KR20160139244A - 가변 롤 포밍 유닛 - Google Patents

Abstract

가변 롤 포밍 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛은 공정방향을 따라 적어도 3단 이상 배치되어 공급되는 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 단계별 가변 롤 성형하도록, 공정방향 중심선에 대하여 좌우 대칭으로 양측에 각각 배치되며, 각 상면 양측에 공정 폭방향을 따라 레일이 구성된 베이스; 상기 베이스 상의 레일을 따라 각 슬라이드 플레이트가 실린더 구동에 의해 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하는 전후진수단; 상기 슬라이드 플레이트의 상부에서 턴테이블이 터닝모터의 회전력을 이용하여 일정각 회전하는 터닝수단; 상기 턴테이블 상에서, 상부 및 하부 롤 하우징에 상호 경사지게 설치된 상부 및 하부 성형롤이 하나의 롤 모터 구동에 의해 회전함과 동시에, 상기 전후진수단과 터닝수단에 의해 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 상기 공급되는 소재를 가변 롤 성형하는 롤포밍수단을 포함하는 가변 롤 포밍 유닛에 있어서, 상기 롤포밍수단은 상부 및 하부 플레이트 사이의 양측에 세워져 상기 턴테이블 상에 설치되는 롤 포스트; 상기 롤 포스트에 승하강 가능하게 설치되는 상부 및 하부 롤 하우징; 상기 하부 롤 하우징의 각 외측면에 설치되는 롤 모터; 상기 하부 롤 하우징의 내측면에서, 하부 롤 하우징을 관통하여 상기 롤 모터의 회전축에 연결된 롤 축 상에 설치되는 하부 성형롤; 상기 상부 롤 하우징의 내측면에 고정된 회전 브라켓 상에 경사축을 통하여 회전 가능하게 설치되어 상기 하부 성형롤의 외주면과 외측면에 대응하는 성형면을 갖는 상부 성형롤; 및 상기 상부 롤 하우징의 외측면에 경사지게 설치되며, 작동로드가 상기 상부 롤 하우징을 관통하여 상기 회전 브라켓에 연결되는 가압 실린더를 포함한다.

Description

가변 롤 포밍 유닛{FLEXIBLE ROLL FORMING UNIT}

본 발명은 가변 롤 포밍 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블랭크 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 가변 롤 성형하는 가변 롤 포밍 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 롤 포밍 공법은 코일을 풀어 상부 성형롤과 하부 성형롤을 한 쌍으로 구성하여 일렬로 배치된 다단의 롤 포밍 유닛을 통과하도록 하여 일정한 형상으로 순차적으로 절곡 성형하는 공법으로, 특히 차량용 빔류나 멤버류와 같이 일정한 형상으로 절곡 성형된 직선타입의 성형품을 제조하는데 적용된다.

도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 롤 포밍 공법은 공급되는 코일(10)을 풀어주는 언코일러(1)가 공정라인 전방에 구성되어 코일을 공급하여 주는 언코일 단계(S1)를 진행한다.

상기 언코일러(1)의 공정방향 후방에는 스트레이트너(2)가 구비되어 언코일러(1)로부터 풀려 나온 띠상의 코일(10)을 평평하게 펴주는 스트레이트닝 단계(S2)를 진행한다.

상기 스트레이트너(2)의 공정방향 후방에는 프레스(3)가 구비되어 스트레이트너(2)로부터 공급된 코일(10)에 여러 용도의 구멍을 성형하는 피어싱 단계(S3)를 진행한다.

상기 프레스(3)의 공정방향 후방에는 적어도 10단 이상의 롤 포밍 유닛(RU1~RU10; 일부 미도시)이 배치되어 상기 언코일러(1), 스트레이트너(2), 및 프레스(3)를 거쳐 공급되는 코일(10)을 순차적으로 절곡 성형하여 일정한 형상을 갖는 직선타입의 성형빔(20)의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S4)를 진행한다.

상기 롤 포밍 유닛의 공정방향 후방에는 컷팅 프레스(4)가 구비되어 상기 성형빔(20)을 제품화하기 위한 완성품의 규격대로 절단하여 롤 포밍 성형품(30)을 생산하는 컷팅 단계(S5)를 진행한다.

그러나 상기한 종래의 롤 포밍 유닛(RU1~RU1)들을 통하여 이루어지는 롤 포밍 공법은 그 특성상, 길이방향을 따라 일정형상의 단면을 갖는 빔류만의 성형이 가능할 뿐, 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 빔류는 성형이 불능한 단점이 있다.

그래서 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면의 성형품의 경우, 종래의 롤 포밍 공법으로는 성형이 불가능하여 통상은 공정의 연속성이 없고, 공정 사이클 타임이 긴 다단의 프레스 성형공법을 적용하여 성형하여 왔다.

