KR102325863B1 - 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 2개 이상의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 코일 형태로 권취된 금속판을 1개의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 슬리팅된 후 2개 이상의 롤포밍 가공제품으로 동시에 성형 제조됨에 따라 작업자의 안전성을 고려하여 1개의 롤포밍 가공제품을 생산하는 것과 동일한 적정 생산속도로 생산하더라도 생산성이 배수로 향상될 수 있도록 한 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법에 관한 것이다.
개시된 내용의 일 실시 예에 따른 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법은 2개 이상의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 코일 형태로 권취된 금속판이 권출되는 권출단계와, 상기 권출단계에서 권출된 금속판이 1개의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 슬리팅되는 슬리팅단계와, 상기 슬리팅단계에서 슬리팅된 각각의 금속판이 롤포밍 가공제품으로 동시 성형되는 성형단계를 포함한다. 또한 상기 권출단계와 상기 슬리팅단계 사이에 행해지고 상기 권출단계에서 권출된 금속판 상에 2개이상의 롤포밍 가공제품에 필요한 구멍이 동시에 타공되는 펀칭단계와, 상기 성형단계를 거친 롤포밍 가공제품이 필요한 길이만큼 절단되는 커팅단계를 더 포함할 수 있다.

Description

롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법{PARALLEL TYPE MANUFACTURING METHOD OF ROLL FORMING PROCESSED PRODUCT}

개시된 내용은 가공하고자 하는 소재를 포밍롤을 통해 특정 제품의 형태로 성형하는 롤포밍 가공에 관련된다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로 "롤포밍(roll forming)"이란 포밍롤의 사이에 가공하고자 하는 소재를 넣어서 성형 가공하는 방법을 말하는 것으로, 통상 코일 형태로 권취된 금속판을 연속적으로 인출하면서 다단의 포밍롤을 통해 점차적으로 롤포밍 가공제품의 형태로 만드는 성형방법을 뜻한다.

이와 같은 롤포밍 성형을 통해 제조되는 대표적인 롤포밍 가공제품으로는 예를 들어, 형강, 앵글, 채널, 파이프, 각관 등과 같은 기계/건축 구조용 자재와, 예를 들어 가드레일 등과 같은 도로용 자재와, 범퍼빔 등과 같은 자동차용 자재, 기타 조선용 자재 등과 같은 각종 산업용 자재 등을 들 수 있다.

그런데 종래의 롤포밍 가공 제품은 단일의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭을 가지는 금속판을 연속적으로 인출하면서 다단의 포밍롤을 통해 점차적으로 단일의 롤포밍 가공제품으로 만들게 된다.

통상 롤포밍 가공제품의 제조의 경우 작업자의 안전을 보장하고 완제품의 안정적인 성형가공을 위해서는 금속판재가 일정한 시간 포밍롤러를 통과하며 성형(절곡 등)되어야 하는 것이므로, 생산속도만을 증가시킬 경우 금속판재가 포밍 롤러 내에 머무는 시간이 짧아 원하는 형상을 얻기가 쉽지 않아 롤러의 단수를 증가시켜야 하므로 롤포밍 가공라인의 길이가 길어지고 비용 또한 상승한다. 또한 생산속도가 증가되면 비상시에 작업자가 대응속도에 따라 작업자의 안전사고에 노출되므로 일정 생산속도는 작업자의 안전과도 직결된다. 따라서 성형안정성과 작업자의 안전을 고려한 적정 생산속도로는 생산성을 향상시키는 데에 한계가 있다.

결과적으로 많은 물량을 생산하기 위해서는 동일 기종의 롤 포밍기계를 배수로 보유하고 생산하여야 하는데, 이는 소요되는 공장넓이와 기계비용 그리고 인건비가 배수로 들어가므로 경쟁력에서 우위를 지킬 수 없다.

특히 롤포밍 가공제품의 생산성을 향상시키기 위해서는, 단일의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭을 가지는 금속판을 연속적으로 인출하면서 다단의 포밍롤을 통해 점차적으로 단일의 롤포밍 가공제품으로 제조하는 일련의 공정라인을 개별적으로 복수개로 설치할 수 밖에 없는데, 이 경우에는 상당한 설치공간과 설치비용이 소요되는 문제점이 있었다.

1. 대한민국 특허공개 제10-2016-0116095호(2016.10.07) 2. 대한민국 특허등록 제10-1443242호(2014.09.22) 3. 대한민국 특허공개 제10-2010-0114760호(2010.10.26)

2개 이상의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 코일 형태로 권취된 금속판이 1개의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 슬리팅된 후 2개 이상의 롤포밍 가공제품으로 동시에 성형 제조됨에 따라, 작업자의 안전성을 고려하여 1개의 롤포밍 가공제품을 생산하는 것과 동일한 적정 생산속도로 생산하더라도 롤포밍 가공제품의 생산성이 배수로 향상될 수 있도록 한 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법을 제공하고자 한다.

