KR102301336B1 - 가변 롤포밍 장치 - Google Patents

가변 롤포밍 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102301336B1
KR102301336B1 KR1020200023486A KR20200023486A KR102301336B1 KR 102301336 B1 KR102301336 B1 KR 102301336B1 KR 1020200023486 A KR1020200023486 A KR 1020200023486A KR 20200023486 A KR20200023486 A KR 20200023486A KR 102301336 B1 KR102301336 B1 KR 102301336B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roll forming
variable
forming device
springback
unit
Prior art date
Application number
KR1020200023486A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210108649A (ko
Inventor
이종섭
송정한
최석우
김용배
배기현
박남수
정선호
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020200023486A priority Critical patent/KR102301336B1/ko
Publication of KR20210108649A publication Critical patent/KR20210108649A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102301336B1 publication Critical patent/KR102301336B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/004—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves with program control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

본 발명은, 연속적인 폭 방향 굽힘 가공을 이용하여 단면이 일정한 길이가 긴 성형빔을 대량생산할 수 있는 가변 롤포밍 장치에 관한 것으로서, 코일 형태의 소재를 풀어서 공급하는 언코일부와, 상기 언코일부로부터 풀려 나온 상기 소재를 평평하게 레벨링(Levelling)하는 레벨링부와, 상기 소재의 일부분을 절곡 성형하는 고정 롤포밍 장치 및 절곡 성형된 상기 소재의 스프링백(Spring back)을 보정하는 가변 롤포밍 장치의 조합으로 일렬로 배치되는 복수의 롤포밍 유닛을 포함하고, 상기 레벨링부로부터 공급받은 상기 소재를 상기 복수의 롤포밍 유닛에서 순차적으로 절곡 성형하여 소정의 형상을 갖는 성형빔으로 롤포밍 가공하는 가변 롤포밍부 및 상기 복수의 롤포밍 유닛 각각으로부터 성형 하중을 인가 받아 상기 소재의 물성 변화를 예측하고, 상기 물성 변화에 따른 상기 소재의 스프링백 양의 변화를 계산하여 교정량을 산출하며, 상기 교정량에 따라 상기 복수의 롤포밍 유닛 각각에서의 스프링백 보정량을 교정할 수 있도록 상기 가변 롤포밍부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

가변 롤포밍 장치{Variable width type roll-forming apparatus}
본 발명은 가변 롤포밍 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연속적인 폭 방향 굽힘 가공을 이용하여 단면이 일정한 길이가 긴 성형빔을 대량생산할 수 있는 가변 롤포밍 장치에 관한 것이다.
롤포밍(Roll-forming)은 복수개의 롤포밍 유닛을 차례로 배치하고, 평판 형태의 소재가 각 롤포밍 유닛을 지나면서 일련의 성형 흐름을 통해 순차적으로 성형 가공하여 평판에서 원하는 단면 형상을 가지는 성형빔으로 성형하는 소성가공 방법의 하나이다.
일반적으로, 이러한 롤포밍은 냉각 롤 성형이 많이 사용되며, 그 특징은 단면 형상의 길이가 긴 제품을 대량으로 생산하는데 적합하고, 특히 절곡과 프레스 등으로 가공하기 어려운 복잡한 형상도 성형할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 롤포밍 장치는, 연속적인 폭 방향 굽힘 가공을 이용하여 단면이 일정한 길이가 긴 부품을 대량생산하는 기술로서, 같은 단면 형상의 제품이라 하더라도 재료에 따라, 또는 같은 재료라 하더라도 생산 차수(LOT)에 따라 그 기계적 성질이 달라지는 문제가 있어, 롤포밍 장치의 세팅에 시간이 많이 소모되거나 롤 금형을 새로 제작해야 하는 문제점이 있었다. 또한, 같은 단면 형상의 제품을 다른 재료로 가공할 때, 또는 생산 차수(LOT) 별로 품질차이가 있는 재료를 사용할 때, 오랜 가동으로 인하여 롤 금형이나 카세트에 유격 등이 발생할 때 불량이 발생하며, 이를 완제품 검사 시에 불량을 발견하게 되면 상당량의 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 성형되는 소재의 실시간 성형 하중 측정을 통해 실시간으로 소재의 물성 변화를 예측하고, 소재의 물성 변화에 따른 스프링백 양의 변화를 산출하여 스프링백 보정량을 실시간으로 교정함으로써, 불량 발생을 현저히 줄일 수 있는 가변 롤포밍 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가변 롤포밍 장치가 제공된다. 