KR20100131815A

KR20100131815A - 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법, 및 이들을 이용하여 제조되는 성형빔

Info

Publication number: KR20100131815A
Application number: KR1020090050603A
Authority: KR
Inventors: 구도회; 최석준
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-12-16
Also published as: KR101137252B1

Abstract

본 발명은 롤 포밍 성형 공정에 서로 다른 두께와 재질을 갖는 소재를 동시에 공급하여 롤 포머 유닛에 투입되기 전에, 용접유닛을 통하여 상호 맞대기 용접하여 롤 포밍 성형되도록 함으로써 국부적 강성 요구부의 두께와 재질을 최적화한 성형빔을 생산할 수 있도록 하는 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법, 및 이들을 이용하여 제조되는 성형품을 제공한다.

롤 포밍, 성형빔, 국부적 강성, 맞대기 용접

Description

롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법, 및 이들을 이용하여 제조되는 성형빔{ROLL FORMING SYSTEM AND METHOD THEREOF, AND FORMED ARTICLE PREPARED BY USING THE SAME}

본 발명은 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법, 및 이들을 이용하여 제조되는 범퍼 빔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 포밍 성형 공정에 서로 다른 두께와 재질을 갖는 소재를 동시에 공급 및 상호 용접하여 롤 포머 유닛에 투입함으로써 국부적 강성 요구부의 두께와 재질을 최적화한 성형빔 등을 생산할 수 있도록 하는 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법, 및 이들을 이용하여 제조되는 성형품에 관한 것이다.

일반적으로 롤 포밍 공법은 코일을 풀어 상부 롤과 하부 롤을 한 쌍으로 구성하는 롤 포머가 다단으로 일렬 배치되는 롤 포머유닛을 거치도록 하여 다양한 형상으로 절곡하여 성형하는 것으로, 특히 차량용 범퍼 빔과 같이 다양한 형상으로 절곡 성형된 직선타입의 빔류를 제조하게 된다.

도 1은 상기한 롤 포밍 공법을 이루기 위한 종래 기술에 따른 롤 포밍 장치 및 그 단계별 공정 개념도로써, 종래 기술에 따른 롤 포밍 장치 및 그 공정은 먼 저, 공급되는 코일(200)을 풀어주는 언코일러(201)가 공정라인 전방에 구성되어 언코일 단계(S110)를 이루고, 상기 언코일러(201)로부터 풀려 나온 띠상의 강판을 평판의 강판패널(250)로 펴주는 스트레이트너(203)가 그 후방에 구비되어 스트레이트닝 단계(S120)를 이룬다.

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

또한, 적어도 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 강판패널(250)을 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔(260)의 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 라운드 벤더(209)가 구비되어 성형하고자하는 곡률의 반경을 따라 상기 성형빔(260)을 통과시킴으로써 일정 곡률의 성형빔(260)을 제조하는 벤딩단계(S150)를 이루게 된다.

또한, 상기 라운드 벤더(209)의 후방에는 상기 성형빔(260)을 일정규격으로 절단하는 컷팅 프레스(211)가 구성되어 제품화하기 위한 성형품의 규격대로 성형빔(260)을 절단하는 컷팅단계(S160)를 이룬다.

