KR101415829B1 - 이형철근의 연결단부 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이형철근의 연결단부에 나사산을 만들기 전 연결단부를 원형으로 가공하는 이형철근의 연결단부 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부금형과 외부금형 사이의 연결부에 응력이 집중하는 것을 방지하도록 하는 새로운 구조의 이형철근의 연결단부 가공장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 철근을 중심으로 방사상으로 배열되는 다수 개의 내부금형과, 상기 내부금형의 외부에 결합하고, 내주면에 고정홈이 형성되며, 전방에 상기 고정홈과 연통하는 볼트홈이 형성되는 다수 개의 외부금형, 상기 내부금형의 외주면 또는 상기 외부금형의 내주면의 일측에 돌출형성되는 결합돌기, 상기 내부금형의 외주면 또는 상기 외부금형의 내주면의 타측에 형성되어 상기 결합돌기와 결합하는 결합홈, 상기 내부금형의 외주면 일측에 구비되어 상기 고정홈에 삽입되는 고정볼트, 그리고 상기 볼트홈을 통해 상기 고정볼트를 결합하는 결합볼트를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 철근의 가압과정에서 발생하는 전단응력이 결합돌기에 분산됨으로써, 고정볼트에 전단응력이 집중되는 것을 방지하는 효과를 가지게 된다.

Description

이형철근의 연결단부 가공장치 {Manufacturing apparatus for connecting end-portion of deformed bar}

본 발명은 이형철근의 연결단부에 나사산을 만들기 전 연결단부를 원형으로 가공하는 이형철근의 연결단부 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부금형과 외부금형 사이의 연결부에 응력이 집중하는 것을 방지하도록 하는 새로운 구조의 이형철근의 연결단부 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물에는 콘크리트만 사용하는 경우, 구조물의 인장강도가 작아지게 되므로 철근을 함께 사용하고 있다. 이때 사용하는 철근에 의해 구조물의 기본골격을 이루게 된다.

구조물의 기본 골격을 이루는 철근은 처음에는 특정한 길이로 제작된 후, 건설현장에서의 상황에 따라 적당한 길이로 절단하여 사용되거나, 또는 철근을 연결하여 필요한 길이로 제작하여 사용한다.

일반적으로 철근을 연결하는 방법으로는 용도에 따라 구분된다. 먼저 금속와이어를 사용하여 철근을 묶어 서로 연결하는 겹침이음방식과, 철근의 연결부에 고온 고압을 가하여 연결하는 압접방식, 그리고 철근의 연결부에 별도의 커플러를 이용하여 나사결합을 통해 연결하는 기계적 이음방식이 있다.

이 중에서, 나사식 커플러를 이용한 기계적 이음방식은, 각 철근 단부의 일정구간에 나사부를 가공한 후 커플러의 양단을 나사로 결합하는 방식이다.

커플러의 나사결합을 위해 철근의 연결단부에 나사산을 가공하여야 한다. 철근의 나사부 가공과정은 나사부가 형성된 구간 상에 형성되어 있는 마디와 리브를 가압하여 정리함과 동시에 진원상태가 되도록 가압가공 후 가공면 상에 나사산을 형성시키는 전조공정의 순서로 이루어진다.

이와 같이 이형철근의 연결부에 나사산을 가공하기 위한 가공장치에 대한 종래기술로는 다음의 것이 있다.

[특허문헌 1]

대한민국 특허 출원번호 10-2005-0064811은 이형철근의 연결단부 성형장치에 관한 것이다.

상기 특허문헌 1은 철근의 외부에 다수 개의 내부금형이 분할배치되고, 내부금형의 외부에는 외부금형이 상기 내부금형과 일정간격 이격되어 원형 배열된다. 그리고 별도의 지그에 의해 외부금형과 내부금형이 중심을 향해 이동함에 의해 철근의 가압구간이 가압되는 형태로 구성된다.

