KR20190108116A - 스핀 포밍 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워크피스가 스핀들에 의해 회전하도록 설정되고 적어도 하나의 외부 롤러가 워크피스의 외측에 위치되는 스핀 성형 방법 및 장치에 관한 것이다. 재료가 얇아지면서, 워크피스의 축 방향으로 연장된 측 방향 영역이 형성된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 내부 롤러가 외부 롤러와 독립적으로 회전축에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능한 내부 지지부에 의해 워크피스의 내부에 위치되어 제공된다. CNC 제어 유닛에 의해, 내부 롤러를 갖는 내부 지지체와 외부 롤러를 갖는 외부 지지체는 개별적으로 변위되고, 측면 영역에는 적어도 하나의 외부 롤러와 적어도 하나의 내부 롤러 사이에서 상이한 벽 두께를 갖는 한정된 벽 두께 프로파일이 형성된다.

Description

스핀 포밍 방법 및 장치

본 발명은 스핀 포밍 방법, 특히 차량 휠을 스핀 포밍하는 방법에 관한 것으로, 청구항 1의 전제부에 따라, 스핀들에 의해 워크피스(workpiece)가 회전축을 중심으로 회전하도록 설정되고, 적어도 하나의 외부 롤러가 워크피스의 외측에서 외부 지지체에 의해 위치되고, 재료를 얇게 함으로써, 워크피스의 축 방향으로 연장하는 측 방향 영역이 성형되는 스핀 포밍 방법에 관한 것이다.

본 발명은 추가적으로 스핀 포밍 장치에 관한 것으로, 청구항 10의 전제부에 따라, 드라이브에 의해 회전축을 중심으로 회전 구동될 수 있고 워크피스를 홀딩할 수 있도록 구성된 스핀들을 구비하며, 적어도 하나의 외부 롤러는 워크피스에 위치시키기 위해 회전축에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능한 외측 지지체에 회전 가능하게 장착되고, 적어도 하나의 내부 롤러는 외측 롤러와 반대쪽의 워크피스의 내측에 위치될 수 있는 스핀 포밍 장치에 관한 것이다,

특히 알루미늄 휠 소재의 자동차 휠은 중앙의 스피닝 맨드릴(spinning mandrel)에 대해서 스핀 포밍된다. 스피닝 공구라고도 불리는 스피닝 맨드릴은 차량 휠의 림(rim) 내부 형상의 네가티브 형태를 나타낸다. 림의 변경은 일반적으로 스피닝 맨드릴의 변경을 필요로 하므로 비용이 많이 든다. 따라서 차량 휠이나 내부 윤곽을 가진 다른 회전 부품을 생산하는 것은 많은 부품 수에 대해서만 경제적인 경우가 많다.

성형의 관점에서 증가된 유연성을 갖는 스핀 포밍 방법은 EP 2 210 682 B1로부터 공지되어있다. 그 공지된 방법에서, 원추형 외부 윤곽을 갖는 가변 스피닝 로드가 스피닝 맨드릴로서 제공된다. 상기 스피닝 로드는 회전축과 동심으로 배치된다. 스피닝 로드를 축 방향으로 변위시킴으로써, 문제의 성형 영역에 가변 내경이 제공 될 수 있다. 그러나 이 방법은 특정 내부 윤곽으로 제한된다.

DE 35 45 506 A1에는 중공의 원통형 워크피스를 스핀 포밍하기 위한 공구가 공지되어 있다. 외부 롤러가 관형 워크피스의 외부 윤곽에 위치되는 것과 동시에, 내부 롤러는 내부 롤러 캐리어에 의해 내부 윤곽에 위치된다. 외측 롤러와 내측 롤러 사이에는 고정된 거리가 특정되는데, 이는 아이어닝 스피닝 롤러(ironing spinning roller)의 원주와 포밍될 관형 워크피스의 벽 두께를 결정한다.

유사한 방법이 미국 특허 제3,287,951호에 공지되어 있다. 이 방법에서, 외부 롤러 및 결부된 내부 롤러는 공통 롤러 캐리어 상에 배치된다. 외부 롤러는 기계적 조절 장치를 통해 조절 가능하므로, 외부 롤러와 내부 롤러 사이의 거리는 성형 과정이 시작될 때 조정될 수 있다.

