KR101852265B1 - 링 성형용 냉간 압연 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링 압연 공정으로 링 형태의 소재를 제작할 때, 링 압연 공정 중에 발생하는 공작물이 한쪽 방향으로 치우치는 현상과 아래쪽으로 처지는 현상을 방지하여 정원(正圓) 형태의 링 가공물을 제작할 수 있도록 하는 링 성형용 냉간 압연 장치를 제시한다.

Description

링 성형용 냉간 압연 장치{Cold roll forming apparatus}

본 발명은 모터 회전자 등과 같이 링 형태의 소재를 성형하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 링 형태의 소재를 냉간 압연 공정으로 롤링 성형하므로서 링 형상의 소재에 이음매 부분(용접 자국)이 생기지 않도록 하여 장기간 사용시에도 링 형태의 소재가 파손되거나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 링 성형용 냉간 압연 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 기계 부품 또는 구조물에 링 요소들이 다소 사용되고 있다. 상기 링 요소 중 비교적 크기가 작은 경우에는 절삭에 의하여 가공 가능하나, 대형의 형태인 경우에는 절삭으로 가공하는 것에는 한계가 있다. 이때 적용되는 방식으로 링 압연을 들 수 있다. 상기 가공 방식으로 링을 압연 형태로 가공하므로 재료의 기계적 성질이 향상되고 또한 생산성에서 절삭에 의한 가공보다 우수한 특징이 있어 대형의 링 요소의 가공에 주로 적용된다.

상기 링 압연 가공 절차를 개략적으로 살펴보면, 먼저 무게를 고려하여 소재를 절단한 뒤 둥근 통나무 형태로 만든 다음, 상기 소재의 기계적 성질을 향상시키기 위하여 소재의 축 방향으로 압력을 가하여 업셋 가공을 한 후, 상기 업셋 가공 후의 소재를 링 압연 장치의 가공에 적합하도록 정 중앙에 구멍을 뚫어 초기 링 형태의 공작물을 가공한다. 이후에는 하기의 링 압연 장치에 의하여 상기 공작물을 소정의 목표 형상으로 가공하여 최종 제품을 완성한다.

이와 같이 링 압연 가공방법으로 제작된 링 형태의 소재는 발전설비, 화학 플랜드, 가스터빈 및 제트엔진용 링 부품, 그리고 모터 회전자 등의 다양한 분야의 링 부품 제작에 적용되고 있다. 이러한 링 압연 공정은 압연과는 다른 제조공정인 링 단조(Ring Forging) 공정에 비해 작업속도가 빠르고, 온도 유지가 가능하며, 수율 향상 등을 꾀할 수 있다. 특히, 링 압연 공정으로 제작된 링 압연품은 그레인 플로우 라인(Grain Flow Line)이 원주방향으로 끊기지 않고 연속적으로 형성되기 때문에 우수한 특성을 발현할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기와 같은 링 압연 가공방법을 구현하기 위한 링 압연 장치는 다양한 종류의 장치가 있으며, 일 예로 링 압연 장치는 원주 방향의 링 가공을 위한 압연롤과 공작물의 회전을 위한 구동롤을 포함하며, 상기 구동롤과 압연롤 사이에 공작물이 위치하고, 상기 압연롤의 가압력에 의하여 공작물의 외경 및 내경이 점점 커지게 된다. 가공이 진행될수록 압연롤과 구동롤의 축간 거리가 줄어들어 소정의 공작물의 외경 및 내경에서 가압을 완료하게 된다. 이때 상기 공작물의 내경 및 외경은 센서에 의해 측정되어 압연롤의 압력과 압연롤과 구동롤 사이의 거리 등을 적절히 제어한다. 또한 상기 링 형태의 공작물의 높이는 상부축롤과 하부축롤 사이에 공작물을 위치시키고, 상기 축롤 사이의 간격을 조절하여 제어한다. 상기 축롤은 동일한 형상이며, 공작물과 접촉하는 부위는 공작물의 크기 변화에 대응하기 위하여 원뿔 형태이며, 공작물의 높이는 원뿔의 외곽 라인과 수평으로 일치시켜 가공이 진행된다.

