KR100267880B1 - 아치형 지붕 수직벽의 자기 지지형 금속 건물 및 건물 구조체 제조장치 및 방법 - Google Patents

아치형 지붕 수직벽의 자기 지지형 금속 건물 및 건물 구조체 제조장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

이동식 금속 건물 제조 장치는 판금속의 코일로부터 소정 길이의 패널을 성형하고, 성형된 패널들은 강도를 위해 측 가장자리에 연속적으로 크림프되며, 패널의 저부를 크림핑하여 만곡된다. 수직벽들과 아치형 지붕들로 된 건물 패널들이 형성될 수 있도록 크림핑 및 곡률이 자동적으로 제어된다. 이동가능한 크림핑 롤러는 곡률을 제어하도록 자동적으로 위치되며, 롤러는 회전구동장치에 영향을 주지 않으면서 움직일 수 있도록 체인 구동된다.

Description

[발명의 명칭]
아치형 지붕 수직 벽의 자기 지지형 금속 건물 및 건물 구조체 제조장치 및 방법
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 금속 건물 및 건물 구조체를 건조하기 위한 장치 및 방법의 개선에 관한 것으로서, 더 상세하게는 인접하여 접합된 패널들로 형성된 아치형 지붕, 수직 벽의 자기 지지형 금속 건물과 이들 패널들을 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
아치형 또는 곡선형으로 되고 나란히 조립되며 서로 접합되는 인접 형성된 금속 건축용의 패널들로부터 금속 건물을 제작하는 것은 종래 기술에서 공지되어 있다. 예를 들면, 너드슨 특허 3,902,288호(1975)는 지붕 패널들이 완전하게 곡선형 또는 아치형으로 되고 기초까지 연장된 건물을 보여준다. 이러한 건물에 있어서 지붕 패널들은 건물의 측벽들로서 이어지며 기본적인 건물 구조는 끝에서 관측될 때 연속적인 아치형 또는 반원형의 형태이다. 상자의 측면 가장자리 뿐만 아니라 저부에서도 형성된 패널들이 주름져서 만곡을 일으키는 이러한 건물용의 금속 패널들을 제작하기 위한 장치가 너드슨 특허 3,842,647호(1974)에 개시되어 있다. 서로 접합된 인접하는 패널들로 건물을 건축하는 방법이 너드슨 특허 3,967,430호(1976)에 개시되어 있다. 종래 너드슨 특허의 인접하는 패널들 사이의 접합부를 형성하는 접합기가 너드슨 특허 3,875,642호(1975)에 나타나 있다. 너드슨 특허에 나타난 종래 기술은 버지니아 레스톤의 M.I.C. 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 소유되어 이동식 K-span(등록상표임) 장치로 상품화되었다.
아치형 건축 구조 즉, 그 벽 및 지붕이 완전하게 아치형으로 된 구조는 장점들을 가지지만 많은 제한도 가진다. 한 제한은 수직공간의 이용을 제한하는 수직벽들이 없다는 점이다. 종종 금속 건축물의 이용자들은 미적 감각의 목적으로 그리고 건물의 가장자리 근처 공간의 더 많은 이용을 허용하도록 수직벽들을 원하고 있다. 그외에, 공지진 종래기술의 장치들은 장치의 제한들 때문에 금속 패널들을 형성하는 데 사용되는 강의 두께에 제한을 가진다. 이러한 금속 건축물의 기본적인 크기 및 강도는 국가 및 전세계에 걸친 건축 규칙들에 의해 제정된 대로 국부적인 바람 및 활하중의 제한사항들에 의해서 또한 제한된다. 이들 건축 규정 기준들이 더욱 보수적으로 됨에 따라, 건축자는 오로지 소정 크기의 건물로만 효과적으로 제한한다. 완성된 아치형의 건물은 태풍에 의해 발생된 광범한 풍하중으로부터 발생할 수 있는 것과 같은 과부하를 방지하기 위하여 적당한 크기로 제한되어야 한다. 그러나, 전체 지붕 높이가 전체 건물 폭의 대략 1/5정도로 감소되면, 정면의 면적이 감소하기 때문에 그만큼 태풍력의 바람은 건축물에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 종래 기술의 접합된 패널 구조의 경제성을 이용하면서 완전하게 아치형으로 되지 않고 곧은 수직벽들을 가지는 연속적인 패널들로 형성된 금속 건물을 위한 기술이 필요하다. 이러한 수직벽 건물들은 공간, 경제성, 유용성 및 강도를 위한 기술로서 필요성을 만족할 것이다.
