KR100291588B1 - 동파이프이음쇠(리듀서)의가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수도배관, 보일러 배관, 가스배관, 열교환기의 배관등 그 대,소 구경 의 동파이프 상호간을 연결하는 이음쇠의 효과적인 가공을 목적으로 하는 동파이프 이음쇠(리듀서)의 가공장치에 관한 것이다.

본 발명은 3단 콜릿트척(Collet chuck)(10)에 이음쇠를 고정하여 이를 회전시키는 구조와, CNC 제어시스템(20)에 의해 X축 및 Z축으로 이동하는 원형 인덱스스핀들 (21)및 이와 연동된 싱글 하이스롤러(21)의 관련구조로 된 것으로 즉, 본 발명은 상기 싱글 하이스롤러가 이음쇠의 가공부위에 접면되어 상기 CNC 제어시스템에 입력된 데이터에 의해 X축 및 Y축으로 이동하면서 이음쇠를 선택된 구조로 축소 가공하게 된다.

본 발명은 가공1기에서 다양한 이음쇠 구조를 제작함에 따라 종래의 과다한 금형 비용을 줄일 수 있으며 이와 함께 작업성, 생산성이 우수하여 제품의 저렴화를 가져올 수 있다. 특히 제품의 표준화 및 균일화로 용접결함의 발생을 해소하여 열에너지의 손실을 줄이는 한편 양질의 제품을 제공한다.

Description

동파이프 이음쇠(리듀서)의 가공장치

본 발명은 산업 건축자재 동 파이프, 즉 수도배관, 보일러 배관, 가스배관, 열교환기의 배관등 그 대,소 구경 파이프 상호간을 연결하는 이음쇠의 효과적인 가공을 목적으로 하는 동 파이프 이음쇠(리듀서)의 가공장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히 CNC 제어 시스템에 의하여 X축 및 Z축으로 작용하는 원형 인덱스 스핀들, 그리고 이와 결합하여 이음쇠의 가공부위에 밀착 구동되는 싱글 하이스롤러의 구성을 제공함으로써 리듀서(Reducer)의 규격에 관계없이 광범위하게 적용 할 수 있도록 하고 정밀한 성형과 일층 향상된 작업성을 제공하는데 주안점을 두고 있다.

종래의 동 파이프 이음쇠(리듀서)에 대한 가공은 통상 일정한 치수로 절단된 이음쇠를 리듀서 치수 및 형상에 따라 상금형(축소금형) 그리고 하금형(이음쇠를 잡아주는 금형)이 제공되며 이를 프레스를 이용하여 이음쇠의 금형다이 방향으로 계산된 길이 만큼 외력을 가하면서 강제로 축소시키고 있다. 그러나 이와 같이 외력을 가하는 금형가공 수단은 외력의 반복 작용으로 조직이 응집되어 취성이 강해지기 때문에 균열이 발생되고 있다. 특히 이와 같은 이유로 원래 상태의 직경에서 50％이상 축소할 경우에는 반드시 2공정을 거치도록 되어있어 생산성이 크게 떨어지고 있다. 또 이와 함께 가공부위의 일단부가 두꺼워져 배관 작업시 내경 두께의 가공이 요구되며 용접시간도 길어질뿐 아니라 필요이상의 열손실을 가져온다.

또한 이와 같은 종래의 금형가공 수단은 내, 외경의 표면이 거칠어 용접 결함의 빈도가 높고 장기간 사용시 용접부분의 균열이 우려되고 있다. 그 외에도 균열방지를 위한 연질화 작업(소둔)작업의 실시 내지는 프레스 및 금형을 리듀서 규격별로 구비하여야 하는 등, 전체적으로 작업성 경제성 등이 떨어져 가공비용의 증가를 초래하고 있다.

본 발명은 3단 콜릿트척(Collet chuck)에 이음쇠를 고정하여 이를 회전시키는 구조와, CNC 제어시스템에 의해 X축 및 Z축으로 이동하는 원형 인덱스스핀들 과 이와 연동된 싱글 하이스롤러의 구조적 장치를 제공하는 것으로 즉 본 발명은 상기 싱글 하이스롤러가 이음쇠의 가공부위에 접면되어 상기한 바와 같이 X 및 Z 축으로 이동되면서 이음쇠의 일단을 요구하는 직경의 구조로 축소 가공하게 된다. 물론 상기 싱글 하이스롤러의 이동은 CNC 제어시스템에 입력된 데이터에 의해 로봇처럼 움직이게 되어있다. 따라서 본 발명은 본 발명의 전용1기 구조에서 여러 가지 형태의 이음쇠 가공조건을 제공하는 등 종래 제반 모든 문제점을 개선하는 그 구조적 장치를 제공 하고자 한다.

