KR20180065520A

KR20180065520A - 형상측정장치 및 이를 이용하는 하이드로포밍 성형 방법

Info

Publication number: KR20180065520A
Application number: KR1020160166508A
Authority: KR
Inventors: 길호현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-18
Also published as: KR101942924B1

Abstract

본 발명은 적어도 벤딩된 제품의 형상을 측정하는 형상측정장치 및 이를 이용한 하이드로포밍 성형 방법에 관한 것으로서, 상기 형상측정장치는 상기 제품이 배치되는 홈이 형성된 블럭; 및 적어도 하나의 측정장치;를 포함하며, 상기 측정장치는 상기 제품과 상기 홈의 측면 사이의 갭(G)을 측정한다. 이에 따라, 상기 형상측정장치는 측정된 형상 정보를 기반으로 제품의 불량 유무를 판단할 수 있다.

Description

형상측정장치 및 이를 이용하는 하이드로포밍 성형 방법{Apparatus for measurement of shape and Hydroforming method using the same}

본 발명은 형상측정장치 및 이를 이용하는 하이드로포밍 성형 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 하이드로포밍 전 굽힘가공(Bending)된 반제품의 형상을 측정 및 검사하는 형상측정장치 및 상기 형상측정장치에 의해 측정된 측정치를 기반으로 반제품의 하이드로포밍 성형가능 여부를 판단하는 하이드로포밍 성형 방법에 관한 것이다.

상기 하이드로포밍 방법은 크게 튜브 하이드로포밍(tube hydroforming)과 판재 하이드로포밍(sheet hydroforming)으로 구분하고, 상기 판재 하이드로포밍은 금형다이와 함께 가압장치를 사용하므로 하이드로미케니컬 딥드로잉(hydromechanical deep drawing)이라고도 한다.

튜브 하이드로포밍의 경우, 롤 포밍으로 제조된 강관이나 알루미늄 압출튜브(파이프) 등을 소재로 사용하며, 속이 빈 중공제품을 프리포밍 다이 내부에 위치시켜 최종 형상에 근접하게 성형한 다음, 중공제품의 내부에 액체를 이용한 압력을 가함으로써, 원하는 형상이 복잡한 형상이라도 용이하게 제조할 수 있다.

그에 따라, 상기 튜브 하이드로포밍은 제품의 무게를 감소시켜 경량화 달성에 유리하며, 용접작업이 거의 필요 없어 작업성을 크게 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 하이드로포밍 성형 공정은 조관기(10), 프리포밍기(20), 하이드로포밍기(30), 레이저 커팅기(40) 등을 이용하여 소재를 성형할 수 있다. 이때, 상기 소재의 이동은 로봇암(50)을 통해 이루어질 수 있다.

조관기(10)는 강판을 심용접(seam welding) 또는 저항용접하여 튜브(강관)로 가공하고, 프리포밍기(20)에서는 하이드로포밍기(30)의 금형에 튜브형 강관을 안착시킬 수 있도록 금형의 형상에 맞게 튜브형 강관의 일부를 가공한다.

하이드로포밍기(30)의 금형은 성형하고자 하는 제품의 최종 형상에 대응되는 형상의 성형홈을 포함할 수 있다. 상세하게는 하부 금형과 상부 금형이 서로 대면할 수 있도록 배치되고, 하부금형과 상부금형의 각각 서로 대면하는 면에 성형홈이 형성되고, 하부금형과 상부금형에 각각 형성된 성형홈이 서로 맞대어지면서 제품의 최종 형상에 대응되는 형상이 완성된다.

이러한 하이드로포밍 기술은 종래의 스탬핑(stamping) 및 용접(welding)을 대체하는 방법으로서, 튜브형 강관의 양단을 펀치로 밀폐시키고 튜브 내부에 액체를 주입한 후, 수압을 상승시켜 원하는 형상으로 성형하는 기술이다. 부연하자면, 하이드로포밍 기술은 고압의 유체(물 등)를 튜브 내부에 담지시키고 더욱 압력을 가하여 상, 하부 금형의 틀에 맞추어 튜브를 확관시켜서 원하는 형상으로 성형하는 기술이다. 이러한 공정을 수행하기 위해서는 우선 튜브를 금형에 피딩(feeding)시켜야 하고 공정을 위해서는 튜브 내부에 소정의 유체(성형유)를 주입하고 이를 고압으로 가압하여 튜브를 확관시키게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하이드로포밍 성형 공정은 판재를 조관 성형하여 튜브로 만들고, 하이드로포밍 공정에서 원할한 성형을 위해 굽힘가공(Bending) 및 프리-포밍(Pre-forming) 공정 단계를 거치게 된다. 그리고 나서, 하이드로피어싱(Hydropiercing) 또는 레이저 컷팅(Laser Cutting) 공정 단계를 통해 소재에 홀을 가공하여 하이드로포밍 완제품을 완성할 수 있다.