이러한 롤 포밍 장치 및 그 공정을 통하여 생산되는 성형빔의 사용 예로, 도 2에서는 길이방향을 따라 일정 형상으로 절곡되어 롤 포밍 성형된 범퍼빔(300)을 도시하고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 롤 포밍 성형빔(300)의 경우, 단일 코일재를 이용하여 한번의 롤 포밍 성형공정을 통하여 제조되는 바, 국부적으로 강성이 요구되는 경우에도 부분적으로 그 두께와 재질을 달리하여 제작할 수는 없었으며, 특히, 상기 도 2에서 적용 예로 범퍼빔(300)의 경우, 국부적 강성이 요구되는 부분에 별도의 보강재를 용접하거나, 최초 필요이상의 두께를 갖는 코일재를 사용하여야 하는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 롤 포밍 성형 공정에 서로 다른 두께와 재질을 갖는 소재를 동시에 공급하여 롤 포머 유닛에 투입되기 전에, 용접유닛을 통하여 상호 맞대기 용접하여 롤 포밍 성형되도록 함으로써 국부적 강성 요구부의 두께와 재질을 최적화한 성형빔을 생산할 수 있도록 하는 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법, 및 이들을 이용하여 제조되는 성형품을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 롤 포밍 장치는 공정라인 전방의 폭방향 중앙과 양측에서, 각각 공급되는 서로 다른 두께 또는 재질을 갖는 중앙 코일과 양측 코일을 풀어주는 다단 언코일러; 상기 다단 언코일러의 후방에서, 언코일러로부터 풀려 나온 중앙 코일 및 양측 코일을 중앙 평판 및 양측 평판으로 펴주는 스트레이트너; 상기 스트레이트너의 후방에서, 상기 스트레이트너로부터 공급되는 중앙 평판에 대하여 양측 평판을 상호 맞대기 용접하여 한 장의 띠상의 평판으로 용접하는 용접유닛; 상기 용접유닛으로부터 공급되는 평판에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스; 상기 브레이크 프레스의 후방에서, 상기 스트레이트너와 용접유닛 및 브레이크 프레스를 거쳐 공급되는 평판을 순차적으로 절곡 성형하여 각각 일정한 형상의 성형빔으로 롤 성형하는 롤 포머 유닛; 상기 롤 포머 유닛의 후방에서, 상기 성형빔에 일 정곡률을 성형하기 위한 다수개의 곡률 성형롤로 구성되는 라운드 벤더; 및 상기 라운드 벤더의 후방에서, 상기 성형빔을 일정규격으로 절단하는 컷팅 프레스를 포함한다.

여기서, 상기 용접유닛은 상기 공정라인 상의 상기 스트레이트너와 브레이크 프레스 사이에 양측 지주 프레임을 통하여 상부에 폭방향으로 설치되며, 길이방향 하면을 따라서 중앙을 기준으로 양측에 레일홈이 각각 형성되고, 상면에는 상기 각 레일홈과 연결되는 관통 슬롯을 각각 형성하는 상부 프레임; 상기 양측 지주 프레임 사이의 중앙에 양단이 고정 설치되어 상기 스트레이트너로부터 공급되는 중앙 평판과 양측 평판을 하부에서 지지하여 공정방향으로 안내하는 안내 플레이트; 상기 안내 플레이트의 양측방에 대응하여 상기 양측 지주 프레임 상의 각 일측에 설치되어 스프링력이 작용하는 지지롤러를 이용하여 상기 중앙 평판에 대하여 양측 평판이 맞대어지도록 구름 접촉상태로 가압하여 지지하는 양측 지지수단; 상기 상부 프레임의 각 레일홈에 레일블록을 통하여 슬라이드 가능하게 설치되며, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 상기 중앙 평판과 양측 평판의 맞대어진 접합부에 조사하여 레이저 용접하는 양측 레이저 옵틱헤드; 상기 각 레일홈 내에서, 상기 각 레일블록과 체결된 스크루 로드가 모터 구동하여 상기 각 레이저 옵틱헤드를 폭방향으로 이동시키는 양측 이동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 안내 플레이트는 그 단면상에 상기 중앙 평판과 양측 평판이 상호 맞대어져 용접되는 접합부에 대응하여 용접부 안내홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 각 지지수단은 상기 각 지주 프레임 상에 삽입되는 지지로드; 상기 지 지로드의 내측 선단에 롤러 브라켓을 통하여 회전 가능하게 설치되어 상기 양측 평판의 각 외측단과 구름 접촉하는 복수개의 지지롤러; 상기 지지로드 상에 끼워진 상태로, 상기 각 지주 프레임에 대하여 각 롤러 브라켓에 탄성 작용하는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지지롤러는 그 재질이 우레탄 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 레이저 옵틱헤드는 상기 레이저 발진기와 광 케이블로 연결하되, 상기 광 케이블은 상기 상부 프레임 상의 관통 슬롯을 통하여 삽입되어 연결되는 것이 바람직하다.

