성형 도구(FORMING TOOL)

공개특허 10-2004-0094415
- 1 -
(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
B21D 11/20
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2004-0094415
2004년11월09일
(21) 출원번호 10-2004-7011750
(22) 출원일자 2004년07월29일
번역문 제출일자 2004년07월29일
(86) 국제출원번호 PCT/EP2003/000775 (87) 국제공개번호 WO 2003/064071
(86) 국제출원출원일자 2003년01월27일 (87) 국제공개일자 2003년08월07일
(30) 우선권주장 10203491.5 2002년01월30일 독일(DE)
(71) 출원인 에콜드 게엠베하 앤드 컴패니 카게
독일 37444 세인트 안드레아스버그
(72) 발명자 레큐이스,헬무트
독일 51647 굼머스바크 나크텐스트라쎄 24
(74) 대리인 황의창
심사청구 : 없음
(54) 성형 도구
요약
본 발명은 성형 장치(10)와 이 성형장치에 대해 성형 대상의 구조 부재 영역부(2)를 고정시키는 고정 장치(8)를 포함
하는 구조 부재 영역부의 성형 도구 및 구조 부재 영역부(2)를 성형 장치(10)에 대해 정렬하는 방법에 관한 것이다. 본
발명의 성형 도구에 의하면, 상기 성형 장치(10)는 성형체(30)를 가진 개별 작동식 안내 요소(26)로 이루어진 가동 구
조체를 구비하고, 상기 성형체(30)는, 상기 안내 요소(26)에 힘이 가해질 경우, 상기 구조 부재 영역부(2)를 능동적으
로 가압함으로써 상기 구조 부재 영역부(2)가 상기 고정 장치(8)에 의해 마찰 고정되어 있는 동안 그 두께의 전체 또
는 일부에 걸쳐 소성변형이 일어나도록 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 방법에 의하면, 성형 장치(10)를 이
용해서 성형체(30)의 가압작업에 의해 구조 부재 영역부(2)의 전체 두께 또는 일부 두께에 걸쳐서 소성변형의 형태로
복수개의 국부 변형부를 순차적으로 형성시킨다.
대표도
도 2
명세서
기술분야
본 발명은 성형 장치 및 고정 장치를 포함하는 구조 부재 영역부 성형 도구에 관한 것으로서, 성형될 구조 부재 영역
부는 성형 장치에 대해 고정될 수 있다. 또한, 본 발명은 구조 부재 영역부를 성형 장치에 대해 정렬하는 방법에 관한
것이다.
공개특허 10-2004-0094415
- 2 -
배경기술
구조 부재 영역부(대형 구조물의 일부 영역을 총칭하는 개념임)는, 예를 들면, 항공기 제작 및 선박 건조 시 부하 지지
영역부로서 특히 널리 사용된다. 이들은, 예를 들면, 벽, 칸막이 벽, 바닥, 또는 데크와 같이 다양한 단면 형상을 갖는
구조물로서 사용된다. 구조 부재 영역부는 그 두께가 수십미터의 범위내에서 여러 가지로 달라질 수 있으며, 항공기
제작 및 선박 건조 시에 있어서 구조 부재 영역부의 두께는 그 강도 또는 부하지지력에 의해서 결정되는 것이 아니라
주로 화염 차단 및 방화 성능에 관한 행정관청의 규제조건에 의해서 결정된다.
편평한 형상의 구조 부재 영역부를 강화하고 부하지지력을 향상시키고자 할 때에는 두께를 늘리기 보다는 부하 지지
영역부의 배면에 보강재를 용접하게 된다. 이러한 보강재를 용접하는 경우에는, 용접 작업에 따른 수축 현상으로 인
하여 “용접 왜곡”이 발생하고 이로 인하여 편평한 구조 부재 영역부가 굴곡 변형을 일으킨 다. 이 때문에 많은 시간과
비용을 들여 굴곡변형부를 정밀하게 바로 잡는 작업을 하지 않으면 아니된다. 굴곡변형부는 육안으로 관찰할 수 있을
정도로 심한 것일 수도 있으며, 구조 부재 영역부로 이루어진 부품을 조립하여 전체 구조물을 만드는 경우처럼 정밀
도가 중요시 되는 경우에는 여러 가지의 문제점을 발생시키게 된다.
