KR101817838B1 - 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡률 변경이 가능하고 곡률 반경이 향상된 유연한 성형 롤러를 이용하여 다품종 소량 판재 성형에 적합하도록 구현하기 위한 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형장치는 상하로 대응되게 형성되며 소정 곡률로 휘어질 수 있는 두 개의 회전 가능한 성형 롤러와, 성형 롤러 일측에 위치하며 상부면이 소정 각도 경사지게 형성된 복수의 롤러 지지 부재와, 롤러 지지 부재의 상부면과 경사지게 접하도록 경사진 하부면이 형성된 지지 조절 부재를 포함하여 이루어진다.
또한, 롤러 지지 부재는 지지 조절 부재를 중심으로 부채꼴로 배열되며 지지 조절 부재의 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재가 방사상으로 상하 이동하므로 상기 성형 롤러의 곡률 반경이 조절되어 성형 롤러 사이를 통과하는 피성형 판재를 성형한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형장치는 상하로 대응되게 형성되며 소정 곡률로 휘어질 수 있는 두 개의 회전 가능한 성형 롤러와, 성형 롤러 일측에 위치하며 상부면이 소정 각도 경사지게 형성된 복수의 롤러 지지 부재와, 롤러 지지 부재의 상부면과 경사지게 접하도록 경사진 하부면이 형성된 지지 조절 부재를 포함하여 이루어진다.
또한, 롤러 지지 부재는 지지 조절 부재를 중심으로 부채꼴로 배열되며 지지 조절 부재의 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재가 방사상으로 상하 이동하므로 상기 성형 롤러의 곡률 반경이 조절되어 성형 롤러 사이를 통과하는 피성형 판재를 성형한다.
Description
본 발명은 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡률 변경이 가능하고 곡률 반경이 향상된 유연한 성형 롤러를 이용하여 다품종 소량 판재 성형에 적합하도록 구현하기 위한 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 후판 또는 박판 등의 판재를 성형하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 상부와 하부에 목적 형상에 부합하는 금형(1)을 제작하여 그 사이에 판재(3)를 배치한 후 프레스 장치를 이용하여 판형 제품을 성형 및 제작하였다.
그러나 이러한 종래의 금형을 이용한 판재 성형 장치는 동일한 곡면 형상을 가지는 제품의 대량 생산은 가능하나, 목적 형상이 수정되거나 변경되는 경우 이를 반영하기 위해서는 새로운 금형을 제작하여야 하므로 금형 설계비 및 최종 제품의 생산 단가가 증가하게 되어 다품종 소량 생산에는 적합하지 않았다. 또한, 목적 형상이 수정되지 않더라도, 금형을 한시적 또는 영구적으로 사용하지 않는 경우 보관, 유지보수 및 폐기 등으로 인한 추가적인 비용이 발생하였다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 특허등록 제10-1034592호 등에서는, 도 2와 같이 상부 금형(11a) 및 하부 금형(11b)이 각각 개별적으로 상하이동 가능하게 구성된 다수의 펀치로 이루어진 다점 판재 성형 장치를 개시하고 있다. 이러한 다점 판재 성형 장치는 목적 형상이 수정되거나 변경되었을 때 상하부금형의 펀치의 높이를 조절하여 성형 형상을 용이하게 변경할 수 있다.
그러나 각각의 펀치 헤드의 곡률반경과 펀치들 간의 높이 차로 인하여 판재와 성형 장치 사이에 불규칙한 공간이 발생하게 되며, 이로 인해 국부적으로 작은 곡률반경을 가지는 곡면이나 모서리를 갖는 곡면의 성형이 어렵고 판재의 가장자리는 성형이 잘되지 않아 잘라냄으로써 소재의 낭비를 초래하는 문제가 있었다. 또한, 판재의 두께가 비교적 두꺼운 후판의 경우와는 달리, 두께가 얇은 박판을 성형하는 경우 각 펀치의 크기에 따라 딤플(dimple)이 발생하거나 국부적으로 주름(wrinkle)이 발생하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 성형 펀치(21a, 21b)와 판재(23) 사이에 우레탄 등의 소재로 형성된 탄성패드(25)를 배치하여 성형하는 방법이 개발되었으나, 탄성패드의 재질과 목적 형상에 따라 각각의 펀치 길이를 재조정하여야 하여 역시 장치의 운용이나 성형 정밀도를 저하시키는 단점이 있었다.
