KR100649280B1 - 롤포밍기 - Google Patents

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KR100649280B1
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윤석봉
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(주) 일광메탈포밍
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    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
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    • B21D5/004—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves with program control

Abstract

본 발명은 성형하는 철판의 두께의 변화에 따른 오차발생을 방지할 수 있도록 된 새로운 구조의 롤포밍기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 베드(20)와, 이 베드(20)에 설치된 한쌍의 지지대(22,24)와, 이 지지대(22,24)에 승강가능하도록 상호 평행하게 장착된 한쌍의 구동축(26,28,30,32)과, 상기 지지대(22,24)에 장착되어 구동축(26,28,30,32)을 승강시키는 승강구동장치(38,40,42)와, 좌,우 성형부(44,46,48,50)로 분할되어 상기 구동축(26,28,30,32)에 각각 장착되는 상부 성형로울러(47) 및 하부성형로울러(51)와, 상기 지지대(22,24)에 장착되며 성형로울러(47,51)의 좌,우 성형부(44,46,48,50)에 각각 연결되어 좌,우 성형부(44,46,48,50)를 상호 근접 및 이격시키는 수평구동장치(52,54,56)와, 상기 승강구동장치(38,40,42) 및 수평구동장치(52,54,56)에 연결되어 각 장치를 제어하는 제어기(60,62,64)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 롤포밍기가 제공된다.

Description

롤포밍기{roll forming machine}
도 1은 일반적인 U빔을 도시한 사시도
도 2는 종래의 롤포밍기를 도시한 구성도
도 3(A)(B)는 종래의 롤포밍기의 작동상태를 도시한 작동상태도
도 4는 본 발명에 따른 롤포밍기를 도시한 구성도
도 5는 본 발명에 따른 수평구동장치를 도시한 단면도
도 6(A)(B)은 본 발명에 따른 롤포밍기의 작동상태를 도시한 작동상태도
도 7은 본 발명에 따른 롤포밍기의 제어기 메모리에 저장되는 데이터 테이블의 예시도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20. 베드 22,24. 지지대
26,28,30,32. 구동축 38,40,42. 승강구동장치
47. 상부 성형로울러 51. 하부성형로울러
52,54,56. 수평구동장치 60,62,64 제어기
본 발명은 롤포밍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형하는 철판의 두께의 변화에 따른 오차발생을 방지할 수 있도록 된 새로운 구조의 롤포밍기에 관한 것이다.
일반적으로, 건축자재, 기계구조물의 프레임 등에 사용되는 U빔은 도 1에 도시한 바와 같이, 긴 스트립형상으로 절단된 강판의 양측을 90°절곡하여 제작되는 것으로, 절곡된 부분을 통상 리브(2)라고 부른다. 한편, 상기 리브(2)를 절곡할 때는 한번에 90°절곡하지 않고 여러단계의 공정을 거쳐, 점차적으로 절곡하게 된다.
도 2는 이와같은 U빔을 제작하는 롤포밍기 중에서, 리브(2)부분을 접기 시작하는 초기단계에 사용되는 롤포밍기를 도시한 것이다. 이 롤포밍기는 베드(4)의 상면에 한쌍의 지지대(6,8)를 수직설치하고, 이 지지대(6,8)의 사이에 상, 하부 성형로울러(13,17)를 장착하여 구성된 것으로, 상기 상, 하부 성형로울러(13,17)는 도시되지 않은 구동장치에 연결되어 상호 반대방향으로 회전된다. 또한, 상기 성형로울러(13,17)는 원통형의 지지부(10,14)와, 이 지지부(10,14) 양단에 배치되어 리브(2)를 절곡하는 콘형상의 절곡부(12,16)로 구성된다. 이때, 상부 성형로울러(13)의 절곡부(12)는 단부로 갈수록 직경이 확장되고, 하부 성형로울러(17)의 절곡부(16)는 단부로 갈수록 직격이 축소되도록 구성되어, 성형로울러(13,17)의 사이로 강판 이 투입되면, 이 절곡부(12,16)의 형상대로 강판의 양측이 하측으로 눌려 절곡된다.
