KR102324459B1 - Roll flexible forming system of ultrahigh-tensile steel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 권취된 코일형태의 초고장력강판 소재를 풀어 후단으로 공급하는 언코일러, 상기 언코일러로부터 풀려 나와 곡률이 존재하는 소재를 평평하게 펴주는 스트레이너, 복수개의 성형 롤포밍 유닛이 길이방향으로 배치되고, 상기 스트레이너로부터 공급받은 상기 소재를 순차적으로 절곡 성형하여 일정 형상을 갖는 성형빔으로 롤포밍 가공하는 성형 롤포밍부, 상기 성형 롤포밍부를 통과된 상기 성형빔의 양측면에 각각 슬라이딩접촉되되, 좌우측방향으로 이동가능하게 설치되는 측면형상고정롤과, 상기 성형빔의 상하부면에 각각 슬라이딩접촉되되, 좌우측방향 및 상하방향으로 이동가능하게 설치되는 상하부면형상고정롤을 포함하는 가변 롤포밍 유닛이 길이방향을 따라 복수개 설치되어,절곡성형된 성형빔의 외면을 가압고정시켜 스프링 백을 방지하도록 하는 형상고정 롤포밍부, 상기 형상고정 롤포밍부를 통과한 성형빔을 공급받아 상기 성형빔의 성형상태를 검사를 하는 검사부 및 상기 검사부에서 측정된 정보를 기초로 하여 상기 성형빔의 성형오차율이 기설정된 허용 범위 이상이면 절곡 성형량이 조절되도록 상기 형상고정 롤포밍부에 제어신호를 인가하여, 상기 측면형상고정롤과 상하부면형상고정롤의 위치를 이동시키도록 제어하는 제어부를 포함하여 제공된다.The present invention relates to an ultra-high-strength steel roll forming variable forming system, and more particularly, an uncoiler that unwinds a wound coil-shaped ultra-high-strength steel sheet material and supplies it to the rear end. A strainer that stretches, a plurality of forming roll forming units are arranged in the longitudinal direction, and a forming roll forming unit for sequentially bending and forming the material supplied from the strainer into a forming beam having a predetermined shape, the forming roll forming unit, the forming roll forming Doedoe sliding contact on both side surfaces of the forming beam passing through the part, the side shape fixing rolls installed movably in the left and right directions, respectively, sliding contact with the upper and lower surfaces of the forming beam, installed movably in the left and right directions and up and down directions A plurality of variable roll forming units including upper and lower surface shape fixing rolls are installed along the longitudinal direction to press and fix the outer surface of the bent forming beam to prevent springback, the shape fixing roll forming unit, the shape fixing roll forming An inspection unit that receives the forming beam passing through the unit and inspects the forming state of the forming beam and the shape so that the bending forming amount is adjusted if the forming error rate of the forming beam is greater than or equal to a preset allowable range based on the information measured by the inspection unit By applying a control signal to the fixed roll forming unit, it is provided including a control unit for controlling to move the positions of the side shape fixed roll and the upper and lower surface shape fixed roll.
Description
본 발명은 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형상고정을 통해 롤포밍 성형에 의한 스프링 백 현상을 제어하고, 성형불량 발생 위치를 신속하고 정확하게 판단할 수 있도록 하여 불량발생을 줄이고 생산성을 대폭적으로 향상시킬 수 있도록 하는 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high-strength steel roll forming variable forming system, and more particularly, by controlling the springback phenomenon caused by roll forming forming through shape fixing, and quickly and accurately determining the location of the forming defect, thereby preventing defects from occurring. It relates to an ultra-high-strength steel roll forming variable forming system that can reduce and significantly improve productivity.
롤포밍(Roll-forming)은 복수개의 롤포밍 유닛을 차례로 배치하고, 평판 형태의 소재(coil)가 각 롤포밍 유닛을 지나면서 일련의 성형 흐름을 통해 순차적으로 성형 가공하여 평판에서 원하는 단면 형상을 가지는 성형빔으로 성형하는 소성가공 방법의 하나이다.In roll-forming, a plurality of roll-forming units are sequentially arranged, and a plate-shaped material (coil) passes through each roll-forming unit and is sequentially molded through a series of forming flows to obtain a desired cross-sectional shape from a flat plate. Eggplant is one of the plastic working methods for forming with a forming beam.
일반적으로, 이러한 롤포밍은 건축, 자동차, 조선, 전자, 기계 등의 관련 산업분야에 냉각 롤 성형방식으로 많이 사용되고 있으며, 그 특징은 단면 형상의 길이가 긴 제품을 대량으로 생산하는데 적합하고, 특히 절곡과 프레스 등으로 가공하기 어려운 복잡한 형상도 성형할 수 있다.In general, such roll forming is widely used as a cooling roll forming method in related industries such as architecture, automobile, shipbuilding, electronics, machinery, etc. Complex shapes that are difficult to process by bending and pressing can also be formed.
그러나, 이러한 종래의 롤포밍 장치는, 연속적인 폭 방향 굽힘 가공을 이용하여 단면이 일정한 길이가 긴 부품을 대량생산하는 기술로서, 소재에 잔류응력이 발생되는데 특히, 1.5GPa급 이상의 초고장력강을 롤포밍 장치로 성형할 경우에는 응력에 의한 스프링백 현상이 매우 커서 형상제어가 어려우며, 새로운 제품을 생산하기 위한 장비 변경 비용이 고가여서 다차종 공용화 부품에 사용하기에는 어려운 현실이다.However, this conventional roll forming device is a technique for mass-producing parts with a constant length and a constant cross-section using continuous bending in the width direction, and residual stress is generated in the material. In the case of forming with a forming device, the springback phenomenon due to stress is very large, so shape control is difficult, and the cost of changing equipment to produce a new product is expensive, so it is difficult to use it for multi-vehicle parts.
