KR100924321B1 - 스트랩의 패턴 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트랩의 패턴 성형방법에 관한 것으로서, 핵연료봉을 지지하기 위한 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재의 양측에 홀을 성형한 후 양 홀 사이의 판소재를 포밍하여 지지패턴을 돌출 성형하는 지지패턴 성형공정과; 지지패턴 성형공정 후 판소재를 타정하여 엠보싱을 성형하는 타정공정과; 상기 타정공정 후 판소재에 스트랩을 상호 연결하기 위한 슬롯을 타발 성형하는 슬롯성형공정;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하여, 슬롯의 변형을 최대한 방지하여 불량률의 발생을 극소화하므로 스트랩의 품질저하를 방지할 수 있게 된다.

핵연료봉, 스트랩, 딤플, 스프링, 슬롯, 챔퍼, 엠보싱, 타정

Description

스트랩의 패턴 성형방법{pattern manufacturing method of straps}

본 발명은 스트랩의 패턴 성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스트랩의 판소재에 패턴을 성형함에 있어 불량의 발생을 최소화하면서 패턴을 성형할 수 있도록 한 스트랩의 패턴 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로, 핵연료봉의 지지격자체는 원자로의 핵연료집합체 구성 부품 중의 하나로서, 지지격자체의 각 단위 격자셀을 구성하고, 스프링과 딤플을 갖는 다수개의 스트랩을 용접으로 각각 연결하여 제작된다.

이렇게 제작되는 지지격자체는 정해진 위치에 핵연료봉을 배열시키고, 배열된 핵연료봉을 지지하는 역할을 수행한다.

도 1은 일반적인 스트랩을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 스트랩이 격자형태로 연결된 모습을 도시한 도면이다.

도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 스트랩(100)에는 핵연료봉(미도시)을 지 지함과 아울러 다수의 스트랩(100)을 상호 연결할 수 있도록 한 다양한 패턴들이 형성되어 있다.

이러한 패턴 중 스트랩(100)의 단방향 즉 도 1에서와 같이 그 단부에서 세로방향으로 수직하게 절개된 다수의 슬롯(140)이 다른 스트랩(100)의 슬롯(140)과 상호 결합됨으로써 다수의 스트랩(100)이 격자형태로 연결되고, 그 내부에는 핵연료봉이 삽입되어 지지된다.

한편, 패턴 중에서 핵연료봉을 지지하는 패턴은 스트랩(100)의 중앙부 측에 형성된 한쌍의 딤플(120)과 스프링(130)으로 구성된 지지패턴에 의해서 이루어지며, 이 딤플(120)과 스프링(130)은 도 2에서와 같이 스트랩(100)의 외측으로 돌출되어 핵연료봉의 외측면에 접함으로써 핵연료봉을 탄력적으로 지지하게 된다.

이와 같이 핵연료봉을 지지하는 한쌍의 딤플(120)과 스프링(130)은 서로 반대방향으로 돌출 형성되고, 스트랩(100)을 구성하는 스틸재로 이루어진 판소재(110)의 판면에 프레스 성형으로 형성된다.

그런데, 이와 같은 스트랩(100)의 성형 시 스트랩(100) 소재인 판소재(110)에 다양한 패턴들을 성형함에 있어, 핵연료봉을 지지하는 딤플(120)과 스프링(130)의 지지패턴들은 프레스 가공에 의해 성형되는 반면에 슬롯(140)은 절개에 의해서 성형되는 바, 이와 같이 성형된 슬롯(140)은 판소재(110)에 작용하는 응력에 의해 변형되어 그 간격이 불균일하게 될 뿐만 아니라 특히 슬롯(140)의 성형 후 판소재(110)를 프레스 성형하게 되면 프레스의 가압력에 의해 슬롯(140)에 심한 변형이 생겨 슬롯(140)의 간격이 심하게 벌어지거나 또는 오므려지는 등의 심각한 변형이 발생되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스트랩의 판소재에 패턴을 성형함에 있어 슬롯의 변형을 방지하여 불량률의 발생을 최소화하면서 패턴을 성형할 수 있도록 한 스트랩의 패턴 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은, 스트랩에 패턴을 성형하기 위한 성형방법에 있어서, 핵연료봉을 지지하기 위한 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재의 양측에 홀을 성형한 후 양 홀 사이의 판소재를 포밍하여 지지패턴을 돌출 성형하는 지지패턴 성형공정과; 지지패턴 성형공정 후 판소재를 타정하여 엠보싱을 성형하는 타정공정과; 상기 타정공정 후 판소재에 스트랩을 상호 연결하기 위한 슬롯을 타발 성형하는 슬롯성형공정;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스트랩의 패턴 성형방법에 의해 달성된다.

