KR20160058053A - 금속 스트립 연결 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 선두 금속 스트립의 후단과 후치 금속 스트립의 선단이 중첩되도록 서로 위 아래로 위치하고 스트립의 절단 없이도 클린칭 연결에 의하여 중첩 부위에서 여러 지점에서 서로 연결되는 스트립 처리 플랜트에서, 상기 선두 금속 스트립의 상기 후단을 상기 후치 금속 스트립의 선단에 연결하는 방법에 관한 것이다. 상기 선두 금속 스트립의 스트립 단부의 두께 및/또는 상기 후치 금속 스트립의 상기 선단의 두께는 이러한 연결 전에 측정되고, 이 클린칭 동작은 측정된 두께(들)의 함수로서 제어된다.

Description

금속 스트립 연결 방법{METHOD OF JOINING METAL STRIPS}

본 발명은 선두 금속 스트립(leading metal strip)의 후단(trailing end)을 후치 금속 스트립(trailing metal strip)의 선단(leading end)에 연결하는 방법에 관한 것으로서, 특히 선두 금속 스트립의 후단과 후치 스트립의 선단이 중첩되도록 서로 위 아래에 위치하고, 스트립을 자르지 않고 따라서 절단 없이도 클린칭(clinching)에 의하여 중첩 부위의 여러 지점에서 함께 연결되는 스트립 처리 플랜트(strip treatment plant)에 관한 것이다.

스트립 처리 라인으로도 지칭되는 스트립 처리 플랜트에서, 보통 다발(코일)로 롤링된 스트립들이 투입부(intake)에서 전개(unwound)되어, 하나 이상의 처리 스테이션을 통하여 통과하여, 선택적으로 배출부(output)에서 다시 감기거나(coiled up), 또는, 시트를 형성하도록 절단된다. 스트립들을 항상 다시 엮어야 하는 점을 피하기 위하여, 새로운 다발의 선단은 마지막 다발의 스트립의 후단에 연결된다. 이러한 스트립 연결은, 결함이 있는 스트립 연결이 추후 처리에 부정적인 영향을 줄 수 있어, 특히 중요하다.

따라서, 실제로, 용접, 펀칭 및/또는 접착(adhesive bonding)과 같은 다양한 스트립 연결 방법이 공지되어 있다(예를 들어, EP 2,202,025 [US 8,109,428] 및 EP 1,749,590 [2007/0029039] 참고).

실제로, 클린칭으로도 알려진, 전통적인 방법에 대한 대안으로서 클린칭에 의하여 스트립의 연결이 이루어질 수도 있는 것으로 알려져 있다. 클린칭은 금속 스트립 및/또는 시트 금속을 추가적인 툴을 사용하지 않고 연결하는 방법이다. 클린칭 툴은 보통 하나 이상의 펀치와 다이로 구성된다. 연결될 스트립들은, 소성 변형(plastic deformation)을 수반하는 딥 드로잉(deep drawing)에서와 마찬가지로, 펀치에 의하여 다이 내로 또는 다이에 대항하여 프레스된다. 상기 스트립들은 리벳을 사용하지 않고 형상 맞춤 (또한 힘 잠금) 방식으로 서로 연결된다. 다이와 펀치의 설계로 인하여, 재료는 다이 내 및/또는 다이 상에서 폭 방향으로 유동을 겪으므로, 형상 맞춤 연결(form-fitting connection)이 리벳 연결의 경우와 비슷하나 별도의 리벳을 사용하지 않고 구현된다. 본 발명의 내용 내에서의 클린칭은 자름이 없이 따라서 절단이 없이도 연결하는 형태를 지칭한다.

상술한 형태의 방법이 WO 2014/033037[US 2015/0121678]에 공지되어 있으며, 여기서는 하나 이상의 연결 지점 열을 형성하면서, 스트립 이동 방향으로 횡방향으로 연장된 연결 지점 어레이를 가지고, 스트립 연결 공정의 일부인 클린칭에 의하여 연결 지점들이 형성된다. 툴(들)은 제어되는 방식으로 위치하는 것이 바람직하다.

스트립을 자르지 않고도 클린칭에 의하여 스트립을 연결하는 이 공지된 방법은 실제로 성공적인 것으로 알려져 있으나, 보다 개선될 여지가 있다. 이 점에서 본 발명을 출발한다.

본 발명의 목적은 용이하게 또한 고품질로서 스트립이 보편성 있게 연결되는 방법을 제공하는 것이다.