또한, 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 있다. In addition, even if the product has the same cross-sectional shape, there is a problem that the mechanical properties vary depending on the material or even the same material, depending on the order of production (LOT). There is a problem that
더욱이, 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 검사시에 불량을 발견하게 되면 상당량의 손실이 발생하게 된다. Moreover, when processing products of the same cross-sectional shape with different materials, or when using materials with different quality for each production order (LOT), or when a gap occurs in the roll mold or cassette due to long operation, defects occur. If a defect is found during the inspection of the finished product, a considerable amount of loss occurs.
따라서, 이러한 종래 초고장력강의 롤포밍 성형과정에서의 불합리한 점을 극복하고 형상교정 가변 롤포밍 유닛을 통해 변형을 줄이고 내부응력이 발생되는 부분을 국부적으로 응력을 제거하여 스프링백 현상을 최소화하고, 가변 롤포밍 유닛을 이동가능하게 설치하여 다양한 차종에 적용가능하도록 하며, 불량검사를 컷팅 이후 완제품 단계에서 수행하지 않고 롤포밍 공정단계에서 불량검사가 이루어지도록 하여 제품손실을 줄이며, 정확한 불량발생 위치를 확인하여 신속한 대처가 가능하도록 하는 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템 및 성형 방법에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.Therefore, it overcomes the unreasonable points in the conventional roll forming process of ultra-high-strength steel, reduces deformation through the shape correction variable roll forming unit, and removes the stress locally in the part where the internal stress is generated to minimize the springback phenomenon, and to minimize the variable The roll forming unit is movably installed so that it can be applied to various types of vehicles, and the defect inspection is made at the roll forming process stage instead of performing the defect inspection at the finished product stage after cutting, thereby reducing product loss and confirming the exact defect location. Accordingly, there is an increasing demand for an ultra-high-strength steel roll forming variable forming system and forming method that enables rapid response.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 롤포밍 성형 후 롤포밍 형상고정 단계와 절곡부 내부응력 국부 제거과정을 거쳐 스프링백 현상을 최소화하고, 성형 후 가열 및 냉각 단계를 거쳐 조직 안정성을 도모하도록 함과 함께, 형상고정롤이 가변되도록 하여 스프링백 현상을 억제시키도록 할 뿐만 아니라 다양한 폭과 곡면형상 유도가 가능하도록 하는데 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to minimize the springback phenomenon through a roll forming shape fixing step and a local removal of internal stress in the bent part after roll forming molding, and heating and In addition to promoting tissue stability through the cooling step, the shape fixing roll is made variable to suppress the springback phenomenon, and to induce various widths and curved shapes.
본 발명의 다른 목적은 롤포밍 공정단계에서 비전검사가 이루어지도록 하여, 정확한 성형불량발생 위치를 신속하게 파악하여 대처할 수 있도록 함과 함께, 성형롤 사이 협소공간 내의 절곡부위 검사가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to enable vision inspection in the roll forming process step, so that the precise location of the molding defect can be quickly identified and dealt with, and the bending portion in the narrow space between the forming rolls can be easily inspected. is doing
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 권취된 코일형태의 초고장력강판 소재를 풀어 후단으로 공급하는 언코일러, 상기 언코일러로부터 풀려 나와 곡률이 존재하는 소재를 평평하게 펴주는 스트레이너, 복수개의 성형 롤포밍 유닛이 길이방향으로 배치되고, 상기 스트레이너로부터 공급받은 상기 소재를 순차적으로 절곡 성형하여 일정 형상을 갖는 성형빔으로 롤포밍 가공하는 성형 롤포밍부, 상기 성형 롤포밍부를 통과된 상기 성형빔의 양측면에 각각 슬라이딩접촉되되, 좌우측방향으로 이동가능하게 설치되는 측면형상고정롤과, 상기 성형빔의 상하부면에 각각 슬라이딩접촉되되, 좌우측방향 및 상하방향으로 이동가능하게 설치되는 상하부면형상고정롤을 포함하는 가변 롤포밍 유닛이 길이방향을 따라 복수개 설치되어,절곡성형된 성형빔의 외면을 가압고정시켜 스프링 백을 방지하도록 하는 형상고정 롤포밍부, 상기 형상고정 롤포밍부를 통과한 성형빔을 공급받아 상기 성형빔의 성형상태를 검사를 하는 검사부 및 상기 검사부에서 측정된 정보를 기초로 하여 상기 성형빔의 성형오차율이 기설정된 허용 범위 이상이면 절곡 성형량이 조절되도록 상기 형상고정 롤포밍부에 제어신호를 인가하여, 상기 측면형상고정롤과 상하부면형상고정롤의 위치를 이동시키도록 제어하는 제어부를 포함하여 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, an uncoiler that unwinds a wound coil-shaped ultra-high-strength steel sheet material and supplies it to the rear end. A strainer, a plurality of forming roll forming units are arranged in the longitudinal direction, a forming roll forming unit for sequentially bending and forming the material supplied from the strainer into a forming beam having a predetermined shape, the forming roll forming unit passes through the forming roll forming unit A side shape fixing roll that is in sliding contact with both sides of the forming beam, which is installed movably in the left and right directions, and the upper and lower portions that are in sliding contact with the upper and lower surfaces of the forming beam, respectively, are installed movably in the left and right directions and up and down directions A plurality of variable roll forming units including a face fixed roll are installed along the longitudinal direction, and the shape fixed roll forming unit for preventing springback by pressing and fixing the outer surface of the bent forming beam, passing through the shape fixed roll forming unit An inspection unit that receives a forming beam and inspects the forming state of the forming beam, and the shape fixing roll so that the bending molding amount is adjusted if the forming error rate of the forming beam is greater than or equal to a preset allowable range based on the information measured by the inspection unit By applying a control signal to the forming unit, it is provided including a control unit for controlling to move the positions of the side shape fixing roll and the upper and lower surface shape fixing roll.
