WO2018084334A1

WO2018084334A1 - 하이브리드 합성보 및 그의 제작 방법

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Publication number: WO2018084334A1
Application number: PCT/KR2016/012556
Authority: WO
Inventors: 이원록; 김정연; 김성배; 유중모
Original assignee: (주)더나은구조엔지니어링; (주)엔아이스틸
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2018-05-11

Abstract

본 발명은 하이브리드 합성보 및 그의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성보 단면에 발생하는 응력을 고려하여 제작된 3개의 강판부재에 펀칭전용기를 통해 펀칭홀을 용이하게 가공한 후 고력볼트로 결합시켜서 전체적으로 상부가 개방된 U자형의 단면 형상이 되도록 하고 그 내부에 콘크리트를 타설·일체화하여 응력에 효율적으로 저항할 수 있는 단면을 갖는 하이브리드 합성보 및 그의 제작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 적절한 실시형태에 따른 상부판과, 상부판의 일단에서 수직으로 하향 연장된 측면판 및 측면판의 하단에서 상부판과 반대방향으로 평행하게 연장된 하부판으로 구성되고, 상부판이 외측으로 향하도록 서로 대칭되도록 길이방향으로 평행하게 배치되는 2개의 Z형 상부성형강판; 하부 수평판과, 하부 수평판의 양단에서 각각 수직으로 상향 연장된 수직판 및 각 수직판의 상단에서 하부 수평판과 평행하게 내측으로 연장된 상부 수평판으로 구성되고, 상부 수평판이 Z형 상부성형강판의 하부판에 고력볼트로 결합되는 ㄷ형 하부성형강판; 및 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판으로 둘러싸인 U자형 공간에 타설되어 일체화되는 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 합성보 및 그의 제작 방법

본 발명은 하이브리드 합성보 및 그의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성보 단면에 발생하는 응력을 고려하여 제작된 3개의 강판부재에 펀칭전용기를 통해 펀칭홀을 용이하게 가공한 후 고력볼트로 결합시켜서 전체적으로 상부가 개방된 U자형의 단면 형상이 되도록 하고 그 내부에 콘크리트를 타설·일체화하여 응력에 효율적으로 저항할 수 있는 단면을 갖는 하이브리드 합성보 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

단순 지지된 합성보는 등분포하중을 받는 단순보와 동일하게 중앙부 하단에서 인장력이 최대가 되고 상부에는 압축력이 작용한다. 상부의 압축력은 콘크리트가 분담하므로 H형강을 기준으로 생각하면 상부 플랜지는 형태 유지를 위해 최소 크기가 효과적이다. 반면 중앙부 하단은 인장력을 많이 받으므로 전체적인 단면이 변단면으로 되거나 하부 플랜지를 플레이트로 보강하여 내력을 증대시키는 것이 효과적이다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0851490호 "층고 절감을 위한 철골 합성보 구조"이 있다.

이 특허발명은 웨브, 상부 플랜지 및 하부 플랜지로 된 I형 철골보 중 하부 플랜지의 폭이 상부 플랜지보다 크게 제작되고, 상부 플랜지 및 하부 플랜지 모두로부터 일정 간격으로 떨어지도록 웨브의 중앙 부위에 웨브 구멍이 형성되며, 하부 플랜지의 양 끝단에는 ㄱ자형 지지판이 철골보의 길이방향을 따라 연장 설치되고, ㄱ자형 지지판 상에 설치된 데크 플레이트에 슬래브 콘크리트가 타설되도록 구성되는 합성보 구조를 개시한다.

그러나 배경기술에서 제안하는 합성보 구조는 상부 압축력을 상부 플랜지와 웨브의 상부 그리고 콘크리트가 저항함으로써 불필요하게 강재가 많이 사용되고 단면이 비효율적이라는 단점을 가진다.

본 발명은 상술한 종래기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 합성보 단면에 발생하는 응력을 고려하여 제작된 3개의 부재에 펀칭전용기를 통해 펀칭홀을 용이하게 가공한 후 볼트 조립으로 접합시켜서 전체적으로 상부가 개방된 U자형의 단면 형상이 되도록 하고 그 내부에 콘크리트를 타설·일체화하여 응력에 효율적으로 저항할 수 있는 단면을 갖는 하이브리드 합성보 및 그의 제작 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따른 하이브리드 합성보는 상부판과, 상부판의 일단에서 수직으로 하향 연장된 측면판 및 측면판의 하단에서 상부판과 반대방향으로 평행하게 연장된 하부판으로 구성되고, 상부판이 외측으로 향하도록 서로 대칭되도록 길이방향으로 평행하게 배치되는 2개의 Z형 상부성형강판; 하부 수평판과, 하부 수평판의 양단에서 각각 수직으로 상향 연장된 수직판 및 각 수직판의 상단에서 하부 수평판과 평행하게 내측으로 연장된 상부 수평판으로 구성되고, 상부 수평판이 Z형 상부성형강판의 하부판에 고력볼트로 결합되는 ㄷ형 하부성형강판; 및 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판으로 둘러싸인 U자형 공간에 타설되어 일체화되는 콘크리트를 포함한다.

또한, Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판은 열연코일을 롤 포밍하여 제작된다.

또한, ㄷ형 하부성형강판은 Z형 상부성형강판보다 고강도의 강판 또는 더 두꺼운 강판으로 구성된다.

또한, 길이방향을 따라 일정간격으로 양단이 양측 Z형 상부성형강판의 측면판에 결합되어 2개의 Z형 상부성형강판을 서로 연결하는 상부앵글을 포함한다.

또한, 길이방향을 따라 일정간격을 두고 양단부가 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판과 함께 고력볼트로 결합되는 하부앵글을 포함한다.

또한, Z형 상부성형강판의 하부판과 ㄷ형 하부성형강판의 상부 수평판에는 콘크리트 유동공이 서로 연통되도록 천공된다.

또한, ㄷ형 하부성형강판의 하부 수평판 상면에는 길이방향으로 보강철근이 더 구성된다.

또한, 길이방향을 따라 일정간격으로 Z형 상부성형강판의 상부판의 상면에 상부로 돌출되도록 시어커넥터가 더 구성된다.

또한, ㄷ형 하부성형강판의 하부 수평판의 폭이 Z형 상부성형강판의 측면판 사이의 거리보다 더 크게 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 하이브리드 합성보의 제작방법은, 적재된 코일 강판을 생산 장소로 이동시켜 설정된 폭으로 슬릿팅 작업을 실시하여 상부재 반제품과 하부재 반제품을 제작하는 단계와; 상부재 반제품 양단의 일정 폭을 각기 반대 방향의 직각방향으로 절곡시켜 상부판과 하부판을 형성하고, 하부재 반제품의 양단을 상방 및 내측방으로 2단 절곡시켜 수직판과 상부 수평판을 형성시키는 성형 작업을 통해 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판을 제작하는 단계와; 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판을 하이브리드 포밍 펀칭전용기에 순차적으로 이송시켜 펀칭을 통해 각기 하부판과 상부 수평판에 볼트 체결공을 형성시키는 단계와; 볼트 체결공을 일치시킨 후 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판을 고력볼트로 결합하는 단계와; 2개의 Z형 상부성형강판의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고, 2개의 Z형 상부성형강판의 길이방향에 대해 수직한 방향으로, 2개의 Z형 상부성형강판의 하부판 상면에 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판을 결합하도록 하부앵글을 결합하는 단계와; 2개의 Z형 상부성형강판과 ㄷ형 하부성형강판으로 둘러싸인 공간에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함한다.

