KR101494200B1 - 소정의 길이를 가진 튜브의 모방 절삭 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정의 길이(L)를 가진 튜브(2)를 모방 절삭하는 모방 절삭 방법에 관한 것으로, 본 모방 절삭 방법에 의해, 튜브(2)에 교차하는 각각 동일 평면상의 평행한 회전축(6)을 포함하는 하나 이상의 쌍(4)의 롤(5) 사이에 튜브(2)를 삽입한 후, 롤(5)은 튜브(2) 상으로 이동되어, 축방향을 따라 전후방으로 동시에 이동되는 튜브(2)를 서서히 가압한다.

Description

소정의 길이를 가진 튜브의 모방 절삭 방법 {METHOD OF PROFILING A TUBE OF GIVEN LENGTH}

본 발명은 소정의 길이를 가진 튜브, 특히 정해지지 않은 길이의 튜브를 연속 생산 공정 마지막에 횡방향으로 절삭함으로써 얻어지는 금속 튜브를 모방 절삭하는 방법에 관한 것이다.

소정의 길이 및 단면을 가진 금속 튜브의 모방 절삭을 위해 다양한 방법이 사용되어, 튜브의 초기 단면이 상이한 단면, 예를 들면 원형, 정사각형, 직사각형, 로브형(lobed) 및 별 모양의 단면 등으로 변형된다.

가장 통상적인 방법 중 하나가, 튜브의 소정의 이동 방향에 정렬되고 튜브의 통로를 형성하기 위해 배치된 다수의 롤(rolls)을 각각 포함하는, 다수의 성형 다이를 통해 튜브를 공급하는 것이다.

연속 통로의 단면들은 서로 다르고, 튜브의 이동 방향으로 튜브의 최종 단면과 점점 유사해지므로, 튜브가 이동 방향으로 진행할 때, 튜브는 그 초기 단면에서 바람직한 최종 단면으로 서서히 변형된다.

상기 방법은 품질이 매우 우수한 프로파일을 만들어내지만, 생산품을 심각하게 손상시키는 몇가지 결함을 포함하고 있다.

이들 결함 중 첫번째 결함은 튜브가 다이의 다수의 롤 사이에 삽입될 때 튜브의 선단부의 변형이다. 그 결과, 선단부는 모방 절삭 공정의 마지막에 제거되어야 하는데, 이는 설비와 폐기물에 대한 추가 비용을 발생시킨다.

상기 방법의 두번째 결함은, 성형 다이가 통상 소정의 튜브 크기 및 소정의 최종 단면으로 구성되어 있어, 튜브의 각각 상이한 시작 크기 및/또는 각각 사이한 최종 단면에 대해, 다이의 모두 또는 일부가 변형되어야 하는데, 이는 생산 지체에 대한 추가 비용 및 필요한 설비의 고비용을 발생시킨다.

튜브가 커짐에 따라 확실히 더 나빠지는 상기 두번째 결함을 제거하기 위해, 초기 러프 다이(rough die)와 최종 피니쉬 다이(finish die) 사이에 삽입되는 모든 다이 또는 적어도 모든 다이가 튜브의 축에 대해 반경방향으로 소정의 범위 내에서 서로에 대해 이동가능한 다수 쌍의 대향 롤로 대체되는 상이한 방법이 제공되었다.

튜브의 크기 및 모양에 적절히 적용될 수 있어 탄력적이지만, 본 해결 수단은 튜브의 선단부의 변칙적 변형에 대해 상술한 결함 중 첫번째 결함을 해결하지 못한다.
이 문제에 대한 해결 수단이, 이격된 한 쌍의 롤 사이에 튜브를 공급한 후, 상기 롤이 튜브의 중간부 상에서 폐쇄되어 서로에 대해 튜브의 외경보다 작은 간격으로 설정되고, 롤의 반경방향 관통을 가능하게 하기 위해 상기 튜브가 가열되는 내용으로 되어 있는 WO \-A-2008/022626에 제시되어 있다. 그러면, 튜브는 튜브의 앞서 언급한 중간부의 변형을 얻기 위해 롤 사이에서 왕복 운동을 하게 된다. 튜브의 최종 형상은 롤 사이의 갭을 단계적으로 조절함으로써 얻어진다.

상기 해결 수단은 갭의 임의의 조절 단계에서 롤이 튜브에 가한 반경방향 부하가 튜브를 가열시켜선 안되는 튜브의 타원화를 수반할 정적 반경방향 부하라는 주된 이유로 다수의 결함을 포함하고 있다. 또한, 튜브를 축방향을 따라 이동시키기 시작하는데 필요한 축방향 힘은 매우 커서, 롤의 횡방향 안정성은 항상 위험 상태에 놓여있다.