여기서, 굽힘가공 공정(벤딩 공정)은 제품의 기본형상을 만드는 공정으로서, 벤딩 형상(치수)이 부적정할 시 하이드로포밍(Hydroforming) 성형 공정을 수행하고 나서 불량(Crack, Neck, Dimple 등)을 확인할 수 있다.

즉, 벤딩 형상은 최종단계에서 정상적인 제품을 생산하기 위한 중요한 인자이다. 현재, 벤딩 완료 후 형상에 대해서 측정하지 않기 때문에, 벤딩 형상에 대한 합격유무를 판단할 수 없다.

그에 따라, 벤딩(Bending) 불량은 최종단계인 하이드로포밍(Hydroforming) 공정 단계에서 불량으로 나타남으로써 확인 가능하다.

도 3은 벤딩 형상 불량에 따른 하이드로포밍 공정 후 발생하는 불량을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 벤딩 불량인 경우 하이드로포밍 공정 후 완제품에 딤플(Dimple, D)이 발생하는 문제가 있다.

이러한 벤딩 형상 불량을 일으키는 원인 중 하나로 와이퍼(60)의 마모 및 교체시 설치 불량이 있다.

굽힘가공 공정에서 이용되는 와이퍼(60)는 사용량 및 사용 시간에 따라 마모가 발생하여 교체를 필요로 한다.

이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 와이퍼(60, Wiper)의 마모 또는 교체에 따라, 소재의 벤딩 형상이 달라지기 때문에 하이드로포밍 공정 전에 벤딩 조건을 재설정(Setting)할 필요가 있다.

그러나, 현재 반제품의 벤딩 형상을 측정하고 있지 않은바, 최종단계인 하이드로포밍(Hydroforming) 공정 단계에서 불량을 확인하고서야 벤딩 조건을 재설정(Setting)할 수 있다.

따라서, 벤딩 공정 후 다음 공정에서의 불량방지 및 설비 재설정을 위해 소재의 벤딩완료 후 반제품(Bending) 형상을 측정하는 형상 검증 과정 및 장치가 요구되고 있는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하이드로포밍 공정 전에 벤딩된 반제품의 형상을 측정하는 형상측정장치를 제공한다.

또한, 상기 반제품의 형상 측정을 통한 형상 검증과정을 통해 반제품의 하이드로포밍 성형가능 여부를 판단하는 하이드로포밍 성형 방법을 제공한다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제는 실시예에 따라, 벤딩 형상이 형성된 반제품의 형상을 측정하는 형상측정장치에 있어서, 상기 반제품이 배치되는 홈이 형성된 블럭; 및 적어도 하나의 측정장치;를 포함하며, 상기 측정장치는 상기 반제품과 상기 홈의 측면 사이의 갭(G)을 측정하는 형상측정장치에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 측정장치는, 측정실린더; 상기 측정실린더의 일측에 배치되는 로드; 및 상기 측정실린더에 배치되는 센서부를 포함하며, 상기 측정실린더는 소정의 압력을 상기 로드의 일측에 인가할 수 있다.

그리고, 상기 로드는, 몸체; 상기 몸체의 일측에 배치되어 상기 반제품과 상기 홈의 측면 사이로 삽입되는 측정구; 및 상기 몸체의 타측에 배치되어 상기 센서부의 감지 대상인 플랜지를 포함하며, 상기 측정구는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 측정구의 외면에는 눈금이 표시될 수 있다.

또한, 상기 센서부는 상기 측정실린더에 상호 이격되게 배치되는 상부 센서와 하부 센서를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 상부 센서와 상기 하부 센서는 상기 측정실린더에 이동가능하게 배치될 수 있다.

그리고, 상기 하부센서만 상기 로드의 상기 플랜지를 감지하는 경우 합격 처리하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 상부센서가 상기 로드의 상기 플랜지를 감지하는 경우 불합격 처리할 수 있다.

