KR101519365B1

KR101519365B1 - 파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법

Info

Publication number: KR101519365B1
Application number: KR1020150023017A
Authority: KR
Inventors: 최영완
Original assignee: 거성 이.엔.지 주식회사
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2015-05-13

Abstract

본 발명의 파이프 티 성형장치는 성형하기 위해 타원형 성형홀이 형성된 파이프가 올려지며, 성형할 상기 파이프의 직경과 성형홀의 크기에 따라 교체되는 하부금형과; 상기 하부금형 위에 로딩된 상기 파이프의 내부로 이동되어 상기 성형홀에 안착되고, 상기 하부금형의 하부로 일정 깊이 삽입되어 상기 파이프의 타원형 성형홀 부분을 성형하며, 상기 성형홀의 크기에 따라 교체되는 상부금형과; 상기 상부금형을 상기 하부금형 위에 로딩된 상기 파이프의 내부로 이동시키는 상부금형 이동장치부와; 상기 상부금형과 결합되어 상기 상부금형을 상기 하부금형의 하부로 내려 상기 파이프의 타원형 성형홀 부분을 인발하여 티의 분기부로 만드는 인발유압실린더부와; 상기 상부금형 이동장치부와 인발유압실린더부 및 하부금형에 유압을 공급하는 유압유니트와; 상기 하부금형이 고정되며, 상기 상부금형 이동장치부, 인발유압실린더부 및 터닝롤러장치부가 설치되는 프레임부로 구성되며, 추가로 상기 파이프의 높이와 위치를 이동시키며 상기 파이프의 타원형 성형홀이 하부 센터에 오도록 상기 파이프를 회전시켜 상기 파이프를 하부금형 위에 위치하도록 하는 터닝롤러장치부와; 상기 인발유압실린더부에서 인발작업 후 상기 티의 분기부의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정하는 교정장치부가 더 구성될 수도 있으며, 성형방법은 금형준비단계인 제 1단계와; 성형용 파이프 준비단계인 제 2단계와; 성형용 파이프 하부금형 위 로딩단계인 제 3단계와; 상부금형 이동 및 위치 설정단계인 제 4단계와; 상부금형 셋팅단계인 제 5단계와; 성형단계인 제 6단계와; 교정단계인 제 7단계와; 파이프 티 완성단계인 제 8단계로 구성된다.
본 발명의 파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법에 따르면 양산품이 없는 중대형 파이프에 사용되는 티를 다양한 분기사이즈로 성형하여 쉽게 제작할 수 있어 단조품보다 제작비가 저렴하고, 파이프의 분기부에 피팅을 사용하므로 배관라인의 강도가 보장되고, 누설 등의 하자를 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법{Pipe T Molding Machine and Molding Method of Pipe Thereof}

본 발명은 파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직경 350~2000mm의 중대형 파이프로 양산품이 없는 티(Tee)를 제작하기 위하여 성형하는 성형장치 및 이를 이용한 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 강관이나 용접이 가능한 비철금속의 중대형 배관라인에서 일정 직경의 크기로 분기할 때는 단조로 제작된 티(Tee)를 사용하여야 하나 중 대형의 파이프에는 분기사이즈가 다양하므로 티를 양산할 수 없는 문제점이 있어, 메인파이프에 구멍을 뚫어 분기라인을 용접하고 보강패드를 대는 방법으로 분기를 행하고 있으나 분기부분의 강도가 약하고, 누설 등의 하자가 많이 발생하는 문제점이 있다.

배관라인에 사용하는 파이프를 금형을 이용하여 파이프의 성형홀을 인발 성형방법으로 티를 제작하는 방법이 통용되고 있으나 성형부분의 강도나 균등한 인발이 되지 않는 문제점이 발생하였다.

등록특허 10-1225509로 게시된 강관 파이프 인발장치는 가공을 위한 강관 소재의 이동 경로를 형성하는 테이블과; 상기 테이블에 구비되며, 상기 강관 소재가 통과되면서 인발 가공되는 금형 다이; 상기 테이블의 일측 단부에 구비되며, 가공을 위해 안착되는 상기 강관 소재의 길이에 대응하여 상기 테이블을 따라 이동하여 상기 강관 소재의 후단과 접하며, 상기 강관 소재를 상기 금형 다이 후방에서 밀어 주는 가변 가압부; 상기 가압부와 상기 금형 다이 사이의 상기 테이블 상에 형성되며, 인발 가공을 위한 소재가 안착되는 소재 로딩부; 및 상기 금형 다이에서 상기 테이블의 타측 단부까지의 영역에 형성되며, 상기 금형 다이를 통과한 강관 소재를 클램핑하여 당기는 제품 취출부를 포함하며, 상기 가변 가압부는, 상기 테이블을 따라 연장되는 대차 가이드와; 상기 대차 가이드에 안착되어 상기 대차 가이드를 따라 이동하며, 상기 강관 소재를 금형 다이 측으로 밀어 주는 푸쉬 실린더가 구비된 가압 대차와; 상기 테이블에 구비되며, 상기 가압 대차를 이동시키는 구동장치를 포함하여 구성되나 본 발명과는 파이프 이동방법이나 금형 이동방법이 상이하며 파이프 티를 제작하는 성형장치는 아니다.

공개특허 10-2010-0019017로 게시된 강관 파이프 인발장치는 강관 파이프의 이동을 안내하는 이송테이블과, 상기 이송테이블에 설치되어 강관 파이프를 인발하는 플러그가 장착된 다이스블럭과, 상기 다이스블럭으로 강관 파이프를 통과시켜 강관 파이프를 인발하는 것으로, 강관 파이프 이송테이블과, 상기 이송테이블에 설치된 드라이브 가이드와, 상기 이송테이블의 드라이브 가이드를 따라 이동 가능하도록 탑재되어 상기 다이스블럭으로부터 강관 파이프를 인발하는 파이프 클램퍼를 구비하는 인발대차와, 상기 인발대차를 드라이브 가이드를 따라 이동시키기 위하여 상기 인발대차와 로드를 통해 결합된 유압실린더로 이루어지나 본 발명과는 파이프 이동방법이나 금형 이동방법이 상이하며 파이프 티를 제작하는 성형장치는 아니다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 강관이나 용접이 가능한 비철금속의 직경 350~2000mm의 중대형 파이프로 양산품이 없는 티(Tee)를 상부금형과 하부금형을 이용하여 인발 성형으로 제작하며, 인발 성형 시 상기 파이프와 상부금형은 대형이고 무게가 많이 나가므로 인력이 들지 않고 핸드링할 수 있는 장치를 가진 파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법을 제공함에 있다.

본 발명의 파이프 티 성형장치는 성형하기 위해 타원형 성형홀이 형성된 파이프가 올려지며, 성형할 상기 파이프의 직경과 성형홀의 크기에 따라 교체되는 하부금형과; 상기 하부금형 위에 로딩된 상기 파이프의 내부로 이동되어 상기 성형홀에 안착되고, 상기 하부금형의 하부로 일정 깊이 삽입되어 상기 파이프의 타원형 성형홀 부분을 성형하며, 상기 성형홀의 크기에 따라 교체되는 상부금형과; 상기 상부금형을 상기 하부금형 위에 로딩된 상기 파이프의 내부로 이동시키는 상부금형 이동장치부와; 상기 상부금형과 결합되어 상기 상부금형을 상기 하부금형의 하부로 내려 상기 파이프의 타원형 성형홀 부분을 인발하여 티의 분기부로 만드는 인발유압실린더부와; 상기 상부금형 이동장치부와 인발유압실린더부 및 하부금형에 유압을 공급하는 유압유니트와; 상기 하부금형이 고정되며, 상기 상부금형 이동장치부, 인발유압실린더부 및 터닝롤러장치부가 설치되는 프레임부로 구성된다.

상기 성형장치는 추가로 상기 파이프의 높이와 위치를 이동시키며 상기 파이프의 타원형 성형홀이 하부 센터에 오도록 상기 파이프를 회전시켜 상기 파이프를 하부금형 위에 위치하도록 하는 터닝롤러장치부와; 상기 인발유압실린더부에서 인발작업 후 상기 티의 분기부의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정하는 교정장치부가 더 구성될 수도 있다.

