WO2016190608A1 - 전기 통전 방식의 지그 장치 및 자동차용 판재 성형 방법 - Google Patents

전기 통전 방식의 지그 장치 및 자동차용 판재 성형 방법 Download PDF

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WO2016190608A1
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clamp
plate
automobile
automobile plate
moving
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PCT/KR2016/005314
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김동옥
노상호
한창수
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자동차부품연구원
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details

Definitions

  • the present invention relates to an electric energizing jig device and an automobile plate forming method, and more particularly, to an electric energizing jig device and an automobile plate forming method capable of compensating the thermal expansion amount of a plate due to heating. .
  • the hot stamping process which is a conventional method for forming a sheet for automobiles, requires expensive equipment cost and a large production space. In particular, it is very difficult to apply this in small and medium companies, mainly large companies and global companies.
  • the present invention is to solve a number of problems, including the above problems, it is possible to form a high-strength steel plate for automotive at low cost, to compensate the thermal expansion amount of the plate to be processed, and to utilize the efficient space
  • An object of the present invention is to provide a jig device of an electrically energizing method and a method for forming a plate for automobiles using the same.
  • these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
  • a jig device of an electrically energizing method includes: a first clamp capable of supporting a portion of an automobile plate; A second clamp capable of supporting the other part of the automobile plate; An electricity supply unit generating a potential difference between the first clamp and the second clamp to allow a current to flow through the automobile plate; A moving device for moving the first clamp or the second clamp in accordance with thermal expansion of the automobile plate; And a controller configured to apply a movement control signal to the mobile device according to the degree of expansion of the automobile plate.
  • control unit is provided with an input device, and receives the expansion amount information through the input device to apply a movement control signal to the mobile device, the expansion amount information is the vehicle It may be any one or more of the shape, thickness, raw material and thermal expansion coefficient of the molten plate material.
  • the sensor unit for detecting the heat deformation value of the vehicle plate further comprises, wherein the control unit receives the heat deformation value information from the sensor unit, the movement control signal to the mobile device Can be applied.
  • the mobile device a frame; A first movable plate supporting the first clamp and movable in a first direction; A second movable plate supporting the second clamp and movable in a first direction; A first actuator for moving the first movable plate to move the first clamp in accordance with thermal expansion of the automobile plate; And a second actuator for moving the second movable plate to move the second clamp in accordance with thermal expansion of the automobile plate, wherein the first movable plate has a slide groove formed on a lower surface thereof, and the frame The guide rail may be formed to correspond to the slide groove.
  • control unit may be connected to the electric supply unit and control the amount of current flowing between the first clamp and the second clamp by applying a current and a signal to the electric supply unit.
  • the vehicle plate mounting detection sensor for detecting whether the vehicle plate is mounted on the first clamp may further include.
  • control unit when the vehicle plate is not mounted from the vehicle plate mounting detection sensor unit is applied to the vehicle plate non-installation signal so that the moving device is located in the reference position A return movement control signal can be applied to the device.
  • the first clamp, the second clamp and the frame on which the moving device is installed And a transfer device connected to the frame to transfer the frame from a standby position to a machining position.
  • the third clamp that can support the other portion of the automotive plate; A fourth clamp capable of supporting the other part of the automobile plate; And an electricity supply unit configured to generate a potential difference between the third clamp and the fourth clamp to allow a current to flow in the automotive plate, wherein the moving device supports the first clamp and includes a first direction and A first movable plate movable in a second direction; And a first robot arm moving the first movable plate to move the first clamp according to thermal expansion of the automobile plate.
  • the automobile plate forming method using a jig device of the electrically energizing method according to the spirit of the present invention for solving the above problems the first clamp and the second clamp support step for supporting the automotive plate; Heating the automobile plate by generating an electric potential difference between the first clamp and the second clamp so that an electric current flows through the automobile plate; Moving the first clamp or the second clamp according to the expansion amount information of the automobile plate; And forming the heated automotive plate using a press.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a jig device of the electricity supply method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing the jig device of the electric current supply method of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the jig device of the electric current supply method of FIG.
  • Figure 4 is a plan view showing a jig device of the electricity supply method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a jig device of an electrically energizing method according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for forming a plate for a vehicle using an electric energizing jig device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a jig device 100 of an electrically energizing method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of the jig device 100 of an electric conduction method of FIG. 1
  • FIG. It is a top view which shows the jig
  • the jig device 100 of the electrically energizing method includes a first clamp 10, a second clamp 20, and a first clamp. It may include an electric supply unit (C), the mobile device 30 and the control unit 40.
  • C electric supply unit
  • the first clamp 10 may support a portion of the automobile plate 1, and the second clamp 20 may support the other portion of the automobile plate 1.