상기 각 이동수단은 상기 상부 프레임의 각 레일홈 내에서, 각 내측 선단이 중앙의 격벽에 회전 가능하게 설치되어 각 레일블록과 치합되는 스크루 로드; 상기 각 지주 프레임의 상부 외측에 각각 설치된 상태로 회전축이 상기 각 스크루 로드의 외측 선단에 일체로 연결되어 상기 스크루 로드에 회전력을 제공하는 구동모터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 구동모터는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 롤 포밍 방법은 공정라인의 전방에서, 다단 언코일러를 이용하여 성형용으로 공급할 두께 또는 재질이 다른 중앙 코일과 양측 코일을 동시에 풀어주는 언코일 단계;(S1) 상기 다단 언코일러의 후방에서, 스트레이트너를 이용하여 상기 언코일 단계로부터 풀려 나온 중앙 코일 및 양측 코일을 중앙 평판 및 양측 평판으로 펴주는 스트레이트닝 단계;(S2) 상기 스트레이트너의 후방에서, 상기 용접유닛을 이용하여 상기 스트레이트너로부터 공급되는 중앙 평판에 대하여 양측 평판을 상호 맞댄 상태로, 레이저 용접하여 한 장의 띠상의 평판으로 용접하는 용접 단계;(S3) 상기 용접유닛의 후방에서, 브레이크 프레스를 이용하여 상기 용접 단계로부터 공급되는 평판에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 피어싱 단계;(S4) 상기 브레이크 프레스의 후방에서, 다단의 롤 포머를 이용하여 상기 피어싱 단계로부터 공급되는 평판을 각각 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계;(S5) 상기 롤 포머 유닛의 후방에서, 라운드 벤더를 이용하여 상기 롤 포밍 단계로부터 공급되는 성형빔을 성형하고자하는 일정 곡률로 성형하는 벤딩 단계;(S6) 상기 라운드 벤더의 후방에서, 컷팅 프레스를 이용하여 상기 벤딩 단계로부터 공급되는 성형빔을 일정규격으로 절단하는 컷팅 단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 용접 단계(S3)에서의 레이저 용접은 TIG 용접으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법을 이용하여 제조되는 성형품을 제공한다.

즉, 상기 성형품은 전면이 배면에 비하여 두께가 두꺼운 평판으로 성형되며, 그 길이방향 상면과 하면을 따라서 용접라인이 형성되는 폐구간의 관재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법에 의하면, 롤 포밍 성형 공정에 서로 다른 두께와 재질을 갖는 소재를 동시에 공급하여 롤 포머 유닛에 투입되기 전에, 용접유닛을 통하여 상호 맞대기 용접하여 롤 포밍 성형되도록 함으로써 국부적 강성 요구부의 두께와 재질을 최적화한 성형빔을 생산할 수 있도록 한다.

또한, 종전의 단일 코일재를 이용하여 한번의 롤 포밍 성형공정을 통하여 제조되는 롤 포밍 성형빔의 제조방법을 획기적으로 개선하여 한번의 롤 포밍 성형공정에서 국부적으로 강성이 요구되는 경우에도 부분적으로 그 두께와 재질을 달리하여 제작할 수 있게 되며, 이로 인해 종전의 국부적 강성이 요구되는 성형빔에 부분적으로 별도의 보강재를 용접하거나, 최초 필요이상의 두께를 갖는 코일재를 사용하는 등의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치 및 그 단계별 공정도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치에 적용되는 용접유닛의 사시도이다.

본 실시예에 따른 롤 포밍 장치는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 먼저, 공정라인 전방의 폭방향 중앙과 양측에 3단으로 언코일러(1a,1b; 즉, 중앙 언코일러(1a)의 양측방에 각각 양측 언코일러(1b)가 하나씩 구성되나, 도 3에서는 하나의 양측 언코일러는 미도시 됨)가 구성되어 각각 공급되는 중앙 코일(10a)과 양측 코 일(10b; 단, 일측은 미도시)을 풀어주게 된다.

여기서, 상기 중앙 코일(10a)과 양측 코일(10b)은 서로 다른 두께 또는 재질을 갖는 것으로, 성형품의 특성을 고려하여 그 두께와 재질을 선정하여 공급하게 된다.

