KR100731654B1 - 대형 벨로우즈 성형장치 - Google Patents

대형 벨로우즈 성형장치 Download PDF

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KR100731654B1
KR100731654B1 KR1020060035179A KR20060035179A KR100731654B1 KR 100731654 B1 KR100731654 B1 KR 100731654B1 KR 1020060035179 A KR1020060035179 A KR 1020060035179A KR 20060035179 A KR20060035179 A KR 20060035179A KR 100731654 B1 KR100731654 B1 KR 100731654B1
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steel tube
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이도현
김만수
김보중
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김만수
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Abstract

본 발명은 성형 장치를 사용하여 스테인레스 스틸관의 외주면에 외경 500㎜ 이상을 갖는 초고진공용 대형 벨로우즈를 성형시킬 수 있도록 하여 시장의 수요에 신속하게 대응하여 대량 생산할 수 있는 대형 벨로우즈 성형장치에 관한 것으로, 스테인레스 스틸관(10)을 초고진공용 대형 벨로우즈(20)로 성형하기 위해 하부 프레임(30)의 상단 중앙에 안착되어 고정되며 상부 중앙에 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 삽입시키기 위한 삽입 돌출부(62)가 형성되고 이 삽입 돌출부(62)에는 각각 측면을 관통하는 수압 공급 및 배출라인(70)과 연통되어 스테인레스 스틸관(10)의 내부에 수압을 공급 및 배출시키기 위한 공급공(64) 및 배출공(66)이 각각 형성되는 베이스 부재(60)와, 상기 베이스 부재(60)의 삽입 돌출부(62)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 감싸도록 체결되어 누설이 방지되도록 밀착시키기 위한 하부 클램프(80)와, 상기 하부 클램프(80)의 상면에 등간격으로 안착되는 복수개의 간격 유지구(90)와, 상기 간격 유지구(90)의 상면에 간격 유지구(90)에 의해 일정 간격을 유지하여 적층되는 복수개의 벨로우즈 성형수단(100)과, 상기 스테인레스 스틸관(10)의 상단에 삽입되는 삽입 돌출부(132)가 하부 중앙에 형성되는 누름 부재(130)와, 상기 누름 부재(130)의 삽입 돌출부(132)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 상단을 감싸도록 체결되어 누설이 방지되도록 밀착시키기 위한 상부 클램프(140)와, 상기 하부 프레임(40) 상부의 상부 프레임(30)의 상면에 장착되어 초고진공용 대형 벨로우즈(20)의 성형 작업시 유압 펌프(160)의 작동에 의한 유체의 공 급 또는 회수에 의해 작동하는 유압 실린더(170)와, 상기 상부 프레임(30)을 관통하여 유압 실린더(170)의 작동에 의해 승강되는 실린더 로드(172)의 단부에 설치되어 실린더 로드(72)와 연동되며 누름 부재(130)를 눌러주기 위한 작업 헤드(180)로 구성된 것을 그 특징으로 한다.
초고진공용 대형 벨로우즈, 성형장치

Description

대형 벨로우즈 성형장치{Large size bellows forming apparatus}
도 1은 일반적인 방사광 가속기의 콜리메이션 시스템에 초고진공용 대형 벨로우즈가 설치된 일례를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 대형 벨로우즈 성형장치를 나타낸 전체 사시도
도 3은 도 2의 요부 분해 사시도
도 4는 도 2의 정면도
도 5는 본 발명을 나타낸 종단면도
도 6은 본 발명에 의해 대형 벨로우즈가 성형된 상태를 나타낸 사시도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 스테인레스 스틸관 20; 초고진공용 대형 벨로우즈
30; 하부 프레임 40; 상부 프레임
50; 지지 부재 60; 베이스 부재
62,132; 삽입 돌출부 64; 공급공
66; 배출공 70; 수압 공급 및 배출라인
80; 하부 클램프 82; 체결공
84; 체결편 90; 간격 유지구
100; 벨로우즈 성형수단 110; 받침 지그
112; 안착부 120; 벨로우즈 성형지그
130; 누름 부재 140; 상부 클램프
150; 가이드봉 160; 유압 펌프
170; 유압 실린더 172; 실린더 로드
180; 작업 헤드
본 발명은 대형 벨로우즈 성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 성형 장치를 사용하여 스테인레스 스틸관의 외주면에 외경 500㎜ 이상을 갖는 초고진공용 대형 벨로우즈를 성형시킬 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 초고진공용 대형 벨로우즈는 그 전체 외주면에 걸쳐 산과 골이 반복 형성되는 원형의 주름관 형상을 갖는 형태로서, 반도체 제조용 진공장비나, 도 1과 같은 방사광 가속기의 콜리메이션 시스템 내부에 진공 챔버(1)와 진공 덕트(2) 사이에 연통되도록 설치되는 등의 많은 다양한 분야에 사용되는 핵심 부품으로 대형 벨로우즈의 제작 완료후 반드시 그 진공 누설 여부의 검사를 행한 다음 사용한다.