따라서, 상기 성형로울러(13,17)의 사이에 강판을 삽입하면, 성형로울러(13,17)의 절곡부(12,16)가 강판을 눌러 절곡하고, 절곡된 강판은 다음단계의 롤포밍기를 통과하여, 점차 U자 형으로 절곡된다.
한편, 이러한 롤포밍기는 두께에 따라, 상부 성형로울러(13)의 높이를 조절할 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 상부 성형로울러(13)를 상기 지지대(6,8)에 승강가능하게 장착하고, 별도의 승강구동기구로 승강시킬 수 있도록 구성한다. 따라서, 절곡할 강판의 두께에 따라 상부 성형로울러(13)를 승강시켜, 성형로울러(13,17) 사이의 간격을 조절하므로써, 서로 두께가 다른 여러종류의 강판을 절곡할 수 있다.
그런데, 이와같은 롤포밍기는 상, 하성형로울러(13,17)의 지지부(10,14)와 절곡부(12,16)가 절곡할 강판의 두께와 동일한 간격을 유지하여야 정확한 형상의 U빔을 성형할 수 있다. 그러나, 도 3(a)와 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 상부 성형로울러(13)를 승강시킬 경우, 수평방향인 지지부(10,14) 간격 변화량보다, 경사방향인 절곡부(12,16)의 간격 변화량이 작다. 따라서, 두꺼운 강판을 절곡하기 위해서는 상기 절곡부(12,16)의 간격을 고려하여 성형로울러(13,17)를 충분히 이격하여야 하는데, 이러한 경우, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 성형로울러(13,17)의 지지부(10,14)가 너무 많이 이격되어 강판을 가압할 수 없으며, 이에따라, 성형시 오차가 발생되고, 정밀도가 떨어지는 것이다.
따라서, 지금까지의 롤포밍기는 표준으로 설정된 강판두께보다 1mm 정도 두껍거나 얇은 강판은 오차범위내에서 성형하는 것이 가능하였으나, 그보다 두껍거나 얇은 강판을 성형할 경우, 오차가 허용범위를 넘어서 사용이 불가능하였다. 그 예로, 화물차의 프레임은 종류나 부위에 따라, 4~8mm의 강판을 절곡하여 제작된다. 즉, 4mm 정도 두께가 다른 다양한 강판을 이용하여 U빔을 제작하여야 하지만, 기존의 롤포밍기는 1mm 정도의 두께보정만이 가능하므로, 화물차의 프레임을 제작하기 위해서는 여러종류의 롤포밍기를 구비하여야 하며, 이에따른 설비투자비의 증가, 제품원가의 상승이 발생되는 문제점이 있었다.
한편, 롤포밍기 중에는 상기 지지대(6,8)를 상호 간격조절가능하게 장착하고, 상기 성형로울러(13,17)를 좌, 우 성형부로 분할제작하여 상기 지지대(6,8)에 각각 별도로 설치한 것도 있다. 따라서, 지지대(6,8)의 간격을 조절하여, 성형로울러(10,12,14,16)의 좌우 폭을 조절할 수 있고, 다양한 폭의 U빔을 제조할 수 있으나, 이러한 제품 역시, 성형로울러(13,17)의 승강시, 성형로울러(13,17)의 지지부(10,14)와 절곡부(12,16)의 간격이 달라지는 문제점은 전술한 제품과 동일하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 성형로울러의 이격시 발생되는 오차를 보정하여, 다양한 두께의 강판을 성형할 수 있도록 된 새로운 구성의 롤포밍기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 베드(20)와, 이 베드(20)에 설치된 한쌍의 지지대(22,24)와, 이 지지대(22,24)에 승강가능하도록 상호 평행하게 장착된 한쌍의 구동축(26,28,30,32)과, 상기 지지대(22,24)에 장착되어 구동축(26,28,30,32)을 승강시키는 승강구동장치(38,40,42)와, 좌,우 성형부(44,46,48,50)로 분할되어 상기 구동축(26,28,30,32)에 각각 장착되는 상부 성형로울러(47) 및 하부성형로울러(51)와, 상기 지지대(22,24)에 장착되며 성형로울러(47,51)의 좌,우 성형부(44,46,48,50)에 각각 연결되어 좌,우 성형부(44,46,48,50)를 상호 근접 및 이격시키는 