KR101030226B1

KR101030226B1 - 다중 복합곡면 성형판 제조방법

Info

Publication number: KR101030226B1
Application number: KR20100055593A
Authority: KR
Inventors: 박광춘; 김병권
Original assignee: 주식회사 스틸플라워; (주)스틸라이프
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-04-22
Also published as: WO2011155798A2; GB2494075B; US9061339B2; US20130086966A1; WO2011155798A3; GB2494075A

Abstract

본 발명은 다수의 다점 성형핀에 의해 대칭으로 특정 복합곡면 형태로 설정되는 가변형의 상부 및 하부금형을 이루되, 성형할 특정 다중 복합곡면형태를 이룬 하부금형의 상면에 복합곡면 성형을 위한 금속판을 밀착시킨 상태에서 다수의 스트레칭 포밍기로 금속판의 소성점 및 항복점을 초과하는 힘으로 금속판의 양단을 당겨 하부금형 상면의 다중 복합곡면 형태대로 다중 복합곡면을 일차 성형하면서, 역시 다점 성형핀으로 이루어져 하부금형과 대칭형태의 다중 복합곡면을 그 하면으로 형성한 상부금형이 하강하여 하부금형 상의 스트레칭된 금속판을 그 형태 그대로 프레싱함으로써, 금속판에 대해 스프링 백 현상이 발생되지 않는 다중 복합곡면이 완벽하게 형성되게 한 상태에서, 마킹로봇이 금속판 상에 프로그래밍된 일정 크기 및 형태로 마킹한 후, 절단로봇에 의해 마킹선을 따라서 레이저 절단이 이루어지도록 함으로써, 최종적으로 목적한 일정형태 및 크기의 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 하여, 스프링 백 현상이 전혀 발생 되지 않는 양질의 다중 복합곡면의 성형판을 제작할 수 있도록 하여 이들 다중 복합곡면 성형판을 이용한 보다 다양한 형태의 건축물의 제작이 가능하게 한 것으로, 다중 복합곡면 성형판의 제조방법에 있어서, 성형을 위한 금속판의 재료물성에 따른 응력변형의 데이터에 따라 목표 곡면형태로 상,하부 금형(1)(2)과 스트레칭 포밍기(3) 그리고 마킹로봇(4) 및 절단로봇(5)의 각종 작동환경 프로그램을 입력하는 프로그램 입력단계(S1)와; 프로그래밍 값에 의해 다수의 다점 성형핀(21)(11)을 각각 구동시켜 하부금형(2)의 상면 및 상부금형(1)의 하면을 특정형태의 다중 복합곡면 형태로 되게 하는 상,하부 금형 가공 대기단계(S2)와; 특정 다중 복합곡면 형태의 하부금형(2)의 상면에 금속판을 위치시킨 후, 그 양단을 다수의 스트레칭 포밍기(3)로 각각 클램핑하는 금속판 클램핑단계(S3)와; 클램핑된 금속판을 하부금형(2)의 상면에 밀착되게 스트레칭 포밍기(3)로 당겨 금속판이 하부금형(2) 상면에 밀착된 상태에서 상기 금속판 상면으로 상부금형(1)이 하강하여 상부금형(1) 하면으로 하여금 금속판 상면을 프레싱하여 다중 복합곡면형태로 성형되게 하는 스트레칭 및 프레싱단계(S4)와; 상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)에 의해 다중 복합곡면 형태로 성형 된 금속판에 일정크기 및 형태로 마킹하는 마킹단계(S5)와; 마킹 된 금속판을 절단로봇(5)에 의해 마킹선 형태로 레이저 절단하여 최종적으로 다중 복합곡면의 성형판(6)으로 가공완료되게 하는 절단단계(S6)로 되는 것을 특징으로 하는 다중 복합곡면 성형판 제조방법에 관한 것이다.

