KR100303603B1 - Method and device for producing bellows - Google Patents
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Abstract
고온 환경에서 사용되기 위한 길이 'Ls'의 금속 벨로즈를 제조하기 위해, 이하의 단계가 수행된다. 먼저, 둘레에 형성된 복수개의 벌지를 갖는 금속관인 벨로즈의 블랭크가 준비된다. 블랭크는 길이 'Ls'보다 긴 길이 'L'를 갖는다. 후에, 블랭크는 압축된 블랭크가 길이 'Ls'보다 짧은 길이 'L-a'를 갖도록 축방향으로 길이 'a'만큼 압축된다. 후에, 압축된 블랭크는 팽창된 블랭크가 길이 'Ls'보다 긴 길이 'L-a+b'를 갖도록 축방향으로 팽창된다. 후에, 블랭크에 인가된 힘이 제거되며, 스프링-백 현상으로 인해 처리된 블랭크가 길이 'Ls'를 갖게 될 때까지 처리된 블랭크를 실온에 둔다.In order to produce a metal bellows of length " Ls " for use in a high temperature environment, the following steps are performed. First, a blank of a bellows, which is a metal tube having a plurality of bulges formed around it, is prepared. The blank has a length L longer than the length Ls. Later, the blanks are compressed by a length 'a' in the axial direction so that the compressed blank has a length 'L-a' of less than length 'Ls'. Later, the compressed blank is expanded in the axial direction such that the expanded blank has a length " L-a + b " Later, the force applied to the blank is removed, and the treated blank is placed at room temperature until the treated blank due to the spring-back phenomenon has a length of 'Ls'.
Description
본 발명은 벨로즈(bellows)를 제조 또는 재성형하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 불필요한 배기관 라인의 진동을 흡수하며 배기관 라인의 2개의 부분들 사이의 상대 변위를 보정하기 위해 자동차 내연 기관의 배기관에 배치된 가요성 튜브 내에 설치된 금속 벨로즈를 제조 또는 재성형하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing or reforming bellows, and more particularly to a method and apparatus for manufacturing or reforming bellows in an automotive internal combustion engine to compensate for the relative displacement between two parts of the exhaust line, To a method and apparatus for manufacturing or remolding a metal bellows installed in a flexible tube disposed in an exhaust pipe.
본 발명의 과제를 명확하게 하기 위해, 벨로즈가 실제로 적용된 종래의 가요성 튜브가 첨부된 도면 중 도5 및 도6을 참조하여 간략히 설명될 것이다. 도5 및 도6에 나타난 종래의 가요성 튜브는 일본 실용신안 제1 가출원 제61-187916호에 상세히 설명되어 있다.In order to clarify the task of the present invention, a conventional flexible tube to which a bellows is actually applied will be briefly described with reference to Figs. 5 and 6 of the accompanying drawings. The conventional flexible tube shown in Figs. 5 and 6 is described in detail in Japanese Utility Model No. 1 < / RTI > Provisional Application No. 61-187916.
도6에서, 대체로 도면 부호 100으로 나타낸 가요성 튜브가 도시되어 있다. 도면으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 가요성 튜브(100)는 배기관 라인의 진동을 흡수하거나 2개의 관 'UP'와 'DP' 사이의 상대 변위를 보정하는 방식으로 배기관 라인의 상류측 배기관 'UP'와 하류측 배기관 'DP'를 연결하도록 구성된 장치이다.In Figure 6, a flexible tube, indicated generally at 100, is shown. As can be seen from the figure, the flexible tube 100 is adapted to absorb the vibration of the exhaust line or to compensate for the relative displacement between the two pipes "UP" and "DP" And a downstream exhaust pipe 'DP'.
가요성 튜브(100)는 상류측 배기관 'UP'의 하류측 단부 상에 밀봉식으로 배치된 상류측 단부와, 하류측 배기관 'DP'의 상류측 단부 상에 밀봉식으로 배치된 하류측 단부를 포함한다. 편조 금속 와이어(braided metal wire)의 커버(104)가 벨로즈(102)의 상류측 단부 상에 밀봉식으로 배치된 상류측 단부와, 벨로즈(102)의 하류측 단부 상에 밀봉식으로 배치된 하류측 단부를 갖는 벨로즈(102)를 덮거나 둘러싼다. 벨로즈(102) 및 커버(104)의 상류측 및 하류측 단부들을 상류측 배기관 'UP'와 하류측 배기관 'DP' 상에 밀봉식으로 장착하기 위해, 각 금속 칼라(106, 108)는 도시된 바와 같이 커버(104)의 상류측 및 하류측 단부 상에 밀봉식으로 배치된다. 벨로즈(102)는 내연 기관(도시 안됨)으로부터 상류측 배기관 'UP'을 통해 전달된 진동을 흡수할 수 있다. 즉, 진동을 수용할 때, 벨로즈(102)는 진동을 흡수하고 상류측 배기관 'UP'와 하류측 배기관 'DP' 사이의 상대 변위를 보정하는 벨로즈의 특성으로 인해 소정의 탄성 변형을 겪게 된다.The flexible tube 100 has an upstream end sealingly disposed on the downstream side end of the upstream side exhaust pipe UP and a downstream end sealingly disposed on the upstream side end of the downstream side exhaust pipe DP . A cover 104 of braided metal wire is disposed sealingly disposed on the downstream end of the bellows 102 and an upstream end sealingly disposed on the upstream end of the bellows 102, Thereby covering or surrounding the bellows 102 having the downstream end portion. In order to sealably mount the upstream and downstream ends of the bellows 102 and the cover 104 on the upstream exhaust pipe UP and the downstream exhaust pipe DP, each metal collar 106, And is disposed sealingly on the upstream and downstream ends of the cover 104 as shown. The bellows 102 can absorb vibration transmitted from the internal combustion engine (not shown) through the upstream side exhaust pipe UP. That is, when receiving the vibration, the bellows 102 undergoes a certain elastic deformation due to the characteristics of the bellows which absorbs the vibration and corrects the relative displacement between the upstream exhaust pipe UP and the downstream exhaust pipe DP do.
