KR20240078963A - Press forming method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 판재를 드로잉 성형할 수 있는 프레스 성형 방법에 관한 것으로서, 드로잉(Drawing) 성형할 금속 판재를 성형 금형의 제 1 금형과 제 2 금형 사이에 안착하는 안착 단계와, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형합하여 상기 제 1 금형에 형성된 펀치부가 상기 금속 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 성형 단계 및 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형개된 후, 드로잉 성형이 완료된 성형품을 상기 성형 금형으로부터 취출하는 취출 단계를 포함하고, 상기 성형 단계에서, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형합하여 상기 금속 판재를 드로잉 성형 시, 하중 센서부로부터 상기 성형 금형에 가해지는 하중값을 시계열 데이터로 인가받고, 상기 시계열 데이터를 이미지화한 금형하중 패턴 이미지를 산출하고, 상기 금형하중 패턴 이미지와 기 저장된 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형의 이상 여부를 판별할 수 있다.The present invention relates to a press forming method capable of drawing and forming a metal sheet, comprising: a seating step of seating a metal sheet to be drawn and formed between a first mold and a second mold of a forming mold; the first mold and A forming step in which the second mold is molded and the punch unit formed in the first mold presses at least a portion of one surface of the molding area of the metal sheet to form drawing, and after the first mold and the second mold are opened, drawing is performed. A removal step of removing the molded product after the molding has been completed from the mold, wherein in the molding step, the first mold and the second mold are joined together to draw and mold the metal sheet, The applied load value is applied as time series data, a mold load pattern image that is an image of the time series data is calculated, and the mold load pattern image is compared with a previously stored reference pattern image to determine whether there is an abnormality in the drawing molding.
Description
본 발명은 프레스 성형 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 금속 판재를 드로잉 성형할 수 있는 프레스 성형 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a press forming method, and more specifically, to a press forming method capable of drawing forming a metal sheet.
프레스 가공은 프레스 성형 장치를 이용하여 주로 판상의 소재를 절단하거나 또는 변화시켜 소재의 형상을 변형케 함으로써 소정의 형상을 가지는 제품으로 성형시킬 수 있는 소성 가공의 일종으로서, 예를 들면, 전단, 펀칭, 트리밍, 벤딩, 버링, 컬링 및 드로잉 등의 여러 형태의 소재로 가공할 수 있다.Press processing is a type of plastic processing that can be molded into products with a predetermined shape by cutting or changing the shape of a plate-shaped material using a press molding device, for example, shearing and punching. It can be processed into various types of materials such as trimming, bending, burring, curling and drawing.
이러한, 프레스 성형 장치는, 내부에 장착되는 성형 금형의 상형과 하형 사이에 판재 등의 원재료가 구비된 후 상형을 하형에 밀착한 후 가압하여 제품을 성형하게 된다. 이와 같은 프레스 성형 장치의 특성으로, 양산조건이 설정되면 동일한 조건에서 프레스 성형 장치가 계속 가동되지만, 양산 중에 실시간으로 발생하는 소재 편차나 공정 편차 또는 성형 금형의 마모 등으로 인하여, 양산조건으로 대량 생산된 제품들에서 품질 산포가 발생하고 있다.In this press molding device, raw materials such as a plate are provided between the upper and lower molds of a mold mounted inside, and then the upper mold is brought into close contact with the lower mold and then pressed to mold the product. Due to the characteristics of the press molding equipment, once the mass production conditions are set, the press molding equipment continues to operate under the same conditions. However, due to material deviations, process deviations, or wear of the molding mold that occur in real time during mass production, mass production is performed under mass production conditions. Quality dispersion is occurring in manufactured products.
그러나, 이러한 종래의 프레스 성형 방법은, 소재 편차나 공정 편차 또는 성형 금형의 마모 등의 변화 혹은 이상 유무를 양산 공정 중에 실시간으로 확인하는 것이 불가능하여, 최종 제품의 육안검사를 통하여 불량 여부를 확인해야 하는 문제점이 있었다. 또한, 최종 제품의 확인에 따른 불량판별로 불량 발생 시 불량원인의 파악이 어려워 양산조건 재정립을 위한 시간과 비용의 소모가 큰 문제점이 있었다.However, with this conventional press molding method, it is impossible to check changes or abnormalities such as material deviation, process deviation, or wear of the mold in real time during the mass production process, so defects must be confirmed through visual inspection of the final product. There was a problem. In addition, there was a problem in that it was difficult to identify the cause of defects when defects occurred due to defect determination based on confirmation of the final product, resulting in a significant consumption of time and cost to re-establish mass production conditions.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 양산 공정 중에도 성형 불량을 실시간으로 감지하고, 블랭크 홀더부의 블랭크 홀딩력을 피드백 제어할 수 있는 프레스 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems including the problems described above, and aims to provide a press forming method that can detect molding defects in real time even during the mass production process and feedback control the blank holding force of the blank holder part. . However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레스 성형 방법이 제공된다. 상기 프레스 성형 방법은, 드로잉(Drawing) 성형할 금속 판재를 성형 금형의 제 1 금형과 제 2 금형 사이에 안착하는 안착 단계; 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형합하여 상기 제 1 금형에 형성된 펀치부가 상기 금속 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 성형 단계; 및 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형개된 후, 드로잉 성형이 완료된 성형품을 상기 성형 금형으로부터 취출하는 취출 단계;를 포함하고, 상기 성형 단계에서, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형합하여 상기 금속 판재를 드로잉 성형 시, 하중 센서부로부터 상기 성형 금형에 가해지는 하중값을 시계열 데이터로 인가받고, 상기 시계열 데이터를 이미지화한 금형하중 패턴 이미지를 산출하고, 상기 금형하중 패턴 이미지와 기 저장된 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형의 이상 여부를 판별할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a press forming method is provided. The press forming method includes a seating step of seating a metal sheet to be drawn between a first mold and a second mold of a forming mold; A molding step in which the first mold and the second mold are joined together so that a punch portion formed in the first mold presses at least a portion of one surface of the molding area of the metal sheet to draw molding; And after the first mold and the second mold are opened, a take-out step of taking out the molded product on which drawing molding has been completed from the mold, wherein in the molding step, the first mold and the second mold are molded. In addition, when drawing and forming the metal plate, the load value applied to the molding mold is received from the load sensor unit as time series data, a mold load pattern image imaging the time series data is calculated, and the mold load pattern image and the previously stored By comparing the reference pattern image, it is possible to determine whether there is an abnormality in the drawing molding.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 성형 단계는, 상기 금속 판재의 드로잉 성형 시, 상기 하중 센서부로부터 시간의 흐름에 따라 인가받은 상기 하중값의 변화를 상기 시계열 데이터로 출력하는 하중 신호 감지 단계; 상기 시계열 데이터로 인가 받은 상기 하중값을 음영의 질감 이미지(Texture image)로 이미지화하여 상기 금형하중 패턴 이미지를 산출하는 패턴 이미지 산출 단계; 및 상기 금형하중 패턴 이미지와 상기 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형의 이상 여부를 판별하는 이상 감지 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the forming step includes a load signal detection step of outputting the change in the load value applied over time from the load sensor unit as the time series data during drawing forming of the metal sheet. ; A pattern image calculation step of calculating the mold load pattern image by imaging the load value applied as the time series data into a shaded texture image; and an abnormality detection step of comparing the mold load pattern image and the reference pattern image to determine whether drawing molding is abnormal.