아울러, 상기 형상고정 롤포밍부의 후단에는 상기 성형빔의 성형절곡 부분에 레이저광을 조사하여 상기 성형절곡 부분이 일정 온도범위 내로 가열되도록 하는 국부가열응력제거부와, 상기 국부가열응력제거부의 후단에 상기 성형빔의 외측을 둘러싸도록 일정 길이로 설치되어, 표면으로 열을 방출시켜 상기 성형빔을 일정 온도로 가열시키는 표면가열부와, 상기 표면가열부의 후단에 설치되어, 상기 성형빔에 냉각수를 분사시켜 표면을 급속냉각시키는 표면냉각부를 포함하여 제공된다.In addition, at the rear end of the shape-fixing roll forming part, a local thermal stress removing part for irradiating a laser beam to the shaping bending part of the shaping beam so that the shaping bending part is heated within a predetermined temperature range, and the rear end of the local thermal stress removing part A surface heating unit installed at a certain length to surround the outside of the forming beam to heat the forming beam to a predetermined temperature by emitting heat to the surface, and a surface heating unit installed at the rear end of the surface heating unit to supply cooling water to the forming beam It is provided including a surface cooling unit for rapidly cooling the surface by spraying.
더욱이, 상기 성형 롤포밍부 또는 상기 형상고정 롤포밍부에는 소재의 절곡부분 상태를 검사하기 위한 비전검사부가 설치되되, 상기 비전검사부는 상기 성형 롤포밍부 또는 상기 형상고정 롤포밍부의 일측에 일면이 회동가능하게 설치되어, 특정 각도로 회동된 상태에서 상기 소재의 절곡부분이 상이 맺히게 되는 반사경과, 상기 성형 롤포밍부 또는 상기 형상고정 롤포밍부의 일측에 설치되어, 상기 반사경에 맺히는 상을 촬영하는 비전카메라와, 상기 비전카메라에 촬영된 영상을 분석하여, 상기 소재의 성형불량을 판단하는 불량판단제어모듈을 포함하여 제공된다.Furthermore, a vision inspection unit for inspecting the state of the bent portion of the material is installed in the forming roll forming unit or the shape fixing roll forming unit, and the vision inspection unit has one side on one side of the forming roll forming unit or the shape fixing roll forming unit It is installed rotatably and is installed on one side of the forming roll forming unit or the shape fixing roll forming unit and the reflecting mirror on which the bent part of the material forms an image in the state rotated at a specific angle, and photographing the image formed on the reflector It is provided including a vision camera, and a defect determination control module that analyzes the image captured by the vision camera to determine the molding defect of the material.
아울러, 상기 반사경의 전면에 설치되되, 상기 소재의 절곡 검사기준선의 양측으로 일정간격 이격된 절곡부 검사 경계선이 출력되는 투명 디스플레이를 더 포함하여, 상기 비전카메라에서는 상기 절곡부 검사 경계선과 상기 소재의 절곡부분이 중첩되게 촬영되어, 상기 불량판단제어모듈에서는 상기 절곡부 검사 경계선 내 영역의 영상을 상기 절곡 검사기준선과 비교분석하여 성형불량을 판단하도록 한다.In addition, it is installed on the front surface of the reflector, and further comprising a transparent display for outputting a bending inspection boundary line spaced apart from each other by a predetermined interval on both sides of the bending inspection reference line of the material, in the vision camera, the bending inspection boundary line and the material The bent portion is photographed to be overlapped, and the defect determination control module compares and analyzes the image of the region within the bend inspection boundary line with the bending inspection reference line to determine the molding defect.
또한, 상기 반사경과 비전카메라는 상기 각 성형 롤포밍 유닛 및 가변 롤포밍 유닛의 후단에 각각 설치되어, 상기 불량판단제어모듈에서 상기 각 비전카메라에서 전송된 영상을 분석하여, 성형불량 발생시점을 판단하도록 한다.In addition, the reflector and the vision camera are installed at the rear end of each of the forming roll forming unit and the variable roll forming unit, respectively, and the defect determination control module analyzes the image transmitted from each vision camera to determine when the forming defect occurs let it do
아울러, 상기 표면냉각부는 일측면과 타측면에 상기 성형빔이 삽입되도록 상기 성형빔이 통과되는 인입공과 통과공이 형성되는 냉각하우징과, 상기 냉각하우징의 천장면에 일정 배치로 복수개 설치되어 하방으로 냉각수를 분사시키는 표면냉각노즐과, 상기 냉각하우징의 천장면 및 측면에 분사방향이 가변되도록 회동가능하게 설치되는 국부냉각노즐을 포함하여, 상기 국부냉각노즐은 상기 비전카메라에서 촬영된 영상에 기초하여, 상기 제어부에서 상기 국부냉각노즐의 분사방향이 상기 성형빔의 절곡부분을 향하도록 상기 국부냉각노즐의 회동각도를 실시간으로 제어한다.In addition, the surface cooling unit includes a cooling housing having an inlet hole and a through hole through which the forming beam passes so that the forming beam is inserted into one side and the other side thereof, and a plurality of cooling water is installed in a predetermined arrangement on the ceiling surface of the cooling housing. Including a surface cooling nozzle for spraying, and a local cooling nozzle rotatably installed on the ceiling surface and side surface of the cooling housing so that the injection direction is variable, the local cooling nozzle is based on the image taken by the vision camera, The control unit controls the rotation angle of the local cooling nozzle in real time so that the injection direction of the local cooling nozzle is directed toward the bent portion of the shaping beam.