상기 논의된 종래 기술 이외에, 너드슨 특허 4,039,063호(1977)는 아치형 금속 건축물들을 생산하기 위해 형성된 패널들을 처리하기 위한 런-아웃 장치 및 방법에 대해 개시한다. 이 특허에 나타난 바와 같이, 런-아웃 테이블들은 곡선 패널들을 모으도록 위치될 수 있다. 아치형 금속 건축물들의 비교적 넓은 폭의 패널들을 형성하고 조립하기 위한 특허들이 기술분야에 존재하는 데, 이에 대하여는 너드슨 특허 4,364,263호(1982), 4,505,143호(1985), 4,505,084호(1985)를 참조하고, 그에 사용되는 접합기에 대하여는 너드슨 특허 4,470,183호(1984)를 참조하면 된다. 이들 특허들은 M.I.C.에 의해 소유되어 Supper span(등록상표임)이라는 이동식 금속 성형 장치로 상품화되어 있다. 종래 기술에서 아치의 반경은 단지 수동식 방법에 의해서 조정될 수 있다. 게다가, 아치의 반경은 장치내에 재료가 없을 때 소망하는 곡률로 조정될 수 있을 뿐이다. 반경 조정 절차는 소정길이의 금속을 성형하도록 기준번호에 다이알을 설정하고 금속을 성형하며 합판제 형판으로 되었음에 틀림이 없는 반경게이지 또는 유사한 반경 측정 기구에 그것을 비교하는 공정을 포함한다. 장치내에 금속 조각을 삽입하고 구부린 후에 반경이 맞지 않는다면, 작업자는 다이알을 새로운 번호군에 설정하고 적당한 반경이 맞춰질 때까지 경험 및 눈대중에 의존하여야 한다. 아치형 패널들의 적당한 곡률을 얻기 위하여는, 장치 작동자의 숙련정도에 따라 500파운드 까지의 또는 그 이상의 금속이 부적절한 곡률로 굽혀짐에 의해 소모될 수 있다. 따라서, 소망하는 곡률이 얻어질 때까지 어떠한 재료도 소모되지 않게 하기 위해, 곡률반경을 자동적으로 그리고 제어적가능하게 조정하는 것을 제공하고 장치내에 소재가 있는 경우에는 그것을 달성할 수 있는 기술이 필요하다.
종래 기술에 있어서 다른 결점은 패널 반경을 조정하기 위해 설정된 다이알들이 패널의 상부 또는 하부에서 독립적으로 작동된다는 것이다. 두 다이알을 적절히 조정하는데 실패하면 곡선패널이 왜곡되고 건축용으로 받아 들여질 수 없는 패널들을 생산하게 되어 폐기시킬 수 밖에 없게 된다. 왜곡은 때때로 "병마개 뽑이"로 표현된다. 따라서, 반숙련공에 의해 패널곡률의 조정을 자동적 그리고 연속적으로 허용하는 기술이 필요하다.
종래 기술에 있어서 아치형 패널을 성형하는 장치의 다른 결함은 같은 패널에 곧은 부분과 굴곡 부분이 함께 발생하지 않는다는 것이다. 게다가, 별도로 형성되어 수직벽 건물 패널로서 사용되는 곧은 패널들은 주름지지 않기 때문에 약하다. 즉, 수직한 건물벽들로서 사용되는 곧은 패널들의 측벽에 주름을 제공하는 기술이 필요하다 할지라도 기존 기술로서는 패널 측벽의 주름은 달성할 수 없다.
게다가, 아치형 금속 건축 패널들을 생산하는 종래 알려진 장치들은 서로 분리하여 조절될때 기어가 너무 빨리 마모되는 중요한 결과가 되는 기어들의 감소된 접촉면을 야기하는 주 크림핑 롤러(crimping roller)들을 가진다. 또한, 종래 기술의 크림핑 롤러들이 분리될 때, 장치 작동자에게 움직이는 장치 부품들로써 장치를 조정하도록 요구하는 위치로 크림핑 롤러들을 물리적으로 안내하지 않고 기어들을 다시 치합시키는 것은 매우 어려우며, 이는 안전하지 못하다.
그리고 또한, 주 롤러들이 분리되고 기어 이들이 그만큼 물리지 않을 때는, 기어의 백래쉬가 심하고, 주 크림핑 롤러를 서로 시간이 어긋나게 회전시켜서 불량한 마감 패널을 초래한다.
상술한 문제점들을 제거하고 극히 매끄럽고 고장없이 자동적인 크림핑 동작을 허용하는 주 크림핑 롤러의 개선된 구동열의 기술이 필요하다.
종래 기술에 있어서는, 장치의 작동은 수동이었고 유압 시스템이 적당하였으나, 패널 성형기와 전단 블레이드 및 다른 제어기들의 유압 제어를 허용하면서 구성요소들의 사용과 크림핑 작동의 자동적이고 연속적인 조정을 동시에 허용하는 것이 바람직하다. 따라서, 굽지 않고 곧은 부분을 포함하는 소망하는 곡률의 패널을 생산하도록 성형 장치를 반숙련공이 자동적으로 제어할 수 있도록 제어반으로부터의 자동제어 기술이 필요하다.
[발명의 요약]
본 발명은 패널들 일부분 굽어지고 곡률이 자동적으로 제어되는 금속 건물을 제작하는 패널 성형장치를 제공한다. 이 장치는 또한 크림핑으로 강도를 높이고 아치형 지붕 및 수직벽의 건물을 건축하는 데 이용될 수 있도록 만곡 부분 뿐만 아니라 곧은 부분을 가질 수 있는 패널을 제작한다. 장치의 자동제어는 유압기계 및 형성된 패널들의 측정 및 모니터링으로 제어되는 마이크로프로세서를 통해서 이루어진다. 패널의 아치형 부분의 곡률은 패널 저부의 크림핑 정도에 의해 조정되고, 크림핑의 정도는 자동적으로 제어되는 주 크림핑 롤러들의 간격에 의해 결정된다. 게다가, 조정장치는 패널들이 크림핑 롤러들 내에 있는 상태에서 패널들의 성형동안에 작동할 수 있다. 크림핑 롤러들의 자동 위치결정은 롤러 구동 기어들의 조기 마모 없이 또는 과도한 백래쉬 없이 달성될 수 있는 바, 즉, 극히 매끄럽고, 고장이 없는 구동열로써 달성될 수 있다. 전기적 제어의 특징들과 더불어 장치의 유압기계는 장치가 많은 경험이 없는 반숙련공들에 의해 조작될 수 있게 한다.
