KR101220912B1 - 소구경 파이프 제조용 성형장치 - Google Patents

소구경 파이프 제조용 성형장치 Download PDF

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Abstract

소구경의 파이프 성형을 용이하게 할 수 있도록 한 소구경 파이프 제조용 성형장치가 개시되어 있다. 본 발명은, 파이프 제조장치의 주벤딩롤러에 장착되는 소구경 파이프 제조용 성형장치에 있어서, 금속판재를 소성굽힘가공하기 위한 메인롤러와, 상기 메인롤러를 지지하기 위하여 그에 인접하여 설치되는 제 1보조롤러 및 제 2보조롤러와, 상기 메인롤러, 제 1보조롤러 및 제 2보조롤러를 지지하기 위해 양측단에 배치되는 한 쌍의 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재는, 상기 주벤딩롤러에 결합되는 헤드부와, 메인롤러와 상기 제 1보조롤러 및 제 2보조롤러를 지지하는 다리부를 구비하는 본체부; 및 상기 성형장치를 상기 주벤딩롤러에 결합하기 위해 상기 본체부와 결합되는 체결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소구경 파이프 제조용 성형장치{Apparatus for manufacturing small sized pipe}
본 발명은 소구경 파이프 제조용 성형장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소구경의 파이프를 성형하기 위하여 직경이 작은 메인롤러와 그 주위에 보조롤러를 장착한 별도의 성형장치를 설치함으로써, 소구경의 파이프 성형을 용이하게 할 수 있도록 한 소구경 파이프 제조용 성형장치에 관한 것이다.
통상적으로 스테인레스 또는 특수금속 등의 금속관(금속 파이프)을 제조하는 공정은 도 1에 도시되어 있는 것처럼 먼저 언코일러(1)에서 풀어져 나오는 얇은 금속 판재(2)를 주벤딩롤러(3)에서 벤딩하여 굽힘 소성가공함으로써 금속판재가 말려서 배출되며, 이와 같이 소성 굽힘가공되어 배출된 금속판재는 금속관 형성을 위해 양 옆에 힘을 가하는 스퀴즈롤(미도시)에 의해 금속판재의 끝단 가장자리가 맞닿게 되어 금속관의 단면 모양을 이루게 된다. 결국 종국적으로 금속관이 형성된 후 용접기(미도시)로써 끝단을 용접하게 됨으로써 완성된 금속관을 형성하게 된다.
그러나, 종래의 기술들은 직경이 큰 파이프를 성형할 수 있는 장치에 대한 것이며, 직경이 작은 파이프를 제조하기에는 큰 어려움이 있어 왔다. 특히, 직경이 작은 소구경 파이프를 제조하기 위해서는 메인롤러의 직경이 작아져야만 하는데, 이렇게 될 경우에 직경이 작은 메인롤러는 휨에 대한 지지력이 약해져서 금속판재의 당겨지는 힘에 의해 메인롤러가 파이프 성형방향으로 당겨져서 구부러지는 변형이 발생할 수 있다.
이렇게 될 경우에 메인롤러의 변형 때문에 금속판재의 소성굽힘가공에 문제가 발생할 수 있으며 원활한 파이프의 성형이 이루어지기 어려워지게 된다.
