KR102348556B1 - 롤 포징 장치 - Google Patents

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KR102348556B1
KR102348556B1 KR1020180148376A KR20180148376A KR102348556B1 KR 102348556 B1 KR102348556 B1 KR 102348556B1 KR 1020180148376 A KR1020180148376 A KR 1020180148376A KR 20180148376 A KR20180148376 A KR 20180148376A KR 102348556 B1 KR102348556 B1 KR 102348556B1
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Abstract

중실빔 등의 소재 롤 포징시 비대칭 롤포징을 기반으로, 소재의 휨 특성을 설계 가능하게 하여, 복잡한 형상을 갖는 제품 생산이나 롤 포징 제품의 적용 범위를 더 넓히는 것을 가능하게 한 롤 포징 장치가 제공된다.
상기 본 발명의 롤 포징장치는, 소재를 가압하면서 진행시키고 스탠드에 제공되는 상,하부 가압롤; 및, 상기 소재의 롤 포징을 가능토록 상기 가압롤에 제공되는 롤 포징부;를 포함하되, 상기 스탠드는, 상기 롤 포징부의 단면적이 서로 다른 상,하부 가압롤을 기반으로 하는 비대칭 롤포징 스탠드를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

롤 포징 장치{Roll Forging Apparatus}
본 발명은 롤 포징 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중실빔 등의 소재의 롤 포징시 비대칭 롤포징(스탠드)을 기반으로, 소재의 휨 특성을 설계 가능하게 하여, 복잡한 형상을 갖는 제품 생산이나 롤 포징 제품의 적용 범위를 더 넓히는 것을 가능하게 한 롤 포징 장치에 관한 것이다.
일반적으로 롤 포징(롤 단조)(Roll Forging) 제품은 자동차, 가전제품, 건축물 자재 등의 다양한 영역에 적용 가능하며 롤이 회전하며 연속 성형이 가능해 생산성이 높은 장점이 있다.
예를 들어, 롤 포징은 길이가 긴 후판, 중실빔, 환봉 등의 일정한 단면을 갖는 소재를 순차적으로 배열된 롤들을 이용해 롤 단조를 하는 공정이다.
또한, 이와 같은 롤 포징은 예컨대 상,하 롤(롤 금형)들을 한 세트하여 다 단계의 스탠드에 제공되고, 소재가 직선상으로 진입하면 롤이 회전함에 따라 상하 롤의 가압에 의해 제품형상이 성형되어 롤에 의한 포징(단조)이 이루어 지고, 제품형상의 성형 난이도에 따라 롤의 단수(numbers of step)를 설계하게 된다.
한편, 롤 포징의 성형과정에서 부피를 갖는 소재가 성형과정에서 가압을 받으면 소재가 공급되는 방향(진행방향)으로 불균일하게 늘어나 소재가 휘는 현상이 발생되고, 이 경우 이후 단계(스탠드)의 롤 금형으로의 소재 진입이 어려울 수 있다.
이에, 롤 포징시 소재(중실빔 등)의 휨 특성 예컨대, 빔의 휘는 방향과 각도 등을 의도적으로 설계하여, 실제 롤 포징시 발생되는 빔의 휨 특정을 제어하도록 하는 기술이 요구되어 왔다. 이와 같은 빔의 휨 특성을 복합 제어하면 오히려 롤 포징시 빔의 직진성을 더 안정적으로 구현할 수도 있을 것이다.
한편, JP 10-1998-211501 A (1998.08.11)에서는 단조 압연을 기반으로 하는 봉강의 제조 방법과 설비를 개시하나, 상기와 같은 빔의 휨 특성을 제어하는 것과는 관련이 없는 것이다.
JP 10-1998-211501 A (1998.08.11)
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 중실빔 등의 소재 롤 포징시 적어도 비대칭 롤포징(스탠드)을 기반으로, 소재의 휨 특성을 설계 가능하게 하여, 복잡한 형상을 갖는 제품 생산이나 롤 포징 제품의 적용 범위를 더 넓히는 것을 가능하게 한 롤 포징 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 실시예의 본 발명의 롤 포징장치는, 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤은 각각 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 상부 가압롤의 롤 포징부의 단면적이 감소하여 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 하향 휨을 형성하는, 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드; 및 상기 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤은 각각 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 하부 가압롤의 롤 포징부의 단면적이 감소하여 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 상향 휨을 형성하는, 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드를 포함하고, 상기 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드와 상기 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드가 순차적으로 배열될 수 있다.
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더하여, 기술적인 또 다른 실시예의 본 발명의 롤 포징장치는, 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤은 상기 하부 가압롤의 반경보다 더 큰 반경을 갖는 철부의 롤 포징부를 하나 이상으로 갖추어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 하향 휨을 형성하는, 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드; 및 상기 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 하부 가압롤은 상기 상부 가압롤의 반경보다 더 큰 반경을 갖는 철부의 롤 포징부를 하나 이상으로 갖추어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 상향 휨을 형성하는, 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드를 포함하고, 상기 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드와 상기 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드가 순차적으로 배열될 수 있다.
