KR940010448B1 - 냉간 로울 성형 구조물 및 그 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

냉간 로울 성형 구조물 및 그 제조방법 및 장치

[도면의 간단한 설명]

제 1 도는 길이방향으로 연장되는 얇아진 부분을 지니는 본 발명에 따른 길다란 금속 스트립의 부분 사시도.

제 2 도는 제 1 도에 예시된 금속 스트립 성형용 기계를 개략적으로 예시하는 측면도.

제 3 도, 4도, 5도 및 6도는 제 2 도의 관련 절단 선을 따라 취해지며 제 1 도의 금속 스트립의 성형을 순차적으로 예시하는 개략적 단면도.

제 3a 도는 금속 스트립에 전단력을 가하는 것을 보여주는 제 3 도에 도시된 구조물의 개략적 부분 단면도.

제 7 도는 본 발명에 따른 천장 지지용 T형 격자의 단면도.

제 7a 도는 제 7 도의 T형 격자의 일부의 개략적인 확대 단면도.

제 8 도는 예를들어 장식못으로 사용될 수 있는 본 발명에 따른 U형 구형재(溝形材)의 단면도.

제 8a 도는 제 8 도의 구형재를 성형하는데 사용된 전단 변형을 예시하는 변형된 장치의 개략적 단면도.

제 9 도는 본 발명에 따른 H형 장식못의 단면도.

제 10 도는 본 발명에 따른 주름진 판금의 부분 단면도.

제 11 도는 제 10 도의 주름진 판금을 순차적으로 성형하기 위한 또다른 한 변형된 장치를 예시하는 개략도.

제 12 도는 제 1 도에 예시된 스트립과 유사하지만 본 발명의 두 번째 실시예에 따라 제조되는 길다란 금속 스트립의 부분 사시도.

제 13 도는 제 12 도의 선 13-13을 따라 취해진 개략적 단면도.

제 14 도는 두 인접한 얇아진 부분 또는 밴드 사이에 배치된 얇아지지 않은 부분을 따라서 발생되는 헤링본(herringbone)형 구조물을 예시하는 제 12 도의 원 부분의 확대도.

제 15 도는 초기의 두께 감소 작업이 시작되는 두 번째 실시예의 제 1 가공 위치의 개략적 단면도.

제 16 도는 본 발명의 제 2 실시예의 제 2 가공 위치의 개략적 단면도.

제 17 도는 본 발명의 제 2 실시예의 제 3 가공 위치의 개략적 단면도.

제 18 도는 스트립 재료의 얇아지지 않은 부분을 건너뛴후 연결된 제 2 의 얇아진 밴드의 성형을 시작하는 제 4 의 가공 위치의 개략적 단면도.

제 19 도는 로울들이 금속 스트립을 변형시키는 변형 영역의 확대도.

[발명의 상세한 설명]

본 출원은 1986년 3월 12일 출원된 미합중국 특허출원 제838, 918호의 CIP 출원이다.

[발명의 배경]

본 발명은 대체로 금속 스트립의 냉간 로울(roll) 성형, 특히, 두께가 다른 측방으로 이격된 부분을 성형하도록 길이방향으로 얇은 금속 스트립을 형성시키는 연속 냉간 로울링 방법 및 장치와 그 스트립으로 제조된 제품에 관한 것이다.

다수의 길다란 구조물은 요구되는 단면으로 로울 성형되는 판금으로 성형된다. 그같은 예로는 한정되지는 않지만 천장지지용 T형 격자(grid tee), 금속 벽장식못(stud) 및 주름진 판금등이 있다. 또한, 많은 경우에, 그 같은 구조물을 사용함으로써 금속이 구조물내의 특정위치에 집중될 수 있다면 구조물을 형성하는 재료를 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.

예를들어, 천장 지지용 T형 격자는 대개 한쪽 모서리(edge)을 따라서 구체(bulb)를 그리고 그 반대쪽 모서리를 따라서 플랜지를 제공한다. 구체와 플랜지는 중간 웨브(web)에 의해 상호연결되고 이격된 관계로 지지된다. 그러한 T형 격자 구조물에 있어서, 구체 및 플랜지는 주요한 구조 강도를 제공하며, 웨브는 구조 강도에 크게 기여하지는 않는다. 웨브의 주 기능은 구체와 플랜지 사이의 간격을 유지하는 것이다. 그러므로, 웨브의 두께가 감소되고 T형 격자를 형성하는 재료가 구체 및 플랜지에서의 격자 말단부에 T형 격자 재료의 효율적인 사용이 개선된다.

본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제4,206,578호는 재료가 끝부분에 집중되는 T형 격자 및 그로부터 파생된 장점을 설명하고 있다. 상기 특허가 참조로서 본원에 인용되었다.

효율적인 재료 사용은 또한 금속 장식못 및 구형재(channel)들의 웨브가 구조물의 말단부의 두께에 비해 두께가 감소되면 대체로 유사한 방법으로 성취된다. 마찬가지로, 얇은 웨브를 지니는 주름진 박판은 많은 경우에 재료 사용의 개선된 효율을 제공한다.

일반적으로 과거에는, 선택된 길이방향 부분이 감소된 두께를 지니고 다른 부분은 더 두꺼운 본래의 두께를 유지하는 스트립을 제공하도록 금속 스트립을 냉간 로울 성형하는 것이 실시 불가능했었다. 예를들어 Ⅰ형강의 로울 성형은 형강 형성 재료가 로울 성형되기 전에 가소성이 높도록 "열간", 즉, 재결정 온도 이상의 온도에서 수행됐다. 다른 비균일 단면 성형물은 또한 대개 열간 상태에서 압출 또는 로울 성형에 의해 제조된다.

두께가 변화되는 대표적인 냉간 로울 성형 작업에 있어서, 박판 또는 판금재료의 스트립은 재료의 양 표면에 압력을 가하여 재료를 감소된 두께로 소성 변형시키는 두개의 마주한 로울 사이로 통과한다. 그러한 통상적인 로울링중에, 스트립 재료는 주로 길이방향으로 유입되어 증가된 길이의 스트립을 초래한다. 두께의 감소가 전체적으로 균일하게 성취되는데는 스트립의 전체 폭을 가로질로 신장이 일정하게 되는 경향이 있기 때문에 문제가 없다.

반면에, 통상적인 냉각 로울링 작업은 스트립의 길이방향의 나머지 부분들을 본래의 두께로 유지시키면서 그 길이방향으로 일부의 두께를 감소시키는데 사용되도록 의도됐다면, 감소된 두께 부분이 스트립의 길이방향으로 팽창하려 하지만 감소되지 않은 또는 얇아지지 않은 부분은 그렇지 않기 때문에 심각한 문제에 부딪히게 된다. 이는 스트립을 비틀리게 하고 굽혀지게 하며 어떠한 곧은 외형의 변형을 초래하게 된다. 그러므로, 그러한 작업은 전술된 일반적 형태의 구조물을 제조하는데 사용될 수 없다.

미합중국 특허 제4,233,833호에는 박판의 선택된 길이방향 부분들이 두께가 감소되는 반면 다른 부분들은 본래 두께로 유지되도록 로울 성형함으로써 판금 스트립을 성형하는 장치가 개시되어 있다. 그 특허에는, 스트립 재료가 마주하는 주름(corrugating) 로울들을 지나는 동안 재료의 변들이 고정된 이격 거리로 측방으로 유지되는 방법이 기술되어 있다. 그 방법은 주름지는 재료내에 측방 인장력을 가하여 재료가 측방으로 신장되어 두께가 감소하는 것을 요지로 한다. 그 특허는, 또한, 주름들을 차후에 펴는 단계를 기술하고 있다. 그 특허에 기술된 방법이 발전됐거나 경제적으로 유용하다고는 믿어지지 않는다.

[발명의 설명]

본 발명은 제품의 금속 양의 실질적인 감소가 제품의 강도 또는 실용성에 어떤 실질적인 정도로 영향을 주지않고 성취되는 냉간 로울 성형 금속 제품의 제조 및 그 제조방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명의 공정은, 비록 몇몇 경우에는 금속이 재결정 온도 아래의 선택된 온도로 가열될 수 있지만, 실온에서 바람직하게 수행된다. 그러므로, 본 명세서에 사용된 "냉간 성형" 또는 "냉간 로울링"이라는 용어는 금속의 재결정 온도 아래의 온도에서 작업하는 것을 포함하며, 바람직하게는, 실온에서의 작업을 의미한다.

본 발명의 하나의 주 특징은, 스트립이 비틀리거나 굽혀짐이 없이 스트립의 길이방향으로 연장되는 다른 두께의 측방 이격 부분들 또는 밴드들을 지니는 금속 스트립을 제조하는 것을 가능하게 하는 냉간 로울링의 새로운 개념의 제공이다. 그 새로운 공정은, 스트립의 표면에 전단력을 가하는 단계, 스트립의 인접한 부분보다 더 얇아진 부분을 생성시키도록 스트립의 길이를 따라서 전단력을 상대적으로 이동시키는 단계를 특징으로 하며, 상기 전단력은 실질적인 길이방향 변형없이 금속을 전단 변형시키고 얇아지게 하기 위하여 어떤 현저한 길이방향 성분을 지니지 않도록 스트립 표면에 대해 경사지며 스트립 길이방향에 실제로 수직인 평면내에 포함된다.

하나의 특히 바람직한 실시예에서, 감소한 두께의 밴드를 점진적으로 넓히기 위하여 이격된 가공 위치에서 스트립의 길이를 따라서 스트립 금속의 측방으로 인접한 부분에 전단력이 가해진다.

본 발명의 특히 바람직한 또다른 한 실시예에 따라서, 전단력은 실제로 제 1 의 얇아진 부분 또는 밴드를 성형하도록 스트립 길이를 따르는 한정된 수의 가공위치에서 스트립의 측방으로 인접한 부분들에 가해진다. 그후에, 제 1 의 얇아진 밴드에 인접한 얇아지지 않은 부분을 건너뛰어 그 건너편 부분에 의해 제 1 의 밴드로부터 측방으로 이격된 제 2 의 얇아진 부분 또는 밴드를 형성하도록 유사한 순서의 방법으로 건너편 부분을 지나 전단력이 다시 가해진다. 그 건너뛰는 공정은 얇아진 밴드들의 요구되는 전체 폭이 성취될 때까지 반복된다. 그 실시예에서, 비교적 좁고 얇아지지 않은 부분에 의해 후속 밴드로부터 이격되는 두개 이상의 연결된 얇아진 부분 또는 밴드가 생성된다.

