KR101929215B1 - 롤 포밍 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치는 하부 롤러 샤프트에서 회전하며, 그 외주면에는 설정된 형태의 성형면이 형성되는 하부 롤러, 상기 하부 롤러의 적어도 일측 외측에 배치되는 가이드 샤프트를 따라서 왕복해서 이동 가능하게 결합되는 이동 브라켓, 상기 이동 브라켓의 일측면에 고정 배치되고, 그 일면에는 상기 하부 롤러 샤프트의 축 방향과 설정된 각도를 두고 경사진 경사면이 형성되는 고정 브라켓, 상기 고정 브라켓의 상기 경사면에 슬라이딩되도록 결합되는 슬라이딩 브라켓, 및 상기 경사면이 형성된 방향으로 상기 슬라이딩 브라켓을 관통하는 상부 롤러 샤프트의 선단부에 배치되고, 외주면은 상기 하부 롤러의 성형면의 일측과 대응하여 형성되며, 상기 하부 롤러 사이를 지나는 성형빔의 일측을 롤러 성형하는 상부 롤러를 포함할 수 있다.

Description

롤 포밍 장치{ROLL FORMING DEVICE}

본 발명은 연속적으로 공급되는 성형빔을 연속적으로 롤 포밍하는 과정에서 절곡부위에 응력을 집중하고, 가압포인트의 위치를 가변시켜 성형빔을 가공할 수 있는 롤 포밍 장치에 관한 것이다.

일반적으로 롤 포밍 공법은 코일을 풀어 상부 성형롤과 하부 성형롤을 한 쌍으로 구성하여 일렬로 배치된 다단의 롤 포밍 유닛을 통과하도록 하여 일정한 형상으로 순차적으로 절곡 성형하는 공법으로, 특히 차량용 빔류나 멤버류와 같이 일정한 형상으로 절곡 성형된 직선타입의 성형품을 제조하는데 적용된다.

도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이고, 도 2는 본 발명과 관련된 롤 포밍 시스템에서 상하롤에 의해서 성형되는 성형품을 보여주는 정면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 롤 포밍 공법은 공급되는 코일(10)을 풀어주는 언코일러(1)가 공정라인 전방에 구성되어 코일을 공급하여 주는 언코일 단계(S1)를 진행한다.

상기 언코일러(1)의 공정방향 후방에는 스트레이트너(2)가 구비되어 언코일러(1)로부터 풀려 나온 띠상의 코일(10)을 평평하게 펴주는 스트레이트닝 단계(S2)를 진행한다.

상기 스트레이트너(2)의 공정방향 후방에는 프레스(3)가 구비되어 스트레이트너(2)로부터 공급된 코일(10)에 여러 용도의 구멍을 성형하는 피어싱 단계(S3)를 진행한다.

상기 프레스(3)의 공정방향 후방에는 적어도 10단 이상의 롤 포밍 유닛(RU1~RU10; 일부 미도시)이 배치되어 상기 언코일러(1), 스트레이트너(2), 및 프레스(3)를 거쳐 공급되는 코일(10)을 순차적으로 절곡 성형하여 일정한 형상을 갖는 직선타입의 성형빔(20)의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S4)를 진행한다.

상기 롤 포밍 유닛의 공정방향 후방에는 커팅 프레스(4)가 구비되어 상기 성형빔(20)을 제품화하기 위한 완성품의 규격대로 절단하여 롤 포밍 성형품(30)을 생산하는 커팅 단계(S5)를 진행한다.

도 2를 참조하면, 하부 롤러(200)가 배치되고, 상기 하부 롤러(210)의 성형면과 대응하여 상부 롤러(200)가 배치되며, 상기 상부 롤러(200)와 상기 하부 롤러(210) 사이로 성형품(또는 성형빔)이 배치되고, 이들 사이에서 성형된다.