그리고, 상기 타정공정에 의해 성형된 엠보싱은 슬롯의 변형 위치에 따라 그 성형위치를 조정하여 성형하고, 상기 타정공정에 의한 엠보싱과 슬롯성형공정에 의한 슬롯은 동일선상으로 위치되어 성형됨이 바람직하다.

삭제

본 발명의 스트랩의 패턴 성형방법에 따르면, 프레스 성형으로 지지패턴을 성형한 후에 슬롯을 절개 성형하고 슬롯에 작용하는 응력을 상쇄시키기 위한 엠보싱을 형성함으로써 슬롯의 변형을 최대한 방지하여 불량률의 발생을 극소화하므로 스트랩의 품질저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 스트랩의 패턴 성형방법을 도시한 도면이다.

여기서, 본 발명을 설명하기에 앞서, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 스트랩의 패턴 성형방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 스트랩(100)의 패턴 중, 핵연료봉(미도시)을 지지하기 위한 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재(110)의 양측에 홀(121)을 성형한 후 양 홀(121) 사이의 판소재(110)를 포밍하여 지지패턴을 돌출 성형하는 지지패턴 성형공정(T1)과, 지지패턴 성형공정(T1) 후 판소재(110)의 일측을 타정하여 엠보싱(150)을 성형하는 타정공정(T2)과, 타정공정(T2) 후 판소재(110)에 스트랩(100)을 상호 연결하기 위한 슬롯(140)을 판소재(110)의 단부에서 성형된 지지패턴 사이 측으로 성형하는 슬롯성형공정(T3)을 포함한다.

상기 지지패턴 성형공정(T1)은, 딤플(120)과 스프링(130)을 성형하기 위한 공정인데, 딤플(120)과 스프링(130)의 성형방법이 동일하게 이루어짐으로써 이하에서 설명되는 본 실시예에서는 딤플 성형방법으로 스프링 성형방법에 대한 설명을 갈음하기로 한다.

한편, 지지패턴 성형공정(T1) 즉 딤플(120)을 성형하기 위한 성형공정은, 홀 성형단계(S1)와, 챔퍼링단계(S2) 및 포밍단계(S3)를 포함한다.

상기 홀 성형단계(S1)에서 성형된 양 홀(121)은 평행한 장공으로서, 판소재(110)의 해당 부분을 타공하여 성형한다. 이때, 홀(121)은 판소재(110)를 찢어 성형할 수도 있으나, 이는 타공방법에 비해 버의 발생률이 더 높기 때문에, 타공에 의한 성형방법이 더 바람직하고, 이와 같이 홀(121)을 타공하여 성형함으로써 홀(121)의 챔퍼링이 가능하게 된다. 한편, 본 실시예에서는 이와 같은 타공에 의해 성형된 홀(121)을 도 4a에 도시하였다.

그리고, 상기 챔퍼링단계(S2)에서는 도 4b의 상부측 도면에 도시된 바와 같이, 홀 성형단계(S1)에서 타공된 판소재(110)의 홀(121)에 펀치(P)가 삽입되고, 이때 펀치(P)의 양측편에는 라운드부(r)가 형성되어 있다.

따라서, 펀치(P)의 라운드부(r)가 홀(121)의 내주연부를 이루는 판소재(110)를 눌러 가압함으로써 도 4b의 하부측 도면에서와 같이 홀(121)의 내주연부에 챔퍼링 즉 모따기된 챔퍼부(122)가 형성되고, 이와 같은 챔퍼링 작업은 판소재(110)의 상,하 양편에서 각각 이루어진다.

이와 같은 챔퍼링 작업에 의해서 홀(121)의 내주연부에 버가 완전히 제거된 챔퍼부(122)를 형성함으로써 딤플(120)의 성형 시 버에 의한 작업자의 부상이나 핵연료봉의 파손을 미연에 방지할 수 있게 된다.

여기서, 미설명부호 "D"는 판소재가 장착되는 다이를 도시한 것이다.

또한, 상기 포밍단계(S3)는 도 4c에 도시된 바와 같이, 1,2차 포밍단계(S3- 1)(S3-2)로 이루어진다.