그리고, 기술적인 또 다른 실시예의 본 발명의 롤 포징장치는, 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤 중 어느 하나는 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 롤 포징부는 상기 소재의 높이를 감소시키도록 형성되어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 하향 휨을 형성하는, 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드; 및 상기 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤 중 어느 하나는 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 롤 포징부는 상기 소재의 폭을 감소시키도록 형성되어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 상향 휨을 형성하는, 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드를 포함하고, 상기 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드와 상기 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드가 순차적으로 배열될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 중실빔 등의 소재의 롤 포징시 단위 스탠드에서 상,하부 가압롤의 롤 포징부의 단면적을 서로 다르게 하거나, 가압롤의 직경을 다르게 하거나, 가압롤의 철부를 통하여 비대칭 롤포징을 구현하게 하는 한편, 소재의 높이와 폭 가변을 다단계적으로 반복 수행하여, 소재의 휨 정도나 구간 등의 휨 특성 제어를 가능하게 하는 효과를 제공하는 것이다.
또한, 상기와 같은 비대칭 롤포징이나 다단계의 롤 포징의 복합적인 운영을 통하여 소재의 롤포징시 그 소재의 직선성을 유지하게 하는 다른 효과를 제공할 것이다.
이에, 본 발명은 궁극적으로 롤 포징 제품의 적용 범위를 넓히고, 형상 자유도를 부여해 부가가치를 높인 최종 제품의 생산을 가능하게 하는 효과를 제공할 것이다.
도 1은 본 발명과 관련된 중실빔 소재의 롤 포징을 도시한 측면 구성도
도 2 및 도 3은 제1 실시예의 본 발명 롤 포징을 도시한 측면 및 정면 구성도
도 4는 도 2,3의 롤 포징시 빔의 휨 작용을 설명하기 위한 요부 상태도
도 5 및 도 6은 제 1 실시예의 본 발명 롤 포징장치의 다른 실시예를 도시한 측면 및 정면 구성도
도 7은 도 2 내지 도 7의 제1 실시예의 본 발명 롤 포징장치를 통한 사각 중실빔의 롤 포징상태를 도시한 개략도
도 8 및 도 9는 제2 실시예의 본 발명 롤 포징장치를 도시한 측면 구성도 및 개략도
도 10은 본 발명 롤 포징장치를 통한 삼각 중실빔의 단면 상태를 도시한 개략도
도 11 내지 도 14는 제2 실시예의 본 발명 롤 포징장치를 도시한 측면 및 정면 구성도
도 15 및 도 16은 제3 실시예의 본 발명 롤 포징장치를 도시한 측면 구성도
도 17 및 도 18은 제4 실시예의 본 발명 롤 포징장치를 도시한 측면 구성도
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 1에서는 본 발명과 관련된 롤 포징장치(1)를 도시하고 있다.
즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명과 관련된 롤 포징장치(10)는, 사각 중실빔 등의 소재(20)를 가압하면서 진행시키되 스탠드(30)(40)들에 제공되는 상,하부 가압롤(32)(34)(42)(44) 및, 상기 소재의 단계적인 롤 포징을 가능토록 상기 상,하부 가압롤들에 제공되는 롤 포징부(36)(38)(46)(48)들로 구성될 수 있다.
다만, 도 1에서는 2개의 스탠드(30)(40)를 기반으로 도시하였으나, 이와 같은 단위 상,하부 가압롤들이 배치되는 스탠드는 소재와 롤포징 환경에 따라 적정하게 배열될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명과 관련된 롤 포징장치(10)에서는 소재(20)가 제1 스탠드(30)의 상,하부 가압롤(32)(34)의 요부로 형성된 롤 포징부(36)(38)를 통과하여 1차 롤 포징(Roll Forging)(롤 단조)이 이루어진다.
다음, 제1 스탠드에서 1차 롤포징된 소재(20)는 계속해서 제2 스탠드(40)의 상,하부 가압롤(42)(44)의 요부로 형성되고, 상기 제1 스탠드(30)의 상,하부 가압롤의 롤 포징부(36)(38) 보다 단면적이 감소한 제 2 스탠드(40)의 상,하부 가압롤(42)(44)에 형성된 롤 포징부(46)(48)를 통과하면서 소재(20)는 가압되면서 단면적이 감소하는 롤 포징이 이루어진다.
이때, 상기 소재(20)는, 길이를 갖는 후판이나, 중실빔이나 중실봉 일 수 있으나, 사각 중실빔일 수 있다.
