KR102390864B1 - 가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템 - Google Patents

Abstract

가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른, 롤 포밍 시스템의 롤 포밍 방향을 따라 이송되는 고장력 강판을 순차적으로 절곡 성형하는 복수의 롤 성형기 사이에 설치되는 가열장치는 터널 형상으로 상기 롤 포밍 방향이 개방된 스탠드; 고주파를 발생하여 출력 케이블을 통해 출력하는 고주파 발생기; 상기 스탠드의 양측 내벽에 각각 장착되며, 상기 고주파를 이용하여 후방 롤 성형기에서 성형되는 절곡부를 국부 가열하는 가열기; 및 상기 고주파 발생기에서 발생된 고주파에 따른 전류변환을 수행하여 상기 가열기의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템{HEATING DEVICE AND ROLL FORMING SYSTEM CONTAINING THE SAME}

본 발명은 가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 포밍 공정에서 성형되는 직선빔의 스프링 백 현상을 개선하기 위한 롤 포밍용 가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 범퍼빔과 같이 차량에 적용되는 빔류의 부품은 롤 포밍 공법을 통해 일정 길이와 곡률로 성형하여 제작된다.

상기 롤 포밍 공법은 금속판재를 연속으로 배치된 일련의 롤 성형기 사이로 통과시키면서 단면 형상의 변화를 유도하여 강관이나 이형재와 같은 길이가 긴 형상을 제조하는 공법으로, 그 구체적인 시스템과 공정은 다음과 같다.

도 1은 종래의 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도를 나타낸다.

도 2는 종래의 롤 포밍 시스템으로 제조된 범퍼빔을 나타낸다.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 롤 포밍 공정은 공급되는 코일을 풀어주는 언코일러(1)가 공정라인 전방에 구성되어 언코일 단계(S1)를 진행한다.

상기 언코일러(1)의 공정방향 후방에는 언코일러(1)로부터 풀려 나온 띠상의 강판을 평판의 강판패널(20)로 펴주는 스트레이트너(2)가 구비되어 스트레이트닝 단계(S2)를 진행한다.

상기 스트레이트너(2)의 공정방향 후방에는 스트레이트너(2)로부터 공급된 강판패널(20)에 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스(3)가 구비되어 피어싱 단계(S3)를 진행한다.

상기 브레이크 프레스(3)의 공정방향 후방에는 복수의 롤 성형기(R1~R7)들로 구성되는 롤 포밍 유닛(4)이 배치되어 상기 언코일러(1), 스트레이트너(2), 및 브레이크 프레스(3)를 거쳐 공급되는 강판패널(20)을 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 폐단면을 갖는 직선빔(30)의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S4)를 진행한다.

상기 롤 포밍 유닛(4)의 공정방향 후방에는 레이저 용접기(5)가 구비되어 레이저 발진기(5a)로부터 출력되는 레이저빔을 상기 직선빔(30)의 용접부에 조사하여 용접 단계(S5)를 진행한다.

그리고 상기 레이저 용접기(5)의 공정방향 후방에는 라운드 벤더(6)가 구비되어 성형하고자 하는 곡률 반경을 따라 배치된 다단의 벤딩롤 유닛(BR)을 통하여 직선빔(30)을 통과시킴으로써 일정 곡률을 갖는 범퍼빔(40)으로 성형하는 벤딩 단계(S6)를 진행한다.

한편, 최근 자동차 부품에 쓰이는 소재들은 강성과 경량화를 동시에 만족시킬 수 있는 신소재에 대한 연구가 집중되면서 인장강도가 1GPa 이상의 고장력 강판이나 1.5GPa급 이상의 초고장력 강판을 사용하는 사례가 증가되고 있다.

1GPa 이상의 고장력 강판은 인장 강도가 매우 강하여 성형 시 다시 복귀하려는 성질, 즉 스프링 백 현상이 발생한다. 이 때 스프링 백 규제 및 제품의 공차를 맞게 가공을 하는 데 많은 어려움이 있다.

예를 들면, 종래에는 롤 포밍 시스템을 활용하여 고장력 강판을 성형하고 용접을 통해 폐단면의 범퍼빔으로 성형함으로써 적용소재의 두께를 낮춰 경량화함과 동시에 도 2와 같이 폐단면이 갖는 구조적 강성까지 확보하는 기술이 개발되었다.

