KR101798612B1 - 소재 다단연속 성형설비 - Google Patents

소재 다단연속 성형설비 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 소재 다단연속 성형설비는, 연속적으로 공급되는 소재를 롤포밍하는 롤포밍유닛; 및 상기 롤포밍유닛의 전단에 배치되어, 상기 소재를 롤포밍하기 전에 고주파가열한 후 냉각시키는 열처리부;를 포함한다.

Description

소재 다단연속 성형설비{EQUIPMENT FOR MULTISTEP CONTINUOUS FORMING MATERIAL}
본 발명은 소재 다단연속 성형설비로서, 소재를 다단연속 성형하는 소재 다단연속 성형설비에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 핫스탬핑 설비를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래기술에 따른 롤포밍 설비를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존의 핫스탬핑 공정은 보론강(boron steel) 재질의 특성을 감안하여 블랭크(blank) 소재(1)를 LNG가스가열로 또는 전기가열로(13)에서 950℃이상의 온도로 가열 후, 스탬핑유닛(14)에서 열간성형과 급속냉각을 동시에 실시하여 1.5GPa급 정도의 고강도 강성을 갖는 부품을 제조한다. 이때, 도면부호 11은 언코일러, 12는 소재커팅유닛, 15는 최종커팅유닛이다.
그리고, 도 2를 참조하면, 롤포밍공정은 다단으로 구성된 롤포밍유닛(23)을 이용하여 연속적으로 성형하는 대표적인 판재성형 공법으로 1.0GPa급 이상의 고강도 소재(1)를 성형할 수 있다. 이때, 도면부호 21은 언코일러, 22는 피딩유닛, 24는 레벨러, 25는 커팅유닛이다.
그런데, 도 1의 핫스탬핑 공정에서는 연속되는 소재에 대한 성형을 할 수 없고, 도 2의 롤포밍공정에서는 공정 전에 소재의 가열 및 냉각과정이 없기 때문에 1.5GPa급 정도의 고강도 강성을 가진 소재를 성형할 수 없는 한계점이 있다.
나아가, LNG가스가열로에서는 LNG가스의 연소열을 이용하고, 전기가열로에서는 전기의 저항열을 이용하여 소재인 강판을 가열하기 때문에, 초고강도에는 미치지 못하면서 강도도 균일하지 않고, 아울러 소비에너지 비용도 과도하게 소모되는 문제점이 있다.
또한, LNG가스가열로와 전기가열로에서는 소재의 가열시간도 약 5분 정도로 길기 때문에, 제품생산성이 저하되는 한계점이 있다.
아울러, LNG가스가열로와 전기가열로에서는 소재가 내부에 배치된 컨베이이어에 의해 이송되는 과정에 가열되기 때문에, 소재가 충분히 가열되기 위해서 가열로 자체의 크기가 크게 설계됨에 따라, 설치면적이 과도하게 큰 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고강도 강성을 가진 제품을 생산할 수 있고, 아울러 연속적인 소재 공급에 따른 롤포밍에 의해 고강도 강성을 가진 제품의 생산성을 증대시킬 수 있으며, 나아가 초고강도로서 강도가 균일한 제품을 생산하면서도 소비에너지 비용을 낮추고, 가열시간을 단축하고 설치공간도 줄여서 생산성을 증대시키는 소재 다단연속 성형설비를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 다단연속 성형설비는, 연속적으로 공급되는 소재를 롤포밍하는 롤포밍유닛; 및 상기 롤포밍유닛의 전단에 배치되어, 상기 소재를 롤포밍하기 전에 고주파가열한 후 냉각시키는 열처리부;를 포함한다.
여기에서, 상기 열처리부는, 상기 소재를 고주파로 가열하는 가열유닛; 및 상기 가열유닛의 직후단에 배치되어, 가열된 상기 소재가 경화되도록 상기 소재를 냉각시키는 냉각유닛;을 구비할 수 있다.
이때, 상기 가열유닛은, 상기 가열유닛과 냉각유닛 사이의 상기 소재가 상기 냉각유닛 측으로 하방 경사지도록, 상기 냉각유닛 측으로 하방 경사지게 배치되거나 출구가 상기 냉각유닛보다 높게 배치될 수 있다.
