KR20140105565A - 롤 포밍기 및 롤 포밍 방법 - Google Patents

Abstract

롤 포밍기는 스탠드(11) 및 상기 스탠드 상에 측방향으로 변위 가능하게 장착된 한 쌍의 롤러들의 캐리어(17, 18)들을 위한 프레임(14, 15)을 포함한다. 중간 피스(16)는 수직 축선을 중심으로 피벗되기 위해 각각의 프레임 상에 피벗되게 장착되고 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들은 각각의 중간 피스 상에 개별적으로 측방향으로 변위 가능하게 장착된다. 한 쌍의 롤러들의 각각의 캐리어는 각각 포밍 롤러를 지지하기 위한 두 개의 액슬 핀들을 포함하며 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들은 서로를 향하여 지향되는 이들의 액슬 핀들을 가진다.

Description

롤 포밍기 및 롤 포밍 방법 {A ROLL-FORMING MACHINE AND METHOD FOR ROLL-FORMING}

본 발명은 스탠드 및 상기 스탠드 상에 측방향으로 변위 가능하게 장착되는 한 쌍의 롤러들의 캐리어들을 위한 프레임들을 포함하는 일 열의 포밍 스테이션(forming station)들을 포함하는 롤 포밍기(roll-forming machine)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 서로를 향하여 지향되는 롤러 쌍들을 가지고 그 사이에서 시트 금속 스트립을 유지함과 동시에 롤러 에지들 위에서 시트 금속 스트립을 성형하는 일 열의 포밍 스테이션들을 통하여 시트 금속 스트립을 구동시킴으로써 시트 금속 스트립을 롤 포밍(roll-forming)하기 위한 방법에 관한 것이다.

"측방향으로(laterally)"는 프레임들이 상기 일 열의 포밍 스테이션들의 연장부에 대해 측면 방향으로 변위 가능하며 상기 일 열의 포밍 스테이션들의 연장부를 따라 롤 포밍될 시트 금속 스트립이 롤 포밍기를 통하여 공급되도록 의도되는 것을 의미한다.

포밍 롤러(forming roller)들의 에지들 위에서 각도들을 성형하는 위에서 언급된 타입의 롤 포밍기는 이미 SE 527722 C2호를 통하여 공지되어 있다.

그러나, 이 같은 롤 포밍기는 종종 이중 굽힘(double-bent) 형상으로 두 개의 평면들로 굽혀지는, 차량의 윈드 실드 위에 배열될 빔과 같은, 복잡한 프로파일을 가지는 빔들을 생산하기 위한 차량 산업에 사용될 수 없다. 이는 지금까지 몰딩 기술(moulding technique)이 이 같은 고강도 시트 금속의 빔을 생산하기 위해 사용되어 온 이유이다.

본 발명의 목적은 위에서 언급된 타입의 빔들과 같은, 더 복잡한 형상들을 가지는 프로파일들의 롤 포밍을 가능하게 하고 동시에 매우 상이한 형상들의 제조가 가능하게 한다는 의미에서 융통성(flexible)이 있는 롤 포밍기를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 도입부에서 규정된 타입의 롤 포밍기를 제공함으로써 얻어지는데, 상기 롤 포밍기는 수직 축선 주위로 피벗되기 위해 각각의 프레임 상에 피벗되게 장착된 중간 피스 및 각각의 중간 피스 상에 개별적으로 측방향으로 변위 가능하게 장착된 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들을 가지며 한 쌍의 롤러들의 캐리어들 각각은 각각 포밍 롤러를 지지하기 위한 두 개의 액슬 핀들 및 이들의 액슬 핀들을 서로를 향하여 지향시키는 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들을 포함한다.

