KR20210079925A - 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치 - Google Patents

Abstract

차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치는 차량의 인너 패널과 아웃터 패널을 겹친 상태로, 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 헤밍 성형 하여 상기 인너 패널과 조립하기 위한 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치에 있어서, 지그 테이블 상에 설치되는 힌지 프레임, 상기 힌지 프레임의 내부에서 상부 외측이 상기 힌지 프레임에 힌지 연결되는 회전암, 상기 회전암의 전방에 대응하여 상기 힌지 프레임에 일측이 회전 가능하게 장착되는 힌지암, 상기 회전암의 타측과 상기 힌지암의 타측을 연결하여 장착되는 연견결 링크, 상기 힌지암의 상부에 탈,부착 가능하게 장착되어 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지에 대하여 스윙 작동하여 가압하면서, 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 예열하도록 내부에 히팅 카트리지가 내장되는 헤밍 다이, 후방 선단이 상기 회전암의 하부 외측에 힌지 브라켓을 통해 연결되어 상기 회전암을 회전 구동시키는 암 실린더를 포함한다.

Description

차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치{EDGE PART PRESS HEMMING FORMING APPARAUTS FOR VEHICLE PANELS}

본 발명은 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형과 예열을 동시에 진행함으로써, 성형성과 품질을 향상시키고, 성형시간을 단축할 수 있는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차체는 자동차 제조공정의 첫 단계로서 여러 종류의 프레스 장비를 통해 제품 패널을 생산한 후, 차체 공장으로 옮겨와서 제품 패널의 각 부분을 조립하는 과정을 거쳐 화이트 보디(B.I.W) 형태의 차체를 이루게 된다.

이와 같이 차체의 패널을 성형하기 위해서는 여러 종류의 프레스 장비를 통하여 일정한 형태로 가압 성형하는 공정 후, 트리밍(Trimming), 피어싱(Piercing), 플랜징(Flanging), 헤밍(Hemming) 등의 프레스 공정에서 절단, 홀 가공, 절곡, 휨 등의 가공작업을 거치게 된다.

그리고 차량의 도어, 후드, 트렁크 리드, 휠 아치, 휀더 등의 단부는 헤밍 공정에 의해 처리되며, 헤밍에 의한 접합강도 부족을 보완하기 위하여 국부적인 부분에 용접면을 확보하고 페이스 용접작업으로 접합강도를 확보한다.

현재까지의 헤밍 방식은 프레스 헤밍으로, 프레스 타입의 전용기에 해당 패널의 금형을 장착하고, 금형 내부로 아웃터 패널과 인너 패널을 투입한 후, 프레스 금형을 하강시켜 패널 단부를 접어서 결합하는 방식이 대부분이다.

이러한 헤밍 방식의 경우 패널을 성형하는 것과 유사한 형태의 고가의 금형을 제작해야 하므로 초기 설비투자가 큰 단점이 있고, 프레스 바디의 크기가 상당하기 때문에 공장 내부에서의 레이아웃 구성에 불리한 점이 있다.

이와 같은 문제들을 해소하기 위하여 최근에는 로봇을 이용한 롤러 헤밍 방식이 주로 적용되고 있으나, 이는 다차종의 혼류 생산에 한계가 있으며, 패널을 이송, 로딩 및 규제하는 등의 설비가 복잡하고, 작업 시간이 과다하게 소요되며, 초기 투자비가 증가하게 되고, 대량 생산에 부적합한 실정이다.

특히, 차량의 도어, 후드, 트렁크 리드, 휠 아치, 휀더 등의 엣지부의 헤밍 성형에 있어서는 프레스 헤밍으로는 성형이 불가하며, 롤러 헤밍으로는 로봇의 적용으로 상기 로봇으로 인한 하중이 불가하고, 클린칭 헤밍으로는 서보 모터를 적용하여야 성형이 가능하기에, 투자비가 증가하게 되는 단점이 있다.

