KR20100078724A

KR20100078724A - 롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20100078724A
Application number: KR1020080137067A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 김동규
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-07-08
Also published as: KR101085820B1

Abstract

본 발명은 롤 포밍 시스템의 각각의 롤 포머에 구성되는 양측 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극은 모터구동에 의해 자동으로 설정한 후, 성형 반력에 의해 미세하게 변형되는 상부 및 하부 성형롤 간의 미세 간극은 압전소자의 특성을 이용한 압전블록을 통하여 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법을 제공한다.

롤 포머, 성형롤, 성형압, 조정장치, 압전블록, 갭 센서

Description

롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법{FORMING PRESSURE ADJUSTING DEVICE FOR ROLL FORMER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 포밍 시스템의 각각의 롤 포머에 구성되는 양측 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 설정한 후, 성형 반력에 의해 미세하게 변형되는 상부 및 하부 성형롤 간의 미세 간극은 압전블록을 통하여 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 직선타입의 빔류의 성형은 상부 성형롤과 하부 성형롤로 구성되는 롤 포머를 10단 이상으로 일렬 배치하여 공급되는 소재를 다양한 형상으로 절곡하여 성형하는 롤 포밍 시스템에 의해 이루어진다.

이러한 롤 포밍 시스템 및 그 공정은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 공급되는 코일(200)을 풀어주는 언코일러(201)가 공정라인 전방에 구성되어 언코일 단계(S110)를 이루고, 상기 언코일러(201)로부터 풀려 나온 띠상의 코일(200)을 평판의 띠상 강판패널(250)로 펴주는 스트레이트너(203)가 그 후방에 구비되어 스트레이트닝 단계(S120)를 이룬다.

그리고 상기 스트레이트너(203)의 후방에는 스트레이트너(203)로부터 공급된 띠상 강판패널(250)에, 성형될 성형빔의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스(205)가 구비되어 피어싱 단계(S130)를 진행한다.

또한, 상기한 10단 이상의 롤 포머(R1~R7; 일부 미도시)들로 구성되는 롤 포머 유닛(207)은 상기 브레이크 프레스(205)의 후방에 배치되어 상기 언코일러(201), 스트레이트너(203), 및 브레이크 프레스(205)를 거쳐 공급되는 띠상의 강판패널(250)을 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔의 형상으로 롤 포밍 성형하는 롤 포밍 단계(S140)를 진행하게 된다.

그리고 상기 롤 포머 유닛(207)의 후방에는 일정 곡률을 갖는 롤 포밍 성형품의 곡률을 성형하기 위한 다수개의 좌우측 곡률 성형롤로 구성되는 라운드 벤더(209)가 구비되어 성형하고자하는 곡률의 반경을 따라 설치하여 롤 포밍 성형을 완료한 상기 성형빔을 통과시킴으로써 일정 곡률의 완성품을 제조하는 벤딩단계(S150)를 이루게 된다.

이러한 롤 포밍 시스템에 있어서, 각 롤 포머(R1~R7)에 구성되는 상부 및 하부 성형롤은 초기 소재 투입 시, 그 성형 반력에 의해 상부 성형롤과 하부 성형롤 간에 간극 편차(Gap Deviation)가 발생하거나 소재의 두께가 변경되는 경우에 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간에 간극을 조정하여야 한다.

그러나 종전에는 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 좌우측 간극 조정을 위하여 작업자가 일일이 갭 게이지를 이용하여 각 성형롤 간의 간극을 측정하여 다시 셋팅(setting)하여 왔으나, 정밀한 간극 설정이 어렵기 때문에 이로 인한 상부 및 하부 성형롤 간의 좌우 성형 편차가 발생하고, 이로 인한 성형압의 차이로 제품에 뒤틀림 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 롤 포밍 시스템의 각각의 롤 포머에 구성되는 양측 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극은 모터구동에 의해 자동으로 설정한 후, 성형 반력에 의해 미세하게 변형되는 상부 및 하부 성형롤 간의 미세 간극은 압전소자의 특성을 이용한 압전블록을 통하여 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 롤 포머용 성형압 조정장치는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 상호 일정간격을 두고 배치되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임의 하부에 구성되는 고정블록에 회전축을 통하여 설치되는 하부 성형롤; 상기 하부 성형롤에 평행하게 그 상부에서 배치되며, 상기 양측 지주 프레임의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록에 회전축을 통하여 설치되는 상부 성형롤을 포함하는 롤 포머에 있어서,