더욱이, 상기 복수개의 표면냉각노즐은 상기 냉각하우징의 인입공에서 통과공을 향하여 배치간격이 좁아진다.Furthermore, the spacing between the plurality of surface cooling nozzles is narrowed from the inlet hole of the cooling housing toward the through hole.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 롤포밍 성형 후 롤포밍 형상고정 단계와 절곡부 내부응력 국부 제거과정을 거쳐 스프링백 현상을 최소화하고, 성형 후 가열 및 냉각과정을 거쳐 조직 안정성을 도모하여 불량품 발생율을 현저히 감소시키도록 하며, 형상고정롤이 가변되도록 하여 다양한 폭과 곡면형상의 유도가 가능하도록 하여 복잡한 형태의 성형을 위한 제품 제조 공정수를 대폭적으로 감소시켜 제품 생산성을 대폭적으로 향상시키는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the springback phenomenon is minimized through the roll forming shape fixing step and the local removal of internal stress in the bent part after roll forming molding, and the defect rate is reduced by promoting tissue stability through the heating and cooling process after molding. It has the effect of significantly reducing the number of manufacturing processes for forming complex shapes by significantly reducing the number of manufacturing processes for complex shapes by making it possible to induce various widths and curved shapes by making the shape fixing rolls variable, thereby significantly improving product productivity.
또한, 롤포밍 공정단계에서 소재의 절곡부분 비전검사가 실시간으로 이루어질 수 있도록 하여, 정확한 성형불량 발생 위치를 신속하게 파악하여 대처할 수 있도록 하여, 생산라인 운용효율을 향상시키도록 하는 효과가 있다.In addition, in the roll forming process step, the vision inspection of the bent part of the material can be performed in real time, so that the exact location of the molding defect can be quickly identified and dealt with, thereby improving the production line operation efficiency.
도 1은 본 발명에 따른 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 형상고정 롤포밍부의 구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 표면냉각부의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 표면냉각부의 측면구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 표면냉각부의 평면구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 6은 이러한 본 발명에 따른 비전검사부의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 비전검사부의 영상판독 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 초고장력강 롤포밍 가변 성형과정을 나타낸 순서도이다. 1 is a view schematically showing an ultra-high tensile steel roll forming variable forming system according to the present invention.
2 is a diagram schematically showing the structure of the shape fixing roll forming part according to the present invention.
3 is a view showing a perspective view of a surface cooling unit according to the present invention.
4 is a view showing the side structure of the surface cooling unit according to the present invention.
5 is a diagram schematically illustrating a planar structure of a surface cooling unit according to the present invention.
6 is a diagram schematically illustrating the configuration of the vision inspection unit according to the present invention.
7 is a view showing an image reading process of the vision inspection unit according to the present invention.
8 is a flowchart illustrating a variable forming process of ultra-high tensile steel roll forming according to the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 형상고정 롤포밍부의 구조를 간략하게 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 표면냉각부의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 표면냉각부의 측면구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 표면냉각부의 평면구조를 간략하게 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the ultra-high tensile steel roll forming variable forming system according to the present invention, FIG. 2 is a view schematically showing the structure of the shape-fixing roll forming part according to the present invention, and FIG. 3 is a surface cooling according to the present invention. It is a view showing a perspective view of a part, FIG. 4 is a view showing a side structure of a surface cooling unit according to the present invention, and FIG. 5 is a view schematically showing a planar structure of a surface cooling unit according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템은 언코일러(100), 스트레이너(200), 피어싱부(300), 성형 롤포밍부(400), 형상고정 롤포밍부(500), 국부가열응력제거부(600), 표면가열부(700), 표면냉각부(800), 커팅부(900) 및 검사부(1000)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the ultra-high tensile steel roll forming variable forming system according to the present invention is an