한편, 하이브리드 포밍 펀칭전용기는, 상부에 일정 간격마다 설치되어 회전 구동되는 다수 개의 가공측 이송롤러를 갖고 공작물을 일방향에서 타방향으로 이송시키는 펀칭가공컨베어와; 펀칭가공컨베어에 공작물 이송 방향으로 일정 간격을 두고 설치되어 공작물을 고정시키는 복수 개 이상의 클램핑장치와; 펀칭가공컨베어의 상방에 배치되어 공작물 이송 방향을 따라 왕복 이송가능하게 설치된 펀칭머신 왕복대와; 펀칭머신 왕복대에 설치되어 수직 방향으로 공작물에 홀을 형성시키는 수직 펀칭머신; 및 수직 펀칭머신의 일측에 배치되어 공작물에 수평 방향으로 홀을 형성시키는 수평 펀칭머신을 포함한다.

이때, 클램핑장치는, 펀칭가공컨베어의 컨베어 프레임 상면에 고정된 클램프 실린더와; 클램프 실런더의 작동로드에 연결되어 왕복 작동하는 가동 조우와; 컨베어 프레임측에 고정 설치되어 가동조우의 이동을 안내함과 동시에 가동 조우와 마주하는 간격을 좁혀 Z형 상부성형강판을 클램핑하는 고정 조우를 포함한다.

또한, 가동조우에는 ㄷ형 하부성형강판을 클램핑하기 위해 탈착 가능한 하부재 고정용 분할 조우를 더 갖는다.

또한, 수직 펀칭머신은, 펀칭머신 왕복대의 폭 방향으로 이동가능하게 설치된 수직이송판 지지재의 전면에 상하로 이동가능하게 슬라이딩 결합되고 동시에 스프링수단으로 지지되어 있는 수직이송판과; 한 쌍의 수직 펀칭 다이를 갖고 상기 수직이송판의 하부에 장착된 수직 펀칭 블록과; 수직 펀칭 다이와 일직선상으로 마주하는 수직 천공펀치를 작동단에 갖고 수직 펀칭블록에 장착된 한 쌍의 수직 펀칭 유압실린더로 구성된다.

또한, 수평 펀칭머신은, 펀칭머신 왕복대에 스프링수단으로 지지되어 있는 수평이송판과; 수평이송판의 하부측에 장착되고 수평 펀칭 다이를 갖는 수평 펀칭 블록과; 수평 펀칭 블록에 장착되어 작동단에 수평 펀칭 다이와 일직선상으로 마주하는 수평 천공펀치를 작동단에 갖는 수평 펀칭 유압실린더로 구성된다.

또한, 수직이송판 지지대는 펀칭머신 왕복대의 상면에 설치된 포지션 실린더에 연결되어 좌우 측면홀의 가공 위치가 결정되고, 동시에 포지션 실린더의 작동로드의 일개소에 한 쌍으로 삽입된 제1복귀스프링에 지지되어 펀칭시 폭 방향 유동이 일어난다.

또한, 수평이송판은 펀칭머신 왕복대의 폭 방향으로 이동가능하게 설치된 수평이송판 지지대에 상하로 이동가능하게 지지되고; 수평이송판 지지대는 펀칭머신 왕복대의 상면에 설치된 포지션 실린더의 작동로드의 타개소에 한 쌍으로 삽입된 제2복귀스프링에 지지되어 측면 펀칭시 측면 방향으로 유동이 일어난다.

또한, 펀칭가공컨베어의 공작물 배출구측에 완제품 취출장치가 더 구성되고, 완제품 취출장치는, 취출 프레임과; 취출 프레임의 상부에서 구동모터에 의해 회전 구동하여 정해진 위치까지 공작물을 이송시키는 다수개의 이송롤러와; 취출 프레임의 상부 일측에 일단이 힌지 연결되어 이송롤러에 지지되어 있는 공작물의 하방에 수평 배치되어 있는 취출 아암과; 일단이 취출 프레임측에 고정되고 작동단이 상기 취출 아암의 타단에 힌지 연결되어 취출 아암을 한 쪽 방향으로 일으켜 세우는 취출실린더를 포함한다.

또한, 수직펀칭 블록의 하부측에 ㄷ형 하부성형강판에 접촉하여 회전 가능하게 구름 운동하는 수직펀칭블록 지지롤러가 더 설치된다.

또한, 수평펀칭 블록의 하부측에 Z형 상부성형강판에 접촉하여 회전 가능하게 구름 운동하는 수평펀칭블록 지지롤러가 더 설치된다.

본 발명에 따른 하이브리드 합성보는 발생하는 응력을 고려하여 이종강판 또는 이종두께의 강판을 롤 포밍한 부재를 결합하여 단면을 구성하고 단면의 내부에 콘크리트를 타설하여 강재 부재와 콘크리트를 일체화한 것으로서 효율적이고 경제적인 합성보 구현이 가능한 효과가 있다.

또한 홀 가공 단계에서 하이브리드 포밍펀칭 전용기를 사용함으로써 철판을 움직여서 펀칭을 수행하는 기존의 철판 범용기와 비교하면, 소재의 크기와 무게에 제한이 없고, 소재의 형상이 밴딩이 되어도 자유 운동으로 치수 오차가 최소화되고, 소재의 길이 입력시 자동 설정으로 숙련공이 불필요하고, 대량 소품종, 소량 대품종 모두에 적합하다는 장점이 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 합성보를 구성하는 강판보의 사시도이고 도 2는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 합성보의 단면도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 합성보의 제작 방법의 공정도이다.

도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 포밍 펀칭 전용기의 전체 시스템 구성도이고, 도 7은 도 6의 대기부측 구성도 및 요부확대도이며, 도 8은 도 6의 공작물 가공부의 평면도고, 도 9는 도 8의 정면도이다.

도 10은 본 발명에 적용되는 클램프 장치가 ㄷ형 하부성형강판을 클램핑하고 있는 상태를 도시한 도면이고, 도 11은 펀칭가공컨베어에 지지되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명에 적용되는 클램프 장치가 Z형 상부성형강판을 클램핑하고 있는 상태를 도시한 도면이고, 도 13은 펀칭가공컨베어에 지지되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명에 적용되는 펀칭머신 왕복대의 좌측면도이고 도 15는 정면도이며, 도 16은 도 15의 평면도이다.

도 17은 본 발명에 적용되는 수직 펀칭머신의 가공 상태를 나타내는 도면이다.

도 18은 본 발명에 적용되는 수평 펀칭머신의 가공 상태를 나타내는 도면이다.

도 19는 본 발명에 적용되는 수평 펀칭머신에 이동롤러가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.

