KR101219084B1 - 판재 휨 보정용 냉각장치 - Google Patents

판재 휨 보정용 냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 휘어진 판재를 재열처리 후 냉각을 통해 상기 판재의 직진도를 보정하는 냉각장치에 있어서, 상면으로 상기 판재가 안착되는 고정대 하판; 상기 고정대 하판과 동일한 형태로 형성되고, 상기 판재를 상부에서 가압하도록 상기 고정대 하판의 상부에 배치되는 고정대 상판; 상기 고정대 하판 및 상기 고정대 상판의 내부에 각각 충진되는 냉각재; 및 상기 고정대 상판의 상부에 배치되어 상기 판재를 더 가압하는 질량부가체를 포함하는 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 코일 상태가 아닌 일반 판재 중 가공경화, 용접 후 잔여응력 혹은 열처리 잘못으로 발생한 뒤틀린 판재를 재사용이 가능하도록 보정할 수 있다.

Description

판재 휨 보정용 냉각장치{CHILLING APPARATUS FOR SMOOTHING TWISTED METAL PLATE}
본 발명은 판재 휨 보정용 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코일 상태가 아닌 일반 판재 중 가공경화, 용접 후 잔여응력 혹은 열처리 잘못으로 발생한 뒤틀린 판재를 재사용이 가능하도록 보정할 수 있는 판재 휨 보정용 냉각장치에 관한 것이다.
판재에 발생하는 뒤틀림 현상은 주로 후판(6㎜ 이상) 보다는 중판(3~6㎜)이나 박판(3㎜ 이하)에서 자주 발생한다. 이때, 코일상태로 열처리되는 열간 압연재 또는 냉간 압연재는 자동라인으로 연결되어 절단, 가공, 용접이 최적화된 공정으로 이루어지기 때문에 판재가 휘는 경우가 거의 없다. 그러나 1~2m로 절단된 판재를 이용하여 작업하는 경우 가공, 용접 중 발생하는 잔여응력 또는 판재 고정용 보조기구 없이 열처리한 후 냉각 중에 발생하는 응력에 의해 판재가 휘는 경우가 종종 발생한다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 휜 판재 보정방법을 개략적으로 나타낸 공정도로, 먼저, 도 1은 연삭기의 숫돌바퀴(50)를 휜 판재(11)의 상면에서 좌우로 이동시키면서 휜 판재(11) 표면의 직진도를 향상시키는 보정방법이다. 그러나 이 방법을 통해 휜 판재(11)를 가공하면, 장시간의 공정이 소요되고, 통상 휜 판재(11)를 바닥의 전자석에 붙여 가공하기 때문에 비자성 재료로 이루어진 판재인 경우에는 적용하는 것이 불가능하며, 장시간 동안 숫돌바퀴(50)를 이용하여 작업 시 휜 판재(11)의 두께가 감소되기 때문에 판재(11)가 심하기 휜 경우에는 적용이 어려운 문제가 있었다.
한편, 도 2는 고정된 롤러(51)의 위에 휜 판재(11)를 올려놓고 좌우로 이동시키면서 휜 판재(11)의 직진도를 향상시키는 보정방법이다. 그러나 이 방법을 통해 휜 판재(11)를 가공하면, 고정된 롤러(51)를 기준으로 휜 판재(11)를 정해진 횟수만큼 반복 이동시킨 후에 휜 판재(11)를 반대로 돌려 반복 이동시켜야 하는 등 작업성이 나쁜 문제가 있었다.