  • the first clamp 10 and the second clamp 20 are installed at each of the front end portions of the automobile plate 1 in the longitudinal direction of the automobile plate ( 1) can be fixed and supported. More specifically, for example, the first clamp 10 and the second clamp 20 are the upper jig 12 is pressed to the upper side of the workpiece and the lower jig 13 for supporting the downward of the workpiece and the It is composed of a pressing portion 11 for applying pressure to the upper jig 12 may support the automobile plate 1.
  • the automotive plate 1 includes a metal having conductivity, and may include, for example, a material made of a steel material, an aluminum material, a magnesium material, a titanium material, a copper material, and an alloy thereof.
  • a material made of a steel material an aluminum material, a magnesium material, a titanium material, a copper material, and an alloy thereof.
  • various materials capable of forming through energizing heating may be used.
  • the first electric supply unit C generates a potential difference between the first clamp 10 and the second clamp 20 so that a current flows through the automobile plate 1.
  • the said 1st electric supply part C can all select at least one of an alternating current, a direct current, a pulse wave, and these, and supply them.
  • various currents that can generate electric resistance heat may be used.
  • the electrical supply unit (C) may enable the energization molding by increasing the temperature of the automobile plate 1 as a work piece to increase the temperature of the automobile plate 1 so that the elongation may be improved. .
  • the automotive plate 1 may be heated to a high temperature of 900 degrees Celsius or more according to the current of the first electric supply unit (C).
  • the moving device 30 may move the first clamp 10 or the second clamp 20 according to the thermal expansion of the automobile plate 1. have.
  • the first clamp 10 or the second clamp 20 is moved to compensate for the thermal expansion amount of the automobile plate 1. can do.
  • the controller 40 may apply a movement control signal to the moving device 30 according to the degree of expansion of the automobile plate 1.
  • the control unit 40 may be made of various systems such as a microprocessor, a circuit, a computer, and a control box.
  • the control unit 40 is provided with an input device, the moving amount is received by the expansion amount information of the plate for automobile 1 through the input device
  • the movement control signal may be applied to the device 30.
  • the expansion amount information may be any one or more of the shape, thickness, material, heating time, and thermal expansion coefficient of the automotive plate 1.
  • the controller 40 may apply a movement control signal to the mobile device 30 according to the expansion amount information calculated in advance.
  • the moving device 30 includes a frame 31, a first movable plate 32, a second movable plate 34, and a first actuator M1. ) And a second actuator (M2).
  • the first movable plate 32 may support the first clamp 10 and move in the first direction
  • the second movable plate 34 may move the second clamp 20. Support and move in the first direction.
  • the first direction may be the same direction as the longitudinal direction of the automobile plate 1.
  • the movement of the first movable plate 32 and the second movable plate 34 is such that the first clamp 10 and the second clamp (when the automotive plate 1 is thermally swelled due to energizing heating). 20) it is possible to prevent the vehicle plate 1, which is fixed, to be deformed.
  • the first actuator M1 moves the first movable plate 32 so that the first clamp 10 can move in accordance with thermal expansion of the automobile plate 1, and the second actuator (M1). M2 may move the second movable plate 34 to allow the second clamp 20 to move according to thermal expansion of the automobile plate 1.
  • first movable plate 32 and the second movable plate 34 have a slide groove 32a formed on a lower surface thereof, and the frame 31 is a guide rail so as to correspond to the slide groove 32a. (R) can be formed and moved in a sliding manner.
  • the first actuator M1 is connected to a screw rod passing through a moving block located below the first movable plate 32. Accordingly, it may be moved by the first actuator M1.
  • first actuator M1 and the second actuator M2 may have various power transmission members such as various gear and rack combinations, chain and sprocket wheel combinations, belt and pulley combinations, pulleys and wire combinations connected to a motor or a cylinder. It can be applied in various ways.
  • the jig device 100 of the electrically energizing method according to an embodiment of the present invention can compensate for the thermal expansion amount of the plate 1 to be processed, and thus the deformation of the plate 1 for automobiles even when the volume is expanded due to heating. You can prevent it.
  • control unit 40 is connected to the first electric supply unit (C) and applies a current signal to the first electric supply unit (C) to provide the first clamp (10) and the second clamp (20). The amount of current flowing in between can be controlled.
  • the jig device 100 of the electric conduction method is whether the automobile plate 1 is mounted on the first clamp 10 and the first clamp 20. It may further include a vehicle plate mounting detection sensor for detecting.
  • control unit 40 receives a non-vehicle plate mounting signal from the automobile plate mounting detection sensor unit and receives the vehicle plate non-installation signal from the automobile plate mounting detection sensor unit, thereby moving the mobile device 30 to a reference position.
  • a return movement control signal may be applied to the mobile device 30 so as to be positioned.
  • the moving device 30 moves in the longitudinal direction of the automobile plate 1 accordingly, and the automobile plate 1 then presses the press P. After being molded through and removed, the moving device 30 may move to a reference position by receiving a return movement control signal from the control unit 40.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a jig device 200 of an electrically energizing method according to another embodiment of the present invention.