이러한 종래 기술의 롤 포밍 공법의 단점을 극복하기 위하여, 최근에는 본 발명의 출원인에 의해 하기의 특허문헌에 개시된 바와 같은 가변 롤 포밍 공법이 공기된 바 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1509468(등록일자 : 2015년04월01일) 도 2는 공지의 가변 롤 포밍 유닛의 사시도이다. 즉, 도 2를 참조하면, 공지된 가변 롤 포밍 유닛은 공정방향을 따라 적어도 3단 이상 배치되어 공급되는 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 단계별 가변 롤 성형하도록, 공정방향 중심선에 대하여 좌우 대칭으로 양측에 각각 배치되며, 각 상면에는 내부 공간부와 연결되는 개구부를 형성하고, 상기 개구부 양측의 상면에 공정 폭방향을 따라 레일이 구성된 베이스(103)와, 상기 베이스(103) 상의 레일(107)을 따라 각 슬라이드 플레이트(111)가 실린더 구동에 의해 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하는 전후진수단(110)과, 상기 슬라이드 플레이트(111)의 상부에서 턴테이블(121)이 터닝모터(미도시)의 회전력을 이용하여 일정각 회전하는 터닝수단(120)과, 상기 턴테이블(121) 상에서, 상부 및 하부 롤 하우징(RH1,RH2)에 상호 경사지게 설치된 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 하나의 롤 모터(RM) 구동에 의해 회전함과 동시에, 상기 전후진수단(110)과 터닝수단(120)에 의해 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 상기 공급되는 소재를 가변 롤 성형하는 롤포밍수단(130)을 포함한다. 특히, 상기 롤포밍수단(130)은 양측 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)을 통하여 블랭크의 기준면에 대하여 직각을 이루도록 플랜지를 성형하는 과정에 블랭크의 기준면과 플랜지의 각 면에 동시에 구름 접촉된 상태로 롤 성형할 수 있도록 하여 소재가 뒤틀리는 현상을 방지하는 기술적 특징을 갖는다. 그러나 상기한 바와 같은 공지의 가변 롤 포밍 유닛은 하부 성형롤(R2)에 대하여 성형면이 직각을 이루는 상부 성형롤(R1)에 적정 가압력을 제공하기 어려워 성형 후, 소재가 뒤틀리는 형상이 발생하거나 성형 후, 스프링 백(spring back) 등에 의해 복잡한 차체 부품의 성형이 어려운 단점은 여전히 존재한다.

본 발명의 실시 예는 상부 및 하부 성형롤을 각각 공정방향 양측으로 이원화하여 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되도록 구성하여 공정방향을 따라 다단으로 배치하여 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 가변 롤 성형할 수 있도록 하는 가변 롤 포밍 유닛을 제공하고자 한다.

특히, 본 발명이 실시 예는 양측 상부 및 하부 성형롤이 블랭크의 기준면에 대하여 직각을 이루도록 플랜지를 성형하는 과정에 블랭크의 기준면과 플랜지의 각 면에 동시에 구름 접촉된 상태로 일정 가압력으로 가변 롤 성형할 수 있도록 하여 소재가 뒤틀리는 현상 또는 스프링 백을 방지할 수 있도록 하는 가변 롤 포밍 유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 공정방향을 따라 적어도 3단 이상 배치되어 공급되는 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 단계별 가변 롤 성형하도록, 공정방향 중심선에 대하여 좌우 대칭으로 양측에 각각 배치되며, 각 상면 양측에 공정 폭방향을 따라 레일이 구성된 베이스; 상기 베이스 상의 레일을 따라 각 슬라이드 플레이트가 실린더 구동에 의해 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하는 전후진수단; 상기 슬라이드 플레이트의 상부에서 턴테이블이 터닝모터의 회전력을 이용하여 일정각 회전하는 터닝수단; 상기 턴테이블 상에서, 상부 및 하부 롤 하우징에 상호 경사지게 설치된 상부 및 하부 성형롤이 하나의 롤 모터 구동에 의해 회전함과 동시에, 상기 전후진수단과 터닝수단에 의해 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 상기 공급되는 소재를 가변 롤 성형하는 롤포밍수단을 포함하는 가변 롤 포밍 유닛에 있어서, 상기 롤포밍수단은 상부 및 하부 플레이트 사이의 양측에 세워져 상기 턴테이블 상에 설치되는 롤 포스트; 상기 롤 포스트에 승하강 가능하게 설치되는 상부 및 하부 롤 하우징; 상기 하부 롤 하우징의 각 외측면에 설치되는 롤 모터; 상기 하부 롤 하우징의 내측면에서, 하부 롤 하우징을 관통하여 상기 롤 모터의 회전축에 연결된 롤 축 상에 설치되는 하부 성형롤; 상기 상부 롤 하우징의 내측면에 고정된 회전 브라켓 상에 경사축을 통하여 회전 가능하게 설치되어 상기 하부 성형롤의 외주면과 외측면에 대응하는 성형면을 갖는 상부 성형롤; 및 상기 상부 롤 하우징의 외측면에 경사지게 설치되며, 작동로드가 상기 상부 롤 하우징을 관통하여 상기 회전 브라켓에 연결되는 가압 실린더를 포함하는 가변 롤 포밍 유닛이 제공될 수 있다.