두 실시예에서, 변형 압력은 스트립 재료의 길이와 실제로 정렬된 방향으로 연장되는 좁고 길다란 변형 영역을 따라서 스트립에 변형 압력을 가하도록 구성된 회전 압축 로울들과 회전 맨드럴(mandrel)에 의해 가해진다. 변형 영역의 길이가 실제로 그 폭을 초과하기 때문에, 맨드럴 및 압축 로울에 의해 가해진 마찰력은 길이방향으로의 금속의 유동을 억제하여 실제로 금속을 유동에 대한 최소 저항방향으로 되는 측방으로 흐르게 한다.

또한, 두 실시예에 있어서, 금속은 한 측부를 향한 측방 유동을 억제하도록 변형 지역의 한 측부를 따라서 제한되어 거의 전체적인 측방 유동이 다른 측방으로 발생하도록 한다.

특히 바람직한 그같은 실시예들에 있어서, 이격된 가공 위치에 가해진 전단력은 각각의 가공 위치에서 일정하게 유지되는 각도로 스트립 재료의 표면에 대해 경사지며, 전단력의 크기는 스트립 재료가 본래의 스트립 두께와 상기 각도의 사인(sine) 값의 곱과 같은 최소 두께로 변형되도록 조절되는 것이 바람직하다. 두께 감소를 전술된 것으로 한정함으로써 감소된 두께의 밴드를 따르는 금속의 유해한 길이방향 유동 및 균열이 최소화될 수 있다는 것이 발견됐다. 그러나, 몇몇 실시예에서는 실제로 밴드 두께의 감소가 상기 두께와 사인값의 곱을 초과한 경우에도 만족스런 결과가 성취됐다.

본 발명의 상술된 방법들은 본래의 두께로 유지되는 부분과 본래의 두께보다 실제로 더 얇은 두께를 지니는 감소된 두께의 길이방향 연장 부분을 지니는 무한정 길이의 금속 스트립을 제조하도록 고속 냉간 로울링 장치를 사용하여 실시될 수 있다. 스트립 재료를 얇게하는 단계는 그 얇아진 재료가 스트립의 길이방향으로 실제로 신장되지 않게 성취되므로, 스트립 재료의 곧고 편평함 및 직선형은 심각한 정도로 손상되지 않는다. 또한, 전단 변형 및 두께 감소가 균형된 측방력을 스트립에 가함으로써 수행될 수 있어, 어떤 스트립 안내 또는 유지 문제를 감소시킨다.

본 발명은 다른 한 특징에 따라서, 개량되고 효율적인 금속 사용을 위하여 길다란 구조물 요소의 금속의 비교적 낮은 응력 지역은 전단 변형에 의해 두께가 얇고 고응력 지역에 금속이 집중되는 길다란 구조물 요소 제조를 위한 신규하고 개선된 방법이 제공된다.

역시 본 발명의 다른 한 특징에 따라서, 그러한 요소의 금속의 효과적 사용을 위하여 요소의 길이방향 부분들이 그 요소 제조 공정중에 얇아지고 가공 경화되는 신규하고 개량된 길다란 구조물 요소 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 한 특징에 따라서, 피복된 길다란 스트립의 길이방향 연장부분을 얇게하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 피복물에 과도한 손상을 입히지 않고 스트립 피복후에 두께를 감소시키는 것을 허용한다.

역시 본 발명의 다른 한 특징에 따라서, 스트립의 길이방향으로 연장된 부분들이 전단 변형에 의해 얇게되는 길다란 판금 스트립이 제공된다.

역시 본 발명의 다른 한 특징에 따라서, T형 웨브를 형성하는 금속이 구체 및 플랜지를 형성하는 금속보다 더 얇게되는 천장 지지용의 신규하고 개량된 T형 격자가 제공된다.

본 발명의 또다른 한 특징에 따라서, 장식못의 금속의 양의 효율적인 사용이 전단 변형되고 얇아진 웨브부분을 제공함으로써 성취되는 신규하고 개량된 장식못 구조물이 제공된다.

본 발명의 또다른 하나의 특징에 따라서, 표면 부분들이 일정 두께를 지니며 연결 웨브 부분들의 두께가 감소된 신규하고 개량된 주름진 금속 구조물이 제공된다.

본 발명의 또다른 한 특징에 따라서, 상술된 공정을 수행하기 위한 신규하고 개량된 장치가 제공된다.

본 발명의 전술된 사항 및 다른 특징들은 첨부도면에 예시되어 있고 후술되는 설명에 더욱 상세히 기술된다.

[본 발명을 수행하는 최적의 방법]

제 1 도 내지 제 11 도는 본 발명의 특히 바람직한 제 1 실시예를 예시하고 있는데, 우선 그에 대해 기술한다.

제 1 도는 전단 변형에 의해 판금 스트립으로 부터 본 발명에 따라 제조된 길다란 부재(10)를 예시한다. 본 발명은, 천장 지지용 T형 격자를 제조하는데 사용되는 경우, 0.020인치 이하의 비교적 얇은 재료를 사용하여 바람직하게 실시된다. 그러나, 본 발명은 더 두꺼운 금속에도 적용될 수 있으며, "판금"이라는 용어는 경우에 따라서 "박판"으로 언급된 비교적 두꺼운 재료를 포함하도록 의도된다. 도시된 바와같이, 부재(10)는 중간의 편평한 벽 부분(11) 및 각각 모서리 플랜지(14, 16) 부분에서 종결되는 측방 외측으로 벌어지는 벽 부분들(12, 13)을 지닌다. 두개의 모서리 플랜지 부분들(14, 16)은 중간 벽 부분(11)으로부터 측방 외측으로 변위되며 관련 벽 부분들(12, 13)과 실제로 직각이다.

중간 벽 부분(11) 및 모서리 플랜지 부분(14, 16)은 부재(10)가 성형되는 스트립의 본래 두께와 실제로 같은 두께 T₁을 지닌다. 벌어지는 벽들(12, 13)은 금속 변형에 의해 생성되어 감소된 두께 T₂를 지니며 변형 및 얇게하는 작업중에 발생하는 가공 경화 때문에 나머지 부분보다 더 강하게 된다.

도시된 바와같이, 벽 부분들(12, 13)은 중간 벽 부분(11)에 수직인 평면으로부터 각도 A만큼 벌어진다. 바람직한 제조 방법에 따라서, 두께 T₂는 T₁sinA와 같거나 그것을 초과한다. 더욱 자세히 후술되는 바와 같이, 벽 부분들(12, 13)의 바람직한 길이방향 유동 또는 파열 경향이 상기 사인 방정식(T₂= T₁sinA)에 의해 결정된 양으로 얇아지는 양을 한정함으로써 최소화된다는 것이 발견됐다. 벽 부분들(12, 13)이 전단 변형되어 T₁sinA와 실제로 같은 두께 T₂로 얇아지는 실시예에 있어서, 부재(10)의 폭, 즉, 플랜지(14, 16)의 모서리들(17, 18) 사이의 측방 간격은 부재를 성형하도록 사용된 금속 스트립의 초기 폭과 실제로 같다.

이제 판금 스트립(21)을 부재(10)의 형상으로 연속 냉간 로울링하는 방법 및 장치를 개략적으로 예시하는 제 2 도 내지 제 6 도를 참고한다. 예시된 장치에는 4개의 가공 위치들(23-26)을 포함하지만 특별한 용도 및 제조될 부분의 치수에 따라 더 많거나 더 적은 수의 가공 위치들이 제공될 수도 있다. 제 2 도 내지 제 6 도에 도시된 변형 작업은, 포함되는 금속 가공 단계를 더욱 잘 예시하고 기술하기 위하여 약간 과장되어 있다.

회전 가능한 맨드럴(41)은 가공 위치(23)에 제공된다. 제 3 도에 도시된 바와같이, 맨드럴(41)은 동력 구동 샤프트(42) 상에 장착된 로울러 형태이다. 맨드럴(41)은 중간의 원통형 둘레 표면(46) 및 원추형 측부표면(47, 48)을 지닌다. 각각의 원추형 표면(47, 48)과 맨드럴(41)의 수직 중심 평면(44) 사이의 각은 제 1 도와 관련하여 상술된 각도 A와 같으며, 원통형 표면부분(46)의 폭은 제 1 도에 예시된 부재(10)의 중간 벽부분(11)의 폭과 같다.

한쌍의 압축 로울들(51, 52)은 가공 위치(23)에서 맨드럴(41) 위에 위치된다. 두 개의 로울(51, 52)은 동일 하지만 서로 마주하며, 중간 평면(44)으로부터 등거리 이격된 위치들에서 공통 샤프트(53) 상에 장착된다. 샤프트(53)는 그것의 축에 대해 회전하도록 베어링(61) 내에 장착되며 샤프트(42)의 축(43)과 축(54)이 단일 수직 평면내에 포함되도록 지지된다.

한쌍의 유압 피스톤 실린더 작동기(56, 57)는 압축 로울(51, 52)상에 맨드럴(41)을 향한 힘을 가하도록 제공된다. 유압 작동기(56, 57)는 기계 프레임(60)상에 장착된 실린더 및 베어링(61)에 의해 샤프트(53)의 끝부분에 결합되는 피스톤 로드(58, 59)를 포함한다. 작동기들(56, 57)이 가압되면, 작동기들은 로울(51, 52) 근처에서 샤프트(53) 상에 화살표(62)로 표시된 아래로 향하는 힘(downward force)을 가한다.

두 개의 압축 로울들(51, 52)은 금속 스트립(21)의 전단 변형을 시작하도록 고안된 원주 형상을 지닌다. 제 3a 도에 가장 잘 도시되어 있는 로울(52)에 대한 설명은 압축 로울(51)에 대해서도 동일하게 적용되는바, 이는 두 로울들이 서로 마주하지만 동일 형상이기 때문이다. 제3a도에 예시된 바와같이, 로울(52)의 원주는 최대 직경 부분(66)을 지닌다. 맨드럴(41)의 표면(48)과 결합하는 원추형 가공면(67)은 직경 부분(66)으로 부터 반경 방향 내측으로 연장된다. 도시된 바와같이, 원추형 가공 표면(67)은 맨드럴(41)의 가공 표면(48)과 평행하다. 그러나, 몇몇 경우에는 평행하지 않게 결합하는 가공 표면들이 사용될 수 있다.

