KR101543370B1 - 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산 단가를 획기적으로 절감할 수 있도록 해주는 파이프의 연결 및 분리가 모두 가능한 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법은, 가운데 부분에서부터 끝단으로 가면서 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부, 1차 확관부 및 2차 확관부로 이루어진 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법으로서, 일정한 직경을 가진 금속 강관을 상,하부 금형 내에 고정시키는 단계; 상기 금속 강관의 내부로 1차 확관용 코어를 삽입시켜 상기 금속 강관에 상기 중앙부를 형성하는 1차 확관 가공 단계; 상기 1차 확관된 금속 강관의 내부로 2차 확관용 코어를 삽입시켜 상기 금속 강관에 상기 1차 확관부 및 2차 확관부를 형성하는 2차 확관 가공 단계; 상기 금속 강관의 2차 확관부 내에 죠 테이퍼를 삽입 설치하는 단계; 상기 금속 강관에 굽힘 가공용 코어로 가압하여 상기 죠 테이퍼가 삽입된 상기 2차 확관부의 끝단을 굽힘 가공하는 단계; 상기 굽힘 가공된 금속 강관에 파이프의 삽입 결합을 위한 부품 세트를 차례로 삽입하여 설치하는 단계; 및 상기 부품 세트가 빠져 나가지 못하도록 하기 위해 상기 죠 테이퍼 상에 스냅링을 체결하는 단계;를 포함한다.

Description

삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법{APPARATUS OF INSERT-FIXING TYPE FOR CONNECTING PIPES}

본 발명은 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관용 파이프를 단순히 삽입하는 것만으로 고정시킬 수 있고, 필요한 경우 손쉽게 다시 분리할 수 있도록 해주는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 파이프 연결장치는 유체가 흐르는 관로 상에서 파이프와 파이프를 연결, 고정하여 파이프의 기밀성을 유지하는 수단으로 주로 사용되며, 그 연결 형태에 따라서 직선형, 엘보형, T자형, 십자형 등 다양한 형태를 가진다.

이러한 파이프 연결장치는 파이프 상호 간의 기밀성과 결합성을 확보할 수 있어야 할 뿐만 아니라 일정한 진동과 충격에도 쉽게 파손되거나 이탈되지 않아야 한다. 이를 위해, 종래의 파이프 연결장치는 기밀성과 결합성을 높이기 위하여 파이프와 파이프의 접속부위를 용접하거나, 나사 결합 등의 별도의 고정수단 및 스냅 링을 필요로 하였고, 파이프의 연결 작업이 힘들고, 작업 공정이 늘어나 시공비가 증가하는 문제점이 있었다.

특히, 일반 배관용 스테인레스 강관의 특성상 두께가 0.8 ~ 1.0mm에 불과하여 시공 현장에서 용접 작업은 물론 나사 결합을 하는데 어려움이 있고, 전용 압착기를 사용하거나 확관을 하여야 하는 등 별도의 공정이 추가되어야 하는 문제점 있었다. 전용 압착기로 배관과 연결장치를 압착하여 체결하게 되면 축방향 지지력의 취약성을 초래하고, 압착기의 마모에 따른 압착성 저하로 인한 이완, 누수 등의 문제점이 있었다. 그리고, 배관의 확관에 따른 내구성 감소의 문제점, 숙련된 배관공이 필요하여 인건비가 상승하는 문제점 등도 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하여 위하여 단순히 파이프를 연결장치 내로 삽입하는 것만으로 고정시킬 수 있고, 필요한 경우 손쉽게 다시 분리할 수 있도록 해주는 삽입 고정식 파이프 연결장치가 개발되었다. 본 출원인이 개발한 삽입 고정식 파이프 연결장치의 주요 기술구성이 대한민국 공개특허 제2009-0039630호(발명의 명칭: 파이프의 연결장치, 연결방법 및 죠 홀더의 죠 제조방법)(문헌 1)에 상세히 개시되어 있다. 이 문헌 1에 개시된 연결장치를 개량한 현재의 삽입 고정식 파이프 연결장치는 죠 홀더 부분의 구성이 조금 상이한 바, 이하에서는 현재의 삽입 고정식 파이프 연결장치를 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한다.

삽입 고정식 파이프 연결장치(100)는 두 개의 파이프(1,2)의 대응하는 단부가 삽입되는 파이프 연결본체(110)와, 이 파이프 연결본체(110)와 파이프(1,2) 사이의 결합성, 수밀성 등을 확보해주기 위해 파이프 연결본체(110)에 차례로 삽입 설치되는 제1 오링(120), 백업링(130), 제2 오링(140), 스프링 가이드(150), 압축 스프링(160), 다수개의 죠(180)가 회동 가능하게 장착된 죠 홀더(170), 스냅링(190)을 포함한다.

상기 파이프 연결본체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 파이프 연결본체(110)의 가운데 부분에서부터 양 끝단으로 가면서 중앙부(Ⅰ), 전이부(Ⅱ), 선단부(Ⅲ)의 세 부분으로 구분된다. 본 실시예의 파이프 연결본체(110)는 양 쪽이 동일하므로 오른쪽 부분의 구성만을 기준으로 설명하기로 한다.

상기 파이프 연결본체(110)의 중앙부(Ⅰ)는 삽입되는 파이프(1,2)의 직경과 거의 동일한 직경을 가지고, 중앙부(Ⅰ)의 내주면 가운데 부분에는 파이프(1,2)가 더 이상 삽입되지 않도록 해주는 파이프 걸림턱(112)이 형성된다. 상기 파이프 연결본체(110)의 전이부(Ⅱ)는 상기 중앙부(Ⅰ)에 비해 직경이 확대되고 상술한 제1 오링(120), 백업링(130), 제2 오링(140), 스프링 가이드(150) 및 압축 스프링(160)이 차례로 삽입 설치된다. 상기 파이프 연결본체(110)의 선단부(Ⅲ)에는 죠(180)가 회동 가능하게 설치된 죠 홀더(170)가 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 그리고, 스냅링(190)이 파이프 연결본체(110)의 내주면에 형성된 삽입홈(113)에 삽입 고정되고, 상기 죠 홀더(170)의 스냅링 걸림턱(174)에 걸림 결합되어 상술한 부품(120 ~ 190)이 외부로 빠져나가지 않도록 해준다.

도 3을 참조로 삽입 고정식 파이프 연결장치에 파이프를 연결시키는 과정을 간단히 설명한다.

먼저, 파이프(1)를 파이프 연결본체(110)의 선단부(Ⅲ) 영역으로 삽입하게 되면 파이프(1)의 외주면에 죠(180)의 톱니(181)가 맞물리게 된다(도 3의 (a) 참조). 이 때, 죠(180)가 시계 반대방향으로 약간 회동하게 되고, 죠(180)의 경사면(182)이 파이프 연결본체(110)의 내주면에 형성된 경사면(111)을 따라 왼쪽으로 이동하게 된다. 그 결과, 죠(180)가 벌어지게 되면서 파이프(1)는 계속하여 삽입되고, 이와 동시에 죠 홀더(170)를 받치고 있던 압축 스프링(160)이 압축된다(도 3의 (b) 참조). 파이프(1)의 선단부가 파이프 연결본체(110)의 중앙부(Ⅰ)에 마련된 파이프 걸림턱(112)에 걸리게 되면 파이프(1)의 삽입이 중지되고, 상기 죠 홀더(170)는 압축 스프링(160)의 복원력에 의해 오른쪽으로 이동하게 된다. 그 결과, 죠(180)의 톱니(181)가 파이프(1)의 외주면에 강하게 맞물리게 되어 파이프(1)가 빠지지 않도록 해준다(도 3의 (c) 참조).