또한, 상기 냉각유닛은, 상기 소재를 균일하게 냉각하도록 침지냉각방식으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 냉각유닛은, 냉각수가 수용되어 침지되는 상기 소재를 냉각시키는 냉각칸과, 상기 냉각칸에 연통되며 상기 냉각칸으로부터 유입된 냉각수의 온도를 제어하는 제어칸을 가진 수조; 상기 냉각칸에 장착된 온도센서와, 상기 제어칸에 장착되며 상기 온도센서와 전기적으로 연계되어 상기 제어칸에 유입된 냉각수의 온도를 조절하는 쿨러를 가진 냉각제어기; 및 상기 냉각칸과 제어칸을 연결하는 순환관과, 상기 순환관에 장착되어 상기 제어칸의 냉각수를 상기 냉각칸으로 순환시키는 순환펌프를 가진 순환기기;를 구비할 수 있다.
이때, 상기 냉각칸에는 냉각수가 상기 제어칸으로 유동되기 전에 이물질을 필터링하도록 필터가 장착될 수 있다.
그리고, 상기 롤포밍유닛은, 상기 소재의 굴곡부 곡률반지름이 두께 대비 4배 내지 5배수로 형성되도록 롤포밍할 수 있다.
나아가, 본 발명은, 상기 열처리부의 전단에 배치되어, 상기 소재의 일부분을 천공하는 프리피어싱유닛;을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 프리피어싱유닛은, 상기 소재의 상측에서 복수 개가 상기 소재의 폭방향으로 서로 이격되게 배치되며, 종방향 왕복운동하면서 상기 소재를 펀칭하는 상부펀칭부재; 및 상기 상부펀칭부재가 하강하면서 상기 소재를 펀칭 시, 상기 소재의 하측에서 상기 상부펀칭부재와 맞물리도록 배치된 하부서브부재;를 구비할 수 있다.
이때, 복수 개의 상기 상부펀칭부재는, 상기 소재의 폭방향으로 서로 독립적으로 이동되고, 복수 개의 상기 하부서브부재는, 복수 개의 상기 상부펀칭부재와 연동되어 상기 소재를 사이에 두고 상기 상부펀칭부재에 대응되는 위치로 이동될 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 롤포밍유닛의 후단에 배치되어, 연속공급되는 상기 소재를 일정 길이로 연속커팅하는 최종커팅유닛;을 더 포함하며, 상기 최종커팅유닛은, 상기 소재를 폭방향으로 커팅하는 커팅부재; 및 상기 커팅부재를 상기 소재의 공급이송속도로 상기 소재의 이송방향으로 이동시키는 이동부재;를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 최종커팅유닛은, 상기 소재에서 상기 프리피어싱유닛에 의해 천공된 천공부분을 감지하는 천공감지센서; 및 상기 이동부재에 설치되며, 상기 천공감지센서가 전기적으로 연계되어, 상기 천공감지센서로부터 수신된 천공부분의 위치로 상기 커팅부재의 위치를 조정하는 위치조정부재;를 더 구비할 수 있다.
한편, 상기 가열유닛은, 소재가 통과되도록 구성되는 장치하우징; 상기 장치하우징에 제공되며, 상기 장치하우징에 장입된 소재를 고주파로 균일하게 가열하도록 구성되는 가열수단;을 구비하며, 상기 가열수단은, 상기 장치하우징 내에서 상기 소재가 통과되는 통과홀이 형성된 코어부재; 및 상기 코어부재의 둘레에 배치되어 고주파를 발생시키는 워크코일;을 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 가열수단은, 상기 장치하우징 내에서 상기 코어부재의 둘레 공간에 충진된 절연재질의 충진재;를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 가열수단은, 상기 장치하우징 내에서 상기 장치하우징과 코어부재를 연결하면서, 상기 코어부재의 변형을 차단하도록 상기 코어부재를 지지하는 서포트부재;를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 장치하우징에는 상기 통과홀과 연통되게 외부로부터 이어진 센서홀이 형성되며, 본 발명은 상기 센서홀에 설치되며, 상기 가열수단에 의해 가열되는 상기 소재의 온도 및 상기 장치하우징 내부의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서 및 워크코일과 연계되어, 상기 온도센서에 의한 온도측정값을 데이터로 하여 상기 워크코일의 고주파 및 냉각을 제어하는 제어수단;을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 소재 다단연속 성형설비는, 롤포밍유닛의 전단에 소재를 고주파가열한 후 냉각시키는 열처리부가 구성됨으로써, 롤포밍공정 전에 소재를 열처리부에서 고주파가열 및 냉각함으로써, 고강도 강성을 가진 제품을 생산할 수 있으며, 아울러 연속적인 소재 공급에 따른 롤포밍에 의해 고강도 강성을 가진 제품의 생산성을 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 롤포밍유닛이 소재의 굴곡부 곡률반지름이 두께 대비 4배 내지 5배수로 형성되도록 롤포밍하는 구성을 취함으로써, 열처리부에 의해 가열 및 냉각처리되어 고강도의 강도를 가진 소재에 대한 크랙 및 균열을 방지하고 아울러 변형 및 뒤틀림도 방지할 수 있는 장점을 지닌다.
