KR101674798B1 - 하이드로포밍 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치는 관형소재가 제공되는 장치바디유닛, 상기 관형소재의 양단부를 밀폐하게 결합되며, 상기 관형소재의 내부로 확관액을 공급하는 확관유닛 및 상기 관형소재의 상측에 제공되는 상부금형 및 하측에 제공되는 하부금형을 구비하며, 상기 장치바디유닛에 연계되는 교체금형유닛을 포함하며, 상기 교체금형유닛은 상기 관형소재의 다단계 성형이 가능토록, 서로 다른 형상의 성형부가 형성되되 교체 가능하게 복수 개가 제공되는 하부금형을 포함할 수 있다.

Description

하이드로포밍 장치{Hydro forming apparatus}

본 발명은 하이드로포밍 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세밀한 형상의 제품에 대하여도 성형할 수 있는 발명에 관한 것이다.

하이드로포밍 공법은 유압이나 공압을 이용하여 피가공물을 확대 성형시키는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나이다. 이러한 하이드로포밍 공법은 심용접(seam welding) 또는 저항용접된 관형소재를 대상으로 하여 관형소재의 양끝단을 펀치로 밀봉한 상태에서 관형소재 내부의 압력을 상승시켜서 원하는 형상으로 성형한다.

이러한 하이드로포밍 공법은 자동차용 휠림 등의 제조 등 자동차 가공 공정에 주로 적용되고 있는 기술이며, 특히 자동차용 강판을 가공하는 기술로 사용되고 있다.

다시 말해, 하이드로포밍 공법은 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 용접된 튜브형의 관형소재(2')를 눕혀서 상부금형(31')과 하부금형(32') 사이에 안착시키고, 상기 관형소재(2')의 양단부를 확관유닛(20')으로 밀폐한 상태에서 상기 관형소재(2') 내부에 압력을 상승시켜 원하는 형상으로 성형하는 기술인 것이다.

이러한 경우에는, 확관액의 주입에 의한 가압력으로만 상기 관형소재(2')를 성형하기 때문에, 세밀한 제품 성형에 한계가 있어, 공정을 다단으로 나누어 성형하는 단점이 있다.

즉, 확관액의 주입에 의한 가압력이 분산되어, 내면 밀착과 모서리 부분을 완전하게 채우기 어려워, 일부 밀착되지 않아 성형 하자로 발생되는 부분이 생기게 되는 것이다.

또한, 다단으로 성형시에는, 상기 관형소재에 제품 형상이 일부 성형된 중간 성형재가 다음 금형에 안착시에 위치 변경에 의한 성형 형상의 하자가 발생할 수 있는 문제가 있다.

따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한, 하이드로포밍 장치 및 하이드로포밍 방법에 대한 연구가 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 세밀한 성형이 가능하고, 다단 성형시의 관형소재의 위치 변경에 의한 성형 하자가 발생하는 것을 방지할 수 있는 하이드로포밍 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치는 관형소재가 제공되는 장치바디유닛, 상기 관형소재의 양단부를 밀폐하게 결합되며, 상기 관형소재의 내부로 확관액을 공급하는 확관유닛 및 상기 관형소재의 상측에 제공되는 상부금형 및 하측에 제공되는 하부금형을 구비하며, 상기 장치바디유닛에 연계되는 교체금형유닛을 포함하며, 상기 교체금형유닛은 상기 관형소재의 다단계 성형이 가능토록, 서로 다른 형상의 성형부가 형성되되 교체 가능하게 복수 개가 제공되는 하부금형을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 상기 교체금형유닛은 상기 장치바디유닛에 구비된 레일을 따라 상기 하부금형이 이동되도록, 상기 하부금형을 밀어주게 상기 장치바디유닛에 결합되는 교체실린더를 더 포함하며, 상기 성형부에 제품의 중간 성형 형상이 형성된 어느 하나의 하부금형에서, 제품의 완성 형상이 형성된 또 다른 하부금형 순으로 배치되어, 상기 교체실린더에 의해서 순차적으로 이동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 상기 교체실린더는 상기 하부금형의 순차이동과 복귀가 가능하도록, 상기 레일의 양단부에 인접한 장치바디유닛의 부분에 각각 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 상기 확관유닛은 상기 관형소재의 양단부에 삽입되며, 확관액을 상기 관형소재 내부로 공급하는 확관액공급부, 상기 확관액공급부가 결합되며, 상기 확관액공급부를 상기 관형소재 방향으로 이동시키는 가압실린더 및 상기 관형소재가 결합된 상기 확관액공급부를 일체로 상측으로 승강시키도록, 상기 장치바디유닛에 결합되며, 신장되는 일단부에는 상기 가압실린더가 결합되는 승강실린더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치의 상기 확관유닛은 일단부는 상기 가압실린더에 결합되고, 타단부는 상기 장치바디유닛에 형성된 슬라이딩홀에 삽입되어 가이드되는 지지봉을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하이드로포밍 장치는 관형소재에 대한 확관 성형을 다단계로 제공하여, 확관액 공급에 의한 가압력을 관형소재의 일부분에 집중할 수 있어, 세밀한 성형이 가능한 이점을 가질 수 있다.