예를 들면, 굴곡변형을 보정하기 위해서 충진재를 사용하는 경우가 자주 있는데, 이러한 충진재를 사용하면 원가가
상승되는 것은 물론이거니와, 구조 부재 영역부를 조립해서 만든 전체 구조물의 무게 중심이 변화하게 되는 바람직하
지 못한 현상이 발생한다. 굴곡변형을 감소시키기 위한 목적으로, 용접 작업 중 구조 부재 영역부를 구속시키는 방법(
대형 부품에는 부적합한 것으로 판명됨)을 이용하기도 하고 레이저 용접 방법을 이용하기도 한다. 이러한 방법은 용
접 왜곡을 감소시키는데 효과가 있는 것이 사실이나 제조원가를 상승시키는 원인이 된다. 또한, 구조 부재 영역부를
바로 잡기 위한 목적으로 예를 들면, 화염 평탄화 또는 평탄화 롤링 방법과 같은 다른 종류의 평탄화 방법을 이용하기
도 하는데, 이러한 방법에 의하면 프레스를 사용하여 구조 부재 영역부의 전체에 굽힘 모멘트를 가하게 된다. 이와 같
이 굽힘 모멘트를 가하려면 필연적으로 도구의 이동거리가 커지고 부하가 증가하게 되는 문제점이 있다.
발명의 상세한 설명
따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 종래기술의 문제점을 해결할 수 있고, 간단하고 저렴한 방법으로 구조 부재 영역부
를 성형함으로써 필요한 평탄도를 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 서두에서 언급한 형태의 성형 도구에 의해서 달성되는 바, 이 성형 도구에 있어서 성형 장치
는 성형체를 가진 개별 작동식 안내 요소로 이루어진 가동 구조체를 구비하고, 상기 성형체는, 안내 요소에 힘이 가해
질 경우, 구조 부재 영역부를 능동적으로 가압함으로써 상기 구조 부재 영역부가 고정 장치에 의해 마찰 고정되어 있
는 동안 그 두께의 전체 또는 일부에 걸쳐 소성변형이 일어나도록 한다.
본 발명에 따른 성형 도구에 있어서, 고정 장치는 처리될 상기 구조 부재 영역부 또는 성형 도구에 대응하는 구조 부
재 영역부의 상기 섹션에 위치하여 상기 구조 부재 영역부를 마찰에 의해 고정한다. 상기 구조 부재 영역부 위에 정렬
되는 상기 성형 도구는 성형체를 구비하는, 힘이 가해질 수 있는, 별도로 작동 가능한 안내 요소들의 가동 구조체를 갖
는다. 별도로, 또는 그룹으로, 이들 안내 요소들은, 각각의 힘이 가해진 후, 그들에 부착된 성형체를 그의 이격된 위치
로부터 상기 구조 부재 영역부로 안내하며, 상기 성형체는 상기 구조 부재 영역부 내로 가압된다. 상기 구조 부재 영역
부의 일부를 성형하기 위한 작업을 구성하는 상기 가압 작업은 상기 구조 부재 영역부로 상기 성형체를 유입시킴으로
서 상기 구조 부재 영역부의 형상이 원래대로 복구되도록 하여 굴곡변형부를 보정한다. 성형체의 가압에 의해 소재의
소성가공이 이루어지며, 이러한 소성가공은 구조 부재 영역부 두께의 전체 또는 일부에 걸쳐서 행하여진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 성형 도구는 가동 슬라이드에 부착된다. 그 결과, 상기 성형 도구는, 고정
부가 중립 지역이어야 할 필요가 없으 며, 상기 구조 부재 영역부가 다시 고정되어야만 하지 않고도, 상기 고정 장치에
의해 고정되는 상기 구조 부재 영역부에 대해 횡단되어, 보다 큰 부분 전체에 걸쳐 규정된 경제적인 작업이 이러한 방
식으로 가능하게 된다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 성형 도구 및/또는 가동 슬라이드는 캐리지에 부착된 레일 위에서 안내되며,
상기 캐리지는 상기 구조 부재 영역부에 대해 횡단 가능하다. 상기 구조 부재 영역부 위에서, 예를 들면 휠 위에서, 이
동될 수 있는 이러한 캐리지에 대한 부착은 이동될 상기 성형 장치가 처리될 상기 영역부의 원하는 어떤 위치로든 이
동되는 것을 가능하게 하는 반면, 상기 성형 도구 및/또는 레일위의 슬라이드의 안내는, 상기 캐리지가 고정 상태인
경우, 상기 성형 도구 자체가 상기 구조 부재 영역부에 대해 선형 방향으로, 예를 들면 상기 구조 부재 영역부 내의 용
접부와 평행하게, 정확한 일차원 이동을 하도록 보장한다. 이러한 경우, 상기 캐리지 위의 상기 안내 요소의 배열을 구
비하는 강체 빔의 선택적 부착 또한 가능하며, 상기 구조 부재 영역부에 대한 상대적 이동은 상기 캐리지의 이동 때문
에 단독으로 발생할 수도 있을 것이다.