상기 가변 롤포밍 장치는, 코일 형태의 소재를 풀어서 공급하는 언코일부; 상기 언코일부로부터 풀려 나온 상기 소재를 평평하게 레벨링(Levelling)하는 레벨링부; 상기 소재의 일부분을 절곡 성형하는 고정 롤포밍 장치 및 절곡 성형된 상기 소재의 스프링백(Spring back)을 보정하는 가변 롤포밍 장치의 조합으로 일렬로 배치되는 복수의 롤포밍 유닛을 포함하고, 상기 레벨링부로부터 공급받은 상기 소재를 상기 복수의 롤포밍 유닛에서 순차적으로 절곡 성형하여 소정의 형상을 갖는 성형빔으로 롤포밍 가공하는 가변 롤포밍부; 및 상기 복수의 롤포밍 유닛 각각으로부터 성형 하중을 인가 받아 상기 소재의 물성 변화를 예측하고, 상기 물성 변화에 따른 상기 소재의 스프링백 양의 변화를 계산하여 교정량을 산출하며, 상기 교정량에 따라 상기 복수의 롤포밍 유닛 각각에서의 스프링백 보정량을 교정할 수 있도록 상기 가변 롤포밍부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 가변 롤포밍 장치로부터 상기 소재의 롤 하중, 롤 토크 및 롤 갭을 포함하는 상기 성형 하중을 인가 받아 상기 소재의 물성 변화를 예측하고, 상기 물성 변화가 발생 시 변화 된 상기 소재의 물성값을 기초로 상기 소재의 스프링백을 계산하여 상기 교정량을 산출하며, 상기 가변 롤포밍 장치에서의 상기 스프링백 보정량을 상기 교정량 만큼 교정할 수 있도록 상기 가변 롤포밍 장치의 성형 속도, 롤 하중, 롤 토크 및 롤 갭 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 물성값은, 상기 소재의 두께, 항복강도 및 탄성계수를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, [수식 1]
Figure 112020020215860-pat00001
(T: 소재의 두께, Ys: 소재의 항복강도, E: 소재의 탄성계수, Ri: 소재의 목표 절곡량, Rf: 소재의 실제 절곡량)에 의해 상기 소재의 상기 스프링백을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 가변 롤포밍 장치의 상기 스프링백 보정량과 상기 소재의 물성값을 기초로 계산된 상기 소재의 상기 스프링백의 차이를 상기 교정량으로 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가변 롤포밍부의 상기 복수의 롤포밍 유닛은, 상기 소재의 일부분을 제 1 각도로 절곡 성형하는 제 1 고정 롤포밍 장치; 상기 제 1 고정 롤포밍 장치의 후단에 설치되어, 상기 제 1 각도로 절곡 성형된 상기 소재의 스프링백을 교정하는 제 1 가변 롤포밍 장치; 상기 제 1 가변 롤포밍 장치의 후단에 설치되어, 상기 소재의 절곡부를 상기 제 1 각도 보다 큰 제 2 각도로 절곡 성형하는 제 2 고정 롤포밍 장치; 및 상기 제 2 고정 롤포밍 장치의 후단에 설치되어, 상기 제 2 각도로 절곡 성형된 상기 소재의 스프링백을 교정하는 제 2 가변 롤포밍 장치;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 가변 롤포밍 장치는, 상기 소재의 측면의 적어도 일부분을 가압하여 상기 소재를 절곡 성형하는 측면 가압롤; 및 상기 소재가 안정적으로 절곡 성형될 수 있도록, 상기 소재의 하면의 적어도 일부분을 가압 또는 지지하는 하부 가압롤;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 측면 가압롤은, 상기 소재의 측면 부분과 접촉되어 상기 소재의 측면 부분을 가압하는 사이드 롤러; 및 상기 사이드 롤러를 상기 소재의 측면 방향으로 전후진시켜 상기 사이드 롤러의 가압량을 조절하는 사이드 롤러 구동부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 하부 가압롤은, 상기 소재의 하면과 접촉되어 상기 소재의 가운데 부분을 가압 또는 지지하는 원심 롤러;를 포함하고, 상기 원심 롤러는, 질량 분포와 회전 속도를 이용하여 원심력에 의해 외경이 미세하게 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가변 롤포밍부에서 가공된 상기 성형빔을 공급받아 상기 성형빔의 성형 치수를 검사하는 모니터링부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 모니터링부에서 측정된 상기 성형 치수를 전달 받아 상기 성형빔의 성형 오차율을 저장하고, 상기 성형 오차율이 허용 범위 이상이면 상기 복수의 롤포밍 유닛의 상기 가변 롤포밍 장치의 상기 스프링백 보정량을 교정할 수 있도록 상기 가변 롤포밍 장치를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 모니터링부는, 카메라를 이용하여 상기 성형빔의 성형 치수를 검사하는 비전(Vision) 검사장치;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 모니터링부는, 상기 성형빔의 절곡부와 접촉되어 회전하는 터크 롤러(Turk's roller)의 전후진량을 감지하여, 상기 성형빔의 성형 치수를 검사하는 접촉식 검사 장치;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 롤포밍 장치에 따르면, 성형되는 소재의 실시간 성형 하중 측정을 통해 실시간으로 소재의 물성 변화를 예측하고, 소재의 물성 변화에 따른 스프링백 양의 변화를 산출하여 스프링백 보정량을 실시간으로 교정함으로써, 불량 발생을 현저히 줄일 수 있다.