또한, 종래의 금형 성형 장치와 다수의 펀치를 이용한 다점 성형 장치는 금형의 크기에 따라 판재의 최종 형상의 크기가 제한되어, 대형 판재를 성형하기 위해서는 최종 형상을 분할 성형하여 추가적인 기계적 가공 및 용접 등에 의한 접합을 통하여 최종 제품을 제조하거나, 판재에 직접 열을 가하여 열에 의해 발생하는 잔류응력을 이용하여 곡면을 성형하였다.
그러나 이러한 추가적인 가공 등은 성형 비용 및 기간을 증가시키는 요인이 되었다.
따라서 본 발명자는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이 단순한 구성으로 목적 형상이 변경되더라도 용이하게 성형 형상을 수정할 수 있어 다품종 소량 판재 성형에 적합하면서 딤플이나 주름을 유발하지 않는 무금형 판재 성형 장치를 제공하고, 소재의 가장자리까지 성형이 가능하고 판재의 두께나 크기에 제한이 없이 성형이 가능한 무금형 판재 성형 장치를 제공하고자 한국 특허등록번호 제10-1309228호를 발명하여 제안한 바 있다.
그러나 상기 특허 기술은 롤러 조절 부재의 폭에 따라 성형 롤러의 굽힘 반경에 대한 크기의 제약이 있었다.
이는 롤러 조절 부재의 길이방향에 대한 압축력으로 인하여 발생할 수 있는 좌굴(buckling) 등을 방지하기 위하여 롤러 조절 부재의 폭에 대한 크기의 제한을 둘 수밖에 없었다.
또한, 롤러 조절 부재의 길이를 조절하기 위하여 연결되는 모터의 크기 등에 따라 롤러 조절 부재의 폭이 제한될 수 있었다.
이로 인하여 성형 롤러 굽힘 시 곡률반경의 크기가 제한되었고, 곡률반경이 작은, 즉 곡률이 큰 곡면을 가지는 판재의 성형은 매우 힘든 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지지 조절 부재의 수평 이동에 따른 롤러 지지 부재의 수직 이동으로 곡률 반경이 작은 판재에도 성형이 가능한 성형 롤러를 이용하여 다품종 소량 판재 성형에 적합한 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형장치는 상하로 대응되게 형성되며 소정 곡률로 휘어질 수 있는 두 개의 회전 가능한 성형 롤러와, 성형 롤러 일측에 위치하며 상부면이 소정 각도 경사지게 형성된 복수의 롤러 지지 부재와, 롤러 지지 부재의 상부면과 경사지게 접하도록 경사진 하부면이 형성된 지지 조절 부재를 포함하여 이루어진다.
또한, 롤러 지지 부재는 지지 조절 부재를 중심으로 부채꼴로 배열되며 지지 조절 부재의 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재가 방사상으로 상하 이동하므로 상기 성형 롤러의 곡률 반경이 조절되어 성형 롤러 사이를 통과하는 피성형 판재를 성형한다.
본 발명에 따르면, 종래 기술에서 불가능하였던 곡률반경이 작은, 다시 말해 곡률이 큰 판재의 경우에도 본 발명을 적용하여 판재를 성형할 수 있는 이점이 있다.
또한, 종래 성형 장치가 구현하지 못한 곡률이 큰 판재도 성형할 수 있는 이점이 있다.