아울러, 본 발명은 열처리부의 전단에 프리피어싱유닛이 구성됨으로써, 소재가 열처리되기 전에 상대적으로 낮은 강도를 가진 상태에서 소재의 일부분을 예비 커팅함으로써, 종국적으로 추후 열처리되어 롤포밍 성형된 제품을 최종커팅유닛이 용이하면서도 빠른시간 내에 커팅할 수 있는 이점이 있다.
이에 더하여, 본 발명은 이동부재와 함께 천공감지센서와 전기적으로 연계된 위치조정부재가 구성됨으로써, 커팅부재로 이송 중인 소재를 천공부분을 따라 폭방향으로 커팅할 수 있는 효과를 지닌다.
나아가, 본 발명은 소재를 고주파가열하면서 균일하게 가열하는 가열수단이 구성됨으로써, 초고강도로서 강도도 균일한 제품을 제조하면서 소비에너지 비용을 절감할 수 있으며, 나아가 소재의 가열시간을 현저하게 단축하고 장치의 설치공간도 크게 줄임에 따라 생산성을 증대시킬 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 종래기술에 따른 핫스탬핑 설비를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 롤포밍 설비를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 다단연속 성형설비를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 열처리부를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 롤포밍된 소재를 나타낸 도면이다.
도 7은 소재가 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 프리피어싱유닛에 의해 천공되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 최종커팅유닛을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 다단연속 성형설비를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 열처리부를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 소재 다단연속 성형설비는 연속적으로 공급되는 소재(1)를 롤포밍하는 롤포밍유닛(500)과, 상기 롤포밍유닛(500)의 전단에 배치된 열처리부를 포함한다.
여기에서, 상기 열처리부는 소재(1)를 롤포밍하기 전에 고주파가열한 후 냉각시키도록 구성된다.
이와 같이 본 발명의 소재 다단연속 성형설비는, 롤포밍공정 전에 소재(1)를 열처리부에서 고주파가열 및 냉각함으로써, 고강도 강성을 가진 제품을 생산할 수 있으며, 아울러 연속적인 소재(1) 공급에 따른 롤포밍에 의해 고강도 강성을 가진 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 열처리부는 소재(1)를 고주파로 가열하는 가열유닛(300)과, 상기 가열유닛(300)의 직후단에 배치된 냉각유닛(400)을 구비할 수 있다.
이때, 상기 가열유닛(300)은 소재(1)가 통과되도록 구성되는 장치하우징(310)과, 상기 장치하우징(310)에 제공되는 가열수단을 구비할 수 있다.
이때, 상기 가열수단은 장치하우징(310)에 장입된 소재(1)를 고주파로 균일하게 가열하도록 구성될 수 있다.
이러한 가열수단은 장치하우징(310) 내에서 소재(1)가 통과되는 통과홀(321a)이 형성된 코어부재(321)와, 상기 코어부재(321)의 둘레에 배치되어 고주파를 발생시키는 워크코일(322)을 구비할 수 있다.
참고로, 고주파가열은 강한 고주파의 전자기장에 물체를 놓고 가열하는 방법으로서, 고주파수의 전류가 흐르는 코일 안에 금속을 놓으면 금속 간에 전자유도작용으로 코일에 의해서 발생하는 자계를 상쇄하는 방향의 자계를 유도하는 와전류가 발생하는데, 이러한 전류에 의해서 열이 발생하여 온도가 상승한다.
이와 같이 고주파가열을 위해 워크코일(323)이 고주파를 발생시키면, 내측 코어부재(321)의 통과홀(321a)을 통과하는 소재(1)가 빠른 시간 내에 가열된다.
또한, 상기 코어부재(321)도 고주파에 의해 가열되는데 통과홀(321a)을 통과하는 소재(1)의 전체적인 부분을 감싸는 형상을 취함으로써, 소재(1)가 불균일하게 가열되는 것이 아니라 소재(1)의 전체적인 부분 모두가 균일하게 가열되도록 한다.