본 발명은 또한 부가적인 기둥형의 서포트 없이 즉, 측벽들을 기둥으로 사용하여 다수 건물들이 서로 결합되는 건축구조 및 건축 방법을 포함한다. 본 발명은 연속적으로 두 수직 패널들을 조립하여 사출된 조임부재 보강 바아를 강체 기둥에 공급하고 수직 패널들 사이 공간내에 콘크리트를 제공함으로써 달성된다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 명확성을 위해 일부분이 절제되고 다른 부분이 개략적으로 도시된, 구성요소들의 전체구조를 나타내는 본 발명 장치의 평면도이다.
제2도는 주 크림핑 롤러들 및 제어장치를 나타내기 위해 일 부분이 절제된 본 발명 장치의 부분 평면도이다.
제3도는 제2도와 유사하지만 주 크림핑 롤러들의 구동열을 나타내기 위해 다른 요소들을 제거한 도면이다.
제4도는 소정 위치를 통과한 패널 양을 측정하는 측정장치의 위치를 나타내는 정면도이다.
제5도는 제4도에 도시된 조립체의 단면도(端面圖)이다.
제6도는 크림핑 롤러들을 이동시키고 그 위치를 정확하게 측정하는 조립체의 일부분을 절제하여 나타낸 평면도이다.
제7도는 제6도의 7-7선을 따른 단면도이다.
제8도는 명확성의 목적으로 일부분이 절제된 주 크림핑 롤러들을 이동시키는 구동장치를 나타내는 측면도이다.
제9도는 커버가 제거된 반경 측정장치의 평면도이다.
제10도는 반숙련공이 한 지점에서 장치를 제어하기 위한 제어반을 나타내는 단면도(端面圖)이다.
제11도는 장치 전체의 자동제어를 위해 유압 및 전기적 시스템의 연결을 나타내는 개략도이다.
제12도는 본 발명을 이용하여 제조될 수 있는 한 형태의 건물을 나타낸 개략 단면도(端面圖)이다.
제13도는 건물이 조립된 조립체를 나타내며 자기 지체를 나타내는 제12도 건물의 상세를 나타내는 사시도이다.
제14도는 본 발명을 이용하여 제조될 수 있는 다른 형태의 건물을 나타내는 개략 단면도(端面圖)이다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
제1도는 건물을 세우는데 이용될 금속 패널들을 제조하는 현장으로 움직일 수 있도록 트레일러(30)에 바람직하게 설치된 본 발명 장치의 전체구조를 나타낸다. 장치의 요소들은 트레일러(30)의 데크(32)에 조립되고, 건물 패널이 제조되는 적당한 크기의 판금속의 롤(36)을 파지하기 위한 롤 홀더(34)를 포함한다. 금속 공급롤에 인접하는 장치의 일측을 따라 소망하는 형상으로 판금속을 성형하기 위한 복수의 금속 성형 롤러들을 포함하는 롤 성형장치(38)가 있다. 이 롤 성형장치는 상술한 기술분야에서 공지되어 있기 때문에 그 도시 및 상세한 설명을 하지 않는다. 성형 롤러들을 떠난 금속의 횡단면 형상은 기술분야에서 공지된 형상일 수 있고 상기 종래 특허들에 도시된 바와 같은 형상일 수도 있는 바, 또한 기술분야에서 공지된 것과 같은 접합기로 가장자리를 주름지게 하여 함께 나란히 조립된 다른 형상의 패널들이 있다. 롤 성형 장소의 끝에는 성형된 패널을 소망하는 그리고 측정된 길이로 전단하는 유압작동되는 전단기(40)가 있다.
내연기관(42)(바람직하게는 디젤 기관)이 유압펌프(44)를 통해 유압동력을 제공하기 위해 트레일러에 설치된다. 주 유압 밸브(46)는 다양한 유압 액튜에이터에 작동액을 제어 가능하게 공급하기 위해 트레일러에 설치된다. 운전자 제어반(48)은 다양한 제어장치, 출력반 및 마이크로 프로세서를 포함한다.
패널 롤 성형부(38)의 패널 성형 롤러들은 유압 모터(50)의 동력으로 움직인다. 다른 유압 모터(52)들은 종래 기술에서 알려진 바와 같이 성형된 패널(P)의 측면을 주름잡고 크림프(Cs)를 형성하기 위해 제공된다. 또 다른 유압모터(54)는 패널의 곡률을 결정하는 저부 크림프를 제공하도록 패널 저부 크림핑 롤러들을 구동하기 위해 제공되며, 저부 크림프는 Cb로 표시된다.
패널 길이 측정장치(56)는 롤 성형 장치에서 성형된 패널의 길이를 전자적으로 측정하기 위해 제공된다. 다른 실질적으로 동일한 패널 길이 측정장치(58)는 크림핑부(68)에 공급되는 성형 패널의 길이를 측정하기 위해 장치의 타측에 위치된다.
유압 전단기(40)는 유압 실린더(62)로 작동된다. 런 아웃 지지 테이블(64)은 성형 패널을 지지하기 위하여 패널 롤 성형부(38)와 정열되게 전단기에 인접하여 위치된다. 트레일러는 이송되는 동안 지지 테이블(64)(78) 및 다른 필수 장치를 저장하기 위해 적당한 랙(66)을 가질 것이다.
롤 성형부(38)의 반대편 트레일러에는 크림핑부(68)가 있다. 크림프(Cb)를 생성하는 저부 크림핑은 한 쌍의 크림핑 롤러(70)(72)에 의해 달성된다. 곡률 측정장치(74)는 저부 크림핑 롤러가 패널에게 부여하는 반경 또는 곡률도를 결정하기 위하여 저부 크림핑 롤러에 이어서 패널에 접촉한다. 저부 크림핑이 곡률도를 제어하고 저부 크림핑의 정도는 크림핑 롤러(70)(72) 축의 간격에 따라 제어되기 때문에, 다른 크림핑 롤러에 대한 한 크림핑 롤러의 이동이 곡률도를 결정한다. 유압 모터(75)는 곡률도를 조정하기 위해 롤러(72)에 대해 크림핑 롤러(70)를 이동시키기 위해 제공된다. 패널 측면에 대한 측면 크림핑은 모터(52)로 구동되는 측면 크림핑 롤러(76)에 의해 제공된다. 런 아웃 테이블(78)은 성형 패널을 수납하기 위해 제공된다.