한편, 종래에 벨로우즈를 제작할 때에는 저진공 또는 중진공( 5×10-6 Pas 이하)용은 성형할 수 있었으나, 5×10-10 Pas 이하의 초고진공을 만족하면서 외경이 500㎜ 이상인 초고진공용 대형 벨로우즈는 성형할 수가 없으므로 인해 이를 충족할 수 있는 장치의 출현(出現)이 요망되었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 성형 장치를 사용하여 스테인레스 스틸관의 외주면에 외경 500㎜ 이상을 갖는 초고진공용 대형 벨로우즈를 성형시킬 수 있도록 하여 시장의 수요에 신속하게 대응하여 대량 생산할 수 있는 대형 벨로우즈 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스테인레스 스틸관을 초고진공용 대형 벨로우즈로 성형하기 위해 하부 프레임의 상단 중앙에 안착되어 고정되며 상부 중앙에 스테인레스 스틸관의 하단을 삽입시키기 위한 삽입 돌출부가 형성되고 이 삽입 돌출부에는 각각 측면을 관통하는 수압 공급 및 배출라인과 연통되어 스테인레스 스틸관의 내부에 수압을 공급 및 배출시키기 위한 공급공 및 배출공이 각각 형성되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 삽입 돌출부에 삽입된 스테인레스 스 틸관의 하단을 감싸도록 체결되어 누설이 방지되도록 밀착시키기 위한 하부 클램프와, 상기 하부 클램프의 상면에 등간격으로 안착되는 복수개의 간격 유지구와, 상기 간격 유지구의 상면에 간격 유지구에 의해 일정 간격을 유지하여 적층되는 복수개의 벨로우즈 성형수단과, 상기 스테인레스 스틸관의 상단에 삽입되는 삽입 돌출부가 하부 중앙에 형성되는 누름 부재와, 상기 누름 부재의 삽입 돌출부에 삽입된 스테인레스 스틸관의 상단을 감싸도록 체결되어 누설이 방지되도록 밀착시키기 위한 상부 클램프와, 상기 하부 프레임 상부의 상부 프레임의 상면에 장착되어 초고진공용 대형 벨로우즈의 성형 작업시 유압 펌프의 작동에 의한 유체의 공급 또는 회수에 의해 작동하는 유압 실린더와, 상기 상부 프레임을 관통하여 유압 실린더의 작동에 의해 승강되는 실린더 로드의 단부에 설치되어 실린더 로드와 연동되며 누름 부재를 눌러주기 위한 작업 헤드로 구성된 것을 특징으로 하는 대형 벨로우즈 성형장치가 제공된다.
또한, 상기 하부 및 상부 클램프는 원판링이 이등분된 형상으로 형성되고, 각각의 하부 및 상부 클램프의 양단에는 체결공을 갖는 체결편이 형성되어 체결 부재가 체결편의 체결공을 관통하여 체결된 것을 그 특징으로 한다.