즉, 상기 워크코일(323)이 지그재그 형상으로 배치되거나 동심원 형상으로 배치되는데, 이러한 워크코일(323)에 의해 고주파가열되는 소재(1)는 불균일하게 가열됨에 따라, 소재(1)의 변형이 발생하거나 추후 경화된 소재(1)에 있어서 강도가 불균일하게 형성되는 문제점이 발생하게 되는데, 이러한 문제점을 상기 코어부재(321)가 해결하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 가열유닛(300)에 의해, 소재(1)가 워크코일(323)에 의한 고주파가열에 의해 가열되고, 이에 더하여 코어부재(321)에 의해 균일하게 간접가열됨으로써, 초고강도로서 강도가 균일한 제품을 생산하면서 에너지 비용을 절감할 수 있다.(실질적으로 현장에서는 1.5GPa급 이상의 강도를 가진 초고강성 균일강도의 제품이 제조됨)
또한, 본 발명의 가열유닛(300)에 의해, 소재(1)의 가열시간이 단축됨에 따라 소재(1)의 열처리가 빠른 시간 내에 이루어져서 생산성을 증대시킬 수 있다.(실질적으로 현장에서는 보론 소재(1)의 승온시간(1000℃이상의 고온에 이르는 시간)이 기존의 5분 정도에서 1분 정도로 단축됨)
나아가, 기존보다 소형의 설치공간만이 필요하고 이로 인하여 가열유닛(300)을 많이 설치할 수 있음에 따라 생산성을 높일 수 있다.(실질적으로 현장에서는 기존의 폭 4m, 길이 20m~30m 정도의 설치공간이, 폭 2m, 길이 4m로 축소됨)
한편, 상기 가열수단은 장치하우징(310) 내에서 코어부재(321)의 둘레 공간에 충진된 절연재질의 충진재(323)를 더 구비할 수 있다.
이러한 충진재(323)는 절연재질로 이루어짐으로써 소재(1)에 대한 워크코일(322)의 접촉으로 인한 쇼트를 방지할 수 있으며, 워크코일(322)에 의해 발생된 고온의 열이 열교환에 의해 외부로 발산되는 것을 최대한 막을 수 있다.
이와 같은 충진재(323)는 일례로서 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 본 발명에 의해 한정되지 않고 종래의 어떠한 절연성질을 가진 충진물이 활용될 수 있음은 물론이다.
이에 더하여, 상기 가열수단은 장치하우징(310) 내에서 장치하우징(310)과 코어부재(321)를 연결하는 서포트부재(324)를 더 구비할 수 있다.
이러한 서포트부재(324)는 장치하우징(310)을 기반으로 하여 코어부재(321)를 지지함으로써, 코어부재(321)의 변형을 차단하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 도면에 도시된 바와 같이 복수 개의 서포트부재(324)가 일정 간격씩 이격되어 코어부재(321)의 전체적인 부분을 지지함으로써, 코어부재(321)가 열변형되거나 이로 인하여 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 워크코일(322)은 내부에 냉각수가 유동되는 관부재 형상을 취함으로써, 냉각수에 의해 계속적으로 냉각이 이루어짐에 따라, 자체적인 발열과 함께 코어부재(321)에 의한 가열로 인하여 온도가 상승하여 균열 및 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 코어부재(321)는 내열성이 우수한 인코넬 재질로 이루어짐으로써, 고주파가열에 의해 온도가 상승하여도 변형되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 가열유닛(300)은 소재(1)의 온도를 측정하는 온도센서(325)와, 상기 온도센서(325)와 전기적으로 연계된 제어수단(C)을 더 포함할 수 있다.
상기 장치하우징(310)에는 코어부재(321)의 통과홀(321a)과 연통되게 외부로부터 이어진 센서홀(310a)이 형성되는데, 이러한 센서홀(310a)에는 상기 온도센서(325)가 설치될 수 있다.
이러한 온도센서(325)는 가열수단에 의해 가열되는 소재(1)의 온도 및 장치하우징(310) 내부의 온도를 측정하는 역할을 수행하는데, 일례로서 레이저센서가 활용될 수 있다.
나아가, 상기 온도센서(325)는 도면에 도시된 바와 같이, 소재(1)의 균일한 가열을 위해, 복수 개가 장치하우징(310)의 각 부분에 균일하게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어수단(C)은 온도센서(325) 및 워크코일(322)과 전기적으로 연계되어, 온도센서(325)에 의한 온도측정값을 데이터로 하여 워크코일(322)의 고주파 및 냉각을 제어하도록 구성된다. 즉, 상기 제어수단(C)은 온도센서(421)(325)에 의한 온도측정값을 데이터로 하여, 워크코일(322)의 고주파출력 및 워크코일(322) 내부의 냉각수온도를 제어한다.