  • the jig device 200 may include a first clamp 10, a second clamp 20, a first electric supply C,
  • the mobile device 30 and the control unit 40 may include a sensor unit (S) for detecting the heat deformation value of the vehicle plate (1).
  • the sensor unit S may be installed in the vicinity of the automobile plate 1 so as to detect a heat deformation value of the automobile plate 1, and may be installed in various places that are easy to control and manage. .
  • control unit 40 may receive the heat deformation value information from the sensor unit S and apply a movement control signal to the mobile device 30.
  • the sensor unit (S) may detect this when the volume of the vehicle plate (1) is increased by energizing heating.
  • first clamp 10 the second clamp 20, the first electric supply (C), the moving device 30 and the control unit 40 are described with reference to FIGS.
  • Components of the jig device 100 of the electrically energized manner according to the embodiment of the present invention shown in the configuration and role may be the same. Therefore, detailed description is omitted.
  • the jig device 200 of the electric current conduction method can detect whether the plate to be processed changes in volume due to heating or corresponds to a temperature at which the volume changes, and so on. 1) can be prevented in advance from being deformed due to thermal expansion.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a jig device 300 of an electrically energizing method according to another embodiment of the present invention.
  • an electrically energized jig device 300 includes a first clamp 10, a second clamp 20, a third clamp 15, and a fourth clamp 25. And a first electricity supplier C, a second electricity supplier C2, a mobile device 30, and a controller 40.
  • the first clamp 10, the second clamp 20, the third clamp 15, and the fourth clamp 25 are the automotive plate 1. Each corner of the can be supported.
  • first electric supply unit C1 may generate a potential difference between the first clamp 10 and the second clamp 20 to allow a current to flow in the automobile plate 1.
  • the second electric supply unit C2 may generate a potential difference between the third clamp 15 and the fourth clamp 25 to allow a current to flow in the automotive plate 1.
  • the moving device 30 supports the first clamp 10 and moves in accordance with thermal expansion of the first movable plate 36 and the automobile plate 1 which can move in the first direction and the second direction. It may include a first robot arm 37 for moving the first movable plate 36 to move the first clamp 10.
  • the first direction may be a longitudinal direction of the automobile plate 1
  • the second direction may be a width direction of the automobile plate 1.
  • the first robot arm 37 includes a first driver 37b that can move in the first direction and a second driver 37a that can move in the second direction. Can be.
  • the jig device 300 of the electrically energizing method according to another embodiment of the present invention is clamped in the longitudinal direction and the width direction of the automotive plate 1 when the plate to be processed has a change in volume due to heating. Since the automobile plate 1 can be clamped while moving, the vehicle plate 1 can be prevented from being deformed due to thermal expansion in advance.
  • the jig device 300 of the electrically energizing method includes a frame 31 in which the first clamp 10, the second clamp 20, and the moving device 30 are installed. ) And a transfer device 50 connected to the frame 31 to transfer the frame 31 from the standby position to the machining position.
  • the transfer device 50 may be a container belt, for example.
  • a variety of devices capable of moving the position of the transfer device 50 in addition to the container belt is possible.
  • the jig device 300 of the electrically energizing method is moved as a whole, so that it can be positioned at a process position suitable for heating and molding.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for forming a plate for an automobile using the jig device 100, 200, 300 of an electric current conducting method according to an embodiment of the present invention.
  • the first clamp 10 and the second clamp 20 is Clamp support step (S11) for supporting the automobile plate 1
  • the electric supply (C) is the first clamp 10 and the second clamp 20 so that the current flows through the automobile plate (1).
  • Heating the vehicle plate 1 by generating a potential difference between the first and second clamps 10 and 20 according to the expansion amount information of the vehicle plate 1. It may include the step (S13) of moving the) and the step (S14) of the heated car plate 1 by using a press (P).
  • the press P includes a mold capable of molding the automobile plate 1 by a method such as stamping, bending, or punching.
  • a method such as stamping, bending, or punching.
  • it is not limited to the molding method described above, it is applicable to a variety of molding methods that can deform the shape of the automotive plate 1 by pressing.
  • the jig device 100, 200, 300 of the electrically energized method according to an embodiment of the present invention is to form the plate into ultra-high strength steel at a low cost through the method of conducting heating to the automotive plate. It is possible to use space efficiently, which can reduce cost, improve productivity, and form high quality automotive sheet using simple process.
  • an automotive sheet can be formed into ultra high strength steel at low cost.

