KR100578939B1

KR100578939B1 - 이형스트립의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR100578939B1
Application number: KR1020030068518A
Authority: KR
Inventors: 김충열
Original assignee: 김충열
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2006-05-12
Also published as: KR20050032451A

Abstract

본 발명은 평스트립폭 양측 또는 중앙부에 스트립 길이방향으로 凹형과 凸형의 돌기를 성형하는 것으로, 파워트렌지스터용 리드후레임 또는 콘넥터 등의 소재와 정보, 통신기기 및 의료기기 등의 정밀 부품에 사용하는 이형 스트립의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 하롤축 중앙에 돌출롤을 형성하고, 돌출롤 좌우측면에 대칭으로 제1, 제2 공전롤과 자전롤을 구비시킨 하롤과 평형롤을 상롤로 구성한 롤셋트(압연기)의 상하롤 사이로 소재 평스트립을 통과시켜, 스트립 중앙좌우측부를 상기 돌출롤 및 제1·제2공전롤과 자전롤이 압연을 행하여 스트립폭 단면에 凹, 凸형의 후부와 박부를 갖는 이형스트립으로 성형하는 과정이 연속적으로 이루어지는 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

이형스트립의 제조방법 및 장치{Production method ＆ Equipment of Multi Gauge Strips}

도 1a, 1b, 1c는 종래의 제조방법을 설명하기 위한 참고도.

도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 롤셋트의 전면구성도.
도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 롤셋트의 측면 구성도.

도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 제조장치에서 이형스트립의 성형과정을 보여주는 개념도

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 롤셋트의 전면 구성도
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 성형 과정 설명도

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*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

H : 상롤 B : 하롤 R : 롤셋트

1F : 장입롤셋트 θ : 취입각 10 : 하롤축

11 : 돌출롤 12 : 제1공전롤 13 : 제2공전롤

14 : 자전롤 32,33,34 : 이형스트립 121,131,141 : 내주

122,132,142 : 내외주 두께 123, 133 : 凹홈

본 발명은 평스트립 소재폭 양측 또는 중앙부에 소재길이 방향으로 凹형과 凸형의 돌기를 성형하는 것으로, 파워트렌지스터(power transistor)용 리드후레임(lead frame) 또는 콘넥터(connector)등의 소재인 이형스트립(strip)제조방법에 관한 것이다.

이형스트립은 후부는 열방출기능을 갖고 박부는 리드(lead)역할을 하도록 후·박부를 갖으며, 후부와 박부의 두께비(후부/박부)는 3전후로 두께차가 크며, 가공은 압연방향의 직각 방향으로 행해져야 하므로 통상의 압연방법으로는 불가하여 다양한 방법들이 개발되어 적용되고 있으나 작업난이도가 높고 생산성이 낮은 것으로 알려져 있다.
제조기술은 평스트립에 후부와 박부를 형성시키는 이형성형공정이 주공정이며, 이후는 통상의 방법으로 상하롤 일측에 이형형상으로 성형시킨 롤로 압연을 행하며, 중간에 소둔 공정을 추가한다.

상기 이형스트립 제조방법으로 알려진 종래의 기술들은 깍아서 박부를 성형하는 밀링(Milling)방법, 부이(V)형 다이스(Dice)를 이용하는 부이밀(V-Mill)법, 롤(Roll)에 凹凸형을 형성시켜 압연하는 엠지알(MGR)법이라고 불리는 방법 등이 있다.

이와 같은 종래기술에서, 밀링 방식은 평스트립에서 후부는 두고 박부가 될 부분을 깎아내여 이형스트립으로 제조하는 방법으로 미국 특허 제 4037445호와 제 4523364호 등이 있으나 박부가 될 부분을 깎아내야 하므로 재료 이용율이 낮으며 밀링날의 마모로 절삭면이 점차 거칠어지는 품질문제와 이로 인한 장재인 코일(coil)재 가공이 불가한 단점이 있다.

