KR20220044324A - 중간 가열 스테이션 - Google Patents
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Abstract
금속 시트 블랭크(metal sheet blank)(50)를 가열하기 위한 가열 스테이션(heating station)(1) 및 이러한 가열 스테이션(1)을 포함하는 시스템이 여기에 개시된다. 특히, 가열 스테이션은 가열 위치에 있을 때 금속 시트 블랭크(50) 아래의 가열 챔버(heating chamber)(10) 내에 배치되고 금속 시트 블랭크(50)를 향해 복사 가열을 제공하도록 구성되는 하부 또는 상부 가열 엘리먼트들(heating elements)(11), 및 복사 가열이 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제1 부분에 도달하는 것을 차단하도록 배치되는 하부 마스크(mask)(14)를 포함하고, 하부 마스크(14)는 가열 위치에 있을 때 금속 시트 블랭크(50)를 향해 하부 마스크(14)의 메인 표면(14a)으로부터 돌출되는 복수의 지지 돌기들(support projections)(14d)을 포함하며, 여기서, 지지 돌기들(14d)은 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 지지하도록 구성된다.
Description
본 개시는 부분 프레스 경화 부품들(press hardened parts)의 제조를 위한 어레인지먼트(arrangement) 및 방법에 관한 것으로, 특히, 금속 블랭크 시트(metal blank sheet)의 가열을 제어하기 위한 어레인지먼트 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 프레스 경화 부품들은 균일한 강도 분포를 보인다. 특히, 충돌 성능에 대해 높은 요구 사항들을 갖는 안전 관련 부품들의 경우, 이러한 균일한 강도 분포는 문제들을 일으킬 수 있다. 예를 들어, B-필러(pillar)는, 하부가 승객 공간으로의 침입을 방지하기 위해 일반적으로 고장력(high-tensile)으로 설계되는 중간 및 상부보다 상대적으로 더 유연하다면, 충돌 시 더 많은 에너지를 흡수할 수 있다.
맞춤형(tailored) 압연(rolled) 블랭크들, 맞춤형 용접(welded) 블랭크들, 맞춤형 템퍼링(tempering), 및 맞춤형 가열과 같은 기술들은 프레스 경화 부품들 내에서 연질/경질 존들(zones)을 생성하는 데 사용된다. 그러나, 이러한 기술들은 넓은 영역들에서만 재료 특성들을 맞출 수 있다. 더욱이, 맞춤형 압연 블랭크들 및 맞춤형 용접 블랭크들의 기술들에는 고가의 툴링(tooling)(우수한 접촉 압력을 필요로 함), 공정 제어(긴밀한 공정 윈도우에 기인함)와 같은 몇 가지 문제들이 있다. 툴(tool)의 맞춤형 템퍼링에도 부품들에 대한 거부 후 부품 왜곡, 높은 툴 마모, 높은 툴 비용과 같은 몇 가지 문제들이 있다. 기존의 기술들로의 맞춤형 가열에도 넓은 전이(transition) 존들, 재현성(reproducibility), 공정 비용들, 부품들의 큰 영역들에만 해당(예컨대, B-필러의 1/3)과 같은 몇 가지 문제들이 있다.
따라서, 상술된 문제들 중 적어도 일부를 완화하는 개선된 해결 수단이 필요하다.
본 발명의 목적은 본 해결 수단으로 상술된 문제들을 완화하는 개선된 해결 수단을 제공하는 것이다. 또한, 시트 금속 블랭크를 가열하기 위한 가열 스테이션(heating station)을 제공하는 것이 목적이며, 가열 스테이션은 상기 시트 금속 블랭크의 보다 제어되고 정밀한 가열을 가능하게 한다. 더욱이, 시트 금속 블랭크를 가열하기 위한 방법을 제공하는 것이 목적이며, 방법은 상기 시트 금속 블랭크의 보다 제어되고 정밀한 가열을 가능하게 한다.
본 발명은 첨부된 독립 청구항들에 의해 정의되며, 실시예들이 첨부된 종속 청구항들, 다음의 설명 및 도면에 설명된다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 금속 시트 블랭크(metal sheet blank)를 가열하기 위한 가열 스테이션이 제공된다. 가열 스테이션은 가열 챔버(heating chamber)를 포함할 수 있다. 가열 스테이션은, 가열 위치(heating position)에 있을 때 금속 시트 블랭크 아래 또는 위의 가열 챔버 내에 배치되는 하부 또는 상부 가열 엘리먼트들(heating elements)을 포함할 수 있다. 가열 엘리먼트들은 금속 시트 블랭크를 향해 복사 가열(radiation heating)을 제공하도록 구성될 수 있다. 가열 스테이션은, 가열 위치에 있을 때 금속 시트 블랭크 아래의 가열 챔버 내에 배치되는 하부 마스크(mask)를 포함할 수 있다. 하부 마스크는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제1 부분에 도달하는 것을 차단하도록 형상 및 크기가 조정될 수 있다. 하부 마스크는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제2 부분에 도달하여 그를 가열하게 하도록 형상 및 크기가 조정될 수 있다. 하부 마스크는, 가열 위치에 있을 때 하부 마스크의 메인 표면으로부터 금속 시트 블랭크를 향해 돌출되는 복수의 지지 돌기들(support projections)을 포함할 수 있다. 하부 마스크의 지지 돌기들은 금속 시트 블랭크를 그 가열 동안 지지하도록 구성될 수 있다.
이 가열 스테이션에 의해, 연질/경질 존들이 매우 국부적으로 생성되거나, 제조된 프레스 경화 컴포넌트들 내의 넓은 영역들에 생성될 수 있다. 이 가열 스테이션은 또한 새로운 충돌 경로 설계로 구조적 차체 컴포넌트들의 제조를 가능하게 한다.
형상 및 크기가 조정된다는 것은, 하부 마스크가 적어도 하나의 오프닝(opening) 또는 리세스(recess)를 갖는다는 것을 의미할 수 있다. 이는 또한, 하부 마스크가 금속 시트 블랭크의 적어도 일 부분에 도달하는 일부 가열 복사를 차단할 수 없는 평면의 익스텐션(extension)을 갖는다는 것을 의미할 수 있다.
가열 챔버는 단열재(thermal insulation) 및 가열 엘리먼트들을 유지하는 프레임워크(framework)일 수 있다. 또한, 가열 챔버는, 금속 시트 블랭크가 가열 챔버 내로 삽입되고 가열 챔버로부터 제거될 수 있는 개방 가능한 제1 해치(hatch)를 포함할 수 있다. 더욱이, 가열 챔버는 개방 가능한 제2 해치를 포함할 수 있다. 제1 해치는 가열 챔버의 전면에 배치되는 전면 해치일 수 있다. 제2 해치는 가열 챔버의 후면에 배치되는 후면 해치일 수 있다. 하부 마스크는 후면 해치를 통해 제거 또는 삽입할 수 있다. 하부 마스크는 전면 해치를 통해 제거 또는 삽입할 수 있다.
가열 스테이션의 가열 엘리먼트들은 전기적으로 구동되거나, 가스 또는 오일과 같은 연료로 점화될 수 있다. 가열 엘리먼트들은 가열 복사를 제공하도록 구성될 수 있다. 가열 복사는 적외선일 수 있다.
하부 마스크는 실질적으로 평면의 기하학적 구조(geometry)를 가질 수 있다. 마스크는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 가질 수 있다. 마스크들과 관련하여, 오프닝 또는 리세스는 마스크를 통해 연장되는 개구(aperture) 등을 지칭하며, 이는 횡단 방향(traversal direction)으로 개방 또는 폐쇄된다. 예를 들어, 오프닝은 마스크의 구조에 의해 완전히 경계가 지정되는 홀(hole)일 수 있다. 예를 들어, 리세스는 마스크의 에지(edge)로부터 연장되는 갭(gap)일 수 있다. 어떤 마스크들에는, 적어도 하나, 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개, 일곱 개, 여덟 개, 아홉 개, 열 개 또는 그보다 많은 오프닝들 또는 리세스들이 마련될 수 있다. 오프닝 또는 리세스들은 가열의 대상이 되는 금속 시트 블랭크의 원하는 가열 패턴을 제공하도록 설계될 수 있다.
일 실시예에서, 지지 돌기들은 하부 마스크의 메인 표면으로부터 0.1 내지 50 mm 사이로 돌출될 수 있다. 다른 실시예에서, 지지 돌기들은 하부 마스크의 메인 표면으로부터, 1 내지 30 mm, 바람직하게는 1 내지 20 mm 사이로 돌출될 수 있다.
또한, 가열 스테이션에서, 가열 엘리먼트들로부터의 복사 가열은 가열 챔버 내부의 표면들에 반사될 수 있다; 즉, 복사 가열은 금속 시트 블랭크를 향해 반사될 수 있다. 따라서, 상부 가열 엘리먼트들만을 포함하는 가열 스테이션의 경우에, 하부 마스크는 금속 시트 블랭크를 향해 반사되는 상부 가열 엘리먼트로부터의 복사 가열을 차단하는 것으로 이해된다.