한편, 상기 측정장치를 회동시키는 회동부를 더 포함하며, 상기 회동부는 상기 측정장치가 상기 갭을 측정하는 측정 위치와 상기 갭의 측정을 해제하는 대기 위치 사이로 상기 측정장치를 회동시킬 수 있다.

바람직하게, 상기 회동부는, 회동축; 상기 회동축을 회동시키는 구동부; 및 상기 회동축의 회동에 따라 회동하는 지지부를 포함하며, 상기 로드는 지지부의 일측에 이동가능하게 배치될 수 있다.

한편, 상기 홈에 상기 반제품의 배치시, 상기 반제품을 고정하는 고정부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 고정부는 상기 반제품의 일측을 지지하는 고정 프레임; 및 상기 고정 프레임에 상기 반제품을 밀착시키는 고정실린더를 포함할 수 있다.

또한, 상기 반제품은 벤딩된 강관으로 제공될 수 있다.

상기 과제는 실시예에 따라, 스틸 플레이트를 구부리고 용접하여 튜브형 강관을 제조하는 조관 단계; 상기 강관을 굽힘가공하는 벤딩 단계; 굽힘가공된 상기 강관을 예비 성형하여 반제품을 제조하는 프리포밍 단계; 형상측정장치를 이용하여 상기 반제품의 형상을 측정하는 형상검증 단계를 포함하며, 상기 형상측정장치는 벤딩 형상이 형성된 상기 반제품이 배치되는 홈이 형성된 블럭; 및 적어도 하나의 측정장치;를 포함하며, 상기 측정장치는 상기 반제품과 상기 홈의 측면 사이의 갭을 측정하는 하이드로포밍 성형 방법에 의해 달성된다.

또한, 상기 갭을 기반으로 상기 형상검증 단계에서 불합격 처리된 상기 반제품을 스크랩 박스로 회수하는 회수단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 갭을 기반으로 상기 형상 검증 단계에서 합격 처리된 반제품 내부에 수압을 가하여 완제품을 제조하는 하이드로포밍 단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 형상측정장치는 하이드로포밍 공정 전에 벤딩된 반제품의 형상을 측정할 수 있다. 그에 따라, 상기 형상측정장치는 측정된 형상 정보를 기반으로 반제품의 불량 유무를 판단할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 성형 방법은 상기 형상측정장치를 이용하여 반제품의 불량 유무를 판단하고, 상기 반제품의 불량시 불량 판정된 반제품을 회수할 수 있다.

그에 따라, 상기 하이드로포밍 성형 방법은 합격 판정된 반제품을 이용하여 하이드로포밍 성형을 하기 때문에, 완제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 반제품의 불량시, 설비 재설정을 하여 하이드로포밍 성형 전에 불량품 발생을 최소화할 수 있다.

도 1은 하이드로포밍 성형 공정을 나타내는 도면이고,
도 2는 하이드로포밍 성형 공정을 통해 소재가 완제품에 이르기까지 소재의 변형과정을 나타내는 도면이고,
도 3은 벤딩 형상 불량에 따른 하이드로포밍 공정 후 발생하는 불량을 나타내는 도면이고,
도 4는 와이퍼를 나타내는 도면이고,
도 5는 실시예에 따른 형상측정장치를 나타내는 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 형상측정장치의 제어부의 전기적 연결 관계를 나타내는 블럭도이고,
도 7a는 도 5의 A-A선을 나타내는 도면으로서, 실시예에 따른 형상측정장치에 구비되는 측정장치의 대기 위치를 나타내는 도면이고,
도 7b는 도 5의 A-A선을 나타내는 도면으로서, 실시예에 따른 형상측정장치에 구비되는 측정장치의 측정 위치를 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 형상측정장치의 측정실린더 내부에서 로드의 이동을 나타내는 도면이고,
도 9는 실시예에 따른 하이드로포밍 성형 방법을 나타내는 블럭도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 형상측정장치(1)는 하이드로포밍 공정 전에 적어도 일 영역이 벤딩된 제품(2)의 형상을 측정할 수 있다. 여기서, 제품(2)은 미완성 상태인바, 이하 상기 제품을 반제품(2)이라고 명명하여 완제품과 구분함으로써 설명을 명확히 한다.

그에 따라, 상기 형상측정장치(1)는 측정된 측정정보를 기준으로 반제품(2)의 하이드로포밍 성형가능 여부를 판단하여 불량 방지 및 설비 재설정을 가능하게 한다.