한편, 도 1에서 보면 제1,2 스탠드(30)(40)에 제공된 상,하부 가압롤들의 롤포징부는, 서로 단면적이 같은 형태로 제공되어, 소재는 같은 가압력을 받으면서 소재(20)의 상,하측으로 같은 두께(D)가 감소하는 롤 포징이 이루어진다.
그런데, 실제 소재의 롤 포징시 도 1과 같이, 서로 단면적이 같은 롤포징부를 갖는 상,하부 가압롤로 소재를 대칭적으로 롤포징하여도 소재가 그 공급방향(진행방향)으로 항상 직선으로 곧게 포징되지 않고, 소재가 공급되는 방향으로 불균일하게 늘어나는 소재의 휨 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 이하의 본 발명 실시예에서는, 위에서 설명한 대칭 롤포징과 더불어 적어도 비대칭적으로 롤포징을 기반으로, 소재의 공급방향으로 그 선단부가 하향이나 상향으로 휘는 현상을 기반으로, 휨 정도나 휨 구간 등의 휨 특성의 제어를 가능하게 한 롤 포징장치들에 대하여 구체적으로 살펴본다.
먼저, 이하의 본 실시예 설명에서, 소재 형태로 구분하면, 도 2 내지 도 7 및 도 15 내지 도 18에서는 사각 중실빔(110)의 롤 포징을 도시하고 있고, 도 8 내지 도 14에서는 삼각 중실빔(120)의 롤 포징을 도시하고 있다.
그리고, 롤 포징 형태로 구분하면, 도 2 내지 도 14에서는 요부의 롤 포징부를 갖는 상,하부 가압롤을 기반으로 하는 롤 포징을 도시하고 있고, 도 15,16에서는 직경이 서로 다른 가압롤을 기반으로 하는 롤포징을 도시하고 있고, 도 17,18에서는 가압롤의 외연에 형성된 철부의 롤포징부를 기반으로 하는 롤 포징을 도시하고 있다.
더하여, 실시예 별로 구분하면, 도 2 내지 도 7에서는 본 발명에 따른 제1 실시예의 롤 포징장치(100)를 도시하고 있고, 도 8 내지 도 14에서는 제2 실시예의 롤 포징장치(200)를 도시하고 있고, 도 15 및 도 16에서는 제3 실시예의 롤 포징장치(300)를 도시하고 있고, 도 17 및 도 18에서는 제4 실시예의 롤 포징장치(400)를 도시하고 있다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제1 내지 제4 실시예의 롤 포징장치들을 순차로 설명하고, 제1 내지 제4 실시예의 롤 포징장치들의 관련 구성들은 각각 100번대, 200번대,300번대 및 400 번대의 도면부호로 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 본 발명에 따른 롤 포징장치(100)는, 소재 예컨대, 사각 중실빔(110)을 가압하면서 사이로 진행시키되 제1,2 스탠드(120)(130)에 제공되는 상,하부 가압롤(122)(124)(132)(134)들과, 상기 소재의 단계적인 롤 포징을 가능토록 상기 가압롤들에 요부 형태로 각각 제공되는 롤 포징부(126)(128)(136)(136')(138)(138')들을 포함할 수 있다.
다만, 도면에서는 2개의 제1,2 스탠드(120)(130)만을 도시하였지만, 필요에 따라 이와 같은 스탠드들은 소재의 특성이나 롤 포징 환경에 대응하여 적절하게 증가되어 배열될 수 있을 것이다.
그리고, 상기 롤 포징부(124)(126)(136)(136')(138)(138')들은 가압롤(122) (124)(132)(134)들의 롤 몸체에 일체로 가공된 요부 형태로 제공될 수 있다.
그리고, 상기 제1 스탠드(120)는, 상기 롤 포징부(126)(128)의 단면적이 서로 같은 상,하부 가압롤(122)(124)을 갖는 대칭 롤포징 스탠드일 수 있다.
더하여, 상기 제2 스탠드(130)는, 상기 롤 포징부(136')(138)의 단면적이 서로 다른 상,하부 가압롤(132)(134)을 갖는 비대칭 롤포징 스탠드일 수 있다.
그리고, 본 발명의 롤 포징장치(100)는, 대칭 및 비대칭의 제1,2 스탠드(120)(130)들이 적어도 하나 이상의 단계로 소재(110)의 공급방향으로 순차로 배열될 수 있다.
따라서, 제1 실시예의 본 발명 롤 포징장치(100)는, 비대칭의 제2 스탠드(130)에 제공된 상,하부 가압롤(132)(134)의 롤포징부(136')(138)의 단면적이 서로 다른 형태이므로, 사각 중실빔의 소재(110)는 롤 포징시 소재의 공급방향으로 그 선단부(110a)가 하향으로 휘는 휨 현상이 발생될 수 있다.