도 20 및 도 21은 각기 ㄷ형 하부성형강판과 Z형 상부성형강판을 완제품 취출장치를 통해 적대대측으로 취출해 내는 작동상태를 도시한 도면이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 열연코일을 롤 포밍(Roll Forming)하여 제작된 3개의 성형강판을 고력볼트로 결합하여 상부가 개방된 U형 단면으로 구성되는 강판보에 콘크리트를 타설하여 일체화시킨 하이브리드 합성보에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 합성보를 구성하는 강판보의 사시도이고 도 2는 그를 이용한 합성보의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 강판보(1)는 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과, 1개의 ㄷ형 하부성형강판(3)을 포함하여 구성된다. 3개의 성형강판(2,2`,3)은 도시된 단면 형상을 가지도록 이 분야에서 공지된 방법으로 강판을 가공하여 제작될 수 있지만 생산성과 경제성을 고려할 때 열연코일을 롤 포밍(Roll Forming)하여 제작하는 것이 바람직하다.

2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)은 동일한 단면 형상을 가지며, 각각 상부판(2a)과, 상부판(2a)의 일단에서 수직으로 하향 연장된 측면판(2b) 및 측면판(2b)의 하단에서 상부판(2a)과 반대방향으로 평행하게 연장된 하부판(2c)으로 구성된다. 따라서 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)은 전체적으로 Z자 단면 형상을 가지게 된다.

상부판(2a)의 폭은 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 안정적으로 지지할 수 있는 길이에 의해 결정되고 하부판(2c)의 폭은 ㄷ형 하부성형강판(3)과 볼트 접합될 수 있는 결합면을 제공할 수 있는 길이에 의해 결정된다. 그러므로 상부판(2a)과 하부판(2c)의 폭은 서로 같거나 다를 수 있다. 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)은 서로 간격을 두고 철골 보의 중심을 지나는 수직선에 대해 대칭으로 배치되어 ㄷ형 하부성형강판(3)에 고력볼트(4)로 접합된다.

ㄷ형 하부성형강판(3)은 하부 수평판(3a)과, 하부 수평판(3a)의 양단에서 각각 수직으로 상향 연장된 수직판(3b,3b) 및 각 수직판(3b,3b)의 상단에서 하부 수평판(121)과 평행하게 내측으로 연장된 상부 수평판(3c,3c)으로 구성된다. 따라서 ㄷ형 하부성형강판(3)은 전체적으로 립(Lip)달린 ㄷ자 단면 형상이 된다. ㄷ형 하부성형강판(3)을 구성하는 강판은 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`) 보다 고강도의 강판 또는 더 두꺼운 강판을 사용하여 전체적으로 단면을 키우지 않고도 효율적으로 인장력에 저항할 수 있도록 할 수 있다.

본 실시예에서는 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상부 수평판(3c,3c)과 이들에 각각 결합되는 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 하부판(2c,2c)의 폭을 동일하게 구성하고 ㄷ형 하부성형강판(3)의 수직판(3b)과 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 측면판(2b,2b)을 동일선상에 위치하도록 배치하여 볼트 결합함으로써 ㄷ형 하부성형강판(3)에 의해 구성되는 하부 플랜지와 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 측면판(2b,2b)에 의해 구성되는 웨브가 서로 동일한 폭을 가지도록 하고, ㄷ형 하부성형강판(3)을 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)보다 고강도의 강판 또는 더 두꺼운 강판을 사용하여 ㄷ형 하부성형강판(3)에 발생하는 인장력에 효과적으로 저항하도록 구성하였다.

이상과 같이 구성된 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)은 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상부 수평판(3c)에 각각 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 하부판(2c,2c)을 맞댄 후 고력볼트(4)를 관통시키고 너트(N)를 체결하여 서로 결합시킨다. 이에 따라 본 실시예에 따른 강판보(1)는 ㄷ형 하부성형강판(3) 위에 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)가 간격을 두고 결합되어 전체적으로 상부가 개방된 U자형의 단면형상을 가지게 되고, 상부판(2a)은 상부 플랜지, 2b(112)은 웨브 그리고 ㄷ형 하부성형강판(3)은 하부 플랜지와 같이 거동하게 된다.

이처럼 본 실시예에서는 볼트 접합을 통해 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)를 결합하게 되는데 그 이유는 다음과 같다.

합성보에서 보의 외부를 이루는 강재와 내부의 콘크리트는 이질재료로서 외력에 대해 강재와 콘크리트의 접합면에서의 마찰력에 의해서만 저항하게 되어 일체화되기 어렵다. 콘크리트 부분은 인장력이 발생하는 중앙부를 포함하여 내력에 포함되지 않으므로 강재와 콘크리트가 분리되어도 큰 문제가 되지 않는다. 그러나 단부는 중립축 위치에 따라 보 내부의 일부 콘크리트가 압축을 받게 되므로 강재와 콘크리트의 일체성 확보가 필요하다. 이를 위해 본 실시예에서는 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)를 볼트 접합하여 볼트가 추가적으로 강재와 콘크리트의 분리를 억제하는 전단키 역할을 하도록 하였다.

또한, 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)을 서로 연결하도록 강판보(1)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 상부앵글(5)이 결합된다. 상부앵글(5)은 양단이 양측 Z형 상부성형강판(2,2`)의 측면판(2b)에 결합되는 것으로, 상부앵글(5)은 강판보(1)의 내부에 콘크리트를 타설할 때 굳지 않은 콘크리트의 측압에 의해 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`) 사이의 간격이 벌어지는 것을 방지하며 시공시 작업자의 발판으로 이용되며 고력볼트(4)와 더불어 강재와 콘크리트의 일체성을 도모하는 수단이다.

또한, 하부앵글(6)이 강판보(1)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 강판보(1)의 길이방향에 대해 수직한 방향으로 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 결합시키는 고력볼트(4) 체결 시 함께 설치한다. 하부앵글(6)이 설치됨으로써 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 결합시키는 고력볼트(4) 사이의 간격을 넓게 하더라도 충분한 접합강도를 확보할 수 있다.

또한, 콘크리트가 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상부 수평판(3c) 하부에도 밀실하게 채워질 수 있도록 하며, 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 하부판(2c,2c) 및 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상부 수평판(3c,3c)에 의해 콘크리트가 서로 분리되지 않도록 하기 위해 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 하부판(2c,2c) 및 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상부 수평판(3c,3c)에는 볼트 결합을 위한 볼트 체결공 사이마다 콘크리트 유동공(7)을 서로 연통되도록 별도로 천공한다.

이상과 같이 본 실시예에 따른 강판보(1)는 립 달린 ㄷ자 형상의 ㄷ형 하부성형강판(3) 상부에 서로 간격을 두고 Z형 상부성형강판(2,2`)을 볼트 접합하여 상부가 개방된 U자형의 단면 형상을 가지도록 구성한 것으로, 도 2에 도시된 것처럼, 슬래브 콘크리트 타설시 내부에 콘크리트가 채워지고 볼트 및 콘크리트 유동공에 의해 강판보(1)와 콘크리트가 일체로 합성되어 외력에 저항하는 합성보를 구성하게 된다.

이렇게 구성된 본 실시예에 따른 합성보에서 상부 플랜지 역할을 하는 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 상부판(2a)은 압축력을 슬래브 콘크리트와 분담하므로 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 안정적으로 지지할 수 있는 최소 크기가 되도록 구성하고 인장력을 많이 받게 되는 하부 플랜지 역할을 하는 ㄷ형 하부성형강판(3)은 상대적으로 고강도의 강판 또는 더 두꺼운 강판을 구성함으로써 외력에 대해 단면을 증가시키지 않고도 효율적으로 저항하는 단면이 된다.

