KR101797986B1

KR101797986B1 - 압력용기 제조방법

Info

Publication number: KR101797986B1
Application number: KR1020160039014A
Authority: KR
Inventors: 김동진
Original assignee: 김동진
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-11-15
Also published as: KR20170112238A

Abstract

압력용기 제조방법이 개시된다. 본 발명의 압력용기 제조방법은, 드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조하는 방법으로서, (a) 베이스 플레이트를 드로잉하여 용기 형상의 성형물로 성형하는 단계, (b) 상기 성형물의 개구된 단부 영역을 넥킹하여 상기 개구된 단부 영역을 축소함으로써 압력용기를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조함으로써, 종래 방식에 비해 일부 공정 생략에 따른 전체 공정의 간소화를 유도하여 전체적으로 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

압력용기 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR PRESSURE VESSEL}

본 발명은, 압력용기 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조함으로써, 종래 방식에 비해 일부 공정 생략에 따른 전체 공정의 간소화를 유도하여 전체적으로 생산성을 향상시킬 수 있는 압력용기 제조방법에 관한 것이다.

종래의 압력용기 제조방법은 용기를 제조하기 위해 파이프를 절단하거나 판재를 롤포밍에 의해 서로 용접하여 용기몸체를 제조하거나, 한 쌍의 용기를 마련한 후 각각의 용기의 개구된 단부를 용접이음 하였다.

전술한 방법 중 한 쌍의 용기를 서로 접합하는 방식은, 드로잉 작업을 통해 한 쌍의 용기를 성형한 후 한 쌍의 용기의 개구된 단부를 절삭 가공하여 평평하게 만든 후 용접을 통해 이음 작업함으로써 압력용기를 제조하게 된다.

그러나, 이러한 방식은 전술한 바와 같이 한 쌍의 용기의 개구된 단부를 평평하게 하기 위해 각각 절삭 공정을 수행해야 하므로 절삭 공정을 통해 폐기되는 재료가 일정 이상 발생하므로 재료 낭비가 발생하는 단점이 있었다.

또한, 이러한 방식은 한 쌍의 용기를 성형하기 위해 적어도 2회 이상의 드로잉 작업을 실시하고 이후 적어도 2회 이상의 절삭 공정을 거친 후 용접 작업을 진행해야 하므로 작업 공정수의 증가로 인해 생산성이 약화되고 제조 비용 또한 증가하는 단점도 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2005-0001654호 (2005. 01. 07 공개)

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조함으로써, 종래 방식에 비해 일부 공정 생략에 따른 전체 공정의 간소화를 유도하여 전체적으로 생산성을 향상시킬 수 있는 압력용기 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조하는 방법으로서, (a) 베이스 플레이트를 드로잉하여 용기 형상의 성형물로 성형하는 단계, (b) 상기 성형물의 개구된 단부 영역을 넥킹하여 상기 개구된 단부 영역을 축소함으로써 압력용기를 성형하는 단계를 포함하는 압력용기 제조방법을 제공한다.

상기에서 설명한 본 발명의 압력용기 제조방법에 의하면, 드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조함으로써, 종래 방식에 비해 일부 공정 생략에 따른 전체 공정의 간소화를 유도하여 전체적으로 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상하 이동봉, 가압부 및 회전부를 포함하는 가압 유닛을 마련함으로써 압력용기의 넥킹부에 주름이 발생한 경우 넥킹부가 고르게 평평하도록 할 수 있으며, 이에 따라 제품 완성도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법을 순차적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법을 통해 압력용기를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법을 통해 압력용기를 제조하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법에서 사용되는 가압 유닛의 가압부를 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력용기 제조방법은, 압력용기를 제조하는 방법으로서 기존의 한 쌍의 반구 형상의 용기를 서로 접합하여 제조하는 방식이 아닌 일체로 성형하는 방법을 적용하여 용접 등의 접합 공정 생략에 따른 생산성을 향상시켜 제조 비용을 한층 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법을 순차적으로 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법을 통해 압력용기를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법을 통해 압력용기를 제조하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법에서 사용되는 가압 유닛의 가압부를 나타내는 평면도이다.

이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압력용기 제조방법은, 드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조하는 방법으로서, 베이스 플레이트(100)를 드로잉하여 용기 형상의 성형물(200)로 성형하는 단계(S100)와, 성형물(200)의 개구된 단부를 평평하게 절삭하는 단계(S200)와, 성형물(200)의 개구된 단부 영역을 넥킹하여 개구된 단부 영역을 축소함으로써 압력용기(300)를 성형하는 단계(S200)를 포함한다.