상기 1차 포밍단계(S3-1)는, 홀(121)의 내주연부에 챔퍼링 작업을 완료한 후에 양 홀(121) 사이의 판소재(110)를 일방향으로 가압하여 도 4c의 상부 도면과 같이 돌출시킨다. 이때, 돌출되는 딤플(120)에는 다수의 라운드(125)가 돌출과 동시에 성형된다. 이와 같이 성형된 다수의 라운드(125)에 의해서 1차 포밍 시 딤플(120)의 두께 감소를 분산시켜 최종 성형된 딤플(120)의 두께를 고르게 형성할 수 있게 된다.

상기 2차 포밍단계(S3-2)는, 1차 포밍에 의해 돌출된 딤플(120)이 다수의 평면 구간(124)을 갖도록 라운드 부위(125)를 펴 정형한다. 따라서, 이와 같이 정형된 딤플(120)은 도 4c에서와 같이 돌출된 최외측과 그 양편에 각각 수평한 평면 구간(124)이 형성되고, 최외측의 평면 구간(124)이 핵연료봉의 외측면에 접하여 지지한다.

따라서, 2차에 걸친 포밍작업에 의해서 포밍되는 딤플(120)의 두께 감소를 분산시켜 최종 성형된 딤플(120)이 고른 두께로 형성됨으로써 포밍 시 크랙의 발생을 방지할 수 있게 된다.

상기 타정공정(T2)은, 전술한 바와 같이 지지패턴을 성형한 후(T1)에 도 5a에서와 같이 판소재(110)의 일측을 타정하여 엠보싱(150)을 형성한다. 이와 같이 성형된 엠보싱(150)은 후술될 슬롯(140)과 동일선상으로 성형되어 슬롯(140)의 변형을 방지하기 위한 것으로, 슬롯(140)의 변형 위치 즉 방향에 따라 그 성형위치를 조정하여 성형한다.

이와 같은 엠보싱(150)의 위치결정은 하나의 판소재(110)를 시편으로서 확보하여 타정공정(T2)에 앞서 슬롯성형공정(T3)을 먼저 작업해 본다. 이와 같이 선작업된 슬롯성형공정(T3)에 의해서 성형된 슬롯(140)의 변형을 확인한 후, 그 변형 방향에 따라 엠보싱(150)의 위치를 결정하게 된다.

즉, 도 6a에서와 같이, 슬롯(140)의 개구단부가 벌어지는 변형의 발생될 경우에는 슬롯(140)과 동일선상으로 이격된 판소재(110)의 반대편 단부 측에 타정에 의한 엠보싱(150)을 성형한다. 그러면, 엠보싱(150)에 의해 판소재(110)에는 도 6a의 화살표 방향과 같이 내부응력이 작용하여 판소재(110)에 점선의 도시와 같은 아랫쪽으로의 굽휨력이 발생되면서 슬롯(140)의 변형력과 상쇄되어 슬롯(140)의 변형을 방지하게 된다.

그리고, 도 6b에서와 같이, 슬롯(140)의 개구단부가 오므려져 좁혀지는 변형의 발생될 경우에는 슬롯(140)과 동일선상으로 슬롯(140)에 가장 근접된 판소재(110)에 타정에 의한 엠보싱(150)을 성형한다. 그러면, 엠보싱(150)에 의해 판소재(110)에는 도 6b의 화살표 방향과 같이 내부응력이 작용하여 판소재(110)에 점선의 도시와 같은 윗쪽으로의 굽휨력이 발생되면서 슬롯(140)의 변형력과 상쇄되어 슬롯(140)의 변형을 방지하게 된다.

상기 슬롯성형공정(T3)은, 스트랩(100)을 상호 연결하기 위한 슬롯(140)을 성형하는 공정이다.

이와 같은 슬롯성형공정(T3)은, 타정공정(T2) 후에 이루어지는 한편 엠보싱(150)과 동일선상을 이루는 판소재(110)의 일측에 슬롯(140)을 타발하여 성형한다. 즉, 도 5b에서와 같이 판소재(110)의 상단부 또는 하단부에서 지지패턴이 성형된 판소재(110)의 대략 중앙부 측까지 타발하여 성형한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 스트랩의 패턴 성형방법은, 먼저 딤플(120)을 성형하고자 하는 판소재(110)의 양측에 장공의 홀(121)을 타공하여 천공한다(S1).

이후, 천공된 홀(121)에 라운드부(r)를 갖는 펀치(P)를 삽입하여 펀치(P)의 라운드부(r)가 홀(121)의 내주연부를 이루는 판소재(110)를 가압하여 챔퍼부(122)를 성형하고, 이와 같은 챔퍼링 작업은 판소재(110)의 상하 양측면에서 각각 이루어진다(S2).

