KR101827681B1 - 철판 벤딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철판을 이용하여 원통 형상의 제품 또는 부품을 제조할 때, 원통 형상의 제품 내주면에 미세한 흡집이 발생하는 것을 방지하여 매끈한 내주면을 갖도록 할 수 있는 철판 벤딩 장치에 관한 것으로서, 구동모터에 의해 회전되는 회전롤러와 상기 회전롤러에 인접하여 배치되어 회전하고, 외주면에 다수의 통공이 형성되어 내부 공간의 기압과 외부 기압의 차이에 의해 발생하는 흡인력으로 상기 회전롤러와의 사이로 인입되는 철판을 흡착하여 원통형상으로 벤딩시키는 공회전롤러; 및 상기 공회전롤러의 내부 공간에 흡인력을 제공하기 위한 에어펌프(air pump)를 포함하여 이루어지며, 기압의 차이를 이용하여 철판을 공회전롤러의 표면에 흡착시켜 벤딩함으로써 철판을 이용하여 원통형상을 제조할 때 그 내주면을 매끈하게 제조할 수 있다.

Description

철판 벤딩 장치{steel plate bending machine}

본 발명은 철판 벤딩장치에 관한 것으로, 특히 원통 형상의 제품 또는 부품을 제조할 때, 원통 형상의 제품 내주면에 미세한 흡집이 발생하는 것을 방지하여 매끈한 내주면을 갖도록 할 수 있는 철판 벤딩 장치에 관한 것이다.

평판의 철판으로부터 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 원통형상의 제품을 성형하기 위해서, 종래에는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이 프레스로 긴 스트립(strip) 형상의 철판으로부터 성형할 제품을 전개한 형태로 펀칭하여 절단한 다음 그 절단된 철판을 금형에서 여러 단계로 프레싱하여 원통형상으로 성형한다.

그러나 이러한 프레싱 공정에서 한 번의 공정으로 평판 상태의 철판을 원통형상으로 성형할 수 없다. 따라서, 도 5에서와 같이 하형 금형(1)에 소정 크기로 절단된 철판(2)을 배치하고 상형 금형(3)으로 1단계 성형하고, 그것을 다시 도 6과 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이 여러 금형에서 단계적으로 프레싱하여 최종적으로 원통형상으로 성형하여 제품을 생산하게 된다.

이와 같이, 종래 원통 형상의 제품을 성형하기 위해서 스트립 형태의 철판을 펀칭하여 여러 단계를 거쳐 프레싱하여 성형하여야 하므로 작업 생산성이 낮고, 성형 단계별로 별도의 금형을 마련해야 할 뿐만 아니라 성형할 철판의 강도와 두께에 따라서도 다른 금형을 마련해야 하고, 일정 기간 사용 후 금형을 교체 및 수정을 해야 하므로 성형에 의한 원통 형상의 제품 생산을 위해서 과도한 금형 비용이 부담 되는 문제가 있으며, 이러한 프레싱 성형에 의하는 경우 정확한 진원도의 제품을 얻기 어려운 문제가 있고, 프레싱 작업중 작업자의 안전사고가 빈번히 발생되는 문제, 또한 철판 벤딩후 복원력에 의한 치수 변화가 큰 문제들이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로서 대한민국 특허등록번호 제10-0492636호 (2005년 05월 24일)의 "철판 벤딩 장치"가 개시되어 있다. 도 8은 종래 기술에 따른 철판 벤딩장치에 사용되는 롤러의 구성을 보여주는 개략적인 사시도이다. 도시된 바와 같이, 모터에 의해 회전되는 회전롤러(10)와, 상기 회전롤러(10)보다 상대적으로 작은 직경을 갖고 회전롤러에 인접하여 배치되는 공회전롤러(20)를 포함하여 이루어진다. 상기 회전롤러(10)와 공회전롤러(20)는 서로 반대 방향으로 회전한다.

직경이 상대적으로 크고 구동모터에 의해 회전되는 회전롤러(10)와 직경이 상대적으로 작고 공회전되는 공회전롤러(20) 사이에 제공되는 철판은 그 양측면이 상기 회전롤러(10)와 공회전롤러(20)의 표면과 접촉되어 이송된다. 상기 공회전롤러(20)는 회전롤러(10)에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 구성되어 상기 회전롤러(10)에 비하여 상대적으로 작은 토크가 작용한다. 따라서, 철판(30)은 회전롤러(10)와 공회전롤러(20) 사이를 통과하면서 공회전롤러(20)의 외주면을 따라 벤딩된다.