이때, 도 3에서와 같이 제1,2 스탠드(120)(130)의 상,하부 가압롤(122) (124)(132)(134)은 C1의 동일한 중심선을 기준으로 작동된다.
한편, 도 4에서 확대 도시한 바와 같이, 상기 제1의 대칭 롤포징 스탠드 (120)의 상부 가압롤(122)과 하부 가압롤(124) 및 상기 제2의 비대칭 롤포징 스탠드(130)의 하부 가압롤(134)의 롤 포징부(126)(128)(138)의 단면적이 같다.
그러나, 상기 제2의 비대칭 롤포징 스탠드(130)의 상부 가압롤(132)의 롤 포징부(136')의 단면적은 감소한다.
따라서, 롤 포징시 제1 스탠드(120)의 상,하부 가압롤(132)(134)의 롤포징부(136)(138)를 통과한 소재(110)는 제2 스탠드(130)의 상부 가압롤(132)의 롤포징부(136')를 통과하면서 그 두께가 D1 만큼 감소하지만, 하부 가압롤(134)의 롤포징부(138)를 통과한 소재의 두께 감소는 발생되지 않는다.
즉, 제2 스탠드(120)의 경우는 상부 가압롤에서만 소재의 두께를 감소시키는 비대칭 롤 포징이 이루어지는 것이다.
이때, 도 4와 같이, 상,하부 가압롤의 롤포징부의 단면적이 같은 제1 스탠드(120)에서는 소재의 두께가 상,하측에서 균일하게 감소하지만, 제2 스탠드(130)에서는 상부 가압롤(132)의 롤포징부(136')에서 소재를 두께 D1 만큼 더 가압하여 비대칭 롤포징을 하므로, 소재의 메탈 흐름(metal flow)(도 4의 화살표)이 단면의 소재 공급방향으로 다르게 된다.
예를 들어, 제2 스탠드(130)의 상부 가압롤(132)을 통과하는 영역에서 소재가 하부 가압롤과는 다르게 D1 만큼 두께가 더 감소하므로, 이부분에서 더 큰 메탈 흐름(metal flow)이 발생되기 때문에, 소재의 공급방향으로 더 길게 뻗어나가고, 따라서 공급되는 사각 중실빔의 소재(110)의 선단부(110a)가 하방으로 휘는 휨 특성이 발생된다.
한편, 도 5,6에서는 도 2,3과는 반대로, 제2의 비대칭 롤포징 스탠드(120)의 하부 가압롤(134)의 롤포징부(138')의 단면적을 상부 가압롤(136) 보다 더 감소시키어 소재(110)가 롤포징부(138')를 통과하면서 소재 하측으로 두께 D2 만큼 더 감소시킨 것이고, 이때 도 6과 같이, 상,하부 가압롤(122)(124)(132)(134)들은 상측의 중심선 C2를 기준을 작동된다.
이 경우, 제2 스탠드의 하부 가압롤(134)에 의한 소재의 가압력(롤 포징량)이 더 크게 되므로, 도 2 내지 도 4와는 반대로 소재(110)의 선단부(110a)는 그 공급방향으로 상향의 휨 특성이 발생되게 된다.
따라서, 제1 실시예의 본 발명의 롤 포징장치(100)의 경우, 도 2 내지 도 4와 같이, 제1,2의 대칭 및 비대칭 롤포징 스탠드(120)(130)에 구비된 상부 가압롤(122)(132)의 롤포징부(126)(136')의 단면적이 소재 공급방향으로 감소되거나, 또는 도 5,6과 같이. 제1,2의 대칭 및 비대칭 롤포징 스탠드(120)(130)에 구비된 하부 가압롤(124)(134)의 롤 포징부(128)(138')의 단면적이 소재 공급방향으로 감소되게 하면, 소재의 선단부는 그 공급방향으로 상향 또는 하향의 휨 특성을 발생하게 될 수 있다.
예를 들어, 도 7에서는 도 2 내지 도4 및, 도 5 및 6에서 도시한 사각 중심빔의 소재(110)의 롤포징을 여러 단계로 반복하여 수행하는 경우의 소재 단면 상태를 도시하고 있다.
즉, 도 7에서와 같이, 단계적으로 C1 내지 C4의 중심선을 기준으로 가압롤들이 작동하여 가압하되, 비대칭 롤포징 스탠드의 가압롤의 롤포징 단면적이 상부 가압롤->하부 가압롤->상부 가압롤->하부 가압롤로 단계적으로 감소하면서, 이들을 순차로 통과하는 소재(110)의 두께는 D1 내지 D4로 작아지게 롤 포징된다.
따라서, 도 2,3 및 도 5,6의 소재의 선단부(110a)의 하향과 상향 휨이 순차적으로 반복하여 발생되게 된다.
