KR102219488B1 - 하지프레임의 롤 성형 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 롤 성형시 터짐과 배부름이 없고, 접합면의 양호한 접합이 이루어져 하지프레임이 제작될 수 있도록 한 하지프레임의 롤 성형 제작방법을 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 하지프레임의 롤 성형 제작방법은, (a) 일정 폭과 두께를 갖고 원형으로 감긴 강판을 풀어 일방향으로 이송시키면서 한 쌍의 제1성형롤러 사이에 협지시켜 강판을 평탄화시키는 단계와; (b) 상기 강판)의 일정한 중앙구간을 평탄한 상태로 일정 높이만큼 상향 위치되도록 성형시킴과 동시에 그 강판의 양쪽 단부의 단부구간을 일정 각도큼 상향 경사지도록 절곡 성형하는 단계와; (c) 상기 강판의 중앙구간을 상향으로 배부름된 1차곡면부로 형성함과 동시에 단부구간을 상향으로 수직되게 성형하는 단계와; (d) 상기 강판에 측면누름압과 사면누름압이 발생하도록 하여 1차곡면부를 점차적으로 원상태로 평탄화시킴과 동시에 중앙구간과 단부구간 사이의 중간구간을 점차적으로 상향 돌출시켜 대칭의 각형 홈을 성형하는 단계와; (e) 상기 강판의 각형 홈 사이의 구간에 수회의 굽힘과정을 통해 상향으로 볼록한 2차곡면부을 갖도록 성형함과 동시에 양쪽 단부구간을 수직방향에서 2차곡면부의 중심축 방향으로 향하도록 성형하는 단계와; (f) 상기 2차곡면부를 반대방향으로 펼쳐 평탄화함과 동시에 각형 홈이 하지프레임의 단면 중앙에 배치되고 단부구간의 말단이 동일 평면상에서 서로 맞닿도록 성형하는 단계와; (g) 상기 강판의 서로 맞닿은 연접면을 용접한 후 일정 길이마다 절단하는 단계;를 거쳐 제작되는 것을 특징으로 한다.

Description

하지프레임의 롤 성형 제작방법{Roll forming manufacturing method of lower support frame}

본 발명은 마감재의 바탕철물로 사용되는 하지프레임의 제작방법에 관한 것으로, 특히 강판의 롤 성형시 터짐과 배부름이 없고, 접합면의 양호한 접합이 이루어져 하지프레임이 제작될 수 있도록 한 하지프레임의 롤 성형 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 바탕철물(또는 하지철물)이란 마감재를 설치할 수 있도록 지지해주는 하부구조물이다. 이 바탕철물은 예로 건축물의 외장재를 지지하기 위해 설치되는 것으로, 사각단면을 갖는 하지프레임을 절단 조립하여 제작된다. 하지프레임이 강판으로 제작되는 경우, 강판을 포밍 공정을 통해 단면을 형성한 후 접합과 절단 공정을 거치게 된다. 종래는 하지프레임의 단면에 홈을 형성하기 위해 포밍하는 과정에서 상,하부 성형 롤러 이외에 사이드 롤 금형장치를 사용하여 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 절곡부의 터짐과, 평탄면이 되어야 하는 부분에 배부름 현상이 발생하는 문제가 발생하여 이에 대한 해결방안이 요구되었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1095048호로서, '롤 성형을 이용한 건축용 프레임의 제조방법'이 제안되어 있다. 이는 롤 성형수단에 의한 연속 성형으로 제작이 용이하여 생산성 향상에 기여할 수 있고, 금속재질에 의한 높은 강도에 의해 무거운 중량을 지지시 충분한 필요강도를 확보하여 내구성 및 구조적 안정감을 향상시킬 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 접합부측에 홈을 형성하는 것으로 접합부가 아닌 곳에 홈을 형성하는 방법을 제안되어 있지 않다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1095048호

