KR100658510B1 - 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 금형의 제조방법에 관한 것으로서 클램프 금형의 튜브와 닿는 면과 튜브선단부 쪽의 면을 둔각을 제작함으로서 짧은 클램프 금형으로 인해 벤딩된 튜브에 발생하는 형상결함을 제거할 수 있는 장점이 있다.

클램프, 다이, 벤딩, 둔각, 소재 튜브, 하이드로포밍

Description

튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법{METHOD OF MANUFACTURING TOOL FOR ELIMINATION OF GEOMETRICAL DEFECT IN TUBE BENDING}

도 1은 종래 기술에 따른 벤딩 클램프에 공정 튜브가 클램핑 된 상태를 도시한 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 벤딩 클램프를 이용하여 벤딩 성형된 직후의 튜브 외관을 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 튜브를 클램핑하기 위한 클램프의 사시도 및 튜브가 클램핑된 상태를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 벤딩 클램프를 이용하여 벤딩 성형된 직후의 튜브의 외관을 도시한 도면, 및

도 5는 종래 기술과 본 발명에 따른 클램프에 의해 벤딩된 튜브의 개선 전, 후의 외관을 도시한 도면.

본 발명은 하이드로포밍 공정(hydroforming process)등에 적용되는 강관 또는 비철금속의 튜브 소재를 일정 곡률로 절곡시키기 위한 튜브 벤딩 장치에 관한 것으로서, 특히 벤딩을 위하여 튜브를 클램핑하는 클램프의 형상을 개선하여 벤딩 후 튜브 외관에 형성되는 결함을 미연에 방지하도록 구성되는 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차용 부품은 하이드로포밍 공정을 거친 제품을 사용하고 있다. 상기 하이드로포밍된 제품의 배기계 부품, 엔진 크래들 부품, 샤시등 가벼우면서 고강도 제품이 적용되는 부분에 많이 사용된다.

일반적으로, 상기 하이드로포밍 공정은 하부 다이를 갖는 하부 금형과, 상부 다이를 갖는 상부 금형으로 구성된다. 상기 상, 하부 금형은 상호 선택적으로 폐쇄되도록 구성된다. 이때, 상기 상, 하부 금형의 서로 접촉하는 다이면상에는 제품의 외관과 상응하는 공동 프로파일이 형성되어 있으며, 상기 공동 프로파일내에 소정의 블랭크 소재(예를 들어, 튜브형 소재, 판형 소재등)를 삽입하고, 상기 금형을 폐쇄시킨후, 상기 소재내에 소정의 액체를 담지하고, 일정 압력을 가하여 소재를 상기 다이의 공동 프로파일과 맞도록 확관시키게 된다.

이때, 상기 하이드로포밍공정중에 소망하는 곡률 및 각도로 소재를 절곡시키는데 한계가 있고, 높은 압력 유체를 사용하기 때문에 하이드로포밍 공정전에 소재를 제품과 유사한 형상으로 미리 프리포밍하는 과정을 거치게 된다. 이때, 상기 소재는 소정의 벤딩 장치에 의해서 곡형으로 성형된다.

상술한 소재 튜브를 벤딩가공하기 위해서는 각각의 기능을 수행하는 금형 set이 필요하며 또한 이들 금형을 장착하여 벤딩가공에 필요한 직선 또는 회전운동을 만들어주는 벤딩기가 요구된다. 금속 튜브 특히 강관을 벤딩가공하는 데는 큰 힘을 필요로 하므로 유압을 이용한 벤딩기가 일반적이며 정확하고 반복적인 가공을 위해서 컴퓨터를 이용한 수치제어 방식(CNC)의 벤딩기가 일반화되어 가고 있다.

상기 벤딩 금형은 최종 제품의 형상에 따라 결정되며 크게 벤딩다이(bending die), 클램프(clamp die), 프레셔 다이(pressure die), 와이퍼 다이(wiper die), 맨드렐(mandrel), 클램핑 척(clamping chuck)으로 이루어 진다. 이 중 클램프는 튜브의 선단부를 강하게 지지하면서 회전운동을 하여 실질적인 벤딩가공을 하는 금형으로서 회전운동 중에 튜브와 미끌림이 없어야 한다. 이러한 미끌림이 발생할 경우 튜브 표면의 긁힘 현상 뿐 아니라 튜브가 금형으로 원할히 유입되지 못하여 큰 주름이 발생하게 된다. 따라서 클램프의 기능을 수행하기 위해서는 일반적으로 클램프의 길이가 튜브 외경의 2배가 적절하며 최소 1.5배의 길이가 요구된다.

