KR20130081079A

KR20130081079A - 지지패턴 성형방법

Info

Publication number: KR20130081079A
Application number: KR1020120002050A
Authority: KR
Inventors: 이인재; 전용근; 최병선
Original assignee: 주식회사진영정기
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-07-16
Also published as: KR101292612B1; CN104039471A; WO2013103266A3; WO2013103266A2; CN104039471B

Abstract

본 발명은 돌출 패턴을 성형제품 각각에 형성하여 성형제품 사이에 삽입되는 지지부재를 지지하기 위한 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재의 양측에 홀을 성형하고; 지지패턴이 형성되는 지지패턴 성형부의 외주연부 상하를 동시에 챔퍼링하거나, 지지패턴 성형부의 외주연부에 인접하는 판소재의 상편 또는 하편을 지지패턴 성형부의 외주연부와 동시에 챔퍼링하면서 판소재의 변형을 방지하고; 양 홀 사이의 판소재를 포밍하여 지지패턴을 돌출 성형하고; 성형제품을 상호 연결하기 위한 슬롯을 타발 성형하는;지지패턴 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

지지패턴 성형방법{Method of manufacturing support pattern}

본 발명은 지지패턴 성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지지격자체를 형성하는 성형제품에 지지패턴을 성형함에 있어 불량의 발생을 최소화하면서 패턴을 성형할 수 있도록 한 지지패턴 성형방법에 관한 것이다.

다수의 성형제품(100)으로 구성되는 격자체에 삽입되는 지지부재를 지지하는 돌출된 지지패턴을 성형제품(100) 각각에 형성할 때, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 홀(121)을 형성하게 된다. 그리고 인접하는 2개의 홀(121) 사이에 위치하는 지지패턴은 프레스 가공에 의해 성형된다.

양 홀(121)은 평행한 장공으로서, 판소재(110)의 해당 부분을 타공하여 성형한다. 이때, 홀(121)은 판소재(110)를 찢어 성형할 수도 있으나, 이는 타공방법에 비해 버(burr)의 발생률이 더 높기 때문에, 타공에 의한 성형방법이 더 바람직하고, 이와 같이 홀(121)을 타공하여 성형함으로써 홀(121)의 챔퍼링이 가능하게 된다. 하지만, 챔퍼링을 하는 과정에서 판소재의 내부에 발생하는 응력으로 인해 판소재가 변형되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는 돌출 패턴을 성형제품 각각에 형성하여 성형제품 사이에 삽입되는 지지부재를 지지하기 위한 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재의 양측에 홀을 성형하고; 지지패턴이 형성되는 지지패턴 성형부의 외주연부 상하를 동시에 챔퍼링하거나, 지지패턴 성형부의 외주연부에 인접하는 판소재의 상편 또는 하편을 지지패턴 성형부의 외주연부와 동시에 챔퍼링하면서 판소재의 변형을 방지하고; 양 홀 사이의 판소재를 포밍하여 지지패턴을 돌출 성형하고; 성형제품을 상호 연결하기 위한 슬롯을 타발 성형하는;지지패턴 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지지패턴 성형방법은, 다수의 성형제품으로 구성되는 지지격자체에 삽입되는 지지부재를 지지하는 돌출 패턴을 상기 성형제품 각각에 형성하는 성형방법에 있어서, 상기 성형제품 사이에 삽입되는 지지부재를 지지하기 위한 상기 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재의 양측에 홀을 성형하는 홀 성형단계; 상기 지지패턴이 형성되는 지지패턴 성형부의 외주연부 상하를 동시에 챔퍼링하거나, 상기 지지패턴 성형부의 외주연부에 인접하는 상기 판소재의 상편 또는 하편을 상기 지지패턴 성형부의 외주연부와 동시에 챔퍼링하면서 상기 판소재의 변형을 방지하는 챔퍼링단계; 상기 양 홀 사이의 판소재를 포밍하여 상기 지지패턴을 돌출 성형하는 포밍단계; 및 상기 성형제품을 상호 연결하기 위한 상기 슬롯을 타발 성형하는 슬롯성형단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명은 상기 포밍단계에서 형성된 상기 지지패턴의 두께를 균일하게 만들기 위해 리스트라이킹 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 지지패턴 성형방법에 따르면, 프레스 성형으로 지지패턴을 성형전에 판소재에 형성되는 지지패턴 성형부의 외주면부 및 판소재를 동시에 챔퍼링하여 판소재에 발생하는 응력을 상쇄시켜 판소재의 변형을 최대한 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 성형되는 성형제품을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 홀의 내주연부를 챔퍼링한 단계의 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 성형제품의 판소재에 홀을 성형하고 챔퍼링시 판소재에 발생하는 응력의 작용을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 1,2차 포밍에 의해 지지패턴을 성형하는 단계를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 지지패턴 성형방법은, 다수의 성형제품(100)으로 구성되는 지지격자체에 삽입되는 지지부재를 지지하는 돌출 패턴을 상기 성형제품(100) 각각에 형성하는 성형방법에 있어서, 상기 성형제품(100) 사이에 삽입되는 지지부재를 지지하기 위한 상기 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재(110)의 양측에 홀(121)을 성형하는 홀 성형단계(S1); 상기 지지패턴이 형성되는 지지패턴 성형부(112)의 외주연부 상하를 동시에 챔퍼링하거나, 상기 지지패턴 성형부(112)의 외주연부에 인접하는 상기 판소재(110)의 상편 또는 하편을 상기 지지패턴 성형부(112)의 외주연부와 동시에 챔퍼링하면서 상기 판소재(110)의 변형을 방지하는 챔퍼링단계(S2); 상기 양 홀 사이의 판소재(110)를 포밍하여 상기 지지패턴을 돌출 성형하는 포밍단계(S3); 및 상기 성형제품(100)을 상호 연결하기 위한 상기 슬롯(140)을 타발 성형하는 슬롯성형단계(S4);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 성형되는 성형제품을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 홀의 내주연부를 챔퍼링한 단계의 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 성형제품의 판소재에 홀을 성형하고 챔퍼링시 판소재에 발생하는 응력의 작용을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예인 지지패턴 성형방법에 따른 1,2차 포밍에 의해 지지패턴을 성형하는 단계를 도시한 도면이다. 여기서, 본 발명을 설명하기에 앞서, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.

