KR101209774B1 - 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속관 성형장치에 의해서 원통형으로 압출 성형되는 금속관의 내면에 대칭되는 나선홈을 성형하여 전체적인 금속관의 강도를 보강하는 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법은 금속 스트립을 연속적으로 공급하는 금속 스트립 공급단계와, 상기 금속 스트립 공급단계에서 공급되는 상기 금속 스트립의 상면에 중앙을 중심으로 나선홈이 좌,우가 동일한 패턴으로 대칭하여 ∨자 형상으로 반복 형성되는 나선홈 성형단계와, 상기 나선홈 성형단계에서 형성되는 나선홈이 내주면을 이루고 외주면은 매끈한 면을 가지도록 형성되는 관체 성형단계와, 상기 관체 성형단계에서 상기 금속 스트립 양단의 모서리가 맞닿도록 용접하는 용접단계와, 상기 용접단계에 의해서 상기 금속 스트립의 내,외측면에 발생하는 용접비드를 제거하는 용접비드 제거단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법{Spiral groove metal pipe manufacture method with symmetrically structured}

본 발명은 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속관 성형장치에 의해서 원통형으로 압출 성형되는 금속관의 내면에 대칭되는 나선홈을 성형하여 전체적인 금속관의 강도를 보강하는 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속관은 내,외주면의 표면이 평평한 형상으로 형성되고, 배기관, 하수관, 폐수관, 급수관, 건축자재 등으로 사용된다.

금속관은 통상의 얇은 금속판을 둥글게 굽혀서 제작되고, 인접한 모서리를 용접하여 금속관으로 제작된다.

한국특허등록 제10-0874036호에 종래의 기술에 의한 나선 금속관 제조방법은 소재의 일측면에 복수 개의 나선홈이 동일한 패턴으로 반복되어 성형되고 상기 복수개의 나선홈의 끝부분은 곡률을 갖고 상기 복수개의 나선홈에서 어느 하나의 나선홈의 후단과 다른 하나의 나선홈의 선단이 상기 소재를 관체로 형성하였을 때에 나선홈의 나선이 연속된 방향으로 형성되도록 형성되는 나선홈 성형단계와, 상기 나선홈 성형단계에서 상기 나선홈이 형성된 쪽의 측면이 내측면을이루고 외측면은 매끈한 면을 가지며 단면 현상은 외형이 진원을 이루도록 관체로 성형되는 관체 성형단계와 상기 관체 성형단계에서 상기 소재의 양쪽 제1 모서리와 제2 모서리가 맞닿게 용접되는 용접단계 및 상기 용접단계에서 관체의 내측면에 생성된 용접비드를 제거하는 용접비드 제거단계로 이루어진 나선 금속관 제조방법이 개시된다.

도 1에 종래의 기술에 의한 나선 금속관 제조방법을 설명하는 예시도가 도시된다.

이와 같이 종래의 나선 금속관 제조방법은 나선홈의 방향에 따라서 왼쪽 또는 오른쪽 비틀림 각도에 의해 소재에 비틀림 현상이 발생하고, 그로 인해서 소재를 원통형으로 형성하기가 어렵고, 용접선이 일정하지 않아 용접불량이 지속적으로 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 나선 금속관 제조방법은 축의 방향이 나선홈의 방향을 따라서 왼쪽 또는 오른쪽 한쪽으로 치우치는 쏠림현상이 발생하여 축의 하중을 견디지 못하여 축이 절단되는 현상이 발생할 뿐만 아니라, 이로 인해서 모터 및 감속기에 과부하가 발생하는 문제점이 있다. 이러한 현상으로 기계장치의 축, 베어링 및 롤러 표면에 형성되는 무늬가 파손되어 생산성 감소는 물론이고 생산설비 유지비용이 감당하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래의 나선 금속관 제조방법은 왼쪽방향과 오른쪽 방향이 복합되는 비틀림 각도를 갖는 나선홈에 의해서는 소재의 외주면에 굴곡 현상이 발생하여 매끈한 면이 아닌 울툴불퉁한 굴곡면이 형성되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속관 성형장치에 의해서 원통형으로 압출 성형되는 금속관의 내면에 대칭되는 나선홈을 성형하여 전체적인 금속관의 강도를 보강하는 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 금속 스트립을 연속적으로 공급하는 금속 스트립 공급단계와, 상기 금속 스트립 공급단계에서 공급되는 상기 금속 스트립의 상면에 중앙을 중심으로 나선홈이 좌,우가 동일한 패턴으로 대칭하여 ∨자 형상으로 반복 형성되는 나선홈 성형단계와, 상기 나선홈 성형단계에서 형성되는 나선홈이 내주면을 이루고 외주면은 매끈한 면을 가지도록 형성되는 관체 성형단계와, 상기 관체 성형단계에서 상기 금속 스트립 양단의 모서리가 맞닿도록 용접하는 용접단계와, 상기 용접단계에 의해서 상기 금속 스트립의 내,외측면에 발생하는 용접비드를 제거하는 용접비드 제거단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 나선홈 성형단계는 금속 스트립의 상면에 ∨자 형상으로 형성되는 나선홈의 비틀림 각도는 중앙을 기준으로 0°내지 90°사이에서 대칭하여 형성되는 것을 특징으로 한다..