본 발명은 강판의 롤 성형시 터짐과 배부름이 없고, 접합면의 양호한 접합이 이루어져 하지프레임이 제작될 수 있도록 한 하지프레임의 롤 성형 제작방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 하지프레임의 롤 성형 제작방법은, (a) 일정 폭과 두께를 갖고 원형으로 감긴 강판을 풀어 일방향으로 이송시키면서 한 쌍의 제1성형롤러 사이에 협지시켜 강판을 평탄화시키는 단계와; (b) 상기 강판)의 일정한 중앙구간을 평탄한 상태로 일정 높이만큼 상향 위치되도록 성형시킴과 동시에 그 강판의 양쪽 단부의 단부구간을 일정 각도큼 상향 경사지도록 절곡 성형하는 단계와; (c) 상기 강판의 중앙구간을 상향으로 배부름된 1차곡면부로 형성함과 동시에 단부구간을 상향으로 수직되게 성형하는 단계와; (d) 상기 강판에 측면누름압과 사면누름압이 발생하도록 하여 1차곡면부를 점차적으로 원상태로 평탄화시킴과 동시에 중앙구간과 단부구간 사이의 중간구간을 점차적으로 상향 돌출시켜 대칭의 각형 홈을 성형하는 단계와; (e) 상기 강판의 각형 홈 사이의 구간에 수회의 굽힘과정을 통해 상향으로 볼록한 2차곡면부을 갖도록 성형함과 동시에 양쪽 단부구간을 수직방향에서 2차곡면부의 중심축 방향으로 향하도록 성형하는 단계와; (f) 상기 2차곡면부를 반대방향으로 펼쳐 평탄화함과 동시에 각형 홈이 하지프레임의 단면 중앙에 배치되고 단부구간의 말단이 동일 평면상에서 서로 맞닿도록 성형하는 단계와; (g) 상기 강판의 서로 맞닿은 연접면을 용접한 후 일정 길이마다 절단하는 단계;를 거쳐 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (b) 단계에서는, 강판이 2쌍의 제2성형롤러 및 제3성형롤러를 순차적으로 통과하여 성형시키되, 각형 홈의 입구측 U형 절곡겹침부의 최종 성형을 위해 중앙구간과 단부구간의 사이에 접시형 절곡부를 함께 성형함과 동시에 단부구간을 일정 각도씩 증가시키면서 성형이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c) 단계에서는, 강판이 4쌍의 제4 내지 제 7성형롤러를 순차적으로 통과하되, 이들 제4 내지 제 7성형롤러는 점차적으로 작아지는 곡률반경을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (d) 단계에서는, 강판이 8쌍의 제8 내지 제 15성형롤러를 순차적으로 통과시켜 각형 홈과 더불어 각형 홈의 입구측 U형 절곡겹침부를 완성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (e) 단계에서는, 강판이 6쌍의 제16 내지 제21성형롤러를 순차적으로 통과하면서 중간에 단부구간을 일정 각도씩 증가되도록 절곡시키면서 성형이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (f) 단계에서는, 강판이 6쌍의 제22 내지 제26성형롤러를 순차적으로 통과하면서 단부구간을 일정 각도씩 증가되도록 절곡시키면서 성형이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하지프레임의 롤 성형 제작방법에 따르면, 역방향 성형과 측면압 및 사면압을 이용한 공정이 포함되어져 강판의 롤 성형시 터짐과 배부름이 없고, 이로 인해 접합면이 동일평면상에서 맞닿아져 양호한 접합이 이루어진 하지프레임이 제작된다. 또한 종래와 같이 사이드 롤 금형이 불필요해져 장치가 간단해져 고장의 염려가 적고 성형 장비 관리가 용이해진다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1 내지 도 27은 본 발명에 따른 하지프레임의 롤 성형 제작 순서도.
도 28은 본 발명의 하지프레임을 제작하기 위한 롤 성형기의 정면도.
도 29a는 본 발명에 따라 제작된 하지프레임의 사시도.
도 29b는 도 29a의 단면도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 하지프레임(1000)은 도 29a 및 도 29b와 같이 강판(SP)을 사용하여 각형 강관 형태로 제작되어진다. 하지프레임(1000)은 언코일러(도시안됨)에 감긴 강판(SP)을 도 28의 포밍공정에 설치된 롤성형장비(2)를 통해 원하는 단면으로 성형하고, 이후 고주파 용접기(3)의 고주파 용접을 통해 접합면을 접합한 후 절단기(도시안됨)를 거쳐 소정 길이로 절단하여 제작된다. 언코일러와 절단기는 이 기술분야에서 주지의 기술이므로 설명은 생략한다. 롤성형장비(2)는 다수 쌍의 상,하부 성형롤러를 포함하는 것으로 아래의 제작 순서에서 함께 설명한다. 여기서 각 쌍의 상,하부 성형롤러는 상호 반대방향으로 회전 구동한다.

