KR101641933B1 - 판재의 엣지 롤링 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공반경을 최소화하며 다양한 재질의 판재에 적용할 수 있는 판재의 엣지 롤링 장치 및 방법을 위하여, 판재가 안착되는 고정다이와, 상기 판재가 안착되며 상기 고정다이에 인접하고 라운드 형상의 성형홈을 가지며, 회전가능한 성형다이와, 상기 판재를 기준으로 상기 고정다이 및 상기 성형다이의 반대편에 위치하여 상기 판재를 상기 고정다이에 고정하는 홀더와, 상기 판재를 상기 성형홈으로 밀어 넣는 펀치를 포함하는 판재의 엣지 롤링 장치를 제공한다.

Description

판재의 엣지 롤링 장치 및 방법{Device and method for rolling the edge of plate}

본 발명은 판재의 엣지 롤링 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엣지 롤링 성형은 비딩 작업이라고도 하며 판재의 끝 부분을 둥글게 말아 마감 처리하는 판재 성형 방법으로써 판재에 강성을 줄 수 있고 날카롭게 노출되는 부분을 없애 외관을 미려하게 보일 수 있게 하는 판재 성형 방법이다.

최근 메탈 바디의 스마트폰, 디지털카메라 등의 전자기기가 유행함에 따라 얇은 금속 판재에 강성을 줄 필요성이 생기고 있다. 특히 스마트폰의 경우 사용자의 요구에 따라 점점 액정은 커지면서 두께가 얇아져 외장의 굽힘 강성이 충분히 크지 않으면 일상생활에서 휘는 경우가 빈번히 발생한다.

엣지 롤링 가공 이외에 금속 판재에 강성을 주는 성형법으로는 헤밍 가공, 플렌징 가공 등의 방법이 있으나 대부분 자동차, 가전제품 등에 관한 것이다. 그리고 헤밍 가공은 가공 공정의 편리함과 적용 범위가 넓어 프레스 헤밍, 롤러 헤밍, 국부가열 헤밍 등의 다양한 성형법과 알루미늄, 스테인리스 스틸, 마그네슘 등 여러 종류의 판재에 대해 활발히 연구가 이루어지고 있으나, 엣지 롤링의 경우 가공 반경이 판재의 두께에 비해 매우 커 적용분야가 적어 그 연구가 미진한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 가공반경을 최소화하며 다양한 재질의 판재에 적용할 수 있는 판재의 엣지 롤링 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 판재가 안착되는 고정다이와, 상기 판재가 안착되며 상기 고정다이에 인접하고 라운드 형상의 성형홈을 가지며, 회전가능한 성형다이와, 상기 판재를 기준으로 상기 고정다이 및 상기 성형다이의 반대편에 위치하여 상기 판재를 상기 고정다이에 고정하는 홀더와, 상기 판재를 상기 성형홈으로 밀어 넣는 펀치를 포함하는 판재의 엣지 롤링 장치가 제공된다.

상기 성형다이는 상기 성형홈에서 형성된 판재를 롤링하는 방향으로 회전할 수 있다.

상기 성형다이는 상기 홀더에 인접하도록 회전할 수 있다.

상기 홀더는 상기 성형다이가 소정의 각도로 회전된 후 상기 성형다이에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 판재를 홀더 및 고정다이 사이에 위치하고 상기 판재의 엣지부를 라운드진 성형홈이 형성된 성형다이와 펀치 사이에 위치시키는 단계와, 상기 판재를 펀치로 상기 성형홈에 밀어 넣어 상기 판재를 성형하는 단계와, 상기 성형다이를 회전시켜 상기 성형홈에서 성형된 판재를 롤링하는 단계를 포함하는 판재의 엣지 롤링 방법이 제공된다.

상기 판재를 롤링하는 단계 중 상기 홀더는 상기 성형다이에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.

