하고, 상기 블랭크를 통해서 전류가 흐르도록하여 상기 블랭크를 가열하는 단계, 가열된 상기 블랭크를 온간 성형하는 단계, 성형된 상기 블랭크를 트리밍하는 단계, 및 트리밍된 상기 블랭크를 적재하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 블랭크의 일정한 구간을 가열하도록 상기 전극은 상기 블랭크에 가압될 수 있다.

Description

전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 성형장치 및 이를 이용한 제조방법{BLANK FORMING DEVICE USING ELECTRIC DIRECT HEATING METHOD AND THE MANUFACTURING METHOD USING THIS}
본 발명은 차체를 만들기 위한 블랭크에 전기를 직접적으로 통과시켜서 가열하고 이를 금형을 이용하여 성형하기 위한 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
차량의 고연비화와 경량화가 추구됨에 따라, 차량 부품들은 지속적으로 고강도화가 이루어지고 있다.
또한, 차량의 각 부분들은 구조적인 특성으로 어떤 부분은 높은 강도가 요구되며, 또 다른 부분은 높은 충격 인성이 요구되는 경우가 있다.
종래에는 이종 강도를 가지는 차량의 부품을 제조함에 있어서, 고강도가 요구되는 부분은 열처리 경화 강판을 이용하여 부품을 제조하고, 상대적으로 낮은 강도가 요구되는 부분은 일반 강판을 사용하여 제조한 후, 이들 부품을 용접에 의하여 접합하는 방법으로 차량을 제조하고 있었다.
한편, 가열로를 이용하여 블랭크(철판)를 가열하는 경우, 가열로를 위한 공간이 필요하고, 가열로를 이용하여 블랭크의 일부분을 가열하는 것은 쉽지 않으며, 가열로를 운영하기 위한 유지비용이 비싸다. 관련선행기술로는 대한민국 공개특허 "10-2011-0075732호"가 있다.
본 발명의 목적은 가열로에 필요한 공간을 절약하고, 블랭크의 일부분을 용이하게 가열하며, 유지비용을 절약하고 생산성을 향상시키는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법은 블랭크의 양측에 전극을 가압하고, 상기 블랭크를 통해서 전류가 흐르도록하여 상기 블랭크를 가열하는 단계, 가열된 상기 블랭크를 온간 성형하는 단계, 성형된 상기 블랭크를 트리밍하는 단계, 및 트리밍된 상기 블랭크를 적재하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 블랭크의 일정한 구간을 가열하도록 상기 전극은 상기 블랭크에 가압될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법은 금형을 이용하여 블랭크를 냉간 성형하는 단계, 성형된 상기 블랭크를 트리밍하는 단계, 성형된 상기 블랭크의 양측에 전극을 가압하고, 상기 블랭크를 통해서 전류가 흐르도록 하여 상기 블랭크를 가열하는 단계, 상기 금형을 냉각시키는 단계, 성형되고 가열된 상기 블랭크를 적재하는 단계를 포함할 수 있다.
성형된 상기 블랭크의 일정한 구간을 가열하도록 상기 전극은 상기 블랭크에 가압될 수 있다.
상기 전극은 성형된 상기 블랭크의 형태에 대응하는 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조장치는, 블랭크, 상기 블랭크의 일측의 양면에 각각 가압되도록 배치되는 한 쌍의 제1전극부, 상기 블랭크의 타측의 양면에 각각 가압되도록 배치되는 한 쌍의 제2전극부, 상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부를 상기 블랭크에 가압하는 가압부, 상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부 주위를 냉각시키는 냉각부, 및 상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부로 설정된 레벨의 전원을 설정시간 동안 공급하여 상기 블랭크를 설정온도로 가열시키는 전원공급제어부를 포함할 수 있다.
상기 전원공급제어부는, 전원공급 시간을 조절하는 타이머컨트롤러, 및 전압을 승압하는 트랜스포머를 포함할 수 있다.
상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부를 이동시키는 이동부를 포함할 수 있다.
상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부는 상기 블랭크의 형태를 따라서 형성될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 가열로에 필요한 공간을 절약하고, 블랭크의 일부분을 용이하게 가열하며, 유지비용을 절약하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형되지 않은 블랭크를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형된 블랭크를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형되지 않은 블랭크의 일부를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형된 블랭크의 일부를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형된 블랭크의 일부를 가열하는 모습을 보여주는 확대 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크를 가열하고 성형하는 블랭크 제조방법을 보여주는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크를 성형하고 가열하는 블랭크 제조방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조장치의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 블랭크 제조장치는 블랭크(120), 제1전극부(100), 제2전극부(110), 및 전원(130)을 포함한다.
