KR100929221B1 - 강관의 플랜지 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일자형 강관의 끝단부에 연결을 위하여 플랜지를 소성 가공하는 강관의 플랜지 형성 장치에 관한 것에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 강관의 플랜지 형성 장치는 강관의 끝단부 내주면에 대어지는 롤러가 점차 외측으로 벌어지며 회전됨에 따라 강관의 끝단부를 외측으로 벌려 플랜지를 형성하는 것이다.

또한, 강관의 플랜지 형성 장치에는 강관을 고정하는 거치부, 강관의 길이방향과 수직한 면에서 회전하는 회전부, 롤러를 포함하며, 롤러의 경사각도가 가변될 수 있도록 상,하단이 회전부에 결합되는 각도조절부 및 각도조절부의 일측에 결합되어 당겨짐으로써 롤러의 경사각도를 증가시키는 제1체인이 구비된다.

강관, 플랜지, 형성, 소성

Description

강관의 플랜지 형성 장치{The flange forming apparatus of the steel pipe}

본 발명은 일자형 강관의 끝단부에 연결을 위하여 플랜지를 소성 가공하는 강관의 플랜지 형성 장치에 관한 것에 관한 것이다.

강철로 이루어진 강관의 연결은 끝단부를 서로 마주보게 한 후 용접을 통하여 이어지게 하거나, 조립성을 강화시키기 위하여 각 강관의 끝단부에 원판형의 플랜지를 용접한 후, 이 플랜지를 서로 맞닿게 한 후 볼트와 너트를 이용하여 분리가능하게 연결하게 된다.

이러한 강관의 플랜지는 강관과 동일 재질 또는 다른 재질로 이루어진 대약 원판형 금속을 강관의 끝단부에 대고 용접하여 고정하는 방식으로 형성된다.

이러한 방식으로 고정된 플랜지와 강관의 접합부분은 험한 환경에서 오랜 사용시 부식이 쉽게 발생하는 부분이며, 특히 긴 강관의 경우 자중력 또는 외력에 의하여 쉽게 파손되는 문제가 있다.

또한, 이러한 부식과 파손을 해결하기 위하여 보강하는 경우에는 전수된 문제는 해결될 수 있으나, 제품의 제작비용이 상승하여 시장 경쟁력이 약해지는 문제 가 있는 것이다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 강관의 끝단부를 소성가공하여 강관과 일체인 플랜지를 형성하며, 아울러 다양한 내경 사이즈를 가지는 강관에 플랜지를 형성할 수 있는 범용성을 가지게 하는 목적과, 플랜지 형성 작업이 종료한 다음에는 사용자의 별도 조작 없이 초기 상태로 복귀되도록 하는 목적도 갖는다.

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상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로 강관의 끝단부 내주면에 대어지는 롤러가 점차 상기 강관의 둘레 외측으로 벌어지며 회전됨에 따라 상기 강관의 끝단부를 외측으로 벌려 플랜지를 형성하는 플랜지 형성 장치에 있어서, 상기 강관을 고정하는 거치부, 상기 강관의 길이방향과 수직한 면에서 회전하는 회전부, 상기 롤러를 포함하며, 상기 롤러의 경사각도가 가변될 수 있도록 상,하단이 상기 회전부에 결합되는 각도조절부 및 상기 각도조절부의 일측에 결합되어 당겨짐으로써 상기 롤러의 경사각도를 증가시키는 제1체인이 구비되고, 상기 제1체인은, 상기 회전부 내부 일측에 구비되어 상기 각도조절부의 회전축과 나란한 방향을 가지는 거치봉에 걸쳐지며, 상기 회전부에는 메인모터와 연결되어 회전하며, 마주보는 양측에는 장공의 관통홀이 형성된 회전헤더 및 상기 회전헤더의 관통홀의 위치에 조립홀이 형성되고, 상기 조립홀을 통과하는 상기 거치봉에 의하여 상기 회전헤더에 고정되며, 전방으로 돌출된 돌출편에 상기 각도조절부가 회전가능하게 결합되는 상,하 거치대가 구비되고, 상기 각도조절부의 타측에는 상기 각도조절부를 원위치로 복귀시키는 제2체인이 결합되는 것을 특징으로 하는 강관의 플랜지 형성 장치를 제시한다.