먼저, S100단계에서는, 베이스 플레이트(100)를 드로잉하여 용기 형상의 성형물(200)로 성형하게 된다. 부연하자면, 베이스 플레이트(100)는 모재를 블랭킹 가공하여 대략 원형의 플레이트 형상으로 이루어진다.

베이스 플레이트(100)는 압력용기로 구현되어 내측의 충분한 압력을 지지할 수 있을 뿐만 아니라 일정 이상의 가공성을 가지는 스테인레스 스틸 계열의 재질로 이루어질 수 있다.

다음, S200단계에서는, 성형물(200)의 개구된 단부를 평평하게 절삭하게 된다.

본 발명에서는 S200단계의 절삭, 즉 하나의 절삭 공정을 통해 압력용기를 제조할 수 있는 이점이 있다. 부연하자면, 종래 압력용기를 제조하기 위해서는, 각각 드로잉 공정을 통해 형성된 한 쌍의 용기 형상의 성형물을 준비하고, 각각의 한 쌍의 용기형상의 성형물의 개구된 단부를 각각 평평하게 절삭하고, 이어서 한 쌍의 성형물의 개구된 단부를 서로 맞댄 후 용접을 통해 서로 접합하였다. 이러한 방법은, 전술한 바와 같이 한 쌍의 용기 형상의 성형물의 개구된 단부를 각각 절삭하게 되므로 이러한 2번의 절삭 공정을 통해 폐기되는 재료가 증가하여 재료의 낭비가 발생하는 단점이 있다.

그러나, 본 발명은, 하나의 용기 형상의 성형물(200)의 개구된 단부만 절삭하는 S200단계를 통해 종래 방법에 비해 재료의 낭비를 한층 감소하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

다음, S300단계에서는, 성형물(200)의 개구된 단부 영역을 넥킹하여 개구된 단부 영역을 축소함으로써 압력용기(300)를 성형하게 된다.

구체적으로, S300단계는, 성형물(200)을 넥킹 성형 금형 내에 장착하여 개구된 단부 영역을 일차 넥킹 가공하는 단계(S310)와, S310단계를 거친 성형물(200)의 네크부(210)를 내측에서 가압하는 단계(S320)를 포함한다.

먼저, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, S310단계에서는, 성형물(200)을 넥킹 성형 금형(400) 내에 장착하여 개구된 단부 영역을 일차 넥킹 가공하게 된다.

S310단계에서는, S100단계를 통해 성형된 성형물(200)을 방향 전환하여 성형물(200)의 개구된 단부가 하측 방향을 향하도록 넥킹 성형 금형(400)내에 장착한다.

여기서, 넥킹 성형 금형(400)은, 성형하고자 하는 네크부(210)의 외면에 대응하도록 라운드면이 마련되는 하부 넥킹 코어(410)와, 하부 넥킹 코어(410)를 지지하는 하부 지지부(420)와, 용기 형상의 성형물(200)의 반대측 부위(개구된 단부의 반대측 부분)와 대응하도록 라운드면이 마련되는 상부 가압 코어(430)와, 상부 가압 코어(430)를 하부 넥킹 코어(410) 측으로 접근 또는 이격시키는 상부 이동부(440)를 포함한다.

본 발명에서는, 용기 형상의 성형물(200)의 개구된 단부가 하부 넥킹 코어(410) 내측에 위치하도록 한 후 상부 가압 코어(430)를 이동시켜 성형물(200)의 개구된 단부 가장자리가 하부 넥킹 코어(410)의 내측 라운드면을 따라 안쪽으로 좁혀지면서 네크부(210)를 성형하게 된다.

한편, S310단계가 완료되면, 용기 형상의 성형물(200)의 네크부(210)의 외면 및 내면은 개구 축소 성형에 따라 주름이 발생하고 평평한 라운드면으로 성형되지 못할수도 있다. 이와 같이 네크부(210)의 외면 및 내면이 다른 부분과 같이 평평한 면 상태를 갖지 못할 경우, 압력용기로서 제 기능을 수행하지 못하게 되는데 구체적으로 내측의 가스 압력에 의해 네크부(210)가 압력을 충분히 지지하지 못하고 찢어지거나 파단되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 이러한 문제의 발생을 방지하도록, 즉 네크부(210)의 내면 및 외면이 고르게 평평한 상태를 갖도록 추가 작업이 실시된다. 이를 위해, S320단계에서는 S310단계를 거친 성형물(200)의 네크부(210)를 내측에서 가압하게 된다.

S320단계는, 성형물(200)의 네크부(210) 외면이 하부 넥킹 코어(410)의 내면에 접촉하도록 한 후 네크부(210)의 내면을 하부 넥킹 코어(410)의 내면 측으로 가압하여 성형물(200)의 네크부(210) 외면이 하부 넥킹 코어(410)의 내면에 밀착하도록 하는 작업을 반복 실시하여 네크부(210)의 내면 및 외면이 고르게 평평한 상태를 갖도록 할 수 있다. 본 발명에서, S320단계는 가압 유닛(500)을 통해 이루어진다.

