KR101050180B1

KR101050180B1 - 스파이럴 선재 제조장치

Info

Publication number: KR101050180B1
Application number: KR1020100109621A
Authority: KR
Inventors: 정미옥; 임성지
Original assignee: 정미옥; 도끼타미와; 임성지
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2011-07-19

Abstract

피치 가공의 정확도가 높으며 가공이 용이하도록 한 스파이럴 선재 제조장치가 제공된다. 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치는 작업베이스와, 작업베이스의 일측에 마련되어 평철의 일단을 고정 지지하는 제1고정대와, 작업베이스의 타측에 이동 가능하게 마련되는 한편 평철을 회전가능하게 지지하는 제2고정대와, 제1,2고정대 사이를 이동 가능하게 작업베이스에 설치되며 내부를 관통하는 평철을 회전하면서 꼬도록 롤링부와 회전부를 구비하는 트위스팅유닛을 포함하여 스파이럴 선재를 제조하기 때문에 첫째 평철에 압연 효과를 주어 트위스팅 시 평철이 중심과 양단간 응력차에 의해 뒤틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 둘째 회전부에 의해 트위스팅되는 평철의 피치를 정확히 균일하게 유지할 수 있다.

Description

스파이럴 선재 제조장치{Spiral steel rod manufacturing apparatus}

본 발명은 스파이럴 선재 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 평철을 꼬아서 스파이럴 선재를 제조하는 장치에 관한 것이다.

지반이나 암반 지역에서 터널, 지하저장소, 흙막이, 사면 보호구조물 등을 구축할 때 구조물의 안정화를 위해 지중앵커, 락볼트 등의 지보재를 사용한다. 지보재는 원통형 몸통의 외주에 나선 형태의 돌기가 길이 방향을 따라 돌출 마련되어 있어서, 지반이나 암반에 천공된 굴착공에 지보재를 착공하고 그 주위에 시멘트몰탈을 충전 경화함으로써 지반 및 암반에 대해 지보력을 갖도록 하는 것이다. 지중앵커는 주로 지반에 구축되는 구조물의 지보용으로 사용되며, 락볼트는 암반에 구축되는 구조물의 지보용으로 사용되었으나, 최근에는 이를 크게 구분하지 않는다. 또한 최근에는 상술한 큰 구조물뿐만 아니라 가로등, 가이드레일, 표지판 등 비교적 시공이 용이한 시설물에도 지보재를 사용한다.

한편, 종래 지보재는 지반과의 지보력을 높이기 위해 이형철근을 이용하고 단면적을 크게 했기 때문에 중량이 무거워 취급 및 시공이 어려웠으며 가격도 고가였다. 또한, 몸통 외주에 형성되는 나선 형태의 돌기는 시멘트 몰탈과의 마찰 저항력이 그리 크지 않아 지보력을 획기적으로 증대시키는 데 어려움이 있었다.

이에 최근 경량이며 시멘트 몰탈 및 지반 등의 접촉면과 마찰저항력이 상대적으로 우수한 스파이럴 선재가 개발되었다. 스파이럴 선재는 평철을 소재로 하며 길이방향으로 선단을 꼬아서 제조한다.

일본 등록특허 제3023583호에는 스파이럴 선재를 제조하는 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 평철의 양쪽을 고정금구로 고정시킨 상태에서 양쪽에서 고정금구를 회전하면서 평철을 길이 방향으로 꼬는 동작을 반복한다.

그런데, 상술한 종래 기술은 스파이럴 선재를 길이방향으로 곧게 제조할 수는 있지만, 스파이럴 간의 피치를 일정하게 유지시키기는 어려움이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술에 착안한 것으로서, 본 발명의 목적은 피치 가공의 정확도가 높으며 가공이 용이하도록 하는 스파이럴 선재 제조장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치는 작업베이스와, 작업베이스 상의 양측에 마련되어 평철의 양단을 각각 고정하는 제1,2고정대와, 제1,2고정대 사이를 이동 가능하게 작업베이스에 설치되며 내부를 관통하는 평철을 회전하면서 꼬는 트위스팅유닛을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 상기 제1,2고정대 중 어느 하나는 상기 트위스팅유닛을 따라 동축상에서 회전하는 한편 상기 작업베이스에 이동 가능하게 설치된다.

