KR20210058258A - 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치 - Google Patents

금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 금속소재 성형방법은 블랭크소재에서 일부를 제거하여 플랜지부로 형성될 부분을 성형하여 선가공소재를 형성하는 선가공단계, 상기 선가공소재를 제품의 형태로 성형하는 롤포밍단계, 상기 선가공소재가 롤포밍되어 형성된 롤포밍소재를 제품 단위로 절단하되, 상기 플랜지부가 형성될 부분에서 절단하는 절단단계 및 상기 롤포밍소재가 절단되어 형성된 단위제품소재의 단부에서 상기 플랜지부를 밴딩하여 제품 형태를 완성하는 밴딩단계를 포함할 수 있다.

Description

금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치{Forming method and apparatus for metallic materials}
본 발명은 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치에 관한 것이다.
사각관을 활용한 빔구조물은 자동차나 건축구조물 등 여러산업에 사용되는 부품이다. 일례로, 전기자동차의 배터리 케이스에는 사각 빔타입 보강구조물을 구비시켜, 배터리를 보호하는 구조물로 활용하고 있다.
이와 같이, 전기자동차의 배터리 케이스에 사각관을 구비시킴에 의해서, 전기자동차의 사고발생시에 배터리가 변형, 파손되어 화재와 폭발로 이어지는 문제를 방지할 수 있게 된다.
즉, 전기자동차의 배터리 케이스에 구비되는 사각관 구조물은 내부의 배터리셀을 보호하도록 내충돌특성을 향상시켜, 차량 운행 중 유발되는 각종 진동에 대한 강성 및 사고 발생에 의한 충격으로부터 배터리를 보호하는 역할을 하게 된다.
이와 같은 기존의 사각관 구조물은 사각단면부만을 갖도록 제조되었고, 다른 구조물과의 체결을 위한 플랜지부는 별도로 제작되어 사각관 구조물과 용접에 의해서 결합되게 제공되었다.
그런데, 상기 플랜지부를 상기 사각관과 용접하여 결합하는 경우에는 결합 부위가 강성 및 내충격성이 약하여 쉽게 파손되는 등의 문제가 있었다.
따라서 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위한 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.
한국출원번호 제20-2003-0006280호
본 발명은 플랜지부를 별도로 용접하여 결합함에 따른 강성 및 내충격성 저하의 문제를 개선하기 위한 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은 플랜지부를 성형된 제품과 일체로 형성하되, 플랜지부의 밴딩 성형을 용이하게 할 수 있는 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속소재 성형방법은 블랭크소재에서 일부를 제거하여 플랜지부로 형성될 부분을 성형하여 선가공소재를 형성하는 선가공단계, 상기 선가공소재를 제품의 형태로 성형하는 롤포밍단계, 상기 선가공소재가 롤포밍되어 형성된 롤포밍소재를 제품 단위로 절단하되, 상기 플랜지부가 형성될 부분에서 절단하는 절단단계 및 상기 롤포밍소재가 절단되어 형성된 단위제품소재의 단부에서 상기 플랜지부를 밴딩하여 제품 형태를 완성하는 밴딩단계를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속소재 성형방법의 상기 선가공단계는, 상기 블랭크소재에 상기 플랜지부 형태를 성형하되, 상기 플랜지부의 밴딩시에 밴딩 위치를 유도하는 밴딩홈도 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속소재 성형방법은 상기 롤포밍소재가 상기 롤포밍단계에서 관재 형태로 성형되어 양단부가 맞닿는 경우에, 상기 롤포밍소재의 양단부를 용접하되, 상기 롤포밍단계 직후에 수행되는 용접단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치는 블랭크소재가 배치되는 판제공다이와, 상기 블랭크소재를 가압하는 펀칭다이가 구비되며, 상기 블랭크소재의 일부인 제거부를 상기 펀칭다이로 제거하여 플랜지부 형태를 성형하는 선가공기, 상기 선가공기의 출측에 배치되어 상기 플랜지부 형태가 성형된 선가공소재를 상기 선가공기에서 전달받으며, 복수의 포밍롤이 구비되어 상기 선가공소재를 제품의 형태로 성형하는 롤포밍기, 상기 롤포밍기의 출측에 배치되며, 상기 롤포밍기에서 제품 형태로 성형된 롤포밍소재를 전달받아 제품 단위로 절단하여 단위제품소재를 형성하되, 상기 플랜지부가 형성될 부분에서 절단하는 절단기 및 상기 절단기의 출측에 배치되며, 상기 절단기에서 전달받은 상기 단위제품소재의 단부에 형성된 플랜지부를 밴딩하여 제품 형태를 완성하는 밴딩기를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 펀칭다이는, 상기 판제공다이 방향으로 이동되는 펀칭바디부 및 상기 펀칭바디부에 구비되며, 상기 제거부 형태로 돌출되되, 상기 블랭크소재의 두께보다 더 길게 돌출된 펀칭날부를 포함할 수 있다.