본 발명의 목적은 실시함에 있어 저가이고 용이한 동시에 앞서 언급한 결함을 제거할 수 있는 소정의 길이를 가진 튜브의 모방 절삭 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 청구항에서 주장하는 바와 같이, 소정의 길이를 가진 튜브의 모방 절삭 방법이 제공된다.

본 발명의 다수의 비제한적 실시예가 일 예로서 첨부 도면을 참조로 하여 설명될 것이다.

도 1은 소정의 길이를 가진 튜브를 모방 절삭하고 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 유닛의 바람직한 일 실시예의 작업의 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 2 내지 도 6은 각각 도 1의 유닛의 변형예의 작업의 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 7은 도 6의 유닛의 확대 단면도를 나타낸다.
도 8 및 도 9는 도 7과 유사하며, 각각 도 1의 변형예의 단면도를 나타낸다.

도 1에서 참조 번호 1은 전체로서 소정의 길이(L)를 가진 튜브(tube)(2)를 모방 절삭하기 위한 유닛을 나타내고 있다.

일 예로서, 도 1의 튜브(2)는 종방향 축(3)과 동축인 초기 원형 단면을 가지며, 이 초기 원형 단면은 모방 절삭법에 의해 실질적으로 정사각형 단면으로 변형될 수 있다.

유닛(1)은 길이(L)보다 더 짧은 길이를 가진 튜브(2)의 부분 상에 축(3)을 중심으로 하여 동일한 간격으로 배치된 다수의 쌍(4)의 대향 롤(rolls)(5)을 포함한다.

각 쌍(4)의 롤(5)은 동일하고, 축(3)의 양쪽에 마주보고 배치되며, 축(3)에 교차하는 각각 동일 평면상의 평행 축(6)을 중심으로 회전하고, 롤은 각각 원통형 작업면을 포함하며, 최종 원하는 정사각형 단면을 갖는 면에 적어도 동일한 길이로 구성된다.

롤(5)의 쌍(4)은 축(3)을 중심으로 하여 90°만큼 각도 오프셋된 교차 위치에 배치된다. 다시 말해, 각 쌍(4)의 롤(5)의 작업면은 각각 인접한 쌍(4)의 롤의 작업면에 접하는 부분에 대해 90°를 이루는 튜브(2)의 부분에 접한다.

각 쌍(4)의 롤(5)은 각각의 지지부(도시되지 않음)에 조절가능하게 설치되어, 각각의 작업면이 중심 간격을 따라 측정되고 튜브(2)의 초기 직경 이상인 간격(d)만큼 이격되어 있는 개방 위치와, 롤(5)의 각 작업면 사이의 간격(d)이 바람직한 정사각형 단면의 측면 길이와 동일한 폐쇄 위치 사이에서, 서로에 대해 서서히, 그리고 축(3)에 대해 반경방향으로 움직일 수 있다.

롤(5)은 전자식 중앙 제어 유닛(도시되지 않음)에 의해 제어되는 가동 장치(도시되지 않음)에 의해 반경방향으로 움직이는데, 여기서 가동 장치는, 예를 들면 공지된 기계식 잭(mechanical jacks), 공지된 유압 실린더, 또는 구조 및 작동 방식이 공지된 기타 유사한 가동 시스템으로 형성될 수 있어서, 자세하게 설명하지 않을 것이다.

쌍(4)을 이루는 롤(5)은 각각의 축(6)을 중심으로 양방향으로 회전하기 위해 가역식 전기 또는 유압 모터(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 일 변형예에서는, 롤(5) 일부는 작동 상태에 있고, 일부는 비작동 상태에 있다.

실제 사용함에 있어, 모방 절삭 가공의 시작시, 각 쌍(4)의 롤(5)은 전체적으로 튜브(2)의 초기 원형 단면보다 더 넓은 관통 채널(through channel)을 형성하기 위해 개방 위치로 설정된다.

그런 다음, 축(6)에 실질적으로 교차하는 튜브의 축(3)을 포함하고, 롤(5)의 작업면으로부터 실질적으로 등거리에 있는 튜브의 원통형 측벽(8)을 포함하는, 튜브(2)는 다수의 롤(5) 사이에 위치된다.

일단, 튜브(2)가 위치되면, 각 쌍(4)의 롤(5)은 튜브(2)까지 축(3)에 대해 반경방향으로 이동되고, 각각 축(6)을 중심으로 서로 정반대 방향으로 회전된다.