이와 같은 링 압연 장치는 공작물의 외경 및 내경을 조절하기 위하여 압연롤의 압력, 압연롤과 구동롤의 거리, 구동롤의 회전수, 상부축롤과 하부축롤의 거리 및 축롤의 회전수, 축롤과 구동롤 사이의 거리 등의 인자들을 공작물의 변형에 따라 조절하여 소정 크기의 링 공작물을 생산하게 된다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래의 링 압연 장치는 틸팅제어수단과 처짐방지수단 및, 그리고 별도의 이동수단 없이 링 압연 공정을 수행하기 때문에 아래와 같은 다양한 문제점이 발생하게 된다.

첫 번째로, 종래의 링 압연 장치는 틸팅제어수단이 없기 때문에 압연롤과 구동롤에 의해 공작물이 링 형태로 제작되는 과정에서 원심력에 의해 어느 한쪽 방향으로 치우치는 경향이 발생하게 되는데, 구체적으로는 상/하 방향으로는 상부축롤과 하부축롤 및 압연롤과 구동롤이 받쳐주고 있기 때문에 별문제가 없지만 링 형태로 성형되는 공작물이 고속으로 회전하는 과정에서 좌/우측을 잡아주는 수단이 없기 때문에 완성된 공작물의 형태가 정원(正圓)이 되지 않는 경우가 종종 발생하게 된다.

두 번째로, 종래의 링 압연 장치는 처짐방지수단이 없기 때문에 소구경의 가공물을 제작하는 데는 별문제가 없지만 대구경의 가공물을 제작할 때는 링 압연 공중 중에 링 형태의 공작물이 아래로 처지는 형상이 발생하게 되며, 이로 인해 대구경의 가공물을 제작할 수 없는 문제점이 발생한다. 특히, 구리 재질로 된 대구경의 모터 회전자를 링 압연 공정으로 제작할 때는 상기의 문제점이 심각하게 발생하게 되는데, 즉 링 압연 공정 중에 구리 재질의 공작물이 점점 직경이 커지면서 공작물이 구리 재질의 특성으로 인해 아래쪽으로 처지게 되고 결국 공작물이 파손되거나 부분적으로 크랙이 발생하게 된다.

세 번째로, 종래의 링 압연 장치는 이동수단이 없기 때문에 대구경의 가공물을 제작하기 위한 링 압연 장치의 설치공간이 많이 필요하게 되어 결국 설치공간에 제약을 받는 문제점이 발생한다.

공개특허공보 공개번호 제10-2014-0104906호(발명의 명칭: 베어링 링을 성형하기 위한 냉간 압연 방법. 공개일자: 2014년 08월 29일) 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0118050호(발명의 명칭: 성형 기계, 특히 링 압연기계. 공개일자: 2015년 10월 21일) 등록특허공보 등록번호 제10-0769253호(발명의 명칭: 링 압연공정의 형상 설계 방법. 공고일자: 2007년 10월 23일) 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0090423호(발명의 명칭: 링 압연 스케줄의 최적 설계 방법. 공개일자: 2011년 08월 10일)