더하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 펀칭다이는, 상기 펀칭바디부에 구비되며, 상기 플랜지부의 밴딩되는 부분에 대응되는 부분에 돌출되게 형성되되, 상기 블랭크소재의 두께보다 더 짧게 돌출된 홈형성부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 홈형성부는, 상기 플랜지부의 밴딩되는 각도에 대응되는 각도로 경사지게 형성된 밴딩유도면이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 밴딩기는, 양단부에 상기 플랜지부가 형성된 상기 단위제품소재의 일단부가 안착되는 관안착다이 및 상기 관안착다이와 마주보게 배치되며, 상기 단위제품소재의 타단부를 상기 관안착다이 방향으로 가압하여 상기 플랜지부를 밴딩시키는 밴딩다이를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 밴딩다이는, 상기 관안착다이 방향으로 이동되는 밴딩바디부 및 상기 밴딩바디부에 일단부가 결합되고, 상기 플랜지부의 내측면에 순차적으로 접하도록 측면이 경사면으로 형성되되, 상기 밴딩바디부에서 멀어지는 방향인 타단부로 갈수록 단면이 작아지게 형성된 경사기둥부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 밴딩바디부는, 상기 경사기둥부의 일단부보다 폭이 크게 형성되어 숄더부를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속소재 성형장치는 상기 롤포밍기와 상기 절단기 사이에 배치되되, 관재 형태로 성형된 상기 롤포밍소재의 맞닿는 양단부를 용접하는 용접기를 포함할 수 있다.
본 발명의 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치는 플랜지부를 별도로 용접하여 결합함에 따른 강성 및 내충격성 저하의 문제를 개선할 수 있는 이점이 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치는 플랜지부를 성형된 제품과 일체로 형성하되, 플랜지부의 밴딩 성형을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
이에 따라, 플랜지부를 별도로 제작 및 결합하기 위한 추가 공정에 따른 비용 증가 및 생산성 저하의 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 금속소재 성형장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 금속소재 성형장치에서 선가공기의 펀칭다이를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에서 AA'의 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 도 2에서 BB'의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 금속소재 성형장치에서 펀칭다이의 홈형성부를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 금속소재 성형장치에서 밴딩기의 작동상태를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 금속소재 성형방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
본 발명은 금속소재 성형방법 및 금속소재 성형장치에 관한 것으로, 플랜지부(F)를 별도로 용접하여 결합함에 따른 강성 및 내충격성 저하의 문제를 개선할 수 있고, 다른 측면에서는, 플랜지부(F)를 성형된 제품과 일체로 형성하되, 플랜지부(F)의 밴딩 성형을 용이하게 할 수 있다.
