KR101886074B1 - 초고장력강 부품 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

Abstract

초고장력강 부품 제조 방법이 개시된다. 개시된 초고장력강 부품 제조 방법은, (a) 강판 시트로부터 절단된 블랭크를 제공하는 과정과, (b) 상기 블랭크를 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형하는 과정과, (c) 냉간 성형된 성형 소재들을 다수 개의 팔레트들에 고정하는 과정과, (d) 상기 팔레트들을 가열 챔버로 이동시키고, 상기 가열 챔버에서 성형 소재들을 일정 온도로 가열하는 과정과, (e) 상기 팔레트들을 냉각 챔버로 이동시키고, 상기 냉각 챔버에서 성형 소재들을 냉각하는 과정과, (f) 상기 열처리 공정 및 냉각 공정에서 변형된 상기 성형 소재들의 품질 치수를 교정하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

초고장력강 부품 제조 방법 및 제조 장치 {METHOD AND SYSTEM FOR FORMING ULTRA HIGH-TENSILE STEEL PARTS}

본 발명의 실시예는 초고장력강 부품 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제품 소재를 냉간 성형한 후, 가열 경화 및 냉각 공정을 거쳐 초고장력강의 차체 부품을 제조할 수 있는 초고장력강 부품 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

최근 들어 자동차 산업에서는 차체의 경량화 및 충돌 안전성을 개선하기 위해 초고장력강의 적용이 확대되고 있다. 이러한 초고장력강의 성형 기술은 핫 스탬핑(Hot stamping) 공법으로서 600MPa급의 강판을 1500MPa급의 초고장력강으로 성형하는 기술을 예로 들 수 있다.

예를 들면, 핫 스탬핑 성형 기술은 제품 소재로서 열처리성이 우수한 보론 강판을 오스테나이트 영역까지 가열하고, 이를 금형에서 열간 성형과 동시에 냉각하여 마르텐사이트로 상변태시킴으로써 초고장력강의 차체 부품을 생산하는 공법이다.

이와 같은 핫 스탬핑 성형 기술은 차체의 센터 필러, 루프 레일, 범퍼, 임팩트 빔 등과 같은 충돌부재의 강도 확보와, 보강부재 등의 삭제를 통한 차체의 경량화를 위해 많이 적용되고 있다.

핫 스탬핑 성형 기술은 차체의 경량화에 있어 필수적인 기술이며, 다양한 연구가 진행되고 있으나 해결해야 할 난제가 많이 있다.

그 중 하나로 핫 스탬핑 성형 기술은 성형 후의 제품 소재 전체가 마르텐사이트 조직의 초고강도를 가지므로, 제품 소재의 가장자리 및 플랜지 등의 윤곽을 전단하는 트리밍 공정에서 트리밍 금형의 적용이 불가하다.

이에, 당 업계에서는 레이저 트리밍을 적용하고 있는데, 이와 같이 레이저를 이용한 트리밍 가공은 비용 및 생산 사이클 타임 측면에서 금형을 이용한 트리밍에 비해 불리하다.

또한, 상기한 핫 스탬핑 성형 기술은 금형에서의 열간 성형과 냉각 시간이 길어 생산성이 떨어지며, 차체 부품의 대량 생산 및 혼류 생산이 어렵고, 제품 소재를 일정한 온도로 유지시키는 것이 쉽지 않아 열간 성형에 의한 차체 부품의 품질 확보가 어려운 실정이다.