도 4를 참조로 삽입 고정식 파이프 연결장치로부터 파이프를 분리하는 과정을 간단히 설명한다.

먼저, 파이프(1)는 그대로 둔 상태에서 죠 홀더(170)의 플랜지부(173)를 밀어서 죠 홀더(170)를 왼쪽으로 이동시킨다(도 4의 (a)). 죠 홀더(170)에 설치된 죠(180)가 시계 반대 방향으로 약간 회동되고, 파이프 연결본체(110)의 경사면(111)을 따라 왼쪽으로 이동하면서 벌어지게 되며, 이와 동시에 죠 홀더(170)를 받치고 있던 압축 스프링(160)이 압축된다. 그 결과, 죠(180)의 톱니(181)가 파이프(1)와 맞물려서 발생하던 구속력이 해제되므로, 파이프(1)를 잡아 당겨 파이프 연결본체(110)로부터 손쉽게 분리할 수 있다(도 4의 (b)). 파이프(1)가 완전히 분리된 후 죠 홀더(170)를 누르고 있던 힘을 제거하면, 압축 스프링(160)의 복원력에 의해 죠 홀더(170)는 원래 위치로 돌아간다(도 4의 (c)).

이상에서 설명한 구성을 가진 본 출원인의 삽입 고정식 파이프 연결장치(100)는 용접, 압착, 나사결합 등의 추가 공정없이 파이프를 삽입하는 것만으로 간단히 고정시킬 수 있고, 나아가 죠 홀더(170)를 눌러주는 것만으로 간단히 분리할 수 있다는 기술적 장점으로 인해 당업계에서 큰 각광을 받아 왔다.

그러나, 이러한 삽입 고정식 파이프 연결장치는 기본 몸체인 파이프 연결본체(110)를 주조 공정 및 CNC 가공 공정을 통해 제조하기 때문에 제조 공정이 복잡하고 생산비용도 많이 소모되는 문제점이 있었다. 이러한 종래의 제조공정을 도 5를 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 사출기를 이용하여 왁스를 금형에 주입하여 파이프 연결본체의 왁스 패턴(Wax Pattern)을 제조한다(S10). 이 왁스 패턴이 완료되면, 사출시에 발생하였던 왁스 표면의 깔쭉 깔쭉한 버(burr) 부분을 제거한다. 여러 개의 파이프 연결본체를 한번에 주조할 수 있도록 주조 방안에 따라 인두 등을 이용하여 왁스 트리(Wax tree)를 제조한다(S20). 제조된 왁스 트리에 이형제를 도포한 후에 슬러리에 침적하여 세라믹 재료가 코팅되도록 한다. 이러한 세라믹 코팅 공정은 통상 6 ~ 7회 정도 반복함으로써, 왁스 패턴 위에 세라믹 재료가 주조 공정의 몰드(mold)로서 사용될 수 있을 만큼 충분한 두께로 코팅된다(S30).

세라믹 재료에 의한 코팅 작업이 완료되면, 오토 클레이브(Auto clave)에 넣어서 세라믹 몰드 내부에 있는 왁스를 외부로 제거시킨다(S40). 그 결과, 내부에 파이프 연결본체의 주조 공간이 형성된 주조용 세라믹 몰드가 제조된다. 이 세라믹 몰드 내에 남아있는 왁스와 코팅 공정에서 생기는 수분을 제거하고 통기성을 향상시키기 위하여 약 1,000℃ 이상의 온도에서 소성 가열한다(S50).

도가니로 등에서 용해된 금속 용탕을 래들을 이용하여 소성 완료된 세라믹 몰드 내에 주입함으로써 주조를 실시한다(S60). 스테인레스 스틸의 경우에는 주입 후에 박스를 씌우지 않는 것을 원칙으로 하나, 탄소강이나 다른 합금강의 경우에는 탈탄을 방지하기 위하여 박스를 씌우기도 한다.

주조가 완료된 후에는 세라믹 몰드를 냉각시킨 다음 망치나 넉아웃 머신, 워터 제트, 행거 블라스터 등을 이용하여 상기 세라믹 몰드를 깨트려서 제거하는 탈사(Knock out) 작업을 실시한다(S70). 탈사 작업이 완료되어 파이프 연결본체가 외부로 드러나게 되면, 앞서 왁스 트리에 형태에 따라 여러 개가 붙어 있는 파이프 연결본체를 고속으로 회전하는 절단기를 이용하여 하나씩 절단한다. 절단된 파이프 연결본체는 벨트 그라인더 머신 등을 이용하여 주조 작업시에 탕구에서 굳은 여분의 금속 물질(gate) 등을 제거한다(S90).

마지막으로, 파이프 연결본체로서 요구되는 기계적 물성을 얻기 위하여 필요한 열처리 공정을 거친 다음(S90), 실제 규격에 맞게 제작되었는지 검사하여 불량품을 골라내는 검사 작업을 실시한다(S100).

이상에서 설명한 바와 같이, 기존의 정밀 주조 공정은 그 단계가 매우 복잡하며, 전체 작업 공정이 자동화되지 못하고 왁스 트리 제조를 포함한 많은 공정이 수작업으로 이루어져 왔기 때문에 한 사이클의 주조 공정을 완료하는데 적어도 수십일 이상 소요되었을 뿐만 아니라, 이로 인해 제조 단가로 크게 증가하였다. 이와 같이 종래의 주조 공정은 생산성이 매우 낮았기 때문에 개선의 필요성이 늘 요구되어 왔다.

더욱이, 상기 주조 공정을 통해 제조된 파이프 연결본체는 그대로 사용되지 못하고, CNC 절삭 가공 등을 통해 내면 가공을 하여야 했다. 이로 인해 생산 공정이 더 길어질 뿐만 아니라, CNC 절삭으로 인한 금속 재료의 낭비 등으로 인해 제조 단가를 상승시키는 또 다른 주요 원인으로 지목되어 왔다.

예를 들어, 도 2의 "A" 부분에 표시된 파이프 걸림턱(112) 부분은 정밀 주조 공정으로도 만들 수 없기 때문에 파이프 연결본체(110)의 중앙부(Ⅰ) 전체를 파이프 걸림턱(112) 만큼 두껍게 만든 다음 나머지 부분을 CNC 절삭 가공을 통해 제거함으로써 파이프 걸림턱(112)을 만들어야 했다. 통상적으로 이러한 CNC 절삭 가공을 통해 버려지는 금속 재료의 양이 전체 금속 재료 중량의 30% 정도를 차지하는 것으로 알려져 있다.

또한, 상기 주조 및 CNC 절삭 가공 등을 통해 제조된 파이프 연결본체(110)는 기계적 물성 측면에서도 개선되어야 할 사항이 지적되어 왔다.