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이상 감지 단계는, 정상 상태일 때의 패턴 이미지와, 성형 불량일 때의 패턴 이미지 및 공정 이상일 때의 패턴 이미지를 상기 기준 패턴 이미지로 사전에 산출하여 저장하고, 상기 금속 판재의 드로잉 성형 시, 상기 패턴 이미지 산출 단계에서 실시간으로 산출되는 상기 금형하중 패턴 이미지와 상기 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형되는 상기 금속 판재의 성형 불량 또는 상기 성형 금형의 공정 이상 여부를 판별할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the abnormality detection step calculates and stores in advance a pattern image when in a normal state, a pattern image when a molding is defective, and a pattern image when a process is abnormal as the reference pattern image. , When drawing forming the metal sheet, the mold load pattern image calculated in real time in the pattern image calculation step is compared with the reference pattern image to determine whether there is a molding defect of the metal sheet being drawn and formed or a process abnormality of the forming mold. It can be determined.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이상 감지 단계는, 정상 상태일 때의 패턴 이미지와, 성형 불량일 때의 패턴 이미지 및 공정 이상일 때의 패턴 이미지를 인공 신경망(Artificial Neural Network, ANN)을 통해 학습된 판별 알고리즘을 통해, 상기 금형하중 패턴 이미지로부터 상기 금속 판재의 성형 불량 또는 상기 성형 금형의 공정 이상 여부를 판별할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the abnormality detection step is performed by collecting the pattern image when in a normal state, the pattern image when there is a molding defect, and the pattern image when there is a process abnormality through an artificial neural network (ANN). Through the learned discrimination algorithm, it is possible to determine whether there is a molding defect of the metal sheet or a process abnormality of the molding mold from the mold load pattern image.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 패턴 이미지 산출 단계는, 리커런스 플롯(Recurrence Plot, RP) 알고리즘에 의해 상기 하중값에 대한 상기 시계열 데이터를 음영의 상기 질감 이미지로 이미지화하여 상기 금형하중 패턴 이미지를 산출할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the pattern image calculation step is to image the time series data for the load value into the texture image of shading by using a Recurrence Plot (RP) algorithm to produce the mold load pattern image. can be calculated.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 성형 단계에서, 상기 성형 금형은, 상기 금속 판재의 상기 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 상기 펀치부 및 상기 펀치부의 양측에 설치되어 상기 펀치부가 상기 금속 판재를 드로잉 성형 시 상기 금속 판재의 상기 성형 영역의 양측의 홀딩 영역의 일면을 가압하여 홀딩하는 블랭크 홀더부를 포함하는 상기 제 1 금형; 상기 제 1 금형과 대향되게 구비되어, 상기 펀치부가 상기 금속 판재를 드로잉 성형 시 상기 금속 판재의 상기 홀딩 영역의 타면을 지지하는 다이부를 포함하는 상기 제 2 금형; 및 상기 제 1 금형 또는 상기 제 2 금형에 적어도 하나가 설치되어, 상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 포함하는 상기 성형 금형에 가해지는 상기 하중값을 측정하는 상기 하중 센서부;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the forming step, the forming mold is installed on both sides of the punch unit and the punch unit for drawing forming by pressing at least a portion of one surface of the forming area of the metal sheet to form the punch. The first mold including a blank holder part that presses and holds one surface of a holding area on both sides of the forming area of the metal sheet when drawing and forming the metal sheet; The second mold is provided opposite to the first mold and includes a die portion that supports the other surface of the holding area of the metal sheet when the punch portion draws and forms the metal sheet; and at least one of the load sensor units installed in the first mold or the second mold to measure the load applied to the mold including the first mold and the second mold. there is.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 성형 단계에서, 상기 하중 센서부는, 볼트(Bolt) 형태로 상기 제 1 금형의 상기 펀치부가 상기 블랭크 홀더부 인근 또는 상기 제 2 금형의 상기 다이부 인근에 결합되어, 상기 성형 금형에 가해지는 상기 하중값을 측정하는 피에조 볼트(Piezo bolt)일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the forming step, the load sensor unit is coupled to the punch part of the first mold near the blank holder part or near the die part of the second mold in the form of a bolt. It may be a piezo bolt that measures the load applied to the mold.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 성형 단계에서, 상기 제 1 금형 또는 상기 제 2 금형에 설치된 리니어 센서부로부터 상기 제 1 금형을 향해 승하강하는 상기 제 2 금형의 위치값을 인가받을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the molding step, the position value of the second mold moving up and down toward the first mold can be received from a linear sensor unit installed on the first mold or the second mold. .
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 금속 판재의 드로잉 성형 완료 후, 다른 금속 판재의 드로잉 성형 시, 상기 성형 단계에서 산출된 상기 금형하중 패턴 이미지를 기준으로 산출된 보정 함수로 상기 성형 금형에서 드로잉 성형 시, 상기 금속 판재를 홀딩하는 블랭크 홀더부의 블랭크 홀딩력을 보정하는 블랭크 홀딩력 보정 단계;를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, after completion of drawing forming of the metal sheet, during drawing forming of another metal sheet, drawing is performed in the forming mold using a correction function calculated based on the mold load pattern image calculated in the forming step. During molding, a blank holding force correction step of correcting the blank holding force of the blank holder portion holding the metal sheet may be further included.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 블랭크 홀딩력 보정 단계는, 상기 하중값에 대한 상기 시계열 데이터가 음영의 질감 이미지로 이미지화된 상기 금형하중 패턴 이미지에서, 음영 영역의 세로 폭 또는 가로 폭의 길이를 기준으로 상기 보정 함수를 산출하는 보정 함수 산출 단계; 및 상기 보정 함수 산출 단계에서 산출된 상기 보정 함수를 상기 블랭크 홀딩력에 대입하여 상기 블랭크 홀딩력을 보정하는 보정 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the blank holding force correction step, the time series data for the load value is calculated by dividing the length of the vertical or horizontal width of the shaded area in the mold load pattern image imaged as a shaded texture image. A correction function calculation step of calculating the correction function as a reference; and a correction step of correcting the blank holding force by substituting the correction function calculated in the correction function calculation step into the blank holding force.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보정 함수 산출 단계에서, 상기 보정 함수는, [수식 1] (α: 보정 함수, A: 보상 계수(Compensation coefficient), Max. vertical line length: 음영 영역의 세로 폭의 최대 길이, Avg. vertical line length: 음영 영역의 세로 폭의 평균 길이)에 의해 산출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the correction function calculation step, the correction function is [Formula 1] (α: correction function, A: compensation coefficient, Max. vertical line length: maximum length of the vertical width of the shaded area, Avg. vertical line length: average length of the vertical width of the shaded area) there is.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보정 단계에서, 상기 블랭크 홀딩력은, [수식 2] (BHFi: 보정 블랭크 홀딩력, αi-1: 이전 단계의 보정 함수, BHFi-1: 이전 단계의 블랭크 홀딩력)에 의해 보정될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the correction step, the blank holding force is [Formula 2] It can be corrected by (BHF i : correction blank holding force, α i-1 : correction function of the previous step, BHF i-1 : blank holding force of the previous step).