작업에 있어서, 연속적으로 이동하는 스트립(21)이 두 압축 로울들(51, 52)과 그의 결합하는 맨드럴(41)의 원추형 표면(47, 48) 사이의 틈새로 들어가며 스트립의 길이방향으로 연장되는 얇아진 밴드(68)를 형성하도록 금속을 전단 성형 변형시키는데 충분한 힘이 작동기(56, 57)에 의해 가해진다. 밴드(68)는, 제 1 도와 관련하여 상술된 부재(10)의 벽 부분(12, 13)의 두께에 상응하는 두께 T₂로 얇아진다.

밴드(68)를 형성하도록 스트립(21)을 전단 변형시키는 것은 스트립을 길이방향으로 늘어나게 하지 않으며, 결과적으로 비틀림 또는 굽혀짐의 문제가 회피된다. 이것이 성취되는 방법이 제3a도에 개략적으로 예시되어 있다. 압축 로울(52)의 힘은 화살표(71) 방향으로 가해진다. 압축 로울(52)에 의해 작용된 전단력(71)은 스트립(21)의 인접한 외표면(65)에 대해 경사지며 스트립의 길이방향 축에 실제로 수직인 평면내에 놓이므로, 그 힘은 어떤 중요한 길이방향 성분도 지니지 않는다. 도시된 바와같이, 화살표(71) 방향의 힘은 스트립(21)의 외표면에 평행한 성분(72)과 그 표면에 수직인 성분(73)으로 분해될 수 있다.

두 개의 샤프트(42, 53)가 평행한 경우, 압축 로울(52)에 의해 금속 스트립(21)에 가해진 전단력(71)은 표면(48, 65)에 대해 각도 B만큼 경사진다. 장치의 예시된 바람직한 실시예에 있어서, 각도 B는 제 1 도에 도시된 부재(10)와 관련하여 전술된 각도 A와 같다.

본 발명에 따라 금속을 전단 변형시키는 경우에, 밴드(68)가 얇아지는 량은 압축 로울(52)에 의해 금속에 가해진 힘의 크기에 대한 함수이다. 최대 감소 비율 T₂/T₁(T₁는 금속 스트립의 초기 두께이고, T₂는 전단 변형후의 밴드(68)의 두께임)는 전단 변형된 금속의 균열 또는 길이방향 유동을 회피하기 위해서 각도 B의 사인값을 초과하지 않는 것이 바람직하다는 것이 발견됐다. 예를들어, 50%의 두께 감소가 요구된다면, 로울은 각도 B의 사인값이 0.5를 넘지 않도록 형상화되는 것이 바람직하다. 이는 각도 B가 30°이하인 것을 필요로 한다. T₂가 T₁sinB와 같도록, 즉, T₁sinA와 같도록 본 발명이 실시되면, 전단 변형후의 스트립(21)의 총 측방 폭은 스트립의 초기 폭과 실제로 같다. 이 특징은 후술되는 바와같이 주름진 판금을 성형하는 경우에 유리할 수 있다.

스트립(21)내의 얇아진 밴드들(68)은 제 4 도 내지 제 6 도에 도면 번호(68a-c)로 도시된 바와같이 요구되는 폭의 벌어지는 벽들을 지니는 스트립 형상이 생성될 때까지 계속된 가공 위치(24-26)에서 점진적으로 넓어진다. 상술된 맨드럴(41)과 바람직하게 동일한 동력 구동 맨드럴(41a-c)은 각기 가공 위치(24-26)에 제공된다. 한쌍의 압축 로울들은 압축 로울(51, 52)의 작동에 대한 설명과 유사한 방법으로 스트립(21)의 금속을 얇게 전단 변형시키도록 맨드럴과 결합하게 각각의 가공위치에 제공된다.

특히 제 4 도에 대해 언급하면, 압축 로울(51a, 52a)은 제 3 도에 도시된 작동기(56, 57)와 유사한 유압 작동기(도시안됨)에 의해 부하를 받는 회전 가능한 샤프트(53a)상에 장착된다. 각각의 압축 로울들(51a, 52a)은 압축 로울(51, 52)의 가공 표면(67)에 결합하는 원추형 가공 표면(67a)을 지닌다. 앞선 가공 위치(23)에서 얇아진 스트립 부분(21)을 덮는 두번째 표면(70a)은 가공 표면(67a)의 내측 연부(75a)로 부터반경 방향 내측으로 연장된다. 표면(70a)은 표면(67a)에 대해 표면(75a)으로 부터 즉, 맨드럴(41a)의 인접 표면들로 부터 멀리 약 0.003-0.005인치의 작은 양만큼 단이지거나 함몰된다. 두 번째 표면(70a)은 금속이 두께 감소되지 않은 스트립의 중간 지역을 향해 역출(back extrusion)되는 것을 방지하는 작용을 한다. 약간 높은 로울지역(70a)은 금속을 한정하고 역출을 방지함과 함께 이전에 감소된 벽 지역들(68)의 압인(coining)을 회피한다.

도시된 바와같이, 가공 위치(25; 제 5 도)의 압축 로울(51b, 52b)은 선행 가공 위치(23, 24)에서 얇아진 금속 전체를 덮도록 함몰 표면(70b)이 표면(70a)보다 더 넓다는 것을 제외하고는 제 4 도의 압출 로울(51a, 52a)과 유사하다. 유사하게, 가공 위치(26; 제 6 도)의 압축 로울(51c, 52c)의 함몰된 표면(70c)은 이전의 세 개의 가공 위치에서 얇아진 금속 전체를 덮는 넓은 폭을 지닌다.

대부분의 경우에, 점진적으로 형성되는 얇아진 밴드가 실제로 균일한 두께가 되도록 전단 변형을 실시하는 것이 바람직하다. 그러나, 그러한 밴드의 두께의 약간의 불규칙성은 다수의 통로가 제공되기 때문에 발생되며 또한 제조 오차에 의해 초래된다. 또한, 몇몇 경우에, 밴드의 두께를 변화시키기 위하여 인접 로울들 사이의 목(throat)의 폭을 변화시키는 것이 요구될 수 있다. 두께 T₂에 대해 언급하면, 두께 T₂를 지니는 얇아진 밴드는 두께가 완전히 균일하지 않은 밴드를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 장치의 작동은 전술된 설명으로 매우 명백해질 것이다. 무한정 길이의 금속 스트립(21)은 몇개의 가공 위치(23-36)를 통해 연속 방법으로 이동된다. 가공 위치(23)에서, 스트립(21)의 부분들(68)은 압축 로울들(51, 52)과 맨드럴(46)과의 상호 작용에 의해 본래의 평면에서 벗어나 굽혀지며 전단력(71)의 작용에 의해 얇아지는데, 그 전단력은 금속을 최소의 신장으로 또는 신장없이 측방으로, 즉, 모서리 방향으로 변형시킨다.

장치의 바람직한 작동에 있어서, 각도 A는 일정하게 유지되고 스트립은 금속의 길이방향 유동 또는 균열을 회피하기 위하여 본래의 두께의 sinA 배보다 작지않은 두께로 얇아진다. 스트립이 하나의 가공 위치로부터 그 다음 가공 위치로 이동함에 따라, 각각의 연속된 가공 위치의 압축 로울들은 이미 얇아진 밴드에 인접한 얇아지지 않은 금속과 결합하며, 이로써, 금속의 얇아진 밴드의 폭은 요구되는 폭에 도달될 때까지 점차로 증가된다.

각각의 가공 위치에서의 두 압축 롤이 대칭이고 실제로 크기가 같고 대향하는 방향의 힘을 금속에 가하기 때문에, 맨드럴과 교합되는 스트립내의 각도에 의해 제공되는 안내작용은 스트립을 안내하는데 충분하며, 분리된 안내 구조물을 제공할 필요가 없다.

전술된 실시예에서, 스트립(10)은 얇아진 밴드의 두께 감소 및 폭이 동일하도록 대칭 형태로 로울 성형된다. 그러한 경우에는, 동일한 원추각을 지니는 원추형 측부와 원통형 중앙 부분을 지니는 것으로 예시된 대칭 맨드럴을 사용하는 것이 바람직하다. 다른 크기의 폭과 두께를 지니는 것이 요구될 수 있는 두 개의 분리된 길이방향 부분들 또는 밴드들처럼 비대칭으로 될 수 있는 부재를 제조하는 것은 본 발명의 더 넓은 범위내에 있다. 그러한 경우에, 맨드럴은 중간 부분이 제거되거나 또는 비원통형이 되도록 구성될 수 있다. 또한, 맨드럴의 측부는 다른 원추각을 지니거나 비원추형일 수 있다. 또한, 압축 로울들이 맨드럴 축에 평행하지 않은 축에 관해 회전하도록 연결되거나 또는 압축 로울에 부하를 가하는 유압 작동기들이 각도 B를 변화시키도록 다른 힘 벡터 방향을 제공하도록 배치될 수 있다.

보통, 맨드럴은 동력원(도시안됨)에 의해 구동된다. 작동기에 의해 압축 로울에 가해진 힘은, 변형의 발생을 보장하고 요구되는 양의 두께를 발생시키도록 조절된다.

바람직하게는 유압 작동기들을 사용하고, 가공되는 재료의 두께의 변화가 가해진 힘을 철저히 변경시키지 않도록 작동기에 약간의 스프링 작용을 제공하는 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 예를들어, 샤프트(53)가 주어진 위치에 기계적으로 체결되면 스트립의 두께의 약간의 변화는 장치내에 격렬하게 요동하는 힘을 발생시키게 된다. 압축 로울들의 힘이, 재료 두께의 변화와 함께 로울들이 약간 부유되는 것을 허용하는 장치에 의해 작용되면, 전단력은 실제로 균일하고 일정한 전단 변형비가 얻어진다.

실시에 있어서, 일련의 가공 위치에서 성취되는 두께 감소량은 점차로 감소한다는 것이 확실해졌다. 이는 전단 변형되는 영역을 바로 지나는 금속의 가공 경화로부터 초래된다고 믿어진다. 실제로, 반경 반향 부분(66)을 바로 지나는 부분의 금속은 두께가 약간 증가하는 경향이 있다.

각각의 가공 위치의 압축 로울의 측방을 바로 지나는 금속의 두께가 증가하는 경향이 있기 때문에, 측방압출 또는 금속 흐름이 발생하며 후속하는 연속 가공 위치에서 가공 경화를 일으킨다. 이같은 가공 경화는 일련의 가공 위치에서 생성된 얇아진 부분의 두께의 점진적 증가의 원인인 것으로 믿어진다.

