KR101526909B1 - 금속제 파이프의 곡관 제조장치 - Google Patents

금속제 파이프의 곡관 제조장치 Download PDF

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Abstract

금형을 통해 제조된 곡관을 신속하고 안정적으로 취출하여 생산성이 향상되도록, 본 발명은 내부를 따라 파이프 소재가 투입되는 직선형 투입로가 형성되되, 상기 투입로의 단부를 따라 기설정된 곡률반경으로 연장된 만곡로가 구비되는 가이드금형; 상기 만곡로의 내경보다 작은 직경을 갖되 상기 곡률반경을 따라 형성되는 맨드릴; 상기 맨드릴이 상기 곡률반경으로 회전되어 상기 만곡로를 따라 출납되도록 상기 맨드릴의 후단에 힌지연결되어 신축되는 맨드릴구동부; 및 상기 투입로의 길이방향으로 신축되되, 상기 투입로의 내경과 대응되는 직경으로 단부에 구비된 가압단을 통해 상기 맨드릴의 외주 및 상기 만곡로의 내주 사이 공간으로 상기 파이프 소재를 압출하여 곡관을 성형하는 가압구동부를 포함하는 금속제 파이프의 곡관 제조장치를 제공한다.

Description

금속제 파이프의 곡관 제조장치{apparatus for manufacturing bended pipe of metal}
본 발명은 금속제 파이프의 곡관 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금형을 통해 제조된 곡관을 신속하고 안정적으로 취출하여 생산성이 향상되는 금속제 파이프의 곡관 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 곡관(bended pipe)은 파이프의 내부를 흐르는 액체 또는 기체와 같은 유체의 흐름방향을 변경시키는 위치에 접속되는 파이프 이음 연결구로서, 파이프 소재를 절곡시키는 제조방법을 통해 다양한 각도를 가지도록 성형될 수 있다.
곡관은 '팔꿈치 모양으로 굽은 관'이라는 뜻으로 엘보(elbow)라고도 불리우며, 곡관을 제조하는 공정은 주조, 압출, 벤딩 등으로 분류될 수 있다. 주조를 통한 곡관 제조는 치수정밀도와 완성도가 높은 장점은 있으나, 신속 및 대량생산에 부적합하며 생산비용이 높은 단점이 있다. 그리고, 벤딩을 통한 곡관 제조는 파이프의 직경이 작은 경우에만 적용이 가능한 단점이 있다.
이에, 압출을 통한 곡관 제조가 주로 사용되고 있으나, 압출시 곡관의 내곡부가 찌그러지고, 외곡부의 두께는 얇아지는 변형이 발생하는 단점이 있어 파이프 소재를 성형하고자 하는 곡관의 곡률반경에 맞게 측단면을 사다리꼴 형상으로 미리 절단하여 이와 같은 단점을 해결하고 있다.
한편, 종래의 곡관 제조장치는 파이프를 삽입할 수 있는 투입로가 형성된 가이드 금형과, 상기 투입로에 파이프 소재를 밀어주는 푸셔와, 가이드금형의 내부에 배치되어 파이프의 내경을 형성하는 맨드릴로 구비된다.
이때, 상기 가이드 금형의 내부에 맨드릴이 삽입된 상태에서, 상기 푸셔가 상기 맨드릴의 외면과 상기 가이드 금형 사이의 공간으로 상기 파이프 소재를 압출하여 곡관이 성형되었다.
그리고, 곡관의 성형 후 가이드 금형의 상부를 개방한 상태에서 상기 맨드릴을 상승시키고, 갈고리 장치를 통해 성형된 곡관을 일측으로 밀어 상기 맨드릴로부터 탈거시켜 상기 곡관이 취출될 수 있다.
이때, 상기 갈고리 장치는 상기 맨드릴의 측부에서 상기 맨드릴과 일체로 승강되도록 구비되고, 일측으로 진퇴되는 실린더의 로드에 연결되며, 상기 실린더는 상기 갈고리 장치가 상기 맨드릴의 외면측으로 인접할 수 있도록 회전가능하게 구비되었다.
그리고, 상기 갈고리 장치의 단부가 상기 맨드릴에 거치된 곡관의 단부에 접하도록 상기 실린더를 회전시키고, 상기 갈고리 장치의 단부가 상기 곡관의 단부에 접촉된 상태에서 상기 실린더의 회전 및 신축을 통해 갈고리 장치의 단부를 상기 곡률반경으로 회전시키며 밀어, 상기 곡관을 맨드릴로부터 분리할 수 있다.