일반적인 선행 기술은 WO 2012/042221 A1에 개시되어있다. 중공의 원통형 워크피스 상에, 하나의 성형 롤러가 한쪽에 배치되고 두 개의 카운터 베어링 롤러가 워크피스의 반대쪽에 배치된다. 스피닝(spinning)은 일정한 벽 두께로 수행되거나 프로젝션 스피닝(projection spinning)은 구체적인 프로젝션 각도에 따라 주어진 감소된 벽 두께로 수행된다.

본 발명의 목적은, 매우 다양한 형상의 워크피스(workpiece)를 유연하고 효율적으로 제조 할 수 있는 스핀 성형 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 한편으로는 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해 다른 한편으로는 청구항 10의 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 예는 각각의 경우 종속 항에서 설명된다.

발명에 따른 방법은 적어도 하나의 내부 롤러가 외측 지지체와 독립적으로 회전축에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능한 내측 지지체에 의해 워크피스의 내부 측에 위치되고, 상기 내부 롤러를 갖는 내측 지지체와 외부 롤러를 갖는 상기 외측 지지체는 CNC 제어 유닛에 의해 개별적으로 변위되고, 상기 적어도 하나의 외부 롤러와 상기 적어도 하나의 내부 롤러 사이의 측 방향 영역에 상이한 벽 두께를 갖는 한정된 벽 두께 프로파일이 포밍된다.

본 발명의 기본 아이디어는 워크피스의 내부 윤곽의 네거티브 형태를 규정하는 특정한 스프닝 공구로부터 출발하여 내부 윤곽을 형성하기 위한 적어도 하나의 내부 롤러를 제공하는 것이다. 이로써 상기 내부 롤러는 상기 외부 롤러와 평행하게 선형으로 변위되지 않지만, 상기 내부 롤러는 상기 외측 지지체와 독립적으로 회전축에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능한 내측 지지체에 장착된다. 따라서 스프닝 공구를 수정하지 않고도 거의 무제한의 다양한 성형이 만들어질 수 있다.

나아가서 본 발명에 따르면, 특히 CNC 제어 유닛 및 바람직하게는 PC에서 오프라인으로 사용되는 프로그래밍 지원 소프트웨어가 더 제공된다. 상기 제어 유닛에 의해, 내부 롤러를 갖는 내측 지지체와 외부 롤러를 갖는 외측 지지체는 서로 독립적으로 변위될 수 있다. 따라서 워크피스의 안쪽과 바깥쪽에 자유 윤곽 프로파일을 설정할 수 있다. 또한, 결부된 내부 롤러에 대해 외부 롤러를 조정함으로써, 포밍될 워크피스의 축 방향의 측 방향 영역에서의 유효 포밍 갭 및 벽 두께 프로파일이 높은 성형 자유(high shaping freedom)로 형성될 수 있다. 상기 스핀 포밍은 본 발명의 의미 내에서 광범위하게 해석되어야 하며, 벽 두께가 변화하는 포밍뿐만 아니라 일정한 벽 두께로의 스피닝도 포함한다.

