KR20070101348A

KR20070101348A - 유압 성형에 의한 제품 제조 라인 및 제품 제조 방법

Info

Publication number: KR20070101348A
Application number: KR1020077019411A
Authority: KR
Inventors: 라르스 잉바르손
Original assignee: 오르틱 3디 아베
Priority date: 2005-02-08
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-10-16
Also published as: EP1850983B1; SE0500298L; CN101115575A; RU2007128578A; US7441432B2; JP2008529797A; EP1850983A4; WO2006085811A1; EP1850983A1; US20080110222A1; BRPI0607313A2; RU2389579C2; ATE540767T1; SE528939C2

Abstract

유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 제조 라인이: 코일(13)로부터 스틸 스트립(12)을 풀어내기 위한 디코일러(11), 상기 스틸 스트립을 튜브(16)로 폴딩하기 위한 롤-형성 유닛(14), 상기 스틸 스트립의 엣지들을 서로 용접하기 위한 용접 유닛(17), 튜브가 성형되고 용접됨에 따라 완성된 튜브를 수용하도록 개방될 수 있는 몰드(19, 20)를 포함하는 유압 성형 유닛(18), 완성된 제품(23)이 상기 유압 성형 유닛으로부터 제거된 후에 그 완성된 제품을 절단하기 위한 절단 유닛(24, 25), 상기 튜브의 양 단부에서 상기 튜브를 실링하기 위한 실링 장치(30-33; 35-39), 및 튜브를 압력하에 위치시키기 위해 상기 실링 장치들 중 하나를 통해 압력 매체를 공급하기 위한 공급 라인(38)을 포함한다. 본 발명은 또한 그러한 제조 라인내에서 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

유압 성형에 의한 제품 제조 라인 및 제품 제조 방법{A METHOD AND A PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING A PRODUCT BY HYDROFORMING}

본 발명은 유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 제조 라인 및 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 유압 성형중에, 단일형 튜브-형성 브랭크(single tube-formed blank)가 몰드내로 위치되고 압력을 받음으로써, 몰드와 접촉하여 유체정역학적(hydrostatically)으로 성형된다. 몰드가 개방되고, 제품이 꺼내어지며, 새로운 브랭크로 대체된다.

본 발명의 목적은 유압 성형된 제품의 제조를 단순화하고 비용을 절감하기 위한 것이며, 또한 완전한 제조 공정의 자동화를 가능하게 하는 것이다.

전술한 목적은 원칙적으로 이하의 연속적인 작업: 즉, 코일로부터 스트립을 풀고(unrolling) 상기 스트립을 튜브로 직접적으로 성형하는 단계로서, 상기 스트립은 함께 용접되어 유압 성형을 위한 몰드내로 도입되며, 상기 몰드는 앞서 성형된 제품이 제거될 수 있도록 개방된 상태로 유지되는 스트립 성형 단계, 앞서 성형된 제품이 제거될 때 상기 튜브의 공급을 중단하는 단계, 상기 몰드를 폐쇄하는 단계, 상기 튜브의 양 단부를 실링(sealing)하고 상기 튜브를 압력하에 위치시켜 제품으로 성형시키는 단계, 상기 몰드를 개방하는 단계, 상기 튜브의 제조를 재시작하는 단계, 공급을 중단시키는 단계, 완성된 제품을 절단하는 단계, 및 새로운 제품을 유압 성형하는 단계에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 제조 라인은 코일로부터 스틸 스트립을 풀어내기 위한 디코일러(decoiler), 상기 스틸 스트립을 튜브로 폴딩(folding; 구부리는 작업)하기 위한 롤-형성 유닛, 상기 스틸 스트립의 엣지(edge)들을 서로 용접하기 위한 용접 유닛, 튜브가 성형되고 용접되었을 때 마무리된 튜브를 수용하도록 개방될 수 있는 몰드를 포함하는 유압 성형 유닛, 완성된 제품이 상기 유압 성형 유닛으로부터 제거된 후에 그 완성된 제품을 절단하기 위한 절단 유닛, 상기 튜브의 양 단부에서 상기 튜브를 실링하기 위한 실링 장치, 및 튜브를 압력하에 위치시키기 위해 상기 실링 장치들 중 하나를 통해 압력 매체를 공급하기 위한 공급 라인을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 제조 라인의 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 제조 라인의 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제조 라인의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.

도면들을 참조하면, 코일(13)로부터 스틸 스트립(12)을 풀어내기 위한 디코일러(11)가 도시되어 있다. 개략적으로 도시된 바와 같이, 스트립은 성형 롤러(15)를 구비하는 롤-형성 유닛(14)을 통해 안내된다. 스트립은 롤-형성 유닛내 에서 튜브(16)로 성공적으로 구부러지며, 그러한 튜브가 고정식 용접 유닛을 통과할 때 튜브의 길이방향 시임(seam)이 용접 유닛(17)에 의해 서로 용접된다. 도시된 바와 같이, 튜브는 원형 단면을 가질 것이다. 롤-형성 유닛은 또한 스틸 스트립을 위한 공급 장치를 구성한다.

