KR100292603B1 - 벽이얇은금속관의제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최초에 슬릿을 가진 관이 성형되고 슬릿을 가진 관은 봉합선을 따라 용접되며, 용접장치의 배후에 배치되어 연속적으로 작동되는 인발기관은 용접된 관을 회전되지 않게 구속하고 스프링 압력하에서 조절될 수 있는 가감가능한 가압력을 받는 조임고정 바이스와 조임고정 바이스에 인접설치되어 지반에 고정된 안내궤도를 따라 구를 수 있는 안내롤을 구비하는 벽이 얇은 금속관의 제조장치를 개시한다. 하나의 안내궤도(24)에는 종방향 절결부(26)에 의해 형성되는 만곡빔 또는 측정빔(28)이 설치되며, 조임고정 바이스(21)의 반대쪽을 향한 만곡빔(28)의 표면에는 힘수용체(32,32a)가 접하거나 스트레인 게이지가 고정되며, 이들 각각은 평가장치(34)에 접속된다.

만곡빔(28)은 관(23)에서의 조임고정 바이스(21)의 압착력을 조사한다.

Description

벽이 얇은 금속관의 제조장치

제1도는 제조 라인을 도시한 개략도이고,

제2도는 본 발명에 따른 인출 장치의 평면도이며,

제3도는 본 발명에 따른 인출 장치의 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

21 : 고정 죠 24 : 안내 레일

26, 30 : 절결부 28 : 만곡빔

32 : 힘 기록부 34 : 평가 장치

36 : 기록 장치

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 벽이 얇은 금속관의 제조장치에 관한 것이다.

롤, 롤러 또는 성형틀로 구성되는 성형 장치 내에서 금속 밴드(band) 재료로 슬릿을 가진 관을 성형하고, 이 슬릿을 가진 관을 이음매를 따라 용접하는 방법이 독일 특허 공보 제11 64 355호에 공지되어 있다. 이와 같이 제조된 펑활(平滑;편평하고 매끄러운)관은 동일한 작업 라인에서 파형화 장치에 의해 파형관(波形管)으로 가공된다.

연속적으로 제조된 평활관은 인출 장치로부터 인출되어 파형화 장치쪽으로 공급된다. 평활관에 파형을 압인하는 것은 동심적 또는 편심적으로 평활관의 축선 둘레를 따라 회전 운동하는 파형화 장치에 의해 수행된다. 파형화 공정 전체에 걸쳐 평활관에 회전 모멘트가 부과되며, 이 회전 모멘트는 평활관의 비틀림을 유발하는 비틀림 응력을 발생시킨다. 용접된 이음매에 결함이 생기는 것을 방지하기 위해서는 상기 비틀림 응력이 용접점에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 절대적으로 요구된다. 공지된 인출 장치에 따르면, 평활관은 회전 운동 방향에 대하여 횡방향으로 운동 가능하고, 분할 구성된 고정 죠(jaw)로 형성된 인출 기구에 의해 파지되며, 이 고정 죠는 순환하는 무단 체인(endless chain)에 고정된 긴장(緊張) 휠 상에서 안내된다. 운동 가능한 고정 죠는 고정 설치된 안내 레일에 의해 서로 접근 및 분리되는 방향으로 안내되고, 닫혀진 상태로 관을 단단히 파지하여 파형화 장치에 의해 발생되는 평활관에서의 비틀림 응력이 용접점에 전달될 수 없도록 해준다.

특히 인출될 평활관이 고정된 채로 안내되면서 회전되는 것이 방지되고, 다른 한편으로는 닫혀진 고정 죠의 가압력에 의해 평활관이 눌려 찌그러지는 것이 방지되도록, 인출 장치의 고정 죠에 의해 평활관 상에 주어지는 가압력은 수시로 측정되어야 한다. 이 방지되어야 할 위험은 특히 벽 두께에 대한 직경의 비율이 큰 관에 존재하게 된다. 닫혀진 고정 죠에 의해 평활관 상에 주어지는 가압력을 최적화하기 위해서는, 안내 레일을 따라 구르는 안내 롤러가 관의 축선에 수직으로 조정될 수 있도록 그것이 배속된 고정 죠 내에서 편심 볼트 상에 장착된다. 이때, 안내 롤러 중 하나는 고정 죠가 닫혀진 상태에서 판 스프링 세트에 의해 탄성적으로 거동한다. 공지된 장치는 대체로 신뢰성이 있는 것으로 판명되었다. 그럼에도 불구하고 정상적인 제조 공정 중에 고정 죠가 평활관을 변형시키고, 이에 따라 파형관의 형상이 변형되는 것을 피할 수 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 고정 죠의 휠 내의 응력 및 평활관에서 발생하는 가압력을 정확히 측정하여 정확하고 균일하게 조정할 수 있고, 운전 중에 감시할 수 있도록, 공지된 장치를 개량하는 것이다. 이러한 측정은 인출 장치의 모든 고정 휠에 대해서 동일한 측정 장치로써 가능하여야만 한다.