예를 들어, 도 2의 "B" 부분에 표시된 바와 같이 CNC 절삭 가공을 통해 파이프 연결본체(110)의 내주면에 직접 경사면(111)을 형성하여 왔다. 이는 앞서 얘기한 금속 재료의 낭비, CNC 가공에 따른 비용 증가 뿐만 아니라, 파이프 연결본체(110)의 두께를 감소시켜 강한 외부 응력이 가해질 경우 파괴의 원인이 될 수 있는 문제점이 있었다. 지진이 빈번하게 발생하는 일본, 대만 지역에 수출하기 위해서는 높은 내진 설계가 요구되고, 이를 위해서는 경사면(111) 형성에 따른 두께 감소의 문제점을 해결할 필요가 있었다.

대한민국 공개특허 제2009-0039630호(발명의 명칭: 파이프의 연결장치, 연결방법 및 죠 홀더의 죠 제조방법), 출원 공개일: 2009. 04. 22., 출원인: 주식회사 조인탑.

본 발명은 이러한 종래의 삽입 고정식 파이프 연결장치가 가지는 구조적인 문제점을 해결함과 동시에 생산 단가를 획기적으로 절감할 수 있도록 해주는 파이프의 연결 및 분리가 모두 가능한 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법은, 가운데 부분에서부터 끝단으로 가면서 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부, 1차 확관부 및 2차 확관부로 이루어진 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법으로서, 일정한 직경을 가진 금속 강관을 상,하부 금형 내에 고정시키는 단계; 상기 금속 강관의 내부로 1차 확관용 코어를 삽입시켜 상기 금속 강관에 상기 중앙부를 형성하는 1차 확관 가공 단계; 상기 1차 확관된 금속 강관의 내부로 2차 확관용 코어를 삽입시켜 상기 금속 강관에 상기 1차 확관부 및 2차 확관부를 형성하는 2차 확관 가공 단계; 상기 금속 강관의 2차 확관부 내에 죠 테이퍼를 삽입 설치하는 단계; 상기 금속 강관에 굽힘 가공용 코어로 가압하여 상기 죠 테이퍼가 삽입된 상기 2차 확관부의 끝단을 굽힘 가공하는 단계; 상기 굽힘 가공된 금속 강관에 파이프의 삽입 결합을 위한 부품 세트를 차례로 삽입하여 설치하는 단계; 및 상기 부품 세트가 빠져 나가지 못하도록 하기 위해 상기 죠 테이퍼 상에 스냅링을 체결하는 단계;를 포함하며,
또한, 상기 부품 세트의 삽입 설치 단계는, 상기 중앙부에 파이프의 삽입 길이를 제한하는 파이프 스토퍼를 삽입 설치하는 단계; 상기 1차 확관부에 수밀성을 높이기 위한 오링과 압축 스프링을 삽입 설치하는 단계; 및 상기 2차 확관부에 상기 압축 스프링에 의해 탄성적으로 지지되면서 상기 죠 테이퍼의 내부를 이동 가능하도록 마련된 죠 홀더를 삽입 설치하는 단계를 포함하고, 상기 죠 홀더에는 상기 죠 테이퍼의 경사면을 따라 이동하면서 하부에는 상기 파이프와 맞물리도록 톱니가 형성된 복수개의 죠가 장착될 수 있다.

또한, 상기 상,하부 금형은 상기 금속 강관의 중앙부, 1차 확관부, 2차 확관부의 형상을 모두 구비할 수 있다.

또한, 상기 죠 테이퍼는 내주면에 경사면이 형성된 링 형태이고, 상기 경사면은 금속 강관의 제1 확관부로 갈수록 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 굽힘 가공 단계는, 상기 2차 확관부의 끝단을 굽힘 가공함으로써 상기 죠 테이퍼가 상기 2차 확관부 내에 고정 설치되도록 할 수 있다.

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또한, 상기 파이프 스토퍼는 링 형태로 구성되며, 일측단의 내주면에는 상기 파이프의 선단이 걸리도록 내측 걸림턱이 형성되고, 타측단의 외주면에는 상기 1차 확관부의 연결 부위에 걸림 결합되도록 외측 걸림턱이 형성될 수 있다.

또한, 상기 오링은 수밀성을 높이기 위하여 백업링의 양쪽에 설치되는 제1 오링 및 제2 오링으로 구성되고, 상기 제1 오링은 상기 파이프 스토퍼에 밀착 설치되며, 상기 제2 오링은 상기 백업링에 밀착 설치될 수 있다.

또한, 상기 압축 스프링은 상기 오링에 밀착 설치되는 스프링 가이드 상에 지지 설치될 수 있다.

또한, 상기 스냅링 체결 단계는, 상기 죠 테이퍼의 내주면에 형성된 걸림홈에 상기 스냅링을 삽입 설치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 삽입 고정식 파이프 연결본체의 제조방법은, 가운데 부분에서부터 끝단으로 가면서 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부, 1차 확관부 및 2차 확관부로 이루어진 삽입 고정식 파이프 연결본체의 제조방법으로서, 일정한 직경을 가진 금속 강관을 상,하부 금형 내에 고정시키는 단계; 상기 금속 강관의 내부로 1차 확관용 코어를 삽입시켜 상기 금속 강관에 상기 중앙부를 형성하는 1차 확관 가공 단계; 상기 1차 확관된 금속 강관의 내부로 2차 확관용 코어를 삽입시켜 상기 금속 강관에 상기 1차 확관부 및 2차 확관부를 형성하는 2차 확관 가공 단계; 상기 금속 강관의 2차 확관부 내에 죠 테이퍼를 삽입 설치하는 단계; 및 상기 금속 강관에 굽힘 가공용 코어로 가압하여 상기 죠 테이퍼가 삽입된 상기 2차 확관부의 끝단을 굽힘 가공하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 상,하부 금형은 상기 금속 강관의 중앙부, 1차 확관부, 2차 확관부의 형상을 모두 구비할 수 있다.

또한, 상기 죠 테이퍼는 내주면에 경사면이 형성된 링 형태이고, 상기 경사면은 금속 강관의 제1 확관부로 갈수록 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 굽힘 가공 단계는, 상기 2차 확관부의 끝단을 굽힘 가공함으로써 상기 죠 테이퍼가 상기 2차 확관부 내에 고정 설치되도록 할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법에 의하면, 파이프 연결본체를 금속 강관의 2차례 확관 가공 공정을 통해 제조함으로써, 주조 공정 및 CNC 절삭 가공 공정을 통해 제조하던 경우보다 획기적인 원가 절감을 가져올 수 있다.

또한, 얇은 두께의 금속 강관을 사용하더라도 죠 테이퍼라는 별개의 부품을 통해 죠의 이동에 필요한 경사면을 형성해 줌과 동시에 금속 강관의 두께를 보강해줌으로써 강한 외력에도 견딜 수 있는 구조적 안정성을 달성할 수 있다. 이에 의해, 종래의 파이프 연결본체의 경우 그 내주면에 직접 경사면을 형성함으로써, 이 부분의 두께가 상대적으로 얇아져 지진과 같이 외부에서 강한 외력이 가해질 때 파단의 시작점이 될 수 있는 위험성을 방지해 준다.

또한, 죠의 이동에 필요한 경사면이 마련된 죠 테이퍼를 파이프 연결본체의 2차 확관부에 완전히 고정시켜 움직이지 않도록 설치함으로써, 죠의 이동을 정확하게 제어할 수 있도록 하여 파이프를 연결시키는 것뿐만 아니라 분리시키는 기능도 수행할 수 있도록 해준다.