즉, 본 실시예는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 차량용 범퍼빔(60)을 성형품으로 하는 예로, 차량용 범퍼빔(60)의 경우, 전면(F1)이 배면(F2)에 비하여 강성이 요구되는 바, 전면(F1)의 소재가 되는 중앙 코일(10a)의 두께(1.4t)를 배면(F2)의 소재가 되는 양측 코일(10b)의 두께(1.2t)보다 약 0.2t 정도 두꺼운 동일 재질의 판재를 사용하였다.

상기 3단 언코일러(1a,1b)의 후방에는 스트레이트너(2)가 구성되어 각 언코일러(1a,1b)로부터 풀려 나온 중앙 코일(10a) 및 양측 코일(10b)을 중앙 평판(20a) 및 양측 평판(20b)으로 펴주게 된다.

그리고 상기 스트레이트너(2)의 후방에는 스트레이트너(2)로부터 공급되는 중앙 평판(20a)에 대하여 양측 평판(20b)을 상호 맞대기 용접하여 한 장의 띠상의 평판(30)으로 용접하는 용접유닛(3)이 구성된다.

여기서, 상기 용접유닛(3)은, 도 4와 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 공정라인 상의 상기 스트레이트너(2)의 후방에 양측 지주 프레임(101)을 통하여 상부에 폭방향으로 상부 프레임(103)이 설치되며, 상기 상부 프레임(103)은 그 길이방향 하면을 따라서 중앙의 격벽(105)을 두어 그 격벽(105)을 기준으로 양측에 레일홈(107)이 각각 형성되고, 그 상면에는 상기 각 레일홈(107)과 연결되는 관통 슬롯(109)을 각각 형성한다.

상기 양측 지주 프레임(101) 사이의 중앙에는 안내 플레이트(111)가 그 양단을 통하여 고정 설치되며, 이러한 안내 플레이트(111)는 스트레이트너(2)로부터 공급되는 중앙 평판(20a)과 양측 평판(20b)을 하부에서 지지하여 공정방향으로 안내하게 하며, 그 단면상에는 상기 중앙 평판(20a)과 양측 평판(20b)이 상호 맞대어져 용접되는 접합부에 대응하여 용접부 안내홈(G)이 형성된다.

또한, 상기 안내 플레이트(111)의 양측방에 대응하여 상기 양측 지주 프레임(101) 상의 각 일측에는 각각 지지수단(113)이 설치되어 스프링력이 작용하는 지지롤러(115)를 이용하여 상기 중앙 평판(20a)에 대하여 양측 평판(20b)이 맞대어지도록 구름 접촉상태로 가압하여 지지하게 된다.

여기서, 상기 각 지지수단(113)은 상기 각 지주 프레임(101) 상에 삽입되는 지지로드(117)를 구비하며, 상기 지지로드(117)의 내측 선단에는 롤러 브라켓(119)을 통하여 회전 가능하게 2개의 지지롤러(115)가 설치되어 상기 양측 평판(20b)의 각 외측단과 구름 접촉하게 된다.

또한, 상기 지지로드(117) 상에는 코일 스프링(121)이 끼워진 상태로, 상기 코일 스프링(121)의 일단은 상기 각 지주 프레임(101)에 지지되고, 타단은 각 롤러 브라켓(119)에 지지되어 상기 지지 프레임(101)에 대하여 롤러 브라켓(119)에 탄성력을 제공하도록 이루어진다.

여기서, 상기 지지롤러(115)는 그 재질이 우레탄 소재로 이루어져, 접촉되는 양측 평판(20b)의 외측단의 손상을 방지하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 상부 프레임(103)의 각 레일홈(107)에는 레일블록(123)을 통하여 레이저 옵틱헤드(125)가 슬라이드 가능하게 설치되며, 상기 레이저 옵틱헤드(125)는 광 케이블(127)을 통하여 외부의 레이저 발진기(129)와 연결되어 이 레이저 발진기(129)로부터 발진된 레이저빔을 상기 중앙 평판(20a)과 양측 평판(20b)의 맞대어진 접합부에 조사하여 레이저 용접이 이루어지도록 한다.

이때, 상기 각 레이저 옵틱헤드(125)와 외부의 레이저 발진기(129)를 연결하는 광 케이블(127)은 상기 상부 프레임(103) 상의 관통 슬롯(109)을 통하여 삽입되어 연결된다.