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Abstract

본 발명은 가열로 인한 판재의 열팽창량을 보상할 수 있는 전기 통전 방식의 지그 장치 및 자동차용 판재 성형 방법에 관한 것으로서, 자동차용 판재의 일부분을 지지할 수 있는 제 1 클램프; 상기 자동차용 판재의 타부분을 지지할 수 있는 제 2 클램프; 상기 자동차용 판재에 전류가 흐를 수 있도록 상기 제 1 클램프 및 상기 제 2 클램프 사이에 전위차를 발생시키는 제 1 전기공급부; 상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프 또는 상기 제 2 클램프를 이동시키는 이동장치; 및 상기 자동차용 판재의 팽창 정도에 따라 상기 이동장치에 이동 제어 신호를 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

전기 통전 방식의 지그 장치 및 자동차용 판재 성형 방법
본 발명은 전기 통전 방식의 지그 장치 및 자동차용 판재 성형 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가열로 인한 판재의 열팽창량을 보상할 수 있는 전기 통전 방식의 지그 장치 및 자동차용 판재 성형 방법에 관한 것이다.
자동차용 판재는 최근 초고강도강을 적용한 차체 부품 적용이 급속하게 확대됨에 따라 철강소재를 금형에 넣고 프레스로 성형한 뒤 급속 냉각 시키는 핫스탬핑 공정으로 성형되고 있다. 핫스탬핑 공정은 금형 내에서 성형과 동시에 급냉하는 것에 의해 원소재를 인장강도 150kg/㎟ 이상의 초고강도강으로 만들 수 있고, 강철판이 고온에서는 연질화되고 고연성이 되기 때문에 복잡한 형상을 우수한 치수정밀도로 가공할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 자동차용 판재 성형 방법인 핫스탬핑 공정은 고가의 설비비 및 넓은 생산 공간을 필요로 한다. 특히 중소기업에서는 이를 적용하기가 매우 어려워 주로 대기업 및 글로벌 기업들이 선점하고 있다.
이를 해결하고자 통전 가열 방식으로 자동차용 판재를 가열하는 방법이 이용되고 있으나, 이 경우 가열되는 판재의 열팽창으로 인하여 클램핑된 판재에 변형이 생기는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 자동차용 판재를 낮은 비용으로 초고강도강으로 성형할 수 있고, 피가공 판재의 열팽창량을 보상할 수 있으며, 효율적인 공간 활용을 가능하게 하는 전기 통전 방식의 지그 장치 및 이를 이용한 자동차용 판재 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치는, 자동차용 판재의 일부분을 지지할 수 있는 제 1 클램프; 상기 자동차용 판재의 타부분을 지지할 수 있는 제 2 클램프; 상기 자동차용 판재에 전류가 흐를 수 있도록 상기 제 1 클램프 및 상기 제 2 클램프 사이에 전위차를 발생시키는 전기공급부; 상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프 또는 상기 제 2 클램프를 이동시키는 이동장치; 및 상기 자동차용 판재의 팽창 정도에 따라 상기 이동장치에 이동 제어 신호를 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제어부는, 입력장치가 설치되고, 상기 입력장치를 통해 팽창량 정보를 인가받아 상기 이동장치에 이동 제어 신호를 인가하는 것이고, 상기 팽창량 정보는, 상기 자동차용 판재의 형상, 두께, 소재 및 열팽창 계수 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 자동차용 판재의 열변형치를 감지하는 센서부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서부로부터 상기 열변형치 정보를 인가받아 상기 이동장치에 이동 제어 신호를 인가할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 이동장치는, 프레임; 상기 제 1 클램프를 지지하고 제 1 방향으로 이동할 수 있는 제 1 가동판; 상기 제 2 클램프를 지지하고 제 1 방향으로 이동할 수 있는 제 2 가동판; 상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프가 이동할 수 있도록 상기 제 1 가동판을 이동시키는 제 1 액추에이터; 및 상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 2 클램프가 이동할 수 있도록 상기 제 2 가동판을 이동시키는 제 2 액추에이터;를 포함하고, 상기 제 1 가동판은, 하면에 슬라이드 홈부가 형성되고, 상기 프레임은, 상기 슬라이드 홈부와 대응되도록 가이드 레일이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전기공급부와 연결되며 상기 전기공급부에 전류랑 신호를 인가하여 상기 제 1 클램프 및 상기 제 2 클램프 사이에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 자동차용 판재가 상기 제 1 클램프에 장착되었는지 감지하는 자동차용 판재 장착 감지 센서부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제어부는, 상기 자동차용 판재 장착 감지 센서부로부터 상기 자동차용 판재가 장착되지 않은 경우 자동차용 판재 미장착 신호를 인가받아 상기 이동장치가 기준 위치에 위치하도록 상기 이동장치에 복귀 이동 제어 신호를 인가할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 클램프, 상기 제 2 클램프 및 상기 이동장치가 설치되는 프레임; 및 상기 프레임을 