그리고, 도 2,3 및 도 5,6에서 도시한 본 발명의 롤 포징장치(100)의 제2 비대칭 롤포징 스탠드(130)들을 순차적으로 반복적으로 배열하는 복합 운영을 하면, 소재(110)는 그 공급방향으로 하향 휨과 상향 휨이 반복하여 순차로 발생되게 될 것이고, 이는 소재(110)이 롤포징시 직선성을 유지하면서 롤포징하는 것을 가능하게 할 것이다.
즉, 도 2 내지 도 7에서와 같이, 본 발명 롤 포징장치(100)를 적정하게 이용하면, 소재의 휨 정도나 구간 등의 휨 특성 제어를 가능하게 하고, 더하여 이들을 복합 운영하면 소재의 롤 포징시 직선성 유지를 가능하게 할 것이다.
다음, 도 8 내지 도 14에서는 본 발명에 따른 제2 실시예의 롤 포징장치 (200)를 도시하고 있는데, 앞에서 설명한 바와 같이, 삼각 중실빔의 소재(210)에 대한 롤 포징을 도시하고 있다.
먼저, 도 8에서 도시한 바와 같이, 삼각 중실빔의 소재(210)에 대한 롤포징의 경우, 점선 화살표로 표시한 바와 같이, 한번의 롤 포징으로 최종 제품(210')로의 롤 포징이 이루어지는 것이 이상적이나, 실제 설비 환경에서는 가압 하중의 한계 때문에, 도 8에서 실선 화살표와 같이, 먼저 소재(210)에 가압력을 도입하는 롤포징을 하여 소재(210)의 높이(Y1...)를 줄이고, 그 다음 단계의 롤 포징을 통하여 소재 양측의 폭(X1...)을 줄여, 최종 제품(210')으로 롤 포징하는 것이 필요하다.
따라서, 도 9 및 도 10과 같이, 삼각 중실빔의 소재(1210)인 경우 다단계의 롤 포징을 하는 다단계의 스탠드(220)(230)(230')들이 순차적으로 배열될 수 있다.
즉, 도 10과 같이, 소재(210)의 1차 높이(Y1)를 줄이는 가압(롤 포징)->1차 폭(X1)을 줄이는 가압(롤 포징)->2차 높이(Y2)를 줄이는 가압(롤 포징)->2차 폭(X2)을 줄이는 가압(롤포징)->N차 높이를 줄이는 가압(롤포징)->N차 폭을 줄이는 가압(롤 포징)의 단계들을 순차로 거쳐 최종 제품(210')으로 생산하는 롤 포징이 이루어질수 있다.
다음, 이와 같은 본 발명에 따른 삼각 중실빔의 소재(210)의 롤 포징에 대하여 구체적으로 살펴본다.
다만, 도 11 및 도 12에서는 삼각 중실빔의 소재(210)의 높이 가압을 기반으로 하는 롤 포징을 도시하고 있고, 도 13,14에서는 삼각 중심빔의 소재(210)의 폭 가압을 기반으로 하는 롤 포징을 도시하고 있다.
먼저, 도 11 내지 도 14와 같이, 제2 실시예의 본 발명 롤 포징장치(200)는, 삼각 중실빔인 소재(210)를 가압하면서 사이로 진행시키되 제1,2 스탠드(220) (230)(230')에 제공되는 상,하부 가압롤(222)(232)(232)(232')(234)(234')들과, 상기 소재의 단계적인 롤 포징을 가능토록 상기 상부 가압롤들에 각각 제공되는 롤 포징부(226)(236')(236")들을 포함할 수 있다.
이때, 하부 가압롤(224)(234)(234')들은 롤포징부가 없는 평롤일 수 있고, 이는 소재가 삼각인 특성상 하부 가압롤은 소재의 밑면을 지지하게 된다.
물론, 도 11 내지 도 14에서는 2개의 제1,2 스탠드(210)(230)(230')만을 도시하였지만, 도 9 및 도 10과 같이, 다단계의 스탠드들이 소재의 롤포징을 위하여 배열될 수 있다.
이때, 상기 제1 스탠드(220)에 제공된 상부 가압롤(222)과 제2 스탠드(230)(230')에 제공된 상부 가압롤(도 11,12의 232)(도 13,14의 232')에 형성된 롤 포징부(226)(236')(236")들은 상부 가압롤들의 롤 몸체에 일체로 형성된 요부의 삼각형태일 수 있다.
다음, 도 11,12에서 도시한 본 발명의 제2 실시예의 롤 포징장치(200)에서는 앞에서 설명한 바와 같이, 소재(210)의 가압을 통하여 소재의 높이(Y1)를 줄이는 롤 포징을 수행한다.