이 방법을 사용하면 작은 부품 수의 워크피스 또는 심지어 개별 워크피스도 효율적인 방식으로 생산하는 것이 가능한데, 이는 값비싼 경질 스피닝 맨드릴이 필요하지 않기 때문입니다. 대신에, 상기 윤곽은 롤러를 서로에 대해 대응하게 제어함으로써 자유롭게 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 적어도 하나의 내부 롤러 및 적어도 하나의 결부된 외부 롤러는 측 방향 영역을 성형하기 위해 서로 반경 방향 및 축 방향으로 변위된다. 이로써 내부 윤곽 및 외부 윤곽의 개별 프로파일뿐만 아니라 이들 사이에 마련된 벽 두께 프로파일이 거의 임의로 확립될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 벽 두께는 외부 롤러에 대한 내부 롤러의 반경 방향 거리에 의해서만 결정되는 것이 아니다. 특히, 상기 측 방향 영역이 원래의 시작 두께와 비교하여 감소되는 아이어닝 스핀 포밍(ironing spin forming)에서, 내부 롤러 또는 외부 롤러는 의도적으로 각각의 다른 롤러의 전방 또는 후방으로 축 방향으로 주행할 수 있다. 따라서 카운터 베어링 기능이 축 방향으로도 이루어지는데, 이는 형상 정밀도가 높은 아이어닝에 중요할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 워크피스는 스핀들 상에 클램프되고, 자유 공간은 측 방향 영역의 반경 방향 내측 중앙 영역에 남아있는 것이 바람직하다. 상기 측 방향 영역은 적어도 하나의 내부 롤러가 측 방향 영역의 내부 윤곽에 위치 될 수 있는 크기이다. 이 목적을 위해, 워크피스는 바람직하게는 예를 들어 3 개 이상의 죠(jaw)를 갖는 클램핑 척(clamping chuck)에 의해 일측의 스핀들 상에 클램핑된다. 예를 들어 워크피스의 허브 영역에 위치되거나 중심 개구를 관통하는 축 방향 클램핑 요소 또는 카운터 홀딩 요소를 구비한 다른 클램핑 메커니즘이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 다른 변형된 실시 예에 따르면, 워크피스의 클램핑이 외주의 일부 영역에서 발생하는 것이 유리하다. 따라서 워크피스는 해당 클램핑 죠를 통해 외부에서 스핀들의 중심에 유지될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 워크피스에는 스핀 포밍 전에 클램핑 및/또는 센터링 보조물이 제공되는 것이 바람직하다. 사용되는 클램핑 척에는 바람직하게는 클램핑 동작 중에 워크피스를 센터링하기 위한 센터링 수단이 제공된다. 이러한 목적을 위해, 대응하는 센터링 보조물이 워크피스에 부착 될 수 있으며, 특히 주조 휠의 경우 동시에 성형된다. 이것은 예를 들어 돌기(projections) 또는 스톱 엣지(stop edges)에 의해 포밍될 수 있는데, 그들은 클램프 척으로부터 워크피스로의 토오크 전달을 보조한다.

본 발명의 바람직한 추가의 개량에 따르면, 제공된 클램핑 및/또는 센터링 보조물은 스핀 포밍 후에 워크피스로부터 제거된다. 이는 특히 간단한 가공을 통해 발생할 수 있다. 이는 별도의 기계 예를 들면, 선삭 기계 또는 추가 가공 공구가 있는 스핀 포밍 장치 자체를 사용하여 수행할 수 있다.

특별히 조심스러운 클램핑을 위해, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 내부 클램핑 장치가 제공되는데, 이에 의해 워크피스의 허브 영역이 커버된다. 이는 휠의 성형이 워크피스의 반경 방향으로 연장하는 허브 영역의 바로 근처에서 시작되는 것이 바람직하기 때문이다. 일부 차량 휠 림에서 이들은 스타(star) 또는 림 스포크(rim spokes)가 될 수 있다. 따라서 클램핑 장치는 비교적 큰 플레이트 형 클램핑 표면을 가지며, 이 클램핑 표면에 의해 특정 형상이고 예비 형성된 허브 영역이 덮혀 보호된다.

원칙적으로, 본 발명에 따른 방법은 축 방향으로 연장하는 관형의 측 방향 영역을 갖는 임의의 원하는 워크피스를 형성하는 데 사용될 수 있다. 상기 측 방향 영역은 벽 두께 프로파일에서 두껍게 한 부분으로 포밍되는 적어도 하나의 험프(hump)를 갖는 차량 휠의 림 베이스의 형상인 것이 특히 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 림 블랭크(rim blank) 내로 케이스 프리폼(case preform)을 성형하는 것이고, 그 후 추가적으로 가공되어, 특히 기계가공에 의해 완성된 휠을 포밍하는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 방법에 의하면, 림 베이스의 벽 두께 프로파일이 운전 중 차량 휠의 실제 하중에 적합하도록 중량 최적화 된 차량 휠을 제조하는 것이 가능하다. 이로써 낮은 부하를 갖는 영역은 작은 벽 두께로 형성되는 반면, 높은 부하를받는 영역은 대응하는 큰 벽 두께 포밍으로 형성된다. 또한, 타이어를 림 베이스에 고정하기 위한 험프(hump)는 림 베이스를 따라 벽이 두꺼워 짐으로써 간단한 방식으로 형성 될 수 있다. 이러한 험프는 반경 방향 외측으로 돌출하는 림 베이스 상의 환형 높이를 나타낸다.