상기 형상측정장치(1)는 벤딩 형상(굽힘 형상)이 마련된 반제품(2)의 형상을 측정할 수 있다. 좀 더 상세하게는 반제품(2)의 일측과 측정의 기준이 되는 면 사이의 갭(G, Gap)을 측정하여 반제품(2)의 형상을 측정할 수 있다. 여기서, 반제품(2)은 내부에 유체를 이용하여 높은 압력을 인가할 수 있는 벤딩된 강관 또는 튜브(tube)로 제공될 수 있다.

도 5 내지 도 8을 참조하여 살펴보면, 상기 형상측정장치(1)는 블럭(100), 측정장치(200), 회동부(300), 고정부(400), 제어부(500) 및 인지부(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(500)는 측정장치(200), 회동부(300) 및 인지부(600)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 회동부(300)는 측정장치(200)가 갭(G)을 측정하는 측정 위치와 갭(G)의 측정을 해제하는 대기 위치 사이로 측정장치(200)를 회동시킬 수 있다.

블럭(100)은 상기 형상측정장치(1)에 복수 개가 배치될 수 있다. 그리고, 블럭(100)은 반제품(2)을 지지할 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 블럭(100)에는 벤딩 공정에 의해 반제품(2)의 형상 변화가 큰 꺽임부가 배치될 수 있다.

블럭(100)은 반제품(2)의 벤딩 형상에 맞게 형상을 측정할 수 있도록 기준이되는 면을 제공할 수 있다.

즉, 블럭(100)은 반제품(2)이 배치될 수 있도록 마련된 홈(110)을 포함할 수 있다. 그리고, 홈(110)을 형성하기 위해 블럭(100)은 저면(111) 및 저면(111)의 양측에서 수직하게 형성되는 두 개의 측면(112)을 포함할 수 있다.

그에 따라, 측면(112) 중 어느 하나는 상기 갭(G)을 측정하기 위한 기준면으로 제공될 수 있다.

따라서, 반제품(2)과 측면(112) 사이에는 측정장치(200)의 일측이 삽입될 수 있다. 이를 위해, 홈(110)은 반제품(2)과의 오프셋(Off-Set)이 형성될 수 있도록 제작되어야 한다. 여기서, 상기 오프셋은 반제품(2)의 형상에 따라 변동될 수 있다.

측정장치(200)는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 반제품(2)과 측면(112) 사이의 갭(G)을 측정할 수 있다.

도 7은 도 5의 A-A선을 나타내는 도면으로서, 도 7a는 측정장치의 대기 위치를 나타내는 도면이고, 도 7b는 측정장치의 측정 위치를 나타내는 도면이다.

그리고, 도 8은 실시예에 따른 형상측정장치의 측정실린더 내부에서 로드의 이동을 나타내는 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하여 살펴보면, 측정장치(200)는 측정실린더(210), 로드(220) 및 센서부(230)를 포함할 수 있다. 여기서, 로드(220)는 몸체(221), 몸체(221)의 일측에 배치되는 측정구(222) 및 몸체(221)의 타측에 배치되는 플랜지(223)를 포함할 수 있다.

그리고, 센서부(230)는 로드(220)의 플랜지(223)를 감지할 수 있다.

도 7a, 도 7b 및 도 8에 도시된 바와 같이, 센서부(230)는 측정실린더(210)에 상호 이격되게 배치되는 하부 센서(231)와 상부 센서(232)를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(500)는 센서부(230)의 신호를 종합적으로 취합하여 반제품(2)의 형상을 검증할 수 있다.

여기서, 하부 센서(231)와 상부 센서(232)는 접촉 센서일 수 있다. 또한, 하부 센서(231)와 상부 센서(232)는 초음파 센서 또는 적외선 센서로 제공될 수 있다.

측정실린더(210)는 로드(220)의 일측에 소정의 압력을 인가할 수 있다. 그에 따라, 로드(220)는 측정실린더(210)에 의해 기 설정된 위치로 이동할 수 있다.

예컨데, 도 7a 및 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 측정실린더(210)의 소정의 압력에 의해 로드(220)의 플랜지(223)가 센서부(230)에 의해 감지되기 전 대기할 수 있는 제1 위치(P1)에 위치할 수 있다. 여기서, 측정실린더(210)는 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 제어부(500)는 상기 대기 위치에서 로드(220)의 플랜지(223)가 제1 위치(P1)에 위치하도록 측정실린더(210)를 제어할 수 있다.

로드(220)는, 도 7a에 도시된 바와 같이, 측정실린더(210)의 일측에 배치될 수 있다.