즉, 종래기술에 따른 휜 판재(11) 보정방법은 모두 일련의 가공 공정이기 때문에 반복 작업을 요하게 되는데, 이러한 반복 작업 후에는 원재료의 치수에 변형이 올 수 있고 판재 자체에 열이 발생하여 물성의 변화가 올 가능성도 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 코일 상태가 아닌 일반 판재 중 가공경화, 용접 후 잔여응력 혹은 열처리 잘못으로 발생한 뒤틀린 판재를 재사용이 가능하도록 보정할 수 있는 판재 휨 보정용 냉각장치의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명은 휘어진 판재를 재열처리 후 냉각을 통해 상기 판재의 직진도를 보정하는 냉각장치에 있어서, 상면으로 상기 판재가 안착되는 고정대 하판; 상기 고정대 하판과 동일한 형태로 형성되고, 상기 판재를 상부에서 가압하도록 상기 고정대 하판의 상부에 배치되는 고정대 상판; 상기 고정대 하판 및 상기 고정대 상판의 내부에 각각 충진되는 냉각재; 및 상기 고정대 상판의 상부에 배치되어 상기 판재를 더 가압하는 질량부가체를 포함하되, 상기 고정대 하판 및 상기 고정대 상판은 각각, 상기 냉각재를 수용하는 수용홈이 형성되어 있는 베이스판; 및 상기 수용홈을 덮도록 상기 베이스판과 결합되는 덮개를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
삭제
또한, 상기 수용홈은 결합되는 칸막이에 의해 상기 냉각재의 수용공간이 구획되는 것에도 그 특징이 있다.
이때, 상기 수용홈의 양측벽에는 상기 칸막이를 고정하는 칸막이홈이 서로 마주하는 위치에 길이방향을 따라 등간격으로 복수개 형성되는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 칸막이홈은 상기 수용홈과 일체로 형성되되, 상기 수용홈의 양측벽으로부터 내측방향으로 형성되는 것에도 그 특징이 있다.
게다가, 상기 냉각재는 물, 드라이아이스 또는 액체질소 중 어느 하나인 것에도 그 특징이 있다.
더불어, 상기 고정대 하판의 하부에 배치되어 상기 고정대 하판, 상기 판재, 상기 고정대 상판 및 상기 질량부가체를 지지하는 지지대를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
그리고 상기 지지대의 하단 양측에는 다른 지지대와의 연결을 위한 길이 연장용 고리가 형성되되, 상기 지지대 및 다른 지지대는 상기 길이 연장용 고리와 볼트 결합을 통해 연결되는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 코일 상태가 아닌 일반 판재 중 가공경화, 용접 후 잔여응력 혹은 열처리 잘못으로 발생한 뒤틀린 판재를 재사용이 가능하도록 보정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 재결정 온도에서 열처리한 후 냉각 시에 보정함으로써, 종래의 연삭과 같은 가공공정보다 작업시간을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 원래 재료의 물성 및 치수를 그대로 유지할 수 있고, 이를 통해, 재료의 손실을 최소화할 수 있으며, 전체적인 생산비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 휜 판재 보정방법을 개략적으로 나타낸 공정도.
도 2는 종래기술에 따른 다른 휜 판재 보정방법을 개략적으로 나타낸 공정도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정대 상(하)판의 분리 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정대 상(하)판의 베이스판을 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치의 연결상태를 나타낸 실시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정대 상(하)판의 베이스판을 나타낸 평면도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치에 대하여 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치(100)는 휘어진 판재(10)를 재열처리 후 냉각 과정에서 휨을 보정하는 장치로, 고정대 하판(110), 고정대 상판(120), 냉각재(150) 및 질량부가체(160)를 포함하여 형성된다.
고정대 하판(110)은 상면에 안착되는 판재(10)를 지지하기 위해, 그 상면은 평평한 육면체 형상으로 형성된다. 그리고 고정대 상판(120)은 고정대 하판(110)과 동일한 형태 및 구조로 형성된다. 이러한 고정대 상판(120)은 고정대 하판(110)의 상면에 안착되는 판재(10)를 상부에서 가압하도록 고정대 하판(110)의 상부에 배치되고, 판재(10)의 상면에 밀착된다. 즉, 판재(10)는 고정대 하판(110) 및 고정대 상판(120) 사이에 배치되어 이들에 의해 압착된다.