이 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 선두 금속 스트립의 스트립 단부의 두께 및/또는 후치 금속 스트립의 선단의 두께는 상기 선두 금속 스트립의 스트립 단부와 상기 후치 금속 스트립의 상기 선단을 연결하기 전에 측정되고, 클린칭 동작이 측정된 두께 수치(들)의 함수로서 제어되는 포괄적 방법을 교시한다. 상기 클린칭은 펀치와 다이를 갖는 클린칭 툴을 이용하여 수행된다. 본 발명에 따르면, 재료 내로의 펀치(들)의 투입(penetration) 깊이는, 예를 들어 위치 제어를 갖는 스트립(들)의 측정된 두께의 함수로서 제어된다. 본 발명은, 스트립 연결의 품질을 위하여는, 스트립을 절단하지 않고 따라서 절단 가장자리 없이 연결이 이루어지는 것이 특히 중요하다는 발견에 기초한다. 이는 펀치가 지나치게 큰 정도로 재료 내로 투입되지 않는다는 점을 상정한다. 다른 한편으로, 만족스럽고 확실한 연결을 위하여, 스트립 내로의 펀치의 투입 깊이가 특히 중요한 충분한 정도로 펀치가 재료 내로 투입되는 것이 중요하다. 이러한 이유로, 위치 제어 동작으로 연결 동작을 수행하는 것이 기본적으로 가능하다. 그러나, 본 발명에 따르면, 위치 조정에 추가하여 또는 그 대안으로서, 피드백을 갖고서 또는 피드백 없이, 금속 스트립의 실제 두께의 함수로서 연결 동작의 제어를 구현하는 것이 가능하다. 실제로, 연결될 스트립들은 두께에 있어서, 언급된/가정된 수치 및/또는 이상적인 수치를 벗어나는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 따른 금속 스트립들의 실제 두께의 결정이 문제되므로, 연결 동작 중에, 최적의 투입 깊이를 갖고 항상 연결 동작이 수행되는 것이 확실해 질 수 있다. 상기 선두 스트립의 후단과 상기 후치 스트립의 선단이 모두 측정될 수 있는 것이 특히 바람직하다. 이 두께 측정(들)은, 예를 들어 레이저 두께 측정기들에 의하여 수행될 수 있다.

본 발명에 따라 두께 측정이 수행되므로, 예를 들어 과도한 두께와 같은 보다 큰 두께 편차를 보이는 상기 스트립들의 후단 및/또는 선단을 절단하는 것이 또한 더 이상 필요치 않으나, 대신 선택적으로 나중에 스크랩으로서 절단될 수 있는 영역에서 스트립 연결이 이루어질 수 있다.

이 스트립 두께(들)는 연결 동작 전에, 즉 바람직하게는 상기 2개의 스트립 각각에 대하여 별도로 측정된다. 또한, 서로 위 아래로 놓여 있는 (연결 동작 전에) 스트립들의 총 두께를 측정하는 것 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 연결 장치 근처에서 및/또는 연결 장치에서/상에서 이 두께(들)를 측정하는 것이 가능하다. 또한, 그러나, 이러한 측정은 또한 다른 위치, 예를 들어 디코일러의 바로 하류에서 발생될 수 있다.

추가적인 바람직한 실시예가 하기에 설명된다.

상기 후치 금속 스트립의 선단과 상기 선두 금속 스트립의 후단 및/또는 상기 클린칭 툴은 연결 툴의 펀치가 상기 금속 스트립들의 가장자리를 때리지 않고 및/또는 상기 금속 스트립들을 연결하기 전 또는 후에, 하나 이상의 측방 펀칭이 상기 금속 스트립의 하나 또는 양 가장자리에서 행하여지도록 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 스트립들이 시스템의 다른 요소들을 통과한 후의 문제들을 피하기 위하여 만족스러운 클린칭 지점들이 형성되어야 한다는 발견에 기초하며, 클린칭 지점이 스트립 가장자리에 형성되고 및/또는 존재하는 것을 피하는 것이 필요하다. 예를 들어, 클린칭 지점이 기존의 스트립 가장자리에 생성되면, 펀치에 의한 스트립 가장자리의 적용 범위(degree of coverage)에 따라, 이러한 깨끗하지 않은 클린칭 지점의 경우 스트립의 가장자리에 슈레딩(shredding)이 발생할 수 있다. 스트립이 스트립 처리 라인을 통과함에 따라 파티클들은 나중에 분리될 수 있으며, 이러한 파티클들은, 예를 들어 롤에 부착되어 스트립에 덴트를 남길 수 있다. 결국, 클린칭 지점이 형성되거나 스트립 가장자리로 연장되는 것을 방지하기 위하여 본 발명에 따른 측정이 이루어진다.

따라서, 본 발명에 따르면, 상기 후치 스트립의 선단 및/또는 상기 선두 스트립의 후단의 위치 조정 및/또는 상기 툴의 위치 조정 과정 중에도, 연결 툴의 펀치가 스트립의 가장자리를 확실하게 때리지 않을 수 있다.