상기 목적은 서두에 언급한 형태의 장치에서 청구범위 제1항의 특징부에 기재된 특징에 의해 달성된다. 고정 설치된 안내 레일에 설치된 만곡빔에 의해 모든 고정 죠에 대한 측정이 가능하게 된다. 그 이유는 모든 고정 죠가 인출 장치의 운행 중 만곡빔을 따라 안내되기 때문이다. 고정 죠는 닫혀진 상태에서, 즉 가장 높은 가압력하에서 만곡빔에 맞닿아 안내되므로, 만곡빔은 다소 휘어지게 된다. 이러한 휘어짐은 가압력에 직비례한다. 또한 상기 휘어짐은 그 크기에 따라 응력 측정부의 저항값 또는 힘 기록부의 표시값에 다소간 변화를 유발한다. 일련의 실험을 통해 각각의 관 규격에 대한 최적의 가압력을 조사하여 제조를 시작하기 전에 각각의 고정 죠에서 최적의 가압력을 조정할 수 있게 된다.

또 다른 유용한 구성은 청구범위의 종속항에 기재되어 있다.

이하 제1도 내지 제3도에 도시된 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 예컨대 고주파용 동축(同軸) 케이블용 제조 라인(1)을 도시한 도면이다. 상세하게 도시되지 않은 스페이서를 구비한 내부 도체(5), 예컨대 파형화된 구리관이 저장 드럼(3)으로부터 배출된다. 저장 릴(7)로부터는 예컨대 구리로 된 금속 밴드(11)가 배출되고 세척 장치(9)를 통해 이송되어 성형 장치(13) 안으로 공급되며, 이 성형 장치 내에서 구리 밴드(11)는 종방향 슬릿을 가지는 내부 도체(5)에 대하여 동심으로 배치된 관으로 성형된다. 용접 장치(15) 특히, WIG 용접 장치에 의해 종방향 슬릿이 용접된다. 작업 방향에서 보아 용접 장치(15)의 전방에 인출 장치(17)가 배치되며, 이 인출 장치(17)는 용접된 관(23), 즉 내부 도체(5) 및 구리 밴드(11)를 이송한다. 인출 장치(17)는 일정한 간격으로 서로 대향된 고정 죠(21)가 장착된 무단 체인(19)으로 구성된다. 인출 장치의 하우징(31) 내부에는 체인 휠(33, 35)이 설치되며, 이것의 둘레를 따라 무단 체인(19)이 안내된다. 체인 휠(33)은 구동장치에 의해 구동되어 긴장(緊張) 체인(19) 및 이 체인(19)에 조립된 고정 죠(21)를 함께 구동시키는 반면에, 체인 휠(35)은 긴장 체인의 휠로서 동작한다.

인출 장치(17)의 전방에는 파형화 장치(25)가 배치되며, 이 파형화 장치(25)는 용접된 관(23)의 벽부에 환형 또는 나선형의 파형을 형성한다. 이와 같이 제조된 고주파용 케이블은 요동 롤러(27)에 의해 조정되면서 케이블 드럼(29)에 권취된다. 제조된 고주파용 케이블 내에서 관(23)은 파형이 형성된 후에 외부 도체를 형성한다.

인출 장치(17)는 참고로 인용되는 독일 특허 공보 제11 64 355호에 기재되어 있다.

독일 특허 공보 제11 64 355호에서도 고정 죠의 가압력에 대한 소위 가압력 밸런서가 설치되어 있지만, 이것은 용접된 관(23)의 벽부가 고정 죠(21)에 의해 변형되는 것을 완전히 배제하는 방지책으로서는 불충분하다. 또한 변형은 반사 피크(peak)를 생성하고, 이 반사 피크는 고주파용 케이블의 품질을 저하시키며, 이에 따라 그 적용범위를 제한하므로 고주파용 케이블에서는 특히 유해하였다.

독일 특허 공보 제11 64 355호에 기재된 바와 같이, 용접된 관(23)은 2개의 고정 죠(21)에 의해 밀착된 채로 둘러싸인다. 고정 죠(21)는 관(23)을 향한 표면에 관(23)과 상보적인 표면을 구비한다(제3도 참조). 각각의 고정 죠(21)는 대향된 측면에 안내 롤러(22)를 구비하며, 이 안내 롤러(22)는 안내 레일(24)을 따라 구르게 되고, 고정 죠(21)를 동반 안내한다. 안내 롤러(22)는 도시되지 않은 편심륜에 의해 조절될 수 있다. 한 쪽 롤러(22)는 도시되지 않은 판 스프링 세트에 의해 미리 긴장되어 있다.

