KR20150006766A

KR20150006766A - Method for manufacturing ring having stepped inner surface using ring mill

Info

Publication number: KR20150006766A
Application number: KR1020140030191A
Authority: KR
Inventors: 김응주; 이근안; 이상목; 송정한; 이종섭; 임성주; 윤덕재
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-01-19
Also published as: KR101508094B1

Abstract

A method for processing a stepped ring using a ring mill according to the present invention comprises: a main roll module (100) which has a main roll (110) for processing the outer surface of a ring-shaped material; a guide roll module (200) which has a guide roll (290) for supporting the outer surface of the material at both sides; a mandrel module (300) which has a mandrel (350) for processing the inner surface of the material; and a feeding module (400) which feeds the mandrel module (300) to the main roll module (100). The present invention enables the accurate control of a feed rate and speed even if asymmetrical external force is applied during the process of a ring mill device by independently controlling the servo motor of the feeding module and the servo motor of the guide roll module.

Description

METHOD FOR MANUFACTURING RING HAVING STEPPED INNER SURFACE USING RING MILL

본 발명은 금속재질의 링을 소정 두께로 형성시키는 링밀 장치에 관한 것이며, 구체적으로는 내경이 단차진 링 형상의 금속소재를 가공하는 공정 중에 가공대상인 금속소재를 효과적으로 지지 및 이송하여 가공정밀도 및 가공효율을 높인 단차링 가공방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a ring tightening apparatus for forming a metal ring to a predetermined thickness, and more particularly to a ring tightening apparatus which effectively supports and feeds a metal material to be machined during a step of machining a metal material having a ring- And more particularly to a stepped ring processing method in which the efficiency is increased.

일반적으로, 링밀 공정은 정사각형 또는 직사각형 단면의 대형 링 형상의 금속재질의 소재를 소정 두께로 가공시키는 공정이다. 대형 링 제품은 일반적 의미의 링 뿐만 아니라 레이스, 플랜지 또는 로크 플레이트(rock plate) 등을 포함한다.Generally, the ring-mill process is a process of processing a large-ring-shaped metal material having a square or rectangular cross section to a predetermined thickness. Large ring products include laces, flanges or rock plates as well as rings of general significance.

링 제품은, 정사각형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있지만, 복잡한 이형의 내경 단면을 갖는 이형링이 대부분이다. 예컨대, 풍력발전기의 타워에 이용되는 링은 내경부에 단차진 부분을 갖는 복잡한 이형 단면의 형상을 갖는다. 위와 같은 이형링 제품의 생산을 위해, 일반적인 링밀 장치를 이용해 사각형 단면의 링을 먼저 얻고, 그 얻어진 링의 내경부에 대한 절삭 가공을 통해, 원하는 이형의 내경부 형상을 갖는 이형링을 만든다. 따라서, 종래에는 절삭가공에 의해 깎여 제거되는 금속재료의 양이 많아 비경제적이고, 그 절삭가공을 위해 과도한 시간이나 노력이 요구되는 문제점이 있다.The ring product may have a square or rectangular cross section, but most are release rings having an inner cross-section of a complicated profile. For example, a ring used for a tower of a wind turbine has a complex deformed cross-sectional shape having a stepped portion on the inner diameter portion. In order to produce the release ring product as described above, a ring having a rectangular cross section is first obtained by using a general ring-tight device, and a cut ring is formed on the inner ring portion of the ring to obtain a release ring having a desired inner diameter. Therefore, there is a problem that an excessive amount of metal material is removed by cutting in the past, which is uneconomical and excessive time and effort are required for the cutting.

종래의 링밀 장치로는 일본 공개특허공보 평2-133131호 및 일본 특허공개공보 소62-101333호 등에 개시된 것이 있으며, 그와 같은 링밀 장치의 한 예가 도 1에 사시도로 도시되어 있다.Conventional ring-mill devices are disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-133131 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-101333, and an example of such a ring-tight device is shown in a perspective view in Fig.

도 1을 참조하면, 종래의 링밀 장치는, 가열된 링형 금속재(W)를 그것의 내주면에 면하여 지지하는 지지롤(2)과, 가열된 링형 금속재(W)를 자신의 외주면을 가압하여 링형 금속재(W)의 두께를 줄이는 성형을 하는 압력롤(4)을 포함한다. 지지롤(2)과 압력롤(4)은 모두 회전하며, 그 사이에 있는 링형 금속재(W)도 그 자리에서 회전한다. 또한, 종래의 링밀 장치는 회전하는 링형 금속재(W)의 상단과 하단의 표면을 매끄럽게 해주도록 배치되는 에징롤(5a, 5b)을 더 포함한다. 종래의 링밀 장치는 지지롤(2)의 평탄한 외주면으로 인해 링형 금속재(W)에 이형 단면을 형성할 수 없었다.1, a conventional ring-type apparatus includes a support roll 2 for supporting a heated ring-shaped metal material W on its inner circumferential surface, a ring-shaped metal material W for pressing the outer circumferential surface of the ring- And a pressure roll (4) for shaping to reduce the thickness of the metal material (W). Both the support roll 2 and the pressure roll 4 rotate, and the ring-like metal material W therebetween also rotates in place. In addition, the conventional ring-mill apparatus further includes the aging rolls 5a and 5b arranged to smooth the upper and lower surfaces of the rotating ring-like metal material W. The conventional ring-mill apparatus can not form a deformed section on the ring-shaped metallic member W due to the flat outer circumferential surface of the support roll 2. [