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 링 압연 장치에 별도의 틸팅제어수단을 구성하여 링 압연 공정 중에 공작물이 원심력에 의해 어느 한쪽 방향으로 치우치는 현상을 방지할 수 있도록 하는 링 성형용 냉간 압연 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 링 압연 장치에 별도의 처짐방지수단을 구성하여 대구경의 가공물을 링 압연 공정으로 제작할 때 공작물이 아래로 처지는 현상을 방지할 수 있도록 하는 링 성형용 냉간 압연 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 링 압연 장치에 별도의 이동수단을 설치하여 링 압연 장치의 크기를 최소화시키면서 설치 공간에 제약을 받지 않도록 하는 링 성형용 냉간 압연 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 원주 방향의 링 가공을 위한 압연롤과 공작물의 회전을 위한 구동롤을 포함하며, 상기 구동롤과 압연롤 사이에 링 형태의 공작물이 위치하고, 상기 링 형태의 공작물의 높이는 상부축롤과 하부축롤 사이에 공작물을 위치시키고, 상기 각 축롤 사이의 간격을 조절하여 제어하도록 구성되며, 상기 압연롤과 구동롤의 양측으로는 제1,2 틸팅제어수단이 각각 설치되며, 상기 제1,2 틸팅제어수단은 탄성력으로 상기 공작물이 회전할 때 원심력에 의해 어느 한쪽 방향으로 치우치는 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 구동롤과 축롤 사이에 설치되며, 상기 공작물이 회전하면서 링 형태로 성형될 때 공작물이 아래쪽으로 처지는 현상을 방지하기 위한 처짐방지수단을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제1,2 틸팅제어수단은 공작물의 외경과 접촉되는 아이들 롤러와, 상기 아이들 롤러가 결합되는 브라켓을 구성하되, 상기 브라켓은 회전축을 중심으로 회전하도록 구성하며, 상기 브라켓의 일측단에 설치되며 상기 아이들 롤러를 좌/우 방향으로 회전시키기 위한 실린더를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 처짐방지수단은 공작물의 아랫부분을 받쳐주기 위한 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러가 장착되는 가이드 프레임과, 상기 가이드 프레임의 저면에 장착되며 상기 가이드 프레임을 상/하 방향으로 이동시키기 위한 실린더를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 링 성형용 냉간 압연 장치는 위에서 보았듯이 통상적인 링 압연 장치에 별도의 틸팅제어수단과 처짐방지수단 및 이동수단을 구성함으로써 링 형태의 공작물을 링 압연 공정으로 제작할 때 소구경뿐만 아니라 대구경의 가공물도 손쉽게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 링 압연 공정 중에 발생하는 좌/우 방향으로 치우는 현상 및 아래로 처지는 현상을 방지함으로써 찌그러짐이 없는 정원(正圓) 형태의 링 가공물을 제작할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 원주제어장치(100)와 높이제어장치(200)를 포함하는 링 성형용 냉간 압연 장치의 구성을 보여주고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 원주제어장치(100)의 구성을 정면에서 보여주고 있는 도면.
도 3은 도 1에서 도시하고 있는 원주제어장치(100)의 구성을 평면에서 보여주고 있는 도면.
도 4는 도 1에서 도시하고 있는 원주제어장치(100)의 구성을 측면에서 보여주고 있는 도면.
도 5는 도 1에서 도시하고 있는 압연롤(76)의 기술구성을 상세하게 보여주고 있는 도면.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 링 성형용 냉간 압연 장치의 동작상태를 구체적으로 보여주고 있는 각 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

본 발명에서는 링 압연 공정으로 링 형태의 소재를 제작할 때, 링 압연 공정 중에 발생하는 원심력에 의해 공작물이 한쪽 방향으로 치우치는 현상과 대구경으로 성형되는 과정에서 아래쪽으로 처지는 현상을 방지하여 정원(正圓) 형태의 링 가공물을 제작할 수 있도록 하는 링 성형용 냉간 압연 장치를 구현하고자 한다.

이를 위해서는, 링 압연 공정 중에 발생하는 공작물이 한쪽 방향으로 치우쳐 찌그러지는 것을 방지하는 틸팅제어수단의 상세구성과 대구경의 가공물을 제작할 때 공작물이 아래로 처지는 현상을 방지하기 위한 처짐방지수단 등이 구체적으로 개시되어야 한다.

아래에서는 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 링 성형용 냉간 압연 장치의 기술구성을 구체적으로 설명한다.

{실시 예 1}

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 링 성형용 냉간 압연 장치의 기술구성을 상세하게 보여주고 있는 도면이다.