대기 위치에서 가공 위치까지 이송할 수 있도록 상기 프레임에 연결되는 이송장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 자동차용 판재의 타부분을 지지할 수 있는 제 3 클램프; 상기 자동차용 판재의 타부분을 지지할 수 있는 제 4 클램프; 및 상기 자동차용 판재에 전류가 흐를 수 있도록 상기 제 3 클램프 및 상기 제 4 클램프 사이에 전위차를 발생시키는 전기공급부;를 더 포함하고, 상기 이동장치는, 상기 제 1 클램프를 지지하고 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동할 수 있는 제 1 가동판; 상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프가 이동할 수 있도록 상기 제 1 가동판을 이동시키는 제 1 로봇 암부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치를 이용한 자동차용 판재 성형 방법은, 제 1 클램프 및 제 2 클램프가 자동차용 판재를 지지하는 클램프 지지 단계; 상기 자동차용 판재에 전류가 흐를 수 있도록 전기공급부가 상기 제 1 클램프 및 상기 제 2 클램프 사이에 전위차를 발생시켜 상기 자동차용 판재를 가열하는 단계; 상기 자동차용 판재의 팽창량 정보에 따라 상기 제 1 클램프 또는 상기 제 2 클램프를 이동시키는 단계; 및 가열된 상기 자동차용 판재를 프레스를 이용하여 성형하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자동차용 판재를 낮은 비용으로 초고강도강으로 성형할 수 있고, 피가공 판재의 열팽창량을 보상할 수 있으며, 효율적인 공간 활용이 가능하고, 이를 통해 원가가 절감되고 생산성이 향상되며 단순한 공정으로 고품질의 자동차용 판재를 성형할 수 있는 전기 통전 방식의 지그 장치 및 이를 이용한 자동차용 판재 성형 방법을 구현할 수 있는 효과를 가진다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기 통전 방식의 지그 장치를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 1의 전기 통전 방식의 지그 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치를 이용한 자동차용 판재 성형 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(100)를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 전기 통전 방식의 지그 장치(100)를 나타내는 측면도이며, 도 3은 도 1의 전기 통전 방식의 지그 장치를 나타내는 평면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(100)는, 제 1 클램프(10)와, 제 2 클램프(20)와, 제 1 전기공급부(C)와, 이동장치(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 클램프(10)는 자동차용 판재(1)의 일부분을 지지할 수 있고, 상기 제 2 클램프(20)는 상기 자동차용 판재(1)의 타부분을 지지할 수 있다. 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 2 클램프(20)는 상기 자동차용 판재(1)의 길이방향의 각 선단부에 설치되어 상기 자동차용 판재(1)를 고정 지지할 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 2 클램프(20)는 피재료의 상방에 압착되는 상부 지그(12)와 피재료의 하방을 지지하는 하부 지그(13) 및 상기 상부 지그(12)에 압력을 가하는 가압부(11)로 구성되어 상기 자동차용 판재(1)를 지지할 수 있다.
여기서, 상기 자동차용 판재(1)는 전도성을 가지는 금속을 포함하며, 예를 들어 강철 소재, 알루미늄 소재, 마그네슘 소재, 티타늄 소재, 구리 소재 및 이의 합금으로 이루어진 소재 등을 포함할 수 있다. 물론, 상술한 소재 외에 통전 가열을 통한 성형이 가능한 다양한 소재가 이용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전기공급부(C)는, 상기 자동차용 판재(1)에 전류가 흐를 수 있도록 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 2 클램프(20) 사이에 전위차를 발생시키는 것이다.
여기서, 상기 제 1 전기공급부(C)는, 적어도 교류, 직류, 펄스파 및 이들을 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 공급하는 것이 모두 가능하다. 물론, 상술한 것 외에, 전기 저항열을 발생시킬 수 있는 다양한 전류가 이용될 수 있다.
이러한 상기 전기 공급부(C)는 피가공물인 상기 자동차용 판재(1)의 종류에 따라 상기 자동차용 판재(1)의 온도를 높여 강도가 감소하면서 연신율이 향상되도록 하여 통전성형이 가능하게 할 수 있다. 이때, 상기 제 1 전기공급부(C)의 전류에 따라 상기 자동차용 판재(1)는 섭씨 900도 이상의 고온으로 가열될 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이동장치(30)는 상기 자동차용 판재(1)의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프(10) 또는 상기 제 2 클램프(20)를 이동시킬 수 있다. 예컨대, 상기 자동차용 판재(1)의 열팽창에 따라 길이 방향으로 부피가 늘어날 경우 상기 제 1 클램프(10) 또는 상기 제 2 클램프(20)가 이동되어 상기 자동차용 판재(1)의 열팽창량을 보상할 수 있다.