홀 성형단계(S1)는 상기 성형제품(100) 사이에 삽입되는 지지부재를 지지하기 위한 상기 지지패턴을 성형하고자 하는 상기 판소재(110)의 양측에 홀(121)을 성형한다.

본 발명에 따른 성형제품(100)의 일예는 핵연료봉의 지지격자체가 될 수 있다.

핵연료봉의 지지격자체는 원자로의 핵연료집합체 구성 부품 중의 하나로서, 지지격자체의 각 단위 격자셀을 구성하고, 본 발명에 따른 지지패턴의 일예인 스프링과 딤플을 갖는 다수개의 스트랩을 용접으로 각각 연결하여 제작된다.

이렇게 제작되는 핵연료봉의 지지격자체는 정해진 위치에 본 발명에 따른 지지부재의 일예인 핵연료봉을 배열시키고, 배열된 핵연료봉을 지지하는 역할을 수행한다.

상기 홀 성형단계(S1)에서 성형된 양 홀(121)은 평행한 장공으로서, 판소재(110)의 해당 부분을 타공하여 성형한다. 이때, 홀(121)은 판소재(110)를 찢어 성형할 수도 있으나, 이는 타공방법에 비해 버(burr)의 발생률이 더 높기 때문에, 타공에 의한 성형방법이 더 바람직하고, 이와 같이 홀(121)을 타공하여 성형함으로써 홀(121)의 챔퍼링이 가능하게 된다. 한편, 본 실시예에서는 이와 같은 타공에 의해 성형된 홀(121)을 도 4에 도시하였다.

챔퍼링단계(S2)는 상기 지지패턴이 형성되는 지지패턴 성형부(112)의 외주연부 상하를 동시에 챔퍼링하거나, 상기 지지패턴 성형부(112)의 외주연부에 인접하는 상기 판소재(110)의 상편 또는 하편을 상기 지지패턴 성형부(112)의 외주연부와 동시에 챔퍼링하면서 상기 판소재(110)의 변형을 방지한다.

상기 챔퍼링단계(S2)에서는 도 3의 상부측 도면에 도시된 바와 같이, 홀 성형단계(S1)에서 타공된 판소재(110)의 홀(121)에 펀치(P)가 삽입되고, 이때 펀치(P)의 양측편에는 라운드부(r)가 형성되어 있다.

따라서, 펀치(P)의 라운드부(r)가 홀(121)의 내주연부를 이루는 판소재(110)를 눌러 가압함으로써 도 3의 하부측 도면에서와 같이 홀(121)의 내주연부에 챔퍼링 즉, 챔퍼부(122)가 형성되고, 이와 같은 챔퍼링 작업은 판소재(110)의 상,하 양편 및 지지패턴 성형부(112)에서 이루어진다.