상기 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 링 성형용 냉간 압연 장치(A)는 링 형태의 공작물(a)을 원주방향으로의 길이를 제어하여 대구경으로 만들기 위한 원주제어장치(100)와, 공작물(a)의 높이를 제어하기 위한 높이제어장치(200)를 포함한다. 이들의 구성은 각각 개별적으로 설치되며, 이들은 각각의 이동수단을 구비하고 대구경의 가공물을 제작할 때 양측 방향으로 벌어지게 되어 최소한의 크기로 대구경의 가공물을 제작할 수 있도록 한다.

상기 원주제어장치(100)는 본 발명의 필수구성요소에 해당하는 틸팅제어수단과 처짐방지수단을 포함하며, 구체적으로는 도 1에서 보는 바와 같이 좌/우측으로 제1 틸팅제어수단(10a)과 제2 틸팅제어수단(10b)이 각각 설치되며, 이들의 전방으로는 2개의 롤러를 가지는 처짐방지수단(42)이 설치된다. 상기 제1,2 틸팅제어수단(10a,10b)은 동일한 구성 및 동일한 작용을 하기 때문에 본 발명에서는 제1 틸팅제어수단(10a)의 기술구성을 구체적으로 설명할 것이며, 이러한 기술설명은 제2 팅팅제어수단(10b)에도 동일하게 적용됨은 자명한 사실이다.

상기 제1 틸팅제어수단(10a)은 실린더(12a), 가이드축(14a), 회전축(16a), 아이들 롤러(18a)로 구성되며, 이들은 브라켓(20a)으로 서로 연결된다. 즉, 상기 실린더(12a)의 로드(22a)는 브라켓(20a)에 고정 설치되며, 상기 실린더(12a)의 동작에 따라 로드(22a)는 브라켓(20a)을 밀거나 당기게 된다. 상기 브라켓(20a)의 일측단에는 가이드축(14a)이 설치되며, 상기 가이드축(14a)의 일단에는 링크(24a)가 설치되며, 상기 링크(24a)의 타측단에는 피봇(26)으로 제2 틸팅제어수단(10b)의 구성요소인 링크(24b)와 서로 연결된다. 이와 같이 상기 가이드축(14a)이 링크(24a)에 의해 피봇(26)에 연결됨으로써 실린더(12a)의 동작에 따라 브라켓(20a)이 움직일 때 함께 연동하여 움직이게 된다. 이때 상기 브라켓(20a)의 중앙에는 회전축(16a)이 설치되며, 상기 브라켓(20a)은 실린더(12a)의 동작에 따라 움직일 때 회전축(16a)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다. 또한 상기 브라켓(20a)의 일측단에는, 구체적으로는 상기 가이드축(14a)이 설치된 반대편의 브라켓(20a)의 끝부분에는 아이들 롤러(18a)가 핀(28a)으로 설치되며, 역시 상기 브라켓(20a)이 회전함에 따라 아이들 롤러(18a)도 함께 동작하게 된다.

한편, 전술한 실린더(12a)는 외부로부터 유압을 공급받아 작동하게 되는데, 구체적으로는 상기 실린더(12a)에는 공급유로(32a)와 배출유로(34a)가 각각 설치되고, 이들의 유로(32a,34a)는 블록(36)에 연결된다. 상기 블록(36)에는 2개의 유로, 즉 외부로부터 유압을 공급하는 유입관(38)과 상기 실린더(12a,12b)와 블록(36)에 저장된 유압을 외부로 배출시키는 배출관(40)이 각각 설치된다.