특히, 본 발명은 포밍공정에서 종래와 같이 사이드 롤러금형을 사용하지 않으면서 성형이 자연스럽게 이루어지도록 밀어 누르는 방식으로 여러 각도를 동시에 성형할 수 있도록 되어 있다. 따라서 성형 롤러의 부품수가 줄어들고 절곡부의 터짐이나 평탄부의 배부름을 방지할 수 있고 접합부의 용접상태가 양호한 이점을 갖는다.

본 실시 예에 따른 하지프레임(1000)의 롤링 성형 제작을 예시된 도면을 참조하여 순차적으로 설명한다. 여기서 도면에 예시된 'X1'은 '상부측 성형롤러'의 회전축이고, 'X2'는 '하부측 성형롤러'의 회전축을 의미한다.

1차 강판(SP)의 평탄화 단계

먼저, 도 1과 같이 일정 폭(w)과 두께(t)를 갖고 언코일러에 원형으로 감긴 강판(SP)을 풀어 일방향으로 이송시키면서 한 쌍의 제1성형롤러(11,12) 사이에 협지시켜 강판(SP)을 평탄화시킨다.

2차 예비 성형 단계

그 다음, 도 2 및 도 3과 같이 강판(SP)의 일정한 중앙구간(s1)을 평탄한 상태로 일정 높이(h1->h2)만큼 상향 위치되도록 성형시킴과 동시에 그 강판(SP)의 양쪽 단부의 단부구간(s2,s2)을 최종적으로 일정 각도(θ2)만큼 상향 경사지도록 절곡 성형하는 단계를 갖는다. 본 실시 예에서 1차 각도(θ1)는 15°이고, 2차 각도(θ2)는 30°로 성형된다.

이 2차 성형 단계에서는, 강판(SP)이 2쌍의 제2성형롤러(21,22) 및 제3성형롤러(31,32)를 순차적으로 통과하여 성형된다. 이때, 각형 홈(1021,1021)의 입구측 U형 절곡겹침부(1021a,1021a)의 최종 성형을 위해 중앙구간(s1)과 단부구간(s2,s2)의 사이에 접시형 절곡부(1022,1022)를 함께 성형함과 동시에 단부구간(s2,s2)을 15°씩 증가시키면서 성형이 이루어진다.

접시형 절곡부(1022,1022)의 성형을 위해 중앙구간(s1)이 평탄한 상태로 일정 높이(h2)만큼 상향 위치되도록 성형된다. 단부구간(s2,s2)의 15°씩 증가시키도록 절곡 성형하는 이유는 강판(SP)에 변형 응력이 발생되지 않도록 하기 위함이다.

3차 각형 홈의 성형각을 위한 역방향 성형 단계

그 다음, 도 7과 같이 강판(SP)의 중앙구간(s1)을 상향으로 배부름된 1차곡면부(1002)로 형성함과 동시에 단부구간(s2)을 상향으로 수직되게 성형하는 단계를 갖는다.

이 성형 단계에서는, 도 4 내지 도 7과 같이 강판(SP)이 4쌍의 제4 내지 제 7성형롤러(41,42),(51,52),(61,62),(71,72)를 순차적으로 통과하되, 이들 제4 내지 제 7성형롤러(41,42),(51,52),(61,62),(71,72)는 점차적으로 작아지는 곡률반경(r1,r2,r3,r4)을 갖는다. 본 실시 예에서, r1=50mm, r2=30mm, r3=20mm , r4=15mm로 성형된다. 이같이 곡률반경(r1,r2,r3,r4)을 점차적으로 감소시켜 제작함으로 성형시 응력 발생으로 인한 균열을 방지할 수 있다.

4차 측면압 및 사면압을 이용한 각형 홈 성형 단계

그 다음, 도 8 내지 도 15와 같이 강판(SP)에 측면누름압(P1)과 사면누름압(P2)이 발생하도록 하여 1차곡면부(1002)를 점차적으로 원상태로 평탄화시킴과 동시에 중앙구간(s1)과 단부구간(s2) 사이의 중간구간(s3)을 점차적으로 상향 돌출시켜 대칭의 각형 홈(1021,1021)을 성형시킨다. 여기서 측면누름압(P1)이란 성형롤러의 회전축 방향과 평행한 방향으로 누름하는 성형 압력을 의미하고, 사면누름압(P2)은 측면누름압(P1)의 누름 방향에 대해 일정한 경사각(β)을 가지고 누름하는 성형 압력을 의미한다.