또한, 종래기술에서 상기 금속재(W)는 상기 압력롤(4)에 의해 회전력을 받으면서 회전하고 있었다.Further, in the prior art, the metal material W was rotated while being subjected to rotational force by the pressure roll 4.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 금속재(W)를 지지하는 보조롤(5) 등의 추가적인 수단이 구비되었다. 그런데, 이 경우에도, 금속재의 회전에 따라 보조롤(5)에는 접촉지점에서 화살표와 같은 서로 다른 방향의 접선방향 힘이 작용하게 된다. 이렇게, 보조롤에 작용하는 힘의 방향이 서로 다르기 때문에, 링밀 장치는 상기 보조롤을 동일한 이송거리로 구동하지 못하는 문제가 있었다. 즉, 링밀 장치의 구동부가 상기 보조롤을 일정 거리 이송시키기 위해 동일한 구동력을 가한다 하더라도, 상기 보조롤에 작용하는 화살표방향의 서로 다른 방향의 힘에 의해 상기 보조롤에는 동일한 크기와 방향의 힘이 제공되지 않고, 결국 보조롤이 금속재를 동일한 힘으로 지지하지 못하는 문제가 있었다.
Then, as shown in Fig. 2, additional means such as an auxiliary roll 5 for supporting the metal material W are provided. In this case, however, tangential forces in different directions, such as arrows, are applied to the auxiliary roll 5 at the contact point as the metallic material rotates. In this way, since the directions of the forces acting on the auxiliary rolls are different from each other, there is a problem that the ring-mill apparatus can not drive the auxiliary rolls at the same distance. That is, even if the driving unit of the ring-shaped device applies the same driving force to feed the auxiliary rolls by a predetermined distance, forces of the same magnitude and direction are applied to the auxiliary rolls by forces in different directions in the arrow direction There is a problem that the auxiliary roll can not support the metallic material with the same force.

본 발명은 링밀 장치의 가공 중에 비대칭적인 여러가지 힘요소가 존재하여 하중이 편중될 수 있는 경우에도, 링밀장치의 정확한 이송량과 속도 등의 제어가 가능한 장치를 제공하여 가공 신뢰도를 높이는 것을 목적으로 하며, 또한, 본 발명은 가공되는 금속 소재의 내경부에 이형 단면 즉, 단차를 가진 링을 가공하는 장치및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an apparatus capable of controlling an accurate transfer amount and a speed of a ring-shaped device, even when loads are concentrated in the presence of various asymmetrical force elements during processing of a ring- It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for machining a ring having a deformed section, that is, a step, on an inner diameter portion of a metal material to be processed.

본 발명은, 링 형상의 소재의 외주면을 가공하는 메인롤(110)을 구비한 메인롤 모듈(100);과, 상기 소재의 외주면을 양측에서 지지하는 가이드롤(290)을 구비한 가이드롤 모듈(200);과, 상기 소재의 내주면을 가공하는 만드렐(350)을 구비한 만드렐 모듈(300);과, 상기 만드렐 모듈(300)을 메인롤 모듈(100) 쪽으로 이송시키는 피딩 모듈(400);을 포함하고, 상기 가이드롤 모듈(200)은, 일측에는 상기 가이드롤(290)이 구비되고 타측에는 회동가능하게 연결된 제2링크부재(220)를 구비한 제1링크부재(210); 및 일측은 상기 제1링크부재에 연결되고 타측은 가이드 로드(240)를 따라 직선이동하는 이동부재(230)에 연결되는 제2링크부재(220);를 포함하고, 상기 가이드롤 모듈(200)은 링 형상의 소재의 양측에 대칭되게 두 개가 배치되는 링밀 장치를 이용하여 단차링을 가공하는 방법으로서, 소재의 내주면에 홈을 형성하는 제1단계; 상기 홈이 형성된 소재를 중앙을 횡방향으로 절단하는 제2단계; 및 상기 횡방향 절단된 소재로 내주면이 단차진 링을 형성하는 제3단계;를 포함하며, 상기 제1단계에서, 상기 두 개의 가이드롤 모듈 중 제1가이드롤은 토크제어 방식으로 제어되고, 제2가이드롤은 상기 제1가이드롤과 대칭되는 위치에 위치하도록 위치제어 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 단차링 가공방법을 제공한다.
A main roll module (100) having a main roll (110) for machining an outer circumferential surface of a ring-shaped material and a guide roll (290) for supporting the outer circumferential surface of the material on both sides, A mandrel module 300 having a mandrel 350 for processing the inner circumferential surface of the workpiece and a feeding module 300 for feeding the mandrel module 300 to the main roll module 100 The guide roll module 200 includes a first link member 210 having a guide roll 290 at one side and a second link member 220 rotatably connected at the other side, ; And a second link member 220 connected to the moving member 230, one side of which is connected to the first link member and the other side of which is linearly moving along the guide rod 240. The guide roll module 200, A step of forming a groove on an inner circumferential surface of a workpiece; a step of forming a groove on the inner circumferential surface of the workpiece; A second step of horizontally cutting the grooved material at a center thereof; And a third step of forming a stepped ring on the inner circumferential surface by the transversely cut material. In the first step, the first guide roll of the two guide roll modules is controlled by a torque control method, And the second guide roll is controlled in a position control manner so as to be positioned at a position symmetrical to the first guide roll.

본 발명은 피딩 모듈 만드렐 모듈의 플레이트와 타이로드 등을 이용하여 견고하게 연결하고, 피딩 모듈의 서보모터 및 가이드롤 모듈의 서보모터 등을 독립적으로 제어함으로써, 링밀 장치의 가공 중에 하중의 편중 등 비대칭적 외력에도 정확한 이송량과 속도 등의 제어가 가능한 유리한 효과가 발생한다.The present invention is characterized in that the feed module is rigidly connected to the mandrel module by using a plate and a tie rod, and the servomotor of the feeding module and the servo motor of the guide roll module are independently controlled, An advantageous effect can be obtained in which an accurate transfer amount and speed can be controlled even with an asymmetric external force.

또한, 본 발명의 가이드롤 모듈은, 위치제어와 토크제어 방식을 혼합한 방식으로 제어하도록 함에 따라 피가공 소재가 가공이 됨에 따라 소재의 폭이 감소하면 소재를 지지하는 가이드롤의 위치로 소재의 감소된 폭만큼 이동하여야 적절한 지지를 계속할 수 있게 되는 효과가 있다.Further, since the guide roll module of the present invention is controlled by a combination of the position control and the torque control method, when the width of the work is reduced as the work is processed, the position of the guide roll supporting the work It is effective to continue the proper support by moving the reduced width.