이때, 도 12의 요부도에서 화살표로 도시한 바와 같이, 롤 포징되는 삼각 중실빔의 소재(210)에서는 중실빔 단면의 공급방향으로의 메탈 흐름(metal flow)이 달라지는데, 예를 들어 높이(Y1)를 줄이는 가압이 이루어지므로, 소재의 상측 꼭지점에서 가장 큰 메탈 흐름(metal flow)이 형성되고, 소재의 밑면으로 갈수록 메탈 흐름(metal flow)이 적어지게 형성되어, 삼각 중실빔의 소재(210)의 상단 꼭지점 영역에서 단면상 공급방향으로 더 길게 뻗어나가게 되고, 결과적으로 도 11과 같이, 소재 선단부(210a)의 하향 휨이 발생된다.
반대로, 도 13 및 도 14에서와 같이, 앞에서 설명한 높이(Y1)가 감소된 삼각 중실빔의 소재(210)는 그 다음으로 양측의 폭(X1)이 감소하는 롤 포징이 이루어 진다.
즉, 도 13과 14에서 도시한 바와 같이, 같이, 제1 스탠드(210)에서 제2 스탠드(230')로 통과하는 삼각 중실빔의 소재(210)는 가압되면서 양측의 폭(X1)이 줄어드는 롤 포징이 이루어진다.
이때, 도 14의 요부도에서 화살표로 도시한 바와 같이, 롤 포징되는 삼각 중실빔의 소재(210)에서는 중실빔 단면의 공급방향으로의 메탈 흐름(metal flow)이 달라지는데, 예를 들어 양측 폭(X1)을 줄이는 가압이 이루어지므로, 소재 밑면 양측 부분에서 가장 큰 메탈 흐름(metal flow)이 형성되고, 소재의 상단으로 갈수록 점진적으로 적은 메탈 흐름(metal flow)이 형성되어 삼각 중실빔의 소재(210)의 밑면 양측에서 소재는 그 공급방향으로 더 길게 뻗어나가게 되고, 결과적으로 도 13과 같이, 소재 선단부(210a)의 상향 휨이 발생된다.
따라서, 도 11,12 및 도 13,14와 같이, 삼각 중실빔의 소재(210)에 대한 본 발명의 롤 포징장치(200)는, 제1,2 스탠드(220)(230)(230')의 상부 가압롤 (222)(232)(232')에 요부 형태로 형성된 소재의 높이(Y1)를 줄이는 롤 포징부(226)(236')와 소재의 폭(X1)을 줄이는 롤 포징부(226)(236")를 통하여, 소재의 높이 및 폭을 줄이는 롤 포징을 수행할 수 있다.
그리고, 도 10에서 설명한 바와 같이, 도 11,12 및 13,14의 삼각 중실빔(210)의 소재의 높이(Y1,Y2..) 및 폭(X1,X2..)을 단계적으로 감소시키는 앞에서 설명한 비대칭 롤포징들을 순차적인 다단계로 수행하면 최종 제품(210')으로 롤 포징하게 된다.
이때, 도 9와 같이, 소재의 공급방향으로 그 선단부의 하향 또는 상향의 휨이 순차적으로 반복 형성되게 제2 비대칭 롤포징 스탠드(230)(230')들을 순차로 반복 배열하면, 전체적으로는 롤 포징시 소재의 직선성을 유지하면서 롤 포징이 진행되는 것을 가능하게 될 것이다.
즉, 정리하면, 도 8 내지 도 14에서와 같이, 삼각 중실빔의 소재(210)의 경우에도 본 발명의 제2 실시예의 롤 포징장치(200)를 적정하게 이용하면, 소재의 휨 정도나 구간 등의 휨 특성 제어를 가능하게 할 것이고, 이들을 복합 운영하면 소재의 롤포징시 소재 직선성을 유지하게 할 것이다.
한편, 지금까지 설명한 제1,2 실시예의 본 발명의 롤 포징장치(100)(200)에서 사각 중실빔의 소재(110)나 삼각 중실빔의 소재(210)의 그 선단부(110a)(210a)의 하향이나 상향의 휨 상태를 확대하여 도시하고 설명하였지만, 실제 소재의 휨 정도는 공차범위 일 수 있고, 따라서 상,하부 가압롤들에 구비된 롤 포징부들에 허용공차를 갖도록 형성시키면, 이들 소재의 휨을 수용하는 범위에서 롤 포징이 이루어 지면서, 사각 중실빔의 소재(110)의 두께(D1,D2..)나 삼각 중실빔의 소재(210)의 높이(X1,X2..)와 폭(Y1,Y2..)의 반복적인 감소를 통하여 소재의 전체적인 직선성을 유지하면서 진행될 수 있게 할 것이다.
다음, 도 15 및 도 16에서는 본 발명에 따른 제3 실시예의 롤 포징장치(300)를 도시하고 있다.
즉, 도 15 및 도 16에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 롤 포징장치(300)는, 도 2 내지 도 7에서 설명한 사각 중실빔의 소재(310)일 수 있는데, 예를 들어 제1,2 스탠드(320)(330)에 제공되는 상,하부 가압롤(322)(324) (332)(332')(334)(334')들을 포함한다.