이처럼, 종래에는 상기 맨드릴 및 상기 갈고리 장치의 승강을 위한 장치, 상기 갈고리 장치의 회전을 위한 장치, 상기 갈고리 장치의 단부를 이동시키기 위한 장치 등이 추가로 요구되므로 장치의 가격이 비싸지는 문제점이 있었다.
더욱이, 상기 갈고리 장치의 단부가 상기 맨드릴의 곡률반경을 따라 회전되며 상기 곡관을 밀어주기 위해서는 상기 갈고리 장치의 회전속도와 신축속도를 정확하게 조절해야 했으며, 이를 위해 별도의 센서나 제어부가 요구되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 맨드릴이 상기 가이드금형으로부터 분리되도록 상승되는 공정과, 상기 맨드릴로부터 상기 곡관을 분리하기 위해 상기 갈고리 장치를 회전 및 진퇴시키는 공정 등 곡관의 탈거를 위해 순차적인 공정진행이 필요하므로 곡관 성형 후 탈거까지 단위별 생산시간이 증가되었다. 이처럼, 단위별 생산시간의 증가로 인해 대량생산시 제품의 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
그리고, 곡관의 취출 과정에서 상승된 맨드릴로부터 그의 일측으로 곡관을 탈거시키게 되므로 탈거된 곡관이 낙하시 충격으로 인해 변형되는 등의 손상으로 불량률이 증가되는 문제점이 있었다.
한국 공개특허 제10-1996-0702381호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 금형을 통해 제조된 곡관을 신속하고 안정적으로 취출하여 생산성이 향상되는 금속제 파이프의 곡관 제조장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부를 따라 파이프 소재가 투입되는 직선형 투입로가 형성되되, 상기 투입로의 단부를 따라 기설정된 곡률반경으로 연장된 만곡로가 구비되는 가이드금형; 상기 만곡로의 내경보다 작은 직경을 갖되 상기 곡률반경을 따라 형성되는 맨드릴; 상기 맨드릴이 상기 곡률반경으로 회전되어 상기 만곡로를 따라 출납되도록 상기 맨드릴의 후단에 힌지연결되어 신축되는 맨드릴구동부; 및 상기 투입로의 길이방향으로 신축되되, 상기 투입로의 내경과 대응되는 직경으로 단부에 구비된 가압단을 통해 상기 맨드릴의 외주 및 상기 만곡로의 내주 사이 공간으로 상기 파이프 소재를 압출하여 곡관을 성형하는 가압구동부를 포함하는 금속제 파이프의 곡관 제조장치를 제공한다.
여기서, 상기 맨드릴구동부는 전단부에 상기 맨드릴과 힌지연결되는 제1힌지부가 구비되되 후단부에 반경방향 외측으로 돌설되는 구속돌기부가 형성된 링크로드와, 상기 구속돌기부를 감싸 구속하도록 결합되되 상기 링크로드가 관통되는 유동홀이 구비된 거리유격부재와, 상기 거리유격부재에 연결된 작동로드가 신축되도록 구비되는 유압실린더를 포함함이 바람직하다.
그리고, 상기 거리유격부재의 내부에는 상기 작동로드의 단부로부터 상기 제1힌지부까지의 간격이 조절되도록 상기 구속돌기부가 유동되는 유격공간이 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 가이드금형에는 상기 성형된 곡관의 단부가 걸림되도록 상기 만곡로의 개구 일측을 상기 맨드릴의 외경에 대응하여 차폐하는 걸림수단이 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기 맨드릴의 전방부에는 중심부가 돌출되되 상기 중심부 및 상기 맨드릴의 외주를 경사지게 연결하는 가이드부가 구비됨이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상기 맨드릴은 후단에 힌지연결된 링크로드가 거리유격부재를 통해 유압실린더와 연결되어 당겨짐에 따라 만곡로의 곡률반경을 따라 회전되며 곡관과 분리되어 인출되므로 곡관을 분리하기 위해 맨드릴의 승강이나 곡관의 회전을 위한 별도의 장치가 요구되지 않아 장치의 경제성이 현저히 개선되며, 맨드릴 및 가이드금형의 분리, 맨드릴 및 곡관의 분리가 동시에 이루어져 신속한 곡관 취출로 제품의 생산성이 향상될 수 있다.
둘째, 상기 링크로드와 상기 유압실린더의 작동로드의 연결지점에 거리유격부재가 구비되므로, 맨드릴이 만곡로의 곡률반경을 따라 회전 인출되기 위한 제1힌지부의 기구학적 궤적을 링크로드의 측방향 유동을 통해 단순한 작동로드의 신축만으로 구현할 수 있으므로 장치가 단순화되어 제품의 경제성이 향상될 수 있다.