도 1 내지 도 2는 종래 기술에 따른 링밀 장치의 가공 모습이며,
도 3a은 본 발명에 따른 링밀 장치의 전체적인 사시도 모습이며,
도 3b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 피가공 소재를 가공 중인 모습이며,
도 4는 본 발명에 따른 링밀 장치의 메인롤 모듈의 모습이며,
도 5a는 본 발명에 따른 링밀 장치의 가이드 모듈의 모습이며,
도 5b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 소재 가공 상태에서의 가이드 모듈의 모습이며,
도 6a는 본 발명에 따른 링밀 장치의 만드렐 모듈의 모습이며,
도 6b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 소재 가공 상태에서의 만드렐 모듈의 모습이며,
도 7a는 본 발명에 따른 링밀 장치의 피딩 모듈의 모습이며,
도 7b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 소재 가공 상태에서의 피딩 모듈의 모습이다.
도 8은 본 발명에 따른 링밀 장치가 소재를 가공하는 개략적인 평면 모습이며,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 링밀 장치로 소재를 가공하는 수직단면의 모습이며,
도 10은 도 9의 링밀 가공에 의해 제조된 단차링의 중간단계의 모습이며,
도 11은 본 발명에 따라 제조된 단차링의 최종생산품의 모습이다.Figs. 1 and 2 are views showing processing of a conventional ring-mill apparatus,
FIG. 3A is a perspective view of a ring-tight device according to the present invention,
FIG. 3B is a view showing a state in which the workpiece of the ring-
Figure 4 is a view of the main roll module of the ring-
FIG. 5A is a view of a guide module of a ring-
FIG. 5B is a view of the guide module in the material processing state of the ring-mill apparatus according to the present invention,
6A is a view of a mandrel module of a ring-tight device according to the present invention,
6B is a view of a mandrel module in a material processing state of a ring-tightness device according to the present invention,
FIG. 7A is a view of a feeding module of the ring-
FIG. 7B is a view of the feeding module in the material processing state of the ring-mill apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic plan view of a ring mill apparatus according to the present invention,
9 is a vertical cross-sectional view of a workpiece with a ring-mill apparatus according to another embodiment of the present invention,
Fig. 10 is an intermediate view of the step ring produced by the ring milling process of Fig. 9,
11 is a view of the final product of the step ring manufactured according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 3a은 본 발명에 따른 링밀 장치의 전체적인 사시도 모습이며, 도 3b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 피가공 소재를 가공 중인 모습이며, 도 4는 본 발명에 따른 링밀 장치의 메인롤 모듈의 모습이며, 도 5a는 본 발명에 따른 링밀 장치의 가이드 모듈의 모습이며, 도 5b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 소재 가공 상태에서의 가이드 모듈의 모습이며, 도 6a는 본 발명에 따른 링밀 장치의 만드렐 모듈의 모습이며, 도 6b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 소재 가공 상태에서의 만드렐 모듈의 모습이며, 도 7a는 본 발명에 따른 링밀 장치의 피딩 모듈의 모습이며, 도 7b는 본 발명에 따른 링밀 장치의 소재 가공 상태에서의 피딩 모듈의 모습이다. 도 8은 본 발명에 따른 링밀 장치가 소재를 가공하는 개략적인 평면 모습이다.
FIG. 3A is a perspective view of a ring-tightening device according to the present invention, FIG. 3B is a view showing a state in which a workpiece of a ring-tight device according to the present invention is being processed, FIG. 5A is a view of a guide module of a ring-tightness device according to the present invention, FIG. 5B is a view of a guide module in a raw material processing state of a ring-tightness device according to the present invention, FIG. 7A is a view of a feeding module of a ring-tight device according to the present invention, and FIG. 7B is a view of a module according to the present invention. FIG. This is the appearance of the feeding module in the material processing state of the ring-mill device. FIG. 8 is a schematic plan view of a material processing apparatus according to the present invention.

3a을 참조하면, 본 발명에 따른 링밀 장치는, 링 형상의 피가공용 소재의 외주면을 가압하면서 소재에 구동력을 주면서 소재의 외주면을 가공하는 메인롤 모듈(100)과, 상기 소재의 외주면 양측에서 소재를 지지하는 가이드롤 모듈(200)과, 상기 소재의 내주면에 설치되어 소재의 내주면을 가공하는 만드렐 모듈(300)과, 소재의 내주면에 만드렐을 삽입한 상태에서 상기 만드렐 모듈(300)을 메인롤 모듈(100) 쪽으로 이송시키는 피딩 모듈(400)을 포함한다.3A, the ring-mill apparatus according to the present invention comprises: a main roll module 100 for machining the outer circumferential surface of a work while pressing the outer circumferential surface of the ring-shaped workpiece while applying driving force to the work; A mandrel module 300 installed on an inner circumferential surface of the work and for machining an inner circumferential surface of the workpiece, a mandrel module 300 inserted in the inner circumferential surface of the work, To the main roll module (100).

링밀 작업 과정을 먼저 간략히 보면, 일정 크기의 빌렛을 업셋팅하고, 상기 빌렛을 펀치(도시되지 않음)를 이용하여 구멍을 뚫는 블랭크 공정을 통하여 링밀 가공용 소재(도 8의 10)을 제작한다. 다음에, 소재(10)에 만드렐을 삽입하고 피딩 모듈을 이용하여 소재를 메인롤 모듈로 이동시킨 후 소재 외주면에 맞닿은 원기둥 형태의 메인롤을 회전을 시키면서, 내주면에 설치되어 있는 원기둥 형태의 만드렐을 이용하여 압력을 가함으로써 소재의 내경과 외경을 조절하여 가공을 한다.First, a ring-milling process is first briefly described. A billet of a predetermined size is set up, and a raw material for ring milling (10 of FIG. 8) is manufactured through a blank process of punching the billet using a punch (not shown). Next, the mandrel is inserted into the blank 10, the blank is moved to the main roll module by using the feeding module, and the main roll in the form of a circular cylinder abutting on the outer circumferential surface of the blank is rotated, The inner and outer diameters of the workpiece are adjusted by applying pressure to the workpiece.

