KR20160077791A - 롤 포밍 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

롤 포밍 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

롤 포밍 장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤 포밍 장치는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 상호 일정간격을 두고 배치되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임의 하부에 구성되는 고정블록에 회전축을 통하여 설치되는 하부 성형롤; 상기 하부 성형롤의 상부에서 평행하게 배치되며 상기 양측 지주 프레임의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록에 회전축을 통하여 설치되는 상부 성형롤을 포함하는 롤 포밍 장치에 있어서, 상기 지주 프레임의 상단에 설치되며, 중앙에는 상하방향으로 관통홀이 형성되는 상부 프레임; 상기 슬라이딩 블록의 상부에 일체로 구성되어 성형 반력에 따른 하중값을 검출하여 출력하는 로드셀; 상기 상부 프레임의 상면에 하향 설치되어 작동로드가 상기 관통홀을 통하여 상기 로드셀에 연결되는 서보 실린더; 상기 로드셀로부터 입력되는 하중값를 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하여 상기 서보 실린더를 전후진량을 제어하는 제어기를 포함하며, 그 제어방법은 상기 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 서보 실린더에 의해 자동으로 설정한 후, 소재 두께에 따라 상부 성형롤에 걸리는 성형 반력을 상기 로드셀을 통한 하중값으로 검출하여 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하고, 오차범위 내에서 상기 서보 실린더를 전후진량을 제어하여 상기 상부 및 하부 성형롤 간의 간극을 실시간 자동 조정한다.

Description

롤 포밍 장치 및 그 제어방법{ROLL FORMER AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 롤 포밍 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 포밍 장치에 구성되는 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 설정한 후, 소재 두께에 따라 상부 성형롤에 걸리는 성형 반력을 로드셀을 통한 하중값으로 검출하여 상부 및 하부 성형롤 간의 간극을 제어할 수 있도록 하는 롤 포밍 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 직선타입의 빔류의 성형은 상부 성형롤과 하부 성형롤로 구성되는 롤 포밍 장치를 적어도 10단 이상으로 일렬 배치하여 공급되는 소재를 다양한 형상으로 절곡하여 성형하는 롤 포밍 시스템에 의해 이루어진다.
이러한 롤 포밍 시스템 및 그 공정은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 공급되는 코일(200)을 풀어주는 언코일러(201)가 공정라인 전방에 구성되어 언코일 단계(S110)를 이루고, 상기 언코일러(201)로부터 풀려 나온 띠상의 코일(200)을 평판의 띠상 강판패널(250)로 펴주는 스트레이트너(203)가 그 후방에 구비되어 스트레이트닝 단계(S120)를 이룬다.
그리고 상기 스트레이트너(203)의 후방에는 스트레이트너(203)로부터 공급된 띠상 강판패널(250)에, 성형될 성형빔의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스(205)가 구비되어 피어싱 단계(S130)를 진행한다.
또한, 상기한 10단 이상의 롤 포밍 장치(207: R1~R7; 일부 미도시)들로 구성되어 상기 브레이크 프레스(205)의 후방에 배치되어 상기 언코일러(201), 스트레이트너(203), 및 브레이크 프레스(205)를 거쳐 공급되는 띠상의 강판패널(250)을 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔의 형상으로 롤 포밍 성형하는 롤 포밍 단계(S140)를 진행하게 된다.
그리고 상기 롤 포밍 장치(207)의 후방에는 일정 곡률을 갖는 롤 포밍 성형품의 곡률을 성형하기 위한 다수개의 좌우측 곡률 성형롤로 구성되는 라운드 벤더(209)가 구비되어 성형하고자하는 곡률의 반경을 따라 설치하여 롤 포밍 성형을 완료한 상기 성형빔을 통과시킴으로써 일정 곡률의 완성품을 제조하는 벤딩단계(S150)를 이루게 된다.
이러한 롤 포밍 시스템에 있어서, 각 롤 포밍 장치(R1~R7)에 구성되는 상부 및 하부 성형롤은 초기 소재 투입 시, 그 성형 반력에 의해 상부 성형롤과 하부 성형롤 간에 간극 편차(Gap Deviation)가 발생하거나, 특히, TWB 소재와 같이, 소재의 두께가 변경되는 경우에 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간에 간극을 조정하여야 한다.