본 발명의 실시예들은 레이저를 이용한 트리밍 가공을 삭제할 수 있고, 제품의 대량 생산 및 혼류 생산이 가능하며, 제품의 품질을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 초고장력강 부품 제조 방법 및 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 방법은 (a) 강판 시트로부터 절단된 블랭크를 제공하는 과정과, (b) 상기 블랭크를 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형하는 과정과, (c) 냉간 성형된 성형 소재들을 다수 개의 팔레트들에 고정하는 과정과, (d) 상기 팔레트들을 가열 챔버로 이동시키고, 상기 가열 챔버에서 성형 소재들을 일정 온도로 가열하는 과정과, (e) 상기 팔레트들을 냉각 챔버로 이동시키고, 상기 냉각 챔버에서 성형 소재들을 냉각하는 과정과, (f) 상기 열처리 공정 및 냉각 공정에서 변형된 상기 성형 소재들의 품질 치수를 교정하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 방법에 있어서, 상기 (b) 과정에서는 상기 블랭크를 다수 개의 금형을 통해 드로우 성형 가공, 1차 트림 가공, 리스트라이크 가공, 피어싱 및 2차 트림 가공을 순차적으로 진행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 방법은, 상기 다수 개의 금형들을 통해 상기 블랭크를 6초의 생산 속도로서 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 팔레트에 구비된 클램퍼를 통해 상기 성형 소재들을 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 방법에 있어서, 상기 (d) 과정에서는 상기 가열 챔버에서 상기 성형 소재를 750~1000℃로 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 방법에 있어서, 상기 (e) 과정에서는 상기 냉각 챔버의 질소 분위기에서 상기 성형 소재들을 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 방법에 있어서, 상기 (e) 과정에서는 상기 팔레트들에 구비된 냉각수 분사유닛을 통해 냉각수를 분사하며 상기 성형 소재를 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 방법에 있어서, 상기 (f) 과정에서는 상기 교정기에서 성형 소재를 고정하고 그 성형 소재의 비틀림 교정 및 단면 교정을 실시할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치는, ⅰ)강판 시트로부터 절단된 블랭크를 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 형성하는 냉간 성형유닛과, ⅱ)상기 냉간 성형유닛에 의해 성형된 성형 소재들을 고정하는 다수 개의 팔레트들과, ⅲ)상기 팔레트들에 고정된 성형 소재들을 일정 온도로 가열하기 위한 가열 챔버와, ⅳ)상기 가열 챔버에서 가열된 성형 소재들을 냉각하기 위한 냉각 챔버와, ⅴ)상기 가열 챔버에서 열처리되고 냉각 챔버에서 냉각된 상기 성형 소재들의 치수를 교정하기 위한 다수 개의 교정기들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 냉간 성형유닛은 상기 블랭크를 드로우 성형하는 제1 금형과, 상기 드로우 성형된 블랭크의 외곽부를 1차적으로 트리밍 가공하는 제2 금형과, 상기 1차 트리밍 가공이 완료된 블랭크를 리스트라이크 가공하는 제3 금형과, 상기 리스트라이크 가공이 완료된 블랭크를 피어싱 가공 및 2차 트리밍 가공하는 제4 금형을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 팔레트는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임에 다수 층으로 장착되며 상기 성형 소재를 지지하는 다수 개의 스토리지 플레이트들과, 상기 지지 프레임에 고정된 다수 개의 클램프 실린더들에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며 상기 성형 소재의 가장자리 부분을 지지하는 다수 개의 클램프 핑거들이 일체로 구비된 클램프 로드들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 팔레트는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임에 다수 층으로 장착되며 상기 성형 소재를 지지하는 다수 개의 스토리지 플레이트들과, 상기 스토리지 플레이트에 다수 개로 설치되며 상기 성형 소재의 가장자리 부분을 클램핑 하는 클램퍼들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 팔레트는 상기 지지 프레임에 구비되어 상기 성형 소재들로 냉각수를 분사하며 상기 성형 소재들을 냉각하는 냉각수 분사유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 지지 프레임은 상기 스토리지 플레이트의 각 모서리 부분을 지지하는 다수 개의 수직봉들과, 상기 수직봉들을 수평 방향으로 연결하는 다수 개의 수평봉들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 냉각수 분사유닛은 상기 수직봉 및 수평봉의 내부에 서로 연결되게 형성되는 냉각수 공급 통로와, 상기 수직봉 및 수평봉에 연속적으로 설치되고 상기 냉각수 공급 통로와 연결되며 상기 성형 소재로 냉각수를 분사하는 분사 노즐들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 교정기는 프레임과, 상기 프레임에 설치되며 상기 성형소재를 클램핑 하는 클램핑유닛과, 상기 성형 소재의 한 쪽 단부를 그립핑 한 상태로 상기 프레임에 좌우 회전 가능하게 설치되며 상기 성형 소재를 비틀림 교정하는 비틀림 교정유닛과, 상기 프레임에서 상기 성형 소재를 사이에 두고 이의 양측에 복수 개로 배치되고 상기 성형 소재의 양측 플랜지부를 그립핑 한 상태로 상기 프레임에 상하 회전 가능하게 설치되며 상기 성형 소재의 플랜지부 단면을 교정하는 단면 교정유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 클램핑유닛은 클램핑 실린더에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 적어도 하나의 클램핑 바디를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 비틀림 교정유닛은 상기 성형 소재의 한 쪽 단부에 대응하여 상기 프레임에 좌우 회전 가능하게 설치되는 회전 블록과, 상기 회전 블록에 연결되게 설치되고 제1 작동 실린더에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며 상기 성형 소재의 한 쪽 단부를 그립핑 하는 제1 그립퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 비틀림 교정유닛은 상기 회전 블록을 좌우 방향으로 회전시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 구동부는 상기 회전 블록의 회전 중심축에 결합되는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 상하 측에 결합되는 한 쌍의 래크 바아와, 상기 래크 바아에 연결되게 설치되는 한 쌍의 제2 작동 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 단면 교정유닛은 상기 성형 소재를 사이에 두고 이의 양측에서 상기 프레임에 상하 방향으로 선회 가능하게 설치되는 회전 몸체와, 상기 프레임에 고정되며 상기 회전 몸체에 힌지 결합되는 제3 작동 실린더와, 상기 회전 몸체에 연결되게 설치되며 상기 성형 소재의 플랜지부를 그립핑 하는 제2 그립퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치에 있어서, 상기 회전 몸체는 상기 프레임에 설치된 지지블록의 궤적 홀에 가이드되며 상하 방향으로 선회할 수 있다.

본 발명의 실시예는 종래의 핫 스탬핑 성형 기술과 달리, 레이저 트리밍 공정을 생략하여 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제품 성형의 공정들이 자동으로 이루어지므로, 제품의 생산 속도를 향상시킬 수 있고, 차체 부품의 대량 생산 및 혼류 생산이 가능하며, 차체 부품의 성형 품질을 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 팔레트를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 클램핑유닛 부위를 도시한 부분 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 비틀림 교정유닛 부위를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 단면 교정유닛 부위를 도시한 부분 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 단면 교정유닛을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 단면 교정유닛의 작동 상태를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 팔레트의 변형예를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치(100)는 600MPa급의 강판을 1500MPa급 초고장력강의 차체 부품으로 성형하기 위한 것이다.

예를 들면, 상기 초고장력강 부품 제조 장치(100)는 열처리성이 우수한 보론 강판 등으로부터 절단된 블랭크(1)를 냉간 성형하고, 냉간 성형된 성형 소재(3: 이하 도 2 참조)를 열처리 및 냉각하여 1500MPa급 이상의 초고강도 차체 부품을 제조할 수 있다.

여기서, 상기 차체 부품은 센터 필러, 루프 레일, 범퍼, 임팩트 빔 등과 같은 충돌부재를 예로 들 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치(100)는 종래의 핫 스탬핑 성형 기술과 달리, 레이저 트리밍 공정을 생략하여 제조 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 생산 속도를 향상시킬 수 있고, 차체 부품의 대량 생산 및 혼류 생산이 가능하며, 차체 부품의 성형 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

즉, 본 발명의 실시예는 완제품에 대응하는 형상의 소재 성형과, 트리밍 가공, 피어싱 가공 등이 냉간 성형 공정을 통해 이루어지며, 소재를 고온으로 가열하고 급랭시킴으로써 소재의 강도를 2~3배 이상으로 향상시킬 수 있고, 성형 제품의 치수를 보정할 수 있는 초고장력강 부품 제조 장치(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치(100)는 기본적으로, 냉간 성형유닛(10), 팔레트들(50), 가열 챔버(70), 냉각 챔버(80) 및 교정기들(200)을 포함한다.

상기 냉간 성형유닛(10)은 강판 시트(2)로부터 절단된 블랭크(1)를 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형하기 위한 것이다.

여기서, 상기 블랭크(1)는 코일 형태의 강판 시트(2)로부터 프레스 성형이 가능한 크기로 절단된 것으로, 이러한 강판 시트(2)는 냉연 강판, 열연 강판, 아연 도금 냉연 강판, Al-Si Boron 첨가 코팅 강판 등을 포함할 수 있다.

상기 냉간 성형유닛(10)은 블랭크(1)의 드로우 성형 가공, 1차 트림 가공, 리스트라이크 가공, 피어싱 및 2차 트림 가공을 순차적으로 진행하는 바, 그 블랭크(1)를 대략 6초의 생산 속도로서 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형할 수 있다.