이에 따라, 플랜지부(F)를 별도로 제작 및 결합하기 위한 추가 공정에 따른 비용 증가 및 생산성 저하의 문제를 개선할 수 있게 된다.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 금속소재 성형장치를 도시한 구성도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치는 블랭크소재(M1)가 배치되는 판제공다이(11)와, 상기 블랭크소재(M1)를 가압하는 펀칭다이(12)가 구비되며, 상기 블랭크소재(M1)의 일부인 제거부(S)를 상기 펀칭다이(12)로 제거하여 플랜지부(F) 형태를 성형하는 선가공기(10), 상기 선가공기(10)의 출측에 배치되어 상기 플랜지부(F) 형태가 성형된 선가공소재(M2)를 상기 선가공기(10)에서 전달받으며, 복수의 포밍롤(21)이 구비되어 상기 선가공소재(M2)를 제품의 형태로 성형하는 롤포밍기(20), 상기 롤포밍기(20)의 출측에 배치되며, 상기 롤포밍기(20)에서 제품 형태로 성형된 롤포밍소재(M3)를 전달받아 제품 단위로 절단하여 단위제품소재(M4)를 형성하되, 상기 플랜지부(F)가 형성될 부분에서 절단하는 절단기(40) 및 상기 절단기(40)의 출측에 배치되며, 상기 절단기(40)에서 전달받은 상기 단위제품소재(M4)의 단부에 형성된 플랜지부(F)를 밴딩하여 제품 형태를 완성하는 밴딩기(50)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 금속소재 성형장치는 선가공기(10)를 구비함에 의해서, 플랜지부(F)를 성형 제품에 일체로 형성될 수 있게 선가공할 수 있게 된다. 다시 말해, 롤포밍기(20)를 이용한 제품의 형상을 성형하기 전에 플랜지부(F) 형태를 미리 성형함으로서, 롤포밍기(20)에 의한 제품의 형상 성형이 가능하면서도 제품의 단부에 플랜지부(F)가 구비되게 제조할 수 있는 것이다.
이에 의해서, 상기 플랜지부(F)를 사각관 등의 제품에 결합하는 별도의 과정이 불필요하기 때문에, 플랜지부(F)를 별도로 용접하여 결합함에 따른 강성 및 내충격성 저하의 문제를 개선할 수 있게 되고, 이에 따라 추가 공정에 따른 비용 증가 및 생산성 저하의 문제를 개선할 수 있게 된다.
여기서, 상기 선가공기(10)는 블랭크소재(M1)의 일부를 제거하여 플랜지부(F) 형상을 형성하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 선가공기(10)는 플랜지부(F) 이외의 부분인 제거부(S)를 펀칭에 의해서 제거하는 펀칭다이(12)를 포함할 수 있다. 또한 상기 플랜지부(F) 형태의 형성 후에 플랜지부(F)로 완성하는 밴딩단계에서의 작업을 용이하게 하기 위해서, 상기 펀칭다이(12)는 상기 블랭크소재(M1)에 밴딩홈(H)도 형성할 수 있다. 이와 같은 상기 선가공기(10)의 구체적 구성에 대하는 도 2 내지 도 5를 참조하여 후술한다.
그리고, 상기 선가공기(10)는 상기 펀칭다이(12)가 상기 블랭크소재(M1)에서 제거부(S)를 제거할 수 있도록 상기 블랭크소재(M1)를 지지하는 판제공다이(11)도 포함할 수 있다. 이와 같은 판제공다이(11)는 상기 펀칭다이(12)에 의한 플랜지부(F) 형태의 형성, 밴딩홈(H) 형성을 위해서, 상기 펀칭다이(12)와 합치되도록 상기 펀칭다이(12)에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.
상기 롤포밍기(20)는 복수의 포밍롤(21)에 의해서 상기 선가공기(10)에 의해서 플랜지부(F)가 형태가 성형된 선가공소재(M2)를 제품 형태로 형성하는 역할을 한다. 즉, 형태가 일부씩 변형된 포밍롤(21)이 상기 선가공소재(M2)의 이동 방향으로 배치되어, 상기 선가공소재(M2)를 조금씩 제품의 형태로 성형하게 되는 것이다.
한편, 이와 같이 상기 롤포밍기(20)가 성형한 제품의 형태가 관재 형태인 경우에는 상기 롤포밍기(20)의 출측에 용접기(30)가 구비될 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치는 상기 롤포밍기(20)와 상기 절단기(40) 사이에 배치되되, 관재 형태로 성형된 상기 롤포밍소재(M3)의 맞닿는 양단부를 용접하는 용접기(30)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 롤포밍기(20)에 의해서 상기 선가공소재(M2)가 관재 형태로 형성되어 롤포밍소재(M3)가 제공되면, 이러한 롤포밍소재(M3)는 관재 형태를 형성하기 위해서 양단부가 맞닿게 형성된다. 이와 같이 맞닿는 부분을 상기 용접기(30)가 용접선(W)을 따라 용접하여 결합함으로써, 상기 롤포밍소재(M3)는 관재 형태를 유지하게 된다.
여기서, 상기 용접기(30)는 저항 용접, 아크 용접, 스폿 용접 등을 수행하게 구성될 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 롤포밍소재(M3)의 맞닿는 부분을 용접할 수 있다면 본 발명의 용접기(30)일 수 있다.