그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 로드(220)의 측정구(222)가 반제품(2)과 측면(112) 사이에 삽입됨에 따라 로드(220)가 측정실린더(210) 내부로 삽입되는 삽입 깊이는 제한될 수 있다. 즉, 갭(G)의 크기에 의해 로드(220)가 측정실린더(210) 내부로 삽입되는 삽입 깊이는 달라 지게 된다.

여기서, 로드(220)는 원기둥 형상의 몸체(221), 몸체(221)의 일측에 배치되는 측정구(222) 및 몸체(221)의 타측에 배치되는 플랜지(223)를 포함할 수 있다. 그리고, 측정구(222)의 외면에는 눈금(224)이 표시될 수 있다. 여기서, 측정구(222)는 상광하협의 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 플랜지(223)는 원판 형상으로 형성되어 몸체(221)의 타측에 배치될 수 있다.

도 7b을 참조하여 살펴보면, 로드(220)의 측정구(222)가 반제품(2)과 측면(112) 사이에 삽입시, 측정구(222)의 일측은 반제품(2)과 측면(112) 사이에 걸리게 된다. 그에 따라, 플랜지(223)는 측정실린더(210)의 내부를 따라 상승하게 된다.

이때, 반제품(2)의 일측과 측정구(222)의 일측이 만나는 점의 눈금(224)을 확인하여 갭(G)의 크기는 확인될 수 있다.

상기 측정장치(200)는 눈금(224)을 확인하여 갭(G)의 크기는 확인하는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 측정구(222)에 반제품(2)의 일측과 측정구(222)의 일측이 만나는 점을 감지하는 센서가 배치되어 갭(G)의 크기는 확인할 수도 있다. 그리고, 상기 센서는 제어부(500)에 갭(G)의 크기 정보를 송출하고, 제어부(500)는 이를 기반으로 반제품(2)의 하이드로포밍 성형가능 여부를 판단할 수도 있다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 반제품(2)의 일측과 측정구(222)의 일측이 만나는 점이 기 설정된 합격 판정 구간(R)에 위치하는 경우 상기 반제품(2)은 합격 처리될 수 있다. 만일, 반제품(2)의 일측과 측정구(222)의 일측이 만나는 점이 기 설정된 합격 판정 구간(R) 이외의 영역에 위치하는 경우 상기 반제품(2)은 불합격 처리될 수 있다.

한편, 측정구(222)의 일측이 반제품(2)과 측면(112) 사이에 끼이게 됨에 따라, 회동부(300)의 회동력에 의해 갭(G)의 크기를 기반으로 로드(220)의 플랜지(223)가 측정실린더(210) 내부를 따라 상승하게 된다.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 로드(220)가 상승함에 따라 로드(220)의 플랜지(223)는 제2 위치(P2)에 위치할 수 있다. 여기서, 제2 위치(P2)는 하부 센서(231)와 상부 센서(232) 사이에 위치하는 것을 의미한다.

그리고, 하부 센서(231)와 상부 센서(232)의 이격 거리는 기 설정된 합격 판정 구간(R)과 동일할 수 있다.

따라서, 하부 센서(231)만이 로드(220)의 플랜지(223)를 감지하게 되면, 제어부(500)는 하부 센서(231)의 감지 신호만 수신하게 된다. 그에 따라, 제어부(500)는 반제품(2)은 합격 처리될 수 있다.

도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 로드(220)가 상승함에 따라 로드(220)의 플랜지(223)는 제3 위치(P3)에 위치할 수 있다. 여기서, 제3 위치(P3)는 상부 센서(232) 보다 상부에 위치하는 것을 의미한다.

따라서, 하부 센서(231)와 상부 센서(232) 모두가 로드(220)의 플랜지(223)를 감지하게 되면, 제어부(500)는 하부 센서(231)와 상부 센서(232) 모두의 감지 신호를 수신하게 된다. 그에 따라, 제어부(500)는 반제품(2)은 불합격 처리될 수 있다. 즉, 제어부(500)가 상부 센서(232)의 감지 신호를 수신하게 되면, 제어부(500)는 반제품(2)을 불합격품으로 판단할 수 있다.

도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 로드(220)가 상승함에 따라 로드(220)의 플랜지(223)는 제4 위치(P4)에 위치할 수 있다. 여기서, 제4 위치(P4)는 하부 센서(231) 보다 하부에 위치하는 것을 의미한다.