크림프 롤러(70)(72)들은 패널(P)의 저부와 완전하게 분리될 수 있고, 이 경우 패널은 곡률을 가지지 않고(즉, 크림프(Cb)가 없게 됨) 곧게 될 것이지만, 측면 크림프(Cs)에 의해 곧게 될 것이다. 크림핑 롤러들의 맞물림 및 위치를 자동적으로 제어함에 의해 성형 패널은 직선부 또는 직선부들과 정확하게 그리고 자동적으로 제어되는 곡선부 반경의 곡률도를 가지는 곡선부 또는 곡선부들을 가질 수 있다. 수직 측벽들을 가지는 건물이 바람직한 때는, 본 발명의 장치로 제조된 패널들은 아치형 지붕 또는 벽들 사이 및 지붕의 정점에 곡선부의 반경을 가지는 직선(경사진) 지붕을 모두 가지는 직선부들을 성형 패널에 제공하도록 설정될 수 있다. 상기 본 발명 장치 성형형태들을 제어하는 모든 방법들은 프로그램 가능하게 제어된다. 본 발명의 장치로 성형된 패널들은 종래 기술에서 개시된 바와 같은 접합기로 서로 접합될 수 있다.
제2도에 도시된 바와 같이 전자 엔코더(80)는 패널 길이 측정장치(58)와 결합되고, 측면 크림핑 롤러들을 통하여 주행하는 패널의 길이를 측정하는 데 이용된다. 다른 전자 엔코더(82)는 서로에 대한 크림핑 롤러들의 위치 즉, 만일 있다면 크림프의 깊이를 결정하는 데 이용된다. 또한, 제9도에 상세하게 도시된 곡률 측정장치(74)는 곡선 패널과 접촉할 때 곡률을 측정할 측정 조립체(84)를 포함한다. 이는 고정 아암(86)이 일정 간격 내에서 패널과 접촉할 때 달성되며, 아치 길이의 수직 또는 높이 치수는 조립체(84)에 의해 결정될 것이다. 기구적 링크(88)는 전자 엔코더(90)의 위치를 결정할 것이다. 이 엔코더는 전자 정보를 장치의 추가적 제어를 위한 마이크로프로세서로 되돌려 보낼 것이다.
크림핑 롤러의 회전 구동장치는 제3도에 도시되어 있다. 크림핑 롤러 유압모터(54)는 스프로켓(92)이 고정된 샤프트를 구동하고 스프로켓(92)은 스프로켓(96)에 연속된 체인(94)을 구동한다. 두개의 스프로켓(96)이 축상에 나란하게 이격되어 있고 체인(98)은 두 스프로켓(96)중 하나와 스프로켓(100)에 연속되어 있다. 동축의 다른 스프로켓(100)은 크림핑 롤러(70)의 샤프트(106)를 구동하기 위해 고정된 스프로켓(104) 주위에 연속된 체인(102)을 구동한다. 피니언(108)은 스프로켓(96)의 샤프트에 고정되고 구동기어(110)은 크림핑 롤러(72)의 구동을 위해 크림핑 롤러(72)의 구동샤프트에 고정된다. 텐션 조립체(112)는 모터(75)의 제어에 따른 롤러(70)의 위치 조정으로 인해 변위되는 체인(102)의 장력조정을 위해 제공된다.
본 발명 형태의 종래 장치에 있어서 크림핑 롤러들은 직접적으로 결합된 세개의 스퍼어 기어에 의해 구동된다. 주 크림핑 롤러가 기어들로부터 멀어질 때 그 물림률은 작고 기어들은 조기마모 및 파손등의 손상을 입는다. 본 발명의 구조로 하면 주 크림핑 롤러(70)(72)들은 기구적으로 연결되지만, 시기에 영향을 주지 않고 기어의 백래쉬 없이 완전한 이동의 자유가 허용된다.
제4도 및 제5도는 성형된 패널들의 길이를 전자적으로 측정하기 위한 56 및 58과 같은 패널 길이 측정장치를 나타낸다. 엔코더(80)는 수밀 플러그 및 기구(114)를 통해 마이크로프로세서에 연결된다. 실린더형 측정 롤러(124)는 베어링(122)을 통해 자유롭게 회전한다. 이 롤러는 매우 마모성이 높은 페놀 재료로 만들어지며 정확하게 패널을 측정하기 위해 요구되는 적당한 마찰을 제공한다. 조립체의 지지 및 설치는 볼트(128)로 장치의 프레임에 고정된 설치판(126)을 포함한다. 측정장치는 이동가능하게 설치되며, 설치판(126)의 스프링 탭(132)과 측정롤러의 이동가능한 프레임(136)의 탭(134)사이에 연결된 인장 스프링(130)에 의해 바이어스된다. 이동가능한 블럭(138)은 롤러(124)를 탑재하는 프레임(136)이 스프링(130)의 바이어스로 패널(P)의 하측에 대해 항상 가압되면서 승강할 수 있도록 레일(137)에 슬라이딩한다.