각각의 포밍 스테이션: 상기 스탠드에 대해 측방향으로 변위 가능한 프레임, 프레임 상에 피벗되게 장착된 중간 피스 및 중간 피스 상에서 측방향으로 개별적으로 변위 가능한 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들내의 상이한 가동성들, 뿐만 아니라 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들이 서로를 향하여 지향되는 이들의 액슬 핀들을 가진다는 사실의 조합에 의해, 각각의 포밍 스테이션의 롤러들의 쌍들의 위치 및 방향이 매우 넓은 범위 내에서 변화될 수 있고 이에 의해 상당히 변화하는 형상을 가지는 복잡한 프로파일들이 본 발명에 따른 롤 포밍기를 통하여 롤 포밍될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 중간 피스는 측방향으로 기울임 가능하다. 중간 피스를 기울임으로써, 중간 피스 위에 배열된 한 쌍의 롤러들의 캐리어들이 기울어질 수 있어, 트위스트된 형상(twisted shape)들 및 90°보다 큰 각도들만큼 금속 시트의 굽힘을 가지는 프로파일들의 제조를 가능하게 한다. 측방향으로 기울임 가능하다는 것은 여기서 중간 피스가 상기 일 열의 포밍 스테이션들의 연장부를 따라 축선을 중심으로 피벗 가능한 것을 의미하며, 이러한 축선은 이어서 정상적으로 실질적으로 수평하거나 수평하게 될 것이다. 따라서, 이는 수직이 되는 위에서 추가로 설명된 축선은 이 같은 기울어짐이 일어날 때 방향을 변화시키고 기본 위치에서 수직 위치로부터 다소 벗어나지만 여전히 실질적으로 수직한 것을 의미한다.

위에서 언급된 본 발명의 실시예의 추가 개선에 따라, 하나 이상의 프레임은 스탠드 상의 측방향으로 변위 가능하게 장착된 하부 프레임 부분에 대해 측방향으로 기울임 가능하게 장착되는 상부 부분을 가지며, 중간 피스는 상부 프레임 부분에 배열되어 프레임과 함께 측방향으로 기울임 가능하다. 수직 축선을 중심으로 피벗 가능하고 측방향으로 기울임 가능하게 하는 중간 피스의 배열은 이러한 방식으로 간단하고 신뢰 가능한 방식으로 실현될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 하나 이상의 프레임의 중간 피스는 프레임에 대해 측방향으로 변위 가능하다. 이러한 가동성은 피스가 추가로 롤 포밍될 때 해당 포밍 스테이션의 영향의 융통성을 증가시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 한 쌍의 롤러들의 캐리어들의 액슬 핀들은 수직으로 가동된다. 이는 상기 액슬 핀들은 스탠드에 대해 수직 방향으로 변위 가능한 것을 의미하며, 이는 바람직하게는 롤러들의 쌍들의 캐리어들 내에서 액슬 핀들을 수직 방향으로 변위 가능하게 배열함으로써 달성된다. 이러한 변위 가능성은 롤러들 사이에서 이동된 재료 피스에 따라 롤러들의 각각의 쌍의 재료 성형 영향을 변화시킬 가능성을 초래한다. 이러한 실시예의 추가 개선에 따라, 하나 이상의 포밍 스테이션의 한 쌍의 롤러들의 각각의 캐리어들의 액슬 핀들은 동일한 중간 피스 상에 장착된 한 쌍의 롤러들의 다른 캐리어의 액슬 핀들과 관계없이 스탠드에 대해 수직방향으로 가동된다. 재료 피스 또는 블랭크(blank)에 대한 포밍 스테이션의 롤러들의 영향의 가능한 변화는 이에 의해 더 확대된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 동일한 중간 피스 상에 배열된 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들의 액슬 핀들은 서로 평행하게 연장한다.

본 발명의 추가 실시예에 따라, 상기 롤 포밍기의 포밍 스테이션들 모두는 스테이션에 속하는 부분들을 위한 스탠드에 대해 그리고 상호적으로 동일한 가동성을 갖는다. 이는 롤 포밍기를 통해 재료 피스를 공급함으로써 생산된 프로파일들에 대해 얻어질 수 있는 형상들의 최대 변화도(degree of variation)를 의미한다. 그러나, 비록 이는 대부분의 경우들에서 고려되지 않지만, 본 발명의 범위 내에서 포밍 스테이션들 중 일부를 상기 롤 포밍기의 비용을 감소시키기 위해 이에 속하는 일부 부분의 가동성을 소정의 정도로 제한되게 설계한다.

본 발명에 따른 방법은 제 2 포밍 스테이션마다 두 개의 각도들이 점차적으로 성형되고 제 2 포밍 스테이션마다 두 개의 다른 각도들이 점차적으로 성형된다. 시트 금속 스트립은 이어서 본 발명에 따라 롤 포밍기의 포밍 스테이션들을 통하여 구동된다. 롤 포밍기를 통하여 구동되는 많은 양의 상이한 형상들의 시트 금속 스트립이 이러한 방식으로 얻어질 수 있다.

본 발명의 추가의 장점들뿐만 아니라 유용한 특징들이 본 발명의 실시예들의 아래 설명으로부터 나타난다.