또한, 상기 제어부(40)는 상기 자동차용 판재(1)의 팽창 정도에 따라 상기 이동장치(30)에 이동 제어 신호를 인가할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(40)는 마이크로 프로세서, 회로, 컴퓨터 및 제어 박스 등 다양한 시스템으로 이루어질 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)에는 입력장치가 설치되고, 상기 입력장치를 통해 상기 자동차용 판재(1)의 팽창량 정보를 인가받아 상기 이동장치(30)에 이동 제어 신호를 인가할 수 있다. 여기서, 상기 팽창량 정보는, 상기 자동차용 판재(1)의 형상, 두께, 소재, 가열 시간 및 열팽창 계수 중 어느 하나 이상일 수 있다. 이때 제어부(40)는 미리 계산된 상기 팽창량 정보에 따라 상기 이동장치(30)에 이동 제어 신호를 인가할 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이동장치(30)는, 프레임(31)과, 제 1 가동판(32)과, 제 2 가동판(34)과, 제 1 액추에이터(M1) 및 제 2 액추에이터(M2)를 포함할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 가동판(32)은 상기 제 1 클램프(10)를 지지하고 제 1 방향으로 이동할 수 있고, 상기 제 2 가동판(34)은 상기 제 2 클램프(20)를 지지하고 제 1 방향으로 이동할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 방향은 상기 자동차용 판재(1)의 길이방향과 같은 방향일 수 있다.
이러한 상기 제 1 가동판(32) 및 상기 제 2 가동판(34)의 이동은 상기 자동차용 판재(1)가 통전 가열로 인하여 열팽하는 경우에 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 2 클램프(20)로 인하여 고정되어 있는 상기 자동차용 판재(1)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 상기 제 1 액추에이터(M1)는, 상기 자동차용 판재(1)의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프(10)가 이동할 수 있도록 상기 제 1 가동판(32)을 이동시키고, 상기 제 2 액추에이터(M2)는 상기 자동차용 판재(1)의 열팽창에 따라 상기 제 2 클램프(20)가 이동할 수 있도록 상기 제 2 가동판(34)을 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 제 1 가동판(32) 및 상기 제 2 가동판(34)은, 하면에 슬라이드 홈부(32a)가 형성되고, 상기 프레임(31)은, 상기 슬라이드 홈부(32a)와 대응되도록 가이드 레일(R)이 형성되어 미끄럼 방식으로 이동될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 가동판(32)은, 상기 제 1 가동판(32)의 하부에 위치한 이동 블럭을 관통하는 나사봉에 상기 제 1 액추에이터(M1)가 연결되어 있고, 이에 따라 상기 제 1 액추에이터(M1)에 의해 이동될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 액추에이터(M1) 및 상기 제 2 액추에이터(M2)는 모터 또는 실린더와 연결된 각종 기어 및 랙 조합, 체인 및 스프로킷 휠 조합, 벨트 및 풀리 조합, 도르래 및 와이어 조합 등 각종 동력 전달 부재가 다양하게 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(100)는 피가공 판재(1)의 열팽창량을 보상할 수 있어 가열로 인한 부피 팽창에도 상기 자동차용 판재(1)의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제어부(40)는, 상기 제 1 전기공급부(C)와 연결되며 상기 제 1 전기공급부(C)에 전류랑 신호를 인가하여 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 2 클램프(20) 사이에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 제 1 클램프(10) 및 제 2 클램프(20)의 상부 지그(12) 및 하부 지그(13)의 형상 및 위치에 따라 상기 제어부(40)를 통하여 전류의 양을 조절하여 판재의 용도에 따라 국부적으로 온도를 다르게 가열할 수 있으며, 이를 통해 가변 강도를 갖는 차체를 제작할 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(100)는 상기 자동차용 판재(1)가 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 1 클램프(20)에 장착되었는지 감지하는 자동차용 판재 장착 감지 센서부를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부(40)는, 상기 자동차용 판재 장착 감지 센서부로부터 상기 자동차용 판재(1)가 장착되지 않은 경우 자동차용 판재 미장착 신호를 인가받아 상기 이동장치(30)가 기준 위치에 위치하도록 상기 이동장치(30)에 복귀 이동 제어 신호를 인가할 수 있다.
예컨대, 상기 자동차용 판재(1)가 가열되면 이에 따라 상기 이동장치(30)가 상기 자동차용 판재(1)의 길이방향으로 이동하게 되며, 이후 상기 자동차용 판재(1)가 프레스(P)를 통해 성형된 후 제거 되면, 상기 이동장치(30)는 상기 제어부(40)로부터 복귀 이동 제어 신호를 인가받아 기준 위치로 이동할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(200)를 나타내는 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(200)는 제 1 클램프(10)와, 제 2 클램프(20)와, 제 1 전기공급부(C)와, 이동장치(30)와 제어부(40) 및 상기 자동차용 판재(1)의 열변형치를 감지하는 센서부(S)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서부(S)는 상기 자동차용 판재(1)의 열변형치를 감지할 수 있도록 상기 자동차용 판재(1)의 인근에 설치될 수 있으며, 제어 및 관리가 편한 다양한 곳에 설치될 수 있다.