상기 절단기(40)는 상기 롤포밍기(20)에 의해서 롤 포밍 성형된 롤포밍소재(M3)를 제품 단위로 절단하는 역할을 하게 된다. 즉, 상기 롤포밍기(20)는 연속되어 전달되는 선가공소재(M2)를 제품 형태가 연속되게 성형된 롤포밍소재(M3)로 성형하기 때문에, 이를 제품 단위 별로 절단하기 위해서, 상기 절단기(40)가 제공되는 것이다.
여기서, 상기 플랜지부(F)는 제품의 단부에 형성되는 부분이기 때문에, 상기 롤포밍기(20)에 의해서 제품 형태로 성형된 상기 롤포밍소재(M3)에서는 이웃하는 제품의 플랜지부(F)끼리 연결된 상태이다. 따라서 상기 절단기(40)는 상기 플랜지부(F)가 형성된 부분에서 절단선(C)을 따라 단위제품별로 절단하여, 상기 플랜지부(F)가 제품의 일단부 또는 양단부에 형성되게 상기 롤포밍소재(M3)를 절단하게 된다.
이러한 절단기(40)는 커터날을 프레싱하여 절단하는 구성 또는 레이저를 이용한 절단 구성 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 롤포밍소재(M3)를 단위제품별로 절단하여 단위제품소재(M4)로 형성할 수 있다면 본 발명의 절단기(40)일 수 있다.
일례로 상기 롤포밍소재(M3)가 관재 형태인 경우에 상기 절단기(40)는 레이저건(41)이 구비되어 관재 형태의 중공을 유지하게 절단할 수 있게 구성될 수 있다.
또는 관재 형태에 대응되는 형태의 내부 다이가 구비되고, 외부에서 내부 다이 방향으로 커터날을 가압하는 외부 다이가 합치되어 중공을 유지하며 절단할 수도 있다.
상기 밴딩기(50)는 상기 절단기(40)에 의해서 상기 롤포밍소재(M3)가 제품 단위로 절단되어 제공되는 단위제품소재(M4)의 단부에 형성된 플랜지부(F)를 밴딩하여 최종 제품 형태로 성형하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 밴딩기(50)는 관안착다이(51), 밴딩다이(52) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 금속소재 성형장치에서 선가공기(10)의 펀칭다이(12)를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에서 AA'의 단면도를 도시한 것이며, 도 4는 도 2에서 BB'의 단면도를 도시한 것이다.
그리고, 도 5는 본 발명의 금속소재 성형장치에서 펀칭다이(12)의 홈형성부(15)를 도시한 측면도이다.
상기 도면을 참조하면, 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 펀칭다이(12)는, 상기 판제공다이(11) 방향으로 이동되는 펀칭바디부(13) 및 상기 펀칭바디부(13)에 구비되며, 상기 제거부(S) 형태로 돌출되되, 상기 블랭크소재(M1)의 두께보다 더 길게 돌출된 펀칭날부(14)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 펀칭다이(12)는 상기 펀칭날부(14)에 의해서 상기 제거부(S)를 제거하게 구비됨에 의해서, 상기 블랭크소재(M1)에 대하여 플랜지부(F) 형태를 형성할 수 있게 된다.
이를 위해서, 상기 펀칭날부(14)는 상기 펀칭바디부(13)에 구비되되, 상기 제거부(S)의 형태에 대응되는 형태로 돌출되게 구비되며, 상기 블랭크소재(M1)에서 상기 제거부(S)를 제거할 수 있도록, 단부는 칼날 형태로 구비될 수 있다.
더하여 상기 펀칭다이(12)는 상기 블랭크소재(M1)에 밴딩홈(H)을 형성할 수 있는 홈형성부(15)를 더 포함할 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 펀칭다이(12)는, 상기 펀칭바디부(13)에 구비되며, 상기 플랜지부(F)의 밴딩되는 부분에 대응되는 부분에 돌출되게 형성되되, 상기 블랭크소재(M1)의 두께보다 더 짧게 돌출된 홈형성부(15)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 홈형성부(15)는 상기 블랭크소재(M1)에 밴딩홈(H)을 형성하게 되고, 이와 같이 상기 선가공소재(M2)에 형성된 밴딩홈(H)에 의해서 상기 밴딩기(50)가 상기 플랜지부(F)를 밴딩할 때, 밴딩 위치를 정할 수 있어, 더욱 정확한 제품 형태를 형성할 수 있게 된다. 또한 상기 밴딩기(50)에 의한 상기 플랜지부(F)의 밴딩에 대한 저항력도 줄일 수 있어, 밴딩 가공을 더욱 용이하게 한다. 이는 도 5의 (a)의 도면을 참조하면 쉽게 알 수 있다.