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상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 강관의 플랜지 형성 장치에 따르면, 고정된 강관의 내주면에 대어져 점차 외측으로 벌어지는 롤러에 의하여 강관이 소성가공됨으로써 강관의 끝단부에 플랜지가 강관과 일체로 형성되면서, 제1체인이 회전부 내부에 구비되는 거치봉에 다수 회 걸쳐짐으로써, 회전하는 회전부의 내부에 구비되는 제1체인의 흔들림을 최소로 하면서, 장기간 회전에 의해서도 제1체인의 장력을 일정하게 유지할 수 있고, 제2체인에 의하여 강관의 플랜지 형성 장치의 전원을 차단하면 각도조절부가 자동으로 원위치로 복귀됨으로써 작업자가 각도조절부의 위치를 재 세팅하여야 하는 번거로움이 제거되는 효과를 갖는다.

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이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 강관의 플랜지 형성 장치의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강관의 플랜지 형성 장치의 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강관의 플랜지 형성 장치(100)는 강관(P)의 끝단부 내주면에 대어지는 롤러(31)가 점차 강관의 둘레 외측으로 벌어지며 회전됨에 따라 강관의 끝단부를 그 둘레 외측으로 벌려 플랜지(F)를 형성하는 것이다.

대략 원추형상인 롤러(31)는 강관(P)의 끝단부 내주면에 접한 상태에서 내주면에 따라 회전하면서 점차 외측으로 벌어지도록 경사각도가 점차 가변된다. 이로써, 롤러(31)의 측면과 접촉되는 강관(P)의 내주면은 외측으로 벌어지는 소성 가공되고, 롤러(31)가 초기 위치에서 대략 수직되게 경사각도가 가변됨에 따라 강관의 길이방향과 수직되는 플랜지(F)가 형성된다.

이러한 롤러의 경사각도의 가변으로 강관의 끝단부가 소성가공되어 플랜지가 형성됨으로써 강관과 일체인 플랜지가 형성되는 것이다. 이후 플랜지에는 사용자의 필요에 따라 볼트 등이 삽입되는 구멍이 더 형성될 수 있는 것이다.

이러한 플랜지의 형성을 위한 구체적인 강관의 플랜지 형성 장치(100)에는 강관(P)을 고정하는 거치부(1), 강관의 길이방향과 수직한 면에서 회전하는 회전부(2), 롤러(31)를 포함하며 이 롤러의 경사각도가 가변될 수 있도록 상,하단이 회전부에 결합되는 각도조절부(3) 및 각도조절부의 일측에 결합되어 당겨짐으로써 롤러의 경사각도를 증가시키는 제1체인(4)이 포함된다.

먼저, 거치부(1)는 회전부의 전방으로 이격되며 본체(110) 위에 구비되는 것으로, 유압모터(13)에 의하여 강관을 고정하는 클램프(12)가 포함된다. 이때, 다양한 외경 사이즈를 가지는 강관(P)과, 일정한 크기를 가지는 클램프(12)의 중앙에 형성되는 입구(121) 사이에 개재되는 보조지그(11)가 더 구비될 수 있다.

즉, 규격화된 강관의 다양한 사이즈에 따라 해당 내경을 가지는 보조지그(11)를 통하여 거치부(1)에 각 강관(P)을 용이하게 고정할 수 있게 되는 것이다.

한편, 회전부(2)는 본체(110) 내부에 구비되는 메인모터(111)와 체인 등으로 연결되어 거치대에 고정된 강관의 길이방향과 수직된 면에서 회전된다.

도 2를 참조하여 설명하면, 회전부(2)는 전방이 터진 케이스의 후단에 속이 빈 원통이 결합된 회전헤더(21)와, 이 회전헤더의 양측에 결합되는 상,하 거치대(22)로 이루어진다.

이때, 메인모터(111)는, 일예로, 유압모터로 이루어질 수 있으며, 이 유압모터의 회전력은 일측이 유압모터의 출력축에 감기고 타측이 회전헤더의 원통의 외주면에 감기는 체인(112)을 통하여 회전부에 전달된다.