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 블랭크 홀딩력 보정 단계는, 상기 보정 단계에서 보정된 보정 블랭크 홀딩력을 적용한 상기 다른 금속 판재의 드로잉 성형에서 성형 불량이 발생할 경우, 상기 보정 함수 산출 단계에서 산출되는 상기 보정 함수를 1/n 비율로 저감시키는 보정 함수 저감 단계;를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the blank holding force correction step, when a forming defect occurs in the drawing forming of the other metal sheet to which the corrected blank holding force corrected in the correction step is applied, the correction function calculation step is performed. It may further include a correction function reduction step of reducing the correction function to a 1/n ratio.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레스 성형 공정의 불량감지를 위한 모니터링 시스템을 통하여 시계열로 측정된 금형하중의 신호를 이미지화하여, 이미지 기반으로 성형 불량을 실시간으로 감지하고, 이미지의 패턴 유형에 따라 동시에 불량요인을 판정해낼 수 있다. 또한, 이미지화된 신호로 판별된 성형 품질에 따라, 블랭크 홀더부의 블랭크 홀딩력을 피드백 제어할 수 있는 알고리즘을 적용함으로써, 피드백 제어를 통한 최적의 금속 판재의 가압력 결정으로 성형품질을 개선할 수 있다.According to an embodiment of the present invention made as described above, the signal of the mold load measured in time series is imaged through a monitoring system for detecting defects in the press molding process, and molding defects are detected in real time based on the image, and the image Depending on the pattern type, defect factors can be determined simultaneously. In addition, by applying an algorithm that can feedback control the blank holding force of the blank holder according to the molding quality determined by the imaged signal, the molding quality can be improved by determining the optimal pressing force of the metal sheet through feedback control.
이에 따라, 양산 프레스 성형 공정의 실시간 성형불량 및 공정이상 감지를 통한 즉각적인 대응조치가 가능하며, 성형 품질에 따라 적절한 블랭크 홀딩력 제어를 위한 피드백 알고리즘을 적용하여 성형 품질을 개선함으로써, 프레스 성형 공정의 생산성을 향상시키고 비용 손실은 최소화하는 효과를 가질 수 있는 프레스 성형 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, immediate response measures are possible through real-time detection of molding defects and process abnormalities in the mass production press molding process, and the productivity of the press molding process is improved by applying a feedback algorithm for appropriate blank holding force control according to molding quality. It is possible to implement a press forming method that can have the effect of improving and minimizing cost loss. Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 프레스 성형 방법이 구현되는 프레스 성형 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5는 도 1의 프레스 성형 방법의 패턴 이미지 산출 단계를 개략적으로 나타내는 이미지이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6의 프레스 성형 방법이 구현되는 프레스 성형 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8은 도 6의 프레스 성형 방법의 블랭크 홀딩력 보정 단계를 개략적으로 나타내는 이미지이다.
도 9는 도 6의 프레스 성형 방법의 보정 함수 저감 단계를 개략적으로 나타내는 순서도이다.1 is a flow chart sequentially showing a press forming method according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views schematically showing the configuration of a press molding apparatus in which the press molding method of FIG. 1 is implemented.
Figure 5 is an image schematically showing the pattern image calculation step of the press forming method of Figure 1.
Figure 6 is a flow chart sequentially showing a press forming method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a press molding apparatus in which the press molding method of FIG. 6 is implemented.
FIG. 8 is an image schematically showing the blank holding force correction step of the press forming method of FIG. 6.
FIG. 9 is a flowchart schematically showing the correction function reduction step of the press forming method of FIG. 6.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Additionally, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will now be described with reference to drawings that schematically show ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, for example, depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the area shown in this specification, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 방법을 순서대로 나타내는 순서도이고, 도 2 내지 도 4는 도 1의 프레스 성형 방법이 구현되는 프레스 성형 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도들이며, 도 5는 도 1의 프레스 성형 방법의 패턴 이미지 산출 단계(S220)를 개략적으로 나타내는 이미지이다.Figure 1 is a flow chart sequentially showing a press forming method according to an embodiment of the present invention, and Figures 2 to 4 are cross-sectional views schematically showing the configuration of the
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 방법은, 크게, 안착 단계(S100)와, 성형 단계(S200) 및 취출 단계(S300)를 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 1, the press forming method according to an embodiment of the present invention may largely include a seating step (S100), a forming step (S200), and an extraction step (S300).
예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 안착 단계(S100)에서, 드로잉(Drawing) 성형할 금속 판재(S)를 성형 금형(M)의 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20) 사이에 안착하고, 성형 단계(S200)에서, 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20)을 형합하여 제 1 금형(10)에 형성된 펀치부(11)가 금속 판재(S)의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하며, 이어서, 취출 단계(S300)에서, 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20)이 형개된 후, 드로잉 성형이 완료된 성형품을 성형 금형(M)으로부터 취출할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 and 2, in the seating step (S100), the metal sheet (S) to be drawn is placed in the first mold (10) and the second mold (20) of the forming mold (M). ), and in the forming step (S200), the
이러한, 프레스 성형 방법이 구현되는 프레스 성형 장치(100)에 대해 더욱 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 프레스 성형 장치(100)는, 크게, 제 1 금형(10)과, 제 2 금형(20)과, 하중 센서부(30)와, 리니어 센서부(40)와, 판별 제어부(50) 및 이들이 설치되는 본체(60)를 포함할 수 있다.To describe in more detail the