또한 본 실시예에 따른 합성보는 강판보(1)의 내부에 콘크리트가 채워지는 형태가 됨으로써 처짐과 진동에 대해서도 효과적이다. 그러나 중앙부 하부는 인장력이 크게 발생하므로 인장력 발생부위의 콘크리트는 균열이 발생하면 이를 제어할 수 있는 별도의 수단이 필요하다. 이를 보완하고 ㄷ형 하부성형강판(3)의 내력을 증가시키기 위해 ㄷ형 하부성형강판(3)의 하부 수평판(3a) 상면에 길이방향으로 보강철근(8)을 설치한다. 보강철근(8)은 내력을 증가시킬 뿐만 아니라 콘크리트에 발생하는 균열과 균열 확장을 제어할 수 있다.

또한, 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 상부판(2a)의 상면에 상부로 돌출되게 강판보(1)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 시어커넥터(9)가 용접될 수 있다. 강판보(1) 단면 내부에 콘크리트가 타설될 때에는 별도의 공정을 거치지 않고 강판보(9) 상부에 형성되는 슬래브 콘크리트와 함께 타설된다. 이때, 시어커넥터(9)는 강판보(1) 상부에 타설되는 슬래브 콘크리트와 강판보(1)의 일체성을 도모한다.

앞선 실시예에서는 ㄷ형 하부성형강판(3)의 폭을 Z형 상부성형강판(2,2`)의 사이의 거리와 동일하게 구성되어 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)의 측면판(2b,2b)과 ㄷ형 하부성형강판(3)의 수직판(3b)이 동일선상에 구성되었으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 도 3에 도시된 바와 같이 ㄷ형 하부성형강판(3)의 폭을 Z형 상부성형강판(2,2`)의 사이의 거리보다 더 크게 구성할 수 있다.

상술한 바와 같이 ㄷ형 하부성형강판(3)을 Z형 상부성형강판(2,2`) 보다 고강도의 강판 또는 더 두꺼운 강판을 사용하여 인장력에 효과적으로 저항하도록 구성할 수 있으며 본 실시예와 같이 ㄷ형 하부성형강판(3)의 폭을 증가시킴으로서 외력에 대해 효율적으로 저항하는 단면으로 구성하여 장경간 및 고하중 건축물에 적용할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 하이브리드 합성보의 제작방법을 순차적으로 설명하기로 한다.

먼저, 도 4의 (a)와 같이 코일 강판(P)을 생산 장소로 이동시켜 설정된 폭으로 슬릿팅(slitting) 작업을 실시하여 (b)와 같이 상부재 반제품(P1)과 하부재 반제품(P2)을 제작한다. 슬릿팅(slitting) 작업은 주지의 슬릿팅 장치를 통해 이루어진다.

다음, 롤 포밍(Roll Forming) 제작방식으로 (c)와 같이 상부재 반제품(P1) 양단의 일정 폭을 각기 반대 방향의 직각방향으로 절곡시켜 Z형 상부성형강판(2,2`)을 형성한다. 그리고 하부재 반제품(P2)의 양단을 상방 및 내측방으로 2단 절곡시키는 성형 작업을 통해 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 제작한다.

그 다음, 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 후술할 하이브리드 포밍 펀칭전용기에 순차적으로 이송시켜 펀칭을 통해 각기 하부판(2c)과 상부 수평판(3c)에 도 5와 같이 볼트 체결공(2d,3d)을 형성시키는 단계를 갖는다.

여기서, 볼트 체결공을 형성시키기 위한 하이브리드 포밍 펀칭전용기에 대하여 살펴본다.

먼저, 도 6에서와 같이 하이브리드 포밍 펀칭 전용기는 공작물을 대기시키는 대기부(10), 대기부(10)로부터 반송되어온 공작물에 홀을 가공하는 공작물 가공부(11) 및 적재 위치로 가공물을 취출시키는 적재부(12)를 포함한다.

대기부(10)는 홀 작업 대기장에서 공작물을 대기시킨 후 공작물 가공부(11)로 공작물을 이송시켜 주는 기능을 수행한다. 대기부(10)는 도 7과 같이 대기측 프레임(10a)의 상부에 설치된 다수 개의 대기측 이송롤러(10b)를 통해 공작물을 지지하고 동시에 대기측 구동모터(10c)의 구동으로 다수 개의 대기측 이송롤러(10b)가 동시에 회전 구동하여 공작물을 공작물 가공부(11)로 이송시켜 준다. 이때 다수 개의 대기측 이송롤러(10b)는 체인(10d)을 매개로 구동모터(10c)의 회전축에 연결되어 모두가 동시에 동일 방향으로 회전하게 되어 있다. 이때 각 회전축상에는 동력전달을 위해 스프라켓 휠이 사용된다.

도 8 및 도 9와 같이 공작물 가공부(11)는 대기부(10)로부터 공작물을 이송받아 설정된 위치마다 도 5와 같이 Z형 상부성형강판(2)과 ㄷ형 하부성형강판(3)에 볼트 체결공(2d,3d)을 가공시킨다. 공작물 가공부(11)는 다수 개의 가공측 이송롤러(22)를 갖고 공작물을 일방향(좌측)에서 타방향(우측)으로 이송시키는 펀칭가공컨베어(20)가 구비된다. 다수 개의 가공측 이송롤러(22)는 컨베어 프레임(21)의 상부에 길이 방향으로 일정 간격마다 회전 가능하게 설치된다. 각 가공측 이송롤러(22)는 체인(도시안됨)을 통해 연결되어 구동모터(24)의 회전구동으로 동일 방향으로 동시에 회전하게 되어 있다. 가공측 이송롤러(22)는 도 10에서와 같이 외주면에 복수 개 이상의 원형 롤러(221)가 형성되어 있다. 본 실시 예에서 가공측 이송롤러(22)는 2개의 원형 롤러(221)가 있는 것과, 3개의 원형 롤러(221)가 있는 것이 서로 조합을 이루어 컨베어 프레임(21)에 배치되어 있다. 이같은 원형 롤러(221)의 갯수나 조합은 공작물의 형태에 따라 다르게 구성될 수 있다.

도 10 내지 도 13과 같이 컨베어 프레임(21)에는 ㄷ형 하부성형강판(3)과 Z형 상부성형강판(2)를 고정시키기 위해 이송 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개 이상의 클램핑장치(30)가 설치되어 있다.

클램핑장치(30)는 컨베어 프레임(21)의 상부측에 이웃한 가공측 이송롤러(22,22)의 사이에 위치하여 수평으로 고정 배치된 클램프 실린더(31)와, 클램프 실런더(31)의 작동로드에 연결되어 왕복 작동하는 가동 조우(32)와, 컨베어 프레임(21)의 상면에 고정 설치되어 가동 조우(32)의 이동을 안내함과 동시에 가동 조우(32)와 마주하는 간격을 좁혀 공작물의 Z형 상부성형강판(2)를 클램핑하는 고정 조우(33)를 포함한다. 상기 가동조우(32)에는 공작물의 ㄷ형 하부성형강판(3)를 클램핑하기 위해 탈착 가능한 하부재 고정용 분할 조우(34)를 더 갖는다.