또한, 회전헤더(21)의 케이스는 대략 전방이 개방된 육면체의 형상인데, 상,하로 마주보는 면에는, 추후에 설명되는 거치봉이 결합되는 관통홀(211)이 형성되 어 있다.

이때, 관통홀(211)은 회전헤더(21)의 개방된 전방에서 후방으로 엇갈려 지그재그를 형성하도록 4개가 형성되며, 전방측의 3개의 관통홀은 장공으로 형성되어 있고, 후방측의 1개의 관통홀은 원형으로 형성된다. 또한, 최후방의 관통홀은 회전헤더의 회전중심선과 대략 일치하도록 위치된다.

또한, 이러한 관통홀의 형상은 회전헤더의 케이스의 상,하 마주보는 면에 대칭되게 형성된다. 이러한 관통홀의 개수와, 장공으로 형성되는 관통홀은 사용자의 선택에 따라 다양하게 변경 가능한 것이다.

한편, 상,하 거치대(22)는 관통홀(211)이 형성된 회전헤더(21)의 양 측면에 분리 가능하게 결합되는 것으로, 각 거치대(22)에는 관통홀에 대응되는 위치에 조립홀(221)이 형성되어 있다. 즉, 상,하 거치대(22)는 마주보는 조립홀(221)에 끼워지는 원통 막대 형상의 거치봉(23)의 양 끝단부에 결합되는 너트가 조여짐에 따라 회전헤더(21)에 고정되는 것이다.

이때, 대응하는 조립홀(221)에 고정되는 거치봉은 장공으로 형성되는 관통홀(211) 내에서 슬라이딩 가능하게 됨으로써, 거치대(22)가 회전헤더(21)에서 좌우로 조금씩 이동가능하게 된다. 즉, 거치대(22)가 조립되는 위치는 조립홀에 삽입 고정되는 거치봉이 장공으로 형성되는 관통홀 내에서 슬라이딩 가능한 길이만큼 좌측 또는 우측으로 이동 가능하게 된다.

따라서 조립자는 거치부(1)에 고정된 강관(P)의 내주면에 롤러(31)가 접촉하 도록, 거치봉 나사의 조임을 풀고 거치대(22)를 좌 또는 우로 이동시킨 후 다시 거치봉 나사를 조임으로써, 거치대를 회전헤더에 견고하게 고정하며, 회전부의 회전으로 롤러가 강관의 내주면을 따라 회전될 수 있도록 구성되는 것이다.

또한, 이러한 거치대(22)에는 각도조절부(3)가 결합되기 위한 돌출편(222)이 전방으로 돌출되게 형성된다.

한편, 각도조절부(3)는 대략 ‘C’형 블록이며, 상,하단이 거치대(22)의 돌출편에 회전 가능하게 결합된다. 또한, 상,하단에 비하여 함몰된 중앙 부분에는 대략 원추형인 롤러(31)가 구비되어 있다.

이때, 롤러(31)의 길이는 돌출편(222)의 상하를 지나는 각도조절부(3)의 회전 중심에까지 연장되어, 각도조절부(3)가 회전하였을 때 롤러(31)의 끝단을 회전 중심으로 하여 롤러(31)의 경사각도가 변경되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 롤러(31)는 자유회전이 가능하게 베어링이 개재된 상태에서 각도조절부(3)에 결합되어, 강관(P)의 내주면에 접촉하였을 때 롤러(31)가 회전될 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 롤러는 강관의 내주면에 접촉하면서 회전됨에 따라, 마찰에 의하여 롤러가 빨리 마모되는 것이 방지되어 롤러의 수명이 증대되는 효과를 가지면서, 롤러에 의하여 소성가공되는 강관의 내주면의 표면이 마찰에 의하여 갈리지는 가공불량이 줄어드는 효과도 가지는 것이다.

한편, 각도조절부(3)의 회전은 돌출편(222)에 유압모터(도시 생략)를 구비하여 회전되도록 할 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전부(2)의 회전 관성을 줄이기 위하여 하기에 설명되는 제1체인(4)에 의하여 회전되도록 구성할 수 있다.

제1체인(4)의 일단은 각도조절부(3)의 일측에 결합되며, 전술된 조립홀(221) 및 관통홀(211)에 결합되는 복수의 거치봉(23)을 지그재그로 감은 후 회전헤더(21) 후방의 원통 내부를 지나 후방으로 인출된다.