커버(104)는 벨로즈(2)의 과도한 신장을 제한하며 벨로즈(102)를 도로로부터의 작은 돌 또는 유사한 흩날리는 물체에 의한 타격으로부터 보호하는 역할을 한다. 즉, 소정 길이만큼, 편조 금속 와이어로 구성된 커버(104)는 벨로즈(102)의 신장에 따라 축방향으로 팽창될 수 있다. 따라서, 벨로즈(102)의 신장이 소정 길이에 도달할 때, 커버(104)는 벨로즈(102)의 추가 신장을 정지시키는 기능을 한다. 즉, 커버(104)의 제공으로 인해, 벨로즈(102)는 과도한 신장으로부터 보호될 수 있다. 즉, 벨로즈(102)는 커버(104) 내에서 소정 길이만큼 축방향으로 팽창될 수 있다.The cover 104 limits the excessive extension of the bellows 2 and serves to protect the bellows 102 from being hit by small stones or similar flying objects from the road. That is, by a predetermined length, the cover 104 composed of the braided metal wire can be expanded in the axial direction in accordance with the extension of the bellows 102. Thus, when the extension of the bellows 102 reaches a predetermined length, the cover 104 functions to stop further extension of the bellows 102. [ That is, due to the provision of the cover 104, the bellows 102 can be protected from excessive elongation. That is, the bellows 102 can be expanded axially within the cover 104 by a predetermined length.
가요성 튜브(100)를 조립하기 위해, 금속 벨로즈(102)는 커버(104) 내에 놓이기 전에 재성형된다. 즉, 금속 벨로즈(102)는 처리 벨로즈(102)의 치수 안정성과 처리 벨로즈(102)의 적절한 축방향 가요성을 성취하기 위해 소위 '단일 압축 공정'을 거치게 된다. 즉, 도5로부터 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 압축 공정에서, 벨로즈(102)의 블랭크(102X)는 벨로즈(102)의 정상 길이 'Ls'보다 짧은 길이 'L-a'로 한번 압축된다. 이러한 압축 공정은 불가피하게 발생하는 압축된 벨로즈(102Y)의 '스프링-백(spring-back) 현상'으로부터 기인한 이유로 능동적으로 수행된다. 사실상, 이러한 스프링-백 현상으로 인해 압축 후에, 과도하게 압축된 벨로즈(102Y)는 정상 길이 'Ls'를 갖도록 점차로 팽창된다. 더욱이, 이러한 압축으로 인해, 처리 벨로즈(102)의 벌지의 피치가 작아지며, 각 벌지는 벨로즈(102)의 적절한 축방향 가요성 또는 탄성 변형을 야기하는 대체적인 Ω형 단면을 갖게 된다.In order to assemble the flexible tube 100, the metal bellows 102 is reshaped before being placed in the cover 104. That is, the metal bellows 102 undergoes a so-called " single compression process " to achieve the dimensional stability of the treatment bellows 102 and the appropriate axial flexibility of the treatment bellows 102. 5, in this compression process, the blank 102X of the bellows 102 is once compressed to a length L-a shorter than the normal length Ls of the bellows 102 . This compression process is actively performed because of the 'spring-back phenomenon' of the compressed bellows 102Y that inevitably occurs. In fact, after compression due to this spring-back phenomenon, the excessively compressed bellows 102Y is gradually expanded to have a normal length 'Ls'. Moreover, due to this compression, the pitch of the bulges of the process bellows 102 is reduced, and each bulge has a generally Ω-shaped cross-section that causes an appropriate axial flexibility or resilient deformation of the bellows 102.
그러나, 전술한 벨로즈(102X)의 단일 압축은 가열될 때 축방향으로 벨로즈(102)를 팽창하도록 하는 종류의 응력(또는 잔류 응력)을 벨로즈(102) 내에 잔류시킨다는 것이 알려졌다.It has been found, however, that the single compression of the bellows 102X described above leaves a kind of stress (or residual stress) in the bellows 102 that causes the bellows 102 to expand axially when heated.
따라서, 내부에 설치된 전술한 벨로즈(102)를 갖는 가요성 튜브(100)가 실제로 사용될 때, 즉 엔진의 배기관 라인 내에 사용될 때, 벨로즈(102)의 전체 길이 'Ls'는 엔진으로부터의 배기 가스의 열에 의한 잔류 응력의 해제로 인해 증가하는 경향이 있다. 그러나, 벨로즈(102)의 전체 길이 'Ls'의 증가는 벨로즈(102)가 커버(104) 내에서 축방향으로 팽창할 수 있는 소정 길이만큼의 감소를 의미한다. 즉, 벨로즈(102)의 소위 '신장 유연성'은 가요성 튜브(100)가 실제로 사용될 때 감소 또는 저하된다.Therefore, when the flexible tube 100 having the bellows 102 described above installed therein is actually used, that is, when it is used in the exhaust pipe line of the engine, the overall length 'Ls' Tends to increase due to the release of the residual stress due to heat of the gas. However, an increase in the overall length " Ls " of the bellows 102 means a reduction by a predetermined length that the bellows 102 can expand axially in the cover 104. [ That is, the so-called " elongational flexibility " of the bellows 102 is reduced or decreased when the flexible tube 100 is actually used.