상기 롤 포머의 상기 각 지주 프레임의 상단에 설치되며, 중앙에는 상하방향으로 슬라이드 홀이 형성되는 베이스 블록; 상기 각 슬라이딩 블록의 상부에 일체로 고정되어 제어기의 전압신호에 따라 상하방향 길이가 가변되는 압전블록; 상기 각 베이스 블록의 슬라이드 홀에 삽입되며, 상부 내측에는 스크루 홀이 형성되고, 하단은 상기 압전블록의 상단면에 일체로 고정되는 스크루 하우징; 상기 각 베이스 블록의 상면에 설치되며, 회전축은 스크루로 형성되어 상기 스크루 하우징의 스크루 홀에 치합되어 체결되는 스크루 모터; 상기 각 고정블록의 상단 중앙에 설치되어 상기 슬라이딩 블록 하면과의 간극을 검출하여 그 신호를 상기 제어기에 출력하는 갭 센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 각 스크루 하우징은 원형의 봉 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 각 스크루 모터는 상기 제어기의 제어신호에 따라 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 각 갭 센서는 레이저 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제어기는 상기 롤 포머의 구동 전에는 상기 각 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 스크루 모터의 회전수 및 회전방향을 제어하는 모터제어신호를 출력하고, 상기 롤 포머의 구동 후에는 상기 각 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 미세 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 압전블록의 상하방향 길이를 가변 제어하기 위한 전압신호를 출력하는 제어로직을 포함한다.

그리고 상기한 롤 포머용 성형압 조정장치의 제어방법은 롤 포머의 구동 전에는 양측 고정블록에 대한 각 슬라이딩 블록 간의 간극을 검출하는 양측 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 슬라이딩 블록의 위치를 제어하는 양측 스크루 모터의 회전수 및 회전방향을 제어하는 모터제어신호를 출력하고, 상기 롤 포머의 구동 후에는 상기 양측 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 미세 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 양측 슬라이딩 블록에 구성되어 각 슬라이딩 블록의 위치를 미세하게 제어하는 각 압전블록의 상하방향 길이를 가변 제어하기 위한 전압신호를 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법에 의하면, 롤 포밍 시스템의 각각의 롤 포머에 구성되는 양측 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 모터구동에 의해 자동으로 설정한 후, 성형 반력에 의해 미세하게 변형되는 상부 및 하부 성형롤 간의 메시 간극은 압전소자의 특성을 이용한 압전블록을 통하여 정밀하게 제어할 수 있도록 함으로써 소재의 두께 등에 따른 간극 편차를 정확하게 조정하여 성형롤의 좌우 성형압을 고르게 하는 효과가 있다.

이로 인해, 롤 포밍용 성형빔이 성형롤의 좌우 간극 편차에 의해 발생되는 성형압의 불균일에 의한 종전의 뒤틀김 현상을 미연에 방지하는 등의 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 성형압 조정장치가 적용된 롤 포머의 정 단면도이고, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.

먼저, 본 실시예에 따른 롤 포머용 성형압 조정장치가 적용되는 롤 포머의 구성을 살펴보면, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 하부에 베이스 플레이트(1)가 구비된다.

상기 베이스 플레이트(1) 상에는 양측에 상호 일정간격을 두고 한 쌍의 지주 프레임(3)이 구성된다.

상기 양측 지주 프레임(3)의 하부에는 각각 고정블록(5)이 설치되며, 상기 각 고정블록(5)에는 그 회전축(7)을 통하여 하부 성형롤(9)이 회전 가능하도록 설치된다.

여기서, 상기 하부 성형롤(9)의 회전축(7)은 각 고정블록(5)에 베어링(11)을 통하여 설치된다.

그리고 상기 하부 성형롤(9)에 평행하게 그 상부에 상부 성형롤(13)이 배치되는데, 상기 상부 성형롤(13)은 상기 양측 지주 프레임(3)의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록(15)에 그 회전축(17)을 통하여 설치된다.