이에 따라, 차량의 각종 패널에 형성된 엣지부를 헤밍 성형하는 방법에 대한 연구개발이 필요하다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 아웃터 패널과 인너 패널 사이의 프레스 헤밍 성형 시, 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 성형함과 동시에 예열하여 이후에 이루어질 롤러 헤밍 성형 시, 성형성을 향상시킬 수 있는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량의 인너 패널과 아웃터 패널을 겹친 상태로, 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 헤밍 성형 하여 상기 인너 패널과 조립하기 위한 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치에 있어서, 지그 테이블 상에 설치되는 힌지 프레임, 상기 힌지 프레임의 내부에서 상부 외측이 상기 힌지 프레임에 힌지 연결되는 회전암, 상기 회전암의 전방에 대응하여 상기 힌지 프레임에 일측이 회전 가능하게 장착되는 힌지암, 상기 회전암의 타측과 상기 힌지암의 타측을 연결하여 장착되는 연견결 링크, 상기 힌지암의 상부에 탈,부착 가능하게 장착되어 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지에 대하여 스윙 작동하여 가압하면서, 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 예열하도록 내부에 히팅 카트리지가 내장되는 헤밍 다이, 및 후방 선단이 상기 회전암의 하부 외측에 힌지 브라켓을 통해 연결되어 상기 회전암을 회전 구동시키는 암 실린더를 포함하는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 회전암은 삼각형상의 암으로 형성되어 상부 외측이 상기 힌지 프레임에 힌지 연결되며, 하부 외측이 상기 암 실린더의 작동로드와 힌지 연결되며, 중앙 내측이 상기 연결 링크에 연결되어 상기 암 실린더 작동에 의해 상부 외측을 회전중심으로 하여 중앙 내측이 상향 회전하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 회전암의 회전을 제한하도록 상기 회전암의 일측과, 이에 대응하는 상기 힌지 프레임의 상판 일측에 각각 스토퍼가 설치될 수 있다.

또한, 상기 힌지암은 하부 일측이 상기 힌지 프레임에 힌지 연결되고, 상단부에 상기 헤밍 다이가 장착된 상태로, 중앙 외측이 상기 연결 링크와 연결되어 상기 암 실린더의 작동에 의해 상기 하부 일측을 회전중심으로 하여 상기 상단부가 상기 헤밍 플랜지를 향하여 회전하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 헤밍 다이는 상기 아웃터 패널의 엣지부의 형상을 따라 중앙이 내측으로 파여 있는 홈 형상으로 형성될 있다.

또한, 상기 헤밍 다이는 내열 소재로 이루어져 내부에 적어도 하나 이상의 히팅 카트리지가 내장되어 상기 아웃터 패널을 예열하면서, 상기 헤밍 플랜지를 헤밍 성형할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 아웃터 패널과 인너 패널 사이의 엣지부에 프레스 헤밍 성형 시, 상기 아웃터 패널의 헤밍 플랜지를 성형함과 동시에 예열하여 이후에 이루어질 롤러 헤밍 성형 시, 성형성을 향상시킬 수 있다.

즉, 상기 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치는 엣지부에만 열을 가하여 인접한 헤밍 플랜지에 영향을 주지 않으면서, 상기 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지의 항복강도를 낮추고, 연신율을 증가시키게 되며, 기존보다 낮은 하중으로 엣지부를 롤러 헤밍 성형할 수 있는 효과가 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치의 작동도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치의 작동도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)는 차량의 도어, 후드, 루프 등에 적용되는 아웃터 패널(30, 도 2참조)과 인너 패널(40)을 상호 접합하기 위하여 사용될 수 있다.

이때, 상기 아웃터 패널(30)은 선단을 따라서 헤밍 플랜지를 형성하고, 상기 헤밍 플랜지에 대응하는 인너 패널(40)의 선단에 대하여 상기 헤밍 플랜지를 말아서 압착함으로써, 상기 아웃터 패널(30)과 인너 패널(40)의 가장자리를 접합한다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)는 상기 아웃터 패널(30)의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 성형하기 위하여 적용된다.

본 발명의 실시 예에 적용되는 아웃어 패널은 알루미늄과 같이 이방성이 크며, 성형성이 낮은 패널을 예로 들어 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)는 힌지 프레임(3), 회전암(5), 힌지암(7), 헤밍 다이(10), 및 암 실린더(11)를 포함하여 구성된다.

상기 힌지 프레임(3)은 상기 아웃터 패널(30)의 하부 양측 모서리에 대응하여 지그 테이블(미도시) 상에 설치된다.

이러한 힌지 프레임(3)의 내부에는 회전암(5)이 장착된다.

또한, 상기 회전암(5)의 전방에는 힌지암(7)이 배치되는데, 상기 힌지암(7)은 상기 힌지 프레임(3)에 일측이 회전 가능하게 장착된다.

이하. 본 발명의 실시 예에서는 도면을 기준으로 하여 전후, 좌우 및 상하 방향을 기준방향으로 설정하기로 한다.