벨로즈(102)의 팽창/수축은 커버(104)에 의해 방해받으며 수행된다. 커버(104)는 축방향으로 팽창될 때 직경을 감소시키는 구조를 갖는다. 따라서, 배기 가스열의 인가에 의해 야기된 벨로즈(102)의 신장은 커버(104)의 신장을 야기하며, 따라서 커버의 직경도 감소된다. 벨로즈(102)의 신장 유연성에 대한 장애를 야기하는 커버(104) 직경의 감소는 벨로즈(102)와 커버(104) 사이에 형성된 환형 공간을 좁힌다. 이러한 사실은 도4의 그래프로부터 이해될 것이다.The expansion / contraction of the bellows 102 is interrupted by the cover 104 and is performed. The cover 104 has a structure for reducing the diameter when it is expanded in the axial direction. Thus, the extension of the bellows 102 caused by the application of exhaust gas heat causes the cover 104 to stretch, thus reducing the diameter of the cover. A reduction in the diameter of the cover 104 that causes obstacles to the stretch flexibility of the bellows 102 narrows the annular space formed between the bellows 102 and the cover 104. This fact will be understood from the graph of FIG.
도4의 그래프는 벨로즈의 신장 'E'와 벨로즈의 신장에 대해 필요한 힘 'F' 사이의 관계를 나타낸다. 그래프에서, 실선 곡선은 정상 길이 'Ls'와 임계 신장 'S'를 갖는 커버(104) 내에 설치된 정상 치수의 벨로즈(102A)가 갖는 신장 유연성을 나타낸다. 이러한 그래프로부터 볼 수 있는 바와 같이, 정상 치수의 벨로즈(102A)에서, 임계 신장 'S'의 영역 내에서의 벨로즈(102A)의 신장 'E'는 벨로즈(102A)에 인가된 신장력 'F'에 실질적으로 비례하여 증가한다. 신장 'E'가 임계 신장 'S'를 넘어 연장될 때, 신장력 'F'는 급작스럽게 증가하며, 따라서 벨로즈(102)의 신장 유연성은 저하된다. 점선 곡선은 'Ls'보다 큰 길이 'Ls1'과 'S'보다 작은 임계 신장 'S1'을 가지며 인가된 배기 가스열로 인해 다소 팽창되는 벨로즈(102B)가 갖는 신장 유연성을 나타낸다. 그래프로부터 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 벨로즈(102B)에서, 임계 신장의 감소로 인해 신장력 'F'의 갑작스러운 증가가 신장 'E'의 초기 단계에서 나타난다. 이것은 벨로즈(102B)의 신장 유연성이 벨로즈(102A)의 신장 유연성에 비해 불량하다는 것을 의미한다. 일점 쇄선 곡선은 'Ls'보다 작은 길이 'Ls2'와 'S'보다 큰 임계 신장 'S2'를 가지며 적용된 과도한 압축으로 인해 벨로즈(102A)보다 다소 짧은 벨로즈(102C)가 갖는 신장 유연성을 나타낸다. 이러한 벨로즈(102C)가 실제 사용 중에 충분한 신장을 제공할 수 있지만, 벨로즈(102C)의 짧은 초기 길이 'Ls2'는 벨로즈(102C)가 커버(104) 내에 설치될 때 곤란함을 야기한다. 즉, 이러한 경우에, 조립된 가요성 튜브(100)는 정상 치수의 구조를 가질 수 없다.The graph of FIG. 4 shows the relationship between the elongation "E" of the bellows and the force "F" required for the elongation of the bellows. In the graph, the solid curve indicates the elongation flexibility of the normal-sized bellows 102A installed in the cover 104 having the normal length 'Ls' and the critical elongation 'S'. As can be seen from these graphs, in the bellows 102A of normal dimensions, the elongation 'E' of the bellows 102A in the region of the critical elongation 'S' is the tensile force applied to the bellows 102A ' F '.≪ / RTI > When the elongation 'E' extends beyond the critical elongation 'S', the tensile force 'F' increases abruptly, thus reducing the elongation flexibility of the bellows 102. Dotted curves represent the great length 'Ls 1' and 'S' less than the critical height 'S1' has a somewhat expanded bell due to the applied heat the exhaust gas rose (102B) having an elongation flexibility than 'Ls'. As can be seen from the graph, in this bellows 102B, a sudden increase in tensile force 'F' due to a decrease in critical elongation occurs at an early stage of elongation 'E'. This means that the stretch flexibility of bellows 102B is poorer than the stretch flexibility of bellows 102A. The one-dot chain curve has elongation flexibility of 102 ° C, which is slightly shorter than the bellows (102 A) due to excessive compression applied with a threshold elongation 'S2' greater than 'Ls 2 ' and 'S' . The short initial length 'Ls 2 ' of the bellows 102C may cause difficulty when the bellows 102C is installed in the cover 104, although this bellows 102C may provide sufficient extension during actual use. do. That is, in this case, the assembled flexible tube 100 can not have a normal-sized structure.
