KR20160080465A

KR20160080465A - 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치

Info

Publication number: KR20160080465A
Application number: KR1020140192308A
Authority: KR
Inventors: 원광우; 김대근; 서종덕; 박성진; 김동권
Original assignee: 주식회사 신영
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-07-08

Abstract

차체 패널을 경량의 비철금속으로 용이하게 성형할 수 있게 하는 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형 장치가 공개된다.
본 발명의 일 양상에 따른 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형 장치는 펀치, 다이, 복수의 단자를 포함한다. 펀치는 하면에 차체 패널의 상면 형상에 대응되는 형상의 제1 성형부가 구비되고, 승강 동작한다. 다이는 펀치의 하측에 배치되며, 상면에 차체 패널의 하면 형상에 대응되는 형상의 제2 성형부가 구비되고, 펀치와 합형시 비철금속 판재를 차체 패널로 성형시킨다. 단자는 다이의 상면 일부에 마련되어 다이에 얹혀진 비철금속 판재에 전류를 인가한다.

Description

차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치{MOLD APPARATUS APPLYING PULSED CURRENT FOR CAR BODY PANEL}

본 발명은 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치에 관한 것이다.

종래에는 자동차 산업에서 강(Steel)이 많이 사용되었으나, 근래에는 환경 및 연비에 대한 관심이 증대됨에 따라 신소재가 활발히 적용되고 있다. 특히, 강에 비해 비중이 낮은 경량 비철금속의 사용이 증대되고 있다. 예로, 비철금속인 알루미늄이나 마그네슘(Mg)으로 차체 부품을 제작함으로써 자동차의 차체를 경량화하려는 노력이 계속되고 있다.

하지만, 알루미늄이나 마그네슘은 낮은 성형성과 스프링 백 때문에 성형에 어려움이 있다. 이에 부품소재를 금형 내에 투입 전에 가열하거나 금형을 가열하여 부품소재에 열전달이 되게 함으로써, 성형성을 높인 후 가공하는 온간성형이 비철금속에 적용되고 있다.

그러나, 부품 소재를 금형에 투입하긴 전에 가열한 후 성형하는 방법은 가열된 소재가 금형에 투입되는 과정에서 공기에 의해 냉각이 되어 열손실이 발생하며, 자중에 의해 변형이 된다는 문제가 있다. 또한, 가열된 금형의 열이 부품 소재에 전달되도록 하는 방식은 금형과 부품 소재가 닿는 시간이 짧아 부품 소재가 충분히 가열되지 못하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1067047호(2011. 09. 16 등록)

본 발명의 과제는 차체 패널을 경량의 비철금속으로 용이하게 성형할 수 있게 하여 차체 경량화를 확보할 수 있게 하는 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형 장치는 펀치, 다이, 복수의 단자를 포함한다. 펀치는 하면에 차체 패널의 상면 형상에 대응되는 형상의 제1 성형부가 구비되고, 승강 동작한다. 다이는 펀치의 하측에 배치되며, 상면에 차체 패널의 하면 형상에 대응되는 형상의 제2 성형부가 구비되고, 펀치와 합형시 비철금속 판재를 차체 패널로 성형시킨다. 단자는 다이의 상면 일부에 마련되어 다이에 얹혀진 비철금속 판재에 전류를 인가한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 다이와 펀치 표면에는 테프론이 코팅되어 절연될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 다이와 펀치 표면에는 절연부재가 마련되어 절연될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상온 성형성이 열악한 비철금속 판재를 가열하여 성형성을 높인 후 프레스 작업하므로, 차체 패널의 성형이 용이하게 된다. 또한, 차체 패널의 형상이 복잡한 경우라도, 결함 부위 없이 차체 패널이 성형될 수 있어 양질의 경량 차체 패널이 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 경량 차체 패널이 차체에 채용됨에 따라 차체 경량화 확보에 유리한 효과가 있다.

