KR20170114153A - 강판소재 저항가열장치 - Google Patents

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KR20170114153A
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Abstract

본 발명에 따른 강판소재 저항가열장치는, 고정프레임과, 고정프레임에 대해 수평방향으로 접근 이격 가능하게 설치된 가동프레임을 갖는 프레임유니트; 고정프레임에 설치되어 강판소재의 일측 단부를 통전 가능하도록 파지하는 제1전극부; 가동프레임에 설치되어 상기 일측 단부에 대향한 강판소재의 타측 단부를 통전 가능하도록 파지하는 제2 전극부; 한 쌍의 전극부에 직류전류를 공급하는 전원공급부; 한 쌍의 전극부를 통해 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절하기 위해 전원공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.
이와 같은 강판소재 저항가열장치에 있어, 핫 스탬핑 공정을 위해 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 의해, 시간적 및 공간적인 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

강판소재 저항가열장치{RESISTANCE HEATING APPARATUS FOR STEEL SHEET}
본 발명은 강판소재 저항가열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫 스탬핑 등 열간성형을 위해 강판소재를 가열하기 위한 강판소재 저항가열장치에 관한 것이다.
현재 차량 제조업계의 가장 큰 화두 중 하나는 경량화 및 고강도화이며, 이에 따라 고강도 부품을 제조할 수 있는 핫 스탬핑 등의 열간성형 공법이 적용되고 있다.
핫 스탬핑 등의 열간성형 공법은 강판을 900도 이상으로 고온 가열하여 초고강도 부품을 제조하는 성형공법으로, 변형저항이 작은 고온에서 성형이 이루어져 형상이 복잡한 부품을 파단 불량 없이 성형할 수 있으며, 성형 후 형상 동결성(Shape Holdability)이 우수한 장점이 있다.
핫 스탬핑 등의 열간성형 공법에 있어, 기존에는 가열로를 이용하여 소재를 가열하는 방식을 사용하고 있으나, 일정 폭 및 길이 이상의 설비가 요구되는 공간적인 제약이 따르고, 승온 시간의 문제로 항시 전력을 공급해야 하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 공간적 제약 및 전력 공급으로 인한 고비용 발생 문제를 개선하기 위해, 핫 스탬핑 등 열간성형 공정에서의 주기적 생산성을 향상시킬 수 있는 공정 방법이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 핫 스탬핑 등 열간성형 공정에 있어 저항가열 방식으로 강판소재를 가열하여 시간적 및 공간적인 생산효율을 높이기 위한 저항가열장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 강판소재 저항가열장치에 있어, 고정프레임과, 고정프레임에 대해 수평방향으로 접근 이격 가능하게 설치된 가동프레임을 갖는 프레임유니트; 고정프레임에 설치되어 강판소재의 일측 단부를 통전 가능하도록 파지하는 제1전극부; 가동프레임에 설치되어 상기 일측 단부에 대향한 강판소재의 타측 단부를 통전 가능하도록 파지하는 제2 전극부; 한 쌍의 전극부에 직류전류를 공급하는 전원공급부; 한 쌍의 전극부를 통해 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절하기 위해 전원공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 강판소재 저항가열장치에 의해 달성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따라, 강판소재 저항가열장치에 있어, 핫 스탬핑 공정을 위해 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 의해, 시간적 및 공간적인 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
상기 각 전극부는 상기 프레임유니트에 고정배치되는 고정전극과, 상기 고정전극에 대해 승강이동하여 파지위치 및 해제위치 간을 이동하는 가동전극과, 상기 가동전극을 승강이동시키는 승강구동부를 가질 수 있다. 이에 따라, 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 있어, 고정전극 및 가동전극을 이용하여 강판소재의 양측 단부를 파지하고, 전류를 공급할 수 있다.
상기 전극부들 중 적어도 하나에 마련되어 상기 한 쌍의 전극부에 공급되는 전류가 누설되지 않도록 절연시키는 스톱퍼를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 전극부를 통해 강판소재에 공급되는 전류가 외부로 누설되지 않도록 하므로 전원공급의 효율을 높이고 안전을 확보할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극부 사이에 배치되어 상기 강판소재의 중앙영역을 지지하는 처짐지지부를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 있어, 전류의 공급에 의해 높은 온도로 가열된 강판소재가 아래 방향으로 늘어지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전극부들 사이의 전압강하의 크기에 기초하여 상기 강판소재의 저항값을 판단하여 상기 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 결정할 수 있다. 이에 따라, 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 있어, 적정 온도에 도달할 수 있도록 저항값에 기초하여 전류의 크기 및 공급시간을 조절할 수 있다.