일 실시예에 따르면, 가열 스테이션은 금속 시트 블랭크를 향해 복사 가열을 반사하도록 배치 및/또는 구성되는 반사 표면(reflecting surface)을 포함할 수 있다. 이에 의해, 금속 블랭크 시트를 향해 복사 가열을 반사하는 것이 용이해질 수 있다. 하부 마스크는, 반사 표면으로부터 반사되는 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제1 부분에 도달하는 것을 차단하도록 형상 및 크기가 조정될 수 있다. 바람직하게는, 반사 표면은 거울면(mirror surface) 또는 광택면(glossy surface)과 같이 높은 반사율을 갖는다. 반사 표면은 하나 이상의 재료들, 예컨대, Au, Ag 또는 Gu 및 이들의 합금, 즉, Au-Ag 합금, Au-Cu 합금, Ag-Cu 합금으로 이루어질 수 있다. 이러한 재료들은 유리하게는 대략 960 내지 1080 ℃의 범위에 있는 상대적으로 높은 융점(melting point)과 함께 상대적으로 높은 반사율로 인해 본 발명의 일부 실시예들에서 반사면(reflective surface)를 제공하는 데 사용될 수 있으며, 이로써, 가열 챔버의 광범위한 작동 온도를 견딜 수 있는 보호면(protective surface)을 가능하게 한다. 반사 표면은 마스크 아래에 배치되는 가열 챔버 내에 배치되도록 구성되는 엘리먼트 상에 제공되는 코팅(coating) 또는 가열 챔버의 바닥 영역(bottom area) 상에 배치되는 코팅일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가열 스테이션은, 가열 위치에 있을 때, 금속 시트 블랭크 아래에 배치되는 하부 가열 엘리먼트들 및 금속 시트 블랭크 위에 배치되는 상부 가열 엘리먼트들을 모두 포함할 수 있으며, 가열 스테이션은 상부 가열 엘리먼트들과 금속 시트 블랭크 사이의 가열 챔버 내에 배치되고, 가열 위치에 있을 때, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제3 부분에 도달하는 것을 차단하며, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제4 부분에 도달하여 그를 가열하게 하도록 형상 및 크기가 조정되는 상부 마스크를 더 포함할 수 있다.
상부 마스크는 금속 시트 블랭크의 상측에 도달하는 복사를 제어하도록 배치될 수 있다. 형상 및 크기가 조정된다는 것은, 상부 마스크가 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 갖는다는 것을 의미할 수 있다. 이는 또한, 상부 마스크가 금속 시트 블랭크의 적어도 일 부분에 도달하는 일부 가열 복사를 차단할 수 없는 평면의 익스텐션을 갖는다는 것을 의미할 수 있다.
상부 마스크는 실질적으로 평면의 기하학적 구조를 가질 수 있다. 상부 마스크는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 가질 수 있다. 마스크들과 관련하여, 오프닝 또는 리세스는 마스크를 통해 연장되는 개구 등을 지칭하며, 이는 횡단 방향으로 개방 또는 폐쇄된다. 예를 들어, 오프닝은 마스크의 구조에 의해 완전히 경계가 지정되는 홀일 수 있다. 예를 들어, 리세스는 마스크의 에지로부터 연장되는 갭일 수 있다. 어떤 마스크들에는, 적어도 하나, 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개, 일곱 개, 여덟 개, 아홉 개, 열 개 또는 그보다 많은 오프닝들 또는 리세스들이 마련될 수 있다. 오프닝 또는 리세스들은 가열의 대상이 되는 금속 시트 블랭크의 원하는 가열 패턴을 제공하도록 설계될 수 있다. 상부 및 하부 마스크들은 오프닝 또는 리세스들의 레이아웃과 관련하여 유사하게 설계될 수 있으므로, 적어도 하나의 제1 부분 및 적어도 하나의 제3 부분은 금속 시트 블랭크의 서로에 대해 정렬된다.
일 실시예에 따르면, 하부 마스크는 제1 위치로부터 제2 위치를 향해 작동 가능하게(operatively) 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 제1 위치는, 하부 마스크가 가열 챔버의 바닥에 가까운 위치에 있는 위치일 수 있다. 제 1 위치는, 하부 마스크가 금속 시트 블랭크가 가열 챔버 내로 용이하게 삽입될 수 있는 위치에 있는 위치일 수 있다. 금속 시트 블랭크는 하부 마스크에 의해 수용되고 지지될 수 있다. 하부 마스크는 금속 시트 블랭크를 지지하면서 위쪽으로 작동 가능하게 이동될 수 있다. 제2 위치는 가열 위치에 대응될 수 있다; 즉, 하부 마스크 상에 지지되는 금속 시트 블랭크가 가열 위치에 있는 위치에 있을 수 있다. 하부 마스크가 작동 가능하게 이동 가능함으로써, 금속 시트 블랭크는 정확한 가열이 촉진될 수 있는 가열 위치에 위치될 수 있다. 또한, 하부 마스크의 이동은 수동으로 또는 자동으로 제어될 수 있다. 따라서, 금속 시트 블랭크의 가열은 더 자율적일 수 있다. 가열 스테이션은 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 하부 마스크를 이동시키도록 구성되는 리프팅 디바이스(lifting device)를 포함할 수 있다. 리프팅 디바이스는 공압 또는 전기 액추에이터, 바람직하게는 서보모터 구동 리니어 유닛(linear unit)에 의해 구동될 수 있다. 액추에이터는 가열 챔버 외부에 위치될 수 있다. 액추에이터(들)는 지지 구조를 통해 하부 마스크를 제어하도록 구성될 수 있다. 지지 구조는 가열 챔버의 바닥 섹션 또는 측면 섹션을 통해 도달할 수 있다. 가열 스테이션이 상부 마스크를 포함하는 일 실시예에서, 제2 위치로의 하부 마스크의 이동은 상부 마스크를 향하는 방향일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하부 마스크는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 상기 적어도 제2 부분에 도달하여 그를 가열할 수 있도록 통과하는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 하부 마스크는 어떤 오프닝들 또는 리스세들도 없이 제공되며, 여기서, 하부 마스크는 평면의 익스텐션이 제한되어, 금속 시트 블랭크의 적어도 일 부분에 도달하여 그를 가열하는 일부 가열 복사를 차단할 수 없다.
다른 실시예에 따르면, 상부 마스크는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제4 부분에 도달하여 그를 가열할 수 있도록 통과하는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상부 마스크에는 어떤 오프닝들 또는 리세스들도 없이 제공되며, 여기서, 상부 마스크는 평면의 익스텐션이 제한되어, 금속 시트 블랭크의 적어도 일 부분에 도달하여 그를 가열하는 일부 가열 복사를 차단할 수 없다.
상부 및 하부 마스크들 중 하나는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 포함할 수 있고, 상부 및 하부 마스크들 중 다른 하나는 대응하는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스 없이 제공될 수 있다. 이에 의해, 금속 시트 블랭크의 일 부분은 위로부터 또는 아래로부터의 한 방향으로부터만 복사 가열에 노출될 수 있다.