도 3a은 본 발명에 따른 링밀 장치는 가동 작동 전 상태이며, 도 3b는 링밀 장치에 소재(10)가 장착되어 메인롤과 만드렐에 의해 소재가 가공 중인 모습이다(다만, 도시의 편의상 소재는 생략된 그림이다). FIG. 3A is a state before the operation of the ring-tightness apparatus according to the present invention, FIG. 3B is a state in which the material is being processed by the main roll and the mandrel while the material 10 is mounted on the ring-tight apparatus. It is an omitted figure).

도 3a를 보면, 본 발명의 링밀 장치는, 중앙부에 메인롤 모듈(100)이 위치하고, 상기 메인롤 모듈의 양측면에 가이드롤 모듈(200)이 배치되고, 상기 메인롤 모듈의 전방(그림에서 보아 왼쪽을 전방이라 함)에 만드렐 모듈(300)이 배치되고, 상기 메인롤 모듈의 후방(그림에서 보아 오른쪽을 후방이라 함)에 피딩(feeding) 모듈(400)이 배치된다. 상기 피딩 모듈(400)은 네 개의 타이로드(420)를 이용하여 전방의 만드렐 모듈(300)과 견고하게 연결되어 있다. 즉, 상기 만드렐 모듈(300)의 사각형상의 제2플레이트(310)와 상기 피딩 모듈(400)의 사각형상의 제2플레이트(410)는 네 모서리부분에서 네 개의 타이로드(420)에 의해 견고하게 연결되어 있어서, 상기 피딩 모듈의 제1플레이트(410)를 후방으로 이동시킴에 따라 상기 만드렐 모듈의 제2플레이트(310)가 후방으로 동일한 거리만큼 이동하고, 따라서 제2플레이트에 부착된 만드렐(이하 설명) 역시 후방으로 이동하게 된다(도 3b 그림).
3A, the ring-shaped device of the present invention is characterized in that a main roll module 100 is disposed at a central portion, a guide roll module 200 is disposed at both sides of the main roll module, A mandrel module 300 is disposed on the left side of the main roll module and a feeding module 400 is disposed on the rear side of the main roll module. The feeding module 400 is firmly connected to the forward mandrel module 300 using four tie rods 420. That is, the second plate 310 in the square shape of the mandrel module 300 and the second plate 410 in the square shape of the feeding module 400 are firmly held by the four tie rods 420 at four corners So that the second plate 310 of the mandrel module moves backward by the same distance as the first plate 410 of the feeding module is moved backward and thus the mandrel module attached to the second plate (To be described below) also moves backward (Fig. 3B).

이하 본 발명의 구성 모듈에 대해서 살펴본다.Hereinafter, the configuration module of the present invention will be described.

메인롤Main roll 모듈(100) The module (100)

도 4를 보면, 본 발명의 메인롤 모듈(100)은 소재의 외주면에 맞닿아서 외주면을 가압하면서 회전력을 전달하는 메일롤(110)과 상기 메인롤을 상하로 관통하여 고정되어 회전력을 전달하는 메인롤 회전축(140)과 상기 메인롤 회전축을 메인롤 상하측에서 지지하는 지지부재(120, 130)를 포함한다. 상기 메인롤은 링밀 장치에서 일정 위치에 고정된 상태에서 회전하면서 피가공 소재의 외주면을 가압하여 가공하는 역할을 수행한다.
Referring to FIG. 4, the main roll module 100 of the present invention includes a mail roll 110 that contacts a peripheral surface of a work and presses an outer peripheral surface of the work roll while transmitting rotational force, A main roll rotation shaft 140 and support members 120 and 130 for supporting the main roll rotation shaft at the upper and lower sides of the main roll. The main roll serves to press and process the outer circumferential surface of the workpiece while rotating while being fixed at a predetermined position in the ring-shaped apparatus.

가이드롤Guide roll 모듈(200) The module (200)

도 5a를 보면, 본 발명의 가이드롤 모듈(200)은, 상기 메인롤(110)이 소재의 외주면에 접촉하여 가공을 진행할 때 상기 소재의 외주면의 다른 지점에서 소재 외주면을 지지하는 가이드롤(290)을 포함한다. 상기 가이드 모듈은 상기 소재를 양측에서 지지하도록 한다(도 8 참조). 상기 가이드롤 모듈은, 일측에서 상기 가이드롤(290)이 구비되는 제1링크부재(210)와 상기 제1링크부재의 타측에 회동가능하게 연결되는 제2링크부재(220)를 포함한다. 상기 제2링크부재(220)는, 일측에서 제1링크부재와 회동가능하게 연결됨과 동시에 타측은 가이드 로드(240)상을 이동하는 이동부재(230)에 연결된다. 상기 가이드 로드(240)의 일단은 상기 제1링크부재(210)에 회동축(250)을 이용하여 회동가능하게 부착된다. 5A, the guide roll module 200 of the present invention includes a guide roll 290 (FIG. 5A) that supports the outer circumferential surface of the work at another point on the outer circumferential surface of the work when the main roll 110 is in contact with the outer circumferential surface of the work, ). The guide module supports the material on both sides (see FIG. 8). The guide roll module includes a first link member 210 having the guide roll 290 at one side and a second link member 220 rotatably connected to the other side of the first link member. The second link member 220 is rotatably connected to the first link member at one side and the other side is connected to a moving member 230 moving on the guide rod 240. One end of the guide rod 240 is rotatably attached to the first link member 210 using a rotation shaft 250.