이 성형 단계에서는, 강판(SP)이 8쌍의 제8 내지 제 15성형롤러(81,82),(91,92),(101,102),(111,112),(121,122),(131,132),(141,142),(151,152)를 순차적으로 통과시켜 각형 홈(1021,1021)과 더불어 각형 홈(1021,1021)의 입구측 U형 절곡겹침부(1021a,1021a)의 완성된 성형이 이루어진다.

이같이 측면누름압(P1)과 사면누름압(P2)이 작용하는 과정에서 여러 롤 성형 단계를 순차적으로 거치면서 강판(SP)이 1차곡면부(1002)에서 점차적으로 원상태로 원활하게 평탄해지며, 이로 인해 변형되는 부분의 응력 발생을 억제할 수 있다. 또한 본 발명은 측면누름압(P1)과 사면누름압(P2)을 사용하여 밀어 누르는 방식이므로 여러 각도를 동시에 성형할 수 있는 장점을 갖는다.

5차 이웃한 각형홈 사이에 볼록한 곡면부 성형 단계

그 다음, 도 16 내지 도 21과 같이 강판(SP)의 각형 홈(1021,1021) 사이의 구간(s4)에 수회의 굽힘과정을 통해 최종적으로 상향으로 볼록한 2차곡면부(1031)을 갖도록 성형함과 동시에 양쪽 단부구간(s2,s2)을 수직방향에서 2차곡면부(1031)의 중심축 방향으로 향하도록 성형하는 단계를 갖는다.

이 성형 단계에서는, 강판(SP)이 6쌍의 제16 내지 제21성형롤러(161,162),(171,172),(181,182),(191,192),(201,202),(211,212)를 순차적으로 통과하면서 중간에 단부구간(s2,s2)을 15°에서 25°로 증가되도록 절곡시키면서 성형이 이루어진다.

6차 각형홈 중앙부 배치 및 단부 연접 성형 단계

그 다음, 도 22 내지 도 26과 같이 2차곡면부(1031)를 반대방향으로 펼쳐 평탄화함과 동시에 각형 홈(1021,1021)이 하지프레임(1000)의 단면 중앙에 배치되고 단부구간(s2,s2)의 말단이 동일 평면상에서 서로 맞닿도록 성형한다.

이 성형 단계에서는, 강판(SP)이 6쌍의 제22 내지 제26성형롤러(221,222),(231,232),(241,242),(251,252),(261,262),(271,272)를 순차적으로 통과하면서 단부구간(s2,s2)을 본 실시 예에서 25°, 40°, 57°, 70°, 86°, 90°씩 증가되도록 절곡시키면서 부드럽게 성형이 이루어진다.

7차 연접부 고주판 용접 및 절단 단계

그 다음, 도 29와 같이 강판(SP)의 서로 맞닿은 연접면을 용접한 후 일정 길이마다 절단하여 하지프레임(1000)의 제작이 완성된다.

이때 강판(SP)의 서로 맞닿은 연접면은 평탄화되어 있어 양호한 용접부(W)를 얻을 수 있다.

이와 같이 제작되는 하지프레임(1000)은 2차 예비 성형 단계를 가짐으로써 이후 공정에서 하지프레임(1000)의 절곡부 터짐을 방지할 수 있고, 3차 역방향 성형을 통해 단면의 직선구간에서 배부름 없는 양호한 평면을 얻을 수 있고, 이로 더불어 양호한 용접이 이루어진다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1000: 하지프레임
1022: 접시형 절곡부
1002: 1차 곡면부
1031: 2차 곡면부
1021: 각형 홈
SP: 강판
P1: 측면누름압
P2: 사면누름압

Claims (7)