다른 안으로서 또는 이에 추가하여, 본 발명은 하나 이상의 측방 펀칭 및/또는 펀칭 아웃 영역(punched-out area)이 스트립의 하나 또는 양 가장자리에 형성될 것을 제안한다. 금속 스트립에서의 펀칭 아웃 영역이 실제로 기본적으로 알려져 있다. 따라서, 새로운 스트립의 더 넓은 코너가 라인에, 예를 들어 스퀴즈 롤(squeeze rolls)에 걸릴 수 있으므로, 예를 들어 균일하지 않은 폭을 갖는 연결 스트립들이, 예를 들어 새로운 스트립이 기존의 스트립보다 더 넓을 때 측방 펀칭을 행하는 것이 편리할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 이 경우에, 즉 부등변 사각형 또는 반원형의 펀치 툴을 이용하여, 코너들은 비스듬하게 펀치되어 제거된다. 본 발명에 따르면, 즉 펀칭에 의하여 연결 지점이 절단되지 않는다는 조건에서, 스트립들을 연결한 후에 측방 펀칭을 행하는 옵션이 있다.

또는, 상기 스트립들이 연결되기 전에도 하나 이상의 측방 펀칭을 행할 수 있다. 이는, 예를 들어, 클린칭 펀치가 스트립의 가장자리를 때릴 위험이 있을 때 유용하다. 이 경우, 툴 기하 형상과 스트립의 폭의 종속성이 툴 펀치가 스트립 가장자리를 때리는 것을 방지한다는 조건에서, 이 측방 펀칭은 상기 스트립들을 연결하기 전에 이루어질 수 있다.

선두 스트립의 후단과 후치 스트립의 선단이 시스템에서 중심에 위치할 수 있는 이미 상술한 가능성과는 달리, 상기 스트립들 중 오직 하나가 다른 스트립에 대하여 상대적으로 중심에 위치할 가능성도 있다. 양 스트립 단부들 및/또는 양 스트립들은 시스템의 중심의 밖에 위치할 수 있다. 이때, 상기 클린칭 툴은 횡방향으로 이동하여, 그 중심축이 스트립 단부들의 중심축과 매칭된다. 클린칭 지점이 스트립 가장자리에 위치하는 것을 방지할 수 있는 상술한 가능성도 있다.

선택적으로, 시스템의 중심의 고정 위치에 상기 클린칭 툴이 남아 있을 가능성도 있다. 이 2개의 스트립의 위치는 시스템의 중심에 대하여 측정된다. 이 2개의 스트립의 위치는 시스템의 중심에 대하여 상대적으로 측정된다. 이 방식으로, 이 2개의 연결된 스트립 단부들에서 어디에 클린칭 지점이 있는지를 알게 된다. 측방 펀칭은 이제 측부 마다 수행되고, 클린칭 포인트는 펀칭되지 않는다. 라인에서 트리밍이 또한 수행되는 경우에, 측부마다의 펀치 깊이는 따라서 더 커지나, 다시 클린칭 지점은 펀칭된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 클린칭 전에 및/또는 클린칭 동안에 상기 스트립들이 윤활될 것이 선택적으로 제안된다. 클린칭에서의 툴의 마모를 최소화하고 수명을 최대화하기 위하여, 클린칭 동안에 연결되는 부분을 오일 처리(oiling)하는 것이 기본적으로 알려져 있다. 실제로, 그러나, 오일 처리는 클린칭에서의 딥 드로잉 과정에 이롭지 않다. 이는 오일 처리가 연결되는 부분, 즉 스트립들의 마찰을 줄이고 연결의 품질 및/또는 그 강도에 부정적인 영향을 미친다는 사실과 관련된다.

이러한 종래 기술과는 다르게, 본 발명은 바람직하게 상부의 중첩부에서의 금속 스트립의 상부면과 하부의 금속 스트립의 하부면 만이 윤활될 것을 이제 제안한다. 따라서, 오일 처리가 아래로부터 하부의 스트립 상으로 또한 위로부터 상부의 스트립 상으로만 행하여져, 이 두 스트립 표면 사이에서는 오일 처리가 이루어지지 않는다. 이는 또한 단순하고 신뢰성 있는 방식으로 실제로 관찰된 문제들을 피할 수 있게 하나, 그럼에도 불구하고 툴의 마모가 최소화되고 수명이 최대로 된다.

본 발명에 따른 방법은 예를 들어, 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금 또는 구리 및/또는 구리 합금과 같은 다양한 금속 스트립에 적합하다. 기본적으로, 예를 들어 담금질된 금속 스트립과 같은, 종래의 스트립이 포함되나, 담금질되지 않은 금속 스트립이 서로 연결되는 것 또한 본 발명의 범위 내에 있다.