상기 제1전극부(100)는 상부전극과 하부전극을 포함하고, 상기 상부전극은 상기 블랭크(120)의 일단부의 상면과 접하고, 상기 하부전극은 상기 블랭크(120)의 일단부의 하면과 접하고, 상기 블랭크(120)의 상면과 하면을 가압할 수 있다.
그리고, 상기 제2전극부(110)는 상부전극과 하부전극을 포함하고, 상기 상부전극은 상기 블랭크(120)의 타단부의 상면과 접하고, 상기 하부전극은 상기 블랭크(120)의 타단부의 하면과 접하고, 상기 블랭크(120)의 상면과 하면을 가압할 수 있다.
상기 제1전극부(100), 상기 블랭크(120), 및 상기 제2전극부(110)를 통해서 전기가 흘러서 상기 블랭크(120)는 설정된 온도 범위로 가열된다. 즉, 상기 블랭크(120)를 흐르는 전기에너지에 의해서 자체적으로 히팅된다.
본 발명의 실시예에서, 초고장력강판인 상기 블랭크(120)에 전기를 공급하여 가열하는 시간은 10초 이내일 수 있고, 약 섭씨 950도까지 올릴 수 있다. 기존의 가열로와 비교하여 공간이 절약되고, 장비를 상시적으로 가동해야 할 필요가 없어서, 유지비가 절약된다.
또한, 가열시간의 단축과 국부적인 가열이 용이하고, 온도제어가 쉬운 장점이 있다. 블랭크의 사이즈는 300mm X 300mm 일수 있고, 목표가열온도는 섭씨 1000도이고, 가열시간은 4초 이내 일 수 있으며, 요구전류는 35kA 100kw일 수 있다.
또한, 상기 제1전극부(100) 및 제2전극부(110)에서 상기 블랭크(120)에 가압하는 가압력은 약 100kgf/cm2일 수 있고, 약 지름28mm의 공압 실린더가 필요하고, 공급되는 공압은 8kgf/cm2이고, 전극의 폭과 길이는 각각 10mm 및 300mm일 수 있다. 그리고, 통전시간이 6초라고 가정하여, 전체 냉각능력은 1.1kw(935kcal/h)일 수 있다.
일반 가열로를 이용하여 블랭크용 국부금형을 제작할 때 금형제작비용이 상승할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서, 전기를 이용하여 블랭크의 일부만 가열하여 금형제작비용을 절감할 수 있고, 공간을 절약하고 다양한 공정에 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 블랭크 제조장치는 블랭크(120), 제1전극부(100), 제2전극부(110), 펜스(200), 가압부(210), 쿨링장치(230), 쿨링라인(232), 리니어가이드(220), 및 전원공급제어부(240)를 포함하고, 상기 전원공급제어부(240)는 타이머컨트롤러(242), 및 트랜스포머(244)를 포함한다.
이동부의 기능을 수행하는 상기 리니어가이드(220)는 상기 제1전극부(100) 또는 상기 제2전극부(110)를 상기 블랭크(120)의 길이방향으로 움직이는 기능을 수행하고, 상기 가압부(210)는 상기 제1전극부(100) 또는 상기 제2전극부(110)의 전극을 상기 블랭크(120)에 가압한다.
상기 쿨링장치(230)와 연결된 상기 쿨링라인(232)을 통해서 냉각유체가 순환되어 상기 제1전극부(100), 상기 제2전극부(110), 및 가열된 주변 부품을 보호할 수 있다.
상기 전원공급제어부(240)는 교류와 직류를 변환하고, 전압을 승압하며, 전원공급의 시기와 시간을 제어하고, 전원을 상기 제1전극부(100) 또는 상기 제2전극부(110)로 안정적으로 공급한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형되지 않은 블랭크를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형된 블랭크를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형되지 않은 블랭크의 일부를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형된 블랭크의 일부를 가열하는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 제조장치를 이용하여 성형된 블랭크의 일부를 가열하는 모습을 보여주는 확대 사시도이다.
도 3을 참조하면, 평평하고 성형되지 않은 상기 블랭크(120)의 전체영역에 전기를 통과시켜 가열한다. 그 다음, 가열된 상기 블랭크(120)를 성형한다.
도 4를 참조하면, 완전하게 성형된 상기 블랭크(120)의 전체영역에 전기를 통과시켜 가열한다. 그 다음, 성형되고 가열된 상기 블랭크(120)를 냉각시킨다.