이 경우, 회전하는 회전부의 내부에 구비되는 제1체인의 흔들림을 최소로 하면서, 장기간 회전에 의해서도 제1체인의 장력을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

다시 도 1을 참고하면, 회전헤더(21)의 후방으로 인출된 제1체인(4)의 타단은 유압피스톤(41)에 고정된다.

이때, 제1체인(4)의 타단은 회전가능한 원통형 결합부재(42)에 결합되고, 이 원통형 결합부재(42)는 베어링에 의하여 둘러싸여져 회전부의 회전에 따라 제1체인과 결합부재가 동일하게 회전 가능하도록 구성된다.

이때, 유압피스톤(41)은 이러한 결합부재(42)를 천천히 후방으로 당기도록 결합되어, 유압피스톤(41)에 의하여 제1체인(4)은 후방으로 당겨지게 된다. 그 결과 제1체인의 후방에 이동에 의하여 각도조절부 및 롤러의 경사각도는 점차 변경되 는 것이다.

이때, 거치봉(23)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1체인의 감김이 원활하게 이루어지도록 자유회전이 가능한 스프로킷(231)이 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1체인(4)이 결합된 각도조절부(3)의 일측의 반대면에는 각도조절부(3)를 원위치로 복귀시키는 제2체인(5)이 결합될 수 있다.

즉, 제2체인(5)의 일단은 제1체인의 결합위치와 반대측면에 결합되어 있으며, 거치봉(23)에 제1체인과 마찬가지로 지그재그로 감겨진다. 또한, 회전헤더의 원통을 통과하여 후방으로 인출되는 제2체인(5)의 타단은 스프링 등 탄성부재와 연결되어, 제1체인을 당기는 유압피스톤의 당김력이 해제된 상태에서 탄성부재의 복원력에 의하여 각도조절부를 원상태로 복귀시키게 된다.

한편, 제1체인과 제2체인은 서로 연동되도록 연결되어 제1체인이 당겨질 때, 제2체인은 동일한 길이로 풀리며, 반대로 제1체인이 풀릴 때 제2체인이 당겨지도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제1체인과 제2체인은 탄성부재를 사용하지 아니하고도 서로 상보적으로 당겨지거나 풀리게 구성되는 것이다.

이러한 제2체인이 더 구비됨으로써, 강관에 플랜지를 형성한 다음 강관의 플랜지 형성 장치의 전원을 차단하면 각도조절부가 자동으로 원위치로 복귀됨으로써 작업자가 각도조절부의 위치를 재 세팅하여야 하는 번거로움이 제거되는 것이다.

이후, 첨부된 도 2 내지 도 6를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 강관의 플랜지 형성 장치의 작용을 설명한다.

작업자는 강관(P)의 사이즈에 따라 거치봉(23) 나사의 조임을 풀어 거치대(22)를 일측으로 슬라이딩시킨 후 다시 거치봉(23)의 나사를 조여 거치대(22)를 회전헤더(21)에 고정시킨다.

이후, 강관(P)의 외주면에 보조지그(11)를 장착하고, 이 보조지그(11)를 클램프(12)에 물림으로써 거치부(1)에 강관을 장착한다.

이후, 메인모터(111)에 전원을 공급하여 회전부(2)가 회전되면 롤러(31)는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 강관의 끝단부 내주면에 접하면서 회전하게 된다.

이후, 유압피스톤(41)에 의하여 제1체인(4)이 당겨지면서 각도조절부(3)가 회전되어 롤러(31)의 경사각도가 점차 증가하게 된다. 이때, 롤러(31)는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 각도조절부(3)의 회전축을 중심으로 하여 회전되면서 외측으로 점차 벌어짐으로써 롤러(31)에 측면이 접하는 강관(P)의 끝단부도 외측으로 벌어진다.

이때, 거치대가 회전헤더의 일측으로 이동된 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 롤러(31)는 메인모터에 의한 회전부의 회전 중심(G)에서 편심되게 위치하므로 롤러의 궤적은 회전부의 회전 중심에서 편심된 위치까지의 길이(R)를 반지름으로 가지는 원형을 따라 회전하게 된다. 이로써, 회전부의 1회전시 롤러는 강관의 내주면에 고르게 접촉되면서 강관의 끝단부를 벌리는 소성가공이 이루어지게 되는 것이다.