상기 홀더는 상기 성형다이가 소정의 각도로 회전된 후 상기 성형다이에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가공반경을 최소화하며 다양한 재질의 판재에 적용할 수 있는 판재의 엣지 롤링 장치 및 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 판재의 엣지 롤링 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판재의 엣지 롤링 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 판재의 엣지 롤링 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4 및 도 7은 본 발명 실시예들에 따른 판재의 엣지 롤링 장치 및 방법을 이용한 결과를 개략적으로 도시한 도면들이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

이하의 실시예에서 판재는 강판으로 설명하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 알루미늄, 마그네슘 등 금속판재 뿐만 아니라 다른 재질의 판재도 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 판재(1)의 엣지 롤링 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다. 본 실시예에 따른 판재(1)의 엣지 롤링 장치는 고정다이(10), 성형다이(20), 홀더(30) 및 펀치(40)를 포함할 수 있다.

고정다이(10)는 판재(1)가 안착될 수 있다. 예컨대, 고정다이(10)는 단단한 재질로 이루어지며, 판재(1)가 안착되는 평평한 면을 포함할 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 고정다이(10)는 경우에 따라 다양한 패턴 또는 홈이 형성되는 등 다양한 변형이 가능하다.

성형다이(20)는 판재(1)가 안착되며, 고정다이(10)에 인접할 수 있다. 구체적으로 성형다이(20)는 판재(1)의 엣지부를 안착할 수 있다. 그리고 성형다이(20)는 고정다이(10)의 측면에 접촉할 수 있다.

여기서 판재(1)가 안착된다는 것은 고정다이(10) 및 성형다이(20)의 각 일면에 얹힌다는 의미뿐만 아니라 접촉한다는 것을 의미할 수 있다.

또한, 성형다이(20)는 라운드 형상의 성형홈(21)을 가질 수 있다. 구체적으로 성형다이(20)는 판재(1)가 안착되는 면에 오목한 성형홈(21)을 가질 수 있다. 이때, 성형홈(21)은 대략 원통형의 반을 자른 형상일 수 있다. 판재(1)의 엣지부는 성형홈(21)에 걸쳐 위치할 수 있다.

한편, 성형홈(21)은 고정다이(10)와 연속적으로 연결될 수 있다. 즉 성형홈(21)은 고정다이(10)에 인접한 끝단이 성형홈(21)의 라운드진 방향의 반대 방향으로 라운드질 수 있다. 그리고 고정다이(10)는 성형홈(21)과 연속적으로 형성된 곡면의 엣지를 가질 수 있다. 이로 인해 판재(1)는 성형홈(21)의 끝단에서 절곡되지 않고 연속적으로 구부러질 수 있다.

그리고 성형다이(20)는 회전가능할 수 있다. 구체적으로 성형다이(20)는 성형홈(21)에서 형성된 판재(1)를 롤링하는 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어 도시된 바에 따르면 성형다이(20)는 반시계방향으로 회전하여, 판재(1)를 롤링할 수 있다. 다시 설명하면, 성형다이(20)는 홀더(30)에 인접하도록 회전할 수 있다. 이때, 성형다이(20)를 회전시키기 위한 구성은 캠, 유압장치 또는 모터 등에 의해 구성될 수 있다.

따라서 판재(1)의 엣지부는 성형홈(21)과 후술할 펀치(40)에 의해 라운드지고, 성형다이(20)의 회전에 의해 롤링될 수 있다. 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이 판재(1)의 엣지는 대략 원형의 형상으로 말릴 수 있다.

홀더(30)는 판재(1)를 기준으로 고정다이(10) 및 성형다이(20)의 반대편에 위치할 수 있다. 즉, 판재(1)의 일측에는 고정다이(10) 및 성형다이(20)가 구비되고, 타측에는 홀더(30)가 구비될 수 있다.

홀더(30)는 판재(1)를 가압하여 고정다이(10)에 고정할 수 있다. 이때 홀더(30)는 고정다이(10)에 대응하도록 위치할 수 있다. 또는 도시된 바와 같이 홀더(30)는 고정다이(10)에 대응하도록 위치하며, 성형다이(20)의 적어도 일부에 걸치도록 위치할 수 있다.

한편, 홀더(30)는 성형다이(20)가 소정의 각도(θ)로 회전된 후 성형다이(20)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도3에서 설명한다.