상기와 같은 구성에서 따라서, 본 발명의 제1,2 틸팅제어수단(10a,10b)은 공작물(a)을 기준으로 좌/우 방향으로 움직이면서 공작물(a)이 링 형태로 성형될 때 원심력에 의해 좌/우로 치우침 없이 정원(正圓)을 유지하면서 제작된다. 이와 같은 틸팅 동작은 후술하는 링 압연 공정에서 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명에 따른 처짐방지수단(42)은 도 2와 도 4에서 보는 바와 같이, 공작물(a)이 링 형태로 제작되는 과정에서 아래쪽으로 처지게 되는데 이를 방지하기 위한 수단이다. 상기 처짐방지수단(42)은 원주제어장치(100)와 높이제어장치(200) 사이에 설치되며, 상기의 장치(100,200)들이 양쪽으로 움직여도 그대로 있게 된다. 이는 공작물(a)을 대구경으로 제작하기 위해서는 상기의 장치(100,200)들이 양쪽으로 벌어지게 되는데 이때 상기 처짐방지수단(42)은 고정된 상태로 움직이지 않고 그대로 위치함으로써 공작물(a)의 중심을 항상 받쳐주기 위함이다. 이러한 처짐방지수단(42)은 별도의 프레임(44)을 구성하며, 상기 프레임(44)의 양측에는 실린더(46)가 각각 설치되며, 상기 각 실린더(46)에는 로드(48)가 각각 장착된다. 또한 상기 프레임(44)의 중앙에는 가이드축(50)이 설치되며, 상기 각 로드(48)와 가이드축(50)의 끝부분에는 가이드 프레임(52)이 설치된다. 상기 가이드 프레임(52)의 상단에는 2개의 아이들 롤러(54)가 설치되며, 상기 아이들 롤러(54)는 공작물(a)을 받쳐주면서 공작물(a)이 회전할 때 함께 회전하게 하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 원주제어장치(100)는 전술한 제1,2 틸팅제어수단(10a,10b)의 기술구성이 장착되기 위한 메인프레임(55)을 구성하며, 상기 메인프레임(55)의 하단에는 제1 이동수단(56)이 구성된다. 이때 상기 제1 이동수단(56)과 메인프레임(55)은 각각 개별적으로 구성되는데, 상기 메인프레임(55)은 제1 이동수단(56)에 의해 전/후 방향으로 이동한다. 즉, 상기 제1 이동수단(56)은 직사각형 형태의 프레임 형상을 가지며, 구동모터(58), 감속기(60), 랙기어(62)와 피니언(64), 그리고 LM가이드(66) 및 LM블록(68)으로 구성되는데, 이들의 기술구성은 양측에 각각 설치된다. 구체적으로는 상기 구동모터(58)의 축에는 감속기(60)가 연결되며, 상기 감속기(60)에는 피니언(64)이 설치되고, 상기 피니언(64)은 랙기어(62)를 맞물려 있다. 또한 상기 LM블록(68)은 메인프레임(55)의 양측단에 각각 설치되며, 상기 구동모터(58)의 동작에 따라 피니언(64)과 랙기어(62)가 맞물려 이동할 때 상기 LM블록(68)은 LM가이드(66)를 타고 이동하면서 메인프레임(55)을 전/후 방향으로 이동시킨다.

또 한편으로, 전술한 메인프레임(55)의 중앙에는, 구체적으로는 제1,2 틸팅제어수단(10a,10b)의 사이에는 실린더(70)가 설치되고, 상기 실린더(70)의 로드(72)에는 프레임(74)이 연결된다. 상기 프레임(74)에는 압연롤(76)이 장착되고, 상기 압연롤(76)과 일정거리 이격된 지점에는 구동롤(78)이 설치된다. 이때 상기 압연롤(76)은 도 5에서 보는 바와 같이 모터(82)의 구동력에 의해 회전하게 되며, 이와 동시에 상기 압연롤(76)은 프레임(74)에 장착되어 있기 때문에 실린더(70)에 의해 구동롤(78) 쪽으로 이동하게 된다. 즉, 상기 도 5와 같이 모터(82)의 축(84)에는 제1 기어(86)가 설치되고, 상기 제1 기어(86)에는 제2 기어(88)가 맞물려 있으며, 상기 제2 기어(88)에는 구동축(90)이 설치되며, 상기 구동축(90)에는 압연롤(76)이 장착된다. 이때 상기 구동롤(78)은 아이들 상태이다. 이와 같은 구성에 따라서 상기 모터(82)의 구동력에 의해 압연롤(76)은 회전하게 되며, 상기 압연롤(76)과 구동롤(78) 사이에 있는 공작물(a)은 실린더(70)에 의해 전진하는 압연롤(76)에 의해 가압되면서 폭이 좁아지고 늘어나면서 회전하게 된다.