또한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 상기 트위스팅유닛은 롤링부와 회전부를 구비하며, 상기 회전부는 상기 평철이 관통하도록 중공을 구비하는 몸체와, 중공에 회전 가능하게 결합되는 축부와, 상기 축부와 결합되어 회전하는 회전플레이트를 포함하고, 상기 롤링부는 상기 회전플레이트에 마련된다.

또한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 상기 롤링부는 평철의 상측과 하측에 대향 마련되는 상부 롤러 및 하부롤러와, 상기 상하부 롤러 중 하나를 승강시켜 평철을 가압하도록 하는 실린더를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 상기 몸체는 너트를 구비하고, 상기 너트는 상기 작업베이스에 마련된 이동모터의 회전축과 나선 결합되어, 상기 트위스팅유닛은 작업베이스에 이동 가능하게 결합된다.

또한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 상기 상하부 롤러의 둘레와 상기 회전부의 1회전당 이동거리는 동일하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 작업베이스와, 상기 작업베이스의 일측에 마련되어 평철의 일단을 고정 지지하는 제1고정대와, 상기 작업베이스의 타측에 이동 가능하게 마련되는 한편, 상기 평철을 회전가능하게 지지하는 제2고정대와, 상기 제1,2고정대 사이를 이동 가능하게 상기 작업베이스에 설치되며 내부를 관통하는 평철을 회전하면서 꼬는 트위스팅유닛을 포함하는 스파이럴 선재 제조장치가 제공된다.

또한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 상기 트위스팅유닛은 평철의 트위스팅 시 제1고정대 측에서 제2고정대 측으로 이동하며, 상기 제2고정대는 평철의 트위스팅 시 제1고정대 측으로 이동한다.

또한 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 상기 트위스팅유닛은 롤링부와 회전부를 구비하되, 상기 롤링부는 평철을 상측과 하측에서 가압할 수 있도록 마련되는 상부 롤러 및 하부롤러를 포함하고, 상기 회전부는 상기 평철이 관통하도록 중공을 구비하는 몸체와, 중공에 회전 가능하게 결합되는 축부와, 축부와 결합되어 회전하는 회전플레이트를 포함하며, 상기 롤링부는 상기 회전플레이트에 마련된다.

본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치는 롤링부를 회전부에 인접 마련함으로써 첫째 평철에 압연 효과를 주어 트위스팅 시 평철이 중심과 양단간 응력차에 의해 뒤틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 둘째 회전부에 의해 트위스팅되는 평철의 피치를 정확히 균일하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 선재 제조장치로 제조한 스파이럴 선재를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 선재 제조장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 롤러부 및 스파이럴 선재의 나선부 피치 간 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스파이럴 선재 제조장치를 이용하여 만든 스파이럴 선재를 도시한 도면이다. 스파이럴 선재(1)는 도시된 바와 같이 평철을 꼬아서 만들어지는데 직선부(1a)와 나선부(1b)로 이루어지며, 나선부(1b)는 소정의 피치(P)를 갖는다. 나선부(1b)의 끝단은 스파이럴 선재 제조장치로 평철의 트위스팅을 완료한 후 절삭 가공된다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 선재 제조장치를 도시한 도면들이다. 도면들을 참조하면, 본 실시예의 스파이럴 선재 제조장치는 작업베이스(10)와, 작업베이스(10)의 일측에 마련되는 제1고정대(20) 및 타측에 마련되는 제2고정대(30)와, 제1고정대(20)와 제2고정대(30) 사이에서 이동하며 평철(S)을 회전하면서 꼬는 트위스팅유닛(40)을 포함한다.

작업베이스(10)는 소정 길이를 갖는 바 형태의 평철(S) 양단을 모두 지지할 수 있도록 장방형으로 마련된다. 작업베이스(10)의 상면은 길이방향을 따라 중심에 개구(11)가 형성되어 있으며, 개구 좌우로 레일(12)이 각각 설치되어 있다. 레일(12)에는 트위스팅유닛(40)이 이동 가능하게 결합된다. 작업베이스(10)의 단방향 양단에는 각각 제1고정대(20)와 제2고정대(30)가 설치된다.

제1고정대(20)는 평철(S)의 일단을 고정 지지하기 위하여 하측에 마련되는 고정클램프(22)와, 상측에 승강 가능하게 마련되는 승강클램프(24)를 포함한다. 승강클램프(24)는 도시된 유압 실린더(26)를 이용한 자동 방식 외에 기어를 이용한 수동 방식도 채용 가능하다. 제1고정대(20)는 작업베이스(10)에 고정되어 있다.