지지 조절 부재의 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재가 상하 이동으로 롤러 가이드의 곡률 반경을 조절할 수 있게 되어 성형 롤러의 곡률을 조정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 금형 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 다점 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 탄성패드를 구비한 다점 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 무금형 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 무금형 판재 성형 장치에 사용되는 롤러 조절 부재의 일실시 예를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 롤러 조절 부재가 모터와 결합된 예를 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 도 5의 롤러 조절 부재가 모터와 결합된 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 4의 무금형 판재 성형 장치에 사용되는 성형 롤러의 일 구성 예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 성형 롤러의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 10은 판재 성형 장치에 의해 성형되는 판재를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 일부 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 개략적인 정면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 롤러 지지 부재를 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 지지 조절 부재를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 18은 두 개의 성형 롤러 사이에서 판재를 성형하는 일실시 예를 도시한 도면이다.
도 19는 두 개의 성형 롤러 사이에서 판재를 성형하는 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 판재 성형의 일 예로서 판재를 볼록형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이다.
도 21은 도 20의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 판재 성형의 다른 예로서 판재를 안장형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이다.
도 23은 도 22의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명에 따른 판재 성형의 또 다른 예로서 판재를 비틀린형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이다.
도 25는 도 24의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 다점 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 탄성패드를 구비한 다점 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 무금형 판재 성형 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 무금형 판재 성형 장치에 사용되는 롤러 조절 부재의 일실시 예를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 롤러 조절 부재가 모터와 결합된 예를 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 도 5의 롤러 조절 부재가 모터와 결합된 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 4의 무금형 판재 성형 장치에 사용되는 성형 롤러의 일 구성 예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 성형 롤러의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 10은 판재 성형 장치에 의해 성형되는 판재를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 일부 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 개략적인 정면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 롤러 지지 부재를 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 지지 조절 부재를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 18은 두 개의 성형 롤러 사이에서 판재를 성형하는 일실시 예를 도시한 도면이다.
도 19는 두 개의 성형 롤러 사이에서 판재를 성형하는 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 판재 성형의 일 예로서 판재를 볼록형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이다.
도 21은 도 20의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 판재 성형의 다른 예로서 판재를 안장형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이다.
도 23은 도 22의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명에 따른 판재 성형의 또 다른 예로서 판재를 비틀린형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이다.
도 25는 도 24의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서 본 발명은 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시 예의 구성 요소가 해당 실시 예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시 예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시 예가 통합된 하나의 실시 예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 도면의 도시에 있어서 요소들 간의 크기 비율이 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 간의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면상에 나타나는 표현의 차이는 해당 분야의 종사자들이 용이하게 이해 가능한 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 10은 판재 성형 장치에 의해 성형되는 판재를 예시적으로 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 개략적인 사시도이며, 도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 일부 사시도이고, 도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치를 도시한 개략적인 정면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 롤러 지지 부재를 도시한 사시도이며, 도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 지지 조절 부재를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 판재 성형 롤러를 이용한 성형 장치는 판재의 길이 방향은 상하 성형 롤러 사이 간격에 의해서 곡률을 형성하고 판재의 폭 방향은 성형 롤러가 이루는 단면 형상에 의해서 곡률을 형성하여 성형한다.
그런데 도시된 바와 같이 종래 판재 성형 장치(100)는 롤러 조절 부재(103)의 폭에 따라 성형 롤러(101a, 101b)의 폭 방향으로 굽힘 반경에 대한 크기의 제약을 받게 되어 곡률이 큰 판재 성형에는 어려움이 있었다.
즉, 롤러 조절 부재(103)의 길이방향에 대한 압축력으로 인하여 발생할 수 있는 좌굴(buckling) 등을 방지하기 위하여 롤러 조절 부재(103)의 폭에 대한 크기의 제한을 둘 수밖에 없었고, 롤러 조절 부재(103)의 길이를 조절하기 위하여 연결되는 모터의 크기(113) 등에 따라 롤러 조절 부재(103)의 폭이 제한되었기 때문이다.