하나의 실시 예로서 개시된 내용은 2개 이상의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 코일 형태로 권취된 금속판이 권출되는 권출단계와, 상기 권출단계에서 권출된 금속판이 1개의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 슬리팅되는 슬리팅단계와, 상기 슬리팅단계에서 슬리팅된 각각의 금속판이 롤포밍에 의해 롤포밍 가공제품으로 동시 성형되는 성형단계를 포함하는 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법에 대해 기술하고 있다.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 권출단계와 상기 슬리팅단계 사이에 행해지고 상기 권출단계에서 권출된 금속판 상에 2개 이상의 롤포밍 가공제품에 필요한 구멍이 동시에 타공되는 펀칭단계와, 상기 성형단계를 거친 롤포밍 가공제품이 필요한 길이만큼 절단되는 커팅단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서와 같은 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법에 따르면, 2개 이상의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 코일 형태로 권취된 금속판이 1개의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 슬리팅된 후 2개 이상의 롤포밍 가공제품으로 동시에 성형제조됨에 따라, 작업자의 안전성을 고려하여 1개의 롤포밍 가공제품을 생산하는 것과 동일한 적정 생산속도로 생산하더라도 롤포밍 가공제품의 생산성이 배수로 향상될 수 있는 탁월한 장점이 있다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법의 전체 공정순서도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법이 실시되는 공정라인의 예시도.

개시된 내용의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 개시된 내용은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 개시된 내용의 개시가 완전하도록 하고, 개시된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시된 내용의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 개시된 내용은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

개시된 내용의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 개시된 내용의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 개시된 내용의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 및 도 2는 개시된 내용의 일 실시 예를 도시한다. 도 1은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법의 전체 공정순서도이고, 도 2는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법이 실시되는 공정라인의 예시도이다.

이하에는 도 1 및 도 2를 참조하여 개시된 내용의 바람직한 일 실시 예에 따른 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법에 대한 각각의 제조단계에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

개시된 내용의 일 실시 예에 따른 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법은 도1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 권출단계(S1)와, 슬리팅단계(S3)와, 성형단계(S4)를 포함하고, 실시예에 따라 권출단계(S1)와 슬리팅단계(S3) 사이에 펀칭단계(S2)를 더 포함할 수 있고, 성형단계(S4) 이후에 커팅단계(S5)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 권출단계(S1)에서는 2개 이상의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 금속판(10)이 코일 형태로 권취된 상태에서 해당 금속판(10)이 권출된다.

이 때 금속판(10)은 스테인리스 등 다양한 금속재가 선택적으로 사용될 수 있으며 코일 형태로 권취된 금속판(10)은 예를 들어 통상의 언코일러와 같은 권출기(20)를 통해 권출된다.

또한 코일 형태로 권취된 금속판(10)을 권출하기 위해 금속판(10)을 일정속도로 이송하는 피더가 별도 구비될 수 있고, 다수의 롤러가 상하 이열로 배치되어 금속판을 평탄화시키면서 이송하는 레벨러 등이 구비될 수 있다. 언코일러 형태의 권출기(20)와, 피더 및 레벨러의 구성은 이미 당해 기술분야에서 공지되어 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

전술한 권출단계(S1) 이후에는 필요에 따라 펀칭단계(S2)가 행해질 수 있다. 펀칭단계(S2)에서는 권출단계(S1)에서 권출된 금속판(10) 상에 2개 이상의 롤포밍 가공제품(3)에 필요한 구멍이 후술한 슬리팅단계(S3) 이전에 동시에 타공되는 단계이다.

펀칭단계(S2)는 금속판(10) 상에 예를 들어 고압프레스 형태의 펀칭기(30)를 이용하여 예를 들어 체결공과 같이 롤포밍 가공제품(3)에 필요한 구멍을 동시에 타공하는 것으로, 구멍의 형상은 롤포밍 가공제품(3)의 용도에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

펀칭단계(S2)에서는 단속적인 펀칭가공이 용이하게 이루어질 수 있도록 펀칭기(30)의 전, 후에는 금속판(10)이 루핑(looping)되어 이송되는 것이 바람직하다.

전술한 권출단계(S1) 또는 펀칭단계(S2) 이후에는 슬리팅단계(S3)가 행해진다. 슬리팅단계(S3)에서는 권출단계(S1)에서 권출된 금속판(10)이 1개의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 슬리팅, 즉 절단된다.

슬리팅단계(S3)에서는 금속판(10)의 상하에 롤러쌍 형태로 배열되고 외주면에 슬리팅날이 형성되는 슬리팅기(40)를 통해 금속판(10)이 두개 이상으로 슬리팅되는데, 이 때 금속판(10)은 길이방향(이송방향)을 따라 연속적으로 슬리팅된다.

슬리팅단계(S3)는 2개 이상의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 금속판(10)을 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 2개 이상의 금속판(10)으로 분할되도록 함으로써 차후 2개 이상의 롤포밍 가공제품(3)의 병렬식 동시제조를 가능하게 하는 필수공정에 해당한다.