클린칭을 위해서는, 연결되는 부분들이 압력과 인장 응력 하에서 연성과 형상 형성 능력이 좋을 것이 필요하고 및/또는 편리하다. 따라서, 실제로, 이제까지 파단 시에 잘 늘어나는 시트 금속 및/또는 스트립 만이 적합한 것으로 가정되었다. 이러한 이유로, 알루미늄 스트립을 연결할 때, 여태까지는 클린칭은 담금질된 알루미늄 스트립에 한정되어 있었으며, 본 발명은 물론 담금질된 금속 스트립의 연결을 포함한다. 그러나, 실험에 따르면 놀랍게도 알루미늄 스트립과 같은 냉간 압연된 담금질되지 않은 스트립조차도 클린칭에 의하여 충분한 품질로 연결될 수 있다. 실험에 따르면, 비록 신축 대 파단 비(stretch-to-break) A80이 겨우 6% 이하이지만 고품질의 클린칭이 달성될 수 있다. 인장 시험에서의 신축 대 파단 비는 최초에 측정된 길이에 기초한 파단 후에 측정된 길이와 최초에 측정된 길이의 차이이며, 신축 대 파단 비는 퍼센트로 주어진다. 신축 대 파단 비의 값은 측정된 길이 대 시편(specimen)의 단면의 비로서 공통되게 결정되므로, 신축 대 파단 비는 해당 지수에 의하여 보다 특정되어 특징지어지며, 이 경우에 신축 대 파단 비 A80는 80 ㎜의 시편의 측정된 길이에서의 인장 시험에 기초한다. 신축 대 파단 비 A80가 2% 내지 5%인 금속 스트립으로, 예를 들어 약 3% 내지 4%가 따라서 사용된다. 결국, 본 발명에 따르면, 담금질된 금속 스트립뿐 아니라 냉간 압연된 담금질되지 않은 금속 스트립에도 만족스러운 스트립 연결이 이루어질 수 있다. 이 금속 스트립은, 예를 들어 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금 또는 구리 또는 구리 합금의 스트립일 수 있다. 스트립의 연결이 다수의 연결 지점에 의하여 구현된다는 사실은 특히 중요하다. 바람직하게, 각 스트립 연결에 대한 스트립 폭 1미터당 적어도 30개의 연결 지점들이 구현되고, 예를 들어 적어도 40개의 연결 지점들, 특히 바람직하게 스트립 폭 1미터당 적어도 50개의 연결 지점들이 구현된다. 스트립 연결을 형성하는 많은 수의 연결 지점 때문에, 개별적인 클린칭 지점들이 찢어질 수 있다는 점을 받아 들여야 한다. 본 발명은 담금질되지 않은 냉간 압연된 금속 스트립을 연결할 때, 개별적인 클린칭 지점들이 찢어질 수 있는 한계 범위 내에서 동작할 수 있다는 발견에서 출발한다. 그러나, 클린칭 지점들이 다수 있기 때문에 이러한 사실은 스트립 연결의 안정성에 중대한 부정적인 효과를 갖지 않아, 본 발명에 따른 방법은 실제로 담금질되지 않은 냉간 압연된 금속 스트립에서도 구현될 수 있다. 상기 다수의 연결 지점은 다수의 연결 지점들이 스트립 폭에 걸쳐 분포된 일렬의 연결 지점들일 수 있고, 특히 바람직하게는 스트립의 이동 방향으로 서로 앞뒤로 있는 일렬의 연결 지점일 수 있다. 하나 이상의 열의 연결 지점이 단일의 프레스 행정으로 동시에 형성될 수 있다. 이 정도로, WO 2014/033037에 제시된 발견에 의존할 수 있다.

본 발명의 선택적인 실시예에서, 스트립들은 템퍼링된 클린칭에 의하여 서로 연결된다. 이때, 연결될 금속 스트립들은 연결되기 전 및/또는 연결될 때 가열된다. 따라서, 적절한 템퍼링 오븐을 이용하여 스트립을 예열하고 그 후 클린칭할 수 있다. 대안적인 방법으로서 또는 추가적으로, 템퍼링이 클린칭 툴 자체에 의하여 이루어질 수도 있다. 따라서, 상부 및/또는 하부 툴을 가열할 수 있어, 스트립이 접촉 압력하에서 가열되어 형성될 수 있다. 이렇게 하기 위하여, 편평한 다이 및/또는 편평한 카운터 툴로 작업하는 것이 편리할 수 있으며, 카운터 툴 및/또는 펀치는 가열될 수 있다. 하나 또는 양 툴로 스트립을 가열하는 데 있어서, 클린칭 및/또는 프레싱 전에, 예를 들어 클램프 등의 적절한 수단을 이용하여 스트립을 함께 프레스하는 것이 편리할 수 있다. 따라서, 홀드 다운 장치를 이용하여 (가열된) 상대 표면에 대항하여 상기 스트립을 프레스할 수 있어, 연결 영역은 가열된다. 다음으로, 펀치의 도움으로 클린칭이 수행된다. 그러나, 툴 및/또는 펀치 자체로도 가열하는 동안에 접촉 압력이 달성될 수 있다. 이 스트립은 (첫 번째) 가열 단계에서 함께 고정되며, 가열은 동시에 이루어지고, 이후 (두 번째) 클린칭 단계에서 연결된다.

템퍼링된 클린칭에서, 이동 가능한 툴, 예를 들어 상부 툴이 조정 가능하면 편리하고, 즉 특히 상기 펀치가 가열 단계에서 접촉 예열을 위하여 스트립 상에 위치해야만 할 때 상기 위치가 조정된다. 툴의 도움으로 접촉 예열을 하는 경우에, (가열하는 동안에) 접촉 압력이 스트립 변수의 함수로 조절이 가능하면 또한 편리하다.