이로 인하여 성형 롤러 굽힘 시 곡률반경의 크기가 제한되었고, 곡률반경이 작은, 즉 곡률이 큰 곡면을 가지는 판재의 성형은 매우 힘들었다.
따라서, 본 발명자는 종래 판재의 길이 방향으로 곡률 성형은 유지시키면서 폭 방향으로 곡률을 크게 향상시켜 성형할 수 있도록 본 발명을 완성하였다.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치(200)는 상하 한쌍의 성형 롤러(201a, 201b), 성형 롤러(201)를 하부에서 지지하는 베이스(202), 성형 롤러(201)의 간격을 조절하는 롤러 지지 부재(203) 및 지지 조절 부재(205), 지지 조절 부재(205)를 전후 동작시키는 동작부(207), 성형 롤러(201)를 안내하는 롤러 가이드(209), 및 롤러 지지 부재(203)를 안착시키는 몸체(211)로 크게 나눌 수 있다.
그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치(200)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치(200)에는 수평으로 배열된 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)가 서로 상하로 대응되게 배치된다.
성형 롤러(201a, 201b)는 소정 곡률 반경을 가지도록 유연하게 휘어질 수 있도록 구성된다.
성형 롤러(201a, 201b)에는 곡률 반경을 조절하기 위하여, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 롤러 지지 부재(203) 및 하나의 지지 조절 부재(205)가 설치된다.
성형 롤러(201a) 상측에는 곡률을 조절하기 위하여 복수의 롤러 조절 부재(203) 및 하나의 지지 조절 부재(205)가 설치되는데, 도 13에는 상기 롤러 지지 부재(203) 및 지지 조절 부재(205)의 일 예가 도시되어 있으며, 도 14에는 이를 일부 단면도로써 더 구체적으로 도시하고 있다.
도 13 및 도 14에 도시된 롤러 지지 부재(203)는 지지 조절 부재(205)를 중심으로 부채꼴로 배열되어 몸체(211)에 안착된다.
이때 몸체(211)에 안착된 롤러 지지 부재(203)는 지지 조절 부재(205)에 의해 방사상으로 상하 이동되도록 슬라이드될 수 있게 설치된다.
또한, 롤러 지지 부재(203)는 성형되는 판재(P)의 곡률 등을 고려하여 개수가 정해질 수 있다. 본 발명에서는 예시적으로 3개로 도시하여 설명하였을 뿐이고 수량은 3개 이상일 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 중앙에 있는 롤러 지지 부재(203)의 상하 이동 거리가 많고 좌우측의 롤러 지지 부재(203)의 이동 거리가 작은 경우, 볼록형 판재가 성형된다.
또한, 중앙에 있는 롤러 지지 부재(203)의 상하 이동 거리가 작고 좌우측의 롤러 지지 부재(203)의 이동 거리가 많은 경우, 안장형 판재가 성형된다.
또한, 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 성형 롤러(201)를 기준으로 롤러 지지 부재(203)를 마주보는 타측에는 성형 롤러(201)를 지지하는 베이스(202)가 구비된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 롤러 지지 부재(203)는 그 형상이 하부가 넓은 부채꼴 형상을 가지고 성형 롤러(201) 또는 롤러 가이드(209)를 지지할 수 있게 홈이 파져 있다.
더욱 자세하게는 도 15에 도시된 바와 같이, 지지 조절 부재(205)가 전후 이동하게 되면 경사지게 형성된 상부면을 가지는 롤러 지지 부재(203)는 상하 이동하여 상측 성형 롤러(201a)를 가압하여 성형 롤러(201) 간의 간격을 조절하게 된다.
지지 조절 부재(205)는 롤러 지지 부재(203)의 상부면과 경사지게 접하도록 경사진 하부면이 형성된다. 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 지지 조절 부재(205)는 너트 콜릿(nut collet) 형상으로 원주면을 따라 소정 각도 경사진 면을 형성하여 도 15와 같이 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재(203)가 상하 이동 가능하게 유도한다.