공개특허 10-2004-0094415
- 3 -
이러한 목적으로, 상기 슬라이드는 실린더에 의해 작동될 수 있는 작동 장치에 의해 용이하게 이동될 수 있다. 상기
작동 장치는 상기 슬라이드에 구동력을 제공하여 원하는 위치로 후자를 횡단시키며, 또한, 유압 또는 공기압 실린더를
통해 구동하도록, 예를 들면, 전기 모터 등과 같은 다른 작동 요소를 제공하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 성형 도구의 성형 장치의 안내 요소는 제 1 방향으로 이격된 위치에 배열하여, 그들이 일차원 가동 배
열을 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 거의 직선을 따라 가는, 예를 들면, 용접부를 따라 가는 성형 섹션을 추적하는
경우, 이는 상기 구조 부재 영역부의 신속하며 효과적인 처리를 가능하게 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 성형
도구의 상기 안내 요소는 상기 제 1 방향에 대해 대략 직각을 이루는 또 다른 방향으로 이격된 위치에 배열된다. 이러
한 방식으로, 우선, 예를 들면, 하나의 방향으로 향하는 복수의 배열은 서로에 대해 평행하게 작동될 수 있다. 그러나,
추가의 방향으로의 배열이 특정 방향을 따라 갈 필요는 없지만, 상기 배열은 성형 작업에 적용될 수 있으며, 그에 따라
, 특정 상황에 대해 설계될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에 가능한 비-직선의 추적은 복수의 평행 배열의 안내 요소들
중 하나, 예를 들면, 프로세스 컴퓨터의 규정된 작동에 의해 달성될 수 있다.
성형 작업의 하자 없는 순차 수행을 위해, 복수의 안내 요소는 상기 구조 부재 영역부의 대칭적 부하가 상기 안내 요
소들 사이에 위치되는 가상의 대칭 평면에 대한 압착 작업 중에 산출될 수 있는 방식으로 공동으로 작동될 수 있는 것
이 바람직하다. 예를 들면, 8개의 안내 요소로 된 배열의 경우, 제 1 및 제 8 안내 요소, 또는 제 1, 제 2, 제 7 및 제 8
안내 요소는 처리 도구 및 처리된 공작물 모두에 관하여 발생하는 균일한 축 하중 위에 작용된다. 이는 상기 구조 부
재의 기울음 및 성형 도구에서의 방해 모두가, 시간 및/또는 재료의 손실과 함께, 예방된다는 이점이 있다.
상기 안내 요소를 작동하기 위해, 이들 각각은 압력 실린더를 통해 작동되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 압축 실린
더의 적절한 작동을 가정하면, 상기 압축 실린더에 저장된 에너지는 상기 안내 요소로 해제 및 전달되며, 상기 안내 요
소는 교대로 상기 구조 부재 영역부의 방향으로 상기 성형체와 함께 가속된다. 이러한 경우, 상기 안내 요소는 복원 스
프링을 구비하는 펀치 형태로 설계되는 것이 바람직하며, 상기 펀치는 상기 성형체와 상기 복원 스프링을 안내하여
상기 펀치가 압착 작업 후 초기 위치로 되돌아오도록 보장한다. 상기 안내 요소의 작동은 이러한 경우 압축 실린더에
의한 작동에 대해 제한되지 않으며; 상기 압축 실린더 및 상기 복원 스프링 대신, 예를 들면, 밸브 제어를 구비하는 이
중-작동 유압 실린더로 하는 작업 또한 수용 가능하다.
찍은 자국을 형성시키고 소성가공을 행하기 위해, 상기 성형 도구의 단부는 원 또는 타원의 부채꼴 형태의 단면으로
설계되어 상기 구조 부재 영역부로 가압될 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 산출된 상기 찍은 자국의 형태 및 깊이
및 상기 성형체의 형상 또한, 적용될 힘과 마찬가지 방식으로, 처리될 상기 영역부 및 그의 재질, 예를 들면, 탄성 계수
에 따라 다르다. 원하는 성형 결과를 얻기 위한 이들 변수들은 예비 테스트 과정 내에서 결정될 수 있으며, 또한, 다른
디자인의 성형체를 사용하는 것도 물론 가능하다.