이에 따라, 불량 발생으로 인한 롤포밍 장치의 재설정이 불필요하게 됨으로써, 궁극적으로 장비의 무인화를 실현시킬 수 있으며, 사용자가 설정하기에 따라 높은 정밀도 및 높은 수율의 제품을 용이하게 생산할 수 있는 효과를 가지는 가변 롤포밍 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 롤포밍 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 가변 롤포밍 장치의 가변 롤포밍 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 가변 롤포밍 장치에서 스프링백이 보정되는 소재의 절곡부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 가변 롤포밍 장치의 모니터링부를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 롤포밍 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 가변 롤포밍 장치(100)의 제 1 가변 롤포밍 장치(VR-1)를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2의 제 1 가변 롤포밍 장치(VR-1)에서 스프링백이 보정되는 소재(S)의 절곡부를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 4 및 도 5는 도 1의 가변 롤포밍 장치(100)의 모니터링부(40)를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 롤포밍 장치(100)는, 크게, 언코일부(10)와, 레벨링부(20)와, 가변 롤포밍부(30)와, 모니터링부(40)와, 피어싱부(50)와, 컷팅부(60) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 언코일부(10)는, 가변 롤포밍 장치(100)의 공정 라인 전방에 구성되어, 코일 형태의 소재(S)를 풀어서 레벨링부(20)로 공급할 수 있다. 또한, 레벨링부(20)는, 언코일부(10)로부터 풀려 나온 소재(S)를 평평하게 레벨링(Leveling)할 수 있다.
더욱 구체적으로, 코일 형태로 오랫동안 말려있던 소재(S)는 언코일부(10)에 의해 풀리더라도 소재(S) 내부에 잔류하고 있는 응력으로 인하여 평평하게 펴지지 않고 주름지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수개의 롤러가 소재(S)을 중심으로 지그재그로 배치되어 있는 레벨링부(20)로, 소재(S)가 통과하면서 소재(S) 내부의 잔류 응력을 해소함으로써 소재(S)를 평평한 형태로 만들어줄 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 가변 롤포밍부(30)는, 소재(S)의 일부분을 절곡 성형하는 고정 롤포밍 장치(FR-1, FR-2, FR-N) 및 절곡 성형된 소재(S)의 스프링백(Spring back)을 보정하는 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)의 조합으로 일렬로 배치되는 복수의 롤포밍 유닛(R)을 포함하고, 레벨링부(20)로부터 공급받은 소재(S)를 복수의 롤포밍 유닛(R)에서 순차적으로 절곡 성형하여 소정의 형상을 갖는 성형빔(B)으로 롤포밍 가공할 수 있다.
더욱 구체적으로 가변 롤포밍부(30)는, 소재(S)의 일부분을 제 1 각도로 절곡 성형하는 제 1 고정 롤포밍 장치(FR-1)와, 제 1 고정 롤포밍 장치(FR-1)의 후단에 설치되어 상기 제 1 각도로 절곡 성형된 소재(S)의 스프링백을 교정하는 제 1 가변 롤포밍 장치(VR-1)와, 제 1 가변 롤포밍 장치(VR-1)의 후단에 설치되어 소재(S)의 절곡부를 상기 제 1 각도 보다 큰 제 2 각도로 절곡 성형하는 제 2 고정 롤포밍 장치(FR-2) 및 제 2 고정 롤포밍 장치(FR-2)의 후단에 설치되어 상기 제 2 각도로 절곡 성형된 소재(S)의 스프링백을 교정하는 제 2 가변 롤포밍 장치(VR-2)를 포함할 수 있다.