예들로서 인용된 본 발명의 실시예들은 앞으로 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 롤 포밍기의 일 부분의 단순화된 사시도이며,
도 2는 화살표 2의 방향으로의 도 1의 롤 포밍기의 도면이며,
도 3은 도 1에 따른 롤 포밍기의 포밍 스테이션의 일 부분의 사시도이며,
도 4 및 도 5는 편평한 스트립을 롤 포밍하기 위한 연속 롤 포밍 단계들의 예들을 도시하며,
도 6은 도 4에 도시된 단계들 중 하나에서의 롤 포밍을 개략적으로 예시하며,
도 7은 도 6에 도시된 롤 포밍을 후속하는 롤 포밍을 개략적으로 예시하며,
도 8은 과도(over)-굽힘 각도들을 가지는 프로파일의 롤 포밍을 예시하며,
도 9는 본 발명에 따른 롤 포밍기에서의 롤 포밍을 통하여 얻어진 차량의 윈드 실드 위에 배열하기 위한 비임을 사시도로 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 롤 포밍기의 제 1 롤 포밍 스테이션들을 매우 개략적으로 도시한다. 롤 포밍 스테이션들은 일 열로 배열되어 상기 열을 따라 상기 롤 포밍기를 통하여 이동하는, 시트 금속 스트립과 같은 재료 피스를 연속적으로 성형한다. 이때 이 같은 롤 포밍기는 정상적으로 예를 들면 15 개 내지 30개의 이 같은 스테이션들과 같이, 도시된 것보다 상당히 더 많은 개수의 롤 포밍 스테이션들을 갖지만, 본 발명은 상기 롤 포밍기의 포밍 스테이션들의 어떠한 특별한 개수로도 제한되지 않는다. 상기 롤 포밍기의 상이한 부분들의 아래 설명될 움직임들을 달성하기 위한 동력 수단은 도면들을 단순화하고 롤 포밍기의 다른 부분들을 더 잘 예시하기 위해 도면들에서 생략되었다. 이러한 동력 수단은 유용하게는 높은 정밀도를 가지고 부분들의 이동들의 제어를 가능하게 하기 위한 전기 모터들이지만, 또한 본 발명의 범위 내에서 공압 또는 유압을 통하여 제어되는 것과 같은 다른 타입들의 동력 수단이 사용된다.

상기 롤 포밍기는 고정된 위치에 배열되도록 구성되고 각각의 포밍 스테이션을 위해 한 쌍의 가이드들을 지지하는 스탠드(11)를 갖는다. 프레임(14)은 각각의 이 같은 쌍의 가이드들에 변위 가능하게 장착된다.

포밍 스테이션(12)이 공급 방향(화살표(2))에 따라 제 1 포밍 스테이션이 되는 것이 도 1에 도시되고 프레임(14)이 제 1 쌍의 가이드들(13)에 배열된 것이 도 2에 도시된다. 프레임(14)은 크레이들(cradle) 형태의 하부 부분(50) 및 화살표(51)에 의해 표시된 바와 같이, 하부 부분에 대해 그리고 이에 의해 스탠드에 대해 측방향으로 기울임 가능하게 배열된 상부 부분(15)을 갖는다. 중간 피스(16)는 도 2에 도시된 정상 위치에서 수직 방향을 가지는 축선(I)을 중심으로 프레임의 상부 부분(15) 상에 피벗 가능하게 장착되며, 여기에서 스탠드(11) 및 상기 쌍의 가이드들이 수평 방향으로 연장하는 것이 가정된다.

중간 피스(16)는 중간 피스에 대해 개별적으로, 즉 서로 독립적으로, 측방향으로 변위 가능한 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어(17, 18)들을 지지한다. 한 쌍의 롤러들의 캐리어(17)는 평행한 액슬 핀(21, 22)들 상에 두 개의 포밍 롤러(19, 20)를 지지하고 이러한 액슬 핀들은 수직 방향으로 개별적으로 변위 가능한 두 개의 풀리(23, 24)들에 의해 지지되어, 수직 방향으로 액슬 핀들의 위치는 개별적으로 조정될 수 있다. 따라서, 롤러들의 각각의 쌍의 포밍 롤러들은 서로에 대해 수직 방향으로 가동되어 롤 포밍기에서 성형될 재료 피스의 두께에 따라 롤러들 사이의 거리를 조정한다. 한 쌍의 롤러들의 캐리어(18)는 두 개의 포밍 롤러(29, 30)들, 액슬 핀(31, 32)들 및 풀리(33, 34)들을 구비하며 한 쌍의 롤러들의 캐리어(17)와 동일한 방식으로 설계된다. 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들의 액슬 핀들은 서로를 향하여 지향되고 서로 평행하게 연장한다. 한 쌍의 롤러들 및 포밍 롤러들을 구비한 캐리어들을 구비한 중간 피스의 구성에 대해 도 3을 참조한다.