본 발명의 목적은 소구경의 파이프를 용이하게 제조할 수 있도록 한 소구경 파이프 제조용 성형장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기존의 파이프 제조장치에 있어서, 기존 메인롤러에 용이하게 장착하여 사용할 수 있는 소구경 파이프 제조용 성형장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속판재의 당겨지는 힘에 의해 메인롤러가 변형되지 않도록 한 소구경 파이프 제조용 성형장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치는,
파이프 제조장치의 주벤딩롤러에 장착되는 소구경 파이프 제조용 성형장치에 있어서,
금속판재를 소성굽힘가공하기 위한 메인롤러와, 상기 메인롤러를 지지하기 위하여 그에 인접하여 설치되는 제 1보조롤러 및 제 2보조롤러와, 상기 메인롤러, 제 1보조롤러 및 제 2보조롤러를 지지하기 위해 양측단에 배치되는 한 쌍의 지지부재를 포함하며,
상기 지지부재는, 상기 주벤딩롤러에 결합되는 헤드부와, 메인롤러와 상기 제 1보조롤러 및 제 2보조롤러를 지지하는 다리부를 구비하는 본체부; 및 상기 성형장치를 상기 주벤딩롤러에 결합하기 위해 상기 본체부와 결합되는 체결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 헤드부는 그 상부에 요부를 갖고 있으며, 상기 요부는 주벤딩롤러에 안착되는 부분으로 반원형의 단면형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 체결부재와 상기 요부의 사이에는 상부중간체와 하부중간체가 설치되며, 상기 상부중간체와 하부중간체는 주벤딩롤러에 직접 접촉하며 결합력을 향상시킬 수 있도록 반원형 단면형상을 가지며, 그 양측부에 각각 단턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 다리부에는, 상기 제 1보조롤러가 설치되는 제 1장홈과, 상기 메인롤러가 설치되는 제 2장홈과, 상기 제 2보조롤러가 설치되는 제 3장홈이 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 헤드부의 일측에는 상기 제 1보조롤러, 메인롤러 및 제 2보조롤러들 사이의 간극을 조절하기 위하여 간극조정볼트가 더 설치되고, 상기 간극조정볼트와 끝단에 설치된 베어링 사이에는 인장스프링이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 다리부의 끝단에는 스톱퍼가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치에 의하면, 기존의 파이프 제조장치에 추가로 설치하여 사용함으로써, 간단하고 용이하게 소구경 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치에 의하면, 메인롤러가 변형되지 않기 때문에 파이프 성형이 원활하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파이프 성형장치를 도시한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치를 제조장치에 설치한 상태를 도시한 사시도;
도 3은 도 2의 소구경 파이프 제조용 성형장치를 도시한 부분 분해사시도;
도 4는 도 3의 소구경 파이프 제조용 성형장치를 확대하여 도시한 확대 분해사시도; 및
도 5는 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치를 제조장치에 설치한 상태를 도시한 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치는 기존의 대구경 및 일반 구경의 파이프를 제조하는 제조장치의 주벤딩롤러에 장착하여 사용할 수 있는 것이다.
기존의 일반 파이프 제조장치는 언코일러(1)로부터 금속판재(2)가 공급되어 각도조절롤러(4)와 주벤딩롤러(3)를 거치면서 소성굽힘가공되어 파이프로 성형되는 것이다.
이때, 주벤딩롤러(3)는 일정 직경 이하로는 제작할 수 없는데, 이는 주벤딩롤러(3)의 직경이 작아서 얇아지게 되면, 금속판재가 감겨져서 진행하면서 주벤딩롤러를 잡아당겨 휘어지도록 변형시키게 되는 것이다.
그런데, 소구경의 파이프를 제조하기 위해서는 주벤딩롤러의 직경이 작아야만 되는데, 상기와 같은 문제점 때문에 직경이 작은 주벤딩롤러를 설치할 수 없으며, 결국 소구경의 파이프를 제조하기가 어려운 것이다.
그래서, 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치(10)를 주벤딩롤러(3)에 추가로 설치하여 금속판재를 성형장치(10)을 통과시킴으로써, 소구경의 파이프를 제조할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치(10)는 금속판재(2)를 소성굽힘가공하는 메인롤러(11)와, 상기 메인롤러(11)에 인접하여 설치되는 보조롤러를 포함한다.
상기 메인롤러(11)는 금속판재(2)가 감겨져서 진행하도록 하여 소성굽힘가공되고 그로인해 파이프의 형상을 갖게 된다.
상기 보조롤러는 상기 메인롤러(11)에 인접하여 설치되는데, 바람직하게는 양측에 제 1보조롤러(12) 및 제 2보조롤러(13)가 설치될 수 있다.