얇아진 부분의 두께가 증가하는 이같은 문제를 극복하기 위하여, 제 12 도 내지 제 18 도에 예시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로울 성형 방법이 사용될 수 있다.

제 2 실시예에 따라서, 금속 스트립(21)은 제 15, 16 및 17 도에 예시된 바와같이 제 1 그룹의 3개의 가공 위치를 차례로 통과한다. 제 15 도에 예시된 제 1 가공 위치에 있어서, 맨드럴(201)에는 역시 제 1 실시예의 맨드럴과 유사하게 원통형 외표면(202) 및 한쌍의 마주하는 유사한 원추형 표면들(203)이 제공된다. 그러나, 도면을 단순화하도록 단지 한 표면(203)만이 예시되어 있다.

이 실시예에 있어서, 압축 로울들(204)에는 금속 스트립(21)의 본래 두께에 근접하는 거리만큼 맨드럴의 원통형 부분(202)으로부터 이격된 원통형 부분(206)이 제공된다. 또한, 2개의 유사하고 서로 마주하는 압축로울들(204)은 하나의 압축 로울(204)이 스트립의 한 쪽을 가공하고 다른 압축 로울(204)은 스트립의 맞은편 쪽을 가공하기 위해 맨드럴의 양측부와 결합하도록 맨드럴(201)에 대해 중심이 맞춰져서 제공된다.

결합된 원추형 가공 표면(208)은 원추형 표면(207)을 반경 방향으로 지나쳐서 반경 방향 표면(209)에 의해 원추형 표면(207) 연결된다. 예시된 바와같이, 원추형 가공 표면(208)과 맨드럴의 인접 원추형 표면(203) 사이의 간격은 금속 스트립(21)의 본래 두께보다 작으며 요구되는 감소된 두께와 실제로 같다. 맨드럴(201) 및 두 개의 압축 로울들은 제 1 실시예와 유사한 방법으로 평행 축들에 대해 회전하고 압축 로울들은 유사한 피스톤 실린더 작동기에 의해 하부방향으로 강제되는 것으로 이해된다.

금속 스트립(21)이 압축 로울과 맨드럴 사이의 가공 위치를 통과함에 따라서, 원추형 가공 표면(208)은 스트립의 인접 부분과 결합되어 비교적 좁고 길이방향으로 연장되는 얇아진 밴드(224)를 생성시키도록 그 부분을 변형시킨다.

또한, 금속상에 가한 힘은 재료의 어떤 심각한 길이방향 유동없이 측방 유동을 일으키므로, 스트립은 곧게 유지된다. 제 15 도에 예시된 바와같이, 원추형 부분(208)위의 금속 부분은 원추형 부분(207) 및 원통형 부분(206)에 의해 한정되므로 스트립 금속의 역출 또는 역류가 방지된다. 결과적으로 , 이같은 변형은 스트립 재료의 측방 외측 유동을 결과로 한다. 이 실시예에서, 압축 로울들에는 부분(212)에서 반경 방향으로 원추형 표면(208)에 연결된 원통형 부분(211)이 제공되므로, 플랜지들은 제 1 실시예에 예시된 바와같이 스트립의 경사진 부분에 수직하기 보다는 스트립 중간 부분에 실제로 평행하게 연장된다.

제 2 가공 위치에서, 제 16 도에 예시된 바와같이 두 개의 압축 로울(204a)과 함께 유사한 맨드럴(201a)이 제공된다. 압축 로울(204a)은, 원추형 가공 표면(208a)의 측방 폭이 제 1 가공 위치에서 성형된 얇아진 부분을 지나쳐서 제 1 가공 위치에 성형된 얇아진 부분에 바로 인접하여 부분(224a)에서 스트립 재료를 변형시켜 얇아진 부분 또는 밴드의 전체 폭을 증가시키도록 원추형 가공 표면(208a)의 측방 폭이 증가된다는 점에서 제 16 도의 제 1 가공 위치의 로울과 다르다. 또한, 제 16 도의 제 1 가공 위치에서 이미 얇게 변형된 밴드와 정렬된 원추형 가공 표면의 부분은, 재료의 역출이 발생치 않고 스트립의 새로 가공된 부분의 변형이 맨드럴(201a)의 원추형 표면들(203a)의 각도를 따라 측방 외측 방향으로 발생하도록 한정된다. 또한, 스트립 재료의 이같은 측방 변형은 어떤 심각한 길이방향 유동없이 발생하며 스트립은 곧게 유지된다.

제 17 도에 예시된 제 3 가공 위치에서, 얇아진 밴드(224, 224a)는 유사한 방법으로 다시 폭이 넓어진다. 압축 로울(204b)은 제 16 도의 제 2 가공 위치의 압축 로울의 원추형 가공 표면보다 더 넓은 원추형 가공 표면(208b)을 지니므로, 추가적인 측방 흐름이 발생되고 얇아진 밴드(224, 224a)는 부분(226b)으로 도시된 바와같이 폭이 증가한다. 보통 품질의 냉간 압연된 강을 제조할 때, 가공 경화에 의해 야기되는 것으로 믿어지는 두께의 실질적인 감소없이 얇아진 밴드를 점진적으로 넓히는 데는 3개의 연속 가공 위치가 사용될 수 있다는 것이 발견됐다. 그러나, 추가적인 유사한 차후의 가공 위치가 제공되면, 재료의 두께의 감소량은 상당한 양으로 감소된다. 그러므로, 제 18 도에 예시된 바와같은 제 4 가공 위치는 선행의 로울링 작업에 의해 영향을 받지 않는 밴드를 따라서 스트립을 맞물리도록 스트립 재료의 가공되지 않은 얇은 부분을 건너뛰어 배치된다.

제 18 도에 도시된 제 4 가공 위치의 압축 로울에는 치수적으로 제 17 도의 제 3가공 위치의 표면들과 상응하는 원통형 표면(206c), 원추형 표면(207c), 원추형 표면(208c)이 제공된다. 그러나, 압축 로울(204c)에는 홈이진 부분(217c)에 의해 원추형 표면(208c)으로부터 이격된 원추형 가공 표면(216c)이 제공된다. 이 가공 위치에서, 재료는 홈 부분을 제외하고는 측방 내측으로 한정되며, 두 번째의 얇은 재료(226c)의 좁은 밴드가 스트립의 길이방향으로 성형된다. 원추형 가공 표면(216c)에 의해 결합되는 금속 스트립의 재료가 미리 가공 경화되지 않았기 때문에, 두께의 충분한 감소가 또한 성취된다.

통상, 재료의 스트립은 그후에 추가적인 가공 위치(예시되지 않음)를 통과하며, 추가 가공 위치는 제 1 밴드와 같은 방법으로 얇아진 재료의 제 2 밴드(226c)의 폭을 증가시킨다. 만약 얇아진 재료의 전체 폭이 추가적으로 건너뛰는 작업을 필요로 한다면, 가공 경화된 재료를 지나쳐 건너뛴 부분이 제공되도록 유사한 홈 부분이 제공된다.

제 15 도 내지 제 18 도의 예시된 실시예에서, 건너뛰는 작업전의 3가지 연속 통과가 예시되어 있다. 그러나, 더 많거나 또는 더 적은 수의 연속 통과가, 필요한 두께 감소의 양과 성형되는 재료 및 두께에 따라 건너뛴 부분들 사이에 제공된다는 것을 이해해야 한다. 그러므로, 본 발명은 세가지의 건너뛰지 않는 작업 후에 발생하는 건너뛴 부분에 한정되지 않는다.

제 12 도는 제 1 도에 예시된 재료의 스트립에 상당하는 양으로 제 2 실시예에 따라 성형된 재료의 스트립(220)을 예시한다. 또한, 스트립에는 그 본래 두께와 같은 두께 T₁을 지니는 중간 벽 부분(221)이 제공된다. 이 실시예에서, 부재 또는 스트립(220)에는 또한 역시 모서리 플랜지 부분(223)에서 종결되는 측방으로 벌어지는 벽 부분들(222)이 제공된다. 이 실시예에서, 플랜지 부분들은 압축 로울들에 원통형 표면(211-211c)이 제공되기 때문에 중간 벽 부분(222)에 실제로 평행하게 연장되며, 그 배향이 유지된다.

그러나, 이 실시예에서, 측방으로 벌어지는 벽부분(222)에는 감소된 두께의 제 1 밴드(224-224b) 및 립(rib)형 부분(227)의 양쪽의 감소된 두께의 제 2 밴드(226c)가 제공된다. 이 예시된 실시예에서 제 1 의 얇아진 밴드는 제 15 도 내지 제 17 도에 예시된 제 1 가공 위치에서 성형되며 제 2 의 얇아진 밴드(226c)는 제 18 도의 가공 위치 및 그 밴드를 점진적으로 넓히는 계속된 가공 위치(예시되지 않음)에 의해 성형된다. 립형 부분(227)을 발생시키는 건너뛰어진 부분 때문에, 두 밴드는 실제로 균일하게 얇아지므로, 효율적으로 얇게 하는 작업은 심지어 작고 매우 좁은 립 부분이 존재하더라도 성취된다.

제 13 도는 제 12 도의 평면 13-13을 따라 취해진 확대 단면도이다. 두 개의 얇아진 밴드(224-224b, 226c)가 실제로 균일한 두께(T₂)를 지니며 플랜지(223) 및 중간 벽 부분(221)이 실제로 스트립의 본래 두께로 유지된다는 것을 알아야 한다. 또한, 립형 부분(227)이 부분(231)에서 약간 굽혀지거나 또는 접혀지게 된다는 것을 알수 있을 것이다. 이는, 제 18 도의 제 4 가공 위치에서 작업중에 건너뛰는 부분이 발생한 후에 약간의 역출에 의해 야기되는 것으로 믿어진다. 금속이 홈 부분(217c) 때문에 원추형 가공 표면(216c) 바로 뒤에서 충분히 한정되지 않기 때문에 약간의 역출이 발생한다.