또한, 상기 각 레일홈(107) 내에서, 상기 각 레일블록(123)과 체결된 스크루 로드(133)가 모터 구동하여 상기 각 레이저 옵틱헤드(125)를 폭방향으로 이동시키는 이동수단(131)이 구성되는데, 상기 각 이동수단(131)은 상기 상부 프레임(103)의 각 레일홈(107) 내에서, 스크루 로드(133)의 각 내측 선단이 중앙의 격벽(105)에 회전 가능하게 설치되어 각 레일블록(123)과 치합되며, 상기 각 지주 프레임(101)의 상부 외측에는 구동모터(135)가 각각 설치된 상태로 그 회전축(137)이 상기 각 스크루 로드(133)의 외측 선단에 일체로 연결되어 상기 스크루 로드(133)에 회전력을 제공하도록 구성된다.

여기서, 상기 구동모터(135)는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 용접유닛(3)의 후방에는 브레이크 프레스(4)가 구비되어 상기 용접유닛(3)으로부터 공급되는 용접된 평판(30)에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하도록 구성된다.

상기 브레이크 프레스(4)의 후방에는 상기 스트레이트너(2)와 용접유닛(3) 및 브레이크 프레스(4)를 거쳐 공급되는 평판(30)을 순차적으로 절곡 성형하여 각각 일정한 형상의 성형빔(40)으로 롤 성형하는 롤 포머 유닛(5)이 구성된다.

상기한 롤 포머 유닛(5)은 적어도 10단계 이상의 롤 포머(R1,R2,R3..R6,R7; 일부 미도시)들이 일렬로 배치되어 구성된다.

그리고 상기 롤 포머 유닛(5)의 후방에는 성형빔(40)에 일정 곡률을 성형하기 위한 다수개의 곡률 성형롤로 구성되는 라운드 벤더(6)가 구성된다.

또한, 상기 라운드 벤더(6)의 후방에는 상기 곡률 성형된 성형빔(50)을 일정규격으로 절단하는 컷팅 프레스(7)가 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 롤 포밍 장치를 이용하여 범퍼빔(60; 도 7 참조)을 성형품으로 성형하기 위한 롤 포밍 방법은, 상기 도 3에서 도시한 바와 같이, 먼저, 공정라인의 전방에서, 3단 언코일러(1a,1b)를 이용하여 성형용으로 공급할 두께 또는 재질이 다른 중앙 코일(10a; 1.4t)과 그 양측방의 각 양측 코일(10b; 1.2t)을 동시에 풀어주는 언코일 단계(S1)를 진행한다.

상기 언코일 단계(S1)에 이어서, 상기 3단 언코일러(1a,1b)의 후방에서는 스트레이트너(2)를 이용하여 상기 언코일 단계(S1)로부터 풀려 나온 중앙 코일(10a) 및 각 양측 코일(10b)을 중앙 평판(20a) 및 양측 평판(20b)으로 펴주는 스트레이트닝 단계(S2)를 진행한다.

이어서, 상기 스트레이트너(2)의 후방에서는 상기 용접유닛(3)을 이용하여 상기 스트레이트닝 단계(S2)로부터 공급되는 중앙 평판(20a)에 대하여 각 양측 평판(20b)을 상호 맞댄 상태로, TIG 레이저 용접을 통하여 한 장의 띠상의 평판(30)으로 용접하는 용접 단계(S3)를 진행한다.

그리고 상기 용접유닛(3)의 후방에서는 브레이크 프레스(4)를 이용하여 상기 용접 단계(S3)로부터 공급되는 평판(30)에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 피어싱 단계(S4)를 진행한다.

이어서, 상기 브레이크 프레스(4)의 후방에서는 다단의 롤 포머(R1,R2,R3.. R6,R7; 일부 미도시)를 이용하여 상기 피어싱 단계(S4)로부터 공급되는 평판(40)을 각각 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S5)를 진행한다.