도 8, 도 9 및 도 14 내지 도 16과 같이 펀칭가공컨베어(20)의 상방에 배치되어 공작물의 이송 방향(Y방향)을 따라 왕복 이송하는 펀칭머신 왕복대(40)가 설치되어 있다. 펀칭머신 왕복대(40)의 이송 안내를 위해 컨베어 프레임(21)의 양측에 길이 방향으로 왕복대 가이드 레일(29,29)이 설치되어 있다. 펀칭머신 왕복대(40)는 하부에 왕복대 가이드 레일(29,29)에 구름 운동하는 가이드 롤러(41,41)(41)가 설치되어 있다. 펀칭머신 왕복대(40)에는 왕복대 이송모터(42)가 장착되어 있고, 왕복대 이송모터(42)의 구동에 의해 펀칭머신 왕복대(40)가 왕복 이송하게 되어 있다. 이때 왕복대 이송모터(42)구동 제어에 따라 펀칭머신 왕복대(40)는 피치 이동을 하면서 설정된 펀칭 위치에 도달한다. 왕복대 이송모터(42)의 출력단에는 피니언 기어(42a)가 연결되어 있고, 이 피니언 기어는 도시안된 랙기어와 이맞물림되어져 있다. 이때 랙기어는 왕복대 가이드 레일(29,29)측에 설치될 수 있다.

도 17과 같이 펀칭머신 왕복대(40)에는 수직 방향(Z방향)으로 공작물에 펀칭홀을 형성시키는 수직 펀칭머신(50)이 설치되어 있다. 수직 펀칭머신(50)은 펀칭머신 왕복대(40)의 폭 방향(X방향)으로 이동가능하게 설치되고 동시에 스프링(57)으로 지지되어 있는 수직이송판(51)과, 수직이송판(51)의 하부측에 한 쌍의 수직 펀칭 다이(521a,521b)를 갖고 수직 방향으로 설치된 수직 펀칭 블록(52)과, 수직 펀칭 다이(521a,521b)와 일직선상으로 마주하는 수직 천공펀치(531a,531b)를 작동단에 갖고 수직 펀칭블록(52)에 장착된 한 쌍의 수직 펀칭 유압실린더(53a,53b)로 구성되어 있다. 이때 스프링(57)은 지지로드(56)를 매개로 수직이송판(51)을 지지한다.

여기서 수직이송판(51)은 펀칭머신 왕복대(40)의 상면에 설치된 가이드 레일(45)에 슬라이딩 결합되어 있는 ㄱ자 형태의 수직이송판 지지대(55)에 슬라이딩 결합되어 상하로 이동가능하게 설치된다. 또한 수직이송판 지지대(55)에는 도 8a와 같이 펀칭머신 왕복대(40)의 전면에 구름 접촉되어 있는 지지롤러(46)가 설치되어 있다.

또한 수직펀칭 블록(52)의 하부측에 ㄷ형 하부성형강판(3)에 접촉하여 회전 가능하게 구름 운동하는 수직펀칭블록 지지롤러(58)가 설치되어 있다. 수직펀칭블록 지지롤러(58)는 도 17과 같이 펀칭머신 왕복대(40)의 이송시 ㄷ형 하부성형강판(3)과 접촉하여 구름운동하면서 수직펀칭머신(50)의 이송을 지지한다.

도 15 및 도 16과 같이 수직 펀칭머신(50)의 일측에 수평 펀칭머신(60)이 배치되어 있다. 수평 펀칭머신(60)은 펀칭머신 왕복대(40)에 폭 방향으로 이동가능하게 설치되어 Z형 상부성형강판(2)에 수평 방향으로 측면 홀을 형성시킨다.

도 18은 본 발명에 적용되는 수평 펀칭머신의 가공 상태를 나타내는 도면이고, 도 19는 본 발명에 적용되는 수평 펀칭머신에 이동롤러가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.

수평 펀칭머신(60)은 도 18과 같이 펀칭머신 왕복대(40)에 폭 방향(X방향)으로 이동가능하게 설치된 수평이송판(61)과, 수평 펀칭 다이(621)를 갖고 수평이송판(61)의 하부측에 장착되어 있는 수평 펀칭 블록(62)과, 수평펀칭 다이(621)와 일직선상으로 마주하는 수평 천공펀치(631)를 작동단에 갖고 수평 펀칭 블록(62)에 장착되어 있는 수평 펀칭 유압실린더(63)로 구성되어 있다.

이때 수평이송판(61)은 스프링(67)으로 지지되어 있는 지지로드(66)에 연결되어 있다. 펀칭머신 왕복대(40)의 상면에 설치된 가이드 레일(45)에 슬라이딩 결합되어 있는 수평이송판 지지대(65)에 슬라이딩 결합되어 상하로 이동가능하게 설치된다.

여기서 수직이송판 지지대(55)는 도 16과 같이 펀칭머신 왕복대(40)의 상면에 설치된 포지션 실린더(70)에 연결되어 좌우 측면 홀의 가공 위치가 결정되고, 동시에 포지션 실린더(70) 작동로드(70a)의 일개소에 한 쌍으로 삽입된 제1복귀스프링(72)에 지지되어 펀칭시 폭 방향 유동이 일어나게 되어 있다.

이때, 한 쌍의 제1복귀스프링(72)은 포지션 실린더(70) 작동로드에 삽입되어 수직이송판 지지대(55)에 고정된 고정블록(55a)과 포지션 실린더(70)의 작동로드에 고정된 가동블록(71)과의 사이에 위치되어 있다.

이때 측면 홀의 가공 위치의 결정 확인은 포지션 실린더(70)의 작동로드에 설치된 감지도그(73)와, 감지도그(73)의 3위치를 검출하는 3개의 감지센서(74)에 의해 이루어지게 되어 있다.

따라서 포지션 실린더(70)가 중립 위치(N)에 있다가 작동하는 방향에 따라 한 쌍의 제1복귀스프링(72)중 어느 하나가 압축되어 상면측 좌우의 홀 가공 위치가 결정되고, 홀 가공 후에는 압축된 제1복귀스프링(72)의 반발력으로 펀칭 동작이 원위치로 복귀하게 된다.

또한, 수평이송판(61)은 펀칭머신 왕복대(40)의 폭 방향으로 이동가능하게 설치된 수평이송판 지지대(65)에 상하로 이동가능하게 지지되고, 수평이송판 지지대(65)는 펀칭머신 왕복대(40)의 상면에 설치된 포지션 실린더(70)의 작동로드의 타개소에 한 쌍으로 삽입된 제2복귀스프링(72)에 지지되어 측면 펀칭시 폭 방향 유동이 일어나게 되어 있다. 이때 한 쌍의 제2복귀스프링(72)은 상기한 한 쌍의 제1복귀스프링(72)과 동일한 블록 구조를 이용하여 설치된다.

한편, 수평펀칭 블록(62)에는 Z형 상부성형강판(2)에 접촉하여 회전 가능하게 구름 운동하는 수평펀칭블록 지지롤러(69)가 설치된다. 수평펀칭블록 지지롤러(69)는 도 21과 같이 펀칭머신 왕복대(40)의 이송시 Z형 상부성형강판(2)과 접촉하여 구름운동하면서 수평펀칭머신(60)의 이송을 지지한다.

