KR0142241B1 - 금속파이프의 결합부 성형방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프(1)의 외주면에 일체로 결합부(24)(24a)를 돌출성형시키되 성형시 파이프(1)내부에 성형볼(14)을 삽입하고 상기 성형볼(14)을 밀어서 파이프(1)내벽을 가압하여 결합부(24)(24a)를 돌출성형시킴으로써 결합부(24)(24a) 내주면(41)(41a)의 마모를 방지하였으며 결합부(24)(24a) 내주면(41)(41a)의 마모를 방지함으로써 결합부(24)(24a)의 두께를 일정하게 유지하여 접합부위에 가해지는 하중을 충분히 결딜수 있도록 하여 전체적으로 접합력의 증가는 물론 아크 용접시 숙련된 용접기술을 크게 필요로 하지 않아 용접에 대한 부담을 덜 수 있으며 또한 결합부(24)(24a)를 돌출성형시킴으로써 파이프 접합부위의 용접수단으로 아크용접이외에 필요에 따라서는 전기를 이용한 점용접도 가능하도록 되어 있으며 상기 결합부(24)(24a)의 성형공정을 자동화하여 대량작업을 가능케 함으로써 생산효율을 높일수 있도록 된 것이다.

Description

금속 파이프의 결합부 성형방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 따른 결합부 성형장치의 분해 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 결합부 성형장치에 의해 금속 파이프의 결합부가 성형되어지는 과정을 단계적으로 나타낸 단면도로서.

(a)도는 가공구멍이 천공된 파이프가 하부고정대에 올려진 상태도.

(b)도는 하부고정대에 올려진 파이프를 상부고정대가 압착하여 고정시킨 후 파이프의 내부로 내부금형이 삽입된 상태도.

(c)도는 성형실린더의 유압으로 성형볼을 가압하여 첫번째 결합부가 성형된 상태도.

(d)도는 첫번째 성형된 결합부의 반대면에 두번째 결합부가 성형된 상태도.

(e)도는 파이프의 양측 외주면에 결합부를 성형한 후 성형볼이 내부금형내에 고정된 상태도.

(f)도는 결합부 성형후 파이프를 압착.고정시키고 있던 상부고정대가 위로 들려진 상태도.

제3도는 본 발명에 따른 결합부 성형장치의 다른 실시예를 도시한 것으로써.

(a)도는 밀대편이 성형볼의 천공구멍내에 삽입된 상태도.

(b)도는 성형볼의 천공구멍에 삽입된 밀대편을 당겨 파이프 외벽에 결합부를 성형시킨 상태도.

제4도의 (a)는 제3도에 도시된 성형볼의 천공구멍을 확대도시한 상태도.

(b)는 성형볼의 천공구멍에 밀대편이 삽입되어 90。 축회전한 상태도.

제5도는 본 발명에 따른 결합부 성형장치에 의해 성형된 결합부에 파이프가 결합된 실시예를 도시한 것으로

(a)도는 돌출성형된 결합부의 외주면에 파이프가 결합된 상태도.

(b)도는 돌출성형된 결합부를 통해 파이프가 관통삽입된 상태도.

(c)도는 파이프의 일측에만 성형된 결합부에 다른 파이프가 결합된 상태도.

제6도는 종래 결합부 성형드릴의 사용상태를 도시한 개략도로써,

(a)도는 파이프의 천공된 구멍에 성형드릴이 삽입되기 전의 상태도.

(b)도는 성형드릴이 파이프의 천공구멍으로 삽입된 후 컷팅날개가 펼쳐진 상태도.

(c)도는 회전반경이 늘어난 성형드릴의 컷팅날개가 회전함과 동시에 구멍을 빠져나오면서 결합부를 성형하는 상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A:결합부 성형장치