상부 롤러(200)는 상하로 이동하는 구조를 가지고 있으며, 그 성형면이 하부 롤러(210)의 성형면에 전체적으로 대응하기 때문에, 필요한 부분에 응력을 집중하기 힘들고, 가압포인트를 조절하기 위해서 상부 롤러(200)를 교체해야 한다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은 하부 롤러에 대응하여 성형빔의 필요한 부분에 응력을 집중하고, 가압포인트의 위치를 가변 시킴으로써 상부 롤러를 교체하지 않고 여러 가지 형태를 갖는 성형빔을 롤성형할 수 있는 롤 포밍 장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치는 하부 롤러 샤프트에서 회전하며, 그 외주면에는 설정된 형태의 성형면이 형성되는 하부 롤러, 상기 하부 롤러의 적어도 일측 외측에 배치되는 가이드 샤프트를 따라서 왕복해서 이동 가능하게 결합되는 이동 브라켓, 상기 이동 브라켓의 일측면에 고정 배치되고, 그 일면에는 상기 하부 롤러 샤프트의 축 방향과 설정된 각도를 두고 경사진 경사면이 형성되는 고정 브라켓, 상기 고정 브라켓의 상기 경사면에 슬라이딩되도록 결합되는 슬라이딩 브라켓, 및 상기 경사면이 형성된 방향으로 상기 슬라이딩 브라켓을 관통하는 상부 롤러 샤프트의 선단부에 배치되고, 외주면은 상기 하부 롤러의 성형면의 일측과 대응하여 형성되며, 상기 하부 롤러 사이를 지나는 성형빔의 일측을 롤러 성형하는 상부 롤러를 포함할 수 있다.

상기 슬라이딩 브라켓이 전진하면, 상기 경사면에 의해서 상기 하부 롤러의 외측에서 길이방향 중심부 방향으로 이동하고, 상기 상부 롤러가 상기 하부 롤러에 가까워지고, 상기 슬라이딩 브라켓이 후진하면, 상기 경사면에 의해서 상기 하부 롤러의 길이방향 중심부에서 외측 방향으로 이동하고, 상부 롤러가 상기 하부 롤러에서 멀어질 수 있다.

상기 하부 롤러 샤프트는 수평방향으로 배치되고, 상기 가이드 샤프트는 수직한 방향으로 배치될 수 있다.

상기 경사면은 상기 하부 롤러 샤프트의 길이방향을 기준으로 상기 하부 롤러에 가까워지도록 경사질 수 있다.

상기 가이드 샤프트, 상기 이동 브라켓, 상기 고정 브라켓, 상기 슬라이딩 브라켓, 및 상기 상부 롤러는 상기 하부 롤러를 중심으로 양측에 배치될 수 있다.

상기 가이드 샤프트, 상기 이동 브라켓, 상기 고정 브라켓, 상기 슬라이딩 브라켓, 및 상기 상부 롤러는 상기 하부 롤러를 중심으로 양측으로 대칭적으로 배치될 수 있다.

상기 이동 브라켓을 상기 가이드 샤프트에 고정시키고, 상기 슬라이딩 브라켓을 상기 고정 브라켓에 고정시키는 고정수단을 더 포함할 수 있다.

상기 하부 롤러의 외주면에는 축 방향으로 오목부, 볼록부, 및 오목부가 순차적으로 형성될 수 있다.

상기 상부 롤러는 상기 하부 롤러의 상기 오목부에 대응하여 뾰족한 디스크부가 둘레를 따라서 형성될 수 있다.

상기 오목부에는 상기 디스크부와 대응하여 오목홈이 형성될 수 있다.

상기 슬라이딩 브라켓은 상기 고정 브라켓의 상기 경사면에 형성된 레일을 따라서 왕복해서 이동 가능하게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치는 하부 회전 중심축을 중심으로 회전하도록 배치되고, 외주면에는 성형빔을 성형하기 위한 성형면이 형성되는 하부 롤러, 및 상기 하부 롤러의 상부에 배치되고, 상부 회전 중심축을 중심으로 회전하도록 배치되며, 상기 하부 롤러와 함께 상기 성형빔의 일측을 성형하도록 형성된 상부 롤러를 포함하고, 상기 상부 회전 중심축은 상기 하부 회전 중심축과 일방향으로 점차 가까워지도록 경사질 수 있다.