또한, 상기 가이드 모듈(200)은, 상기 이동부재(230)가 상기 가이드 로드(240)를 따라 이동하는 구동력을 제공하는 가이드롤 모듈 서보모터(260)를 더 포함하며, 상기 가이드롤 모듈 서보모터의 구동력은 벨트(270)를 이용하여 상기 가이드 로드(240)에 회전력을 전달한다. 상기 가이드 로드가 회전함에 따라 상기 이동부재(230)는 상기 가이드 로드(240)를 따라 직선이동하게 된다. 직선이동하는 원리는 가이드 로드 외주에 나사산을 형성하고 이동부재의 내주면에 이와 맞물리는 나사산을 형성한 후 가이드 로드를 회전시켜 이동부재(230)는 상기 가이드 로드(240)를 따라 직선이동하게 할 수도 있으며, 이는 통상의 기구학에서 사용되는 방식을 채택하게 된다.The guide module 200 may further include a guide roll module servomotor 260 that provides a driving force for moving the moving member 230 along the guide rod 240, The driving force of the belt 270 is transmitted to the guide rod 240 using a belt 270. As the guide rod rotates, the moving member 230 linearly moves along the guide rod 240. The principle of linear movement is to form a screw thread on the outer circumference of the guide rod, to form a thread engaging with the inner circumferential surface of the movable member, and then to rotate the guide rod so that the movable member 230 linearly moves along the guide rod 240 , Which adopts the method used in conventional kinematics.

가이드롤 모듈에서 상기 가이드 로드(240)는 링밀 장치에 고정결합된 상태에서 상기 가이드롤 모듈 서보모터(260)의 회전력을 전달받아 상기 이동부재(230)가 상기 가이드 로드(240) 상을 화살표(A) 방향으로 직선운동하면, 상기 가이드롤(290)은 회동축(240)을 중심으로 화살표(B) 방향으로 회전하게 된다. In the guide roll module, the guide rod 240 is received in the rotational force of the guide roll module servo motor 260 in a state of being fixedly coupled to the ring-shaped device, and the moving member 230 moves on the guide rod 240 A direction, the guide roll 290 rotates in the direction of the arrow B about the pivot shaft 240. As a result,

그런데, 소재를 중심으로 가이드롤 모듈(200)은 양측으로 두 개가 배치되므로, 두 개의 가이드롤(290)이 화살표(B)방향으로 회동함에 의해, 두 개의 가이드롤(290) 사이 간격이 벌어져 이 사이 공간으로 피가공 소재가 유입되어 소재를 지지하게 된다(도 5b 상태). 결국, 상기 가이드롤 모듈 서보모터(260)의 구동력을 제어함으로써, 상기 가이드롤(290) 사이의 간격 내지 가이드롤이 소재를 지지하는 지지력을 제어할 수 있게 되는 것이다.Since two guide roll modules 200 are disposed on both sides with respect to the material, the two guide rolls 290 are rotated in the direction of arrow B so that the gap between the two guide rolls 290 is widened, So that the workpiece flows into the space to support the workpiece (FIG. 5B). As a result, by controlling the driving force of the guide roll module servo motor 260, it is possible to control the interval between the guide rolls 290 and the support force for supporting the work roll by the guide rolls.

본 발명에서 상기 가이드롤 모듈은 소재를 중심으로 양측에서(도 8 그림에서 상하로) 배치되고, 각각의 가이드롤 모듈은 구동력을 발생시키는 서보모터(260)를 각각 가지고 있어서, 상기 가이드롤(290)의 위치를 별도로 제어할 수 있다.In the present invention, the guide roll module is disposed on both sides (vertically in FIG. 8) of the work, and each of the guide roll modules has a servo motor 260 for generating a driving force, ) Can be separately controlled.

소재를 가공하는 기계장치에서 특정 부분의 위치를 제어하는 방법으로는 1)위치제어와 2)토크제어가 있을 수 있다. As a method of controlling the position of a specific part in a machining apparatus for machining a material, there may be 1) position control and 2) torque control.

1)위치제어란, 특정부분의 목표 위치값을 주고 그 위치로 움직이도록 하는 제어 방식을 의미한다. 즉, 특정부분에 작용하는 힘이나 토크가 변하는 경우에도 위치제어를 하는 특정부분이 해당 위치를 찾아가도록 또는 해당위치를 유지하도록 제어하는 것을 말한다.1) Position control means a control method that gives a target position value of a specific part and moves it to that position. That is, when a force or a torque acting on a specific portion changes, the control is performed such that a specific portion that performs position control searches for the position or maintains the position.

이에 반해, 2)토크제어란, 상기 특정부분에 작용하는 토크(힘)을 일정한 크기를 유지하는 것이며, 따라서 절대좌표값은 변할 수 있게 된다.On the other hand, (2) Torque control is to maintain a constant magnitude of the torque (force) acting on the specific portion, so that the absolute coordinate value can be changed.

본 발명의 가이드롤 모듈은, 이들 위치제어와 토크제어를 혼합한 방식으로 제어하도록 하였다. 피가공 소재가 가공이 됨에 따라 소재의 폭이 감소하면 소재를 지지하는 가이드롤(290)의 위치로 소재의 감소된 폭만큼 이동하여야 적절한 지지를 계속할 수 있게 된다.The guide roll module of the present invention is controlled by a combination of the position control and the torque control. If the width of the workpiece decreases as the workpiece is processed, it is necessary to move the workpiece by a reduced width to the position of the guide roll 290 supporting the workpiece, so that proper support can be continued.

본 발명에서는, 상기 두 개의 가이드롤 모듈 중 어느 하나(제1가이드롤)는 토크제어를 하고 나머지 하나(제2가이드롤)는 위치제어를 하도록 하였다.In the present invention, any one of the two guide roll modules (the first guide roll) is subjected to torque control and the other one (second guide roll) is position controlled.