그러나, 종래의 롤 포밍 시스템은 고장력 강판 사용에 따른 롤 포머에 가해지는 과도한 응력으로 인해 그 내구성에 악영향을 주는 단점이 있으며, 초고장력 강판 자체의 텐션(tension)으로 인해 제품 성형 후 스프링 백(spring back) 현상이 심하게 나타나 성형성이 떨어지며 용접불량을 발생시키는 문제점이 있다.

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 실시 예는 롤 포밍 공정에 투입되는 고장력 강판의 절곡부를 국부적으로 열처리 하여 연화시키는 가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 롤 포밍 공정에 투입되는 고장력 강판의 단면 형상에 맞게 가열기의 위치를 세팅할 수 있는 가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 롤 포밍 시스템의 롤 포밍 방향을 따라 이송되는 고장력 강판을 순차적으로 절곡 성형하는 복수의 롤 성형기 사이에 설치되는 가열장치는, 터널 형상으로 상기 롤 포밍 방향이 개방된 스탠드; 고주파를 발생하여 출력 케이블을 통해 출력하는 고주파 발생기; 상기 스탠드의 양측 내벽에 각각 장착되며, 상기 고주파를 이용하여 후방 롤 성형기에서 성형되는 성형빔의 절곡부를 국부 가열하는 가열기; 및 상기 고주파 발생기에서 발생된 고주파에 따른 전류변환을 수행하여 상기 가열기의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다.

또한, 상기 가열기는 전방 롤 성형기에서 입력되는 상기 성형빔의 단면형상을 고려한 후방 롤 성형기에서 성형되는 절곡부를 향하도록 가열 코일의 위치와 가열방향이 세팅되는 위치 조절 수단을 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열기는 상기 스탠드의 내벽에 부착되며 상면에 상기 성형빔의 폭 방향으로 가이드 레일이 형성된 장착부; 상기 장착부의 상면에 장착되어 상기 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 작동되는 모터; 상기 모터의 작동에 따라 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전되는 스크류; 상기 스크류와 나사 결합되고 스크류의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 성형빔의 폭 방향으로 이동되는 수평 이동체; 및 복수의 지지 프레임과 힌지축을 포함하며, 선단부가 상기 수평 이동체의 측면에 결합되고 끝단부에 절연체와 가열 코일이 결합되는 지지부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평 이동체는 중앙에 상기 폭 방향으로 상기 가이드 레일이 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 수평 이동체는 사기 모터의 작동에 따른 상기 스크류의 회전방향과 회전량에 따라 상기 폭 방향으로의 이동방향과 이동거리가 제어될 수 있다.

또한, 상기 수평 이동체는 상기 스크류가 제1 방향으로 회전되면 전진하고 제2 방향으로 회전되면 후진할 수 있다.

또한, 상기 지지부는 상기 수평 이동체에 결합되는 제1 지지 프레임; 상기 제1 지지 프레임과 제1 힌지축으로 결합되어 회전각도의 변경에 따라 상기 가열 코일의 높이가 조절되는 제2 지지 프레임; 및 상기 제2 지지 프레임과 제2 힌지축으로 결합되어 회전각도의 변경에 따라 상기 가열 코일의 가열 방향이 조절되는 제3 지지 프레임을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 힌지축과 제2 힌지축은 각각 상기 가열 코일의 높이와 방향이 상기 절곡부를 향하도록 미세 조절된 상태에서 볼팅을 통해 고정될 수 있다.

또한, 상기 절연체는 상기 제3 지지 프레임에 부착되어 코일에서 발생되는 열을 차단하고, 상기 가열 코일은 상기 절연체에 부착된 상태로 상기 절곡부를 향해 세팅되어 열을 가할 수 있다.

또한, 상기 가열 코일은 상기 절곡부가 위치하는 성형빔의 단면형상에 대응하여 평면 또는 일정각도 구부러진 형태로 제작되며, 상기 절연체 및 제3 지지 프레임과 일체의 모듈로 결합될 수 있다.

또한, 상기 가열 코일이 구부러진 각도는 적어도 90도를 초과하여 설정될 수 있다.