나아가, 상술된 가열유닛(300), 구체적으로 코어부재의 통과홀은, 냉각유닛(400) 측으로 하방 경사지게 배치되거나 출구가 상기 냉각유닛(400)보다 높게 배치됨으로써, 가열유닛(300)과 냉각유닛(400) 사이의 소재(1)가 냉각유닛(400) 측으로 하방 경사지도록 함에 따라, 냉각유닛(400)의 냉각수가 소재(1)를 타고 역류하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 냉각유닛(400)은 가열된 상기 소재(1)가 경화되도록 상기 소재(1)를 냉각시키도록 구성된다.
여기에서, 상기 냉각유닛(400)은 침지냉각방식으로 구성될 수 있는데, 이에 따라 냉각수의 직접분사 냉각방식보다 소재(1)를 보다 균일하게 냉각시킬 수 있다.
이러한 냉각유닛(400)은 수조(411), 냉각제어기(420), 순환기기(430)를 구비함으로써 냉각수를 계속적으로 순환시키면서 냉각수의 온도를 항상 설정온도로 유지시킴에 따라, 가열유닛(300)에서 가열되어 연속적으로 공급되는 소재(1)에 대한 냉각성능을 유지할 수 있다. 이는 종국적으로 소재(1)에 있어서 전체적인 강도를 균일하게 하는 효과를 가져온다.
구체적으로, 상기 수조(411)는 냉각칸(411)과 제어칸(412)으로 나뉠 수 있는데, 상기 냉각칸(411)은 냉각수가 수용되어 침지되는 소재(1)를 냉각시키며, 상기 제어칸(412)은 냉각칸(411)에 연통되며 냉각칸(411)으로부터 유입된 냉각수의 온도를 제어한다.
또한, 상기 냉각제어기(420)는 온도센서(421)와 쿨러(422)를 가질 수 있는데, 상기 온도센서(421)는 냉각칸(411)에 장착되고, 상기 쿨러(422)는 제어칸(412)에 장착되며 온도센서(421)와 전기적으로 연계되어 제어칸(412)에 유입된 냉각수의 온도를 조절한다.
아울러, 상기 순환기기(430)는 순환관(431)과 순환펌프(432)를 가질 수 있는데, 상기 순환관(431)은 냉각칸(411)과 제어칸(412)을 연결하고, 상기 순환펌프(432)는 순환관(431)에 장착되어 제어칸(412)의 냉각수를 냉각칸(411)으로 순환시킨다.
이에 더하여, 상기 냉각칸(411)에는 필터(440)가 장착됨으로써 냉각수가 제어칸(412)으로 유동되기 전에 이물질을 필터(440)링할 수 있다. 이때, 상기 필터(440)는 냉각수가 제어칸(412)으로 유동되어 순환펌프(432)로 순환되기 전에, 냉각칸(411)에서 이물질을 효과적으로 거를 수 있도록 구성된다면, 종래의 어떠한 필터(440)링구성도 활용될 수 있음은 물론이다.
도 6은 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 롤포밍된 소재를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 상기 롤포밍유닛(500)은 소재(1)의 굴곡부 곡률반지름이 두께 대비 4배 내지 5배수로 형성되도록 롤포밍하는 구성을 취할 수 있다.
이에 따라, 열처리부에 의해 가열 및 냉각처리되어 고강도의 강도를 가진 소재(1)를 롤포밍함에 있어서, 고강도 소재(1)에 대한 크랙 및 균열을 방지하고 아울러 변형 및 뒤틀림도 방지할 수 있다.
일례로서 도 6(a)는 소재(1)의 두께가 1.0T인 경우 곡률반지름으로서 R4인 경우를 나타낸 것이고, 도 6(b)는 소재(1)의 두께가 1.2T인 경우 곡률반지름으로 R5인 경우를 나타낸 것이다.
도 7은 소재가 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 프리피어싱유닛에 의해 천공되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 소재 다단연속 성형설비는 열처리부의 전단에 배치되어, 소재(1)의 일부분을 천공하는 프리피어싱유닛(200)(pre-piercing unit)을 더 포함할 수 있다. 참고로, 도 3에서 도면부호 100은 언코일러이다.
상술된 열처리부에 의해 가열된 소재(1)는 1.5GPa급 이상의 높은 강도를 가지므로 기존의 절단방식으로는 절단이 어렵기 때문에, 소재(1)가 열처리되기 전에 상대적으로 낮은 강도를 가진 상태에서 상기 프리피어싱유닛(200)으로 소재(1)의 일부분을 예비 커팅함으로써, 종국적으로 추후 열처리되어 롤포밍 성형된 제품을 최종커팅유닛(600)이 용이하면서도 빠른시간 내에 커팅할 수 있다.