더하여, 상기 홈형성부(15)는 형성되는 밴딩홈(H)의 형태를 정할 수 있고, 이와 같이 형성된 상기 밴딩홈(H)의 형태에 따라서는 상기 플랜지부(F)의 밴딩 각도를 조정하는 것을 용이하게 할 수도 있다.
이를 위해서, 상기 홈형성부(15)에는 밴딩유도면(15a)이 형성되어 상기 블랭크소재(M1)에 형성되는 밴딩홈(H)의 형태를 한정할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 홈형성부(15)는, 상기 플랜지부(F)의 밴딩되는 각도에 대응되는 각도로 경사지게 형성된 밴딩유도면(15a)이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
다시 말해, 상기 블랭크소재(M1)에는 상기 홈형성부(15)의 형태대로 밴딩홈(H)이 형성되는데, 상기 홈형성부(15)에 경사면인 밴딩유도면(15a)이 형성되면, 상기 밴딩홈(H)에도 이에 대응되는 경사면이 성형되게 된다.
이때 상기 밴딩홈(H)에 형성된 경사면의 각도가 상기 밴딩기(50)에 의해서 밴딩되는 상기 플랜지부(F)의 최종 각도와 같은 각도로 형성된다면, 상기 플랜지부(F)는 상기 밴딩홈(H)에 형성된 경사면, 즉 상기 홈형성부(15)의 밴딩유도면(15a)과 수평한 각도까지는 용이하게 밴딩된다. 따라서, 상기 밴딩유도면(15a)에 의해서 상기 플랜지부(F)의 밴딩 각도를 유도할 수 있게 되어, 더욱 정확한 플랜지부(F)의 형성을 가능하게 한다. 이는 도 5의 (b)의 도면을 참조하면 쉽게 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 금속소재 성형장치에서 밴딩기(50)의 작동상태를 도시한 측면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 밴딩기(50)는, 양단부에 상기 플랜지부(F)가 형성된 상기 단위제품소재(M4)의 일단부가 안착되는 관안착다이(51) 및 상기 관안착다이(51)와 마주보게 배치되며, 상기 단위제품소재(M4)의 타단부를 상기 관안착다이(51) 방향으로 가압하여 상기 플랜지부(F)를 밴딩시키는 밴딩다이(52)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 밴딩기(50)는 상기 관안착다이(51), 상기 밴딩다이(52)를 포함함에 의해서, 단위제품소재(M4)에 형성된 상기 플랜지부(F)를 밴딩하여 최종 제품의 형태로 성형할 수 있게 된다.
상기 관안착다이(51)는 상기 절단기(40)에서 절단된 단위제품소재(M4)가 안착되고, 상기 밴딩다이(52)에 의해서 플랜지부(F)를 밴딩할 때 상기 단위제품소재(M4)를 지지하는 역할을 하게 된다.
일례로 상기 단위제품소재(M4)가 관재 형태인 경우에 상기 단위제품소재(M4)가 안착되는 관안착바디부와 상기 단위제품소재(M4)의 중공 부분에 삽입되어 관재 형태의 상기 단위제품소재(M4)가 안정적으로 지지되는 지지돌출부가 구비될 수 있다. 이때 상기 지지돌출부는 상기 밴딩다이(52)에 의한 가압시에 상기 단위제품소재(M4)의 양단부에 플랜지부(F)가 밴딩되는 것을 유도하기 위해서 일부 경사면을 포함하는 기둥 형태일 수도 있다.