처리될 상기 구조 부재 영역부를 고정하기 위해, 바람직한 실시예에 있어서, 상기 고정 장치는 자기력 생성 수단을 갖
는다. 자성 금속 물질이 상기 구조 부재 영역부에 사용되는 경우, 상기 영역부는 상기 수단에 의해 정렬 및 고정될 수
있다. 또한, 상기 고정 장치가, 동시에 또는 선택적으로, 진공력 발생 수단을 갖는 것도 바람직하다. 이러한 수단은, 예
를 들면, 알루미늄으로 이루어진 구조 부재 영역부를 정렬 및 고정하는 것이 필요한 경우, 흡착 장치의 형태로 사용된
다.
상기 처리될 구조 부재 영역부의 판 두께가 두께 공차로 인해 부분적으로 상당히 변화할 수 있으므로, 상기 고정 장치
가 상기 구조 부재 영역부의 불균일성을 보정하도록 레일 위에 이동 가능하게 장착되는 것도 바람직하다. 상기 구조
부재 영역부의 불균일성에도 불구하고, 상기 이동 가능한 장치는 상기 구조 부재 영역부가 상기 안내 요소에 대해 평
평한 배열을 이루도록 하여 균일한 처리를 보장한다. 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 센서 시스템이 관련
변수들을 추적하도록 상기 성형 도구위에 제공된다. 상기 센서 시스템은, 예를 들면, 상기 영역부 또는 용접부의 평탄
도를 추적하기 위한 광학 센서를 포함할 수도 있다. 상기 센서에 의해 생성되는 신호들은 상기 제어에 대한 변수를 제
어하는 대로 교대로 피드백 되어 성형 작업 중에 다음 작업 단계에 직접 영향을 미치게 된다.
한편, 상기한 본 발명의 목적은, 성형 장치를 이용해서 성형체의 가압 작업에 의해 구조 부재 영역부의 전체 두께 또는
일부 두께에 걸쳐서 소성변형 형태로 복수개의 국부 변형부를 순차적으로 형성시키는 구조 부재 영역부 성형 방법에
의해서 달성할 수 있다. 상기 구조 부재 영역부는, 상기 성형 장치에 의해 상기 영역부로 가압되는 성형체에 의해, 그
리고, 상기 성형체의 상기 찍은 자국에 부여된 평탄화 구간 내에서 발생되는 상기 구조 부재 영역부의 소성가공에 의
해, 부분적 성형을 겪게 된다. 이러한 소성가공은, 상기 성형체의 상기 찍은 자국 부분에서 상기 재료가 “완전히 소성
가공되는”결과, 전체 구조 부재 두께에 대해 연장될 수도 있다. 이는 제조 공정 중에 상기 구조 부재 영역부에서 발생
하는 불균일성이 제거될 수 있도록 한다. 상기 방법이 통상의 굽힘 압축에 대해 대응하는 성형 장치의 통합에 의해 수
행될 수 있다고 하더라도, 상기 재료의 단순한 국부적 부하만이 발생하므로, 처리될 상기 영역부의 전체 굽힘 모멘트
는 단지 이러한 과정에서 부수적 역할을 할 뿐이다. 굽힘 압축이 상기 방법에서 사용되는 경우, 전체 영역부의 전체
굽힘 중의 힘 보다 상당히 낮은 힘이 사용되므로, 그 단면은 상당히 감소할 수 있다.