금속 스트립의 템퍼링(가열)으로 인하여, 그 형상성(shapability) 및/또는 형상 형성 능력(forming capacity)이 증가되어, 연결 과정이 최적화될 수 있다. 취성 재료(brittle materials)의 형상성은 템퍼링에 의하여 개선되기 때문에, 이는 특히 취성 재료를 연결할 때 유리하다. 대체로, 템퍼링은 특정 재료 또는 재료의 조합에 유리하다. 크랙의 진척이 방지된다.

본 발명의 주제는 또한 여기에 기술된 형태의 방법을 이용하여 금속 스트립을 연결하는 장치이다. 이 장치는 프레스 프레임, 프레스 상부 파트 및 프레스 하부 파트를 갖는 연결 프레스를 가지며, 클린칭용의 적어도 하나의 펀치(또는 하나의 다이)를 갖는 상부 툴이 상기 프레스 상부 파트에 제공되고, 적어도 클린칭용의 하나의 다이(또는 하나의 펀치)를 갖는 하부 툴이 상기 프레스 하부 파트에 장착되며, 상기 프레스 상부 파트 및/또는 프레스 하부 파트는 하나 이상의 액추에이터로 (서로를 향하여) 프레스 힘을 가하기 위하여 상대적으로 이동될 수 있다. 액추에이터의 도움으로 정지한 하부 툴을 향하여 상부 툴과 함께 상기 프레스 상부 파트를 이동시킬 수 있으며, 그 반대로 가능하다. 예를 들어, 상기 액추에이터는 유압 프레스 실린더일 수 있다. 특히, 펀치 연결 프레스의 기존 설계에 의존할 수 있다. 높은 프레스 힘이 작용될 수 있어, 개별 연결 지점들뿐 아니라 동시에 다수의 연결 지점들, 특히 하나 이상의 완전한 연결 지점 열들이 동시에 설정될 수 있다. 따라서, 상부 툴은 스트립 폭에 걸쳐 다수의 펀치(또는 다이)가 분포되도록 설계되며, 하부 툴은 스트립의 폭에 걸쳐 다수의 다이(또는 펀치)가 분포된 다수의 툴일 수 있다. 본 발명에 따르면, 선두 금속 스트립의 후단의 두께 및/또는 후치 금속 스트립의 선단의 두께를 측정할 수 있는 하나 이상의 두께 측정기들이 제공된다. 이렇게 하기 위하여, 피드백을 갖고 또는 피드백 없이, 측정된 두께의 함수로서 클린칭 동작을 제어하는 컨트롤러가 제공될 수 있다. 또한, 스트립을 연결하기 전 및/또는 후에 하나 이상의 펀칭을 수행할 수 있는 펀칭 장치가 제공될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 또한 하나 이상의 오일러가 스트립 또는 툴을 위하여 제공될 수 있다.

본 장치가 서로 다른 스트립, 특히 서로 다른 스트립 두께에 선택적으로 조정될 수 있다는 점을 고려하여, 다수의 상부 툴 및 다수의 하부 툴(그리고, 따라서, 다수의 툴 세트)을 갖는 툴 체인저가 바람직하게 제공되고, 이 툴 체인저는 선택적으로 프레스 내의 작업 위치로부터 프레스 밖의 유지 위치로 이동될 수 있으며 그 반대로 가능하다. 툴 체인저의 도움으로, 다수의 클린칭 툴 및/또는 툴 세트를 이용 가능하게 만들 수 있어, 각 주어진 조건, 특히 서로 다른 스트립 두께로 기계를 간단히 조정할 수 있다. 또한, 추가적인(전통적인) 펀칭 툴을 갖는 툴 체인저를 구비할 수 있어, 기계가 또한 원하는대로 펀칭 장치로 재설정될 수 있다.

이미 상술한 바와 같이, 클린칭을 위한 툴은 보통 한편으로는 펀치를 구비하고, 다른 한편으로는 다이를 구비한다. 이 다이는, 예를 들어 펀치와 상호 보완적인 특정 형상 및/또는 형태의 다이일 수 있다. 그러나, 본 발명의 문맥에서, "다이"는 또한 특정 형상을 갖는 않는 편평한 다이, 따라서 편평한 카운터 툴을 의미할 수도 있어, 이는 "다이리스(dieless)" 클린칭 방법을 또한 포함한다.

본 발명은 단지 도시된 실시예를 보여 주는 하기의 도면을 기초로 설명된다.
도 1은 대표적인 실시예에 따른 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 대표적인 실시예의 방향 X에 따른 단순화된 도면이다.
도 3은 후속 실시예에 따른 수직 단면도이다.
도 4는 도 3의 후속 실시예의 측면도이다.
도 5는 도 7의 후속 실시예의 방향 Y에 따른 단순화된 도면이다.
도 6은 스트립 두께 측정을 수반하는 클린치 연결의 단순화된 도면이다.