이와 같이, 판재(10)를 사이에 개재하는 고정대 하판(110)과 고정대 상판(120)은 내부에 재열처리된 판재(10)를 냉각하는 냉각재(150)가 충진되는데, 냉각재(150)로는 물, 드라이아이스 또는 액체질소 등이 사용될 수 있다.
이를 위해, 동일한 형태 및 구조로 형성되는 고정대 하판(110)과 고정대 상판(120)은 각각, 베이스판(131) 및 덮개(140)로 구성될 수 있다.
여기서, 베이스판(131)은 고정대 상, 하판(110, 120)의 하부구조로, 냉각재(150)를 수용한다. 이를 위해, 베이스판(131)의 가장자리를 제외한 영역에는 수용홈(132)이 형성된다. 즉, 이러한 수용홈(132)에 냉각재(150)가 채워지게 된다. 이때, 이러한 수용홈(132)은 판상의 칸막이(133)에 의해 냉각재(150)의 수용공간이 구획될 수 있다. 이와 같이, 칸막이(133)를 사용하여 수용홈(132)을 구획하여 냉각재(150) 수용공간을 한정하는 이유는, 짧은 길이의 판재(10)를 휨 보정하는 경우 이에 맞는 적당량의 냉각재(150)를 사용하기 위함이며, 이를 통해, 냉각재(150)의 과다사용 및 낭비를 방지할 수 있다.
이와 같은 칸막이(133)는 수용홈(132)의 길이방향(장축)에 수직한 방향으로 세워진 상태로 배치되는데, 이러한 칸막이(133)가 액상의 냉각재(150)에 의해 기울어지거나 쓰러지지 않도록 수용홈(132)의 장축 양측벽에는 칸막이(133)의 양단을 체결시켜 고정하는 칸막이홈(134)이 서로 마주하는 위치에 형성된다. 그리고 이러한 칸막이홈(134)은 장축을 따라 등간격으로 복수개 형성될 수 있고, 이를 통해, 판재(10)의 길이에 따른 냉각재(150)의 충진 용량을 최적화시킬 수 있다. 예컨대, 수용홈(132)의 장축 전체 길이가 1m인 경우 칸막이홈(134) 간의 간격을 10㎝로 설정하여 형성함으로써, 냉각재(150)의 과다사용을 줄일 수 있다.
덮개(140)는 액상의 냉각재(150)가 채워져 있고 상부가 개구되어 있는 베이스판(131) 즉, 수용홈(132)의 상부를 덮도록 이의 크기게 상응되게 형성된다. 이때, 고정대 하판(110)의 덮개(140)는 그 상면에 판재(10)가 안착된다. 이러한 덮개(140)는 베이스판(131)에 볼트 결합될 수 있다. 이를 위해, 덮개(140)의 가장자리에는 볼트(142)가 체결될 수 있도록 볼트홀(143)이 형성되고, 이러한 덮개(140)의 볼트홀(143)에 상응되는 베이스판(141)에는 볼트홈(141)이 형성된다.
즉, 볼트(142)는 볼트홀(143)과 볼트홈(141)에 차례로 수직 결합하게 된다. 이때, 볼트 결합 후 형성된 볼트(142)와 덮개(140) 간의 단차부에 판재(10)가 걸려 변형되는 것을 방지하기 위해, 볼트 결합이 완료된 후 볼트(142)의 최상부와 덮개(140)의 상면은 수평을 이루도록 형성되어야 하는 바, 볼트홀(143)은 볼트(142)의 형태에 상응되게 형성될 수 있다.
질량부가체(160)는 판재(10)를 가압하는 수단으로, 고정대 상판(120)의 상부에 배치된다. 고정대 상판(120)도 그 자체의 하중과 내부에 충진된 냉각재(150)의 하중에 의해 판재(10)를 어느 정도 가압하게 되는데, 이러한 질량부가체(160)는 이러한 압력을 더욱 증가시켜 판재(10)의 직진성을 향상시키는 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
이러한 질량부가체(160)는 금속재질로 형성될 수 있고, 그 하중에 의해 고정대 상판(120) 상에 안정적으로 위치될 수 있으므로, 고정대 상판(120)과 별도의 결합부재를 사용하여 결합할 필요가 없고, 단순히 안착된 상태로 배치된다. 그리고 이를 통해, 판재(10) 인출 시 질량부가체(160)를 바로 들어내면 되므로, 판재(10) 인출에 대한 작업성을 향상시킬 수 있다.