이때, 상기 제1 스탠드(320)에서 대칭 롤포징이 이루어지고, 제2 스탠드(330)에서는 비대칭 롤포징이 이루어진다.
예를 들어, 도 15 및 도 16과 같이, 제1 스탠드(320)(330)의 상,하부 가압롤(322)(324)은 같은 반경(R1)으로 형성되어 대칭 롤포징이 이루어지나, 제2 스탠드(330)의 경우, 도15와 같이 상부 가압롤(332')의 반경(R2)이 더 크거나, 도 16과 같이 하부 가압롤(334')의 반경(R2)이 더 크게 형성되고, 다른 하부 가압롤(334)이나 상부 가압롤(332)은 제1 스탠드(220)의 가압롤들의 반경(R1)과 같다.
따라서, 도 15,16과 같이, 제2 스탠드(330)에서는 상부 가압롤(332') 또는 하부 가압롤(334')의 반경(R2)이 다른 가압롤(322)(324)(332)(334)들의 반경(R1)보다 커지면서, 소재(310)는 두께(D1)가 더 감소하는 비대칭 롤포징이 이루어 질 수 있다.
즉, 도 15 및 도 16에서 화살표로 도시한 바와 같이, 사각 중실빔의 소재(310)에서는 중실빔 단면의 공급방향으로의 메탈 흐름(metal flow)이 달라지는데, 예를 들어 상측 또는 하측의 두께(D1)를 줄이는 가압이 이루어지므로, 가압되는 부분에서 가장 큰 메탈 흐름(metal flow)이 형성되고, 그 반대측으로 갈수록 점진적으로 적은 메탈 흐름(metal flow)이 형성되어 사각 중실빔의 소재(310)의 공급방향으로 더 길게 뻗어나가게 되고, 결과적으로 도 15와 같은 소재 선단부(310a)의 하향 휨이나 도 16과 같은 소재 선단부(310a)의 상향 휨이 발생되게 된다.
한편, 도 15 및 도 16에서 가압롤들의 작동 중심선은 동일하다.
또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 도 15와 도 16의 비대칭 롤 포징을 하는 제2 스탠드(330)를 순차적으로 다단계로 배열하면, 소재의 하향 및 상향 휨이 반폭되어 소재 직선성을 유지하면서 롤포징하는 것을 가능하게 할 것이다.
다음, 도 17 및 도 18에서는 본 발명에 따른 제4 실시예의 롤 포징장치(400)를 도시하고 있다.
즉, 도 17 및 도 18에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예의 롤 포징장치(400)는, 예컨대 사각 중실빔의 소재(410)를 가압하여 롤 포징하는 환경일 수 있고, 앞의 도 15,16에서 도시한 제3 실시예의 롤 포징장치(300)와 유사하게, 제1,2 스탠드(420)(430)에서 제공되는 동일한 반경(R1)을 갖는 상,하부 가압롤(422)(424)(432)(432')(434)(434')들을 기반으로 롤 포징이 이루어질 수 있을 것이다.
이때, 도 15,16과 마찬가지로, 본 발명의 롤 포징장치(400)의 경우도 제1 스탠드(420)에서 대칭 롤포징이 이루어지고, 제2 스탠드(430)에서 비대칭 롤포징이 이루어 진다.
예를 들어, 도 17과 같이, 제1 스탠드(420)의 상.하부 가압롤(422)(424)는 동일한 반경(R1)을 갖고 소재(410)를 가압하여 대칭 롤포징이 이루어 지나, 제2 스탠드(430)의 경우 상부 가압롤(432')은 반경(R1)은 제1 스탠드의 다른 가압롤들과 같으나, 상기 제2 스탠드의 상부 가압롤(432')은 반경(R2)이 더 큰 철부의 롤포징부(436)를 포함한다.
이때, 제2 스탠드(430)의 하부 가압롤(434)은 제1 스탠드(420)의 가압롤들과 같은 반경(R1)을 갖는다.
따라서, 제2 스탠드(430)에서는 상부 가압롤(432')의 원주를 따라 하나 이상 제공되는 철부의 롤포징부(436)가 소재(410)와 접촉하는 동안 소재(410)의 롤 포징이 이루어지고, 철부의 롤 포징부(436)가 형성되지 않는 상부 가압롤(432')의 다른 부분에서는 소재(410)는 가압되지 않고 직선으로 진행된다.
즉, 사각 중실빔의 소재(410)는 비대칭 롤포징이 이루어지는 제2 스탠드(430)의 상부 가압롤(432')의 철부의 롤 포징부(436)에서 가압되면서 두께 D1만큼 단면적이 감소하게 되는 롤 포징이 이루어 진다.