셋째, 상기 맨드릴의 전방부에 경사지게 구비된 가이드부를 통해 파이프 소재가 만곡로의 내주 및 맨드릴의 외주 사이 공간으로 균일하게 분배되어 가압될 수 있으며, 가이드부 및 가압단의 내주부가 형합되어 밀착되므로 맨드릴 및 만곡로의 중심선이 일치되도록 정렬되어 성형된 곡관의 품질성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치에서 가이드금형의 상부를 점선으로 나타낸 평면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치에서 맨드릴의 출납과정을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치에서 가이드금형의 상부를 점선으로 나타낸 평면도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 금속제 파이프의 곡관 제조장치에서 맨드릴의 출납과정을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 3b에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 곡관 제조장치(100)는 가이드금형(10), 맨드릴(20), 맨드릴구동부(30), 그리고 가압구동부(40)를 포함한다.
여기서, 상기 곡관 제조장치(100)는 상기 가이드금형(10)의 내부에 형성된 직선형 투입로(11)에 파이프 소재(미도시)를 배치하고, 상기 맨드릴(20)이 상기 가이드금형(10)의 만곡로(12)에 배치된 상태에서 상기 가압구동부(40)의 가압단(42)을 통해 상기 파이프 소재를 가압하여 상기 맨드릴(20)의 외주(22) 및 상기 만곡로(12)의 내주 사이 공간(p)으로 밀어 곡관(k)을 성형하는 장치이다.
한편, 상기 가이드금형(10)은 내부를 따라 파이프 소재가 투입되는 직선형 투입로(11)가 형성되되, 상기 투입로(11)의 단부를 따라 기설정된 곡률반경(r)으로 연장된 만곡로(12)가 구비된다.
여기서, 상기 투입로(11)는 상기 가이드금형(10)에서 상기 가압구동부(40)와 대면되는 면에 형성된 관통공(11a)을 따라 직선형으로 연장된다. 이때, 상기 파이프 소재는 일반적인 직선 형태의 금속 파이프로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 투입로(11)에는 상기 파이프 소재가 가압되어 상기 맨드릴(20)의 외주(22) 및 상기 만곡로(12)의 내주 사이 공간(p)으로 압출될 때 성형성을 향상시키도록 별도의 가열 수단이 구비될 수 있으며, 별도의 가열 수단 없이 냉간 상태에서 압출 성형이 이루어질 수도 있다.
이때, 상기 파이프 소재의 측단면이 사다리꼴 형상이 되도록 양단을 절단하고, 긴 가로변이 상기 만곡로(12)의 긴 곡선부측에 배치되고, 짧은 가로변이 상기 만곡로의 짧은 곡선부측에 배치되도록 투입할 수 있다.
이에 따라, 상기 파이프 소재가 상기 만곡로(12)의 곡률반경에 따라 휘어져 곡관으로 성형될 때, 내측 곡면이 찌그러지고 외측 곡면이 얇아지는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 만곡로(12)는 상기 투입로(11)의 후단에 연결되고, 상기 가이드금형(10)에서 상기 맨드릴구동부(30)와 대면되는 면에 형성된 개구(12a)로 연장된다. 이때, 상기 만곡로(12)는 기설정된 곡률반경(r)을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 곡률반경(r)은 상기 파이프 소재를 통해 형성될 곡관(k)의 형상에 따라 설정될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 맨드릴(20)은 상기 만곡로(12)의 내경보다 작은 직경을 갖되 상기 곡률반경(r)을 따라 형성된다.
즉, 상기 만곡로(12)의 곡률반경(r)과 상기 맨드릴(20)의 곡률반경(r)은 동일하게 구비되며, 상기 맨드릴(20)의 직경은 상기 만곡로(12)의 내경보다 작게 구비된 상태에서 상기 맨드릴(20)의 중심선과 상기 만곡로(12)의 중심선을 동일한 위치로 배치하여 상기 맨드릴(20)의 외주와 상기 만곡로(12)의 내주 사이에 균일한 두께를 가진 환상의 공간(p)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 맨드릴구동부(30)는 상기 맨드릴(20)이 상기 곡률반경(r)으로 회전되어 상기 만곡로(12)를 따라 출납되도록 상기 맨드릴(20)의 후단에 힌지연결되어 신축된다.
여기서, 상기 맨드릴구동부(30)는 상기 곡관의 성형시 상기 맨드릴(20)이 상기 개구(12a)를 통해 상기 만곡로(12)의 내부에 수납되도록 신장되며, 상기 곡관의 성형 후에는 상기 맨드릴(20)이 상기 개구(12a)를 통해 만곡로(12)의 외부로 인출되도록 축소될 수 있다.