상기 하부 롤러에는 오목부와 볼록부가 형성되고, 상기 상부 롤러에는 상기 오목부와 대응하여 상기 성형빔을 성형하도록 뽀족부가 둘레를 따라서 형성될 수 있다.

상기 하부 롤러에는 오목부, 볼록부, 및 오목부가 축 방향으로 순차적으로 형성되고, 상기 상부 롤러는 상기 오목부에 대응하여 양측에 형성될 수 있다.

상기 상부 롤러는 상기 하부 롤러의 길이방향 중심부를 지나는 중심 수직선을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성될 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 상부롤러와 하부롤러 사이를 지나는 성형빔을 롤 성형할 때, 경사면을 통해서 상기 상부롤러의 좌우위치와 상하위치를 동시에 조절하여, 성형빔의 가압포인트를 용이하게 가변시킬 수 있다.

아울러, 성형빔의 절곡부위에 응력을 집중하여, 절곡부위를 충분히 가압함으로써 스프링백 현상을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 롤 포밍 시스템에서 상하롤에 의해서 성형되는 성형빔을 보여주는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치의 일부 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치의 개략적인 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치의 일부 정면도이다.

도 3을 참조하면, 롤 포밍 장치는 주요 구성요소들로써 가이드 샤프트(310), 이동 브라켓(320), 하부 롤러 샤프트(300), 하부 롤러(210), 볼록부(214), 오목부(212), 고정 브라켓(330), 경사면(340), 슬라이딩 브라켓(350), 베어링(355), 상부 롤러 샤프트(305), 상부 롤러(360), 및 디스크부(362)를 포함한다.

하부에는 수평방향으로 하부 롤러 샤프트(300)가 배치되고, 상기 하부 롤러(210)는 상기 하부 롤러 샤프트(300)를 중심으로 베어링(미도시)을 통해서 회전가능하게 배치된다.

상기 하부 롤러(210)의 외주면에는 오목부(212), 볼록부(214), 및 오목부(212)가 상기 하부 롤러 샤프트(300)의 길이방향으로 순차적으로 형성된다. 상기 오목부(212)와 각각 대응하여 상기 상부 롤러(360)가 배치된다.

상기 하부 롤러 샤프트(300)의 양단부에 대응하여 상기 가이드 샤프트(310)가 각각 수직방향으로 배치된다. 상기 가이드 샤프트(310)에는 각각 이동 브라켓(320)이 배치되고, 상기 이동 브라켓(320)을 상하 방향으로 왕복해서 이동이 가능하다.

여기서, 상기 이동 브라켓(320)은 별도의 볼트와 같은 고정수단을 통해서 상기 가이드 샤프트(310)에 고정될 수 있다.

상기 이동 브라켓(320)의 일측면에는 상기 고정 브라켓(330)이 각각 배치된다. 상기 고정 브라켓(330)은 상기 하부 롤러(210)의 길이방향 중심을 지나는 중심 수직선(도 4의 420)을 향해서 안쪽으로 연장된다.

상기 고정 브라켓(330)의 상면에는 각각 경사면(340)이 형성된다. 상기 경사면(340)은 상기 하부 롤러(210) 측으로 가까워지는 경사각을 갖는다. 즉, 상기 경사면(340)은 상기 하부 롤러 샤프트(300)와 나란한 수평선을 기준으로 상기 하부 롤러 샤프트(300)와 가까워지는 경사각을 갖는다.

상기 경사면(340)에는 스플라인 또는 레일이 형성되고, 상기 슬라이딩 브라켓(350)은 상기 경사면(340)의 스플라인 또는 레일에 결합되어, 상기 경사면(340)을 따라서 왕복해서 슬라이딩 운동이 가능하다.