상기 강판소재의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도센서로부터의 온도측정값에 기초하여 상기 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 결정할 수 있다. 이에 따라, 저항가열 방식으로 가열되는 강판소재의 온도를 접촉식 또는 비접촉식 센서를 이용하여 측정하고, 적정 온도에 도달할 수 있도록 전류의 크기 및 공급시간을 조정할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 강판소재 저항가열장치에 있어, 핫 스탬핑 등 열간성형을 위해 한 쌍의 전극부가 강판소재의 양측 단부를 통전 가능하도록 파지하는 구조에 의해, 짧은 시간 내에 제한된 공간에서 강판소재를 가열하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치를 정면 방향에서 본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치를 상방에서 본 내부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재를 장착한 강판소재 저항가열장치를 정면 방향에서 본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치의 제어블럭도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하에서는, 먼저 도 1을 통해 본 발명에 따른 강판소재 저항가열장치의 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강판소재 저항가열장치(10)는 고정프레임(11) 및 가동프레임(12)을 갖는 프레임유니트, 제1전극부(13), 제2전극부(14), 처짐지지부(15), 냉매공급부(미도시), 전원공급부(미도시), 조작부(20) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
본 발명에 의한 강판소재 저항가열장치(10)는 핫 스탬핑 등 열간성형 공정을 위해 강판소재에 전류를 인가하여 저항에 의한 발열량을 증가시키는 방식으로 강판소재를 가열한다. 이에 따라 기존 가열로를 이용하는 경우에 비해 짧은 시간 내에 강판소재를 적정 온도로 가열시킬 수 있고, 설비의 크기를 줄일 수 있으므로 생산 효율을 높일 수 있다.
프레임유니트는 강판소재를 인입하여 저항가열 방식으로 가열 후 인출하기 위한 기본 프레임으로서, 고정프레임(11)과, 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 접근 이격 가능하게 설치된 가동프레임(12)을 갖는다. 이 때, 가동프레임(12)은 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 접근 이격 가능하도록 가동프레임(12)을 이동시키기 위한 수평이동부(18)를 더 포함한다. 즉, 수평이동부(18)는 슬라이딩 레일의 형태로 구현되고, 가동프레임(12)을 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 접근 혹은 이격시킴에 의해, 다양한 크기의 강판소재를 저항 가열시킬 수 있다.
제1전극부(13)는 고정프레임(11)에 설치되어 강판소재의 일측 단부를 통전 가능하도록 파지한다. 제1전극부(13)는 프레임유니트에 고정배치되는 제1고정전극(132)과, 제1고정전극(132)에 대해 승강이동하여 파지위치 및 해제위치 간을 이동하는 제1가동전극(131)과, 제1가동전극(131)을 승강이동시키는 제1승강구동부(130)를 가진다. 제1고정전극(132) 및 제1가동전극(131)은 한 쌍의 양의 전극 및 음의 전극으로 구현되고, 이에 따라 전원공급부(미도시)로부터 공급되는 전류가 강판소재의 양면으로 전달되어 흐르도록 한다.
제2전극부(14)는 가동프레임(12)에 설치되어 상기 일측 단부에 대향한 강판소재의 타측 단부를 통전 가능하도록 파지한다. 제2전극부(14)는 프레임유니트에 고정배치되는 제2고정전극(142)과, 제2고정전극(142)에 대해 승강이동하여 파지위치 및 해제위치 간을 이동하는 제2가동전극(141)과, 제2가동전극(141)을 승강이동시키는 제2승강구동부(140)를 가진다. 제2고정전극(142) 및 제2가동전극(141)은 한 쌍의 양의 전극 및 음의 전극으로 구현되고, 이에 따라 전원공급부(미도시)로부터 공급되는 전류가 강판소재의 양면으로 전달되어 흐르도록 한다.