이때, 상기 맨드릴구동부(30)는 상기 맨드릴(20)의 후단에 힌지연결되어 상기 맨드릴구동부(30)의 신축시 힌지연결된 부분을 중심으로 회전될 수 있으며, 상기 맨드릴(20)이 상기 만곡로(12)의 곡률반경(r)을 따라 출납되며 회전가능하다.
이에 따라, 성형된 곡관(k)의 취출시 상기 맨드릴(20) 및 상기 가이드금형(10)의 분리 후 상기 맨드릴(20)과 상기 곡관(k)을 분리하는 것이 아니라, 상기 맨드릴(20)이 상기 만곡로(12)로부터 회전 인출되어 상기 가이드금형(10)으로 분리됨과 동시에 상기 맨드릴(20)로부터 상기 곡관(k)을 분리함으로써 성형물을 신속하게 취출할 수 있는 기반 기술을 제공할 수 있다.
한편, 상기 가압구동부(40)는 상기 투입로(11)의 길이방향으로 신축되되, 상기 투입로(11)의 내경과 대응되는 직경으로 단부에 구비된 가압단(42)을 통해 상기 맨드릴(20)의 외주(22) 및 상기 만곡로(12)의 내주 사이 공간(p)으로 상기 파이프 소재를 압출하여 곡관(k)을 성형한다.
여기서, 상기 가압구동부(40)는 상기 가이드금형(10)의 관통공(11a)과 대면 배치되되, 상기 투입로(11)의 직선방향을 따라 신축되는 가압 유압실린더(41)와, 상기 가압 유압실린더(41)의 작동로드 단부에 구비된 가압단(42)을 포함한다.
이때, 상기 가압단(42)은 상기 투입로(11)의 내경과 대응되는 직경으로 구비되어, 상기 투입로(11)에 배치된 파이프 소재를 가압할 수 있다.
그리고, 상기 가압단(42) 단면의 외주부(43)는 상기 파이프 소재의 단부를 가압하도록 평탄하게 구비되고, 내주부(44)는 상기 파이프 소재의 내주를 지지하도록 상기 외주부(43)의 내곽에 단차지게 돌출된다.
또한, 상기 내주부(44)는 상기 맨드릴(20)의 전방부가 형합되어 삽입되도록 함몰 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 가압 유압실린더(41)의 신장으로 상기 파이프 소재가 상기 맨드릴(20)의 외주 및 상기 만곡로(12)의 내주 사이 공간으로 압출될 때 상기 외주부(43)가 상기 파이프 소재의 관로 내부를 지지하여 가압되는 단부측이 휘어지지 않고 상기 공간(p)으로 원활하게 삽입될 수 있다.
또한, 상기 내주부(44) 및 상기 맨드릴(20)의 전방부가 형합되어 밀착될 수 있으므로 상기 파이프 소재가 상기 공간(p) 내부에 정확하게 채워져 설정된 곡률반경에 맞는 곡관(k)으로 성형될 수 있다.
이때, 상기 파이프 소재의 측단면이 사다리꼴 형상으로 형성된 경우에는 상기 가압단(42) 외주부(43) 중 상기 만곡로(12)의 긴 곡선부측에 배치된 부분이 상기 파이프 소재의 긴 가로변 단부측에 먼저 접하여 상기 파이프 소재를 상기 공간으로 밀어줄 수 있다.
그리고, 상기 파이프 소재의 긴 가로변 단부측이 가압되어 상기 파이프 소재가 상기 공간(p)으로 삽입되는 과정 중에서 상기 가압단(42) 외주부(43) 중 상기 만곡로의 짧은 곡선부측에 배치된 부분이 상기 파이프 소재의 짧은 가로변 단부측에 접하여 지속적인 가압력을 제공할 수 있다.
한편, 상기 맨드릴구동부(30)는 링크로드(31), 거리유격부재(33), 그리고 유압실린더(34)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 링크로드(31)는 전단부에 상기 맨드릴(20)과 힌지연결되는 제1힌지부(32)가 구비되되, 후단부에 반경방향 외측으로 돌설되는 구속돌기부(36)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 거리유격부재(33)는 상기 링크로드(31)의 후단부에 상기 구속돌기부(36)를 감싸도록 결합되되 상기 링크로드(31)가 관통되는 유동홀(37)이 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 구속돌기부(36)가 상기 유동홀(37)의 내측 테두리에 구속되어 상기 링크로드(31) 및 상기 거리유격부재(33)가 결합될 수 있다.
또한, 상기 유압실린더(34)는 내부에 작동로드(35)가 신축되도록 구비되며, 상기 작동로드(35)의 단부에 상기 거리유격부재(33)가 연결될 수 있다.