상기 제 1보조롤러(12) 및 제 2보조롤러(13)는 금속판재(2)를 메인롤러(11)쪽으로 밀착시켜서 소성성형력을 배가시킬 수 있도록 함과 동시에, 직경이 작은 메인롤러(11)를 지지함으로써 메인롤러가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
도 3은 도 2의 소구경 파이프 제조용 성형장치를 도시한 부분 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 소구경 파이프 제조용 성형장치를 확대하여 도시한 확대 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치의 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 성형장치(10)는 상기 메인롤러(11)와 보조롤러를 양측에서 지지하는 한 쌍의 지지부재를 포함한다. 상기 한 쌍의 지지부재는 상기 메인롤러(11)와 보조롤러를 지지함과 동시에, 파이프 제조장치의 주벤딩롤러(3)에 결합될 수 있는 구조를 갖는다.
상기 한 쌍의 지지부재 중 어느 한 쪽의 지지부재에 대해서 구체적으로 설명하는데, 다른 한 쪽의 지지부재는 동일한 구성을 갖기 때문에 더 이상 설명하지 않도록 하겠다.
상기 지지부재는 메인롤러(11)와 보조롤러들을 지지하는 본체부(20)와, 상기 본체부(20)를 파이프 제조장치의 주벤딩롤러(3)에 체결하기 위한 체결부재(40)를 포함한다.
상기 본체부(20)는 체결부재(40)와 결합되는 헤드부(21)와, 상기 롤러들이 결합되는 다리부(23)로 구분된다.
상기 헤드부(21)는 그 상부에 요부(22)를 갖고 있으며, 상기 요부(22)는 주벤딩롤러(3)에 안착되는 부분으로 반원형의 단면형상을 갖는다. 또한, 상기 요부(22)의 주변에는 다수의 나사공(47)이 형성되어 있어, 지지부재를 주벤딩롤러(3)에 결합시킬 때 결합공으로 사용된다.
상기 체결부재(40)와 상기 요부(22)의 사이에는 각각 상부중간체(43)와 하부중간체(45)가 스페이서 기능을 위해 설치된다. 상기 상부중간체(43)와 하부중간체(45)는 주벤딩롤러(3)에 직접 접촉하며 결합력을 향상시킬 수 있도록 반원형 단면형상을 가지며, 합성수지 또는 플라스틱의 재질로 제작된다.
상기 상부중간체(43)와 하부중간체(45)는 금속판재의 움직임에 의해 상기 주벤딩롤러(3)를 중심으로 약간의 회동(슬라이딩)운동을 할 수 있으며, 그로 인해 상기 메인롤러(11)와 보조롤러들이 더욱 밀착할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 상부중간체(43)와 하부중간체(45)는 상기 체결부재(40)와 요부(22)와의 결합이 용이하고 쉽게 이탈되지 않도록 양측부에 각각 단턱(44),(46)을 제공한다.
이렇게 단턱(44),(46)이 제공됨으로써, 상기 상부중간체(43)와 하부중간체(45)가 체결부재(40)와 요부(22) 사이에서 쉽게 이탈되지 않고 체결상태를 장기간 유지할 수 있는 것이다.
상기 체결부재(40)와 상기 요부(22)는 다수의 체결볼트(50)가 다수의 나사공(47)에 결합됨으로써 체결될 수 있다.
상기 다리부(23)에는 상기 롤러들이 삽입되어 장착될 수 있도록 다수의 홈들이 형성되어 있는데, 상기 제 1보조롤러(12)가 설치되는 제 1장홈(25)과, 상기 메인롤러(11)가 설치되는 제 2장홈(27)과, 상기 제 2보조롤러(13)가 설치되는 제 3장홈(29)이 순차적으로 형성되어 있다.
즉, 상기 제 1보조롤러(12), 메인롤러(11) 및 제 2보조롤러(13)는 각각 베어링(30)에 의해 지지되며 상기 제 1장홈(25), 제 2장홈(27) 및 제 3장홈(29)에 설치되는데, 상기 롤러들은 장홈 내에서 외부 힘에 의해 좌우로 이동될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 헤드부(21)의 일측에는 상기 제 1보조롤러(12), 메인롤러(11) 및 제 2보조롤러(13)들 사이의 간극을 조절하기 위하여 간극조정볼트(31)가 헤드부(21)를 관통하여 설치되어 있고, 상기 간극조정볼트(31)와 끝단에 설치된 베어링 사이에는 인장스프링(33)이 설치된다.