따라서, 회동부(300)의 회동에 의해 로드(220)가 상승함에 따라 로드(220)의 플랜지(223)를 하부 센서(231)가 미감지한 상태 또한 제어부(500)는 반제품(2)을 불합격품으로 판단할 수 있다.

또한, 회동부(300)의 회동에 의해 로드(220)가 상승하지 않을 수도 있다. 즉, 갭(G)이 측정구(222)의 폭 보다 큰 경우라도 로드(220)의 플랜지(223)를 하부 센서(231)가 미감지한 상태이기 때문에, 제어부(500)는 기 설정된 측정 시간을 도과하는 경우로 판단하여 반제품(2)을 불합격품으로 판단할 수 있다.

한편, 하부 센서(231) 및 상부 센서(232) 각각은 측정실린더(210)에 이동 가능하게 배치될 수 있다.

반제품(2)을 성형하여 완성되는 완제품(미도시)을 대상체(미도시)에 조립시 허용되는 허용 공차는 완제품마다 상이하다. 그에 따라, 완제품에 따라 반제품(2)에 요구되는 허용 공차 또한 달라질 수 있다.

따라서, 상기 형상측정장치(1)는 하부 센서(231)와 상부 센서(232)는 측정실린더(210)에 이동 가능하게 배치함으로써, 요구되는 반제품(2) 마다 달라지는 합격 판정 구간(R)을 조절할 수 있다.

회동부(300)는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 측정장치(200)를 회동시킬 수 있다.

회동부(300)는 회동축(310), 회동축(310)을 회동시키는 구동부(320) 및 회동축(310)의 회동에 따라 회동하는 지지부(330)를 포함할 수 있다. 여기서, 구동부(320)로서 스텝 모터 등이 제공될 수 있다.

지지부(330)는 로드(220)의 몸체(221)와 회동축(310) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 지지부(330)의 일측의 내부에는, 도 7a에 도시된 바와 같이, 몸체(221)가 배치될 있다.

따라서, 로드(220)의 몸체(221)는 지지부(330)에 이동 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 몸체(221)의 외주면과 지지부(330)의 내주면 사이에는 윤활제가 제공될 수 있다.

그리고, 지지부(330)의 일측에는 지지부(330)와 측정실린더(210)의 일측을 연결하는 지지부재(331)가 더 배치될 수 있다. 그에 따라, 지지부(330)는 측정실린더(210)를 지지할 수 있다.

한편, 제어부(500)는 회동부(300)의 구동부(320)를 제어할 수 있다 .그에 따라, 제어부(500)는 구동부(320)를 제어하여 상기 측정장치(200)를 상기 대기 위치와 상기 측정 위치 사이로 이동시킬 수 있다.

그에 따라, 측정장치(200)의 측정구(222)는 반제품(2)과 홈(110)의 측면(112) 사이에 끼이게 되고, 플랜지(223)가 상승하게 된다. 이에, 센서부(230)는 플랜지(223)를 감지할 수 있다.

이때, 센서부(230)가 플랜지(223)를 감지하고 구동부(320)가 더 이상 구동하지 않는 미구동 상태가 되면, 제어부(500)는 구동부(320)를 제어하여 상기 측정 위치에 위치한 측정장치(200)를 상기 대기 위치로 이동시킨다.

또한, 센서부(230)가 플랜지(223)를 미감지한 상태라도, 미감지한 상태가 기 설정된 시간에 도달하면 제어부(500)는 구동부(320)를 제어하여 상기 측정 위치에 위치한 측정장치를 상기 대기 위치로 이동시킨다.

한편, 홈(110)에 반제품(2) 배치시, 고정부(400)는 반제품(2)을 고정할 수 있다.

측정장치(200)에 의해 블럭(100)의 홈(110)에 안착된 반제품(2)의 갭(G) 측정시, 고정부(400)는 반제품(2)의 움직임으로 인한 측정오차를 줄이기 위해 반제품(2)을 고정한다.

도 5를 참조하여 살펴보면, 고정부(400)는 반제품(2)의 일측을 지지하는 고정 프레임(410) 및 고정 프레임(410)에 반제품(2)을 밀착시키는 고정실린더(420)를 포함할 수 있다. 그리고, 고정실린더(420)는 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.

따라서, 홈(110)에 반제품(2)이 배치되면, 고정실린더(420)의 동작에 의해 반제품(2)의 일측은 고정 프레임(410)에 밀착되어 고정될 수 있다.