즉, 상기 냉간 성형유닛(10)은 위에서와 같은 가공들이 순차적으로 이루어지는데, 이들 가공들이 일괄적으로 이루어지면서 상기한 생산 속도를 만족할 수 있다. 이러한 냉간 성형유닛(10)은 상형과 하형으로 이루어진 다수 개의 제1 내지 제4 금형들(11, 12, 13, 14)을 포함한다.

상기 제1 금형(11)은 블랭크(1)를 드로우 성형하기 위한 것이며, 제2 금형(12)은 드로우 성형된 블랭크(1)의 외곽부 즉, 완제품에 대응하는 형상 외의 불필요한 부분을 1차적으로 트리밍 가공하기 위한 것이다.

상기 제3 금형(13)은 1차 트리밍 가공이 완료된 블랭크(1)를 리스트라이크 가공하기 위한 것이며, 제4 금형(14)은 리스트라이크 가공이 완료된 블랭크(1)를 피어싱 가공 및 2차 트리밍 가공하기 위한 것이다.

상기에서, 제2 금형(12) 및 제4 금형(14)을 통해 블랭크(1)의 트리밍 가공을 1,2차로 나누어 실시하는 이유는 제2 금형(12)에서 블랭크(1)의 외곽부 전체를 트리밍 가공하게 되면 스크랩의 크기가 크므로 스크랩의 배출이 용이하지 않기 때문에, 제2 금형(12)에서 외곽부의 일부를 1차적으로 트리밍 가공하고, 제4 금형(14)에서 나머지의 외곽부를 2차적으로 트리밍 가공하는 것이다.

그리고, 상기에서 제2 금형(12)을 통해 1차 트리밍 가공이 완료된 블랭크(1)를 리스트라이크 가공하는 이유는 제1 금형(11)을 통한 블랭크(1)의 드로잉 성형 공정 후의 블랭크(1)의 스프링 백(spring back)을 저감시키기 위함이다.

본 발명의 실시예에서, 상기 팔레트(50)는 냉간 성형유닛(10)의 금형들(11, 12, 13, 14)에 의해 완제품에 대응하는 형상으로 성형된 다수 개의 성형 소재들(3)을 고정하고 후 공정으로 이송시키기 위한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 팔레트를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 팔레트(50)는 베이스 플레이트(51)의 하부면 모서리부에 설치된 캐스터(52)에 의해 원하는 방향으로 이동 가능하게 구비된다.

또한, 상기 팔레트(50)는 성형 제품의 대량 생산을 위해 다수 개로 구비되며, 이송 컨베이어(도면에 도시되지 않음)를 통해 뒤에서 더욱 설명될 가열 챔버(70) 및 냉각 챔버(80)로 이송될 수도 있다.

이러한 팔레트(50)는 지지 프레임(53)과, 다수 개의 스토리지 플레이트들(57)과, 클램퍼로서의 클램프 로드들(61)을 포함하고 있다.

상기 지지 프레임(53)은 뒤에서 더욱 설명될 스토리지 플레이트들(57)을 지지하기 위한 것이다.

상기 지지 프레임(53)은 사각형의 베이스 플레이트(51)에 수직 방향으로 직립하게 설치되며, 스토리지 플레이트들(57)의 각 모서리 부분을 지지하는 다수 개의 수직봉들(54)을 포함한다.

상기에서 스토리지 플레이트들(57)은 성형 소재들(3)을 지지하는 사각 형상의 플레이트로서 구비되며, 지지 프레임(53)의 수직봉들(54)에 상하 방향을 따라 다수 층으로 장착된다.

이 경우, 상기 스토리지 플레이트(57)의 상면에는 성형 소재(3)를 지지하기 위한 블록 형태의 지지부재(59)가 설치된다. 상기 지지부재(59)는 성형 소재(3)에 대응하는 형상으로서 스토리지 플레이트(57)의 상면에 고정되게 설치되며, 성형 소재(3)의 안착을 도모한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 클램프 로드들(61)은 각 스토리지 플레이트(57)의 지지부재(59)에 안착된 성형 소재(3)를 클램핑하여 고정시키는 기능을 하게 된다.

상기 클램프 로드들(61)은 지지 프레임(53)의 양측에 다수 개로 설치되며, 수직봉들(54)에 대응하여 수직 방향으로 직립하게 설치된다. 상기 클램프 로드들(61)은 지지 프레임(53)에 실질적으로 고정된 다수 개의 클램프 실린더들(63)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

상기 클램프 실린더(63)는 최하측 스토리지 플레이트(57)의 하부면에 고정된 고정 블록(65)에 고정되게 설치되며, 이의 작동 로드에 클램프 로드(61)가 수직 방향으로 연결된다.

상기 클램프 로드들(61)은 스토리지 플레이트(57)의 양측 가장자리에 구비된 판 형태의 가이드부재(67)에 관통되게 설치되며, 그 가이드부재(67)에 지지된 상태로 상하 방향으로 이동될 수 있다.

여기서, 상기 클램프 로드(61)에는 지지부재(59)에 안착된 성형 소재(3)의 가장자리 부분(플랜지 부분)을 지지하는 클램프 핑거들(69)이 일체로 설치된다.

상기 클램프 핑거들(69)은 각각의 스토리지 플레이트(57)에 대응하여 클램프 로드(61)에 상하 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치되며, 클램프 로드(61)에 고정되게 설치된다.

상기 클램프 핑거(69)는 클램프 실린더(63)에 의해 클램프 로드(61)가 하강하는 때, 지지부재(59)에 안착된 성형 소재(3)의 가장자리 부분을 클램프 실린더(63)의 힘으로 가압할 수 있는 "L"자 또는 "F"자 형상으로 이루어진다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 가열 챔버(70)는 팔레트들(50)에 고정된 성형 소재들(3)을 일정 온도로 가열하기 위한 것이다.

상기 가열 챔버(70)는 팔레트들(50)을 후 공정으로 이동시킬 수 있는 가열로(furnace)(당 업계에서는 "열처리 로" 라고도 한다)로서, 팔레트들(50)에 고정된 다수 개의 성형 소재들(3)을 4~5분 동안 750~1000℃의 온도 범위로 가열할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서 상기 냉각 챔버(80)는 가열 챔버(70)에서 가열된 다수 개의 성형 소재들(3)을 급랭시키기 위한 것이다.