구체적으로, 상기 프리피어싱유닛(200)은 소재(1)의 상측에 배치되어 소재(1)를 펀칭하는 상부펀칭부재(210)와, 상기 상부펀칭부재(210)의 펀칭 시 상부펀칭부재(210)와 맞물리는 하부서브부재(220)를 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 상부펀칭부재(210)는 소재(1)의 상측에서 복수 개가 소재(1)의 폭방향으로 서로 이격되게 배치되며, 종방향 왕복운동하면서 소재(1)를 펀칭한다.
또한, 상기 하부서브부재(220)는 상부펀칭부재(210)가 하강하면서 소재(1)를 펀칭 시, 소재(1)의 하측에서 상부펀칭부재(210)와 맞물리도록 배치된 구조를 취하게 된다.
나아가, 복수 개의 상부펀칭부재(210)는 소재(1)의 폭방향으로 서로 독립적으로 이동되도록 구성됨으로써, 서로에 대한 이격거리가 조절됨에 따라, 폭길이가 다른 여러 가지 소재(1)에 있어서 소재(1)의 전체적인 폭에 대응되도록 펀칭위치를 균등하게 조절할 수 있다.
이때, 복수 개의 하부서브부재(220)는 복수 개의 상부펀칭부재(210)와 연동되어 소재(1)를 사이에 두고 상부펀칭부재(210)에 대응되는 위치로 이동됨은 물론이다.
도 8은 도 3의 소재 다단연속 성형설비에서 최종커팅유닛을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 소재 다단연속 성형설비는 롤포밍유닛(500)의 후단에 배치된 최종커팅유닛(600)을 더 포함할 수 있다.
이러한 최종커팅유닛(600)은, 연속공급되는 소재(1)를 일정 길이로 연속커팅하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 최종커팅유닛(600)은, 소재(1)를 폭방향으로 커팅하는 커팅부재(610)와, 상기 커팅부재(610)를 소재(1)의 공급이송속도로 소재(1)의 이송방향으로 이동시키는 이동부재(620)를 구비할 수 있다.
이에 따라, 연속적으로 공급되는 소재(1)의 이동속도에 맞추어 이동부재(620)를 이동함으로써, 상기 이동부재(620)에 연결된 커팅부재(610)가 이동중인 소재(1)를 폭방향으로, 즉 길이방향에 수직하게 커팅할 수 있다.
나아가 상기 최종커팅유닛(600)은, 소재에서 프리피어싱유닛(200)에 의해 천공된 천공부분을 감지하는 천공감지센서(640)와, 상기 이동부재(620)에 설치된 위치조정부재(630)를 더 구비할 수 있다.
이때, 상기 위치조정부재(630)는 천공감지센서(640)와 전기적으로 연계되어, 천공감지센서(640)로부터 수신된 소재(1) 천공부분의 위치로 커팅부재(610)의 위치를 조정함에 따라, 커팅부재(610)가 이송 중인 소재(1)의 천공부분을 따라 소재(1)를 폭방향으로 커팅할 수 있다.
결과적으로, 상술된 바와 같이 본 발명은, 롤포밍유닛(500)의 전단에 소재(1)를 고주파가열한 후 냉각시키는 열처리부가 구성됨으로써, 롤포밍공정 전에 소재(1)를 열처리부에서 고주파가열 및 냉각함으로써, 고강도 강성을 가진 제품을 생산할 수 있으며, 아울러 연속적인 소재(1) 공급에 따른 롤포밍에 의해 고강도 강성을 가진 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 롤포밍유닛(500)이 소재(1)의 굴곡부 곡률반지름이 두께 대비 4배 내지 5배수로 형성되도록 롤포밍하는 구성을 취함으로써, 열처리부에 의해 가열 및 냉각처리되어 고강도의 강도를 가진 소재(1)에 대한 크랙 및 균열을 방지하고 아울러 변형 및 뒤틀림도 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 열처리부의 전단에 프리피어싱유닛(200)이 구성됨으로써, 소재(1)가 열처리되기 전에 상대적으로 낮은 강도를 가진 상태에서 소재(1)의 일부분을 예비 커팅함으로써, 종국적으로 추후 열처리되어 롤포밍 성형된 제품을 최종커팅유닛(600)이 용이하면서도 빠른시간 내에 커팅할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명은 이동부재(620)와 함께 천공감지센서(640)와 전기적으로 연계된 위치조정부재가 구성됨으로써, 커팅부재(610)로 이송 중인 소재(1)를 천공부분을 따라 폭방향으로 커팅할 수 있다.