제1가이드롤을 토크제어를 함으로써, 제1가이드롤은 일정한 토크를 받게 되어 상기 피가공 소재의 폭이 감소하면 이에 대응하여 피가공 소재쪽으로 이동하게 된다. 이때, 상기 제2가이드롤은 상기 제1가이드롤의 위치에 대응되는(소재를 기준으로 대칭되는) 곳에 위치하도록 위치제어를 하면, 제2가이드롤은 제1가이드롤의 위치이동에 따라 대응되게(대칭되는 위치로) 이동하게 된다. 이렇게 두 개의 가이드롤을 위치제어와 토크제어로 각각 제어할 수 있는 것은 두 개의 가이드롤 모듈(200)이 각각 별도의 가이드롤 모듈 서보모터(260)를 구비함으로써 각각 구동력을 제어할 수 있기 때문이며, 이것이 본 발명의 또 하나의 특징이다.
By performing torque control on the first guide roll, the first guide roll receives a constant torque, and when the width of the workpiece decreases, it moves toward the workpiece. At this time, if the second guide roll is subjected to position control so as to be located at a position corresponding to the position of the first guide roll (symmetrical with respect to the material), the second guide roll (To a symmetrical position). The reason why the two guide rolls can be controlled by the position control and the torque control is that the two guide roll modules 200 each have the separate guide roll module servomotor 260, This is another feature of the present invention.

만드렐Mandrel 모듈(300) The module (300)

본 발명의 만드렐 모듈(300)은, 링형상의 피가공 소재(10)의 내주면에 맞닿은 상태에서 가압하여 소재 내주면을 가공하는 만드렐을 지지 및 이동시키는 모듈이다. The mandrel module 300 of the present invention is a module for holding and moving a mandrel for pressing the inner circumferential surface of the workpiece while pressing it against the inner circumferential surface of the ring-shaped workpiece 10.

상기 만드렐 모듈(300)은, 상기 피딩 모듈(400)과 네 개의 타이로드(420)를 이용하여 견고하게 연결된 제2플레이트(310)와, 상기 제2플레이트에 구비되고 피스톤(325)을 상하 이동시키는 실린더(320)와, 상기 피스톤(325)에 부착되어 피스톤과 함께 상하이동하는 만드렐 부착부재(330)와 상기 만드렐 부착부재에 견고하게 부착되어 소재 내주면을 가공하는 만드렐(350)과 상기 만드렐의 하단부를 수용하는 만드렐 수용부재(360)를 포함한다.The mandrel module 300 includes a second plate 310 firmly connected to the feeding module 400 by using four tie rods 420 and a second plate 310 provided on the second plate and supporting the piston 325 vertically A mandrel attachment member 330 attached to the piston 325 and moving up and down together with the piston and a mandrel 350 rigidly attached to the mandrel attachment member to process the inner periphery of the mandrel attachment member, And a mandrel receiving member 360 for receiving the lower end of the mandrel.

상기 만드렐 모듈(300)은 타이로드(420)에 의해 상기 피딩 모듈(400)과 연결된 상태이므로, 상기 피딩 모듈의 동작에 의해 전체 만드렐 모듈이 전후 방향(도 3a에서 좌우방향)으로 이동하게 된다. 또한, 상기 실린더(320)와 피스톤(325)의 동작에 의해 상기 만드렐(330)은 상하방향으로 이동하게 된다. 도 6b는 상기 만드렐이 아래쪽으로 완전히 이동상태이며 피가공용 소재의 내주면에 맞닿아 있는 상태이다(도시 편의상 소재는 생략된 모습임).
Since the mandrel module 300 is connected to the feeding module 400 by the tie rod 420, the entire mandrel module is moved in the forward and backward direction (right and left direction in FIG. 3A) by the operation of the feeding module do. Further, the mandrel 330 is moved in the vertical direction by the operation of the cylinder 320 and the piston 325. 6B shows a state in which the mandrel is completely moved downward and abuts on the inner circumferential surface of the workpiece (the material is omitted for the sake of convenience of illustration).

피딩Feeding 모듈(400) The module (400)

본 발명의 피딩 모듈(400)은 상기 만드렐 모듈(300)이 피가공용 소재를 파지한 상태에서, 상기 만드렐 모듈을 상기 메인롤 모듈 쪽으로 이송시키는 역할을 하는 모듈이다.The feeding module 400 of the present invention is a module for transferring the mandrel module to the main roll module while the mandrel module 300 grasps the work material.

도 7a를 참조하면, 본 발명의 피딩 모듈(400)은, 상기 만드렐 모듈(300)의 제2플레이트(310)와 네 개의 타이로드(420)에 의해 견고하게 연결된 제1플레이트(410)를 포함하며, 타이로드와 연결을 위해 제1플레이트에는 타이로드 부착홀(420a)이 형성된다.7A, the feeding module 400 of the present invention includes a first plate 410 firmly connected to a second plate 310 of the mandrel module 300 by four tie rods 420, And a tie rod attachment hole 420a is formed in the first plate for connection with the tie rod.

또한, 상기 피딩 모듈(400)은, 상기 제1플레이트(410)를 후방으로 직선 이동시키는 동력을 제공하는 피딩 모듈 서보모터(430)를 더 포함하며, 상기 피딩 모듈 서보모터의 회전 구동력은 벨트(440)를 통하여 상기 피딩롤(450)에 회전력을 전달한다. 상기 피딩롤(450)을 관통하여 피딩축(460)이 배치되고 상기 피딩축의 일단은 상기 제1플레이트(410)에 부착된다. 상기 피딩롤(450)이 회전하면, 그 내부를 관통하는 피딩축(460)은 직선운동하여 제1플레이트(410)를 후방으로 이동시킨다. 상기 피딩롤이 회전함에 따라 상기 피딩축이 직선운동하는 원리는 피딩축의 외주에 나사산을 형성하고 피딩롤의 내주면에 이와 맞물리는 나사산을 형성한 후 피딩롤을 회전시켜 상기 피딩축을 직선이동하게 할 수도 있으며, 이는 통상의 기구학에서 사용되는 방식을 채택할 수 있다.The feeding module 400 further includes a feeding module servomotor 430 that provides power for linearly moving the first plate 410 rearward, and the rotational driving force of the feeding module servo motor is transmitted to the belt 440 to the feeding roll 450. A feeding shaft 460 is disposed through the feeding roll 450 and one end of the feeding shaft is attached to the first plate 410. When the feeding roll 450 rotates, the feeding shaft 460 passing through the feeding roll 450 linearly moves to move the first plate 410 backward. The feeding axis is linearly moved as the feeding roll rotates by forming a screw thread on the outer circumference of the feeding shaft and forming a thread engaging with the inner circumferential surface of the feeding roll and then rotating the feeding roll to linearly move the feeding axis , Which may adopt the manner used in conventional kinematics.