제6도 및 제7도를 참조하면, 크림핑 롤러(70)를 이동하기 위해 크림핑 롤러는 플레이트 및 이동가능한 드러스트 블럭(142)에 설치된다. 청동너트(44) 및 리테이닝 플랜지(146)는 모터(75)로 회전되는 애크미 나사 로드(148)에 조립된다. 이 나사 로드는 너트(144)내에서 움직이며, 크림프에 소망하는 이동 범위를 주면서 드러스트 블럭이 롤러들에 대해 방사방향으로 이동하는 것을 허용한다. 너트의 사용은 예를 들면 1내지 2rpm 정도로 매우 느리게 회전하게 하며 40내지 50 rpm 정도의 매우 높은 속도로 복귀하게 한다. 드러스트 블럭(142)이 방사방향으로 이동할 때 이음쇠(154)로 드러스트 블록에 연결되고 크림핑 롤러들의 위치를 결정하기 위해 엔코더(82)에 연결되는 기구적 링크(150)(120)(153)들이 차례로 움직인다.
제8도는 동일 위치로 함께 이동되는 저부 크림핑 롤러(70)의 샤프트 양단의 구동부를 나타낸다. 스프로켓(160)은 나사축(148)에 부착되고, 유압모터(75)로 구동되는 기어 감속기(166)에 차례로 연결되는 스프로켓(162)주위에 연속되는 체인(164)으로 구동된다. 다른 스프로켓 체인(170)은 다른 스프로켓(160)과 샤프트(174)상의 또 다른스프로켓(172)의 주위에 연속된다. 샤프트(174)는 나사축(148)과 유사하고 롤러(70)의 타단을 제어한다. 이들 샤프트는 모두 나사축(148)의 양단부이다. 크림핑 롤러들의 적당한 위치에 따라 마감패널들의 정확성이 달성되어 종래 장치의 사용으로서 전형적으로 생기는 쓰레기를 제거할 수 있다.
제10도는 마이크로프로세서를 또한, 내장하는 제어반(48)을 나타낸다. 제어반(48)의 부분(168)은 엔진을 제어용으로, 휴즈(176) 및 점화 스위치(178)와, 교류계(180) 및 기동 스위치(182)를 포함한다. 바람직하게는 디이젤 엔진인 엔진 모터는 제어기(184)를 통해 고속 또는 저속으로 제어될 수 있고, 점화상태를 표시하기 위해 표시등(186)을 가진다. 엔진 작동시간이 게이지(188)에 표시되고 엔진 오일압력이 게이지(190)에 표시된다. 복귀버튼(192)이 제어기를 복귀하는데 이용된다. 제어반(48)의 상부 우측에는 증가 반경 버튼(194)과 감소 반경 버튼(196)을 포함하는 마이크로프로세서 제어반(193)이 있다. 건축 형식은 건축 형식버튼(198)을 누르고 건축형식 즉, 성형되는 패널의 형상에 해당하는 숫자를 입력시킴에 의해 제어될 수 있다. 영국단위의 미터단위로의 변환은 매니저 모드 키이 스위치(198)의 조작으로 달성된다. 두께는 F키이(195) 및 THK버튼(198)과 키이 패드(208)의 특정두께를 누름으로써 제어용 마이크로프로세서로 입력될 수 있다. 표시반(210)은 실제 또는 소망하는 반경 및 길이를 표시하는 데 이용된다. 그것은 또한 마이크로프로세서의 모든 제어 및 에러 기능을 표시하는 데 이용된다. 특정길이 및 반경의 설정을 위해 제어버튼(204)(206)이 눌려지고 이때 길이 및 반경은 키이 패드(208)를 통한 마이크로프로세서로의 입력을 사용하여 설정된다.
패널 롤 성형부(38)를 통한 패널공급의 제어는 제어버튼(212),(214),(216)의 조작버튼에 의해 달성된다. 버튼(214)는 모든 것이 정확한지를 확인하기 위하여 조립체에 패널을 초기공급하기 위한 패널공급 저속버튼이다. 패널 성형기 스타터(214)는 패널 성형기를 통해 고속으로 패널을 공급하는 데 이용된다. 소망하는 길이가 성취될 때 스타터는 자동적으로 닫힌다. 패널 역전 버튼(216)은 성형기 밖으로 패널을 되돌려 공급하도록 성형 롤러들을 역회전시킨다.
크림핑부(68)를 위한 패널(48)의 스위치들은 동일한 기능들 즉, 만곡기를 통해 패널을 저속(218)으로 공급하고, 만곡기(222)를 역전시키거나 고속(정상)(220)으로 운전시키는 기능들을 가진다. 유압식 전단기(40)은 제어기(224)에 의해 상하로 작동되고 전체 장치는 비상정지제어기(226)로 차단될 수 있다. 컴퓨터 RS232 연속포트(199)는 마이크로프로세서를 퍼스널 컴퓨터와 통신시키는 데 이용된다. 스위치(213)(215)는 각각 패널성형기와 만곡기를 재설정하는 데 이용된다. 버튼(181)(183)은 각각 패널성형기와 만곡기를 일시적으로 정지시키는 데 이용된다. 버튼(199)는 장치가 운전중일 때 어떤 기능을 변화시키는 데 이용된다. 제거/조정 버튼(193)은 기입사항들을 제거하고 장치를 조정하는 데 이용된다. 매니저 모드(198)는 작동자로 하여금 장치의 많은 다른 작동 변수들을 체크 및/또는 변화시키게 할 것이다.