1, 1a, 1c:파이프 1b:결합 파이프

2, 2a, 2b, 2c:가공구멍 3:하부 고정대

4:상부 고정대 5, 7, 18, 18a, 34:로드

6:상부고정대 이동실린더 8:내부금형

9, 10, 31:구멍 11:스토퍼

12:스프링 13:고정나사

14, 30:성형볼 15, 38:요홈

16, 16a, 16b, 36:유관 17, 17a, 33:성형 실린더

19, 19a, 35:밀대편 20, 20a:제 1 구멍

21, 21a:제 2 구멍 22, 22a:제 1 환턱

23, 23a:제 2 환턱 24, 24a, 37:결합부

32:걸림턱 40, 40a, 44:결합부 외주면

41, 41a:결합부 내주면 42, 42a:결합 파이프 내주면

43, 43a:결합 파이프 외주면 45:결합부 성형드릴

46:드릴 몸체 47:드릴 로드

48:컷팅 날개 49:결합부

본 발명은 금속 파이프의 결합부 성형 방법 및 그 장치에 관한 것으로 특히 금속 파이프의 결합부를 파이프의 외주면에 일체로 돌출성형시켜 파이프간의 접합상태를 개선시킨 금속 파이프의 결합부 성형방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속 파이프를 이용하여 난간이나 울타리등을 제작하기 위해서는 미리 일정한 길이로 절단된 금속 파이프를 상대 파이프의 외주면에 접합시켜야 하는데 종래에는 상기 파이프와 파이프와의 접합이 용접에 의해 이루어졌으며 그 용접 방법으로는 주로 아크용접이 사용되었다.

그러나 상기 아크용접을 사용하여 파이프를 접합한 경우에는 파이프의 접합부위가 용접시 발생된 용접 비드(Bead)에 의해서만 지지되어지므로 외부로부터의 충격, 휨등의 물리력이나 부식 등에 의해 용접부위가 쉽게 떨어질 염려가 있을 뿐 아니라, 용접작업 자체가 까다로워 숙련된 용접기술을 필요로 하였으며 또한 용접후에는 접합부위에 발생한 미관상 좋지않은 용접비드를 제거하기위해 별도의 그라인딩(Grinding)작업이 수반되는데 이 그라인딩 작업이 매우 힘들 뿐 아니라 이 작업과정에서 용접비드 이외의 접합부분이 손상을 입을 경우 손상된 부분을 재용접하여야 하는 등의 문제점이 있었다. 이에 최근에는 예시도면 제6도에 도시된 바와같이 파이프(1c)의 외주면에 결합부(49)를 일체로 성형시켜 이 결합부(49)에 또다른 파이프가 긴밀하게 결합되도록 함으로써 파이프의 결합력을 배가시킬 수 있도록 하는 금속 파이프의 결합부성형드릴(45)이 제안된 바 있다.

한편, 상기 성형드릴(45)은 드릴로드(Drill Rod:47)의 일단에 구비된 컷팅날개(48)를 파이프(1c)의 미리 천공된 가공구멍(2c)에 삽입한 후 파이프(1c)의 내부에 삽입된 컷팅날개(48)를 빼낼 때 예시도면 제6도의 (c)에 도시된 바와같이 회전직경이 늘어난 상기 컷팅날개(48)에 의해 파이프(1c)의 가공구멍(2c) 둘레가 파이프(1c)의 외주면으로 밀려나가면서 돌출하여 결합부(49)가 성형될 수 있도록 된 구조로 되어있다.

그러나 상기의 방법은 결합부성형드릴(45)을 이용하여 파이프(1c)의 외주면에 결합부(49)를 일체로 돌출성형시키고 결합되어질 파이프의 일단을 결합부(49)에 끼워 파이프에 가해지는 하중을 지지할 수 있도록 하여 파이프간의 접합력을 향상시켰으나 상기 성형드릴(45)의 컷팅날개(48)를 파이프(1c)의 내부에서 빼낼 때 상기 컷팅날개(48)에 의해 파이프(1c)외측으로 결합부(49)가 돌출성형됨과 동시에 돌출과정에서 상기 결합부(49)의 외측단부로 갈수록 결합부(49)의 두께가 얇아져 접합부위에 가해지는 하중이나 충격에 대해 만족할 만한 지지력을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 파이프의 외주면에 결합부를 성형시키되 성형볼로 파이프의 내벽을 외측으로 가압하여 결합부를 파이프에 일체로 돌출성형시킴으로써 성형된 결합부 내주면의 마모를 방지하여 파이프 용접시 용접부위의 접합상태를 개선시키고 아울러 공정의 자동화를 통하여 대량작업을 가능케 함으로써 생산효율을 높일 수 있도록 된 금속 파이프의 결합부 성형방법 및 그 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 당성하기 위한 본 발명의 특징은 외주면이 천공된 금속 파이프의 내부에 성형볼을 내장한 내부금형을 삽입하고 파이프 외측의 결합부 성형 실린더의 로드 단부에 구비된 밀대편으로 상기 성형볼을 밀어서 파이프의 내벽을 가압할 수 있도록 하고 또한 상기한 성형볼을 사용함으로써 결합부 내주면의 마모를 방지한 것에 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제1도에 도시된 바와같이 외주면에 가공구멍(2a)이 천공된 파이프(1)를 상하로 압착하여 고정시키기 위한 상부고정대(4) 및 하부고정대(3), 파이프(1)의 내벽에 접촉하여 결합부를 성형하기 위한 성형볼(14)과 상기 성형볼(14)을 파이프(1)내부로 이송시키기 위한 내부금형(8), 그리고 상기 성형볼(14)을 가압하기 위해 로드(18)(18a)의 선단에 밀대편(19)(19a)이 구비된 2개의 결합부성형실린더(4)의 상단에 연결된 상부고정대이동실린더(6)에 의해 상하로 이동하게 되어 있고, 파이프(1) 길이방향의 좌우측에 파이프(1)를 마주 보도록 위치한 결합부성형실린더(17)(17a)의 로드(18)(18a)의 일단에 구비된 밀대편(19)(19a)이 파이프(1)내부로 삽입된 내부금형(8)내의 성형볼(14)을 밀어주도록 되어 있으며 상기 내부금형(8)의 성형볼(14)을 밀어주도록 되어 있으며 상기 내부금형(8)의 성형볼(14)은 그 상부에 요홈(15)이 형성되어 있고 상기 요홈(15)은 내부금형(8)상단에 천공된 구멍(10)내에 설치된 스토퍼(11)에 의해 눌려져 상기 내부금형(8)이 파이프(1)내부에서 이동할 때에도 성형볼(14)의 위치가 내부금형(8)의 구멍(9)내에서 고정될 수 있도록 되어있고, 상기 스토퍼(11)는 스토퍼(11)와 스토퍼(11) 상부의 고정나사(13)사이에 삽입설치된 스프링(12)의 탄력에 의해 상기 성형볼(14)의 요홈(15)을 탄력적으로 지지하도록 된 구조로 되어있다.