언코일러(100)는 권취된 코일형태의 초고장력강판 소재를 풀어 후단으로 공급하도록 한다.The
스트레이너(200)는 언코일러(100)로부터 풀려 나와 곡률이 존재하는 소재를 평평하게 펴주는 것으로, 코일 형태로 오랫동안 말려있던 소재는 언코일부에 의해 풀리더라도 소재 내부에 잔류하고 있는 응력으로 인하여 평평하게 펴지지 않고 주름지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수개의 롤러가 소재를 중심으로 지그재그로 배치되어 있는 언코일부로, 소재가 통과하면서 소재 내부의 잔류 응력을 해소함으로써 소재를 평평한 형태로 만들어준다.The
피어싱부(300)는 스트레이너(200)에서 펼쳐진 소재의 표면에 프레스를 이용하여 특정 용도의 구멍을 형성시키도록 한다.The
성형 롤포밍부(400)는 복수개의 성형 롤포밍 유닛(410)이 길이방향으로 배치되고, 상기 스트레이너(200)로부터 공급받은 상기 소재를 순차적으로 절곡 성형하여 일정 형상을 갖는 성형빔으로 롤포밍 가공되도록 한다. The forming
형상고정 롤포밍부(500)는 성형 롤포밍부(400)를 통과한 성형빔의 외측면을 가변 롤포밍 유닛(510)으로 가압고정시켜 성형빔으로 절곡성형된 부분에서 내부응력에 의한 스프링 백 현상을 방지하도록 한다. 이러한 형상고정 롤포밍부(500)의 가변 롤포밍 유닛(510)은 도 2를 참조하면, 측면형상고정롤(511)과 상하부면형상고정롤(512)을 포함하여 구성된다.The shape fixing
측면형상고정롤(511)은 성형 롤포밍부(400)를 통과한 성형빔의 양측면에 각각 슬라이딩 접촉되고, 좌우측방향으로 이동가능하게 설치되며, 상하부면형상고정롤(512)은 성형빔의 상하부면에 각각 슬라이딩 접촉되고, 좌우측방향과 상하측 방향으로 동시 이동가능하게 설치되어, 성형빔의 외면을 가압고정시켜 스프링 백 현상을 방지하도록 함과 함께, 가변 롤포밍 유닛(510)으로 필요에 따라 측면형상고정롤(511)과 상하부면형상고정롤(512)의 위치를 이동시켜 길이방향으로 다양한 폭과 복잡한 곡면형상을 성형할 수 있도록 한다.The side shape fixed
국부가열응력제거부(600)는 형상고정 롤포밍부(500)의 후단에 설치되어, 길이방향을 따라 후방으로 공급되는 성형빔의 성형절곡 부분에 레이저광을 조사시켜, 성형절곡 부분이 일정 온도범위 내로 가열되도록 한다. 이러한 국부가열응력제거부(600)는 내부응력이 발생되는 절곡 부분의 모서리 부분에 열을 가하여 내부응력을 제거시키도록 한다.The localized thermal
표면가열부(700)는 국부가열응력제거부(600)의 후단에 설치되어, 성형빔의 외측면에 전체적으로 열을 가하는 것으로, 표면가열부(700)의 가열면을 성형빔의 형상과 대응되는 형상으로 형성시키고 고주파 등의 급속가열 방식을 통해 가열면으로 발생되는 열이 성형빔의 전체면에 균일하게 전달되도록 한다.The
표면냉각부(800)는 표면가열부(700)의 후단에 설치되어, 성형빔에 냉각수를 분사시켜 성형빔의 표면이 냉각되도록 한다. 이러한 표면냉각부(800)는 도 3 내지 도 5를 참조하면, 냉각하우징(810), 표면냉각노즐(820) 및 국부냉각노즐(830)을 포함하여 구성된다.The
냉각하우징(810)은 일측면과 타측면에 성형빔이 통과되는 인입공(811)과 통과공(812)이 형성되고, 내측에 냉각노즐이 설치된다.In the
표면냉각노즐(820)은 성형빔의 표면 전체로 냉각수를 분사시키는 것으로, 냉각하우징(810)의 천정면에 일정 배치로 복수개 설치되어, 하방으로 냉각수가 분사되도록 한다. 아울러 표면냉각노즐(820)은 냉각하우징(810)의 인입공(811)에서 통과공(812)을 향하여 배치되는 간격이 좁아지도록 형성시켜, 성형빔의 표면을 점차적으로 냉각시킬 수 있도록 한다.The
국부냉각노즐(830)은 냉각하우징(810)의 천장면 및 측면에 설치되되, 노즐의 분사방향이 가변적으로 변형되도록 회동가능하게 설치된다. 이러한 국부냉각노즐(830)은 냉각하우징(810)의 전단에 설치되는 비전카메라(840)에 촬영된 영상에 기초하여, 제어부(1100)에서 국부냉각노즐(830)의 분사방향이 성형빔의 절곡부분을 향하도록 국부냉각노즐(830)의 회동각도를 실시간으로 제어하도록 한다. 만일 절곡부분의 형상이 길이방향을 따라 직선이 아닌 곡선으로 형성된다면, 국부냉각노즐(830)이 이러한 곡면을 따라 회동되도록 제어한다.The
상기와 같이 본 발명에서는 상기와 같이 성형빔의 절곡부분에서 발생되는 내부응력을 제거하기 위해, 성형 롤포밍부(400)의 후단에 형상고정 롤포밍부(500)를 설치하여 성형빔의 절곡부분을 롤에 의해 강제가압되도록 하여 내부응력을 감소시키도록 함과 함께, 내부응력이 가장 많은 절곡부 변형부분에 국소적으로 열을 가하여 응력을 제거시키도록 함과 함께, 이러한 성형빔의 전체면으로 열을 재차 가하고 냉각시켜 성형빔의 전체면 내부응력을 제거시키고 조직 안정성을 향상시키도록 한다.As described above, in the present invention, in order to remove the internal stress generated in the bent portion of the forming beam as described above, a shape fixing
이와 같이 스프링 백 현상을 방지하기 위해 냉각과정까지 거친 성형빔을 커팅부(900)에서 일정 크기로 재단시키고, 재단된 성형빔은 검사부(1000)에서 성형빔의 성형상태를 최종적으로 검사하도록 한다.As described above, in order to prevent the springback phenomenon, the forming beam, which has been rough until the cooling process, is cut to a predetermined size by the
이러한 검사부(1000)는 일반적으로 비전검사 방식으로 이루어지며, 검사부(1000)에서 측정된 정보를 기초로 하여 성형빔의 성형오차율이 기설정된 허용 오차범위 이상으로 판단되면, 절곡 성형량이 조절되도록 가변 롤포밍 유닛(510)으로 제어신호를 인가시켜, 측면형상고정롤(511)과 상하부면형상고정롤(512)의 위치가 이동되도록 한다. 이와 같은 가변 롤포밍 유닛(510)의 이동에 의해 성형빔의 가압정도가 달라지면서 원하는 형상으로 성형되도록 한다.The