상기 하부금형은 상기 파이프가 올려져 인발 시 상기 파이프가 균일하게 인발하중을 받도록 하기 위하여 파이프를 반으로 쪼개 놓아 윗부분이 오픈된 상기 파이프와 동일한 크기의 반원통 형상이며, 중앙부에 인발 시 상기 상부금형이 하부로 내려갈 수 있도록 내면이 상기 상부금형과 동일한 형상인 금형삽입구가 형성된 새들부와; 내부로 상기 인발유압실린더부의 피스톤로드부가 통과하며, 상기 새들부의 오프닝의 하부에 용접결합되어 수직으로 형성된 원통형상의 하부금형 원통부로 구성된다.

상기 하부금형 원통부의 하부에는 상기 프레임부에 고정시키기 위하여 프레임 결합플랜지가 형성되고, 상기 새들부의 일단에는 상기 성형홀이 센터가 위치하도록 상기 파이프를 움직이지 못하게 고정시키는 유압잭이 형성된다.

상기 상부금형은 원추형상으로, 외형을 이루는 외벽과; 내부 중심에 형성되고 상기 인발유압실린더부의 피스톤로드부가 통과하는 센터홀이 있는 센터파이프와; 상기 상부금형의 외벽과 상기 센터파이프 결합시켜 서로의 강도를 보강하는 4개의 보강벽으로 구성되며, 상기 센터파이프에는 상기 상부금형을 이동할 때 상기 상부금형 이동장치부와 결합을 위한 클램프삽입홈이 형성된다.

상기 상부금형 이동장치부는 상기 상부금형을 상기 하부금형에 놓여진 파이프의 내부로 이동시키기 위해 상기 상부금형의 높이를 조정하는 금형 상하높이조절 유압장치와; 상기 상부금형을 상기 하부금형에 놓여진 파이프의 내부로 넣기 위하여 이동시키거나 상기 파이프의 내부에서 배출시키기 위하여 상기 상부금형을 좌우로 이동시키는 로드좌우이송장치와; 상기 로드좌우이송장치의 말단에 설치되어 상기 상부금형을 잡아주거나 풀어주는 상부금형 유압클램프장치와; 상기 금형 상하높이조절 유압장치와 로드좌우이송장치를 가이드 해주어 수직운동과 좌우운동을 원활히 할 수 있게 하는 가이드프레임부로 구성된다.

상기 터닝롤러장치부는 성형할 상기 파이프가 올려지고 상기 파이프에 형성된 타원형 성형홀이 하부 중앙에 위치하도록 원주방향으로 회전시키는 파이프 회전장치부와; 상기 파이프의 높이를 상기 하부금형의 새들부 위로 올릴 수 있도록 파이프의 높이를 조절하는 파이프 높이조정장치부와; 상기 파이프를 상기 하부금형 측으로 직선으로 밀어주어 상기 하부금형 위에 위치하도록 하는 파이프 이송장치부로 구성된다.

상기 인발유압실린더부는 상기 프레임부에 고정 설치되며 유압이 인출입하는 몸체가 되는 실린더부와; 상기 실린더부의 유압에 의해 직선 행정운동을 하는 피스톤로드부로 구성되며, 상기 피스톤로드부의 말단에는 상기 상부금형과의 결합을 위해 반으로 분리되는 결합링이 끼워지는 금형결합홈이 형성되는 구조이다.

파이프 티 성형장치를 이용한 성형방법은 성형할 파이프에 맞는 상기 상부금형과 하부금형을 준비하고, 상기 하부금형을 상기 프레임부에 고정시키는 금형준비단계인 제 1단계와; 성형할 파이프를 필요 시 일정 길이로 절단하고, 절단된 파이프에 타원형 성형홀을 형성시켜 성형용 파이프를 제작하는 성형용 파이프 준비단계인 제 2단계와; 상기 성형용 파이프를 상기 터닝롤러장치부에 로딩시켜 높이와 위치와 방향을 조정하여 상기 하부금형 위에 올려놓는 성형용 파이프 하부금형 위 로딩단계인 제 3단계와; 성형할 크기에 맞게 상기 상부금형을 선택하고, 선택된 상부금형을 상기 상부금형 이동장치부의 유압클램핑장치로 집고, 상기 금형 상하높이조절 유압장치와 로드좌우이송장치를 이용하여 상기 상부금형을 상기 성형용 파이프 내부의 성형홀에 위치시키며, 상기 유압클램핑장치를 해제한 후 상기 로드좌우 이송장치를 원위치로 이동시키는 상부금형 이동 및 위치 설정단계인 제 4단계와; 상기 인발유압실린더부의 피스톤로드부를 상부로 올려 상기 상부금형과 피스톤로드부를 결합시키는 상부금형 셋팅단계인 제 5단계와; 상기 인발유압실린더부를 하측으로 작동하여 분기부을 형성시켜 T 형상으로 성형하는 성형단계인 제 6단계와; 상기 상부금형과 피스톤로드부를 결합 해제하고, 상기 상부금형 이동장치부를 작동하여 상기 상부금형를 파이프 티 내부에서 외부로 이동시킨 후, 성형 완료된 파이프 티를 교정작업대에 이동시켜 상기 인발유압실린더부에서 인발작업 후 상기 티의 분기부(91)의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정장치부에서 교정하는 교정단계인 제 7단계와; 교정완료 후 상태를 확인하고 이상이 없을 시 적재시키는 파이프 티 완성단계인 제 8단계로 구성된다.

상기 제 2단계는 성형할 파이프를 작업대에 올려 필요한 일정 길이로 절단하는 파이프 절단단계인 제 2-1단계와; 일정 길이로 절단된 파이프에 타원형 성형홀을 형성시키는 성형홀 형성단계인 제 2-2단계로 구성된다.

상기 제 3단계는 상기 성형용 파이프를 상기 터닝롤러장치부에 로딩시키는 성형용 파이프 로딩단계인 제 3-1단계와; 로딩된 상기 파이프의 높이를 파이프 높이조정장치부로 상기 하부금형에 얹혀놓을 수 있는 높이로 높이를 변경시키는 파이프 높이변경단계인 제 3-2단계와; 로딩된 상기 파이프의 성형홀이 하부 센터에 위치하도록 상기 파이프를 파이프 회전장치부로 회전시키는 파이프 회전단계인 제 3-3단계와; 로딩된 상기 파이프를 상기 하부금형의 센터와 상기 파이프의 성형홀의 센터가 일치하도록 파이프 이송장치부로 이송시키는 파이프 이송단계인 제 3-4단계로 구성된다.

상기 4단계는 성형할 크기에 맞게 상기 상부금형을 선택하여 금형거치대 위에 올려 놓는 상부금형 준비단계인 제 4-1단계와; 상기 유압클램프장치를 이용하여 상기 상부금형을 집는 상부금형 글램핑단계인 제 4-2단계와; 상기 상부금형을 금형 상하높이조절 유압장치를 이용하여 상기 파이프의 내부로 삽입시킬 수 있는 높이까지 올리는 상부금형 상승단계인 제 4-3단계와; 상승된 상기 상부금형을 상기 로드좌우이송장치를 이용하여 상기 파이프의 성형홀 센터까지 이송시키는 상부금형 이송단계인 제 4-4단계와; 상기 상부금형을 금형 상하높이조절 유압장치를 이용하여 상기 파이프의 성형홀에 내려놓는 상부금형 안착단계인 제 4-5단계와; 상기 상부금형에서 상기 유압클램핑장치를 해제시키고 상기 로드좌우이송장치를 이용하여 상부금형 이동장치부를 일정 위치에 대기 시키는 상부금형 이동장치 대기단계인 제 4-6단계로 구성된다.