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 나선홈 성형단계는 상기 금속 스트립에 형성되는 나선홈은 ∨자 형상 대신에∧자 형상으로 반복 형성되고, 또는 ∨자 형상과 ∧자 형상이 반드시 서로 다른 비틀림 각도로 교차하여 교차점이 골고루 분포되도록 다이아몬드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 나선홈 성형단계는 상기 금속 스트립의 상면에 ∨자 형상 형성되는 나선홈이 선 성형되고, 상기 금속 스트립의 상면에 ∧자 형상 형성되는 나선홈이 후 성형되어 서로 다른 비틀림 각도로 교차하여 다이아몬드 형상으로 나선홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에 의하면, 금속관 성형장치를 통하여 원통형으로 압출 성형되는 금속관의 내주면에 중앙을 기준으로 대칭되는 나선홈이 형성되어 전체적인 금속관의 인장강도, 항복강도 및 연신율등의 내구성이 보강되며, 그로 인하여 관체 성형이 용이하여 용접선이 일정하게 형성되는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에 의하면, 금속관의 내주면에 중앙을 기준으로 대칭되는 나선홈이 형성되어 기계장치의 축 하중이 나선홈 방향의 축 중심으로 집중되어 균형있게 안정적으로 잡아줌으로써 회전되는 축을 보호하고, 기계장치의 파손 및 결함을 예방함은 물론이고 생산성 향상으로 원가절감의 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에 의하면, ∨자 형상과 ∧자 형상이 서로 다른 비틀림 각도로 교차하여 형성되는 나선홈은 교차점이 골고루 분포되어 금속관의 외주면이 매끈한 면으로 형성되는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 따른 나선 금속관의 제조방법을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에서 성형단계의 여러가지 예를 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법의 공정순서도.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하에는 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법은 금속 스트립(10)을 연속적으로 공급하는 금속 스트립 공급단계와, 금속 스트립 공급단계에서 공급되는 금속 스트립(10)의 상면에 중앙을 중심으로 나선홈(11)이 좌,우가 동일한 패턴으로 대칭하여 ∨자 형상으로 반복 형성되는 나선홈 성형단계와, 나선홈 성형단계에서 형성되는 나선홈(11)이 내주면을 이루고 외주면은 매끈한 면을 가지도록 형성되는 관체 성형단계와, 관체 성형단계에서 금속 스트립(10) 양단의 모서리가 맞닿도록 용접하는 용접단계와, 용접단계에 의해서 금속 스트립(10)의 내,외측면에 발생하는 용접비드(20)를 제거하는 용접비드 제거단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 급속 스트립 공급단계는 차후에 설명될 나선홈 성형단계에 금속관(10a)으로 가공될 금속 스트립(10)을 공급하는 역할을 하는 것으로, 초기의 금속 스트립(10)은 평면과 저면이 밋밋한 평판의 형상으로 형성된다.

전술한 금속 스트립 공급단계에서 공급되는 금속 스트립(10)에 ∨자 형상으로 형성되는 나선홈(11)을 압출 성형되는 나선홈 성형단계는 전술한 금속 스트립(10)을 제1 성형롤러(100)와 제2 성형롤러(200)의 사이를 통과하여 금속 스트립(10) 상면의 중앙을 기준으로 좌,우가 동일한 패턴으로 대칭되는 나선홈(11)이 반복하여 성형되는 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 외주면에 중앙을 기준으로 좌,우가 동일하게 대칭하여 ∨자 형상으로 돌출하는 성형 돌기선(110)이 반복 형성되어 전술한 금속 스트립에 압력을 가하며 회전하는 제1 성형롤러(100)와, 외주면이 평탄하게 형성되는 제2 성형롤러(200)의 사이에 전술한 금속 스트립이(10) 통과하여 금속 스트립(10)의 상면에 ∨자 형상으로 나선홈(11)이 압출하여 성형되는데, 이 성형돌기선(110)의 비틀림 각도는 중앙을 기준으로 0°내지 90°사이에서 대칭하여 형성된다.