한편, 롤러 지지 부재(203)의 이동 거리는 지지 조절 부재(205)의 경사면의 경사의 크기에 의해 결정되므로 지지 조절 부재(205)의 경사면의 경사가 다른 다수의 지지 조절 부재(205)를 준비하여 롤러 지지 부재(203)의 이동 거리를 조절할 수 있다.
또는 하나의 지지 조절 부재(205)에 경사가 다른 경사면을 원주 방향을 따라 구비하여 판재의 형상에 맞게 회전시켜 롤러 지지 부재(203)의 이동 거리를 조절되게 할 수 있다.
따라서, 원주 방향을 따라 각각 다른 경사면을 구비한 하나의 지지 조절 부재(205)나 경사 크기가 다른 다수의 지지 조절 부재(205)를 구비하여 교체함으로써 롤러 지지 부재(203)의 상하 이동 거리를 다양화할 수 있다.
지지 조절 부재(205)는 도 17과 같이 내부에 중공의 나사산이 형성되고 동작부(207)에서 구비된 모터가 회전함에 따라 평 기어의 회전축이 회전하여 나사산이 형성된 길이 방향으로 전후 이동이 가능하게 된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 동작부(207)의 평 기어의 회전은 일측에 구비된 모터에 의해 이루어진다.
따라서, 롤러 지지 부재(203)는 지지 조절 부재(205)를 중심으로 부채꼴로 배열되어 지지 조절 부재(205)의 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재(203)가 방사상으로 상하 이동하므로 성형 롤러(201)의 곡률 반경이 조절되어 성형 롤러(201) 사이를 통과하는 피성형 판재(P)를 성형할 수 있게 된다.
또한, 지지 조절 부재(205)가 인접한 롤러 지지 부재(203)의 이동을 방해하지 않으면서 롤러 지지 부재(203)를 방사상으로 이동시키므로 성형 롤러(201)의 곡률을 종래보다 크게 형성시킬 수 있게 된다.
또한, 지지 조절 부재(205)가 인접한 롤러 지지 부재(203)의 이동을 방해하지 않으면서 롤러 지지 부재(203)를 방사상으로 이동시키므로 성형 롤러(201)의 곡률을 종래보다 크게 형성시킬 수 있게 된다.
따라서, 동작부(207)의 모터에 의해 내부 기아가 회전하여 지지 조절 부재(205)가 전후 이동하여 조절되며, 이에 따라 롤러 지지 부재(203)이 상하 이동하여 상하 성형 롤러들(201a, 201b) 사이의 간격이 조절되게 된다.
도 13 및 도 14로 돌아가서, 성형 롤러(201a, 201b)을 지지하는 롤러 지지 부재(203)의 단부, 즉 도면의 실시 예에서 롤러 지지 부재(203)의 하단 단부에는 롤러 가이드(209)가 구비될 수 있는데, 롤러 가이드(209)에는 성형 롤러(201a, 201b)가 맞물리는 반원보다 큰 원호형 홈(209a)이 제공된다.
두 개의 수평으로 놓인 성형 롤러(201)에 대하여 복수의 롤러 지지 부재(203)가 지지 조절 부재(205)를 중심으로 부채꼴로 배열되므로, 성형 롤러(201a, 201b)가 맞물리는 롤러 가이드(209)는 롤러 지지 부재(103)가 지지 조절 부재(205) 중심으로 방사상 이동으로 성형 롤러(201a, 201b)의 곡률을 변경할 때 성형 롤러(201)가 자연스럽게 휘어질 수 있도록 한다.