상기와 같이 구성되어진 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.

제2도의 (a)에 도시된 바와같이 외주면에 가공구멍(2)(2a)이 천공된 파이프(1)가 하부고정대(3)상에 놓여지게 되며 이때 파이프(1)의 외주면에 천공된 두 개의 가공구멍(2)(2a)은 상호 마주보며 관통되도록 천공되어져 있다.

제2도의 (b)에 도시된 바와같이 상부고정대(4)가 하부고정대(3)와 결합하면서 하부고정대(3)상에 올려진 파이프(1)를 압착하여 고정시키게 되면 이어서 상기 파이프(1)내부로 성형볼(14)을 내장한 내부금형(8)이 삽입된다. 이때 파이프(1)의 가공구멍(2)(2a), 상부고정대(4) 및 하부고정대(3)가 결합하면서 형성한 제1 구멍(20)(20a)및 제2 구멍(21)(21a), 파이프(1)내부에 삽입된 내부금형(8)의 구멍(9) 그리고 내부금형(8)내의 성형볼(14)의 각각의 중심은 파이프(1)의 길이방향에 대해 직각방향의 일직선상에 위치하게 된다. 이 상태에서 제2도의 (c)에 도시된 바와같이 결합부성형실린더(17)의 유관(16)을 통하여 결합부성형실린더(17)에 유압이 작용하게 되고 그 유압에 의해 결합부성형실린더(17)의 로드(18)단부에 구비된 밀대편(19)이 성형볼(14) 방향으로 전진하게 된다. 상기 전진하는 밀대편(19)의 선단과 성형볼(14)이 접촉한 후 밀대편(19)이 계속 전진하게 되면 상기 내부금형(8)상부의 스토퍼(11)에 의해 탄력적으로 눌려 고정되어 있던 성형볼(14)이 상기 밀대편(19)의 진행방향으로 이동하면서 파이프(1)에 천공된 가공구멍(2)둘레의 파이프(1)내벽과 접촉하게 되고 이어서 상기 가공구멍(2)둘레의 파이프(1)의 내벽은 접촉하는 상기 성형볼(14)의 외주곡면을 따라 파이프(1)외측으로 휘면서 가공구멍(2)둘레의 파이프(1)외벽과 상기 제1 구멍(20)의 환턱(23)이 접촉하게 되고 계속되는 밀대편(19)의 가압력에 의해 상기 제1 구멍(20)의 환턱(23)의 접촉부분부터 가공구멍(2)둘레의 파이프(1)외벽이 절곡되면서 파이프(1)의 외측으로 결합부(24)가 돌출성형되게 되는 것이다.