그러나 종전에는 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 간극 조정을 위하여 작업자가 일일이 갭 게이지를 이용하여 각 성형롤 간의 간극을 측정하여 다시 셋팅(setting)하여 왔으나, 정밀한 간극 설정이 어렵기 때문에 이로 인한 상부 및 하부 성형롤 간의 좌우 성형 편차가 발생하고, 이로 인한 성형압의 차이로 제품에 뒤틀림 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시 예는 롤 포밍 시스템의 각각의 롤 포밍 장치에 구성되는 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 서보 실린더에 의해 자동으로 설정한 후, 소재 두께에 따라 상부 성형롤에 걸리는 성형 반력을 로드셀을 통한 하중값으로 검출하여 상부 및 하부 성형롤 간의 간극을 자동으로 조정할 수 있도록 하는 롤 포밍 장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 상호 일정간격을 두고 배치되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임의 하부에 구성되는 고정블록에 회전축을 통하여 설치되는 하부 성형롤; 상기 하부 성형롤의 상부에서 평행하게 배치되며 상기 양측 지주 프레임의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록에 회전축을 통하여 설치되는 상부 성형롤을 포함하는 롤 포밍 장치에 있어서, 상기 지주 프레임의 상단에 설치되며, 중앙에는 상하방향으로 관통홀이 형성되는 상부 프레임; 상기 슬라이딩 블록의 상부에 일체로 구성되어 성형 반력에 따른 하중값을 검출하여 출력하는 로드셀; 상기 상부 프레임의 상면에 하향 설치되어 작동로드가 상기 관통홀을 통하여 상기 로드셀에 연결되는 서보 실린더; 상기 로드셀로부터 입력되는 하중값를 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하여 상기 서보 실린더를 전후진량을 제어하는 제어기를 포함하는 롤 포밍 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 서보 실린더는 유압제어에 의해 전후진 작동하는 유압 서보 실린더로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 상부 및 하부 성형롤이 접촉된 상태를 초기 간극으로 설정하고, 투입되는 소재의 두께에 따른 성형 반력에 의해 상기 상부 성형롤를 통하여 로드셀에 검출되는 하중값을 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 서보 실린더에 공급 및 배출 유압량을 제어하여 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 간극을 실시간 가변 제어하도록 전압신호를 출력하는 제어로직을 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 상호 일정간격을 두고 배치되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임의 하부에 구성되는 고정블록에 회전축을 통하여 설치되는 하부 성형롤; 상기 하부 성형롤의 상부에서 평행하게 배치되며 상기 양측 지주 프레임의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록에 회전축을 통하여 설치되는 상부 성형롤; 상기 지주 프레임의 상단에 상부 프레임을 통하여 설치되어 상기 슬라이딩 블록을 승하강 제어하는 서보 실린더; 상기 슬라이딩 블록과 상기 서보 실린더의 작동로드 사이에 구성되는 로드셀을 포함하는 롤 포밍 장치의 제어방법에 있어서, 상기 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 서보 실린더에 의해 자동으로 설정한 후, 소재 두께에 따라 상부 성형롤에 걸리는 성형 반력을 상기 로드셀을 통한 하중값으로 검출하여 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하고, 오차범위 내에서 상기 서보 실린더를 전후진량을 제어하여 상기 상부 및 하부 성형롤 간의 간극을 실시간 자동 조정하는 롤 포밍 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 서보 실린더의 전후진량 제어는 상기 서보 실린더에 공급 및 배출 유압량을 제어하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예는 롤 포밍 시스템의 각각의 롤 포밍 장치에 구성되는 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 서보 실린더에 의해 자동으로 설정한 후, 소재 두께에 따라 상부 성형롤에 걸리는 성형 반력을 로드셀을 통한 하중값으로 검출하여 상부 및 하부 성형롤 간의 간극을 자동으로 조정할 수 있으며, 특히, 소재의 두께 등에 따른 간극 편차를 배제할 수 있다.