상기 피딩축(460)은 상기 타이로드(420)가 부착된 지점의 측면에서 상기 제1플레이트(410)에 부착된다. 따라서, 상기 피딩 모듈 서보모터(430), 피딩롤(450), 및 피딩축(460)은 각각 네 개가 구비되는 것이 좋다.The feeding axis 460 is attached to the first plate 410 at a side of the point where the tie rod 420 is attached. Accordingly, it is preferable that the feeding module servomotor 430, the feeding roll 450, and the feeding shaft 460 are respectively provided.

정리하면, 상기 만드렐 모듈(300)이 피가공용 소재를 파지한 상태에서,상기 피딩 모듈 서보모터(430)가 가동되어 상기 피딩롤(450)을 회전시키면 상기 회전에 의해 상기 피딩축(460)이 후방으로 직선이동하고, 피딩축에 부착된 제1플레이트가 후방으로 직선이동하게 된다. 결국, 상기 제1플레이트에 부착된 만드렐 모듈이 상기 메인롤 모듈 쪽으로 이송되는 것이다. 이로서, 이송된 만드렐 모듈에 파지된 소재의 가공이 개시되는 것이다.
In summary, when the feeding module servo motor 430 is operated to rotate the feeding roll 450 while the mandrel module 300 grasps the working material, the feeding shaft 460 is rotated by the rotation, And the first plate attached to the feeding axis is linearly moved backward. As a result, the mandrel module attached to the first plate is transferred to the main roll module. Thus, the machining of the material gripped by the transferred mandrel module is started.

링밀 장치의 동작 모습을 보면, 링형 소재를 기준으로 비대칭적인 힘 요소가 다수 존재하게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이 메인롤의 회전에 의해 메인롤이 소재에 접촉하는 지점에서 도 8의 화살표 방향으로 힘이 작용하게 되고, 도 2에 도시된 바와 같이 소재의 회전에 의해 가이드롤에는 도시된 화살표 방향으로 힘이 작용하게 된다. 또한, 소재는 메인롤과 만드렐에 의해 가공되면서 두께가 점점 감소하게 되므로 두께 감소에 따른 작용하는 힘의 방향이 바뀌게 된다.There are many asymmetrical force elements on the basis of the ring type material in the operation of the ring-mill device. As shown in Fig. 8, a force acts in the direction of the arrow in Fig. 8 at the point where the main roll comes into contact with the material by the rotation of the main roll. As shown in Fig. 2, The force acts in the direction of the arrow. Further, as the material is processed by the main roll and the mandrel, the thickness is gradually decreased, so that the direction of the force acting upon the thickness reduction is changed.

이렇게 링밀 가공 중에 발생하는 비대칭적인 힘 요소에도 불구하고, 본 발명의 링밀 장치는 정확한 거리와 속도로 가공장치를 제어할 수 있다.Despite the asymmetrical force components that arise during the mill milling process, the ring mill apparatus of the present invention can control the machining apparatus at an accurate distance and speed.

즉, 본 발명의 상기 피딩롤 및 피딩축과 각각 네 모서리에서 제1플레이트(410)에 견고하게 부착되어 있어서, 상기 피딩 모듈 서보모터에서 발생한 동력이 상기 피딩롤(450) 및 피딩축(460)을 통해서 상기 제1플레이트(410)에 정확하게 전달이 됨으로써, 상기 제1플레이트의 정확한 이송량을 제어할 수 있게 된다.That is, the feeding roller and the feeding shaft of the present invention are firmly attached to the first plate 410 at four corners, respectively, so that the power generated by the feeding module servomotor is transmitted to the feeding roller 450 and the feeding shaft 460, So that it is possible to accurately control the amount of feed of the first plate.

그리고, 상기 피딩 모듈의 제1플레이트와 만드렐 모듈의 제2플레이트는 네 모서리의 타이로드에 의해 견고하게 부착되어 있기 때문에 상기 제1플레이트의 정확한 이송량 및 속도를 이용하여 만드렐 모듈의 이송량 및 속도의 정확한 제어가 가능한 것이다.
Since the first plate of the feeding module and the second plate of the mandrel module are firmly attached by the tie rods of four corners, the feeding amount and the speed of the mandrel module Can be accurately controlled.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 링밀 장치로 소재를 가공하는 수직단면의 모습이며, 도 10은 도 9의 링밀 가공에 의해 제조된 단차링의 중간단계의 모습이며, 도 11은 본 발명에 따라 제조된 단차링의 최종생산품의 모습이다. 도 9에 도시된 링밀 장치는 만드렐(350')의 형상이 원통형상이 아니라 가운데 부분이 직경이 큰 원통 형상이며 내주면에 홈이 형성된 링 형상의 소재를 가공하기 위한 것이다.증FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a material processing apparatus according to another embodiment of the present invention, FIG. 10 is an intermediate step of a step ring manufactured by ring milling of FIG. 9, Of the final product of the stepped ring manufactured according to the method described in Fig. 9 is for machining a ring-shaped material in which the mandrel 350 'is not a cylindrical shape but a cylindrical portion having a large diameter at its center and a groove formed in the inner peripheral surface.