제11도는 장치를 제어하기 위한 요소들을 개략적으로 나타낸다. 엔진(42)은 저장조(227)로부터 라인(228)을 통해 작동액을 공급받는 주 유압 펌프(44)를 구동한다. 가변체적 피스톤 펌프(44)는 라인(232)을 통해 주 유압밸브(46)로 작동액을 펌핑한다. 압력은 게이지(224)를 통해 모니터되고 측정된다. 주 유압밸브는 4개부(234)(236)(238)(240)를 가진다. 유압밸브 부(234)는 패널 성형 구동모터(50)의 동작을 제어하고 제어반(48)의 제어버튼(212)(214)(216)에 의해 제어되며, 정보를 마이크로프로세서로부터 입력한다. 주 유압제어밸브 부(236)는 전단기를 작동시키고 도시된 바와 같이 유압 라인(237)(239)를 통해 전단기를 상하 이동시키는 유압 실린더(62)를 작동시킴으로써 유압 전단기(40)의 작동을 제어하기 위한 것이다. 제어밸브 부(238)는 크림퍼 롤러 구동모터(52)(54)의 구동을 제어한다. 작동액은 라인(250)을 통해 모터(52)(54)로 이동하고 라인(252)를 통해 되돌아 온다. 모터들은 전술한 바와 같이 크림핑 롤러들을 회전시킨다. 유압밸브 부(240)은 직선 패널로부터 소망하는 반경을 갖는 패널로 만곡도를 제어하기 위하여 롤러(72)를 향해서 또는 그로부터 멀어지도록 크림핑 롤러(70)를 이동하도록 유압라인(260)을 통해서 크림핑 롤러 위치결정 모터(75)를 제어한다.
가청 경보기(246)는 전선(248)을 통해 마이크로프로세서 및 주 제어반(48)에 연결된다.
마이크로프로세서는 전기기구(242)를 통해 보내진 신호로 4개의 밸브 부(234)(236)(238)(240)를 제어한다.
패널 길이 측정장치(58)는 기구(244)를 통해 마이크로프로세서에 신호를 보내고 마이크로프로세서는 다음 제어반에 의해 패널길이로서 미리 설정된 것에 따라 모터(50)의 구동 속도 및 구동시간을 제어한다.
마찬가지로, 길이 측정장치(58)는 전선(254)을 통해서 제어반(48)의 뒤쪽에 결합된 마이크로프로세서로 신호를 공급하고, 신호는 선(242)을 통해 제어밸브 부(238)로 전달되어 그 양 및 모터(52)(52)(54)의 구동을 제어하며, 이에 따라 크림퍼 롤러들을 통과하는 길이를 제어한다. 곡률 측정장치(74)에 의해 검지된 곡률은 기구(258)를 통해 마이크로프로세서로 전달되고, 마이크로프로세서는 크림핑 롤러의 위치결정 및 반경을 제어하기 위해 크림핑 롤러 위치결정 모터(75)를 제어하도록 제어밸브(240)로 신호를 돌려 보낸다. 크림핑 롤러(70)의 위치는 밸브 부(240)에 신호를 차례로 보내는 마이크로프로세서에 선(256)을 통해서 신호를 전달하는 엔코더(82)에 의해서 검지되어 위치를 정확하게 결정하고, 이에 따라 제어모터(75)는 크림핑 롤러의 위치를 결정한다.
장치의 작동은 설명되지 않을 것이다. 장치는 트레일러(30)에 위치된 롤(36) 위의 평강코일로 시작한다. 패널 스위치(212)(214)(216)의 제어하에 강은 제어반의 키이패드(208) 및 길이버튼(206)을 통해 입력된 길이로 결정된 범위까지 유압모터(50)로 구동되는 패널 롤 성형부(38)를 통해 공급된다. 패널들이 성형될 때 패널 길이 측정장치(56)는 라인(244)를 통해 제어반 및 마이크로프로세서로 입력신호를 되돌려 보내는 롤 성형 라인으로부터 패널들이 떼어내짐에 따라 그 패널들을 전기적으로 측정한다. 소망하는 길이가 성취될 때 모터(50)는 자동적으로 꺼지며, 제어장치는 전단기(40)로 패널을 전단하도록 신호를 작동자에게 보낸다. 작동자는 이 때 전단 제어버튼(124)을 작동시켜 패널을 전단하고, 전단된 패널은 본 장치가 제공된 런 아웃 테이블(64)에 얹힌다. 테이블(64)은 크림핑부(68)를 통해 굽어질 준비가 될 때 까지 패널들을 잡고 있을 것이다. 장치는 패널 롤 성형부(38)내의 롤러들의 형상에 따라 복수의 다른 패널들을 생산할 수 있다. 폭 24인치 또는 22인치 패널은 폭 36인치 코일로부터 성형될 수 있고, 폭 12인치 또는 16인치 패널은 24인치 패널로부터 성형될 수 있고, 20인치 패널은 폭 36인치의 코일로 성형될 수 있다.
다음에, 성형된 패널은 크림핑부(68)를 통해 공급되고, 측면들은 모터(52)의 제어하에 측면 크림핑 롤러(76)를 통해 주름진다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 크림핑을 크게 할수록 즉, 크림핑 깊이가 클수록 곡률반경은 더욱 작게된다. 따라서, 크림핑 깊이와 반경은 원하는 만큼 적절하게 조절될 수 있다. 작동자는 이 때 반경버튼(204)의 누름으로 소망하는 반경을 입력하고, 키이패드는 반경을 설정하는 데 사용될 수 있다. 엔코더(82)는 롤러(72)에 대한 주 크림핑 롤러(70)의 위치를 결정할 것이다. 작동자는 이 때 만곡부에 패널을 삽입하고, 시작하는 버튼(218)을 사용하여 만곡공정을 시작하고 이어서 버튼(220)으로 전환한다. 측면 크림핑 모터(52)는 유압동력에 따라 만곡부를 통해 패널을 구동할 것이고, 주 크림핑 롤러(70)(72)가 또한 모터(54)에 의한 회전구동을 위해 유압적으로 작동된다. 엔코더(74)는 주름진 패널에 놓여져서 적당한 반경을 측정할 것이다. 측정된 반경이 마이크로프로세서에 입력된 소망하는 반경과 일치하지 않으면, 엔코더(74)는 모터(275)가 크림핑 롤러(70)를 재위치시키도록 밸브(240)를 작동할 라인(258)을 통해 주 패널로 신호를 되돌려 보낼 것이다. 엔코더(82)는 새로운 반경이 사용될 것을 제어기에 알리는 라인(256)을 통해 마이크로프로세서로부터의 신호를 수신할 것이다. 이는 앞으로의 참조를 위해 마이크로프로세서에 저장된다. 크림핑 롤러(70)는 소망하는 반경으로 조정되고, 이것이 성취될 때 마이크로프로세서는 작업자에게 경보를 발할 것이고, 패널들은 연속하여 성형되어 레이아웃 테이블(78)에 놓여진다.