여기서, 상기 구속돌기부(36)는 상기 유동홀(37)의 직경보다 크게 구비되어 상기 유동홀(37)의 내측 테두리에 구속될 수 있다. 이때, 상기 유압실린더(34)의 작동로드(35)가 축소되면, 상기 구속돌기부(36)가 상기 유동홀(37)의 테두리에 구속된 상태에서 당겨지고, 상기 링크로드(31)가 상기 작동로드(35)가 축소된 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 상기 거리유격부재(33)의 내부에는 상기 구속돌기부(36)가 유동되는 유격공간(38)이 형성됨이 바람직하다. 상세히, 상기 링크로드(31)는 상기 작동로드(35)의 축소에 따라 상기 작동로드(35)가 축소된 방향으로 이동되면서도 상기 구속돌기부(36)가 상기 유격공간(38)에서 유동될 수 있다.
이에 따라, 상기 작동로드(35)의 단부와 상기 제1힌지부(32) 사이의 간격이 조절될 수 있으며, 상기 유격공간(38) 내에서 상기 구속돌기부(36)의 배치각도가 변화되어, 상기 링크로드(31)가 상기 작동로드(35)의 길이방향에서 벗어나 측방향으로 유동될 수 있다.
이처럼, 상기 맨드릴(20)은 후단에 힌지연결된 링크로드(31)가 거리유격부재(33)를 통해 유압실린더(34)와 연결되어 당겨짐에 따라 만곡로(12)의 곡률반경으로 회전될 수 있다.
이때, 상기 유격공간(38) 내부에는 상기 구속돌기부(36)의 후방부를 탄발지지하는 탄성부재가 구비될 수 있다. 여기서, 후방부라는 말은 상기 거리유격부재(33)에서 상기 유동홀(37)이 형성된 면에 대면되는 면과 대향되는 부분의 구속돌기부(36)를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
이에 따라, 상기 구속돌기부(36)가 외력에 의해 상기 유격공간(38) 내에서 유동되면서도 외력이 해제되면 상기 링크로드(31)가 상기 작동로드(35)의 길이방향으로 정렬될 수 있다.
또한, 상기 구속돌기부(36)는 반경방향 외측으로 갈수록 상기 유동홀(37)의 테두리면과의 간격이 증가되도록 전방부가 경사지게 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 전방부라는 말은 상기 구속돌기부(36)에서 상기 유동홀(37)의 테두리면과 대면되는 부분을 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
상세히, 상기 구속돌기부(36)는 구형으로 이루어져 내부에 유격공간이 형성된 볼 유니버셜 구조로 상기 거리유격부재(33)와 결합될 수 있고, 상기 구속돌기부(36)는 반구형 또는 원뿔 형상으로 구비되는 것도 가능하다.
이때, 상기 구속돌기부(36)의 전방부와 상기 유동홀(37)의 테두리면과의 간격을 통해, 상기 링크로드(31)가 상기 거리유격부재(33)와 결합된 상태를 유지하면서 상기 작동로드(35)의 길이방향으로부터 벗어나도록 유동될 수 있다.
그리고, 상기 링크로드(31)가 상기 작동로드(35)와 경사지게 배치된 상태에서는 상기 링크로드(31)의 외주가 상기 유동홀(37)의 테두리에 걸려 상기 작동로드(35)가 축소되는 방향으로 당겨질 수 있다.
이에 따라, 상기 유압실린더(34)의 신축시 작동로드(35)의 이동방향으로 상기 링크로드(31)가 당겨져 이동될 수 있으며, 상기 링크로드(31)가 상기 작동로드(35)의 길이방향으로부터 이탈되어 측방향으로 유동된 상태에서도 상기 작동로드(35)의 이동방향으로 당겨질 수 있다.
상세히, 상기 작동로드(35)의 축소시 상기 제1힌지부(32)에 의해 상기 맨드릴(20)이 당겨져 상기 만곡로(12)로부터 인출될 수 있으며, 상기 제1힌지부(32)에서 상기 링크로드(31) 및 상기 맨드릴(20)의 각도는 상기 맨드릴(20)의 인출 정도에 따라 변경된다.
그리고, 상기 맨드릴(20)이 상기 곡률반경(r)을 따라 회전되기 위해서 상기 제1힌지부(32)는 상기 유압실린더(34)측으로 이동되는 경로 상에서 상기 작동로드(35)의 길이방향 상의 직선에서 일측으로 유동되어 상기 가상선으로부터 멀어지다가 가까워지고, 상기 가상선의 타측으로 유동되어 상기 가상선으로부터 멀어지는 곡선형태의 기구학적인 궤적을 가지게 된다.
