KR101873250B1 - 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두께가 얇은 금속플레이트를 정밀한 치수 및 간격이 반영된 파형 형상으로 성형하는데 최적화된 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 금속플레이트를 공급하는 이송공정; 상기 공급되는 금속플레이트를 제1 피치가 연속되는 파형으로 성형하는 밴딩공정; 상기 밴딩된 금속플레이트를 제1 피치보다 상대적으로 좁은 제2 피치로 정렬시키는 제1 정렬공정; 상기 제2 피치로 정렬된 금속플레이트를 제2 피치보다 상대적으로 좁은 제3 피치로 정렬시키는 제2 정렬공정; 및, 상기 제3 피치로 정렬된 금속플레이트를 제3 피치와 동일하거나 제3 피치보다 상대적으로 좁은 제4 피치 중 어느 하나의 피치가 연속되는 파형으로 성형하되 파형의 마루 및 골을 미리 정해진 형상으로 성형시키는 프레스공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법{Method for forming a metal plate into waveform}

본 발명은 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속플레이트를 일정한 피치를 이루는 파형으로 성형하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 코일 형태로 권취된 금속플레이트를 권출하면서 파형(wave)으로 성형하는 방법은 프레스 밴딩 및 밴딩기를 이용한 방식으로 성형되고 있다.

프레스 밴딩 및 밴딩기 방식은 금형 또는 밴딩기로 원하는 파형의 형상으로 밴딩하는 방식으로 단일 공정으로 금속플레이트를 요철형상으로 성형하는데 적합할 뿐, 수차례 공정을 거쳐야 하는 박판이나 매우 미세한 피치로 수십회 밴딩시켜 성형해야 하는 정밀가공 제품에는 적용할 수 없는 문제점이 있다.

아울러 프레스 밴딩 및 밴딩기 방식을 정밀한 치수와 간격을 유지해야 되는 제품에 적용하려면 성형해야 되는 간격 및 횟수가 많아 지그 및 설비의 설치공간과 구조적인 문제로 공정라인의 제작이 매우 난해할 뿐만 아니라 생산량의 차이로 양산화에 부적합한 문제점이 있어 이를 개선할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0110211호 (공개일자: 2008.12.18)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 두께가 얇은 금속플레이트를 정밀한 치수 및 간격이 반영된 파형 형상으로 성형하는데 최적화된 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 함께 본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 더욱 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법은, 금속플레이트를 공급하는 이송공정; 상기 공급되는 금속플레이트를 제1 피치가 연속되는 파형으로 성형하는 밴딩공정; 상기 밴딩된 금속플레이트를 제1 피치보다 상대적으로 좁은 제2 피치로 정렬시키는 제1 정렬공정; 상기 제2 피치로 정렬된 금속플레이트를 제2 피치보다 상대적으로 좁은 제3 피치로 정렬시키는 제2 정렬공정; 및, 상기 제3 피치로 정렬된 금속플레이트를 제3 피치와 동일하거나 제3 피치보다 상대적으로 좁은 제4 피치 중 어느 하나의 피치가 연속되는 파형으로 성형하되 파형의 마루 및 골을 미리 정해진 형상으로 성형시키는 프레스공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 밴딩공정은 상기 공급되는 금속플레이트 사이에 상호 대향되게 배치되며 제1 피치와 대응되는 형태로 파형을 형성시키는 가압펀치가 각각의 외주면에 마련된 밴딩롤러의 작동에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.

이와 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 프레스공정은 상기 제3 피치와 동일하거나 제3 피치보다 상대적으로 좁은 제4 피치 중 어느 하나의 피치와 대응되는 피치를 간격으로 다수개의 핀이 마련된 핀프레스에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

두께가 얇은 금속플레이트를 정밀한 치수 및 미세한 간격 수십 회 반영된 파형 형상으로 성형할 수 있게 됨으로써 유체의 열교환에 사용되는 초정밀 부품을 양산할 수 있을 뿐만 아니라 이를 생산함에 있어 생산효율을 극대화 할 수 있는 이점이 있다.

이와 함께 본 발명의 다른 효과는 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

도 1은 본 발명에 따른 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법의 공정 흐름을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의해 성형된 결과물을 사시도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의해 성형된 결과물을 측면도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의해 성형된 결과물을 평면도로 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 설명에 앞서 본 발명의 이점 및 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 이러한 용어 중 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하는 것이고, 설명 상에 방향을 지칭하는 단어는 설명의 이해를 돕기위한 것으로 시점에 따라 변경 가능함을 주지하는 바이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 두께가 얇은 금속플레이트를 정밀한 치수 및 간격(pitch)이 반영된 파형 형상으로 성형하는데 최적화된 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은 순차적으로 진행되는 이송공정(S100), 밴딩공정(S200), 제1 정렬공정(S300), 제2 정렬공정(S400) 및 프레스공정(S500)을 포함하여 이루어지며, 상기 프레스공정(S500) 이후 절단공정(S600), 압착공정 및 취출공정으로 마감될 수 있다.