공개특허 10-2004-0094415
- 4 -
상기 구조 부재 영역부를 섹션별로 처리하기 위해, 사용되는 상기 성형 장치는 그에 부착되는 성형체를 구비하는 측-
방향 이격된 안내 요소의 일 또는 이차원 배열인 것이 바람직하다. 이러한 배열은 고정식 안내 요소와 함께 상기 영역
부의 복수의 규정된 포인트의 순차적 국부적 처리를 가능하게 한다. 상기 배열의 안내 요소들은 횡단 수단에 체결되는
것이 바람직하며, 상기 황단 수단 위에서 안내되어, 상기 구조 부재 영역부에 대해 점차적으로 대체된다. 상기 안내
요소들은 상기 횡단 수단에 의해 상기 구조 부재 영역부에 대해 이동될 수 있어, 상기 구조 부재 영역부의 보다 큰 부
분이, 어떻든 변화하는, 상기 영역부를 고정하지 않고도 처리될 수 있도록 한다. 결국, 상기 성형 장치 및 고정 장치가
규정된 위치 내의 상기 구조 부재 영역부 위에 정렬되는 전체 장치의 일부인 경우가 바람직하다. 상기 구조 부재 영역
부가 상기 고정 장치의 고정 상태로부터 해제됨에 따라, 상기 전체 장치는 상기 구조 부재 영역부에 대해 횡단될 수
있어, 결국, 새롭게 고정된 후, 상기 영역부 위의 어떤 원하는 위치든 상기 성형 장치에 의해 도달 및 처리될 수 있도록
한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 커다란 영역부에 대한 신속하며 하자 없는 처리를 위해, 복수의 안내 요소들은, 그들이
상기 안내 요소들 사이의 가상의 대칭 평면에 대해 상기 구조 부재의 균일한 하중을 생성하는 방식으로, 동시에 작동
된다. 따라서, 상기 성형 도구의 전체 배열 또한 균일한 하중을 받으며, 이러한 전체 배열은 하자 전체에 대한 영향을
덜 받도록 한다.
상기 구조 부재 영역부의 재료의 소성가공이다른 성형 작업과 비교하여 작은 힘의 신속한 적용을 토대로 하므로, 안
내 요소의 가압 및 소성가공 작업은 0.01 ~ 5초 사이의 시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 가압 및 소성
가공 작업은 0.05 ~ 0.5초 사이의 시간 동안 이루어지는 것이 더욱 바람직하며, 특히, 1/10초 이내가 바람직하다. 이
러한 시간 내에, 찍힌 자국은 상기 안내 요소에 부착된 성형체에 의해 상기 구조 부재 영역부 내에 생성되며, 상기 성
형체에 가해지는 힘에 의해, 상기 성형체의 관통 깊이는 예를 들면 백분의 몇 mm의 범위 내에서 각각의 재료에 따라
변화하여, 상기 찍힌 자국 자체가 상기 영역부의 불균일성에 대해 전혀 실질적 기여를 하지 못하는 반면, 보다 큰 크기
의 상기 영역부의 불균일성은 소성가공에 의해 제거되도록 한다.
상기 영역부를 신속한 구역 변경을 통해 신뢰성 있고 규정된 처리를 하도록 보장하기 위해, 본 발명에 따른 방법에 있
어서, 상기 구조 부재 영역부의 정렬 중에 사용될 자기력 및 진공력을 위한 준비가 이루어진다. 이들 힘에 의해, 처리
될 상기 영역부는 단순한 방식으로 고정될 수 있으며, 복잡한 고정 요소가 제공되지 않고도 다시 해제될 수 있다.
환경 보호 및 작업 안전을 고려하여, 본 발명의 방법에 있어서, 상기 성형 작업은 다른 성형 공정과 비교하여 상대적
으로 조용하게 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 구조 부재 영역부의 일부 섹션만이
항상 일시적으로 영향을 받고, 이러한 섹션의 규정된 포인트만이 동시에 일시적으로 영향을 받으므로, 상기 구조 부재
영역부의 처리 중의 소음의 발생은 전체 성형 방법과 비교하여 현저히 감소된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 구조 부재 영역부 위에 배치되며 성형 장치와 고정 장치를 갖는 성형 도구의 단면도.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 절취한 성형 도구의 종단면도.
도 3은 성형 도구를 위에서 본 평면도.
실시예
도 1은 구조 부재 영역부(2)의 일부를 도시하는 바, 그 아래 부분에는 보강 봉(4)이 수직방향으로 돌출하도록 부착된
다. 용접 공정을 통해 상기 보강 봉(4)을 부착하다보면, 용접영역 내의 소재에는 용접 왜곡이 발생한다. 따라서, 상기
보강 봉(4)을 향하고 있는 구조 부재 영역부(2)의 표면에는, 용접부(도시되지 않음)가 도면의 평면에 직교하는 방향으
로 상기 보강 봉(4)을 따라 평행하게 형성된다.