상술한 파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법으로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법에 따르면 양산품이 없는 중대형 파이프에 사용되는 티를 다양한 분기사이즈로 성형하여 쉽게 제작할 수 있어 단조품보다 제작비가 저렴하고, 파이프의 분기부에 피팅을 사용하므로 배관라인의 강도가 보장되고, 누설 등의 하자를 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 전체 정면도
도 2는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 전체 평면도
도 3은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 파이프 사시도
도 4는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 성형완료 파이프 티 실물 사진
도 5는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 상부금형 개략도
도 6은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 하부금형 개략도
도 7은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 하부금형 및 상부금형을 피스톤로드부에 결합한 도면
도 8은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 상부금형 이동장치부 개략도
도 9는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 유압클램프 장치 사시도 및 정면도
도 10은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 인발유압실린더부 정면도
도 11은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 전체 개략도
도 12는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 측면도
도 13은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 정면도
도 14는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 평면도
도 15는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 교정장치부 개략도
도 16는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 교정작업 상태도
도 17은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 티의 교정작업 전후 비교도
도 18는 본 발명의 파이프 티 성형장치를 이용한 성형방법 순서도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "파이프 티 성형장치 및 이를 이용한 성형방법"에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 전체 정면도이며, 도 2는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 전체 평면도이고, 도 3은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 파이프 사시도이며, 도 4는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 성형완료 파이프 티 실물 사진이고, 도 5는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 상부금형 개략도이며, 도 6은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 하부금형 개략도이고, 도 7은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 하부금형 및 상부금형을 피스톤로드부에 결합한 도면이며, 도 8은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 상부금형 이동장치부 개략도이고, 도 9는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 유압클램프 장치 사시도 및 정면도이며, 도 10은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 인발유압실린더부 정면도이고, 도 11은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 전체 개략도이며, 도 12는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 측면도이고, 도 13은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 정면도이며, 도 14는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 터닝롤러장치부 평면도이고, 도 15는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 교정장치부 개략도이며, 도 16는 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 교정작업 상태도이고, 도 17은 본 발명의 파이프 티 성형장치에 따른 티의 교정작업 전후 비교도이며, 도 18는 본 발명의 파이프 티 성형장치를 이용한 성형방법 순서도이다.

도 1과 도 2에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 성형장치(A)는 일정 길이로 절단된 파이프나 기본적인 길이(4m, 6m, 8m, 10m 등)로 나온 파이프를 이용하여 관로에 있어서 분기되는 부분에 사용하는 티(Tee)를 성형하여 제작하는 것으로, 강관이나 용접이 가능한 비철금속의 직경 350~2000mm의 중대형 파이프로 양산품이 없는 티(Tee)를 제작하기 위하여 성형하는 장치이다.

상기 성형장치(A)는 성형하기 위해 타원형 성형홀(81)이 형성된 파이프(8)가 올려지며, 성형할 상기 파이프(8)의 직경과 성형홀(81)의 크기에 따라 교체되는 하부금형(1)과; 상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동되어 상기 성형홀(81)에 안착되고, 상기 하부금형(1)의 하부로 일정 깊이 삽입되어 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 성형하며, 상기 성형홀(81)의 크기에 따라 교체되는 상부금형(2)과; 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키는 상부금형 이동장치부(3)와; 상기 상부금형(2)과 결합되어 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)의 하부로 내려 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 인발하여 티(9)의 분기부(91)로 만드는 인발유압실린더부(4)와; 상기 상부금형 이동장치부(3), 인발유압실린더부(4) 및 하부금형(2)에 유압을 공급하는 유압유니트(6)와; 상기 하부금형(1)이 고정되며, 상기 상부금형 이동장치부(3), 인발유압실린더부(4) 및 터닝롤러장치부(5)가 설치되는 프레임부(7)로 구성된다.

상기 성형장치(A)는 상기 파이프(8)가 인력으로 핸드링 할 수 없는 크기 일 때, 상기 파이프(8)의 높이와 위치를 이동시키며 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81)이 하부 센터에 오도록 상기 파이프(8)를 회전시켜 상기 파이프(8)를 상기 하부금형(1) 위에 위치하도록 하는 터닝롤러장치부(5)가 추가로 구성될 수도 있다.

상기 파이프(8)의 직경이 500mm 이상일 때는 인력으로 하부금형 위에 올려 밀어 넣어가 센터는 핸드링을 하기 어려우므로 상기 터닝롤러장치부(5)가 필요한다.

상기 교정장치부(10)는 도 1과 도 2의 전체도에 미도시되었으나 본 발명의 구성요소에 포함될 수 있으며, 상세한 도면은 도 15 내지 도 17에서 설명한다.

상기 유압유니트(6)과 프레임부(7)은 공지의 기술이므로 본 발명에서는 생략한다.

상기 성형장치(A)에는 상기 상부금형 이동장치부(3)와, 인발유압실린더부(4)와, 터닝롤러장치부(5) 및 유압유니트(6)를 운전하고 제어할 수 있는 제어부가 포함된다.

본 발명의 파이프 티 성형장치에 따르면 양산품이 없는 중대형 파이프에 사용되는 티를 다양한 분기사이즈로 성형하여 쉽게 제작할 수 있어 단조품보다 제작비가 저렴하고, 파이프의 분기부에 피팅을 사용하므로 배관라인의 강도가 보장되고, 누설 등의 하자를 줄일 수 있는 장점이 있다..

도 3에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 파이프 티 성형장치에 사용하는 상기 파이프(8)는 일정 길이로 절단된 파이프나, 기본적인 길이(4m, 6m, 8m, 10m 등)로 나온 파이프를 이용하며, 분기되는 부분을 위해 타원 형상의 상기 성형홀(81)이 형성된다.

상기 성형홀(81)이 타원 형상이어야 하는 이유는 길이 방향으로 적게 늘어나고 원주방향이 많이 늘어나므로 인발을 위해서는 길이 방향으로 타원형이 되어야만 상기 파이프(8)에 일정한 스트레스를 받아 강도 상 약한 부분이 없이 고른 강도를 유지하므로 일부분에서 압력을 받을 때 찢어지는 등의 하자가 발생하지 않는다.

도 4는 타원형의 성형홀(81)이 형성된 상기 파이프(8)를 이용하여 성형완료된 파이프 티 실물 사진으로, 일정 길이로 절단한 단관을 이용하여 제작하였다.

도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 상부금형(2)는 상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동되어 상기 성형홀(81)에 안착되고, 상기 하부금형(1)의 하부로 일정 깊이 삽입되어 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 성형하며, 상기 성형홀(81)의 크기에 따라 교체된다.

상기 상부금형(2)은 하부의 일정 두께가 평평한 반구 형상으로, 외형을 이루는 외벽(21)과; 내부 중심에 형성되고 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)가 통과하는 센터홀(221)이 있는 센터파이프(22)와; 상기 외벽(21)과 센터파이프(22) 결합시켜 서로의 강도를 보강하는 4개의 보강벽(23)으로 구성된다.

상기 상부금형(2)은 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42) 말단에 형성된 금형결합홈(421)에 결합링(422)가 끼워져 결합되며, 상기 상부금형(2)이 하부로 하중을 받더라도 상기 결합링(422)에 의해 결합이 해제되지 않는다.

상기 상부금형(2)은 반구 형상이어야 상기 인발유압실린더부(4)와 결합되어 아래로 당겼을 때 상기 성형홀(81)이 원형으로 만들어진다.

상기 센터파이프(22)에는 상기 상부금형(2)을 이동할 때 상기 상부금형 이동장치부(3)와 결합을 위한 클램프삽입홈(222)이 형성된다.

상기 클램프삽입홈(222)은 상기 센터파이프(22)의 내부 원주 360도 전체에 형성되어 상부금형 결합돌기(3312)가 어느 위치에 있더라고 쉽게 삽입될 수 있도록 형성되며, 상기 상부금형 결합돌기(3312)의 단면과 동일한 형상으로 홈이 파여져야 한다.

상기 클램프삽입홀(222)에 유압에 의해 유압클램프(331)가 옆으로 벌어져 상기 상부금형 결합돌기(3312)가 삽입된다.

상기 보강벽(23)의 상부에는 상기 상부금형(2)을 유압클램프장치(331)를 사용하지 않고 옮길 때를 대비하여 아이볼트를 삽입하여 체결할 수 있는 2개 또는 4개의 아이볼트홀(231)이 대칭되게 형성된다.

도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 하부금형(1)은 성형하기 위해 타원형 성형홀(81)이 형성된 파이프(8)가 올려지며, 성형할 상기 파이프(8)의 직경과 성형홀(81)의 크기에 따라 교체되는 것으로, 상기 파이프(8)가 올려져 인발 시 상기 파이프(8)가 균일하게 인발하중을 받도록 하기 위하여 파이프를 반으로 쪼개 놓아 윗부분이 오픈된 상기 파이프(8)와 동일한 크기의 반원통 형상이며, 중앙부에 인발 시 상기 상부금형(2)이 하부로 내려갈 수 있도록 내면이 상기 상부금형(2)과 동일한 형상인 상부금형삽입구(111)가 형성된 새들부(11)와; 내부로 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)가 통과하며, 상기 새들부(11)의 하부에 용접 또는 플랜지로 결합되어 수직으로 형성된 원통형상의 하부금형 원통부(12)로 구성된다.