도 1은 차체 패널의 일 예를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 차체 패널을 성형하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치에 대한 구성도
도 3은 도 2에 도시된 다이의 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 펀치의 사시도.
도 5는 차체 패널의 다른 예를 도시한 평면도.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명되는 실시 예들을 통해 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그에 대한 설명은 생략될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 차체 패널의 일 예를 도시한 평면도이다. 도 1에 도시된 차체 패널(10)은 파티션 패널(Partition Panel)에 해당한다. 파티션 패널(10)은 도 5에 도시된 강화 패널(Reinforcement Panel, 20)과 조립되어 파티션 패널 어셈블리를 구성하는 부품이다. 파티션 패널 어셈블리는 차량의 내부 승객실과 트렁크 룸(Trunk room)을 갈라놓는 파티션 부품이다. 파티션 패널 어셈블리는 승객실의 시트 뒷부분에 장착되어 차량의 바닥과 사이드 부분을 연결하는 역할을 함과 아울러, 차량의 비틀림 방지와 승객의 안전성을 보장하는 역할을 한다.

도 2는 도 1의 차체 패널을 성형하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치에 대한 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 다이의 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 펀치의 사시도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치(100)는 펀치(punch, 110)와, 다이(die, 120)와, 복수의 단자(130)를 포함한다.

펀치(110)는 다이(120)에 대해 승강 동작한다. 펀치(110)는 유압식 또는 기계식 프레스장치의 가동 프레임(미도시)에 연결되어, 가동 프레임이 승강 동작할 때, 가동 프레임과 함께 승강 동작할 수 있다. 펀치(110)는 하면에 차체 패널(10)의 상면 형상에 대응되는 형상의 제1 성형부(111)가 형성된 구조로 이루어진다. 차체 패널(10)이 파티션 패널에 해당하는 경우, 제1 성형부(111)는 파티션 패널의 상면 형상에 대응되는 형상을 갖는다.

다이(120)는 펀치(110)의 하측에 배치된다. 다이(120)는 펀치(110)의 상승 또는 하강 동작에 따라 펀치(110)와 이형 또는 합형된다. 다이(120)는 고정 프레임(미도시) 상에 고정될 수 있다. 다이(120)는 차체 패널(10)로 성형될 비철금속 판재(P)를 공급받아서 얹어서 지지한다. 비철금속 판재(P)는 마그네슘, 알루미늄 또는 마그네슘이나 알루미늄의 합금 소재로 이루어진 판재이다.

다이(120)의 상면에는 차체 패널(10)의 하면 형상에 대응되는 형상의 제2 성형부(121)가 형성된다. 다이(120)는 펀치(110)와 합형시 비철금속 판재(P)를 차체 패널(10)로 성형시킨다. 즉, 펀치(110)가 하강해서 다이(120)와 합형될 때, 제1 성형부(111)와 제2 성형부(121) 사이에 위치한 비철금속 판재(P)가 제1,2 성형부(111)(121)에 의해 가압되면서 차체 패널(10)로 성형될 수 있다.

단자(130)는 다이(120)의 상면 일부에 마련되어 다이에 얹혀진 비철금속 판재(P)에 전류를 인가한다. 단자(130)는 사각 블록형태로 이루어져 다이(120)에 삽입되는 형태로 조립될 수도 있고, 판 형태로 이루어져 다이(120)의 표면을 감싸게 조립될 수도 있다. 단자(130)는 외부의 전원장치(140)와 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 전원창치(140)는 직류전원장치일 수도 있고, 교류전원장치일 수도 있다. 전원장치(140)는 비철금속 판재(P)가 충분히 가열될 수 있도록 고전압을 전송하는 장치일 수 있다. 단자(130)는 에너지손실을 최소화하기 위해 전기 전도성이 좋은 금(Au)이나 구리(Cu), 니켈(Ni) 등으로 제작될 수 있다. 단자(130)에 전류가 인가되면 이에 접촉된 비철금속 판재(P)에도 전기가 흘러 비철금속 판재(P)는 가열될 수 있다.