또한, 파이프 연결본체의 2차 확관부의 끝단을 굽힘 가공하더라도 이를 이용하지 않고 죠 테이퍼 상에 삽입 설치된 스냅링에 의해 죠 홀더가 빠져 나가지 못하도록 구성함으로써, 조립 불량 등이 발생하더라도 스냅링만을 제거함으로써 내부 부품을 쉽게 빼낼 수 있도록 해준다.

도 1은 종래의 삽입 고정식 파이프 연결장치의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 도 1의 삽입 고정식 파이프 연결장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1의 삽입 고정식 파이프 연결장치의 파이프 삽입 과정을 나타낸 도면.
도 4는 도 1의 삽입 고정식 파이프 연결장치의 파이프 분리 과정을 나타낸 도면.
도 5는 도 1의 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 파이프 스토퍼의 상세한 구성을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 죠 테이퍼의 상세한 구성을 나타낸 도면.
도 10은 죠 테이퍼가 삽입된 상태의 연결구 본체를 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 파이프 삽입 과정을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 파이프 분리 과정을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따른 1차 확관 가공 단계를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명에 따른 2차 확관 가공 단계를 나타낸 도면.
도 16은 본 발명에 따른 죠 테이퍼 삽입 단계를 나타낸 도면.
도 17은 본 발명에 따른 굽힘 가공 단계를 나타낸 도면.
도 18은 본 발명에 따른 부품 세트 및 스냅링 체결 단계를 나타낸 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 보다 상세히 설명한다.

이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 6은 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 그 단면도이다.

삽입 고정식 파이프 연결장치(300)는 두 개의 파이프(1,2)의 대응하는 단부가 삽입되는 파이프 연결본체(301)와, 이 파이프 연결본체(301)와 파이프(1,2) 사이의 결합성, 수밀성 등을 확보해주기 위해 파이프 연결본체(301)에 차례로 삽입 설치되는 파이프 스토퍼(310), 제1 오링(320), 백업링(330), 제2 오링(340), 스프링 가이드(350), 압축 스프링(360), 죠 테이퍼(370), 다수개의 죠(390)가 장착된 죠 홀더(380) 및 스냅링(375)을 포함한다.

여기서, 상기 파이프 연결본체(301)는 일직선 형태로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 엘보형, T자형, 십자형 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

상기 파이프 연결본체(301)는 도 7에 도시된 바와 같이 파이프 연결본체(301)의 가운데 부분에서부터 양 끝단으로 가면서 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ), 2차 확관부(Ⅲ)의 세 부분으로 구분된다. 금속 강관을 2차례 확관 공정을 통해 파이프 연결본체(301)로 구성하는 것이 도 2에 도시된 종래의 것과 구별되는 본 발명의 특징적 기술구성 중 하나이다. 도 2에 도시된 종래의 파이프 연결본체(110)는 주조 공정 및 CNC 가공 공정을 통해 제조되며, 이로 인해 금속 재료의 30% 정도가 낭비되고 CNC 절삭 가공의 추가로 인해 제조 단가가 크게 증가하는 문제점이 있었다는 것은 이미 상술한 바와 같다.

본 발명에 따르면 파이프 연결본체(301)를 종래의 주조 공정 및 CNC 가공 공정이 아니라, 일정한 두께를 가진 금속 강관, 그 중에서도 내식성이 높은 스테인레스 강관을 이용하여 별도의 절삭 공정없이 2차례의 확관 공정만으로 파이프 연결본체(301)를 제조할 수 있기 때문에 생산 단가를 크게 절감시켜준다.

나아가, 본 발명은 주조 공정을 사용하지 않고 금속 강관을 확관하여 제조함에 따라 고려되어야 할 여러 가지 기계적, 구조적 사항을 해결하기 위해 다음과 같은 새로운 구성을 채택하였다.

첫째, 파이프 스토퍼(310)를 새로이 추가하였다. 도 2 및 도 7을 비교해 보면, 본 발명에 따른 파이프 연결본체(301)의 중앙부(Ⅰ)에는 종래와 같은 파이프 걸림턱(112)이 형성되어 있지 않다. 종래에는 이 파이프 걸림턱(112)을 형성하기 위하여 중앙부를 두껍게 주조한 다음 CNC 가공을 통해 나머지 부분을 절삭하여야 했으며, 이는 금속 재료의 낭비와 제조 단가를 증가시키는 주요 원인이 되었다. 이에 반해, 본 발명자는 파이프 연결본체(301)의 중앙부(Ⅰ)는 금속 강관의 원래 형태 그대로 사용하는 대신에 파이프의 삽입 길이를 제한하기 위하여 상기 파이프 스토퍼(310)를 삽입 설치함으로써 종래의 파이프 걸림턱(112) 역할을 대신하도록 한 것이다. 상기 파이프 스토퍼(310)의 주요 구성에 대해서는 도 8을 참조로 후술하기로 한다.

둘째, 죠 테이퍼(370)를 새로이 추가하였다. 도 2 및 도 7을 비교해 보면, 종래의 파이프 연결본체(110)의 선단부(Ⅲ)에 직접 경사면(111)이 형성되고, 그 결과 파이프 연결본체(110)의 두께를 감소시켜 기계적 강성을 저하시키는 원인이 되었다. 본 발명에 따르면 일정한 두께를 가진 금속 강관을 사용하는데, 통상적으로 사용되는 스테인레스 강관의 경우 두께가 0.8 ~ 1mm에 불과하므로 이 강관을 절삭 가공하여 경사면을 형성할 수는 없다. 그래서, 본 발명자는 파이프 연결본체(301)의 제2 확관부(Ⅲ)에 경사면(371)이 형성된 죠 테이퍼(370)를 끼움 결합시키는 방식으로 이 문제를 해결하였다. 이에 의하면 상기 죠 테이퍼(370)가 경사면(371)을 제공할 뿐만 아니라, 죠 테이퍼(370) 자체의 두께로 인해 파이프 연결본체(301)의 제2 확관부(Ⅲ)의 두께를 증가시켜 실질적으로 파이프 연결본체(110)의 기계적 강성을 향상시켜 준다. 상기 죠 테이퍼(370)의 주요 구성에 대해서는 도 9를 참조로 후술하기로 한다.

세째, 파이프 연결본체(301)의 끝단(302)를 굽힘 가공함으로써, 죠 테이퍼(370)를 파이프 연결본체(301)의 제2 확관부(Ⅲ) 내에 완전히 고정되어 움직이지 않도록 구성하였다. 이에 의해, 도 5에 도시된 종래의 삽입식 파이프 연결장치에서 경사면(243)이 형성된 죠 홀더(240)가 양쪽으로 밀착 설치된 오링(230, 270)에 의해 좌우로 유동됨으로써, 파이프를 분리시키는 기능을 추가할 수 없다는 문제점을 해결하였다.

네째, 죠 홀더(380)는 굽힘 가공된 상기 파이프 연결본체(301)의 끝단(302)에 의해 걸려지는 것이 아니라 상기 죠 테이퍼(370)에 삽입 설치되는 스냅링(375)에 의해 걸려서 파이프 연결본체(301)의 외부로 빠져나가지 못하도록 구성하였다. 그 결과, 조립 불량 등이 발생한 경우 상기 스냅링(375)을 제거함으로써 손쉽게 파이프 연결본체(301)의 내부에 삽입 설치된 부품을 빼내고 재조립할 수가 있다. 이는 도 5에 도시된 종래의 삽입식 파이프 연결장치에서 파이프 연결본체(210)의 끝단(215)에 의해 내부에 설치된 부품이 빠져 나가지 못하다도록 한 경우에 파이프 연결본체(210)의 끝단(215)을 다시 펼 수 없기 때문에, 조립 불량 등이 발생하면 파이프 연결본체(210) 전체를 폐기 처분해야 하는 문제점을 해결하였다.