한편, 전술한 높이제어장치(200)는 통상의 프레스 장치(202)에 상부축롤(204)과 하부축롤(206)을 설치한 것이며, 이러한 기술구성은 아래의 선행기술문헌에 제시된 기술구성과 동일 또는 유사하다. 따라서 본 발명에서는 구체적인 설명을 생략할 것이다. 본 발명에서는 상부축롤(204)과 하부축롤(206)의 기술구성 및 동작에 특징이 있는 것이 아니라 공작물(a)이 링 형태로 성형될 때 상기 높이제어장치(200)가 서서히 후방으로 이동하는 기술구성인 제2 이동수단(208)을 특징으로 제시한다.

상기 제2 이동수단(208)은 통상의 프레스 장치(202)가 장착되기 위한 프레임(210)을 구성하며, 상기 프레임(210)의 양측단에는 띠 모양의 랙기어(212)가 설치되고, 상기 랙기어(212)에는 피니언(214)이 맞물려 있다. 상기 피니언(214)은 감속기(216)와 연결되며, 상기 감속기(216)는 구동모터(218)와 연결된다. 이때 상기 프레임(210)의 상단 양측으로는 LM가이드(220)가 설치되며, 상기 LM가이드(220)에는 LM블록(222)이 설치되어 상기 LM가이드(220)를 타고 전/후 방향으로 이동하면서 상기 LM블록(222)이 설치된 프레스 장치(202)를 이동시킨다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 링 성형용 냉간 압연 장치를 이용하여 대구경의 가공물을 성형하는 방법을, 바람직하게는 링 압연 공정 중에 공작물(a)이 원심력에 의해 한쪽으로 치우쳐 찌그려지거나 대구경으로 성형될 때 아래쪽으로 치우치는 것을 방지하면서 정원(正圓) 형태의 링 가공물을 제작하는 방법을 도 6 내지 도 10을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6에서 보는 바와 같이 링 형태로 성형하고자 하는 공작물(a)을 구동롤(78)과 압연롤(76) 사이에 끼운 다음, 높이제어장치(200)를 전진 이동시켜 상부축롤(204)과 하부축롤(206) 사이에 공작물(a)을 위치시킨다.

다음, 도 1과 도 7에 도시한 바와 같이 실린더(70)를 작동시켜 로드(72)와 연결된 프레임(74)을 전진시키게 되면 압연롤(76)은 전방으로 이동하면서 압연롤(76)과 구동롤(78) 사이에 있는 공작물(a)을 가압하게 된다. 이와 동시에 프레스 장치(202)를 하강시켜 상부축롤(204)이 공작물(a)을 가압하도록 한다. 이와 동시에 유입관(38)으로부터 유압을 공급받아 블록(36)에 유압이 충진되면, 상기 블록(36)에 연결된 공급관(32a,32b)을 통해 유압은 실린더(12a,12b)의 내부로 유입됨과 동시에 로드(22a,22b)는 브라켓(20a,20b)를 밀게 되고, 이에 따라 상기 브라켓(20a,20b)은 회전축(16a,16b)을 중심으로 회전함과 동시에 아이들 롤러(18a,18b)는 공작물(a)의 외경에 접촉된다. 이와 동시에 도 5에서 보는 바와 같이 모터(82)의 구동력으로 압연롤(76)을 회전시킨다.