험프 및/또는 플랜지 영역을 형성하기 위해, 내부 롤러와 외부 롤러가 동시에 반경 방향 및 축 방향으로 서로에 대해 변위되는 것이 특히 바람직하다. 측 방향 림 플랜지는 또한 대응하는 방식으로 형성될 수 있다. 또한 림 플랜지를 형성하기 위해, 변경되고 적응된 외형을 갖는 추가 및 다른 내부 롤러가 사용될 수 있다. 림 플랜지를 형성하기 위해 소정 윤곽의 외부 롤러를 사용하는 경우에도 마찬가지이다. 자유롭게 프로그래밍 할 수 있는 내부 및 외부 롤러로 인해 림 형상의 계단식 성형이 추가적으로 가능하여 더 큰 스트레인(strain) 경화 및/또는 구조적 변경이 의도적으로 림의 특정 영역에서 발생할 수 있다. 결과적으로 워크피스의 안정성 증가 및/또는 중량 감소가 가능하다.

본 발명에 따른 스핀 포밍 장치는 적어도 하나의 내부 롤러가 외측 지지체와 독립적으로 회전축에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능하게 장착된 내측 지지체 상에 회전 가능하게 장착되고, 상기 내부 롤러를 갖는 적어도 하나의 내측 지지체 및 상기 외부 롤러를 가진 적어도 하나의 외측 지지체를 개별적으로 변위시키기 위한 CNC 제어 유닛이 제공되며, 상기 내부 롤러와 외부 롤러 사이에 워크피스의 벽 두께 프로파일이 확립될 수 있다는 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 장치는 특히 전술 한 방법을 수행하는 데 사용될 수 있다. 이로써 전술한 장점이 달성 될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시 예에서, 복수의 내부 롤러 및 외부 롤러가 제공되며, 내부 롤러는 각각의 외부 롤러와 결부된다. 복수의 내부 롤러, 바람직하게는 3 개의 내부 롤러가 공통 롤러 캐리어 상에 배치된다. 이 공통 롤러 캐리어 또는 내측 지지체와 관련하여, 개별 내부 롤러는 회전축에 대해 피봇 가능하게 변위 될 수 있다. 이에 따라 워크피스의 상이한 윤곽 영역의 의도적인 성형이 달성될 수 있다. 사용에 따라, 축 방향 및/또는 반경 방향으로 서로에 대해 개별적으로 변위 가능한 내부 롤러 또는 내측 지지체를 제공하는 것이 더 바람직한 형태로 가능하다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시 예에 따르면, 워크피스를 클램핑하기 위한 클램핑 장치가 스핀들 상에 배치되는 것이 바람직하며, 자유 공간은 워크피스의 측 방향 영역의 반경 방향 중앙 영역에 존재한다. 적어도 하나의 내측 지지체는 그 자유 공간으로 이동될 수 있어서, 적어도 하나의 내부 롤러에 의해 워크피스의 측 방향 영역의 내부 윤곽이 형성될 수 있다.

매우 효율적인 제조를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상이한 워크피스 형상에 대한 내부 롤러 및 외부 롤러의 변위에 대한 데이터 세트가 저장되는 데이터 메모리를 갖는 제어 장치가 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 특정 워크피스 형식에 대한 원하는 데이터 세트를 기계 작동자가 호출할 수 있다. 이로써 상이한 워크피스는 값비싼 변형 없이 스핀 포밍 장치 상에서 효율적으로 생산될 수 있다. 제어 장치를 구비한 스핀 포밍 장치는 원격 데이터 연결, 특히 인터넷 연결을 통해 제공된다. 이러한 방식으로 기존 또는 새 워크피스에 대한 새 데이터 또는 업데이트 된 데이터 세트를 기계의 데이터 메모리로 전송할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 장치는 산업 4.0 프로젝트에서 매우 유연하게 사용될 수 있다.