상기 냉각 챔버(80)에는 가열 챔버(70)로부터 이동된 팔레트들(50)이 진입된다. 냉각 챔버(80)는 팔레트들(50)을 후 공정으로 이동시킬 수 있다. 상기 냉각 챔버(80)에서는 챔버 공간으로 질소 가스를 분사하여 그 질소 분위기에서 성형 소재들(3)을 냉각시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 상기 초고장력강 부품 제조 장치(100)에 적용되는 교정기(200)의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 교정기(200)는 가열 챔버(70)에서 열처리되고 냉각 챔버(80)에서 냉각된 성형 소재들(3)의 치수를 교정하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기를 도시한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 교정기(200)는 프레임(110), 클램핑유닛(210), 비틀림 교정유닛(310) 및 단면 교정유닛(410)을 포함한다.

상기 프레임(110)은 뒤에서 더욱 설명될 각종 구성 요소들을 지지하기 위한 것으로, 이들 구성 요소들을 지지하는 각종 칼라, 브라켓, 지지 블록 등과 같은 부속 요소들을 구비할 수 있다.

그러나 본 발명의 실시예에서는 상기 부속 요소들이 프레임(110)에 구비되며 각종 구성 요소들을 지지하는 것이므로, 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 프레임(110)으로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.

상기 클램핑유닛(210)은 프레임(110) 상으로 로딩된 성형 소재(3)를 클램핑하여 고정시키기 위한 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 클램핑유닛 부위를 도시한 부분 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 클램핑유닛(210)은 프레임(110)에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

이러한 클램핑유닛(210)은 클램핑 실린더(211)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 적어도 하나의 클램핑 바디(213)를 포함하고 있다.

도면에서는 상기 클램핑 바디(213)가 프레임(110)에 하나의 개수로 구비되는 예를 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 성형 소재(3)의 복수 부위를 클램핑할 수 있도록 다수 개로 구비될 수 있다.

상기에서 클램핑 실린더(211)는 다수 개의 지지 로드들(215)을 통해 프레임(110)의 상측에 구비된 지지 플레이트(217)에 고정되게 설치된다.

상기 클램핑 실린더(211)의 작동 로드(219)에는 지지 로드들(215)에 가이드되며 상하 방향으로 이동하는 이동 플레이트(221)가 설치된다.

그리고, 상기 클램핑 바디(213)는 이동 플레이트(221)의 하부면에 설치되며, 그 이동 플레이트(221)에 의해 상하 방향으로 이동하며 성형 소재(3)를 고정시키는 기능을 하게 된다.

이러한 클램핑 바디(213)는 이동 플레이트(221)의 하부면에 고정된 연결부재(223)에 설치된다. 상기 클램핑 바디(213)는 성형 소재(3)의 각 부위에 따라 형상을 달리하며, 해당 부위의 단면에 대응하는 형상으로 이루어진다.

상기 비틀림 교정유닛(310)은 성형 소재(3)의 한 쪽 단부를 그립핑 한 상태로 회전하며 그 성형 소재(3)를 비틀림 교정하기 위한 것이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 비틀림 교정유닛 부위를 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 비틀림 교정유닛(310)은 프레임(110)에 좌우 방향으로 회전 가능하게 구성된다.

이러한 비틀림 교정유닛(310)은 회전 블록(311), 제1 그립퍼(331) 및 구동부(351)를 포함하고 있다.

상기 회전 블록(311)은 성형 소재(3)의 한 쪽 단부에 대응하여 프레임(110)에 좌우 방향으로 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전 블록(311)은 회전 중심축(313)을 통해 프레임(110)에 좌우 방향으로 회전 가능하게 설치된다.

상기 제1 그립퍼(331)는 성형 소재(3)의 한 쪽 단부를 그립핑 하는 것으로, 장착 브라켓(333)을 통해 회전 블록(311)에 고정되게 설치되고, 제1 작동 실린더(335)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

상기 제1 그립퍼(331)는 성형 소재(3)를 가압하며 그립핑 할 수 있는 그립핑 패드(337)를 포함하며, 그립핑 패드(337)는 제1 작동 실린더(335)의 작동 로드(336)에 설치된다.

상기 구동부(351)는 회전 블록(311)을 그 회전 중심축(313)을 중심으로 좌우 회전시키기 위한 것이다.

이러한 구동부(351)는 회전 블록(311)의 회전 중심축(313)에 결합되는 피니언 기어(353)와, 피니언 기어(353)의 상하 측에 결합되는 한 쌍의 래크 바아(355)와, 래크 바아(355)에 연결되게 설치되는 한 쌍의 제2 작동 실린더(357)를 포함한다.

여기서, 상기 래크 바아(355)는 피니언 기어(353)의 상하측에 결합되며 제2 작동 실린더(357)의 직선 운동을 피니언 기어(353)의 회전 운동으로 변환시키는 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 제2 작동 실린더(357)는 프레임(110)에 고정되게 설치되며, 이의 작동 로드(358)에는 래크 바아(355)가 결합된다. 이들 한 쌍의 작동 실린더(357)에서 작동 로드(358)는 서로 반대 방향으로 전후진 운동을 한다.

즉, 상기 제2 작동 실린더(357)의 작동 로드(358)가 반대 방향으로 전후진 작동함에 따라, 래크 바아(355)는 서로 반대 방향으로 전후진 운동하며 피니언 기어(353)를 양 방향으로 회전시키고, 이에 따라 회전 중심축(313)을 정역 방향으로 회전시키며 회전 블록(311)을 좌우 방향으로 회전시킬 수 있다.

상기 단면 교정유닛(410)은 성형 소재(3)의 양측 플랜지부를 그립핑 한 상태로 회전하며 그 성형 소재(3)의 플랜지부 단면을 교정하기 위한 것이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 교정기의 단면 교정유닛 부위를 도시한 부분 사시도이다.

도 3과 함께 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 단면 교정유닛(410)은 프레임(110)에서 성형 소재(3)를 사이에 두고 이의 양측에 복수 개로 배치되고, 그 성형 소재(3)의 양측 플랜지부를 그립핑 한 상태로 프레임(110)에 상하 회전 가능하게 설치된다.

이러한 단면 교정유닛(410)은 회전 몸체(411), 제3 작동 실린더(431) 및 제2 그립퍼(451)을 포함한다.

상기 회전 몸체(411)는 성형 소재(3)를 사이에 두고 이의 양측에서 프레임(110)에 상하 방향으로 선회 가능하게 설치되는 바, 프레임(110)에 구비된 지지블록(471)에 지지되며 상하 방향으로 선회할 수 있다.