상기 도면들은 금속 스트립 연결 장치, 즉 선두 금속 스트립의 후단을 후치 금속 스트립의 선단에 연결하기 위한 장치를 보여 준다. 이러한 장치는 바람직하게 스트립 처리 플랜트(스트립 처리 라인) 내로, 예를 들어 감긴 금속 스트립이 투입부에서 전개된 후, 다른 처리 스테이션들을 통과하여, 배출부에서 다시 감기거나 다른 방식으로 더 처리되는 스트립 처리 라인의 투입부 내로 합체(integrated)된다. 금속 스트립을 다시 엮어야 하는 점을 피하기 위하여, 새로운 코일의 후치 스트립의 선단은 마지막 코일의 스트립의 선두 스트립의 후단에 연결된다. 이렇게 하기 위하여, 후치 스트립의 선단과 선두 스트립의 후단은 중첩되도록 서로 위 아래에 위치하고 여러 결합 지점에서 중첩부에서 함께 클린칭된다. 이러한 연결 방법들은 기본적으로 공지되어 있다. 금속 스트립이 도 1 내지 도 5에 도시되어 있지는 않으며, 오직 스트립 평면(E)만이 도시되어 있다.

본 발명에 따르면, 절단 요소 없이 클린칭에 의하여 연결 지점들이 형성된다(클린칭). 이렇게 하기 위하여, 본 장치는 프레스 프레임(3), 프레스 상부 파트(4) 및 프레스 하부 파트(5)를 갖는 연결 프레스(2)를 갖는다. 스트립의 이동 방향 B가 도 4에 도시되어 있으며, 도 1 내지 도 3에서는 보이는 평면에 대하여 수직이다. 클린칭용의 다수의 펀치를 갖는 상부 툴(6)이 프레스 상부 파트(4)에 장착된다. 클린칭용의 다수의 다이를 갖는 하부 툴(7)은 프레스 하부 파트(5)에 장착된다. 상부 툴(6), 펀치(8), 하부 툴(7) 및 다이(9)는 툴 세트(10a, b, c)를 형성한다. 상부 툴(6)과 하부 툴(7)은 각각 다수의 툴에 해당하며, 각각 스트립의 폭 방향을 가로 질러 연장된 펀치(8) 및 다이(9)의 어레이를 갖는다. 여기에 도시된 실시예에서, 프레스 상부 파트(4)는 프레스 힘을 가하기 위하여 정지된 프레스 하부 파트(5)에 대항하여 액추에이터(11)에 의하여 이동될 수 있다. 이 실시예에서, 액추에이터(11)는, 피스톤이 이동 가능한 프레스 상부 파트(4)에 연결되어 프레스 프레임(3)의 정지된 상부 크로스 빔 상에서 지지되는 유압 실린더(11)이다. 도 1 및 도 3은 반쪽은 닫혀 있고 다른 반쪽은 열려 있는, 분할된 다이어그램으로, 프레스(2)를 보여 준다. 프레스 상부 파트(4)는 프레스 프레임(3) 상에서 가이드(15) 내에서 이동 가능하다.

여기에 도시된 실시예는 각각, 각각이 상부 툴(6)과 하부 툴(7)로 구성된 다수의 툴 세트(10a, b, c)를 운반하는 툴 체인저(tool changer)(12)를 구비하고 있다. 이 툴 체인저(12)와 개별 툴 세트(10a, b, c)는 선택적으로 프레스 내의 작업 위치로부터 프레스 밖의 유지 위치 내로 또는 그 반대로 이동될 수 있다. 이러한 식으로, 서로 다른 툴이 바람직하게 어떤 스트립 두께를 연결하기 위하여 사용되기 때문에, 툴을 교환하여 본 장치를 원하는 요건, 예를 들어 스트립 두께에 맞게 할 수 있다.

한편으로는, 도 1 및 도 2는, 다른 한편으로는, 도 3 내지 도 5는 다른 설계에 의한 툴 체인저(12)를 갖는 2개의 실시예를 보여 준다.