또한, 가변 롤포밍부(30)는, 제 2 가변 롤포밍 장치(VR-2)의 후단에 설치되어 소재(S)의 상기 절곡부를 상기 제 2 각도 보다 큰 제 N 각도로 절곡 성형하는 제 N 고정 롤포밍 장치(FR-N) 및 제 N 고정 롤포밍 장치(FR-N)의 후단에 설치되어 상기 N 각도로 절곡 성형된 소재(S)의 스프링백을 교정하는 제 N 가변 롤포밍 장치(VR-N)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 가변 롤포밍부(30)는, 각각의 고정 롤포밍 장치(FR-1, FR-2, FR-N) 마다 공정 진행 방향의 후방에 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)이 배치될 수 있다. 따라서, 고정 롤포밍 장치(FR-1, FR-2, FR-N)에서 소재(S)를 절곡 성형 후 소재(S)의 스프링백을 감안하여 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)에서 소재(S)의 절곡부를 오버 벤딩(Over bending)하거나 롤 갭(Roll gap)을 조절함으로써, 소재(S)의 상기 절곡부가 정확한 각도로 성형되도록 교정할 수 있다.
더불어, 가변 롤포밍 장치(100)는, 레벨링부(20)와 가변 롤포밍부(30) 사이에 피어싱부(50)가 설치되어, 프레스를 이용하여 레벨링부(20)로 부터 공급된 소재(S)에 위치 가이드 또는 형상 가공 등 여러 용도의 구멍을 성형할 수 있다. 또한, 가변 롤포밍부(30)와 모니터링부(40) 사이에 컷팅부(60)가 설치되어, 성형빔(B)을 제품화하기 위한 완성품의 규격대로 절단할 수 있다.
더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 가변 롤포밍부(30)의 제 1 가변 롤포밍 장치(VR-1)는, 소재(S)의 측면의 적어도 일부분을 가압하여 소재(S)를 절곡 성형하는 측면 가압롤(70) 및 소재(S)가 안정적으로 절곡 성형될 수 있도록 소재(S)의 하면의 적어도 일부분을 가압 또는 지지하는 하부 가압롤(80)을 포함할 수 있다.
예컨대, 측면 가압롤(70)은, 소재(S)의 측면 부분과 접촉되어 소재(S)의 측면 부분을 가압하는 사이드 롤러(71) 및 사이드 롤러(71)를 소재(S)의 측면 방향으로 전후진시켜 사이드 롤러(71)의 가압량을 조절하는 사이드 롤러 구동부(72)를 포함할 수 있다.
이러한, 사이드 롤러 구동부(72)는, 구동 모터(72a)와 구동 모터(72a)의 회전축과 연결되어 구동 모터(72a)의 의해 회전되는 구동 나사봉(72b) 및 사이드 롤러(71)와 체결되고 구동 나사봉(72b)과 나사 결합되어 구동 나사봉(72b)의 회전에 따라 전후진하는 가동 부재(72c)를 포함할 수 있다. 이때, 구동 모터(72a)는 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다. 이와 같이, 사이드 롤러 구동부(72)는, 리니어 엑추에이터 형태로 구성되어, 사이드 롤러(71)를 정밀하게 전후진 시킴으로써, 소재(S)의 측면 부분 가압량을 정밀하게 조절할 수 있다.