여기서, 상기 슬라이딩 브라켓(350)은 별도의 볼트와 같은 고정수단에 의해서 상기 고정 브라켓(330)의 경사면에 고정될 수 있다.

상기 상부 롤러 샤프트(305)는 상기 슬라이딩 브라켓(350)의 중심부를 관통하여 배치되고, 베어링(355)을 통해서 회전가능하게 배치되며, 상기 상부 롤러 샤프트(305)의 각 선단부에는 상기 상부 롤러(360)가 배치되며, 상기 상부 롤러 샤프트(305)와 상기 상부 롤러(360)는 함께 회전한다.

상기 상부 롤러 샤프트(305)는 상기 경사면(340)을 따라서 경사지게 배치된다. 즉, 상기 상부 롤러 샤프트(305)와 상기 상부 롤러(360)의 회전중심축은 상기 경사면(340)을 따라서 상기 하부 롤러(210) 측으로 점차 가까워진다.

전술한 바와 같은 구조를 통해서, 본 발명의 실시예에서는, 상기 상부 롤러(360)를 상기 가이드 샤프트(310)를 따라서 상하방향으로 움직일 수 있다. 또한, 상기 상부 롤러(360)를 상기 경사면(340)을 통해서 움직임으로써 상기 상부 롤러(360)의 경사각도를 유지하면서 수평방향으로 움직일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치의 개략적인 정면도이다.

도 4를 참조하면, 하부 회전 중심축(400)이 형성되고, 상기 하부 롤러(210)는 이를 중심으로 회전가능하게 배치된다.

상기 하부 롤러(210)의 길이방향 중심에서 상기 하부 회전 중심축(400)을 수직하게 지나는 중심 수직선(420)이 형성된다.

상기 하부 회전 중심축(400)의 양측에는 이와 수직하게 교차하는 외측 수직선(415)이 각각 형성된다.

상기 상부 회전 중심축(410)은 상기 하부 회전 중심축(400)과 나란하게 형성되지 않고, 90도 보다 작은 설정각을 두고 경사지게 형성된다.

즉, 상기 상부 회전 중심축(410)은 상기 외측 수직선(415)에서 상기 중심 수직선(420) 방향으로 상기 하부 회전 중심축(400)과 가까워지는 경사각을 갖는다.

상기 하부 롤러(210)의 둘레에는 상기 하부 롤러(210)의 길이방향으로 오목부(212), 볼록부(214), 및 오목부(212)가 순차적으로 형성되고, 상기 상부 롤러(360)는 상기 오목부(212)와 대응하여 양측에 형성되고, 상기 상부 롤러(360)는 상기 중심 수직선(420)을 기준으로 대칭구조를 가지고 양측에 형성된다.

상기 하부 롤러(210)에서 상기 오목부(212)에는 추가적으로 오목홈(도면부호 미도시)이 형성된다. 상기 오목홈은 상기 성형빔(220)의 절곡 각도를 보다 크게 하도록 오목한 홈 형태로 형성된다.

따라서 상기 상부 롤러(360)는 오목홈을 통해서 상기 성형빔(220)의 스프링백 현상을 보상하도록 상기 성형빔(220)을 더 절곡할 수 있도록 한다.

상기 상부 롤러(360)의 둘레에는 상기 오목부(212)와 대응하여 둘레방향으로 뾰족한 디스크부(362)가 형성된다. 상기 디스크부(362)는 상기 상부 롤러(360)의 둘레를 따라서 연속적으로 형성되어 절곡부를 용이하게 절곡하고, 가압포인트에 응력을 용이하게 집중할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상부롤러와 하부롤러 사이를 지나는 성형빔을 롤 성형할 때, 경사면을 통해서 상기 상부롤러의 좌우위치와 상하위치를 동시에 조절하여, 성형빔의 가압포인트를 용이하게 가변시킬 수 있다. 아울러, 성형빔의 절곡부위를 보다 정확하고 충분히 가압함으로써 스프링백 현상을 미연에 방지할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