이때, 상기 링크로드(31)와 상기 유압실린더(34)의 작동로드(35)의 연결지점에 거리유격부재(33)가 구비되어, 상기 링크로드(31)가 작동로드(35)의 길이방향에서 벗어난 측방향 유동이 가능하며, 상기 구속돌기부(36)가 상기 유격공간(38) 내부로 수납되며 작동로드(35)의 단부로부터 상기 제1힌지부(32)까지의 간격이 조절될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1힌지부(32)가 상기 기구학적 궤적을 따라 당겨지며 지속적인 인장력을 가할 수 있다. 또한, 상기 작동로드(35)의 직선방향 신축을 기반으로 상기 링크로드(31)의 측방향 유동이 더해져 상기 제1힌지부(32)의 기구학적 궤적이 구현될 수 있다.
이처럼, 상기 맨드릴(20)을 회전시켜 상기 만곡로(12)로부터 인출하면서도 유압실린더(34)의 신축과, 유압실린더(34)의 거리유격부재(33)를 통해 연결된 링크로드(31)의 측방향 유동을 통해 장치를 단순화할 수 있어 제품의 경제성이 향상될 수 있다.
그리고, 상기 링크로드(31)는 상기 제1힌지부(32)의 측방향 유동에 대응하여 유동되면서도 상기 작동로드(35)의 축소에 따른 인장력을 상기 제1힌지부(32)로 원활하게 전달할 수 있다.
이때, 상기 제1힌지부(32)의 회전궤적은 상기 맨드릴(20)의 곡률반경에 따라 다양하게 구현될 수 있으므로 하나의 장치로 다양한 곡률반경을 가진 맨드릴을 회전 인출할 수 있고, 적용가능한 맨드릴 및 가이드금형의 범위를 증가시켜 제품의 호환성이 향상될 수 있다.
즉, 상기 링크로드(31)가 일정한 축을 기준으로 회전되어 상기 맨드릴(20)을 회전 출납하는 경우에는 상기 맨드릴(20)의 곡률반경(r)과 상기 맨드릴(20)의 단부에 연결된 상기 링크로드(31)의 제1힌지부(32)가 회전되는 반경이 일치할 때에만 상기 맨드릴(20)이 상기 만곡로(12)로부터 회전되어 출납될 수 있다.
이때, 상기 유압실린더(34)의 신축에 따라 상기 링크로드(31)가 직선 이동되면서 상기 거리유격부재(33)에 의해 상기 작동로드(35)의 길이방향으로부터 벗어나 유동될 수 있으므로 상기 제1힌지부(32)의 회전궤적이 상기 맨드릴(20)의 회전에 맞게 조절될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 상기 가압구동부(40)가 신장되면 상기 가압단(42)을 통해 파이프 소재가 상기 맨드릴(20)의 외주 및 상기 만곡로(12)의 내주 사이 공간(p)으로 압출되어 곡관(k)이 성형될 수 있다.
이때, 도 3b를 참조하면, 상기 유압실린더(34)가 축소되어 상기 작동로드(35)를 통해 상기 링크로드(31)를 직선 방향으로 이동시킨다. 그리고, 상기 링크로드(31)는 상기 제1힌지부(32)를 통해 상기 맨드릴(20)의 단부를 당기게 된다.
여기서, 상기 맨드릴(20)은 상기 만곡로(12)의 곡률반경을 따라 회전되므로 상기 맨드릴(20)의 단부에 연결된 제1힌지부(32)는 상기 작동로드(35)의 길이방향에서 벗어나게 된다.
이때, 상기 거리유격부재(33) 내의 상기 구속돌기부(36)는 상기 링크로드(31)의 배치방향을 변화시키면서도 상기 거리유격부재(33)의 유동홀(37)을 통해 상기 작동로드(35)의 축소에 따른 인장력을 상기 링크로드(31)로 전달할 수 있다.
즉, 상기 링크로드(31)는 상기 유압실린더(34)의 축소에 따른 직선이동되면서도, 상기 거리유격부재(33)를 통해 배치방향이 조절되어 상기 제1힌지부(32)의 회전궤적이 상기 곡률반경(r)에 맞게 조절될 수 있다.
또한, 상기 링크로드(31)와 상기 만곡로(12)의 개구(12a) 단면의 사이각(θ)은 35°~ 55°로 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 링크로드(31) 및 상기 만곡로(12)의 개구(12a) 단면의 사이각(θ)이 35°미만인 경우에는 상기 맨드릴(20)이 만곡로(12) 내에 배치된 상태에서 상기 맨드릴(20)을 당겨 인출을 시작할 때 상기 맨드릴(20)을 상기 만곡로(12)의 내주측으로 당기는 방향의 힘이 커져 맨드릴(20)과 만곡로(12) 내지 곡관(k) 간의 마찰력이 증가될 우려가 있다.