제 14 도는 립형 부분(227)에 좌굴(buckling)이 발생하는 것을 예시하고 있다. 도면에 가장 잘 예시되어있는 바와같이, 좌굴은 그 부분(31)이 경사지고 중첩되는 헤링본 형태(232)로 발생하는 경향이 있다. 결과적으로, 제 13 도에 예시된 굽힘은 헤링본 형태로 불규칙하다. 좌굴된 부분내에 발생하는 이 헤링본 형태는 건너뛰는 작업전에 발생하는 두께 감소 작업으로부터의 재료의 잔류 응력으로부터 초래된다고 믿어진다. 좌굴이 발생하면, 그것은 내부 응력을 경감시키고 립 부분(227)에 헤링본 형태를 형성한다. 비록 립 부분이 어느정도 불규칙하지만, 그것은 금속의 얇아진 부분을 따라서 바람직한 경화 작용을 제공한다.

본 발명의 하나의 특별한 실시예는 폭이 2.559인치이고 두께가 0.015인치인 강철 스트립을 실온에서의 압연을 포함한다. 스트립은 미리 도장되고 냉간 압연된 보통 품질의 강철이었다. 그것은 오일 및 비누의 적용에 의해 윤활됐고 두 개의 얇아진 밴드를 성형하도록 12통로내에서 전단 변형됐다. 각각의 얇아진 밴드는 0.009인치의 두께와 0.915인치의 폭을 지녔다. 각도 A는 28°였고 감소율은 약 40%였다. 압연된 스트립의 연부에서 연부가지의 표면 폭은 3.300인치였다.

본 발명의 다른 한 실시예는 2.359인치 폭 및 0.023인치 두께의 피복되지 않은 극연 알루미늄 스트립을 실온에서 압연하는 것을 포함한다. 알루미늄 스트립은 각기 0.015인치의 감소된 두께와 0.915인치의 폭을 지니는 측방으로 이격된 두 개의 밴드를 성형하도록 전단 변형됐다. 각도는 28°이고 감소율은 약 38%였다.

각각의 상기 실시예에서, T₂/T₁의 비는 sinA보다 더 컸다. 그러므로, 그 감소는 전단 변형에 의해 성취됐다. 그러나, 다른 한 특별한 실시예는 sinA에 의해 설정된 비를 초과하는 감소를 초래했다. 그 실시예에서, 0.013인치의 본래 두께를 지니는 보통 품질 강철의 스트립은 상술된 제 2 실시예에 따라서 실온상에서 압연됐다. 이때에도 로울의 원추각은 28°였다. 제 1의 얇아진 밴드(224, 224c)는 0.0028인치와 0.0046인치 사이에서 변화하는 두께를 지녔다. 제 2 밴드(226)는 0.0034인치에서 0.006인치 사이에서 변하는 두께를 지녔다. 그 실시예에서, T₂/T₁의 비는 약 21%와 46% 사이에서 변했다. 그러므로 감소량이 sin 28°를 상당한 정도로 초과했다. 심지어 그런 경우에도 금속의 파열 또는 파단이 없었으며 스트립은 곧게 유지됐다.

이 실시예에서, 초기 변형은 전단 변형만을 포함했고 또한 재료의 흐름은 최종 스트립의 직선적 외형의 부적당한 소실을 야기시킬만큼 충분한 길이방향 흐름없이 sinA 값을 지나쳐서 발생했다고 믿어진다. 결과적으로, 순수한 전단 변형을 초과하는 변형이 실제로 전부 한 측방으로 발생했다.

금속의 이 측방 흐름은 제 19 도에 예시된 로울들과 변형 지역(241)의 금속 스트립과의 사이의 접촉 지역이 화살표(242)로 도시된 스트립(21) 길이방향으로 길이 L이 측방의 폭 W보다 더 길다. 예시된 바와같이 길이 L은 최소한 W의 3배이다. 스트립과 로울 사이의 가공 접촉부가 스트립 길이방향으로 비교적 길고 그 길이에 대해 측방으로 좁은 경우에, 금속 스트립에 가해진 마찰력은 길이방향 변형을 억제하고 측방 변형에 대한 비교적 작은 저항을 허용한다. 결과적으로, 스트립의 실제로 순수한 측방 변형은 심지어 마찰력이 단순 전단 변형을 야기하는 힘을 초과하는 두께 감소비가 sinA 값을 초과하더라도 발생한다. 그러나, 대부분의 경우에, 특히, 비교적 얇은 판금에 감소된 두께의 길이방향으로 연장되는 밴드가 제공되는 경우에, 두께 감소비는, 비교적 용이한 전단 변형이 발생되도록 sinA 값보다 더 커야 한다.

제 7 도 및 7a 도는 본 발명에 따른 천장 지지용 T형 격자(80) 및 그와 유사한 것을 예시하고 있다. 그러한 T형 격자는 중간 웨브(81)의 상부 모서리의 보강 구체(82) 및 웨브(81)의 하부 모서리의 마주하는 패널지지 플랜지(83, 84)를 제공하도록 굽혀진 단일의 금속 스트립을 제공한다. 제 7a 도에 예시된 특별한 T형 격자에 있어서, 분리 갭(86)은 플랜지의 웨브(81)로부터 먼쪽에 장착된다. 그러나, 많은 경우에, 분리 캡이 요구되지 않으며, 전체 T형 격자는 단일 금속 스트립의 굽힘에 의해 성형된다.

T형 격자(80)는 제 1 도에 예시된 부재(10) 또는 제 12 도에 예시된 부재(220) 같은 냉간 압연된 길다란 부재로 성형되는 것이 바람직하다. 그러한 경우에, T형 격자(80)는 중간 부분(11)내의 재료로 미리 성형되는 두께 T₁을 지니도록 성형되는 것이 바람직하다. 반면에, 웨브(81)의 두 층들은 벌어지는 벽들(12, 13)내의 재료로 미리 성형되고 층 두께 T₂를 지닌다. 플랜지(83, 84)는 부재(10)의 플랜지(16, 17)로 성형되어 두께 T₁을 지니는 것이 바람직하다.

이러한 방법으로, 전술된 변형에 의해 감소된 두께의 지역이 이미 제공된 단일 금속 스트립으로 T형 격자를 로울 성형함으로써, 금속이 T형 격자의 구체 및 플랜지 선단부에 집중되고 웨브내에 존재하는 금속의 양을 감소시키는 T형 격자를 제조하는 것이 가능하다. 전술된 바와같이, 웨브가 구조물의 강도에 재료적으로 기여치 않으므로, 웨브의 두 층들의 두께의 감소는 구조적 강도의 심각한 손실없이 금속을 절약한다. 예를들어, 구체가 약 1/4인치 폭으로 높이가 1/2인치인 T형 격자에 있어서, 웨브는 높이가 약 1인치이며 플랜지는 전체 폭이 1인치보다 약간 작으며, T형 격자를 성형하는데 요구되는 단일 금속 스트립의 폭이 약4.5인치이다.

격자(grid)의 주 구조물을 성형하는데 사용된 금속이 균일한 두께로 성형됐다면, 스트립 단위 길이당 금속의 총량은 그 두께의 4.5배와 실제로 같게 된다. 반면에, 웨브가 구체 및 플랜지의 두께의 1/2배와 같은 두께로 성형되면, T형 격자를 성형하는데 필요한 금속 스트립의 폭은 약 3.5인치이므로 금속의 총량은 단위 길이당 초기 두께의 약 3.5배와 같다. 그러므로, 얇은 웨브를 지니는 최종 스트립은 3.5를 4.5로 나눔으로써 결정된 금속 양의 퍼센트, 즉, 균일 두께의 웨브를 갖는 T형 격자를 성형하는데 필요한 금속의 약 78%의 금속량을 지닌다. 그러므로 그러한 구조에서 약 22%의 재료가 절약되게 된다.

금속 절약 양은 얇아진 부분의 폭과 얇아지는 양의 함수이다. 상기 실시예에서 22%의 절약은 50%의 두께 감소로 성취된다. 주어진 용도를 위하여, 감소율이 감소되면 금속 절약은 감소된다.

역시 본 발명의 다른 한 특징에 따라서, 이미 피복물이 제공된 스트립 금속을 피복물의 파괴없이 변형시키는 것이 가능하다. 예를들어, 미리 피복된 금속으로 T형 격자를 성형하는 것이 관례이며, 대개 페인트 또는 용융 도금 아연으로 피복되는 미리 도금된 금속 스트립은 피복물을 파괴시키지 않고 전단 변형에 의해 얇아진 부분을 생성시키도록 처리될 수 있다는 것이 발견됐다. 제 7a 도에 대해 특별히 언급하면, 전단 변형 공정 전에 그리고 T형 격자 성형 전에 제공된 피복물(87, 88)은 두께가 감소되지 않은 지역에서는 초기 두께로 유지된다. 그러나, 부분(87a, 88a)으로 도시된 바와같이, 웨브 부분들(81)의 피복물(87, 88)의 두께는 구체 및 플랜지의 피복물의 두께보다 더 얇다.

미리 피복된 금속의 두께를 감소시키는 가능성은, 구조물을 형성하는 금속이 편평한 상태에서 쉽게 피복되고 계속해서 성형되기 때문에, 많은 구조물을 제조하는 경우에 상당히 중요하다. 또한, 많은 경우에 금속의 피복물은 압축 로울 및 맨드럴상의 긁힘과 흠집을 감소시키는 경향이 있기 때문에 변형 공정을 실제로 개선시킨다. 그러나, 많은 경우에 냉각 및 윤활제를 공급하여 변형 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 금속의 길이 부분의 감소는 그 경도를 증가시키는 작용을 한다. 이는 또한 많은 구조물에서의 장점이다. 예를들어 제 7 도 및 7a도의 T형 격자에 있어서, 웨브층은, 비록 격자의 다른 부분보다 더 얇지만 압연 공정으로부터 초래되는 두께 감소에 대해 어느정도 강도를 보충하도록 전단 변형에 의해 경화된다. 또한, 대부분의 경우에, T형 격자의 웨브 단부에는 관련 T형 격자 부재와 연결하기 위한 연결구들이 제공된다. 예를들어, 본 명세서에 참고로 기술된 미합중국 특허 제3,501,185호 및 제4,108,563호를 참조하면, 상기 특허들은 각각 일체형 단부 연결구 및 웨브에 리벳 고정된(riveted)분리 단부 연결구를 예시한다. 웨브가 경화되기 때문에, 웨브의 금속이 얇아지더라도 충분한 강도를 제공한다.

