KR100952000B1

KR100952000B1 - 스프링 백 방지를 위한 금형

Info

Publication number: KR100952000B1
Application number: KR1020080025708A
Authority: KR
Inventors: 공호영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-03-20
Also published as: KR20090100501A

Abstract

본 발명은 스프링 백 방지를 위한 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판넬 성형 중 판넬의 측벽이 둥글게 말리는 현상을 최소화하기 위하여, 판넬의 접히는 부분 즉, 플랜지 라인(flange line)을 중심으로 회전하며 성형하도록 구성되어, 성형 후 판넬의 탄성회복에 의한 스프링 백(Spring back) 및 측벽 휨 현상을 최소화하여 동결성을 향상시키는 금형에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 하형과 상형을 포함하여 구성되고, 유입된 판넬이 상기 하형 상에 안착되어 성형되는 금형에 있어서,

상기 상형에 장착되어 상형의 승강 동작에 따라 연동되어 승강하는 스틸; 상기 스틸에 장착되어 스틸의 승강 동작에 따라 승강 이동되고, 하강 이동되어 상기 판넬을 고정해주는 패드; 상기 스틸의 양단부에 회전 가능하게 장착되어 상기 판넬을 원하는 형태로 회전 성형하는 가동 스틸; 내측면에 탄성재를 장착하고 상기 하형에 전진 이동 가능하게 장착되는 캠; 상기 상형의 양측에 장착되어 상형의 승강 동작에 따라 승강 이동되고, 하강 동작으로 상기 캠을 전진시키는 상형 드라이브;가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 금형을 제공한다.

금형, 상형, 하형, 판넬, 캠, 스프링 백, 탄성

Description

스프링 백 방지를 위한 금형{PRESS APPARATUS FOR PREVENTING SPRING BACK}

일반적으로 판형의 강판 소재를 원하는 형상의 제품으로 형성하기 위하여 벤딩 금형을 사용하고, 통상적으로 프레스장치에 적용된다. 완제품의 외향과 상응하는 프로파일을 갖는 하형다이 상에 소재를 위치시키고, 상형다이에 의해 일정 압력으로 가압하여 소재를 원하는 각도 및 형상으로 절곡시키게 된다.

그러나, 벤딩 금형은 소재를 성형하는 과정에서 탄성한계 이하의 힘을 가하거나 그 이상의 힘을 가하여도 소재의 탄성을 완전히 제거하기 어렵기 때문에, 재료가 원상태로 회복되는 현상이 나타날 수 있으며, 이러한 현상을 스프링 백(spring back)이라 한다.

첨부한 도 1은 종래 금형을 도시한 구성도이고, 도 2는 종래 금형의 작동 과정(a→e)을 도시한 동작도이며, 도 3은 종래 금형에서 판넬 성형 중 스프링 백 현상이 발생하는 과정을 도시한 도면이고, 도 4는 종래 금형에서 성형되어 스프링 백 및 측벽 휨 현상이 발생된 판넬을 나타내는 사진이다.

종래의 벤딩 금형장치는 도 1에 도시된 바와 같이 쿠션(5)이 장착된 블랭크 홀더(4)와 하형펀치(3) 및 상형(1)을 포함하여 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 벤딩 금형은 고장력강(45㎏급 이상)의 종래 성형공법(드로잉(Drawing) 공법)을 이용하여 판넬(6)을 성형하며, 이를 위하여 먼저 상기 상형(1)이 하강하여 블랭크 홀더(4)와 접촉하면서 판넬(6)을 홀딩한다.

상기 판넬(6)이 홀딩된 상태에서 상형(1)과 블랭크 홀더(4)가 하강하고, 판넬(6)의 유입이 억제되면서 상형다이(2)의 측벽면압이 지속적으로 작용하여 성형이 이루어진다.

이러한 종래 벤딩 금형은 단순 구조의 금형으로서, 강판 소재를 누르거나 캠 등의 장치 없이 단순 벤딩 가공으로 판넬을 간단하게 성형할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 벤딩 금형의 판넬 성형과정에서 도 3에 도시된 바와 같이 판넬(6)과 상형다이(2)가 슬라이딩됨으로 인해, 상기 판넬(6)이 상형다이(2)의 측벽면압을 지속적으로 받으며 성형되어, 최종 성형 후 도 4에 도시된 바와 같이 탄성회복에 의해 판넬(6)의 측벽이 둥글게 말리면서 들뜨게 되어 측벽 휨 및 스프링 백 현상이 발생하는 문제가 있다.