한 쪽 안내 레일(24)에는 종방향 천공부(26)가 형성되며, 이에 따라 하중을 받을 때 탄성적으로 휘어지는 만곡빔(28;파선으로 도시한 부분 참조)이 형성된다. 챔버(30)를 형성하는 종방향 천공부(26) 내에는 힘 기록부(32)가 장착되며, 이 힘 기록부(32)의 핀(32a)은 만곡빔(28)의 안내 롤러(22) 반대쪽의 표면에 접촉하고 있다. 상기 핀(32a)은 공지된 방식으로 응력 측정부가 고정되어 있는 막에 작용한다. 이러한 힘 기록부는 공지된 것이므로, 이에 관련한 도시는 생략하였다. 선택적으로 만곡빔(28)의 배후에 직접 응력 측정부를 부착할 수도 있다.

고정 죠(21)가 통과되면 만곡빔(28)은 탄성적으로 변형되어 힘 기록부(32)에 작용한다. 힘의 크기는 접속되어 있는 평가 장치(34)에 의해 측정될 수 있다. 제조 공정중의 데이터를 기록하는 기록 장치는 도면 부호 36으로 표시된다. 만곡빔(28)의 폭은 안내 레일(24)의 높이, 재료의 특성 데이타, 만곡빔(28)의 길이 및 가압력에 의거하여, 예컨대 0.05㎜, 바람직하게는 최대 0.1㎜로 휘어지도록 선택된다. 상기 범위는 판 스프링 세트에 의해 가해지는 가압력이 전체 폭에 걸쳐 일정하다는 것을 전제로 하고 있다.

최적의 데이타는 다음과 같은 방법으로 조사된다.

각각의 제조될 관의 규격(벽두께, 외경, 재료)에 대해 최적의 가압력은 실험에 의해 얻어진다. 즉, 관벽 두께의 변형을 유발하지 않는 동시에 비틀림력이 배제되는 가압력이 검출된다. 이러한 값은 모든 고정 죠에 대해, 특히 판 스프링 세트의 예장력의 변화에 의해 순차적으로 조절된다.

정해진 관 형태로 제조되어야 한다면 특정치로 조절한다. 제조 공정 중에 각각의 고정 죠(21)의 가압력은 규칙적으로 감시되고 기록된다.

상기 방식으로 항상 동일한 품질의 관을 제조할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 슬릿을 가진 관이 먼저 성형되고, 이 관의 이음매가 용접되는 두께가 얇은 금속관과 같은 파형 금속관을 제조하는 제조장치로서, 용접 장치의 전방에 배치되어 있고, 연속 작동되는 인출 장치와; 용접된 관을 회전하지 않도록 고정하며, 이 고정을 위한 조절 가능한 탄성 가압력에 의해 조절될 수 있는 고정 죠; 그리고 상기 고정 죠에 지지되어 있고, 고정된 안내 레일을 따라 구를 수 있는 안내 롤러를 구비하며, 이들 안내 롤러 중 적어도 하나의 안내 롤러는 그것이 배속된 고정 죠 내에서 편심 볼트 상에 장착되는 한편, 다른 적어도 하나의 안내 롤러는 그것이 배속된 고정 죠 내에서 외팔형 날개부에 장착되며, 외팔형 날개부의 자유 단부는 조절 가능한 스프링 탄성력을 받게 되어 상기 안내 롤러가 조임 고정 죠 내에서 관의 축선에 대하여 수직으로 조절 가능하도록 지지되는 벽이 얇은 금속관의 제조장치에 있어서, 한 쪽 안내 레일(24) 내에 있는 종방향 절결부(26)에 의해 형성되는 측정빔 또는 만곡빔(28)이 설치되며, 고정 죠(21)의 반대쪽을 향한 만곡빔(28)의 표면에는 힘 기록부(32, 32a)가 접촉 설치되거나, 각각 하나의 평가 장치(34)와 결합된 응력 측정부가 고정된 것을 특징으로 하는 금속관 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 절결부는 안내 레일(24)의 종방향으로 연장된 슬릿(26)이며, 힘 기록부(32)는 슬릿(26)의 중앙에서 만곡빔(28)에 접하는 것을 특징으로 하는 금속관 제조장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 힘 기록부(32)는 슬릿(26) 내의 절결부(30) 내에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 금속관 제조장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정 죠(21)의 가압력에 의해 발생하는 만곡빔(28)의 휘어짐은 최대 0.1㎜인 것을 특징으로 하는 금속관 제조장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 힘 기록부(32)는 평가 장치(34)와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 금속관 제조장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 평가 장치(34)는 제조 공정중의 측정 데이타를 기록 장치(36)에 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 금속관 제조장치.