이때 전술한 성형 돌기선(110)은 도 3의 (b)에서 도시된 바와 같이 ∧자 형상으로 돌출되어 반대방향으로 형성될 수 있고, 또는 도 3의 (c)에 나타낸 ∨자 형상과 ∧자 형상이 반드시 서로 다른 비틀림 각도로 교차하여 교차점이 골고루 분포되도록 다이아몬드 형상으로 형성될 수 있다.

예를 들어 설명하자면, 다이아몬드 형상으로 형성되는 성형돌기선(110)은 ∨자 형상의 비틀림각도가 45°일 경우에 ∧자 형상의 비틀림 각도는 45°를 제외한 0°내지 90°사이에서 대칭하여 교차점이 불일치 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 나선홈 성형단계에서 형성되는 나선홈(11)은 도 3의 (a)에 나타낸 제1 성형롤러(100) 및 제2 성형롤러(200)와 도 3의 (b)에 나타낸 제1 성형롤러(100) 및 제2 성형롤러(200)가 연속으로 배열되어 ∨자 형상으로 먼저 성형되고, 이후 먼저 ∨자 형상으로 성형되는 나선홈(11)에 반대 방향인 ∧자 형상으로 성형되는 나선홈(11)이 나중에 형성되어 전술한 금속 스트립(10)의 상면에 교차하여 다이아몬드 형상으로 나선홈(11)이 성형될 수 있다. 이때 전술한 바와 같이, ∨자 형상과 ∧자 형상이 반드시 서로 다른 비틀림 각도로 교차하여 교차점이 골고루 분포되도록 다이아몬드 형상으로 형성되어야만 한다.

전술한 금속 스트립(10)의 상면에 형성되는 나선홈(11)의 폭과 깊이는 금속 스트립(10)의 저면에 돌기가 형성되지 않는 매끈한 표면을 형성하도록 금속 스트립(10)의 두께의 10% 내지 15%로 형성되며, 나선홈(11)의 폭은 유체(기체 또는 액체)와 상호작용을 원할하게 할 수 있도록 1㎜ 내지 10㎜ 사이에서 형성된다.

전술한 금속 스트립(10)의 상면에 다이아몬드 형상으로 형성되는 나선홈(11)의 폭과 깊이를 이에 한정하는 것이 아니며 금속 스트립(10)의 기계적 성질, 특히 전성과 연성 등의 성질에 따라 범위가 변화할 수 있다.

전술한 나선홈 성형단계에서 나선홈(11)이 형성된 금속 스트립(10)은 관체 성형단계로 이송되는데, 이 관체 성형단계는 전술한 나선홈 성형단계에 의해 금속 스트립(10)의 상면에 ∨자 형상 또는 ∧자 형상 또는 다이아몬드 형상으로 형성되는 나선홈(10)이 내주면을 이루고 외주면은 매끈한 면을 가지도록 진원 형태의 관체로 형성되는데, 이와 같은 관체 성형단계는 종래기술에 따른 관체 성형단계와 동일한 것으로 하여 중복되는 설명은 명세서의 간략화를 위해 생략하기로 한다.

전술한 관체 성형단계에서 관체로 형성되는 금속 스트립(10)을 용접하는 용접단계는 전술한 금속 스트립(10) 양단의 모서리가 맞닿아 금속관(10a)을 형성하도록 용접하고, 이때의 용접기술은 고주파 용접, 아르곤 용접 등을 이용하는 것으로, 이와 같은 용접단계는 종래기술에 따른 용접단계와 동일한 것으로 하여 중복되는 설명은 명세서의 간략화를 위해 생략하기로 한다.