부이밀 방식은 일본 특허공보 제 소52-36512호와 제 소53-7302호 및 일본공개 특허공보 제 평2-182339호 등에 유사한 내용으로 게재되어 있으며 이형스트립 개발 초기부터 적용되어온 방법으로 알려져 있다.

특징은 도 1a에 도시한 바와 같이 평롤(1)의 가압구동으로 평스트립 소재(2)는 다이스(3)의 凹홈 (33)내로 삽입되어 후부로 성형되고, 후부 양측면은 경사면(31)을 따라 V자형으로 스트립폭이 박부로 넓어지는 과정이 순차 연속 진행되며 성형 단계별 스트립(21, 22)형상을 거쳐 후부(23a)와 박부(23b)를 갖는 이형스트립(23)으로 성형되도록 한것이다.

그러나 평롤은 수평 왕복운동을 하며 전후 1회는 부하와 무부하를 반복하여야 하므로 소재 진행(생산)속도와 가압력에 제한이 따르며, 凹홈부 입구의 예각(32)부분은 가압하중에 취약하여 금형수명이 짧다.

다음은 압연방식을 적용한 엠지알법이라고 불리는 압연식 제조방법으로 미국특허 제 4578979호와 일본공개특허공보 제 소59-78701호에 유사한 내용으로 게재되어 있다.

특징은 도 1b에 도시한 바와 같이 凹凸형의 상하롤(a, b)을 배설한 제 1번 롤셋트(1)와 상하롤을 평롤(a', b')로 구비한 제 2번롤셋트(2)를 교번하여 다수단의 롤셋트를 연속일렬 배열한 롤셋트의 상하롤 사이를 평스트립(10)이 통과하며 곡면을 갖는 스트립(11)으로 성형되며 동시에 좌우단부는 압연되여 박부(12)를 형성한후 이를 평형스트립(13)으로 성형하는 과정을 8회이상 거쳐 성형경계부(15)를 스트립 폭 내측으로 넓히도록 한것이다.

일반적으로 압연은 소재 스트립 두께를 줄여서 길이를 연신시키는 것이므로 동일소재 폭 방향으로 전신시키는 성형은 불가하다. 그러므로 이형성형을 위해 소재 폭 양측만 압연을 하여 박부로 성형시는 박부체적이 길이로 연신되여 압연 자체가 불가하게 된다. 그러나 롤폭(성형폭)이 좁을 경우는 소재길이로의 연신보다 폭 방향으로 전신량이 커진다.

때문에 상기 성형과정에서 박부(12)폭을 넓히면 폭방향 전신량보다 길이 방향 연신량이 많아져 박부에 파도형상을 갖게 되며 이것이 누적되면 압연 자체가 불가 하므로 성형폭을 좁게 하여 롤셋트의 수요가 많은 것이며, 이것은 다품종의 규격별 생산공구인 상하롤의 수요가 많아져 제조원가를 높이는 원인이된다.

또 다른 압연방법으로 일본 공개특허공보 제 평6-134541호와 이와 유사한 미국 특허 제 5890389호는 도 1c에 도시와 같이 각 롤셋트(1,2,3)의 상롤(IU)은 아령(dumbbell)형상의 일체형으로 평면(12)및 경사면(13)과 경사각을 갖고 점차 넓어지고 중앙에 凹홈(11)깊이는 얕아지게 구성한 각 롤셋트의 상하롤 사이를 소재(20)가 지나며, 성형단계별 스트립(21,22,23)형상으로 성형하는것이다.

상기 성형과정은 앞서 설명한 엠지알방법이 스트립 폭 외측에서 내측으로 성형하는 것과 반대로 내측에서 외측으로 넓게 성형하는 점만 다를 뿐, 다양한 규격을 갖는 이형스트립의 품종별 생산공구인 롤은 설계 및 제작과 관리가 어려워 작업성이 난이하고, 고가인 공구의 소요가 많아 제조원가를 높이는 이유는 엠지알방법과 크게 다르지 않다.

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이상 살펴본 종래방법에서 생산성이 낮고 공구비가 높아 제조원가를 높이는 이유 외에, 형상별 성형에 제약으로 다양한 형상요구를 수용하지 못하는 단점이 있다.