도 1 및 도 2는 툴(6, 7)이 작업 위치로부터 스트립의 이동 방향 B에 횡방향으로 유지 위치로, 툴 체인저(12)에 의하여 이동되는 대표적인 실시예를 보여 준다. 이렇게 하기 위하여, 본 실시예에서 툴 체인저(12)는 프레스(12) 쪽에 있게 된다. 툴 체인저(12)는 스트립 이동 방향 B로 하나가 다른 하나의 하류에 위치하도록 다수의 툴 세트(10a, b, c)를 갖는 체인징 테이블(14)을 갖는다. 연결 프레스(2)의 툴을 교체하고자 하면, 이 툴은 스트립 이동 방향 B에 횡방향으로 프레스 밖으로 또한 체인징 테이블(14) 상으로 당겨진다(밀린다). 체인징 테이블(14)은 이때 스트립 이동 방향으로, 예를 들어 어떤 위치로 이동하여, 다른 툴이 스트립 이동 방향 B에 횡방향으로 프레스(2) 내로 밀리게 될 수 있다(당겨질 수 있다). 도 2의 단순화된 상부에서, 여기 도시된 실시예에서, 서로 다른 툴 또는 툴 세트(10a, b, c, 10')가 툴 체인저(12) 내에 있음을 알 수 있다. 3개의 툴 세트(10a, b, c)는 클린칭을 위하여 제공되고, 1개, 2개 또는 3개의 연결 지점 열이 설정될 수 있다. 결국, 선두 툴 세트(10a)는 하나의 열의 펀치와 다이를 갖는 반면, 후치 툴 세트(10b)는 스트립 이동 방향 B로 서로 앞뒤로 2개의 열의 펀치와 다이를 가지며, 제3 툴 세트(10c)는 스트립 이동 방향으로 서로 앞뒤로 3개의 열의 펀치와 다이를 가져, 어떤 툴(10a, b, c)이 프레스(2) 내에 있는가에 따라 단일 프레스 행정(press stroke)을 갖는 1개, 2개 또는 3개의 연결 지점 열이 선택적으로 설정될 수 있다. 또한, 펀칭 툴로서 설계된 추가적인 툴 세트(10')가 제공되어, 프레스가 다른 펀칭 연결을 위하여 또한 용이하게 개조될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 스트립 두께 및/또는 스트립 두께 범위에 대하여 서로 다른 툴 세트가 사용될 수 있음이 명백하며, 개별 툴 세트(10a, b, c)는 보통 서로 다른 지점 직경 및/또는 펀치 직경을 갖는다. 얇은 스트립에 대하여, 작은 지점 직경이 일반적으로 사용되고, 따라서 상대적으로 많은 수의 연결 지점들이 설정된다. 두꺼운 스트립에 대하여, 큰 지점 직경이 사용되고, 대체로 보다 작은 수의 지점들이 설정될 수 있다.

여기서, 상부 툴(6)과 하부 툴(7)은 툴 세트(10a, b, c)를 형성하도록 가이드(13)에 의하여 서로 연결된다. 이 실시예는 각 상부 툴(16)의 펀치들이 각 하부 툴(7)의 각 다이들에 효과적으로 결합되도록 하는 가이드 컬럼(13)을 갖는다. 각각의 툴 세트는 코너에 총 4개의 가이드 컬럼(13)을 갖는다. 이는 도 1 및 도 2에 따른 실시예와 도 3 및 도 4에 따른 실시예에서 동일하게 적용된다.

도 1 및 도 2에 따른 실시예에서 툴 세트(10a, b, c 및/또는 10')가 스트립 이동 방향 B에 횡방향으로 교체될 수 있는 반면, 도 3 내지 도 5는 툴 세트(10a, b, c 및/또는 10')가 교환을 위하여 스트립 이동 방향 B로 이동하는 제2 실시예를 보여 준다. 이 개별 툴 세트들은 스트립 이동 방향 B로 서로 앞뒤로 위치하나, 이 경우 연결 프레스(2)에 상대적으로 측방향으로 오프셋되지 않고 대신 스트립 진행 방향으로 오프셋된다. 그럼에도 불구하고, 상부 툴(6)이 항상 금속 스트립 및/또는 스트립 평면(E)의 위에 있고 하부 툴(7)이 항상 금속 스트립의 밑에 있기 때문에, 또는 가이드 컬럼(13)이 항상 스트립 이동 영역의 밖에 있기 때문에, 금속 스트립의 통과가 방해받지는 않는다. 본 실시예에서, 스트립이 기계 내에 있을 때 툴 세트가 또한 교체될 수 있다. 도 4는, 예를 들어 펀치 툴(10')이 기계 내에 있는 도면을 보여 준다.

툴 세트(10a, b, c, 10')를 교환할 수 있도록 하기 위하여, 통상, 예를 들어 이 도면들에서 상세히 도시되지 않은 유압 액추에이터와 같은 체인징 액추에이터가 제공된다.

도 2 내지 도 5에서, 이 툴들은 스트립 이동 방향 B에 대하여 횡방향으로 소정 거리 이격된 다수의 연결 지점을 동시에 형성하여, 스트립의 전체 폭방향에 걸쳐 또는 스트립의 거의 전체 폭방향에 걸쳐 적어도 하나의 연결 지점 열을 형성한다. 툴 중 어느 것이 사용되느냐에 따라, 스트립의 진행 방향으로 앞뒤로 다수의 열의 연결 지점이 또한 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 단일 프레스 행정으로 다수의 열의 연결 지점을 갖는 전체 스트립 연결이 형성될 수 있다. 연결 프레스는 유압 실린더(11)로서 충분한 프레스 힘을 가할 수 있다.