그리고, 상기 링크로드(31) 및 상기 만곡로(12)의 개구(12a) 단면의 사이각(θ)이 55°를 초과하는 경우에는 상기 맨드릴(20)의 전방부가 만곡로(12)의 개구(12a)를 완전히 빠져 나오지 못하고 걸릴 우려가 있다.
한편, 상기 가이드금형(10)에는 상기 맨드릴(20)의 회전시 상기 성형된 곡관(k)의 단부가 걸림되도록 상기 만곡로(12) 개구(12a)의 일측을 상기 맨드릴(20)의 외경에 대응하여 차폐하는 걸림수단(50)이 구비됨이 바람직하다.
이때, 상기 걸림수단(50)은 상기 개구(12a)측으로 진퇴되는 실린더로드에 연결된 걸림단(51)으로 구비될 수 있으며, 실린더로드가 전진하면 상기 걸림단이 상기 맨드릴(20)의 외주 및 상기 개구(12a) 사이의 공간을 차폐할 수 있다.
또한, 상기 맨드릴(20)을 상기 개구(12a)를 통해 상기 만곡로(12) 내부로 배치할 때는 실린더로드를 후퇴시켜, 상기 걸림단(51)이 상기 개구(12a)로부터 이격될 수 있으며 상기 개구(12a)를 최대한으로 확보한 상태에서 상기 맨드릴(20)이 상기 개구(12a)를 쉽게 통과할 수 있다.
여기서, 상기 걸림단(51)은 상기 맨드릴(20)이 상기 만곡로(12)의 외부로 인출될 때 상기 맨드릴(20)의 외주 및 상기 개구(12a) 사이의 공간을 차폐하여 성형된 상기 곡관(k)의 단부를 지지할 수 있다.
그리고, 상기 맨드릴(20)이 상기 만곡로(12)로부터 인출되면, 상기 맨드릴(20)은 상기 개구(12a)를 통과하여 상기 가이드금형(10)의 외부로 이탈될 수 있으며, 상기 곡관(k)은 상기 걸림단(51)에 걸려 상기 맨드릴(20)로부터 분리되고 상기 가이드금형의 내부에 남게 된다.
이 후, 분리된 상기 곡관(k)을 상기 개구(12a)를 통해 빼낼 수 있으며, 상기 가이드금형(10)이 상하로 분리되도록 구비된 경우에는 상부측 가이드금형을 분리한 후 상기 곡관(k)을 취출할 수 있다.
이처럼, 상기 맨드릴(20)은 후단에 힌지연결된 링크로드(31)가 거리유격부재(33)를 통해 유압실린더(34)와 연결되어 당겨짐에 따라 만곡로(12)의 곡률반경을 따라 회전되며, 회전시 상기 걸림수단(40)에 의해 곡관(k)과 분리되어 인출될 수 있다.
이에 따라, 곡관을 분리하기 위해 맨드릴의 승강이나 곡관의 회전을 위한 별도의 장치가 요구되지 않아 장치의 경제성이 현저히 개선되며, 맨드릴 및 가이드금형의 분리, 맨드릴 및 곡관의 분리가 동시에 이루어져 신속한 곡관 취출로 제품의 생산성이 향상될 수 있다.
더욱이, 상기 곡관(k)이 상기 맨드릴(20)로부터 분리된 후 상기 만곡로(12)의 내부에 안착된 상태로 유지되므로 취출 과정에서 완성된 곡관(k)에 충격이 가해지는 것을 방지하여 충격에 의한 변형 및 손상으로 인한 불량을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 맨드릴(20)의 전방부에는 상기 파이프 소재가 상기 만곡로(12)의 내주 및 상기 맨드릴(20)의 외주 사이로 가이드되도록 중심부가 돌출되되 상기 중심부 및 상기 맨드릴(20)의 외주(22)를 경사지게 연결하는 가이드부(21)가 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 가이드부(21)는 상기 가압단(42)의 내주부(44)와 형합되어 밀착될 수 있다.
상세히, 상기 맨드릴(20)의 전방부는 중심부가 돌출되되 상기 중심부 및 상기 맨드릴(20)의 외주가 균일한 각도로 연결된 원뿔 형상으로 구비될 수 있다. 물론, 상기 맨드릴(20)의 전방부는 상기 중심부가 평탄한 면으로 형성되도록 원뿔의 끝단이 잘린 형상으로 구비되는 것도 가능하다.