챔퍼링 동시성형 작업에 의해서 홀(121)의 내주연부에 버(burr)가 완전히 제거된 챔퍼부(122)를 형성함으로써 응력(σ)의 분산을 유도하여 딤플(120)의 성형시 버(burr)에 의한 작업자의 부상이나 핵연료봉의 파손을 미연에 방지할 수 있게 된다.

여기서, 미설명부호 "D"는 판소재가 장착되는 다이를 도시한 것이다.

만약, 도 4에 도시된 ①과 같이 상기 지지패턴 성형부(112)의 일 외주연부, 판소재(110)의 상편 또는 판소재(110)의 하편 중 어느 하나 만을 챔퍼링하는 경우에, 챔퍼링에 의한 가압으로 판소재(110)에 발생되는 응력(σ)으로 판소재(110)는 도시된 ②와 같이 원래의 형상을 유지하지 못한 채 변형된다.

이러한 응력(σ, stress)은 물체에 외력이 작용하였을 때, 그 외력에 저항하여 물체의 형태를 그대로 유지하려고하는 즉, 물체 내에 생기는 내력을 말하며 이를 변형력(變形力)이라고도 한다.

따라서 도 4에 도시된 ③과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 챔퍼링단계(S2)에서는 상기 지지패턴이 형성되는 지지패턴 성형부(112)의 외주연부 상하를 동시에 챔퍼링할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 ④와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 챔퍼링단계(S2)에서는 상기 지지패턴 성형부(112)의 외주연부에 인접하는 상기 판소재(110)의 하편을 상기 지지패턴 성형부(112)의 외주연부와 동시에 챔퍼링할 수 있다.

포밍단계(S3)는 상기 양 홀 사이의 판소재(110)를 포밍하여 상기 지지패턴을 돌출 성형한다.

지지패턴 중에서 지지부재로서 핵연료봉을 지지하는 패턴은 성형제품(100)의 중앙부 측에 형성된 한쌍의 딤플(120)과 스프링(130)으로 구성될 수 있다.

도시하지는 않았지만, 딤플(120)과 스프링(130)은 성형제품(100)의 외측으로 돌출되어 핵연료봉의 외측면에 접함으로써 핵연료봉을 탄력적으로 지지하게 된다.

이와 같이 핵연료봉을 지지하는 한쌍의 딤플(120)과 스프링(130)은 서로 반대방향으로 돌출 형성되고, 성형제품(100)을 구성하는 스틸재로 이루어진 판소재(110)의 판면에 프레스 성형으로 형성된다.

즉, 상기 포밍단계(S3)는 딤플(120)과 스프링(130)을 성형하기 위한 공정인데, 딤플(120)과 스프링(130)의 성형방법이 동일하게 이루어짐으로써 이하에서 설명되는 본 발명의 일 실시예에서는 딤플 성형방법으로 스프링 성형방법에 대한 설명을 갈음하기로 한다.

또한, 상기 포밍단계(S3)는 도 5에 도시된 바와 같이, 1,2차 포밍단계(S3-1)(S3-2)로 이루어진다.

상기 1차 포밍단계(S3-1)는, 홀(121)의 내주연부에 챔퍼링 작업을 완료한 후에 양 홀(121) 사이의 판소재(110)를 일방향으로 가압하여 도 5의 상부 도면과 같이 돌출시킨다. 이때, 돌출되는 딤플(120)에는 다수의 라운드(125)가 돌출과 동시에 성형된다. 이와 같이 성형된 다수의 라운드(125)에 의해서 1차 포밍시 딤플(120)의 두께 감소를 분산시켜 최종 성형된 딤플(120)의 두께를 고르게 형성할 수 있게 된다.

상기 2차 포밍단계(S3-2)는, 1차 포밍에 의해 돌출된 딤플(120)이 다수의 평면 구간(124)을 갖도록 라운드 부위(125)를 펴 정형한다. 따라서, 이와 같이 정형된 딤플(120)은 도 5에서와 같이 돌출된 최외측과 그 양편에 각각 수평한 평면 구간(124)이 형성되고, 최외측의 평면 구간(124)이 핵연료봉의 외측면에 접하여 지지한다.

따라서, 2차에 걸친 포밍작업에 의해서 포밍되는 딤플(120)의 두께 감소를 분산시켜 최종 성형된 딤플(120)이 고른 두께로 형성됨으로써 포밍시 크랙의 발생을 방지할 수 있게 된다.

슬롯성형단계(S4)는 상기 판소재(110)에 성형제품(100)을 상호 연결하기 위한 상기 슬롯(140)을 타발 성형한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 판소재(110)의 상단부 또는 하단부에서 지지패턴이 성형된 판소재(110)의 대략 중앙부 측까지 타발하여 성형한다.