도 4는 시트 금속 스트립 형태의 블랭크가 포밍 스테이션들의 열에서 제 1 포밍 스테이션에 도달하고 이어서 롤 포밍기를 통한 이동 동안 연속 포밍 스테이션들에 의해 모자형(hat) 프로파일(36)로 연속적으로 성형될 때 편평한 시트 금속 스트립(35) 형태의 블랭크의 3개의 성형 단계를 도시한다. 도 6은 제 1 롤 포밍 스테이션(12)에서의 제 1 성형 단계에서 블랭크(35)가 두 개의 각도들을 가지는 중간 프로파일이 주어질 수 있는 방법을 도시한다. 포밍 롤러(19)의 액슬 핀(21)은 이어서 회전 축선(II)을 가지며 포밍 롤러(20)의 액슬 핀(22)은 회전 축선(III)을 가지며, 포밍 롤러(29)의 액슬 핀(31)은 회전 축선(IV)을 가지며 포밍 롤러(30)의 액슬 핀(32)은 회전 축선(V)을 갖는다. 스트립(35)은 성형 동안 한 쌍의 롤러(19, 20)들 및 한 쌍의 롤러(29, 30)들 사이에 유지되고 롤러(19, 30)들의 라운드형 에지(38, 39)들 위에서 성형되어 이러한 에지들 사이에서 자유롭게 움직인다. 한 쌍의 롤러들 중 롤러들이 상이한 형상들 및 크기들을 가지는 것으로 나타나고 이는 또한 하나의 포밍 스테이션으로부터 다른 포밍 스테이션으로 롤러들에 대한 케이스일 수 있다.

모자형 프로파일(도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 오른쪽에 하나의 모자형 프로파일)의 다른 측부는 도 7에 도시된 바와 같이, 다음 롤 포밍 스테이션의 다음 성형 단계에서 동일한 방식으로 성형된다. 다음 성형 단계는 이어서 왼쪽 측부의 제 3 성형 단계 등에서 다시 수행된다. 이에 따라, 양 측부들 상의 각도들이 도 5에 도시된 프로파일로 성형될 때까지 제 2 포밍 스테이션마다 두 개의 각도(41, 42)들이 일 측부 상에 연속적으로 성형되고 두 개의 각도(43, 44)들이 다른 측부 상에 성형된다. 이러한 방식으로 두 개의 측부들의 성형 사이에서 교번함으로써 비교적 큰 각도들에 따라 성형이 수행되는 경우조차 인접한 포밍 스테이션이 서로 근접하게 배열될 수 있다. 이에 따라, 상기 열을 따라 롤러 캐리어들을 구비한 스테이션들의 지그 재그 배열(zig zag arrangement)의 타입이 있을 수 있다.

도 5는 도 4에 따른 모자형 프로파일이 본 발명에 따른 롤 포밍기에서 하류에서 추가로 연속된 롤 포밍이 가해질 수 있는 방법을 도시한다. 성형은 또한 여기서 대안적으로 하나씩 다른 측부 상에 수행된다.

상기 롤 포밍기가 짧고 컴팩트(compact)하고(포밍 스테이션들이 서로 바로 후속됨) 움직임에 대한 매우 많은 가능성들을 가진다는 사실에 의해 상기 롤 포밍기는 이의 길이를 따라 가변적 형상을 가지고 이중으로 굽혀지고 트위스트될 수 있는 프로파일들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 스탠드에 대한 중간 피스의 기울임 가능성을 통한 측면 방향으로의 롤러들의 기울임 가능한 배열은 트위스트형 프로파일들을 제조할 가능성을 개선하고 90°보다 큰 각도로 과도하게 굽혀지고 또한 Z자 형 프로파일 형상들을 성형하는 것을 가능하게 한다. 프레임에 대한 중간 피스의 피벗 가능성을 통한 그리고 스탠드에 대한 피벗 가능성에 의한 롤러들의 피벗 가능한 배열은 성형의 변화들의 가능성을 증가시키는데 기여한다.