여기서, 상기 회전 몸체(411)는 지지블록(471)의 양측에 구비된 궤적 홀(473)에 가이드되며 상하 방향으로 선회할 수 있다. 상기 궤적 홀(473)은 회전 몸체(411)의 회전 궤적을 따라 형성된다. 상기 궤적 홀(473)에는 회전 몸체(411)의 양측에 구비된 한 쌍의 롤러(415)가 결합된다.

상기 제3 작동 실린더(431)는 프레임(110)에 고정되게 설치되며, 힌지핀(433)을 통해 회전 몸체(411)에 힌지 결합된다.

상기 제2 그립퍼(451)는 성형 소재(3)의 가장자리 부분(플랜지 부분)을 그립핑 하는 것으로, 회전 몸체(411)에 연결되게 설치된다.

상기 제2 그립퍼(451)는 도 9에서와 같이, 성형 소재(3)의 플랜지부를 그립핑 한 상태로, 제3 작동 실린더(431)의 구동에 의해 회전 몸체(411)가 상하 방향으로 선회함에 따라 성형 소재(3)의 플랜지부를 단면 교정할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치(100)를 이용한 초고장력강의 제조 방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 코일 형태의 강판 시트(2)를 프레스 성형이 가능한 크기로 절단한 블랭크(1)를 제공한다(S11 단계).

여기서, 상기 강판 시트(2)로는 냉연 강판, 열연 강판, 아연 도금 냉연 강판, Al-Si Boron 첨가 코팅 강판을 예로 들 수 있다.

상기 블랭킹 공정(S11 단계)에서는 최종 완제품의 순(net) 중량 보다 상대적으로 큰 설정 중량을 지니도록 블랭크(1)를 준비한다.

여기서, 블랭크(1)는 설정 중량 보다 작은 범위이면 프레스 설비에 홀딩되는 부분이 부족하여 완전한 성형이 이루어지지 않을 수 있으며, 설정 중량 보다 큰 범위이면 소재의 낭비가 심하여 원가 상승요인으로 작용하게 된다.

상기에서는 최종 완제품의 순 중량을 기준할 때 이 보다 큰 설정 중량으로 블랭크(1)를 제공하는 것으로 설명되었으나, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되지 않고 최종 완제품의 크기를 기준으로 그 기준을 초과하는 여유 분을 둔 크기의 블랭크(1)를 제공할 수도 있다.

이 후, 본 발명의 실시예에서는 냉간 성형유닛(10)을 통해 블랭크(1)를 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형한다(S12 단계).

상기 S12 단계에서는 제1 내지 제4 금형(11, 12, 13, 14)을 통해 블랭크(1)의 드로우 성형 가공, 1차 트림 가공, 리스트라이크 가공, 피어싱 및 2차 트림 가공을 순차적으로 진행한다.

여기서, 상기 제1 금형(11)은 블랭크(1)를 드로우 성형하고, 제2 금형(12)은 드로우 성형된 블랭크(1)의 외곽부를 1차적으로 트리밍 가공하며, 제3 금형(13)은 1차 트리밍 가공이 완료된 블랭크(1)를 리스트라이크 가공하고, 제4 금형(14)은 리스트라이크 가공이 완료된 블랭크(1)를 피어싱 가공 및 2차 트리밍 가공한다.

이와 같은 상기 냉간 성형유닛(10)에서는 제1 내지 제4 금형들(11, 12, 13, 14)을 통해 위에서와 같은 가공들이 순차적으로 이루어지는 바, 이들 가공들이 일괄적으로 이루어지며 대략 6초의 생산 속도로서 완제품에 대응하는 형상으로 블랭크(1)를 냉간 성형할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 제2 금형(12) 및 제4 금형(14)을 통해 블랭크(1)의 트리밍 가공을 1,2차로 나누어 실시하는데, 이는 제2 금형(12)에서 블랭크(1)의 외곽부 전체를 트리밍 가공하게 되면 스크랩의 크기가 크므로 스크랩의 배출이 용이하지 않기 때문에 제2 금형(12)에서 외곽부의 일부를 1차적으로 트리밍 가공하고, 제4 금형(14)에서 나머지의 외곽부를 2차적으로 트리밍 가공하는 것이다.

그리고, 상기에서 제2 금형(12)을 통해 1차 트리밍 가공이 완료된 블랭크(1)를 리스트라이크 가공하는 이유는 제1 금형(11)을 통한 블랭크(1)의 드로잉 성형 공정 후의 블랭크(1)의 스프링 백(spring back)을 저감시키기 위함이다.

상기와 같이 냉간 성형유닛(10)을 통해 블랭크(1)의 냉간 성형 공정이 완료되면, 이어서 본 발명의 실시예에서는 완제품에 대응하는 형상으로 성형된 성형 소재들(3)을 팔레트들(50)에 로딩하고, 그 성형 소재들(3)을 클램핑하여 고정시킨다(S13 단계).

상기 S13 단계의 성형 소재 클램핑 과정을 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에서는 냉간 성형유닛(10)에서 냉간 성형 공정이 완료된 성형 소재들(3)을 로봇 또는 셔틀 시스템을 통해 팔레트들(50)의 각 스토리지 플레이트(57) 상의 지지부재(59)에 안착(로딩)시킨다.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 클램프 실린더들(63)을 작동시켜 클램프 로드들(61)을 하강시킨다. 그러면, 클램프 로드들(61)은 가이드부재(67)에 의해 가이드되면서 하측 방향으로 이동된다.

이에 따라, 상기 클램프 로드들(61)의 클램프 핑거들(69)은 각 스토리지 플레이트(57) 상의 지지부재(59)에 안착되어 있는 성형 소재(3)의 가장자리 부분(플랜지 부분)을 클램프 실린더(63)의 힘으로 가압하며 고정시킨다.

상기와 같이 팔레트들(50)에 성형 소재들(3)을 고정시킨 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 팔레트들(50)을 가열 챔버(70)로 이동시킨다.

그러면, 상기 가열 챔버(70)에서는 성형 소재들(3)을 4~5분 동안 750~1000℃의 온도 범위로 가열한다(S14 단계).

여기서, 상기에서와 같은 온도 조건으로 성형 소재들(3)을 가열하는 이유는 통상 강재가 오스테나이트 안정화 온도인 750℃ 이상 1000℃ 이하로 가열되어야 급냉 후 부품이 요구하는 강도를 확보할 수 있는 조직 상태가 얻어지기 때문이며, 가열 온도가 1000℃를 초과할 경우에는 성형 소재(3)의 코팅층이 증발할 수 있기 때문이다.