도 1 은 본 발명의 요부를 단면한 전체 구성

도 2 는 본 발명의 가공상태를 나타낸 싱글 하이스 롤러의 이동상태도

도 3 은 본 발명의 콜릿트척의 회전수에 따른 최적의 성형량 조정을 나타낸

일실시예의 도표

도 4 는 본 발명에 의해 가공된 동파이프 이음쇠의 단면예도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 3단 콜릿트척 11 : 지지콜릿트

12 : 연결콜릿트 13 : 콜릿트 몸체

20 : CNC 제어시스템 21 : 원형 인덱스스핀들

22 : 싱글 하이스롤러 30 : 이음쇠

지지콜릿트(11)와 연결콜릿트(12), 그리고 콜릿트몸체(13)로 이루어진 3단 콜릿트척(10)을 구비하고 이에 음쇠(30)가를 고정하여 유압구동 방식으로 회전되게한 통상의것에 있어서, 일측에는 CNC 제어시스템(20)을 설치하되 전면 일단에 싱글 하이스롤러(22)가 장착된 원형 인덱스스핀들(21)을 구비하여 상기 CNC 시스템과 영동하되 CNC 제어시스템(20)에 입력된 데이터에 의해 상기 싱글 하이스롤러(22)를 갖는 원형 인덱스스핀들(21)이 X축 및 Z축으로 이동되게 한 구조이다.

CNC 제어시스템(20)은 공작기계의 로봇작동에 적용되는 장치로써 다양한 모델이 제시되고 있는데 본 발명에서는 현재로서 본 발명을 가장 효과적으로 구동시키는데 적합하다고 판단된 한국화낙0-T 모델을 체택하여 상기한 본 발명의 이음쇠 가공구조를 갖추기 위한 원형 인덱스스핀들(21) 및 싱글 하이스롤러(22)등이 요구되는 로봇작동, 즉 X축 및 Z축으로 움직일 수 있는 데이터 입력구조로 설계 변경하였다.

싱글 하이스롤러(22)는 전체적으로 완만한 곡면의 유선형을 이루고 있으며 특히 이음쇠(30)와 접촉되는 외주연부는 라운딩 처리되어 있다. 또 싱글하이스 롤러(22)는 고정축에 회동 가능하도록 축설되어 동력에 의한 회전수단은 없고 단지 다른 구동력과의 마찰에 의해서는 회전되도록 되어 있다. 이는 공히 이음쇠(30)와의 부드러운 마찰수단을 제공함으로써 이음쇠(30)의 가공부위 외면을 매끄럽게 처리하기 위함이다.

본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

이음쇠(30)는 도 1에서와 같이 그 일단의 가공부위 즉, 축소해야할 소재범위만 남기고 지지콜릿트(11)에 삽입 고정시킨다. 이음쇠(30)는 도 4에서와 같은 다양한 구조로의 축소 가공이 요구되는데 이는 전술한 바와 같이 싱글하이스 롤러(22)와 이음쇠(30)의 가공부위 접촉으로 이루어진다. 따라서 싱글하이스 롤러(22) 및 이를 장착한 원형인덱스 스핀들(21)이 상기한 각 이음쇠(30)별로 요구되는 가공 구조로 움직여 주도록 하기 위한 데이터를 상기 CNC 제어시스템(20)에 입력시킨다.

이와 같은 상태에서 3단 콜릿트척(10)과 CNC 제어시스템(20)을 동시에 가동시키면 3단 콜릿트척(10)이 회전되고 이와 함께 지지콜릿트(11)에 긴밀히 삽입 고정된 이음쇠(30)도 회전된다. 이와 동시에 CNC 제어시스템(20)에 입력된 데이터의 지시에 의해 원형인덱스 스핀들(21)이 Z 축 방향, 즉 전,후(이음쇠의 길이 방행) 및 X축방향 즉, 상,하로 움직여 이에 장착되어 동조되는 싱글 하이스롤러(22)로 하여금 이음쇠(30)를 가공하게 된다. 싱글 하이스롤러(22)는 원형 인덱스스핀들(21)에 고정되어 있으면서 3단 콜릿척(10)의 구동에 의해 회전되는 이음쇠(30)의 외주연에 접면될 때 그 마찰력으로 공회전되는 구조이다. 따라서 실글 하이스롤러(22)는 이음쇠(30)의 말단에 최초 압력된 상태에서 내향의 X축 방향으로 이동하여 이음쇠(30) 말단부의 직경을 축소하고 이어 Z축 방향으로 이동하여 이음쇠 구경(30a)으로 가공하다. Z축 방향작업이 완료되면 싱글 하이스롤러(22)는 외향의 X축 방향으로써 이동하여 상기 소구경(30a)과 연하는 경사면(30b)으로 가공하게 된다.