제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)은 프레임유니트로 인입되는 강판소재를 양측 단부의 아래쪽에서 지지하고, 제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)은 제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)에 의해 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)이 있는 방향으로 승강이동하여 강판소재를 파지한다. 이에 따라, 전원공급부(미도시)로부터 공급되는 전류가 강판소재로 전달되어 열에너지로 변환됨에 의해 강판소재를 가열시킬 수 있다.
전원공급부(미도시)는 한 쌍의 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)에 직류전류를 공급한다. 전원공급부(미도시)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)가 강판소재의 일측 단부 및 일측 단부에 대향한 타측 단부를 파지한 상태에서, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)에 순간적으로 높은 전류를 흘려보내어 강판소재를 비교적 짧은 시간 내에 가열되도록 한다
제1전극부(13)와 제2전극부(14) 중 적어도 하나에 마련되어, 제1전극부(13)와 제2전극부(14)에 공급되는 전류가 누설되지 않도록 절연시키는 스톱퍼(133)를 포함한다. 스톱퍼(133)는 전기가 통전되지 않도록 하는 부도체 또는 유전체로 구현된다. 예로서, 스톱퍼(133)는 제1전극부(13)의 제1고정전극(132)에 부착된 형태로 구현되고, 강판소재의 일측 끝부분을 파지될 위치로 정하는 데 사용된다. 스톱퍼(133)는 필요에 따라 제2전극부(14)에 부착될 수 있고, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)에 모두 부착될 수도 있다. 스톱퍼(133)는 제1가동전극(131)과 제1고정전극(132)에 의해 강판소재가 파지되어 있는 상태에서 제1전극부(13)로 전류가 공급되면, 제1전극부(13)를 통해 강판소재에 전달되는 전류가 외부로 누설되지 않도록 절연시킨다. 이에 따라, 제1전극부(13)로 공급되는 전원 공급의 효율을 높이고 안전을 확보할 수 있다.
제어부(미도시)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)를 통해 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절하기 위해 전원공급부(미도시)를 제어한다. 즉, 제어부는 강판소재가 원하는 온도에 도달될 수 있도록 전류의 크기를 조절하거나 전류의 공급시간을 조절한다. 이에 따라, 핫 스탬핑 등 열간성형 공정에 있어 강판소재를 원하는 온도로 가열하여 소정 형태로 가공될 수 있도록 한다.
제어부는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14) 사이의 전압강하의 크기에 기초하여 강판소재의 저항값을 판단하여 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 결정한다. 즉, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14) 사이의 전압강하의 크기를 측정하고, 측정된 전압강하의 크기에 따라 저항값을 판단하여, 강판소재가 원하는 온도에 도달할 수 있도록 전류의 크기 및 공급시간을 조절한다.
강판소재 저항가열장치(10)는 강판소재의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)를 더 포함할 수 있고, 이 때 제어부는 온도센서로부터 온도측정값에 기초하여 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 결정한다. 즉, 온도센서가 전류공급부(미도시)의 전류 공급에 의해 가열된 강판소재의 온도를 측정하고, 측정된 온도측정값에 따라 강판소재가 원하는 온도에 도달할 수 있도록 전류의 크기 및 공급시간을 조절한다.
온도센서는 접촉식 온도센서 또는 비접촉식 온도센서로 구현될 수 있다. 접촉식 온도센서의 예로서, 강판소재가 900도 이상의 높은 온도로 상승됨을 고려하여, 높은 온도에서 사용 가능한 열전대로 구현될 수 있다. 열전대는 재질이 다른 두 종류의 금속선을 한쪽은 접촉시키고 다른 한쪽을 일정 온도로 유지시켜 두 금속선의 온도차에 비례하는 기전력이 얻어지는 제베크 효과(seeback effect)를 이용하여 온도를 측정할 수 있다. 다른 예로서, 금속 측온계, 서미스터, IC 온도센서 등의 접촉식 온도센서로도 구현될 수 있다.
비접촉식 온도센서의 예로는, 강판소재의 온도의 상승 범위를 고려하여 서모파일, 초전센서 등으로 구현될 수 있다. 서모마일은 열전대를 여러 개 직렬로 접속하여 열전대의 열접점에서 온도를 측정할 대상물에서 모은 열방사를 이용하는 센서로, 모아진 방사열이 열전대의 접점의 온도를 상승시키고 온도 상승에 따른 기전력에 의해 대상물의 온도를 측정할 수 있다. 이와 같이, 온도센서의 종류는 본 발명의 일실시예에 의해 한정되지 않으며, 높은 온도로 가열되는 강판소재의 온도를 측정하기에 적합한 센서로 구현될 수 있다.