발명자에 의해 수행된 시험에 따라, 이하의 사실들이 추가로 나타났다. 즉, 길이가 약 300 ㎜이며 단일 압축 공정을 거치는 벨로즈를 실온에 둘 때, 벨로즈는 약 2 ㎜ 정도 팽창 또는 신장된다. 벨로즈가 실제로 사용되거나 엔진으로부터의 배기 가스에 의해 가열될 때, 벨로즈는 약 6 내지 8 ㎜ 정도 팽창 또는 신장된다. 이것은 벨로즈가 단일 압축 공정을 거치더라도, 벨로즈가 특히 가열될 때 축방향으로 팽창되도록 하는 소정 응력(잔류 응력)이 벨로즈 내에 잔류한다는 것을 의미한다. 발명자는 벨로즈가 약 2분 동안 600 ℃에서 풀림 열처리될 때 벨로즈 내의 응력이 충분히 제거된다는 것을 추가로 밝혔다. 그러나, 이러한 경우에, 풀림 열처리 공정의 부가로 인해 제조 공정이 복잡해지며, 따라서 가요성 튜브의 비용이 증가된다.Following the tests performed by the inventors, the following facts were additionally shown. That is, when the bellows is about 300 mm long and undergoing a single compression process at room temperature, the bellows is expanded or stretched by about 2 mm. When the bellows is actually used or heated by the exhaust gas from the engine, the bellows is expanded or stretched by about 6 to 8 mm. This means that even if the bellows undergoes a single compression process, the predetermined stress (residual stress) that causes the bellows to expand axially, especially when heated, remains in the bellows. The inventor further noted that the stresses in the bellows are sufficiently removed when the bellows is annealed at 600 ° C for about 2 minutes. However, in this case, the addition of the annealing heat treatment process complicates the manufacturing process, thus increasing the cost of the flexible tube.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 단점이 없는 벨로즈를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing a bellows which does not have the above disadvantages.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법이 실제로 수행될 수 있는 제조 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus in which the method of the present invention can be practically carried out.
본 발명의 제1 태양에 따라, 고온 환경에서 사용되기 위한 길이 'Ls'의 금속 벨로즈를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 (가) 둘레에 형성된 복수개의 벌지를 갖는 금속관이며, 길이 'Ls'보다 긴 길이 'L'을 갖는 벨로즈의 블랭크를 준비하는 단계와, (나) 압축된 블랭크가 길이 'Ls'보다 짧은 길이 'L-a'를 갖도록 길이 'a'만큼 상기 블랭크를 축방향으로 압축하는 단계와, (다) 팽창된 블랭크가 길이 'Ls'보다 긴 길이 'L-a+b'를 갖도록 압축된 블랭크를 축방향으로 팽창시키는 단계와, (라) 블랭크를 팽창시키기 위해 이에 인가된 힘을 제거하는 단계와, (마) 처리된 블랭크가 스프링-백 현상으로 인해 길이 'Ls'를 갖게 될 때까지 이를 실온에 두는 단계를 포함한다.According to a first aspect of the present invention there is provided a method for producing a metal bellows of length " Ls " for use in a high temperature environment. (B) providing a blanket of bellows having a length "L" greater than the length "Ls"; (b) Axially compressing the blank by a length "a" to have a shorter length "L-a"; and (c) compressing the blank so that the expanded blank has a length "L-a + (D) removing the force applied thereto to inflate the blank, and (e) when the treated blank has a length of 'Ls' due to the spring-back phenomenon, To room temperature.
본 발명의 제2 태양에 따라, 고온 환경에서 사용되기 위한 벨로즈를 재성형하는 장치가 제공된다. 벨로즈는 둘레에 형성된 복수개의 벌지를 갖는 금속관이다. 상기 장치는 기부 부재와, 상기 기부 부재 상에 고정 장착되고, 작동될 때 상기 벨로즈의 관형 일단부를 클램핑하는 제1 유압 작동식 클램핑 수단을 갖는 제1 클램프 기구와, 상기 기부 부재 상에 고정 장착되고, 작동될 때 상기 벨로즈의 관형 타단부를 클램핑하는 제2 유압 작동식 클램핑 수단을 갖는 제2 클램프 기구와,온 상태에서 상기 제1 유압 작동식 클램핑 수단과 제2 유압 작동식 클램핑 수단을 유압으로 작동시키는 유압 동력원과, 전기적으로 여기되었을 때 제2 클램프 기구를 제1 클램프 기구를 향해 그리고 이로부터 멀리 이동시키는 전기 이동 기구를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for reshaping a bellows for use in a high temperature environment. The bellows is a metal tube having a plurality of bulges formed around it. The apparatus comprises a base member, a first clamping mechanism fixedly mounted on the base member and having a first hydraulically actuated clamping means for clamping a tubular one end of the bellows when actuated, and a second clamping mechanism fixedly mounted on the base member A second clamping mechanism having a second hydraulic actuating clamping means for clamping the other end of the tubular bellows when actuated, and a second clamping mechanism for clamping the other end of the first hydraulic actuating clamping means and the second hydraulic actuating clamping means A hydraulic power source for operating with hydraulic pressure, and an electric transfer mechanism for moving the second clamping mechanism toward and away from the first clamping mechanism when electrically excited.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 방법에서 채용된 벨로즈 제조 또는 재성형 단계를 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a bellows manufacturing or reshaping step employed in the process according to the invention.
도2는 본 발명의 방법을 실제로 수행하는 벨로즈 제조 또는 재성형 장치의 전방 부분 단면도.2 is a front partial cross-sectional view of a bellows making or remoulding device that actually performs the method of the present invention;
도3은 도2의 도면 부호 A로 나타낸 부분의 확대도.3 is an enlarged view of a portion indicated by reference symbol A in Fig.
도4는 벨로즈의 신장과 벨로즈의 신장에 대해 필요한 힘 사이의 관계에 대해 3개의 벨로즈의 특징을 나타내는 그래프.4 is a graph showing the characteristics of three bellows in relation to the relationship between the height of the bellows and the force required for the bellows's elongation.