측벽(8)에 이르면, 롤(5)은 축방향을 따라 접점에서의 롤(5)의 회전 방향과 동일한 방향으로 측벽(8) 및 동시에 푸시 튜브(2)를 압축 및 변형시키기 시작한다. 튜브(2)의 트레일링 단부(trailing end)가 튜브(2)의 이동 방향으로 후방 쌍(4)에 이르게 되면, 롤(5)이 반대로 회전되어, 튜브(2)는 축방향을 따라 그 반대 방향으로 이동한다.

동시에, 튜브(2)가 상술한 바와 같이 전후방으로 이동할 때, 모든 쌍(4)의 롤(5)도 측벽(8)에 의해 서서히 가압되어, 측벽(8)이 변형될 때조차도, 롤(5)의 압력과 튜브의 축방향 이동의 조합 작용이 서서히 일어난다.

롤(5)이, 롤의 쌍(4)에 의해 형성된 통로의 단면이 튜브(2)의 원하는 최종 단면과 일치하여, 튜브(2) 전체가 균일하게 변형되는, 폐쇄 위치에 이르면, 모방 절삭 공정은 종료된다.

이 때, 튜브(2)가 롤(5)에서 제거되면, 롤은 후속 튜브(2)를 수용하기 위해 개방 위치로 재설정된다. 대안적으로, 롤(5)은, 튜브(2)가 제거되기 전에, 본 경우에서는 수동으로 개방 위치로 재설정될 수 있다.

상기와 관련하여, 튜브(2)의 초기 위치가 강제적인 것이 아니라는 것은 강조되어야 하며, 따라서, 설명한 예에서와 같이, 튜브(2)의 중심부가 롤의 쌍(4)에 위치될 필요는 없다. 예를 들면, 만일 튜브(2)의 단부가 처음에 롤의 쌍(4)에 접하면서 위치된다면, 롤(5)에 의한 변형이 튜브(2)의 전체 길이를 따라 "분포"되어지도록 튜브(2)의 제1 축방향 이동은 간단히 변경될 필요가 있다.

이와 관련하여, 종래의 모방 절삭법과 달리, 설명한 방법은 또한 롤(5)의 회전 및 롤 쌍(4)의 방사상 개방 및 폐쇄 이동을 적절히 제어하도록 중앙 제어 유닛(도시되지 않음)을 프로그래밍함으로써, 길이(L) 이하의 임의의 길이를 가진 튜브(2)의 부분 또는 튜브(2)의 둘 이상의 비연속부의 모방 절삭을 가능하게 한다는 이점도 있다. 그런 경우에, 롤(5)은 튜브(2)가 모방 절삭 공정의 마지막에 롤(5)에서 제거되기 전에 개방 위치로 복귀되어야 한다.

도 1의 유닛(1)에 대해 위에서 설명한 방법은 롤(5)의 개수 및 배열에 상관없이 적용된다는 것이 강조되어야 한다.

예를 들어, 도 2의 변형예를 보면, 유닛(1)은, 도 1의 경우와 같이 롤 쌍(4) 외에도, 롤 쌍(4)의 각 단부에 위치된 2개의 성형 다이(7)를 포함하며, 성형 다이(7) 각각은 축(3)과 동축인 통로(A)를 형성하기 위해 2개의 대향 쌍으로 배치된 4개의 동일 평면 상의 롤(5)을 포함한다.

도 3 및 도 4의 변형예를 각각 보면, 유닛(1)은 축(3)을 따라 정렬된 다수의 다이(7) 및 1개의 다이(7)를 포함하고 있다.

유닛(1)의 최대 활용을 위해, 다이(7)는 바람직하게 소위 "범용" 다이인데, 이는 즉, 롤(5)이 소정의 크기를 갖는 바람직한 최종 단면에 각각 대응하는 여러 폐쇄 위치를 취할 수 있다는 것을 의미한다. 롤 쌍(4)과 같이, 각각의 다이(7)의 롤(5)은 지지부(도시되지 않음)에 설치되며, 축(3)에 대해 반경방향으로 조절될 수 있다.

도 5의 변형예를 보면, 유닛(1)은 한 쌍(4)의 롤(5)을 포함한다. 이 해결 수단은 구성이 간단하고, 크기가 작으며, 비용이 저렴하다는 주요 이점이 있지만, 튜브(2)의 전체 외면을 작업하기 위해 단계적으로 모방 절삭하고, 롤(5)의 작업면에 접하는 측벽(8)의 연속부를 선택적으로 위치시키기 위해 일 단계와 후속 단계 사이에서 축(3)을 중심으로 튜브(2)를 회전시키는 것을 필요로 한다.