또한, 상기 제어기는 통신 인터페이스를 포함하여 외부의 서버로부터 롤포밍 공정 단계별 성형빔의 단면형상과 절곡부의 위치정보를 수집하고, 설치된 위치를 고려하여 각 가열기의 위치 조절을 안내하는 세팅 정보를 출력할 수 있다.

또한, 상기 상기 고장력 강판은 인장강도가 1GPa 이상인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따른, 롤 포밍 시스템의 롤 포밍 방향을 따라 이송되는 고장력 강판을 순차적으로 절곡 성형하는 복수의 롤 성형기 사이에 설치되는 가열장치는, 터널 형상으로 상기 롤 포밍 방향이 개방된 스탠드; 고주파를 발생하여 출력 케이블을 통해 출력하는 고주파 발생기; 상기 스탠드의 양측 내벽에 각각 장착되며, 상기 고주파를 이용하여 후방 롤 성형기에서 성형되는 절곡부를 국부 가열하는 가열기; 및 상기 고주파 발생기에서 발생된 고주파에 따른 전류변환을 수행하여 상기 가열기의 동작을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 가열기는 상기 스탠드의 내벽에 부착된 장착부의 상면에 장착되어 상기 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 작동되는 실린더, 상기 실린더의 작동에 따라 전진 또는 후진되는 피스톤, 복수의 지지 프레임과 힌지축을 포함하며, 선단부가 상기 피스톤에 결합되고 끝단부에 절연체와 가열 코일이 결합되는 지지부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따른, 롤 포밍 시스템은 롤 포밍 방향을 따라 이송되는 고장력 강판을 순차적으로 절곡 성형하는 복수의 롤 성형기 및 상기 롤 성형기 사이에 설치되며, 전술한 항 중 어느 한 항에 따른 후방에 배치된 롤 성형기의 공정에 해당하는 성형빔의 절곡 부위를 국부 가열하는 가열장치를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 고장력 강판을 성형함에 있어서 종래의 롤 성형기 사이에 고주파 유도 가열장치를 설치하여 절곡부의 국부적인 가열을 통해 롤 성형 단계별 성형성을 향상시킴으로써 새로운 생산라인의 구축 없이도 스프링 백 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고장력 강판의 절곡부에 대한 국부 가열로 롤 포밍 작업이 완료된 직선빔의 스프링 백 문제를 해결함으로써 후행 용접공정에서의 용접불량을 해소하고 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 가열기의 위치조절수단을 통해 가열 코일의 폭 방향, 높이 및 가열방향을 조절함으로써 차종 별 및 성형 공 정별 다양한 성형빔의 단면형상과 절곡부의 위치에 맞게 적응하여 가열 코일의 위치와 방향을 세팅 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도를 나타낸다.
도 2는 종래의 롤 포밍 시스템으로 제조된 범퍼빔을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치를 포함하는 롤 포밍 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 도 2의 A-A 선에서 바라본 가열장치의 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가열기의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가열기의 위치 조절에 따른 절곡부가 가열된 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모듈화된 가열 코일구조를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가열기의 구성을 개략적으로 나타낸다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 유도 가열장치 및 이를 포함하는 롤 포밍 시스템에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치를 포함하는 롤 포밍 시스템을 나타낸다.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍 시스템은 앞서 도 1에서 설명된 시스템 구성, 롤 포밍 방향을 따라 이송되는 고장력 강판을 순차적으로 절곡 성형하는 복수의 롤 성형기(예; R1 내지 R7; 일부 미도시) 및 상기 롤 성형기 사이에 설치되어 후방에 배치된 롤 성형기의 공정에 해당하는 절곡 부위를 국부 가열하는 가열장치(100)를 포함한다. 여기서, 상기 고장력 강판은 인장강도가 1GPa 이상이며, 따라서 1.5GPa급 이상의 초고장력 강판을 포함하는 것으로 이하 "성형빔"이라 명명한다. 또한, 상기 롤 성형기의 배치 개수는 위에 한정되지 않고 목적 부재의 단면형상을 제작하는데 필요한 성형 공정수에 따라 증감될 수 있다.

가열장치(100)는 배치된 복수의 롤 성형기 사이에 각각 설치될 수 있으며, 롤 포밍 방향에 따른 설치 위치에서의 전방 롤 성형기(RF)에서 입력된 성형빔의 단면형상과 후방 롤 성형기(RR)에서 성형될 절곡부의 위치를 고려하여 국부 가열하고 후방 롤 성형기(RR)로 출력하는 역할을 한다.