특히, 다단계로 성형시에 상기 관형소재의 위치가 변경하는 것을 방지할 수 있어, 관형소재 위치 변경에 의한 성형 하자가 발생하는 것을 방지할 수 있은 유리한 효과를 가질 수 있다.

이에 의해, 제품 생산의 비용 및 시간의 낭비를 줄여 생산 효율성을 향상시키고, 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 하이드로포밍 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 하이드로포밍 장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 하이드로포밍 장치에서 제1하부금형에 의해 성형되는 상태를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 하이드로포밍 장치에서 제2하부금형에 의해 성형되는 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 하이드로포밍 장치에서 관형소재가 이탈된 하부금형 및 레일을 도시한 측면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 하이드로포밍 장치(1)는 세밀한 형상의 제품에 대하여도 성형할 수 있는 발명에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 하이드로포밍 장치(1)는 관형소재(2)에 대한 확관 성형을 다단계로 제공하여, 확관액 공급에 의한 가압력을 관형소재(2)의 일부분에 집중할 수 있어, 세밀한 성형이 가능한 것이다.

특히, 다단계로 성형시에 상기 관형소재(2)의 위치가 변경하는 것을 방지할 수 있어, 관형소재(2) 위치 변경에 의한 성형 하자가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 제품 생산의 비용 및 시간의 낭비를 줄여 생산 효율성을 향상시키고, 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

구체적으로, 도 2는 본 발명의 하이드로포밍 장치(1)를 도시한 정면도이며, 도 5는 본 발명의 하이드로포밍 장치(1)에서 관형소재(2)가 이탈된 하부금형(32) 및 레일(12)을 도시한 측면도이다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치(1)는 관형소재(2)가 제공되는 장치바디유닛(10), 상기 관형소재(2)의 양단부를 밀폐하게 결합되며, 상기 관형소재(2)의 내부로 확관액을 공급하는 확관유닛(20) 및 상기 관형소재(2)의 상측에 제공되는 상부금형(31) 및 하측에 제공되는 하부금형(32)을 구비하며, 상기 장치바디유닛(10)에 연계되는 교체금형유닛(30)을 포함하며, 상기 교체금형유닛(30)은 상기 관형소재(2)의 다단계 성형이 가능토록, 서로 다른 형상의 성형부가 형성되되 교체 가능하게 복수 개가 제공되는 하부금형(32)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치(1)의 상기 확관유닛(20)은 상기 관형소재(2)의 양단부에 삽입되며, 확관액을 상기 관형소재(2) 내부로 공급하는 확관액공급부(21), 상기 확관액공급부(21)가 결합되며, 상기 확관액공급부(21)를 상기 관형소재(2) 방향으로 이동시키는 가압실린더(22) 및 상기 관형소재(2)가 결합된 상기 확관액공급부(21)를 일체로 상측으로 승강시키도록, 상기 장치바디유닛(10)에 결합되며, 신장되는 일단부에는 상기 가압실린더(22)가 결합되는 승강실린더(23)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치(1)의 상기 확관유닛(20)은 일단부는 상기 가압실린더(22)에 결합되고, 타단부는 상기 장치바디유닛(10)에 형성된 슬라이딩홀(13)에 삽입되어 가이드되는 지지봉(24)을 더 포함할 수 있다.