제어부는 제1전극부(13)와 제2전극부(14)에 의해 강판소재가 파지되어 있는 상태에서, 강판소재로 전류를 공급하도록 전원공급부(미도시)를 제어한다. 강판소재가 제1전극부(13)와 제2전극부(14)에 의해 파지되어 있지 않은 상태에서 전류가 공급되면, 아크(arc)가 발생하여 강판소재의 표면이 손상될 수 있다. 따라서, 강판소재가 제1전극부(13)와 제2전극부(14)에 의해 파지된 상태에서 전류를 공급하는 것이 바람직하다.
제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)가 제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)을 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)으로부터 소정 거리 이상 떨어지도록 승강이동시키는 경우, 제어부는 강판소재로 공급되는 전류를 차단하도록 전원공급부를 제어한다. 이에 따라, 강판소재가 파지되지 않은 상태에서 전류가 공급되어 아크가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
처짐지지부(15)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14) 사이에 배치되어 강판소재의 중앙영역을 지지한다. 일실시예로서, 처짐지지부(15)는 강판소재를 지지하기 위해 제1전극부(13) 및 제2전극부(14) 사이에 복수개로 마련될 수도 있다. 이에 따라, 전류의 공급에 의해 높은 온도로 가열된 강판소재가 아래 방향으로 늘어지지 않도록 한다.
냉각부(미도시)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)와 연결되어 강판소재를 냉각시킨다. 냉각부는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)와 연결하는 냉각수관(미도시)과, 냉각수관을 통해 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)로 냉매를 공급하는 냉매공급부(미도시)를 가진다. 예로서, 냉각부는 저항가열 방식으로 가열된 강판소재를 적정 온도로 유지하기 위해 강판소재를 냉각시킬 수 있다. 다른 예로서, 냉각부는 저항가열 방식으로 가열하여 오스테나이트(Austenite) 상태로 만든 강판소재를 금형 사이에 가압하여 소정의 형태로 가공한 후 마르텐사이트(Martensite) 조직으로 경화하기 위해 강판소재를 냉각시킬 수 있다.
냉매공급부(미도시)는 냉각수관을 통해 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)로 냉매를 공급하여, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)에 의해 파지되는 강판소재를 급속 냉각시킨다.
제어부는 온도센서로부터의 온도측정값에 기초하여 강판소재를 냉각시키도록 냉각부를 제어한다. 즉, 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 있어, 일정 주기로 접촉식 또는 비접촉식 온도센서를 이용하여 강판소재의 온도를 측정하고, 측정된 온도측정값이 기 설정된 적정 온도보다 높은 경우 냉매공급부가 냉각수관을 통해 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)로 냉매를 공급한다. 이에 따라, 강판소재를 저항가열 방식으로 가열함에 있어, 적정 온도 이상으로 가열된 경우 온도센서가 이를 감지하여 냉각시키도록 한다.
조작부(20)는 저항가열장치(10)의 동작을 제어하기 위한 복수의 버튼을 포함한다. 조작부(20)는 복수의 버튼 중 어느 하나에 대한 사용자 입력에 의해, 제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)의 동작을 제어한다. 이에 따라 제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)는 제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)을 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)이 위치한 방향으로 승강이동시켜 강판소재의 양측 단부를 파지하도록 한다.
조작부(20)는 복수의 버튼 중 어느 하나에 대한 사용자 입력에 의해, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)로 전류를 공급하도록 전원공급부를 제어한다. 이 때, 강판소재가 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)에 의해 파지되어 있는 경우, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)로 전류를 공급하도록 한다. 그러나, 강판소재가 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)에 의해 파지되어 있는 상태가 아닌 경우, 조작부(20)에 의한 사용자 입력이 있더라도 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)로 전류를 공급하지 않도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치를 정면 방향에서 본 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강판소재 저항가열장치(10)에 있어, 강판소재를 고정프레임(11)과 가동프레임(12)을 포함하는 프레임유니트에 인입하기 이전에, 강판소재의 크기에 대응하도록 가동프레임(12)을 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 이동하여 배치한다. 이 때, 가동프레임(12)은 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 접근 이격 가능하도록 가동프레임(12)을 이동시키기 위한 수평이동부(18)의 구성을 포함한다. 수평이동부(18)는 슬라이딩 레일의 형태로 구현되고, 강판소재의 크기에 대응하도록 가동프레임(12)을 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 접근 혹은 이격시킨다.