또한, 하부 가압롤(80)은, 소재(S)의 하면과 접촉되어 소재(S)의 가운데 부분을 가압 또는 지지하는 원심 롤러(81)를 포함할 수 있다. 이때, 원심 롤러(81)는, 질량 분포와 회전 속도를 이용하여 원심력에 의해 외경이 미세하게 조절될 수 있다. 더욱 구체적으로, 원심 롤러(81)는, 사용자가 질량 분포(형상) 및 회전 속도를 조절할 수 있는 방식으로써, 원심력을 이용하여 롤 갭을 미세하게 조절할 수 있다. 이러한, 하부 가압롤(80)도 측면 가압롤(70)과 마찬가지로 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
이와 같이, 제 1 가변 롤포밍 장치(VR-1)는, 상기 제어부에 의해 제어되는 측면 가압롤(70) 및 하부 가압롤(80)에 의해 소재(S)의 절곡부를 오버 벤딩(Over bending)하거나 롤 갭(Roll gap)을 조절함으로써, 소재(S)의 상기 절곡부가 정확한 각도로 성형되도록 교정할 수 있다. 또한, 복수의 롤포밍 유닛(R)의 제 2 가변 롤포밍 장치(VR-2) 및 제 N 가변 롤포밍 장치(VR-N)도 제 1 가변 롤포밍 장치(VR-1)와 동일한 구성으로 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
상기 제어부는, 복수의 롤포밍 유닛(R)의 각 고정 롤포밍 장치(FR-1, FR-2, FR-N) 또는 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)로부터 성형 하중을 인가 받아 상기 성형 하중으로부터 소재(S)의 물성 변화를 예측하고, 상기 물성 변화에 따른 소재(S)의 스프링백 양의 변화를 계산하여 교정량을 산출하며, 상기 교정량에 따라 복수의 롤포밍 유닛(R)의 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)에서 측면 가압롤(70) 및 하부 가압롤(80)의 가압량을 조절하여 스프링백 보정량을 교정할 수 있도록 가변 롤포밍부(30)를 제어할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 제어부는, 각 고정 롤포밍 장치(FR-1, FR-2, FR-N) 또는 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)로부터 소재(S)의 롤 하중, 롤 토크 및 롤 갭을 포함하는 상기 성형 하중을 인가 받아 소재(S)의 두께(T), 항복강도(Ys) 및 탄성계수(E)를 포함하는 물성 변화를 예측할 수 있다.
이때, 상기 물성 변화가 발생 시, 상기 제어부는, 변화 된 소재(S)의 물성값을 기초로 소재(S)의 스프링백을 계산하고, 계산된 스프링백의 양이 종래의 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)의 스프링백 보정량과 차이가 있을 경우 상기 교정량을 산출함으로써, 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)에서의 상기 스프링백 보정량을 상기 교정량 만큼 교정할 수 있도록 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)의 성형 속도, 롤 하중, 롤 토크 및 롤 갭 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
본 발명자들은 상기 제어부에서의 스프링백의 계산을 정량화하여 도 3에 도시된 바와 같은 스프링백 발생량(소재의 목표 절곡량(Ri)과 소재의 실제 절곡량(Rf)의 차이) 예측의 정확도를 높이기 위해, 다수의 실험을 통하여 본 발명의 제어 방식에 최적화된 소재(S)의 물성값을 기초로 스프링백의 양을 계산할 수 있는 계산식으로서 하기의 [수식 1]을 제안하게 되었다.
[수식 1]
Figure 112020020215860-pat00002
T: 소재의 두께
Ys: 소재의 항복강도
E: 소재의 탄성계수
Ri: 소재의 목표 절곡량
Rf: 소재의 실제 절곡량
상기 제어부는, 이러한 [수식 1]을 따르는 스프링백 발생량 예측의 계산식을 기반으로, 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)의 상기 스프링백 보정량과 소재(S)의 변화된 물성값을 기초로 계산된 소재(S)의 상기 스프링백의 차이를 상기 교정량으로 산출함으로써, 상기 교정량에 따라 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N) 각각에서의 스프링백 보정량을 교정하여 소재(S)의 상기 절곡부가 정확한 각도로 성형되도록 교정할 수 있다.
또한, 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)의 스프링백 보정량의 교정은, 도 1에 도시된 바와 같이, 롤포밍 공정의 후단에 설치되어, 가변 롤포밍부(30)에서 가공된 성형빔(B)을 공급받아, 카메라를 이용하여 성형 치수를 검사하는 비전(Vision) 검사장치(41)로 성형빔(B)의 성형 치수를 검사하는 모니터링부(40)로부터 측정된 성형빔(B)의 상기 성형 치수를 기초로 이루어질 수도 있다.