더욱이, 적어도 하나의 롤러에는 롤러를 회전 구동시키는 보조 구동 장치가 제공된다는 점에서, 본 발명의 다른 실시 예에 따라 특히 양호한 윤곽이 형성될 수 있다. 상기 내부 롤러와 상기 외부 롤러는 각각 롤러 구동 장치가 마련될 수 있다. 이로써 상기 내부 및/또는 외부 롤러는 성형될 회전하는 워크피스의 재료와 접촉하기 전에 가속될 수 있다. 이것은 롤러의 베이킹(baking) 및/또는 롤러의 마모 증가를 저지한다. 바람직한 형태에서, 상기 롤러 구동 장치는 롤러의 원주 속도가 구성 요소에 자동으로 조정되도록 하는 프리-휠(free-wheel) 또는 속도 제어 장치를 구비하도록 설계된다.

클램핑 장치로부터의 배출을 위해, 이젝터, 특히 축 방향으로 변위 가능한 이젝터가 사용될 수 있다. 배출은 바람직하게는 제어된 운동으로서 수행된다. 스핀 포밍 장치는 바람직하게는 워크피스의 센터링이 용이하게 되도록 현가되거나 대안적으로 직립하는 스핀들을 갖는 수직 기계의 형태이다. 수직으로 현가된 스핀들을 갖는 형태에서, 클램핑 장치의 카운터 홀더는 또한 로딩 및 언로딩의 기능을 수행 할 수 있다.

상기 내측 및/또는 외측 지지체는 단순히 전기적으로 동기화된 독립적으로 제어 가능한 지지체의 형태인 것이 바람직하다. 상기 외부 롤러는 회전축에 대하여 바람직하게는 0 내지 15°각도로 설정되고, 반면에 상기 내측 롤러들은 바람직하게는 0 내지 45°로 설정되며 상당히 큰 롤러 반경에 걸쳐서 성형에 기여한다. 상기 외부 및 내부 롤러의 위치 설정은 바람직하게는 2 개의 선형으로 작동하는 십자형 지지체를 통해 수행된다. 대안으로, 쐐기 형 슬라이드를 통해 롤러를 동시에 변위 또는 세팅함으로써 십자형 지지체 상에 적어도 2 개의 내부 롤러를 사용할 필요가 없다.

도 1은 초기 단계에서 차량 휠을 포밍하는 동안의 본 발명에 따른 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 최종 단계에서 차량 휠의 생산 동안에 도 1의 장치의 부분 단면도이다.
도 3은 초기 단계에서 차량 휠의 생산 동안의 다른 장치의 부분 단면도이다.
도 4는 최종 단계에서 차량 휠의 생산 동안에 도 3의 장치의 부분 단면도이다.

본 발명은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시 예에 의해 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

도 1에 따른 스핀 포밍(spin forming)을 위한 본 발명에 따른 장치(10)는 구동 장치 (도시 생략)를 통해 회전 구동되는 스핀들(12)을 구비한다. 스핀들(12)은 도시된 예에서는 수평으로 연장하는 회전 중심축(13)을 중심으로 회전한다. 스핀들(12)은 회전축 (13)과 마찬가지로 배향될 수 있고, 이후에 워크피스(5)이 스핀들(12) 위에 놓이거나, 현가 스핀들 장치의 경우, 상부에 위치한 스핀들(12) 위에 클램핑될 수 있다.