이와 같이, 공작물(a)이 압연롤(76)과 구동롤(78)에 밀착 가압된 상태, 상부축롤(204)과 하부축롤(206) 사이에 공작물(a)이 밀착 가압된 상태, 실린더(70)의 동작에 의해 압연롤(76)이 구동롤(78) 쪽으로 서서히 전진하는 상태, 모터(82)의 구동력으로 압연롤(76)이 회전하는 상태, 상기 압연롤(76)의 회전력에 의해 구동롤(78)이 아이들 상태로 회전하는 상태, 상부축롤(204)과 하부축롤(206) 사이에서 공작물(a)이 밀착되면서 상기 축롤(204,206)의 회전력에 의해 회전하는 상태, 블록(36)에 충진된 유압에 의해 실린더(12a,12b)의 로드(22a,22b)가 전진하면서 브라켓(20a,20b)을 밀어 아이들 롤러(18a,18b)가 공작물(a)의 외경에 접촉한 상태, 이들의 모든 동작이 컨트롤 패널의 제어동작에 따라 동시에 이루어진다.

이와 같이, 모든 동작이 동시에 이루어지게 되면, 도 7에 도시한 바와 같이 공작물(a)은 압연롤(76)과 구동롤(78)의 회전에 따라, 바람직하게는 압연롤(76)이 시계방향으로 회전하게 되면 상기 압연롤(76)과 밀착된 구동롤(78)은 아이들 상태로 반시계 방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 공작물(a)은 반시계 방향으로 회전하면서 원심력에 의해 밖으로 튕겨나게 되며, 이 힘은 아이들 롤러(18a)에 전달되고, 상기 아이들 롤러(18a)에 전달된 힘은 실린더(12a)의 유압에 의해 흡수됨과 동시에 실린더의 로드(22a)가 실린더(12a)의 내부로 밀려나게 되며 이 유압은 블록(36)으로 이동하여 공급관(32b)을 통해 실린더(12b)의 내부로 유입되어 실린더(12b)의 로드(22b)를 밀게 되고, 이 힘에 의해 브라켓(20b)에 장착된 아이들 롤러(18b)는 공작물(a)을 밀게 되면서 균형을 맞추게 된다. 이때 상기 아이들 롤러(18b)가 공작물(a)을 밀기 전에 상부축롤(204)과 하부축롤(206)에 의해 공작물(a)은 높이가 줄어들면서 아이들 롤러(18b) 쪽으로 이동하게 된다.

상기와 같은 동작은 도 8과 같이 반대방향으로도 동일하게 적용되며, 상기 도 7과 도 8의 동작은 계속해서 반복적으로 이루어지게 되고, 결국 공작물(a)은 압연롤(76)과 구동롤(78) 및 상부축롤(204)과 하부축롤(206)에 의해 대구경으로 성형되면서도 제1,2 틸팅제어수단(10,10b)의 탄성력에 의해 어느 한쪽 방향으로 치우치지 않으면서 정원(正圓) 형태의 링 가공물을 제작되어진다.

한편, 도 9와 도 10에서 보는 바와 같이 전술한 동작에 따라 공작물(a)이 대구경으로 성형될 때 직경이 점점 커지게 되고, 이에 따라 공작물(a)은 아래로 처지게 되는데, 이를 방지하기 위하여 처짐방지수단(42)은 작동하게 된다. 즉, 도 10에서 보는 바와 같이 실린더(46)의 작동에 따라 로드(48)는 상승하게 되고, 상기 로드(48)와 연결된 가이드 프레임(52)은 위로 상승하면서 가이드 롤러(54)에 얹혀져 있는 공작물(a)이 항상 수평을 유지할 수 있도록 한다.

또 한편으로, 도 9에서 보는 바와 같이 상기 공작물(a)이 대구경으로 제작됨에 따라 직경이 점점 커지게 되는데, 상기 공작물(a)이 정원(正圓)을 유지할 수 있도록 제1 이동수단(56)에 의해 원주제어장치(100)는 전방으로 이동하게 되며, 이와 동시에 제2 이동수단(208)에 의해 높이제어장치(200)는 후방으로 이동하게 된다. 즉, 상기 원주제어장치(100)와 높이제어장치(200)는 제1,2 이동수단(56,208)에 의해 양측으로 서서히 벌어지면서 링 형태로 성형되는 공작물(a)이 정원(正圓)을 유지할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 링 성형용 냉간 압연 장치를 사용하여 공작물(a)을 링 형태로 성형하게 되면, 제1,2 틸팅제어수단(10a,10b)은 공작물(a)이 회전할 때 완충역할을 하면서 잡아주기 때문에 원심력에 의해 일측 방향으로 치우치는 현상을 방지할 수 있음은 물론 처짐방지수단(42)에 의해서는 상기 공작물(a)이 대구경으로 성형될 때 아래쪽으로 처지는 현상을 방지할 수 있고, 또한 제1,2 이동수단(56,208)에 의해서는 공작물(a)이 대구경을 유지하면서 정원(正圓) 형태를 유지하면서 링 가공물로 성형될 수 있도록 한다.