수평구동장치(52,54,56)와, 상기 승강구동장치(38,40,42) 및 수평구동장치(52,54,56)에 연결되어 각 장치를 제어하는 제어기(60,62,64)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 롤포밍기가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제어기(60,62,64)는 절곡할 강판의 두께를 입력하는 입력수단(60)과, 강판의 두께(T)에 따른 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 상하 및 수평 위치데이터가 저장된 메모리(62)와, 상기 입력수단(60)과 메모리(62)에 연결되며 승강구동장치(38,40,42)와 수평구동장치(52,54,56)를 제어하는 ECU(64)를 포함하며, 사용자가 입력수단(60)으로 강판의 두께(T)를 입력하면, 상기 ECU(64)는 상기 메모리(62)에 입력된 강판의 두께(T)에 따른 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 상하 및 수평위치데이터를 검색하여, 상기 승강구동장치(38,40,42) 및 수평구동장치(52,54,56)를 제어하여 출력된 위치데이터만큼 성형로 울러(44,46,48,50)를 이송하는 것을 특징으로 하는 롤포밍기가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 3내지 도 5는 본 발명에 따른 롤포밍기를 도시한 것으로, 베드(20)와, 이 베드(20)의 상면에 소정간격 이격되어 수직방향으로 설치된 좌, 우 지지대(22,24)와, 이 지지대(22,24)에 상호 평행하게 장착된 상, 하부 구동축(26,28,30,32)과, 이 구동축(26,28,30,32)에 연결된 회전구동장치(34)와, 상기 지지대(22,24)에 장착되어 구동축(26,28,30,32)을 승강시키는 승강구동장치(38,40,42)와, 좌,우 성형부(44,46,48,50)로 분할제작되어 상기 구동축(26,28,30,32)에 장착되는 상,하부성형로울러(47,51)와, 상기 지지대(22,24)에 장착되며 성형로울러(47,51)의 좌,우 성형부(44,46,48,50)에 각각 연결되어 좌,우 성형부(44,46,48,50)를 상호 근접 및 이격시키는 수평구동장치(52,54,56)와, 상기 승강구동장치(38,40,42) 및 수평구동장치(52,54,56)에 연결되어 각 장치를 제어하는 제어기(60,62,64)로 구성된다.
상기 상,하부 구동축(26,28,30,32)은 분할제작된 구동단(26,30)과 및 피동단(28,32)을 상호 스프라인 결합하여 신축될 수 있도록 한 것으로, 상기 구동단(26,30)은 우측지지대(24)에, 상기 피동단(28,32)은 좌측 지지대(22)에 각각 설치된다. 또한, 상부 구동축(26,28)과 하부 구동축(30,32)은 상기 회전구동장치(34)에 유니버셜 조인트(36)로 연결되어, 상호 반대방향으로 회전된다.
상기 승강구동장치(38,40,42)는 상기 지지대(22,24)에 장착된 승강구동모터 (38)와, 이 승강구동모터(38)에 연결된 나사축(40)과, 상기 지지대(22,24)에 승강가능하게 장착된 승강블록(42)으로 구성되며, 이 승강블록(42)은 상기 나사축(40)에 결합되어, 나사축(40)의 회전시 지지대(22,24)를 따라 승강된다. 이때, 상기 상부 구동축(26,28)이 상기 승강블록(42)에 결합되어, 상기 승강구동모터(38)를 작동시키면, 상기 승강블록(42)에 결합된 상부 구동축(26,28) 및 상부 성형로울러(47,51)가 승강되어, 상, 하부 성형로울러(47,51)의 상하방향 간격을 조절할 수 있다.
상기 상, 하부 성형로울러(47,51)의 좌,우 성형부(44,46,48,50)는 상, 하부 성형로울러(47,51)의 길이방향 중간부분을 기준으로 좌,우로 분할 제작된 것으로, 좌,우 성형부(44,46,48,50)는 상기 구동축(26,28,30,32)의 구동단(26,30)과 피동단(28,32)에 각각 고정결합된다.