또한, 상기 롤 포밍 유닛은 상기 상부 및 하부 플레이트와 상기 상부 및 하부 롤 하우징 사이에 각각 구성되어 상기 상부 및 하부 롤 하우징의 위치를 조정 및 고정하는 조정볼트를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가압 실린더는 2개의 작동로드를 가지며, 2개의 작동로드는 상기 상부 롤 하우징을 경사지게 관통하여 상기 회전 브라켓의 외측면에 볼트 체결될 수 있다.

또한, 상기 가압 실린더는 상기 상부 성형롤이 하부 성형롤에 대하여 가압력을 조정하여 제공하도록 유압 실린더로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 롤 모터는 상기 하부 롤 하우징에 설치되는 롤 감속기를 통하여 롤 축에 동력 연결될 수 있다.

또한, 상기 전후진수단은 상기 베이스 상의 각 레일을 따라 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하는 슬라이드 플레이트; 상기 베이스 상의 상면 외측 중앙에 설치되어 상기 슬라이드 플레이트에 작동로드로 연결되는 전후진 실린더로 구성될 수 있다.

또한, 상기 터닝수단은 상기 슬라이드 플레이트의 중앙에 설치되는 터닝 감속기; 상기 터닝 감속기의 하부에 설치되어 회전력을 공급하는 터닝모터; 상기 터닝 감속기의 상부에 설치되어 상기 터닝모터의 회전력에 의해 회전하는 턴테이블로 구성될 수 있다.

또한, 상기 슬라이드 플레이트 상에는 상기 턴테이블의 하면 일측에 구성된 감지도그를 감지하여 슬라이드 플레이트에 대한 턴테이블의 정위치, 일방향과 타방향으로의 회전제한위치를 감지하여 그 신호를 출력하는 복수개의 감지센서가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 상부 및 하부 성형롤의 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되도록 가변 롤 포밍 유닛을 구성하여 공정방향을 따라 다단으로 배치하여 블랭크 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 가변 롤 성형할 수 있다.

이에 따라, 길이방향을 폭과 깊이가 다른 단면 프로파일을 갖는 차체용 멤버류, 프레임류, 빔류 등을 한번의 가변 롤 성형을 통하여 일체형으로 성형할 수 있으며, 이로 인해 용접 등의 후공정을 줄일 수 있으며, 차체 경량화가 가능한 효과가 있다.

특히, 본 발명이 실시 예는 양측 상부 및 하부 성형롤이 블랭크의 기준면에 대하여 직각을 이루도록 플랜지를 성형하는 과정에 블랭크의 기준면과 플랜지의 각 면에 동시에 구름 접촉된 상태로, 가압 실린더에 의해 일정 가압력으로 가변 롤 성형할 수 있도록 하여 소재가 뒤틀리는 현상 및 스프링 백을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.
도 2는 공지의 가변 롤 포밍 유닛의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛에 공급되는 소재의 일례를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛에 적용되는 전후진수단 및 터닝수단의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛에 적용되는 롤포밍수단의 부분 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛의 작동 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛의 작동 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛에 공급되는 소재의 일례를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛에 적용되는 전후진수단 및 터닝수단의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛에 적용되는 롤포밍수단의 부분 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛은 기본적으로 코일소재가 아닌 블랭크(B)를 소재로 적용한다.

이러한 가변 롤 포밍 유닛(100)은 기존과 같이, 상부 성형롤(R1)과 하부 성형롤(R2)을 가지며, 공정방향을 따라 적어도 3단 이상 배치되어 공급되는 소재를 순차적으로 절곡 성형하여 일정한 형상의 성형빔으로 롤 성형하는 기본 개념은 동일하다.

단, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛(100)은 상기 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 공정방향 중심선(LS)을 따라 좌우 대칭으로 나누어져 양측에 각각 배치되어 공급되는 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 단계별 가변 롤 성형하는 차이점이 있다.

즉, 상기 가변 롤 포밍 유닛(100)은 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 공정방향 좌우 측에 대칭으로 배치되고, 양측 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)은 각각 실린더 구동에 의해 공정 폭방향으로 전후진 가능하게 구성되며, 공정방향에 대해서는 모터 구동에 의해 각도가 가변되도록 구성된다.