따라서, 간극조정볼트(31)를 정방향으로 돌려서 인장스프링(33)을 전방으로 진행시키면 상기 인장스프링(33)은 상기 베어링을 밀게 되고, 결국 제 1보조롤러(12)가 상기 메인롤러(11)쪽으로 이동하고 메인롤러(11)도 제 2보조롤러(13)쪽으로 이동하면서 최종적으로는 상기 제 1보조롤러(12)가 상기 메인롤러(11)를 지지하게 되고 상기 메인롤러(11)는 상기 제 2보조롤러(13)으로부터도 지지를 받게 되는 것이다.
또한, 상기 다리부(23)의 끝단에는 스톱퍼(35)가 설치되어 있고, 상기 스톱퍼(35)는 상기 제 2보조롤러(13)를 지지하는 베어링(30)에 접하도록 설치되어 베어링이 더 이상 움직이지 않도록 하는 것이다. 이렇게 함으로써, 상기 스톱퍼(35)는 상기 제 2보조롤러(13)의 움직임을 제한할 수 있는 것이다.
하기 표 1에는 성형하고자 하는 파이프의 직경과 메인롤러의 직경 간의 상관관계에 대하여 표시하고 있다.
Dp Dm (Ø) Dm/Dp (%) Dm (Ø) Dm/Dp (%)
16.5 15 91 35 212
20.9 15 72 35 167
26.5 15 57 35 132
33.1 15 45 35 106
41.3 15 36 35 85
51.9 15 29 35 67
63.5 15 24 35 55
75 15 20 35 47
90 15 17 35 39
98 15 15 35 36
101 15 15 35 35
105 15 14 35 33
* Dm : 메인롤러 또는 주벤딩롤러의 직경
* Dp : 성형하고자 하는 파이프의 직경
파이프를 성형하기 위한 가장 안정적인 성형 조건은 다음 식과 같다.
0.3 ≤ Dm / Dp ≤ 1.0
상기 식에서 Dm/Dp의 값이 1.0(100%) 이상이면 성형량의 부족으로 파이프가 형성되지 않고, 0.3(30%) 이하이면 메인롤러가 파이프의 인출하는 힘에 의해 휘게 되는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기 조건식에 해당되도록 성형하고자 하는 파이프의 직경에 따라서 메인롤러의 직경을 선택적으로 사용하는 것이다.
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 성형하고자 하는 파이프(Dp)의 직경이 51.9 이상인 경우에 메인롤러(Dm)의 직경이 15인 것을 사용하면 Dm/Dp의 값이 29%∼14%까지이므로, 상기 성형조건 범위 내에 있지 않고 결국 메인롤러가 휘게 되는 문제가 발생한다. 이때, 기존의 주벤딩롤러(3)를 사용할 수 있는 것이다.
반면에, 성형하고자 하는 파이프(Dp)의 직경이 33.1 이하인 경우에 메인롤러(Dm)의 직경이 35인 것을 사용하면 Dm/Dp의 값이 106%∼212%까지이므로, 성형량이 부족하여 파이프가 성형되지 않게 된다. 이때, 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치를 사용할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 성형장치(10)를 파이프 제조장치의 주벤딩롤러(3)에 설치를 한다. 이때, 상기 헤드부(21)의 요부(22)에 하부중간체(45)를 장착한 상태에서 이를 상기 주벤딩롤러(3)의 중간부분에 위치시킨다.
그 상태에서 상기 체결부재(40)에 상부중간체(43)를 끼우고 상기 주벤딩롤러(3)의 중간부분에서 상기 헤드부(21)에 위치시킨 후, 체결볼트(50)로 상기 나사공(47)에 결합시킨다.
그 후에, 간극조정볼트(31)를 이용하여 제 1보조롤러(12)와 메인롤러(11), 메인롤러(11)와 제 2보조롤러(13) 사이의 간극을 벌려서 금속판재(2)를 삽입한 후, 다시 간극조정볼트(31)를 이용하여 각각의 롤러들 사이의 간극을 좁혀서 밀착시킨다.