처짐지지부(15)는 제1전극부(13)와 제2전극부(14) 사이에 배치되어 강판소재의 중앙영역을 지지한다. 처짐지지부(15)는 고정프레임(11)에 부착되어 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)와 동일한 높이로 돌출되도록 마련되고, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14) 사이의 소정 위치에 배치된다. 예로서, 처짐지지부(15)는 제1전극부(13)와 제2전극부(14)로부터 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 마련될 수 있다. 다른 예로서, 처짐지지부(15)는 가동프레임(12)이 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 이동하는 것에 대응하여 위치를 변경하도록 할 수 있다.
고정프레임(11)에 설치되어 있는 제1전극부(13)와, 가동프레임(12)에 설치되어 있는 제2전극부(14)는 프레임유니트로 인입되는 강판소재의 일측 단부와 일측 단부에 대향한 타측 단부를 파지할 수 있도록 저항가열장치(10)의 양측에 배치된다.
제1전극부(13)와 제2전극부(14)는 제1가동전극(131)과 제2가동전극(141)을 동일한 높이의 제1위치에 배치하고, 제1고정전극(132)과 제2고정전극(142)을 동일한 높이의 제2위치에 배치한다. 일실시예로서, 제1승강구동부(130)와 제2승강구동부(140)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)가 강판소재를 양측 단부에서 파지하도록, 제1가동전극(131)과 제2가동전극(141)을 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)이 위치한 방향으로 동시에 승강이동시킨다. 이에 따라, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)가 강판소재를 양측 단부에서 파지하고 있는 상태에서 제1전극부(13)와 제2전극부(14)로 전류를 공급하여, 강판소재로 전달된 전류에 의해 강판소재가 가열되도록 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따라, 강판소재를 저항가열 방식으로 가열함에 있어, 강판소재의 크기에 적합하도록 저항가열장치의 프레임을 조절하고, 높은 온도로 가열되는 강판소재가 아래 방향으로 늘어지는 않도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치를 상방에서 본 내부 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강판소재 저항가열장치(10)는, 고정프레임(11)에 설치된 제1고정전극(132)과, 가동프레임(12)에 설치된 제2고정전극(142) 및 처짐지지부(15)를 이용하여 프레임유니트로 인입되는 강판소재를 지지한다. 제1고정전극(132), 제2고정전극(142) 및 처짐지지부(15)는 강판소재를 지지하기 위해 동일한 높이로 마련된다. 강판소재의 중앙영역을 강판소재의 양끝영역과 다른 높이로 제작하고자 하는 경우, 처짐지지부(15)의 높이를 조절하도록 한다.
가동프레임(12)이 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 접근 이격될 수 있도록 가동프레임(12)을 이동시키는 수평이동부(18)가 마련된다. 수평이동부(18)는 고정프레임(11)의 하부와 가동프레임(12)의 하부를 관통하는 슬라이딩 레일의 형태로 구현되고, 슬라이딩 레일을 구동시켜 가동프레임(12)을 수평방향으로 이동시킨다.
제1고정전극(132), 제2고정전극(142)으로 냉매를 공급하여 강판소재를 냉각시키기 위한 냉매공급부(미도시)가 마련된다. 이 때, 제1고정전극(132), 제2고정전극(142)은 냉각수관(161)을 통해 냉매공급부와 연결된다. 냉매공급부(미도시)는 냉각수관(161)을 통해 냉각수, 암모니아, 프레온, 메틸클로라이드 등의 냉매를 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)으로 공급한다. 냉매의 종류는 이에 한정되지 않고, 가열된 강판소재를 냉각시킬 수 있는 다양한 물질로 마련될 수 있다.