특히, 도 8을 참조하면, 본 발명이 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛(100)은 양측 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 블랭크(B)의 기준면(S)에 대하여 직각을 이루도록 플랜지(F)를 성형하는 과정에 블랭크(B)의 기준면(S)과 플랜지(F)의 각 면에 동시에 구름 접촉된 상태로 일정 가압력으로 롤 성형할 수 있도록 하여 소재가 뒤틀리는 현상 또는 스프링 백을 방지할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛(100)의 보다 구체적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛(100)은 공정방향 중심선(LS)에 대하여 좌우 대칭으로 양측에 각각 베이스(103)가 배치되고, 상기 각 베이스(103) 상에는 전후진수단(110), 터닝수단(120), 롤포밍수단(130)이 구성된다.

먼저, 상기 각 베이스(103)는 내부에 공간부가 형성되고, 상면에는 상기 공간부와 연결되는 개구부(105)가 형성된다.

또한, 상기 베이스(103)는 개구부(105) 양측의 상면에 공정 폭방향을 따라 각각 레일(107)이 설치된다.

도 5를 참조하면, 상기 전후진수단(110)은 상기 베이스(103) 상의 레일(107)을 따라 슬라이드 플레이트(111)가 실린더 구동에 의해 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하도록 구성된다.

즉, 상기 슬라이드 플레이트(111)는 베이스(103) 상의 양측 레일(107)에 슬라이더(112)를 통하여 설치되어 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하도록 설치된다.

또한, 상기 베이스(103) 상의 상면 외측 중앙에는 전후진 실린더(113)가 설치되어 상기 슬라이드 플레이트(111)에 작동로드(114)를 통하여 연결되며, 이에, 상기 전후진 실린더(113)의 전후진 구동에 의해 상기 슬라이드 플레이트(111)를 공정 폭방향으로 슬라이드 이동시키게 된다.

도 5를 참조하면, 상기 터닝수단(120)은 상기 슬라이드 플레이트(111)의 상부에서 턴테이블(121)이 터닝모터(122)의 회전력을 이용하여 일정각 회전 가능하게 구성된다.

즉, 상기 터닝수단(120)은 상기 슬라이드 플레이트(111)의 중앙에 모터의 회전력을 감속하여 전달하는 터닝 감속기(123)가 설치된다.

또한, 상기 슬라이드 플레이트(111)의 하부에는 상기 터닝 감속기(123)의 하측에 터닝모터(122)가 설치되어 상기 터닝 감속기(123)에 회전력을 공급한다.

여기서, 상기 터닝모터(122)는 정역방향으로 회전이 가능하며, 회전수 및 회전속도 제어가 가능한 서보모터를 적용할 수 있다.

또한, 상기 터닝 감속기(123)의 상부에는 감속기축(124)에 턴테이블(121)이 설치되어 상기 터닝 감속기(123)를 통하여 감속되어 전달되는 상기 터닝모터(122)의 회전력에 의해 회전하도록 구성된다.

이때, 상기 터닝모터(122)는 상기 베이스(103)의 개구부(105)를 통하여 공간부 상에 배치되어 상기 터닝 감속기(123)를 통하여 슬라이드 플레이트(111)의 하부에 설치됨으로, 슬라이드 플레이트(111)의 공정 폭방향 슬라이드 이동 시, 베이스(103)와 간섭 없이 이동이 가능하게 된다.

한편, 상기 슬라이드 플레이트(111) 상에는 상기 턴테이블(121)의 하면 일측에 구성된 감지도그(126)를 감지하여 슬라이드 플레이트(111)에 대한 턴테이블(121)의 정위치, 일방향과 타방향으로의 회전제한위치 등의 상태를 감지하여 그 신호를 제어기(미도시)로 출력하도록 3개의 감지센서(125)가 설치된다.

여기서, 상기 감지센서(125)는 감지도그(126)가 일정범위 내에 근접했을 때, 이를 감지하는 근접센서로 이루어질 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 리미트 스위치 등과 같이, 상기 슬라이드 플레이트(111) 상에서 턴테이블(121)의 회전에 따른 회전위치를 감지할 수 있는 감지수단이면 적용이 가능하다.

도 6을 참조하면, 상기 롤포밍수단(130)은 상기 턴테이블(121) 상에 설치되며, 상부 및 하부 롤 하우징(RH1,RH2)에 상호 경사지게 설치된 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 하나의 롤 모터(RM)의 구동에 의해 회전함과 동시에, 상기 전후진수단(110)과 터닝수단(120)에 의해 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 공급되는 소재를 가변 롤 성형한다.

즉, 상기 롤포밍수단(130)은 2개의 롤 포스트(131), 상부 및 하부 롤 하우징(RH1,RH2), 롤 모터(RM), 상부 및 하부 성형롤(R1,R2), 조정볼트(132) 등으로 구성된다.