Description

다중 복합곡면 성형판 제조방법{Method for manufacturing of multitude curved surface complex plate}

본 발명은 다중 복합곡면 성형판 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 다점 성형핀에 의해 대칭으로 특정 복합곡면 형태로 설정되는 가변형의 상부 및 하부금형을 이루되, 성형할 특정 다중 복합곡면형태를 이룬 하부금형의 상면에 복합곡면 성형을 위한 금속판을 밀착시킨 상태에서 다수의 스트레칭 포밍기로 금속판의 소성점 및 항복점을 초과하는 힘으로 금속판의 양단을 당겨 하부금형 상면의 다중 복합곡면 형태대로 다중 복합곡면을 일차 성형하면서, 역시 다점 성형핀으로 이루어져 하부금형과 대칭형태의 다중 복합곡면을 그 하면으로 형성한 상부금형이 하강하여 하부금형 상의 스트레칭된 금속판을 그 형태 그대로 프레싱함으로써, 금속판에 대해 스프링 백 현상이 발생되지 않는 다중 복합곡면이 완벽하게 형성되게 한 상태에서, 마킹로봇이 금속판 상에 프로그래밍된 일정 크기 및 형태로 마킹한 후, 절단로봇에 의해 마킹선을 따라서 레이저 절단이 이루어지도록 함으로써, 최종적으로 목적한 일정형태 및 크기의 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 하여, 스프링 백 현상이 전혀 발생 되지 않는 양질의 다중 복합곡면의 성형판을 제작할 수 있도록 하여 이들 다중 복합곡면 성형판을 이용한 보다 다양한 형태의 건축물의 제작이 가능하게 한 것이다.

일반적으로 각종 건축물의 외벽체로 사용되는 금속판의 경우, 근래 들어 건축물의 독특한 디자인에 따른 도시 전체의 미감을 향상시킬 목적으로 건물 외벽마감재로서 다양한 곡면형태로 되는 금속재 성형판이 사용되고 있는 실정인바, 이들 종래의 곡면형태로 되는 금속재 성형판을 그 대부분이 공개특허 10-2009-0055348호의 "금속판의 곡면성형방법"에 의해 성형되고 있다.