도5는 종래 방법에서 채용된 벨로즈 제조 또는 재성형 단계를 도시하는 도면.Fig. 5 is a diagram showing steps of bellows manufacture or reshaping employed in the conventional method; Fig.
도6은 종래 방법에 의해 제조 또는 재성형된 벨로즈가 적용된 가요성 튜브의 전방 부분 단면도.6 is a front partial cross-sectional view of a flexible tube applied with a bellows manufactured or reformed by a conventional method;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
2 : 벨로즈2: Bellows
2X, 2Y, 2Z : 블랭크2X, 2Y, 2Z: blank
12, 14, 16, 18 : 스탠드12, 14, 16, 18: stand
20, 36 : 액츄에이터20, 36: Actuator
22, 38 : 클램프 기구22, 38: Clamp mechanism
26 : 나사축26: Screw shaft
28 : 서보 모터28: Servo motor
50 : 벨로즈 제조 장치50: Bellows manufacturing device
이하에서, 벨로즈(2)가 제조 또는 재성형되는 본 발명의 방법은 첨부된 도면들 중 도1 내지 도3을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 벨로즈(2)의 형상은 도6의 종래의 가요성 튜브(100)에 채용된 벨로즈(102)의 형상과 실질적으로 동일하다. 용이한 설명을 위해, 이하에서는 단지 '제조'이라는 용어와 이와 상응하는 용어가 본 발명의 방법을 설명하기 위해 사용될 것이다.Hereinafter, the method of the present invention in which the bellows 2 is manufactured or reformed will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings. The shape of the bellows 2 produced by the method of the present invention is substantially the same as the shape of the bellows 102 employed in the conventional flexible tube 100 of Fig. For ease of explanation, the term " manufacture " and its corresponding terminology will be used hereinafter to describe the method of the present invention.
벨로즈(2)를 제조하기 위해, 도1에 도시된 이하의 제조 단계를 거치게 된다.In order to manufacture the bellows 2, the following manufacturing steps shown in Fig. 1 are performed.
먼저, 벨로즈(2)의 블랭크(2X)가 준비된다. 블랭크(2X)는 둘레에 형성된 복수개의 벌지(buldge)를 갖는 이중층 스테인리스 강관이다. 블랭크(2X)를 생성하기 위해 공지된 유압 벌지 가공 공정이 이용된다. 즉, 이러한 공정을 수행하기 위해 곧은 이중층 스테인리스 강관은 내면에 복수개의 환형 홈이 형성된 분할 금형 내에 놓여진 후에, 소정 유압이 관의 내면으로 인가되어 관을 방사상 외측으로 팽창시킨다. 이것에 의해, 금형의 홈이 패인 내면과 맞닿음으로써 복수개의 벌지를 둘레에 갖게 되며, 즉 길이 'L'을 갖는 블랭크(2X)가 생성된다.First, the blank 2X of the bellows 2 is prepared. The blank 2X is a double-layer stainless steel pipe having a plurality of bulges formed around it. A known hydraulic bulge forming process is used to produce the blank 2X. That is, in order to perform such a process, a straight double-layer stainless steel pipe is placed in a split mold having a plurality of annular grooves formed on the inner surface thereof, and then a predetermined hydraulic pressure is applied to the inner surface of the pipe to expand the pipe radially outward. As a result, the groove of the metal mold comes into contact with the inner surface of the recess, thereby forming a plurality of bulges on the periphery, that is, the blank 2X having the length 'L'.
그 다음, 블랭크(2X)는 압축될 때 블랭크(2X)에 의해 생성된 반력에 대항하여 길이 'a'만큼 축방향으로 압축되며, 따라서 압축된 블랭크(2Y)는 벨로즈(2)의 정상 길이 'Ls'보다 짧은 길이 'L-a'를 갖게 된다.The blank 2X is then axially compressed by the length "a" against the reaction force generated by the blank 2X when compressed, so that the compressed blank 2Y is pressed against the normal length of the bellows 2 L-a 'shorter than' Ls'.
그 후에, 압축된 블랭크(2Y)는 팽창될 때 블랭크(2Y)에 의해 생성된 반력에 대항하여 길이 'b'만큼 축방향으로 팽창되며, 따라서 팽창된 블랭크(2Z)는 'Ls'보다 길지만 'L'보다는 짧은 길이 'L-a+b'를 갖게 된다.Thereafter, the compressed blank 2Y expands in the axial direction by a length 'b' against the reaction force generated by the blank 2Y when inflated, so that the expanded blank 2Z is longer than 'Ls' L-a + b 'shorter than L'.
그 후에, 블랭크(2Z)를 팽창시키기 위한 힘은 제거된다. 이 때에, 팽창된 블랭크(2Z)는 정상 길이 'Ls'보다 다소 긴 소정 길이를 갖도록 수축되도록 된다. 후에, 블랭크(2Z)를 몇초 동안 실온에 둔다. 이것으로, 블랭크(2Z)의 스프링-백 현상 때문에, 블랭크(2Z)는 정상 길이 'Ls'를 갖게 된다. 즉, 벨로즈(2)가 제조된다.Thereafter, the force for expanding the blank 2Z is removed. At this time, the expanded blank 2Z is contracted to have a predetermined length that is slightly longer than the normal length 'Ls'. Thereafter, the blank 2Z is left at room temperature for a few seconds. Thus, due to the spring-back phenomenon of the blank 2Z, the blank 2Z has the normal length 'Ls'. That is, the bellows 2 is manufactured.
이후에 상세히 설명될 바와 같이, 상기 방식으로 제조된 벨로즈(2)는 우수한 성능을 나타낸다.As will be described later in detail, the bellows 2 produced in this manner exhibits excellent performance.