그리고, 상기와 같은 측벽 휨 및 스프링 백 문제로 인해 다수의 금형보정이 요구되어 금형제작원가가 상승되는 문제가 발생한다.

또한, 상기 스프링 백 현상은 소재의 특성상 완전히 제거하기 어려우며, 이렇게 생산된 일부 제품은 치수의 허용 공차를 넘어서게 되는 경우가 발생되어, 결과적으로 이러한 제품을 사용하는 기기들 역시 오동작이 유발되어 수명이 현저히 짧아지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 금형에 유입된 판넬의 성형과정에서 판넬에 작용하는 측벽면압을 최소화하여 성형 후 탄성 회복에 의해 발생하는 측벽 휨 및 스프링 백 문제를 해결할 수 있는 스프링 백 방지를 위한 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하형과 상형을 포함하여 구성되고, 유입된 판넬이 상기 하형 상에 안착되어 성형되는 금형에 있어서,

상기 상형에 장착되어 상형의 승강 동작에 따라 연동되어 승강하는 스틸; 상기 스틸에 장착되어 스틸의 승강 동작에 따라 승강 이동되고, 하강 이동되어 상기 판넬을 고정해주는 패드; 상기 스틸의 양단부에 회전 가능하게 장착되어 상기 판넬 을 원하는 형태로 회전 성형하는 가동 스틸; 내측면에 탄성재를 장착하고 상기 하형에 전진 이동 가능하게 장착되는 캠; 상기 상형의 양측에 장착되어 상형의 승강 동작에 따라 승강 이동되고, 하강 동작으로 상기 캠을 전진시키는 상형 드라이브;가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 금형을 제공한다.

그리고, 상기 스틸의 양측에 폴딩(folding) 가능하게 형성된 링크의 일단이 힌지로 장착되고, 상기 링크의 타단에는 롤링수단이 장착되어 상기 가동 스틸에 형성된 유동홈에 삽입 장착되며,

상단면이 하방으로 테이퍼지게 형성된 하형 드라이브가 상기 하형에 링크의 외측으로 장착되며, 상기 링크가 하강하면서 언폴딩(unfolding)되어 상기 가동 스틸을 회전시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 탄성재는 압축우레탄으로 이루어지고, 상기 캠의 전진 이동에 의해 가동 스틸을 가압하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 전진 이동된 상기 캠을 복귀시키는 복귀수단이 더 포함되어 상기 캠에 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스프링 백 방지를 위한 금형은 기존에 성형과정에서 판넬에 작용하는 측벽면압을 최소화하여 성형 후 판넬의 탄성 회복에 의한 측벽 휨 및 스프링 백 현상을 최소화하여 해결함으로써, 단품 판넬의 치수정도가 향상되며, 금형보정에 따라 요구되는 판넬의 보정을 위한 보정공정(Restrike)의 축소 및 삭제가 가능해지는 효과가 있다.

또한, 금형보정의 축소 및 삭제로 인해 금형 수정이 최소화되어 금형제작비용이 절감되며, 고장력강의 금형기술이 확보되어 차량 경량화를 기대할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 바람직한 일실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 금형의 일실시 예를 도시한 구성도이고, 도 6a~도 6d는 본 발명에 따른 금형의 작동 과정을 도시한 동작도이며, 도 7은 본 발명에 따른 금형에서 성형되어 스프링 백 및 측벽 휨 현상이 최소화된 판넬을 도시한 사시도이다.

본 발명에 따라 바람직하게 구현된 스프링 백 방지를 위한 금형은 판넬 성형 중 판넬이 둥글게 말리거나 들뜨는 현상을 최소화하도록 구성되어 상기 판넬의 탄성 회복에 의한 스프링 백 및 측벽 휨 현상을 최소화한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 금형은 도 5에 도시된 바와 같이, 가동 스틸(15)과 패드(12)가 장착된 스틸(11)과 상형 드라이브(17)가 설치되는 상형(10)이 구비되고, 캠(22)과 하형 드라이브(21)가 장착되는 하형(20)을 포함하여 구성된다.