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본 발명의 목적은 종래의 이형스트립 제조방법에서 살펴본 문제점을 해결하기 위하여, 롤셋트의 각성형롤을 내외주경이 각각 다르나 내외주 두께를 동일하게 형성시킨 평판형으로 단순화하여 분할배치 하므로서, 용이한 제작과 다양한 제품형상 및 규격에 호환성을 갖게 하고, 자전과 공전하는 방식을 적용하여 성형효율을 높이여 종래 다수단의 역할을 일개단의 롤셋트로 수행토록 하므로서, 높은 경쟁력을 갖는 이형스트립 제조방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 롤중앙에 凸형의 돌기부를 형성한 하롤과 평형롤을 상롤로 구비한 장입롤셋트와, 하롤축 중앙에 돌출롤을 형성하고 돌출롤 좌우측면에, 내외주두께는 동일하고 내외주경이 제2공전롤 보다 큰 제1공전롤과, 제2공전롤 보다 외주경이 작으며 곡면을 갖고 하롤축에 고정된 자전롤을 외경순으로 대칭으로 구비한 하롤과, 평형롤로 상롤을 구비한 제1롤셋트와, 제1롤셋트와 동일한 구성을 갖되 제 1롤셋트의 제1, 제2공전롤과 자전롤의 외주폭 보다 넓게 구비된 제2 롤셋트의 순으로 일렬 연속배열하여 구성한 제조장치의 각 상하롤 사이를 평스트립이 통과하며, 상기 장입롤셋트에서 소재 평스트립 중앙에 ㄷ 자형상을 성형하는 단계와 제1롤셋트에서 상기 ㄷ자형상 좌우측부에 凹홈을 성형하고, 상기 凹홈 성형부 좌우측부에 凹홈을 재성형 하고, 凹홈 재성형부 좌우측부에 만곡의 곡면을 성형하여 제1이형스트립으로 성형하는 단계와, 제2롤셋트에서 제1롤셋트에서의 단계별 성형폭 보다 넓은 성형폭으로 동일 과정을 거쳐 제2이형스트립으로 연속성형이 이루어지도록 구성하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도2a, 도2b, 도2c의 도시를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 2c의 도시는 본 발명의 제1실시예에 따른 이행스트립의 성형장치와 성형과정을 보여주는 배면도로서, 스트립(30)이 장입롤셋트(1F)와 제1,2롤셋트(1R, 2R)를 이송하며 변형되는 단계별 과정을 보여준다.

평스트립(30)은 평롤(01)중앙에 돌출부(02)를 형성한 하롤(B)과 평형의 상롤(도시없음)로 구비된 장입롯셋트(1F) 상하롤 사이를 상롤의 가압회전을 따라 이송하며, 중앙부에 돌출부의 가압으로 ㄷ자홈(03)이 성형되며, ㄷ자홈체적 만큼 폭이 넓어진 스트립(31)으로 성형되여 제1롤셋트로 이송된다.
제1롤셋트(1R)는 도2a의 도시에서와 같이 하롤축(10) 중앙에 돌출롤(11)을 형성하고, 돌출롤 좌우측으로 돌출원(12')을 갖인 제1공전롤(12)과 제1공전롤보다 외주와 내주(131)경이 작은 제2공전롤(13)과 외주에 곡면을 갖고 제2공전롤보다 외주와 내주(141)경이 작으며 내주(141)면이 하롤축(10)에 고정된 자전롤(14)순으로 대칭으로 배설하되, 배설된 각롤(12,13,14)의 내외주 두께(122,132,142)는 동일하며 자전롤(14)내주면은 고정키(101)로 외측은 고정너트(15)로 고정되었다.