이하에서, 상기한 기술구성을 포함하여 본 발명의 삽입 고정식 파이프 연결장치의 구체적인 구성을 도 6 내지 도 10을 참조로 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 파이프 연결본체(301)의 중앙부(Ⅰ)는 삽입되는 파이프(1,2)의 직경보다 조금 크게 형성되고, 상기 파이프 스토퍼(310)가 삽입 고정된다. 상기 파이프 스토퍼(310)는 도 8에 도시된 바와 같이 링 형태로 구성되며, 일측단의 내주면에는 상기 파이프의 선단이 걸리도록 내측 걸림턱(311)이 형성되고, 타측단의 외주면에는 상기 1차 확관부(Ⅱ)의 연결 부위에 걸림 결합되도록 외측 걸림턱(312)이 형성된다. 파이프 스토퍼(310)가 파이프 연결본체(301)에 삽입되면, 상기 외측 걸림턱(312)이 상기 파이프 연결본체(301)의 중앙부(Ⅰ)와 제1 확관부(Ⅱ) 사이의 단턱에 걸려짐으로써 원하는 위치에 고정된다. 도 7의 "A" 부분에서 보듯이 파이프 스토퍼(310)에 형성된 내측 걸림턱(311)이 파이프가 삽입될 때 파이프의 선단에 걸림 결합됨으로써 파이프의 삽입 길이를 제한한다.

상기 파이프 연결본체(301)의 제1 확관부(Ⅱ)에는 확관 공정을 통해 상기 중앙부(Ⅰ)에 비해 직경이 확대되고 상술한 제1 오링(320), 백업링(330), 제2 오링(340), 스프링 가이드(350) 및 압축 스프링(360)이 차례로 삽입 설치된다. 오링은 하나만 설치될 수도 있으나, 수밀성을 높이기 위해 2개의 제1 오링(320) 및 제2 오링(340)이 백업링(330)의 양쪽에 이중으로 설치되는 것이 바람직하다. 상기 제1 오링(320)은 상기 파이프 스토퍼(310)에 밀착 설치되고, 상기 제2 오링(340)은 상기 백업링(330)에 밀착 설치되어 수밀성을 향상시킨다. 여기서 밀착이라 함은 접착과 같이 하나로 붙는다는 좁은 의미가 아니라, 공간의 밀폐성을 높이기 위하여 서로 근접하여 설치된다는 넓은 의미로 해석되어야 한다.

또한, 상기 스프링 가이드(350)는 상기 제2 오링(340)에 밀착 설치되고, 이 스프링 가이드(350) 상에 상기 압축 스프링(360)이 지지 설치된다. 상기 스프링 가이드(350)에는 압축 스프링(360)이 안정적으로 지지 설치될 수 있도록 안착홈이 형성되는 것이 바람직하다. 도 6 등에는 상기 압축 스프링(360)의 대표적인 예로서 코일 스프링이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 상기 죠 홀더(380)를 탄성적으로 지지할 수 있는 것이면 판 스프링 등 어떤 형태의 스프링도 사용 가능하다.

상기 파이프 연결본체(301)의 제2 확관부(Ⅲ)는 확관 공정을 통해 상기 제1 확관부(Ⅱ)에 비해 직경이 확대되고 상술한 죠 테이퍼(370), 다수개의 죠(390)가 설치된 죠 홀더(380) 및 스냅링(375)이 차례로 삽입 설치된다. 먼저, 상기 죠 테이퍼(370)는 도 9에 도시된 바와 같이, 내주면에 경사면(371)이 형성된 링 형태로 구성된다. 상기 경사면(371)은 파이프 연결본체(301)의 제1 확관부(Ⅱ) 쪽으로 갈수록 상방 경사지도록 형성되어 상기 죠(390)가 이 경사면(371)을 따라 파이프 연결본체(301)의 내부로 이동하면서 죠(390)가 벌어지도록 구성된다. 여기서, 죠(390)가 벌어진다는 것은 죠 홀더(380)의 둘레를 따라 일정 간격으로 설치된 다수개의 죠(390)를 연결하는 원(파이프의 단면과 동일 평면상의 원)의 직경이 커진다는 것을 의미한다.

상기 파이프 연결본체(301)의 2차 확관부(Ⅲ)의 끝단(302)이 굽힘 가공되어 상기 2차 확관부(Ⅱ)의 내부에 억지 끼움 방식으로 결합된 상기 죠 테이퍼(370)가 완전히 고정되도록 해준다. 이는 도 2에 도시된 종래의 삽입 고정식 파이프 연결장치(100)에서 파이프 연결본체(110)의 선단부(Ⅲ) 자체에 경사면(111)이 일체로 형성된 것과 동일한 효과를 나타낸다. 더욱이, 본 발명에 따르면, 상기 죠 테이퍼(370)가 파이프 연결본체(301)와 동일한 스테인레스 강관 재질로 구성되어 실질적으로 파이프 연결본체(301)의 2차 확관부(Ⅲ)의 두께를 고정시키는 효과도 나타낸다.

상기 죠 홀더(380)는 상기 압축 스프링(360)에 의해 탄성적으로 지지되면서 링 형태로 된 죠 테이퍼(370)의 내부를 이동 가능하도록 삽입 설치된다. 이를 위해 죠 홀더(380)는 링 형태의 몸체부(381)의 외주면 상에 압축 스프링(360)에 의해 지지되도록 해주는 지지턱(385)이 형성된다. 그 결과, 죠 홀더(380)는 압축 스프링(360)에 의해 탄성 바이어스된 상태로 이동된다.

또한, 상기 죠 홀더(380)는 링 형태의 몸체부(381)의 외주면 상에 분리 방지턱(384)이 형성되고, 죠 테이퍼(370)의 내주면에 형성된 걸림홈(372) 상에 스냅링(375)이 삽입 설치되며, 상기 죠 홀더(380)의 분리 방지턱(384)이 상기 스냅링(375)에 걸리도록 구성된다. 그 결과, 죠 홀더(380)를 포함하여 파이프 연결본체(301)의 내부에 삽입 설치되는 모든 부품(310 ~ 380)이 파이프 연결본체(301)의 외부로 빠져나가지 못하도록 구성된다. 본 발명은 이와 같이 굽힘 가공된 2차 확관부(Ⅲ)의 끝단(302)에 의해 죠 홀더(380)의 분리 방지턱(384)이 걸려지도록 하지 않고 스냅링(375)에 의해 걸려지도록 구성함으로써, 필요한 경우에는 스냅링(375)을 제거하는 것만으로 파이프 연결본체(301)로부터 모든 부품(310 ~ 380)을 손쉽게 분리시킬 수 있도록 한 것이다.