상기 결합부(24)의 성형이 완료됨과 동시에 상기 밀대편(19)은 상기 결합부(24)성형방향의 반대방향으로 진행하여 성형볼(14)을 밀기 전의 위치로 복귀하게 된다. 그리고 제2도의 (d)에 도시된 바와같이 상기 밀대편(19)을 마주보고 위치한 또다른 결합부성형실린더(17a)에 유압이 작용하게 되고 그 유압에 의해 상기 결합부성형실린더(17a)의 로드(18a)단부에 구비된 밀대편(19a)이 성형볼(14)을 밀어주게 되고 상기 성형볼(14)은 내부금형(8)의 중심을 통과한 후 상기 결합부(24)의 성형방법과 동일한 과정에 의해 가공구멍(2a)을 가압하여 또다른 결합부(24a)를 돌출성형시키게 된다.

상기 결합부(24a) 성형전 상기 성형볼(14)이 내부금형(8)의 중심을 통과할때 성형볼(14)의 요홈(15)이 내부금형(8)내의 스토퍼(11)에 걸리게 되지만 성형볼(14)을 진행방향으로 밀어주는 성형실린더(17a)의 밀대편(19a)의 가압력이 훨씬 크기 때문에 상기 성형볼(14)은 스토퍼(11)의 탄성하중을 이기고 계속하고 진행할 수 있게 되는 것이다.

제2도의 (e)에 도시된 바와 같이 파이프(1)외벽에 결합부(24a)가 돌출성형된 후 성형볼(14)을 밀어주던 성형실린더(17a)의 밀대편(19a)은 상기 결합부(24a)성형방향의 반대방향으로 진행하여 성형볼(14)을 밀기전의 위치로 복귀하게 되고 상기 결합부(24)성형후 복귀하였던 성형실린더(17)의 밀대편(19)이 다시 전진하여 상기 결합부(24a)의 내면에 접촉하여 정지해 있던 성형볼(14)을 밀어 성형볼(14)이 내부금형(8)의 중심에 위치하도록 한다. 즉 상기 성형볼(14)의 요홈(15)이 내부금형(8)의 스토퍼(11)에 의해 눌려 고정되게 되는 것이다.

그리고 제2도(f)에 도시된 바와 같이 2개의 결합부(24)(24a)가 성형된 후 상기 파이프(1)를 압착하여 고정시키고 있던 상부고정대(4)는 파이프(1)의 이송 및 차기공정을 위하여 상부고정대 이송실린더(6)에 의해 위로 들려져 하부고정대(3)와 분리되게 된다.

한편 금속파이프를 사용한 난간이나 울타리등의 제작시에 전체 난간이나 울타리의 좌우측 양단 혹은 상하측 양단에 사용되어지는 파이프에는 그 길이방향의 일측 외주면에만 결합부를 성형시킬 필요가 있었다.

이에 제3도에 파이프 길이방향의 일측 외주면에만 결합부를 성형하기 위한 실시예가 도시되어 있다.

상기 실시예에서 파이프(1a)의 외주면에 결합부(37)를 성형하기 위하여 가공구멍(2b)과 접촉하는 성형볼(30)의 일측선단면을 직사각형으로 천공하여 천공된 구멍(31)의 내측단부를 확대 드릴링하여 걸림턱(32)을 형성하였으며 상기 성형볼(30)의 내부에 삽입하여 파이프(1a)내벽을 가압하기 위한 결합부 성형실린더(33)의 로드(34)일단에 구비된 밀대편(35)의 형상을 성형볼(30)에 천공된 직사각 형상의 천공구멍(31)의 형상과 일치하도록 하되 그 크기는 천공구멍(31)보다 전체적을 작게하여 밀대편(35)의 삽입 및 분리가 용이하도록 하였다. 여기서 성형볼(30)의 천공구멍(31)에 삽입된 밀대편(35)은 제4도에 도시된 바와 같이 삽입된 후 로드(34)와 함께 90。 축회전하여 성형볼(3))내부의 걸림턱(32)에 걸리게 되어 성형볼(30)로 부터 분리되지 않도록 된 상태에서 유압에 의해 작동되는 상기 결합부 성형실린더(33)에 의해 파이프(1a)외측으로 당겨지게 되고 결국 상기 성형볼(30)이 파이프(1a) 가공구멍(2b)둘레의 내벽을 가압하여 결합부(37)가 파이프(1a)외주면으로 돌출성형될 수 있도록 되어있다. 상기 결합부(37) 성형후 상기 밀대편(35)은 결합부(37) 성형을 위해 진행한 방향의 반대방향으로 상기 성형볼(30)을 밀어줌으로써 상기 성형볼(30)의 요홈(38)과 내부금형(8)의 스토퍼(11)가 맞물려 상기 성형볼(30)이 내부금형(8)의 구멍(9)내에 고정될 수 있도록 한 후 상기 로드(34)와 90。 축회전하여 당겨짐으로써 성형볼(30)의 천공구멍(31)으로 부터 분리시킬수 있도록 되어있다.