그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 외부금형(12)에는 내부금형(11)의 고정봉(13)이 끼워지는 장착홈(13h)이 형성되고, 외부금형(12)의 앞면에는 탭구멍(14h)이 상기 장착홈(13h)까지 형성된다. 그리고 상기 탭구멍(14h)에 체결되는 스크류(14)에 의해 상기 장착홈에 끼워진 내부금형(11)의 고정봉(13)이 고정되는 구조이다.

그러나 상술한 같은 특허문헌 1에 의하면, 철근의 연결단부를 성형하는 과정에서, 상기 내부금형(11)이 일측으로 이동하려고 하는 경우, 내부금형(11)과 외부금형(12)을 직접적으로 연결하는 고정봉(13)에 하중이 집중된다. 이에 따라, 상기 내부금형(11)과 외부금형(12)간의 경계지점에 전단하중이 집중된다.

이와 같이, 성형과정에서 고정봉(13)에 하중이 집중되는 현상이 반복되면, 상기 내부금형(11)과 외부금형(12)을 연결하는 고정봉(13) 피로에 의해 파단되는 문제점이 발생하게 된다.

[특허문헌 2]

대한민국 특허 출원번호 10-2009-0128091은 철근단부 성형금형에 관한 것이다.

상기 특허문헌 2는 철근의 외부에 다수 개의 내부금형이 분할배치되고, 내부금형의 외부에는 외부금형이 상기 내부금형과 일정간격 이격되어 원형 배열된다.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부금형(21)에는 제1슬라이드홈(21h)을 형성하고, 상기 외부금형(22)에는 제2슬라이드홈(22h)을 형성한다. 그리고 연결부(23)에 형성되는 제1걸림턱(23b)과 제2걸림턱(23c)을 상기 제1슬라이드홈과 제2슬라이드홈에 고정시킨 후, 결합볼트(24)를 통해 상기 외부금형(22)과 내부금형(21)을 고정시키도록 하는 구조이다.

그러나 상술한 바와 같은 특허문허 2에 의하면, 금형장치가 유압실린더에 의해 작동될 때 철근의 길이방향으로 전단력이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 결합볼트(24)와 연결부(23)에 전단력이 집중된다. 그리고 계속적인 금형과정에서 결합볼트(24)와 연결부(23)에 전단력이 집중되는 현상이 반복되면, 상기 결합볼트(24)와 연결부(23)가 피로에 의해 파단되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 내부금형(21)과 외부금형(22)을 결합하는 결합볼트(24)와 연결부(23)의 사이에 먼지 등의 이물질을 제거하거나 유지 보수 등의 이유로 금형을 교체하여야 하는 경우, 구조적으로 후방에 위치하는 결합볼트(24)와 연결부(23)의 분리가 어렵게 된다 따라서 금형교체를 위한 시간과 노력이 많이 소모되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 내부금형과 외부금형의 연결부가 철근의 가압과정에서 발생하는 전단응력이 집중되어 파단되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

그리고 유지보수시에 외부금형과 내부금형의 조립 및 분해를 용이하게 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 철근을 중심으로 방사상으로 배열되는 다수 개의 내부금형(100), 상기 내부금형(100)의 외부에 결합하고, 내주면에 고정홈(222)이 형성되며, 전방에 상기 고정홈(222)과 연통하는 볼트홈(224)이 형성되는 다수 개의 외부금형(200), 상기 내부금형(100)의 외주면 또는 상기 외부금형(200)의 내주면의 일측에 돌출형성되는 결합돌기(110), 상기 내부금형(100)의 외주면 또는 상기 외부금형(200)의 내주면의 타측에 형성되어 상기 결합돌기(110)와 결합하는 결합홈(220), 상기 내부금형(100)의 외주면 일측에 구비되어 상기 고정홈(222)에 삽입되는 고정볼트(115), 그리고 상기 볼트홈(224)을 통해 상기 고정볼트(115)를 결합하는 결합볼트(230)를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

이때, 상기 결합돌기(110)의 전후방에는 챔퍼가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 결합돌기(110)는 상기 결합홈(220)에 억지끼움방식에 의해 결합하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 외부금형에 형성된 결합홈에 내부금형에 형성된 결합돌기가 끼워 맞춤 방식으로 결합함으로써, 철근의 가압과정에서 발생하는 전단응력이 결합돌기에 분산됨으로써, 고정볼트에 전단응력이 집중되는 것을 방지하는 효과를 가지게 된다.