반면에 750℃ 미만의 온도로 성형 소재들(3)을 가열할 경우에는 균일하고 안정화 된 오스테나이트 조직을 얻을 수 없게 된다.

또한, 성형 소재들(3)의 상기한 가열 시간은 성형 소재(3)의 응력 제거에 의한 균일한 조직을 얻고 가열 후의 공정에서 균일한 가공성을 확보하기 위함으로, 다수 회의 실험결과 4분 미만인 경우 잔류 오스테나이트 생성 정도가 충분하지 않게 되고, 5분을 초과하게 되면 오스테나이트 결정립이 성장하게 되어 급랭 후 최종 제품의 강도가 감소하는 경향을 나타낸다.

이 후, 본 발명의 실시예에서는 팔레트들(50)을 냉각 챔버(80)로 이동시킨다. 그러면, 냉각 챔버(80)에서는 질소 가스 분위기를 조성하며 팔레트들(50)에 고정된 성형 소재들(3)을 질소 가스로 3초 동안 냉각시킨다(S15 단계).

따라서, 본 발명의 실시예에서는 일정 온도로 가열된 성형 소재들(3)을 냉각 챔버(80)에서 질소 가스로 급랭시킴으로써 성형 소재들(3)을 마르텐사이트 조직으로 상변태시키며, 충분한 강도와 고장력을 성형 소재(3)에 부여할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 성형 소재들(3)의 열처리 공정 및 냉각 공정이 완료되면, 이 후의 공정으로서 그 열처리 공정 및 냉각 공정에서 변형된 성형 소재(3)의 치수를 교정기(200)를 통해 교정한다(S16 단계).

상기한 교정기(200)를 이용한 성형 소재(3)의 치수 교정 과정을 구체적으로 살펴보면, 우선 본 발명의 실시예에서는 로봇 또는 셔틀 시스템을 통해 팔레트들(50)로부터 성형 소재들(3)을 언로딩하고, 그 성형 소재(3)를 프레임(110)에 로딩한다.

그러면, 클램핑유닛(210)의 클램핑 바디(213)는 클램핑 실린더(211)에 의해 하측 방향으로 이동하며 성형 소재(3)를 클램핑한다.

이와 같이 클램핑유닛(210)을 통해 성형 소재(3)를 클램핑 한 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 비틀림 교정유닛(310)의 제1 그립퍼(331)를 통해 성형 소재(3)의 한 쪽 단부를 그립핑 한다.

이어서, 본 발명의 실시예에서는 비틀림 교정유닛(310)의 구동부(351)를 통해 회전 블록(311)의 회전 중심축(313)을 한 쪽 또는 다른 한 쪽 방향으로 회전시키며 회전 블록(311)을 좌측 또는 우측 방향으로 회전시킨다.

그러면, 상기와 같이 제1 그립퍼(331)를 통해 성형 소재(3)를 그립핑 한 상태로 구동부(351)를 통해 회전 블록(311)을 회전시킴으로서 성형 소재(3)의 루프 부위를 비틀림 교정할 수 있게 된다.

여기서, 상기 구동부(351)는 제2 작동 실린더(357)의 작동 로드(358)가 반대 방향으로 전후진 작동함에 따라, 래크 바아(355)가 서로 반대 방향으로 전후진 운동하며 그 래크 바아(355)에 치합된 피니언 기어(353)를 일측 또는 다른 일측 방향으로 회전시킬 수 있다.

이에 회전 중심축(313)은 일측 또는 다른 일측 방향으로 회전하게 되고, 회전 블록(311)은 회전 중심축(313)을 중심으로 좌측 또는 우측 방향으로 회전할 수 있게 된다.

상기한 성형 소재(3)의 비틀림 교정 과정을 거친 후, 본 발명의 실시예에서는 단면 교정유닛(410)을 통해 성형 소재(3)의 플랜지부 단면을 교정한다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 단면 교정유닛(410)의 제3 작동 실린더(431)를 작동시켜 회전 몸체(411)를 하측 방향으로 회전시키며 제2 그립퍼(451)를 통해 성형 소재(3)의 플랜지부를 그립핑 한다.

따라서, 상기와 같이 제2 그립퍼(451)를 통해 성형 소재(3)의 플랜지부를 그립핑 한 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 제3 작동 실린더(431)를 작동시켜 회전 몸체(411)를 상하 방향으로 선회시킴으로써 성형 소재(3)의 플랜지부를 단면 교정할 수 있게 된다.

이 때, 상기 회전 몸체(411)는 지지블록(471)의 궤적 홀(473)에 결합된 롤러(415)에 의해 그 궤적 홀(473)의 궤적을 따라 상하 방향으로 선회할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 상술한 바와 같은 교정기(200)를 통해 성형 소재(3)의 품질 치수 교정을 실시함으로써 원하는 치수의 완제품 성형을 완료하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치(100) 및 이를 이용한 초고장력강 부품 제조 방법에 의하면, 종래의 핫 스탬핑 성형 기술과 달리, 레이저 트리밍 공정을 생략하여 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제품 성형의 공정들이 자동으로 이루어지고 열처리와 냉각 시간이 짧아 생산성을 향상시킬 수 있고, 차체 부품의 대량 생산 및 혼류 생산이 가능하다는 잇점이 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 가열 챔버에서 제품 소재를 일정한 온도로 유지시킬 수 있으므로, 차체 부품의 성형 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치에 적용되는 팔레트의 변형예를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초고장력강 부품 제조 장치(100)는 냉각 챔버(80)에서 질소 가스를 이용하여 성형 소재들(3)을 냉각시키지 않고, 냉각수로서 성형 소재들(3)을 냉각시키는 팔레트(810)를 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 팔레트(810)는 지지 프레임(811)과, 다수 개의 사각형 스토리지 플레이트들(813)과, 다수 개의 클램퍼들(851)과, 냉각수 분사유닛(871)을 포함한다.

상기 지지 프레임(811)은 스토리지 플레이트들(813)을 지지하기 위한 것으로, 그 스토리지 플레이트들(813)의 각 모서리 부분을 지지하는 다수 개의 수직봉들(815)과, 이 수직봉들(815)을 수평 방향으로 연결하는 수평봉들(817)을 포함한다.

여기서, 상기 수직봉들(815)은 사각형 스토리지 플레이트들(813)의 각 모서리부를 지지(연결)하며, 수직 방향으로 직립하게 배치된다. 이 경우 상기 수직봉들(815)은 상단이 폐쇄되고 하단이 개방된 파이프 형태로 이루어진다.

