KR101553175B1 - 파이프 제조장치 - Google Patents

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Abstract

파이프 제조장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 파이프 제조장치는: 소재 양단에 각각 자기력을 제공하여, 상기 소재를 롤 포밍 성형하고, 소재 양단의 처짐을 방지하는 자기롤러부; 자기롤러부에 의해 대면되는 소재 양단을 가압하는 가압롤러부; 및 가압롤러부에 의해 가압되는 소재 양단의 이음매를 용접하는 용접부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파이프 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING PIPE}
본 발명은 파이프 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소재를 이용하여 파이프를 생산하는 데 있어서 파이프 양단의 이음매가 처지는 것을 방지하면서 용접을 할 수 있는 파이프 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 파이프는 금속의 소재를 롤 포밍 성형하고 축의 길이방향을 따라 이음매를 TIG 용접(Tungsten Inert-Gas Arc Welding) 용접, 레이저 용접, 고주파 전기저항용접(Electric Resistance Welding, ERW)등의 다양한 용접을 통해 제조된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1395793호(2014.05.20 공고, 발명의 명칭: 박판 금속 파이프 제조장치 및 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 소재를 이용하여 파이프를 생산하는 데 있어서 파이프 양단의 이음매가 처지는 것을 방지하면서 용접을 할 수 있는 파이프 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 파이프 제조장치는: 소재 양단에 각각 자기력을 제공하여, 상기 소재 양단의 처짐을 방지하는 자기롤러부; 상기 소재를 롤 포밍 성형하고, 상기 자기롤러부에 의해 대면되는 상기 소재 양단을 가압하는 가압롤러부; 및 상기 가압롤러부에 의해 가압되는 상기 소재 양단의 이음매를 용접하는 용접부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 자기롤러부는, 상기 소재의 양단에 대칭되게 형성되고, 회전하면서 상기 소재의 양단에 자기력을 제공하는 상부롤러부; 및 상기 상부롤러부의 하방으로 연장되고, 상기 소재의 측면을 지지할 수 있도록 상기 소재의 곡면을 따라 형성되는 측면지지부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 상부롤러부는, 원주방향을 따라서 자기력을 제공하는 자성체와 자기력을 제공하지 하는 않는 비자성체가 교대로 형성된다.
본 발명에서 상기 가압롤러부는 회전하면서 상기 소재의 양측면을 가압하여 상기 소재의 양단이 서로 만나게 한다.
본 발명에서 상기 용접부는 전기저항용접으로 상기 소재의 양단을 용접한다.
본 발명에 따른 파이프 제조장치는 소재를 롤 포밍하여 파이프를 생산할 때 파이프 양단의 이음매가 처지는 것을 방지하면서 용접함으로써, 이음매가 서로 잘 맞는 우수한 품질의 박판 파이프를 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 경량화된 박판의 대구경 파이프를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 제조장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기롤러부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기롤러부가 소재의 양단을 서로 대면되게 하는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기롤러부가 소재의 양단을 서로 대면되게 하는 상태를 나타낸 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 낙하 스크랩 제거 장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 제조장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기롤러부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기롤러부가 소재의 양단을 서로 대면되게 하는 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기롤러부가 소재의 양단을 서로 대면되게 하는 상태를 나타낸 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 제조장치는 자기롤러부(20), 가압롤러부(30), 및 용접부(50)를 포함하여 이루어진다.
소재(10)는 금속 재료로 이루어지는 박판으로서, 파이프 제조장치에 의해 롤 포밍 성형되어 원통형의 파이프로 만들어진다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 자기롤러부(20)는 원통형으로 성형되는 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)에 자기력을 제공하고, 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)이 자중에 의하여 처지지 않도록 하여 소재(10)의 제1단(11)과 제2단(12)이 서로 대면되게 한다. 박판으로 이루어진 소재(10)를 파이프로 특히, 중구경 또는 대구경 파이프로 제작하는 데 있어서, 소재(10) 양단이 처지는 것을 자기롤러부(20)의 자기력에 의하여 방지할 수 있다.
자기롤러부(20)는 축을 중심으로 회전한다. 자기롤러부(20)는 원통형으로 형성되는 소재(10)의 양측면에 각각 설치된다. 자기롤러부(20)는 상부롤러부(21), 및 측면지지부(22)를 포함하여 이루어진다.
상부롤러부(21)는 회전하는 자기롤러부(20)의 상부에 형성되고, 자기롤러부(20)의 회전에 따라 원통형으로 형성되는 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)에 자기력을 제공한다. 상부롤러부(21)는 자기롤러부(20)의 축회전을 기준으로 원주방향을 따라서 자기력을 제공하는 자성체(23)와 자기력을 제공하지 않는 비자성체(25)가 교대로 형성된다.