도 8은 과도하게 굽혀진 각도들을 갖는 프로파일(45)로의 블랭크의 굽힘이 본 발명에 따른 롤 포밍기를 통하여 달성될 수 있는 방법을 도시하며, 반면 도 9는 자가용 차와 같은, 차량의 윈드 실드 위에 적용될 이중으로 굽혀진 윈드 실드 빔을 도시하며 이 빔은 편평한 금속 스트립을 본 발명에 따른 롤 포밍기를 통하여 통과시키고 이어서 상이한 포밍 스테이션들을 이러한 빔의 길이를 따라 변화하는 횡단면을 얻기에 적합한 방식으로 제어함으로써 제조된다.

본 발명은 물론 어떠한 방식으로도 설명된 실시예들로 제한되지 않으며, 이의 수정들에 대한 많은 가능성들이 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자에게 명백하게 될 것이다.

Claims (10)

1. 스탠드(11) 및 상기 스탠드 상에 측방향으로 변위 가능하게 장착되는 한 쌍의 롤러들의 캐리어(17, 18)들용 프레임(14, 15)들을 포함하는 일 열의 포밍 스테이션(12)들을 포함하는, 롤 포밍기에 있어서,
   수직 축선(I) 둘레로 피벗되기 위해 각각의 프레임(14, 15) 상에 중간 피스(16)가 피벗되게 장착되고 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어(17, 18)들이 각각의 중간 피스 상에 개별적으로 측방향으로 변위 가능하게 장착되며,
   한 쌍의 롤러들의 각각의 캐리어들은 각각 포밍 롤러(19, 20; 29, 30)를 지지하기 위한 두 개의 액슬 핀(21, 22; 31, 32)들을 포함하며 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어들은 서로를 향하여 지향되는 이들의 액슬 핀들을 가지는 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중간 피스(16)는 측방향으로 기울임 가능한 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   하나 이상의 프레임(14)은 상기 스탠드(11) 상에 측방향으로 변위 가능하게 장착된 하부 프레임 부분(50)에 대해 측방향으로 기울임 가능하게 장착되는 상부 부분(15)을 가지며, 상기 중간 피스는 상기 상부 프레임 부분(15) 상에 배열되고 이에 의해 측방향으로 기울임 가능한 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   하나 이상의 프레임의 중간 피스(16)는 상기 프레임(14)에 대해 측방향으로 변위 가능한 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 롤러들의 캐리어들의 액슬 핀(21, 22; 31, 32)들이 수직으로 가동되는 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   하나 이상의 포밍 스테이션(12)의 롤러들의 쌍의 각각의 캐리어(17, 18)의 액슬 핀(21, 22; 31, 32)들은 동일한 중간 피스(16) 상에 장착된 한 쌍의 롤러들의 다른 캐리어의 액슬 핀들과 관계없이 상기 스탠드(11)에 대해 수직 방향으로 가동되는 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   동일한 중간 피스(16) 상에 배열된 한 쌍의 롤러들의 두 개의 캐리어(17, 18)들의 액슬 핀(21, 22; 31, 32)들이 서로 평행하게 연장하는 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   스테이션에 속하는 부분들은 상기 롤 포밍기의 상기 포밍 스테이션(12)들 모두 내에 상호적으로 그리고 스탠드(11)에 대한 동일한 가동성을 가지는 것을 특징으로 하는,
   롤 포밍기.
   
9. 서로를 향하여 지향된 쌍들의 롤러(19, 20; 29, 30)들을 가지는 일 열의 포밍 스테이션(17, 18)들을 통하여 시트 금속 스트립을 구동시키고 그 사이에 시트 금속 스트립을 유지하고 롤러 에지들 위에서 시트 금속 스트립을 성형함으로써 시트 금속 스트립(35)을 롤 포밍하기 위한 방법에 있어서,
   제 2 포밍 스테이션(12)마다 두 개의 각도(41, 42)들이 점차적으로 성형되고 제 2 포밍 스테이션마다 두 개의 다른 각도(43, 44)들이 점차적으로 성형되는 것을 특징으로 하는,
   시트 금속 스트립을 롤 포밍하기 위한 방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 시트 금속 스트립은 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 롤 포밍기의 포밍 스테이션(17, 18)들을 통하여 구동되는 것을 특징으로 하는,
    시트 금속 스트립을 롤 포밍하기 위한 방법.

Images