나아가, 본 발명은 소재(1)를 고주파가열하면서 균일하게 가열하는 가열수단이 구성됨으로써, 초고강도로서 강도도 균일한 제품을 제조하면서 소비에너지 비용을 절감할 수 있으며, 나아가 소재(1)의 가열시간을 현저하게 단축하고 장치의 설치공간도 크게 줄임에 따라 생산성을 증대시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
1 : 소재 100 : 언코일러
200 : 프리피어싱유닛 210 : 상부펀칭부재
220 : 하부서브부재 300 : 가열유닛
310 : 장치하우징 321 : 코어부재
321a : 통과홀 322 : 워크코일
323 : 충진재 324 : 서포트부재
325 : 온도센서 C : 제어수단
400 : 냉각유닛 410 : 수조
411 : 냉각칸 412 : 제어칸
420 : 냉각제어기 421 : 온도센서
422 : 쿨러 430 : 순환기기
431 : 순환관 432 : 순환펌프
440 : 필터 500 : 롤포밍유닛
600 : 최종커팅유닛 610 : 커팅부재
620 : 이동부재 630 : 위치조정부재
640 : 천공감지센서

Claims (16)

  1. 연속적으로 공급되는 소재를 롤포밍하는 롤포밍유닛; 및 상기 롤포밍유닛의 전단에 배치되어, 상기 소재를 롤포밍하기 전에 고주파가열한 후 냉각시키는 열처리부;를 포함하며,
    상기 열처리부는, 상기 소재를 고주파로 가열하는 가열유닛; 및 상기 가열유닛의 직후단에 배치되어, 가열된 상기 소재가 경화되도록 상기 소재를 냉각시키는 냉각유닛;을 구비하며,
    상기 냉각유닛은, 상기 소재를 균일하게 냉각하도록 침지냉각방식으로 구성되며,
    상기 냉각유닛은, 냉각수가 수용되어 침지되는 상기 소재를 냉각시키는 냉각칸과, 상기 냉각칸에 연통되며 상기 냉각칸으로부터 유입된 냉각수의 온도를 제어하는 제어칸을 가진 수조; 상기 냉각칸에 장착된 온도센서와, 상기 제어칸에 장착되며 상기 온도센서와 전기적으로 연계되어 상기 제어칸에 유입된 냉각수의 온도를 조절하는 쿨러를 가진 냉각제어기; 및 상기 냉각칸과 제어칸을 연결하는 순환관과, 상기 순환관에 장착되어 상기 제어칸의 냉각수를 상기 냉각칸으로 순환시키는 순환펌프를 가진 순환기기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  2. 연속적으로 공급되는 소재를 롤포밍하는 롤포밍유닛; 및 상기 롤포밍유닛의 전단에 배치되어, 상기 소재를 롤포밍하기 전에 고주파가열한 후 냉각시키는 열처리부;를 포함하며,
    상기 열처리부의 전단에 배치되어, 상기 소재의 일부분을 천공하는 프리피어싱유닛;을 더 포함하며,
    상기 프리피어싱유닛은, 상기 소재의 상측에서 복수 개가 상기 소재의 폭방향으로 서로 이격되게 배치되며, 종방향 왕복운동하면서 상기 소재를 펀칭하는 상부펀칭부재; 및 상기 상부펀칭부재가 하강하면서 상기 소재를 펀칭 시, 상기 소재의 하측에서 상기 상부펀칭부재와 맞물리도록 배치된 하부서브부재;를 구비하며,
    복수 개의 상기 상부펀칭부재는, 상기 소재의 폭방향으로 서로 독립적으로 이동되고, 복수 개의 상기 하부서브부재는, 복수 개의 상기 상부펀칭부재와 연동되어 상기 소재를 사이에 두고 상기 상부펀칭부재에 대응되는 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  3. 연속적으로 공급되는 소재를 롤포밍하는 롤포밍유닛; 및 상기 롤포밍유닛의 전단에 배치되어, 상기 소재를 롤포밍하기 전에 고주파가열한 후 냉각시키는 열처리부;를 포함하며,
    상기 열처리부의 전단에 배치되어, 상기 소재의 일부분을 천공하는 프리피어싱유닛;을 더 포함하며,
    상기 롤포밍유닛의 후단에 배치되어, 연속공급되는 상기 소재를 일정 길이로 연속커팅하는 최종커팅유닛;을 더 포함하며, 상기 최종커팅유닛은, 상기 소재를 폭방향으로 커팅하는 커팅부재; 및 상기 커팅부재를 상기 소재의 공급이송속도로 상기 소재의 이송방향으로 이동시키는 이동부재;를 구비하며,
    상기 최종커팅유닛은, 상기 소재에서 상기 프리피어싱유닛에 의해 천공된 천공부분을 감지하는 천공감지센서; 및 상기 이동부재에 설치되며, 상기 천공감지센서가 전기적으로 연계되어, 상기 천공감지센서로부터 수신된 천공부분의 위치로 상기 커팅부재의 위치를 조정하는 위치조정부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 열처리부는,
    상기 소재를 고주파로 가열하는 가열유닛; 및
    상기 가열유닛의 직후단에 배치되어, 가열된 상기 소재가 경화되도록 상기 소재를 냉각시키는 냉각유닛;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열유닛은,