이러한, 모니터링부(40)는, 반드시 비전 검사장치(41)에 국한되지 않으며, 성형빔(B)의 성형 치수를 검사할 수 있는 다양한 검사 장치가 적용될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 모니터링부(40)는, 성형빔(B)의 절곡부와 접촉되어 회전하는 터크 롤러(Turk's roller)(T)의 전후진량을 감지하여, 성형빔(B)의 성형 치수를 검사하는 접촉식 검사 장치(42)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 접촉식 검사 장치(42)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 성형빔(B)의 길이 방향을 따라 복수개가 지그재그로 배치되어, 성형빔(B)의 절곡부와 접촉되어 회전하는 터크 롤러(T)의 전후진량을 감지함으로써, 성형빔(B)의 절곡부의 성형 치수 및 성형빔(B)의 곡률을 검사할 수 있다. 이때, 접촉식 검사 장치(42)의 수량 및 배치 간격은 성형빔(B)의 단면 형상 및 길이에 따라 사용자가 자유롭게 선택할 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부는, 모니터링부(40)에서 측정된 성형빔(B)의 상기 성형 치수를 전달 받아 성형빔(B)의 성형 오차율을 저장하고, 상기 성형 오차율이 허용 범위 이상이면 복수의 롤포밍 유닛(R)의 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)의 상기 스프링백 보정량을 추가로 교정할 수 있도록 각 가변 롤포밍 장치(VR-1, VR-2, VR-N)를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 롤 포밍 장치(100)는, 성형되는 소재(S)의 실시간 성형 하중 측정을 통해 실시간으로 소재(S)의 물성 변화를 예측하고, 소재(S)의 물성 변화에 따른 스프링백 양의 변화를 산출하여 스프링백 보정량을 실시간으로 교정함으로써, 성형빔(B)의 불량 발생을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 모니터링부(40)를 가변 롤포밍 장치(100)에 인라인(In-line)으로 도입하여 지속적으로 성형 완료된 성형빔(B)의 치수를 모니터링하고, 성형빔(B)의 성형 오차율이 허용 범위 이상이면 스프링백 보정량을 추가로 교정할 수 있다.
그러므로, 성형빔(B)의 불량 발생으로 인한 가변 롤포밍 장치(100)의 재설정이 불필요하게 됨으로써, 궁극적으로 가변 롤포밍 장치(100)의 무인화를 실현시킬 수 있으며, 사용자가 설정하기에 따라 높은 정밀도 및 높은 수율의 제품을 용이하게 생산할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 언코일부
20: 레벨링부
30: 가변 롤포밍부
40: 모니터링부
50: 피어싱부
60: 컷팅부
S: 소재
B: 성형빔
R: 복수의 롤포밍 유닛
100: 가변 롤포밍 장치

Claims (13)

  1. 코일 형태의 소재를 풀어서 공급하는 언코일부;
    상기 언코일부로부터 풀려 나온 상기 소재를 평평하게 레벨링(Levelling)하는 레벨링부;
    상기 소재의 일부분을 절곡 성형하는 고정 롤포밍 장치 및 절곡 성형된 상기 소재의 스프링백(Spring back)을 보정하는 가변 롤포밍 장치의 조합으로 일렬로 배치되는 복수의 롤포밍 유닛을 포함하고, 상기 레벨링부로부터 공급받은 상기 소재를 상기 복수의 롤포밍 유닛에서 순차적으로 절곡 성형하여 소정의 형상을 갖는 성형빔으로 롤포밍 가공하는 가변 롤포밍부; 및
    상기 복수의 롤포밍 유닛 각각으로부터 성형 하중을 인가 받아 상기 소재의 물성 변화를 예측하고, 상기 물성 변화에 따른 상기 소재의 스프링백 양의 변화를 계산하여 교정량을 산출하며, 상기 교정량에 따라 상기 복수의 롤포밍 유닛 각각에서의 스프링백 보정량을 교정할 수 있도록 상기 가변 롤포밍부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 가변 롤포밍 장치로부터 상기 소재의 롤 하중, 롤 토크 및 롤 갭을 포함하는 상기 성형 하중을 인가 받아 상기 소재의 두께, 항복강도 및 탄성계수를 포함하는 상기 소재의 물성 변화를 예측하고, 상기 물성 변화가 발생 시 변화 된 상기 소재의 물성값을 기초로 상기 소재의 스프링백을 계산하고, 계산된 스프링백의 양이 종래의 상기 가변 롤포밍 장치의 상기 스프링백 보정량과 차이가 있을 경우 상기 교정량을 산출하며, 상기 가변 롤포밍 장치에서의 상기 스프링백 보정량을 상기 교정량 만큼 교정할 수 있도록 상기 가변 롤포밍 장치의 성형 속도, 롤 하중, 롤 토크 및 롤 갭 중 적어도 어느 하나를 제어하고,
    상기 교정량은,
    상기 가변 롤포밍 장치의 상기 스프링백 보정량과 상기 소재의 변화된 상기 물성값을 기초로 계산된 상기 소재의 상기 스프링백량의 차이인, 가변 롤포밍 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    하기 [수식 1]에 의해 상기 소재의 상기 스프링백을 계산하는, 가변 롤포밍 장치.