또한, 상기 롤 포머 유닛(5)의 후방에서는 라운드 벤더(6)를 이용하여 상기 롤 포밍 단계(S5)로부터 공급되는 성형빔을 성형하고자하는 일정 곡률로 성형하여 벤딩 단계(S6)를 진행하며, 상기 라운드 벤더(6)의 후방에서는 컷팅 프레스(7)를 이용하여 상기 벤딩 단계(S6)로부터 공급되는 성형빔을 일정규격으로 절단하여 컷팅 단계(S7)를 진행함으로써, 도 7에서 도시한 바와 같이, 범퍼빔(60)으로 적용할 성형품을 완성하게 된다.

이와 같이, 상기한 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법에 의해 제조되는 성형품은, 도 7에서 도시한 바와 같이, 범퍼빔(60)을 그 예로 하며, 전면(F1)이 배면(F2)에 비하여 두께가 두꺼운 평판으로 성형되며, 그 길이방향 상면(F3)과 하면(F4)을 따라서 용접라인(WL)이 형성되는 폐구간의 관재로 성형되어 제조된다.

즉, 본 발명에 따른 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법은 롤 포밍 성형 공정에 강성 요구에 따른 필요부위에 서로 다른 두께와 재질을 갖는 소재를 동시에 공급하여 롤 포머 유닛(5)에 투입되기 전에, 용접유닛(3)을 통하여 상호 맞대기 용접하여 롤 포밍 성형되도록 함으로써 국부적 강성 요구부의 두께와 재질을 선택적으로 적용하여 최적의 강성을 갖는 성형품을 제조하도록 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 롤 포밍 장치 및 그 단계별 공정 개념도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 롤 포밍 장치를 이용하여 차량용 범퍼빔으로 제조되는 성형품의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치 및 그 단계별 공정도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치에 적용되는 용접유닛의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치에 적용되는 용접유닛의 정단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치에 적용되는 용접유닛의 측단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 롤 포밍 장치를 이용하여 차량용 범퍼빔으로 제조되는 성형품의 사시도이다.

Claims

롤 포밍 장치에 있어서,

공정라인 전방의 폭방향 중앙과 양측에서, 각각 공급되는 서로 다른 두께 또는 재질을 갖는 중앙 코일과 양측 코일을 풀어주는 다단 언코일러;

상기 다단 언코일러의 후방에서, 언코일러로부터 풀려 나온 중앙 코일 및 양측 코일을 중앙 평판 및 양측 평판으로 펴주는 스트레이트너;

상기 스트레이트너의 후방에서, 상기 스트레이트너로부터 공급되는 중앙 평판에 대하여 양측 평판을 상호 맞대기 용접하여 한 장의 띠상의 평판으로 용접하는 용접유닛;

상기 용접유닛으로부터 공급되는 평판에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스;

상기 브레이크 프레스의 후방에서, 상기 스트레이트너와 용접유닛 및 브레이크 프레스를 거쳐 공급되는 평판을 순차적으로 절곡 성형하여 각각 일정한 형상의 성형빔으로 롤 성형하는 롤 포머 유닛;

상기 롤 포머 유닛의 후방에서, 상기 성형빔에 일정곡률을 성형하기 위한 다수개의 곡률 성형롤로 구성되는 라운드 벤더; 및

상기 라운드 벤더의 후방에서, 상기 성형빔을 일정규격으로 절단하는 컷팅 프레스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제1항에서,

상기 용접유닛은

상기 공정라인 상의 상기 스트레이트너와 브레이크 프레스 사이에 양측 지주 프레임을 통하여 상부에 폭방향으로 설치되며, 길이방향 하면을 따라서 중앙을 기준으로 양측에 레일홈이 각각 형성되고, 상면에는 상기 각 레일홈과 연결되는 관통 슬롯을 각각 형성하는 상부 프레임;

상기 양측 지주 프레임 사이의 중앙에 양단이 고정 설치되어 상기 스트레이트너로부터 공급되는 중앙 평판과 양측 평판을 하부에서 지지하여 공정방향으로 안내하는 안내 플레이트;

상기 안내 플레이트의 양측방에 대응하여 상기 양측 지주 프레임 상의 각 일측에 설치되어 스프링력이 작용하는 지지롤러를 이용하여 상기 중앙 평판에 대하여 양측 평판이 맞대어지도록 구름 접촉상태로 가압하여 지지하는 양측 지지수단;