패널의 직선부분과 하나 이상의 원하는 곡률반경을 가지는 다른 부분들로 특별한 건물을 건축하기 위하여, 작동자는 만곡부를 제어하도록 엔코더(74)(58)(82)에 신호를 보내기 위해 제어 패널 마이크로프로세서(48)에 정보를 입력한다. 예컨대, 작동자가 곧은 벽, 만곡지붕 및 곧은 벽을 원한다면, 제어패널로부터의 첫번째 입력은 곧은벽 길이가 될 것이고, 이는 숫자로 표시된 키이패드를 통해 입력될 수 있다. 최종 곧은부에 대한 입력에 이어 소망하는 아치의 곡률이 입력될 수 있다. 또한, 재발하는 소정 건물형식들은 "TYPE" 버튼(198)을 누른 후 마이크로프로세서에 입력될 수 있는 코드들이 주어진다. 장치는 패널(P)의 곧은 부의 적당한 길이를 측정장치(58)로 측정할 수 있다. 여기서 단지 측 플랜지들만이 중심 저부가 굽어지지 않도록 닿지 않은 상태에서 주름진다. 소망하는 길이가 성취될 때 마이크로프로세서는 구동모터를 정지시키도록 명령한다. 이때 크림핑 롤러(70)는 유압모터(75) 및 그 기어 감속기를 통해 제 위치로 이동될 것이다. 마이크로프로세서는 이어서 런 아웃 테이블에 가로질러 곧은 벽을 운반하는 동안 아치형 부분으로 패널들을 연속 성형하도록 구동부에 명령한다. 일단 적당한 아치 길이가 성취되면, 장치는 주 크림핑 롤러가 패널로부터 멀어질 수 있고 세번째 및 마지막 부가 곧은 부로서 성형되는 것을 허용하도록 다시 정지한다. 마이크로프로세서는 적당한 지연시간, 패널의 적당한 반경 및 적당한 길이를 포함하는 모든 기능들을 제어할 것이다. 제어패널(48)은 또한 작업자가 반경제어를 비상조정할 수 있도록 수동식 오버라이드(194)(195)를 포함한다. 이들 오버라이드들은 제어밸브(240)를 공급모터(75)로 전환한다.
건물형식버튼(196)은 키이패드(208)를 통해 하나의 공통사항을 입력하여 소망하는 건물형상을 선택할 때 작동자에게 융통성을 부여한다. 키이(195)(198)를 통한 두께 항목은 주로 마이크로프로세서의 메모리용이다.
제12도는 본 발명을 이용하여 지을 수 있는 한 건물(226)의 형식을 나타낸다. 패널 스팬(270)은 두 수직벽 부(274)사이에 끼인 아치형 지붕(272)을 가진다. 이 경우에 전체 건물(266)은 수직 측벽(274)들이 공통 수직별(276)을 형성하도록 서로 맞대어 부착된 제12도에 도시된 바와 같이 패널부들을 나란하게 조립하여 형성된다. 이 건물은 단독 또는 복합단위로서 사용될 수 있다. 조립체는 기술분야에서 공지된 바와 같은 벽각 또는 주춧돌(268)위에 편리하게 세울 수 있다.
제13도는 공통 수직벽(276)을 상세하게 나타낸다. 패널들이 서로 조립될 때 육각형 또는 벌집형(278)의 공간을 가지는 부분을 형성한다. 보강바아 조립체(280)들은 이들 공간에 위치될 수 있고, 공간들은 강성 및 지지를 위해 콘크리트(미도시)로 채워질 수 있다.
사출 알루미늄 패널(282)들은 패널들 사이에 조립되고 패스너(284)로 부착되어, 연속하는 방식으로 패널들을 고정시킬 수 있다. 전선관들이 사출부재내의 공간(286)을 통해 통과되거나 콘크리트가 충진되지 않은 소정 공간(278)들을 통해 통과될 수 있다.