상기 구조 부재 영역부(2)위에는 고정 장치(8) 및 성형 장치(10)를 갖는 성형 도구(6)가 배치된다. 상기 고정 장치(8)
는 측방향으로 평행하게 이격 배열되는 흡착 수단으로 이루어지며, 이 흡입 수단은 대략 직사각형 단면을 갖는 진공
챔버(12)를 구비한다. 상기 흡착 수단은 구조 부재 영역부(2)위에 놓여지게 되며, 진공 챔버(12)의 배기에 따라 구조
부재 영역부92)를 파지하여 성형 장치(10)에 대해 정렬시킨다. 이 경우, 각각의 진공 챔버(12)에 의해 파지되는 구조
부재 영역부(2)의 흡착 영역은 진공 챔버의 개방부를 막는 벽체로서의 역할을 하게 된다. 상기 구조 부재 영역부(2)를
향하고 있는 진공 챔버(12)의 측벽(14)의 단부에는 밀봉 시일(16)이 부착되며, 이 밀봉 시일(16)은 진공을 발생시키
공개특허 10-2004-0094415
- 5 -
는데 중요한 역할을 한다.
상기 구조 부재 영역부가 불규칙한 형상을 가지고 있는 점을 감안해서, 상기 흡착 장치는 휘어질 수 있는 소재로 제작
하며, 관절식 연결 부재(20)를 이용해서 펀치 장착 부재(18)에 설치한다. 이 경우, 상기 펀치 장착 부재(18) 그 자체는
구조 부재 영역부(2)와 대면하는 레일(24)의 측면에 부착되며, 이 레일(24) 위에는 슬라이드(22)가 설치되어 도면의
평면에 직교하는 방향으로 안내된다. 상기 펀치 장착 부재(18) 사이에는 안내 요소(26)가 배치되며, 이 안내 요소(26)
는 압축 실린더(28) 및 성형체(30)를 구비하는 것으로서, 상기 구조 부재 영역부(2)와 대면하도록 상기 슬라이드(22)
위에 장착된다. 압축 실린더(28)가 작동되면, 안내 요소(26)는 성형체(30)와 함께 구조 부재 영역부(2)를 향해 이동하
게 되고, 이 과정에서 상기 안내 요소(26)는 진공 챔버(12) 사이의 간극을 통과하도록 배향된다. 이 경우, 진공 챔버들
사이의 간극 개수에 대응하여 평탄화 영역의 성형작업이 이루어진다. 상기 성형체(30)가 구조 부재 영역부(2)의 평탄
화 영역을 가압하고나면, 안내 요소(26)는 스프링(도시하지 않음)에 의해 성형체(30)와 함께 초기위치로 복귀하고, 그
후 다시 작동하여 다음의 성형 작업을 수행하게 된다.
도 2 는 일렬로 배열된 복수개의 측방향 이격 안내 요소(26)로 이루어진 가동 구조체를 도시하는 바, 이들 안내 요소(
26)는 구조 부재 영역부(2)의 위에서 슬라이드(22)에 이동 가능하게 설치된다. 상기 슬라이드(22)는 레일(24)을 따라
이동하며, 이 레일(24)은 캐리지(34)의 섀시를 구성하는 두개의 수직 지지 봉(32) 사이에서 길게 연장되는 것으로 당
해 수직 지지 봉(32)에 고정되어있다. 레일(24)이 설치된 수직 지지 봉(3)의 반대쪽에는 상기 슬라이드(22)를 구동하
기 위한 작동 장치(36)가 레일(24)과 같은 높이로 설치되고, 수직 지지 봉(3)의 하단부에는 휠(38)을 부착하기 위한
장착부를 구비함과 아울러 구조 부재 영역부(2)에 대하여 평행하게 연장되는 횡단 연장 봉이 설치된다.
상기 슬라이드(22)의 이동에 따라, 상기 안내 요소(26)의 가동 구조체는 가로 방향, 즉, 수평 방향으로 선형 운동을 하
게 되고, 이에 의해 각각의 안내 요소(26) 및 성형체(30)는 구조 부재 영역부(2)의 위에서 진공 챔버(12)사이의 간극
을 따라 하나의 가압 위치로부터 다음의 가압 위치로 이동한다. 도면에 도시된 12개의 안내 요소(26) 중 6번째와 7번
째 안내 요소 사이에 가상의 대칭 평면이 있다고 보면, 대칭적으로 배열된 복수개의 안내 요소들은 이 가상의 대칭 평
면을 중심으로 동시에 작동함으로써 상기 구조 부재 영역부(2)와 장치 전체에 대칭적인 부하를 가 할 수 있게 된다. 이
경우, 상기 가상의 대칭 평면을 중심으로 대칭적으로 배열된 안내 요소(26)들을 여러 가지로 다르게 조합하여 동시에
혹은 순차적으로 작동시키는 것도 가능하다. 상기 캐리지(34)에 부착된 휠(38)을 이용하면, 성형 장치 및 고정 장치로
구성된 장비 전체를 구조 부재 영역부(2)에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해서는, 먼저 진공 챔버(12)
에 공기를 도입하여 구조 부재 영역부(2)로부터 장비를 탈거시키고, 다음 작업 위치로 이동한 후 배기를 하여 장비를
다시 고정한다. 그 후, 성형 도구를 다른 위치로 이동시켜 구조 부재 영역부의 소성 가공을 계속할 수 있다.