상기 롤 포스트(131)는 상부 및 하부 플레이트(133,134) 사이의 양측에 세워져 양단이 볼팅되어 구성되고, 상기 턴테이블(121) 상의 중앙에 하부 플레이트(134)를 통하여 고정 설치된다.

또한, 상기 상부 및 하부 롤 하우징(RH1,RH2)은 각 양측이 양측 롤 포스트(131)에 끼워져 승하강 가능하게 설치된다.

또한, 상기 하부 롤 하우징(RH2)의 외측면에는 롤 감속기(136)가 각각 설치되고, 상기 롤 감속기(136)에는 상기 롤 모터(RM)가 회전축을 통하여 동력 연결되어 설치된다.

또한, 상기 하부 롤 하우징(RH2)에는 각각 롤 축(137)이 중앙부을 관통하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 롤 축(137)은 상기 롤 감속기(136)에 동력 연결되며, 상기 하부 롤 하우징(RH2)의 내측면에 대응하여 상기 하부 성형롤(R2)이 상기 롤 축(137)에 설치된다.

즉, 상기 롤 축(137)에 하부 성형롤(R2)이 키물림되어 삽입된 상태로, 상기 롤 축(137)의 선단에 고정판(138)을 체결하여 상기 하부 성형롤(R2)이 빠지지 않도록 고정된다.

여기서, 상기 롤 모터(RM)는 정역방향으로 회전이 가능하며, 회전수 및 회전속도 제어가 가능한 서보모터를 적용할 수 있다.

또한, 상기 상부 성형롤(R1)은 상기 상부 롤 하우징(RH1)의 내측면에 고정된 회전 브라켓(135) 상에 경사축(141)을 통하여 회전 가능하게 설치되며, 상기 하부 성형롤(R2)의 외주면과 외측면에 대응하는 성형면(143)을 갖는다.

상기 회전 브라켓(135)은 상기 상부 롤 하우징(RH1)의 외측면에 장착되는 가압 실린더(145)에 연결되어 가압력을 제공받는다.

즉, 상기 가압 실린더(145)는 상기 상부 롤 하우징(RH1)의 외측면에 장착된 상태로, 상기 상부 롤 하우징(RH1)을 관통하여 동일한 스트로크로 작동하는 2개의 작동로드(147)가 상기 회전 브라켓(135)에 볼트(151)를 통하여 체결된다.

상기 상부 롤 하우징(RH1)의 내측면 중심에는 하나의 중심핀(149)이 설치되고, 상기 중심핀(149)은 상기 회전 브라켓(135)과 핀 볼트(153)를 통하여 체결되어 상기 상부 롤 하우징(RH1)에 경사방향으로 설치된다.

또한, 상기 조정볼트(132)는 상기 상부 플레이트(133)와 상기 상부 롤 하우징(RH1) 사이와 상기 하부 플레이트(134)와 상기 하부 롤 하우징(RH2) 사이에 각각 구성되어 상기 상부 및 하부 롤 하우징(RH1,RH2)의 위치를 조정 및 고정한다.

이때, 상기 각 조정볼트(132)는 상부 및 하부 롤 하우징(RH1,RH2)을 조정된 위치에 고정하기 위한 고정너트(139)가 체결된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 가변 롤 포밍 유닛(100)은 상기 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 각 롤 모터(RM1,RM2)의 구동에 의해 회전함과 동시에, 상기 전후진수단(110)과 터닝수단(120)의 작동에 의해 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 공급되는 소재를 가변 롤 성형한다.

한편, 상기 도 3을 참조하면, 기본적으로 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛(100)은 공급되는 소재로 일정 규격의 블랭크(B)를 적용하되, 성형성을 고려하여 길이방향 중심선(SL)에 대하여 좌우가 대칭인 것이 유리하다.

즉, 상기 블랭크(B)는 길이방향을 따라 폭 변화가 심하면 성형이 어려우나, 길이방향을 따라 전체적으로 폭이 다르게 형성될 수 있으며, 단면에 대하여 길이방향을 따라 폭이 일정한 직선부(P1)와, 길이방향을 따라 폭이 넓어지는 확장부(P2)를 포함할 수 있고, 상기 직선부(P1)와 확장부(P2)를 곡선으로 연결하는 곡선부(P3)를 더 포함할 수 있다.

이하, 도 7과 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛(100)의 작동을 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛의 작동 설명도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 롤 포밍 유닛의 작동 개념도이다.

도 7을 참조하면, 상기한 가변 롤 포밍 유닛(100)은 전후진 실린더(113)의 전후진 구동에 의해 슬라이드 플레이트(111)가 베이스(103) 상의 양측 레일(107)을 따라 이동함에 따라 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)은 공정 폭방향 위치가 가변 제어될 수 있다.