    [수식 1]
    Figure 112021040342112-pat00003

    T: 소재의 두께
    Ys: 소재의 항복강도
    E: 소재의 탄성계수
    Ri: 소재의 목표 절곡량
    Rf: 소재의 실제 절곡량
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 롤포밍부의 상기 복수의 롤포밍 유닛은,
    상기 소재의 일부분을 제 1 각도로 절곡 성형하는 제 1 고정 롤포밍 장치;
    상기 제 1 고정 롤포밍 장치의 후단에 설치되어, 상기 제 1 각도로 절곡 성형된 상기 소재의 스프링백을 교정하는 제 1 가변 롤포밍 장치;
    상기 제 1 가변 롤포밍 장치의 후단에 설치되어, 상기 소재의 절곡부를 상기 제 1 각도 보다 큰 제 2 각도로 절곡 성형하는 제 2 고정 롤포밍 장치; 및
    상기 제 2 고정 롤포밍 장치의 후단에 설치되어, 상기 제 2 각도로 절곡 성형된 상기 소재의 스프링백을 교정하는 제 2 가변 롤포밍 장치;
    를 포함하는, 가변 롤포밍 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 가변 롤포밍 장치는,
    상기 소재의 측면의 적어도 일부분을 가압하여 상기 소재를 절곡 성형하는 측면 가압롤; 및
    상기 소재가 안정적으로 절곡 성형될 수 있도록, 상기 소재의 하면의 적어도 일부분을 가압 또는 지지하는 하부 가압롤;
    을 포함하는, 가변 롤포밍 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 측면 가압롤은,
    상기 소재의 측면 부분과 접촉되어 상기 소재의 측면 부분을 가압하는 사이드 롤러; 및
    상기 사이드 롤러를 상기 소재의 측면 방향으로 전후진시켜 상기 사이드 롤러의 가압량을 조절하는 사이드 롤러 구동부;
    를 포함하는, 가변 롤포밍 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 가압롤은,
    상기 소재의 하면과 접촉되어 상기 소재의 가운데 부분을 가압 또는 지지하는 원심 롤러;를 포함하고,
    상기 원심 롤러는,
    질량 분포와 회전 속도를 이용하여 원심력에 의해 외경이 미세하게 조절되는, 가변 롤포밍 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 롤포밍부에서 가공된 상기 성형빔을 공급받아 상기 성형빔의 성형 치수를 검사하는 모니터링부;
    를 더 포함하는, 가변 롤포밍 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모니터링부에서 측정된 상기 성형 치수를 전달 받아 상기 성형빔의 성형 오차율을 저장하고, 상기 성형 오차율이 허용 범위 이상이면 상기 복수의 롤포밍 유닛의 상기 가변 롤포밍 장치의 상기 스프링백 보정량을 교정할 수 있도록 상기 가변 롤포밍 장치를 제어하는, 가변 롤포밍 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    카메라를 이용하여 상기 성형빔의 성형 치수를 검사하는 비전(Vision) 검사장치;
    를 포함하는, 가변 롤포밍 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 성형빔의 절곡부와 접촉되어 회전하는 터크 롤러(Turk's roller)의 전후진량을 감지하여, 상기 성형빔의 성형 치수를 검사하는 접촉식 검사 장치;
    를 포함하는, 가변 롤포밍 장치.