적재부(12)에는 펀칭가공컨베어(20)으로부터 가공이 완료된 공작물을 적재 위치로 취출하기 위해 도 20 및 도 21과 같이 완제품 취출장치(100)가 설치된다.

완제품 취출장치(100)는 공작물의 길이에 해당하는 길이를 갖는 취출 프레임(102)과, 취출 프레임(102)의 상부에 일정 간격마다 설치되어 정해진 위치까지 공작물을 이송시키는 다수 개의 적재측 이송롤러(104)와, 취출 프레임(102)의 상부 일측에 일단이 힌지 연결되어 적재측 이송롤러(104)에 지지되어 있는 공작물의 하방에 수평 배치되어 있는 다수 개의 취출 아암(106)과, 일단이 취출 프레임(102)측에 고정되고 작동단이 각 취출 아암(106)의 타단에 힌지 연결되어 취출 아암(106)을 한 쪽 방향으로 일으켜 세우는 취출실린더(108)와, 다수 개의 적재측 이송롤러(104)를 구동시키는 적재측 구동모터(109)를 포함한다.

이때 적재측 구동모터(109)는 체인을 매개로 연결된 다수 개의 적재측 이송롤러(104)를 동시에 일방향으로 회전 구동시키게 되어 있다.

이와 같이 구성된 하이브리드 포밍 펀칭 전용기를 이용한 Z형 상부성형강판(2)과 ㄷ형 하부성형강판(3)에 홀 가공 동작을 설명한다. ㄷ형 하부성형강판(3), Z형 상부성형강판(2)의 홀 가공순서로 설명한다.

<ㄷ형 하부성형강판 홀 가공>

먼저, ㄷ형 하부성형강판(3)은 도 6 및 도 7의 대기부(10)에 로딩된다. 즉 ㄷ형 하부성형강판(3)은 대기부(10)의 대기측 이송롤러(10b)의 상면에 윈치 장비를 이용하여 올려진다.

다음, 대기측 구동모터(10c)의 구동으로 대기부(10)측 ㄷ형 하부성형강판(3)은 대기측 이송롤러(10b)의 회전 운동으로 공작물 가공부(11)로 이송된다.

이때 공작물 가공부(11)에서는 가공측 가공측 이송롤러(22)가 가공측 구동모터(24)로 회전 구동하여 대기부(10)에서 넘어오는 ㄷ형 하부성형강판(3)을 밑면에서 넘겨 받는다. 따라서 공작물 가공부(11)의 펀칭가공컨베어(20)의 상면에 도 10 및 도 11과 같이 ㄷ형 하부성형강판(3)이 위치된다. 이때 공작물 가공부(11)에서 ㄷ형 하부성형강판(3)의 이동을 멈춤시키기 위한 가공측 구동모터(24)의 제어는 예로 감지센서를 이용할 수 있다.

ㄷ형 하부성형강판(3)의 이송이 완료되면, 도 10과 같이 클램핑장치(30)의 클램프 실린더(31)가 작동하여 하부재 고정용 분할조우(34)가 고정 조우(33)측으로 이동하여 ㄷ형 하부성형강판(3)을 고정시킨다.

이때 펀칭머신 왕복대(40)는 컨칭 가공 컨베어(20)의 말단(펀칭 가공이 시작되는 위치로서 도 6에서 우측단이 됨)에서 대기하여 수직 펀칭머신(50)의 펀칭다이(521a,521b)가 도 17과 같이 ㄷ형 하부성형강판(3)의 내부에 위치하게 된다.

그 다음, 펀칭 가공할 기준면을 셋팅하는 작업을 한다. 이는 수직 펀칭블록(52)의 전면에 설치된 위치게이지(도시안됨)를 통하여 이루어질 수 있다. 위치게이지를 ㄷ형 하부성형강판(3)의 시작단에 일치시킴으로써 기준면을 잡는다.

그 다음, 펀칭머신 왕복대(40)의 일측면에 구비된 제어판(미도시)에서 '상면' 버튼을 선택한 후 작업속도, 제품길이, 단부/여장, 홀수량, 홀간 거리를 셋팅시킨 후 가공프로그램을 작동시킨다.

작동이 개시되면, 펀칭머신 왕복대(40)가 설정 위치로 이동하고 수직 펀칭머신(50)의 수직 펀칭실린더(53a,53b)를 순차적으로 하강 작동시켜 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상부 수평판(3c,3c)에 볼트 체결공(3d,3d)을 가공시킨다. 수직 펀칭실린더(53a,53b)가 하강 작동하는 경우 천공펀치(531a,531b)는 각각 펀칭다이(521a,521b)와 협력하여 전단력을 발휘한다.

이때 펀칭 동작 후 수직 펀칭머신(50)은 양쪽 홀의 중간 위치로 복귀한다. 이러한 복귀 동작은 수직이송판(51)을 펀칭머신 왕복대(40)에서 이송시키는 도 8c의 포지션실린더(70)에 의해 이루어지고, 또한 포지션실린더(70)의 동작 거리에 따라 중립 위치에서 좌우측 상면 홀의 거리가 결정된다.

이같이 최초로 펀칭 홀이 가공되면 펀칭머신 왕복대(40)는 설정된 피치 이송을 반복적으로 하고, 피치 이송을 마칠 때마다 수직 펀칭실린더(53a,53b)의 하강 작동으로 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상면 좌우측 홀을 연속하여 가공하게 된다. 이때 펀칭머신 왕복대(40)의 이송은 왕복대 이송용 구동모터(42)의 구동 제어로 이루어진다.

그 다음, ㄷ형 하부성형강판(3)의 펀칭 가공이 완료되면, 가공측 구동모터(24)가 구동하여 가공측 가공측 이송롤러(22)에 의해 ㄷ형 하부성형강판(3)는 적재부(12)로 배출된다.

적재부(12)에서는 가공측 구동모터(24)와 함께 적재측 구동모터(109)가 구동하여 적재측 이송롤러(104)에 의해 ㄷ형 하부성형강판(3)을 공작물 가공부(11)로부터 넘겨 받는다.

그 다음, 적재부(12)로 ㄷ형 하부성형강판(3)의 이송이 완료되면, 도 20과 같이 취출실린더(108)가 작동하여 취출 아암(106)을 적재대(200)가 있는 한쪽으로 들어올리게 된다. 따라서 취출 아암(106)에 의해 ㄷ형 하부성형강판(3)가 한쪽으로 기울어져 자중에 의해 미끄러져 적재대(200)로 이동되어 적재된다.

이후, 펀칭머신 왕복대(40)는 다시 최초 위치로 복귀하여 가공을 대기하게 된다.

< Z형 상부성형강판 홀 가공>

먼저, Z형 상부성형강판(2)은 ㄷ형 하부성형강판(3)과 동일하게 대기부(10)에서 대기한 후 동일한 수단을 거쳐 공작물 가공부(11)로 이송 완료된다.