링 형상의 제품 중에는 내주면에 단차가 있는 형태로 가공하여야 하는 경우가 있다. 종래에는 이를 단조 가공을 이용하거나 절삭가공을 이용하여 제조하였으나, 이하에서는 본 실시예에 따른 링밀장치를 이용하여 내주면에 단차가 형성되는 링 제품을 가공하는 방법을 설명한다.Some ring-shaped products may need to be machined into a stepped shape on the inner circumferential surface. Conventionally, a forging process is used or a cutting process is used. Hereinafter, a method of processing a ring product having a step on an inner circumferential surface using the ring-tight device according to the present embodiment will be described.

먼저, 내주면에 오목한 홈이 형성되는 링 형상의 소재(10')를 본 발명의 실시예에 따른 링밀 장치를 이용하여 가공한다. 본 실시예에서의 만드렐(350')은 가운데가 수직하게 돌출된 형상으로 이 돌출된 부분으로 인해 링 형상의 소재의 내주면에는 오목 홈이 형성된다.First, a ring-shaped material 10 'having concave grooves formed on the inner circumferential surface thereof is processed by using the ring-shaped device according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, the mandrel 350 'has a vertically protruding shape, and the annular groove is formed in the inner peripheral surface of the ring-shaped material due to the protruded portion.

도 10에서는 이렇게 제조된 중간단계의 제품을 도시하고 있으며 내면에 대칭인 홈이 형성된다. 소재(10')에서 가공되는 홈의 깊이와 상하폭 등을 상기 만드렐 등 링밀 장치를 이용하여 조절할 수 있다. 도 10에 도시된 중간단계의 소재를 가운데 부분에서 절단하여, 도 11에 도시된 바와 같은 최종제품(10-1, 10-2)을 제조한다. 소재(10') 가운데 부분을 절단하기 위해서는, 상기 링밀 장치에서 소재를 꺼낸 후 별도로 배치되는 절삭 장치로 이송한 후 절삭 장치에서 상기 소재(10')의 가운데 부분을 횡방향으로 절단한다. 절단 장치 및 절삭 공정은 통상의 일반적인 장치 및 공정을 이용하므로 구체적인 설명은 생략한다.FIG. 10 shows an intermediate product manufactured in this manner and a groove is formed on the inner surface of the intermediate product. The depth and the vertical width of the groove to be processed in the material 10 'can be adjusted by using the mandrel or the like. The intermediate material shown in Fig. 10 is cut at the center to produce the final products 10-1 and 10-2 as shown in Fig. In order to cut the center portion of the workpiece 10 ', the workpiece is taken out of the above-mentioned ring-mill apparatus and then transferred to a separately disposed cutting apparatus, and then the center portion of the workpiece 10' is cut in the lateral direction. Since the cutting apparatus and the cutting process are performed using a general apparatus and process, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명과 같은 제작방법에 의하면, 한번의 링밀 공정으로 내주면이 단차진 두 개의 링 제품을 얻을 수 있는 이점이 있다. 즉, 한번 링밀 공정에 비교적 간단한 절삭공정을 부가함으로써, 단차진 내주면을 가지는 링 제품을 신속하게 제조할 수 있게 되는 것이다.
According to the manufacturing method as in the present invention, there is an advantage that two ring products having a stepped inner peripheral surface can be obtained by one ring-mill process. That is, by adding a relatively simple cutting process to the ring milling process once, a ring product having a stepped inner circumferential surface can be manufactured quickly.

100: 메인롤 모듈 200 : 가이드롤 모듈
300 : 만드렐 모듈 400 : 피딩 모듈100: main roll module 200: guide roll module
300: Mandrel module 400: Feeding module

Claims

A main roll module (100) having a main roll (110) for processing an outer peripheral surface of a ring shaped material; and a guide roll (200) having a guide roll (290) for supporting the outer peripheral surface of the material on both sides thereof; And a feeding module 400 for feeding the mandrel module 300 to the main roll module 100. The feeding module 400 feeds the mandrel module 300 to the main roll module 100. The mandrel module 300 includes a mandrel 350 for processing the inner circumferential surface of the workpiece, Including,
The guide roll module (200)
A first link member 210 having a guide roll 290 at one side and a second link member 220 rotatably connected at the other side; And
And a second link member (220) connected to the moving member (230), one side of which is connected to the first link member and the other side of which is linearly moving along the guide rod (240)
The guide roll module 200 is a method of machining a step ring using a ring-tight device in which two ring-shaped materials are symmetrically arranged on both sides,
A first step of forming a groove on an inner peripheral surface of the work;
A second step of horizontally cutting the grooved material at a center thereof; And
And a third step of forming a step ring on the inner circumferential surface by the laterally cut material,
In the first step,
Wherein a first guide roll of the two guide roll modules is controlled by a torque control method and a second guide roll is controlled by a position control method so as to be positioned at a position symmetrical to the first guide roll, .

The method according to claim 1,
The feeding module includes a first plate (410) linearly movable by a feeding module servomotor,
The mandrel module includes a second plate 310 fixedly coupled to the first plate by a tie rod 420,
And the feed amount of the mandrel module is controlled by the feeding module.

3. The method of claim 2,
Further comprising a guide roll module servomotor (260) for providing a driving force for the moving member (230) to move along the guide rod (240).

The method of claim 1, wherein the mandrel module (300)
And a cylinder (320) provided on the second plate (310) and moving the piston (325) up and down, wherein the mandrel moves up and down by the upward and downward movement of the piston.

The method of claim 1, wherein the feeding module (400)
And a feeding module servomotor (430) that provides power to linearly move the first plate (410).

6. The apparatus of claim 5,
A feeding roll 450 for receiving the rotational driving force of the feeding module servo motor through the belt 440; And
And a feeding shaft 460 extending through the feeding roll 450 and having one end attached to the first plate 410 and linearly moving according to the rotation of the feeding roll, Wherein the stepped ring is formed by a plurality of steps.