상기 장치바디유닛(10)은 후술할 확관유닛(20), 교체금형유닛(30)이 제공되는 바디의 역할을 하게 된다.

그리고, 상기 장치바디유닛(10)에는 관형소재(2)가 제공되며, 상기 교체금형유닛(30)과 확관유닛(20)에 의해서 제품의 형상으로 성형하게 된다.

더하여, 상기 장치바디유닛(10)에는 상기 교체금형유닛(30)의 하부금형(32)을 교체하기 위해서, 레일(12), 슬라이딩홀(13) 등이 제공될 수 있다.

즉, 상기 장치바디유닛(10)의 기본 프레임인 베이스프레임(11)의 바닥부재에 상기 레일(12)이 구비되며, 상기 레일(12)과 대응되는 형상의 홈이 형성된 상기 하부금형(32)이 상기 레일(12)을 따라 슬라이딩되게 제공될 수 있다.

그리고, 상기 하부금형(32)을 교체하기 위해서, 상기 관형소재(2)가 상기 확관유닛(20)의 확관액공급부(21)와 일체로 상승하는 것을 가이드하기 위해서 슬라이딩홀(13)이 상기 바닥부재에 형성될 수 있다.

상기 확관유닛(20)은 상기 관형소재(2)의 내부를 밀페하고 확관액을 공급하여 하이드로포밍 성형을 실시하는 역할을 하게 된다.

이를 위해, 상기 확관유닛(20)은 상기 장치바디유닛(10)에 제공되고, 확관액공급부(21), 가압실린더(22), 승강실린더(23), 지지봉(24) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 확관액공급부(21)가 상기 관형소재(2)의 양단부를 밀폐시키고 확관액을 공급하는 역할을 하게 된다. 즉, 상기 확관액공급부(21)의 일부가 상기 관형소재(2)의 양단부에 각각 삽입되며, 외부의 확관액 저장소와 연결되어 밀폐된 상기 관형소재(2) 내부로 확관액을 공급하게 된다.

상기 가압실린더(22)는 상기 확관액공급부(21)를 상기 관형소재(2)로 가압하여 밀폐시키는 가압력을 제공하는 역할을 하게 된다.

이를 위해, 상기 가압실린더(22)의 신축하는 일단부에는 상기 확관액공급부(21)가 결합되어 제공된다.

상기 승강실린더(23)는 상기 피성형부재를 상기 하부금형(32)에서 이탈하게 상승구동시키는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 피성형부재의 양단부에 삽입결합된 확관액공급부(21)는 상기 가압실린더(22)와 결합되고, 상기 가압실린더(22)는 상기 승강실린더(23)의 신축하는 일단부에 결합되어 제공됨으로써, 상기 피성형부재가 승강하게 구비될 수 있는 것이다.

특히, 상기 승강실린더(23)는 상기 확관액공급부(21)가 삽입되어 일체로 상기 피성형부재를 승강시킬 수 있기 때문에, 후술할 하부금형(32)의 교체시에도 동일한 위치에 상기 관형소재(2)를 안착시킬 수 있어, 제품 성형시의 하자 발생을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 지지봉(24)은 상기 승강실린더(23)에 의해서 상기 관형소재(2)가 상승시에, 승강이 안정적으로 수행될 수 있도록 상기 가압실린더(22)의 승강을 지지하는 역할을 하게 된다.

이를 위해, 상기 지지봉(24)은 상기 승강실린더(23)의 일단부가 결합된 상기 가압실린더(22)의 일면에 결합되어 제공될 수 있으며, 상기 장치바디유닛(10)에 형성된 슬라이딩홀(13)에 일부가 삽입되게 제공되어, 상기 가압실린더(22)의 승강을 가이드 내지 지지하게 된다.