이로 인해, 성형압의 불균일에 의한 롤 포밍용 성형빔에 발생하던 뒤틀김 현상을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍 장치의 정 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍 장치의 작동 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍 장치의 정 단면도이고, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 측 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍 장치는 하부에 베이스 플레이트(1)가 구비된다.
상기 베이스 플레이트(1) 상에는 양측에 상호 일정간격을 두고 한 쌍의 지주 프레임(3)이 구성된다.
상기 양측 지주 프레임(3)의 하부에는 각각 고정블록(5)이 구성되고, 상기 각 고정블록(5)에는 그 회전축(7)을 통하여 하부 성형롤(9)이 회전 가능하도록 설치된다.
여기서, 상기 하부 성형롤(9)의 회전축(7)은 각 고정블록(5)에 베어링(11)을 통하여 설치된다.
그리고 상기 하부 성형롤(9)에 평행하게 그 상부에 상부 성형롤(13)이 배치되는데, 상기 상부 성형롤(13)은 상기 양측 지주 프레임(3)의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록(15)에 회전축(17)을 통하여 설치된다.
여기서, 상기 각 슬라이딩 블록(15)은 상기 양측 지주 프레임(3)에 형성된 슬라이딩 홈(19)을 통하여 상하방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다.
또한, 상기 상부 성형롤(13)의 회전축(17)은 상기 각 슬라이딩 블록(15)에 베어링(11)을 통하여 설치된다.
그리고 상기 각 지주 프레임(3)의 상단에 상부 프레임(21)이 설치된다. 상기 상부 프레임(21)은 중앙에 상하방향으로 관통홀(H)이 형성된다.
또한, 상기 각 슬라이딩 블록(15)의 상부에는 로드셀(23)이 일체로 고정 설치되는데, 상기 각 로드셀(23)은 성형 반력에 따른 하중값을 검출하여 제어기(C)로 출력한다.
또한, 상기 각 상부 프레임(21)의 상면에는 서보 실린더(25)가 설치되는데, 상기 서보 실린더(25)는 작동로드(27)가 상기 관통홀(H)을 통하여 상기 로드셀(23)에 연결된다.
여기서, 상기 서보 실린더(25)는 유압제어에 의해 전후진 작동하는 유압 서보 실린더로 이루어질 수 있으며, 유압에저밸브(V)에 의해 유압량이 제어된다.
한편, 상기 제어기(C)는 상기 로드셀(23)로부터 입력되는 하중값를 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하여 상기 서보 실린더(25)를 전후진량을 제어하는데, 상기 상부 성형롤(13) 및 하부 성형롤(9)이 접촉된 상태를 초기 간극으로 설정하고, 투입되는 소재의 두께에 따른 성형 반력에 의해 상기 상부 성형롤(13)를 통하여 로드셀(23)에 검출되는 하중값을 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 유압제어밸브(V)를 제어하기 위한 전압신호를 출력하여 상기 서보 실린더(25)에 공급 및 배출 유압량을 제어한다.
이러한 서보 실린더(25)의 전후진 작동에 의해 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 간극을 실시간 가변 제어하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍 장치의 작동 개념도이다.
도 4를 참조하면, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 롤 포밍 장치는 TWB 판재(30)와 같은 소재가 투입되면, 초기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9)에 의해 롤 포밍 성형이 이루어지면서, 소재가 두꺼워지는 상기 TWB 판재(30)의 용접영역(WZ)이 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 사이로 진입하는 과정에 상기 소재의 두께에 따른 성형 반력이 상부 성형롤(13)를 통하여 로드셀(23)에서 하중값으로 검출된다.
이때, 제어기(C)는 상기 로드셀(23)에서 검출된 하중값을 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하고, 오차범위 내에서 상기 서보 실린더(25)의 전후진량을 제어하여 상기 상부 성형롤(13)과 하부 성형롤(9) 간의 간극을 실시간 자동으로 조정한다.