상기 새들부(11)와 하부금형 원통부(12)가 플랜지로 결합될 때에는 성형할 상기 파이프(8)의 크기나 성형홀(81)이 변경될 때 상기 하부금형(1) 전체를 교체하지 않아도 상부의 상기 새들부(11)만 교체하면 되므로 작업시간을 줄일 수 있으며, 이런 플랜지 결합은 대형 사이즈일 때가 더 편리하고 유용하다.

상기 하부금형 원통부(12)의 하부에는 상기 프레임부(7)에 고정시키기 위하여 프레임 결합플랜지(121)가 형성된다.

상기 프레임 결합플랜지(121)에는 상기 프레임부(7)과 볼트 결합을 위한 다수 개의 프레임부 결합홀(1211)이 형성된다.

상기 새들부(11)의 일단에는 인발 시 상기 성형홀(81)이 항상 센터가 위치하도록 상기 파이프를 움직이지 못하게 고정시키는 유압잭(112)이 설치된다.

도 7은 상기 하부금형(1) 및 상부금형(2)을 피스톤로드부(42)에 결합하여 약간 위로 올린 가상 도면으로, 실제의 상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)의 결합작업은 상기 상부금형(2)를 성형할 상기 파이프(8)의 성형홀(81) 위에 올려놓고 시행한다.

상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)의 결합 방법은 상기 인발유압실린더부(4)를 가동하여 상기 피스톤로드부(42)의 금형결합홈(421)의 하부가 상기 상부금형(2) 상단과 일치하도록 유압을 작동시켜 상기 피스톤로드부(42)를 상승시킨 후, 2개로 나누어진 상기 결합링(422)을 각각 상기 센터파이프(22)의 상단에 올려놓아 두개를 맞추고, 상기 유압을 작동시켜 상기 피스톤로드부(42)를 하강시켜 상기 금형결합홈(421)의 상부가 상기 결합링(422)의 상부와 맞닿도록 하면 된다.

도 8에 도시되어 있는 것 같이 상기 상부금형 이동장치부(3)는 상기 프레임부(7)의 금형거치대(71)에 올려져 있는 상기 상부금형(2)을 유압클램프(331)로 클램핑하여 상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키는 역할을 한다.

상기 상부금형 이동장치부(3)는 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키기 위해 상기 상부금형(2)의 높이를 조정하는 금형 상하높이조절 유압장치(31)와; 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 넣기 위하여 이동시키거나 상기 파이프(8)의 내부에서 배출시키기 위하여 상기 상부금형(2)을 좌우로 이동시키는 로드좌우이송장치(32)와; 상기 상부금형(2)을 이동하기 위하여 상기 로드좌우이송장치(32)의 말단에 설치되어 상기 상부금형(2)을 잡아주거나 풀어주는 상부금형 유압클램프장치(33)와; 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)와 로드좌우이송장치(31)를 가이드 해주어 수직운동과 좌우운동을 원활히 할 수 있게 하는 가이드프레임부(34)로 구성된다.

상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)는 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키기 위해 상기 상부금형(2)의 높이를 조정하는 장치로서, 상기 로드좌우이송장치(32) 전체를 상기 가이드프레임부(34)를 따라 유압실린더의 피스톤로드를 유압으로 올리거나 내려 상기 상부금형(2)의 높이를 조정한다.

상기 로드좌우이송장치(32)는 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 넣기 위하여 이동시키거나 상기 파이프(8)의 내부에서 배출시키기 위하여 상기 상부금형(2)을 좌우로 이동시키는 역할을 하며, 이송로드(321)의 말단에 상기 상부금형(2)를 유압으로 집을 수 있는 유압클램프장치(33)가 설치되며, 랙크와 피니어으로 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 좌우로 이동할 수 있게 하는 원리이고, 랙크(3211)가 설치된 이송로드(321)와, 상기 랙크(3211)를 움직이는 피니언기어(3222)가 결합된 감속기(3221)가 포함된 전동모터(322)로 구성된다.

상기 유압클램프장치(33)는 상기 상부금형(2)을 이동하기 위하여 상기 로드좌우이송장치(32)의 말단에 설치되어 상기 상부금형(2)을 잡아주거나 풀어주는 역할을 하며, 직접 상기 상부금형(2)의 내부에 삽입되어 결합되는 유압클램프(331)와; 상기 유압클램프(331)가 설치되며, 상기 유압클램프(331)와 로드좌우이송장치(32)의 말단을 결합시키주는 클램프 설치프레임(332)로 구성된다.

상기 가이드프레임부(34)는 4개의 가이드프레임으로 구성되어 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)가 상하로 이동할 수 있게 하고, 상기 로드좌우이송장치(32)는 좌우로 이동할 수 있게 하여 상기 상부금형(2)를 필요한 정확한 위치로 이동할 수 있게 보조하며, 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)는 지면에서 일정 높이가 필요하므로 상기 프레임부(7) 위에 설치된다.

도 9에 도시되어 있는 것 같이 상기 유압클램프장치(33)는 상기 상부금형(2)을 이동하기 위하여 상기 로드좌우이송장치(32)의 말단에 설치되어 상기 상부금형(2)을 잡아주거나 풀어주는 역할을 하며, 직접 상기 상부금형(2)의 내부에 삽입되어 결합되는 유압클램프(331)와; 상기 유압클램프(331)가 설치되며, 상기 유압클램프(331)와 로드좌우이송장치(32)의 말단을 결합시키주는 클램프 설치프레임(332)로 구성된다.

상기 클램프 설치프레임(332)의 하부에는 이동바(3321)이 형성되어 상기 유압클램프(331)와 삽입할 수 있게 한다.

상기 유압클램프(331)는 대칭되는 2개로 분리되어 유압에 의해 좁혀졌다 넓혀졌다 할 수 있어, 좁혀졌을 때는 상기 상부금형의 센터홀(221) 내부로 삽입될 수 있게 되며, 삽입 후 넓혀지면 상기 클램프 삽입홈(222) 내부로 상부금형 결합돌기(3312)가 삽입되어 상기 상부금형(2)을 이동할 수 있게 클램핑한다.

상기 유압클램프(331)에는 상기 이동바(3321)가 삽입되어 상기 클램프 설치프레임(332)과 결합되는 이동바 삽입구(3311)와, 상기 클램프 삽입홈(222) 내부로 삽입되는 상부금형 결합돌기(3312)와, 상기 클램프 설치프레임(332)과 볼트 결합을 위한 결합프레임 결합홀(3313)이 형성된다.

도 10에 도시되어 있는 것 같이 상기 인발유압실린더부(4)는 상기 상부금형(2)과 결합되어 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)의 하부로 내려 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 인발하여 티(9)의 분기부(91)로 만드는 역할을 하며, 상기 프레임부(7)에 고정 설치되며 유압이 인출입하는 몸체가 되며, 유압에 의해 인발하는 힘을 주는 실린더부(41)와; 상기 실린더부(41)의 유압에 의해 직선 행정운동을 하는 피스톤로드부(42)로 구성된다.

상기 피스톤로드부(42)의 말단에는 상기 상부금형(2)과의 결합을 위해 반으로 분리되는 결합링(422)이 끼워지는 금형결합홈(421)이 형성되는 구조이다.

상기 결합링(422)는 상기 상부금형(2)과의 결합을 위해 반으로 분리되는 인발 시 하중을 견딜 수 있는 일정 두께를 가진 2개의 반링으로 구성된다.

상기 실린더부(41)에는 2개소의 유압입출구(411)가 형성되며, 하부에 형성된 상기 유압입출구(411)는 상기 상부금형(2)와의 결합을 위해 위로 올릴 때 사용하며, 상부에 형성된 상기 유압입출구(411)는 인발 시 하부로 상기 상부금형(2)를 아래로 내릴 때 사용한다.

상기 실린더부(41)에는 상기 프레임부(7)과 결합을 위한 프레임부 결합홀(412)와, 실린더 커버를 실린더 커버 결합볼트(413)로 결합하기 위한 실린더커버 결합홀(414)이 형성된다.

도 11 내지 도 14에 도시되어 있는 것 같이 상기 터닝롤러장치부(5)는 상기 파이프(8)가 인력으로 핸드링 할 수 없는 크기 일 때, 상기 파이프(8)의 높이와 위치를 이동시키며 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81)이 하부 센터에 오도록 상기 파이프(8)를 회전시켜 상기 파이프(8)를 상기 하부금형(1) 위에 위치하도록 하는 역할을 한다.