전술한 바와 같이 이루어진 펄스전류 인가 금형장치에 의하면, 상온 성형성이 열악한 비철금속 판재를 가열하여 성형성을 높인 후 프레스 작업하므로, 차체 패널(10)의 성형이 용이하게 된다. 또한, 차체 패널(10)의 형상이 복잡한 경우라도, 결함 부위 없이 차체 패널(10)이 성형될 수 있어 양질의 경량 차체 패널로 제조될 수 있다. 이러한 차체 패널(10)이 차체에 채용됨에 따라 차체 경량화 확보에 유리할 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 펀치(110)와 다이(120) 표면에는 절연부재(150)가 마련되어 절연될 수 있다. 절연부재(150)는 테프론 테이프, 폴리염화비닐(PVC) 시트, 또는 네오프렌(CR) 시트 등이 될 수 있다. 펀치(110)와 다이(120)의 표면에 절연부재(150)가 마련되는 경우, 프레스 작업을 하는 과정에서 펀치(110)와 다이(120)가 비철금속 판재(P)와 접촉되더라도 펀치(110)와 다이(120)에는 전류가 흐르지 않는다. 그리하여 다이와 펀치에 불필요하게 전류가 흘러 금형 및 금형 부품이 손상되는 문제, 비철금속 판재에 충분한 전류가 인가되지 못하여 비철금속 판재가 충분히 가열되지 못하는 문제, 에너지가 손실되는 문제 등이 발생하지 않게 된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 다이와 펀치 표면에는 테프론이 코팅되어 절연될 수 있다. 테프론은 불소와 탄소가 결합된 것으로 우수한 절연 안정성을 갖는다. 따라서 다이와 펀치 표면에 테프론이 코팅되는 경우, 프레스 작업을 하는 과정에서 펀치(110)와 다이(120)가 비철금속 판재(P)와 접촉되더라도 펀치(110)와 다이(120)에는 전류가 흐르지 않는다. 그리하여 다이와 펀치에 불필요하게 전류가 흘러 금형 및 금형 부품이 손상되는 문제, 비철금속 판재에 충분한 전류가 인가되지 못하여 비철금속 판재가 충분히 가열되지 못하는 문제, 에너지가 손실되는 문제 등이 발생하지 않게 된다.

또한, 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 양상에 따른 펄스전류 인가 금형장치는 비철금속 판재의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 온도 센서는 펀치나 다이에 마련될 수 있다. 온도 센서를 구비함으로써 인가 전압을 조절하여 비철금속 판재가 최적 성형 온도로 가열되게 할 수 있다. 그리하여 비철금속 판재를 최적 성형 온도로 가열한 후 프레스 작업을 함으로써, 양질의 차체 패널을 얻을 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 파티션 패널 20 : 차체 패널
110 : 펀치 111 : 제1 성형부
120 : 다이 121 : 제2 성형부
130 : 단자 140 : 전원장치
150 : 절연부재 P : 비철금속 판재

Claims

하면에 차체 패널의 상면 형상에 대응되는 형상의 제1 성형부가 구비되고, 승강 동작하는 펀치;
상기 펀치의 하측에 배치되며, 상면에 차체 패널의 하면 형상에 대응되는 형상의 제2 성형부가 구비되고, 상기 펀치와 합형시 비철금속 판재를 차체 패널로 성형시키는 다이;
상기 다이의 상면 일부에 마련되어 다이에 얹혀진 비철금속 판재에 전류를 인가하는 복수의 단자;
를 포함하는 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 다이와 펀치의 표면에는 절연부재가 마련되어 절연되는 것을 특징으로 하는 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 다이와 펀치의 표면에는 테프론이 코팅되어 절연되는 것을 특징으로 하는 차체 패널 성형용 펄스전류 인가 금형장치.