상기 밴딩다이(52)는 상기 관안착다이(51)와 협력하여 상기 플랜지부(F)를 밴딩하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 밴딩다이(52)는 상기 단위제품소재(M4)가 안착된 상기 관안착다이(51) 방향으로 상기 단위제품소재(M4)를 가압하게 구비될 수 있다. 즉, 상기 밴딩다이(52)는 밴딩바디부(53), 경사기둥부(54) 등을 포함하여, 상기 플랜지부(F)를 밴딩하도록 구비될 수 있는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 밴딩다이(52)는, 상기 관안착다이(51) 방향으로 이동되는 밴딩바디부(53) 및 상기 밴딩바디부(53)에 일단부가 결합되고, 상기 플랜지부(F)의 내측면에 순차적으로 접하도록 측면이 경사면으로 형성되되, 상기 밴딩바디부(53)에서 멀어지는 방향인 타단부로 갈수록 단면이 작아지게 형성된 경사기둥부(54)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 밴딩바디부(53)는 상기 관안착다이(51) 방향으로 이동되어 상기 단위제품소재(M4)를 가압하도록, 유압 또는 공압실린더와 연결될 수도 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 관안착다이(51) 방향으로 이동될 수 있다면 본 발명의 밴딩바디부(53)가 될 수 있다.
그리고, 상기 밴딩바디부(53)는 상기 경사기둥부(54)에 의해서 밴딩된 상기 플랜지부(F)가 수평한 형태로 형성될 수 있도록, 상기 경사기둥부(54)보다 폭이 크게 형성된 부분을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형장치의 상기 밴딩바디부(53)는, 상기 경사기둥부(54)의 일단부보다 폭이 크게 형성되어 숄더부(53a)를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 따라 상기 플랜지부(F)의 밴딩시에 상기 경사기둥부(54)에 의한 경사진 형태의 밴딩 후에 수평한 형태로 상기 플랜지부(F)의 밴딩 형상을 유도할 수 있게 된다.
상기 경사기둥부(54)는 상기 단위제품소재(M4)에 형성된 플랜지부(F)의 내측면과 접촉하면서 상기 플랜지부(F)를 외측으로 밴딩하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 경사기둥부(54)는 측면이 경사진 형태로 구비될 수 있다. 일례로 상기 경사기둥부(54)는 단부가 수평하게 절단된 원뿔기둥 형태일 수도 있다.
도 7은 본 발명의 금속소재 성형방법을 나타낸 흐름도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형방법은 블랭크소재(M1)에서 일부를 제거하여 플랜지부(F)로 형성될 부분을 성형하여 선가공소재(M2)를 형성하는 선가공단계, 상기 선가공소재(M2)를 제품의 형태로 성형하는 롤포밍단계, 상기 선가공소재(M2)가 롤포밍되어 형성된 롤포밍소재(M3)를 제품 단위로 절단하되, 상기 플랜지부(F)가 형성될 부분에서 절단하는 절단단계 및 상기 롤포밍소재(M3)가 절단되어 형성된 단위제품소재(M4)의 단부에서 상기 플랜지부(F)를 밴딩하여 제품 형태를 완성하는 밴딩단계를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 금속소재 성형방법은 선가공단계를 수행함에 의해서, 플랜지부(F)를 성형 제품에 일체로 형성될 수 있게 선가공할 수 있게 된다. 다시 말해, 롤포밍단계를 이용한 제품의 형상을 성형하기 전에 플랜지부(F) 형태를 미리 성형함으로서, 롤포밍단계에 의한 제품의 형상 성형이 가능하면서도 제품의 단부에 플랜지부(F)가 구비되게 제조할 수 있는 것이다.
이에 의해서, 상기 플랜지부(F)를 사각관 등의 제품에 결합하는 별도의 과정이 불필요하기 때문에, 플랜지부(F)를 별도로 용접하여 결합함에 따른 강성 및 내충격성 저하의 문제를 개선할 수 있게 되고, 이에 따라 추가 공정에 따른 비용 증가 및 생산성 저하의 문제를 개선할 수 있게 된다.
여기서, 상기 선가공단계는 블랭크소재(M1)의 일부를 제거하여 플랜지부(F) 형상을 형성하게 된다.