이 죠 홀더(380) 상에는 죠 테이퍼(370)의 경사면(371)을 따라 이동하면서 하부에는 파이프와 맞물리도록 톱니(391)가 형성된 죠(390)가 장착된다. 보다 상세하게는, 상기 죠(390)는 도 6에 도시된 바와 같이 죠 홀더(380)의 외주면 둘레를 따라 일정 간격으로 형성된 복수개의 장착홀(382) 내에 삽입 장착된다. 그리고, 도 7의 "B" 부분에서 보듯이, 상기 죠(390)의 상부에는 죠 테이퍼(370)의 경사면(371)과 대응되는 경사면(392)이 형성될 수 있다. 죠(390)는 상기 경사면(392)이 죠 테이퍼(370)의 내주면에 형성된 경사면(371)을 타고서 부드럽게 이동될 수 있도록 구성된다.

도 10은 스테인레스 강관으로 된 최초 파이프 연결본체(301)에 대해 2차례 확관 공정을 수행한 다음, 죠 테이퍼(370)를 끼움 고정시키는 공정을 완료한 상태를 나타낸다. 본 발명의 파이프 연결장치는 파이프 연결본체(301)를 오일 포밍 등의 방법으로 도 10에 도시된 형태로 1차 제조된 후, 파이프 스토퍼(310)로부터 죠 홀더(380)에 이르는 모든 부품을 1차 제조된 파이프 연결본체(301)에 삽입 설치하는 조립 공정을 거쳐서 최종 완성된다.

도 10에 도시된 죠 테이퍼(370)가 끼움 고정된 파이프 연결본체(301)를 도 2에 도시된 파이프 연결본체(110)와 비교해 보면, "A" 부분에서 보듯이 파이프 연결본체(301)의 중앙부(Ⅰ)에는 파이프 걸림턱 구성을 직접 형성하지 않으므로, CNC 절삭 공정이 필요없다. 또한, "B" 부분에서 보듯이 파이프 연결본체(301)의 제2 확관부(Ⅲ)에 끼움 고정된 죠 테이퍼(370)로부터 죠(390)의 이동을 제어하는데 필요한 경사면(371)이 제공되므로, 파이프 연결본체에 직접 경사면을 만들기 위해 CNC 절삭 공정을 할 필요가 없다. 이와 같이, 본 발명은 주조 공정을 대신하여 금속 강관을 확관 가공하여 제조하고 CNC 절삭 공정을 생략할 수 있도록 함으로써, 삽입식 파이프 연결장치의 제조 단가를 획기적으로 절감시킬 수 있도록 한 것이다.

이하에서 도 11 및 도 12를 참조로 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치를 사용하는 방법에 대하여 간단히 설명한다.

도 11은 삽입 고정식 파이프 연결장치에 파이프를 연결하는 과정을 나타낸다.

먼저, 파이프(1)를 파이프 연결본체(301)의 제2 확관부(Ⅲ) 영역으로 삽입하게 되면 파이프(1)의 외주면에 죠(390)의 톱니(391)가 맞물리게 된다(도 11의 (a) 참조). 이 때, 죠(390)와 파이프(1) 사이의 마찰력으로 인해 죠(390)가 그 상부에 형성된 경사면(392)이 파이프 연결본체(301)에 끼움 결합된 죠 테이퍼(370)의 내주면에 형성된 경사면(371)을 타고 왼쪽으로 이동하게 된다. 그 결과, 죠(390)가 벌어지게 되면서 파이프(1)는 계속하여 삽입되고, 이와 동시에 죠 홀더(380)를 받치고 있던 압축 스프링(360)이 압축된다(도 11의 (b) 참조).

파이프(1)의 선단부가 파이프 연결본체(301)의 중앙부(Ⅰ)에 삽입 설치된 파이프 스토퍼(310)의 내측 걸림턱(311)에 걸리게 되면 파이프(1)의 삽입이 중지되고, 상기 죠 홀더(380)는 압축 스프링(360)의 복원력에 의해 오른쪽으로 이동하게 된다. 그 결과, 죠(390)의 톱니(391)가 파이프(1)의 외주면에 강하게 맞물리게 되어 파이프(1)가 빠지지 않도록 해준다(도 11의 (c) 참조).

도 12는 삽입 고정식 파이프 연결장치로부터 파이프를 분리하는 과정을 나타낸다.

먼저, 파이프(1)는 그대로 둔 상태에서 죠 홀더(380)를 밀어서 왼쪽으로 이동시킨다(도 12의 (a)). 죠 홀더(380)에 설치된 죠(390)는 그 상부에 형성된 경사면(392)이 파이프 연결본체(301)에 끼움 결합된 죠 테이퍼(370)의 내주면에 형성된 경사면(371)을 타고 왼쪽으로 이동하게 된다. 그 결과, 죠(390)가 벌어지게 되고 이와 동시에 죠 홀더(380)를 받치고 있던 압축 스프링(360)이 압축된다(도 12의 (b) 참조). 죠(390)가 벌어지게 되면 파이프(1)에 대한 구속력이 해제되므로, 파이프(1)를 오른쪽으로 잡아 당김으로써 파이프 연결본체(301)로부터 손쉽게 분리시킬 수 있다.

파이프(1)의 분리가 완료되면, 죠 홀더(380)를 밀고 있던 힘을 제거한다. 이 때, 죠 홀더(380)는 압축 스프링(360)의 복원력에 의해 오른쪽으로 이동하게 되어 파이프(1)이 삽입되지 않은 초기 상태로 돌아간다(도 12의 (c) 참조).

이하에서 도 13 내지 도 18을 참조로 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 13은 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 전체 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 14는 1차 확관 가공 단계를 예시한 도면이며, 도 15는 2차 확관 가공 단계를 예시한 도면이고, 도 16은 죠 테이퍼 삽입 단계를 나타낸 도면이며, 도 17은 굽힘 가공 단계를 나타낸 도면이고, 도 18은 부품 세트 및 스냅링 체결 단계를 나타낸 도면이다.

도 13에서 보듯이 본 발명에 따른 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법은, 가운데 부분에서부터 끝단으로 가면서 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ) 및 2차 확관부(Ⅲ)로 이루어진 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법으로서, 금속 강관 준비 단계(S200), 1차 확관 가공 단계(S210), 2차 확관 가공 단계(S220), 죠 테이퍼 삽입 단계(S230), 굽힘 가공 단계(S240), 부품 세트 삽입 단계(S250), 스냅링 체결 단계(S260)을 포함한다. 이하에서 각각의 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기 금속 강관 준비 단계(S200)는 일정한 직경을 가진 금속 강관을 준비하고, 이 금속 강관을 오일 포밍 등의 방법으로 가공하기 위하여 상,하부 금형(410, 420)에 놓고 고정시킨다. 상기 금속 강관의 재질은 내식성 등을 고려하여 스테인레스 강으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상,하부 금형(410,420)은 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ) 및 2차 확관부(Ⅲ)의 형상을 일체로 구비하는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 1차 확관 가공 단계(S210) 내지 굽힘 가공 단계(S240)는 중간에 금형을 교체하지 아니하고 일괄적으로 강관 가공 처리를 수행할 수 있다.

상기 1차 확관 가공 단계(S210)는 도 14에서 보듯이 일정한 직경을 가진 금속 강관(P)을 상,하부 금형(410,420)의 좌우에서 직선 왕복 운동하는 1차 확관용 코어(430)를 이용하여 가공하는 단계이다. 보다 상세하게 설명하면, 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ) 및 2차 확관부(Ⅲ)의 형상을 일체로 구비한 상,하부 금형(410,420)을 준비한다(도 14의 (a) 참조).