그러므로 제1,2공전롤(12,13)의 내주(121,131)상면은 하롤축 상단면과 접면되고, 내주하면은 공간을 이루며, 자전롤(14)의 내주(141)면은 하롤축에 고정된다. 또 제1공전롤(12)의 돌출원(12') 상단 외주면은 돌출롤(11) 좌우측 상단 외주면과 연결되어, 하롤축(10)의 돌출롤(11)과 각롤(12,13,14)의 상단 외주면은 상롤(1H)하면과의 사이에 이형스트립(32)형상의 공간을 형성하며, 이 상태는 상하롤이 회전하며 계속유지 된다.
상기 이형스트립 형상의 공간은 각롤(12,13,14)의 외내주(121, 131, 141)경은 다르나 내외주두께(122,132,142)는 동일하므로, 소재(30)가 상롤의 가압회전으로 성형되며 이송될 때, 돌출롤과 자전롤은 축과 같이 자전을 하며 제1,2공전롤은 자전을 하는 하롤축경을 따라 공전을 하므로 상하롤의 중심선에서는 각롤의 외주면이 동일한 위치를 갖기 때문이다.

상기 도2C의 장입롤셋트(1F)에서 이송된 각롤(11,12,13,14)위의 스트립(31)은 상롤의 가압구동으로 제1공전롤(12)이 앞서 성형한 ㄷ자홈(03) 좌우측에 凹홈(123)을 성형하면 2개의 凸형후부(T)는 돌출롤 凹홈(11')내로 삽입되어 형성된다.

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동시에 제2공전롤(13)은 凹홈(123)좌우측에 凹홈(133)을 성형하여 단면이 ㅌ자형상의 스트립으로 성형되고, 이어서 자전롤(14)은 凹홈(133)좌우측에 곡면(143)을 성형하여 스트립 박부폭이 凹홈(123,133)과 곡면(143)체적만큼 폭이 넓어져 ㅠ자형단면을 갖는 제1이형스트립(32)으로 성형되는것이다.
이상의 과정에서 장입롤셋트(1F)를 무부하 통과시키면 凸형이 1개인 이형스트립으로 성형 할 수 있다.
상기 제1이형스트립(32)이 성형되는 과정을 보다 상세히 살펴보기 위해 도2b에 도시를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도2a에서 돌출롤(11) 좌우측에 외경순으로 배열한 각롤(12,13,14)의 측면 구성은 도2b의 도시와 같이 상하롤(1H,1B)사이로 이송되는 스트립(30)하면과 각롤(11,12,13,14)과의 사이에 각각 다른 취입각(1,2,3,4θ)이 외주크기와 배열순으로 형성된다.

따라서 상하롤 회전시 외주경이 큰 제1공전롤(12)의 취입각(1θ)은 롤 중앙선단에서 먼저 스트립과 접면되며, 이어서 제2공전롤(13)과 자전롤(14)순으로 스트립과 접면하게 된다.
상기와 같은 조건에서 상롤(1H)은 가압구동 되므로 제1공전롤(12)은 앞서 성형된 ㄷ자홈 좌우외측에 凹홈(123)을 성형하며, 동시에 돌출롤(11)은 후부를 압연하고, 이어서 제2공전롤(13)이 凹홈(133)을 성형하고, 자전롤(14)도 곡면(143)을 성형하여 제1이형스트립(32)으로 연속성형하는 것이다.
상기에서 제1공전롤이 성형한 凹홈(123) 외측을 제2공전롤이 凹홈(133)을 성형할 때, 제1공전롤의 외주경은 제2공전롤보다 크므로 스트립중앙내측으로 소재 변형은 발생하지 않으며, 이 상황은 자전롤 또한 같다.
상기와 같이 제1롤셋트(1R)을 거치며 성형된 제1이형스트립(32)은 도2c의 제2롤셋트(2R) 상하롤 사이로 이송된다.
제2롤셋트(2R)는 도2a,2b의 도시와 같이 제1롤셋트(1R)의 구성과 동일하다. 다만 하롤에 구비된 각롤(12,13,14)의 폭이 제1롤셋트의 롤 폭보다 넓게 각롤(22,23,24)을 구성한 것이다.