제어부(500)는, 상술 된 바와 같이, 센서부(230)에 의한 플랜지(223)의 감지 여부를 통해 반제품(2)의 하이드로포밍 성형가능 여부를 판단한다. 그리고 나서, 제어부(500)는 인지부(600)에 반제품(2)의 하이드로포밍 성형가능 여부를 판단 정보가 포함된 신호를 송출하게 된다.

그에 따라, 인지부(600)는 광, 소리, 디스플레이장치 등을 통해 반제품(2)이 합격품 또는 불합격품인지 여부를 인지시킬 수 있다.

이하, 도 9를 참조하여 실시예에 따른 하이드로포밍 성형 방법(S1)에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 하이드로포밍 성형 방법(S1)의 경우 상기 형상측정장치(1)가 이용되는바, 상기 하이드로포밍 성형 방법(S1)을 설명함에 있어서, 상술 된 상기 형상측정장치(1)의 각각의 구성요소는 동일한 도면부호로 기재되기에 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 하이드로포밍 성형 방법(S1)은 스틸 플레이트를 구부리고 용접하여 튜브형 강관을 제조하는 조관 단계(S10), 상기 강관을 굽힘가공하는 벤딩 단계(S20), 굽힘가공된 상기 강관을 예비 성형하여 반제품을 제조하는 프리포밍 단계(S30) 및 형상측정장치를 이용하여 상기 반제품의 형상을 측정하는 형상 검증 단계(S40)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 반제품(2)의 합격 여부에 따라, 상기 하이드로포밍 성형 방법(S1)은 상기 갭을 기반으로 상기 형상 검증 단계에서 불합격 처리된 상기 반제품을 스크랩 박스로 회수하는 회수단계(S50) 또는 상기 갭을 기반으로 상기 형상 검증 단계에서 합격 처리된 반제품 내부에 수압을 가하여 완제품을 제조하는 하이드로포밍 단계(S60)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 형상측정장치(1)는 블럭(100), 측정장치(200), 회동부(300), 고정부(400), 제어부(500) 및 인지부(600)를 포함할 수 있다.

조관 단계(S10)는 스틸 플레이트(강판)를 구부리고 용접하여 튜브형 강관을 제조할 수 있다. 예컨데, 조관 단계(S10)에서는 조관기(10)를 이용하여 스틸 플레이트를 심용접(seam welding) 또는 저항용접하여 튜브(강관)로 가공할 수 있다.

벤딩 단계(S20)는 상기 강관을 굽힘가공할 수 있다. 예컨데, 벤딩 단계(S20)에서는 하이드로포밍기(30)의 금형에 상기 강관이 안착될 수 있도록 상기 강관의 일영역을 굽힐 수 있다.

프리포밍 단계(S30)는 굽힘가공된 상기 강관을 예비 성형하여 반제품을 제조할 수 있다. 예컨데, 프리포밍 단계(S30)에서는 프리포밍기(20)를 이용하여 완제품의 최종 형상에 대응되는 형상으로 굽힘가공된 상기 강관을 예비 성형하여 반제품(2)을 제조할 수 있다.

형상 검증 단계(S40)는 반제품(2)의 형상을 측정할 수 있다. 예컨데, 형상 검증 단계(S40)에서는 상기 형상측정장치(1)를 이용하여, 상술 된 바와 같이, 반제품(2)의 형상을 측정할 수 있다.

그에 따라, 상기 반제품(2)이 합격품인지 아니면 불합격품인지를 확인할 수 있다.

즉, 상기 반제품(2)이 합격품이라면 반제품(2)은 하이드로포밍 단계(S60)을 거치게 된다. 만일, 상기 반제품(2)이 불합격품이라면 반제품(2)은 회수단계(S50)를 거치게 된다.

하이드로포밍 단계(S50)는 상기 형상 검증 단계(S40)에서 합격 처리된 반제품(2) 내부에 수압을 가하여 완제품을 제조한다. 예컨데, 하이드로포밍 단계(S60)에서는 하이드로포밍기(30)를 이용하여 합격된 반제품(2) 내부에 수압을 가하여 완제품으로 성형한다.