이에 따라, 상기 투입로(11)에 배치된 파이프 소재(미도시)가 상기 가압단(42)에 의해 가압되어 상기 맨드릴(20)의 외주 및 상기 만곡로(12)의 내주 사이 공간(p)으로 압출될 때, 상기 가이드부(21)의 경사를 따라 상기 파이프 소재가 상기 공간(p)의 일측으로 몰리지 않고 균일하게 분배되므로 균일한 두께를 가진 곡관이 성형될 수 있어 제품의 품질성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 가압단(42)의 내주부(44)와 상기 맨드릴(20)의 전방부가 형합되어 밀착됨에 따라 상기 맨드릴(20)의 중심선과 상기 만곡로(12)의 중심선이 정확하게 일치될 수 있으므로 상기 맨드릴(20)의 외주 및 상기 만곡로(12)의 내주 사이 공간(p)이 균일한 간격을 갖도록 정렬될 수 있어 곡관의 성형이 한층 정밀하게 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡관 제조장치를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 걸림수단을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 곡관 제조장치(200)에서 걸림수단은 만곡로(212)와 연통된 개구의 테두리를 따라 반경방향 내측으로 돌출되어 맨드릴의 외주를 지지하는 지지단턱부(213)로 구비될 수 있다.
이때, 상기 가이드금형(210)은 상하로 분리되도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 지지단턱부(213)는 상기 맨드릴의 회전을 통한 인출시 곡관의 단부를 지지하여 상기 맨드릴과 상기 곡관을 분리함과 더불어 상기 맨드릴이 상기 만곡로(212)의 내부에 수납되어 파이프 소재를 곡관으로 성형하는 과정에서 상기 맨드릴이 유동되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 상기 맨드릴의 회전출납을 통해 신속한 곡관 취출이 가능하면서도 곡관 성형시 맨드릴의 외주 및 만곡로의 내주 사이 간격을 일정하게 유지하여 성형된 곡관의 품질이 개선될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100,200: 곡관 제조장치 10,210: 가이드금형
11: 투입로 12,212: 만곡로
20: 맨드릴 30: 맨드릴구동부
31: 링크로드 32: 제1힌지부
33: 거리유격부재 34: 유압실린더
35: 작동로드 36: 구속돌기부
40: 가압구동부 42: 가압단
k: 곡관

Claims (5)

  1. 내부를 따라 파이프 소재가 투입되는 직선형 투입로가 형성되되, 상기 투입로의 단부를 따라 기설정된 곡률반경으로 연장된 만곡로가 구비되는 가이드금형;
    상기 만곡로의 내경보다 작은 직경을 갖되 상기 곡률반경을 따라 형성되는 맨드릴;
    상기 맨드릴이 상기 곡률반경으로 회전되어 상기 만곡로를 따라 출납되도록 상기 맨드릴의 후단에 힌지연결되어 신축되는 맨드릴구동부; 및
    상기 투입로의 길이방향으로 신축되되, 상기 투입로의 내경과 대응되는 직경으로 단부에 구비된 가압단을 통해 상기 맨드릴의 외주 및 상기 만곡로의 내주 사이 공간으로 상기 파이프 소재를 압출하여 곡관을 성형하는 가압구동부를 포함하되, 상기 맨드릴구동부는
    전단부에 상기 맨드릴과 힌지연결되는 제1힌지부가 구비되되 후단부에 반경방향 외측으로 돌설되는 구속돌기부가 형성된 링크로드와,
    상기 구속돌기부를 감싸 구속하도록 결합되되 상기 링크로드가 관통되는 유동홀이 구비된 거리유격부재와,
    상기 거리유격부재에 연결된 작동로드가 신축되도록 구비되는 유압실린더를 포함함을 특징으로 하는 금속제 파이프의 곡관 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리유격부재의 내부에는 상기 작동로드의 단부로부터 상기 제1힌지부까지의 간격이 조절되도록 상기 구속돌기부가 유동되는 유격공간이 형성됨을 특징으로 하는 금속제 파이프의 곡관 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드금형에는 상기 성형된 곡관의 단부가 걸림되도록 상기 만곡로의 개구 일측을 상기 맨드릴의 외경에 대응하여 차폐하는 걸림수단이 구비됨을 특징으로 하는 금속제 파이프의 곡관 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 맨드릴의 전방부에는 중심부가 돌출되되 상기 중심부 및 상기 맨드릴의 외주를 경사지게 연결하는 가이드부가 구비됨을 특징으로 하는 금속제 파이프의 곡관 제조장치.
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