성형제품(100) 중 스트랩의 단방향 즉 도 2에서와 같이 그 단부에서 세로방향으로 수직하게 절개된 다수의 슬롯(140)이 다른 스트랩의 슬롯(140)과 상호 결합됨으로써 다수의 스트랩이 격자형태로 연결되고, 그 내부에는 핵연료봉이 삽입되어 지지된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 일실시예인 지지패턴 성형방법은, 먼저 딤플(120)을 성형하고자 하는 판소재(110)의 양측에 장공의 홀(121)을 타공하여 천공한다(S1).

이후, 천공된 홀(121)에 라운드부(r)를 갖는 펀치(P)를 삽입하여 펀치(P)의 라운드부(r)가 홀(121)의 내주연부를 이루는 판소재(110)를 가압하여 챔퍼부(122)를 성형하고, 이와 같은 챔퍼링 작업은 판소재(110)의 상하 양측면에서 각각 이루어진다(S2).

그리고, 챔퍼부(122)가 형성된 양 홀(121) 사이의 판소재(110)를 다수의 라운드가 형성된 성형펀치를 사용하여 스프링(130)의 돌출방향과 반대방향으로 돌출시킨 후(S3-1), 다수의 평면 구간이 형성된 다른 성형펀치를 사용하여 1차 포밍된 딤플(120)의 라운드(125)를 펴서 다수의 평면 구간(124)을 성형함으로써 딤플(120)의 성형을 완료한다(S3-2).

한편, 이와 같이 성형된 딤플(120)의 평면 구간(124)이 핵연료봉의 외측면에 접하여 핵연료봉을 지지하고, 스프링(130) 역시도 딤플(120)과 같은 방법으로 성형된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지지패턴 성형방법은 상기 포밍단계(S3)에서 형성된 상기 지지패턴의 두께를 균일하게 만들기 위해 리스트라이킹 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 리스트라이킹(restriking) 단계(S5)는 포밍단계(S3)에서 형성된 딤플(120)과 스프링(130)의 두께를 균일하게 만들어 성형제품()의 정밀도를 높이기 위함이다.

상술한 바와 같이, 지지패턴 중에서 핵연료봉을 지지하는 패턴은 성형제품(100)의 중앙부 측에 형성된 한쌍의 딤플(120)과 스프링(130)으로 구성된 지지패턴에 의해서 이루어지며, 이 딤플(120)과 스프링(130)은 외측으로 돌출되어 핵연료봉의 외측면에 접함으로써 핵연료봉을 탄력적으로 지지하게 된다.

따라서 리스트라이킹 단계(S6)는 슬롯성형단계(S4) 후에 이루어져, 지지패턴(120,130)의 두께를 균일하게 하여 핵연료봉을 균등한 힘으로 안전하게 탄력적으로 지지할 수 있게 한다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 당해 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 첨부된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형가능함은 물론이다.

S1 : 홀 성형단계 S2 : 챔퍼링단계
S3 : 포밍단계 S4 : 슬롯성형단계
S5 : 리스트라이킹 단계 D : 다이
P : 펀치 r : 라운드부
100 : 성형제품 110 : 판소재
120 : 딤플(Dimple) 121 : 홀
122 : 챔퍼(chamfer)부 124 : 평면 구간
125 : 라운드 130 : 스프링(Spring)
140 : 슬롯(Slot)

Claims

다수의 성형제품으로 구성되는 지지격자체에 삽입되는 지지부재를 지지하는 돌출 패턴을 상기 성형제품 각각에 형성하는 성형방법에 있어서,
상기 성형제품 사이에 삽입되는 지지부재를 지지하기 위한 상기 지지패턴을 성형하고자 하는 판소재의 양측에 홀을 성형하는 홀 성형단계;
상기 지지패턴이 형성되는 지지패턴 성형부의 외주연부 상하를 동시에 챔퍼링하거나, 상기 지지패턴 성형부의 외주연부에 인접하는 상기 판소재의 상편 또는 하편을 상기 지지패턴 성형부의 외주연부와 동시에 챔퍼링하면서 상기 판소재의 변형을 방지하는 챔퍼링단계;
상기 양 홀 사이의 판소재를 포밍하여 상기 지지패턴을 돌출 성형하는 포밍단계; 및
상기 성형제품을 상호 연결하기 위한 상기 슬롯을 타발 성형하는 슬롯성형단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지지패턴 성형방법.
제1항에 있어서,
상기 포밍단계에서 형성된 상기 지지패턴의 두께를 균일하게 만들기 위해 리스트라이킹 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지지패턴 성형방법.