그러므로 제2롤셋트(2R) 상하롤(2H,2B)의 성형과정은 상기 제1롤셋트(1R)의 성형과정과 동일한 과정을 거쳐 凹홈(211,212)과 곡면(213)을 성형하여 제1이형스트립(32)보다 두께는 얇고 폭은 넓어져 ㅑ자형상의 제2이형스트립(33)으로 성형하는 것이다.
이상과 같이 제1,2롤셋트의 각롤이 박부 폭을 전신시킬 때 체적일부가 길이방향으로 연신되는 경우는 후부의 두께 즉, 돌출롤의 凹홈(11',21')깊이를 줄여 후부를 연신 시키므로서, 후부와 박부의 두께비를 동일하게 유지할 수 있다.

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이상의 과정을 거쳐 성형된 이형스트립(33)은 통상의 방법으로, 압연롤 상하 일측에 이형스트립형상을 형성시키여 압연과 소둔을 행하여 타발에 적합한 질별을 갖는 이형스트립(34)으로 가공된다.

상기와 같이 살펴본 제조방법은 평판형의 롤을 적용하므로 제작이 용이하고 자전과 공전을 시키므로서 롤별 각각의 취입각을 갖어 성형효율을 높일 수 있으며, 형상 및 두께비등 조건에 따라 롤셋트의 개수를 선별적용할 수 있는 등의 장점을 갖는다.

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도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이형스트립 제조방법을 설명하기 위한 롤셋트의 구성을 나타낸 것이다.

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롤셋트의 구성과 성형과정은 제1실시예에서와 동일하다. 다만 하롤(1B)의 돌출롤(11) 좌우측에 구비시킨 각롤(12,13,14)의 외주 및 내주(121,131,141)경과 내외주 두께(122,132,142)를 동일하게 하고, 각 롤의 내주(121,131,141)경은 하롤축(10)경보다 크게 한 것이다.

그러므로 상하롤(1H,1B) 사이를 스트립(30)이 이송될 때 각 롤(12,13,14)은 공전을 하고 돌출롤(11)은 자전을 하며 성형부위는 각롤(12,13,14)외주가 함께 가압하게 되므로 각롤별 취입각은 동일한 상태에서 이루어지는 것만 제1실시예의 제1,2롤셋트의 성형과정과 다르다.
이때 각롤(12,13,14)의 내주경을 하롤축(10)경에 고정시키면 돌출롤(11)과 함께 자전을 하게 되며, 반대로 돌출롤을 축에서 분리하면 각롤(11,12,13,14)은 전부 공전을 한다. 또 내주(121,131,141)경을 동일하게 하고 외주는 제품 형상에 대응시킬 수도 있으며, 각롤폭을 연결시켜 일체형 롤로도 적용할 수 있다.

상기 각조건으로 구성된 롤셋트를 병행 배열시킬수도 있으므로, 가공소재의 재질 및 형상과 두께비등에 따라 롤 및 롤 셋트 구성을 다양하게 적용할 수 있는등 많은 장점을 갖고 있다.
도4는 본 발명의 제3실시에 따른 스트립 중앙에 凹형상을 갖은 이형스트립 제조방법을 설명하기 위한 롤셋트의 구성을 나타낸 것이다.
롤셋트의 구성은 상롤(1H)을 평롤로하고, 하롤(1B)은 평형의 하롤축(10)경 중앙에 제1공전롤(12)과 그 좌우측에 제2공전롤(13)을 배설하고, 그 좌우측은 자전롤(14)과 돌출롤(11)을 하롤축(10)에 고정키(101)와 고정너트(15)로 고정되도록 하였다.
각롤(12,13,14,11)은 제1공전롤(12)좌우측에 배열 순으로 외주와 내주(121,131,141,111)경이 작고, 돌출롤(11) 내주(111)경은 자전롤(11)과 같아 하롤축과 함께 자전을 하며, 제1,2공전롤은 공전을 하고, 상롤과 하롤에 구비된 각롤(12,13,14,11)의 외주면과 사이에 凹홈(21)을 갖은 이형스트립형상의 공간을 형성한다.
상기 공간은 제1실시예에서 도2a,도2b의 도시로 설명한 내용과 동일이유로 형성되며, 상하롤 회전시 계속 유지된다.
성형과정도 제1실시예에서와 같이 상롤(1H)의 가압회전으로 스트립(20)은 상하롤 사이를 이송하며, 중앙에 제1공전롤(12)이 凹홈을 성형하며 동시에 제1공전롤 좌우측의 제2공전롤(13)이 凹홈을 성형하고, 성형된 凹홈 좌우외측에 자전롤(14)이 곡면(14')을 성형하여 중앙에 확대된 凹홈(21)을 갖는 이형스트립(22)으로 성형된다.
상기 凹홈(21)이 성형된 이형스트립(22)은 凹홈(21)을 성형한 각롤(12,13,14,11)의 롤폭을 넓힌 각롤(도시없음)을 이송하며 凹홈(21)을 凹홈(23)폭으로 성형시켜 스트립 중앙에 凹형을 갖는 이형스트립(24)으로 성형 된다. 상기 과정중 돌출롤(11)은 凹홈(21,23)좌우측 후부를 압연한다.
이상과 같이 본발명의 제3실시예에서는 凸형상의 성형뿐만아니라, 凹형의 이형스트립도 롤 위치변경으로 성형이 용이함을 보여 주는 것이다.