가열 챔버는 수평 평면에 평행한 방향들로, 서로 독립적으로, 가열 챔버 내의 제 위치에 상부 마스크 및/또는 하부 마스크를 조정하기 위한 조정 수단을 포함할 수 있다. 이에 의해, 상부 및/또는 하부 마스크는, 상부 마스크 또는 하부 마스크의 어떤 오프닝들 또는 리세스들을 정렬하거나, 상부 및 하부 마스크를 한 방향으로부터만 존에 타겟팅된 복사 가열이 가능하도록 상부 및 하부 마스크를 위치시키도록, 서로 상대적인 위치에서 조정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상부 마스크는 일 위치에 고정될 수 있는 한편, 하부 마스크는 가열 위치에서 금속 시트 블랭크를 지지하는 상부 마스크를 향해 이동 가능할 수 있다. 선택적으로, 상부 마스크는 가열 스테이션의 가열 챔버에 대해 작동 가능하게 이동 가능하도록 구성될 수도 있다. 그런 다음, 상부 마스크는 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 이동 가능할 수 있다. 상부 마스크는 제1 위치에서 잠금 위치(locked position)에 있을 수 있고, 잠금 수단에 의해 제자리에 잠길 수 있다. 상부 마스크는 제2 위치에서 제1 위치에 위치되는 하부 마스크에 의해 지지될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 상부 마스크는, 하부 마스크가 금속 시트 블랭크를 지지하면서 상부 마스크를 향해 이동하는 동안, 하부 마스크를 향해 이동 가능하게 구성될 수 있다. 상부 마스크의 메인 표면은 상부 마스크의 바닥 표면, 즉, 금속 시트 블랭크와 마주하는 표면일 수 있다. 또한, 상부 마스크의 이동은 하부 마스크의 이동을 제어하도록 구성되는 것과 유사한 리프팅 디바이스에 의해 제어될 수 있다. 상부 및 하부 마스크의 이동은 안전(safe) 리프팅 디바이스에 의해 제어될 수 있다. 리프팅 디바이스는 공압 또는 전기 액추에이터, 바람직하게는 서보모터 구동 리니어 유닛에 의해 구동될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가열 스테이션은 하부 마스크의 상기 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 통해 연장되는 지지 핀들(support pins)을 포함할 수 있다. 지지 핀들은 가열 스테이션 내에 삽입되는 금속 시트 블랭크를 지지하도록 구성될 수 있다. 지지 핀들을 가짐으로써, 금속 시트 블랭크는, 하부 마스크가 금속 시트 블랭크를 보다 용이하게 수용할 수 있도록 하는 방식으로 지지 핀에 의해 수용될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 마스크의 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스를 통해 연장되는 것 외에, 하나 이상의 지지 핀들은 하부 마스크의 지지 핀 개구들을 통해 연장되도록 구성될 수 있다. 따라서, 하부 마스크의 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스가 가열 챔버 내로 삽입된 때 금속 시트 블랭크를 지지하기에 충분하지 않은 경우, 지지 핀들은 추가 위치들에 위치될 수 있고, 하부 마스크의 전용 지지 핀 개구들을 통해 연장될 수 있다. 이러한 지지 핀 개구들은, 지지 핀이 관통하여 연장될 수 있을 만큼만 넓도록, 단단히 구성될 수 있다. 이것은 가열 챔버 내로 삽입된 때 금속 시트 블랭크의 안정성을 향상시킬 수 있다. 가열 스테이션은 하나, 둘 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개, 일곱 개, 여덟 개, 아홉 개, 열 개 또는 그보다 많은 지지 핀(들)을 포함할 수 있다. 지지 핀(들)은 가열 챔버 내로 삽입된 때 금속 시트 블랭크에 안정성을 부여하도록 배치될 수 있다. 또한, 가열 챔버는 가열 챔버 내로 삽입된 때 금속 시트 블랭크에 안정성을 제공하도록 구성되는 지지 셸프(support shelf)를 포함할 수 있다. 지지 셸프는 가열 챔버의 내측에 배치될 수 있다. 지지 셸프는 지지 핀들의 선단(tip)과 동일한 수직 레벨(vertical level)에 있는 상부 표면을 가질 수 있다. 지지 셸프는, 하부 마스크에 의해 더 용이하게 수용되도록, 금속 시트 블랭크가 가열 챔버 내로 삽입된 때 추가 안정성을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 가열 스테이션은, 하부 마스크가 제1 위치에 있을 때 상기 지지 핀들에 의해 지지되도록, 금속 시트 블랭크를 수용하도록 구성될 수 있다. 하부 마스크는, 하부 마스크가 제2 위치로 이동될 때 하부 마스크의 지지 돌기들에 의해 금속 시트 블랭크를 지지하도록 구성될 수 있다. 이 실시예에 의해, 수용되는 금속 시트 블랭크는 하부 마스크에 의해 지지되도록 보다 정확하게 준비될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상부 및 하부 마스크들은 스틸(steel) 또는 알루미늄(aluminum)으로 이루어질 수 있다. 상부 및 하부 마스크들은 스테인리스 스틸(stainless steel)로 이루어질 수 있다. 이 실시예에 의해, 가열 동안의 마스크들의 가열 제어 및 그에 따른 금속 시트 블랭크의 가열 제어가 용이해질 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상부 마스크는, 가열 위치에 있을 때 상부 마스크의 메인 표면으로부터 금속 시트 블랭크를 향해 돌출되는 거리 돌기들(distance projections)을 포함할 수 있다. 이 실시예에 의해, 가열 위치에 있을 때 상부 마스크와 하부 마스크의 사이에서 공기가 환기될 수 있다. 상부 마스크 상의 거리 돌기들은 가열 위치에 있을 때 금속 시트 블랭크와 접촉하도록 구성될 수 있다. 거리 돌기들은 하부 마스크의 지지 돌기들과 동일한 정도로 상부 마스크의 메인 표면으로부터 돌출될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상부 및 하부 마스크들은 가열 스테이션으로부터 교체 가능할 수 있다. 이 실시예에 의해, 상부 및 하부 마스크는 각각의 마스크의 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스의 레이아웃과 관련하여 상이한 크기, 형태, 재료, 및/또는 레이아웃을 갖는 상이한 세트로 교체될 수 있다. 따라서, 동일한 가열 스테이션이 상이한 유형들의 프레스 경화 부품들로 가공되려는 금속 시트 블랭크들을 가열하도록 재구성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 지지 핀들은 지지 구조 상에 배치될 수 있다. 이 실시예에 의해, 지지 핀들은 지지 핀들의 상단(top)에 배치되는 금속 시트 블랭크의 중량을 관리하는 데 보다 적합할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 지지 구조는 가열 스테이션으로부터 교체 가능할 수 있다. 이 실시예에 의해, 지지 핀들은 특정 하부 마스크에 대응하기만 하면 되는 레이아웃으로 더 큰 자유도로 배치될 수 있다. 또한, 지지 구조뿐만 아니라 하부 마스크는 동시에, 또는 서로 연속적으로 교체될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 하부 마스크에는, 냉각 채널들(cooling channels)이 마련될 수 있다. 냉각 채널들을 마스크의 내부 전체에 걸쳐 연장되도록 배치될 수 있다. 냉각 채널들은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 재료의 한 플레이트(plate) 내로 밀링될(milled) 수 있으며, 다른 플레이트가 채널들을 밀봉하기 위해 상단에 배치될 수 있다. 또한, 냉각 유체를 제공 및/또는 비우는 호스들(hoses)은 냉각 채널들이 마련되는 마스크에 유체(fluidly) 연결될 수 있다. 이 실시예에 의해, 마스크는 능동적으로 냉각될 수 있으며, 이로써, 금속 시트 블랭크의 가열 동안 허용된 수준으로 마스크의 온도를 감소 및/또는 제어할 수 있다. 냉각 유체는 물일 수 있다. 상부 마스크를 포함하는 실시예에서, 상부 마스크에도 냉각 채널들이 마련될 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 가열 챔버 내 배치를 위한 마스크 지지 어레인지먼트(mask support arrangement)가 제공된다. 마스크 지지 어레인지먼트는 지지 구조를 포함할 수 있다. 지지 구조는 가열 챔버 내에 배치되도록 구성될 수 있다. 마스크 지지 어레인지먼트는 하부 마스크를 포함할 수 있다. 하부 마스크는 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 지지 구조에 대해 이동 가능하게 배치되도록 구성될 수 있다. 하부 마스크는 금속 시트 블랭크를 수용하도록 구성될 수 있다. 하부 마스크는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제1 부분에 도달하는 것을 차단하도록 형상 및 크기가 조정될 수 있다. 하부 마스크는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크의 적어도 제2 부분에 도달하여 그를 가열하게 하도록 형상 및 크기가 조정될 수 있다. 마스크 지지 어레인지먼트의 하부 마스크는 복수의 지지 돌기들을 포함할 수 있다. 지지 돌기들은, 가열 위치에 있을 때 하부 마스크의 메인 표면으로부터 금속 시트 블랭크를 향해 돌출될 수 있다. 지지 돌기들은 금속 시트 블랭크를 그 가열 동안 지지하도록 구성될 수 있다. 이러한 마스크 지지 어레인지먼트에 의해, 이미 사용 중인 가열 스테이션들이 본 발명의 제1 양태의 실시예들 중 일부에 따른 가열 스테이션으로 재구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스크 지지 어레인지먼트는 리프팅 디바이스를 포함할 수 있다. 리프팅 디바이스는 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 하부 마스크의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 리프팅 디바이스는 공압 또는 전기 액추에이터, 바람직하게는 서보모터 구동 리니어 유닛에 의해 구동될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스크 지지 어레인지먼트는 상부 마스크를 포함할 수 있다. 리프팅 디바이스는 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 상부 마스크의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 마스크 지지 어레인지먼트는 상술된 일부 실시예들에 따른 가열 스테이션의 등가 어레인지먼트에 대응하도록 재료, 형태, 및 기능면에서 구현될 수 있고, 이들 실시예들이 제공할 수 있는 이점들로부터 이익을 얻을 수 있다. 여기서, 등가 어레인지먼트는, 가열 챔버뿐 아니라 하부 및/또는 상부 가열 엘리먼트들을 제외한 가열 스테이션의 모든 구조적 및 기능적 특징들을 포함하는 어레인지먼트를 의미할 수 있다. 특히, 마스크 지지 어레인지먼트가 하부 마스크, 및 본 발명의 제1 양태의 실시예들 중 일부에 따른 가열 스테이션의 지지 프레임을 포함함을 의미한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 가열 스테이션 내에서 금속 시트 블랭크를 가열하는 방법이 제공된다. 방법은,
- 가열 스테이션의 가열 챔버 내에 금속 시트 블랭크를 배치하는 단계,
- 가열 챔버 내에 배치되는 하부 마스크의 메인 표면으로부터 돌출되는 지지 돌기들 상에 금속 시트 블랭크를 지지하는 단계,
- 가열 챔버 내 가열 엘리먼트들로부터의 복사 가열을 이용하여 금속 시트 블랭크를 가열하는 단계,
- 가열 챔버 내에 배치되는 하부 마스크를 이용하여 복사 가열로부터 금속 시트 블랭크의 적어도 일 부분을 차폐하는 단계
를 포함할 수 있다. 추가로, 방법은 제1 위치로부터 상부 마스크를 향해 제2 위치로 하부 마스크를 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복사 가열로부터 금속 시트 블랭크의 적어도 일 부분을 차폐하는 단계는, 가열 챔버 내에 배치되는 상부 마스크를 이용하여 금속 시트 블랭크를 차폐하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 하부 및 상부 마스크들은 금속 시트 블랭크의 각각의 반대 편들에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방법은 제1 위치로부터 제2 위치를 향해 하부 마스크를 이동하는 단계를 포함할 수 있다. 냉각하는 단계는 가열하는 단계의 전체에 걸쳐 연속적으로 일어날 수 있다. 제1 위치에서, 하부 마스크는 가열 챔버의 바닥에 더 가깝게, 바람직하게는 금속 시트 블랭크가 가열 챔버 내로 용이하게 삽입될 수 있는 위치에 위치될 수 있다. 제2 위치에서, 하부 마스크는 가열 챔버 내로 삽입되는 금속 시트 블랭크를 그 가열 동안 지지 돌기들을 통해 지지하도록 배치될 수 있다. 하부 마스크를 이동하는 단계는 삽입 위치로부터 가열 위치로 금속 시트 블랭크를 이동하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 하부 마스크는 금속 시트 블랭크를 가열하는 단계 동안 제2 위치에 있다. 금속 시트 블랭크가 가열 위치에 위치되도록 지지되므로, 이 제2 단계가 가열 위치로서 지칭될 수 있다. 제2 위치로 이동될 때, 하부 마스크는 상부 마스크를 향해 이동될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 가열 챔버 내에 금속 시트 블랭크를 배치하는 단계는, 가열 챔버 내에 배치되는 적어도 하나의 지지 핀 상에 금속 시트 블랭크를 배치하는 단계를 포함할 수 있으며, 금속 시트 블랭크는, 하부 마스크가 제1 위치에 있을 때 상기 적어도 하나의 지지 핀 상에 지지되고, 하부 마스크가 제2 위치로 이동될 때 상기 지지 돌기들 상에 지지된다.
또 다른 실시예에 따르면, 방법은 상부 또는 하부 마스크들 중 하나를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 냉각하는 단계는 가열하는 단계의 전체에 걸쳐 연속적으로 일어날 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 방법은 어떤 종류의 퍼니스(furnace), 예컨대, 다층 퍼니스, 챔버 퍼니스 또는 롤러 허스 퍼니스(roller hearth furnace) 내에 금속 시트 블랭크를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 퍼니스의 가열 챔버 내에서 금속 시트 블랭크를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 금속 시트 블랭크는, 금속 시트 블랭크의 재료가 오스테나이트 상(austenitic phase)에 도달하도록, 가열될 수 있다. 방법은 퍼니스로부터 금속 시트 블랭크를 제거하고 이를 상기의 실시예들 중 일부에 따른 가열 스테이션으로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은, 예컨대, 포크형(fork-type) 로딩 디바이스(loading device)를 이용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 퍼니스는, 예컨대, 포크형 로딩 디바이스에 의해 용이하게 픽업될 수 있는 위치로, 오스테나이트화 온도(austenitization temperature)로 가열된 때 금속 시트 블랭크를 배출하는 배출 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 방법은, 금속 시트 블랭크가 프레스 경화되는 동안 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은, 예컨대, 금속 시트 블랭크 상에 힘을 가하는 처리 유닛의 툴에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 방법은 금속 시트 블랭크를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 툴이 닫혀서 금속 시트 블랭크를 재성형할 때, 금속 시트 블랭크는 마르텐사이트 레벨(martensite level) 아래의 온도로 냉각될 수 있다. 이 냉각은 급속으로 수행될 수 있다. 따라서, 방법에 의해, 프레스 경화 부품들이 금속 시트 블랭크들로부터 제조될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 방법은 가열 스테이션 내에서 상부 및/또는 하부 마스크를 교체하는 단계를 포함할 수 있다. 추가로, 방법은 지지 구조를 교체하는 단계도 포함할 수 있다. 이 실시예에 의해, 가열 스테이션은 다른 요구되는 가열 패턴에 따라 금속 시트 블랭크를 가열하도록 재구성될 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 프레스 경화 부품들을 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 금속 시트 블랭크의 재료를 오스테나이트 상으로 가열하도록 구성되는 퍼니스를 포함할 수 있다. 시스템은 본 발명의 제1 양태의 일부 실시예들에 따른 가열 스테이션을 포함할 수 있다. 시스템은 금속 시트 블랭크를 프레스 경화 부품으로 프레스 경화시키기 위한 처리 유닛을 포함할 수 있다. 시스템은 퍼니스, 가열 스테이션 및 처리 유닛의 사이에서 금속 시트 블랭크를 이송하기 위한 로딩 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 상부 마스크, 하부 마스크, 및/또는 지지 구조를 교체하기 위한 마스크 핸들링 디바이스를 포함할 수 있다. 시스템은 냉각 유체 저장소, 및 냉각 유체를 상부 및 하부 마스크들에 제공하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
또한, 제1, 제2, 제3, 및 제4 양태는 하나의 금속 시트 블랭크의 가열에 관한 것으로 요약되었지만, 복수의 금속 시트 블랭크들이 마스크 지지 어레인지먼트 및/또는 가열 스테이션에 의해 자연스럽게 수용되고 가열 스테이션에 의해 가열될 수 있다. 복수의 금속 시트 블랭크들은 동시에 가열될 수 있다. 또한, 방법은 연속적으로 또는 동시에 복수의 금속 시트 블랭크들을 가열 및/또는 처리하는 것과 관련될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 양태에 따른 가열 스테이션은 본 발명의 제2 양태에 따른 마스크 지지 어레인지먼트를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더 상세하게 후술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 스테이션의 사시도를 도시한다;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 일 부품의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법 공정 동안의 블랭크의 내부 구조의 개략도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 스테이션의 사시도를 도시한다;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 일 부품의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트의 개략적인 블록도들을 도시한다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법 공정 동안의 블랭크의 내부 구조의 개략도를 도시한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시된 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명이 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 여기에 설명된 실시예들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다; 오히려, 이 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전할 수 있도록 제공되며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 충분히 전달될 것이다. 도면에서, 유사한 부호들은 유사한 구성 요소들을 지칭한다. 또한, 도면 및 설명에서, 본 발명의 바람직한 실시예들 및 예시들이 개시되고, 특정 용어들이 사용되더라도, 이들은 제한을 위한 것이 아니라 일반적이고 설명적인 의미로 이용되며, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 스테이션(1)의 사시도를 도시한다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 스테이션(1)의 개략적인 블록도를 도시한다. 가열 스테이션(1)은 가열 챔버(10), 즉, 단열재 및 가열 엘리먼트들(11, 12)을 유지하는 프레임워크를 포함한다. 가열 스테이션(1)은 하부 가열 엘리먼트들(11)을 포함한다. 가열 스테이션(1)은 상부 가열 엘리먼트들(12)을 포함한다. 하부 가열 엘리먼트들(11)은 가열 챔버(10)의 하부 섹션 내에 배치된다. 상부 가열 엘리먼트들(12)은 가열 챔버(10)의 상부 섹션 내에 배치된다. 하부 가열 엘리먼트들(11) 및 상부 가열 엘리먼트들(12)은 서로로부터 거리를 두고 배치되어, 금속 시트 블랭크(50)가 하부 가열 엘리먼트들(11)과 상부 가열 엘리먼트들(12) 사이에 위치될 수 있다(예를 들어, 도 2a 및 도 2b 참조). 하부 및 상부 가열 엘리먼트들(11, 12)은 전기적으로 구동되거나, 가스 또는 오일과 같은 연료로 점화될 수 있다. 다른 실시예들에서, 가열 스테이션(1)은 하부 및 상부 가열 엘리먼트들(11, 12) 중 하나만을 포함한다.
가열 스테이션(1)은 하부 마스크(14)를 포함한다. 하부 마스크(14)는, 금속 시트 블랭크(50)가 가열 챔버(10) 내로 삽입된 때 하부 가열 엘리먼트들(11) 위 및 금속 시트 블랭크(50) 아래의 가열 챔버(10) 내에 배치된다. 하부 마스크(14)는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제1 부분에 도달하는 것을 차단하도록 구성된다. 또한, 하부 마스크(14)는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제2 부분에 도달할 수 있도록 통과하는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(14b, 14c)를 포함한다. 또한, 하부 마스크(14)는 하부 마스크(14)의 메인 표면(14a)으로부터 돌출되는 복수의 지지 돌기들(14d)을 포함한다(도 1에 도시되지 않음). 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 표면(14a)은 하부 마스크(14)의 상부 표면일 수 있다. 지지 돌기들(14d)은 상방으로 돌출되며, 가열 챔버(10) 내로 삽입된 때 금속 시트 블랭크(50)를 향해 돌출된다. 지지 돌기들(14d)는 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 지지하도록 구성된다. 아울러, 가열 스테이션(1)은 상부 마스크(13)를 포함한다. 일 실시예에서, 상부 마스크(13)는, 금속 시트 블랭크(50)가 가열 챔버(10) 내로 삽입된 때 상부 가열 엘리먼트들(12) 아래 및 금속 시트 블랭크(50) 위의 가열 챔버(10) 내에 배치된다. 상부 마스크(13)는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제3 부분에 도달하는 것을 차단하도록 구성된다. 또한, 상부 마스크(13)는, 복사 가열이 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제4 부분에 도달할 수 있도록 통과하는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(13b, 13c)를 포함한다.
어레인지먼트(1), 즉, 가열 스테이션(1)은 도 1을 참조하여 상술된 바와 같이 가열 챔버(10), 하부 및 상부 가열 엘리먼트들(11, 12), 및 상부 및 하부 마스크(13, 14)를 포함한다. 가열 스테이션(1)은 금속 시트 블랭크(50)를 수용하도록 구성된다. 금속 시트 블랭크(50)는 가열 스테이션(1)에 의해 수용되기 전에 예열될 수 있다. 예를 들어, 금속 시트 블랭크(50)는 퍼니스(20)의 가열 챔버(22) 내에서 블랭크(50)의 재료의 오스테나이스화 온도 이상의 온도로 가열되고, 이로써, 블랭크(50)의 재료가 오스테나이트 상이 된다. 이 후, 금속 시트 블랭크(50)는 퍼니스(20)의 가열 챔버(22)로부터 가열 스테이션(1)으로 이동될 수 있다.
가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10)에서, 금속 시트 블랭크가 하부 및 상부 가열 엘리먼트들(11, 12)에 의해 가열될 위치, 즉, 가열 위치에 있을 때, 금속 시트 블랭크(50)는 지지 돌기들(14d)에 의해 지지된다. 지지 돌기들(14d)은 마스크(14)와 금속 시트 블랭크(50)의 사이에서 공기가 순환하게 한다. 하부 및 상부 가열 엘리먼트들(11, 12)은 복사 가열을 제공한다. 일부 복사 가열은 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 하나의 노출 존(50b, 50c)(도 2a에서 메쉬 패턴들(mesh patterns)로 표시되는 영역들)에 도달할 수 있는 한편, 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 하나의 비노출 존(50a)은 상부 및 하부 마스크들(13, 14)로 인해 가열 복사를 받는 것으로부터 방지된다.
적어도 하나의 노출 존(50b, 50c)이 가열된 후에, 금속 시트 블랭크(50)는 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10)로부터 제거된다. 이 후, 금속 시트 블랭크(50)는 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10)로부터 처리 유닛(30)으로 이동될 수 있다. 처리 유닛(30)에서, 금속 시트 블랭크(50)는 처리 유닛(30)의 툴(31) 내에 배치된다. 가압력(pressing force)(F)에 의해 가압되고, 가능한 대로 담금질됨으로써, 금속 시트 블랭크(50)는 프레스 경화 부품(50')으로 형성된다. 프레스 경화 부품(50')에는 가열 존(50b, 50c)에 대응하는 경화 존(50b', 50c')이 마련된다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트(1)의 개략적인 블록도를 도시한다. 어레인지먼트(1), 즉, 가열 스테이션(1)은 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 하부 및 상부 가열 엘리먼트들(11, 12), 상부 및 하부 마스크들(13, 14)을 포함한다. 도 2b에 점선으로 도시된 바와 같이, 가열 스테이션(1)은 하부 및 상부 가열 엘리먼트들(11, 12)의 사이에서, 특히 상부 및 하부 마스크(13, 14)의 사이에서 금속 시트 블랭크(50)를 수용하도록 구성된다. 하부 마스크(14)는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(14b, 14c)를 포함한다. 또한, 상부 마스크(13)는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(13b, 13c)를 포함한다. 복사 가열은 상부 및 하부 마스크의 오프닝 또는 리세스(13b, 13c, 14b, 14c)를 통해 가열 챔버(10) 내로 삽입된 금속 시트 블랭크(50)에 각각 도달할 수 있다. 하부 마스크(14)에는 하부 마스크(14)의 메인 표면(14a)으로부터 돌출되는 지지 돌기들(14d)이 마련된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 하부 마스크의 메인 표면(14a)은 그 상부 표면일 수 있다. 지지 돌기들(14d)은 금속 블랭크 시트(50)를 그 가열 동안 지지하도록 구성된다. 지지 돌기들(14d)은 가열 동안 하부 마스크(14)와 금속 시트 블랭크(50)의 사이에서 공기가 환기되도록 한다.
또한, 하부 마스크(14)는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10)에 대해 이동 가능하도록 구성된다. 하부 마스크(14)는 제1 위치 및 제2 위치로부터 이동 가능하도록 구성되고, 여기서, 도 2b 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 위치에서, 하부 마스크(14)는 가열 챔버(10)의 바닥에 가깝게, 바람직하게는 금속 시트 블랭크(50)가 지지 구조(15) 상의 가열 챔버(10) 내로 용이하게 삽입될 수 있는 삽입 위치에 위치된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 지지 돌기들(14d)이 금속 시트 블랭크(50)를 지지하도록, 하부 마스크(14)는 상부 마스크(13)를 향해 이동하도록 구성된다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 제2 위치, 즉, 가열 위치에서, 하부 마스크(14)는 가열 챔버(10) 내로 삽입된 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 지지하도록 배치된다.
일 예시적인 실시예에서, 상부 마스크는 일 위치에 고정되는 한편, 하부 마스크(14)는 가열 위치에서 금속 시트 블랭크(50)를 지지하는 상부 마스크(13)를 향해 이동한다. 선택적으로, 상부 마스크(13)는 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10)에 대해 이동 가능하도록 구성되기도 한다. 그런 다음, 상부 마스크(13)는 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 이동 가능할 수 있다. 상부 마스크(13)는 제1 위치에서 잠금 위치에 있을 수 있고, 잠금 수단(13x)에 의해 제자리에 잠길 수 있다. 상부 마스크(13)는 제1 위치에서 제1 위치에 위치되는 하부 마스크(14)에 의해 지지될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 상부 마스크(13)는, 하부 마스크(14)가 금속 시트 블랭크(50)를 지지하면서 상부 마스크(13)를 향해 이동하는 동안, 하부 마스크(14)를 향해 이동 가능하게 구성된다. 선택적으로, 상부 마스크(13)는 상부 마스크(13)의 메인 표면으로부터 돌출되는 거리 돌기들(13d)을 포함한다. 상부 마스크(13)의 메인 표면은 상부 마스크(13)의 바닥 표면일 수 있다. 거리 돌기들(13d) 및 지지 돌기들(14d)은 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 제자리에 유지할 수 있다. 상부 및 하부 마스크들(13, 14)은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸로 제공될 수 있다. 또한, 상부 및 하부 마스크들(13, 14)에는 상부 및 하부 마스크들(13, 14)을 냉각하기 위한 냉각 채널들이 마련될 수 있다. 냉각은 상부 및 하부 마스크들(13, 14)로부터 멀리 열을 전달하기 위해 냉각 채널들을 통해 유체를 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 냉각 채널들은 상부 및 하부 마스크들(13, 14)의 내부에서 다양한 방향들로 연장될 수 있다. 냉각 유체는 물일 수 있다.
도 1, 도 2b, 도 3a 내지 도 3c, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 가열 스테이션(1)은 하부 마스크(14)의 상기 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(14b, 14c)를 통해 연장되는 지지 핀들(15x)을 포함할 수 있다. 하부 마스크(14)에는 지지 핀들(15x)이 관통하여 연장될 수 있는 지지 핀 개구들(14e)이 마련될 수 있다. 또한, 상부 마스크(13)에도 지지 핀들(15x)이 관통하여 연장될 수 있는 지지 핀 개구들(13e)이 마련될 수 있다. 지지 핀 개구들(13e, 14e)은 지지 핀들(15x)을 단단히 수용하고, 이들이 지지 핀 개구들(13e, 14e)의 안팎으로 이동되게 하도록 크기 및 형태가 형성될 수 있다. 지지 핀들(15x)은, 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10) 내에 배치될 때 금속 시트 블랭크(50)를 지지하도록 구성된다. 더욱이, 하부 마스크(14)가 상부 마스크(13)를 향해 이동함에 따라, 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 용이하게 수용하고 지지할 수 있도록, 지지 핀들(15x)이 금속 시트 블랭크(50)를 지지하도록 구성될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트(10)의 일 부품(14)의 개략도를 도시한다. 부품(14), 즉, 하부 마스크(14)는 위에서 본 예시적인 형상으로 도시되어 있다. 하부 마스크(14)에는 하부 마스크(14)의 상단 표면인 메인 표면(14a)이 마련된다. 또한, 하부 마스크(14)는, 복사 가열이 가열 챔버(10) 내로 삽입된 금속 시트 블랭크(50)에 도달할 수 있도록 통과하는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(14b, 14c)를 포함할 수 있다. 더욱이, 하부 마스크(14)는 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 지지하도록 하부 마스크(14)의 메인 표면을 따라 배치되는 지지 돌기들(14d)을 포함한다. 하부 마스크(14)에는 지지 핀들(15x)이 관통하여 연장될 수 있는 지지 핀 개구들(14e)이 마련될 수 있다. 지지 핀 개구들(14e)은 지지 핀들(15x)을 단단히 수용하고, 이들이 지지 핀 개구들(14e)의 안팎으로 이동되게 하도록 크기 및 형태가 형성될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 지지 핀 개구들(14e)은 원형의 개구들이다. 또한, 지지 핀들(15x)은 지지 구조(15) 상에 제공될 수 있다(점선으로 표시됨). 지지 구조(15)는 지지 핀들(15x)을 포함할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트(1)의 일 부품(13)을 도시한다. 부품(13), 즉, 상부 마스크(13)는 아래에서 본 예시적인 형상으로 도시되어 있다. 상부 마스크(13)에는 상부 마스크(13)의 바닥 표면인 메인 표면(13a)이 마련된다. 또한, 상부 마스크(13)는, 복사 가열이 가열 챔버(10) 내로 삽입된 금속 시트 블랭크에 도달할 수 있도록 통과하는 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(13b, 13c)를 포함한다. 더욱이, 상부 마스크(13)는 금속 시트 블랭크(50)와 그 가열 동안 접하도록(도시되지 않음) 상부 마스크(13)의 메인 표면을 따라 배치되는 거리 돌기들(13d)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상부 마스크(13)에도 지지 핀들(15x)이 관통하여 연장될 수 있는 지지 핀 개구들(13e)이 마련될 수 있다.
또한, 상부 및 하부 마스크들(13, 14)은 가열 스테이션(1)으로부터 교체 가능할 수 있다. 이로써, 가열 스테이션(1)은, 재료, 크기 및/또는 형태와 관련하여 그리고 복사 가열이 금속 시트 블랭크에 그 가열 동안 도달할 수 있도록 통과하는 오프닝들 또는 리세스들(13b, 13c, 14b, 14c)와 관련하여 상이한 상부 및 하부 마스크들(13, 14)의 세트들의 집합으로부터 선택되는 상부 및 하부 마스크들(13, 14)의 세트로 구성될 수 있다. 지지 구조(15)도 교체 가능할 수 있다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레인지먼트(1)의 블록도를 도시한다. 어레인지먼트(1), 즉, 가열 스테이션(1)은 측면에서 본 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 5a 내지 도 5g는 상부 및 하부 마스크들(13, 14)의 세트가 상부 및 하부 마스크들(13', 14')의 새로운 세트로 교체되는 방법을 예시한다. 상부 및 하부 마스크들(13', 14')의 새로운 세트는 일반적으로 새로운 유형의 프레스 경화 부품(50')이 제조될 때 필요하다.
도 5a는 하부 마스크(14)가 제1 위치에 있고 상부 마스크(13)가 잠금 위치에 있을 때 가열 스테이션(1)을 도시하고 있다. 상부 마스크(13)는 잠금 수단(13x)에 의해 제자리에 잠긴다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 하부 마스크(14)는 상부 마스크(13)와 접촉하도록 상부 마스크(13)로 상향 이동된다. 이 후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상부 마스크(13)는 잠금 수단(13x)로부터 해제된다. 상부 마스크(13)는 이제 하부 마스크(14)에 의해 지지된다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 하부 마스크(14)는 상부 마스크(13)를 해제 위치로 운반하면서 하향 이동한다. 일 실시예에서, 지지 핀들(15x)은 하부 마스크(14)와 상부 마스크(13) 둘 다의 지지 핀 개구들(14e, 13e)을 통해 돌출하도록 구성된다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 상부 마스크(13), 하부 마스크(14), 및 지지 구조(15)는 모두 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10)로부터 제거될 수 있다. 가열 챔버(10)의 내부는 해치(hatch)에 의해 접근될 수 있다. 상부 마스크(13), 하부 마스크(14), 및 지지 구조(15)가 제거될 수 있도록, 해치가 개방될 수 있다. 이 후, 해치는 가열 챔버(10) 내의 열을 보존하기 위해 폐쇄될 수 있다. 상부 마스크(13), 하부 마스크(14), 및 지지 구조(15)는 마스크 핸들링 디바이스(도시되지 않음)를 이용하여 제거될 수 있다. 마스크 핸들링 디바이스는 가열 챔버(10)로부터 상부 마스크(13), 하부 마스크(14), 및 지지 구조(15)를 제거하도록 구성될 수 있다. 마스크 핸들링 디바이스는 상부 마스크(13), 하부 마스크(14) 및 지지 구조(15)를 제거하여 보관 유닛에 위치시키도록 구성될 수 있다. 또한, 도 5f에 도시된 바와 같이, 마스크 핸들링 디바이스는 보관 유닛으로부터 가능한 대로 상부 마스크(13'), 하부 마스크(14'), 및 지지 구조(15')의 새로운 세트를 인출하도록 구성될 수 있다. 상부 마스크(13'), 하부 마스크(14'), 및 지지 구조(15')의 새로운 세트는 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10) 내에 배치되고, 하부 마스크(14')는 상부 마스크(13')를 운반하면서 상향 이동된다. 상부 마스크(13')는 잠금 수단(13x)을 이용하여 제자리에 고정된다. 이 후, 하부 마스크(14')는 다시 제1 위치로 이동된다. 상부 마스크(13, 13')를 유지하는 잠금 수단(13x)은, 상부 마스크가 하부 마스크에 의해 상향으로 밀릴 때 상부 마스크(13)를 자동으로 해제하도록 구성될 수 있다. 또한, 잠금 수단(13x)은, 상부 마스크(13')가 잠금 수단(13x)과의 접촉에 도달할 때 새로운 상부 마스크(13')를 자동으로 고정하도록 구성될 수 있다.
또한, 도 5a 내지 도 5g는 마스크 지지 어레인지먼트(40)를 추가로 예시하고 있다. 마스크 지지 어레인지먼트(40)는 지지 구조(15), 및 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 지지 구조(15)에 대해 이동 가능하게 배치되도록 구성되는 하부 마스크(14)를 포함한다. 더욱이, 마스크 지지 어레인지먼트(40)는 상부 마스크(13)를 포함할 수 있다. 마스크 지지 어레인지먼트(40)는 상부 및 하부 마스크들(13', 14')의 다른 세트를 갖는 마스크 지지 어레인지먼트(40')로 교체 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(100)의 순서도를 도시한다. 본 발명의 제1 양태의 일부 실시예들에 따른 가열 스테이션(1) 내에서 메탈 시트 블랭크(50)를 가열하는 방법(1000은 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10) 내에 금속 시트 블랭크(50)를 배치하는 단계(101)를 포함한다. 방법(100)은 가열 챔버(10) 내에 배치되는 하부 마스크(14)의 메인 표면(14a)으로부터 돌출되는 지지 돌기들(14d) 상에 금속 시트 블랭크(50)를 지지하는 단계(102)를 포함한다. 방법(100)은 가열 챔버(10) 내에서 가열 엘리먼트들(11, 12)로부터의 복사 가열을 이용하여 금속 시트 블랭크(50)를 가열하는 단계(104)를 포함한다. 방법(100)은 가열 챔버(10) 내에 배치되는 하부 마스크(14) 및 상부 마스크(13)를 이용하여 복사 가열로부터 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 일 부분을 차폐하는 단계(105)를 포함하고, 여기서, 하부 및 상부 마스크들(14, 13)은 금속 시트 블랭크(50)의 각각의 반대 편들에 배치된다. 추가로, 방법(100)은 제1 위치로부터 상부 마스크(13)를 향해 제2 위치로 하부 마스크(14)를 이동하는 단계(103)를 포함할 수 있다. 제1 위치에서, 하부 마스크(14)는 가열 챔버(10)의 바닥에 가깝게, 바람직하게는 금속 시트 블랭크(50)가 가열 챔버(10) 내로 용이하게 삽입될 수 있는 위치에 위치될 수 있다. 제2 위치에서, 하부 마스크(14)는 지지 돌기들(14d)을 통해 가열 챔버 내로 삽입된 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 지지하도록 배치될 수 있다. 하부 마스크(14)를 이동하는 단계(103)는 삽입 위치로부터 가열 위치로 금속 시트 블랭크(50)를 이동하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법(100)은 상부 및/또는 하부 마스크들(13, 14)을 냉각하는 단계(106)를 포함할 수 있다. 상부 및/또는 하부 마스크들(13, 14)을 냉각하는 단계(106)는 단계(101) 이전, 단계(105) 이후, 또는 그 사이의 어느 곳에서든 일어날 수 있다. 냉각하는 단계(106)는 가열하는 단계(104) 전체에 걸쳐 연속적으로 일어날 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(100')의 순서도를 도시한다. 방법(100')은 어떤 종류의 퍼니스(20), 예컨대, 다층 퍼니스, 챔버 퍼니스 또는 롤러 허스 퍼니스 내에 금속 시트 블랭크를 배치하는 단계(107)를 포함할 수 있다. 방법(100')은 퍼니스(20)의 가열 챔버(22) 내에서 금속 시트 블랭크(50)를 가열하는 단계(108)를 포함할 수 있다. 금속 시트 블랭크(50)는, 금속 시트 블랭크(50)의 재료가 오스테나이트 상에 도달하도록, 가열될 수 있다. 또한, 금속 시트 블랭크(50)가 코팅 재료에 의해 코팅되면, 코팅의 화학적 변형이 가열하는 단계(108) 동안 개시될 수 있으며, 반드시 완료되지 않을 수 있다. 방법(100')은 퍼니스(20)로부터 금속 시트 블랭크(50)를 제거하는 단계(109)를 포함할 수 있다. 이것은, 예컨대, 포크형 로딩 디바이스를 이용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 퍼니스(20)는, 예컨대, 포크형 로딩 디바이스에 의해 용이하게 픽업될 수 있는 위치로, 오스테나이트화 온도로 가열된 때 금속 시트 블랭크(50)를 배출하는 배출 디바이스를 포함할 수 있다. 이 후, 오스테나이트 금속 시트 블랭크(50)는 가열 스테이션(1)으로 이송된다. 방법(100')은 방법(100)의 단계들(101, 102, 103, 104, 105, 106)을 포함할 수 있다. 금속 시트 블랭크(50)가 가열 스테이션(1)으로 이송될 때, 가열 챔버 도어가 개방되고 포크 로딩 디바이스가 가열 스테이션(1) 내로 수평으로 횡단한 후, 금속 시트 블랭크(50)를 가열 스테이션(1)의 지지 핀들(15x) 상으로 내린다. 이 후, 포크 로딩 디바이스는 가열 스테이션(1)의 밖으로 당겨지고, 도어는 가열 챔버(10)의 내부에 남아 있는 금속 시트 블랭크(50)로 폐쇄된다. 하부 마스크(14)는 이제 금속 시트 블랭크(50)로 상향 이동된다(103). 하부 마스크(14)는 금속 시트 블랭크(50)과 지지 핀들(15x)로부터 그것을 들어올리면서 상호 작용한다. 하부 마스크(14)는 이제, 하부 마스크(14)가 미리 결정된 위치에서 금속 시트 블랭크(50)를 수용하도록 구성되는 지지 돌기들(14d)을 통해 금속 시트 블랭크(50)를 운반한다. 미리 결정된 위치는, 예컨대, 수평 배향(orientation)일 수 있다. 하부 마스크(14) 및 금속 시트 블랭크(50)는 함께 상부 마스크(13)를 향해 리프팅 모션을 계속한다. 하부 마스크(14)가 상부 마스크(13) 옆의 위치에 도달했을 때, 그들 사이의 미리 결정된 위치에 금속 시트 블랭크를 유지하면서, 가열하는 단계(104)가 개시된다. 금속 시트 블랭크(50)가 하부 가열 엘리먼트들(11)과 상부 가열 엘리먼트들(12)로부터의 복사 가열에 노출되는 영역(들)은, 영역(들)의 온도(들)가 오스테나이트 레벨로 유지되도록, 가열될 수 있다. 이 후, 마스크들에 의해 커버된 영역(들)이 천천히 냉각되기 시작할 수 있다. 가열하는 단계(104)는, 커버된 영역(들)이 오스테나이트 레벨과 마르텐사이트 레벨 사이의 온도로 냉각되었을 때 완료될 수 있다. 다음으로, 하부 마스크(14)는 금속 시트 블랭크(50)를 하향 운반하면서, 제2 위치로부터 제1 위치로의 이동을 개시할 수 있다. 금속 시트 블랭크(50)는 지지 핀들(15x)에 의해 수용되는 한편, 하부 마스크(14)는 금속 시트 블랭크(50)가 가열 챔버(10)로부터 용이하게 제거될 수 있는 제1 위치로 완전히 이동한다. 가열 챔버(10)의 도어는 개방될 수 있고, 이 후, 포크 로딩 디바이스는 가열 스테이션(1)의 밖으로 금속 시트 블랭크(50)를 이동할 수 있다. 방법(100')은 처리 유닛(30) 내에 금속 시트 블랭크를 배치하는 단계(110)를 더 포함할 수 있다. 이것도, 예컨대, 포크 로딩 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 또한, 방법(100')은 금속 시트 블랭크가 프레스 경화되는 동안 처리하는 단계(111)를 포함할 수 있다. 이것은, 예컨대, 금속 시트 블랭크 상에 힘(F)을 가하는 처리 유닛(30)의 툴(31)에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 방법(100')은 금속 시트 블랭크(50)를 냉각하는 단계(112)를 포함할 수 있다. 툴(31)이 닫혀서 금속 시트 블랭크(50)를 재성형할 때, 금속 시트 블랭크(50)는 마르텐사이트 레벨 아래의 온도로 냉각될 수 있다. 이 냉각(112)은 급속으로 수행될 수 있다. 따라서, 방법(100')에 의해, 프레스 경화 부품들(50')이 금속 시트 블랭크들(50)로부터 제조될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다. 방법(100")은 마스크 세트를 교체하는 절차에 관한 것이다. 방법(100")의 일부 단계들은 방법(100) 또는 방법(100') 중 하나에 통합될 수 있다. 방법(100")은 가열 스테이션(1)의 가열 파워(power)를 끄는 단계를 포함할 수 있다. 방법(100")은 가열 스테이션(1)의 외부에 마스크 핸들링 유닛을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(100")은 상부 마스크(13)와 접촉하도록 상부 마스크(13)를 향해 하부 마스크(14)를 이동하는 단계(113)를 포함할 수 있다. 방법(100")은 상부 마스크(13)를 그 고정 지점들로부터 해제하는 단계(114)를 포함할 수 있다. 방법(100")은 하부 마스크(14)를 이용하여 상부 마스크(13)를 지지하는 단계(115)를 포함할 수 있다. 방법(100")은 상부 마스크(13)를 지지하는 하부 마스크(14)를 해제 위치로 이동하는 단계(116)를 포함할 수 있다. 해제 위치는 하부 마스크(14)의 제1 위치일 수 있다. 방법(100")은 상부 또는 하부 마스크들(13, 14) 중 하나 또는 둘 다에 직접 또는 간접적으로 연결되는 냉각수 호스들을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(100")은 가열 챔버(10)를 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(100")은 가열 챔버(10)로부터 상부 마스크(13)를 지지하는 하부 마스크(14)를 제거하는 단계(117)를 포함할 수 있다. 방법(100")은, 상부 마스크(13)를 지지하는 하부 마스크(14)가 가열 챔버(10)로부터 제거되면 가열 챔버(10)를 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은, 가열 챔버(10) 내의 열을 보존하는 데 도움이 될 수 있다. 방법(100")은 상부 및 하부 마스크들(13, 14)의 제거된 세트를 보관하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(100")은 가열 챔버(10)를 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(100")은 삽입 위치에서 가열 챔버(10) 내로 상부 및 하부 마스크들(13', 14')의 새로운 세트를 삽입하는 단계(118)를 포함할 수 있다. 또한, 지지 구조(15)도 상부 및 하부 마스크들(13, 14)의 이전 세트와 함께 제거될 수 있다. 상부 및 하부 마스크들(13', 14')의 새로운 세트와 호환되는 지지 구조(15')가 상부 및 하부 마스크들(13', 14')과 함께 삽입될 수 있다. 상부 마스크(13')가 하부 마스크(14')에 의해 지지되도록, 상부 및 하부 마스크들(13', 14')이 삽입될 수 있다. 방법(100")은, 상부 및 하부 마스크들(13', 14')의 새로운 세트, 및 선택적으로 지지 구조(15)가 가열 챔버(10) 내로 삽입되면 가열 챔버(10)를 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(100")은 상부 마스크(13')를 지지하는 하부 마스크(16')를 삽입 위치로부터 상향 이동하는 단계(118)를 포함할 수 있다. 방법(100")은 상부 마스크(13')를 그 고정 지점들에서 잠그는 단계(119)를 포함할 수 있다. 방법(100")은 하부 마스크(13')를 제1 위치, 즉, 수용 위치로 이동하는 단계(120)를 포함할 수 있다. 방법(100")을 수행함으로써, 가열 스테이션은 유리하게는 다른 프레스 경화 부품(50')을 제조하도록 재구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법 공정 동안 금속 시트 블랭크의 내부 구조의 개략도를 도시한다. 도면에서, 블랭크(50)의 적어도 하나의 비노출 존(50a) 외부의 적어도 하나의 노출 존(50b, 50c)의 온도 및 블랭크(50)의 적어도 하나의 비노출 존(50a)의 온도가 도시되어 있다. 제1 스테이지(108)에서, 전체 금속 시트 블랭크(50)는 퍼니스(20) 내에서 오스테나이트 상으로 가열된다. 이것은, 금속 시트 블랭크를 블랭크의 오스테나이트 온도 이상의 온도로 가열하는 것, 및 가능한 대로 일정 시간 동안 이 온도에서 금속 시트 블랭크(50)를 유지하는 것을 포함한다. 제2 스테이지(104)에서, 금속 시트 블랭크(50)는, 적어도 하나의 노출 존(50b, 50c)이 오스테나이트 상을 유지하는 온도로 유지되는 가열 스테이션(1)으로 이동되었다. 이러한 온도는 오스테나이트 온도보다 낮거나, 같거나, 또는 높을 수 있다. 적어도 하나의 비노출 존(50a)은 냉각되어, 페라이트(ferrite), 펄라이트(pearlite) 및 베이나이트(bainite) 상에 도달한다. 제3 스테이지(111)에서, 금속 시트 블랭크(50)는 처리 유닛(30)에서 형성되고 담금질된다. 적어도 하나의 노출 존(50b, 50c)이 오스테나이트 상으로부터 급속으로 냉각될 때, 마스텐사이트 상에 도달한다. 적어도 하나의 비노출 존(50a)이 담금질될 때, 그것은 이전에 냉각될 때 도달했던 펄라이트 상에 머무른다. 그러나, 적어도 하나의 노출 존(50b, 50c)은 담금질되기 전에, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트 및/또는 오스테나이트의 혼합물을 가질 수 있다. 담금질 전의 적어도 하나의 노출 존(50b, 50c)의 상의 조성에 따라, 내부 구조 및 재료 강도가 달라진다.