냉각수관(161)은 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142) 각각의 양끝 부분에 연결된다. 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)에 연결되는 냉각수관(161)의 개수는 제한되지 않으며, 강판소재의 냉각시키는 속도에 비례하도록 마련된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재를 장착한 강판소재 저항가열장치를 정면 방향에서 본 사시도이다. 본 발명의 저항가열장치(10)가 강판소재를 저항가열 방식으로 가열시키기 위한 일련의 작업과정을 설명하기로 한다. 먼저, 고정프레임(11)과 가동프레임(12)을 갖는 프레임유니트에 강판소재(100)를 인입시키기 위해, 가동프레임(12)을 강판소재의 크기에 맞추어 배치한다. 이 때 가동프레임(12)은 강판소재(100)의 크기에 대응하도록 고정프레임(11)에 대해 수평방향으로 접근 또는 이격되도록 이동된다.
또한, 프레임유니트에 강판소재(100)를 인입시키기에 앞서, 처짐지지부(15)의 높이를 조절한다. 처짐지지부(15)는 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)과 동일한 높이로 조절된다. 처짐지지부(15)는 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142) 각각으로부터 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 배치되거나, 강판소재(100)의 길이를 고려하여 강판소재의 중앙영역에 대응하는 위치에 배치되도록 한다.
다음으로, 가동프레임(12)의 위치와 처짐지지부(15)의 높이가 조절되면, 강판소재(100)를 제1고정전극(132), 제2고정전극(142) 및 처짐지지부(15)의 상면에 수평방향으로 배치한다. 다음으로, 제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)를 구동시켜 제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)을 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)이 위치한 방향으로 승강이동시킨다.
제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)이 승강이동에 의해 강판소재(100)의 상면과 접촉되면 제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)의 동작을 정지시킨다. 이에 따라, 제1고정전극(132)과 제1가동전극(131)이 강판소재(100)의 좌측 단부를 파지하고, 제2고정전극(142)과 제2가동전극(141)이 강판소재(100)의 우측 단부를 파지하는 상태가 되면, 전원공급부(미도시)가 제1고정전극(132)과 제1가동전극(131), 제2고정전극(142)과 제2가동전극(141)으로 직류전류를 공급한다. 각각의 고정전극 및 가동전극으로 공급된 전류는 파지되어 있는 강판소재(100)로 전달되고, 전달된 전류는 열에너지로 변환되어 강판소재(100)를 가열시키게 된다.
강판소재(100)를 적정 온도로 가열하기 위해, 제1전극부(13)와 제2전극부(14) 사이의 전압강하의 크기를 측정하여 저항값을 판단하고, 저항값에 기초하여 강판소재(100)에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절할 수 있다. 다른 실시예로서, 강판소재(100)를 적정 온도로 가열하기 위해, 온도센서(미도시)를 이용하여 강판소재(100)의 온도를 접촉식 또는 비접촉식으로 측정하고, 측정된 온도측정값에 기초하여 강판소재(100)에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절할 수 있다.
다음으로, 강판소재(100)가 적정 온도로 가열되면, 다시 제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)를 구동시켜 제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)을 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)로부터 떨어지도록 승강이동시킨다. 이 때, 전원공급부(미도시)는 제1고정전극(132)과 제1가동전극(131), 제2고정전극(142)과 제2가동전극(141)으로의 전류 공급을 차단하여, 강판소재(100)의 가열을 중단한다.
이와 같이 전류 공급에 의한 저항가열 방식은 기존 가열로를 이용하는 경우에 비해 강판소재(100)의 승온시간을 단축시키고, 생산설비의 크기를 축소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 강판소재 저항가열장치의 제어블럭도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 저항가열장치(10)는 제1전극부(13), 제2전극부(14), 전원공급부(17), 냉매공급부(16), 제어부(22), 온도센서(21)를 포함하고, 제1전극부(13), 제2전극부(14) 및 온도센서(21)를 통해 강판소재와 접촉된다.
제1전극부(13)는 제1가동전극(131), 제1고정전극(132), 제1승강구동부(130)를 포함한다. 제2전극부(14)는 제2가동전극(141), 제2고정전극(142), 제2승강구동부(140)를 포함한다. 제1고정전극(132)과 제2고정전극(142)은 저항가열장치(10)의 프레임유니트에 고정배치되고, 제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)은 제1고정전극(132) 및 제2고정전극(142)에 대해 승강이동하여 파지위치 및 해제위치 간을 이동한다. 제1승강구동부(130) 및 제2승강구동부(140)는 제1가동전극(131) 및 제2가동전극(141)을 승강이동시킨다.