그러나, 상기한 공개특허 10-2009-0055348호의 곡면성형방법은, 단순히 상,하부 금형을 유압으로 작동되는 다수의 성형펀치로 구성한 상태에서 이들 상,하부 금형사이에 금속판을 위치시킨 상태에서 프레싱하여 특정형태의 목표 곡면을 갖는 금속판을 얻을 수 있도록 한 것에 지나지 않는 것이어서, 보다 정밀하고 현란한 다중 복합곡면을 갖는 성형판을 얻는 것이 불가능하게 될 뿐만 아니라, 성형된 금속판의 스프링백 현상을 완벽하게 차단할 수 없게 되는 등의 문제점이 있는 것이었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같이 단순히 다수의 성형펀치로 되는 상부 및 하부금형의 프레싱만으로 금속판을 특정형태의 복합곡면으로 성형 되도록 하는 종래의 금속판의 곡면 성형방법이 지닌 제반문제점을 해결하기 위하여, 다중 복합곡면으로 성형 될 금속판의 재료 물성치, 재료 응력변형 등의 조건을 감안하여 설정된 다수의 다점 성형핀으로 가변형의 상부 및 하부금형을 구성한 상태에서, 하부금형의 다중 복합곡면상에 금속판을 위치시킨 상태에서 금속판 양단을 각각 다수의 스트레칭 포밍기에 의해 금속판의 항복점을 초과하는 힘으로 당겨 금속판이 하부금형의 상면 형태로 스트레칭 되게 하면서, 다시 하부금형의 상면과 대칭형태로 다점 성형핀에 의해 그 하면이 다중 복합곡면을 이룬 상부금형이 그대로 하강하여 이미 하부금형 상면의 다중 복합곡면형태로 스트레칭된 금속판의 상면을 프레싱함으로써, 소재의 스프링 백 현상이 완벽하게 차단되는 특정형태의 다중 복합곡면을 얻을 수 있게 한 상태에서, 마킹로봇 및 절단로봇에 의해 최종적으로 다중 복합곡면의 금속판을 일정크기 및 형태로 절단하여 목적한 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 함으로써, 고난도의 다중 복합곡면 성형판의 정밀제작이 가능하게 하여 각종 건축물의 외벽체 형태를 다양하게 디자인하는 것이 가능하게 되므로 도시미관을 향상시킬 수 있게 한 다중 복합곡면 성형판 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다중 복합곡면 성형판 제조방법은, 다중 복합곡면 성형판의 제조방법에 있어서, 성형을 위한 금속판의 재료물성에 따른 응력변형의 데이터에 따라 목표 곡면형태로 상,하부 금형(1)(2)과 스트레칭 포밍기(3) 그리고 마킹로봇(4) 및 절단로봇(5)의 각종 작동환경 프로그램을 입력하는 프로그램 입력단계(S1)와; 프로그래밍 값에 의해 다수의 다점 성형핀(21)(11)을 각각 구동시켜 하부금형(2)의 상면 및 상부금형(1)의 하면을 특정형태의 다중 복합곡면 형태로 되게 하는 상,하부 금형 가공 대기단계(S2)와; 특정 다중 복합곡면 형태의 하부금형(2)의 상면에 금속판을 위치시킨 후, 그 양단을 다수의 스트레칭 포밍기(3)로 각각 클램핑하는 금속판 클램핑단계(S3)와; 클램핑된 금속판을 하부금형(2)의 상면에 밀착되게 스트레칭 포밍기(3)로 당겨 금속판이 하부금형(2) 상면에 밀착된 상태에서 상기 금속판 상면으로 상부금형(1)이 하강하여 상부금형(1) 하면으로 하여금 금속판 상면을 프레싱하여 다중 복합곡면형태로 성형되게 하는 스트레칭 및 프레싱단계(S4)와; 상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)에 의해 다중 복합곡면 형태로 성형 된 금속판에 일정크기 및 형태로 마킹하는 마킹단계(S5)와; 마킹 된 금속판을 절단로봇(5)에 의해 마킹선 형태로 레이저 절단하여 최종적으로 다중 복합곡면의 성형판(6)으로 가공완료되게 하는 절단단계(S6)로 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다중 복합곡면 성형판 제조방법에 의하면, 각종 건축물의 외벽체 마감재로 설치 사용되는 금속판을, 다수의 다점 성형핀으로 이루어지는 상,하부 금형과 더불어 각각 피봇 회동이 가능한 다수의 스트레칭 포밍기에 의해 항복점 및 소성점을 초과하는 힘으로 당겨, 보다 다양하고 입체적인 3D 형태의 다중 복합곡면을 갖는 성형판으로 정밀 성형 되게 함으로써, 재료의 스프링 백 현상이 발생 되지 않고 항상 특정형태로 정밀하게 제작되는 다중 복합곡면 성형판을 얻을 수 있게 되므로, 이들 다중 복합곡면 성형판을 이용하여 보다 다양하고 아름다운 외관의 건축물 제작이 가능하게 되는데 따른 도시미관의 향상을 기대할 수 있게 되는 등의 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 다중 복합곡면 성형판 제조방법의 공정도
도 2는 본 발명에 의한 다중 복합곡면 성형판 제조방법의 공정도에 적용되는 장치의 개략도
도 3은 본 발명에 의한 다중 복합곡면 성형판 제조방법의 공정도에 의해 제조된 성형판의 예시도

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 다중 복합곡면 성형판 제조방법은, 평판형태의 금속판을 보다 간편하고 정밀하게 3D 형태의 다중 복합곡면 성형판(6)으로 제작할 수 있도록 한 것으로, 상기 작동환경 프로그램 입력단계(S1)는, 성형을 위한 금속판의 치수, 재료 물성치, 재료의 응력변형에 따른 관계 데이터 등의 작동환경을 메인 컴퓨터에 입력하는 단계로서, 입력된 데이터 값에 따라 상,하부 금형(1)(2)을 이루는 다수의 다점 성형핀(11)(21)의 위치제어와 스트레칭 포밍기(3)의 스트레칭 방향 및 마킹로봇(4)과 절단로봇(5)의 작동환경을 설정 및 제어토록 한다.