여기서, 상기 각 슬라이딩 블록(15)은 상기 양측 지주 프레임(3)에 형성된 슬라이딩 홈(19)을 통하여 상하방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다.

또한, 상기 상부 성형롤(13)의 회전축(17)은 상기 각 슬라이딩 블록(15)에 베어링(11)을 통하여 설치된다.

이러한 구성의 롤 포머에 적용되는 본 실시예에 따른 롤 포머용 성형압 조정장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 롤 포머의 상기 각 지주 프레임(3)의 상 단에 베이스 블록(21)이 설치된다. 상기 베이스 블록(21)은 그 중앙에 상하방향으로 슬라이드 홀(H)이 형성된다.

그리고 상기 각 슬라이딩 블록(15)의 상부에는 압전블록(23)이 일체로 고정 설치되는데, 상기 각 압전블록(23)은 제어기(C)의 전압신호에 따라 상하방향 길이가 가변되어 상기 슬라이딩 블록(15)의 위치를 이동시키도록 설치된다.

또한, 상기 베이스 블록(21)과 상기 압전블록(23) 사이에는 스크루 하우징(25)이 설치된다.

즉, 상기 스크루 하우징(25)은 그 상부 내측에 스크루 홀(SH)이 형성되며, 그 상측이 상기 베이스 블록(21)의 슬라이드 홀(H)에 삽입되고, 그 하단이 상기 압전블록(23)의 상단면에 일체로 고정 설치된다.

여기서, 상기 스크루 하우징(25)은 원형의 봉 형상으로 형성된다.

한편, 상기 각 베이스 블록(21)의 상면에는 스크루 모터(M) 설치되는데, 상기 스크루 모터(M)는 그 회전축이 스크루(27)로 형성되어 상기 스크루 하우징(25)의 스크루 홀(SH)에 치합되어 체결된다.

여기서, 상기 각 스크루 모터(M)는 상기 제어기(C)의 제어신호에 따라 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 고정블록(5)의 상단 중앙에는 각각 갭 센서(S)가 설치되어 상기 슬라이딩 블록(15) 하면과의 간극(G)을 검출하여 그 신호를 상기 제어기(C)에 출력하도록 구성된다.

여기서, 상기 각 갭 센서(S)는 레이저 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 제어기(C)는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 롤 포머의 구동 전에는 상기 각 갭 센서(S)로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(3) 간의 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 스크루 모터(M)의 회전수 및 회전방향을 제어하는 모터제어신호를 출력하고, 상기 롤 포머의 구동 후에는 상기 각 갭 센서(S)로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 미세 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 압전블록(23)의 상하방향 길이를 가변 제어하기 위한 전압신호를 출력하는 제어로직을 갖는다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 롤 포머용 성형압 조정장치의 작동은, 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 각 롤 포머(R1~R7)에 구성되는 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9)에 초기 소재 투입 전에, 투입할 소재별 맵 테이블의 설정값에 맞게 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 간극(G)을 자동으로 조정하게 된다.

즉, 상기 제어기(C)는 상기 롤 포머의 구동 전에, 상기 각 갭 센서(S)로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(3) 간의 간극값으로 연산하여 투입할 소재별로 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 스크루 모터(M)의 회전수 및 회전방향을 제어하는 모터제어신호를 출력하게 된다.

이에 따라, 상기 양측 스크루 모터(M)는 그 회전축인 스크루(27)가 스크루 하우징(25)과 체결되거나 풀리면서 각 슬라이딩 블록(15)을 상하로 이동시키게 된다.

이때, 상기 제어기(C)는 각 갭 센서(S)로부터 출력되는 간극 신호를 피드백하면서 양측 스크루 모터(M)를 각각 구동 제어하여 각 슬라이딩 블록(15)에 회전축(17)을 통하여 설치된 상부 성형롤(13)의 좌우측을 위치가 고정된 하부 성형롤(9)에 대하여 상하방향으로 이동시켜 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 좌우측 간극 편차를 없애도록 재 설정하게 된다.

이후, 상기 제어기(C)는 상기 롤 포머의 구동 후에 상기 각 갭 센서(S)로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 미세 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 압전블록(23)의 상하방향 길이(l)를 가변 제어하기 위한 전압신호를 출력하게 된다.