자성체(23)는 자성을 지닌 물질을 포함하여 이루어지는 것으로, 자성체(23)는 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)에 자기력을 제공하여 소재(10)의 양단이 자중에 의하여 처지는 것을 방지한다. 비자성체(25)는 자계에 영향을 받지 않아 자화가 되지 않는 비자성 물질인 알루미늄(Al), 구리(Cu), 주석(Sn) 등의 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 비자성체(25)는 동일 간격을 가지는 프레임을 형성하고, 비자성체(25) 사이에 자성체(23)가 삽입 설치된다. 자기롤러부(20)는 자성체(23)와 비자성체(25)로 구분되어, 일시적으로 자성체(23)와 소재(10)가 접촉되는 경우에 소재(10)의 양단에 자력이 공급되고, 비자성체(25)와 소재(10)가 접촉하는 경우에 소재(10)의 양단에 자력이 공급되지 않아 원통형으로 형성되는 소재(10)의 이송시 자기력에 의한 저항이 작게 된다. 본 발명의 실시예에서 자성체(23)는 자기력을 제공하는 하는 것에 한정되지 않으며, 자성체(23)는 전자기력을 제공할 수 있다.
측면지지부(22)는 상부롤러부(21)의 하부에 형성되고, 원통형으로 형성되는 소재(10)의 측면을 지지하도록 소재(10)의 외주면에 대응되게 곡면으로 형성된다.
자기롤러부(20)의 상부롤러부(21)는 자성체(23)와 비자성체(25)가 교대로 형성되고, 상부롤러부(21)가 자기롤러부(20)의 회전에 따라 회전하면서 소재(10)에 비연속적으로 자기력을 제공하여, 자성체(23)와 소재(10)가 만나는 경우에는 자성체(23)에 의하여 소재(10)의 양단이 처지는 것이 방지되고, 비자성체(25)와 소재(10)가 만나는 경우에는 자력에 의한 저항이 작게 되어 소재(10)가 일방향(도 1 기준 우측 방향)으로 이송될 수 있다.
소재(10)는 회전하는 상부롤러부(21)에서 자성체(23)에 의하여 처짐이 방지된 후 자력이 없는 비자성체(25)와 만나 자력에 의한 저항이 작은 상태가 된다. 이때 소재(10)를 일방향(도 1 기준 우측 방향)으로 이송할 수 있게 된다.
상부롤러부(21)에서 자성체(23)가 형성되는 부분은 비자성체(25)가 형성되는 부분보다 더 넓게 형성된다. 자성체(23)가 비자성체(25)보다 면적이 더 넓게 형성되어, 자성체(23)에서 소재(10)의 양단이 처지는 것을 방지하고, 용접부(50)에서 안정적으로 소재(10)의 양단이 용접될 수 있게 한다.
가압롤러부(30)는 소재(10)를 롤 포밍 성형하여 원통형 파이프로 만드는 것으로, 자기롤러부(20)를 지난 소재(10)의 양단 이음매를 가압하는 것으로, 자기롤러부(20)의 자기력에 의하여 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)이 처지지 않고 서로 만난 상태에서 가압하여 소재(10)의 제1단(11)과 제2단(12)이 서로 만난 상태를 유지하게 한다. 따라서, 자기롤러부(20)와 가압롤러부(30)에 의해 소재(10)의 제1단(11)과 제2단(12)이 처지지 않고 서로 대면되어, 소재(10)가 원통형을 이룬 상태에서 용접이 되어 우수한 품질의 파이프를 제공할 수 있다. 가압롤러부(30)는 소재(10)의 양측에 각각 설치된다.
용접부(50)는 자기롤러부(20)와 가압롤러부(30)에 의하여 대면되는 소재(10)의 이음매를 용접한다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 용접부(50)는 전기저항용접으로 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)을 용접한다. 전기저항용접의 전극(51,52)는 소재(10)의 제1단(11)과 제2단(12)에 접촉되도록 배치된다. 전기저항용접(Eletric Resistance Welding, ERW)은 제1단(11)과 제2단(12)을 자기롤러부(20)를 서로 대면시키고, 소재(10)에 전극(51,52)으로 통전시켜 접촉저항 및 소재(10)의 금속 자체의 비저항에 의하여 발생하는 열로 가열되었을 때 가압롤러부(30)에 의하여 소재(10)에 압력을 가하여 접합한다. 용접부(50)에서 소재(10)에서 발생하는 발열량은 다음과 같다.
Q = 0.24·I2·R·t
여기서, Q는 발열량(cal), I는 전류(A), R은 전기저항(Ω), t는 시간(sec)이다. 전기저항용접은 저기저항이 크고, 열전도도가 낮고, 용융점이 낮으며, 소성구역의 온도범위가 큰 재료일수록 전기저항용접이 적용되기 쉽다. 본 발명에서 용접부(50)가 전기저항용접의 방식으로 이루어져, 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)을 용접하여 아크 용접 등에 비하여 용접 시간이 짧고, 양단 이음매의 용접 강도가 크게 이루어질 수 있다.
도시번호 60은 접지 인피더로서, 전극(51,52)에 흐르는 전기를 외부로 접지시킨다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에서 자기롤러부(20)가 소재(10)의 양단을 서로 대면되게 하는 상태를 설명한다.
소재(10)의 양단은 각각 회동하는 자기롤러부(20)의 자성체(23)에 의하여 서로 대면된 상태를 유지하게 된다. 소재(10)는 비자성체(25)와 접할 때 자기력에서 해방되어 일방향(도 1 기준 우측 방향)으로 이동될 수 있다. 이때, 소재(10)의 측면은 자기롤러부(20)와 가압롤러부(30)에 의하여 원통형을 유지하게 된다.
자기롤러부(20)를 지난 소재(10)는 가압롤러부(30)에 의하여 압력이 가해져 원통형을 유지하게 된다.
자기롤러부(20)와 가압롤러부(30)에 의하여 소재(10)의 양단이 대면하고 원통형을 유지한 상태에서 용접부(50)에 의하여 전기저항용접이 되어 소재(10)의 양단인 제1단(11)과 제2단(12)이 만나는 이음매가 서로 용접된다.
따라서, 본 발명에 따르면 박판의 소재(10)를 롤 포밍하여 중구경 또는 대구경 파이프를 생산하는 데 있어서 소재(10) 양단의 자중에 의하여 소재(10)의 양단이 서로 엇갈려 이음매가 처지는 것을 방지할 수 있게 됨으로써, 이음매가 서로 잘 맞는 우수한 품질의 박판 파이프를 제조할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 소재 11: 제1단
12: 제2단 20: 자기롤러부
21: 상부롤러부 22: 측면지지부
23: 자성체 25: 비자성체
30: 가압롤러부 50: 용접부
51,52: 전극 60: 접지 임피더