스핀들(12)에 부착되고 축 방향으로 작용하는 클램핑 클로(clamping claws)(16)를 갖는 판형 클램핑 장치(14)를 통해, 워크피스(5)은 스핀들(12)에 해제 가능하게 그리고 회전축(13)에 대하여 회전 방향으로 고정된 방식이면서 동심적으로 연결될 수 있다. 도시된 예시적인 실시 예에서, 워크피스(5)은 차량 휠의 프리폼(preform)이다. 상기 프리폼은 주조 또는 단조에 의해 금속 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 회전 방향으로 대칭인 워크피스(5)은 실질적으로 반경 방향으로 연장되고 중심 개구(4)를 갖는 허브 영역(6) 및 실질적으로 축 방향으로 연장하는 드럼 형상의 측 방향 영역(7)을 갖는다. 클램핑 클로(16)에 의해, 워크피스(5)은 그 외주에서 스핀들(12)에 고정된다.

클램핑 후에, 워크피스(5)이 설치된 스핀들(12)은 회전하도록 설정된다. 3 개의 외부 롤러(20)(이 중에서 단지 하나의 롤러(20)만 도시됨)가 외부 지지체(도시되지 않음)에 의해 워크피스(5)의 측 방향 영역(7)의 외측에 반경 방향으로 위치되는 것이 바람직하다. 동시에, 서로에 대해 120°만큼 오프셋 된 3 개의 내부 롤러(30)를 구비한 내부 지지체(40)가 드럼 형상의 측 방향 영역(7) 내부의 중앙 자유 공간에 위치된다. 이로써 내부 롤러(30)는 처음에 반경 방향 허브 영역(6)에 인접하는 측 방향 영역(7)의 내측에 배치된다.

내부 지지체(40)는 외측에 슬라이드(46)를 위한 선형 가이드(44)가 배열된 원추형 중앙 캐리어(42)를 갖는다. 롤러 홀더(48)가 선형적으로 변위 가능한 슬라이드(46) 상에 피봇 가능하게 장착된다. 내부 롤러(30)는 롤러 베어링을 통해 컵 형상의 롤러 홀더 (48)에 회전 가능하게 장착된다. 내부 롤러(30)는 스핀 포밍 작업 중에 선회 가능한 롤러 홀더(48)를 통해 선회될 수 있고 또한 슬라이드(46) 및 내부 지지체(40)에 의해 반경 방향 및/또는 축 방향으로 변위될 수 있다. 상응하는 방식으로, 외부 롤러는 외부 지지체(도시되지 않음) 상에 선회 가능하면서 또한 반경 방향 및 축 방향으로 변위 가능하게 장착될 수 있다.

외부 롤러(20)와 내부 롤러(30)의 변위는, CNC 제어 유닛(도시되지 않음) 및 액츄에이팅 드라이브를 통해, 원하는 워크피스(5)의 성형을 위한 저장된 데이터에 기초하여, 발생한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 워크피스(5)의 측 방향 영역(7)은 험프(hump)(8)를 구비한 림 베이스(rim base)로 포밍될 수 있는데, 상기 험프는 측 방향 영역(7)의 벽 두께 프로파일의 두껍게 한 부분을 가리킨다. 완성된 형상의 측 방향 영역(7)은 출발 워크피스(5)의 측 방향 영역(7)과 비교하여 길이가 연장되고, 벽 두께의 관점에서는 얇게 된다. 본 발명에 따른 장치(10)를 사용하여 사실상 임의의 원하는 외부 윤곽 및 내부 윤곽을 생성하는 것이 가능하다.

도 3 및 도 4에 따른 제 2 실시 예는 도 1 및 2에 따른 본 발명에 따른 제1 장치 (10)의 구성과 실질적으로 상응한다.

제1 실시 예와 대조적으로, 도 3에 따른 장치(10)에서, 환형의 반경 방향 돌출부(32) 및 인접한 카운터 베어링부(34)를 전방 영역에 갖는 변경된 내부 롤러(30)가 제공된다. 외측에서 반경 방향으로 작동하는 외부 롤러(20)와 함께, 내부 롤러(30) 상의 반경 방향으로 돌출된 반경 방향 돌출부(32)는, 워크피스(5)의 측 방향 영역(7)의 내측을 따라 내측 윤곽을 형성하도록 작용할 수 있다. 전방 카운터 베어링부(34)는, 도 4에 명확하게 도시된 바와 같이, 성형된 림 베이스의 자유 단부에 림 플랜지(rim flange)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 카운터 베어링부(34)는 특히 림 플랜지의 내부 윤곽의 네가티브 형태일 수 있고, 외부 롤러(20)의 성형 힘(shaping force)을 수용하도록 설계 될 수 있다. 상응하는 방식으로, 조정된 외형을 갖는 상이한 외부 롤러(20)가 측 방향 영역(7)에 위치 될 수 있다. 특히, 외부 롤러(20)는 형성될 림 플랜지의 원하는 형상과 상응하는 외부 윤곽을 가질 수 있다.