    상기 가열유닛과 냉각유닛 사이의 상기 소재가 상기 냉각유닛 측으로 하방 경사지도록, 상기 냉각유닛 측으로 하방 경사지게 배치되거나 출구가 상기 냉각유닛보다 높게 배치된 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각칸에는 냉각수가 상기 제어칸으로 유동되기 전에 이물질을 필터링하도록 필터가 장착된 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤포밍유닛은, 상기 소재의 굴곡부 곡률반지름이 두께 대비 4배 내지 5배수로 형성되도록 롤포밍하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열처리부의 전단에 배치되어, 상기 소재의 일부분을 천공하는 프리피어싱유닛;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  9. 제3항 또는 제8항에 있어서,
    상기 프리피어싱유닛은,
    상기 소재의 상측에서 복수 개가 상기 소재의 폭방향으로 서로 이격되게 배치되며, 종방향 왕복운동하면서 상기 소재를 펀칭하는 상부펀칭부재; 및
    상기 상부펀칭부재가 하강하면서 상기 소재를 펀칭 시, 상기 소재의 하측에서 상기 상부펀칭부재와 맞물리도록 배치된 하부서브부재;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  10. 제9항에 있어서,
    복수 개의 상기 상부펀칭부재는, 상기 소재의 폭방향으로 서로 독립적으로 이동되고,
    복수 개의 상기 하부서브부재는, 복수 개의 상기 상부펀칭부재와 연동되어 상기 소재를 사이에 두고 상기 상부펀칭부재에 대응되는 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  11. 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기 롤포밍유닛의 후단에 배치되어, 연속공급되는 상기 소재를 일정 길이로 연속커팅하는 최종커팅유닛;을 더 포함하며,
    상기 최종커팅유닛은,
    상기 소재를 폭방향으로 커팅하는 커팅부재; 및
    상기 커팅부재를 상기 소재의 공급이송속도로 상기 소재의 이송방향으로 이동시키는 이동부재;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최종커팅유닛은,
    상기 소재에서 상기 프리피어싱유닛에 의해 천공된 천공부분을 감지하는 천공감지센서; 및
    상기 이동부재에 설치되며, 상기 천공감지센서가 전기적으로 연계되어, 상기 천공감지센서로부터 수신된 천공부분의 위치로 상기 커팅부재의 위치를 조정하는 위치조정부재;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 가열유닛은,
    소재가 통과되도록 구성되는 장치하우징;
    상기 장치하우징에 제공되며, 상기 장치하우징에 장입된 소재를 고주파로 균일하게 가열하도록 구성되는 가열수단;을 구비하며,
    상기 가열수단은,
    상기 장치하우징 내에서 상기 소재가 통과되는 통과홀이 형성된 코어부재; 및
    상기 코어부재의 둘레에 배치되어 고주파를 발생시키는 워크코일;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가열수단은,
    상기 장치하우징 내에서 상기 코어부재의 둘레 공간에 충진된 절연재질의 충진재;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 가열수단은,
    상기 장치하우징 내에서 상기 장치하우징과 코어부재를 연결하면서, 상기 코어부재의 변형을 차단하도록 상기 코어부재를 지지하는 서포트부재;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 장치하우징에는 상기 통과홀과 연통되게 외부로부터 이어진 센서홀이 형성되며,
    상기 센서홀에 설치되며, 상기 가열수단에 의해 가열되는 상기 소재의 온도 및 상기 장치하우징 내부의 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 온도센서 및 워크코일과 연계되어, 상기 온도센서에 의한 온도측정값을 데이터로 하여 상기 워크코일의 고주파 및 냉각을 제어하는 제어수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 다단연속 성형설비.
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