상기와 같은 기준방향의 정의는 상대적인 의미로서, 본 장치의 기준위치 또는 조립 부품의 기준위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준방향이 본 실시 예의 기준방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

더 나아가, 하기에서의 단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

상기 회전암(5)의 타측과 상기 힌지암(7)의 타측은 연결 링크(9)를 통해 연결된다.

또한, 상기 회전암(5)의 상부에는 헤밍 다이(10)가 탈, 부착 가능하게 장착된다.

상기 헤밍 다이(10)는 상기 아웃터 패널(30)의 하부 양측 모서리의 헤밍 플랜지에 대하여 스윙 작동하여 가압하도록 구성된다.

이때, 상기 헤밍 다이(10)는 상기 아웃터 패널(30)의 하부 모서리의 형상을 따라 중앙이 내측으로 파여있는 홈 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 헤밍 다이(10)는 내열 소재로 이루어진다.

이러한 헤밍 다이(10)의 내부에는 적어도 하나 이상의 히팅 카트리지(50)가 내장된다.

상기 헤밍 다이(10)는 상기 히팅 카트리지(50)에 의해 아웃터 패널(30)을 예열하면서, 엣지부에 대응하는 상기 헤밍 플랜지를 헤밍 성형하도록 구성된다.

이때, 상기 히팅 카트리지(50)는 전원인가로 인해 열이 발생하는 수단이다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 헤밍 다이(10)에 히팅 카트리지(50)가 내장되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 헤밍 다이(10)에 열을 가할 수 있는 수단이면 변경하여 적용 가능하다.

이러한 헤밍 다이(10)는 아웃터 패널(30)의 엣지부 형상에 따라 변경할 수 있다.

즉, 상기 헤밍 다이(10)는 상기 회전암(5)에 대하여 탈,부착 가능하게 장착되며, 필요에 따라 상기 헤밍 다이(10)를 교체할 수 있는 것이다.

그리고 상기 힌지암(7)과 회전암(5)은 암 실린더(11)를 통해 구동하는데, 상기 암 실린더(11)는 후방 선단이 상기 지그 테이블 상의 힌지 블록(13)을 통해 힌지 연결된다.

더불어, 상기 암 실린더(11)의 작동 로드(17)의 선단이 상기 회전암(5)의 하부 외측에 힌지 브라켓(15)을 통해 연결된다.

즉, 상기 회전암(5)은 삼각형상의 암으로 형성되어 상부 외측이 힌지 프레임(3)에 힌지 연결되고, 하부 외측이 상기 암 실린더(11)의 작동 로드(17)와 힌지 연결된다.

상기한 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)를 이용하여 아웃터 패널(30)의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 헤밍 성형하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 성형 다이(20)에 헤밍 성형하고자 하는 아웃터 패널(30)과 인너 패널(40)을 로딩한다.

도 2를 참조하면, 상기 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)의 암 실린더(11)의 작동에 의해 상기 헤밍 다이(10)가 스윙 작동하면서, 이에 대응하는 아웃터 패널(30)의 엣지부의 헤밍 플랜지를 가압하게 된다.

이때, 상기 회전암(5)은 중앙 내측이 상기 연결 링크(9)에 연결되어 상기 암 실린더(11)의 작동에 의해 상부 외측을 회전중심으로 하여 중앙 내측이 상향 회전한다.

동시에, 상기 헤밍 다이(10)에 내장된 히팅 카트리지(50)의 작동에 의해 상기 헤밍 플랜지를 예열하게 된다.

즉, 상기 아웃터 패널(30)은 상기 헤밍 다이(10)에 의해 헤밍 성형됨과 동시에, 상기 히팅 카트리지(50)에 의해 예열되어 성형성이 향상될 수 있다.

상기 회전암(5)에는 회전을 제한하도록 스토퍼(19)가 장착되는데, 상기 스토퍼(19)는 상기 회전암(5)의 일측과, 이에 대응하는 상기 힌지 프레임(3)의 상판 일측에 각각 설치될 수 있다.

더불어, 상기 힌지암(7)은 하부 일측이 상기 힌지 프레임(3)에 힌지 연결되고, 상단부에 상기 헤밍 다이(10)가 장착된 상태로, 중앙 외측이 상기 연결 링크(9)와 연결되어 상기 암 실린더(11)의 작동에 의해 상기 하부 일측을 회전중심으로 하여 상단부가 헤밍 플랜지를 향하여 회전한다.

그리고 최종 헤밍 성형 공정을 위하여 상기 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)가 스윙 작동을 통해 초기 상태로 복귀면서 아웃터 패널(30)로부터 멀어지도록 작동하고, 그 사이 공간에, 상기 헤밍 플랜지에 대하여 상기 롤러 헤밍 장치(미도시)가 유입된다.