상기 수평구동장치(52,54,56)는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 구동축(26,28,30,32)의 외부에 결합되며 상기 지지대(22,24)에 슬라이드 가능하게 결합된 슬라이더(52)와, 이 슬라이더(52)의 외주면에 나사결합된 구동휠(54)과, 이 구동휠(54)을 구동하는 수평구동모터(56)로 구성된다. 상기 슬라이더(52)는 길이방향으로 슬라이드되면서 회전은 되지 않도록 상기 지지대(22,24)에 장착되는 것으로, 그 길이방향을 따라 형성된 관통부(59)에 상기 구동축(26,28,30,32)이 회전가능하게 장착된다. 이때, 상기 구동축(26,28,30,32)은 베어링(57)을 이용하여, 상기 슬라이더(52)에 회전은 가능하되 길이방향으로 상대이동되지 않도록 장착되어, 슬라이더(52)의 위치이동시 함께 이동되도록 구성된다. 상기 구동휠(54)은 상기 슬라이더(52) 외주면에 형성된 나사산에 치합되는 것으로, 회전가능하되 축방향의 위치이동은 되지 않도록 상기 지지대(22,24)에 장착되어, 이 구동휠(54)을 회전시키면 상기 슬라이더(52)가 길이방향으로 전후진된다. 상기 수평구동모터(56)는 지지대(22,24)에 장착되며, 그 구동축에 결합된 웜기어(58)가 상기 구동휠(54)의 외주면에 결합되어, 구동휠(54)을 회전시킬 수 있다. 따라서, 상기 수평구동모터(56)를 회전시키면, 구동휠(54)의 회전에 의해 슬라이더(52)가 길이방향으로 위치이동되어, 이 슬라이더(52)에 결합된 구동축(26,28,30,32)이 신축된다. 그리고, 제1 및 제2 구동축(26,28,30,32)에 일체로 결합된 성형로울러(47,51)의 좌,우측 성형부(44,46,48,50)가 위치이동되어 상호 근접 및 이격된다.
이때, 상기 상부성형로울러(47)를 수평구동시키는 수평구동장치(52,54,56)는 지지대(22,24)에 직접 설치되지 않고, 상기 승강블록(42)에 결합되어, 이 승강블록(42)의 승강시 수평구동장치(52,54,56)와 이 수평구동장치(52,54,56)에 장착된 제1 구동축(26,28) 및 상부성형로울러(47)가 함께 승강된다.
상기 제어기(60,62,64)는 절곡할 강판의 두께(T) 및 U빔의 사이즈(L)를 입력하는 입력수단(60)과, 강판의 두께에 따른 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 상하 및 수평 위치데이터가 저장된 메모리(62)와, 상기 입력수단(60)과 메모리(62)에 연결되며 승강구동장치(38,40,42)와 수평구동장치(52,54,56)를 제어하는 ECU(64)로 구성된다.
상기 입력수단(60)은 일반적인 숫자를 입력할 수 있는 숫자패드를 이용하여, 절곡할 강판의 두께(T) 및 U빔의 사이즈(L)를 입력할 수 있도록 구성된다. 상기 메 모리(62)에 저장된 위치데이터는 절곡할 강판의 두께(T)와 U빔의 사이즈(L)에 따른, 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 위치 데이터(R1,R2,R3,R4)가 테이블구조로 입력된다. 이때, 상기 각 구동장치에 사용되는 구동모터는 서보모터를 이용하여, ECU(64)의 제어에 따른 정확한 작동과, 위치데이터의 피드백이 가능하도록 한다.
따라서, 사용자가 상기 입력수단(60)을 이용하여 강판의 두께(T) 및 U빔의 사이즈(L)를 입력하면, 상기 ECU(64)는 메모리(62)에 저장된 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 위치데이터(R1,R2,R3,R4)를 검색하고, 검색된 데이터에 따라, 승강구동장치(38,40,42)와 수평구동장치(52,54,56)를 작동시켜, 상하부 성형로울러(47,51)의 상하간격 및 좌,우간격을 조절한다.