상기 회전롤러(10)의 표면(11)은 일반적으로 강성 금속으로 이루어지며, 상기 공회전롤러(20)의 표면(21)은 공회전롤러(20)와 철판(30)의 표면 사이에서 슬립이 발생하지 않도록 도 9에 도시된 바와 같이 너얼링(Knurling) 처리된다.

따라서, 회전롤러(10)와 공회전롤러(20)의 너얼링 처리된 표면(21) 사이의 압력에 의해 원형으로 벤딩된 상태의 철판(30)의 내주면(31)에는 도 10에 도시된 바와 같이 미세한 흡집이 발생하게 된다.

이와 같이 철판을 벤딩하여 원통형상으로 제조할 때 원통의 내주면에 미세한 흡집이 발생하므로, 내주면이 매끄러운 원통형상을 제조할 수 있는 철판 벤딩 장치가 요구되고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 내주면의 표면이 매끄러운 원통형상을 제조할 수 있는 철판 벤딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철판 벤딩장치는 구동모터에 의해 회전되는 회전롤러; 상기 회전롤러에 인접하여 배치되어 회전하고, 외주면에 다수의 통공이 형성되어 내부 공간의 기압과 외부 기압의 차이에 의해 발생하는 흡인력으로 상기 회전롤러와의 사이로 인입되는 철판을 흡착하여 원통형상으로 벤딩시키는 공회전롤러; 및 상기 공회전롤러의 내부 공간에 흡인력을 제공하기 위한 에어펌프(Air pump)를 포함하여 이루어지는 것을 구성의 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철판 벤딩장치에서 상기 공회전롤러는 상기 회전롤러에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 구성되어 상기 회전롤러에 비하여 상대적으로 작은 토크가 작용한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철판 벤딩장치에서 상기 공회전롤러의 외주면 둘레에 철판의 두께에 따라 상기 공회전롤러의 외주면으로부터 대응하는 거리에 위치할 수 있도록 위치 조절이 가능한 다수의 보조 롤러들이 더 구비될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철판 벤딩장치에서 상기 회전롤러와 상기 공회전롤러 사이에 철판이 인입되지 않는 상태에서 상기 공회전롤러의 내부 기압을 유지하기 위한 기압 유지부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철판 벤딩장치에서 상기 기압 유지부재는 공회전롤러의 외주면을 감싸는 박막 필름; 및 상기 박막 필름의 종단에 연결되어 상기 공회전롤러의 회전동작에 동기되어 상기 박막 필름을 권취하기 위한 권취기를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철판 벤딩장치에서 상기 권취기에 회전력을 제공하기 위한 태엽 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철판 벤딩장치에서 상기 기압 유지부재는 상기 권취기의 회전 동작을 제어하기 위한 조절레버를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철판 벤딩장치에서 상기 권취기는 일측에는 홈이 형성되고, 상기 조절레버에는 상기 권취기의 홈에 삽입될 수 있는 돌출부가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 철판 벤딩장치는 다음과 같은 효과를 나타낼 수 있다.

첫째, 철판을 이용하여 원통형상을 제조할 때 그 내주면을 매끈하게 제조할 수 있다.

둘째, 기압의 차이를 이용하여 철판을 공회전롤러의 표면에 흡착시켜 벤딩할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 예시적인 원통형 제품의 사시도이다.
도 4는 스트립상태의 원재료 철판으로부터 원통형 제품용으로 펀칭된 것을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 5 내지 도 7은 원통형 제품을 생산하기 위한 단계별 프레싱 공정을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 8는 종래 기술에 따른 철판 벤딩장치의 구성을 나타낸 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 9는 종래 기술에 따른 철판 벤딩 장치의 공회전롤러의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 공회전롤러의 외관을 나타낸 예시도이다.
도 12는 도 11의 공회전롤러의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 공회전롤러의 내부 기압을 낮추기 위해 공회전롤러에 에어펌프가 연결된 상태를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 동작 상태를 나타낸 예시도이다.
도 15는 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 기압 유지부재의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 16은 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 권취기의 동작 상태를 나타낸 예시도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

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 없는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 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 출원에서, "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 나타내는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 흐름도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 도 11은 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 공회전롤러의 외관을 나타낸 예시도이다. 도시된 바와 같이, 공회전롤러(100)의 외주면을 따라 다수의 통공(101)들이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

도 12는 도 11의 공회전롤러의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도이다. 도시된 바와 같이, 공회전롤러(100)의 외주면을 따라 다수의 통공(101)들이 형성된 것을 알 수 있다.