상기 터닝롤러장치부(5)는 성형할 상기 파이프(8)가 올려지고 상기 파이프(8)에 형성된 타원형 성형홀(81)이 하부 중앙에 위치하도록 원주방향으로 회전시키는 파이프 회전장치부(51)와; 상기 파이프(8)의 높이를 상기 하부금형(2)의 새들부(11) 위로 올릴 수 있도록 상기 파이프(8)의 높이를 조절하는 파이프 높이조정장치부(52)와; 상기 파이프(8)를 상기 하부금형(2) 측으로 직선으로 밀어주어 상기 하부금형(2) 위에 위치하도록 하는 파이프 이송장치부(53)로 구성된다.

상기 파이프 회전장치부(51)는 성형할 상기 파이프(8)가 올려지고 상기 파이프(8)에 형성된 타원형 성형홀(81)이 하부 중앙에 위치하도록 원주방향으로 회전시키는 역할을 하며, 상기 드라이브 롤러(5111)와 아이들 롤러(5112)로 구성된 터닝롤러부(511)와; 상기 터닝롤러부(511)를 회전시키는 터닝롤러 회전축부(512)와; 상기 터닝롤러 회전축부(512)에 회전력을 주는 터닝롤러 회전모터 및 감속부(513)와; 상기 터닝롤러부(511)이 설치되는 가이드프레임(514)로 구성된다.

상기 파이프 높이조정장치부(52)는 높이조정 회전모터 및 감속부(521)과 높이조정 가이드랙크과 기어(522)로 구성되어, 높이조정 가이드랙크와 기어(522)가 상기 상기 상기 드라이브 롤러(5111)와 아이들 롤러(5112)에 결합되어 있어, 상기 상기 드라이브 롤러(5111)와 아이들 롤러(5112)의 간격을 조절하면 상기 파이프(8)의 높이를 조정한다.

상기 드라이브 롤러(5111)와 아이들 롤러(5112)의 간격이 좁아지면 위에 있는 상기 파이프(8)의 높이가 위로 올라가고, 상기 드라이브 롤러(5111)와 아이들 롤러(5112)의 간격이 넓어지면 상기 파이프(8)의 높이가 아래로 내려간다.

상기 파이프 이송장치부(53)는 회전력을 주는 이송장치 회전모터 및 감속부(531)와, 이송장치 회전축(5320와, 이송장치 가이드랙크과 기어(533)으로 구성되어 상기 파이프 회전장치부(51)와 파이프 높이조정장치부(52) 두 장치 다 전후로 이동시켜 상기 파이프 회전장치부(51)의 위에 로딩되어 있는 상기 파이프(8)를 이동시킨다.

도 15와 도 16에 도시되어 있는 것 같이 상기 교정장치부(10)는 상기 인발유압실린더부(4)에서 인발작업 후 상기 티(9)의 분기부(91)의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정하는 역할을 한다.

상기 교정장치부(10)는 상기 티(9)의 분기부(91)의 내경에 접하여 교정작업 시 상기 티(9)가 밀리지 않게 고정시키며, 상기 티(9)의 내경의 반경과 동일한 곡률반경을 가지게 튀어나온 내경접합 고정부(101)와; 상기 내경접합고정부(101)와 한 쌍을 이루며, 전진운동과 후진운동을 하고, 상기 티(9)의 외경의 반경과 동일한 곡률반경을 가지게 내부로 들어간 외경접합 이동부(102)와; 유압에 의해 작동되며, 상기 외경접합 이동부(102)가 피스톤로드의 말단에 결합되어 상기 외경접합 이동부(102)를 상기 티(9)의 외경 쪽으로 밀어주어 구부러져 있는 부분을 펴주는 힘을 주는 실린더부(103)와; 상기 내경접합 고정부(101)와 실린더부(103)가 고정되고, 상기 외경접합이동부(102)의 이동부 가이드(1021)가 상부에 설치되는 교정작업대(104)로 구성된다.

교정작언은 성형 완료된 상기 티(9)를 이동시켜 교정작업대(104)에 올려놓고 상기 티(9)의 분기부(91)의 내경이 상기 내경접합고정부에 맞도록 상기 티(9)의 위치를 조정한 후, 실린더부(103)를 작동시켜 유압으로 상기 외경접합이동부(102)가 상기 분기부(91)의 말단부분을 펴며, 상기 티(9)를 장비로 회전시키면서 상술한 방법을 반복작업으로 상기 분기부(91)의 둘레를 다 교정할 때까지 계속한다.

도 17는 상기 티(9)의 분기부(91) 교정작업 전후 비교도로서, 위의 도면에서 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것이 아래의 도면에서 펴진 것을 알 수 있다.

도 18에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 파이프 티 성형장치를 이용한 성형방법은 강관이나 용접이 가능한 비철금속의 중대형 파이프로 양산품이 없는 티(Tee)(9)를 제작하기 위하여 성형하는 방법으로, 성형할 파이프(8)에 맞는 상기 상부금형(2)과 하부금형(1)을 준비하고, 상기 하부금형(1)을 상기 프레임부(7)에 고정시키는 금형준비단계인 제 1단계와; 성형할 파이프를 필요 시 일정 길이로 절단하고, 절단된 파이프에 타원형 성형홀(81)을 형성시켜 성형용 상기 파이프(8)를 제작하는 성형용 파이프 준비단계인 제 2단계와; 성형용 상기 파이프(8)를 상기 터닝롤러장치부(5)에 로딩시켜 높이와 위치와 방향을 조정하여 상기 하부금형(1) 위에 올려놓는 성형용 파이프 하부금형 위 로딩단계인 제 3단계와; 성형할 크기에 맞게 상기 상부금형(2)을 선택하고, 선택된 상기 상부금형(2)을 상기 상부금형 이동장치부(3)의 유압클램핑장치(33)로 집고, 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)와 로드좌우이송장치(32)를 이용하여 상기 상부금형을 성형용 상기 파이프(8) 내부의 성형홀(81)에 위치시키며, 상기 유압클램핑장치(33)를 해제한 후 상기 로드좌우이송장치(32)를 원위치로 이동시키는 상부금형 이동 및 위치 설정단계인 제 4단계와; 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)를 상부로 올려 상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)를 결합시키는 상부금형 셋팅단계인 제 5단계와; 상기 인발유압실린더부(4)를 하측으로 작동하여 분기부(91)을 형성시켜 T 형상으로 성형하는 성형단계인 제 6단계와; 상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)를 결합 해제하고, 상기 상부금형 이동장치부(3)를 작동하여 상기 상부금형(2)를 파이프 티 내부에서 외부로 이동시킨 후, 성형 완료된 파이프 티를 교정작업대(104)에 이동시켜 상기 인발유압실린더부(4)에서 인발작업 후 상기 티(9)의 분기부(91)의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정장치부(10)에서 교정하는 교정단계인 제 7단계와; 교정완료 후 상태를 확인하고 이상이 없을 시 적재시키는 파이프 티 완성단계인 제 8단계로 구성된다.

본 발명의 성형방법은 상술한 상기 성형장치(A)를 이용하는 것으로, 상기 성형장치(A)의 추가적인 설명은 중복이므로 생략한다.

상기 성형방법을 단계별로 설명하면 아래와 같다.

상기 제 1단계는 성형할 파이프(8)에 맞는 상기 상부금형(2)과 하부금형(1)을 준비하고, 상기 하부금형(1)을 상기 프레임부(7)에 고정시키는 금형준비단계이다.

상기 상부금형(2)과 하부금형(1)는 상기 파이프(8)의 관로 사이즈와, 티로 분기될 때의 분기부 사이즈에 따라 금형의 크기가 틀리므로 사이즈에 따라 맞는 금형을 선택해야만 정확한 사이즈의 티(9) 분기부(91)를 인발할 수 있다.

상기 제 2단계는 성형할 파이프를 필요 시 일정 길이로 절단하고, 절단된 파이프에 타원형 성형홀(81)을 형성시켜 성형용 상기 파이프(8)를 제작하는 성형용 파이프 준비단계이다.

상기 제 2단계는 성형할 파이프를 작업대에 올려 필요한 일정 길이로 절단하는 파이프 절단단계인 제 2-1단계와; 일정 길이로 절단된 상기 파이프(8)에 타원형 성형홀(81)을 형성시키는 성형홀 형성단계인 제 2-2단계로 구성된다.

상기 제 2-1단계는 경우에 따라 기본적인 길이(4m, 6m, 8m, 10m 등)로 나온 파이프를 이용할 때는 생략될 수도 있다.