아울러, 롤포밍 성형과정에서 상기와 같은 불량이 발생된 지점을 보다 정확하게 판단하기 위해 본 발명에서는 성형 롤포밍부(400) 또는 형상고정 롤포밍부(500)에 소재의 절곡부분 상태를 검사할 수 있도록 별도의 비전검사부(1200)가 설치되도록 한다. 바람직하게는 이러한 비전검사를 위한 비전카메라(1220)를 성형 롤포밍 유닛(410)과 가변 롤포밍 유닛(510)마다 각각 개별적으로 설치되도록 하여 각 비전카메라(1220)에서 촬영된 영상을 분석하여 보다 신속하고 정확하게 성형불량 발생 위치를 판단하도록 한다.In addition, in the present invention, in order to more accurately determine the point at which the above defects have occurred in the roll forming forming process, the state of the bent part of the material in the forming
도 6은 이러한 본 발명에 따른 비전검사부의 구성을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 비전검사부(1200)의 영상판독 과정을 나타낸 도면으로, 본 발명에 따른 비전검사부(1200)는 반사경(1210), 투명 디스플레이(1230), 비전카메라(1220) 및 불량판단제어모듈(1240)을 포함하여 구성된다.6 is a diagram schematically showing the configuration of the vision inspection unit according to the present invention, and FIG. 7 is a view showing the image reading process of the
반사경(1210)은 성형 롤포밍부(400) 또는 형상고정 롤포밍부(500)의 일측에 일면이 회동가능하게 설치되어, 특정 각도로 회동된 상태에서 소재의 절곡부분의 상이 맺히도록 한다. 이러한 반사경(1210)은 협소 공간내에 유리하게 절곡부위의 상을 비전카메라(1220)로 전달할 수 있으며, 더욱이 성형품이 변경될 경우 절곡부위를 반사시키기 위해 반사경(1210)의 각도만 조절하여 신속하게 검사라인 세팅이 가능하도록 한다.The
비전카메라(1220)는 성형 롤포밍부(400) 또는 형상고정 롤포밍부(500)의 일측에 설치되어, 반사경(1210)에 맺히는 상을 촬영하도록 한다. The
그리고 반사경(1210)의 전면에는 비전검사 경계영역을 설정하기 위한 투명 디스플레이(1230)가 설치되어, 비전카메라(1220)에는 이러한 투명 디스플레이(1230)에서 출력되는 영상이 반사경(1210)에 비춰지는 영상과 중첩되어 촬영되도록 한다. 이러한 투명 디스플레이(1230)에 출력되는 정보는 도 7을 참조하면, 소재의 절곡 검사기준선(L1)의 양측으로 일정간격 이격된 절곡부 검사 경계선(L2)으로, 소재의 절곡부분(S1)과 중첩되게 촬영되도록 한다.In addition, a
불량판단제어모듈(1240)은 비전카메라(1220)에 촬영된 영상을 분석하여, 소재의 성형불량을 판단하도록 하는데, 상기의 투명 디스플레이(1230)에서 중첩된 절곡부 검사 경계선(L2) 내 영역의 영상만을 별도로 추출하여, 절곡 검사기준선(L1)과 소재의 절곡부분(s1)을 비교분석하여 성형불량을 보다 신속하게 판단할 수 있도록 한다.The defect
이러한 반사경(1210)과 비전카메라(1220)는 각 성형 롤포밍 유닛(410) 및 가변 롤포밍 유닛(510)의 후단에 각각 설치되도록 하여, 불량판단제어모듈(1240)에서 각 비전카메라(1220)에서 전송되는 영상분석을 통해 성형불량 발생시점을 보다 신속하고 정확하게 판단하도록 한다.The
도 8은 본 발명에 따른 초고장력강 롤포밍 가변 성형과정을 나타낸 순서도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 초고장력강 롤포밍 가변 성형방법은 언코일 단계(S810), 스트레이닝 단계(S820), 피어싱 단계(S830), 롤포밍 성형 단계(S840), 롤포밍 형상고정 단계(S850), 절곡부 국부 응력제거 단계(S860), 전체 가열 단계(S870), 냉각 단계(S880), 커팅 단계(S890) 및 완성품 검사 단계(S900)를 포함한다.8 is a flowchart illustrating a variable forming process of ultra-high tensile steel roll forming according to the present invention. Referring to the drawings, the ultra-high tensile steel roll forming variable forming method according to the present invention includes an uncoiling step (S810), a straining step (S820), a piercing step (S830), a roll forming forming step (S840), a roll forming shape fixing step (S850), a bending step local stress relief step (S860), a full heating step (S870), a cooling step (S880), a cutting step (S890) and a finished product inspection step (S900).
언코일 단계(S810)에서는 코일형태로 권취된 소재를 언코일러(100)에서 풀어 후단으로 공급하도록 하며, 스트레이닝 단계(S820)에서는 스트레이너(200)에서 코일 형태로 말려있던 소재가 통과되면서 소재 내부의 잔류 응력을 해소시켜 평평하게 펼쳐서 후단으로 공급하도록 한다.In the uncoiling step (S810), the material wound in the coil form is released from the
피어싱 단계(S830)에서는 프레스를 이용하여 소재에 특정 형상의 구멍을 형성시키도록 한다.In the piercing step (S830), a hole of a specific shape is formed in the material by using a press.
롤포밍 성형 단계(S840)에서는 복수개의 성형 롤포밍 유닛(410)을 소재가 통과하면서 순차적으로 절곡되어 일정 형상의 단면을 가지는 성형빔 형태로 가공되도록 한다.In the roll forming forming step (S840), the material is sequentially bent while passing through the plurality of forming
롤포밍 형상고정 단계(S850)에서는 상기에서 일정 형상으로 절곡된 성형빔의 외측면을 가변 롤포밍 유닛(510)으로 가압고정시켜 절곡부분에서의 스프링 백 현상을 방지하도록 함과 함께, 가변 롤포밍 유닛(510)의 위치를 길이방향을 따라 이동시켜 다양한 폭과 곡면형상의 세부적인 성형을 가능하게 할 수 있다.In the roll forming shape fixing step (S850), the outer surface of the forming beam bent into a predetermined shape is pressed and fixed with the variable
절곡부 국부 응력제거 단계(S860)에서는 상기와 같이 절곡성형된 성형빔의 절곡부분에 국부적으로 레이저광을 조사시켜, 성형절곡부분에서의 내부응력을 제거시키도록 한다.In the bending part local stress relief step (S860), the laser beam is irradiated locally to the bent part of the bending-molded shaping beam as described above, so as to remove the internal stress in the shaping-bent part.