상기 교체금형유닛(30)은 상기 관형소재(2)를 성형하는 제품의 형상이 내부에 음각으로 형성되어, 상기 관형소재(2)의 확관 작용시에 제품의 형상을 성형하게 된다.

이를 위해, 상기 교체금형유닛(30)은 상기 장치바디유닛(10)에 결합되어 제공될 수 있으며, 상부금형(31), 하부금형(32), 교체실린더(33), 상부실린더(34) 등을 포함할 수 있다.

이와 같은 교체금형유닛(30)에 대한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

도 3은 본 발명의 하이드로포밍 장치(1)에서 제1하부금형(32a)에 의해 성형되는 상태를 도시한 정면도이며, 도 4는 본 발명의 하이드로포밍 장치(1)에서 제2하부금형(32b)에 의해 성형되는 상태를 도시한 정면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치(1)의 상기 교체금형유닛(30)은 상기 장치바디유닛(10)에 구비된 레일(12)을 따라 상기 하부금형(32)이 이동되도록, 상기 하부금형(32)을 밀어주게 상기 장치바디유닛(10)에 결합되는 교체실린더(33)를 더 포함하며, 상기 성형부에 제품의 중간 성형 형상이 형성된 어느 하나의 하부금형(32)에서, 제품의 완성 형상이 형성된 또 다른 하부금형(32) 순으로 배치되어, 상기 교체실린더(33)에 의해서 순차적으로 이동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 장치(1)의 상기 교체실린더(33)는 상기 하부금형(32)의 순차이동과 복귀가 가능하도록, 상기 레일(12)의 양단부에 인접한 장치바디유닛(10)의 부분에 각각 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 상기 교체금형유닛(30)은 상기 관형소재(2)에 제품의 형상을 성형하는 것을 다단계로 수행하기 위해서 상부금형(31), 하부금형(32), 교체실린더(33) 등을 구비할 수 있다.

상기 상부금형(31)은 상기 관형소재(2)의 상측에 제공되는 금형으로써, 상기 장치바디유닛(10)에 결합되어 제공되는 상부실린더(34)에 결합되어, 상기 관형소재(2)를 항하여 이동하게 구비될 수 있다.

즉, 다단계 성형을 하기 위해서, 하부금형(32) 교체시에, 상기 관형소재(2)가 상기 하부금형(32)에서 이탈하기 위해서는 우선 상기 상부금형(31)의 이탈이 전제되어야 하기 때문에, 상기 상부금형(31)은 상기 관형소재(2)를 향하여 멀어지거나 가깝게 구동되도록 제공될 수 있는 것이다.

상기 하부금형(32)은 상기 관형소재(2)를 다단계로 성형하기 위해서, 복수 개가 제공되며, 상기 관형소재(2)의 성형 단계에 따라서 교체되도록 제공될 수 있다.

즉, 최종적인 제품 형상에 대한 금형으로 제공되는 것으로 한정되는 것이 아니라, 제품의 중간 형상에 해당하는 금형도 포함하여 단계적으로 상기 관형소재(2)를 성형할 수 있게 제공되는 것이다.

이를 위해, 상기 하부금형(32)은 상기 레일(12)을 따라 이동되게 제공될 수 있으며, 성형 단계에 따라 순차적으로 복수의 하부금형(32)이 제공될 수 있다.

일례로써, 도 3 및 도 4에 도시된 것은 하부금형(32)을 2개를 사용하여 2단계로 나뉘어 제품의 형상을 성형하는 예를 도시한 것이다.

즉, 처음에는 일부 형상만 내측에 음각된 제1하부금형(32a)이 관형소재(2)를 성형하고, 그 후에, 상부금형(31)이 상승하고, 일부 제품 형상만 형성된 중간 성형재의 관형소재(2)가 확관유닛(20)과 함께 상승하여 제1하부금형(32a)에서 이탈하고, 그 후에 제2하부금형(32b)이 교체실린더(33)에 의해 밀리면서 전진하고, 제2하부금형(32b) 앞쪽에 있던 제1하부금형(32a)도 따라 이동하게 된다.