Claims (5)

  1. 소재 양단에 각각 자기력을 제공하여, 상기 소재 양단의 처짐을 방지하는 자기롤러부;
    상기 소재를 롤 포밍 성형하고, 상기 자기롤러부에 의해 대면되는 상기 소재 양단을 가압하는 가압롤러부; 및
    상기 가압롤러부에 의해 가압되는 상기 소재 양단의 이음매를 용접하는 용접부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기롤러부는,
    상기 소재의 양단에 대칭되게 형성되고, 회전하면서 상기 소재의 양단에 자기력을 제공하는 상부롤러부; 및
    상기 상부롤러부의 하방으로 연장되고, 상기 소재의 측면을 지지할 수 있도록 상기 소재의 곡면을 따라 형성되는 측면지지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부롤러부는,
    원주방향을 따라서 자기력을 제공하는 자성체와 자기력을 제공하지 하는 않는 비자성체가 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가압롤러부는 회전하면서 상기 소재의 양측면을 가압하여 상기 소재의 양단이 서로 만나게 하는 것을 특징으로 하는 파이프 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접부는 전기저항용접으로 상기 소재의 양단을 용접하는 것을 특징으로 하는 파이프 제조장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101395793B1 (ko) 2007-11-12 2014-05-20 재단법인 포항산업과학연구원 박판 금속 파이프 제조장치 및 제조방법

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