도 3 및 도 4에 따른 제2 실시 예에서, 반경 방향 외측에서 워크피스(5)를 클램핑하기 위한 축 방향으로 변위 가능한 클램핑 클로(16)를 갖는 전술한 클램핑 장치(14)에 추가하여, 축 방향으로 변위 가능한 카운터 홀더(18)가 또한 워크피스(5)을 클램핑하기 위해 추가적으로 마련된다. 특히 측 방향 영역(7)의 초기 윤곽 형성 후에, 카운터 홀더(18)는 드럼 형상의 측 방향 영역(7)의 중심 자유 공간 내로 워크피스(5)의 허브 영역 (6)에 대해 축 방향으로 밀릴 수 있다. 이로써 워크피스의 추가적인 축 방향 클램핑 및 센터링은, 적어도 스핀 포밍 공정의 종료 단계에서 일어날 수 있다. 카운터 홀더(18)는 워크피스(5)의 허브 영역(6)의 외측 형상에 적합한 플레이트 형상의 접촉 요소(19)를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 장치(10) 및 그와 함께 수행될 수 있는 방법에 의해, 워크피스(5)은 변형 수단 없이 다양한 형상의 벽 영역(7)을 갖도록 포밍될 수 있다.

이 방법은 처음으로, 최종 기하 구조 또는 완전한 구조 변화가 달성될 때까지 여러 번 그리고 단계적으로 스핀 포밍을 수행할 수 있게 한다.

400℃ 이하의 온도에서 주조 휠을 스핀 포밍하는 것이 바람직하다. 상기 휠의 열처리는 스핀 포밍 작업에 이어서 즉시 수행될 있다.

또한 이 방법은 스틸 휠뿐만 아니라 단조 알루미늄 휠의 냉간 포밍(cold forming)에도 사용할 수 있다.

바람직하기로는 특별 프로그래밍 인터페이스 또는 오프라인 프로그래밍 지원 소프트웨어를 사용하는 것이 또한 복잡한 프로그램을 보다 쉽고 빠르게 준비할 수 있을 뿐만 아니라 사용 전에 시뮬레이션을 통해 상기 프로그램을 테스트하고 최적화 할 수 있게 한다.

선택적으로, 가요성 내부 롤러와 부분적으로 작동하는 짧은 맨드렐(mandrel)의 결합이 또한 가능하다.

Claims (13)