그리고 외부금형에 형성된 결합홈에 내부금형에 형성된 결합돌기가 끼워 맞춤 방식으로 결합되어 있어, 외부금형과 내부금형의 결합력이 향상되는 효과를 가지게 된다.

그리고 외부금형의 전방에 형성된 결합볼트에 비해 외부금형과 내부금형이 조립되기 때문에, 유지보수시에 외부금형과 내부금형을 쉽게 조립 및 분리할 수 있는 효과를 가지게 된다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 가공장치의 구성을 보인 단면도,
도 2는 종래 기술에 의한 가공장치의 구성을 보인 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치의 구성을 보인 분해사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치의 구성을 보인 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치의 구성을 보인 정면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

<가공장치의 구성>

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는, 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치의 구성을 보인 정면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 이형철근 연결단부 가공장치는, 크게 내부금형(100)과, 상기 내부금형(100)의 외부에 결합하는 외부금형(200)을 포함하여 구성된다.

상기 내부금형(100)은 철근에 직접 접촉하여 철근을 가압하는 역할을 하고, 상기 외부금형(200)은 지그와 결합하여 지그로부터 상기 내부금형(100)에 압력을 전달하는 역할을 한다.

<내부금형(100)의 구성>

먼저, 내부금형(100)의 구성에 대해 설명하도록 한다. 상기 내부금형(100)은 철근의 가압과정에서 철근과 접촉하여 압축성형을 하는 부분으로, 철근을 중심으로 상하좌우로 방사상으로 4개(101,102,103,104)가 분할 배치되어 있다.

상기 내부금형(100)의 외주면과 내주면은 동일한 중심을 갖는 원호형상으로 형성되어, 상기 4개의 내부금형(100)이 중심을 향해 모아지면 하나의 원통형상을 갖게 된다. 이때 형성된 원통형상의 중공부에 의해 삽입된 철근(400)의 가압과정이 이루어진다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 내부금형(100)의 개수가 4개로 이루어져 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 설계적인 필요에 따라 상기 내부금형(100)의 개수는 달라질 수 있다.

상기 내부금형(100)의 외주면에는 원주방향으로 결합돌기(110)가 돌출되어 형성된다. 이때, 상기 결합돌기(110)에는 전후방향에 각각 챔퍼가 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 결합돌기(110)에는 고정볼트(115)가 결합하는데, 상기 고정볼트(115)는 후술할 상기 외부금형(200)의 고정홈(222)에 삽입되어, 상기 내부금형(100)과 외부금형(200)을 연결하게 된다.

상기 결합돌기(110)는 철근의 가압과정에서 철근의 길이방향으로 발생하는 전단응력을 분산함으로써 상기 고정볼트(115)에 전단응력이 집중되는 것을 방지하는 역할을 한다.

<외부금형(200)의 구성>

다음으로 외부금형(200)의 구성에 대해 설명하도록 한다. 상기 외부금형(200)은 내부금형(100)의 외부에 결합하여 철근 가공에 필요한 외압을 받는 부분으로, 상기 외부금형(200)의 내주면은 상기 내부금형(100)의 외주면과 동일한 반경을 갖도록 형성된다.

상기 외부금형(200)의 상측에는 전후방향의 중심으로부터 전단부와 후단부로 갈수록 중심을 향하여 경사진 경사면(210,212)을 가지도록 형성된다. 상기 외부금형(200)의 일측에 형성되는 경사면에는 고정지그(310)가 설치되고, 상기 외부금형(200)의 타측에 형성되는 경사면에는 작동지그(320)가 설치되어, 상기 작동지그(320)가 전진하게 되면 상기 외부금형(200)이 철근(400)의 중심부로 이동하게 된다.