그러므로, 가열장치(100)는 순차적으로 배치된 복수의 롤 성형기 사이에 설치된 위치에 따라 가열해야 하는 절곡부의 위치가 달라진다. 즉, 전방에서 입력된 성형빔의 단면형상과 후방에서의 성형될 성형빔의 위치에 따라 가열해야 하는 절곡부의 위치가 결정된다.

예를 들면, 상기 도 3에서 제1 가열장치(100a)는 전방 롤 성형기(R5)로부터 입력된 강판의 제1 단면형상에서 후방 롤 성형기(R6)에서 성형될 제1 절곡부의 위치를 가열하여 후방으로 출력할 수 있다.

또한, 제2 가열장치(100b)는 전방롤 성형기(R6)로부터 입력된 강판의 제2 단면형상에서 후방 롤 성형기(R7)에서 성형될 제2 절곡부의 위치를 가열하여 후방으로 출력할 수 있다. 여기서, 상기 절곡부는 후방의 롤 포밍 공정에 따라 적어도 하나의 부위를 포함하며, 가열장치(100)는 상기 후방의 롤 포밍 공정에 해당되는 위치에 복수의 가열기를 각각 위치시키고 복수의 절곡부를 동시에 국부 가열할 수 있다.

예컨대, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 도 3의 A-A 선에서 바라본 가열장치의 구성을 나타낸다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치(100)는 고주파 유도 가열 장치로 구성될 수 있으며 스탠드(110), 고주파 발생기(120), 가열기(130), 제어기(140), 출력 케이블(150) 및 코일 리드라인(160)을 포함한다.

스탠드(110)는 성형빔이 진행하는 롤 포밍 방향이 개방된 터널형태의 구조물이며, 내부에 가열장치(100)의 주요 구성품이 장착된다.

고주파 발생기(120)는 외부 전원으로 고주파를 발생하여 출력 케이블(150)을 통해 출력한다.

가열기(130)는 스탠드(110)의 양측 벽면에 복수로 장착될 수 있으며, 고주파 발생기(120)로부터 출력되는 고주파를 이용하여 상기 성형빔의 절곡부를 급속 가열하여 연화한다. 이를 통해 후방 롤 성형기에서 성형되는 절곡부 성형성을 향상시킬 수 있다.

예컨대, 가열기(130)는 도 3과 같이 스탠드(110)의 좌측 내벽에 제1 가열기(130a)와 제2 가열기(130b), 우측 내벽에 제3 가열기(130c)와 제4 가열기(130d)가 각각 설치될 수 있다. 다만, 각 벽면의 가열기(130) 장착 개수는 이에 한정되지 않으며 후방 롤 성형기의 절곡부 개수에 따라 증감될 수 있다.

각 가열기(130a ~ 130d)는 끝단부(End point)에 형성된 가열 코일(137)이 각자 대응되는 절곡부를 대향하여 고정됨으로써 스탠드(110)를 통과하는 성형빔의 절곡부를 동시에 국부 가열할 수 있다(도 6 참조).

이러한, 가열기(130)는 각자 대응되는 절곡부의 위치에 대향하여 가열 코일(137)의 위치가 세팅 되는 위치 조절 수단을 가지며, 이와 관련된 설명은 뒤에서 자세히 설명 한다.

제어기(140)는 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍용 가열장치(100)의 전반적인 동작을 제어하며, 이를 위한 적어도 하나의 프로세서, 각종 프로그램 및 데이터를 포함한다. 또한, 도면에서는 생략되었으나 통신 인터페이스 및 터치스크린과 같은 작업자 입출력 인터페이스가 연결될 수 있다.

제어기(140)는 고주파 발생기(120)에서 발생된 고주파에 따른 전류변환을 수행하여 코일 리드라인(160)을 통해 각 가열기(130a ~ 130d)의 동작을 제어한다.

또한, 제어기(140)는 통신 인터페이스를 포함하여 외부의 서버(미도시)로부터 롤포밍 공정 단계별 성형빔의 단면형상과 절곡부의 위치정보를 수집하고, 가열장치(100)의 설치 위치를 고려하여 각 가열기(130a ~ 130d)의 위치 조절을 위한 세팅 정보를 출력할 수 있다.