그 다음, 공작물 가공부(11)로 Z형 상부성형강판(2)이 옮겨지면, 도 12 및 도 13과 같이 클램프 실린더(31)가 작동하여 가동조우(32)와 고정 조우(33)의 간격이 좁아져 Z형 상부성형강판(2)을 고정한다. 이때 Z형 상부성형강판(2)에 펀칭 될 부분은 도 15 및 도 18과 같이 수평펀칭머신(60)의 수평 펀칭 다이(621)측에 놓여지게 된다.

그 다음, Z형 상부성형강판(2)의 펀칭 가공할 기준면을 셋팅하는 작업을 한다. 이는 수평 펀칭 블록(52) 전면에 설치된 위치게이지(미도시)를 통하여 이루어질 수 있다. 위치게이지를 Z형 상부성형강판(2)의 시작단에 일치시킴으로써 기준면을 잡는다.

그 다음, 작업자는 동일한 제어부에서 '측면' 버튼을 선택한 후 작업속도, 제품길이, 단부/여장, 홀수량, 홀간거리를 셋팅시킨 후 작동을 개시시킨다.

이후, 펀칭머신 왕복대(40)는 Z형 상부성형강판(2)의 기준면에서 일정 위치로 왕복대 이송용 구동모터(42)의 구동으로 이동한 후 수평펀칭 유압실린더(63)가 작동하여 Z형 상부성형강판(2)의 하부판(2c)에 도 18과 같이 볼트 체결공(2d)을 가공시킨다. 수평펀칭 유압실린더(63)가 작동하는 경우 수평천공펀치(63)는 수평 펀칭다이(621)와 협력하여 전단력을 발휘한다.

이같이 최초로 Z형 상부성형강판(2)에 펀칭 홀이 가공되면 펀칭머신 왕복대(40)는 설정된 피치 이송을 반복적으로 하고, 피치 이송을 마칠 때마다 수평펀칭 유압실린더(63)가 작동하여 측면 홀을 연속하여 가공하게 된다. 이때 펀칭머신 왕복대(40)의 이송은 왕복대 이송용 구동모터(42)의 구동으로 이루어진다.

그 다음, Z형 상부성형강판(2)의 홀 펀칭 가공이 완료되면, 가공측 구동모터(24)가 구동하여 가공측 가공측 이송롤러(22)에 의해 Z형 상부성형강판(2)은 적재부(12)로 배출된다.

적재부(12)에서는 완제품 취출장치(100)에 의해 가공측 구동모터(24)와 함께 적재측 구동모터(109)가 구동하여 적재측 이송롤러(104)에 의해 Z형 상부성형강판(2)을 공작물 가공부(11)로부터 넘겨 받는다.

그 다음, 적재부(12)로 Z형 상부성형강판(2)의 이송이 완료되면, 도 21과 같이 취출실린더(108)가 작동하여 취출 아암(106)을 적재대(200)가 있는 한쪽으로 들어올리게 된다. 따라서 취출 아암(106)에 의해 Z형 상부성형강판(2)이 한쪽으로 기울어져 자중에 의해 미끄러져 적재대(200)로 이동되어 적재된다.

그 다음, 도 5의 볼트 체결공(2d,3d)을 일치시킨 후 도 1과 같이 2개의 Z형 상부성형강판(2,2')과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 고력볼트(4)로 결합하여 강판보(1)가 제작 완성된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 하이브리드 포밍 빔의 제작 과정 중 홀 가공시 하이브리드 포밍 펀칭전용기를 적용함으로써 철판을 움직여서 펀칭을 수행하는 기존의 철판 범용기와 비교하면, 수직 펀칭머신(50)과 수평 펀칭머신(60)이 위치이동하여 홀을 가공함으로써 소재의 크기와 무게에 제한이 없고, 소재의 형상이 밴딩이 되어도 자유 운동으로 치수 오차가 최소화되며, 소재의 길이 입력으로 자동 홀 가공이 이루어져 숙련공이 불필요하고,대량 소품종 및 소량 대품종 모두에 적합하다.

또한, 작업자가 들고 다니면서 원하는 위치에서 펀칭작업을 하는 이동식 수동 펀칭기에 비교해 볼 때, 마킹작업이 필요없어져 작업속도가 향상된다.

또한, 기계 본체 고정 후 형강류 이동하여 드릴 작업하는 자동 형강 드릴링 머신과 비교해 볼 때, 소재 클램핑이 전체적으로 이루어져 소재 손실이 없고, 펀칭 작업으로 생산성이 10배 이상 향상되며, 드릴연마기 등의 부대설치가 필요 없고, 사용법만 익히면 초보자도 작업이 가능하며, 소모품 비용이 적은 이점을 갖는다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

본 발명의 하이브리드 합성보는 발생하는 응력을 고려하여 이종강판 또는 이종두께의 강판을 롤 포밍한 부재를 결합하여 단면을 구성하고 단면의 내부에 콘크리트를 타설하여 강재 부재와 콘크리트를 일체화한 것으로서 효율적이고 경제적인 합성보 구현이 가능하며, 홀 가공 단계에서 하이브리드 포밍펀칭 전용기를 사용함으로써 소재의 크기와 무게에 제한이 없고, 소재의 형상이 밴딩이 되어도 자유 운동으로 치수 오차가 최소화되며, 소재의 길이 입력시 자동 설정으로 숙련공이 불필요하고, 대량 소품종, 소량 대품종 모두에 적합한 매우 유용한 발명이다.

Claims

상부판(2a)과, 상부판(2a)의 일단에서 수직으로 하향 연장된 측면판(2b) 및 측면판(2b)의 하단에서 상부판(2a)과 반대방향으로 평행하게 연장된 하부판(2c)으로 구성되고, 상부판(2a)이 외측으로 향하도록 서로 대칭되도록 길이방향으로 평행하게 배치되는 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`);

하부 수평판(3a)과, 하부 수평판(3a)의 양단에서 각각 수직으로 상향 연장된 수직판(3b,3b) 및 각 수직판(3b,3b,)의 상단에서 하부 수평판(3a)과 평행하게 내측으로 연장된 상부 수평판(3c,3c)으로 구성되고, 상부 수평판(3c,3c)이 Z형 상부성형강판(2,2`)의 하부판(2c,2c)에 고력볼트(4)로 결합되는 ㄷ형 하부성형강판(3); 및

2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)으로 둘러싸인 U자형 공간에 타설되어 일체화되는 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)은 열연코일을 롤 포밍하여 제작되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

ㄷ형 하부성형강판(3)은 Z형 상부성형강판(2,2`)보다 고강도의 강판 또는 더 두꺼운 강판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

길이방향을 따라 일정간격으로 양단이 양측 Z형 상부성형강판(2,2`)의 측면판(2b)에 결합되어 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)을 서로 연결하는 상부앵글(5)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

길이방향을 따라 일정간격을 두고 양단부가 2개의 Z형 상부성형강판(2,2`)과 ㄷ형 하부성형강판(3)과 함께 고력볼트(4)로 결합되는 하부앵글(6)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

Z형 상부성형강판(2,2`)의 하부판(2c,2c)과 ㄷ형 하부성형강판(3)의 상부 수평판(3c)에는 콘크리트 유동공(7)이 서로 연통되도록 천공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

ㄷ형 하부성형강판(3)의 하부 수평판(3a) 상면에는 길이방향으로 보강철근(8)이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