이때, 상기 서보 실린더(25)의 전후진량 제어는 상기 서보 실린더(25)에 공급 및 배출 유압량을 제어는 유압제어밸브(V)를 제어하여 이루어진다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 롤 포밍 장치 및 그 제어방법에 의하면, 상부 및 하부 성형롤(13)(9) 간의 초기 간극을 서보 실린더(25)에 의해 자동으로 설정한 후, 소재 두께에 따라 상부 성형롤(13)에 걸리는 성형 반력을 로드셀(23)을 통한 하중값으로 검출하여 상부 및 하부 성형롤(13)(9) 간의 간극을 자동으로 조정하며, 이에 따라 소재의 두께 등에 따른 간극 편차를 배제한다.
이로 인해, 성형압의 불균일에 의한 롤 포밍용 성형빔에 발생하던 뒤틀김 현상을 방지하여 양호한 성형품질을 보장한다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 베이스 플레이트
3: 지주 프레임
5: 고정블록
7: 회전축
9: 하부 성형롤
11: 베어링
13: 상부 성형롤
15: 슬라이딩 블록
19: 슬라이딩 홈
21: 상부 프레임
23: 로드셀
25: 서보 실린더
27: 작동로드

Claims (5)

  1. 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 상호 일정간격을 두고 배치되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임의 하부에 구성되는 고정블록에 회전축을 통하여 설치되는 하부 성형롤; 상기 하부 성형롤의 상부에서 평행하게 배치되며 상기 양측 지주 프레임의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록에 회전축을 통하여 설치되는 상부 성형롤을 포함하는 롤 포밍 장치에 있어서,
    상기 지주 프레임의 상단에 설치되며, 중앙에는 상하방향으로 관통홀이 형성되는 상부 프레임;
    상기 슬라이딩 블록의 상부에 일체로 구성되어 성형 반력에 따른 하중값을 검출하여 출력하는 로드셀;
    상기 상부 프레임의 상면에 하향 설치되어 작동로드가 상기 관통홀을 통하여 상기 로드셀에 연결되는 서보 실린더;
    상기 로드셀로부터 입력되는 하중값를 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하여 상기 서보 실린더를 전후진량을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 롤 포밍 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서보 실린더는
    유압제어에 의해 전후진 작동하는 유압 서보 실린더로 이루어지는 롤 포밍 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 상부 및 하부 성형롤이 접촉된 상태를 초기 간극으로 설정하고, 투입되는 소재의 두께에 따른 성형 반력에 의해 상기 상부 성형롤를 통하여 로드셀에 검출되는 하중값을 자체 맵 테이블의 설정값과 비교하여 상기 서보 실린더에 공급 및 배출 유압량을 제어하여 상기 상부 성형롤과 하부 성형롤 간의 간극을 실시간 가변 제어하도록 전압신호를 출력하는 제어로직을 포함하는 롤 포밍 장치.
  4. 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 상호 일정간격을 두고 배치되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임의 하부에 구성되는 고정블록에 회전축을 통하여 설치되는 하부 성형롤; 상기 하부 성형롤의 상부에서 평행하게 배치되며 상기 양측 지주 프레임의 상측에 각각 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되는 슬라이딩 블록에 회전축을 통하여 설치되는 상부 성형롤; 상기 지주 프레임의 상단에 상부 프레임을 통하여 설치되어 상기 슬라이딩 블록을 승하강 제어하는 서보 실린더; 상기 슬라이딩 블록과 상기 서보 실린더의 작동로드 사이에 구성되는 로드셀을 포함하는 롤 포밍 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 상부 및 하부 성형롤 간의 초기 간극을 서보 실린더에 의해 자동으로 설정한 후, 소재 두께에 따라 상부 성형롤에 걸리는 성형 반력을 상기 로드셀을 통한 하중값으로 검출하여 자체 맵 테이블 상의 설정값과 비교하고, 오차범위 내에서 상기 서보 실린더를 전후진량을 제어하여 상기 상부 및 하부 성형롤 간의 간극을 실시간 자동 조정하는 롤 포밍 장치의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서보 실린더의 전후진량 제어는
    상기 서보 실린더에 공급 및 배출 유압량을 제어하여 이루어지는 롤 포밍 장치의 제어방법.
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