여기서, 상기 서버는 공장 내 부품제조를 관리하는 중앙 시스템으로, 차종 별 롤 포밍 공정으로 제작되는 부품의 소재와 설계 데이터를 저장하고, 부품의 롤 포밍 성형 단계별 성형빔의 단면과 절곡부의 위치를 관리한다.

가령, 종래의 롤 포밍 시스템을 통하여 범퍼빔을 제작한다고 가정할 때 상기 범퍼빔은 차종 별로 단면형상과 사이즈가 상이하고, 롤 성형 단계별로도 성형빔의 단면 형상이 상이하게 변화되므로 가열기(130) 및 가열 코일(137)을 그 성형빔의 단면 폭과 높이에 맞게 매번 제작해야 하는 단점이 있다.

그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치(100)는 가열기(130)의 위치 조절 수단을 통해 가열 코일(137)의 위치 및 가열 방향의 제어가 가능하므로 성형빔의 단면 형상과 절곡부의 위치 변화에 맞게 세팅 위치를 자유롭게 조절할 수 있는 특징이 있다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 특징을 아래의 도 4 및 도 5를 통해 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가열기의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가열기의 위치 조절에 따른 절곡부가 가열된 상태를 나타낸다.

첨부된 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가열기(130)는 장착부(131), 모터(132), 스크류(133), 수평 이동체(134), 지지부(135), 절연체(136) 및 가열 코일(137)을 포함한다. 여기서, 모터(132), 스크류(133), 수평 이동체(134) 및 지지부(135)의 구성은 앞서 설명된 가열 코일(137)의 위치 세팅을 위한 위치 조절 수단으로 명명될 수 있다.

장착부(131)는 스탠드(110)의 내측 벽면에 부착되며 상면에 성형빔의 폭방향으로 가이드 레일(1311)이 형성된다.

모터(132)는 장착부(131)의 상면에 장착되어 인가되는 제어신호에 따라 작동된다.

스크류(133)는 모터(132)의 회전축에 형성되며, 모터(132)의 작동에 따라 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전된다.

수평 이동체(134)는 스크류(133)와 나사 결합되어 스크류(133)의 회전에 따라 성형빔의 폭 방향으로 이동된다. 수평 이동체(134)의 중앙에는 가이드 레일(1311)이 삽입되는 홈(1341)이 형성된다.

수평 이동체(134)는 스크류(133)의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 역할을 하며, 스크류(133)가 제1 방향으로 회전되면 앞으로 전진하고 제2 방향으로 회전되면 뒤로 후진한다.

즉, 수평 이동체(134)는 모터(132)의 작동에 따른 스크류(133)의 회전방향과 회전량에 따라 폭 방향으로의 이동방향과 이동거리가 제어된다.

지지부(135)는 복수의 지지 프레임(1351)과 힌지축(1352)을 포함하며, 선단부가 수평 이동체(134)의 측면에 결합되고 끝단부(End point)에 절연체(136)와 가열 코일(137)이 결합된다.

예컨대, 지지부(135)는 수평 이동체(134)에 결합되는 제1 지지 프레임(1351a), 상기 제1 지지 프레임(1351a)과 제1 힌지축(1352a)으로 결합되어 회전각도의 변경에 따라 가열 코일(137)의 높이가 조절되는 제2 지지 프레임(1351b), 상기 제2 지지 프레임(1351b)과 제2 힌지축(1352b)으로 결합되어 회전각도의 변경에 따라 가열 코일(137)의 가열 방향이 조절되는 제3 지지 프레임(1351c)을 포함한다.

제1 힌지축(1352a)과 제2 힌지축(1352b)은 각각 가열 코일(137)의 높이와 방향이 미세 조절된 상태에서 볼팅을 통해 고정 결합될 수 있다. 이때, 제1 힌지축(1352a)과 제2 힌지축(1352b)의 각도는 제어기(140)에서 출력되는 세팅 정보를 참조하여 조절될 수 있다.