도 2에 도시된 바와 같이, 프레스 성형 장치(100)는, 본체(60)의 고정 플레이트(61)와 고정 플레이트(61)를 향해 승하강 왕복 운동하는 프레스 램(62)에 성형 금형(M)을 부착하여 성형 금형(M)의 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20) 사이에 안착된 판재(S)를 가압 또는 타격하는 구조로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
더욱 구체적으로, 프레스 성형 장치(100)는, 프레스 램(62)을 승하강시키는 구조에 따라 크랭크 프레스, 너클 프레스, 마찰 프레스, 스크류 프레스, 랙 프레스, 링크 프레스 및 캡 프레스 등으로 분류될 수 있으며, 본 발명의 프레스 성형 장치(100)와 같은 크랭크 프레스는, 본체(60)의 상부에 구동부를 설치하고 상기 구동부의 회전축을 크랭크축으로 하여 프레스 램(62)과 연계시킴으로써, 본체(60)에서 프레스 램(62)이 상승 및 하강하면서 고정 플레이트(61)에 설치된 성형 금형(M)의 제 1 금형(10)과 프레스 램(62)에 설치된 제 2 금형(20) 사이에서 판재(S)를 가압하여 드로잉 성형할 수 있다. 본 실시예에서는 프레스 성형 장치(100)가 크랭크 프레스 구조에 의해 구동하는 것을 예로 들었지만, 반드시 이에 국한되지 않고 성형 금형(M)에 의해 판재(S)를 드로잉 성형할 수 있는 상술한 다양한 구동 방식이 적용될 수 있다.More specifically, the
이러한, 프레스 성형 장치(100)에 장착되어 판재(S)를 드로잉 성형할 수 있는 성형 금형(M)의 구조를 더욱 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 성형 금형(M)은, 본체(60)의 고정 플레이트(61)에 고정되고, 판재(S)의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 펀치부(11) 및 펀치부(11)의 양측에 설치되어 펀치부(11)가 판재(S)를 드로잉 성형 시 상기 판재(S)의 상기 성형 영역 양측의 홀딩 영역의 일면을 가압하여 홀딩하는 블랭크 홀더부(12)를 포함하는 제 1 금형(10) 및 제 1 금형(10)과 대향되도록 프레스 램(62)에 고정되어, 펀치부(11)가 판재(S)를 드로잉 성형 시 판재(S)의 상기 홀딩 영역의 타면을 지지하는 다이부(21)를 포함하는 제 2 금형(20)을 포함할 수 있다.To describe in more detail the structure of the forming mold M that is mounted on the
이와 같이, 제 2 금형(20)은, 제 1 금형(10)이 고정된 고정 플레이트(61)를 향해 승하강 왕복 운동하는 프레스 램(62)에 고정되어, 프레스 램(62)의 승하강 왕복 운동에 따라 제 1 금형(10)을 향해 하강하여 제 1 금형(10)과 형합되거나, 반대로 상승하여 제 1 금형(10)과 분리될 수 있다. 이때, 본 실시예에서는, 제 1 금형(10)이 성형 금형(M)의 하형으로서 본체(60)의 고정 플레이트(61)에 고정되고, 제 2 금형(20)이 상형으로서 프레스 램(62)에 고정되는 것을 예로 들었지만, 반드시 이에 국한되지 않고, 이와는 반대로 제 1 금형(10)이 상형으로서 프레스 램(62)에 고정되고, 제 2 금형(20)이 하형으로서 고정 플레이트(61)에 고정될 수도 있다.In this way, the
또한, 성형 금형(M)의 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20)의 형합 시, 금형 하중을 시계열에 따라 패턴화할 수 있도록, 성형 금형(M)에 하중 센서부(30)가 설치될 수 있다.In addition, when the
하중 센서부(30)는, 제 1 금형(10) 또는 제 2 금형(20)에 적어도 하나가 설치되어, 제 1 금형(10) 및 제 2 금형(20)을 포함하는 성형 금형(M)에 가해지는 하중값을 측정할 수 있다.At least one
더욱 구체적으로, 하중 센서부(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 볼트(Bolt) 형태로 제 1 금형(10)의 펀치부(11)나 블랭크 홀더부(12) 인근에 결합될 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 2, the
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 하중 센서부(30)는, 펀치부(11)의 펀치(11a)를 중심으로 펀치(11a)를 지지하는 펀치 플레이트(11b)에 볼트 형태로 결합될 수 있다. 이때, 하중 센서부(30)는 펀치 플레이트(11b)에 적어도 하나가 설치될 수 있으며, 복수개가 설치될 경우 펀치(11a)를 중심으로 방사상으로 배치되어 영역별로 금형 하중을 측정할 수도 있다.For example, as shown in FIG. 3, the
더욱 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 하중 센서부(30)는, 머리부(31)와 적어도 일부 구간에 나사산이 형성된 몸체(32)를 가지는 볼트 형태의 피에조 볼트(Piezo Bolt)일 수 있다. 이때, 하중 센서부(30)가 결합되는 펀치 플레이트(11b)는, 상판(P1)과 하판(P2)으로 구성되어, 상판(P1)에는 하중 센서부(30)의 몸체(32)가 통과하는 관통홀(H1)이 형성되고, 하판(P2)의 관통홀(H1)과 대응되는 위치에는 하중 센서부(30)가 나사 결합될 수 있도록 암나사산이 형성되는 나사홀(H2)이 형성될 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 4, the
이에 따라, 상하로 적층된 펀치 플레이트(11b)의 상판(P1)과 하판(P2)에 결합된 하중 센서부(30)는, 머리부(31)의 하면으로 상판(P1)의 상면을 가압하는 형태로서, 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20)의 형합 시 발생하는 금형하중이 펀치 플레이트(11b)를 통해 하중 센서부(30)로 직접적으로 전달되어, 하중 센서부(30)를 통해 성형 금형(M)에 가해지는 하중값을 측정할 수 있다.Accordingly, the
이러한, 하중 센서부(30)는, 제 1 금형(10)에 설치되는 것을 예로 들었지만 반드시 이에 국한되지 않고, 도시되진 않았지만, 제 2 금형(20)의 다이부(21) 인근에 결합되어 성형 금형(M)에 가해지는 상기 하중값을 측정할 수도 있다.This
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 성형 금형(M)의 일측에 리니어 센서부(40)도 함께 설치되어, 성형 금형(M)의 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20)의 형합 시 금형 하중을 실시간으로 모니터링 및 측정된 금형 하중을 제 2 금형(20)이 제 1 금형(10)을 향해 하강하는 거리에 따라 패턴화할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 2, a
이러한, 거리에 따라 패턴화된 금형 하중값은, 하중 센서부(30)에 의해 시계열에 따라 패턴화된 금형 하중값을 검증하거나, 보정하는 역할로 이용될 수 있다.The mold load value patterned according to the distance can be used by the
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 판별 제어부(50)는, 하중 센서부(30)와 전기적으로 연결되어 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20)이 형합하여 판재(S)를 드로잉 성형 시, 하중 센서부(30)로부터 성형 금형(M)에 가해지는 상기 하중값을 실시간으로 인가 받을 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the
이에 따라, 상기 프레스 성형 방법은, 성형 단계(S200)에서, 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20)이 형합하여 판재(S)를 드로잉 성형 시, 하중 센서부(30)로부터 성형 금형(M)에 가해지는 상기 하중값을 실시간으로 인가받아 상기 하중값의 변화를 시간의 흐름에 따라 패턴화한 시계열 데이터(도 5의 LS)로 인가 받고, 상기 시계열 데이터(LS)를 이미지화한 금형하중 패턴 이미지(도 5의 RP)를 산출하고, 상기 금형하중 패턴 이미지(RP)와 기 저장된 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형의 이상 여부를 판별할 수 있다.Accordingly, in the press forming method, in the forming step (S200), when the
더욱 구체적으로, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 성형 단계(S200)는, 금속 판재(S)의 드로잉 성형 시, 하중 센서부(30)로부터 시간의 흐름에 따라 인가받은 상기 하중값의 변화를 상기 시계열 데이터(LS)로 출력하는 하중 신호 감지 단계(S210)와, 시계열 데이터(LS)로 인가 받은 상기 하중값을 음영의 질감 이미지(Texture image)로 이미지화하여 금형하중 패턴 이미지(RP)를 산출하는 패턴 이미지 산출 단계(S220) 및 금형하중 패턴 이미지(RP)와 상기 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형의 이상 여부를 판별하는 이상 감지 단계(S240)를 포함할 수 있다.More specifically, as shown in FIGS. 1 and 5, the forming step (S200) is performed by measuring the load value applied over time from the
예컨대, 패턴 이미지 산출 단계(S220)는, 리커런스 플롯(Recurrence Plot, RP) 알고리즘에 의해 상기 하중값에 대한 시계열 데이터(LS)를 음영의 상기 질감 이미지로 이미지화함으로써, 금형하중 패턴 이미지(RP)를 산출할 수 있다.For example, in the pattern image calculation step (S220), the time series data (LS) for the load value is imaged into the shaded texture image using a recurrence plot (RP) algorithm, thereby producing a mold load pattern image (RP). can be calculated.