이렇게 제1하부금형(32a)은 성형 위치에서 이탈하고, 제2하부금형(32b)이 성형위치로 이동하면, 상기 관형소재(2)가 확관유닛(20)과 함께 하강하여 안착되고, 상부금형(31)도 하강 안착된 후 다시 확관액을 공급하여 최종 제품을 생산하게 된다.

다시 말해 상기 성형부에 제품의 중간 성형 형상이 형성된 제1하부금형(32a)에서, 제품의 완성 형상이 형성된 제2하부금형(32b) 순으로 배치되어, 상기 교체실린더(33)에 의해서 순차적으로 이동되어 금형의 교체가 실시되는 것이다.

그리고, 상기 교체실린더(33)는 상기 하부금형(32)을 밀어주어 상기 하부금형(32)을 교체하거나 원래 위치로 복귀시키는 역할을 하게 된다.

이를 위해, 상기 교체실린더(33)는 상기 장치바디유닛(10)에 결합되어 제공되며, 상기 레일(12)의 양단부의 위치에 각각 구비되어 제공될 수 있다.

즉, 일측에 제공된 교체실린더(33)가 일 방향으로 상기 하부금형(32)을 밀어서 이동시켜 단계적인 성형을 완료시킨 후에, 타측에 제공된 교체실린더(33)가 타 방향으로 상기 하부금형(32)을 밀어서 원상복귀시키게 구비되는 것이다.

11: 하이드로포밍 장치 2: 관형소재
10: 장치바디유닛 11: 베이스프레임
12: 레일 13: 슬라이딩홀
20: 확관유닛 21: 확관액공급부
22: 가압실린더 23: 승강실린더
24: 지지봉 30: 교체금형유닛
31: 상부금형 32: 하부금형
33: 교체실린더 34: 상부실린더

Claims (5)

1. 관형소재가 제공되는 장치바디유닛;
   상기 관형소재의 양단부를 밀폐하게 결합되며, 상기 관형소재의 내부로 확관액을 공급하는 확관유닛; 및
   상기 관형소재의 상측에 제공되는 상부금형 및 하측에 제공되는 하부금형을 구비하며, 상기 장치바디유닛에 연계되는 교체금형유닛;
   을 포함하며,
   상기 교체금형유닛은, 상기 관형소재의 다단계 성형이 가능토록,
   서로 다른 형상의 성형부가 형성된 하부금형이 복수 개 제공되는 하이드로포밍 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 교체금형유닛은,
   상기 장치바디유닛에 구비된 레일을 따라 상기 하부금형이 이동되도록, 상기 하부금형을 밀어주게 상기 장치바디유닛에 결합되는 교체실린더;
   를 더 포함하며,
   상기 성형부에 제품의 중간 성형 형상이 형성된 어느 하나의 하부금형에서, 제품의 완성 형상이 형성된 또 다른 하부금형 순으로 배치되어, 상기 교체실린더에 의해서 순차적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 교체실린더는, 상기 하부금형의 순차이동과 복귀가 가능하도록,
   상기 레일의 양단부에 인접한 장치바디유닛의 부분에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 확관유닛은,
   상기 관형소재의 양단부에 삽입되며, 확관액을 상기 관형소재 내부로 공급하는 확관액공급부;
   상기 확관액공급부가 결합되며, 상기 확관액공급부를 상기 관형소재가 위치한 방향으로 이동시키는 가압실린더; 및
   상기 관형소재가 결합된 상기 확관액공급부를 일체로 상측으로 승강시키도록, 상기 장치바디유닛에 결합되며, 신장되는 일단부에는 상기 가압실린더가 결합되는 승강실린더;
   를 포함하는 하이드로포밍 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 확관유닛은,
   일단부는 상기 가압실린더에 결합되고, 타단부는 상기 장치바디유닛에 형성된 슬라이딩홀에 삽입되어 가이드되는 지지봉;
   을 더 포함하는 하이드로포밍 장치.

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