1. 강판(SP)으로 대향하는 각형 홈(1021,1021)과, 각형 홈(1021,1021)에서 연장되어 있는 입구측 U형 절곡겹침부(1021a,1021a)를 갖는 하지프레임(100)을 제작하기 위한 방법에 있어서,
   (a) 일정 폭(w)과 두께(t)를 갖고 원형으로 감긴 강판(SP)을 풀어 일방향으로 이송시키면서 한 쌍의 제1성형롤러(11,12) 사이에 협지시켜 강판(SP)을 평탄화시키는 단계와;
   (b) 상기 강판(SP)의 일정한 중앙구간(s1)을 평탄한 상태로 일정 높이(h2)만큼 상향 위치되도록 성형시킴과 동시에 그 강판(SP)의 양쪽 단부의 단부구간(s2,s2)을 일정 각도(θ2)만큼 상향 경사지도록 절곡 성형하는 단계와;
   (c) 상기 강판(SP)의 중앙구간(s1)을 상향으로 배부름된 1차곡면부(1002)로 형성함과 동시에 단부구간(s2)을 상향으로 수직되게 성형하는 단계와;
   (d) 상기 강판(SP)에 측면누름압(P1)과 사면누름압(P2)이 발생하도록 하여 1차곡면부(1002)를 점차적으로 원상태로 평탄화시킴과 동시에 중앙구간(s1)과 단부구간(s2) 사이의 중간구간(s3)을 점차적으로 상향 돌출시켜 대칭의 각형 홈(1021,1021)을 성형하는 단계와;
   (e) 상기 강판(SP)의 각형 홈(1021,1021) 사이의 구간(s4)에 수회의 굽힘과정을 통해 상향으로 볼록한 2차곡면부(1031)을 갖도록 성형함과 동시에 양쪽 단부구간(s2,s2)을 수직방향에서 2차곡면부(1031)의 중심축 방향으로 향하도록 성형하는 단계와;
   (f) 상기 2차곡면부(1031)를 반대방향으로 펼쳐 평탄화함과 동시에 각형 홈(1021,1021)이 하지프레임의 단면 중앙에 배치되고 단부구간(s2,s2)의 말단이 동일 평면상에서 서로 맞닿도록 성형하는 단계와;
   (g) 상기 강판(SP)의 서로 맞닿은 연접면을 용접한 후 일정 길이마다 절단하는 단계;를 거쳐 제작되되,
   상기 (b) 단계에서는, 강판(SP)이 2쌍의 제2성형롤러(21,22) 및 제3성형롤러(31,32)를 순차적으로 통과하여 성형시키되, 각형 홈(1021,1021)의 입구측 U형 절곡겹침부(1021a,1021a)의 최종 성형을 위해 중앙구간(s1)과 단부구간(s2,s2)의 사이에 접시형 절곡부(1022,1022)를 함께 성형함과 동시에 단부구간(s2,s2)을 일정 각도씩 증가시키면서 성형이 이루어지고;
   상기 (c) 단계에서는, 강판(SP)이 4쌍의 제4 내지 제 7성형롤러(41,42),(51,52),(61,62),(71,72)를 순차적으로 통과하되, 이들 제4 내지 제 7성형롤러(41,42),(51,52),(61,62),(71,72)는 점차적으로 작아지는 곡률반경(r1,r2,r3,r4)을 갖고;
   상기 (d) 단계에서는, 강판(SP)이 8쌍의 제8 내지 제 15성형롤러(81,82),(91,92),(101,102),(111,112),(121,122),(131,132),(141,142),(151,152)를 순차적으로 통과시켜 각형 홈(1021,1021)과 더불어 각형 홈(1021,1021)의 입구측 U형 절곡겹침부(1021a,1021a)를 완성하고;
   상기 (e) 단계에서는, 강판(SP)이 6쌍의 제16 내지 제21성형롤러(161,162),(171,172),(181,182),(191,192),(201,202),(211,212)를 순차적으로 통과하면서 중간에 단부구간(s2,s2)을 일정 각도씩 증가되도록 절곡시키면서 성형이 이루어지고;
   상기 (f) 단계에서는, 강판(SP)이 6쌍의 제22 내지 제26성형롤러(221,222),(231,232),(241,242),(251,252),(261,262),(271,272)를 순차적으로 통과하면서 단부구간(s2,s2)을 일정 각도씩 증가되도록 절곡시키면서 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지프레임의 롤 성형 제작방법.
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7. 청구항 제 1항의 하지프레임의 롤 성형 제작방법을 통하여 제작된 것을 특징으로 하는 하지프레임.

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