우선 이송공정(S100) 금속플레이트를 파형으로 성형하기 위한 공급라인을 따라 지속적으로 공급하는 공정이다. 본 발명의 성형대상이 되는 금속플레이트는 얇은 두께 또는 초박판 형태로 이루어져 코일형태로 권취된 상태에서 언코일러와 같은 권출수단(100)에 설치된다. 권출수단(100)은 금속플레이트가 순조롭게 공급될 수 있도록 전기 및 기계적인 신호에 의해 구동되는 모터의 회전력에 의해 작동된다. 이와 함께 권치된 금속플레이트를 공급하기 위해 권출수단(100)의 전방에는 롤러가 한 쌍으로 상호 대향되게 배치되어 이루어지는 이송롤러부(200)가 설치된다. 이러한 이송롤러부(200)의 롤러 사이로 금속플레이트를 진입시킴에 따라 금속플레이트를 지속적으로 공급할 수 있게 된다. 그리고 이송롤러부(200)의 전후방에는 금속플레이트를 일정방향으로 안내함으로써 금속플레이트를 상하좌우방향으로 치우치거나 쳐짐없이 일정 위치를 유지하며 공급시키기 위한 가이드가 설치되는 것이 바람직할 것이다.

다음으로 밴딩공정(S200)은 공급되는 금속플레이트를 균일한 제1 피치(pitch)가 연속되는 파형으로 밴딩시키는 공정이다. 이러한 밴딩공정(S200)은 금속플레이트를 파형으로 성형하기 위한 베이스 구조를 형성하여 파형으로 성형되는 금속플레이트의 파고 및 파저 등의 치수를 결정하는 공정으로, 서보모터에 의해 작동되는 한 쌍의 밴딩롤러가 대향되게 배치되며 각각의 밴딩롤러 외주면에는 제1 피치를 구현할 수 있는 기어 비율로 상호 맞물리도록 가압펀치가 마련되어 이루어진 밴딩롤러부(300)의 작동에 의해 수행된다. 이러한 밴딩롤러부(300)는 밴딩롤러 사이로 진입되는 금속플레이트를 제1 피치가 연속되는 파형의 형상과 높이 및 폭으로 성형할 수 있게 되며, 가압펀치 각각의 형상은 삼각형상으로 이루어져 기울기가 선형적으로 굽어지는 형태의 파형을 이루도록 하여 파형 성형의 베이스 구조를 형성하는 것이 바람직할 것이다.

이어서 제1 정렬공정(S300) 및 제2 정렬공정(S400)은 밴딩공정(S200)을 거쳐 제1 피치가 연속되는 파형으로 성형된 금속플레이트를 제1 피치보다 상대적으로 좁은 제2 피치로 정렬시키는 공정이다. 제1 정렬공정(S300)은 급격하게 피치가 줄어들어 금속플레이트의 손상을 방지하기 위해 순차적으로 피치를 줄이기 위한 공정으로, 금속플레이트의 이송라인에서 판스프링을 이용하여 이송되는 금속플레이트에 마찰력 또는 저항력을 부여시킴으로써 압축이 이루어져 제1피치 보다 상대적으로 좁은 제2 피치가 연속되는 파형으로 금속플레이트를 정렬시키는 것이 바람직할 것이다. 즉, 이송되는 금속플레이트의 상측에 마련되는 판스프링이 금속플레이트에 접촉되게 하면 마찰저항에 의해 금속플레이트에 압축력이 작용하게 된다.

이 다음의 제2 정렬공정(S400)은 제1 정렬공정(S300)을 거쳐 제2 피치가 연속되는 파형으로 정렬된 금속플레이트를 제2 피치보다 상대적으로 좁은 제3 피치로 정렬시키는 공정이다. 제2 정렬공정(S400)은 상술한 제1 정렬공정(S300)의 수행방법과 동일하게 구현될 수 있으나 제3 피치가 연속되는 치수 정밀도를 구현하기 위해 제3 피치와 동일한 간격으로 이루어진 돌기가 마련되며 서보모터의 구동에 의해 작동되는 피칭롤러(500)로 수행된다. 이러한 피칭롤러는 제2 피치가 연속되는 파형으로 정렬된 금속플레이트의 마루 또는 골 중 어느 하나의 진행방향(X축 방향)에 근접설치되며, 금속플레이트의 이송 속도와 피칭롤러(500)의 회전수 제어를 통해 금속플레이트가 피칭롤러(500)를 지나가는 도중 정체되는 시간으로 저항을 받게 하여 제3 피치가 이루는 파형으로 금속플레이트를 성형할 수 있게 된다.