또한, 상기한 가변 롤 포밍 유닛(100)은 베이스(103)의 공간부 내부에서, 상기 슬라이드 플레이트(111)에 터닝 감속기(123)를 통하여 설치된 터닝모터(122)의 회전구동에 의해 상기 슬라이드 플레이트(111)에 대하여 턴테이블(121)이 회전함에 따라 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)은 공정방향에 대한 각도가 가변 제어될 수 있다.

그리고 상기 하부 성형롤(R2)은 롤 모터(RM)가 회전 구동하여 롤 감속기(136)를 통하여 회전력을 전달받게 되며, 이에 따라 공급되는 소재를 상부 성형롤(R1)과 함께 직각방향으로 2면에 대하여 구름 접촉한 상태로 절곡 성형한다.

즉, 상기한 가변 롤 포밍 유닛(100)은 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 하나의 롤 모터(RM)의 구동에 의해 회전 구동함과 동시에, 상기 전후진 실린더(113)에 의한 슬라이드 플레이트(111)의 전후진 작동과 터닝모터(122)의 회전구동에 의한 턴테이블(121)의 회전 작동에 의해 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 공급되는 소재를 가변하여 롤 성형하게 된다.

또한, 상기 가압 실린더(145)는 상기 상부 롤 하우징(RH1)의 외측면에 장착된 상태로, 상기 하부 성형롤(R2)에 대하여 상부 성형롤(R1)에 일정 가압력을 제공하여 상기 하부 성형롤(R2)과 상부 성형롤(R1) 사이에 투입되는 블랭크(B)의 절곡부에 일정한 가압력을 제공해 주어 절곡 성형 과정에 절곡부의 뒤틀림을 방지하고 성형후에는 스프링 백을 방지한다.

도 8을 참조하여 상기한 가변 롤 포밍 유닛(100)에 의한 가변 롤 포밍 과정을 일례에 의한 개념도로 설명하면, 단면상에 직선부(P1), 확장부(P2), 및 곡선부(P3)를 갖는 상기한 도 3의 블랭크(B)를 기준으로 양측 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 블랭크(B)의 기준면(S)에 대하여 직각을 이루도록 플랜지(F)를 성형하는 단계에서 블랭크(B)의 기준면(S)과 플랜지(F)의 각 면에 동시에 구름 접촉된 상태로, 가압 실린더(145)에 의해 제공되는 일정한 가압력(PF)에 의해 가변 롤 성형이 이루어지도록 하여 소재가 뒤틀리는 현상을 방지한다.

이러한 성형공정은 다음과 같다.

즉, 도 8의 (a)를 참조하면, 먼저, 상기 블랭크(B)의 직선부(P1)에 대하여 플랜지(F)를 가변 롤 성형하되, 상기 양측 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)이 각각 상기 블랭크(B)의 직선부(P1)에서 공정 폭방향 위치가 고정되고, 상기 가압 실린더(145)에 의한 일정한 가압력(PF)으로 공정방향에 대하여 직각을 이루어 직선부(P1) 가장자리의 일정 폭을 기준면(S)에 대하여 직각으로 절곡하여 플랜지(F)로 롤 성형한다.

이어서, 도 8의 (b)를 참조하면, 상기 양측 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)은 상기 블랭크(B)의 곡선부(P3)로 진입하여 공정 폭방향 위치는 그대로 고정되고, 각 터닝모터(122)의 회전구동에 의해 공정방향에 대한 각도만 상기 확장부(P2)와 동일한 각도(θ)까지 가변되면서 곡선부(P3) 가장자리의 일정 폭을 기준면(S)에 대하여 직각으로 절곡하여 플랜지(F)로 롤 성형한다.

이때, 상기 곡선부(P3)를 통과하는 동안은 상기 가압 실린더(145)에 의한 가압력(PF)을 직선부(P1)보다 작게 하여 소재의 끼임을 방지한다.

이후, 도 8의 (c)를 참조하면, 상기 양측 상부 및 하부 성형롤(R1,R2)은 상기 블랭크(B)의 확장부(P2)에 진입하여 공정방향에 대한 각도를 확장부(P2)의 각도(θ)와 동일한 상태 그대로 유지하고, 각 전후진 실린더(113)의 후진구동에 의해 공정 폭방향 위치(P)가 확장부(P2)의 가장자리를 따라 외측으로 벌어지면서 확장부(P2) 가장자리의 일정 폭을 기준면(S)에 대하여 직각으로 절곡하여 플랜지(F)로 롤 성형하면, 양측에 기준면(S)에 대하여 직각의 플랜지(F)를 가지며 길이방향을 따라 폭이 다른 성형빔으로 가변 롤 성형을 이룬다.

이때, 상기 확장부(P2)를 통과하는 동안은 상기 가압 실린더(145)에 의한 가압력(PF)을 직선부(P1)와 동일하게 유지하면서 성형성을 유도한다.