또한, 성형 롤러(201)는 다수의 강선을 여러 겹으로 감아 형성될 수 있다. 이때 성형 롤러(201)의 최 외곽 면에 감긴 강선은 판재와 접촉하는 바깥쪽면이 평평하도록 연삭 가공될 수 있다. 이와 같이 성형 롤러(201)가 판재와 접촉하는 면을 평평하게 형성함으로써 국부적인 딤플이나 주름이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 성형 롤러(201)의 최외곽 면에 단면이 타원형인 강선을 감아 판재와 접촉하는 면을 평평하게 형성할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형장치는 상하로 대응되게 형성되고, 소정 곡률로 휘어질 수 있는 두 개의 회전 가능한 성형 롤러(201)와, 성형 롤러(201) 일측에 위치하고, 상부면이 소정 각도 경사지게 형성된 복수의 롤러 지지 부재(203)와, 롤러 지지 부재(203)의 상부면과 경사지게 접하도록 경사진 하부면이 형성된 지지 조절 부재(205)를 포함하여 구성된다.
또한, 롤러 지지 부재(203)는 지지 조절 부재(205)를 중심으로 부채꼴로 배열되며 지지 조절 부재(205)의 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재(203)가 방사상으로 상하 이동하므로 성형 롤러(201)의 곡률 반경이 조절되어 성형 롤러(201) 사이를 통과하는 피성형 판재(P)를 성형한다.
또한, 지지 조절 부재(205)가 전후 이동되게 지지 조절 부재(205) 일측에 장착되어 동력을 전달하는 동작부(207)를 더 구비할 수 있다.
또한, 동작부(207)는 모터가 탑재될 수 있다.
또한, 성형 롤러(201) 일측을 지지하는 베이스(202)를 더 구비할 수 있다.
또한, 성형 롤러(201)의 상측 또는 하측에 마주보며 형성되어 성형 롤러(201)의 상측 또는 하측을 안내하는 한 쌍의 롤러 가이드(209)를 더 구비할 수 있다.
또한, 롤러 지지 부재(203)에 의해서 지지되는 롤러 가이드(209)는 성형 롤러(201)가 맞물리는 반원보다 큰 원호형 홈을 가질 수 있다..
또한, 두 개의 회전 가능한 성형 롤러(201) 사이에 피성형 판재(P)를 삽입하고, 판재(P)가 성형 롤러(201) 사이를 통과하도록 잡아당겨 성형할 수 있다.
또한, 성형 롤러(201) 중 하나 이상은 양단이 롤러 회전 모터(미도시)에 연결되어 구동되며, 구동 성형 롤러의 회전에 의하여 성형 롤러(201) 사이에 맞물린 피성형 판재(P)를 밀어내어 성형할 수 있다.
또한, 성형 롤러(201)는 다수의 강선을 감아 형성될 수 있다.
또한, 성형 롤러(201)의 외면에 감긴 강선은 판재(P)와 접촉하는 바깥쪽 면이 평평하도록 연삭 가공될 수 있다.
또한, 성형 롤러(201)의 외면에는 판재(P)와 접촉하는 바깥쪽 면이 평평하도록 단면이 타원형인 강선이 감길 수 있다.
도 18은 두 개의 성형 롤러 사이에서 판재를 성형하는 일실시 예를 도시한 도면이고, 도 19는 두 개의 성형 롤러 사이에서 판재를 성형하는 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 판재 성형의 일 예로서 판재를 볼록형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이고, 도 21은 도 20의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 판재 성형의 다른 예로서 판재를 안장형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이고, 도 23은 도 22의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명에 따른 판재 성형의 또 다른 예로서 판재를 비틀린형으로 성형할 때 상하 성형 롤러의 배치를 도시한 단면도이고, 도 25는 도 24의 상하 성형 롤러의 배치에 의한 판재의 성형 형태를 도시한 도면이다.
성형 롤러(201a, 201b)는 양단이 롤러 회전 모터(미도시)에 연결되어 자동 회전하도록 구성될 수 있는데, 이 경우 판재(P)는 도 18에 도시된 바와 같이 상하 성형 롤러(201a, 201b) 사이에 맞물린 채 성형 롤러들(201a, 201b)의 회전에 의해 밀려나오면서 성형 된다.