도 2에 2개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 1개의 금속판(10)이 1개의 슬리팅날을 가지는 슬리팅기(40)에 의해 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 2개의 금속판(10)으로 분할되는 것으로 도시되어 있으나, 3개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 1개의 금속판(10)이 2개의 슬리팅날을 가지는 슬리팅기(40)에 의해 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 3개의 금속판(10)으로 분할될 수도 있으며, 4개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 1개의 금속판(10)이 3개의 슬리팅날을 가지는 슬리팅기(40)에 의해 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 4개의 금속판(10)으로 분할될 수도 있으며, 5개 이상의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 1개의 금속판(10)이 4개 이상의 슬리팅날을 가지는 슬리팅기(40)에 의해 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭을 가진 5개 이상의 금속판(10)으로 분할될 수도 있음은 자명하다.

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전술한 슬리팅단계(S3) 이후에는 성형단계(S4)가 행해진다. 성형단계(S4)에서는 슬리팅단계(S3)에서 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭으로 슬리팅된 각각의 금속판(10)이 롤포밍 가공제품(3)으로 동시 성형된다.

성형단계(S4)에서는 금속판(10)의 상하에 배열되는 포밍롤이 금속판(10)의 폭방향으로는 슬리팅된 금속판(10)의 수의 대응되는 개수로 동축 배열되되 금속판(10)의 길이방향(이송방향)으로는 다단으로 연속배열되는 병렬식 롤포밍기(50)를 통해 다수개로 슬리팅된 금속판(10)이 동시에 롤포밍성형된다.

성형단계(S4)에서는 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭으로 슬리팅된 다수의 금속판(10)이 병렬식 롤포밍기(50)에 의해 형강, 앵글, 채널, 파이프, 각관 등과 같은 기계/건축 구조용 자재와, 예를 들어 가드레일 등과 같은 도로용 자재와, 범퍼빔 등과 같은 자동차용 자재, 기타 조선용 자재 등과 같은 각종 산업용 자재의 형태로 동시에 성형된다.

롤포밍 가공제품(3)이 구조용 각관인 경우에는 성형단계(S4)에서 롤포밍에 의한 성형 이후에 이음매의 용접을 위한 용접기, 용접부위의 냉각을 위한 냉각기 등이 병렬배열될 수도 있다.

전술한 성형단계(S4)) 이후에는 커팅단계(S5)가 행해질 수 있다. 커팅단계(S5)에서는 성형단계(S4)를 거친 롤포밍 가공제품(3)이 필요한 길이만큼 순차적으로 절단된다. 커팅단계(S5)에서는 병렬식 롤포밍기(50)에 의해 동시에 병렬적으로 성형된 다수의 롤포밍 가공제품(3)이 이송방향을 따라 이동되면서 커터가 고압프레스되는 형태의 플라잉 커팅머신과 같은 커팅기(60)에 의해 일정 길이로 동시에 절단된다.

이상에서와 같은 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법에 따르면, 2개 이상의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭으로 코일 형태로 권취된 금속판(10)이 1개의 롤포밍 가공제품(3)에 대응되는 폭으로 슬리팅된 후 2개 이상의 롤포밍 가공제품(3)으로 동시에 성형제조됨에 따라, 작업자의 안전성을 고려하여 1개의 롤포밍 가공제품을 생산하는 것과 동일한 생산속도를 유지하면서도 단위시간당 수배에 해당하는 개수의 롤포밍 가공제품(3)의 제조가 가능하므로 롤포밍 가공제품(3)의 생산성이 대폭적으로 향상될 수 있다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술자라면 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않는다.

3 : 롤포밍 가공제품
10 : 금속판
20 : 권출기
30 : 펀칭기
40 : 슬리팅기
50 : 병렬식 롤포밍기
60 : 커팅기

Claims (3)

1. 2개 이상의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 코일 형태로 권취된 금속판이 피더에 의해 일정 속도로 권출되고 레벨러에 의해 평탄화되는 권출단계(S1);
   상기 권출단계(S1)에서 권출된 금속판 상에 2개 이상의 롤포밍 가공제품에 필요한 구멍이 펀칭기에 의해 동시에 타공되되, 단속적인 펀칭가공이 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 금속판은 상기 펀칭기의 전, 후에서 루핑(looping)되어 이송되는 펀칭단계(S2);
   상기 권출단계(S1)에서 권출된 금속판이 슬리팅기에 의해 1개의 롤포밍 가공제품에 대응되는 폭으로 슬리팅되되, 상기 슬리팅기는 상기 금속판의 상하에 롤러쌍 형태로 배열되고 외주면에 슬리팅날이 형성되는 슬리팅단계(S3);
   상기 슬리팅단계(S3)에서 슬리팅된 각각의 금속판이 롤포밍 가공제품으로 동시 성형되는 성형단계(S4); 및
   상기 성형단계(S4)를 거친 롤포밍 가공제품이 필요한 길이만큼 동시에 절단되는 커팅단계(S5)를 포함하고,
   상기 성형단계(S4)에서 각각의 금속판에 대한 롤포밍은, 슬리팅된 금속판의 수의 대응되는 개수의 포밍롤이 동축배열된 병렬식 롤포밍기를 통해 동시에 이루어지는 롤포밍 가공제품의 병렬식 제조방법.
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