이러한 가변 롤 성형을 통하여 양측에 직각의 플랜지(F)를 갖는 성형빔에 대하여 일반적인 롤 성형을 통하여 길이방향 중심선(S)을 기준으로 양측에 직각의 양 측면부를 롤 성형하게 되면, 상기한 블랭크(B)는 확장부(P2)에 의해 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 3D 형상의 성형품으로 가변 롤 성형될 수 있다.

이러한 성형품을 통하여 길이방향을 폭과 높이가 다른 단면 프로파일을 갖는 차체용 멤버류, 프레임류, 빔류 등을 한번의 롤 성형을 통하여 일체형으로 롤 성형하며, 이로 인해 용접, 접합 등의 후공정을 최소화하며, 차체 경량화에도 기여한다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 가변 롤 포밍 유닛
103: 베이스
110: 전후진수단
120: 터닝수단
130: 롤포밍수단
105: 개구부
107: 레일
111: 슬라이드 플레이트
112: 슬라이더
113: 전후진 실린더
114: 작동로드
121: 턴테이블
122: 터닝모터
123: 터닝 감속기
124: 감속기축
125: 감지센서
126: 감지도그
131: 롤 포스트
132: 조정볼트
133,134: 상부 및 하부 플레이트
135: 회전 브라켓
136: 롤 감속기
137: 롤 축
138: 고정판
139: 고정너트
141: 경사축
143: 성형면
145: 가압 실린더
147: 작동로드
149: 중심핀
151: 볼트
153: 핀 볼트
RH1,RH2: 상부 및 하부 롤 하우징
R1,R2: 상부 및 하부 성형롤
RM: 롤 모터
B: 블랭크
S: 기준면
F: 플랜지
P1: 직선부
P2: 확장부
P3: 곡면부

Claims (14)