제5도의 (a)에 상기의 방법에 의해 파이프(1)의 길이방향 양측 외주면에 돌출성형된 결합부(24)(24a)의 외주면(40)(40a)에 결합되어질 파이프(1b)의 길이방향 선단의 내주면(42)(42a)이 접촉되도록 끼워져 있고, 제5도의 (b)에는 다른 결합실시예로서 양측 외주면에 결합부(24)(24a)가 돌출성형된 파이프(1)에 대해 결합부(24)(24a)의 내주면(41)(41a)과 결합되어진 파이프(1b)의 외주면(43)(43a)이 접촉하면서 파이프(1b)가 결합부(24)(24a)을 관통하여 삽입 결합되어 있다.

제5도의 (c)에는 또다른 결합시시예로서 파이프(1a)의 일측 외주면에만 결합부(37)가 돌출성형되어 결합부(37)의 외주면(44)과 결합되어진 파이프(1b)의 길이방향 선단의 내주면(42)이 접촉하도록 파이프(1b)가 끼워져 있다. 물론 도시되어 있지는 않지만 상기 파이프(1a)의 결합부(37)내에 파이프(1b)가 삽입되어 결합될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 파이프(1)의 외주면에 일체로 결합부(24)(24a)를 돌출성형시키되 성형시 파이프(1)내부에 성형볼(14)을 내장항 내부금형(8)을 삽입하고 상기 성형볼(14)을 밀어서 파이프(1)내벽을 가압하여 결합부(24)(24a)를 돌출성형시킴으로써 결합부(24)(24a) 내주면 (41)(41a)의 마모를 방지하였으며 결합부(24)(24a) 내주면(41)(41a)의 마모를 방지하여 결합부(24)(24a)의 두께를 일정하게 유지함으로써 접합부위에 가해지는 하중을 충분히 결딜수 있도록 하여 전체적으로 접합력의 증가는 물론 아크 용접시 숙련된 용접기술을 크게 필요로 하지 않아 용접에 대한 부담을 덜 수 있으며 또한 결합부(24)(24a)를 돌출성형시킴으로써 파이프 접합부위의 용접수단으로 아크용접이외에 필요에 따라서는 전기를 이용한 점용접도 가능하도록 되어 있으며 상기 결합부(24)(24a)의 성형공정을 자동화하여 대량작업을 가능케 함으로써 생산효율을 높일수 있도록 된 것이다.

Claims (2)

1. 외주면에 가공구멍(2)(2a)이 천공된 금속파이프(1)를 상부고정대(4) 및 하부고정대(3)로 압착하여 고정시키는 단게와; 상기 파이프(1)의 내부에 성형볼(14)을 내장한 내부금형(8)을 삽입시키는 단계와; 성형실린더(17)의 선단에 구비된 밀대편(19)으로 상기 성형볼(14)을 밀어 가공구멍(2)둘레의 파이프(1)내벽을 가압함으로써 파이프(1)의 외주면으로 결합부(24)를 돌출성형시키는 단계; 반대편 성형실린더(17a)의 선단에 구비된 밀대편(19a)으로 상기 성형볼(14)을 밀어 가공구멍(2a)둘레의 파이프(1)내벽을 가압함으로써 상기 성형된 결합부(24)의 반대편에 또다른 결합부(24a)를 돌출성형시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속파이프 결합부의 성형방법.
2. 외주면에 가공구멍(2)(2a)이 천공된 파이프(1)를 고정시키기 위한 상부고정대(4)및 하부고정대(3); 상기 상부고정대(4)를 상하로 이동시켜주는 로드(5)가 구비된 상부고정대 이동실린더(6); 상기 파이프(1)의 내부에 삽입되어 길이방향의 전후로 이동하도록 된 내부금형(8); 상기 내부금형(8)의 관통구멍(9)에 삽입되고 내부금형(8)상단에 구비된 스토퍼(11)에 의해 고정.지지되는 성형볼(14); 전후진 작동하는 실린더 로드(18)(18a)의 선단에 부착되어 상기 성형볼(14)을 가압해주는 밀대편(19)(19a)으로 구성되고, 상기 스토퍼(11)는 내부금형(8)상단에 결합된 고정나사(13)와 스프링(12)에 의해 상기 성형볼(14) 상단에 형성된 요홈(15)을 탄력적으로지지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속파이프의 결합부 성형장치.