그리고, 상기 벨로우즈 성형수단은 상기 스테인레스 스틸관의 상부로부터 삽입되며 내주면에 요입되어 안착부가 형성된 링 형상의 받침 지그와, 이 받침 지그의 안착부에 삽입되어 상기 스테인레스 스틸관의 외주면에 밀착되는 원판링이 이등분된 형상으로 형성된 벨로우즈 성형지그로 구성된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 대형 벨로우즈 성형장치를 나타낸 전체 사시도이고, 도 3은 도 2의 요부 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 정면도이고, 도 5는 본 발명을 나타낸 종단면도이며, 도 6은 본 발명에 의해 대형 벨로우즈가 성형된 상태를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 대형 벨로우즈 성형장치는 스테인레스 스틸관(10)을 초고진공용 대형 벨로우즈(20)로 성형하기 위해 상부 및 하부 프레임(30)(40)이 각 모서리부를 관통하는 지지 부재(50)에 의해 지지되어 설치되고, 상기 하부 프레임(30)의 상단 중앙에는 베이스 부재(60)가 안착되어 고정되며, 이 베이스 부재(60)의 상부 중앙에는 상기 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 삽입시키기 위한 삽입 돌출부(62)가 형성되고, 이 삽입 돌출부(62)에는 각각 상기 베이스 부재(60)의 측면을 관통하는 수압 공급 및 배출라인(70)과 연통되어 상기 스테인레스 스틸관(10)의 내부에 수압을 공급 및 배출시키기 위한 공급공(64) 및 배출공(66)이 각각 형성된다.
또한, 상기 베이스 부재(60)의 삽입 돌출부(62)의 외주면에는 이 삽입 돌출부(62)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 감싸 누설(漏泄)이 방지되도록 밀착시키기 위한 원판링 형상의 하부 클램프(80)가 체결되는 데, 이 하부 클램프(80)는 원판링이 이등분된 형상으로 형성되며, 각각의 하부 클램프(80)의 양단에는 체결공(82)을 갖는 체결편(84)이 형성되어 체결 부재(86)가 체결편(84)의 체결공(82)을 관통하여 체결된다.
또한, 상기 하부 클램프(80)의 상면에는 등간격으로 중공의 원통링 형상을 갖는 복수개의 간격 유지구(90)가 안착되고, 이 간격 유지구(90)의 상면에는 벨로우즈 성형수단(100)이 안착되는 데, 이 벨로우즈 성형수단(100)은 상기 스테인레스 스틸관(10)의 상부로부터 삽입되며 내주면에 요입되어 안착부(112)가 형성된 링 형상의 받침 지그(110)와, 이 받침 지그(110)의 안착부(112)에 삽입되어 상기 스테인레스 스틸관(10)의 외주면에 밀착되는 원판링이 이등분된 형상으로 형성된 벨로우즈 성형지그(120)로 구성된다.
또한, 상기 벨로우즈 성형수단(100)의 상면에는 복수개의 간격 유지구(90)가 안착되고, 이 간격 유지구(90)의 상면에는 상기 벨로우즈 성형수단(100)이 안착되는 방식을 반복하면서 복수개의 벨로우즈 성형수단(100)이 상기 간격 유지구(90)에 의해 일정 간격을 유지하면서 적층되며, 최종적으로 상기 스테인레스 스틸관(10)의 상단에는 누름 부재(130)의 하부 중앙에 형성된 삽입 돌출부(132)가 삽입되고, 상기 누름 부재(130)의 삽입 돌출부(132)의 외주면에는 이 삽입 돌출부(132)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 상단을 감싸 누설이 방지되도록 밀착시키기 위해 상기 하부 클램프(80)와 동일한 형상의 상부 클램프(140)가 체결된다.