그러나 복잡한 형상의 가공이 요구될 경우, 특히 자동차용 부품의 경우에는 벤딩지점간의 거리가 짧아 충분한 클램프의 길이를 확보할 수 없는 경우가 빈번히 발생하게 된다. 이러한 경우에는 짧은 클램프가 충분한 마찰력을 갖도록 튜브와 접촉하는 면에 조도를 부여하는 등의 보완이 필요하다. 그러나 또 다른 문제점은 그림 2에 나타낸 바와 같이 튜브의 선단부가 회전하는 클램프에 의하여 눌려 자국이 생기게 된다는 점이다. 이는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 짧은 클램프와 종래의 형상으로 인해 피할 수 없는 것으로서 외관 뿐 아니라 벤딩이후의 성형 공정에서 더 큰 결함으로 이어지게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 벤딩 공정 후에도 튜브의 외관이 손상되지 않도록 구현되는 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 원활한 벤딩 공정을 수행하여 이후 공정에서도 제품의 불량율을 현저히 감소시켜 결과적으로 전체 수율이 증가될 수 있도록 구성되는 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 제1클램프 다이와, 상기 제1클램프 다이와 맞물리도록 구성하되, 상기 제1클램프 다이와 제2클램프 다이 사이에 소재 튜브를 개재시켜 자체 회전에 의해 공정 전에 일정 곡률로 절곡시키기도록 구성되는 한 벤딩기의 클램프에 있어서, 상기 제1클램프 다이 또는 제2클램프 다이 중 어느 하나는 나머지 하나의 클램프 다이 보다 튜브 접촉면이 좀더 넓도록 형성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 클램프 다이(10)의 설계 형상을 나타낸 것으로, 직육면체의 형상을 갖는 클램프 다이에 대하여 짙은 색으로 표시한 부분(1)을 추가하였다. 이와 같이 제작된 클램프 다이(10)가 벤딩기에 장착되어 있는 모습을 도 3의 하측에 나타내었다. 이때, 상기 클램프 다이의 부분(1)은 기존의 클램프를 제작시 일체로 형성시킬 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 기존의 클램프 장치에 추가로 부착 또는 고정시킬 수 있을 것이다. 따라서, 상기 클램프 다이(10)는 도 3의 부호 2와 같이 좀더 넓은 튜브와의 접촉면을 가질 수 있을 것이다.
도 3의 하측에 도시된 바와 같이, 두 개의 클램프 다이(10, 20) 사이에 튜브가 개재되도록 설치되며, 상기 클램프 다이가 일정 방향으로 회전하면서 상기 튜브를 밴딩시키게 된다.
이때, 상기 상대적으로 좀더 넓은 튜브 접촉면을 갖는 클램프 다이(10)의 튜브 접촉 선단부(면)(11)와 나머지 클램프 다이(20)의 튜브 접촉 선단부(면)(21)는 일정각을 갖도록 형성할 수 있다. 바람직하게도, 상기 하나의 클램프 다이(10)의 튜브 선단부(면)(11)와 나머지 하나의 클램프 다이(20)의 튜브 선단부(면)(21)가 이루는 각 A는 둔각으로 형성할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 작동원리를 자세히 설명하면 다음과 같다. 클램프에 추가된 부분(1)을 통하여 튜브와의 접촉하는 면적을 확장시킬 수 있게 된다. 즉, 종래에의 직육면체 형태의 클램프에서는 튜브와 접촉하는 면의 모서리에서 과도하게 응력이 집중되어 눌리는 현상이 발생하였으나 본 발명에서는 도 4에 도시한 바와 같이, 클램프의 길이를 유지하면서도 형상결함이 발생하는 부분의 접촉면적과 길이를 확장시킴으로서 결함발생을 획기적으로 방지할 수 있다.

도 5 에는 종래의 클램프와 본 발명에 의한 클램프를 이용하여 벤딩 가공한 튜브를 형상을 나타내었으며 지름과 두께 측정결과를 하기 <표 1>에 나타내었다. 하기 <표 1>에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 클램프 금형으로 벤딩한 튜브에서는 형상결함이 나타나지 않음을 알 수 있다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 클램프 장치는 튜브를 파지하기 위한 클램프의 길이를 유지하면서도 튜브의 형상 결함이 발생하는 부분의 접촉 면적과 길이를 확장시킴으로서 결함 발생을 획기적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 제1클램프 다이와, 상기 제1클램프 다이와 맞물리도록 구성하되, 상기 제1클램프 다이와 제2클램프 다이 사이에 소재 튜브를 개재시켜 자체 회전에 의해 공정 전에 일정 곡률로 절곡시키기도록 구성되는 한 벤딩기의 클램프에 있어서,

   상기 제1클램프 다이 또는 제2클램프 다이 중 어느 하나는 나머지 하나의 클램프 다이 보다 튜브 접촉면이 좀더 넓도록 형성함을 특징으로 하는 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상대적으로 좀더 넓은 튜브 접촉면을 갖는 클램프 다이의 튜브 접촉 선단부(면)와 나머지 클램프 다이의 튜브 접촉 선단부(면)는 일정각을 갖도록 형성함을 특징으로 하는 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 하나의 클램프 다이의 튜브 선단부(면)와 나머지 하나의 클램프 다이의 튜브 선단부(면)가 이루는 각은 둔각으로 형성함을 특징으로 하는 튜브벤딩시 형상결함 제거를 위한 클램프 제작 방법.

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