도 13은 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 공회전롤러의 내부 기압을 낮추기 위해 공회전롤러에 에어펌프가 연결된 상태를 나타낸 것이다. 공회전롤러(100)는 회전축과 외주면 사이에 공간이 형성되어 있으며, 이 공간의 공기압을 낮추기 위해 에어펌프(300)가 연결되어 상기 공회전롤러(100)의 통공(101)에 흡인력을 제공한다.

도 14는 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 동작 상태를 나타낸 예시도이다.

구동모터에 의해 회전되는 회전롤러(200)와 상기 회전롤러(200)에 인접하여 배치되어 회전하고, 외주면에 다수의 통공(101)이 형성되어 내부 공간의 기압과 외부 기압의 차이에 의해 발생하는 흡인력으로 상기 회전롤러(200)와의 사이로 인입되는 철판을 흡착하여 원통형상으로 벤딩시키는 공회전롤러(100)를 나타내고 있다.

상기 공회전롤러(100)는 상기 회전롤러(200)에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 구성되어 상기 회전롤러(200)에 비하여 상대적으로 작은 토크가 작용한다.

공회전롤러(100)의 외주면 둘레에 철판의 두께에 따라 상기 공회전롤러(100)의 외주면으로부터 대응하는 거리에 위치할 수 있도록 위치 조절이 가능한 다수의 보조 롤러(110)들이 구비된다.

상기 회전롤러(200)와 상기 공회전롤러(100) 사이에 철판이 인입되지 않는 상태에서 상기 공회전롤러의 내부 기압을 유지하기 위한 기압 유지부재(120)가 구비된다.

구동모터에 의해 회전롤러(200)가 회전하면 그와 대응하는 위치의 공회전롤러(100)가 반대방향으로 회전한다. 이때, 철판이 인입되기 시작하면 에어펌프(300)가 작동하기 시작한다. 공회전롤러(100)의 내부 공간의 기압이 낮아지면서, 공회전롤러(100)의 외주면에 형성된 통공(101)에 의해 흡인력이 발생한다. 상기 회전롤러(200)에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 구성되어 상기 회전롤러(200)에 비하여 상대적으로 작은 토크가 작용하므로, 인입된 철판은 공회전롤러(100)의 회전방향으로 벤딩된다. 이때, 상기 통공(101)에 의한 흡인력으로 철판이 공회전롤러(100)의 외주면에서 벗어나지 않게 된다. 도시하지 않았으나 공회전롤러(100)의 외주면에 얇은 부직포나 필름을 도포하여 슬립을 방지할 수도 있다.

공회전롤러(100)의 외주면을 따라 벤딩되는 철판은 공회전롤러(1000와 보조롤러(110)의 사이로 인입된다. 이때, 상기 보조롤러(110)는 인입되는 철판의 마찰력에 의해 상기 공회전롤러(100)의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 된다.