이후에 수행되는 프레스공정(S500)은 제3 피치로 정렬된 금속플레이트를 제3 피치와 동일하거나 제3 피치보다 상대적으로 좁은 제4 피치 중 어느 하나의 피치가 연속되는 파형으로 성형하되 파형의 마루 및 골을 미리 정해진 형상으로 성형시키는 공정이다. 프레스공정(S500)은 제3 피치로 정렬된 금속플레이트의 진행방향의 상부 또는 하부에 단일 설치되거나 상하부 각각에 상호 대향되게 설치되는 핀프레스(600)에 의해 수행된다. 핀프레스(600)에는 금속플레이트의 진행방향을 따라 원하는 개수(원하는 피치에 대응되는 개수)만큼의 핀이 마련되며, 핀의 길이는 파형의 마루와 골 사이의 길이와 대응되게 형성된다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이 핀의 단부는 라운드 형상으로 이루어지거나 수평 형상 등과 같은 원하는 형상으로 이루어지며, 핀 간의 간격은 조절 가능한 구조가 반영되어 제3 피치와 동일하거나 제3 피치보다 상대적으로 좁은 제4 피치 중 어느 하나의 피치와 대응되는 간격으로 조절할 수 있게 이루어진다. 이에 따라서 핀프레스(600)가 하강 또는 상승 및 승강하여 플레이트의 피치 사이에 위치하게 되면 플레이트에는 정체가 발생되며 핀의 간격을 제4 피치로 조절하게 되면 압축과 동일한 현상을 구현하게 되어 금속플레이트를 제3 피치와 동일하거나 제3 피치보다 상대적으로 좁은 제4 피치 중 어느 하나의 피치가 이루는 파형으로 형성할 수 있게 된다.

여기에서 도 4에 도시된 바와 같이 금속플레이트의 폭방향(Z축 방향)을 파형으로 형성하고자 할 시에는 핀 또는 가압펀치 및 핀의 폭방향에 해당되는 면을 파형으로 형성함으로써 금속플레이트의 폭방향도 파형을 적용시킬 수 있게 된다.

다음으로 절단공정(S600)은 프레스공정(S500)을 거친 플레이트를 필요로 하는 길이로 절단하는 공정으로 치수 정밀도를 구현하기 위해 금속플레이트가 이송되는 속도를 감안하여 레이저 또는 프라즈마 절단방식(700)으로 수행되는 것이 바람직할 것이다.

이어서 압착공정(미도시)은 절단공정(S600)을 거쳐 절단된 금속플레이트를 최종적으로 원하는 치수로 보정하는 공정으로 절단되어 대기중인 금속플레이트에 간섭을 주지 않고 절단된 금속플레이트를 압착하는 공정이다. 이러한 압착공정은 금속플레이트의 이송방향을 따라 일정 길이만큼 이격되어 진퇴하는 한 쌍의 압착블록이 원하는 치수만큼의 이격거리로 접근되어 절단된 금속플레이트의 치수보정을 가능케 할 수 있다.

이후의 취출공정(미도시)은 압착공정을 거친 금속플레이트에 형상변형 및 치수변형이 발생되지 않도록 하향 경사지게 설치되는 컨베이어를 통해서 취출시키게 되는 공정이다.

마지막으로 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면 금속플레이트는 얇은 박판임에도 불구하고 미세한 피치가 수십회 반복된 파형을 이루도록 성형됨에 따라 초정밀 제품에서 유체의 열교환 면적을 극대화할 수 있게되는 효과를 기대할 수 있을 것이다.

아울러 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 그리고 상술한 바와 같이 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S100: 이송공정
S200: 밴딩공정
S300: 제1 정렬공정
S400: 제2 정렬공정
S500: 프레스공정
S600: 절단공정

Claims (3)

1. 금속플레이트를 공급하는 이송공정;
   상기 공급되는 금속플레이트를 제1피치가 연속되는 파형으로 성형되게 하기 위해 상기 금속플레이트 사이에 상호 대향되게 배치되며, 상기 제1피치와 대응되는 형태로 파형을 형성시키는 가압펀치가 각각의 외주면에 마련되는 밴딩롤러의 작동에 의해 수행되도록 하는 밴딩공정;
   상기 밴딩된 금속플레이트를 제1피치 보다 상대적으로 좁은 제2피치로 성형되도록 하되, 이송되는 상기 금속플레이트에 마찰이나 저항을 작용시켜서 압축이 이루어지도록 하는 제1정렬공정;
   상기 제2피치로 정렬된 금속플레이트를 상기 제2피치 보다 상대적으로 좁은 제3피치로 정렬시키기 위해 상기 제3피치에 상응하는 돌기를 갖는 한 쌍의 피칭롤러를 이용하여 상기 제3피치가 형성되도록 하는 제2정렬공정;
   상기 제3피치로 정렬된 금속플레이트를 상기 제3피치와 동일하거나 상기 제3피치보다 상대적으로 좁은 제4피치 중 어느 하나의 피치가 연속되는 파형으로 성형되도록 하기 위해 핀프레스를 이용하여 파형의 마루와 골이 일정하게 성형되게 하는 프레스공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속플레이트를 파형으로 성형하는 방법.
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