도2를 참조하면, 벨로즈 제조 장치(50)가 도시되는데, 이 장치를 통해 상기 벨로즈 제조 단계가 실제로 수행된다.Referring to Fig. 2, a bellows making apparatus 50 is shown through which the bellows making step is actually carried out.
벨로즈 제조 장치(50)는 기부 부재(10)를 포함한다. 기부 부재(10) 상에는, 제1, 제2, 제3 및 제4 스탠드(12, 14, 16, 18)가 장착된다. 제1 스탠드(12)는 제1 유압 액츄에이터(20)와 제1 클램프 기구(22)를 지지한다. 액츄에이터(20)는 제1 클램프 기구(22)의 중심을 향해 돌출될 수 있는 플런저(20a)를 갖는다. 클램프 기구(22)의 세부는 이후에 명백해질 것이다. 제2 스탠드(14)는 블랭크(2X)를 위한안내부(24)를 지지한다. 제2 스탠드(14)는 나사축(26)의 전방 단부를 회전 가능하게 지지한다. 제3 스탠드(16)는 나사축(26)의 후방 단부를 회전 가능하게 지지한다. 제4 스탠드(18)는 커플링(30)을 통해 나사축(26)의 후방 단부에 연결된 출력축을 갖는 서보 모터(28)를 지지한다. 따라서, 서보 모터(28)가 작동될 때, 나사축(26)은 축을 중심으로 회전된다. 나사축(26)이 맞물림 결합을 이루며 통과하는 나사 보어를 갖는 슬라이더(32)가 나사축(26) 상에 배치된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 나사축(26)의 축을 중심으로 하는 슬라이더(32)의 회전을 억제하며 슬라이더(32)의 축방향 이동을 안내하는 슬라이더 안내부가 기부 부재(10) 상에 배치된다. 따라서, 서보 모터(28)가 작동되어 나사축(26)이 축을 중심으로 회전될 때, 슬라이더(32)는 나사축(26) 상에 전방 및 후방으로 이동한다. 슬라이더(32)는 제5 스탠드(34)를 지지한다. 제5 스탠드(34)는 슬라이더(32)와 함께 이동하는 제2 유압 액츄에이터(36)와 제2 클램프 기구(38)를 지지한다. 액츄에이터(36)는 제2 클램프 기구(38)의 중심을 향해 돌출될 수 있는 출력 플런저(36a)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 클램프 기구(22, 38)는 서로 대면하도록 배열된다. 제1 및 제2 유압 액츄에이터(20, 36)는 가요성 유체관(40)을 통해 가압 유체원(42)에 연결된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 유체원(42)으로부터의 유체 압력을 공급함으로써 제1 및 제2 유압 액츄에이터(20, 36)를 제어하기 위한 온/오프 밸브가 유체원(42)에 설비된다.The bellows manufacturing apparatus 50 includes a base member 10. On the base member 10, first, second, third and fourth stands 12, 14, 16, 18 are mounted. The first stand 12 supports the first hydraulic actuator 20 and the first clamping mechanism 22. The actuator 20 has a plunger 20a that can protrude toward the center of the first clamping mechanism 22. [ The details of the clamping mechanism 22 will become apparent hereinafter. The second stand 14 supports the guide 24 for the blank 2X. The second stand (14) rotatably supports the front end of the screw shaft (26). The third stand 16 rotatably supports the rear end of the screw shaft 26. The fourth stand 18 supports the servo motor 28 having an output shaft connected to the rear end of the screw shaft 26 through the coupling 30. [ Thus, when the servo motor 28 is operated, the screw shaft 26 is rotated about the axis. A slider 32 having a threaded bore through which the screw shaft 26 engages is disposed on the screw shaft 26. A slider guide portion for restricting the rotation of the slider 32 about the axis of the screw shaft 26 and guiding the axial movement of the slider 32 is disposed on the base member 10 although not shown in the figure. The slider 32 moves forward and backward on the screw shaft 26 when the servo motor 28 is operated and the screw shaft 26 is rotated about the axis. The slider 32 supports the fifth stand 34. The fifth stand 34 supports the second hydraulic actuator 36 and the second clamp mechanism 38 that move together with the slider 32. The actuator 36 has an output plunger 36a which can be projected toward the center of the second clamping mechanism 38. [ As shown, the first and second clamp mechanisms 22 and 38 are arranged to face each other. The first and second hydraulic actuators 20, 36 are connected to the pressurized fluid source 42 through the flexible fluid tube 40. Although not shown in the drawing, an on / off valve for controlling the first and second hydraulic actuators 20, 36 is provided in the fluid source 42 by supplying fluid pressure from the fluid source 42.
제2 클램프 기구(38)의 세부는 도3을 참조하여 설명될 것이다. 제1 클램프 기구(22)는 제2 클램프 기구(38)와 실질적으로 동일하기 때문에 제1 클램프기구(22)의 설명은 생략될 것이다.The details of the second clamping mechanism 38 will be described with reference to Fig. Since the first clamping mechanism 22 is substantially the same as the second clamping mechanism 38, the description of the first clamping mechanism 22 will be omitted.