제 8 도 및 제 9 도는 본 발명에 따라 성형될 수 있는 추가적인 구조 요소들을 예시하고 있다. 제 8 도는 예를들어, 건조벽 장식못으로 사용될 수 있는 홈형 부재를 예시하고 있다. 그러한 부재에는 측방으로 연장되는 플랜지(92, 93)를 연결하는 중간 웨브(91)가 형성된다. 제 8 도에 가장 잘 예시된 바와같이, 플랜지(92, 93)의 두께 T₁은 웨브(91)의 가장 중심부(94)를 제외하고는 웨브 두께 T₂의 2배와 실제로 같다. 또한, 구조물은 웨브가 감소된 두께를 지니고 홈을 형성하는 금속이 가장 큰 구조 강도를 제공하는 플랜지로 집중되도록 되어 있다.

그러한 홈은, 제 8 도에 예시된 바와같이, 전단 변형중에 스트립을 지지하도록 사용된 맨드럴(제 8a 도에 예시됨)이 좁은 중간 부분(46m)을 제공하도록 형상화된 것을 제외하고는 제 1 도 또는 제 12 도의 부재와 유사한 방법으로 성형될 수 있으며, 웨브(91)는 실제로 그 전체 폭의 두께가 감소되어 성형된다. 비록, 제 8 도의 홈상에는 피복물이 도시되지 않았지만, 그러한 홈은 미리 피복된 금속으로 성형될 수 있다. 피복물은 제 7 도 및 제 7a 도의 T형 격자와 같은 방법으로 얇아진 부분을 따라서 감소된 두께를 지니게 된다. 일단 변형이 완료되면 홈은 종래의 로울 성형에 의해 성형된다.

제 9 도는 예를들어 건조벽 장식못(101)으로 사용될 수 있는 H형강 또는 Ⅰ형강 구조물을 예시하고 있다. 그러한 장식못은 플랜지(103, 104)의 두께보다 실제로 작은 두께 T₂의 중간 웨브(102)를 포함한다. 또한, 장식못(101)을 형성하는 금속이 최대 강도를 발생시키는 플랜지를 따라 집중되기 때문에 금속을 절약하는 구조물이 제공된다. H형 장식못(101)은 제 8a 도에 예시된 바와같은 예비 압연 작업에 의해 성형되어 통상적인 로울 성형 작업에 의해 장식못의 형상이 제공된다. 또한, 필요하면 미리 피복된 재료가 사용될 수 있고 피복물은 변형 공정중에 얇아지지만 유지될 수 있다.

제 10 도 및 제 11 도는 신규하고 개량된 주름진 판금 구조물과 그 구조물 성형 장치를 예시하고 있다. 길고 주름진 구조물(111)에는 제 10 도에 예시된 단면 형상이 제공된다. 그러한 구조물은 주름진 박판(111)을 성형하는데 사용된 박판재료 또는 스트립의 초기 두께인 두께 T₁을 지니는 상부의 편평한 부분(112)과 하부의 편평한 부분(113)을 포함한다. 상부 및 하부의 편평한 부분들(112, 113)은 전술된 바와같이 두께 T₁보다 실제로 더 얇은 두께 T₂를 제공하는 전술된 바와같은 변형에 의해 얇아진 경사 웨브(116, 117)에 의해 연결된다.

전술된 바와같이, 벌어지는 관련 벽들(16, 17) 사잇각 2A는 60°이며, sin 공식에 따라 T₂는 약 1/2T₁과 같을 수 있다. 이 두께 관계 때문에, 제 10 도의 주름진 박판은 제 11 도에 개략적으로 예시된 장치로 점차로 편리하게 성형될 수 있다. 그러한 장치에 있어서, 각각의 주름에 대해 분리된 맨드럴(118)이 제공되며, 각각의 맨드럴(117)에 대해 관련 압축 로울(119, 120)이 제공될 수 있다. 제 11 도가 하나의 가공 위치만을 예시하고 있으며, 이후의 점진적 유사가공 위치들은, 얇아진 벽이 제 11 도에 예시된 바와같은 폭을 지날때까지 얇아진 벽들의 폭을 증가시키도록 제공된다.

상부의 편평한 부분(112)은 그 초기의 폭으로 유지되며, 하부의 편평한 부분의 폭은 얇아진 벽이 제 10 도의 폭(113)이 될때까지 폭이 증가한다. 이 공정중에, 전술된 바와같이, sinA 값에 따라서 두께의 감소가 실행되기 때문에 스트립의 전체 폭은 변하지 않는다. 예를들어 초기 스트립의 폭이 4피트라면 최종의 주름진 박판의 폭은, 비록 웨브의 폭이 증가됐고 상기 부분들(111, 113)에 대해 경사지더라도 약 4피트가 된다. 또한, 두께 감소가 sinA 값에 따른다면, 인접 맨드럴 사이의 간격은 두께 감소의 진행에 따라 일정하게 유지된다.

몇몇 경우에, 제 10 도에 예시된 바와같이 주름진 박판을 성형하여 그 박판을 분리된 스트립으로 길이방향으로 절단하는 것이 바람직할 수 있다. 상술된 바와같이, 길이방향으로 얇아진 스트립은, 많은 경우에, 최종 요구되는 구조물을 실제로 로울 성형하도록 사용되는 중간 제품일 수 있다.

비록 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시되고 기술됐지만, 여러 가지 변형예 및 부분품의 재배치가 본 명세서에 기술되고 청구된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 청구될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (55)