1. 공정방향을 따라 적어도 3단 이상 배치되어 공급되는 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 단계별 가변 롤 성형하도록, 공정방향 중심선에 대하여 좌우 대칭으로 양측에 각각 배치되며, 각 상면 양측에 공정 폭방향을 따라 레일이 구성된 베이스; 상기 베이스 상의 레일을 따라 각 슬라이드 플레이트가 실린더 구동에 의해 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하는 전후진수단; 상기 슬라이드 플레이트의 상부에서 턴테이블이 터닝모터의 회전력을 이용하여 일정각 회전하는 터닝수단; 상기 턴테이블 상에서, 상부 및 하부 롤 하우징에 상호 경사지게 설치된 상부 및 하부 성형롤이 하나의 롤 모터 구동에 의해 회전함과 동시에, 상기 전후진수단과 터닝수단에 의해 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 상기 공급되는 소재를 가변 롤 성형하는 롤포밍수단을 포함하는 가변 롤 포밍 유닛에 있어서,
   상기 롤포밍수단은
   상부 및 하부 플레이트 사이의 양측에 세워져 상기 턴테이블 상에 설치되는 롤 포스트;
   상기 롤 포스트에 승하강 가능하게 설치되는 상부 및 하부 롤 하우징;
   상기 하부 롤 하우징의 각 외측면에 설치되는 롤 모터;
   상기 하부 롤 하우징의 내측면에서, 하부 롤 하우징을 관통하여 상기 롤 모터의 회전축에 연결된 롤 축 상에 설치되는 하부 성형롤;
   상기 상부 롤 하우징의 내측면에 고정된 회전 브라켓 상에 경사축을 통하여 회전 가능하게 설치되어 상기 하부 성형롤의 외주면과 외측면에 대응하는 성형면을 갖는 상부 성형롤; 및
   상기 상부 롤 하우징의 외측면에 경사지게 설치되며, 작동로드가 상기 상부 롤 하우징을 관통하여 상기 회전 브라켓에 연결되는 가압 실린더;
   를 포함하는 가변 롤 포밍 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 롤 포밍 유닛은
   상기 상부 및 하부 플레이트와 상기 상부 및 하부 롤 하우징 사이에 각각 구성되어 상기 상부 및 하부 롤 하우징의 위치를 조정 및 고정하는 조정볼트를 더 포함하는 가변 롤 포밍 유닛.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가압 실린더는
   2개의 작동로드를 가지며, 2개의 작동로드는 상기 상부 롤 하우징을 경사지게 관통하여 상기 회전 브라켓의 외측면에 볼트 체결되는 가변 롤 포밍 유닛.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 가압 실린더는
   상기 상부 성형롤이 하부 성형롤에 대하여 가압력을 조정하여 제공하도록 유압 실린더로 이루어지는 가변 롤 포밍 유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 롤 모터는
   상기 하부 롤 하우징에 설치되는 롤 감속기를 통하여 롤 축에 동력 연결되는 가변 롤 포밍 유닛.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전후진수단은
   상기 베이스 상의 각 레일을 따라 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하는 슬라이드 플레이트;
   상기 베이스 상의 상면 외측 중앙에 설치되어 상기 슬라이드 플레이트에 작동로드로 연결되는 전후진 실린더로 구성되는 가변 롤 포밍 유닛.
7. 제1항에 있어서,
   상기 터닝수단은
   상기 슬라이드 플레이트의 중앙에 설치되는 터닝 감속기;
   상기 터닝 감속기의 하부에 설치되어 회전력을 공급하는 터닝모터;
   상기 터닝 감속기의 상부에 설치되어 상기 터닝모터의 회전력에 의해 회전하는 턴테이블로 구성되는 가변 롤 포밍 유닛.
8. 제1항 또는 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 슬라이드 플레이트 상에는
   상기 턴테이블의 하면 일측에 구성된 감지도그를 감지하여 슬라이드 플레이트에 대한 턴테이블의 정위치, 일방향과 타방향으로의 회전제한위치를 감지하여 그 신호를 출력하는 복수개의 감지센서가 설치되는 가변 롤 포밍 유닛.
9. 공정방향을 따라 적어도 3단 이상 배치되어 공급되는 소재를 길이방향을 따라 폭과 높이가 다른 이형단면을 갖는 성형빔으로 단계별 가변 롤 성형하도록,
   공정방향 중심선에 대하여 좌우 대칭으로 양측에 각각 배치되며, 각 상면에는 내부 공간부와 연결되는 개구부를 형성하고, 상기 개구부 양측의 상면에 공정 폭방향을 따라 레일이 구성된 베이스;
   상기 베이스 상의 각 레일을 따라 공정 폭방향으로 슬라이드 구동하는 슬라이드 플레이트;
   상기 베이스 상의 상면 외측 중앙에 설치되어 상기 슬라이드 플레이트에 작동로드로 연결되는 전후진 실린더;
   상기 슬라이드 플레이트의 중앙에 설치되는 터닝 감속기;
   상기 터닝 감속기의 하부에 설치되어 회전력을 공급하는 터닝모터;
   상기 터닝 감속기의 상부에 설치되어 상기 터닝모터의 회전력에 의해 일정각 회전하는 턴테이블;
   상부 및 하부 플레이트 사이의 양측에 세워져 상기 턴테이블 상에 설치되는 롤 포스트;
   상기 롤 포스트에 승하강 가능하게 설치되는 상부 및 하부 롤 하우징;
   상기 하부 롤 하우징의 각 외측면에 설치되는 롤 모터;
   상기 하부 롤 하우징의 내측면에서, 하부 롤 하우징을 관통하여 상기 롤 모터의 회전축에 연결된 롤 축 상에 설치되는 하부 성형롤;
   상기 상부 롤 하우징의 내측면에 고정된 회전 브라켓 상에 경사축을 통하여 회전 가능하게 설치되어 상기 하부 성형롤의 외주면과 외측면에 대응하는 성형면을 갖는 상부 성형롤; 및
   상기 상부 롤 하우징의 외측면에 경사지게 설치되며, 작동로드가 상기 상부 롤 하우징을 관통하여 상기 회전 브라켓에 연결되는 가압 실린더;
   를 포함하여 공정 폭방향 위치 및 공정방향에 대한 각도가 가변되면서 상기 공급되는 소재를 가변 롤 성형하는 가변 롤 포밍 유닛.
10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 플레이트와 상기 상부 및 하부 롤 하우징 사이에 각각 구성되어 상기 상부 및 하부 롤 하우징의 위치를 조정 및 고정하는 조정볼트를 더 포함하는 가변 롤 포밍 유닛.
11. 제9항에 있어서,
    상기 가압 실린더는
    2개의 작동로드를 가지며, 2개의 작동로드는 상기 상부 롤 하우징을 경사지게 관통하여 상기 회전 브라켓의 외측면에 볼트 체결되는 가변 롤 포밍 유닛.
12. 제9항 또는 제11항에 있어서,
    상기 가압 실린더는
    상기 상부 성형롤이 하부 성형롤에 대하여 가압력을 조정하여 제공하도록 유압 실린더로 이루어지는 가변 롤 포밍 유닛.
13. 제9항에 있어서,
    상기 롤 모터는
    상기 하부 롤 하우징에 설치되는 롤 감속기를 통하여 롤 축에 동력 연결되는 가변 롤 포밍 유닛.
14. 제9항에 있어서,
    상기 슬라이드 플레이트 상에는
    상기 턴테이블의 하면 일측에 구성된 감지도그를 감지하여 슬라이드 플레이트에 대한 턴테이블의 정위치, 일방향과 타방향으로의 회전제한위치를 감지하여 그 신호를 출력하는 복수개의 감지센서가 설치되는 가변 롤 포밍 유닛.

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