도 5를 참조하면, 평평하고 성형되지 않은 상기 블랭크(120)의 일부영역에 전기를 통과시켜 가열한다. 그 다음, 가열된 상기 블랭크(120)를 성형한다.
도 6을 참조하면, 완전하게 성형된 상기 블랭크(120)의 일부영역에 전기를 통과시켜 가열한다. 그 다음, 성형되고 가열된 상기 블랭크(120)를 냉각시킨다.
도 7을 참조하면, 완전하게 성형된 상기 블랭크(120)의 상부면과 하부면에 상기 제1전극부(100)가 가압되는데, 상기 제1전극부(100)에서 상기 블랭크(120)와 접하는 부분은 성형된 상기 블랭크(120)의 형태를 따라서 굴곡지게 형성된다. 따라서, 상기 제1전극부(100)는 상기 블랭크(120)로 전원을 효과적으로 전달한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크를 가열하고 성형하는 블랭크 제조방법을 보여주는 순서도이다.
도 8을 참고하면, S800에서 상기 제1전극부(100)와 상기 제2전극부(110)를 이용하여 상기 블랭크(120)에 전원을 공급하여 가열한다. S810에서 가열된 상기 블랭크(120)를 금형에 투입하여 상기 블랭크(120)를 성형한다.
그리고, S820에서 성형된 상기 블랭크(120)의 가장자리를 커팅하고 트리밍하여 후공정을 수행하고, S830에서 로봇 등을 이용하여 완성된 제품을 적재한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크를 성형하고 가열하는 블랭크 제조방법을 보여주는 순서도이다.
도 9를 참조하면, S900에서 금형이나 성형기를 이용하여 상기 블랭크(120)를 상온에서 냉간성형한다. S910에서 컷팅이나 트리밍과 같은 후공정을 통해서 성형된 상기 블랭크(120)를 마무리한다.
그리고, S920에서 마무리된 상기 블랭크(120)에 전기를 흘려서 가열시키고, S930에서 금형이나 가열된 상기 블랭크(120)를 냉각시키고, S940에서 완성된 상기 블랭크(120)를 로봇 등을 이용하여 적재한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 제1전극부 110: 제2전극부
120: 블랭크 130: 전원
200: 펜스 210: 가압부
220: 리니어가이드 240: 전원공급제어부
242: 타이머컨트롤러 244: 트랜스포머
230: 쿨링장치 232: 쿨링라인

Claims (9)

  1. 블랭크의 양측에 전극을 가압하고, 상기 블랭크를 통해서 전류가 흐르도록하여 상기 블랭크를 가열하는 단계;
    가열된 상기 블랭크를 온간 성형하는 단계;
    성형된 상기 블랭크를 트리밍하는 단계; 및
    트리밍된 상기 블랭크를 적재하는 단계; 를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 블랭크의 일정한 구간을 가열하도록 상기 전극은 상기 블랭크에 가압되는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법.
  3. 금형을 이용하여 블랭크를 냉간 성형하는 단계;
    성형된 상기 블랭크를 트리밍하는 단계;
    성형된 상기 블랭크의 양측에 전극을 가압하고, 상기 블랭크를 통해서 전류가 흐르도록 하여 상기 블랭크를 가열하는 단계;
    상기 금형을 냉각시키는 단계;
    성형되고 가열된 상기 블랭크를 적재하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법.
  4. 제3항에서,
    성형된 상기 블랭크의 일정한 구간을 가열하도록 상기 전극은 상기 블랭크에 가압되는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법.
  5. 제4항에서,
    상기 전극은 성형된 상기 블랭크의 형태에 대응하는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 제조방법.
  6. 블랭크;
    상기 블랭크의 일측의 양면에 각각 가압되도록 배치되는 한 쌍의 제1전극부;
    상기 블랭크의 타측의 양면에 각각 가압되도록 배치되는 한 쌍의 제2전극부;
    상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부를 상기 블랭크에 가압하는 가압부;
    상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부 주위를 냉각시키는 냉각부; 및
    상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부로 설정된 레벨의 전원을 설정시간 동안 공급하여 상기 블랭크를 설정온도로 가열시키는 전원공급제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 성형장치.
  7. 제6항에서,
    상기 전원공급제어부는,
    전원공급 시간을 조절하는 타이머컨트롤러, 및
    전압을 승압하는 트랜스포머;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 성형장치.
  8. 제6항에서,
    상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부를 이동시키는 이동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 성형장치.
  9. 제6항에서,
    상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부는 상기 블랭크의 형태를 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 직접 가열 방식을 이용하는 블랭크 성형장치.
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