한편, 회전롤러(200)와 공회전롤러(100)의 사이에 인입되는 철판에 의해 공회전롤러(100)의 외주면에 형성된 통공(101)의 일부가 막히게 되어 흡인력에 의해 철판이 외주면에 흡착될 수 있으나, 나머지 통공이 오픈 상태로 있으면 공회전롤러(100)의 내부 기압을 유지하지 못할 수 있다. 따라서, 공회전롤러(100)의 내부 기압을 유지하기 위해서는 철판에 의해 막히지 않은 통공을 막을 수 있어야 한다. 이러한 기능을 수행하기 위해 공회전롤러(100)와 회전롤러(200) 사이로 철판이 인입하는 부분에 기압 유지 부재(120)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 15는 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 기압 유지부재의 구성을 나타낸 예시도이다. 상기 기압 유지부재(120)는 공회전롤러의 외주면을 감싸는 박막 필름(121) 및 상기 박막 필름(121)의 종단에 연결되어 상기 공회전롤러의 회전동작에 동기되어 상기 박막 필름을 권취하기 위한 권취기(122)를 포함하여 이루어진다. 그 동작을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 철판이 회전롤러(200)와 공회전롤러(100)의 사이로 인입되기 이전에 박막 필름(121)는 공회전롤러(100)의 외주면을 따라 감싸는 형태로 배치된다. 따라서, 공회전롤러(100)의 내부 기압이 유지될 수 있다. 철판이 인입되기 시작하면 권취기(122)가 회전하면서 박막필름(121)을 권취한다. 상기 권취기는 태엽 스프링 등에 의해 회전력을 제공받아 일정한 시간만큼 회전할 수 있다. 상기 태엽 스프링 이외에도 소정의 엑튜에이터 등을 이용하여 상기 권취기를 일정시간만큼 회전시킬 수 있는 다양한 기구적 구성이 가능하며, 태엽 스프링의 구성으로 본 발명의 기술이 한정되는 것은 아니다. 새로운 철판이 인입되면서 벤딩된 원통형상의 제품이 공회전롤러(100)로부터 이탈되면, 상기 박막필름(121)을 공회전롤러(100)의 외주면에 위치시켜야 하는데, 이러한 동작은 수동 또는 기구적 구성에 의해 자동으로 이루어질 수 있다.

도 16은 본 발명에 따른 철판 벤딩장치의 권취기의 동작 상태를 나타낸 예시도이다. 권취기의 동작을 구현하기 위한 다른 구성을 나타낸 것으로서, 상기 권취기(122)의 상부에는 상기 권취기(122)의 회전 동작을 제어하기 위한 조절레버(123)가 구비된다. 권취기(122)가 회전하다가 상기 조절레버(123)의 하단부에 형성된 돌기(125) 부분에 이르면 조절레버(123)의 돌기(125)가 상기 권취기(122)에 형성된 홈(124)에 삽입되어 권취기(122)의 회전동작을 제어할 수도 있다. 이때, 상기 조절레버(123)에는 조절레버(123)를 권취기 방향으로 당길 수 있는 스프링 등의 부재가 필요한 것은 언급의 여지가 없을 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 공회전롤러 101: 통공
110: 보조롤러 120: 기압 유지부재
121: 박막필름 122: 권취기
123: 돌기 124: 홈
200: 회전롤러 300: 에어펌프

Claims (8)

1. 구동모터에 의해 회전되는 회전롤러;
   상기 회전롤러에 인접하여 배치되어 회전하고, 외주면에 다수의 통공이 형성되어 내부 공간의 기압과 외부 기압의 차이에 의해 발생하는 흡인력으로 상기 회전롤러와의 사이로 인입되는 철판을 흡착하여 원통형상으로 벤딩시키는 공회전롤러; 및
   상기 공회전롤러의 내부 공간에 흡인력을 제공하기 위한 에어 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 공회전롤러는 상기 회전롤러에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 구성되어 상기 회전롤러에 비하여 상대적으로 작은 토크가 작용하는 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 공회전롤러의 외주면 둘레에 철판의 두께에 따라 상기 공회전롤러의 외주면으로부터 대응하는 거리에 위치할 수 있도록 위치 조절이 가능한 다수의 보조 롤러들이 구비된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 회전롤러와 상기 공회전롤러 사이에 철판이 인입되지 않는 상태에서 상기 공회전롤러의 내부 기압을 유지하기 위한 기압 유지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 기압 유지부재는,
   공회전롤러의 외주면을 감싸는 박막 필름; 및
   상기 박막 필름의 종단에 연결되어 상기 공회전롤러의 회전동작에 동기되어 상기 박막 필름을 권취하기 위한 권취기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 권취기에 회전력을 제공하기 위한 태엽 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 기압 유지부재는 상기 권취기의 회전 동작을 제어하기 위한 조절레버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 권취기는 일측에는 홈이 형성되고, 상기 조절레버에는 상기 권취기의 홈에 삽입될 수 있는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 철판 벤딩장치.

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