이러한, 상기 리커런스 플롯 알고리즘은, 데이터 값의 회기에 대한 2차원 표현을 통해 m차원 위상 공간 궤도를 탐색하는 것을 목표로 하는 시각화 도구로서, 주된 아이디어는 어떤 궤적이 이전 상태로 돌아가는지를 나타내는 것일 수 있다. 여기서, 리커런스(Recurrence)란 궤적이 이전에 방문한 위치로 돌아오는 시간일 수 있다.The recurrence plot algorithm is a visualization tool that aims to explore m-dimensional phase space trajectories through a two-dimensional representation of the regression of data values, and the main idea is to indicate which trajectories return to the previous state. there is. Here, recurrence may be the time when the trajectory returns to a previously visited location.
이와 같이, 패턴 이미지 산출 단계(S220)를 통해, 리커런스 플롯(Recurrence Plot, RP) 알고리즘에 의해 상기 하중값에 대한 시계열 데이터(LS)를 음영의 상기 질감 이미지로 이미지화함으로써, 후술될 이상 감지 단계(S240)에서, 이미지 인식 분야에서 매우 높은 성능을 보이는 딥러닝 모델인 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)과 같은 인공 신경망(Artificial Neural Network, ANN)을 시계열 데이터(LS)에 적용함으로써, 이상 감지 단계(S240)의 판별의 정확성을 더욱 증가시킬 수 있다.In this way, through the pattern image calculation step (S220), the time series data (LS) for the load value is imaged into the texture image of shading by the Recurrence Plot (RP) algorithm, thereby performing an abnormality detection step to be described later. In (S240), by applying an artificial neural network (ANN) such as a convolutional neural network (CNN), a deep learning model that shows very high performance in the image recognition field, to time series data (LS), The accuracy of discrimination in the detection step (S240) can be further increased.
예컨대, 이상 감지 단계(S240)에서, 정상 상태일 때의 패턴 이미지와, 터짐(Fracture)이나 주름(Wrinkle) 등이 발생한 성형 불량일 때의 패턴 이미지 및 공정 이상일 때의 패턴 이미지를 상기 기준 패턴 이미지로 사전에 산출하여 저장하고, 금속 판재(S)의 드로잉 성형 시, 패턴 이미지 산출 단계(S220)에서 실시간으로 산출되는 금형하중 패턴 이미지(RP)와 상기 기준 패턴 이미지를 비교하여, 드로잉 성형되는 금속 판재(S)의 성형 불량 또는 성형 금형(M)의 공정 이상 여부를 판별할 수 있다.For example, in the abnormality detection step (S240), the pattern image in the normal state, the pattern image in the case of molding defects such as fractures or wrinkles, and the pattern image in the case of process abnormalities are converted into the reference pattern image. Calculated and stored in advance, and when drawing and forming a metal sheet (S), the mold load pattern image (RP) calculated in real time in the pattern image calculation step (S220) is compared with the reference pattern image, and the metal being drawn and formed is It is possible to determine whether there is a molding defect in the plate (S) or a process abnormality in the mold (M).
이때, 이상 감지 단계(S240)에서, 상술한 바와 같이, 정상 상태일 때의 패턴 이미지와, 성형 불량일 때의 패턴 이미지 및 공정 이상일 때의 패턴 이미지를 인공 신경망(Artificial Neural Network, ANN)을 통해 학습된 판별 알고리즘을 통해, 금형하중 패턴 이미지(RP)로부터 금속 판재(S)의 성형 불량 또는 성형 금형(M)의 공정 이상 여부를 판별할 수 있다.At this time, in the abnormality detection step (S240), as described above, the pattern image when in a normal state, the pattern image when the molding is defective, and the pattern image when the process is abnormal are processed through an artificial neural network (ANN). Through the learned discrimination algorithm, it is possible to determine whether there is a molding defect in the metal plate (S) or a process abnormality in the molding mold (M) from the mold load pattern image (RP).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 방법은, 하중 신호 감지 단계(S210)와, 패턴 이미지 산출 단계(S220) 및 이상 감지 단계(S240)로 이루어지는 프레스 성형 공정의 불량감지를 위한 모니터링 시스템을 구비함으로써, 성형 단계(S200) 중에 측정된 금형하중의 신호를 이미지화하여 성형불량을 실시간으로 감지하고, 동시에 불량요인을 판정해낼 수 있다.As such, the press molding method according to an embodiment of the present invention monitors for defect detection of the press molding process, which consists of a load signal detection step (S210), a pattern image calculation step (S220), and an abnormality detection step (S240). By equipping the system, molding defects can be detected in real time by imaging the signal of the mold load measured during the molding step (S200), and defect factors can be determined at the same time.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 방법에 따르면, 프레스 성형 공정의 불량감지를 위한 모니터링 시스템을 통하여 시계열로 측정된 금형하중의 신호를 이미지화하여, 이미지 기반으로 성형 불량을 실시간으로 감지하고, 이미지의 패턴 유형에 따라 동시에 불량요인을 판정해낼 수 있다. Therefore, according to the press molding method according to an embodiment of the present invention, the signal of the mold load measured in time series is imaged through a monitoring system for detecting defects in the press molding process, and molding defects are detected in real time based on the image. , defect factors can be determined simultaneously depending on the pattern type of the image.
그러므로, 양산 프레스 성형 공정의 실시간 성형불량 및 공정이상 감지를 통한 즉각적인 대응조치가 가능하여, 프레스 성형 공정의 생산성을 향상시키고 비용 손실을 최소화하는 효과를 가질 수 있는 프레스 성형 방법을 구현할 수 있다.Therefore, immediate response measures can be taken through real-time detection of molding defects and process abnormalities in the mass production press molding process, making it possible to implement a press molding method that can improve the productivity of the press molding process and minimize cost losses.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 방법을 순서대로 나타내는 순서도이고, 도 7은 도 6의 프레스 성형 방법이 구현되는 프레스 성형 장치(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도들이며, 도 8은 도 6의 프레스 성형 방법의 블랭크 홀딩력 보정 단계(S400)를 개략적으로 나타내는 이미지이고, 도 9는 도 6의 프레스 성형 방법의 보정 함수 저감 단계(S430)를 개략적으로 나타내는 순서도이다.Figure 6 is a flow chart sequentially showing a press forming method according to another embodiment of the present invention, Figure 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 방법은, 금속 판재(S)의 드로잉 성형 완료 후, 다른 금속 판재의 드로잉 성형 시, 성형 단계(S200)에서 산출된 금형하중 패턴 이미지(RP)를 기준으로 산출된 보정 함수로 성형 금형(M)에서 드로잉 성형 시, 금속 판재(S)를 홀딩하는 블랭크 홀더부(12)의 블랭크 홀딩력을 보정하는 블랭크 홀딩력 보정 단계(S400)를 더 포함할 수 있다.As shown in Figure 6, in the press forming method according to another embodiment of the present invention, after completing the drawing forming of the metal sheet (S), when drawing forming another metal sheet, the mold load calculated in the forming step (S200) A blank holding force correction step (S400) in which the blank holding force of the
여기서, 안착 단계(S100)와, 성형 단계(S200) 및 취출 단계(S300)는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 방법과 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.Here, the seating step (S100), the forming step (S200), and the taking out step (S300) may be the same as the press forming method according to an embodiment of the present invention described above. Therefore, detailed description is omitted.