홀더(30)는 유압장치 또는 모터 등에 의해 이동될 수 있다. 이러한 홀더(30)를 이동시키는 구성은 종래와 유사하거나 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

펀치(40)는 판재(1)를 성형홈(21)에 밀어 넣을 수 있다. 즉 펀치(40)는 성형홈(21)과 함께 판재(1)를 성형홈(21)의 형상으로 성형할 수 있다. 구체적으로 펀치(40)는 라운드진 성형홈(21)의 형상에 대응하는 라운드진 볼록한 끝단을 가질 수 있다. 그리고 펀치(40)는 성형홈(21)에 대응하도록 위치할 수 있다.

그리고 펀치(40)는 유압장치 또는 모터 등에 의해 이동될 수 있다. 이러한 펀치(40)를 이동시키는 구성은 종래와 유사하거나 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판재(1)의 엣지 롤링 장치에 따른 롤링 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

판재(1)를 홀더(30)와 고정다이(10) 사이에 안착할 수 있다. 이때, 판재(1)의 엣지부를 성형홈(21)이 형성된 성형다이(20)와 펀치(40) 사이에 위치시킬 수 있다.

그리고 판재(1)를 펀치(40)로 성형홈(21)에 밀어 넣어 판재(1)를 성형할 수 있다. 이때, 판재(1)는 성형홈(21)의 형상으로 라운드지게 성형될 수 있다. 펀치(40)는 판재(1)를 성형한 후 이동하여 성형홈(21)에서 제거될 수 있다. 구체적으로 펀치(40)는 후술하는 바와 같이 성형다이(20)의 회전에 간섭하지 않도록 성형다이(20)의 회전반경 밖으로 이동할 수 있다.

그리고 성형다이(20)를 회전시켜, 성형홈(21)에서 성형된 판재(1)를 롤링할 수 있다. 이때, 성형다이(20)는 홀더(30)에 인접한 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어 도시된 바와 같이 성형다이(20)는 반시계방향으로 회전하여, 판재(1)를 롤링할 수 있다.

이때, 성형다이(20)는 판재(1)의 엣지부를 롤링함에 따라 홀더(30)와 부딪치는 등 간섭할 수 있다. 이러한 것을 방지하기 위하여 홀더(30)는 성형다이(20)의 롤링 중 성형다이(20)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 이하에서 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 3을 참조하면, 성형다이(20)가 회전하여 판재(1)를 롤링하는 중 홀더(30)는 성형다이(20)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 특히, 홀더(30)는 성형다이(20)가 소정의 각도(θ₁)로 회전된 후 성형다이(20)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 이때 소정의 각도(θ₁)는 고정다이(10)와 성형다이(20)가 이루는 각도를 지칭할 수 있다.

구체적으로 펀치(40)와 성형다이(20)가 판재(1)를 라운드지게 성형하고 펀치(40)가 제거된 후, 성형다이(20)는 소정의 각도(θ₂)까지 회전할 수 있다. 이때, 성형홈(21) 내에 위치한 판재(1) 중 고정다이(10)에 인접한 판재(1)가 고정다이(10)와 홀더(30) 사이에 위치한 판재(1)와 대략 평행이 될 때까지 성형다이(20)는 소정의 각도(θ₂)로 회전할 수 있다. 이때의 소정의 각도(θ₂)는 대략 60°~70°사이일 수 있다.

성형다이(20)가 소정의 각도(θ₁)로 회전될 때까지 홀더(30)는 이동하지 않고 고정다이(10)와 함게 판재(1)를 고정할 수 있다. 이때, 홀더(30)가 성형다이(20)에 걸쳐있기 때문에, 고정다이(10)와 성형다이(20) 사이에 위치한 판재(1)는 성형다이(20)의 회전에 의해 구부러지지 않고 수평을 유지할 수 있다.

그리고 성형다이(20)가 소정의 각도(θ₂)로 회전된 후 홀더(30)는 성형다이(20)와의 간섭을 피하기 위하여 성형다이(20)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 홀더(30)가 판재(1)를 끌고가는 것을 방지하기 위하여, 고정다이(10)는 판재(1)와 접촉하는 부분에 마찰력을 증대하는 코팅 또는 부재를 포함할 수 있다.