이때 판재(P)의 성형 형상은 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)의 형태 및 그 사이의 간격에 의해 결정되며, 이러한 성형 롤러(201a, 201b)의 형태와 간격은 목적 형상에 따라 상기한 바와 같이 조절 지지 부재(205)의 좌우이동을 통하여 롤러 지지 부재(203)의 상하이동에 의해 조절된다.
또한, 롤러 회전 모터(미도시)는 상부 성형 롤러(201a) 또는 하부 성형 롤러(201b) 하나에만 연결되어 구동력을 전달할 수도 있으며, 또는 롤러 회전 모터가 생략될 수도 있다. 롤러 회전 모터가 없는 경우에는 도 19에 도시된 바와 같이 상하 성형 롤러(201a, 201b) 사이에 판재(P)를 삽입하고 반대편에서 잡아당겨 성형하게 된다. 판재(P)의 성형 형상은 역시 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)의 형태 및 그 사이의 간격에 의해 결정되며, 이는 조절 지지 부재(205)의 좌우이동을 통하여 롤러 지지 부재(203)의 상하이동에 의해 조절된다.
이와 같이, 유연한 성형 롤러의 형태 및 간격을 조절하여 판재를 성형함으로써, 목적 형상의 변경에 따라 간단히 성형 형상을 수정할 수 있으며, 연속적인 성형면을 제공하는 상하 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)가 판재(P)에 맞물려 성형하므로 딤플이나 주름이 형성될 염려가 없다.
이하에서는, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치(200)를 사용하여 판재(P)를 성형하는 방법을 구체적인 성형 예를 통하여 살펴본다.
본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치(200)에서는 상하로 대응되는 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)의 곡률 및 그 사이의 간격에 의해 판재(P)의 성형 형상이 결정된다. 즉, 두 개의 성형 롤러(201a, 201b) 사이의 간격이 좁은 부위에서는 그 사이에 맞물려 성형되는 판재의 길이변화량이 크고, 두 개의 성형 롤러(201a, 201b) 사이의 간격이 넓은 부위에서는 성형되는 판재의 길이변화량이 적은 원리에 의하여 판재(P)의 곡면이 성형 된다.
예컨대, 도 20과 같이 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)의 간격이 중간 부분(c)에선 좁게 형성되고 가장자리(a 및 e)에서 넓게 형성되어 전체적으로 (a = e) > (b = d) > c의 간격으로 배열되는 경우, 도 21과 같이 판재(P)의 길이변화량은 중간 부분(c')이 크고 가장자리(a' 및 e')는 적어 전체적으로 c' > (b' = d') > (a' = e') 이 되며, 따라서 볼록형(Convex type)으로 성형된다.
또한, 도 22와 같이 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)의 간격이 중간 부분(c)에선 넓게 형성되고 가장자리(a 및 e)에서 좁게 형성되어 전체적으로 c > (b = d) > (a = e)의 간격으로 배열되는 경우, 도 23과 같이 판재(P)의 길이변화량은 중간 부분(c')이 적고 가장자리(a' 및 e')는 커서 전체적으로 (a' = e') > (b' = d') > c' 이 되며, 따라서 안장형(Saddle type)으로 성형된다.
또 다른 예로, 도 24와 같이 두 개의 성형 롤러(201a, 201b)의 간격이 한 방향으로 점점 넓어져 전체적으로 e > d > c > b > a의 간격으로 배열되는 경우, 도 25와 같이 판재(P)의 길이변화량은 a' > b' > c' > d' > e'로 비틀린형(Twist type)으로 성형된다.
이와 같이, 지지 조절 부재(205)의 조절에 의해 롤러 지지 부재(203)를 가압하므로 의해 성형 롤러(201a, 201b)의 곡률 및 간격을 여러 모양으로 조절할 수 있으며, 이에 따라 판재(P)를 다양한 형태로 성형할 수 있다.