그리고, 상기 베이스 부재(60)에 형성된 복수개의 통공(68)과 상기 누름 부재(130)에 형성된 복수개의 통공(134)의 사이에는 가이드봉(150)이 삽입되어 설치되며, 상기 상부 프레임(30)의 상면에는 초고진공용 대형 벨로우즈(20)의 성형 작업시 유압 펌프(160)의 작동에 의한 유체의 공급 또는 회수에 의해 작동하는 유압 실린더(170)가 장착되고, 상기 상부 프레임(30)을 관통하여 유압 실린더(170)의 작동에 의해 승강되는 실린더 로드(172)의 단부에는 실린더 로드(72)와 연동되며 상 기 누름 부재(130)를 눌러주기 위한 작업 헤드(180)가 설치되어 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 작업자가 대형 벨로우즈 성형장치를 사용하여 스테인레스 스틸관(10)의 외주면에 외경 500㎜ 이상을 갖는 초고진공용 대형 벨로우즈(20)를 성형하는 작업을 진행하고자 할 때는 먼저, 상기 하부 프레임(30)의 상단 중앙에 베이스 부재(60)를 안착하여 고정시킨 후, 상기 베이스 부재(60) 상부 중앙의 삽입 돌출부(62)에 벨로우즈의 내경과 일치하는 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 삽입시킨 다음, 상기 베이스 부재(60)의 삽입 돌출부(62) 외주면에 이 삽입 돌출부(62)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 감싸 누설이 방지되도록 하부 클램프(80)를 체결시킨다.
그 후, 상기 하부 클램프(80)의 상면에 등간격으로 중공의 원통링 형상을 갖는 복수개의 간격 유지구(90)를 안착시킨 다음, 이 간격 유지구(90)의 상면에 벨로우즈 성형수단(100)을 구성하는 링 형상을 갖는 받침 지그(110)를 상기 스테인레스 스틸관(10)의 상부로부터 삽입시킨 후, 상기 받침 지그(110)의 내주면에 요입 형성된 안착부(112)에 원판링이 이등분된 형상으로 형성된 벨로우즈 성형지그(120)를 삽입시켜 상기 스테인레스 스틸관(10)의 외주면에 밀착시킨다.
그 다음, 상기 벨로우즈 성형수단(100)의 상면에 등간격으로 복수개의 간격 유지구(90)를 안착시킨 후, 이 간격 유지구(90)의 상면에는 다시 상기 벨로우즈 성형수단(100)을 안착시키는 방식을 반복하면서 복수개의 벨로우즈 성형수단(100)을 상기 간격 유지구(90)에 의해 일정한 간격을 유지하면서 적층시킨 다음, 최종적으로 상기 스테인레스 스틸관(10)의 상단에는 누름 부재(130)의 하부 중앙에 형성된 삽입 돌출부(132)를 삽입시킨다.
그 후, 상기 누름 부재(130)의 삽입 돌출부(132)의 외주면에 이 삽입 돌출부(132)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 상단을 감싸 누설이 방지되도록 밀착시키기 위해 상기 하부 클램프(80)와 동일한 형상의 상부 클램프(140)를 체결시킨 다음, 상기 베이스 부재(60)에 형성된 복수개의 통공(68)과 상기 누름 부재(130)에 형성된 복수개의 통공(134)의 사이에 가이드봉(150)을 삽입하여 설치한다.
그 후, 상기 베이스 부재(60)의 측면을 관통하는 수압 공급 및 배출라인(70)과 상기 베이스 부재(60)의 삽입 돌출부(62)에 형성된 공급공(64)을 통해 약 50㎏/㎠의 압력으로 상기 스테인레스 스틸관(10)의 내부에 수압을 가해줌과 동시에, 상기 스테인레스 스틸관(10) 외주면에 상기 복수개 벨로우즈 성형수단(100) 사이의 벨로우즈를 형성하는 "산부분"이 팽창하는 크기를 관찰하면서 상기 상부 프레임(30)의 상면에 장착된 유압 실린더(170)를 유압 펌프(160)를 구동시켜 작동시킴에 따라 상기 유압 실린더(170)의 실린더 로드(172) 단부에 설치된 작업 헤드(180)가 하강하여 상기 누름 부재(130)를 상기 수압(약 50㎏/㎠의 압력)의 약 5배 정도의 압력으로 눌러주게 된다.
이때, 상기 작업 헤드(180)가 하강하여 상기 누름 부재(30)를 누를 때 상기 스테인레스 스틸관(10)의 내부에 가해지는 수압은 약 35㎏/㎠의 압력을 유지하게 된다.