한편, 상기 휠(40) 중 하나가 부착된 캐리지(34) 부분, 예를 들면, 상기 횡단 지지 봉(38) 중 하나에는 센서(42)가 설
치된다. 이러한 센서(42), 예를 들면, 광학 센서는 상기 구조 부재 영역부(2)의 위에서 용접 경로를 추적한다. 용접 경
로, 용접 단부, 기타 용접부 특성이 미리 정해져있지 않을 경우에는, 상기 센서(42)에 의해 생성된 신호를 이용해서 안
내 요소(26)의 작동, 슬라이드(22) 또는 캐리지(34)의 가로방향 이동 경로 등을 제어할 수 있다.
도 3에는 구조 부재 영역부를 생략한 채로 본 발명의 성형 도구가 평면도로서 도시되어있다. 이 도면을 보면 안내 요
소(26)가 슬라이드(22)상에 일차원의 직선 형태로 배열되어 있음을 알 수 있다. 이러한 배열의 안내 요소는 상기 구조
부재 영역부(2)의 평탄화 영역 위를 가로방향으로 이동할 수 있다. 또한, 이 도면을 보면 슬라이드(22)가 레일(24)에
의해 어떻게 안내되는지 그리고 레일(24)이 지지 봉(32)에 어떻게 고정되는지를 알 수 있다. 상기 슬라이드(22)를 이
동시키기 위한 작동 장치(36)는 레일(24) 및 슬라이드(22)의 반대쪽에서 지지 봉(22)에 부착된다. 상기 흡착 장치의
진공 챔버(12)를 파지하는 펀치 장착 부재(18)는 관절식 연결편(20)을 갖는 것으로, 도면에서 보았을 때 레일(24)의
뒤쪽에 배치된다. 복수개의 진공 챔버(12)는, 그 선단부가 도 3에서 도면 관찰자를 향하고 있는 것으로, 수평 방향으
로 나란히 인접해서 배열되며, 모서리 부분이 라운드 처리된 대략 직사각형 단면을 갖는다. 또한, 도 3으로부터 명백
한 바와 같이, 본 발명에 따른 성형 도구는 구조 부재 영역부(2)의 원하는 위치 어디에든 설치하여 굴곡부를 가공할 수
있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
성형 장치와 이 성형장치에 대해 성형 대상의 구조 부재 영역부를 고정시키는 고정 장치를 포함하는 구조 부재 영역
부의 성형 도구에 있어서, 상기 성형 장치(10)는 성형체(30)를 가진 개별 작동식 안내 요소(26)로 이루어진 가동 구조
체를 구비하고, 상기 성형체(30)는, 상기 안내 요소(26)에 힘이 가해질 경우, 상기 구조 부재 영역부(2)를 능동적으로
가압함으로써 상기 구조 부재 영역부(2)가 상기 고정 장치(8)에 의해 마찰 고정되어 있는 동안 그 두께의 전체 또는
일부에 걸쳐 소성변형이 일어나도록 하는 것을 특징으로 하는 성형 도구.
청구항 2.
공개특허 10-2004-0094415
- 6 -
제 1 항에 있어서, 상기 성형 장치(10)는 가동 슬라이드(22)에 부착되는 것을 특징으로 하는 성형 도구.
청구항 3.
제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 성형 장치(10) 및/또는 상기 가동 슬라이드(22)는 캐리지(34)에 부착된 레일(24)위에
서 안내되며, 상기 캐리지(34)는 상기 구조 부재 영역부(2)를 가로질러 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는
성형 도구.
청구항 4.