따라서, 본 발명의 판재 성형 장치는 곡률이 큰(곡률 반경이 작은) 판재 성형에 적합할 뿐 아니라, 판재의 가장자리까지 곡률 성형이 가능하고, 판재의 길이에 제한이 없이 성형이 가능할 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치(200)은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
종래 기술에서 불가능하였던 곡률반경이 작은, 다시 말해 곡률이 큰 판재의 경우에도 본 발명을 적용하여 판재를 성형할 수 있는 이점이 있다.
즉, 종래 성형 장치가 구현하지 못한 곡률이 큰 판재도 성형할 수 있는 이점이 있다.
지지 조절 부재(205)의 전후 이동에 따라 롤러 지지 부재(203)가 상하 이동으로 롤러 가이드(209)의 곡률 반경을 조절할 수 있게 되어 성형 롤러(201)의 곡률을 조정할 수 있는 이점이 있다.
지금까지 실시 예를 통하여 본 발명에 따른 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 및 변형이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이라 할 수 있다.
200 : 본 발명에서 제안하는 성형 장치
201 : 성형 롤러 202 : 베이스
203 : 롤러 지지 부재 205 : 지지 조절 부재
207 : 동작부 209 : 롤러 가이드
211 : 몸체
201 : 성형 롤러 202 : 베이스
203 : 롤러 지지 부재 205 : 지지 조절 부재
207 : 동작부 209 : 롤러 가이드
211 : 몸체
Claims (8)
- 상하로 대응되게 형성되고, 소정 곡률로 휘어질 수 있는 두 개의 회전 가능한 성형 롤러와,
상기 성형 롤러 일측에 위치하고, 상부면이 소정 각도 경사지게 형성된 복수의 롤러 지지 부재와,
상기 롤러 지지 부재의 상부면과 경사지게 접하도록 경사진 하부면이 형성된 지지 조절 부재와,
상기 지지 조절 부재가 전후 이동되게 상기 지지 조절 부재 일측에 장착되어 동력을 전달하는 동작부와,
상기 성형 롤러 타측을 지지하는 베이스, 및
상기 성형 롤러의 상측 또는 하측에 마주보며 형성되어 상기 성형 롤러의 상측 또는 하측을 안내하는 한 쌍의 롤러 가이드를 포함하고,
상기 동작부는 모터가 탑재되며,
상기 롤러 지지 부재에 의해서 지지되는 상기 롤러 가이드는 상기 성형 롤러가 맞물리는 반원보다 큰 원호형 홈을 가지며,
상기 롤러 지지 부재는 상기 지지 조절 부재를 중심으로 부채꼴로 배열되고 상기 지지 조절 부재의 전후 이동에 따라 상기 롤러 지지 부재가 방사상으로 상하 이동하므로 상기 성형 롤러의 곡률 반경이 조절되어 상기 성형 롤러 사이를 통과하는 피성형 판재를 성형하며,
상기 지지 조절 부재가 인접한 상기 롤러 지지 부재의 이동을 방해하지 않으면서 상기 롤러 지지 부재를 방사상으로 이동시키면서 가압하여 상기 성형 롤러의 곡률 및 간격을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형장치.
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- 제 1 항에 있어서,
상기 두 개의 회전 가능한 성형 롤러 사이에 상기 피성형 판재를 삽입하고, 상기 판재가 상기 성형 롤러 사이를 통과하도록 잡아당겨 성형하는 것을 특징으로 하는 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 성형 롤러 중 하나 이상은 양단이 롤러 회전 모터에 연결되어 구동되며, 상기 성형 롤러의 회전에 의하여 상기 성형 롤러 사이에 맞물린 상기 피성형 판재를 밀어내어 성형하는 것을 특징으로 하는 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020150147454A KR101817838B1 (ko) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치 |
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| KR20170047052A KR20170047052A (ko) | 2017-05-04 |
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| KR1020150147454A KR101817838B1 (ko) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 곡률 반경을 향상시킨 유연한 성형 롤러 성형 장치 |
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Citations (2)
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