상기 상,하부 금형가공 대기단계(S2)는, 다중 복합곡면의 가공을 위한 금속판을 미리 입력된 작동환경에 따라 다수의 다점 구동핀(21)들이 작동하여 그 상면을 특정형태의 다중 복합곡면형태로 형성함과 동시에, 이렇게 특정형태의 다중 복합곡면을 이루는 하부금형(2)의 상면에 성형을 위한 금속판을 위치시켜 스트레칭 포밍기의 클램핑을 위한 준비단계에 돌입하게 된다.

이후 금속판 클램핑단계(S3)에서는, 다수의 다점 구동핀(21)들에 의해 특정 형태의 다중 복합곡면을 이룬 하부금형(2)의 상면에 위치된 금속판의 양단을, 스트레칭 포밍기(3)의 다수의 클램프가 협지하여 강하게 당길 수 있도록 한 것으로, 이때 상기 스트레칭 포밍기(3)를 구성하는 다수의 클램프는 각각 임의방향으로 피봇 회동가능 하도록 구성되어 있다.

금속판 스트레칭 및 프레싱단계(S4)에서는, 다수의 클램프에 의해 하부금형(2) 상면에 놓여진 금속판의 양끝단을 각각 클램핑하고 있는 스트레칭 포밍기(3)가 작동하여 금속판을 스트레칭하도록 한 것으로, 이때 스트레칭을 위한 당기는 힘은 금속판의 항복점 및 소성점을 초과하는 힘으로 당김으로써 금속판의 스프링 백 현상의 발생이 근본적으로 차단되도록 하고 있다.

이때 상기 금속판에 있어 일반 판재용 철판의 경우 180~240kg.f 이상에서 제품의 영구변형이 발생되며, 알미늄의 경우는 약 160~190kg.f에서 영구변형이 발생되는 항복점이 존재한다.

상기 금속판에 대한 스트레칭 공정 중, 금속판과 하부금형(2) 간의 접촉 면에는 필요 시 선택적으로 금속판 면의 보호를 위하여 우레탄 시트 등의 소프트 시트(패드)를 개재시켜 가공할 수도 있으며, 또한 스트레칭 포밍기를 구성하는 각각의 스트레칭 클램프는 피봇 회동 가능한 상태로 설치됨으로 인해 금속판을 클램핑한 상태에서 각각의 스트레칭 클램프마다 당김 방향을 달리하여 당기는 것이 가능하게 되므로 보다 다양한 형태의 다중 복합곡면의 성형이 가능하게 된다.

또한 스트레칭 포밍은 금속판 전체에 대해 고르게 힘을 분포시킬 수 있게 되므로 스프링 백 현상이 전혀 발생 되지 않게 된다.

금속판 프레싱단계는, 하부금형(2) 상면에 밀착된 상태에서 스트레칭 포밍기(3)에 의해 스트레칭 되어 하부금형(2) 상면 형태의 다중 복합곡면형태로 일차 성형된 금속판의 상면으로 상부금형(1)이 그대로 하강하여 2차로 금속판에 대해 다중 복합곡면이 형성되게 한 것으로, 이때 상부금형(1)을 구성하는 다수의 다점 구동핀(11)은 상기 하부금형(2)의 다점 구동핀(21)에 의해 형성된 다중 복합곡면 형태와 대칭형태로 설정되어 있으므로, 스트레칭 포밍기(3)에 의해 이미 항복점을 초과하는 힘으로 당겨져 특정형태로 성형 된 금속판을 다시 하부금형(2) 상에서 상부금형(1)으로 프레싱 함으로써 완벽한 다중 복합곡면을 성형할 수 있게 된다.

이때 상기 상,하부금형(1)(2)을 구성하는 다수의 다점 구동핀(11)(21)은 상,하부금형(1)(2)에 각각 1,200개 정도씩 모두 2,400개 정도가 설치되며, 이들 각각의 다점 구동핀들(11)(21)은 각각 컴퓨터 제어가 가능하도록 구동드라이버가 설치되어 있으며, 보다 정밀한 동작제어를 위해 직류모터와 엔코더 및 감속기가 설치되어 있다.