이때, 상기 제어부(40)는, 상기 센서부(S)로부터 상기 열변형치 정보를 인가받아 상기 이동장치(30)에 이동 제어 신호를 인가할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 센서부(S)는 상기 자동차용 판재(1)가 통전 가열에 의해 부피가 증가할 경우 이를 감지할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 클램프(10)와, 상기 제 2 클램프(20)와, 상기 제 1 전기공급부(C)와, 상기 이동장치(30) 및 상기 제어부(40)는 상술한 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(100)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(200)은 피가공 판재가 가열로 인하여 부피에 변화가 있거나 부피가 변하는 온도에 해당하는지 등을 감지할 수 있으므로 상기 자동차용 판재(1)가 열팽창으로 인하여 변형되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(300)를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(300)은, 제 1 클램프(10)와, 제 2 클램프(20)와, 제 3 클램프(15)와, 제 4 클램프(25)와, 제 1 전기공급부(C)와, 제 2 전기 공급부(C2)와, 이동장치(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 클램프(10)와, 상기 제 2 클램프(20)와, 상기 제 3 클램프(15) 및 상기 제 4 클램프(25)는 상기 자동차용 판재(1)의 각 모서리부를 지지할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전기공급부(C1)는, 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 2 클램프(20) 사이에 전위차를 발생시켜 상기 자동차용 판재(1)에 전류가 흐를 수 있도록 할 수 있으며, 상기 제 2 전기공급부(C2)는, 상기 제 3 클램프(15) 및 상기 제 4 클램프(25) 사이에 전위차를 발생시켜 상기 자동차용 판재(1)에 전류가 흐를 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 이동장치(30)는, 상기 제 1 클램프(10)를 지지하고 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동할 수 있는 제 1 가동판(36) 및 상기 자동차용 판재(1)의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프(10)가 이동할 수 있도록 상기 제 1 가동판(36)을 이동시키는 제 1 로봇 암부(37)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 방향은 상기 자동차용 판재(1)의 길이방향이고, 상기 제 2 방향은 상기 자동차용 판재(1)의 폭방향일 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 로봇 암부(37)는, 상기 제 1 방향으로 이동할 수 있는 제 1 구동부(37b)와, 상기 제 2 방향으로 이동할 수 있는 제 2 구동부(37a)를 포함하여 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(300)는 피가공 판재가 가열로 인하여 부피에 변화가 있을 경우, 상기 자동차용 판재(1)의 길이방향 및 폭방향으로 클램프를 이동시키며 상기 자동차용 판재(1)를 클램핑 할 수 있으므로 기 자동차용 판재(1)가 열팽창으로 인하여 변형되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전기 통전 방식의 지그 장치(300)는, 상기 제 1 클램프(10), 상기 제 2 클램프(20) 및 상기 이동장치(30)가 설치되는 프레임(31) 및 상기 프레임(31)을 대기 위치에서 가공 위치까지 이송할 수 있도록 상기 프레임(31)에 연결되는 이송장치(50)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 이송장치(50)는 예컨대 컨테이너 벨트일 수 있다. 물론, 상기 컨테이너 벨트 외에 상기 이송장치(50)의 위치가 이동될 수 있는 다양한 장치가 가능하다.
따라서, 상기 전기 통전 방식의 지그 장치(300)가 전체적으로 이동됨으로써, 가열과 성형에 알맞은 공정 위치에 위치할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(100)(200)(300)를 이용한 자동차용 판재 성형 방법을 나타내는 순서도이다.
또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치를 이용한 자동차용 판재 성형 방법은, 제 1 클램프(10) 및 제 2 클램프(20)가 자동차용 판재(1)를 지지하는 클램프 지지 단계(S11)와, 상기 자동차용 판재(1)에 전류가 흐를 수 있도록 전기공급부(C)가 상기 제 1 클램프(10) 및 상기 제 2 클램프(20) 사이에 전위차를 발생시켜 상기 자동차용 판재(1)를 가열하는 단계(S12)와, 상기 자동차용 판재(1)의 팽창량 정보에 따라 상기 제 1 클램프(10) 또는 상기 제 2 클램프(20)를 이동시키는 단계(S13) 및 가열된 상기 자동차용 판재(1)를 프레스(P)를 이용하여 성형하는 단계(S14)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 프레스(P)는 상기 자동차용 판재(1)를 스템핑, 벤딩, 펀칭 등의 방법으로 성형할 수 있는 금형을 포함한다. 물론, 상기한 성형 방법에 국한되지 않고, 상기 자동차용 판재(1)의 모양을 가압을 통해 변형 시킬 수 있는 다양한 성형 방법에 적용 가능하다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예들에 따른 전기 통전 방식의 지그 장치(100)(200)(300)는 자동차용 판재에 통전 가열을 실시하는 방법을 통해 낮은 비용으로 판재를 초고강도강으로 성형할 수 있으며, 효율적인 공간 활용이 가능하고 이를 통해 원가가 절감되고 생산성이 향상되며 단순한 공정으로 고품질의 자동차용 판재를 성형할 수 있다.