전술한 용점단계에 의해서 발생하는 용접비드(20)는 용접비드 제거단계에 의해서 제거되는데, 이 용접비드 제거단계는 전술한 용접단계에서 금속 스트립(10) 양단의 모서리가 맞닿은 면의 내,외측에 용접시 발생하는 용접비드(20)를 제거하는 것으로, 이러한 용접비드(20)는 금속 재질에 따라서 바이트, 센드페이퍼 등으로 제거될 수 있고, 글라인더와 같은 연삭기에 의해 제거될 수 있다.

이하에는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법의 전체적인 제조공정에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공급부에서 금속관(10a)으로 가공될 금속 스트립(10)을 연속적으로 공급하는 공급단계가 이루어진다.

이때 전술한 공급단계에서 공급받은 금속 스트립(10)은 제1 성형롤러(100) 및 제2 성형 롤러(200)에 의해서 압출되는 금속 스트립(10)의 상면에 ∨자 형상 또는 ∧자 형상 또는 다이아몬드 형상으로 나선홈(11)이 형성되는 나선홈 성형단계가 이루어진다.

이후에는 나선홈 성형단계에서 ∨자 형상 또는 ∧자 형상 또는 다이아몬드 형상으로 나선홈(11)이 형성되는 금속 스트립(10)을 관체 성형단계로 이송시킨다.

그런 다음, 전술한 금속 스트립(10)의 ∨자 형상 또는 ∧자 형상 또는 다이아몬드 형상으로 나선홈(11)이 형성되는 면이 내주면을 이루고, 외주면은 매끈한 면을 가지도록 진원 형태의 관체로 형성되는 관체 성형단계를 마치고 용접단계로 이송된다.

관체 성형단계에서 이송된 금속 스트립(10)을 용접하여 금속관(10a)으로 가공하는데, 이때 용접시 발생하는 용접비드(20)가 금속 스트립(10)의 양단이 맞닿은 면에 내외측으로 형성되는 용접단계로 이루어져 용접비드 제거단계로 이송된다.

전술한 용접단계에서 금속 스트립(10) 양단의 모서리가 맞닿은 면의 내,외측에 용접시 발생하는 용접비드(20)를 제거하는 용접비드 제거단계로 이루어진다.

전술한 바와 같이, 용접비드(20)가 제거되면 금속관(10a)으로 완성되는 것이고, 통상 알려진 종래기술에 의해 소정의 길이로 절단하여 출하할 수 있고, 소비자 또는 사용처에서는 사용용도에 알맞게 다시 절단하거나 용접 또는 밴딩하여 사용될 수 있는 것이다.

금속 스트립 : 10
금속관 : 10a
나선홈 : 11
용접비드 : 20
제1 성형롤러 : 100
제2 성형롤러 : 200

Claims (4)

1. 금속 스트립을 연속적으로 공급하는 금속 스트립 공급단계;와,
   상기 금속 스트립 공급단계에서 공급되는 상기 금속 스트립의 상면에 중앙을 중심으로 나선홈이 좌,우가 동일한 패턴으로 대칭하여 ∨자 형상으로 반복 형성되는 나선홈 성형단계;와,
   상기 나선홈 성형단계에서 형성되는 나선홈이 내주면을 이루고 외주면은 매끈한 면을 가지도록 형성되는 관체 성형단계;와,
   상기 관체 성형단계에서 상기 금속 스트립 양단의 모서리가 맞닿도록 용접하는 용접단계;와,
   상기 용접단계에 의해서 상기 금속 스트립의 내,외측면에 발생하는 용접비드를 제거하는 용접비드 제거단계;를 포함하며, 상기 나선홈 성형단계는 상기 금속 스트립에 형성되는 나선홈은 ∨자 형상 대신에∧자 형상으로 반복 형성되고, 또는 ∨자 형상과 ∧자 형상이 반드시 서로 다른 비틀림 각도로 교차하여 교차점이 골고루 분포되도록 다이아몬드 형상으로 형성되고, 상기 금속 스트립의 상면에 ∨자 형상 형성되는 나선홈이 선 성형되고, 상기 금속 스트립의 상면에 ∧자 형상 형성되는 나선홈이 후 성형되어 서로 다른 비틀림 각도로 교차하여 다이아몬드 형상으로 나선홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법.
2. 청구항 1항에 있어서,
   상기 나선홈 성형단계는 금속 스트립의 상면에 ∨자 형상으로 형성되는 나선홈의 비틀림 각도는 중앙을 기준으로 0°내지 90°사이에서 대칭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 대칭구조를 갖는 나선 금속관의 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제

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