길이방향을 따라 일정간격으로 Z형 상부성형강판(2,2`)의 상부판(2a,2a)의 상면에 상부로 돌출되도록 시어커넥터(9)가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
제1항에 있어서,

ㄷ형 하부성형강판(3)의 하부 수평판(3a)의 폭이 Z형 상부성형강판(2,2`)의 측면판(2b,2b) 사이의 거리보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보.
적재된 코일 강판(P)을 생산 장소로 이동시켜 설정된 폭으로 슬릿팅 작업을 실시하여 상부재 반제품(P1)과 하부재 반제품(P2)을 제작하는 단계와;

상부재 반제품(P1) 양단의 일정 폭을 각기 반대 방향의 직각방향으로 절곡시켜 상부판(2a)과 하부판(2c)을 형성하고, 하부재 반제품(P2)의 양단을 상방 및 내측방으로 2단 절곡시켜 수직판(3b)과 상부 수평판(3c)을 형성시키는 성형 작업을 통해 2개의 Z형 상부성형강판(2,2')과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 제작하는 단계와;

2개의 Z형 상부성형강판(2,2')과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 하이브리드 포밍 펀칭전용기에 순차적으로 이송시켜 펀칭을 통해 각기 하부판(2c)과 상부 수평판(3c)에 볼트 체결공(2d,3d)을 형성시키는 단계와;

볼트 체결공(2d,3d)을 일치시킨 후 2개의 Z형 상부성형강판(2,2')과 ㄷ형 하부성형강판(3)을 고력볼트(4)로 결합하는 단계와;

2개의 Z형 상부성형강판(2,2')의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고, 2개의 Z형 상부성형강판(2,2')의 길이방향에 대해 수직한 방향으로, 2개의 Z형 상부성형강판(2,2')의 하부판(2c) 상면에 2개의 Z형 상부성형강판(2,2')와 ㄷ형 하부성형강판(3)를 결합하도록 하부앵글(6)을 결합하는 단계와;

2개의 Z형 상부성형강판(2,2')과 ㄷ형 하부성형강판(3)으로 둘러싸인 공간에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 10항에 있어서,

하이브리드 포밍 펀칭전용기는,

상부에 일정 간격마다 설치되어 회전 구동되는 다수 개의 가공측 이송롤러를 갖고 공작물을 일방향에서 타방향으로 이송시키는 펀칭가공컨베어(20)와;

펀칭가공컨베어(20)에 공작물 이송 방향으로 일정 간격을 두고 설치되어 공작물을 고정시키는 복수 개 이상의 클램핑장치(30)와;

펀칭가공컨베어(20)의 상방에 배치되어 공작물 이송 방향을 따라 왕복 이송가능하게 설치된 펀칭머신 왕복대(40)와;

펀칭머신 왕복대(40)에 설치되어 수직 방향으로 공작물에 홀을 형성시키는 수직 펀칭머신(50); 및 수직 펀칭머신(50)의 일측에 배치되어 공작물에 수평 방향으로 홀을 형성시키는 수평 펀칭머신(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 11항에 있어서,

클램핑장치(30)는,

펀칭가공컨베어(20)의 컨베어 프레임(21) 상면에 고정된 클램프 실린더(31)와;

클램프 실런더(31)의 작동로드에 연결되어 왕복 작동하는 가동 조우(32)와;

컨베어 프레임(21)측에 고정 설치되어 가동조우(32)의 이동을 안내함과 동시에 가동 조우(32)와 마주하는 간격을 좁혀 Z형 상부성형강판(2)을 클램핑하는 고정 조우(33)를 포함한 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 12항에 있어서,

가동조우(32)에는 ㄷ형 하부성형강판(3)을 클램핑하기 위해 탈착 가능한 하부재 고정용 분할 조우(34)를 더 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 11항에 있어서,

수직 펀칭머신(50)은,

펀칭머신 왕복대(40)의 폭 방향으로 이동가능하게 설치된 수직이송판 지지재(55)의 전면에 상하로 이동가능하게 슬라이딩 결합되고 동시에 스프링수단으로 지지되어 있는 수직이송판(51)과;

한 쌍의 수직 펀칭 다이(521a,521b)를 갖고 상기 수직이송판(51)의 하부에 장착된 수직 펀칭 블록(52)과;

수직 펀칭 다이(521a,521b)와 일직선상으로 마주하는 수직 천공펀치(531a,531b)를 작동단에 갖고 수직 펀칭블록(52)에 장착된 한 쌍의 수직 펀칭 유압실린더(53a,53b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 11항에 있어서,

수평 펀칭머신(60)은,

펀칭머신 왕복대(40)에 스프링수단으로 지지되어 있는 수평이송판(61)과;

수평이송판(61)의 하부측에 장착되고 수평 펀칭 다이(621)를 갖는 수평 펀칭 블록(62)과;

수평 펀칭 블록(62)에 장착되어 작동단에 수평 펀칭 다이(621)와 일직선상으로 마주하는 수평 천공펀치(63)를 작동단에 갖는 수평 펀칭 유압실린더(63)로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 14항에 있어서,

수직이송판 지지대(55)는 펀칭머신 왕복대(40)의 상면에 설치된 포지션 실린더(70)에 연결되어 좌우 측면홀의 가공 위치가 결정되고, 동시에 포지션 실린더(70)의 작동로드의 일개소에 한 쌍으로 삽입된 제1복귀스프링(72)에 지지되어 펀칭시 폭 방향 유동이 일어나는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 15항에 있어서,

수평이송판(61)은 펀칭머신 왕복대(40)의 폭 방향으로 이동가능하게 설치된 수평이송판 지지대(65)에 상하로 이동가능하게 지지되고;

수평이송판 지지대(65)는 펀칭머신 왕복대(40)의 상면에 설치된 포지션 실린더(70)의 작동로드의 타개소에 한 쌍으로 삽입된 제2복귀스프링(72)에 지지되어 측면 펀칭시 측면 방향으로 유동이 일어나는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 11항에 있어서,

펀칭가공컨베어(20)의 공작물 배출구측에 완제품 취출장치(100)가 더 구성되고,

완제품 취출장치(100)는,

취출 프레임(102)과;

취출 프레임(102)의 상부에서 구동모터(109)에 의해 회전 구동하여 정해진 위치까지 공작물을 이송시키는 다수개의 이송롤러(104)와;

취출 프레임(102)의 상부 일측에 일단이 힌지 연결되어 이송롤러(104)에 지지되어 있는 공작물의 하방에 수평 배치되어 있는 취출 아암(106)과;

일단이 취출 프레임(102)측에 고정되고 작동단이 상기 취출 아암(106)의 타단에 힌지 연결되어 취출 아암(106)을 한 쪽 방향으로 일으켜 세우는 취출실린더(108)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 14항에 있어서,

수직펀칭 블록(52)의 하부측에 ㄷ형 하부성형강판(3)에 접촉하여 회전 가능하게 구름 운동하는 수직펀칭블록 지지롤러(58)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.
제 11항에 있어서,

수평펀칭 블록(62)의 하부측에 Z형 상부성형강판(2)에 접촉하여 회전 가능하게 구름 운동하는 수평펀칭블록 지지롤러(69)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 합성보의 제작 방법.