이때, 도 17 및 도 18의 상,하부 가압롤들의 작동 중심선은 동일하다.
따라서, 도 17에서 화살표로 도시한 바와 같이, 소재(410)의 두께 D1 만큼 단면적이 감소하는 소재의 가압이 이루어지면, 가압되는 부분에서 가장 큰 메탈 흐름(metal flow)이 형성되고, 그 반대측으로 갈수록 점진적으로 적은 메탈 흐름 (metal flow)이 형성되어 사각 중실빔의 소재(410)의 공급방향으로 더 길게 뻗어나가게 되고, 소재 선단부(410a)의 하향 휨이 발생될 수 있다.
반대로, 도 18은 도 17과는 반대로, 제2 스탠드(430)의 하부 가압롤(434')에 반경(R2)이 더 큰 철부의 롤 포징부(436)를 형성시킨 것으로서, 이경우 앞에서 설명한 바와 같이, 소재 선단부(410a)의 상향 휨이 발생되게 된다.
그리고, 도 17 및 도 18의 비대칭 롤포징을 하는 제2 스탠드(130)를 순차적으로 다단계로 배열하면, 소재(410)의 하향 및 상향 휨이 반폭되어 소재 직선성을 유지하면서 소재의 롤포징을 가능하게 할 것이다.
이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 제1 내지 제4 실시예의 롤 포징장치(100)(200)(300)(400)에 의하면, 중실빔 등의 소재의 휨 특성 예컨대, 소재의 휨의 정도나 구간이나 빈도 등을 설계하여 복잡한 형상을 갖는 제품 생산을 가능하게 하고, 이들의 복합 운영으로 소재의 롤포징시 직선성의 유지를 가능하게 할 것이다.
그리고, 소재의 휨 특성을 이용하여 소재의 비대칭 롤 포징을 상,하부 롤 등에서 반복적으로 수행하여 소재의 선단부의 하향 휨이나 상향 휨을 반복하여 발생되게 하면서, 소재의 직선상 롤 포징을 더 안정적으로 구현할 수 있게 할 것이다.
즉, 본 발명의 롤 포징장치는, 롤 포징 제품의 적용 범위를 넓히고, 형상 자유도를 부여해 부가가치를 높인 최종 제품을 생산을 가능하게 하는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.
100,200,300,400.... 롤 포징장치 110,210,310,410.... 소재
120,130,220,230,230'.320,330,420,430.... 스탠드
122,124,132,134,222,224,232,234,322,324,332,332',334,334',422,424,432,432',434,434'....가압롤
126,128,134,134',136,136',138,138',226,236',236",436.... 롤 포징부

Claims (11)

  1. 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤은 각각 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 상부 가압롤의 롤 포징부의 단면적이 감소하여 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 하향 휨을 형성하는, 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드; 및
    상기 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤은 각각 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 하부 가압롤의 롤 포징부의 단면적이 감소하여 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 상향 휨을 형성하는, 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드
    를 포함하고,
    상기 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드와 상기 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드가 순차적으로 배열되는 롤 포징장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소재는 사각 중실빔으로 제공되고,
    롤 포징부의 단면적이 서로 같은 상,하부 가압롤을 포함하는 대칭 롤포징 스탠드를 더 포함하는 롤 포징장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤은 상기 하부 가압롤의 반경보다 더 큰 반경을 갖는 철부의 롤 포징부를 하나 이상으로 갖추어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 하향 휨을 형성하는, 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드; 및
    상기 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 하부 가압롤은 상기 상부 가압롤의 반경보다 더 큰 반경을 갖는 철부의 롤 포징부를 하나 이상으로 갖추어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 상향 휨을 형성하는, 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드
    를 포함하고,
    상기 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드와 상기 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드가 순차적으로 배열되는 롤 포징장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소재는 사각 중실빔으로 제공되고,
    상,하부 가압롤의 직경이 서로 같은 대칭 롤포징 스탠드를 더 포함하는 롤 포징장치.
  8. 삭제
  9. 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤 중 어느 하나는 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 롤 포징부는 상기 소재의 높이를 감소시키도록 형성되어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 하향 휨을 형성하는, 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드; 및
    상기 소재를 가압하면서 진행시키는 상부 가압롤과 하부 가압롤을 포함하고, 상기 상부 가압롤과 상기 하부 가압롤 중 어느 하나는 요부로 형성된 롤 포징부를 갖추며, 상기 롤 포징부는 상기 소재의 폭을 감소시키도록 형성되어 상기 소재의 공급방향으로 소재 선단부의 상향 휨을 형성하는, 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드
    를 포함하고,
    상기 하향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드와 상기 상향 휨을 위한 비대칭 롤포징 스탠드가 순차적으로 배열되는 롤 포징장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소재는 삼각 중실빔으로 제공되는 롤 포징장치.
  11. 삭제
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