제 2 또는 3 항에 있어서, 상기 가동 슬라이드(22)는 실린더 구동식 작동 장치(36)에 의해 이동될 수 있는 것을 특징
으로 하는 성형 도구.
청구항 5.
제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 장치(10)의 안내 요소(26)는 제 1의 방향으로 나란히 이격 배열되
는 것을 특징으로 하는 성형 도구.
청구항 6.
제 5 항에 있어서, 상기 성형 장치(10)의 안내 요소(26)는 상기 제 1 방향에 대해 거의 직각을 이루는 다른 하나의 방
향으로 나란히 이격 배열되는 것을 특징으로 하는 성형 도구.
청구항 7.
제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수개의 상기 안내요소(26)는 그들 사이에 위치하는 가상의 대칭 평면을 중
심으로 대칭적 하중이 가압 작업 중 상기 구조 부재 영역부에 가해질 수 있도록 한꺼번에 작동될 수 있는 것을 특징으
로 하는 성형 도구.
청구항 8.
제 1 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 안내 요소(26)는 압축 실린더(28)로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하
는 성형 도구.
청구항 9.
제 1 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내 요소(26)는 복원 스프링을 구비하는 펀치의 형태로 설계되는 것을
특징으로 하는 성형 도구.
청구항 10.
제 11 항에 있어서, 상기 구조 부재 영역부로 가압될 수 있는 상기 성형체 (30)의 단부는 원 또는 타원의 부채꼴 단면
으로 설계되는 것을 특징으로 하는 성형 도구.
청구항 11.
제 1 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 장치(8)는 자력 생성 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성형 도구.
청구항 12.
제 1 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 장치(8)는 진공력 생성 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성형 도
구.
청구항 13.
제 3 내지 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 장치(8)는 상기 구조 부재 영역부의 불균일성을 보정하기 위해 상
기 레일(24)위에 이동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 성형 도구.
청구항 14.
제 1 내지 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 관련 변수를 추적하기 위한 적어도 하나의 센서 시스템을 더 구비하는 것을
특징으로 하는 성형 도구.
청구항 15.
구조 부재 영역부를 성형 장치에 대해 정렬하여 구조 부재 영역부를 성형하는 방법에 있어서, 성형 장치(10)를 이용
해서 성형체(30)의 가압작업에 의해 구조 부재 영역부(2)의 전체 두께 또는 일부 두께에 걸쳐서 소성변형 형태로 복
수개의 국부 변형부를 순차적으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 구조 부재 영역부의 성 형 방법.
청구항 16.
공개특허 10-2004-0094415
- 7 -
제 15 항에 있어서, 상기 성형 장치(10)는 성형체(30)가 부착된 측방향 이격 안내 요소(26)를 일차원 또는 이차원으
로 배열한 구조체임을 특징으로 하는 방법.
청구항 17.
제 16 항에 있어서, 상기 안내 요소(6)의 구조체는 횡단 수단에 고정되며, 이 횡단 수단의 안내를 받으면서 상기 구조
부재 영역부(2)에 대해 점차적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 18.
제 15 내지 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 장치(10) 및 상기 고정 장치(8)는 규정된 작업 위치에서 상기 구
조 부재 영역부 위에 정렬되는 전체 장치의 일부인 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 19.
제 15 내지 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 장치(10)의 복수개의 상기 안내요소(26)는 그들 사이에 위치하
는 가상의 대칭 평면을 중심으로 균일한 하중이 상기 구조 부재 영역부에 가해질 수 있도록 동시에 작동되는 것을 특
징으로 하는 방법.
청구항 20.
제 15 내지 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 안내 요소(26)의 가압 및 소성가공 작업은 0.01 ~ 5초의 시간 동안 행하여
지는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 21.
제 15 내지 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 안내 요소(26)의 가압 및 소성가공 작업은 0.05 ~ 0.5초의 시간 동안 행하
여지는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 22.
제 15 내지 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 안내 요소(26)의 가압 및 소성가공 작업은 1/10초의 시간 동안 행하여지는
것을 특징으로 하는 방법.
청구항 23.
제 15 내지 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조 부재 영역부(2)의 정렬 중에 자력 및 진공력이 사용되는 것을 특
징으로 하는 방법.
청구항 24.
제 15 내지 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 작업은 다른 성형 방법에 비해 상대적으로 조용하게 행하여지는
것을 특징으로 하는 방법.
도면
공개특허 10-2004-0094415
- 8 -
도면1
도면2
도면3