1. 본래의 두께(T₁)를 지니는 길다란 박판 금속 스트립을 길이방향으로 얇게 하여 예정된 폭을 지니는 길이방향 연장 밴드 부분의 두께를 감소시키는 냉간 성형 방법에 있어서, (a) 금속 스트립의 선택된 부분을 따라 대향 표면에 대향하는 국부 전단력을 가하여 상기 스트립의 측방 인접부가 얇아지지 않고 상기 선택된 부분의 금속을 전단 변형시켜 얇게 하는 단계로서, 상기 전단력은 상기 스트립의 상기 대형 표면에 대해 90°미만의 각(B)으로 경사지며 길이방향 성분없이 상기 스트립의 길이에 수직한 평면에 가해지는, 상기 스트립에 전단력을 가해 얇게하는 단계 ; (b) 상기 예정된 폭보다 작은폭을 지니며 상기 밴드의 상기폭내에서 편평하고 평행한 대향 표면을 지니는 좁고 얇은 길이방향 연장 밴드부분을 형성하도록 상기 스트립의 길이를 따라 성기 전단력의 상대운동을 일으키는 단계 ; (c) 상기 길이방향 연장 밴드 부분에 근접한 상기 스트립의 얇아지지 않은 부분을 따라 상기 대향 표면에 상기 대향 국부 전단력과 유사한 전단력을 가하여 길이방향 변형 및 상기 스트립의 측방 인접 부분의 얇아짐이 없이 상기 길이방향 연장 밴드 부분에 근접한 상기 스트립의 얇아지지 않은 부분의 금속을 전단 변형시켜 얇게하는 단계로서, 상기 유사한 대향 전단력은 상기 스트립의 상기 대향 표면에 대해 상기 각도 (B)와 동일한 각도로 경사지며 길이방향 성분이 없도록 상기 스트립의 길이에 수직한 평면에 가해지는, 금속 스트립에 유사 전단력을 가하여 얇게하는 단계 ; 및 (d) 상기 밴드의 상기 폭내에서 평탄하고 평행한 대향 표면을 지니는 상기 좁고 얇은 길이방향 연장 밴드 부분의 폭을 증가시키도록 상기 길이를 따라 상기 유사한 대향 국부 전단력의 상대운동을 일으키는 단계 ; 로 구성되는 냉간 성형 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 얇아진 밴드 부분의 두께를(T₂)가 적어도 T₁sinB가 되도록 스트립에 가해진 전단력의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는 냉간 성형 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 밴드 부분의 두께를 T₁sinB와 같은 두께로 감소시키도록 전단력이 상기 스트립에 가해지는 냉간 성형 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 박판 재료에 가해진 힘들을 평형시키기 위해 상기 하나의 밴드 부분 및 그 밴드 부분으로부터 측방으로 이격된 유사한 밴드 부분의 두께를 동시에 감소시키는 단계를 더 포함하는 냉간 성형 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 박판 재료에 가해진 힘들을 평형시키기 위해 상기 밴드들 사이의 박판이 얇아짐이 없이 상기 하나의 밴드 부분 및 그 밴드 부분으로부터 측방으로 이격된 유사한 밴드 부분의 두께를 동시에 감소시키는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 하나의 축에 대해 회전하도록 축연결되고 상기 변형을 일으키도록 상기 박판 재료를 압축하는 대향 경사진 표면들을 지니는 맨드럴(mandrel) 수단을 제공하는 단계를 포함하는 냉간 성형방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립은 피복되고, 상기 피복물은 상기 변형중에 상기 밴드 부분을 따라서 얇아지는 냉간 성형 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 얇아진 밴드 부분이 얇은 플랜지 및 얇아지지 않은 구체(buld) 사이에 배치된 웨브(web) 부분을 형성하는 천장 지지용 T형 격자(grib tee)를 성형하도록 상기 스트립을 연속 성형하는 단계를 포함하는 성형 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 얇아진 부분이 감소된 응력 영역을 따라서 배치되고 얇아지지 않은 부분들은 더 큰 응력 영역을 따라서 배치되는 구조부재를 형성하도록 사이 스트립을 연속 성형하는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 좁고 얇아진 길이방향 연장 밴드 부분이 일측 모서리로부터 타측 모서리까지 상기 본래 두께보다 작은 두께를 지니도록 상기 국부 전단력을 가하는 단계를 포함하는 방법.
11. 감소된 두께의 얇은 길이방향 연장 부분을 지니는 길다란 금속 스트립을 형성하는 냉간 성형 방법에 있어서, 비원추형 부분으로 연결된 유사하고 대향하는 원추형 측부를 지니는 대칭 회전 맨드럴 수단을 제공하는 단계 ; 및 상기 원추형 측부에 대해 경사지는 균형잡힌 전단력을 금속 스트립에 가하여 상기 스트립을 상기 원추형 측부에 대해 압축하는 단계 ;를 포함하며, 상기 전단력들은 예정된 폭을 지니는 한쌍의 얇은 길이방향 연장 부분들을 형성하도록 상기 스트립의 한쌍의 길이방향 부분을 측방 전단 변형시키며, 상기 길이방향 연장 부분들중 적어도 하나의 폭은 편평하고 평행한 대향 표면으로 형성되는 냉간 성형 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 스트립을 유사한 맨드럴 수단을 통해 점진적으로 통과시키고, 먼저 얇아진 부분에 인접한 금속을 측방으로 전단 변형시키도록 상기 스트립을 상기 유사한 맨드럴 수단에 대해 압축시켜 상기 미리 얇아진 부분의 폭을 증가시키는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 얇아진 부분의 두께가 스트립 본래 두께와 각각의 상기 원추형 측부 및 그와 관련된 전단력 사이의 각도의 사인값의 곱과 같을 때까지 상기 얇아진 부분의 두께를 감소시키는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 부분의 두께를 감소시키기 전에 상기 스트립상에 피복물을 제공하는 단계 및 이와 동시에 상기 피복물에 손상을 입히지 않고 상기 피복물 및 상기 얇아진 부분을 동시에 얇게하는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
15. 제 11 항에 있어서, 60°의 사잇각을 지니는 상기 원추형 측부를 제공하는 단계 및 상기 얇아진 부분의 두께를 상기 스트립의 본래 두께의 50퍼센트까지 감소시키는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 얇아진 부분으로 성형된 중앙 웨브부분 및 상기 웨브의 대향 모서리들을 따라서 상기 스트립의 본래 두께를 지니는 스트립 재료로 성형되는 구체 및 대향 플랜지들을 지니는 T형 격자를 상기 스트립으로 연속 성형하는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 얇아진 부분으로 성형된 웨브와 상기 웨브의 대향 측부로부터 연장되며 상기 스트립의 본래 두께의 플랜지를 지니는 구조 부재를 상기 스트립으로 계속해서 성형하는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 홈형 장식못을 제조하도록 상기 연속 성형 단계를 실행하는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
19. 제 17 항에 있어서, H형 장식못을 제조하도록 상기 연속 성형 단계를 실행하는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
20. 금속 박판의 측방 이격 길이방향 연장 제 1 부분들을 지지하는 맨드럴상으로 편평한 금속 스트립을 길이방향으로 이동시키는 단계 ; 상기 제1 부분들의 각각의 측부상에서 상기 제 1 부분에 대해 어떤 각도로 연장되는 제 2 부분들을 얇게 하도록 상기 제 1 부분들의 각각의 측부상에 경사진 전단 변형력을 점진적으로 가하는 단계 ; 및 상기 제 2 부분에 의해 상기 제 1 부분에 연결된 제 3 부분들에 의해 인접한 상기 제 2 부분들이 이격되는중에 상기 전단 변형을 종결시키는 단계 ; 로 구성되는 주름진 금속박판을 형성하는 냉간 성형 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 부분들은 상기 제 1 부분들에 수직한 평면에 대해 각(A)을 이루며, 상기 제 2 부분들의 두께가 제 1 부분의 두께의 sinA 배와 동일할 때까지 상기 제 2 부분의 두께를 감소시키는 방법.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 편평한 박판금속은 완성된 주름진 박판과 같은 폭을 지니는 방법.
23. 전체의 폭을 통해 균일하게 감소된 두께를 갖는 길이방향 연장 밴드를 지니는 곧고 길다란 금속 스트립을 제조하는 냉간 성형 방법에 있어서, 회전 맨드럴 수단과 회전 압축을 수단 사이로 금속 스트립을 통과시키는 단계 ; 상기 맨드럴 수단과 압축을 수단으로 상기 스트립의 길이에 나란한 방향으로 연장하고 좁고 길다란 변형 영역을 따라 상기 스트립에 경사진 진단 변형 압력을 가하여 상기 금속 스트립의 측방 유동을 일으키고 상기 금속 스트립의 길이방향 유동을 방해함이 없이 전체 폭을 통해 균일한 두께를 지니는 제 1 의 측방으로 편평한 얇은 금속 밴드를 제조하는 단계 ; 및 이후 상기 맨드럴 수단과 상기 압축롤 수단으로 상기 스트립의 길이에 나란한 방향으로 연장하는 제 2 의 좁은 길다란 변형 영역을 따라 상기 제 1 밴드의 일측면에 대해 측방으로 상기 스트립에 연속적인 경사 전단 변형 압력을 가하여 상기 금속 스트립의 측방 유동을 일으켜 상기 금속 스트립의 길이방향 유동이 방해받지 않고 전체 폭을 통해 균일한 두께를 지니는 측방으로 편평한 제 2 의 얇은 금속 밴드를 형성하는 단계 ; 로 구성되는 냉간 성형 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밴드는 상호 측방으로 인접하며, 상기 밴드의 전체 폭과 같은 폭을 갖는 감소된 두께의 편평한 연속 부분을 형성하는 냉간 성형 방법.
25. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밴드는 본래 두께를 유지하는 상기 스트립의 일부에 의해 상호 측방으로 이격되는 냉간 성형 방법.
26. 제 23 항에 있어서, 상기 변형 압력은 상기 스트립의 인접 표면에 대해 측방향으로 경사지며, 상기 금속은 전단 변형에 의해 측방으로 유동하는 냉간 성형 방법.
27. 제 23 항에 있어서, 상기 좁은 길다란 변형 영역을 그 폭의 적어도 3배의 길이로 제공하는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
28. 감소된 두께를 지니며 측방 이격되어 길이방향으로 연장하는 한쌍의 얇아진 부분을 지며 대향 표면을 지니는 길다란 금속 스트립을 형성하는 냉간 성형 방법에 있어서, 금속 스트립을 회전 맨드럴 수단과 회전 압축롤 사이로 길이방향으로 통과시켜 상기 맨드럴 수단과 압축롤 수단으로 90°미만의 각으로 상기 스트립의 상기 표면에 대해 경사진 측방 대향력을 가하여 상기 금속 스트립을 상기 측방 이격 부분을 따라 길이방향 변형없이 측방 전단 변형시켜 측방으로 이격되어 길이방향으로 연장되는 2개의 금속 밴드를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 각각의 밴드는 그들 사이에서 금속의 두께를 감소시킴이 없이 편평하고 평행한 대향표면들로 형성되는 균일하게 감소된 두께를 지니는 냉간 성형 방법.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 스트립을 상기 회전 맨드럴과 회전압축롤 사이로 길이방향으로 통과시키고 상기 맨드럴 수단과 압축롤 수단으로 90°미만의 각도로 상기 표면들에 대해 경사진 측방 대향력을 가하여 상기 금속 스트립을 상기 얇아진 밴드에 근접한 부분을 따라 길이방향 변형없이 측방 전단 변형시켜 상기 밴드의 폭을 증가시키는 단계를 포함하는 냉간 성형 방법.