금속판재(2)는 언코일러(1)로부터 상기 성형장치(10)로 공급되어 상기 메인롤러(11)를 감아 돌아서 배출되면서 소성굽힘가공된다.
이때, 상기 제 1보조롤러(12)가 상기 메인롤러(11)의 일측을 지지하게 되고, 상기 제 2보조롤러(13)가 상기 메인롤러(11)의 타측을 지지하게 되면서, 상기 메인롤러(11)의 금속판재(2)에 의한 변형을 방지할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 소구경 파이프 제조용 성형장치는 주벤딩롤러(3)에 필요에 따라 설치되어 사용될 수 있지만, 주벤딩롤러(3)와 상관없이 독립적으로 제조장치에 설치되어 사용될 수도 있음은 당업자에게는 자명한 사실이다.
1: 언코일러 2: 금속판재
3: 주벤딩롤러 10: 성형장치
11: 메인롤러 12: 제 1보조롤러
13: 제 2보조롤러 20: 본체부
21: 헤드부 22: 요부
23: 다리부 25: 제 1장홈
27: 제 2장홈 29: 제 3장홈
30: 베어링 31: 간극조정볼트
33: 인장스프링 35: 스톱퍼
40: 체결부재 43: 상부중간체
45: 하부중간체 47: 나사공
50: 체결부재

Claims (7)

  1. 파이프 제조장치의 주벤딩롤러(3)에 장착되는 소구경 파이프 제조용 성형장치에 있어서,
    금속판재를 소성굽힘가공하기 위한 메인롤러(11)와, 상기 메인롤러(11)를 지지하기 위하여 그에 인접하여 설치되는 제 1보조롤러(12) 및 제 2보조롤러(13)와, 상기 메인롤러, 제 1보조롤러 및 제 2보조롤러를 지지하기 위해 양측단에 배치되는 한 쌍의 지지부재를 포함하며,
    상기 지지부재는,
    상기 주벤딩롤러(3)에 결합되는 헤드부(21)와, 메인롤러(11)와 상기 제 1보조롤러(12) 및 제 2보조롤러(13)를 지지하는 다리부(23)를 구비하는 본체부(20); 및
    상기 성형장치를 상기 주벤딩롤러(3)에 결합하기 위해 상기 본체부(20)와 결합되는 체결부재(40);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소구경 파이프 제조용 성형장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 헤드부(21)는 그 상부에 요부(22)를 갖고 있으며, 상기 요부(22)는 주벤딩롤러(3)에 안착되는 부분으로 반원형의 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 소구경 파이프 제조용 성형장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 체결부재(40)와 상기 요부(22)의 사이에는 상부중간체(43)와 하부중간체(45)가 설치되며, 상기 상부중간체(43)와 하부중간체(45)는 주벤딩롤러(3)에 직접 접촉하며 결합력을 향상시킬 수 있도록 반원형 단면형상을 가지며, 그 양측부에 각각 단턱(44),(46)이 형성되는 것을 특징으로 하는 소구경 파이프 제조용 성형장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다리부(23)에는, 상기 제 1보조롤러(12)가 설치되는 제 1장홈(25)과, 상기 메인롤러(11)가 설치되는 제 2장홈(27)과, 상기 제 2보조롤러(13)가 설치되는 제 3장홈(29)이 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소구경 파이프 제조용 성형장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 헤드부(21)의 일측에는 상기 제 1보조롤러(12), 메인롤러(11) 및 제 2보조롤러(13)들 사이의 간극을 조절하기 위하여 간극조정볼트(31)가 더 설치되고, 상기 간극조정볼트(31)와 끝단에 설치된 베어링 사이에는 인장스프링(33)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 소구경 파이프 제조용 성형장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다리부(23)의 끝단에는 스톱퍼(35)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 소구경 파이프 제조용 성형장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 메인롤러와 성형하고자 하는 파이프의 직경은 다음 식과 같은 조건을 갖는 것을 특징으로 하는 소구경 파이프 제조용 성형장치.
    0.3 ≤ Dm / Dp ≤ 1.0
    (Dm : 메인롤러 또는 주벤딩롤러의 직경, Dp : 성형하고자 하는 파이프의 직경)


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