전체 가열 단계(S870)에서는 절곡부분에 국부적으로 열이 가해진 성형빔의 전체면에 표면가열부(700)를 통과하면서 균일한 열전달이 이루어지도록 하여, 성형빔 전체 내부 응력을 제거시키도록 한다.In the entire heating step (S870), uniform heat transfer is achieved while passing through the
냉각 단계(S880)에서는 전체적으로 가열된 성형빔의 표면에 냉각수를 공급시켜 냉각시키도록 하는 것으로, 본 발명에서는 표면냉각노즐(820)을 통해 성형빔의 전체면으로 냉각수가 접촉되도록 하며, 국부냉각노즐(830)을 통해 국부 응력제거를 위해 가열된 절곡부분을 보다 신속하게 냉각시키도록 냉각수를 절곡부위의 정확한 위치에 직분사되도록 한다. 이때, 비전카메라(1220)를 통해 성형빔의 절곡부분을 미리 확인하여, 국부냉각노즐(830)의 냉각수 분사방향이 성형빔의 절곡부분을 향하도록 제어부(1100)에서는 실시간으로 국부냉각노즐(830)의 회동각도를 제어하도록 한다.In the cooling step (S880), the cooling water is supplied to the entire surface of the heated shaping beam to be cooled. In the present invention, the coolant is brought into contact with the entire surface of the shaping beam through the
상기와 같이 냉각과정을 거쳐 내부 잔류응력이 제거된 성형빔은 커팅 단계(S890)를 거쳐 일정 길이로 재단되도록 하며, 검사 단계(S900)에서 완성된 성형품의 성형오차를 판단하여, 불량 발생시 제어부(1100)에서 성형량을 조절하기 위해 가변 롤포밍 유닛(510)으로 제어신호를 전달하여 측면형상고정롤(511) 또는 상하부면형상고정롤(512)의 위치가 설정되도록 한다.The forming beam from which the internal residual stress is removed through the cooling process as described above is cut to a predetermined length through the cutting step (S890), and the molding error of the finished molded product is determined in the inspection step (S900), and when a defect occurs, the control unit ( 1100) transmits a control signal to the variable
더욱이, 전술한 바와 같이 비전검사부(1200)를 통해, 불량발생 위치를 실시간으로 정확하게 파악하여 완성품 제조단계 이전에 불량원인을 파악하여 신속하게 대처할 수 있도록 한다.Furthermore, as described above, through the
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above-mentioned preferred embodiments, various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims shall cover such modifications and variations as fall within the scope of the present invention.
100 : 언코일러
200 : 스트레이너
300 : 피어싱부
400 : 성형 롤포밍부 410 : 성형 롤포밍 유닛
500 : 형상고정 롤포밍부
510 : 가변 롤포밍 유닛 511 : 측면형상고정롤
512 : 상하부면형상고정롤
600 : 국부가열응력제거부
700 : 표면가열부
800 : 표면냉각부 810 : 냉각하우징
820 : 표면냉각노즐 830 : 국부냉각노즐
900 : 커팅부
1000 : 검사부
1100 : 제어부
1200 : 비전검사부 1210 : 반사경
1220 : 비전카메라 1230 : 투명 디스플레이
1240 : 불량판단제어모듈100: uncoiler
200: strainer
300: piercing unit
400: forming roll forming unit 410: forming roll forming unit
500: shape fixing roll forming part
510: variable roll forming unit 511: side shape fixed roll
512: upper and lower surface shape fixed roll
600: local thermal stress relief unit
700: surface heating unit
800: surface cooling unit 810: cooling housing
820: surface cooling nozzle 830: local cooling nozzle
900: cutting part
1000: inspection unit
1100: control unit
1200: vision inspection unit 1210: reflector
1220: vision camera 1230: transparent display
1240: bad judgment control module
Claims (3)
상기 언코일러로부터 풀려 나와 곡률이 존재하는 소재를 평평하게 펴주는 스트레이너;
복수개의 성형 롤포밍 유닛이 길이방향으로 배치되고, 상기 스트레이너로부터 공급받은 상기 소재를 순차적으로 절곡 성형하여 일정 형상을 갖는 성형빔으로 롤포밍 가공하는 성형 롤포밍부;
상기 성형 롤포밍부를 통과된 상기 성형빔의 양측면에 각각 슬라이딩접촉되되, 좌우측방향으로 이동가능하게 설치되는 측면형상고정롤과, 상기 성형빔의 상하부면에 각각 슬라이딩접촉되되, 좌우측방향 및 상하방향으로 이동가능하게 설치되는 상하부면형상고정롤을 포함하는 가변 롤포밍 유닛이 길이방향을 따라 복수개 설치되어,절곡성형된 성형빔의 외면을 가압고정시켜 스프링 백을 방지하도록 하는 형상고정 롤포밍부;
상기 형상고정 롤포밍부를 통과한 성형빔을 공급받아 상기 성형빔의 성형상태를 검사를 하는 검사부 및;
상기 검사부에서 측정된 정보를 기초로 하여 상기 성형빔의 성형오차율이 기설정된 허용 범위 이상이면 절곡 성형량이 조절되도록 상기 형상고정 롤포밍부에 제어신호를 인가하여, 상기 측면형상고정롤과 상하부면형상고정롤의 위치를 이동시키도록 제어하는 제어부;
상기 형상고정 롤포밍부의 후단에는 상기 성형빔의 성형절곡 부분에 레이저광을 조사하여 상기 성형절곡 부분이 일정 온도범위 내로 가열되도록 하는 국부가열응력제거부와;
상기 국부가열응력제거부의 후단에 상기 성형빔의 외측을 둘러싸도록 일정 길이로 설치되어, 표면으로 열을 방출시켜 상기 성형빔을 일정 온도로 가열시키는 표면가열부와;
상기 표면가열부의 후단에 설치되어, 상기 성형빔에 냉각수를 분사시켜 표면을 급속냉각시키는 표면냉각부;를 포함하되,
상기 표면냉각부는
일측면과 타측면에 상기 성형빔이 삽입되도록 상기 성형빔이 통과되는 인입공과 통과공이 형성되는 냉각하우징과,
상기 냉각하우징의 천장면에 일정 배치로 복수개 설치되어 하방으로 냉각수를 분사시키는 표면냉각노즐과,
상기 냉각하우징의 천장면 및 측면에 분사방향이 가변되도록 회동가능하게 설치되는 국부냉각노즐을 포함하여,
상기 국부냉각노즐은 상기 냉각하우징의 전단에 설치되는 비전카메라에서 촬영된 영상에 기초하여, 상기 제어부에서 상기 국부냉각노즐의 분사방향이 상기 성형빔의 절곡부분을 향하도록 상기 국부냉각노즐의 회동각도를 실시간으로 제어하며,
상기 성형 롤포밍부 또는 상기 형상고정 롤포밍부에는 소재의 절곡부분 상태를 검사하기 위한 비전검사부가 설치되되,
상기 비전검사부는
상기 성형 롤포밍부 또는 상기 형상고정 롤포밍부의 일측에 일면이 회동가능하게 설치되어, 특정 각도로 회동된 상태에서 상기 소재의 절곡부분이 상이 맺히게 되는 반사경과,
상기 성형 롤포밍부 또는 상기 형상고정 롤포밍부의 일측에 설치되어, 상기 반사경에 맺히는 상을 촬영하는 비전카메라와,
상기 비전카메라에 촬영된 영상을 분석하여, 상기 소재의 성형불량을 판단하는 불량판단제어모듈과,
상기 반사경의 전면에 설치되되, 상기 소재의 절곡 검사기준선의 양측으로 일정간격 이격된 절곡부 검사 경계선이 출력되는 투명 디스플레이를 더 포함하여,
상기 비전카메라에서는 상기 절곡부 검사 경계선과 상기 소재의 절곡부분이 중첩되게 촬영되어, 상기 불량판단제어모듈에서는 상기 절곡부 검사 경계선 내 영역의 영상을 상기 절곡 검사기준선과 비교분석하여 성형불량을 판단하도록 하는 것을 특징으로 하는 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템.