이와같이 구성된 롤포밍기는 상기 성형로울러(47,51)을 좌우로 분할제작하고, 별도의 수평구동장치(52,54,56)을 이용하여, 각 성형부(44,46,48,50)의 간격을 각기 별도로 제어할 수 있다. 따라서, 상, 하부 성형로울러의 간격조절시, 성형로울러 중앙의 지지부와, 양단의 절곡부의 간격이 달라지는 종래의 롤포밍기와 달리, 상, 하부성형로울러(47,51)의 상하간격 뿐 아니라, 상, 하부 성형로울러(47,51)의 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 간격도 동시에 제어하므로써, 성형로울러(47,51)의 모든 부위의 간격이 가공할 강판의 두께와 동일하게 유지하고, U빔 성형시 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이에따라, 강판의 두께에 구애받지 않고, 동일한 장비를 이용하여 다양한 두께의 U빔을 성형할 수 있으므로, 설비투자를 줄이고, 제품의 코스트를 절감할 수 있는 장점이 있다. 특히, 성형로울러(47,51)의 위치를 각기 별도로 제어하지 않고, 상기 제어기를 이용하여, 강판의 두께(T) 및 U빔의 사이즈(L)만을 입력하면, 모든 좌, 우성형부(44,46,48,50)의 위치가 자동조절되므로, 사용이 매우 간편하고, 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 구동축(26,28,30,32)을 제1 및 제2 구동축(26,28,30,32)으로 분할하고, 성형로울러(47,51)의 좌,우측 성형부(44,46,48,50)를 제1 및 제2 구동축(26,28,30,32)에 각각 장착하도록 구성하였으나, 구동축(26,28,30,32)을 일체로 제작하고, 상기 좌,우측 성형부(44,46,48,50)를 구동축(26,28,30,32)에 전후 슬라이드가능하게 장착하여, 좌,우측 성형부(44,46,48,50)의 간격을 조절하는 방법도 실현가능하다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 성형로울러(47,51)를 좌,우측 성형부(44,46,48,50)로 분할제작하고, 수평구동장치(52,54,56)로 이 좌,우측 성형부(44,46,48,50)의 간격을 조절하므로써, 성형로울러의 이격시 발생되는 오차를 보정하여, 다양한 두께의 강판을 성형할 수 있도록 된 새로운 구성의 롤포밍기를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 베드(20)와, 이 베드(20)에 설치된 한쌍의 지지대(22,24)와, 이 지지대(22,24)에 승강가능하도록 상호 평행하게 장착된 한쌍의 구동축(26,28,30,32)과, 상기 지지대(22,24)에 장착되어 구동축(26,28,30,32)을 승강시키는 승강구동장치(38,40,42)와, 좌,우 성형부(44,46,48,50)로 분할되어 상기 구동축(26,28,30,32)에 각각 장착되는 상부 성형로울러(47) 및 하부성형로울러(51)와, 상기 지지대(22,24)에 장착되며 성형로울러(47,51)의 좌,우 성형부(44,46,48,50)에 각각 연결되어 좌,우 성형부(44,46,48,50)를 상호 근접 및 이격시키는 수평구동장치(52,54,56)와, 상기 승강구동장치(38,40,42) 및 수평구동장치(52,54,56)에 연결되어 각 장치를 제어하는 제어기(60,62,64)를 포함하며, 상기 제어기(60,62,64)는 절곡할 강판의 두께를 입력하는 입력수단(60)과, 강판의 두께(T)에 따른 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 상하 및 수평 위치데이터가 저장된 메모리(62)와, 상기 입력수단(60)과 메모리(62)에 연결되며 승강구동장치(38,40,42)와 수평구동장치(52,54,56)를 제어하는 ECU(64)를 포함하며, 사용자가 입력수단(60)으로 강판의 두께(T)를 입력하면, 상기 ECU(64)는 상기 메모리(62)에 입력된 강판의 두께(T)에 따른 좌,우 성형부(44,46,48,50)의 상하 및 수평위치데이터를 검색하여, 상기 승강구동장치(38,40,42) 및 수평구동장치(52,54,56)를 제어하여 출력된 위치데이터만큼 성형로울러(44,46,48,50)를 이송하는 것을 특징으로 하는 롤포밍기.
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