KR1020200023486A 2020-02-26 2020-02-26 가변 롤포밍 장치 KR102301336B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200023486A KR102301336B1 (ko) 2020-02-26 2020-02-26 가변 롤포밍 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200023486A KR102301336B1 (ko) 2020-02-26 2020-02-26 가변 롤포밍 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210108649A KR20210108649A (ko) 2021-09-03
KR102301336B1 true KR102301336B1 (ko) 2021-09-14

Family

ID=77774313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200023486A KR102301336B1 (ko) 2020-02-26 2020-02-26 가변 롤포밍 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102301336B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102419218B1 (ko) * 2021-11-03 2022-07-08 다함건설산업 주식회사 이음부 절단 및 밴딩이 가능한 판넬 성형장치
CN114570812A (zh) * 2022-04-20 2022-06-03 安徽奔腾五金制造有限公司 一种金属制品自动辊轧成型的生产线

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3371212B2 (ja) 1993-09-07 2003-01-27 株式会社大同機械製作所 ロールベンダーのスプリングバック係数算出方法
JP2004243367A (ja) 2003-02-13 2004-09-02 Aisin Seiki Co Ltd ロール成形装置の調整方法，ロール成形装置の調整装置
JP2013180335A (ja) 2012-03-02 2013-09-12 Jfe Steel Corp 鋼板のローラーレベラー矯正方法及びローラーレベラー矯正機
JP6206422B2 (ja) 2015-01-19 2017-10-04 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板の形状矯正装置および形状矯正方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090070804A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 주식회사 성우하이텍 롤 포밍 성형방법
KR101090352B1 (ko) * 2009-03-30 2011-12-07 (주)정우이엠씨 성형빔의 스프링 백 제거를 위한 롤 포밍 레벨링 장치 및 롤 포밍 레벨링 방법
KR20110127948A (ko) * 2010-05-20 2011-11-28 대우조선해양 주식회사 이중 곡률을 가지는 금속곡판의 성형방법
KR20120077115A (ko) * 2010-12-30 2012-07-10 대우조선해양 주식회사 금속판재의 곡면 성형방법
KR101657816B1 (ko) * 2014-12-23 2016-09-20 주식회사 포스코 소재 성형 장치
KR101767768B1 (ko) * 2015-12-22 2017-08-14 주식회사 포스코 판재 교정 장치 및 레벨러 교정조건 연산 방법
KR102001604B1 (ko) * 2017-11-07 2019-07-18 한국생산기술연구원 가변 롤포밍 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3371212B2 (ja) 1993-09-07 2003-01-27 株式会社大同機械製作所 ロールベンダーのスプリングバック係数算出方法
JP2004243367A (ja) 2003-02-13 2004-09-02 Aisin Seiki Co Ltd ロール成形装置の調整方法，ロール成形装置の調整装置
JP2013180335A (ja) 2012-03-02 2013-09-12 Jfe Steel Corp 鋼板のローラーレベラー矯正方法及びローラーレベラー矯正機
JP6206422B2 (ja) 2015-01-19 2017-10-04 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板の形状矯正装置および形状矯正方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210108649A (ko) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102301336B1 (ko) 가변 롤포밍 장치
KR101651313B1 (ko) 금속 스트립을 연속적으로 신장-굽힘 교정하기 위한 방법 및 장치
JP5859227B2 (ja) スロットダイの設定及び塗布中の制御のための装置
JPH10511311A (ja) 自動ばね巻き装置においてコイルばねを最適化して製造する方法及び装置
KR101727992B1 (ko) 인발유닛 및 그를 이용한 인발 장치 및 방법
CN104936759A (zh) 用于挤出弹性体混合物的装置和方法
KR102001604B1 (ko) 가변 롤포밍 장치
CN112384354B (zh) 自动化调整喷嘴机构缝隙尺寸方法和控制和/或调整***
KR20140084661A (ko) 판재 교정장치
CN113382812B (zh) 用于借助于矫直设备矫直材料的方法和设备
JP2016078057A (ja) スラブのキャンバー抑制方法及びキャンバー抑制装置、並びにスラブのガイド装置
CN110799277B (zh) 拉伸弯曲矫直装备及其致动方法
JP2019093419A (ja) クラスタ圧延機の形状制御装置
KR101085820B1 (ko) 롤 포머용 성형압 조정장치
KR101739175B1 (ko) 제어 시스템 및 제어 방법
KR20090021181A (ko) 금속 스트랜드의 연속 주조 방법
JPH05154524A (ja) 鋼線列および／または鋼棒列に圧延された圧延製品の形態安定性および寸法安定性に対する許容誤差を狭くする方法および装置
CN113522979B (zh) 一种热轧薄材边部板形控制方法
CN114453434B (zh) 一种夹送辊的控制方法和装置
CN116324033A (zh) 用于校正金属带平面度的校正设备和相关的校正方法
JP4376051B2 (ja) フィルム厚の制御方法
KR100306928B1 (ko) 뱅크성형용사이트프로파일제어방법
KR101528690B1 (ko) 강판 제조 방법
JP4227686B2 (ja) 冷間圧延時のエッジドロップ制御方法
JP3924229B2 (ja) プラスチック成形装置における厚みプロファイル制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant