KR20130125544A - 롤포밍 시스템 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 언코일러 공급된 알루미늄 코일을 순차적으로 성형하는 복수개의 성형롤이 수평방향으로 이격 배열된 롤포밍부; 상기 롤포밍부의 후단에 설치되어 최후에 배치된 상기 성형롤을 통과한 알루미늄 코일의 곡면을 형성하는 굽힘가공롤부; 및 상기 굽힘가공롤부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 롤포밍 시스템이 제공된다.
위와 같은 본 발명의 롤포밍 시스템 및 그 제조방법에 의하면, 언코일러로부터 공급된 알루미늄 코일의 측면에 복수개의 요철을 갖도록 롤포밍하여 한 번의 작업으로 보강도를 갖는 선체 외판의 제작이 용이하여 대량생산이 가능하고 작업능률은 향상된다. 또한 굽힘가공롤부는, 기존 하부 2열 및 상부 1열의 가공롤로 배치되어 굽힘 가공하던 것을 상하 한 쌍의 가공롤로 편심 되게 배치하여 굽힘 가공함으로써, 알루미늄 합금재의 곡면성형이 용이하다.

Description

롤포밍 시스템 및 그 제조방법{Roll forming system and manufacturing method thereof}

본 발명은 롤포밍 시스템 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 선체의 외판을 제작함에 있어, 제작공정을 간소화 하여 대량생산이 가능하고, 또한 곡면성형이 용이한 롤포밍 시스템 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 롤포밍은 코일형태의 금속소재를 순차적으로 변형시켜 원형 또는 사각형상의 파이프는 물론 상, 하부가 개방되고 다단 절곡된 형태 등의 다양한 제품을 성형하는 것이다.

상기와 같은 롤포밍은, 상하 한 쌍으로 구비되는 성형롤이 수평방향으로 복수개가 이격 배치되고, 이러한 상기 성형롤 사이에 금속소재를 통과시켜 순차적으로 원하고자하는 형상으로 성형할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 국내에서는 FRP(Fiber Reinforced Plastics)선의 대체 선종으로 모터보트 등의 소형선박을 중심으로 알루미늄 합금선의 전환이 이루어지고 있다.

이러한 알루미늄 합금선은 상기 FRP선에 비해 경량이며 내구성, 내식성이 우수하고 친환경을 제공하는 장점이 있다.

그런데 알루미늄 합금선은, 선체를 보강하기 위해 알루미늄 합금재의 내측에 복수개의 보강부재를 용접해야 하며, 이러한 알루미늄 합금재는 변형제어에 한계가 있어, 제작공정에 많은 시간과 비용이 소요되어 선박 건조기술의 대량생산에 어려움을 격고 있는 실정이다.

최근에는, 이러한 문제를 해결하기 위해 롤성형 기술을 적용하여 외판에 요철형상을 갖는 외판선체를 제작하고 있다. 이러한 요철형 외판선체는, 주로 선체의 바닥을 이루는 선저판(船底板)과, 선체의 측면을 이루는 선측판(船側板)으로 제조될 수 있다. 특히, 종강도(Longitudinal Strength)부재를 사용하지 않고 상기 선저판과, 선측판의 외측에 요철형 외판형상을 적용하여 선체의 강도를 유지시키면서 두께를 감소시켜, 일반 보트와 비교하여 선체의 무게를 줄인 경량화 된 알루미늄 보트를 건조하고 있다.

그런데 상기와 같은 롤성형은, 종래 도 1에 도시된 바와 같이, 반자동형 1단 롤성형기(1)에 의해 성형되고 있다. 상기 반자동형 1단 롤성형기(1)에 의할 경우, 성형 가공롤(1a)을 구비한 반자동형 1단 롤성형기(1)가 알루미늄 합금재(2)의 상부에서 요철(2a)의 형상을 성형하기 위해 반복적으로 작업을 수행하여 하므로 작업시간이 길어지고, 작업자는 피로도가 증대되어 결국 작업효율이 저하되는 단점이 있다.

또한 선체의 경우 선수(船首)부분은 곡면을 이루도록 형성해야 되는 바, 상기 선수부분에 곡면을 형성하기 위해서는, 굽힘 가공을 하게 된다. 여기서 선체를 굽힘 가공하기 위해서는 종래 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 굽힘 롤러(3) 사이로 알루미늄 합금재(2)를 통과시켜, 곡면으로 성형을 한다. 즉, 하부에 고정 배치된 2개의 하부롤러(3a)와, 상기 2개의 하부롤러(3a) 사이에서 상부에 1개의 상부롤러(3b)가 배치되고, 상기 상부롤러(3b)가 상하로 이동하면서 상기 알루미늄 합급재(2)의 곡면을 형성하도록 굽힘 가공하는 것이다.

그런데 위와 같은, 굽힘 가공방법은 굽힘 롤러(3)가 3개로 배치되어 굽힘 가공장치의 제작에 따른 제조시간이 길어지고 또한, 제작비용이 증가된다. 또한 상기 1단 롤성형기(1)와 별도의 작업공간에 배치되어, 작업자는 상기 반자동형 1단 롤성형기(1)에 의해 성형된 알루미늄 합금재(2)를 다시 굽힘 롤러(3)로 이동하여 곡면을 성형해야 하므로, 이는 작업자로 하여금 피로도가 증대되어 작업효율이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 선체의 외판을 제작함에 있어 한 번의 작업으로 대량생산이 가능하고, 곡면부의 성형이 용이한 롤포밍 시스템 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 언코일러로부터 공급된 알루미늄 코일을 순차적으로 성형하는 복수개의 성형롤이 수평방향으로 이격 배열된 롤포밍부; 상기 롤포밍부의 후단에 설치되어 최후에 배치된 상기 성형롤을 통과한 알루미늄 코일의 곡면을 형성하는 굽힘가공롤부; 및 상기 굽힘가공롤부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 롤포밍 시스템이 제공된다.

여기서 상기 성형롤은, 상하로 배치되어 상기 알루미늄 코일을 회전에 의해 가압 성형하는 상부 및 하부 롤과, 상기 상부 및 하부 롤의 양측을 각각회전가능하게 고정 지지하는 지지프레임을 포함할 수 있다.

또한 상기 굽힘가공롤부는, 위치가 고정된 제1회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 하부가공롤과, 상기 하부가공롤의 제1회전축으로부터 측 방향으로 편심되고 상하방향으로 이동이 가능한 제2회전축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 하부가공롤의 상부에 배치되어 상기 알루미늄 코일의 곡면을 형성하는 상부가공롤을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 알루미늄 코일을 공급하는 단계; 공급된 상기 알루미늄 코일을 롤포밍하는 단계; 상기 롤포밍 단계를 거친 알루미늄 코일을 하부가공롤과 상부가공롤 사이에 위치시키는 단계; 및 상기 알루미늄 코일을 가압하여 굽힘 가공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 롤포밍 시스템 및 그 제조방법은, 언코일러로부터 공급된 알루미늄 코일의 측면에 복수개의 요철을 갖도록 롤포밍하여 한 번의 작업으로 보강도를 갖는 선체 외판의 제작이 용이하여 대량생산이 가능하고 작업능률은 향상된다.

또한 굽힘가공롤부는, 기존 하부 2열 및 상부 1열의 가공롤로 배치되어 굽힘 가공하던 것을 상하 한 쌍의 가공롤로 편심 되게 배치하여 굽힘 가공함으로써, 알루미늄 합금재의 곡면성형이 용이하다. 더욱이 롤포밍과 함께 동시 제작이 가능하여 공기(工期)를 단축할 수 있어, 인건비는 감소되어 경제적이다.

도 1은 종래 기술에 의한 롤포밍 성형장치의 일례를 나타낸 사용상태사시도.
도 2는 종래 기술에 의한 선체에 곡면을 형성하도록 가공하는 상태를 나타낸 사용상태 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤포밍 성형을 구현하는 롤포밍 시스템의 개략적인 구성도,
도 4는 도 3에 나타낸 굽힘가공롤의 확대도,
도 5a는 도 3에 도시된 롤포밍 성형에 따라 제조된 요철형 외판형상을 갖는 선측판의 사시도
도 5b은 도 5a의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도,
도 6a는 도 3에 도시된 롤포밍 성형에 따라 제조된 요철형 외판형상을 갖는 선저판의 사시도,
도 6b은 도 6a의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도,
도 7은 도 3에 도시된 롤포밍 성형에 따라 제조된 요철형 외판형상을 갖는 선측판 및 선저판을 결합하여 완성한 선체의 사시도,
도 8은 도 3에 나타낸 롤포밍 시스템의 제조방법을 도시한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤포밍 성형을 구현하는 롤포밍 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 굽힘가공롤부의 확대도이다.

또한 도 5a는 도 3에 도시된 롤포밍 성형에 따라 제조된 요철형 외판형상을 갖는 선측판의 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도이다.

또한 도 6a는 도 3에 도시된 롤포밍 성형에 따라 제조된 요철형 외판형상을 갖는 선저판의 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이며, 도 7은 도 3에 도시된 롤포밍 성형에 따라 제조된 요철형 외판형상을 갖는 선측판 및 선저판을 결합하여 완성한 선체의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 롤포밍 시스템(100)은, 언코일러(10)로부터 공급된 알루미늄 코일(11)을 순차적으로 가압시켜 변형을 이루도록 하는 것으로서, 롤포밍부(110)와 굽힘가공롤부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.

상기 롤포밍부(110)는 복수개의 성형롤 (111)및 지지프레임(112)을 포함한다. 여기서 성형롤(111)은, 상부성형롤(111a)과 하부성형롤(111b)을 포함한다.

상기 상부성형롤(111a)과 하부성형롤(111b)은, 상하 한 쌍으로 배치되는 성형롤(111)로, 수평방향으로 복수개가 순차적으로 이격 배열된다.

한편 도면에서는, 상기 성형롤(111)이 10개로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 성형단계에 따라 증감될 수 있다.

그리고 상기 상부성형롤(111a)과 하부성형롤(111b)의 전방에 배치되며, 상기 알루미늄 코일(11)을 풀어주는 언코일러(10)가 구성된다. 이러한 언코일러(10)로부터 풀려나온 알루미늄 코일(11)이 상기 상부성형롤(111a)과 하부성형롤(111b)의 회전에 의해 그 사이를 통과하여 순차적으로 가압성형 된다.

상기 지지프레임(112)은 상기 상부성형롤(111a)과, 하부성형롤(111b)을 양 측에 각각 배치되며, 상기 상부성형롤(111a)과 하부성형롤(111b)을 회전가능하게 고정하는 역할을 수행한다. 또한 상기 지지프레임(112)은 상기 상부성형롤(111a)과, 하부성형롤(111b)을 착탈 가능하게 고정한다. 즉, 상기 성형롤(111)이 성형하고자 하는 부재의 형태에 맞게 다양한 성형롤의 설치가 가능하다.

상기 굽힘가공롤부(120)는 하부가공롤(121)과, 상부가공롤(122) 및 고정프레임(123)을 포함한다. 이러한 굽힘가공롤부(120)는 상기 롤포밍부(110)의 후단에 설치되어, 최후에 배치된 상기 성형롤(111)을 통과한 알루미늄 코일(11)에 곡면을 형성하는 역할을 수행한다. 여기서 상기 하부가공롤(121)은 위치가 고정된 제1회전축(121a)을 중심으로 상기 고정프레임(123)에 회전 가능하게 설치된다.

상기 상부가공롤(122)은 상기 하부가공롤(121)의 상부에 배치되며, 제2회전축(122a)을 중심으로 상기 고정프레임(123)에 회전가능하게 설치된다. 여기서 상기 상부가공롤(122)의 제2회전축(122a)은, 상기 하부가공롤(121)의 제1회전축(121a)보다 측 방향으로 편심 되게 배치된다. 즉, 상기 하부가공롤(121)의 제1회전축(121a)에서 "d"거리만큼 이동한다. 또한 상기 상부가공롤(122)의 상기 제2회전축(122a)은 상하로 이동이 가능하게 설치된다. 이러한 상부가공롤(122)은 상기 알루미늄 코일(11)이 곡면을 형성하도록 가압하는 역할을 수행한다. 부연하면, 상기 롤포밍부(110)로부터 성형된 알루미늄 코일(11)을 굽힘 가공함에 있어, 상기 상부가공롤(122)이 상기 하부가공롤(121)보다 측 방향으로 편심 되게 배치되고, 이러한 상부가공롤(122)이 하부로 이동되면서 상기 알루미늄 코일(11)을 가압한다. 따라서 상기 알루미늄 코일(11)은 만곡 되게 성형될 수 있다.

상기 제어부(130)는, 상기 굽힘가공롤부(120)를 제어하는 역할을 수행한다. 부연하면, 상기 제어부(130)는 상기 롤포밍부(110)의 후단에서 최후에 배치된 상기 성형롤(111)을 통과한 알루미늄 코일(11)이 상기 하부가공롤(121)과 상기 상부가공롤(122)의 사이로 위치되면, 상기 상부가공롤(122)이 하방으로 이동하도록 제어한다. 그러면 상기 상부가공롤(122)은 하방으로 이동하고, 상기 알루미늄 코일(11)을 가압한다. 이에 따라, 상기 알루미늄 코일(11)은 상기 하부가공롤(121)의 상부에서 편심 되게 배치된 상기 상부가공롤(122)에 의해 곡면을 이루도록 형성된다. 이러한 알루미늄 코일(11)에 곡면이 형성되면, 상기 제어부(130)는 상기 상부가공롤(122)의 가압을 멈추고 상부로 이동하도록 제어한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤포밍 성형에 의해 선체부품이 완성된다. 도 5a 도 3에 도시된 롤포밍 시스템(100)에 의해 성형된 선체부품의 사시도를 나타낸다. 도 5a를 참조하면, 상기 선체부품은 선박의 선측판(20)일 수 있다. 상기 선측판(20)은 그 외측이 복수개로 배열되는 제1요철(21)로 형성될 수 있다. 이러한 선측판(20)은 경량이면서도, 강도가 향상된다. 또한 도 5b는, 도 5a의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다. 도 5b를 참조하면, 상기 선측판(20)은 외 측면에 일정간격 배열되는 제1요철(21)이 형성되며, 이러한 제1요철(21)은 상기 선측판(20)에 별도의 종강도 부재를 사용하지 않고도, 강도를 유지시켜준다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 롤포밍 시스템(100)은, 선체의 바닥을 이루는 선저판(30)으로 제조가 가능하다. 부연하면, 상기 롤포밍부(110)의 성형롤(111)과, 상기 굽힘가공롤부(120)는 선체의 선저판(30)을 형성하도록 교체가 가능하다. 이러한 선저판(30) 역시, 그 외 측면에 일정간격 배열되는 복수개의 제2요철(31)이 형성된다. 여기서 상기 제2요철(31)은, 상기 선측판(20)의 제1요철(21)과 동일한 작용 및 효과를 나타내므로 반복적인 설명은 생략한다.

상기한 바와 같이, 롤포밍 시스템(100)에 의하여 제조된 상기 선측판(20)과 선저판(30)은, 용접(Welding)에 의해 선체로 완성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 도 3에 도시된 롤포밍 성형에 따라 제조된 요철형 외판형상을 갖는 선측판(20) 및 선저판(30)이 한 쌍으로 결합된 선체의 사시도가 도시되어 있다.

이러한 선체를 결합하기 위해서는 먼저, 상기 선측판(20)과 선저판(30)의 각 단부를 서로 용접(W)하여 선체의 일측을 완성할 수 있다. 그리고 동일한 작업을 반복하여, 상기 선체의 일측에 대향하는 타측을 완성할 수 있다. 그러면 작업자는 선체의 일측에 해당하는 선저판(30)의 단부와, 상기 선체에 대향하여 타측에 해당하는 선저판(30)의 단부를 서로 대면하도록 배치시킨 후 용접(W)으로 서로 결합한다. 그러면 선체가 완성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 롤포밍 시스템(100)은, 상기 알루미늄 코일(11)에 복수개의 제1 및 제2요철(21)(31)을 갖도록 롤포밍하여 한 번의 작업으로 대량생산이 가능하다. 또한 굽힘가공롤부(120)는, 기존 하부 2열 및 상부 1열의 가공롤로 배치되어 굽힘 가공하던 것을, 상하 한 쌍의 가공롤(121)(122)로 배치하여 굽힘 가공함으로써, 롤포밍 성형장치의 제작에 따른 비용을 감소할 수 있다.

이하에서는 상기 롤포밍 시스템(100)의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 8은 도 3에 나타낸 롤포밍 시스템(100)의 제조방법을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 먼저 알루미늄 코일을 공급한다.(S110) 여기서 상기 알루미늄 코일(11)은, 상기 알루미늄 코일(11)을 풀어주는 언코일러(10)가 상기 롤포밍부(110)의 전방에 배치되고, 이러한 알루미늄 코일(11)을 상기 롤포밍부(110)로 공급한다.

다음으로, 공급된 알루미늄 코일(11)을 롤포밍한다.(S120) 여기서 상기 롤포밍은, 상부성형롤(111a)과, 하부성형롤(111b)이 상, 하 한 쌍으로 배치되는 성형롤(111)로 형성되고, 이러한 성형롤(111)이 수평방향으로 복수개가 순차적으로 이격 배열된다. 그리고 상기 상부성형롤(111a)과 하부성형롤(111b)은, 상기 언코일러(10)로부터 공급된 알루미늄 코일(11)을 상기 상부성형롤(111a)과 하부성형롤(111b)사이에서 회전에 의해 순차적으로 가압성형 한다.

다음으로, 상기 롤포밍 단계를 거친 알루미늄 코일(11)을 상기 하부가공롤(121)과, 상부가공롤(122)사이에 위치시킨다.(S130) 여기서 상기 롤포밍부(110)로부터 성형된 알루미늄 코일(11)을 곡면성형하기 위하여, 상기 굽힘가공롤부(120)사이 즉, 상기 하부가공롤(121)과 상부가공롤(122)사이에 위치시킨다.

끝으로, 상기 알루미늄 코일(11)을 가압하여 굽힘 가공하는 한다.(S140) 여기서 상부가공롤(122)은 상기 하부가공롤(121)의 상부에 배치되며, 상기 하부가공롤(121)보다 측방향으로 편심 되게 배치한다. 또한 상기 상부가공롤(122)은 상하로 이동이 가능하게 설치된다. 그리고 상기 롤포밍부(110)로부터 성형된 상기 알루미늄 코일(11)을 가압하여 곡면을 형성한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 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.

100: 롤포밍 시스템 110: 롤포밍부
111: 성형롤 111a: 상부성형롤
111b: 하부성형롤 112: 지지프레임
120: 굽힘가공롤 121: 하부가공롤
121a: 제1회전축 122a: 제2회전축
122: 상부가공롤 130: 제어부
10: 언코일러 11: 알루미늄 코일
20: 선측판 21: 제1요철
31: 제2요철 30: 선저판

Claims (4)

1. 언코일러로부터 공급된 알루미늄 코일을 순차적으로 성형하는 복수개의 성형롤이 수평방향으로 이격 배열된 롤포밍부;
   상기 롤포밍부의 후단에 설치되어 최후에 배치된 상기 성형롤을 통과한 알루미늄 코일의 곡면을 형성하는 굽힘가공롤부; 및
   상기 굽힘가공롤부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 롤포밍 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 성형롤은,
   상하로 배치되어 상기 알루미늄 코일을 회전에 의해 가압 성형하는 상부 및 하부 롤과,
   상기 상부 및 하부 롤의 양측을 각각 회전가능하게 고정 지지하는 지지프레임을 포함하는 롤포밍 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 굽힘가공롤부는,
   위치가 고정된 제1회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 하부가공롤과,
   상기 하부가공롤의 제1회전축으로부터 측 방향으로 편심되고 상하방향으로 이동이 가능한 제2회전축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 하부가공롤의 상부에 배치되어 상기 알루미늄 코일의 곡면을 형성하는 상부가공롤을 포함하는 롤포밍 시스템.
4. 알루미늄 코일을 공급하는 단계;
   공급된 상기 알루미늄 코일을 롤포밍하는 단계;
   상기 롤포밍 단계를 거친 알루미늄 코일을 하부가공롤과 상부가공롤 사이에 위치시키는 단계; 및
   상기 알루미늄 코일을 가압하여 굽힘 가공하는 하는 단계를 포함하는 롤포밍 제조방법.

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