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.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피가공 판재의 열팽창량을 보상할 수 있으며, 효율적인 공간 활용이 가능하고, 이를 통해 원가가 절감되고 생산성이 향상되며 단순한 공정으로 고품질의 자동차용 판재를 성형할 수 있는 전기 통전 방식의 지그 장치 및 이를 이용한 자동차용 판재 성형 방법을 구현하여 자동차용 판재를 낮은 비용으로 초고강도강으로 성형할 수 있다.

Claims (10)

  1. 자동차용 판재의 일부분을 지지할 수 있는 제 1 클램프;
    상기 자동차용 판재의 타부분을 지지할 수 있는 제 2 클램프;
    상기 자동차용 판재에 전류가 흐를 수 있도록 상기 제 1 클램프 및 상기 제 2 클램프 사이에 전위차를 발생시키는 제 1 전기공급부;
    상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프 또는 상기 제 2 클램프를 이동시키는 이동장치; 및
    상기 자동차용 판재의 팽창 정도에 따라 상기 이동장치에 이동 제어 신호를 인가하는 제어부;
    를 포함하는, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    입력장치가 설치되고,
    상기 입력장치를 통해 팽창량 정보를 인가받아 상기 이동장치에 이동 제어 신호를 인가하는 것이고,
    상기 팽창량 정보는,
    상기 자동차용 판재의 형상, 두께, 소재 및 열팽창 계수 중 어느 하나 이상인, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동차용 판재의 열변형치를 감지하는 센서부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 센서부로부터 상기 열변형치 정보를 인가받아 상기 이동장치에 이동 제어 신호를 인가하는 것인, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동장치는,
    프레임;
    상기 제 1 클램프를 지지하고 제 1 방향으로 이동할 수 있는 제 1 가동판;
    상기 제 2 클램프를 지지하고 제 1 방향으로 이동할 수 있는 제 2 가동판;
    상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프가 이동할 수 있도록 상기 제 1 가동판을 이동시키는 제 1 액추에이터; 및
    상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 2 클램프가 이동할 수 있도록 상기 제 2 가동판을 이동시키는 제 2 액추에이터;를 포함하고,
    상기 제 1 가동판은, 하면에 슬라이드 홈부가 형성되고,
    상기 프레임은, 상기 슬라이드 홈부와 대응되도록 가이드 레일이 형성되는, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 전기공급부와 연결되며 상기 제 1 전기공급부에 전류랑 신호를 인가하여 상기 제 1 클램프 및 상기 제 2 클램프 사이에 흐르는 전류량을 제어하는 것인, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동차용 판재가 상기 제 1 클램프에 장착되었는지 감지하는 자동차용 판재 장착 감지 센서부;
    를 더 포함하는, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 자동차용 판재 장착 감지 센서부로부터 상기 자동차용 판재가 장착되지 않은 경우 자동차용 판재 미장착 신호를 인가받아 상기 이동장치가 기준 위치에 위치하도록 상기 이동장치에 복귀 이동 제어 신호를 인가하는 것인, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 클램프, 상기 제 2 클램프 및 상기 이동장치가 설치되는 프레임; 및
    상기 프레임을 대기 위치에서 가공 위치까지 이송할 수 있도록 상기 프레임에 연결되는 이송장치;
    를 더 포함하는, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동차용 판재의 타부분을 지지할 수 있는 제 3 클램프;
    상기 자동차용 판재의 타부분을 지지할 수 있는 제 4 클램프; 및
    상기 자동차용 판재에 전류가 흐를 수 있도록 상기 제 3 클램프 및 상기 제 4 클램프 사이에 전위차를 발생시키는 제 2 전기공급부;를 더 포함하고,
    상기 이동장치는,
    상기 제 1 클램프를 지지하고 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동할 수 있는 제 1 가동판; 및
    상기 자동차용 판재의 열팽창에 따라 상기 제 1 클램프가 이동할 수 있도록 상기 제 1 가동판을 이동시키는 제 1 로봇 암부;
    를 포함하는, 전기 통전 방식의 지그 장치.
  10. 제 1 클램프 및 제 2 클램프가 자동차용 판재를 지지하는 클램프 지지 단계;
    상기 자동차용 판재에 전류가 흐를 수 있도록 전기공급부가 상기 제 1 클램프 및 상기 제 2 클램프 사이에 전위차를 발생시켜 상기 자동차용 판재를 가열하는 단계;
    상기 자동차용 판재의 팽창량 정보에 따라 상기 제 1 클램프 또는 상기 제 2 클램프를 이동시키는 단계; 및
    가열된 상기 자동차용 판재를 프레스를 이용하여 성형하는 단계;
    를 포함하는, 전기 통전 방식의 지그 장치를 이용한 자동차용 판재 성형 방법.
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