도3에 도시된 바와 같이, 제2 클램프 기구(38)는 제2 유압 액츄에이터(36)의 출력 플런저(36a)가 축방향으로 이동 가능하게 수용된 관형 하우징(38a)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 플런저(36a)는 테이퍼진 선행 단부를 갖는다. 관형 하우징(38a) 내에는, 관형 하우징(38a)의 축을 둘러싸도록 배열된 복수개(즉, 도시된 실시예에서는 3개)의 클램프 편(38b)이 이동 가능하게 배치된다. 각 클램프 편(38b)에는 플런저(36a)의 테이퍼진 단부와 결합할 수 있는 테이퍼진 내부 표면이 형성된다. 클램프 편(38b)에는 O형 링(38c)이 수용되는 환형 홈이 형성된다. 클램프 편(38b)은 플런저(36a)의 주요 부분을 둘러싸는 지지 부재(38d)에 의해 지지된다. 원형 캡(38e)은 클램프 편(38b) 상에 놓여진다. 도시된 바와 같이, 일반적으로 블랭크(2X)의 우측 관형 단부는 플런저(36a), 클램프 편(38b), 지지 부재(38d) 및 원형 캡(38e)으로 구성된 원통형 유닛과 관형 하우징(38e) 사이에 형성된 환형 클리어런스 내에 수용된다. 제2 유압 액츄에이터(36)의 작동으로 인해 플런저(36a)가 소정 각도만큼 좌측으로 (즉, 화살표 'M' 방향으로) 이동될 때, 플런저(36a)의 테이퍼진 단부는 클램프 편(38b)이 방사상 외측으로 이동하도록 가압하여 O형 링이 블랭크(2X)의 우측 관형 단부를 관형 하우징(38a)에 대해 가압하도록 한다. 이것으로, 블랭크(2X)의 우측 관형 단부는 제2 클램프 기구(38)에 의해 단단히 클램핑된다. 블랭크(2X)의 좌측 관형 단부는 상기 제2 클램프 기구(38)에서의 클램핑 방식과 실질적으로 동일하게 제1 클램프 기구(22)에 의해 클램핑되다는 것을 알아야 한다.As shown in Fig. 3, the second clamping mechanism 38 includes a tubular housing 38a in which the output plunger 36a of the second hydraulic actuator 36 is movably accommodated in the axial direction. As shown, the plunger 36a has a tapered leading end. Within the tubular housing 38a, a plurality of clamp pieces 38b (i.e., three in the illustrated embodiment) arranged so as to surround the axis of the tubular housing 38a are movably arranged. Each clamp piece 38b is formed with a tapered inner surface that can engage with the tapered end of the plunger 36a. An annular groove is formed in the clamp piece 38b to receive the O-shaped ring 38c. The clamp piece 38b is supported by a support member 38d surrounding the main portion of the plunger 36a. The circular cap 38e is placed on the clamp piece 38b. As shown, the right tubular end of the blank 2X generally extends between the tubular housing 38e with a cylindrical unit consisting of a plunger 36a, a clamp piece 38b, a support member 38d and a circular cap 38e And is received in the formed annular clearance. When the plunger 36a is moved to the left side (i.e., in the direction of the arrow M ') by a predetermined angle due to the operation of the second hydraulic actuator 36, the tapered end of the plunger 36a is clamped by the clamp piece 38b So that the O-shaped ring presses the right tubular end of the blank 2X against the tubular housing 38a. As a result, the right tubular end of the blank 2X is tightly clamped by the second clamping mechanism 38. It should be noted that the left tubular end of the blank 2X is clamped by the first clamping mechanism 22 substantially the same as the clamping mechanism in the second clamping mechanism 38.
이하에서, 벨로즈 제조 장치(50)의 작동이 도2 및 도3을 참조하여 설명될 것이다.Hereinafter, the operation of the bellows manufacturing apparatus 50 will be described with reference to Figs. 2 and 3. Fig.
먼저, 서보 모터(28)를 일방향으로 회전하도록 작동시킴으로써, 제2 클램프 기구(38)는 소정 위치까지 제1 클램프 기구(22)로부터 멀리 이동된다. 제1 클램프 기구(22)의 환형 클리어런스 내로 안내된 좌측 관형 단부를 갖는 벨로즈(2)의 블랭크(2X)가 안내부가 안내부(24) 내에 놓여진다. 서보 모터(28)를 다른 방향으로 회전하도록 작동시킴으로써, 제2 클램프 기구(38)는 블랭크(2X)의 우측 관형 단부를 환형 클리어런스 내에 수용하며 제1 클램프 기구(22)를 향해 이동된다. 블랭크(2X)의 좌측 및 우측 관형 단부가 제1 및 제2 클램프 기구(22, 38)의 각 환형 클리어런스 내에 적절히 수용될 때, 서보 모터(28)는 작동 해제된다. 후에, 유체원(42)의 온/오프 밸브를 작동시킴으로써, 유체원(42)의 가압 유체가 제1 및 제2 유압 액츄에이터(20, 36)로 안내된다. 이것으로, 각 플런저(20a, 36a)는 클램프 편(38b)을 작동시키기 위해 이동되며, 따라서 전술한 이유로 블랭크(2X)의 좌측 및 우측 관형 단부는 제1 및 제2 클램프 기구(22, 38)에 의해 단단히 클램핑된다. 이러한 상태에서, 블랭크(2X)는 축방향 길이 'L'(도1 참조)을 갖는다는 것을 알아야 한다.First, by operating the servo motor 28 to rotate in one direction, the second clamping mechanism 38 is moved away from the first clamping mechanism 22 to a predetermined position. The blanks 2X of the bellows 2 having the left tubular end guided into the annular clearance of the first clamping mechanism 22 are placed in the guide portion 24. By actuating the servomotor 28 to rotate in the other direction, the second clamping mechanism 38 is moved toward the first clamping mechanism 22, receiving the right tubular end of the blank 2X within the annular clearance. When the left and right tubular ends of the blank 2X are properly accommodated in the respective annular clearances of the first and second clamp mechanisms 22 and 38, the servo motor 28 is deactivated. The pressurized fluid of the fluid source 42 is guided to the first and second hydraulic actuators 20 and 36 by operating the on / off valve of the fluid source 42 thereafter. The plungers 20a and 36a are moved to actuate the clamp pieces 38b so that the left and right tubular ends of the blank 2X are held in contact with the first and second clamp mechanisms 22 and 38, Lt; / RTI > In this state, it should be noted that the blank 2X has an axial length 'L' (see FIG. 1).