도 7에 도시된 바와 같이, 이러한, 블랭크 홀딩력 보정 단계(S400)는, 판별 제어부(50)와 전기적으로 연결된 피드백 제어 시스템(70)에서 이루어지는 것으로서, 산출된 보정 함수에 따라 보정된 블랭크 홀딩력을 홀딩력 제어부(80)를 통해 프레스 금형 장치(200)로 입력할 수 있다.As shown in FIG. 7, this blank holding force correction step (S400) is performed in the
더욱 구체적으로, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀딩력 보정 단계(S400)는, 상기 하중값에 대한 시계열 데이터(LS)가 음영의 질감 이미지로 이미지화된 금형하중 패턴 이미지(RP)에서, 음영 영역의 세로 폭의 길이(Vertical line) 또는 가로 폭의 길이를 기준으로 상기 보정 함수를 산출하는 보정 함수 산출 단계(S410) 및 보정 함수 산출 단계(S410)에서 산출된 상기 보정 함수를 상기 블랭크 홀딩력에 대입하여 상기 블랭크 홀딩력을 보정하는 보정 단계(S420)를 포함할 수 있다.More specifically, as shown in FIGS. 6 and 8, in the blank holding force correction step (S400), the time series data (LS) for the load value is obtained from the mold load pattern image (RP) imaged as a shaded texture image. , a correction function calculation step (S410) of calculating the correction function based on the vertical line or horizontal width of the shaded area, and the correction function calculated in the correction function calculation step (S410) is applied to the blank. It may include a correction step (S420) of correcting the blank holding force by substituting the holding force.
예컨대, 보정 함수 산출 단계(S410)에서, 상기 보정 함수는, 하기 [수식 1]에 의해 산출될 수 있다.For example, in the correction function calculation step (S410), the correction function may be calculated using the following [Equation 1].
[수식 1][Formula 1]
α: 보정 함수α: correction function
A: 보상 계수(Compensation coefficient)A: Compensation coefficient
Max. vertical line length: 음영 영역의 세로 폭의 최대 길이Max. vertical line length: maximum length of the vertical width of the shaded area
Avg. vertical line length: 음영 영역의 세로 폭의 평균 길이Avg. vertical line length: average length of the vertical width of the shaded area
또한, 보정 단계(S420)에서, 상기 블랭크 홀딩력은 하기 [수식 2]에 의해 보정될 수 있다.Additionally, in the correction step (S420), the blank holding force can be corrected by the following [Equation 2].
[수식 2][Formula 2]
BHFi: 보정 블랭크 홀딩력BHF i : Compensated blank holding force
αi-1: 이전 단계의 보정 함수α i-1 : correction function from previous step
BHFi-1: 이전 단계의 블랭크 홀딩력BHF i-1 : Blank holding force of previous stage
이에 따라, 블랭크 홀딩력 보정 단계(S400)에서, 금속 판재(S)의 드로잉 성형 완료 후, 다른 금속 판재의 드로잉 성형 시, 성형 단계(S200)에서 산출된 금형하중 패턴 이미지(RP)를 기준으로 산출된 상기 보정 함수로, 블랭크 홀더부(12)의 상기 블랭크 홀딩력을 피드백 제어할 수 있는 알고리즘을 적용하여, 최적의 금속 판재(S)의 가압력의 결정으로 성형품질을 개선할 수 있다.Accordingly, in the blank holding force correction step (S400), after completing the drawing forming of the metal sheet (S), when drawing forming another metal sheet, the calculation is based on the mold load pattern image (RP) calculated in the forming step (S200). By applying an algorithm that can feedback control the blank holding force of the
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀딩력 보정 단계(S400)는, 보정 단계(S420)에서 보정된 보정 블랭크 홀딩력을 적용한 상기 다른 금속 판재의 드로잉 성형에서 성형 불량이 발생할 경우, 보정 함수 산출 단계(S410)에서 산출되는 상기 보정 함수를 1/n 비율로 저감시키는 보정 함수 저감 단계(S430)를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 9, the blank holding force correction step (S400) is a correction function calculation step when forming defects occur in the drawing forming of the other metal sheet to which the corrected blank holding force corrected in the correction step (S420) is applied. It may further include a correction function reduction step (S430) of reducing the correction function calculated in (S410) to a 1/n ratio.
예컨대, 도 9의 (a) 단계 및 (b) 단계와 같이, 보정된 보정 블랭크 홀딩력을 적용하여 프레스 성형 후, (c) 단계와 같이 성형성 평가를 할 수 있다. 이어서, 도 9의 (d) 단계와 같이, 성형성 평가에서 성형 불량이 발생하지 않은 것으로 판별되면, (e) 단계와 같이, 보정 함수 산출 단계(S410)에서 산출되는 상기 보정 함수를 계속 그대로 이용을 하여 상기 블랭크 홀딩력을 보정하고, 성형성 평가에서 성형 불량이 발생한 것으로 판별되면, (f) 단계와 같이, 보정 함수 산출 단계(S410)에서 산출되는 상기 보정 함수를 1/n 비율로 저감시켜 상기 블랭크 홀딩력을 보정할 수 있다. 이러한, 도 9의 (f) 단계의 상기 보정 함수를 1/n 비율로 저감시키는 과정은 (d) 단계에서 성형 불량이 발생하지 않은 것으로 판별될 때 까지 이루어질 수 있으며, 저감 비율 1/n은, 비율이 적게 설정될수록 상기 보정 함수의 조정 정밀도는 증가하지만 연산 과정이 증가할 수 있으며, 비율이 크게 설정될수록 상기 보정 함수의 조정 정밀도는 감소하지만 연산 과정이 감소할 수 있음을 고려하여, 작업자가 임의로 설정할 수 있다.For example, after press forming by applying the corrected blank holding force, as in steps (a) and (b) of FIG. 9, formability can be evaluated as in step (c). Subsequently, as in step (d) of FIG. 9, if it is determined that no molding defect has occurred in the formability evaluation, as in step (e), the correction function calculated in the correction function calculation step (S410) is continued to be used as is. The blank holding force is corrected, and if it is determined that a molding defect has occurred in the formability evaluation, the correction function calculated in the correction function calculation step (S410) is reduced to a ratio of 1/n, as in step (f). The blank holding force can be corrected. This process of reducing the correction function in step (f) of FIG. 9 to a ratio of 1/n can be performed until it is determined that no molding defect has occurred in step (d), and the
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 방법에 따르면, 프레스 성형 공정의 불량감지를 위한 모니터링 시스템을 통하여 시계열로 측정된 금형하중의 신호를 이미지화하여, 이미지 기반으로 성형 불량을 실시간으로 감지하고, 이미지의 패턴 유형에 따라 동시에 불량요인을 판정해낼 수 있다. 또한, 이미지화된 신호로 판별된 성형 품질에 따라, 블랭크 홀더부의 블랭크 홀딩력을 피드백 제어할 수 있는 알고리즘을 적용함으로써, 피드백 제어를 통한 최적의 금속 판재의 가압력 결정으로 성형품질을 개선할 수 있다.Therefore, according to the press molding method according to another embodiment of the present invention, the signal of the mold load measured in time series is imaged through a monitoring system for detecting defects in the press molding process, and molding defects are detected in real time based on the image. , defect factors can be determined simultaneously depending on the pattern type of the image. In addition, by applying an algorithm that can feedback control the blank holding force of the blank holder according to the molding quality determined by the imaged signal, the molding quality can be improved by determining the optimal pressing force of the metal sheet through feedback control.
이에 따라, 양산 프레스 성형 공정의 실시간 성형불량 및 공정이상 감지를 통한 즉각적인 대응조치가 가능하며, 성형 품질에 따라 적절한 블랭크 홀딩력 제어를 위한 피드백 알고리즘을 적용하여 성형 품질을 개선함으로써, 프레스 성형 공정의 생산성을 향상시키고 비용 손실을 최소화하는 효과를 가질 수 있는 프레스 성형 방법을 구현할 수 있다.Accordingly, immediate response measures are possible through real-time detection of molding defects and process abnormalities in the mass production press molding process, and the productivity of the press molding process is improved by applying a feedback algorithm for appropriate blank holding force control according to molding quality. A press forming method that can have the effect of improving and minimizing cost loss can be implemented.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
10: 제 1 금형
11: 펀치부
11a: 펀치
11b: 펀치 플레이트
12: 블랭크 홀더부
20: 제 2 금형
21: 다이부
30: 하중 센서부
31: 머리부
32: 몸체
40: 리니어 센서부
50: 판별 제어부
60: 본체
61: 고정 플레이트
62: 프레스 램
70: 피드백 제어 시스템
80: 홀딩력 제어부
S: 금속 판재
M: 성형 금형
100: 프레스 성형 장치10: first mold
11: Punch unit
11a: punch
11b: Punch plate
12: Blank holder part
20: second mold
21: Daibu
30: Load sensor unit
31: head
32: body
40: Linear sensor unit
50: Discrimination control unit
60: body
61: fixing plate
62: press ram
70: Feedback control system
80: holding force control unit
S: metal plate
M: forming mold
100: Press forming device
Claims (13)
상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형합하여 상기 제 1 금형에 형성된 펀치부가 상기 금속 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 성형 단계; 및
상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형개된 후, 드로잉 성형이 완료된 성형품을 상기 성형 금형으로부터 취출하는 취출 단계;를 포함하고,
상기 성형 단계에서,
상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형이 형합하여 상기 금속 판재를 드로잉 성형 시, 하중 센서부로부터 상기 성형 금형에 가해지는 하중값을 시계열 데이터로 인가받고, 상기 시계열 데이터를 이미지화한 금형하중 패턴 이미지를 산출하고, 상기 금형하중 패턴 이미지와 기 저장된 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형의 이상 여부를 판별하는, 프레스 성형 방법.Drawing: A seating step of seating the metal sheet to be formed between the first mold and the second mold of the forming mold;
A molding step in which the first mold and the second mold are joined together so that a punch portion formed in the first mold presses at least a portion of one surface of the molding area of the metal sheet to draw molding; and
After the first mold and the second mold are opened, a take-out step of taking out the molded product on which drawing molding has been completed from the mold,
In the forming step,
When drawing and forming the metal sheet by combining the first mold and the second mold, the load value applied to the forming mold is received as time series data from the load sensor unit, and a mold load pattern image is generated by imaging the time series data. A press forming method that determines whether drawing forming is abnormal by calculating and comparing the mold load pattern image with a previously stored reference pattern image.
상기 성형 단계는,
상기 금속 판재의 드로잉 성형 시, 상기 하중 센서부로부터 시간의 흐름에 따라 인가받은 상기 하중값의 변화를 상기 시계열 데이터로 출력하는 하중 신호 감지 단계;
상기 시계열 데이터로 인가 받은 상기 하중값을 음영의 질감 이미지(Texture image)로 이미지화하여 상기 금형하중 패턴 이미지를 산출하는 패턴 이미지 산출 단계; 및
상기 금형하중 패턴 이미지와 상기 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형의 이상 여부를 판별하는 이상 감지 단계;
를 포함하는, 프레스 성형 방법.According to claim 1,
The forming step is,
When drawing and forming the metal sheet, a load signal detection step of outputting the change in the load value applied over time from the load sensor unit as the time series data;
A pattern image calculation step of calculating the mold load pattern image by imaging the load value applied as the time series data into a shaded texture image; and
An abnormality detection step of comparing the mold load pattern image and the reference pattern image to determine whether there is an abnormality in drawing molding;
Including, press molding method.
상기 이상 감지 단계에서,
정상 상태일 때의 패턴 이미지와, 성형 불량일 때의 패턴 이미지 및 공정 이상일 때의 패턴 이미지를 상기 기준 패턴 이미지로 사전에 산출하여 저장하고, 상기 금속 판재의 드로잉 성형 시, 상기 패턴 이미지 산출 단계에서 실시간으로 산출되는 상기 금형하중 패턴 이미지와 상기 기준 패턴 이미지를 비교하여 드로잉 성형되는 상기 금속 판재의 성형 불량 또는 상기 성형 금형의 공정 이상 여부를 판별하는, 프레스 성형 방법.According to claim 2,
In the abnormality detection step,
A pattern image when in a normal state, a pattern image when a molding is defective, and a pattern image when a process is abnormal are calculated and stored in advance as the reference pattern image, and when drawing and forming the metal sheet, the pattern image calculation step is performed. A press forming method that compares the mold load pattern image calculated in real time with the reference pattern image to determine whether there is a molding defect in the metal sheet being drawn and formed or a process abnormality in the forming mold.
상기 이상 감지 단계에서,
정상 상태일 때의 패턴 이미지와, 성형 불량일 때의 패턴 이미지 및 공정 이상일 때의 패턴 이미지를 인공 신경망(Artificial Neural Network, ANN)을 통해 학습된 판별 알고리즘을 통해, 상기 금형하중 패턴 이미지로부터 상기 금속 판재의 성형 불량 또는 상기 성형 금형의 공정 이상 여부를 판별하는, 프레스 성형 방법.According to claim 3,
In the abnormality detection step,
The pattern image in a normal state, the pattern image in a molding defect, and the pattern image in a process abnormality are obtained from the mold load pattern image through a discrimination algorithm learned through an artificial neural network (ANN). A press forming method for determining whether there is a defect in the forming of a sheet or an abnormal process of the forming mold.