즉, 제어기(140)는 가열 코일(137)을 절곡부를 대향하는 위치로 이동시키기 위해 연산된 상기 세팅 정보를 참조하여 수평 이동체(134) 폭방향으로 이동시킨다. 이후, 상기 세팅 정보를 참조하여 제1 힌지축(1352a)에 연결된 제2 지지 프레임(1351b)의 각도 값을 출력하여 높이 조절을 유도하고, 제2 힌지축(1352b)에 연결된 제3 지지 프레임(1351c)의 각도 값을 출력하여 가열 코일(137)의 가열 방향을 유도할 수 있다.

절연체(136)는 제3 지지 프레임(1351c)에 부착되어 코일에서 발생되는 열을 차단한다.

가열 코일(137)은 절연체(136)에 부착된 상태로 성형빔의 절곡부를 향해 세팅되어 국부적으로 열을 가한다.

이때, 가열 코일(137)은 열 전달 효율을 위해 성형빔의 단면형상에 따라 평면 또는 일정각도 구부러진 형태로 구성될 수 있다.

예컨대, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모듈화된 가열 코일구조를 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가열 코일(137)은 성형빔의 단면형상에 맞게 유사한 형태의 단면으로 구성될 수 있다.

이러한, 가열 코일(137)은 절연체(136) 및 제3 지지 프레임(1351c)과의 일체 결합으로 모듈화되어 차종 및 단면형상의 변경으로 가열장치(100)을 초기 세팅하는 경우 성형빔의 단면형상과 필요 공정에 따라 모듈 단위로 교체될 장착될 수 있다.

예컨대, 가열장치(100)가 롤 성형기 사이에 설치된 상태에서, 도 7(A)와 같이 입력된 성형빔의 단면형상에서 후방 롤 포밍 공정에서 성형될 절곡부의 위치가 평면에 위치하는 경우 가열 코일(137) 및 절연체(136)가 평면 형태인 제1 코일 모듈을 가열기(130)의 끝단부에 장착하여 사용할 수 있다.

이후에, 차종변경 또는 부재의 단면 형상 변경 등을 이유로 동일한 상기 설치 위치에서, 도 7(B)와 같이 후방 롤 포밍 공정에서의 성형될 절곡부의 위치가 입력된 성형빔의 단면형상에서 절곡된 부분에 위치하는 경우 가열 코일(137) 및 절연체(136)가 일정각도 구부러진 형태인 제2 코일 모듈을 가열기(130)에 교체 장착하여 사용할 수 있다.

이때, 상기 가열 코일(137) 및 절연체(136)가 구부러진 각도는 적어도 90도를 초과하여 설정되며, 바람직한 하나의 실시 예로 약120도로 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

이처럼, 가열기(130)의 끝단부에 장착되는 가열 코일을 모듈화하여 성형빔의 단면형상에 따라 자유롭게 교체 함으로써 다양한 단면형상의 절곡부에 적응하여 효율적인 열 전달을 수행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 고장력 강판을 성형함에 있어서 종래의 롤 성형기 사이에 고주파 유도 가열장치를 설치하여 절곡부의 국부적인 가열을 통해 롤 성형 단계별 성형성을 향상시킴으로써 새로운 생산라인의 추축 없이 스프링 백 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고장력 강판의 절곡부에 대한 국부 가열로 롤 포밍 작업이 완료된 직선빔의 스프링 백 문제를 해결함으로써 후행 용접단계(예; 도 1의 S5)의 용접불량을 해소하고 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 가열기의 위치조절수단을 통해 가열 코일의 폭 방향, 높이 및 가열방향을 조절함으로써 차종 별 및 성형 공 정별 다양한 성형빔의 단면형상과 절곡부의 위치에 적응하여 가열 코일의 위치와 방향을 세팅 할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 도 5에 도시한 본 발명의 실시 예에서는 가열기(130)의 폭 방향 조절수단으로 모터(132), 스크류(133) 및 수평 이동체(134)가 구성된 것으로 설명하였으나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 실린더를 통해 구현할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가열기의 구성을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가열기(130)는 도 4에서의 모터(132), 스크류(133), 수평 이동체(134)로 구성된 폭 방향조절 수단이 실린더(138) 및 피스톤(139)으로 구성되고, 피스톤(139)에 지지부(135)가 연결된 구조를 갖는 점만 상이하다.