210: 하부 롤러 212: 오목부
214: 볼록부 220: 성형빔
300: 하부 롤러 샤프트 305: 상부 롤러 샤프트
310: 가이드 샤프트 320: 이동 브라켓
330: 고정 브라켓 340: 경사면
350: 슬라이딩 브라켓 355: 베어링
360: 상부 롤러 362: 디스크부
400: 하부 회전 중심축 410: 상부 회전 중심축
415: 외측 수직선 420: 중심 수직선

Claims (15)

1. 하부 롤러 샤프트에서 회전하며, 그 외주면에는 설정된 형태의 성형면이 형성되는 하부 롤러;
   상기 하부 롤러의 적어도 일측 외측에 배치되는 가이드 샤프트를 따라서 왕복해서 이동 가능하게 결합되는 이동 브라켓;
   상기 이동 브라켓의 일측면에 고정 배치되고, 그 일면에는 상기 하부 롤러 샤프트의 축 방향과 설정된 각도를 두고 경사진 경사면이 형성되는 고정 브라켓;
   상기 고정 브라켓의 상기 경사면에 슬라이딩되도록 결합되는 슬라이딩 브라켓; 및
   상기 경사면이 형성된 방향으로 상기 슬라이딩 브라켓을 관통하는 상부 롤러 샤프트의 선단부에 배치되고, 외주면은 상기 하부 롤러의 성형면의 일측과 대응하여 형성되며, 상기 하부 롤러 사이를 지나는 성형빔의 일측을 롤러 성형하는 상부 롤러;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
2. 제1항에서,
   상기 슬라이딩 브라켓이 전진하면, 상기 경사면에 의해서 상기 하부 롤러의 외측에서 길이방향 중심부 방향으로 이동하고, 상기 상부 롤러가 상기 하부 롤러에 가까워지고,
   상기 슬라이딩 브라켓이 후진하면, 상기 경사면에 의해서 상기 하부 롤러의 길이방향 중심부에서 외측 방향으로 이동하고, 상부 롤러가 상기 하부 롤러에서 멀어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
3. 제1항에서,
   상기 하부 롤러 샤프트는 수평방향으로 배치되고, 상기 가이드 샤프트는 수직한 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
4. 제1항에서,
   상기 경사면은 상기 하부 롤러 샤프트의 길이방향을 기준으로 상기 하부 롤러에 가까워지도록 경사진 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
5. 제1항에서,
   상기 가이드 샤프트, 상기 이동 브라켓, 상기 고정 브라켓, 상기 슬라이딩 브라켓, 및 상기 상부 롤러는 상기 하부 롤러를 중심으로 양측에 배치되는 롤 포밍 장치.
6. 제5항에서,
   상기 가이드 샤프트, 상기 이동 브라켓, 상기 고정 브라켓, 상기 슬라이딩 브라켓, 및 상기 상부 롤러는 상기 하부 롤러를 중심으로 양측으로 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
7. 제1항에서,
   상기 이동 브라켓을 상기 가이드 샤프트에 고정시키고, 상기 슬라이딩 브라켓을 상기 고정 브라켓에 고정시키는 고정수단;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
8. 제1항에서,
   상기 하부 롤러의 외주면에는 축 방향으로 오목부, 볼록부, 및 오목부가 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
9. 제8항에서,
   상기 상부 롤러는 상기 하부 롤러의 상기 오목부에 대응하는 둘레를 갖는 디스크부를 갖는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
10. 제9항에서,
    상기 오목부에는 상기 디스크부의 형태에 따라서 오목홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
11. 제1항에서,
    상기 슬라이딩 브라켓은 상기 고정 브라켓의 상기 경사면에 형성된 레일을 따라서 왕복해서 이동 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
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