이를 위해서, 상기 선가공단계는 플랜지부(F) 이외의 부분인 제거부(S)를 펀칭에 의해서 제거하여 플랜지부(F) 형태를 성형하게 된다. 또한 상기 플랜지부(F) 형태의 형성 후에 플랜지부(F)로 완성하는 밴딩단계에서의 작업을 용이하게 하기 위해서, 상기 선가공단계에서는 상기 블랭크소재(M1)에 밴딩홈(H)도 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형방법의 상기 선가공단계는, 상기 블랭크소재(M1)에 상기 플랜지부(F) 형태를 성형하되, 상기 플랜지부(F)의 밴딩시에 밴딩 위치를 유도하는 밴딩홈(H)도 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 선가공단계에서 성형되는 밴딩홈(H)은 상기 플랜지부(F)의 밴딩 각도에 대응되는 형태로 형성하여, 상기 플랜지부(F)의 밴딩 각도를 유도하게 수행될 수도 있다. 즉, 상기 밴딩홈(H)에 상기 플랜지부(F)의 밴딩 각도에 수평한 홈경사면이 형성되어 상기 플랜지부(F)가 상기 홈경사면과 수평한 각도까지 밴딩되게 유도할 수 있는 것이다.
상기 롤포밍단계에서는 상기 선가공단계에서 플랜지부(F)가 형태가 성형된 선가공소재(M2)를 제품 형태로 성형하게 된다. 즉, 롤포밍기(20)를 이용하여 형태가 일부씩 변형된 포밍롤(21)이 상기 선가공소재(M2)의 이동 방향으로 배치되어, 상기 선가공소재(M2)를 조금씩 제품의 형태로 성형하여 수행될 수 있는 것이다.
한편, 이와 같이 상기 롤포밍단계에서 성형한 제품의 형태가 관재 형태인 경우에는 상기 롤포밍단계 이후에 용접단계가 수행될 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 금속소재 성형방법은 상기 롤포밍소재(M3)가 상기 롤포밍단계에서 관재 형태로 성형되어 양단부가 맞닿는 경우에, 상기 롤포밍소재(M3)의 양단부를 용접선(W)을 따라 용접하되, 상기 롤포밍단계 직후에 수행되는 용접단계를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 롤포밍단계에서 상기 선가공소재(M2)가 관재 형태로 형성되어 롤포밍소재(M3)가 제공되면, 이러한 롤포밍소재(M3)는 관재 형태를 형성하기 위해서 양단부가 맞닿게 형태가 되며, 이와 같이 맞닿는 부분을 상기 용접단계에서 용접 결합함으로써, 상기 롤포밍소재(M3)는 관재 형태를 유지하게 수행된다.
여기서, 상기 용접단계는 저항 용접, 아크 용접, 스폿 용접 등으로 수행될 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 롤포밍소재(M3)의 맞닿는 부분을 용접할 수 있다면 본 발명의 용접단계일 수 있다.
상기 절단단계는 상기 롤포밍단계에 의해서 롤 포밍 성형된 롤포밍소재(M3)를 제품 단위로 절단하여 수행된다. 즉, 상기 롤포밍단계에서는 연속되어 전달되는 선가공소재(M2)를 제품 형태가 연속되게 성형된 롤포밍소재(M3)로 성형하기 때문에, 이를 제품 단위 별로 절단하기 위해서, 상기 절단단계가 수행되는 것이다.
여기서, 상기 플랜지부(F)는 제품의 단부에 형성되는 부분이기 때문에, 상기 롤포밍단계에서 제품 형태로 성형된 상기 롤포밍소재(M3)에서는 이웃하는 제품의 플랜지부(F)끼리 연결된 상태이다. 따라서 상기 절단단계에서는 상기 플랜지부(F)가 형성된 부분에서 단위제품별로 절단선(C)을 따라 절단하여, 상기 플랜지부(F)가 제품의 일단부 또는 양단부에 형성되게 상기 롤포밍소재(M3)를 절단하여 단위제품소재(M4)를 형성하게 된다.