도면 및 설명에서, 본 발명의 바람직한 실시예들 및 예시들이 개시되었으며, 특정 용어들이 사용되더라도, 이들은 제한을 위한 것이 아니라 일반적이고 설명적인 의미로 이용되며, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 설명된다.
Claims (17)
- 금속 시트 블랭크(metal sheet blank)(50)를 가열하기 위한 가열 스테이션(heating station)(1)에 있어서,
가열 챔버(heating chamber)(10),
가열 위치(heating position)에 있을 때 금속 시트 블랭크(50) 아래 또는 위의 상기 가열 챔버(10) 내에 배치되고, 상기 금속 시트 블랭크(50)를 향해 복사 가열(radiation heating)을 제공하도록 구성되는 하부 또는 상부 가열 엘리먼트들(heating elements)(11, 12), 및
상기 금속 시트 블랭크(50) 아래의 상기 가열 챔버(10) 내에 배치되며, 상기 가열 위치에 있을 때, 상기 복사 가열이 상기 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제1 부분에 도달하는 것을 차단하고, 복사 가열이 상기 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제2 부분에 도달하여 그를 가열하게 하도록 형상 및 크기가 조정된 하부 마스크(lower mask)(14)
를 포함하고,
상기 하부 마스크(14)는,
가열 위치에 있을 때 상기 하부 마스크(14)의 메인 표면(14a)으로부터 상기 금속 시트 블랭크(50)를 향해 돌출되는 복수의 지지 돌기들(support projections)(14d)을 포함하고,
상기 지지 돌기들(14d)은, 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 지지하도록 구성되는,
가열 스테이션.
- 제1 항에 있어서,
상기 가열 스테이션은,
가열 위치에 있을 때 금속 시트 블랭크(50) 아래에 배치되는 하부 가열 엘리먼트들(11) 및 금속 시트 블랭크 위에 배치되는 상부 가열 엘리먼트들(12)
을 포함하고,
상기 가열 스테이션은,
상기 상부 엘리먼트들(12) 및 상기 금속 시트 블랭크(50) 사이의 상기 가열 챔버(10) 내에 배치되고, 상기 가열 위치에 있을 때, 복사 가열이 상기 금속 시트 블랭크의 적어도 제3 부분에 도달하는 것을 차단하고, 복사 가열이 상기 금속 시트 블랭크의 적어도 제4 부분에 도달하여 그를 가열하게 하도록 형상 및 크기가 조정된 상부 마스크
를 더 포함하는,
가열 스테이션.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 하부 마스크(14)는,
제1 위치로부터 제2 위치를 향해 작동 가능하게(operatively) 이동 가능하도록 구성되고,
상기 하부 마스크는,
상기 금속 시트 블랭크가 가열될 때 제 2 위치에 위치되도록 구성되는,
가열 스테이션.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 마스크는,
복사 가열이 상기 금속 시트 블랭크(50)의 상기 적어도 제2 부분에 도달하여 그를 가열할 수 있도록 통과하는 적어도 하나의 오프닝(opening) 또는 리세스(recess)(14b, 14c)를 포함하는,
가열 스테이션.
- 제4 항에 있어서,
상기 하부 마스크(14)의 상기 적어도 하나의 오프닝 또는 리세스(14b, 14c)를 통해 연장되고, 상기 가열 스테이션(1)에 삽입된 금속 시트 블랭크(50)를 지지하도록 구성되는 지지 핀들(support pins)(15x)
을 더 포함하는,
가열 스테이션.
- 제5 항에 있어서,
상기 가열 스테이션은,
상기 하부 마스크(14)가 상기 제1 위치에 있을 때 상기 지지 핀들(15x)에 의해 지지되도록 금속 시트 블랭크(50)를 수용하도록 구성되고,
상기 가열 스테이션은,
상기 하부 마스크(14)가 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 지지 돌기들(14d)에 의해 상기 금속 시트 블랭크(50)를 지지하도록 구성되는,
가열 스테이션.
- 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 및 하부 마스크들(13, 14)은,
스틸(steel) 또는 알루미늄(aluminum)으로 이루어지는,
가열 스테이션.
- 제2 항에 있어서,
상기 상부 마스크(13)는,
상기 가열 위치에 있을 때 상기 상부 마스크(13)의 메인 표면(13a)으로부터 상기 금속 시트 블랭크를 향해 돌출되는 거리 돌기들(distance projections)(13d)을 포함하는,
가열 스테이션.
- 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 및 하부 마스크들(13, 14)은,
상기 가열 스테이션(1)으로부터 교체 가능한,
가열 스테이션.
- 제5 항에 있어서,
상기 지지 핀들(15x)은,
지지 구조(support structure)(15) 상에 배치되고,
상기 지지 구조(15)는,
상기 가열 스테이션(1)으로부터 교체 가능한,
가열 스테이션.
- 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 및 하부 마스크(13, 14) 중 하나에는,
냉각 채널들(cooling channels)이 마련되는,
가열 스테이션.
- 가열 챔버(10) 내 배치를 위한 마스크 지지 어레인지먼트(mask support arrangement)(40)에 있어서,
상기 마스크 지지 어레인지먼트(40)는,
상기 가열 챔버(10) 내에 배치되도록 구성되는 지지 구조(15),
제1 위치와 제2 위치의 사이에서 상기 지지 구조(15)에 대해 이동 가능하도록 배치되고, 금속 시트 블랭크(50)를 수용하도록 구성되는 하부 마스크(14)
를 포함하고,
상기 하부 마스크는,
복사 가열이 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제1 부분에 도달하는 것을 차단하고, 복사 가열이 상기 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 제2 부분에 도달하여 그를 가열하게 하도록 형상 및 크기가 조정되고,
상기 마스크 지지 어레인지먼트(40)의 상기 하부 마스크(14)는,
가열 위치에 있을 때 상기 하부 마스크(14)의 메인 표면(14a)으로부터 상기 금속 시트 블랭크(50)를 향해 돌출되는 복수의 지지 돌기들(14d)을 포함하고,
상기 지지 돌기들(14d)은,
상기 금속 시트 블랭크(50)를 그 가열 동안 지지하도록 구성되는,
마스크 지지 어레인지먼트.
- 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 가열 스테이션(1) 내에서 금속 시트 블랭크(50)를 가열하는 방법(100)에 있어서,
상기 가열 스테이션(1)의 가열 챔버(10) 내에 상기 금속 시트 블랭크(50)를 배치하는 단계(101),
상기 가열 챔버(10) 내에 배치되는 하부 마스크(14)의 메인 표면(14a)으로부터 돌출되는 지지 돌기들(14d) 상에 상기 금속 시트 블랭크(50)를 지지하는 단계(102),
상기 가열 챔버(10) 내 가열 엘리먼트들(11, 12)로부터의 복사 가열을 이용하여 상기 금속 시트 블랭크(50)를 가열하는 단계(104),
상기 가열 챔버(10) 내에 배치되는 상기 하부 마스크(14)를 이용하여 상기 복사 가열로부터 상기 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 일 부분을 차폐하는 단계(105)
를 포함하는,
방법,
- 제13 항에 있어서,
상기 복사 가열로부터 상기 금속 시트 블랭크(50)의 적어도 일 부분을 차폐하는 단계(105)는,
상기 가열 챔버(10) 내에 배치되는 상부 마스크(13)를 이용하여 상기 금속 시트 블랭크를 차폐하는 것을 더 포함하고,
상기 하부 및 상부 마스크들(14, 13)은,
상기 금속 시트 블랭크(50)의 각각의 반대 편들에 배치되는,
방법.
- 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
제1 위치로부터 제2 위치를 향해 상기 하부 마스크(14)를 이동하는 단계
를 더 포함하고,
상기 하부 마스크(14)는,
상기 금속 시트 블랭크(50)를 가열하는 단계 동안, 상기 제2 위치에 있는,
방법.
- 제15 항에 있어서,
상기 가열 챔버(10) 내에 상기 금속 시트 블랭크(50)를 배치하는 단계는,
상기 가열 챔버(10) 내에 배치되는 지지 핀들(15x) 상에 상기 금속 시트 블랭크(50)를 배치하는 단계
를 포함하고,
상기 금속 시트 블랭크는,
사기 하부 마스크(14)가 상기 제1 위치에 있을 때 상기 지지 핀들(15x) 상에 지지되고, 상기 하부 마스크(50)가 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 지지 돌기들(14d) 상에 지지되는,
방법.
- 제13 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 또는 하부 마스크(13, 14) 중 하나를 냉각하는 단계(106)
를 더 포함하는,
방법.
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