즉, 실린더(138)는 제어기(140)에서 인가되는 제어신호에 따라 피스톤(139)을 전진 또는 후진하여 가열 코일(137)을 성형빔의 폭 방향으로 이동시킬 수 있는 이점이 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 언코일러 2: 스트레이트너
3: 브레이크 프레스 4: 롤 포밍 유닛
5: 레이저 용접기 6: 라운드 벤더
10: 강판 20: 강판패널
30: 직선빔 40: 범퍼빔
100: 가열장치 110: 스탠드
120: 고주파 발생기 130: 가열기
131: 장착부 132: 모터
133: 스크류 134: 수평 이동체
135: 지지부 1351: 지지 프레임
1352: 힌지축 136: 절연체
137: 가열 코일 138: 실린더
139: 피스톤 로드 140: 제어기
150: 출력 케이블 160: 코일 리드라인

Claims (15)

1. 롤 포밍 시스템의 롤 포밍 방향을 따라 이송되는 고장력 강판을 순차적으로 절곡 성형하는 복수의 롤 성형기 사이에 설치되는 가열장치에 있어서,
   터널 형상으로 상기 롤 포밍 방향이 개방된 스탠드;
   고주파를 발생하여 출력 케이블을 통해 출력하는 고주파 발생기;
   상기 스탠드의 양측 내벽에 각각 장착되며, 상기 고주파를 이용하여 후방 롤 성형기에서 성형되는 성형빔의 절곡부를 국부 가열하는 가열기; 및
   상기 고주파 발생기에서 발생된 고주파에 따른 전류변환을 수행하여 상기 가열기의 동작을 제어하는 제어기;를 포함하되,
   상기 가열기는 상기 스탠드의 내벽에 부착되며 상면에 상기 성형빔의 폭 방향으로 가이드 레일이 형성된 장착부; 상기 장착부의 상면에 장착되어 상기 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 작동되는 모터; 상기 모터의 작동에 따라 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전되는 스크류; 상기 스크류와 나사 결합되고 스크류의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 성형빔의 폭 방향으로 이동되는 수평 이동체; 및 복수의 지지 프레임과 힌지축을 포함하며, 선단부가 상기 수평 이동체의 측면에 결합되고 끝단부에 절연체와 가열 코일이 결합되는 지지부;를 포함하는 가열장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가열기는
   전방 롤 성형기에서 입력되는 상기 성형빔의 단면형상을 고려한 후방 롤 성형기에서 성형되는 절곡부를 향하도록 가열 코일의 위치와 가열방향이 세팅되는 위치 조절 수단을 포함하는 가열장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 수평 이동체는 중앙에 상기 폭 방향으로 상기 가이드 레일이 삽입되는 홈이 형성된 가열장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 수평 이동체는
   상기 모터의 작동에 따른 상기 스크류의 회전방향과 회전량에 따라 상기 폭 방향으로의 이동방향과 이동거리가 제어되는 가열장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수평 이동체는
   상기 스크류가 제1 방향으로 회전되면 전진하고 제2 방향으로 회전되면 뒤로 후진하는 가열장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 지지부는
   상기 수평 이동체에 결합되는 제1 지지 프레임;
   상기 제1 지지 프레임과 제1 힌지축으로 결합되어 회전각도의 변경에 따라 상기 가열 코일의 높이가 조절되는 제2 지지 프레임; 및
   상기 제2 지지 프레임과 제2 힌지축으로 결합되어 회전각도의 변경에 따라 상기 가열 코일의 가열 방향이 조절되는 제3 지지 프레임;
   을 포함하는 가열장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 힌지축과 제2 힌지축은 각각 상기 가열 코일의 높이와 방향이 상기 절곡부를 향하도록 미세 조절된 상태에서 볼팅을 통해 고정되는 가열장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 절연체는 상기 제3 지지 프레임에 부착되어 코일에서 발생되는 열을 차단하고,
   상기 가열 코일은 상기 절연체에 부착된 상태로 상기 절곡부를 향해 세팅되어 열을 가하는 가열장치.
10. 제7항에 있어서,
    상기 가열 코일은
    상기 절곡부가 위치하는 성형빔의 단면형상에 대응하여 평면 또는 일정각도 구부러진 형태로 제작되며, 상기 절연체 및 제3 지지 프레임과 일체의 모듈로 결합되는 가열장치.
    
    
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