이하, 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 금형은 유입된 판넬(30)이 배치되어 안착되는 하형(20)의 상측에 패드(12)가 위치되고, 상기 패드(12)는 상기 스틸(11)에 완충수단(12a)으로 연결되어 장착되며, 상기 스틸(11)도 완충수단(11a)을 통해 상형(10)에 설치된다.

상기 패드(12)는 평평한 하단면을 이용하여 성형 중 판넬(30)이 움직이지 않도록 잡아주는 역할을 하고, 상기 완충수단(11a,12a)은 상형(10)의 하강 동작에 따른 충격을 완화시킨다.

상기 스틸(11)은 상형(10)의 승강 동작에 따라 승강되며, 좌우 측부에 힌지(15a)로 연결되어 회전 가능하게 장착되는 가동 스틸(15)이 구성된다.

상기 가동 스틸(15)은, 상기 스틸(11)에 일단이 힌지(13b)로 장착된 링크(13)의 타단과 연결되는데, 상기 링크(13)의 타단에 구비된 롤링수단(14)이 상기 가동 스틸(15)에 형성된 유동홈(16)에 관통 삽입되어 구성된다.

상기 링크(13)는 폴딩(folding) 가능하도록 바 형상으로 형성된 두 개의 본체가 힌지(13c)로 연결되어 형성되고, 상기 링크(13)를 언폴딩(unfolding)시키는 힘이 작용하지 않으면 폴딩된 상태를 유지하도록 도 5에 도시된 바와 같이 양단에 복귀수단(13a)이 연결되어 장착된다.

또한, 상기 유동홈(16)은 'ㄴ'형으로 형성되어 상기 링크(13)가 언폴딩시 상기 롤링수단(14)이 유동홈(16)에 고정되게 함으로써 언폴딩된 링크(13)가 폴딩 상태로 복귀하지 않도록 일조한다.

하강하는 링크(13)를 언폴딩시키기 위하여, 상단면이 하방으로 테이퍼지게 형성된 하형 드라이브(21)가 상기 하형(20)에 링크(13)의 외측으로 장착된다.

상기 상형(10)이 하강함에 따라 폴딩된 상태의 링크(13)가 하강하면서 상기 하형 드라이브(21)의 상단면에 접하게 되고, 이에 상기 링크(13)는 하형 드라이브(21)의 상단면에 슬라이딩(sliding)되면서 가압되어 언폴딩됨으로써 상기 가동 스틸(15)을 회전시킨다.

한편, 상기 상형(10)의 양단부에는 상형(10)의 하강에 따라 상기 캠(22)을 전진시키는 상형 드라이브(17)가 구비된다.

상기 상형 드라이브(17)는 상기 캠(22)과 접하게 되는 하단면이 상방으로 테이퍼지게 형성되고, 상기 캠(22)은 상기 상형 드라이브(17)의 하단면에 대응되는 상단면이 하방으로 테이퍼지게 형성되어, 상기 상형(10)이 하강하면 상형 드라이브(17)의 하단면과 캠(22)의 상단면이 접하면서 상기 캠(22)이 슬라이딩되어 전진하게 된다.

하형(20)의 내측을 향하는 상기 캠(22)의 내측면에는 탄성재(23)가 장착되고, 상기 캠(22)이 전진 이동함에 따라 상기 탄성재(23)를 통해 최종 성형력을 전달하여, 상기 가동 스틸(15)에 의해 회전 성형된 판넬(30)을 상기 탄성재(23)가 최종 성형시키게 된다.

상기 탄성재(23)는 압축우레탄 등으로 구성될 수 있으며, 상기 캠(22)에는 복귀수단(22a)이 장착되어 성형 후 상기 상형(10)이 상승 이동하면 전진이동된 캠(22)이 상기 복귀수단(22a)에 의해 원위치로 복귀하게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 일실시 예의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 판넬(30)이 유입되어 하형(20)에 안착되면 상형(10)이 하강을 시작함에 따라 스틸(11)과 패드(12)도 하강하게 된다.

하강한 상기 패드(12)는 도 6b~도 6d에 도시된 바와 같이 판넬(30)에 접하여 상기 판넬(30)이 움직이지 않도록 잡아주고, 상기 상형(10)은 계속 하강하여 링크(13)가 하형 드라이브(21)의 테이퍼진 상단면에 접하면서 하강함에 따라 폴딩 상태에서 언폴딩 상태로 펼쳐지게 된다.