도 1의 유닛(1)에 대해 설명한 방법은 또한 롤(5) 및/또는 다이(7)의 모양에 상관없이, 즉 바람직한 최종 단면의 모양에 상관없이 적용된다는 것도 강조되어야 한다.

예를 들면, 도 7 및 도 9에 도시되는 바와 같이, 다양한 유형의 최종 로브형 단면이 축(3)을 중심으로 적절하게 오프셋된 적절한 모양의 롤(5)을 사용하여 얻어질 수 있다.

마지막으로, 도 6은 공지된 종래의 방법에 의해서는 불가능한 나선 로브형 단면을 가진 튜브(2)를 형성시킬 수 있는 상술한 방법의 변형예를 나타내고 있다.

이 경우에, 롤(5)은 튜브(2)의 축(3)에 대해 경사진 각각의 축(6)을 포함하므로, 튜브(2)가 전후방으로 회전되면서 동시에 축방향을 따라 전후방으로 이동된다.

이와 관련하여, 일 변형예로서, 롤(5) 모두 비작동 상태에 있을 수 있고, 튜브(2)가 전자식 중앙 제어 유닛(도시되지 않음)에 의해 제어되는 하나 이상의 외부 가동 장치(도시되지 않음)에 의해 축방향을 따라 이동될 수 있으며 전후방으로 회전될 수 있다는 사실에 주목하는 것이 중요하다.

Claims (15)

1. 소정의 길이(L), 종방향 축(3), 및 상기 종방향 축(3)과 실질적으로 동축인 측벽(8)을 포함한 튜브(2)를 모방 절삭하는 모방 절삭 방법에 있어서,
   상기 튜브(2)를 헐렁하게 수용하기 위한 통로(A)를 형성하기 위해 각각의 회전축(6)을 포함한 하나 이상의 쌍(4)의 대향 롤(5)을 배치하는 단계,
   상기 회전축(6)에 실질적으로 교차하는 상기 튜브의 상기 종방향 축(3)을 가진 상기 통로(A) 내에 상기 튜브(2)를 삽입하는 단계,
   상기 측벽(8)과 접촉한 후 상기 롤(5)이 상기 측벽(8)을 서서히 가압하면서 상기 롤(5)을 상기 종방향 축(3)에 대해 반경방향으로 이동시키는 단계, 및
   상기 튜브(2)를 축방향을 따라 전후방으로 이동시키는 단계
   를 포함하며,
   상기 롤(5)의 상기 반경방향 이동 및 상기 튜브(2)의 상기 축방향 전후방 이동은 동시에 발생되는,
   모방 절삭 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 튜브(2)의 상기 종방향 축(3)을 중심으로 상기 튜브(2)를 전후방으로 회전시키는 단계를 추가로 포함하며,
   상기 회전 운동 및 상기 축방향 이동은 조합되어, 나선형 운동을 발생시키는, 모방 절삭 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전 운동은 상기 축방향 전후방 이동과 동시에 발생되는, 모방 절삭 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   다수 쌍(4)의 롤(5)이 제공되며, 상기 튜브(2)의 상기 종방향 축(3)을 중심으로 소정의 각도를 이루며 서로 오프셋되고,
   모든 쌍(4)의 롤(5)에 대해 동일한 반경방향 이동이 발생되는, 모방 절삭 방법.
5. 제4항에 있어서,
   둘 이상의 쌍(4)의 롤(5)이 성형 다이(7)를 형성하도록 배열되는, 모방 절삭 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 롤(5)은 구동되고, 상기 튜브(2)는 상기 롤(5)에 의해 축방향을 따라 이동되며, 상기 롤(5)을 역회전시킴으로써 축방향을 따라 전후방으로 이동되는, 모방 절삭 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 통로(A)를 다시 형성하기 위해 상기 롤(5)를 상기 튜브(2)로부터 반경방향으로 멀어지게 하는 단계, 및 모방 절삭된 튜브(2)를 상기 통로(A)로부터 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 모방 절삭 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 축방향 전후방 이동은 길이가 상기 튜브(2)의 길이(L)보다 더 짧고, 상기 튜브(2)의 소정의 부분을 포함하는, 모방 절삭 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 소정의 부분은 중심부인, 모방 절삭 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 부분은 연속하는 둘 이상의 개별 종속부를 포함한, 모방 절삭 방법.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤(5)의 상기 반경방향 이동 및 상기 튜브(2)의 상기 축방향 이동은 전자적으로 제어되는, 모방 절삭 방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

Images