상기 롤러 헤밍 장치는 다관절 아암으로 이루어진 로봇의 암 선단에 장착되어 상기 로봇의 작동에 의해 성형 지그 상의 아웃터 패널(30)과 인너 패널(40)의 엣지부를 따라 이동하면서, 상기 히팅 카트리지(50)에 의해 성형성이 향상된 상기 헤밍 플랜지를 인너 패널(40)의 선단으로 완전히 압착하여 헤밍 가공을 완료하게 된다.

이때, 상기 롤러 헤밍 장치는 상기 헤밍 플랜지를 따라 움직이는 다관절 로봇의 암 선단에 구동모터가 부착될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)는 아웃터 패널(30)과 인너 패널(40) 사이의 엣지부 프레스 헤밍 성형 시, 상기 아웃터 패널(30)의 헤밍 플랜지를 성형함과 동시에 예열하여 이후에 이루어질 롤러 헤밍 성형 시, 성형성을 향상시킬 수 있다.

즉, 상기 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)는 엣지부에만 열을 가하여 인접한 헤밍 플랜지에 영향을 주지 않으면서, 상기 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지의 항복강도를 낮추고, 연신율을 증가시키게 되며, 기존보다 낮은 하중으로 엣지부에 대하여 롤러 헤밍 성형할 수 있게 된다.

이로 인해, 상기 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치(1)는 전체적인 공정속도 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 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: 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치
3: 힌지 프레임
5: 회전암
7: 힌지암
9: 연결 링크
10: 헤밍 다이
11: 암 실린더
13: 힌지 블록
15: 힌지 브라켓
17: 작동 로드
19: 스토퍼
20: 성형 다이
30: 아웃터 패널
40: 인너 패널
50: 히팅 카트리지

Claims (6)

1. 차량의 인너 패널과 아웃터 패널을 겹친 상태로, 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 헤밍 성형 하여 상기 인너 패널과 조립하기 위한 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치에 있어서,
   지그 테이블 상에 설치되는 힌지 프레임;
   상기 힌지 프레임의 내부에서 상부 외측이 상기 힌지 프레임에 힌지 연결되는 회전암;
   상기 회전암의 전방에 대응하여 상기 힌지 프레임에 일측이 회전 가능하게 장착되는 힌지암;
   상기 회전암의 타측과 상기 힌지암의 타측을 연결하여 장착되는 연견결 링크;
   상기 힌지암의 상부에 탈,부착 가능하게 장착되어 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지에 대하여 스윙 작동하여 가압하면서, 상기 아웃터 패널의 엣지부에 대응하는 헤밍 플랜지를 예열하도록 내부에 히팅 카트리지가 내장되는 헤밍 다이; 및
   후방 선단이 상기 회전암의 하부 외측에 힌지 브라켓을 통해 연결되어 상기 회전암을 회전 구동시키는 암 실린더;
   를 포함하는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전암은
   삼각형상의 암으로 형성되어 상부 외측이 상기 힌지 프레임에 힌지 연결되며, 하부 외측이 상기 암 실린더의 작동로드와 힌지 연결되며, 중앙 내측이 상기 연결 링크에 연결되어 상기 암 실린더 작동에 의해 상부 외측을 회전중심으로 하여 중앙 내측이 상향 회전하도록 설치되는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 회전암의 회전을 제한하도록 상기 회전암의 일측과, 이에 대응하는 상기 힌지 프레임의 상판 일측에 각각 스토퍼가 설치되는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 힌지암은
   하부 일측이 상기 힌지 프레임에 힌지 연결되고, 상단부에 상기 헤밍 다이가 장착된 상태로, 중앙 외측이 상기 연결 링크와 연결되어 상기 암 실린더의 작동에 의해 상기 하부 일측을 회전중심으로 하여 상기 상단부가 상기 헤밍 플랜지를 향하여 회전하도록 설치되는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 헤밍 다이는
   상기 아웃터 패널의 엣지부의 형상을 따라 중앙이 내측으로 파여 있는 홈 형상으로 형성되는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 헤밍 다이는
   내열 소재로 이루어져 내부에 적어도 하나 이상의 히팅 카트리지가 내장되어 상기 아웃터 패널을 예열하면서, 상기 헤밍 플랜지를 헤밍 성형하는 차량용 패널의 엣지부 프레스 헤밍 성형 장치.

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