이에 따라, 초기에는 스틸(11)과 함께 판넬(30)을 프리포밍(preforming) 한 가동 스틸(15)이, 초기 프리포밍 후 판넬(30)이 접히는 부분(플랜지 라인, Flange Line)을 중심으로 회전하면서 측벽면압을 최소화하여 상기 판넬(30)을 최종 형태로 성형한다.

도 6c 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 가동 스틸(15)이 판넬(30)을 회전 성형하는 중에 하강하는 상형 드라이브(17)가 상기 캠(22)과 접하여 캠(22)이 전진 이동하고, 이에 따라 탄성재(23)가 상기 캠(22)의 최종 성형력을 전달받아 판넬(30)의 탄성력에 의한 복원을 최소화하여 성형을 완료한다.

한편, 성형이 완료된 다음, 상기 상형(10)은 상승 동작하고, 이에 따라 상기 스틸(11)과 패드(12)도 상승 동작된다.

그럼, 상기 상형 드라이브(17)가 상승하면서 더 이상 캠(22)에 힘을 가하지 않게 되고, 이에 상기 캠(22)은 복귀수단(22a)에 의해 후진 이동된다.

상기 링크(13)도 하형 드라이브(21)의 측면과 상단면에 접하면서 상승하게 되고, 복귀수단(13a)에 의해 폴딩 상태로 접히게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래 금형을 도시한 구성도,

도 2는 종래 금형의 작동 과정(a→e)을 도시한 동작도,

도 3은 종래 금형에서 판넬 성형 중 스프링 백 현상이 발생하는 과정을 도시한 도면,

도 4는 종래 금형에서 성형되어 스프링 백 및 측벽 휨 현상이 발생된 판넬을 나타내는 사진,

도 5는 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 금형의 일실시 예를 도시한 구성도,

도 6a~도 6d는 본 발명에 따른 금형의 작동 과정을 도시한 동작도,

도 7은 본 발명에 따른 금형에서 성형되어 스프링 백 및 측벽 휨 현상이 최소화된 판넬을 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상형 11 : 스틸

11a,12a,13a,22a : 복귀수단 12 : 패드

13 : 링크 14 : 롤링수단

15 : 가동 스틸 16 : 유동홈

17 : 상형 드라이브 20 : 하형

21 : 하형 드라이브 22 : 캠

23 : 압축우레탄 30 : 판넬

Claims

하형과 상형을 포함하여 구성되고, 유입된 판넬이 상기 하형 상에 안착되어 성형되는 금형에 있어서,

상기 상형에 장착되어 상형의 승강 동작에 따라 연동되어 승강하는 스틸;

상기 스틸에 장착되어 스틸의 상승 및 하강 동작에 따라 상승 및 하강되어, 상기 판넬을 고정해주는 패드;

상기 스틸의 양단부에 회전 가능하게 장착되어 상기 판넬을 원하는 형태로 회전 성형하는 가동 스틸;

내측면에 탄성재를 장착하고 상기 하형에 전진 이동 가능하게 장착되는 캠;

상기 상형의 양측에 장착되어 상형의 승강 동작에 따라 승강 이동되고, 하강 동작으로 상기 캠을 전진시키는 상형 드라이브;

가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스프링 백 방지를 위한 금형.
청구항 1에 있어서,

상기 스틸의 양측에 폴딩(folding) 가능하게 형성된 링크의 일단이 힌지로 장착되고, 상기 링크의 타단에는 롤링수단이 장착되어 상기 가동 스틸에 형성된 유동홈에 삽입 장착되며,

상단면이 하방으로 테이퍼지게 형성된 하형 드라이브가 상기 하형에 링크의 외측으로 장착되며, 상기 링크가 하강하면서 언폴딩(unfolding)되어 상기 가동 스틸을 회전시키는 것을 특징으로 하는 스프링 백 방지를 위한 금형.
청구항 1에 있어서,

상기 탄성재는 압축우레탄으로 이루어지고, 상기 캠의 전진 이동에 의해 가동 스틸을 가압하는 것을 특징으로 하는 스프링 백 방지를 위한 금형.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

전진 이동된 상기 캠을 복귀시키는 복귀수단이 더 포함되어 상기 캠에 장착되는 것을 특징으로 하는 스프링 백 방지를 위한 금형.