제2고정대(30)는 평철(S)의 타단을 회전 가능하게 지지하는 한편 작업베이스(10)에 이동 가능하게 마련된다. 이를 위해 제2고정대(30)는 평철(S)을 고정하기 위한 마운트(31)와, 마운트(31)가 회전 가능하게 결합되는 써포터(35)를 구비한다. 마운트(31)는 제1고정대(20)와 마찬가지로 고정지그(32), 승강지그(33), 및 실린더(34)를 포함하며, 고정되는 평철(S)과 동축상에서 회전하는 회전축(34)을 구비한다. 회전축(34)은 써포터(35)에 베어링을 개재하여 회전 가능하게 결합된다. 써포터(35)는 레일(12)을 통해 작업베이스(10)에 평철(S)의 길이방향으로 이동 가능하게 설치된다. 이는 평철(S)을 꼬게 되면 전체 길이가 점진적으로 짧아지게 되므로, 그 길이를 보완하기 위해서이다.

트위스팅유닛(40)은 양단이 제1,2고정대(20,30)에 고정된 평철(S)을 트위스트시키기 위한 것이다. 이를 위해 트위스팅유닛(40)은 롤링부(40a)와 회전부(40b)를 포함한다. 롤링부(40a)는 평철(S)을 사이에 삽입하여 가압할 수 있도록 한 쌍의 대향하는 상하부 롤러(41,42)와, 상부 롤러(41)를 승강하기 위한 실린더(43)를 포함한다.

회전부(40b)는 몸체(44)와, 몸체(44)에 회전 가능하게 마련되는 회전플레이트(45)와, 회전플레이트(45)를 구동하기 위한 모터(46) 및 감속기(47)와 밸트(48)를 포함한다. 몸체(44)는 작업베이스(10)의 레일(12) 사이에 위치하며 도 4에 도시한 바와 같이 내부에 중공(44a)을 구비한다. 중공(44a)에는 제1고정대(20)측 일단에 마련되는 회전플레이트(45)와, 제2고정대(30)측 타단에 마련되어 몸체(44)의 상부에 마련되는 모터(46) 및 감속기(47)와 연결되는 축부(44b)가 설치된다. 축부(44b)는 원통형으로 마련되며, 회전플레이트(45)에는 롤링부(40a)가 설치된다.

또한, 몸체(44)는 작업베이스(10)의 레일(12)을 따라 이동할 수 있도록 제2고정대(30) 측에 마련되는 이동모터(50)와 감속기(52) 및 스핀들(54)을 통해 연결된다. 이동모터(50)는 레일(12)과 나란한 방향으로 회전축과 동축상에 스핀들(54)을 마련하고 있으며, 이 스핀들(54)은 몸체(44)의 하측에 마련되는 너트(49)와 나선 결합되어 있다. 따라서, 이동모터(50)가 회전하면 스핀들(54)과 나선 결합된 몸체(44)가 제2고정대(30) 측으로 이동한다.

그러면, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 선재 제조장치의 동작을 살펴보기로 한다.

스파이럴 선재를 제조하기 위해서는 먼저, 바 형태의 평철(S)을 제1고정대(20) 측으로부터 삽입하여 트위스팅유닛(40)의 몸체(44)를 통과시킨 후 일단은 제2고정대(30)에 고정하고, 타단은 제1고정대(20)에 고정한다.

평철(S)의 양단이 고정되면, 롤링부(40a)의 상부롤러(41)를 하부롤러(42)에 하강시켜 평철(S)을 누르도록 한다. 회전부(40b)의 전방에 설치되어 있는 롤링부(40a)는 평철(S)에 압연 효과를 발생시켜 트위스팅 가공 시 평철의 중심과 양단 간 응력차에 의한 비틀림이나 파손을 방지할 수 있다.

모터(46)가 구동되어 회전부(40b)의 축부(44b)가 회전하면 회전플레이트(45)가 회전하며, 이와 동시에 몸체(44)는 이동모터(50)의 스핀들(54)과 나선 결합된 너트(49)에 의해 도면에서 좌측에서 우측으로 이동한다. 즉, 최종적으로 회전플레이트(45) 및 이에 설치되어 있는 롤링부(40a)는 나선 운동을 하게 된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 회전플레이트(45)가 1회전하는 동안 몸체(44)는 소정 거리(P)를 이동하며, 이 이동 거리(P)가 스파이럴 선재(1)의 피치(P)가 된다. 즉 회전부(40b)의 1회전당 이동 거리(T)가 짧으면 피치(P)가 짧아지고, 이동 거리(T)가 길어지면 피치(P)가 길어진다.