상기 패턴 이미지 산출 단계에서,
리커런스 플롯(Recurrence Plot, RP) 알고리즘에 의해 상기 하중값에 대한 상기 시계열 데이터를 음영의 상기 질감 이미지로 이미지화하여 상기 금형하중 패턴 이미지를 산출하는, 프레스 성형 방법.According to claim 2,
In the pattern image calculation step,
A press forming method for calculating the mold load pattern image by imaging the time series data for the load value into the texture image of shading using a Recurrence Plot (RP) algorithm.
상기 성형 단계에서, 상기 성형 금형은,
상기 금속 판재의 상기 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 상기 펀치부 및 상기 펀치부의 양측에 설치되어 상기 펀치부가 상기 금속 판재를 드로잉 성형 시 상기 금속 판재의 상기 성형 영역의 양측의 홀딩 영역의 일면을 가압하여 홀딩하는 블랭크 홀더부를 포함하는 상기 제 1 금형;
상기 제 1 금형과 대향되게 구비되어, 상기 펀치부가 상기 금속 판재를 드로잉 성형 시 상기 금속 판재의 상기 홀딩 영역의 타면을 지지하는 다이부를 포함하는 상기 제 2 금형; 및
상기 제 1 금형 또는 상기 제 2 금형에 적어도 하나가 설치되어, 상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 포함하는 상기 성형 금형에 가해지는 상기 하중값을 측정하는 상기 하중 센서부;
를 포함하는, 프레스 성형 방법.According to claim 1,
In the forming step, the forming mold is,
The punch unit presses and forms at least a portion of one surface of the forming area of the metal sheet and is installed on both sides of the punch unit, so that the punch part holds both sides of the forming area of the metal sheet when drawing forming the metal sheet. The first mold including a blank holder portion that presses and holds one surface of the area;
The second mold is provided opposite to the first mold and includes a die portion that supports the other surface of the holding area of the metal sheet when the punch portion draws and forms the metal sheet; and
The load sensor unit, at least one of which is installed in the first mold or the second mold, measures the load value applied to the molding mold including the first mold and the second mold;
Including, press molding method.
상기 성형 단계에서, 상기 하중 센서부는,
볼트(Bolt) 형태로 상기 제 1 금형의 상기 펀치부가 상기 블랭크 홀더부 인근 또는 상기 제 2 금형의 상기 다이부 인근에 결합되어, 상기 성형 금형에 가해지는 상기 하중값을 측정하는 피에조 볼트(Piezo bolt)인, 프레스 성형 방법.According to claim 6,
In the forming step, the load sensor unit,
A piezo bolt in which the punch part of the first mold is coupled to the vicinity of the blank holder part or the die part of the second mold in the form of a bolt to measure the load value applied to the forming mold. ), press forming method.
상기 성형 단계에서,
상기 제 1 금형 또는 상기 제 2 금형에 설치된 리니어 센서부로부터 상기 제 1 금형을 향해 승하강하는 상기 제 2 금형의 위치값을 인가받는, 프레스 성형 방법.According to claim 6,
In the forming step,
A press molding method in which the position value of the second mold moving up and down toward the first mold is applied from a linear sensor unit installed on the first mold or the second mold.
상기 금속 판재의 드로잉 성형 완료 후, 다른 금속 판재의 드로잉 성형 시, 상기 성형 단계에서 산출된 상기 금형하중 패턴 이미지를 기준으로 산출된 보정 함수로 상기 성형 금형에서 드로잉 성형 시, 상기 금속 판재를 홀딩하는 블랭크 홀더부의 블랭크 홀딩력을 보정하는 블랭크 홀딩력 보정 단계;
를 더 포함하는, 프레스 성형 방법.According to claim 1,
After completion of drawing forming of the metal sheet, during drawing forming of another metal sheet, holding the metal sheet during drawing forming in the forming mold with a correction function calculated based on the mold load pattern image calculated in the forming step. A blank holding force correction step of correcting the blank holding force of the blank holder portion;
Further comprising a press forming method.
상기 블랭크 홀딩력 보정 단계는,
상기 하중값에 대한 상기 시계열 데이터가 음영의 질감 이미지로 이미지화된 상기 금형하중 패턴 이미지에서, 음영 영역의 세로 폭 또는 가로 폭의 길이를 기준으로 상기 보정 함수를 산출하는 보정 함수 산출 단계; 및
상기 보정 함수 산출 단계에서 산출된 상기 보정 함수를 상기 블랭크 홀딩력에 대입하여 상기 블랭크 홀딩력을 보정하는 보정 단계;
를 포함하는, 프레스 성형 방법.According to clause 9,
The blank holding force correction step is,
A correction function calculation step of calculating the correction function based on the length of the vertical or horizontal width of the shaded area in the mold load pattern image in which the time series data for the load value is imaged as a shaded texture image; and
A correction step of correcting the blank holding force by substituting the correction function calculated in the correction function calculation step into the blank holding force;
Including, press molding method.
상기 보정 함수 산출 단계에서,
상기 보정 함수는, 하기 [수식 1]에 의해 산출되는, 프레스 성형 방법.
[수식 1]
α: 보정 함수
A: 보상 계수(Compensation coefficient)
Max. vertical line length: 음영 영역의 세로 폭의 최대 길이
Avg. vertical line length: 음영 영역의 세로 폭의 평균 길이According to claim 10,
In the correction function calculation step,
The press forming method wherein the correction function is calculated by the following [Equation 1].
[Formula 1]
α: correction function
A: Compensation coefficient
Max. vertical line length: maximum length of the vertical width of the shaded area
Avg. vertical line length: average length of the vertical width of the shaded area
상기 보정 단계에서,
상기 블랭크 홀딩력은, 하기 [수식 2]에 의해 보정되는, 프레스 성형 방법.
[수식 2]
BHFi: 보정 블랭크 홀딩력
αi-1: 이전 단계의 보정 함수
BHFi-1: 이전 단계의 블랭크 홀딩력According to claim 10,
In the correction step,
A press forming method in which the blank holding force is corrected by the following [Equation 2].
[Formula 2]
BHF i : Compensated blank holding force
α i-1 : correction function from previous step
BHF i-1 : Blank holding force of previous stage
상기 블랭크 홀딩력 보정 단계는,
상기 보정 단계에서 보정된 보정 블랭크 홀딩력을 적용한 상기 다른 금속 판재의 드로잉 성형에서 성형 불량이 발생할 경우, 상기 보정 함수 산출 단계에서 산출되는 상기 보정 함수를 1/n 비율로 저감시키는 보정 함수 저감 단계;
를 더 포함하는, 프레스 성형 방법.According to claim 10,
The blank holding force correction step is,
If forming defects occur in drawing forming of the other metal sheet to which the corrected blank holding force corrected in the correction step is applied, a correction function reduction step of reducing the correction function calculated in the correction function calculation step to a ratio of 1/n;
Further comprising a press forming method.
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