그 후에, 서보 모터(28)를 작동시킴으로써, 제2 클램프 기구(38)는 블랭크(2X)를 압축하기 위해 고정된 제1 클램프 기구(22)를 향해 이동된다. 블랭크(2X)가 길이 'L-a'(도1 참조)를 가질 정도로 압축될 때, 서보 모터(28)의 작동이 압축된 블랭크(2Y)를 팽창시키기 위해 반대로 된다. 팽창으로 인해 블랭크(2Y)가길이 'L-a+b'를 갖게 될 때, 서보 모터(28)는 작동 해제된다. 후에, 온/오프 밸브가 팽창된 블랭크(2Z)의 우측 및 좌측 관형 단부를 제1 및 제2 클램프 기구(22, 38)로부터 해제시키기 위해 작동 해제된다. 후에, 서보 모터(28)를 작동시킴으로써, 블랭크(2Z)를 제1 및 제2 클램프 기구(22, 38)로부터 분리하기 위해 제2 클램프 기구(38)는 제1 클램프 기구(22)로부터 멀리 이동된다.Thereafter, by operating the servo motor 28, the second clamp mechanism 38 is moved toward the fixed first clamp mechanism 22 to compress the blank 2X. When the blank 2X is compressed to have a length of "L-a" (see FIG. 1), the operation of the servo motor 28 is reversed to expand the compressed blank 2Y. When the stroke of the blank 2Y becomes "L-a + b" due to expansion, the servo motor 28 is deactivated. The on / off valve is deactivated to release the right and left tubular ends of the expanded blank 2Z from the first and second clamping mechanisms 22,38. The second clamping mechanism 38 moves away from the first clamping mechanism 22 to separate the blank 2Z from the first and second clamping mechanisms 22 and 38 by operating the servo motor 28 do.
상기 방식으로 제조되고 재성형된 벨로즈(2)는 도6에 도시된 것과 같은 가요성 튜브를 조립하기 위해 사용된다.The bellows 2 made in this way and remoulded is used to assemble the flexible tube as shown in Fig.
상기 방식으로 제조된 벨로즈(2)는 종래 방식으로 제조된 벨로즈(102)(도5 참조)에 비해 우수한 치수 안정성을 갖는다. 즉, 벨로즈(2)가 가요성 튜브의 일부로서 내연 기관의 배기관 라인에 실제로 사용될 때라도, 전체 길이 'Ls'는 배기관 라인의 온도 변화와는 무관하게 실질적으로 변하지 않는 상태로 유지된다. 사실상, 매우 작은 수축이 벨로즈(2)에 발생한다. 이것은 벨로즈(2)가 가열될 때 축방향으로 수축하게 하는 종류의 잔류 응력으로 기인할 수 있다. 그러나, 벨로즈(2)의 길이의 감소는 벨로즈(2)가 가요성 튜브의 커버 내에서 축방향으로 팽창할 수 있는 소정 길이만큼의 증가를 의미한다는 것을 알아야 한다. 즉, 벨로즈(2)의 신장 유연성은 가요성 튜브가 실제로 사용될 때 증가된다.The bellows 2 produced in this manner has excellent dimensional stability compared to the bellows 102 (see Fig. 5) manufactured in the conventional manner. That is, even when the bellows 2 is actually used as a part of the flexible tube in the exhaust pipe line of the internal combustion engine, the overall length 'Ls' remains substantially unchanged regardless of the temperature change of the exhaust pipe line. In fact, a very small contraction occurs in the bellows 2. This can be attributed to the kind of residual stress that causes the bellows 2 to contract in the axial direction when heated. It should be noted, however, that the reduction of the length of the bellows 2 means an increase by a predetermined length that allows the bellows 2 to expand axially in the cover of the flexible tube. That is, the stretch flexibility of the bellows 2 is increased when the flexible tube is actually used.
(1997. 11. 28일자로 출원된) 일본 특허 출원 (평)9-327735호의 전체 내용이 본 명세서에 참조되어 합체된다.Japanese Patent Application No. 9-327735 (filed on November 28, 1997) is incorporated herein by reference in its entirety.
본 발명이 본 발명의 소정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되어서는 안된다. 상기 교시의 견지에서 해당 분야의 숙련자가전술한 실시예의 변경 및 변화를 이룰 수 있다.While the present invention has been described with reference to certain embodiments of the invention, it is to be understood that the invention is not limited to the embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art from the foregoing teachings that modifications and variations of the embodiments described above may be accomplished.
본 발명의 방법에 의해 제조된 벨로즈는 종래 방법으로 제조된 벨로즈에 비해 우수한 치수 안정성을 갖는다. 즉, 벨로즈가 가요성 튜브의 일부로서 내연 기관의 배기관 라인에 실제로 사용될 때라도, 전체 길이 'Ls'는 배기관 라인의 온도 변화와는 무관하게 실질적으로 변하지 않는 상태로 유지된다.The bellows produced by the method of the present invention have excellent dimensional stability compared to the bellows produced by the conventional method. That is, even when the bellows is actually used in the exhaust line of the internal combustion engine as part of the flexible tube, the overall length 'Ls' remains substantially unchanged regardless of the temperature change of the exhaust line.
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