본 발명에 따르면, 롤링부(40a)의 상하부 롤러(41,42)의 둘레(2πr)는 스파이럴 선재(1)의 피치(P)와 동일하게 마련된다. 상하부 롤러(41,42)의 둘레와 스파이럴 선재(1)의 피치가 일치하지 않으면, 트위스트유닛(40)의 동작 중 스파이럴 선재(1)의 피치가 일정하게 이루어지지 않는다. 즉, 상하부 롤러(41,42)의 둘레와 스파이럴 선재(1)의 피치가 동일하도록 함으로써, 피치가 일정한 스파이럴 선재(1)를 제조할 수 있게 된다. 상하부 롤러(41,42)는 여러 치수의 롤러를 구비하여 적정한 것을 교체해서 사용하며, 스파이럴 선재(1)의 피치 조정은 이동모터(50)를 통해 제어할 수 있다.

1..스파이럴 선재 10..작업베이스
20..제1고정대 30..제2고정대
40..트위스팅유닛 40a..롤링부
40b..회전부 41,42..상하부 롤러
44..몸체 46..모터
49..너트 50..이동모터
54..스핀들

Claims

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작업베이스와, 상기 작업베이스 상의 양측에 마련되어 평철의 양단을 각각 고정하는 제1,2고정대와, 상기 제1,2고정대 사이를 이동 가능하게 상기 작업베이스에 설치되며 내부를 관통하는 평철을 회전하면서 꼬는 트위스팅유닛을 포함하되,
상기 제1,2고정대 중 어느 하나는 상기 트위스팅유닛을 따라 동축상에서 회전하는 한편 상기 작업베이스에 이동 가능하게 설치되고,
상기 트위스팅유닛은 롤링부와 회전부를 구비하며, 상기 회전부는 상기 평철이 관통하도록 중공을 구비하는 몸체와, 중공에 회전 가능하게 결합되는 축부와, 상기 축부와 결합되어 회전하는 회전플레이트를 포함하고, 상기 롤링부는 상기 회전플레이트에 마련되는 스파이럴 선재 제조장치.
제 3항에 있어서,
상기 롤링부는 평철의 상측과 하측에 대향 마련되는 상부 롤러 및 하부롤러와,
상기 상하부 롤러 중 하나를 승강시켜 평철을 가압하도록 하는 실린더를 포함하는 스파이럴 선재 제조장치.
제 3항에 있어서,
상기 몸체는 너트를 구비하고,
상기 너트는 상기 작업베이스에 마련된 이동모터의 회전축과 나선 결합되어,
상기 트위스팅유닛은 작업베이스에 이동 가능하게 결합되는 스파이럴 선재 제조장치.
제 4항에 있어서,
상기 상하부 롤러의 둘레와 상기 회전부의 1회전당 이동거리는 동일한 스파이럴 선재 제조장치.
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작업베이스와, 상기 작업베이스의 일측에 마련되어 평철의 일단을 고정 지지하는 제1고정대와, 상기 작업베이스의 타측에 이동 가능하게 마련되는 한편, 상기 평철을 회전가능하게 지지하는 제2고정대와, 상기 제1,2고정대 사이를 이동 가능하게 상기 작업베이스에 설치되며 내부를 관통하는 평철을 회전하면서 꼬는 트위스팅유닛을 포함하되,
상기 트위스팅유닛은 평철의 트위스팅 시 제1고정대 측에서 제2고정대 측으로 이동하며, 상기 제2고정대는 평철의 트위스팅 시 제1고정대 측으로 이동하고,
상기 트위스팅유닛은 롤링부와 회전부를 구비하되, 상기 롤링부는 평철을 상측과 하측에서 가압할 수 있도록 마련되는 상부 롤러 및 하부롤러를 포함하고, 상기 회전부는 상기 평철이 관통하도록 중공을 구비하는 몸체와, 중공에 회전 가능하게 결합되는 축부와, 축부와 결합되어 회전하는 회전플레이트를 포함하며, 상기 롤링부는 상기 회전플레이트에 마련되는 스파이럴 선재 제조장치.
제 9항에 있어서,
상기 롤링부 롤러의 둘레와 상기 회전부의 1회전당 이동거리가 동일한 스파이럴 선재 제조장치.