그리고, 상기 수평봉들(817)은 수직봉들(815)을 지지하는 것으로, 각각의 스토리지 플레이트(813)에 대응하여 수직봉들(815)을 가로 및 세로 방향으로 각각 연결한다.

이 경우, 상기 수평봉들(817)은 양단이 개방된 파이프 형태로 이루어지며, 이들 양단이 수직봉들(815)에 연결되며, 수평봉들(817)의 내부는 수직봉들(815)의 내부와 연결될 수 있다.

상기에서 스토리지 플레이트들(813)은 성형 소재(3)를 지지하는 사각 형상의 플레이트로서 구비되며, 지지 프레임(811)의 수직봉들(815)에 상하 방향을 따라 다수 층으로 장착된다.

상기 각 스토리지 플레이트(813)의 모서리부는 수직봉들(815)에 연결되는 바, 그 수직봉들(815)은 스토리지 플레이트(813)의 각 모서리부를 관통하며 그 모서리부에 용접 식으로 고정될 수 있다.

상기 클램퍼들(851)은 각각의 스토리지 플레이트(813)에 로딩된 성형 소재(3)의 가장자리 부분(플랜지부)를 클램핑하며 고정시키기 위한 것이다.

상기 클램퍼들(851)은 스토리지 플레이트(813)에 놓여지는 성형 소재(3)의 가장자리 부분에 대응하여 그 스토리지 플레이트(813)에 연속적으로 설치될 수 있다.

상기 클램퍼(851)는 성형 소재(3)의 가장자리 부분을 로케이팅 하는 로케이터(도면에 도시되지 않음)와, 그 가장자리 부분을 규제하는 클램프 바디(853)와, 로케이터와 클램프 바디(853)가 힌지 결합되며 작동 로드의 전후진 작동으로서 클램프 바디(853)를 회전시키는 클램프 실린더(855)를 구비하고 있다.

이러한 클램퍼들(851)은 소정 부품을 클램핑 하며 규제하는 공지 기술의 클램핑 장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 냉각수 분사유닛(871)은 가열 챔버(70)에서 클램퍼들(851)에 의해 클램핑 된 상태로 열처리된 성형 소재들(3)로 냉각수를 분사하여 그 성형 소재들(3)을 급랭시키기 위한 것이다.

상기 냉각수 분사유닛(871)은 팔레트(810)의 지지 프레임(811)에 구성되는 바, 지지 프레임(811)의 수직봉들(815) 및 수평봉들(817)에 형성되는 냉각수 공급 통로(881)와, 수직봉들(815) 및 수평봉들(817)에 연속적으로 설치되는 다수 개의 분사 노즐들(883)을 포함하고 있다.

상기에서 냉각수 공급 통로(881)는 수직봉들(815) 및 수평봉들(817)이 파이프 형태로 이루어지는 바, 이들 수직봉(815)과 수평봉(817)의 내부 공간으로서 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 수직봉들(815) 및 수평봉들(817) 내부의 냉각수 공급 통로(881)는 상호 연결된다. 그리고 상기 수직봉들(815)은 상단이 폐쇄되고 하단이 개방된 파이프 형태로 이루어짐에 따라, 그 하단부로 냉각수가 유입될 수 있다.

즉, 상기 수직봉들(815)의 하단부에는 냉각수가 냉각수 공급 통로(881)로 유입될 수 있는 냉각수 유입부(885)가 형성된다.

따라서, 상기 냉각수 유입부(885)로 유입된 냉각수는 수직봉들(815) 및 수평봉들(817)의 내부에서 냉각수 공급 통로(881)를 따라 흐를 수 있다.

상기 분사 노즐들(883)은 수직봉들(815) 및 수평봉들(817) 내부의 냉각수 공급 통로(881)를 따라 흐르는 냉각수를 스토리지 플레이트(813) 상의 성형 소재(3)로 분사하기 위한 것이다.

상기 분사 노즐들(883)은 수직봉들(815) 및 수평봉들(817)에 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 연속적으로 설치되며, 이들 수직봉(815)과 수평봉(817) 내부의 냉각수 공급 통로(881)와 상호 연결될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서 수직봉들(815)의 냉각수 유입부(885)로 유입된 냉각수는 수직봉들(815) 및 수평봉들(817)의 내부에서 냉각수 공급 통로(881)를 따라 흐르며 분사 노즐들(883)을 통해 스토리지 플레이트(813) 상의 성형 소재(3)로 분사될 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 팔레트들(810)이 냉각 챔버(80)로 이동된 상태에서, 그 냉각 챔버(80)에서 팔레트들(810)의 냉각수 분사유닛(871)을 통해 성형 소재들(3)로 냉각수를 분사하여 그 성형 소재들(3)을 급랭시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 질소 가스와 같은 냉각 매체를 사용하지 않고, 팔레트들(810)에 구비된 냉각수 분사유닛(871)을 통해 냉각수를 분사하여 성형 소재들(3)을 냉각시킬 수 있으므로, 전체 시스템의 구성을 단순화시킬 수 있고, 초기 투자비를 절감할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 블랭크 2... 강판 시트
3... 성형 소재 10... 냉간 성형유닛
11... 제1 금형 12... 제2 금형
13... 제3 금형 14... 제4 금형
50, 810... 팔레트 53... 지지 프레임
61... 클램프 로드 69... 클램프 핑거
70... 가열 챔버 80... 냉각 챔버
200... 교정기 210... 클램핑유닛
310... 비틀림 교정유닛 410... 단면 교정유닛
871... 냉각수 분사유닛

Claims (21)