그리고 상기 외부금형(200)의 내주면에는 상기 결합돌기(110)와 결합하는 결합홈(220)이 형성된다. 상기 결합홈(220)은 상기 결합돌기(110)와 대응되는 형상으로 상기 결합돌기(110)가 상기 결합홈(220)에 삽입되어 상기 외부금형(200)과 내부금형(100)이 조립된다.

또한, 상기 결합홈(220)에는 상기 고정볼트(115)의 삽입을 위한 고정홈(222)이 형성되고, 상기 외부금형(200)의 전방에는 상기 고정홈(222)과 연통하는 볼트홈(224)이 형성된다.

상기 내부금형(100)과 외부금형(200)을 결합하기 위해서는, 먼저, 상기 내부금형(100)의 결합돌기(110)에 구비된 고정볼트(115)를 상기 외부금형(200)의 결합홈(220)에 형성된 고정홈(222)에 삽입한다. 이때, 상기 결합돌기(110)도 결합홈(220)에 삽입된다. 그리고 상기 결합돌기(110)는 상기 결합홈(220)에 억지 끼워 맞춤방식으로 결합하도록 하여 상기 내부금형(100)과 외부금형(200)과의 결합력을 높일 수 있게 된다.

그리고 상기 외부금형(200)의 고정홈(222)에 삽입된 고정볼트(115)에는, 상기 외부금의 볼트홈(224)을 통해 결합하는 결합볼트(230)에 의해 상기 고정볼트(115)를 압박함으로써, 상기 외부금형(200)과 내부금형(100)이 결합하게 된다.

앞에서 설명한 외부금형(200)은, 8개(201,202,203,204,205,206,207,208))로 나누어져 상기 내부금형(100)을 중심으로 원형배열된다. 이때, 상기 각각의 외부금형(200)의 사이에는 상기 각각의 외부금형(200)을 밀어내는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(240)가 구비된다.

상기 탄성부재(240)에 의해 철근의 가압과정에서 각각의 외부금형(200)의 사이에 직접적으로 인가되는 충격력을 차단하고, 철근의 가압해제 과정에서 상기 각각의 외부금형(200)이 원활하게 벌어지게 된다.

<가공장치의 동작>

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치의 동작에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 의한 가공장치를 금형지그에 결합한다. 이때, 상기 외부금형(200)의 전방에 형성된 경사면을 고정지그(310)에 결합하고, 상기 외부금형(200)의 후방에 형성된 경사면을 작동지그(320)에 결합한다.

도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 철근(400)을 가공장치에 삽입하기 전에는, 상기 외부금형(200)의 사이에 구비된 탄성부재(240)에 의해 상기 각각의 외부금형(200)은 서로 벌어진 형태를 유지하게 되고, 이에 따라 상기 외부금형(200)과 결합되어 있는 상기 다수 개의 내부금형(100)에 의해 형성되는 중공부의 내경은 철근의 외경보다 크게 형성된다.

그리고 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 내부금형(100)의 내부에 철근을 삽입하고, 상기 외부금형(200)의 후방에 형성된 경사면을 따라 작동지그(320)가 동작하게 되면, 상기 다수 개의 외부금형(200)은 철근의 중심을 향해 이동하게 된다. 이에 따라 상기 다수 개의 내부금형(100)이 철근의 중심방향으로 이동하게 되면서 철근(400)의 끝단을 가압하여 압축성형하게 된다.

철근의 가압과정에서 상기 외부금형(200)과 내부금형(100)은 철근의 길이방향과 이에 수직한 방향의 두 가지 방향성을 가지고 작동하게 된다. 이때, 상기 외부금형(200)에 형성된 결합홈(220)과 상기 내부금형(100)에 형성된 결합돌기(110)가 서로 밀착되어 결합하고 있어, 철근의 가압과정에서 발생하는 전단응력이 결합홈(220)을 통해 결합돌기(110)로 전달되어 분산된다.