상기 상부 프레임의 각 레일홈에 레일블록을 통하여 슬라이드 가능하게 설치되며, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 상기 중앙 평판과 양측 평판의 맞대어진 접합부에 조사하여 레이저 용접하는 양측 레이저 옵틱헤드;

상기 각 레일홈 내에서, 상기 각 레일블록과 체결된 스크루 로드가 모터 구동하여 상기 각 레이저 옵틱헤드를 폭방향으로 이동시키는 양측 이동수단;

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제2항에서,

상기 안내 플레이트는

그 단면상에 상기 중앙 평판과 양측 평판이 상호 맞대어져 용접되는 접합부에 대응하여 용접부 안내홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제2항에서,

상기 각 지지수단은

상기 각 지주 프레임 상에 삽입되는 지지로드;

상기 지지로드의 내측 선단에 롤러 브라켓을 통하여 회전 가능하게 설치되어 상기 양측 평판의 각 외측단과 구름 접촉하는 복수개의 지지롤러;

상기 지지로드 상에 끼워진 상태로, 상기 각 지주 프레임에 대하여 각 롤러 브라켓에 탄성 작용하는 코일 스프링;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제4항에서,

상기 지지롤러는

그 재질이 우레탄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제2항에서,

상기 각 레이저 옵틱헤드는

상기 레이저 발진기와 광 케이블로 연결하되, 상기 광 케이블은 상기 상부 프레임 상의 관통 슬롯을 통하여 삽입되어 연결되는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제2항에서,

상기 각 이동수단은

상기 상부 프레임의 각 레일홈 내에서, 각 내측 선단이 중앙의 격벽에 회전 가능하게 설치되어 각 레일블록과 치합되는 스크루 로드;

상기 각 지주 프레임의 상부 외측에 각각 설치된 상태로 회전축이 상기 각 스크루 로드의 외측 선단에 일체로 연결되어 상기 스크루 로드에 회전력을 제공하는 구동모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제7항에서,

상기 구동모터는

그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
롤 포밍 방법에 있어서,

공정라인의 전방에서, 다단 언코일러를 이용하여 성형용으로 공급할 두께 또는 재질이 다른 중앙 코일과 양측 코일을 동시에 풀어주는 언코일 단계;(S1)

상기 다단 언코일러의 후방에서, 스트레이트너를 이용하여 상기 언코일 단계 로부터 풀려 나온 중앙 코일 및 양측 코일을 중앙 평판 및 양측 평판으로 펴주는 스트레이트닝 단계;(S2)

상기 스트레이트너의 후방에서, 상기 용접유닛을 이용하여 상기 스트레이트너로부터 공급되는 중앙 평판에 대하여 양측 평판을 상호 맞댄 상태로, 레이저 용접하여 한 장의 띠상의 평판으로 용접하는 용접 단계;(S3)

상기 용접유닛의 후방에서, 브레이크 프레스를 이용하여 상기 용접 단계로부터 공급되는 평판에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 피어싱 단계;(S4)

상기 브레이크 프레스의 후방에서, 다단의 롤 포머를 이용하여 상기 피어싱 단계로부터 공급되는 평판을 각각 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계;(S5)

상기 롤 포머 유닛의 후방에서, 라운드 벤더를 이용하여 상기 롤 포밍 단계로부터 공급되는 성형빔을 성형하고자하는 일정 곡률로 성형하는 벤딩 단계;(S6)

상기 라운드 벤더의 후방에서, 컷팅 프레스를 이용하여 상기 벤딩 단계로부터 공급되는 성형빔을 일정규격으로 절단하는 컷팅 단계;(S7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 방법.
제9항에서,

상기 용접 단계(S3)에서의 레이저 용접은

TIG 용접으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 롤 포밍 장치를 이용하여 제조되는 성형품.
제11항에서,

전면이 배면에 비하여 두께가 두꺼운 평판으로 성형되며, 그 길이방향 상면과 하면을 따라서 용접라인이 형성되는 폐구간의 관재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형품.
제9항 또는 제10항의 롤 포밍 방법에 의해 제조되는 성형품.
제13항에서,

전면이 배면에 비하여 두께가 두꺼운 평판으로 성형되며, 그 길이방향 상면과 하면을 따라서 용접라인이 형성되는 폐구간의 관재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형품.