30. 감소된 두께의 길이방향 연장 밴드를 지니는 곧고 길다란 박판 금속 스트립을 제조하는 냉간 성형 방법에 있어서, 박판 금속 스트립을 회전 맨드럴 수단과 회전 압축롤 수단 사이로 통과시키는 단계 ; 상기 맨드럴 수단과 압축롤 수단으로 상기 스트립의 길이에 나란한 방향으로 연장하는 좁고 길다는 변형 영역을 따라 상기 스트립에 변형 압력을 가하며 상기 금속 스트립의 측방 유동을 일으켜 상기 금속 스트립의 길이방향 유동을 방해함이 벗이 제 1 의 얇은 금속 밴드를 형성하는 단계 ; 상기 맨드럴 수단과 상기 압축롤 수단으로 상기 스트립의 길이에 나란한 방향으로 연장하는 제 2 의 좁고 길다란 변형 영역을 따라 상기 제 1 밴드의 일측면에 대해 측방으로 상기 스트립에 연속적인 변형 압력을 가하여 상기 금속 스트립의 측방 유동을 일으켜 상기 금속 스트립의 길이방향 유동이 방해 받지않고 제 2 의 좁은 금속 밴드를 형성하는 단계 ; 및 상기 제 2 의 얇은 밴드를 형성하는 동안 상기 제 1 의 얇은 밴드 금속의 측방 유동을 제한하도록 상기 제 1 의 얇은 밴드를 따르는 금속을 한정하는 단계 ; 로 구성되는 냉간 성형 방법.
31. 균일한 제 1 두께를 갖는 박판 금속 스트립을 냉간 성형하여 형성된 곧고 길다란 박판 금속 스트립에 있어서, 상기 스트립의 적어도 하나의 측방변으로부터 이격된 제 1 길이방향 부분, 및 상기 제 1 길이방향 부분과 상기 스트립의 상기 적어도 하나의 변 사이에 상호연결된 제 2 길이방향 부분으로 구성되며, 상기 제 2 길이방향 부분은 상기 제 1 부분의 두께보다 작은 두께 및 상기 밴드들의 폭의 합과 같은 폭을 지니도록 상호 협력하는 측방으로 전단변형되어 인접하게 분리되어 성형하며 감소된 두께를 지니는 다수의 밴드를 포함하는 곧고 길다란 스트립.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 밴드들은, 상기 각각의 밴드의 폭보다 큰 폭을 지니는 상기 제 2 길이방향 부분이 형성될 때까지 처리되는 밴드에 인접하게 형성된 각각의 밴드로 연속 성형되는 길다란 스트립.
33. 제 31 항에 있어서, 상기 스트립은, 상기 제 1 의 두께를 지니고 상기 제 1 부분과 대향하는 상기 제2 및 제 3 부분의 측부상은 측부상에 각각 배치되는 제4 및 제 5 부분들을 포함하는 길다란 스트립.
34. 제 31 항에 있어서, 상기 제2 및 제 3 부분은 상기 제 1 부분에 대해 경사지고 제 1 부분에 수직인 평면에 대해 각도(A)로 경사지며, 상기 제2 및 제 3 부분의 두께를 적어도 제 1 부분의 두께의 sinA 배인 길다란 스트립.
35. 제 34 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 부분의 두께는 상기 제 1 부분의 두께의 sinA 배와 같은 길다란 스트립.
36. 제 34 항에 있어서, 상기 스트립은, 상기 제 1 의 두께를 지니고 상기 제 1 부분과 대향하는 상기 제 2 및 제 3 부분의 측부상에 각각 배치되는 제 4 및 제 5 부분들을 포함하는 길다른 스트립.
37. 제 36 항에 있어서, 상기 제 4 및 제 5 부분들은 상기 제 1 부분으로부터 측방으로 이격되며, 상기 제 2 및 제 3 부분은 상기 제 1, 제 4, 제 5 부분보다 더 강한 길다란 스트립.
38. 균일한 제 1 두께(T₁)를 지니는 길다란 금속 스트립으로 형성된 길다란 냉간 압연 부재에 있어서, 상기 제 1 두께(T₁)와 같은 두께를 갖는 길이방향 연장 제 1 부분 및 상기 부재에 대해 길이방향으로 연장하여 상기 제1부분의 인접변을 따라 접합되는 한쌍의 경사벽으로 구성되며, 상기 경사벽들은 예정각(A)의 2배만큼 서로에 대해 경사지며, 상기 벽은 T₁sinA와 같은 두께(T₂)를 지니며, 상기 벽은 측방으로 좁게 진단 병형되어 분리 형성된 감소 두께를 갖는 다수의 밴드를 포함하며 상기 밴드들은 상기 벽들이 상기 제 1 부분의 두께보다 작은 두께 및 상기 밴드들의 폭들의 합과 같은 폭을 지니도록 상호 협력하는 길다란 냉간 압연 부재.
39. 제 38 항에 있어서, 상기 부분은 편평하며, 상기 경사벽들의 인접변들은 상호 측방으로 이격되는 길다란 부재.
40. 제 38 항에 있어서, 상기 금속 스트립에는, 상기 제 1 부분을 따르는 제 1 두께 및 상기 제 1 경사벽을 따르는 감소된 두께를 지니는 피복물이 제공되는 길다란 부재.
41. 제 38 항에 있어서, 상기 부재는, 상기 제 1 부분으로부터 이격된 모서리를 따라 하나가 각각의 상기 경사벽에 접합된 대향 연장 플랜지 부분들을 포함하는 길다란 부재.
42. 제 41 항에 있어서, 상기 경사벽들을 접합시키는 상기 제 1 부분은 편평하며, 상기 플랜지들은 상기 연관된 경사벽들에 대해 수직한 길다란 부재.
43. 중앙 웨브(web)를 제공하도록 굽혀진 단편의 단일 금속 박판, 상기 웨브의 일모서리상의 고정 구체(bulb), 및 상기 웨브의 맞은편 모서리를 따르는 플랜지로 구성되며, 상기 구체 및 플랜지는 균일한 제 1 두께를 갖는 동종(homogeneous)금속으로 성형되며, 상기 웨브는 상기 제 1 두께보다 작은 균일한 제 2 두께를 갖는 금속으로 성형되며, 상기 단일 박판은 측방으로 좁게 전단 변형되어 근접하게 분리 성형되며 감소된 두께를 지니는 다수의 밴드를 포함하는 상기 웨브를 형성하는 금속의 전단 변형에 의해 상기 제 2 두께로 성형되며, 상기 다수의 밴드는 상기 구체 및 플랜지의 두께보다 작은 두께 및 상기 밴드들의 폭들의 합과 같은 폭을 지니는 웨브를 형성하도록 상호작용하며, 상기 웨브의 금속은 상기 구체 및 플랜지의 재료보다 더 강하게 되는 천장 지지용 T형 격자(grid tee).
44. 제 43 항에 있어서, 상기 T형 격자의 외표면을 따라 피복물이 도포되며, 상기 피복물은 상기 구체 및 플랜지를 따르는 제 1 두께 및 상기 웨브를 따르는 더 작은 두께를 지니는 T형 격자.
45. 중심 웨브를 제공하도록 굽혀진 박판 금속의 단일 스트립, 상기 웨브의 일 모서리를 다르는 구체 및 상기 웨브의 맞은편 모서리를 따르는 대향 연장 플랜지들, 및 외표면을 따라 제공된 피복물로 구성되며, 상기 구체 및 상기 플랜지는 제 1 두께의 금속 및 상기 피복물을 제공하며, 상기 웨브는 감소된 두께의 금속 및 피복물을 제공하는 T형 격자.
46. 제 1 평면내에 포함되며 측방으로 이격된 평행한 제 1 부분, 상기 제 1 평면에 평행인 제 2 평면내에 포함되며 측방으로 이격된 제 2 의 길이방향 부분, 및 상기 제1 및 제 2 부분들의 인접 모서리를 연결시키는 각이진 웨브부분들을 포함하며, 상기 웨브 부분은 상기 제1 및 제 2 부분에 수직인 평면에 대해 각도 A만큼 각이지고 상기 제1 및 제 2 부분 두께의 sinA 배와 같은 두께를 지니는 주름진 금속 박판.
47. 제 1 축에 관해 회전하도록 연결되고, 측방 이격 대향 원추형 표면을 제공하는 맨드럴, 상기 원추형 표면을 연결하는 중간 부분, 상기 각각의 원추형 표면들에 인접하는 대향 원추형 원주 부분을 제공하는 압축 로울 수단, 및 상기 원추형 표면에 대해 경사진 방향으로 상기 압축 로울 수단에 힘을 가하도록 작동가능한 강제 수단으로 구성되며, 상기 맨드럴과 일축 로울 수단은 길다란 판금 금속이 길이방향으로 통과할때 상호 작용하여 상기 박판 금속에 평형된 힘을 가하고 각각의 원추형 표면을 따라 상기 박판 금속이 길이방향 연장부를 전단 변형시켜 길이방향 변형이 없고 상기 길이방향 연장부분들 사이의 상기 박판 금속의 두께를 감소시키지 않고 상기 길이방향 연장부분들의 두께를 감소시키는, 박판 금속을 롤 성형(roll-forming)하기 위한 장치.
48. 제 47 항에 있어서, 상기 압축 로울 수단은 상기 제 1 축에 실제로 평행한 제 2 축에 대해 회전하도록 축 연결되는 장치.
49. 제 48 항에 있어서, 상기 강제 수단은 각각의 상기 원주 부분상에 조정가능한 탄성력을 제공하는 장치.
50. 제 1 및 제 2 축에 대해 회전하도록 각각 축 연결되며 각각 경사 표면을 제공하는 제1 및 제 2 맨드럴 ; 상기 제1 및 제 2 맨드럴에 각각 연계되며 제3 및 제 4 축에 대해 회전하도록 축 연결되는 제1 및 제 2 압축롤 ; 및 상기 경사 표면에 대해 경사진 방향으로 상기 각각 압축롤에 힘을 가하도록 작동하는 강제 수단 ; 으로 구성되며, 상기 제 1 압축롤은 상기 제 1 맨드럴의 상기 경사 표면에 인접하고 평행한 표면 부분을 제공하며, 상기 제 1 맨드럴과 제 1 압축롤은 길다란 박판 금속이 그 사이를 통과할 때 상호작용하여 길이방향 연장 제 1 밴드를 전단 변형시켜 어떠한 길이방향 변형없이 박판 금속의 두께를 감소시키며, 상기 제 2 맨드럴과 제 2 압축롤은 상기 길다란 박판 금속이 그 사이를 통과할때 상호작용하여 제 2 길이방향 연장 밴드를 상기 제 1 길이방향 연장 밴드에 대해 측방으로 전단 변형시켜 박판 금속의 길이방향 변형 및 상기 제 1 밴드의 두께의 부가적 감소없이 감소된 두께 부분의 폭을 증가시키는, 박판 금속 롤-성형 장지.
51. 제 50 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 3 축은 단일 평면에 포함되고 평행하며, 상기 제2 및 제 4 축은 단일 평면에 포함되고 평행한 장치.
52. 제 50 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 길이방향 연장 밴드들은 감소된 두께의 단일의 길이방향 연장부분을 형성하도록 접촉하여 상호작용하는 장치.
53. 제 50 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 길이방향 연장 밴드들은 본래 두께로 유지되는 상기 박판 금속의 부분만을 상호 측방 이격되는 장치.
54. 제 50 항에 있어서, 상기 강제수단은 상기 압축 롤이 상기 박판금속의 두께 변화를 변동 및 보상하도록 탄성력을 제공하는 장치.
55. 본래 두께(T₁)를 갖는 길다란 금속 스트립을 길이방향으로 얇게하여 예정된 두께를 지니는 길이방향 연장 밴드 부분의 두께를 감소시키는 냉간 성형 방법에 있어서, (a) 금속 스트립의 선택된 부분을 따라 대향 표면에 대향하는 국부 전단력을 가하여 상기 스트립의 측방 인접부가 얇아지지않고 상기 선택된 부분의 금속을 전단 변형시켜 얇게하는 단계로서, 상기 전단력은 상기 스트립의 상기 대향 표면에 대해 90°미만의 각(B)으로 경사지며 길이방향 성분없이 상기 스트립의 길이에 수직한 평면에 가해지는, 상기 스트립에 전단력을 가하여 얇게하는 단계 ; (b) 상기 예정된 폭보다 작은 폭을 갖는 좁고 얇은 길이방향 연장 밴드 부분을 형성하도록 상기 스트립의 길이를 따라 상기 전단력의 상대운동을 일으키는 단계 ; (c) 상기 길이방향 연장 밴드 부분에 근접한 상기 스트립의 얇아지지 않은 부분을 따라 상기 대향 표면에 상기 대향 국부 전단력과 유사한 전단력을 가하여 길이방향 변형 및 상기 스트립의 측방 인접 부분의 얇아짐이 없이 상기 길이 방향 연장 밴드 부분에 근접한 상기 스트립의 얇아지지않은 부분의 금속을 전단 변형시켜 얇게하는 단계로서, 상기 유사한 대향 전단력은 상기 스트립의 상기 대향 표면에 대해 상기 각도(B)와 동일한 각도로 경사지며 길이방향 성분이 없도록 상기 스트립의 길이에 수직한 평면에 가해지는, 금속 스트립에 유사 전단력을 가하여 얇게하는 단계 ; (d) 상기 좁고 얇아진 길이방향 밴드 부분의 폭을 증가시키도록 상기 스트립의 길이를 따라 상기 유사한 대향 국부 전단력의 상대운동을 일으키는 단계 ; 및 (e) 상기 박판 재료에 가해진 힘들을 평형시키기 위해 상기 맨드럴 사이의 박판이 얇아짐이 없이 상기 하나의 밴드 부분 및 그 밴드 부분으로부터 측방으로 이격된 유사한 밴드 부분의 두께를 동시에 감소시키고, 상기 박판 재료가 상기 변형을 형성하도록 압축되는 대향 경사 표면을 지니고 축에 대해 회전하도록 연결된 맨드럴 수단을 제공하며, 상기 맨드럴 수단에 상기 박판상의 정합 모서리(mating corner)와 교합하는 모서리를 제공하여 상기 스트립을 안내하는 단계 ; 로 구성되는 냉간 성형 방법.

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