이 상,하부 금형(410,420)에 일정 직경을 가진 금속 강관(P)을 고정시킨 다음 상,하부 금형(410),420)의 좌우에서 1차 확관용 코어(430)를 전진시킨다(도 14의 (b) 참조). 이 1차 확관용 코어(430)는 2개의 직경을 가지도록 가공되는데, 선단부(431)는 중앙부(Ⅰ)를 형성하기 위한 것으로서, 상기 금속 강관(P)의 원래 직경과 동일한 직경을 가진다. 확장부(432)는 제1 확관부(Ⅱ)를 형성하기 위한 것으로서, 이 제1 확관부(Ⅱ)의 직경과 동일한 직경을 가진다. 1차 확관 가공 단계에서는 실질적으로 상기 1차 확관용 코어(430)의 확장부(432)에 의해 금속 강관이 확관이 일어난다.

상기 1차 확관용 코어(430)를 금속 강관(P)의 내부로 삽입시킨 다음 일정한 위치까지 전진시킨다(도 14의 (c) 참조). 보다 정확하게는, 상기 1차 확관용 코어(430)는 맨 선단부(431)가 중앙부(Ⅰ)에서 1차 확관부(Ⅱ)로 전이되는 부분에 위치할 때까지 전진하게 된다. 이에 의해 1차 확관 가공이 완료되면, 상기 1차 확관용 코어(430)를 후진시켜 원 위치로 이동시킨다(도 14의 (d) 참조). 그 결과, 상기 금속 강관(P)에 상기 중앙부(Ⅰ)가 형성되고, 나머지 부분은 제1 확관부(Ⅱ)와 동일한 직경을 가진 상태로 가공된다.

상기 2차 확관 가공 단계(S210)는 도 15에서 보듯이 1차 확관 가공된 금속 강관(P)을 상,하부 금형(410,420)의 좌우에서 직선 왕복 운동하는 2차 확관용 코어(440)를 이용하여 가공하는 단계이다. 먼저, 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ) 및 2차 확관부(Ⅲ)의 형상을 일체로 구비한 상,하부 금형(410,420)에 1차 확관 가공된 금속 강관(P)을 준비한다(도 15의 (a) 참조).

이 상,하부 금형(410,420)에 1차 확관 가공된 금속 강관(P)을 고정시킨 다음 상,하부 금형(410),420)의 좌우에서 2차 확관용 코어(440)를 전진시킨다(도 15의 (b) 참조). 이 2차 확관용 코어(440)는 2개의 직경을 가지도록 가공되는데, 선단부(441)는 1차 확관부(Ⅱ)의 직경과 동일한 직경을 가진다. 확장부(442)는 제2 확관부(Ⅲ)를 형성하기 위한 것으로서, 이 제2 확관부(Ⅲ)의 직경과 동일한 직경을 가진다. 2차 확관 가공 단계에서는 실질적으로 상기 2차 확관용 코어(440)의 확장부(442)에 의해 금속 강관이 확관이 일어난다.

상기 2차 확관용 코어(440)를 금속 강관(P)의 내부로 삽입시킨 다음 일정한 위치까지 전진시킨다(도 15의 (c) 참조). 보다 정확하게는, 상기 2차 확관용 코어(440)는 맨 선단부(441)가 1차 확관부(Ⅱ)에서 2차 확관부(Ⅲ)로 전이되는 부분에 위치할 때까지 전진하게 된다. 이에 의해 2차 확관 가공이 완료되면, 상기 2차 확관용 코어(440)를 후진시켜 원 위치로 이동시킨다(도 15의 (d) 참조). 그 결과, 상기 금속 강관(P)에는 제1 확관부(Ⅱ) 및 제2 확관부(Ⅲ)가 모두 형성된다.

상기 죠 테이퍼 삽입 단계(S230)는 도 16에서 보듯이 상기 금속 강관(P)의 2차 확관부(Ⅲ) 내에 죠 테이퍼(370)를 삽입 설치한다. 상기 죠 테이퍼(370)는 내주면에 경사면(371)이 형성된 링 형태이고, 상기 경사면(371)은 금속 강관(P)의 제1 확관부(Ⅱ)로 갈수록 상방으로 경사지게 형성된다. 그 결과, 상기 죠 테이퍼(370)의 내주면은 제1 확관부(Ⅱ)로 갈수록 직경이 증가하게 된다.

상기 죠 테이퍼(370)의 내주면에는 상기 금속 강관(P)의 끝단에 가까운 위치에 스냅링이 삽입 장착될 수 있도록 걸림홈(372)이 형성된다. 상기 죠 테이퍼(370)는 금속 강관(P)의 두께를 증가시켜 기계적 물성이 향상되도록 하기 위해 금속 강관(P)과 동일한 스테인레스 강으로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 굽힘 가공 단계(S240)는 도 17에서 보듯이 상기 금속 강관(P)에 굽힘 가공용 코어(450)로 가압하여 죠 테이퍼(370)가 삽입된 상기 2차 확관부(Ⅲ)의 끝단을 굽힘 가공한다. 먼저, 죠 테이퍼(370)가 삽입 고정된 금속 강관(P)을 상,하부 금형(410,420)에 놓고 고정시킨다(도 17의 (a) 참조). 상기 상,하부 금형(410),420)의 좌우에서 굽힘 가공용 코어(450)를 전진시킨다(도 14의 (b) 참조). 이 굽힘 가공용 코어(450)는 내부에 상기 금속 강관(P)의 2차 확관부(Ⅲ)를 수용할 수 있는 직경을 가진 가공홈(451)이 형성된다.

상기 굽힘 가공용 코어(450)가 2차 확관부(Ⅲ)의 끝단을 가압하는 위치까지 전진하면서 이를 굽힘 가공한다(도 17의 (c) 참조). 이와 같이, 상기 2차 확관부(Ⅲ)의 끝단(302)을 굽힘 가공함으로써 상기 죠 테이퍼(370)가 상기 2차 확관부(Ⅲ) 내에 완전히 고정 설치되도록 해준다. 그 결과, 죠 테이퍼(370)는 마치 파이프 연결본체(301)와 일체로 형성된 것처럼 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 죠 테이퍼(370)의 두께만큼이나 금속 강관(P)의 두께를 증가시켜 파이프 연결본체(301)의 기계적 물성을 향상시켜준다.

상술한 금속 강관 준비 단계(S200) 내지 굽힘 가공 단계(S240)가 완료되면, 도 17의 (d)에서 보듯이 본 발명에 따른 파이프 연결본체(301)의 제조가 1차적으로 완성된다. 즉, 가운데 부분에서부터 끝단으로 가면서 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ) 및 2차 확관부(Ⅲ)로 이루어지고, 내부에 죠 테이프(370)가 삽입 고정된 파이프 연결본체(301)를 제조하기 위한 금형 가공 공정은 완료된다. 이 파이프 연결본체(301)는 독립적인 생산, 판매가 가능하다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기 죠 테이퍼(370)가 내부에 삽입 고정된 파이프 연결본체(301)의 제조방법도 포함한다 할 것이다.

후속하는 파이프를 삽입 결합시키기 위한 부품 세트의 조립 공정은 상기 금형 가공 공정과 분리되어 독립적으로 실시된다.