그리고, 챔퍼부(122)가 형성된 양 홀(121) 사이의 판소재(110)를 다수의 라운드가 형성된 성형펀치를 사용하여 스프링(130)의 돌출방향과 반대방향으로 돌출시킨 후(S3-1), 다수의 평면 구간이 형성된 다른 성형펀치를 사용하여 1차 포밍된 딤플(120)의 라운드(125)를 펴서 다수의 평면 구간(124)을 성형함으로써 딤플(120)의 성형을 완료한다(S3-2).

한편, 이와 같이 성형된 딤플(120)의 평면 구간(124)이 핵연료봉의 외측면에 접하여 핵연료봉을 지지하고, 스프링(130) 역시도 딤플(120)과 같은 방법으로 성형된다(T1).

이후, 지지패턴이 성형된 하나의 판소재(110)에 타정공정(T2)에 앞서 슬 롯(140)을 먼저 성형해 보고, 성형된 슬롯(140)의 변형 방향에 따라서 타정공정(T2)에 의한 엠보싱(150)의 성형위치를 결정하게 된다.

즉, 슬롯(140)의 개구단부가 벌어지면 슬롯(140)과 동일선상으로 이격된 반대편 측에 엠보싱(150)을 성형하고, 슬롯(140)의 개구단부가 오므라들면 슬롯(140)과 근접한 부위에 엠보싱(150)을 성형한다.

이후, 상기와 같은 타정공정(T2) 후에 엠보싱(150)과 동일선상으로 위치된 판소재(110)의 단부에서 지지패턴이 성형된 판소재(110)의 대략 중앙부 측까지 타발하여 슬롯(140)을 성형한다(T3).

따라서, 상기와 같이 성형된 슬롯(140)의 변형력은 엠보싱(150)에 의한 내부응력과 평형을 이뤄 변형이 방지된다.

도 1은 일반적인 스트랩을 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 스트랩이 격자형태로 연결된 모습을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 스트랩의 패턴 성형방법을 도시한 블록도이다.

도 4는 본 발명의 성형방법 중 스트랩의 패턴 중 딤플을 성형하는 과정을 도시한 도면으로서, 도 4a는 스트랩의 판소재에 홀을 성형한 단계를 도시한 도면이고, 도 4b는 홀의 내주연부를 챔퍼링한 단계를 도시한 도면이며, 도 4c는 1,2차 포밍에 의해 딤플을 성형한 단계를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 성형방법 중 슬롯을 성형하는 과정을 도시한 도면으로서, 도 5a는 타정에 의한 엠보싱을 형성한 단계를 도시한 도면이고, 도 5b는 판소재에 슬롯을 형성한 단계를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 슬롯과 엠보싱의 상관관계를 나타낸 도면으로서, 도 6a는 슬롯의 하단부가 벌어질 때 엠보싱의 위치와 응력의 작용을 나타낸 도면이고, 도 6b는 슬롯의 상단부가 벌어질 때 엠보싱의 위치와 응력의 작용을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

T1 : 지지패턴성형공정 T2 : 타정공정

T3 : 슬롯성형공정 S1 : 홀 성형단계

S2 : 챔퍼링단계 S3 : 포밍단계

D : 다이 P : 펀치

r : 라운드부

100 : 스트랩 110 : 판소재

120 : 딤플(Dimple) 121 : 홀

122 : 챔퍼(chamfer)부 124 : 평면 구간

125 : 라운드 130 : 스프링(Spring)

140 : 슬롯(Slot) 150 : 엠보싱

Claims (5)

1. 스트랩에 패턴을 성형하기 위한 성형방법에 있어서,

   핵연료봉을 지지하기 위한 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재의 양측에 홀을 성형한 후 양 홀 사이의 판소재를 포밍하여 지지패턴을 돌출 성형하는 지지패턴 성형공정과;

   지지패턴 성형공정 후 판소재를 타정하여 엠보싱을 성형하는 타정공정과;

   상기 타정공정 후 판소재에 스트랩을 상호 연결하기 위한 슬롯을 타발 성형하는 슬롯성형공정;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스트랩의 패턴 성형방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 타정공정에 의해 성형된 엠보싱은 슬롯의 변형 위치에 따라 그 성형위치를 조정하여 성형하는 것을 특징으로 하는 스트랩의 패턴 성형방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 타정공정에 의한 엠보싱과 슬롯성형공정에 의한 슬롯은 동일선상으로 위치되어 성형되는 것을 특징으로 하는 스트랩의 패턴 성형방법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지패턴 성형공정에서는, 지지패턴의 외주연부를 챔퍼링하는 챔퍼링단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스트랩의 패턴 성형방법.

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