이후, 제1체인(4)이 더욱 당겨짐에 따라 점차 외측으로 벌어지게 경사각도가 변경되는 롤러(31)에 의하여 강관의 끝단부는 소성 가공되어 외측으로 점차 벌어지게 되고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 점차 강관(P)의 끝단부는 강관의 길이방향에 대하여 수직으로 벌어져 강관과 일체인 플랜지가 형성되는 것이다.

이후, 메인모터(111)의 전원이 차단되면, 각도조절부(3)의 타측에 고정된 제2체인(5)의 당김력에 의하여 각도조절부(3)는 원래의 위치로 다시 회전되어 돌아오게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강관의 플랜지 형성 장치의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 강관의 플랜지 형성 장치의 주요부를 분해한 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 주요부를 조립한 사시도.

도 4는 도 2의 요부를 나타낸 평면도.

도 5는 도 1에 도시된 강관의 플랜지 형성 장치의 롤러의 궤적을 나타낸 사시도.

도 6은 도 1에 도시된 강관의 플랜지 형성 장치의 사용상태를 개략적으로 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 장치 110 : 본체

1 : 거치부 11 : 보조지그 12 : 클램프

13 : 유압모터 121 : 입구 2 : 회전부

21 : 회전헤더 211 : 관통홀 23 : 거치봉

231 : 스프로킷 22 : 거치대 211 : 조립홀

222 : 돌출편 111 : 메인모터 112 : 체인

3 : 각도조절부 31 : 롤러 4 : 제1체인

41 : 유압피스톤 42 : 결합부재 5 : 제2체인

Claims (7)

1. 강관(P)의 끝단부 내주면에 대어지는 롤러(31)가 점차 상기 강관의 둘레 외측으로 벌어지며 회전됨에 따라 상기 강관(P)의 끝단부를 그 둘레 외측으로 벌려 플랜지(F)를 형성하는 플랜지 형성 장치에 있어서,

   상기 강관(P)을 고정하는 거치부(1);

   상기 강관(P)의 길이방향과 수직한 면에서 회전하는 회전부(2);

   상기 롤러(31)를 포함하며, 상기 롤러(31)의 경사각도가 가변될 수 있도록 상,하단이 상기 회전부(2)에 결합되는 각도조절부(3); 및

   상기 각도조절부(3)의 일측에 결합되고 당겨짐으로써 상기 롤러(31)의 경사각도를 증가시키는 제1체인(4);이 구비되고,

   상기 제1체인(4)은 상기 회전부(2) 내부 일측에 구비되어 상기 각도조절부(3)의 회전축과 나란한 방향을 가지는 거치봉(23)에 걸쳐지며,

   상기 회전부(2)에는

   메인모터(111)와 연결되어 회전하며, 마주보는 양측에는 상기 거치부(1)에 고정된 강관(P)의 내주면에 상기 롤러(31)가 접촉하도록 상기 롤러(31)가 좌우로 이동하여 셋팅할 수 있게 하는 장공의 관통홀(211)이 형성된 회전헤더(21) 및

   상기 회전헤더(21)의 관통홀(211)의 위치에 조립홀(221)이 형성되고, 상기 조립홀(221)을 통과하는 상기 거치봉(23)에 의하여 상기 회전헤더(21)에 고정되며, 전방으로 돌출된 돌출편(222)에 상기 각도조절부(3)가 회전가능하게 결합되는 상,하 거치대(22)가 구비되고,

   상기 제1체인(4)이 결합된 반대측의 상기 각도조절부(3)에 일단이 결합되고, 상기 회전헤더(21)의 후방으로 인출되는 타단은 탄성부재에 연결되어, 상기 제1체인을 당기는 상기 유압피스톤의 당김력이 해제된 상태에서 상기 탄성부재의 복원력에 의하여 상기 각도조절부(3)를 원위치로 복귀시키는 제2체인(5)이 결합되는 것을 특징으로 하는 강관의 플랜지 형성 장치.
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