상기 2-2단계는 자동 가스 절단기를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제 3단계는 성형용 상기 파이프(8)를 상기 터닝롤러장치부(5)에 로딩시켜 높이와 위치와 방향을 조정하여 상기 하부금형(1) 위에 올려놓는 성형용 파이프 하부금형 위 로딩단계이다.

상기 제 3단계는 성형용 상기 파이프(8)를 상기 터닝롤러장치부(5)에 로딩시키는 성형용 파이프 로딩단계인 제 3-1단계와; 로딩된 상기 파이프(8)의 높이를 상기 파이프 높이조정장치부(52)로 상기 하부금형(2)에 얹혀놓을 수 있는 높이로 높이를 변경시키는 파이프 높이변경단계인 제 3-2단계와; 로딩된 상기 파이프(8)의 성형홀(81)이 하부 센터에 위치하도록 상기 파이프(8)를 상기 파이프 회전장치부(51)로 회전시키는 파이프 회전단계인 제 3-3단계와; 로딩된 상기 파이프(8)를 상기 하부금형(1)의 센터와 상기 파이프(8)의 성형홀(81)의 센터가 일치하도록 상기 파이프 이송장치부(53)로 이송시키는 파이프 이송단계인 제 3-4단계로 구성된다.

상기 제 3-1단계는 지게차나 크레인 등을 이용하여 성형용 파이프를 상기 터닝롤러장치부(5)의 터닝롤러부(511) 위에 로딩시킨다.

상기 제 4단계는 성형할 크기에 맞게 상기 상부금형(2)을 선택하고, 선택된 상기 상부금형(2)을 상기 상부금형 이동장치부(3)의 유압클램핑장치(33)로 집고, 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)와 로드좌우이송장치(32)를 이용하여 상기 상부금형을 성형용 상기 파이프(8) 내부의 성형홀(81)에 위치시키며, 상기 유압클램핑장치(33)를 해제한 후 상기 로드좌우이송장치(32)를 원위치로 이동시키는 상부금형 이동 및 위치 설정단계이다.

상기 4단계는 성형할 크기에 맞게 상기 상부금형(2)을 선택하여 금형거치대(71) 위에 올려 놓는 상부금형 준비단계인 제 4-1단계와; 상기 유압클램프장치(33)를 이용하여 상기 상부금형(2)을 집는 상부금형 글램핑단계인 제 4-2단계와; 상기 상부금형(2)을 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)를 이용하여 상기 파이프(8)의 내부로 삽입시킬 수 있는 높이까지 올리는 상부금형 상승단계인 제 4-3단계와; 상승된 상기 상부금형(2)을 상기 로드좌우이송장치(32)를 이용하여 상기 파이프(8)의 성형홀(81) 센터까지 이송시키는 상부금형 이송단계인 제 4-4단계와; 상기 상부금형(2)을 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)를 이용하여 상기 파이프(8)의 성형홀(81)에 내려놓는 상부금형 안착단계인 제 4-5단계와; 상기 상부금형(2)에서 상기 유압클램핑장치(33)를 해제시키고 상기 로드좌우이송장치(32)를 이용하여 상기 상부금형 이동장치부(3)를 일정 위치에 대기 시키는 상부금형 이동장치 대기단계인 제 4-6단계로 구성된다.

상기 제 5단계는 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)를 상부로 올려 상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)를 결합시키는 상부금형 셋팅단계이다.

상기 제 5단계는 상기 인발유압실린더부(4)를 가동하여 상기 피스톤로드부(42)의 금형결합홈(421)의 하부가 상기 상부금형(2) 상단과 일치하도록 유압을 작동시켜 상기 피스톤로드부(42)를 상승시키는 제 5-1단계와, 2개로 나누어진 상기 결합링(422)을 각각 상기 센터파이프(22)의 상단에 올려놓아 두개를 맞추는 제 5-2단계와, 상기 유압을 작동시켜 상기 피스톤로드부(42)를 하강시켜 상기 금형결합홈(421)의 상부가 상기 결합링(422)의 상부와 맞닿도록 하는 제 5-3단계로 이루어진다.

상기 제 6단계는 상기 인발유압실린더부(4)를 하측으로 작동하여 상기 상부금형(2)에 의해 상기 성형홀(81)이 분기부(91)로 변형되도록 인발하여 T 형상으로 성형하는 성형단계이다.

상기 제 7단계는 상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)를 결합 해제하고 상기 상부금형 이동장치부(3)를 작동하여 상기 상부금형(2)를 파이프 티 내부에서 외부로 이동시킨 후, 성형 완료된 파이프 티를 이동시켜 적재시키는 파이프 티 완성단계로서, 상기 피스톤로드부(42)를 상승시켜 상기 결합링(422)을 뺄 수 있도록 상기 금형결합홈(421)의 하단과 상기 상부금형(2)의 상단이 높이가 일치되도록 하는 제 7-1단계와; 상기 결합링(422)를 빼내는 제 7-2단계와; 상기 인발유압실린더부(4)를 작동하여 상기 피스톤로드부(42)를 상기 하부금형(2)의 새들부(11) 아래로 내리는 제 7-3단계와; 상기 상부금형 이동장치부(3)를 작동하여 상기 상부금형(2)을 상기 유압클램프(331)로 결합시키는 제 7-4단계와; 상기 상기 상부금형 이동장치부(3)를 작동하여 상기 상부금형(2)를 파이프 티 내부에서 외부로 이동시키는 제 7-5단계와; 성형 완료된 상기 티(9)를 이동시켜 교정작업대(104)에 올려놓고 상기 티(9)의 분기부(91)의 내경이 상기 내경접합고정부에 맞도록 상기 티(9)의 위치를 조정하는 제 7-6단계와; 실린더부(103)를 작동시켜 유압으로 상기 외경접합이동부(102)가 상기 분기부(91)의 말단부분을 펴는 제7-7단계로 이루어지며, 상기 티(9)를 장비로 회전시키면서 제 7-6단계와 제 7-7단계를 반복작업으로 상기 분기부(91)의 둘레를 다 교정할 때까지 계속한다.

A : 성형장치
1 : 하부금형
11 : 새들부 111 : 상부금형삽입구
112 : 유압바이스 12 : 하부금형 원통부
121 : 프레임 결합플랜지 1211 : 프레임부 결합홀
2 : 상부금형
21 : 외벽 22 : 센터파이프
221 : 센터홀 222 : 클램프 삽입홈
23 : 보강벽 231 : 아이볼트홀
3 : 상부금형 이동장치부
31 : 금형 상하높이조절 유압장치 32 : 로드좌우이송장치
321 : 이송로드 3211 : 랙크
322 : 전동모터 3221 : 감속기
3222 : 피니언기어
33 : 유압클램프장치 331 : 유압클램프
3311 : 이동바 삽입구 3312 : 상부금형 결합돌기
3313 : 결합프레임 결합홀 332 : 클램프 설치프레임
3321 : 이동바 34 : 가이드프레임부
4 : 인발유압실린더부
41 : 실린더부 411 : 유압입출구
412 : 프레임부 결합홀 413 : 실린더 커버 결합볼트
414 : 실린더커버 결합홀 42 : 피스톤로드부
421 : 금형결합홈 422 : 결합링
5 : 터닝롤러장치부
51 : 파이프 회전장치부 511 : 터닝롤러부
5111 : 드라이브 롤러 5112 : 아이들롤러
512 : 터닝롤러 회전축부 513 : 터닝롤러 회전모터 및 감속부
514 : 가이드프레임 52 : 파이프 높이조정장치부
521 : 높이조정 회전모터 및 감속부
522 : 높이조정 가이드랙크와 기어
53 : 파이프 이송장치부 531 : 이송장치 회전모터 및 감속부
532 : 이송장치 회전축 533 : 이송장치 가이드랙크와 기어
6 : 유압유니트 61 : 유압라인
7 : 프레임부 71 : 금형거치대
8 : 파이프 81 : 성형홀
9 : 티 91 : 분기부
10 : 교정장치부 101 : 내경접합 고정부
102 : 외경접합 이동부 1021 : 이동부 가이드
103 : 실린더부 104 : 교정작업대