즉, 이음쇠(30)는 지속적으로 회전되고 있는 상태이고 싱글 하이스롤러(22)는 상기 회전되는 이음쇠(30)의 가공부위에 강하게 밀착된 상태에서 원형 인덱스스핀들(21)에 의해 전,후(Z축방향) 및 상,하(X축방향)로만 움직이며 이음쇠(30)주위를 공전하지는 않는다. 따라서 이와 같은 상태는 싱글 하이스롤러(22)가 상기 이음쇠(30)의 가공부위 일면의 위치에만 한정된 상태이기는 하나 이음쇠(30)가 고속으로 회전되고 있기 때문에 실제로는 이음쇠(30)의 가공부위 전체가 상기 싱글 하이스롤러(22)와 밀착되는 상태가 된다.

또 이때의 싱글 하이스롤러(22)는 회동가능한 축설 구조로써 회전되는 이음쇠(30)와의 마찰에 의해 자체 회전되고 또 그 오주연이 부더럽게 곡면 처리되어 있어 이음쇠(30)의 가공부위와의 마찰계수를 최소화하여 마찰열의 발생을 줄이는 한편 이에 따라 이음쇠(30)의 가공부위 외면을 매끄럽게 가공하게 된다.

그리고 본 발명은 이음쇠의 축소 가공부위의 구조에 부합되도록 원형 인덱스스핀들(21) 및 싱글 하이스롤러(22)의 X축 및 Z축 이동값을 산정한 데이터를 CNC 제어시스템(20)에 입력시키고 이와 같이 입력된 데이터의 지시에 의해 상기 원형 인덱스스핀들(21) 및 싱글 하이스롤러(22)가 X, 및 Z축 방향으로 작동함으로써 최종 도 4에 도시된 바와 같은 다양한 구조의 이음쇠를 선택적으로 얻게된다.

또한 도 3에서의 일 실시예의 도표에서와 같이 3단 콜릿트척(10)의 분당 회전수에 따라 원형 인덱스스핀들(21) 및 싱글 하이스롤러(22)의 성형량을 조정하면 두께가 균일한 양질의 제품으로 가공된다.

본 발명은 가공1기에서 다양한 이음쇠 구조를 제작함에 따라 종래의 과다한 금형 비용을 줄일 수 있으며 이와 함께 작업성, 생산성이 우수하여 제품의 저렴화를 가져올 수 있다. 특히 제품의 표준화 및 균일화로 용접결함의 발생을 해소하여 열에너지의 손실을 줄이는 한편 양질의 제품을 제공한다.

또 본 발명에 의하면 금형가공 수단에 의한 투자비율이 80％이상 절감되어 영세기업의 참여도 기대되며, 소재절감 및 공정의 개선 그리고 가공범위의 한계를 벗어난장치로서 특히 영세기업의 저비용 다량생산 효과를 가져온다.

Claims (1)

1. 고정하는 지지콜릿트(11)와 연결콜릿트(12) 그리고 콜릿트몸체(13)로 이루어진 3단 콜릿트척(10)을 구비하고 이에 음쇠(30)가를 고정하여 유압구동방식으로 회전되게한 통상의 것에 있어서,일측에는 CNC 제어시스탬(20)을 설치하고 , 전면 일단에 싱글 하이스롤러(22)가 장착된 원형 인덱스스핀들(21)을 구비하여 상기 CNC 시스탬(20)과 연동하되 CNC 제어시스템(20)에 입력된 데이터에 의해 싱글 하이스롤러(22)를 갖는 원형 인덱스스핀들(21)이 Y축 및 Z축방향으로 이동됨을 특징으로 하는 동파이프 이음쇠의 가공장치.