상기 밴딩단계는 상기 절단단계에서 상기 롤포밍소재(M3)가 제품 단위로 절단되어 제공되는 단위제품소재(M4)의 단부에 형성된 플랜지부(F)를 밴딩하여 최종 제품 형태로 성형하는 공정이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 선가공기 11: 판제공다이
12: 펀칭다이 13: 펀칭바디부
14: 펀칭날부 15: 홈형성부
20: 롤포밍기 21: 포밍롤
30: 용접기 40: 절단기
41: 레이저건 50: 밴딩기
51: 관안착다이 52: 밴딩다이
53: 밴딩바디부 54: 경사기둥부

Claims (11)

  1. 블랭크소재에서 일부를 제거하여 플랜지부로 형성될 부분을 성형하여 선가공소재를 형성하는 선가공단계;
    상기 선가공소재를 제품의 형태로 성형하는 롤포밍단계;
    상기 선가공소재가 롤포밍되어 형성된 롤포밍소재를 제품 단위로 절단하되, 상기 플랜지부가 형성될 부분에서 절단하는 절단단계; 및
    상기 롤포밍소재가 절단되어 형성된 단위제품소재의 단부에서 상기 플랜지부를 밴딩하여 제품 형태를 완성하는 밴딩단계;
    를 포함하는 금속소재 성형방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선가공단계는, 상기 블랭크소재에 상기 플랜지부 형태를 성형하되, 상기 플랜지부의 밴딩시에 밴딩 위치를 유도하는 밴딩홈도 형성하는 것을 특징으로 하는 금속소재 성형방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롤포밍소재가 상기 롤포밍단계에서 관재 형태로 성형되어 양단부가 맞닿는 경우에, 상기 롤포밍소재의 양단부를 용접하되, 상기 롤포밍단계 직후에 수행되는 용접단계;
    를 포함하는 금속재소 성형방법.
  4. 블랭크소재가 배치되는 판제공다이와, 상기 블랭크소재를 가압하는 펀칭다이가 구비되며, 상기 블랭크소재의 일부인 제거부를 상기 펀칭다이로 제거하여 플랜지부 형태를 성형하는 선가공기;
    상기 선가공기의 출측에 배치되어 상기 플랜지부 형태가 성형된 선가공소재를 상기 선가공기에서 전달받으며, 복수의 포밍롤이 구비되어 상기 선가공소재를 제품의 형태로 성형하는 롤포밍기;
    상기 롤포밍기의 출측에 배치되며, 상기 롤포밍기에서 제품 형태로 성형된 롤포밍소재를 전달받아 제품 단위로 절단하여 단위제품소재를 형성하되, 상기 플랜지부가 형성될 부분에서 절단하는 절단기; 및
    상기 절단기의 출측에 배치되며, 상기 절단기에서 전달받은 상기 단위제품소재의 단부에 형성된 플랜지부를 밴딩하여 제품 형태를 완성하는 밴딩기;
    를 포함하는 금속소재 성형장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 펀칭다이는,
    상기 판제공다이 방향으로 이동되는 펀칭바디부; 및
    상기 펀칭바디부에 구비되며, 상기 제거부 형태로 돌출되되, 상기 블랭크소재의 두께보다 더 길게 돌출된 펀칭날부;
    를 포함하는 금속소재 성형장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펀칭다이는,
    상기 펀칭바디부에 구비되며, 상기 플랜지부의 밴딩되는 부분에 대응되는 부분에 돌출되게 형성되되, 상기 블랭크소재의 두께보다 더 짧게 돌출된 홈형성부;
    를 포함하는 금속소재 성형장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홈형성부는, 상기 플랜지부의 밴딩되는 각도에 대응되는 각도로 경사지게 형성된 밴딩유도면이 형성된 것을 특징으로 하는 금속소재 성형장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 밴딩기는,
    양단부에 상기 플랜지부가 형성된 상기 단위제품소재의 일단부가 안착되는 관안착다이; 및
    상기 관안착다이와 마주보게 배치되며, 상기 단위제품소재의 타단부를 상기 관안착다이 방향으로 가압하여 상기 플랜지부를 밴딩시키는 밴딩다이;
    를 포함하는 금속소재 성형장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밴딩다이는,
    상기 관안착다이 방향으로 이동되는 밴딩바디부; 및
    상기 밴딩바디부에 일단부가 결합되고, 상기 플랜지부의 내측면에 순차적으로 접하도록 측면이 경사면으로 형성되되, 상기 밴딩바디부에서 멀어지는 방향인 타단부로 갈수록 단면이 작아지게 형성된 경사기둥부;
    를 포함하는 금속소재 성형장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밴딩바디부는, 상기 경사기둥부의 일단부보다 폭이 크게 형성되어 숄더부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속소재 성형장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 롤포밍기와 상기 절단기 사이에 배치되되, 관재 형태로 성형된 상기 롤포밍소재의 맞닿는 양단부를 용접하는 용접기;
    를 포함하는 금속재소 성형장치.
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