Claims

강관이나 용접이 가능한 비철금속의 중대형 파이프로 양산품이 없는 티(Tee)(9)를 제작하기 위하여 성형하는 성형장치(A)에 있어서,
상기 성형장치(A)는 성형하기 위해 타원형 성형홀(81)이 형성된 파이프(8)가 올려지며, 성형할 상기 파이프(8)의 직경과 성형홀(81)의 크기에 따라 교체되는 하부금형(1)과;
상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동되어 상기 성형홀(81)에 안착되고, 상기 하부금형(1)의 하부로 일정 깊이 삽입되어 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 성형하며, 상기 성형홀(81)의 크기에 따라 교체되는 상부금형(2)과;
상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키는 상부금형 이동장치부(3)와;
상기 상부금형(2)과 결합되어 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)의 하부로 내려 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 인발하여 티(9)의 분기부(91)로 만드는 인발유압실린더부(4)와;
상기 상부금형 이동장치부(3), 인발유압실린더부(4) 및 하부금형(2)에 유압을 공급하는 유압유니트(6)와;
상기 하부금형(1)이 고정되며, 상기 상부금형 이동장치부(3) 및 인발유압실린더부(4)가 설치되는 프레임부(7)로 구성되는 파이프 티 성형장치
제 1항에 있어서,
상기 성형장치(A)는 상기 파이프(8)가 인력으로 핸드링 할 수 없는 크기 일 때, 상기 파이프(8)의 높이와 위치를 이동시키며 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81)이 하부 센터에 오도록 상기 파이프(8)를 회전시켜 상기 파이프(8)를 상기 하부금형(1) 위에 위치하도록 하는 터닝롤러장치부(5)가 추가로 구성되고,
상기 성형장치(A)는 상기 인발유압실린더부(4)에서 인발작업 후 상기 티(9)의 분기부(91)의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정하는 교정장치부(10)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 티 성형장치
제 1항에 있어서,
상기 하부금형(1)은 상기 파이프(8)가 올려져 인발 시 상기 파이프(8)가 균일하게 인발하중을 받도록 하기 위하여 파이프를 반으로 쪼개 놓아 윗부분이 오픈된 상기 파이프(8)와 동일한 크기의 반원통 형상이며, 중앙부에 인발 시 상기 상부금형(2)이 하부로 내려갈 수 있도록 내면이 상기 상부금형(2)과 동일한 형상인 상부금형삽입구(111)가 형성된 새들부(11)와;
내부로 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)가 통과하며, 상기 새들부(11)의 하부에 용접 또는 플랜지로 결합되어 수직으로 형성된 원통형상의 하부금형 원통부(12)로 구성되며,
상기 하부금형 원통부(12)의 하부에는 상기 프레임부(7)에 고정시키기 위하여 프레임 결합플랜지(121)가 형성되고,
상기 새들부(11)의 일단에는 인발 시 상기 성형홀(81)이 항상 센터가 위치하도록 상기 파이프를 움직이지 못하게 고정시키는 유압잭(112)이 설치되며,
상기 상부금형(2)은 하부의 일정 두께가 평평한 반구 형상으로, 외형을 이루는 외벽(21)과;
내부 중심에 형성되고 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)가 통과하는 센터홀(221)이 있는 센터파이프(22)와;
상기 외벽(21)과 센터파이프(22) 결합시켜 서로의 강도를 보강하는 4개의 보강벽(23)으로 구성되며,
상기 센터파이프(22)에는 상기 상부금형(2)을 이동할 때 상기 상부금형 이동장치부(3)와 결합을 위한 클램프삽입홈(222)이 형성되고,
상기 상부금형 이동장치부(3)는 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키기 위해 상기 상부금형(2)의 높이를 조정하는 금형 상하높이조절 유압장치(31)와;
상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 넣기 위하여 이동시키거나 상기 파이프(8)의 내부에서 배출시키기 위하여 상기 상부금형(2)을 좌우로 이동시키는 로드좌우이송장치(32)와;
상기 상부금형(2)을 이동하기 위하여 상기 로드좌우이송장치(32)의 말단에 설치되어 상기 상부금형(2)을 잡아주거나 풀어주는 상부금형 유압클램프장치(33)와;
상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)와 로드좌우이송장치(31)를 가이드 해주어 수직운동과 좌우운동을 원활히 할 수 있게 하는 가이드프레임부(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 티 성형장치
제 2항에 있어서,
상기 터닝롤러장치부(5)는 성형할 상기 파이프(8)가 올려지고 상기 파이프(8)에 형성된 타원형 성형홀(81)이 하부 중앙에 위치하도록 원주방향으로 회전시키는 파이프 회전장치부(51)와;
상기 파이프(8)의 높이를 상기 하부금형(2)의 새들부(11) 위로 올릴 수 있도록 상기 파이프(8)의 높이를 조절하는 파이프 높이조정장치부(52)와;
상기 파이프(8)를 상기 하부금형(2) 측으로 직선으로 밀어주어 상기 하부금형(2) 위에 위치하도록 하는 파이프 이송장치부(53)로 구성되고,
상기 인발유압실린더부(4)는 상기 프레임부(7)에 고정 설치되며 유압이 인출입하는 몸체가 되며, 유압에 의해 인발하는 힘을 주는 실린더부(41)와;
상기 실린더부(41)의 유압에 의해 직선 행정운동을 하는 피스톤로드부(42)로 구성되며,
상기 피스톤로드부(42)의 말단에는 상기 상부금형(2)과의 결합을 위해 반으로 분리되는 결합링(422)이 끼워지는 금형결합홈(421)이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 파이프 티 성형장치
제 2항에 있어서,
상기 교정장치부(10)는 상기 티(9)의 분기부(91)의 내경에 접하여 교정작업 시 상기 티(9)가 밀리지 않게 고정시키며, 상기 티(9)의 내경의 반경과 동일한 곡률반경을 가지게 튀어나온 내경접합 고정부(101)와;
상기 내경접합고정부(101)와 한 쌍을 이루며, 전진운동과 후진운동을 하고, 상기 티(9)의 외경의 반경과 동일한 곡률반경을 가지게 내부로 들어간 외경접합 이동부(102)와;
유압에 의해 작동되며, 상기 외경접합 이동부(102)가 피스톤로드의 말단에 결합되어 상기 외경접합 이동부(102)를 상기 티(9)의 외경 쪽으로 밀어주어 구부러져 있는 부분을 펴주는 힘을 주는 실린더부(103)와;
상기 내경접합 고정부(101)와 실린더부(103)가 고정되고, 상기 외경접합이동부(102)의 이동부 가이드(1021)가 상부에 설치되는 교정작업대(104)로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 티 성형장치
강관이나 용접이 가능한 비철금속의 중대형 파이프로 양산품이 없는 티(Tee)(9)를 제작하기 위하여 성형하는 성형장치(A)를 이용한 성형방법에 있어서,
상기 성형장치(A)는 성형하기 위해 타원형 성형홀(81)이 형성된 파이프(8)가 올려지며, 성형할 상기 파이프(8)의 직경과 성형홀(81)의 크기에 따라 교체되는 하부금형(1)과;
상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동되어 상기 성형홀(81)에 안착되고, 상기 하부금형(1)의 하부로 일정 깊이 삽입되어 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 성형하며, 상기 성형홀(81)의 크기에 따라 교체되는 상부금형(2)과;
상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1) 위에 로딩된 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키는 상부금형 이동장치부(3)와;
상기 상부금형(2)과 결합되어 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)의 하부로 내려 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81) 부분을 인발하여 티(9)의 분기부(91)로 만드는 인발유압실린더부(4)와;