먼저, 상기 부품 세트 삽입 단계(S250)는 도 18에서 보듯이 파이프의 삽입 결합을 위한 부품 세트를 상기 죠 테이퍼(370)가 내장된 파이프 연결본체(301)에 차례로 삽입하여 설치한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 중앙부(Ⅰ)에 파이프의 삽입 길이를 제한하는 파이프 스토퍼(310)를 삽입 설치하는 단계; 상기 1차 확관부(Ⅱ)에 수밀성을 높이기 위한 오링(320,340)과, 압축 스프링(360)을 삽입 설치하는 단계; 및 상기 2차 확관부(Ⅲ)에 상기 압축 스프링(360)에 의해 탄성적으로 지지되면서 상기 죠 테이퍼(370)의 내부를 이동 가능하도록 마련된 죠 홀더(380)를 삽입 설치하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 죠 홀더(380)에는 상기 죠 테이퍼(370)의 경사면(371)을 따라 이동하면서 하부에는 상기 파이프와 맞물리도록 톱니(391)가 형성된 복수개의 죠(390)가 장착될 수 있다.

이 때, 상기 파이프 스토퍼(310)는 링 형태로 구성되며, 일측단의 내주면에는 상기 파이프의 선단이 걸리도록 내측 걸림턱(311)이 형성되고, 타측단의 외주면에는 상기 1차 확관부(Ⅱ)의 연결 부위에 걸림 결합되도록 외측 걸림턱(312)이 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 파이프 연결본체(301)의 중앙부(Ⅰ)를 금속 강관의 원래 형태 그대로 사용하는 대신에 파이프의 삽입 길이를 제한하기 위하여 상기 파이프 스토퍼(310)를 삽입 설치함으로써 종래의 파이프 걸림턱(112) 역할을 대신하도록 한 것이다.

상기 오링(320,340)은 수밀성을 높이기 위하여 백업링(330)의 양쪽에 설치되는 제1 오링(320) 및 제2 오링(340)으로 구성되고, 상기 제1 오링(320)은 상기 파이프 스토퍼(310)에 밀착 설치되며, 상기 제2 오링(340)은 상기 백업링(330)에 밀착 설치될 수 있다. 이러한 이중 오링 구조는 파이프 연결장치의 수밀성을 더욱 향상시켜 준다.

한편, 상기 압축 스프링(360)은 상기 오링(320,340)에 밀착 설치되는 스프링 가이드(350) 상에 지지 설치될 수 있다.

마지막으로, 상기 스냅링 체결 단계(S260)는 도 18에서 보듯이 상기 부품 세트가 빠져 나가지 못하도록 하기 위해 상기 죠 테이퍼(370) 상에 스냅링(375)을 체결한다. 보다 정확하게는, 상기 스냅링(375)은 상기 죠 테이퍼(370)의 내주면 중에서 상기 금속 강관(P)의 끝단에 가까운 위치에 형성된 걸림홈(372)에 삽입 설치된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

300: 삽입 고정식 파이프 연결장치 310: 파이프 연결본체
320: 제1 오링 330: 백업링
340: 제2 오링 350: 스프링 가이드
360: 압축 스프링 370: 죠 테이퍼
380: 죠 홀더 390: 죠
410, 420: 상,하부 금형 430: 1차 확관용 코어
440: 2차 확관용 코어 450: 굽힘 가공용 코어
P: 금속 강관

Claims (13)

1. 가운데 부분에서부터 끝단으로 가면서 직경이 단계적으로 증가하는 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ) 및 2차 확관부(Ⅲ)로 이루어진 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법으로서,
   일정한 직경을 가진 금속 강관(P)을 상,하부 금형(410,420) 내에 고정시키는 단계; 상기 금속 강관(P)의 내부로 1차 확관용 코어(430)를 삽입시켜 상기 금속 강관(P)에 상기 중앙부(Ⅰ)를 형성하는 1차 확관 가공 단계; 상기 1차 확관된 금속 강관(P)의 내부로 2차 확관용 코어(440)를 삽입시켜 상기 금속 강관(P)에 상기 1차 확관부(Ⅱ) 및 2차 확관부(Ⅲ)를 형성하는 2차 확관 가공 단계; 상기 금속 강관(P)의 2차 확관부(Ⅲ) 내에 죠 테이퍼(370)를 삽입 설치하는 단계; 상기 금속 강관(P)에 굽힘 가공용 코어(450)로 가압하여 상기 죠 테이퍼(370)가 삽입된 상기 2차 확관부(Ⅲ)의 끝단을 굽힘 가공하는 단계; 상기 굽힘 가공된 금속 강관(P)에 파이프의 삽입 결합을 위한 부품 세트를 차례로 삽입하여 설치하는 단계; 및 상기 부품 세트가 빠져 나가지 못하도록 하기 위해 상기 죠 테이퍼(370) 상에 스냅링(375)을 체결하는 단계;를 포함하며,
   상기 부품 세트의 삽입 설치 단계는, 상기 중앙부(Ⅰ)에 파이프의 삽입 길이를 제한하는 파이프 스토퍼(310)를 삽입 설치하는 단계; 상기 1차 확관부(Ⅱ)에 수밀성을 높이기 위한 오링(320,340)과, 압축 스프링(360)을 삽입 설치하는 단계; 및 상기 2차 확관부(Ⅲ)에 상기 압축 스프링(360)에 의해 탄성적으로 지지되면서 상기 죠 테이퍼(370)의 내부를 이동 가능하도록 마련된 죠 홀더(380)를 삽입 설치하는 단계를 포함하고, 상기 죠 홀더(380)에는 상기 죠 테이퍼(370)의 경사면(371)을 따라 이동하면서 하부에는 상기 파이프와 맞물리도록 톱니(391)가 형성된 복수개의 죠(390)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상,하부 금형(410,420)은 상기 금속 강관(P)의 중앙부(Ⅰ), 1차 확관부(Ⅱ), 2차 확관부(Ⅲ)의 형상을 모두 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 죠 테이퍼(370)는 내주면에 경사면(371)이 형성된 링 형태이고, 상기 경사면(371)은 금속 강관(P)의 제1 확관부(Ⅱ)로 갈수록 상방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 굽힘 가공 단계는, 상기 2차 확관부(Ⅲ)의 끝단을 굽힘 가공함으로써 상기 죠 테이퍼(370)가 상기 2차 확관부(Ⅲ) 내에 고정 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 파이프 스토퍼(310)는 링 형태로 구성되며, 일측단의 내주면에는 상기 파이프의 선단이 걸리도록 내측 걸림턱(311)이 형성되고, 타측단의 외주면에는 상기 1차 확관부(Ⅱ)의 연결 부위에 걸림 결합되도록 외측 걸림턱(312)이 형성된 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 오링(320,340)은 수밀성을 높이기 위하여 백업링(330)의 양쪽에 설치되는 제1 오링(320) 및 제2 오링(340)으로 구성되고, 상기 제1 오링(320)은 상기 파이프 스토퍼(310)에 밀착 설치되며, 상기 제2 오링(340)은 상기 백업링(330)에 밀착 설치된 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 압축 스프링(360)은 상기 오링(320,340)에 밀착 설치되는 스프링 가이드(350) 상에 지지 설치된 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 스냅링 체결 단계는,
   상기 죠 테이퍼(370)의 내주면에 형성된 걸림홈(372)에 상기 스냅링(375)을 삽입 설치하는 것을 특징으로 하는 삽입 고정식 파이프 연결장치의 제조방법.
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