제14도는 완성된 건물 구조의 다른 형태를 나타낸다. 이들 건물들은 곡선부(284)에 의해서 경사진 곧은 지붕부(282)와 분리된 곧은 수직벽(280)들을 사용하여 형성된다. 건물 정점에서의 작은 부분(286)은 그 형상을 완료시킨다. 둘 이상의 건물들은 전술한 바와 같이 수직 기둥 서포트(276)를 사용하여 건축될 수 있다. 이 콘크리트 수직 기둥은 또한 단독 건물내의 곧은 수직벽위에 사용될 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 소망하는 패널 및 새로운 건물 형식을 제조하는 독특한 방법과 함께 자동적으로 그리고 제어가능하게 판금속을 금속 건물용의 패널로 제조하기 위한 독특한 장치를 제공한다. 그러므로 본 발명의 의도는 첨부된 청구범위의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (17)

  1. 적어도 일부가 아치형 또는 곡선형으로 된 결합된 벽들 및 지붕 패널들을 가지는 금속 건물용의 패널로 판금속을 자동적으로 그리고 제어가능하게 제조하는 패널 성형 장치에 있어서,
    a) 끝이 위로 구부러진 측면의 가장자리 부분들 사이에 중심 저부 부분을 가지는 소망하는 패널 형상으로 판금속재를 압연성형하는 압연성형수단과;
    b) 상기 압연성형된 패널을 전단하기 위해 상기 압연성형수단에 인접하는 전단수단과;
    c) 상기 성형된 패널의 곡률을 제공하기 위해 크림핑 수단을 통해 제공되는 성형 전단된 패널 길이중 저부 부분에 작은 주름을 굽힘에 의해 연속적으로 크림핑하고, 상기 주름의 깊이가 곡률을 정하는 크림핑 수단과;
    d) 상기 크림프된 성형 패널 저부의 곡률을 측정하는 패널 곡률 측정 수단과; 그리고
    e) 상기 주름의 깊이를 변화시킴으로써 상기 성형 패널의 곡률도를 가변 제어하도록 상기 크림핑 수단을 제어하며, 적어도 부분적으로 상기 측정장치 및 소망하는 곡률의 제어 입력 설정에 응답하는 자동 디지탈 제어수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전단된 패널 저부 부분이 크림프되지 않고 성형된 패널의 대응부분이 곧게 되도록 상기 크림핑 수단을 자동적으로 그리고 제어가능하게 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 성형 패널의 가장자리 부분들을 크림핑 하는 부가 크림핑 수단과, 상기 크림핑 수단을 통과하는 상기 성형 패널의 길이를 연속적으로 그리고 자동적으로 측정하기 위해 제어수단에 연결되는 길이 측정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 크림핑 수단은 성형 패널의 저부를 사이에 두는 한쌍의 크림핑 롤러와, 이 크림핑 롤러들이 서로 접근 또는 분리되는 방향으로 위치될 수 있도록 적어도 하나의 크림핑 롤러를 설치하는 이동가능한 블럭과, 상기 제어수단에 응답하여 블럭의 이동을 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 저부 크림핑 롤러는 체인으로 구동되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 제어반과, 마이크로프로세서와 유압 및 전기회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어반은 곡선부의 곡률 길이와 성형 패널의 곧은 부분의 길이 조정을 가능케 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어반은 자동 차단수단과 컴퓨터 접속부을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 장치는 이동을 위한 윤거에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 성형된 금속 패널의 소망하는 길이를 전단하며, 상기 윤거에 설치되는 유압식 작동 전단수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 서로 나란히 접합되는 패널들로 형성되는 자기 지지 건물용 패널을 제조하는 방법에 있어서,
    a) 판금속의 롤로부터 측 가장자리와 저부를 가지는 소정의 단면형상으로 판금속을 압연성형하는 단계와;
    b) 상기 성형된 형상을 소정의 원하는 길이로 전단하는 단계와;
    c) 강도 보강을 위해 상기 성형된 형상의 소정 길이의 측 가장자리에 작은 톱니모양을 배열함으로써 크림핑하는 단계와;
    d) 강도를 보강하고 소정 길이 부분에 소정 곡률을 제공하도록 상기 성형 형상의 저부에 작은 톱니모양을 배열함에 의해 자동적으로 그리고 제어가능하게 크림핑 함으로써 압연성형된 판 금속의 전단된 길이를 만곡하여 지붕 부분의 마주보는 측부에 곡선지붕 부분과 직선 수직 벽 부분을 가지는 건물 패널을 제공하고 상기 톱니모양의 깊이가 곡률을 정하도록 되어 있는 단계와; 그리고
    e) 상기 곡률과 크림프된 패널의 소정 길이를 측정하고, 상기 크림핑 단계에서 패널을 제거하지 않고 크림핑하는 동안 상기 톱니모양들의 깊이를 연속적으로 그리고 자동적으로 제어하기 위해 이러한 측정 및 소정의 곡률설정을 이용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  12. 현장에 설치가능하며, 크림프 가능한 가장자리를 가지는 전체적으로 U 형상의 소정의 단면으로 형성된 복수의 금속 패널들을 구비하고, 상기 패널들은 인접하는 패널들의 인접 가장자리에 접합부를 형성함으로써 나란히 조립 및 연결되고, 상기 패널들은 건물의 지붕 구조를 형성하기 위해 만곡된 적어도 일부분을 갖도록 된 금속제 건물 구조체에 있어서, 상기 패널들의 곧은 단부들이 나란히 조립될 때 건물의 수직벽을 형성하도록 각 패널의 일부분이 그 양단부에서 곧게 되고, 비슷한 단면의 인접하는 패널이 유사한 방식으로 성형되고 가장자리들만이 접촉된 상태로 수직 측벽 패널들에 인접하여 위치되며, 수직 벽들과 인접하는 패널들이 중공의 중심부를 형성하도록 서로 단단히 고정되는 것을 특징으로 하는 금속제 건물 구조체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 중공의 중심부는 보강재로 충전되는 것을 특징으로 하는 금속제 건물 구조체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 인접하는 패널은 인접 건물의 수직벽인 것을 특징으로 하는 금속제 건물 구조체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 중공의 중심부는 전선관을 수용하는 것을 특징으로 하는 금속제 건물 구조체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 중공의 중심부는 콘크리트를 수용하는 것을 특징으로 하는 금속제 건물 구조체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 중공의 중심부를 성형하는 패널들은 조임수단에 의해 연속하여 조립되는 것을 특징으로 하는 금속제 건물 구조체.
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