전원공급부(17)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)에 직류전류를 공급한다. 이에 따라, 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)와 접촉되는 강판소재로 전류를 전달하여 강판소재를 가열시킨다.
냉매공급부(16)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)로 냉각수관을 통해 냉매를 공급한다. 냉매는 예컨대 냉각수, 암모니아, 프레온, 메틸클로라이드 등으로 마련되고, 냉매의 종류는 이에 한정되지 않고 가열된 강판소재를 냉각시킬 수 있는 다양한 물질로 마련될 수 있다. 이에 따라, 전류의 공급에 의해 가열되어 있는 강판소재를 냉각시킨다.
온도센서(21)는 강판소재의 온도를 측정한다. 온도센서(21)는 접촉식 또는 비접촉식 온도센서로 구현될 수 있다. 접촉식 온도센서의 예로서, 강판소재가 900도 이상의 높은 온도로 상승됨을 고려하여, 높은 온도에서 사용 가능한 열전대로 구현될 수 있다. 비접촉식 온도센서의 예로는, 강판소재의 온도의 상승 범위를 고려하여 서모파일, 초전센서 등으로 구현될 수 있다.
제어부(22)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14)를 통해 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절하기 위해 전원공급부(17)를 제어한다. 일실시예로서, 제어부(22)는 제1전극부(13) 및 제2전극부(14) 사이의 전압강하의 크기를 측정하여 강판소재의 저항값을 판단하고, 이에 따라 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절할 수 있다. 다른 실시예로서, 제어부(22)는 온도센서(21)에 의해 측정된 강판소재의 온도측정값에 기초하여 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절할 수도 있다. 이와 같이, 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 있어, 강판소재가 적정 온도로 가열될 수 있도록 전류의 공급을 제어할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따라, 강판소재 저항가열장치에 있어, 핫 스탬핑 등 열간성형 공정을 위해 저항가열 방식으로 강판소재를 가열함에 의해, 기존 가열로를 이용하는 경우에 비해 짧은 시간 내에 강판소재를 가열시킬 수 있고, 설비의 크기를 줄일 수 있으므로 생산 효율을 높일 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
10: 강판소재 저항가열장치
100: 강판소재
11: 고정프레임
12: 가동프레임
13: 제1전극부
130: 제1승강구동부
131: 제1가동전극
132: 제1고정전극
133: 스톱퍼
14: 제2전극부
140: 제2승강구동부
141: 제2가동전극
142: 제2고정전극
15: 처짐지지부
16: 냉매공급부
161: 냉각수관
17: 전원공급부
18: 수평이동부
20: 조작부
21: 온도센서
22: 제어부

Claims (6)

  1. 강판소재 저항가열장치에 있어,
    고정프레임과, 상기 고정프레임에 대해 수평방향으로 접근 이격 가능하게 설치된 가동프레임을 갖는 프레임유니트;
    상기 고정프레임에 설치되어 상기 강판소재의 일측 단부를 통전 가능하도록 파지하는 제1전극부;
    상기 가동프레임에 설치되어 상기 일측 단부에 대향한 상기 강판소재의 타측 단부를 통전 가능하도록 파지하는 제2 전극부;
    상기 한 쌍의 전극부에 직류전류를 공급하는 전원공급부;
    상기 한 쌍의 전극부를 통해 상기 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 조절하기 위해 상기 전원공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 강판소재 저항가열장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각 전극부는 상기 프레임유니트에 고정배치되는 고정전극과, 상기 고정전극에 대해 승강이동하여 파지위치 및 해제위치 간을 이동하는 가동전극과, 상기 가동전극을 승강이동시키는 승강구동부를 가지는 것을 특징으로 하는 강판소재 저항가열장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전극부들 중 적어도 하나에 마련되어 상기 한 쌍의 전극부에 공급되는 전류가 누설되지 않도록 절연시키는 스톱퍼를 더 포함하는 강판소재 저항가열장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극부 사이에 배치되어 상기 강판소재의 중앙영역을 지지하는 처짐지지부를 더 포함하는 강판소재 저항가열장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전극부들 사이의 전압강하의 크기에 기초하여 상기 강판소재의 저항값을 판단하여 상기 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 강판소재 저항가열장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 강판소재의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도센서로부터의 온도측정값에 기초하여 상기 강판소재에 공급되는 전류의 크기 및 공급시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 강판소재 저항가열장치.

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