개략적으로 도시된 바와 같이, 유압 성형 유닛(18)은 용접 유닛에 후속하여 위치된다. 유압 성형 유닛은 몰드를 구비하며, 상기 몰드는 두 개의 몰딩 부분 즉, 상부 부분(19) 및 하부 부분(20)으로 이루어진다. 도 1에서는 몰드가 폐쇄 상태로 도시되어 있으며, 그 몰드는 기계적 동력에 의해 하부 부분이 도 3의 화살표(21)로 도시된 바와 같이 아래쪽으로 변위되고 상부 부분이 화살표(23)로 도시된 바와 같이 위쪽으로 변위됨으로써 개방될 수 있다. 도 2에는 몰드 부분들이 도시되어 있지 않지만, 그 내부 형상은 표시되어 있다.

튜브(16)가 형성되었을 때, 앞선 제조 사이클에서 형성된 제품(23)이 몰드로부터 제거될 수 있도록 그리고 동시에 튜브(16)가 제조 중에 몰드내로 연속적으로 공급될 수 있도록, 몰드(19, 20)가 개방상태로 유지된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유압 성형된 제품(23)이 몰드(19, 20)로부터 제거될 때, 튜브의 제조가 중단되고 원형 톱날(25)을 가지는 절단 유닛에 의해 튜브(16)가 절단된다. 제품이 절단되었으면, 제품(23)은 후속하여 배출 유닛(26)으로 이동된다. 제품(23)이 몰드로부터 제거되었을 때, 몰드는 도 1에 도시된 바와 같이 튜브(16) 둘레로 폐쇄될 수 있으며, 그 몰드내의 튜브가 유압 성형될 수 있다. 도 1에는 절단되기 전의 제품(23)이 도시되어 있으며, 도 2에는 절단된 후의 제품이 도시되어 있다.

새롭게 형성된 제품(27)을 포함하는 폐쇄된 몰드(19, 20)가 도시된 도 3을 참조하여, 유압 성형 프로세스를 보다 구체적으로 설명한다. 원뿔형 스틸 링(30)이 몰드의 유입구측에 위치되며, 상기 스틸 링은 튜브(16)의 내측벽에 끼워지고 스포크(29)를 이용하여 튜브(31) 형태의 홀더에 장착된 상태에서 축방향으로 고정되면서 방사상 방향으로는 특정량의 탄성을 가진다. 스틸 링(30)은 튜브의 제조 중에 튜브가 그 스틸 링을 통해 활주할 수 있게 허용하며, 상기 스포크(29)는 링이 팽창할 수 있게 허용한다. 로드(32)가 튜브(31) 및 스틸 링(30)을 통해 연장하며, 이러한 로드는 원뿔형 플러그(33)를 지지하며, 상기 로드는 스틸로 제조될 수 있다. 도 1에 명확하게 도시된 바와 같이, 튜브(16)가 아직 폐쇄 용접되지 않은 곳에 홀더(34)가 위치됨으로써, 그 홀더가 튜브(34) 및 로드(32)를 지지할 수 있게 된다. 그에 따라, 튜브 프로파일(16)을 폐쇄하기 위해 롤-형성 유닛은 홀더 다음에 최종 성형 위치를 가지며, 그러한 최종 성형 위치는 도면에 도시되어 있지 않다.

또한, 원뿔형 스틸 링(35) 및 원뿔형 플러그(36)가 몰드(19, 20)의 다른 단부에 위치된다. 플러그(36)가 로드(37)에 부착되고, 압력 매체를 위한 공급 채널(38)이 로드 및 플러그를 통해 연장한다. 플러그(36) 및 스틸 링(35)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 축선(I)을 중심으로 피봇될 수 있는 아암(39)에 의해 지지된다. 아암(39)은 도 1 및 도 3에 도시되어 있지 않다. 상기 아암은 튜브(31)가 링(30)을 지지하는 것과 동일한 방식으로 링(35)을 지지한다. 구성요소 '35-39'에 의해 형성된 조립체가, 플러그 및 스틸 링이 튜브(16)의 단부로 피봇된 상태로 도시되어 있다. 점선은 상기 조립체(구성요소 35-39)가 멀리 피봇된 상태를 도시한다. 대안적으로, 다른 원뿔형 플러그(33)를 통해 압력 매체를 공급할 수도 있을 것이다.