회수단계(S60)는 상기 형상 검증 단계(S40)에서 상기 갭(G)을 기반으로 불합격 처리된 반제품(2)을 스크랩 박스(미도시)로 회수한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 형상측정장치 2 : 반제품
100 : 블럭 110 : 홈
111 : 저면 112 : 측면
200 : 측정장치 210 : 측정실린더
220 : 로드 221 : 몸체
222 : 측정구 223 : 플랜지
224 : 눈금
230 : 센서부 231 : 하부 센서
232 : 상부 센서
300 : 회동부 310 : 회동축
320 : 구동부 330 : 지지부
400 : 고정부 410 : 고정 프레임
420 : 고정실린더
500 : 제어부
600 : 인지부
G : 갭
S1 : 하이드로포밍 성형 방법

Claims

적어도 벤딩된 제품의 형상을 측정하는 형상측정장치에 있어서,
상기 제품이 배치되는 홈이 형성된 블럭; 및
적어도 하나의 측정장치;를 포함하며,
상기 측정장치는 적어도 상기 제품과 상기 홈의 측면 사이의 갭(G)을 측정하는 형상측정장치.
제1항에 있어서,
상기 측정장치는,
측정실린더;
상기 측정실린더의 일측에 배치되는 로드; 및
상기 측정실린더에 배치되는 센서부를 포함하며,
상기 측정실린더는 소정의 압력을 상기 로드의 일측에 인가하는 형상측정장치.
제2항에 있어서,
상기 로드는,
몸체;
상기 몸체의 일측에 배치되어 상기 제품과 상기 홈의 측면 사이로 삽입되는 측정구; 및
상기 몸체의 타측에 배치되어 상기 센서부의 감지 대상인 플랜지를 포함하며,
상기 측정구는 테이퍼 형상으로 형성되는 형상측정장치.
제3항에 있어서,
상기 측정구의 외면에는 눈금이 표시되는 형상측정장치.
제3항에 있어서,
상기 센서부는 상기 측정실린더에 상호 이격되게 배치되는 상부 센서와 하부 센서를 포함하는 형상측정장치.
제5항에 있어서,
상기 상부 센서와 상기 하부 센서는 상기 측정실린더에 이동가능하게 배치되는 형상측정장치.
제6항에 있어서,
상기 하부센서만 상기 로드의 상기 플랜지를 감지하는 경우 합격 처리하는 제어부를 더 포함하는 형상측정장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상부센서가 상기 로드의 상기 플랜지를 감지하는 경우 불합격 처리하는 형상측정장치.
제2항에 있어서,
상기 측정장치를 회동시키는 회동부를 더 포함하며,
상기 회동부는 상기 측정장치가 상기 갭을 측정하는 측정 위치와 상기 갭의 측정을 해제하는 대기 위치 사이로 상기 측정장치를 회동시키는 형상측정장치.
제9항에 있어서,
상기 회동부는,
회동축;
상기 회동축을 회동시키는 구동부; 및
상기 회동축의 회동에 따라 회동하는 지지부를 포함하며,
상기 로드는 지지부의 일측에 이동가능하게 배치되는 형상측정장치.
제1항에 있어서,
상기 홈에 상기 제품의 배치시, 상기 제품을 고정하는 고정부를 더 포함하는 형상측정장치.
제11항에 있어서,
상기 고정부는
상기 제품의 일측을 지지하는 고정 프레임; 및
상기 고정 프레임에 상기 제품을 밀착시키는 고정실린더를 포함하는 형상측정장치.
제1항에 있어서,
상기 제품은 벤딩된 강관으로 제공되는 형상측정장치.
스틸 플레이트를 구부리고 용접하여 튜브형 강관을 제조하는 조관 단계;
상기 강관을 굽힘가공하는 벤딩 단계;
굽힘가공된 상기 강관을 예비 성형하여 제품을 제조하는 프리포밍 단계;
형상측정장치를 이용하여 상기 제품의 형상을 측정하는 형상검증 단계를 포함하며,
상기 형상측정장치는
벤딩 형상이 형성된 상기 제품이 배치되는 홈이 형성된 블럭; 및
적어도 하나의 측정장치;를 포함하며,
상기 측정장치는 상기 제품과 상기 홈의 측면 사이의 갭을 측정하는 하이드로포밍 성형 방법.
제9항에 있어서,
상기 갭을 기반으로 상기 형상검증 단계에서 불합격 처리된 상기 제품을 스크랩 박스로 회수하는 회수단계를 더 포함하는 하이드로포밍 성형 방법.
제9항에 있어서,
상기 갭을 기반으로 상기 형상 검증 단계에서 합격 처리된 제품 내부에 수압을 가하여 완제품을 제조하는 하이드로포밍 단계를 더 포함하는 하이드로포밍 성형 방법.