본 발명의 클린치 연결의 원리가, 선두 금속 스트립(B1)의 후단과 후치 금속 스트립(B2)의 선단과, 클린칭 툴(6)을 이용하여 연결 지점들이 클린칭에 의하여 형성되는 중첩부를 보여 부는 도 6에 예시로서 또한 단순한 형태로서 도시되어 있다. 절단 없는 클린치 연결이 여기 도시되어 있다. 도 6에서, 선두 금속 스트립(B1)의 후단의 두께(D1)가 하류 두께 측정기(16)를 이용하여 측정될 수 있으며, 후치 금속 스트립(B2)의 선단의 두께(D2)가 상류 두께 측정기(17)를 이용하여, 즉 스트립을 연결하기 전에 측정될 수 있다. 이러한 두께 측정기들(16, 17)은, 예를 들어 레이저 방사를 이용한 광학 두께 측정기일 수 있다. 이때, 피드백을 가지면서 또는 피드백 없이, 이러한 두께 측정기들(16, 17)의 도움을 받아, 즉 컨트롤러(여기 도시되지 않음)를 이용하여, 연결 동작을 측정된 두께 및/또는 측정된 두께들(D1, D2)의 함수로서 제어할 수 있다. 본 실시예에서, 두께 측정기들은 연결 툴들의 바로 근처에 있으며 연결 장치 내로 합체될 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 두께 측정기들이 스트립 처리 플랜트의 다른 곳에 있는 실시예들을 포함한다. 따라서, 예를 들어 거기에서 후치 스트립의 선단의 두께를 측정하기 위하여 바로 디코일러의 하류에 있을 수 있으며, 해당 신호 및/또는 해당 출력은 스트립이 연결될 때 처리될 수 있다.

또한, 오일러(18, 19)를 이용하여 스트립을 윤활할 수도 있다. 본 실시예에서, 중첩부에서, 상부(top)에 위치하는 금속 스트립(B2)의 상부면과 하부(bottom)에 위치하는 금속 스트립(B1)의 하부면 만이 윤활된다. 선택적으로 또한 추가적으로, 해당 툴 표면 영역을 오일 처리할 수 있다.

예를 들어, 도 1 내지 도 5에 따른 장치에서, 또는 서로 다른 설계를 갖는 장치들에서 또한 다른 방식으로, 도 6에 도시된 옵션들이 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

Claims (11)

1. 특히, 선두 금속 스트립의 후단과 후치 금속 스트립의 선단이 중첩부를 형성하도록 서로 위 아래로 위치하고 클린칭(clinching)에 의하여 상기 중첩부에서 분리 없이 여러 연결 지점에서 서로 연결되는 스트립 처리 플랜트에서, 선두 금속 스트립의 후단을 후치 금속 스트립의 선단에 연결하는 방법으로서,
   상기 선두 금속 스트립의 스트립 단부의 두께 및/또는 상기 후치 금속 스트립의 상기 선단의 두께는 상기 선두 금속 스트립의 스트립 단부와 상기 후치 금속 스트립의 상기 선단을 연결하기 전에 측정되고, 클린칭 동작이 측정된 두께(들)의 함수로서 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 클린칭 툴의 펀치(들)의 몰입 깊이는, 두께 치수(들)의 함수로서, 바람직하게는 위치 제어를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 후치 금속 스트립의 선단과 상기 선두 금속 스트립의 후단 및/또는 상기 클린칭 툴은, 연결 툴의 펀치가 상기 금속 스트립들의 가장자리를 때리지 않고 및/또는 상기 금속 스트립들을 연결하기 전 또는 후에, 하나 이상의 측방 펀칭이 상기 금속 스트립의 하나 또는 양 가장자리에서 행하여지도록, 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 측방 펀칭은 상기 금속 스트립들을 연결하기 전에 작용하여, 툴의 기하 형상과 상기 금속 스트립의 폭 및 위치에 대한 종속성이 상기 툴 펀치가 상기 금속 스트립의 가장자리를 때리는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 측방 펀칭으로 인하여 연결 지점이 절단되지 않도록 상기 측방 펀칭은 상기 금속 스트립들을 연결한 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상부(top)에 있는 상기 금속 스트립의 상부면과 하부(bottom)에 있는 상기 금속 스트립의 하부면이 상기 중첩부에서 윤활되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립 연결을 위한 클린칭에 의하여 금속 스트립의 폭의 미터당 적어도 30개의 연결 지점, 바람직하게는 적어도 50개의 연결 지점이 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여, 특히 스트립 처리 플랜트에서, 선두 금속 스트립(B1)의 후단을 후치 금속 스트립(B2)의 선단에 연결하는 장치로서,
   클린칭용의 연결 프레스(2)를 포함하고,
   상기 선두 금속 스트립(B1)의 상기 후단의 두께(D1) 및/또는 상기 후치 금속 스트립(B2)의 선단의 두께(D2)를 측정할 수 있는 하나 이상의 두께 측정기(16, 17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 클린칭 동작이 측정된 두께(들)(D1, D2)의 함수로서 제어될 수 있는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제8항 내지 제9항에 있어서, 상기 금속 스트립들을 연결하기 전 및/또는 후에 하나 이상의 측방 펀치를 형성할 수 있는 적어도 하나의 펀치 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립(들) 및/또는 상기 클린칭용의 툴들이 윤활되는 적어도 하나의 오일러(18, 19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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