특히, 상기 결합돌기(110)에는 전후방향으로 챔퍼가 형성되어 있어, 철근의 가압과정에서 발생하는 전단응력이 상기 결합돌기(110)의 챔퍼면으로 분산되도록 하여, 상기 결합돌기(110)가 전단응력의 집중으로 인해 파손되는 것을 방지하게 된다.

이와 같이, 철근의 반복적인 가압과정에서 상기 고정볼트(115)로 인가되는 전단응력이 상기 결합돌기(110)로 분산되기 때문에, 상기 고정볼트(115)에 전단응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 고정볼트(115)에 반복적으로 인가되는 전단하중에 의해 상기 고정볼트(115)가 파단되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명에 의한 가공장치는 상기 외부금형(200)의 전방에 구비되는 결합볼트(230)에 의해 상기 내부금형(100)과의 결합 및 분해가 가능한 구조이기 때문에, 유지보수가 필요한 경우 가공장치의 조립 및 분해가 용이한 이점을 가지게 된다.

또한, 상기 내부금형(100)과 외부금형(200)을 조립하는 과정에서, 상기 고정볼트(115)에 의해 의해서만 조립하는 것에 비해, 상기 결합홈(220)에 결합돌기(110)가 억지 끼워 맞춤 방식에 의해 결합되기 때문에 상기 외부금형(200)과 내부금형(100)은 종래기술에 비해 더 큰 결합력을 가지면서 결합하게 된다.

마지막으로, 가공장치에 삽입된 철근의 가압과정이 끝나게 되면, 상기 작동지그(320)가 후방으로 이동하게 되면서, 상기 다수 개의 외부금형(200)과 내부금형(100)이 벌어지게 되면서, 철근은 가공장치로부터 분리하게 된다.

이상, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것임을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 기술적 특징은, 내부금형(100)에 형성되는 결합돌기(110)가 외부금형(200)에 형성되는 결합홈(220)에 결합하여 철근(400)의 가압시에 발생하는 전단응력이 결합돌기(110)에 분산되도록 하여, 고정볼트(115)에 전단응력이 집중되어 피로에 의해 파손되는 것을 방지하는 것이다.

따라서, 상기 결합돌기(110)가 외부금형(200)의 내주에 형성되고, 상기 결합홈(220)이 내부금형(100)의 외주에 형성되도록 하여 철근의 가압시에 전단응력을 분사시키도록 하는 것도 가능하다.

100:내부금형
110:결합돌기
115:고정볼트
200:외부금형
210,212:경사면
220:결합홈
230:결합볼트

Claims (3)

1. 철근을 중심으로 방사상으로 배열되는 다수 개의 내부금형(100);
   상기 내부금형(100)의 외부에 결합하고, 내주면에 고정홈(222)이 형성되며, 전방에 상기 고정홈(222)과 연통하는 볼트홈(224)이 형성되는 다수 개의 외부금형(200);
   상기 내부금형(100)의 외주면 또는 상기 외부금형(200)의 내주면의 일측에 돌출형성되는 결합돌기(110);
   상기 내부금형(100)의 외주면 또는 상기 외부금형(200)의 내주면의 타측에 형성되어 상기 결합돌기(110)와 결합하는 결합홈(220);
   상기 내부금형(100)의 외주면 일측에 구비되어 상기 고정홈(222)에 삽입되는 고정볼트(115); 그리고
   상기 볼트홈(224)을 통해 상기 고정볼트(115)를 결합하는 결합볼트(230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이형철근의 연결단부 가공장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합돌기(110)의 전후방에는 챔퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 이형철근의 연결단부 가공장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합돌기(110)는 상기 결합홈(220)에 억지끼움방식에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 이형철근의 연결단부 가공장치.
   
   

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