상기 파이프(8)의 높이와 위치를 이동시키며 상기 파이프(8)의 타원형 성형홀(81)이 하부 센터에 오도록 상기 파이프(8)를 회전시켜 상기 파이프(8)를 상기 하부금형(1) 위에 위치하도록 하는 터닝롤러장치부(5)와;
상기 상부금형 이동장치부(3), 인발유압실린더부(4) 및 하부금형(2)에 유압을 공급하는 유압유니트(6)와;
상기 인발유압실린더부(4)에서 인발작업 후 상기 티(9)의 분기부(91)의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정하는 교정장치부(10)와;
상기 하부금형(1)이 고정되며, 상기 상부금형 이동장치부(3), 인발유압실린더부(4) 및 터닝롤러장치부(5)가 설치되는 프레임부(7)로 구성되고,
상기 하부금형(1)은 상기 파이프(8)가 올려져 인발 시 상기 파이프(8)가 균일하게 인발하중을 받도록 하기 위하여 파이프를 반으로 쪼개 놓아 윗부분이 오픈된 상기 파이프(8)와 동일한 크기의 반원통 형상이며, 중앙부에 인발 시 상기 상부금형(2)이 하부로 내려갈 수 있도록 내면이 상기 상부금형(2)과 동일한 형상인 상부금형삽입구(111)가 형성된 새들부(11)와;
내부로 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)가 통과하며, 상기 새들부(11)의 하부에 용접 또는 플랜지로 결합되어 수직으로 형성된 원통형상의 하부금형 원통부(12)로 구성되며,
상기 하부금형 원통부(12)의 하부에는 상기 프레임부(7)에 고정시키기 위하여 프레임 결합플랜지(121)가 형성되고,
상기 새들부(11)의 일단에는 인발 시 상기 성형홀(81)이 항상 센터가 위치하도록 상기 파이프를 움직이지 못하게 고정시키는 유압잭(112)이 형성되며,
상기 상부금형(2)은 하부의 일정 두께가 평평한 반구 형상으로, 외형을 이루는 외벽(21)과;
내부 중심에 형성되고 상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)가 통과하는 센터홀(221)이 있는 센터파이프(22)와;
상기 외벽(21)과 센터파이프(22) 결합시켜 서로의 강도를 보강하는 4개의 보강벽(23)으로 구성되고,
상기 센터파이프(22)에는 상기 상부금형(2)을 이동할 때 상기 상부금형 이동장치부(3)와 결합을 위한 클램프삽입홈(222)이 형성되며,
상기 상부금형 이동장치부(3)는 상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 이동시키기 위해 상기 상부금형(2)의 높이를 조정하는 금형 상하높이조절 유압장치(31)와;
상기 상부금형(2)을 상기 하부금형(1)에 놓여진 상기 파이프(8)의 내부로 넣기 위하여 이동시키거나 상기 파이프(8)의 내부에서 배출시키기 위하여 상기 상부금형(2)을 좌우로 이동시키는 로드좌우이송장치(32)와;
상기 상부금형(2)을 이동하기 위하여 상기 로드좌우이송장치(32)의 말단에 설치되어 상기 상부금형(2)을 잡아주거나 풀어주는 상부금형 유압클램프장치(33)와;
상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)와 로드좌우이송장치(32)를 가이드 해주어 수직운동과 좌우운동을 원활히 할 수 있게 하는 가이드프레임부(34)로 구성되고,
상기 터닝롤러장치부(5)는 성형할 상기 파이프(8)가 올려지고 상기 파이프(8)에 형성된 타원형 성형홀(81)이 하부 중앙에 위치하도록 원주방향으로 회전시키는 파이프 회전장치부(51)와;
상기 파이프(8)의 높이를 상기 하부금형(2)의 새들부(11) 위로 올릴 수 있도록 상기 파이프(8)의 높이를 조절하는 파이프 높이조정장치부(52)와;
상기 파이프(8)를 상기 하부금형(2) 측으로 직선으로 밀어주어 상기 하부금형(2) 위에 위치하도록 하는 파이프 이송장치부(53)로 구성되고,
상기 인발유압실린더부(4)는 상기 프레임부(7)에 고정 설치되며 유압이 인출입하는 몸체가 되며, 유압에 의해 인발하는 힘을 주는 실린더부(41)와;
상기 실린더부(41)의 유압에 의해 직선 행정운동을 하는 피스톤로드부(42)로 구성되며,
상기 피스톤로드부(42)의 말단에는 상기 상부금형(2)과의 결합을 위해 반으로 분리되는 결합링(422)이 끼워지는 금형결합홈(421)이 형성되며,
상기 성형방법은 성형할 파이프(8)에 맞는 상기 상부금형(2)과 하부금형(1)을 준비하고, 상기 하부금형(1)을 상기 프레임부(7)에 고정시키는 금형준비단계인 제 1단계와;
성형할 파이프를 일정 길이로 절단하고, 절단된 파이프에 타원형 성형홀(81)을 형성시켜 성형용 상기 파이프(8)를 제작하는 성형용 파이프 준비단계인 제 2단계와;
성형용 상기 파이프(8)를 상기 터닝롤러장치부(5)에 로딩시켜 높이와 위치와 방향을 조정하여 상기 하부금형(1) 위에 올려놓는 성형용 파이프 하부금형 위 로딩단계인 제 3단계와;
성형할 크기에 맞게 상기 상부금형(2)을 선택하고, 선택된 상기 상부금형(2)을 상기 상부금형 이동장치부(3)의 유압클램핑장치(33)로 집고, 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)와 로드좌우이송장치(32)를 이용하여 상기 상부금형을 성형용 상기 파이프(8) 내부의 성형홀(81)에 위치시키며, 상기 유압클램핑장치(33)를 해제한 후 상기 로드좌우이송장치(32)를 원위치로 이동시키는 상부금형 이동 및 위치 설정단계인 제 4단계와;
상기 인발유압실린더부(4)의 피스톤로드부(42)를 상부로 올려 상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)를 결합시키는 상부금형 셋팅단계인 제 5단계와;
상기 인발유압실린더부(4)를 하측으로 작동하여 분기부(91)을 형성시켜 T 형상으로 성형하는 성형단계인 제 6단계와;
상기 상부금형(2)과 피스톤로드부(42)를 결합 해제하고, 상기 상부금형 이동장치부(3)를 작동하여 상기 상부금형(2)를 파이프 티 내부에서 외부로 이동시킨 후, 성형 완료된 파이프 티를 교정작업대(104)에 이동시켜 상기 인발유압실린더부(4)에서 인발작업 후 상기 티(9)의 분기부(91)의 말단부가 원형복원력에 의해 형상이 구부러져 있는 것을 교정장치부(10)에서 교정하는 교정단계인 제 7단계와;
교정완료 후 상태를 확인하고 이상이 없을 시 적재시키는 파이프 티 완성단계인 제 8단계로 구성되는 파이프 티 성형장치를 이용한 성형방법
제 6항에 있어서,
상기 제 2단계는 성형할 파이프를 작업대에 올려 필요한 일정 길이로 절단하는 파이프 절단단계인 제 2-1단계와;
일정 길이로 절단된 상기 파이프(8)에 타원형 성형홀(81)을 형성시키는 성형홀 형성단계인 제 2-2단계로 구성되며,
상기 제 3단계는 성형용 상기 파이프(8)를 상기 터닝롤러장치부(5)에 로딩시키는 성형용 파이프 로딩단계인 제 3-1단계와;
로딩된 상기 파이프(8)의 높이를 상기 파이프 높이조정장치부(52)로 상기 하부금형(2)에 얹혀놓을 수 있는 높이로 높이를 변경시키는 파이프 높이변경단계인 제 3-2단계와;
로딩된 상기 파이프(8)의 성형홀(81)이 하부 센터에 위치하도록 상기 파이프(8)를 상기 파이프 회전장치부(51)로 회전시키는 파이프 회전단계인 제 3-3단계와;
로딩된 상기 파이프(8)를 상기 하부금형(1)의 센터와 상기 파이프(8)의 성형홀(81)의 센터가 일치하도록 상기 파이프 이송장치부(53)로 이송시키는 파이프 이송단계인 제 3-4단계로 구성되고,
상기 4단계는 성형할 크기에 맞게 상기 상부금형(2)을 선택하여 금형거치대(71) 위에 올려 놓는 상부금형 준비단계인 제 4-1단계와;
상기 유압클램프장치(33)를 이용하여 상기 상부금형(2)을 집는 상부금형 글램핑단계인 제 4-2단계와;
상기 상부금형(2)을 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)를 이용하여 상기 파이프(8)의 내부로 삽입시킬 수 있는 높이까지 올리는 상부금형 상승단계인 제 4-3단계와;
상승된 상기 상부금형(2)을 상기 로드좌우이송장치(32)를 이용하여 상기 파이프(8)의 성형홀(81) 센터까지 이송시키는 상부금형 이송단계인 제 4-4단계와;
상기 상부금형(2)을 상기 금형 상하높이조절 유압장치(31)를 이용하여 상기 파이프(8)의 성형홀(81)에 내려놓는 상부금형 안착단계인 제 4-5단계와;
상기 상부금형(2)에서 상기 유압클램핑장치(33)를 해제시키고 상기 로드좌우이송장치(32)를 이용하여 상기 상부금형 이동장치부(3)를 일정 위치에 대기 시키는 상부금형 이동장치 대기단계인 제 4-6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 티 성형장치를 이용한 성형방법