한편, 고정대 하판(110)의 하부에는 지지대(170)가 배치될 수 있다. 지지대(170)는 테이블 형태로 형성되어 상부의 고정대 하판(110), 판재(10), 고정대 상판(120) 및 질량부가체(160)를 지지하는 역할을 하고, 지면으로부터 이들을 부양시켜 판재(10) 보정 작업에 대한 작업자의 편의를 제공하는 역할을 한다. 이때, 지지대(170)의 길이는 고정대 하판(110)의 길이와 대응되게 형성된다.
여기서, 판재(10)는 고정대 하판(110) 및 고정대 상판(120)의 크기 또는 길이에 제한을 받을 수 밖에 없다. 즉, 판재(10)의 길이가 고정대 하판(110)보다 긴 경우에는 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치(100)는 사용 불가능해진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 판재 휨 보정용 냉각장치(100)가 길이 방향으로 확장 가능하게 형성된다.
즉, 지지대(170)의 하단 양측에는 다른 지지대(170)와의 연결을 위한 길이 연장용 고리(171)가 형성된다. 이에 따라, 서로 이웃하는 두 지지대(170)는 하나의 길이 연장용 고리(171)에 의해 연결된다. 이때, 지지대(170)와 길이 연장용 고리(171)는 볼트 결합을 통해 연결될 수 있고, 이를 위해, 지지대(170)에는 볼트홈(181)이 형성되고, 이에 상응되는 길이 연장용 고리(171)에는 볼트홀이 되며, 이에 체결되는 볼트(182)가 상방향으로 수직 체결된다.
이와 같이, 지지대(170) 간의 연결을 통해, 판재(10)의 길이에 따라 판재 휨 보정용 냉각장치(100)를 얼마든지 확장시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치(100)는 판재(10)의 길이에 구애 받지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치(100)는 휘거나 뒤틀린 판재(10)를 재사용이 가능하도록 보정할 수 있다. 또한, 본 발명은 휘거나 뒤틀린 판재(10)를 재결정 온도에서 열처리한 후 냉각을 통해 그 휨 정도를 보정하므로, 원래 재료의 물성 및 치수를 그대로 유지할 수 있고, 이를 통해, 재료의 손실을 최소화할 수 있으며, 전체적인 생산비용을 절감할 수 있다.
그리고 종래의 연삭과 같은 가공공정보다 작업시간을 대폭 줄일 수 있고, 특히, 판재(10)의 길이가 길 경우 복수의 지지대(170)를 일측 또는 양측으로 연결해서 전체 크기 및 길이를 확장할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치(100)는 판재(10)의 길이에 구애 받지 않는다.
그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 판재 휨 보정용 냉각장치의 작용에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 내부에 냉각재(150)가 충진된 고정대 하판(110)을 지지대(170) 상면에 안착시키고, 그 상면에 재열처리된 판재(10)를 올려 놓는다. 그리고 판재(10) 상면에 내부에 냉각재(150)가 충진된 고정대 상판(120)을 밀착시킨다. 이때, 판재(10)의 길이가 고정대 하판(110)보다 길면, 지지대(170)의 일측 또는 양측에 길이 연장용 고리(171)를 이용하여 다른 지지대(170)를 연결시킨다.