1. 워크피스(5)가 스핀들(12)에 의해 회전축(13)을 중심으로 회전하도록 설정되고, 적어도 하나의 외부 롤러(20)가 상기 워크피스(5)의 외측에서 외부 지지체에 의해 위치되고,
   재료를 얇게 하여, 상기 워크피스(5)의 축 방향으로 연장하는 측 방향 영역(7)이 성형되고,
   적어도 하나의 내부 롤러(30)가, 상기 외부 지지체와 독립적으로 상기 회전축(13)에 대하여 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능한 내부 지지체(40)에 의해 워크피스(5)의 내측에 위치되는, 특히 차량 휠을 스핀 포밍하는 방법으로,
   상기 내부 롤러(30)와 각 외부 롤러(20)가 결부되도록 상기 적어도 하나의 외부 롤러(20)가 위치되고,
   한정된 포밍 갭이 상기 외부 롤러(20)와 상기 결부된 내부 롤러(30) 사이에 형성되고,
   상기 내부 롤러(30)를 구비한 상기 내측 지지체(40)와 상기 외부 롤러(20)를 구비한 상기 외측 지지체가 CNC 제어 유닛에 의해 개별적으로 변위되고,
   상기 외부 롤러(20)와 상기 결부된 내부 롤러(30) 사이에서 상기 포밍 갭의 상대적인 조정이 발생하며, 상기 외부 롤러(20)와 상기 결부된 내부 롤러(30) 사이에서 상이한 벽 두께를 가진 한정된 벽 두께 프로파일이 상기 측 방향 영역(7)에 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 내부 롤러(30) 및 적어도 하나의 결부된 외부 롤러(20)는 상기 측 방향 영역(7)을 포밍하기 위해 서로 반경 방향 및 축 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 워크피스(5)는 상기 스핀들(12) 상에 클램핑되며, 자유 공간이 상기 측 방향 영역(7)의 반경 방향 내측 중앙 영역에 존재하는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 워크피스(5)의 클램핑은 그 외주의 일부 영역에서 발생하는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 워크피스(5)에는 스핀 포밍 전에 클램핑 및/또는 센터링 보조물이 제공되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 클램핑 및/또는 센터링 보조물은 스핀 포밍 후에 상기 워크피스(5)로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 워크피스(5)의 허브 영역(6)을 덮는 내부 클램핑 장치(14)가 마련되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항 에 있어서,
   상기 측 방향 영역(7)은 상기 벽 두께 프로파일에서 두껍게 한 부분으로 포밍되는 적어도 하나의 험프(hump)(8)를 갖는 차량 휠의 림 베이스로서 성형되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 험프(8) 및/또는 플랜지 영역을 성형하기 위해, 상기 내부 롤러(30) 및 상기 결부된 외부 롤러(20)는 반경 방향 및 축 방향으로 서로에 대해 동시에 변위되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 방법.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의한 스핀 포밍 장치에 있어서,
    상기 스핀 포밍 장치는,
    회전축(13)을 중심으로 드라이브를 통해 회전 구동 될 수 있고 워크피스(5)을 홀딩하도록 구성된 스핀들(12)과,
    상기 워크피스(5)에 위치시키기 위해 상기 회전축(13)에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능한 외부 지지체 상에 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 외부 롤러(20)와,
    상기 외부 롤러(20)와 대향하여 상기 워크피스(5)의 내측에 위치될 수 있는 적어도 하나의 내부 롤러(30)를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 내부 롤러(30)는 상기 외부 지지체와 독립적으로 상기 회전축(13)에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 변위 가능하게 장착되는 내부 지지체(40) 상에 회전 가능하게 장착되고,
    적어도 하나의 외부 롤러(20)는 상기 내부 롤러(30)와 각각의 외부 롤러(20)가 결부되도록 마련되고,
    한정된 포밍 갭이 상기 외측 롤러(20)와 상기 결부된 내측 롤러(30) 사이에 형성되고,
    상기 내부 롤러(30)를 구비한 상기 내측 지지체(40)와 상기 외부 롤러(20)를 구비한 상기 외측 지지체를 개별적으로 변위시키는 CNC 제어 유닛이 마련되어, 상기 워크피스(5)의 측 방향 영역에서 상이한 벽 두께를 갖는 한정된 벽 두께 프로파일을 생성하기 위해, 상기 외부 롤러(20)와 상기 결부된 내부 롤러(30) 사이에서 상기 포밍 갭의 상대적인 조정이 일어날 수 있는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 스핀들(12) 상에 상기 워크피스(5)를 클램핑하기 위한 클램핑 장치(14)가 배치되며, 상기 워크피스(5)의 상기 측 방향 영역(7)의 반경 방향 내측 중앙 영역에는 자유 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 장치.
12. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    서로 다른 워크피스 형상에 대한 상기 내부 롤러(30) 및 상기 외부 롤러(40)의 변위에 대한 데이터 세트가 저장되는 데이터 메모리를 갖는 제어 장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 장치.
13. 제10 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러(20, 30)의 적어도 하나에는 상기 롤러(20, 30)를 회전 구동하기 위한 보조 구동 장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 스핀 포밍 장치.

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