1. (a) 강판 시트로부터 절단된 블랭크를 제공하는 과정;
   (b) 상기 블랭크를 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형하는 과정;
   (c) 냉간 성형된 성형 소재들을 다수 개의 팔레트들에 고정하는 과정;
   (d) 상기 팔레트들을 가열 챔버로 이동시키고, 상기 가열 챔버에서 성형 소재들을 일정 온도로 가열하는 과정;
   (e) 상기 팔레트들을 냉각 챔버로 이동시키고, 상기 냉각 챔버에서 성형 소재들을 냉각하는 과정; 및
   (f) 상기 열처리 공정 및 냉각 공정에서 변형된 상기 성형 소재들의 품질 치수를 교정기를 통해 교정하는 과정;
   을 포함하며,
   상기 (f) 과정에서는, 상기 교정기에서 클램핑유닛을 통해 성형 소재를 고정하고, 비틀림 교정유닛을 통해 성형 소재를 비틀림 교정하며, 단면 교정유닛을 통해 성형 소재의 플랜지부 단면을 교정하는 초고장력강 부품 제조 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 (b) 과정에서는,
   상기 블랭크를 다수 개의 금형을 통해 드로우 성형 가공, 1차 트림 가공, 리스트라이크 가공, 피어싱 및 2차 트림 가공을 순차적으로 진행하는 초고장력강 부품 제조 방법.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 다수 개의 금형들을 통해 상기 블랭크를 6초의 생산 속도로서 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 성형하는 초고장력강 부품 제조 방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 (c) 과정에서는,
   상기 팔레트에 구비된 클램퍼를 통해 상기 성형 소재들을 고정하는 초고장력강 부품 제조 방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 (d) 과정에서는,
   상기 가열 챔버에서 상기 성형 소재를 750~1000℃로 가열하는 초고장력강 부품 제조 방법.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 (e) 과정에서는,
   상기 냉각 챔버의 질소 분위기에서 상기 성형 소재들을 냉각하는 초고장력강 부품 제조 방법.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 (e) 과정에서는,
   상기 팔레트들에 구비된 냉각수 분사유닛을 통해 냉각수를 분사하며 상기 성형 소재를 냉각하는 초고장력강 부품 제조 방법.
8. 삭제
9. 강판 시트로부터 절단된 블랭크를 완제품에 대응하는 형상으로 냉간 형성하는 냉간 성형유닛;
   상기 냉간 성형유닛에 의해 성형된 성형 소재들을 고정하는 다수 개의 팔레트들;
   상기 팔레트들에 고정된 성형 소재들을 일정 온도로 가열하기 위한 가열 챔버;
   상기 가열 챔버에서 가열된 성형 소재들을 냉각하기 위한 냉각 챔버; 및
   상기 가열 챔버에서 열처리되고 냉각 챔버에서 냉각된 상기 성형 소재들의 치수를 교정하기 위한 다수 개의 교정기들;을 포함하며,
   상기 교정기는 프레임과, 상기 프레임에 설치되며 상기 성형소재를 클램핑 하는 클램핑유닛과, 상기 성형 소재의 한쪽 단부를 그립핑 한 상태로 상기 프레임에 좌우 회전 가능하게 설치되며 상기 성형 소재를 비틀림 교정하는 비틀림 교정유닛과, 상기 프레임에서 상기 성형 소재를 사이에 두고 이의 양측에 복수 개로 배치되고 상기 성형 소재의 양측 플랜지부를 그립핑 한 상태로 상기 프레임에 상하 회전 가능하게 설치되며 상기 성형 소재의 플랜지부 단면을 교정하는 단면 교정유닛을 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 냉간 성형유닛은,
    상기 블랭크를 드로우 성형하는 제1 금형과,
    상기 드로우 성형된 블랭크의 외곽부를 1차적으로 트리밍 가공하는 제2 금형과,
    상기 1차 트리밍 가공이 완료된 블랭크를 리스트라이크 가공하는 제3 금형과,
    상기 리스트라이크 가공이 완료된 블랭크를 피어싱 가공 및 2차 트리밍 가공하는 제4 금형
    을 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 팔레트는,
    지지 프레임과,
    상기 지지 프레임에 다수 층으로 장착되며, 상기 성형 소재를 지지하는 다수 개의 스토리지 플레이트들과,
    상기 지지 프레임에 고정된 다수 개의 클램프 실린더들에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형 소재의 가장자리 부분을 지지하는 다수 개의 클램프 핑거들이 일체로 구비된 클램프 로드들
    을 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
12. 제9 항에 있어서,
    상기 팔레트는,
    지지 프레임과,
    상기 지지 프레임에 다수 층으로 장착되며, 상기 성형 소재를 지지하는 다수 개의 스토리지 플레이트들과,
    상기 스토리지 플레이트에 다수 개로 설치되며, 상기 성형 소재의 가장자리 부분을 클램핑 하는 클램퍼들
    을 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 팔레트는,
    상기 지지 프레임에 구비되어 상기 성형 소재들로 냉각수를 분사하며 상기 성형 소재들을 냉각하는 냉각수 분사유닛
    을 더 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 지지 프레임은,
    상기 스토리지 플레이트의 각 모서리 부분을 지지하는 다수 개의 수직봉들과,
    상기 수직봉들을 수평 방향으로 연결하는 다수 개의 수평봉들을 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 냉각수 분사유닛은,
    상기 수직봉 및 수평봉의 내부에 서로 연결되게 형성되는 냉각수 공급 통로와,
    상기 수직봉 및 수평봉에 연속적으로 설치되고, 상기 냉각수 공급 통로와 연결되며 상기 성형 소재로 냉각수를 분사하는 분사 노즐들
    을 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
16. 삭제
17. 제9 항에 있어서,
    상기 클램핑유닛은 클램핑 실린더에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 적어도 하나의 클램핑 바디를 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
18. 제9 항에 있어서,
    상기 비틀림 교정유닛은,
    상기 성형 소재의 한 쪽 단부에 대응하여 상기 프레임에 좌우 회전 가능하게 설치되는 회전 블록과,
    상기 회전 블록에 연결되게 설치되고, 제1 작동 실린더에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형 소재의 한 쪽 단부를 그립핑 하는 제1 그립퍼
    를 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 비틀림 교정유닛은 상기 회전 블록을 좌우 방향으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하며,
    상기 구동부는 상기 회전 블록의 회전 중심축에 결합되는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 상하 측에 결합되는 한 쌍의 래크 바아와, 상기 래크 바아에 연결되게 설치되는 한 쌍의 제2 작동 실린더를 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
20. 제9 항에 있어서,
    상기 단면 교정유닛은,
    상기 성형 소재를 사이에 두고 이의 양측에서 상기 프레임에 상하 방향으로 선회 가능하게 설치되는 회전 몸체와,
    상기 프레임에 고정되며 상기 회전 몸체에 힌지 결합되는 제3 작동 실린더와,
    상기 회전 몸체에 연결되게 설치되며, 상기 성형 소재의 플랜지부를 그립핑 하는 제2 그립퍼
    를 포함하는 초고장력강 부품 제조 장치.
21. 제20 항에 있어서,
    상기 회전 몸체는,
    상기 프레임에 설치된 지지블록의 궤적 홀에 가이드되며 상하 방향으로 선회하는 것을 특징으로 하는 초고장력강 부품 제조 장치.

Images