튜브(16)가 몰드(19, 20)내에 있는 동안에 튜브(16)를 압력하에 위치시키기 위해, 로드들이 동력 유닛에 의해 외측으로 당겨짐으로써 플러그(33, 36)가 링(30, 35)과 함께 시일을 형성하는 초기 위치에 도달하며, 그러한 위치에서 튜브(16)와 함께 시일을 형성하는 초기 위치까지 링을 탄성적으로 팽창시킨다. 링이 팽창되어 시일을 형성하는 것이 유리한데, 이는 그러한 것이 누설을 최소화하고 튜브(16)에 대한 초기 마찰을 제공하기 때문이나, 이러한 것이 반드시 필수적인 것은 아니다. 압력 매체가 채널(38)을 통해 공급되고, 매체의 압력이 플러그(33, 36)에 외측방향 힘을 제공하며, 상기 플러그들은 팽창 방향으로 링과 상호작용함으로써 튜브(16)에 대한 증대된 수직 힘을 획득하며, 그러한 수직 힘은 몰드(19, 20)에 대해 방사상으로 지지된다. 스포크(29)는 링(30)의 이러한 팽창을 허용하며, 링(35)은 동일한 방식으로 팽창된다. 단부-시일의 자체-록킹(self-locking)이 이러한 방식으로 얻어지며, 그에 따라 시일을 얻기 위해 큰 외부 축방향 힘을 인가할 필요가 없다. 따라서, 단부들을 실링하기 위한 장치가 작아지고, 단순해지며, 저렴해 질 수 있으며, 제조 라인의 구성을 단순화시킬 수 있다. 로드(32, 34)를 제어하기 위한 기계-작동식 장치가 도시되어 있지 않다. 압력이 방출되고 플러그(33, 36)가 로드(32, 37)에 의해 내측으로 변위될 때, 링(30, 35)이 탄성적으로 수축되고 유닛(35-39)이 도 1에 점선으로 도시된 위치까지 외측으로 피봇될 수 있다. 몰드(19, 20)가 다시 개방될 수 있고, 롤-형성 유닛이 다시 튜브(16)를 몰드내로 밀어넣고 형성된 제품을 몰드로부터 밀어낼 수 있다.

플러그(33, 36) 및 링(30, 35) 모두가 원뿔형상을 가지는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 비록 도시된 실시예가 바람직하나, 링이나 플러그 중 하나가 원뿔형상을 가지는 것만으로도 충분할 것이다.

오일 및 물 현택액(suspension)이 종래 방식에 따라 압력 매체로서 이용될 수 있을 것이다.

제조 프로세스에 의해, 스틸 스트립의 풀림으로부터 완전히 유압 성형된 제품 제거까지의 완전한 자동화가 단순한 방식으로 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

롤-형성 및 유압 성형 모두는 이미 확립된 기술이며, 그에 따라 그에 대해서는 구체적으로 설명하지 않는다. 롤-형성된 튜브가 원형 단면을 반드시 가질 필요는 없으며, 어떠한 단면도 가질 수 있을 것이다. 길이를 따라 일정한 단면을 가질 필요도 없고, 상황에 따라 현존하는 롤-형성 유닛이 그러한 튜브를 성형할 수도 있을 것이다.

Claims

유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 제조 라인에 있어서,

코일(13)로부터 스틸 스트립(12)을 풀어내기 위한 디코일러(11),

상기 스틸 스트립을 튜브(16)로 폴딩하기 위한 롤-형성 유닛(14),

상기 스틸 스트립의 엣지들을 서로 용접하기 위한 용접 유닛(17),

튜브가 성형되고 용접됨에 따라 완성된 튜브를 수용하도록 개방될 수 있는 몰드(19, 20)를 포함하는 유압 성형 유닛(18),

완성된 제품(23)이 상기 유압 성형 유닛으로부터 제거된 후에 그 완성된 제품을 절단하기 위한 절단 유닛(24, 25),

상기 튜브의 양 단부에서 상기 튜브를 실링하기 위한 실링 장치(30-33; 35-39), 및

튜브를 압력하에 위치시키기 위해 상기 실링 장치들 중 하나를 통해 압력 매체를 공급하기 위한 공급 라인(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 제조 라인.
제 1 항에 있어서,

상기 실링 장치(30-33; 35-39)가 상기 튜브(16)의 내측 표면내로 끼워지는 얇은 벽을 가지는 링(30, 35), 상기 링의 축방향 내측으로 장착되고 축방향을 따라 변위될 수 있는 플러그(33, 36)를 포함하며,

상기 링 및 플러그가 상기 튜브(16) 내부의 자체-록킹인 시일을 함께 형성하도록 상기 링 및 플러그 중 하나 이상이 원뿔 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 제조 라인.
제 2 항에 있어서,

상기 링(30, 35)과 함께 시일을 형성하고 상기 링을 외측 탄성 인장하에 위치시키도록 상기 플러그(33, 36)를 외측으로 초기에 당기기 위한 장치(32, 37)를 특징으로 하는 유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 제조 라인.
유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 방법에 있어서,

스트립(12)이 롤(13)로부터 풀려지고 튜브(16)로 직접적으로 성형되며, 상기 스트립은 함께 용접되어 유압 성형을 위한 몰드(19, 20)내로 도입되며, 상기 몰드는 앞서 성형된 제품이 제거될 수 있도록 개방된 상태로 유지되며, 상기 앞서 성형된 제품이 제거될 때 상기 튜브의 공급이 중단되며, 상기 몰드가 폐쇄되고, 상기 튜브의 양 단부가 실링되고 상기 튜브가 압력하에 위치됨으로써 제품으로 성형되며, 상기 몰드가 개방되고, 상기 튜브의 제조가 재시작되며, 공급이 중단되며, 완성된 제품이 절단되며, 그리고 새로운 제품이 유압 성형되는 것을 특징으로 하는 유압 성형을 통해 제품을 제조하기 위한 방법.