이상과 같이 살펴본 본 발명은 하롤에 구비한 각롤 형상을 평판형으로 단순화하여 설계 제작 및 보수 재사용을 용이하게 하여 비중이 큰 공구비 절감을 가능하게 하며, 다품종 생산에 공구 호환성을 갖게 하여 제품형상별 수요에 대응을 용이 하게 하고, 각각의 내외주경을 갖고 자전과 공전을 행하게 하여 난 가공재와 두께비가 큰 성형도 가능케 하므로서, 종래 롤셋트 다수단의 역할을 일개단의 롤셋트가 수행할 수 있게하며, 각각다른 성형기능을 갖는 롤셋트를 병행 적용하여 성형장치의 경량화 및 제조원가 절감등 높은 경쟁력을 갖는다.

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Claims

평스트립이 압연롤 상하를 통과하며 폭방향에 후부와 박부를 성형하는 이형스트립 제조방법에 있어서, 소재평스트립(30) 중앙에 ㄷ자홈(03)을 성형하는 단계와, ㄷ자홈 좌우측부에 凹홈(123)을 성형하며 동시에 2개의 후부(T)가 형성되고, 凹홈(123)좌우측부에 凹홈(133)을 재성형하는 단계와 凹홈(133)좌우측부에 곡면(143)을 성형하여 이형스트립(32)으로 성형 하는 단계를 거친,

상기 이형스트립(32)에 상기 凹홈과 곡면을 성형하는 동일과정을 거쳐 凹홈(211,212)과 곡면(213)을 성형하여 이형스트립(33)으로 성형되는 단계가 포함되어서 연속 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이형스트립의 제조방법.
평형의 상롤(1H)과 롤중앙에 凸형의 돌기부(02)를 형성한 하롤(B)로 구비된 장입롤셋트(1F)와 하롤축(10)중앙에 돌출롤(11)을 형성하고 돌출롤 좌우측부로 돌출원(12')을 갖인 제1공전롤(12)과 그좌우측에 제1공전롤보다 외주와 내주(131)경이 작은 제2공전롤(13)과 그좌우측에 외주에 곡면을 갖고 제2공전롤보다 외주와 내주(141)경이 작고 내주(141)면이 하롤축(10)에 고정된 자전롤(14)순으로 대칭으로 배설하되, 배설된 각롤(12, 13,14)의 내외주두께(122, 132, 142)는 동일하게 형성된 하롤(1B)과, 평형롤을 상롤로 구비한 제1롤셋트(1R)와, 하롤(1B)에 구비된 각롤(12, 13, 14)의 외주폭보다 넓게 형성한 각롤(22, 23, 24)을 하롤(2B)로 구비한 제2롤셋트(2R)를 복수단 이상 배열하여 구성한 것을 특징으로 하는 이형스트립의 제조장치.
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