이에 따라, 상기 양측 압전블록(23)은 그 상하방향 길이(l)를 가변하면서 상기 각 슬라이딩 블록(15)의 상하방향 위치를 조정하여 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 미세 간극을 조정하게 된다.

즉, 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 미세 간극은 상기 스크루 모터(M)의 회전축인 스크루(27)와 스크루 하우징(25) 사이의 스크루 치 사이의 간극 편차에 의해 발생되는 것으로, 상기 롤 포머의 구동 전에 스크루 모터(M)의 구동 제어를 통하여 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 간극을 이미 설정함에도 불구하고, 롤 포머의 구동 시에는 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 성형압에 의해 상기 상부 성형롤(13)에 작용되는 성형 반력의 영향으로 발생된다.

따라서, 본 실시예에 따른 롤 포머용 성형압 조정장치 및 그 제어방법을 통 하여 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 좌우측 간극 조정을 위하여 종전과 같이, 작업자가 일일이 갭 게이지를 이용하여 각 성형롤 간의 간극(G)을 측정할 필요가 없으며, 정밀한 미세 간극 설정을 가능하게 하여 성형롤 간의 좌우 성형 편차 발생을 방지하고, 양호한 제품 품질을 보장할 수 있게 된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 게시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 성형압 조정장치가 적용된 롤 포머의 정 단면도이다.

도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤 포머용 성형압 조정장치의 작동 상태도이다.

도 5는 도 4의 B-B 선에 따른 단면도이다.

Claims

베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 상호 일정간격을 두고 배치되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임의 하부에 구성되는 고정블록에 회전축을 통하여 설치되는 하부 성형롤; 상기 하부 성형롤에 평행하게 그 상부에서 배치되며, 상기 양측 지주 프레임의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록에 회전축을 통하여 설치되는 상부 성형롤을 포함하는 롤 포머에 있어서,

상기 롤 포머의 상기 각 지주 프레임의 상단에 설치되며, 중앙에는 상하방향으로 슬라이드 홀이 형성되는 베이스 블록;

상기 각 슬라이딩 블록의 상부에 일체로 고정되어 제어기의 전압신호에 따라 상하방향 길이가 가변되는 압전블록;

상기 각 베이스 블록의 슬라이드 홀에 삽입되며, 상부 내측에는 스크루 홀이 형성되고, 하단은 상기 압전블록의 상단면에 일체로 고정되는 스크루 하우징;

상기 각 베이스 블록의 상면에 설치되며, 회전축은 스크루로 형성되어 상기 스크루 하우징의 스크루 홀에 치합되어 체결되는 스크루 모터;

상기 각 고정블록의 상단 중앙에 설치되어 상기 슬라이딩 블록 하면과의 간극을 검출하여 그 신호를 상기 제어기에 출력하는 갭 센서;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포머용 성형압 조정장치.
제1항에서,

상기 각 스크루 하우징은

원형의 봉 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 포머용 성형압 조정장치.
제1항에서,

상기 각 스크루 모터는

상기 제어기의 제어신호에 따라 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포머용 성형압 조정장치.
제1항에서,

상기 각 갭 센서는

레이저 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포머용 성형압 조정장치.
제1항에서,

상기 제어기는

상기 롤 포머의 구동 전에는 상기 각 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 스크루 모터의 회전수 및 회전방향을 제어하는 모터제어신호를 출력하고, 상기 롤 포머의 구동 후에는 상기 각 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 미세 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 압전블록의 상하방향 길이를 가변 제어하기 위한 전압신호를 출력하는 제어로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포머용 성형압 조정장치.
롤 포머의 구동 전에는 양측 고정블록에 대한 각 슬라이딩 블록 간의 간극을 검출하는 양측 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 각 슬라이딩 블록의 위치를 제어하는 양측 스크루 모터의 회전수 및 회전방향을 제어하는 모터제어신호를 출력하고,

상기 롤 포머의 구동 후에는 상기 양측 갭 센서로부터 출력되는 간극 신호를 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 미세 간극값으로 연산하여 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 양측 슬라이딩 블록에 구성되어 각 슬라이딩 블록의 위치를 미세하게 제어하는 각 압전블록의 상하방향 길이를 가변 제어하기 위한 전압신호를 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포머용 성형압 조정장치의 제어방법.