상기 금속판 마킹단계(S5)는, 스트레칭 포밍기(3)에 의한 스트레칭 및 상부금형(1)에 의한 프레싱이 완료되어, 특정형태의 다중 복합곡면으로 성형된 금속판에 대해, 외벽체 마감재로서의 일정크기 및 형태로 절단하기 위한 전 단계로서, 하강했던 상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)이 작동하여 미리 프로그래밍된 일정 형태 및 크기로 금속판에 절단을 위한 마킹이 이루어지도록 하고 있다.

이후 금속판 절단단계(S6)에서는 상기 마킹된 금속판의 마킹선에 대해 절단로봇(5)에 의해 레이저 절단가공이 이루어지도록 하여 최종적으로 다중 복합곡면 성형판(6)이 제조 완료되게 된다.

상기한 일련의 제조공정은 미리 프로그래밍 입력된 작동환경 프로그램을 작업자가 각 단계마다 성형장치 일측에 설치된 콘트롤 판넬을 조작하여 각각의 장치가 구동되도록 함으로써 목적한 다중 복합곡면 성형판의 제작이 가능하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명의 다중곡면성형판 적용분야로 건축물의 외벽체 마감재를 주로 하여 비록 기술하였지만, 그 이외에 조선용 곡판이나 항공기용 동체 또는 고속열차의 외관등 유선형을 필요로 하는 곳의 마감재로도 사용할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시 예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

1 ; 상부금형 2; 하부금형
3 ; 스트레칭 포밍기 4; 마킹로봇
5; 절단로봇 6 ; 다중 복합곡면성형판
11,21: 다점 구동핀

Claims

다중 복합곡면 성형판의 제조방법에 있어서,
성형을 위한 금속판의 재료물성에 따른 응력변형의 데이터에 따라 목표 곡면형태로 상,하부 금형(1)(2)과 스트레칭 포밍기(3) 그리고 마킹로봇(4) 및 절단로봇(5)의 각종 작동환경 프로그램을 입력하는 프로그램 입력단계(S1)와;
프로그래밍 값에 의해 다수의 다점 성형핀(21)(11)을 각각 구동시켜 하부금형(2)의 상면 및 상부금형(1)의 하면을 특정형태의 다중 복합곡면 형태로 되게 하는 상,하부 금형 가공 대기단계(S2)와;
특정 다중 복합곡면 형태의 하부금형(2)의 상면에 금속판을 위치시킨 후, 그 양단을 다수의 스트레칭 포밍기(3)로 각각 클램핑하는 금속판 클램핑단계(S3)와;
클램핑된 금속판을 하부금형(2)의 상면에 밀착되게 스트레칭 포밍기(3)로 당겨 금속판이 하부금형(2) 상면에 밀착된 상태에서 상기 금속판 상면으로 상부금형(1)이 하강하여 상부금형(1) 하면으로 하여금 금속판 상면을 프레싱하여 다중 복합곡면형태로 성형되게 하는 스트레칭 및 프레싱단계(S4)와;
상부금형(1)이 상승한 후 마킹로봇(4)에 의해 다중 복합곡면 형태로 성형 된 금속판에 일정크기 및 형태로 마킹하는 마킹단계(S5)와;
마킹 된 금속판을 절단로봇(5)에 의해 마킹선 형태로 레이저 절단하여 최종적으로 다중 복합곡면의 성형판(6)으로 가공완료되게 하는 절단단계(S6)로 이루어지며,
상기 금속판 스트레칭 및 프레싱단계(S4)는 하부금형(2)과 금속판 사이에 소프트시트를 개재시켜 진행하고, 상기 스트레칭 포밍기(3)로 금속판을 당길 때 금속판의 항복점 및 소성점을 초과하는 힘으로 당김으로써 금속판의 스프링 백 현상이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 다중 복합곡면 성형판 제조방법.
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