홀더(30)가 이동함과 동시에 성형다이(20)는 다시 회전하여 판재(1)를 롤링할 수 있다. 또는 홀더(30)가 이동한 후, 성형다이(20)는 다시 회전하여 판재(1)를 롤링할 수 있다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 판재(1)의 엣지 롤링 장치 및 방법에 의한 실험결과를 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 4는 판재(1)두께 1.0t의 성형과정과 결과를 보여준 그림이다. 엣지 롤링 성형 반경은 세로 방향으로 2.73mm, 가로방향으로 3.01mm 로 원에 가까운 형상으로 성형이 되었으며 성형반경 역시 두께 t의 약3배정도로 성형되었다.

도 5는 판재(1)두께 0.7t의 성형과정과 결과를 보여준 그림이다. 엣지 롤링 성형 반경은 세로 방향으로 1.96mm, 가로방향으로 2.08mm 로 원에 가까운 형상으로 성형이 되었으며 성형반경 역시 두께 t의 약3배정도로 성형되었다.

도 6은 판재(1)두께 0.5t의 성형과정과 결과를 보여준 그림이다. 엣지 롤링 성형 반경은 세로 방향으로 1.54mm, 가로방향으로 1.58mm 로 원에 가까운 형상으로 성형이 되었으며 성형반경 역시 두께 t의 약3배정도로 성형되었다.

도 7은 판재(1)두께 0.3t의 성형과정과 결과를 보여준 그림이다. 엣지 롤링 성형 반경은 세로 방향으로 0.93mm, 가로방향으로 1.01mm 로 원에 가까운 형상으로 성형이 되었으며 성형반경 역시 두께 t의 약3배정도로 성형되었다.

이처럼 본 실시예에 따른 판재(1)의 엣지 롤링 장치 및 방법에 의하면 판재(1)의 두께의 약 3배 이내의 원형 형상의 롤링부를 구현할 수 있다. 이로 인해, 판재(1)의 굽힘 강성을 증대시킬 수 있으며, 원형 롤링부를 힌지 등으로 활용할 수 있는 등 용도를 추가할 수 있다.

또한, 모든 재료는 탄성계수를 가지고 있기 때문에, 소성변형 후에는 하중을 제거함에 따라 탄성복원이 일어나게 되는데 이 현상을 스프링백이라고 한다. 본 실시예에 따른 판재(1)의 엣지 롤링 장치 및 방법에 의하면 스프링 백으로 인한 형상의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 판재 10: 고정다이
20: 성형다이 21: 성형홈
30: 홀더 40: 펀치

Claims (7)

1. 판재가 안착되는 고정다이;
   상기 판재가 안착되며, 상기 고정다이에 인접하고 라운드 형상의 성형홈을 가지며, 회전가능한 성형다이;
   상기 판재를 기준으로 상기 고정다이 및 상기 성형다이의 반대편에 위치하여 상기 판재를 상기 고정다이에 고정하는 홀더; 및
   상기 판재를 상기 성형홈으로 밀어 넣는 펀치;를 포함하며,
   상기 성형다이는 상기 성형홈에서 형성된 판재를 롤링하는 방향으로 회전하고,
   상기 홀더는 상기 성형다이가 소정의 각도로 회전된 후 상기 성형다이에서 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 판재의 엣지 롤링 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 성형다이를 회전시키기 위하여, 캠, 유압장치 또는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 판재의 엣지 롤링 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 홀더를 이동시키기 위하여, 유압장치 또는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 판재의 엣지 롤링 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 고정다이는 성형홈과 연속적으로 형성된 곡면의 엣지를 가지는 것을 특징으로 하는 판재의 엣지 롤링 장치.
5. 판재를 홀더 및 고정다이 사이에 위치하고, 상기 판재의 엣지부를 라운드진 성형홈이 형성된 성형다이와 펀치 사이에 위치시키는 단계;
   상기 판재를 펀치로 상기 성형홈에 밀어 넣어 상기 판재를 성형하는 단계; 및
   상기 성형다이를 회전시켜, 상기 성형홈에서 성형된 판재를 롤링하는 단계;를 포함하며,
   상기 판재를 롤링하는 단계 중, 상기 홀더는 상기 성형다이가 소정의 각도로 회전된 후 상기 성형다이에서 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 판재의 엣지 롤링 방법.
   
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