An uncoiler that unwinds the wound coil-shaped ultra-high-strength steel sheet and supplies it to the rear end;
a strainer released from the uncoiler to flatten a material having a curvature;
a forming roll forming unit in which a plurality of forming roll forming units are disposed in the longitudinal direction, the material supplied from the strainer is sequentially bent and formed to form a forming beam having a predetermined shape;
Doedoe sliding contact on both sides of the forming beam passing through the forming roll forming unit, a side shape fixed roll installed movably in the left and right directions, and sliding contact with the upper and lower surfaces of the forming beam, respectively, in the left and right directions and up and down directions A plurality of variable roll forming units including upper and lower surface shape fixing rolls that are movably installed are installed along the longitudinal direction, and a shape fixing roll forming unit that presses and fixes the outer surface of the bent forming beam to prevent springback;
an inspection unit receiving the forming beam passing through the shape fixing roll forming unit and inspecting the forming state of the forming beam;
If the forming error rate of the forming beam is greater than or equal to a preset allowable range based on the information measured by the inspection unit, a control signal is applied to the shape fixing roll forming unit so that the bending molding amount is adjusted, and the side shape fixing roll and the upper and lower surface shapes a control unit for controlling the position of the fixed roll to move;
At the rear end of the shape-fixing roll forming unit, a local thermal stress removing unit for irradiating a laser beam to the forming and bending portions of the forming beam so that the forming and bending portions are heated within a predetermined temperature range;
a surface heating unit installed at a rear end of the local thermal stress relief unit to a predetermined length to surround the outside of the forming beam, radiating heat to the surface to heat the forming beam to a predetermined temperature;
A surface cooling unit installed at the rear end of the surface heating unit to rapidly cool the surface by spraying cooling water to the forming beam;
The surface cooling unit
A cooling housing in which an inlet hole and a through hole through which the forming beam passes are formed so that the forming beam is inserted into one side and the other side;
a plurality of surface cooling nozzles installed in a predetermined arrangement on the ceiling surface of the cooling housing to spray cooling water downward;
Including a local cooling nozzle rotatably installed on the ceiling surface and the side surface of the cooling housing so that the injection direction is variable,
The local cooling nozzle is based on an image taken by a vision camera installed at the front end of the cooling housing, the rotation angle of the local cooling nozzle so that the injection direction of the local cooling nozzle in the control unit is toward the bent portion of the shaping beam control in real time,
A vision inspection unit for inspecting the state of the bent part of the material is installed in the forming roll forming unit or the shape fixing roll forming unit,
The vision inspection unit
A reflector with one surface rotatably installed on one side of the forming roll forming part or the shape fixing roll forming part, and the bent portion of the material forms an image when it is rotated at a specific angle;
a vision camera installed on one side of the forming roll forming unit or the shape fixing roll forming unit to photograph the image formed on the reflector;
A defect judgment control module that analyzes the image captured by the vision camera to determine the molding defect of the material;
Doedoe installed on the front side of the reflector, further comprising a transparent display on which the bending inspection boundary lines spaced apart from each other at regular intervals on both sides of the bending inspection reference line of the material are output,
In the vision camera, the bending part inspection boundary line and the bending part of the material are photographed to overlap, and the defect determination control module compares and analyzes the image of the area within the bending part inspection boundary line with the bending inspection reference line to determine the molding defect. Ultra high-strength steel roll forming variable forming system, characterized in that.
상기 반사경과 비전카메라는 상기 각 성형 롤포밍 유닛 및 가변 롤포밍 유닛의 후단에 각각 설치되어, 상기 불량판단제어모듈에서 상기 각 비전카메라에서 전송된 영상을 분석하여, 성형불량 발생시점을 판단하도록 하는 것을 특징으로 하는 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템.
The method of claim 1,
The reflector and the vision camera are installed at the rear end of each of the forming roll forming unit and the variable roll forming unit, respectively, so that the defect determination control module analyzes the image transmitted from each vision camera to determine when the forming defect occurs Ultra-high-strength steel roll forming variable forming system, characterized in that.
상기 복수개의 표면냉각노즐은 상기 냉각하우징의 인입공에서 통과공을 향하여 배치간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는 초고장력강 롤포밍 가변 성형 시스템.
3. The method of claim 2,
The plurality of surface cooling nozzles are ultra-high-strength steel roll forming variable forming system, characterized in that the arrangement interval is narrowed from the inlet hole of the cooling housing toward the through hole.
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