A: 링 성형용 냉간 압연 장치
100: 원주제어장치 200: 높이제어장치
10a: 제1 틸팅제어수단 10b: 제 틸팅제어수단
12a, 12b: 실린더 18a, 18b: 가이드롤러
42: 처짐방지수단 56: 제1 이동수단
76: 압연롤 78: 구동롤
204: 상부축롤 206: 하부축롤
208: 제2 이동수단

Claims (4)

1. 링 형태의 공작물(a)을 원주방향으로의 길이를 제어하여 대구경으로 만들기 위한 원주제어장치(100)와, 프레스장치(202)에 상부축롤(204)과 하부축롤(206)이 설치되어 상기 공작물(a)의 높이를 제어하기 위한 높이제어장치(200)를 포함하되;
   상기 원주제어장치(100)는 좌/우측으로 제1 틸팅제어수단(10a)과 제2 틸팅제어수단(10b)이 각각 설치되고, 상기 제1,2 틸팅제어수단(10a,10b)의 전방으로는 2개의 롤러를 가지는 처짐방지수단(42)이 설치되어 구성된 링 성형용 냉간 압연 장치에 있어서,
   상기 제1 틸팅제어수단(10a)과 제2 틸팅제어수단(10b)은 동일한 구성 및 동일한 작용을 수행하며;
   상기 제1 틸팅제어수단(10a)은 실린더(12a), 가이드축(14a), 회전축(16a), 아이들 롤러(18a)로 구성되며, 상기 실린더(12a)의 로드(22a)는 브라켓(20a)에 설치되며, 상기 브라켓(20a)의 일측단에는 가이드축(14a)이 설치되며, 상기 가이드축(14a)의 일단에는 링크(24a)가 설치되며, 상기 링크(24a)의 타측단에는 피봇(26)으로 제2 틸팅제어수단(10b)의 링크(24b)가 연결되며, 상기 가이드축(14a)이 설치된 반대편의 브라켓(20a)의 끝부분에는 아이들 롤러(18a)가 핀(28a)으로 설치되며, 상기 실린더(12a)에는 공급유로(32a)와 배출유로(34a)가 각각 설치되고, 상기 유로(32a,34a)는 블록(36)에 연결되고, 상기 블록(36)에는 외부로부터 유압을 공급하는 유입관(38)과 상기 실린더(12a)와 블록(36)에 저장된 유압을 외부로 배출시키는 배출관(40)이 각각 설치되며;
   상기 처짐방지수단(42)은 상기 원주제어장치(100)와 높이제어장치(200) 사이에 설치되며, 상기의 장치(100,200)들이 양쪽으로 벌어질 때 상기 처짐방지수단(42)은 고정된 상태로 움직이지 않고 그대로 위치하며;
   상기 처짐방지수단(42)은 프레임(44)을 구성하며, 상기 프레임(44)의 양측에는 실린더(46)가 각각 설치되며, 상기 각 실린더(46)에는 로드(48)가 각각 장착되며, 상기 프레임(44)의 중앙에는 가이드축(50)이 설치되며, 상기 각 로드(48)와 가이드축(50)의 끝부분에는 가이드 프레임(52)이 설치되고, 상기 가이드 프레임(52)의 상단에는 2개의 아이들 롤러(54)가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 링 성형용 냉간 압연 장치.
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