그 후, 상기 요구되는 벨로우즈의 외경이 형성되었을 때 상기 유압 실린더(170)의 작동을 정지시킨 다음, 성형 장치를 전술한 역순으로 해체시킨 후, 제작 된 대형 벨로우즈(20)의 강도를 원상 복귀시키기 위한 풀림(annealing) 처리하는 열처리를 행한 다음, 상기 대형 벨로우즈(20)의 양단에 플랜지링을 용접한 후, 완성된 대형 벨로우즈(20)의 전해연마를 한 다음, 순차적으로 진공 누설 검사, 외관 및 스프링 하중, 치수 검사 등을 검사하여 도 5와 같이 외경 500㎜ 이상을 갖는 초고진공용 대형 벨로우즈(20)의 제작을 완료할 수 있게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 성형 장치를 사용하여 스테인레스 스틸관의 외주면에 외경 500㎜ 이상을 갖는 초고진공용 대형 벨로우즈를 성형시킬 수 있으므로써 시장의 수요에 신속하게 대응하여 대량 생산할 수 있는 등의 많은 장점이 구비된 매우 유용한 발명이다.

Claims (3)

  1. 스테인레스 스틸관(10)을 초고진공용 대형 벨로우즈(20)로 성형하기 위해 하부 프레임(30)의 상단 중앙에 안착되어 고정되며 상부 중앙에 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 삽입시키기 위한 삽입 돌출부(62)가 형성되고 이 삽입 돌출부(62)에는 각각 측면을 관통하는 수압 공급 및 배출라인(70)과 연통되어 스테인레스 스틸관(10)의 내부에 수압을 공급 및 배출시키기 위한 공급공(64) 및 배출공(66)이 각각 형성되는 베이스 부재(60)와,
    상기 베이스 부재(60)의 삽입 돌출부(62)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 하단을 감싸도록 체결되어 누설이 방지되도록 밀착시키기 위한 하부 클램프(80)와,
    상기 하부 클램프(80)의 상면에 등간격으로 안착되는 복수개의 간격 유지구(90)와,
    상기 간격 유지구(90)의 상면에 간격 유지구(90)에 의해 일정 간격을 유지하여 적층되는 복수개의 벨로우즈 성형수단(100)과,
    상기 스테인레스 스틸관(10)의 상단에 삽입되는 삽입 돌출부(132)가 하부 중앙에 형성되는 누름 부재(130)와,
    상기 누름 부재(130)의 삽입 돌출부(132)에 삽입된 스테인레스 스틸관(10)의 상단을 감싸도록 체결되어 누설이 방지되도록 밀착시키기 위한 상부 클램프(140)와,
    상기 하부 프레임(40) 상부의 상부 프레임(30)의 상면에 장착되어 초고진공 용 대형 벨로우즈(20)의 성형 작업시 유압 펌프(160)의 작동에 의한 유체의 공급 또는 회수에 의해 작동하는 유압 실린더(170)와,
    상기 상부 프레임(30)을 관통하여 유압 실린더(170)의 작동에 의해 승강되는 실린더 로드(172)의 단부에 설치되어 실린더 로드(72)와 연동되며 누름 부재(130)를 눌러주기 위한 작업 헤드(180)로 구성된 것을 특징으로 하는 대형 벨로우즈 성형장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 및 상부 클램프(80)(140)는 원판링이 이등분된 형상으로 형성되고, 각각의 하부 및 상부 클램프(80)(140)의 양단에는 체결공(82)을 갖는 체결편(84)이 형성되어 체결 부재(86)가 체결편(84)의 체결공(82)을 관통하여 체결된 것을 특징으로 하는 대형 벨로우즈 성형장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 벨로우즈 성형수단(100)은 상기 스테인레스 스틸관(10)의 상부로부터 삽입되며 내주면에 요입되어 안착부(112)가 형성된 링 형상의 받침 지그(110)와, 이 받침 지그(110)의 안착부(112)에 삽입되어 상기 스테인레스 스틸관(10)의 외주면에 밀착되는 원판링이 이등분된 형상으로 형성된 벨로우즈 성형지그(120)로 구성된 것을 특징으로 하는 대형 벨로우즈 성형장치.
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