이와 같이, 고정대 하판(110) 및 고정대 상판(120) 사이에, 휘어진 후 재열처리되어 펴진 판재(10)를 개재시키면, 일단, 고정대 상판(120)의 하중에 의해 판재(10)가 가압되고, 고정대 하판(10) 및 고정대 상판(120) 내부에 충진되어 있는 냉각재(150)에 의해 판재(10)가 펴진 상태로 냉각된다. 이때, 판재(10)에 대한 보정 효율을 더욱 증가시키기 위해, 고정대 상판(120) 상부에 질량부가체(160)를 위치시켜, 판재(10)가 냉각되는 과정에서 하중을 더욱 가할 수 있다.
이와 같이, 휘어진 판재(10)에 대해 먼저 재열처리한 후 냉각 및 가압하여 판재(10)를 보정하면, 두께나 치수의 변화 없이 원재료 그대로 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 판재 후미 보정용 냉각장치에 대하여 도7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정대 상(하)판의 베이스판을 나타낸 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베이스판(231)은 칸막이홈(234)이 수용홈(132)의 양측벽으로부터 이의 내측방향으로 형성된다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예와 비교하여 베이스판의 구조만 차이가 있을 뿐 다른 구성요소들은 동일하므로, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 이들 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 칸막이홈(234)은 수용홈(132)과 일체로 형성되고, 이에 따라, 칸막이(133)가 칸막이홈(234)에 끼움 결합되는 과정에서 칸막이홈(234)을 타격하더라도 칸막이홈(234)은 변형됨 없이 이에 대한 충분한 내구력을 가지게 된다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 칸막이홈(234)에 끼움 결합되는 칸막이(133)는 본 발명의 일 실시예의 그것보다 그 길이가 길어져야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 냉각장치 110: 고정대 하판
120: 고정대 상판 131, 231: 베이스판
132: 수용홈 133: 칸막이
134, 234: 칸막이홈 140: 덮개
141, 181: 볼트홈 142, 182: 볼트
143: 볼트홀 150: 냉각재
160: 질량부가체 170: 지지대
171: 길이 연장용 고리 10: 판재

Claims (8)

  1. 휘어진 판재를 재열처리 후 냉각을 통해 상기 판재의 직진도를 보정하는 냉각장치에 있어서,
    상면으로 상기 판재가 안착되는 고정대 하판;
    상기 고정대 하판과 동일한 형태로 형성되고, 상기 판재를 상부에서 가압하도록 상기 고정대 하판의 상부에 배치되는 고정대 상판;
    상기 고정대 하판 및 상기 고정대 상판의 내부에 각각 충진되는 냉각재; 및
    상기 고정대 상판의 상부에 배치되어 상기 판재를 더 가압하는 질량부가체를 포함하되,
    상기 고정대 하판 및 상기 고정대 상판은 각각,
    상기 냉각재를 수용하는 수용홈이 형성되어 있는 베이스판; 및
    상기 수용홈을 덮도록 상기 베이스판과 결합되는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용홈은 결합되는 칸막이에 의해 상기 냉각재의 수용공간이 구획되는 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용홈의 양측벽에는 상기 칸막이를 고정하는 칸막이홈이 서로 마주하는 위치에 길이방향을 따라 등간격으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 칸막이홈은 상기 수용홈과 일체로 형성되되,
    상기 수용홈의 양측벽으로부터 내측방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각재는 물, 드라이아이스 또는 액체질소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정대 하판의 하부에 배치되어 상기 고정대 하판, 상기 판재, 상기 고정대 상판 및 상기 질량부가체를 지지하는 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지대의 하단 양측에는 다른 지지대와의 연결을 위한 길이 연장용 고리가 형성되되,
    상기 지지대 및 다른 지지대는 상기 길이 연장용 고리와 볼트 결합을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 판재 휨 보정용 냉각장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05311361A (ja) * 1992-05-01 1993-11-22 Kobe Steel Ltd アルミニウム合金基盤の歪み取り焼鈍方法
JP2005169475A (ja) 2003-12-12 2005-06-30 Ntn Corp 薄肉部品の製造方法、軸受軌道輪およびスラストニードルころ軸受
KR20080023385A (ko) * 2006-09-11 2008-03-14 현대자동차주식회사 금형의 수냉식 냉각장치

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