구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 가압 유닛(500)은, 넥킹 가공을 위한 넥킹 코어(410)에 대해 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되는 상하 이동봉(510)과, 상하 이동봉(510)에 일체로 마련되며 상하 이동봉(510)의 상하 이동에 의해 성형물(200)의 네크부(210)를 내측에서 가압하는 가압부(520)와, 상하 이동봉(510)을 회전하는 회전부(530)를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 하부 넥킹 코어(410)에는 상하 이동봉(510), 가압부(520)가 관통 삽입 가능하도록 일정 이상의 직경을 갖는 관통공(411)이 형성된다. 작업 순서를 간략하게 설명하면, S310단계가 이루어지는 동안 가압부(520)는 상하 이동봉(510)의 하측 이동에 의해 하부 넥킹 코어(410)의 하측에 배치된 상태를 갖는다. 이후, 넥킹 작업이 완료되면 가압부(520)는 상하 이동봉(510)의 상측 이동에 의해 하부 넥킹 코어(410) 내부로 이동하여 네크부(210)의 내면 및 외면이 고르게 평평한 상태를 갖도록 가압하게 된다.

먼저, 상하 이동봉(510)은 넥킹 가공을 위한 넥킹 코어(410)에 대해 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되는데, 구체적으로 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 가압부(520)의 수직 방향 중심축에 대해 일정 이상 편심된 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상하 이동봉(510)과 가압부(520)가 결합된 구조체의 폭을 한층 최소화하여 하부 넥킹 코어(410)의 관통공(411)을 따라 용이하게 승강 가능하도록 할 수 있게 된다. 만약, 상하 이동봉(510)이 가압부(520)의 중심에 마련된 상태에서 상하 이동봉(510)과 가압부(520)가 결합된 구조체를 하부 넥킹 코어(410)의 관통공(411)을 따라 승강시키기 위해서는 관통공(411)의 직경이 일정 이상 증가해야 하는 단점이 발생하게 된다.

본 발명에서는, 가압부(520)가 하부 넥킹 코어(410)의 내측에 위치한 상태에서 상하 이동봉(510)을 상하 이동하여, 즉 가압부(520)를 상하 이동하여 가압부(520)가 네크부(210)의 내면을 타격하면서 가압하는 작업을 실시하게 되며, 이때 네크부(210)의 외면은 하부 넥킹 코어(410)의 라운드진 내면에 밀착된 상태를 갖게 되므로 네크부(210)의 내면 및 외면은 모두 평평하게 펼쳐진 상태가 될 수 있다.

여기서, 상하 이동봉(510)을 상하 방향으로 왕복 이동시키기 위한 상하 이동봉 구동부(540)는 실린더, 볼 스크루 등으로 적용 가능하다.

다음, 가압부(520)는 상하 이동봉(510)에 일체로 마련되며 상하 이동봉(510)의 상하 이동에 의해 성형물(200)의 네크부(210)를 내측에서 가압하게 된다.

여기서, 네크부(210)의 내면과 접촉 가능한 가압부(520)의 하부 영역은 성형물(200)의 네크부(210)의 내면과 대응하는 외면 형상, 즉 하부 넥킹 코어(410)의 라운드진 곡면과 대응하는 형상을 갖게 된다.

본 발명에서는, 전술한 바와 같이 가압부(520)가 상하 이동봉(510)의 상측 이동에 의해 도면을 기준으로 상측으로 일정 이상 이동한 후, 상하 이동봉(510)의 하측 이동에 의해 가압부(520)가 성형물(200)의 네크부(210) 내면을 타격하여 가압함으로써 펼침 작업을 실시할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 가압부(520)는 부채꼴의 단면 형상을 갖도록 이루어질 수 있으며, 일 예로 도 6에 도시한 바와 같이 가압부(520)가 대략 120도의 사이각을 갖는 부채꼴 단면 형상으로 이루어지는 경우, 후술하는 회전부(530)는 상하 이동봉(510)을 대략 3번 정도 회전시킴으로써 네크부(210)의 360도 전체 둘레방향에 걸쳐 골고루 가압 작업을 실시할 수 있게 된다.

구체적으로 설명하자면, 현재 위치에서 가압부(520)가 타격하여 펼침 작업을 진행하고, 회전부(530)가 상하 이동봉(510)을 대략 120도 회전시킨 후 다시 가압부(520)를 상하 방향으로 반복 이동하여 2차 펼침 작업을 실시하고, 이어서 회전부(530)가 상하 이동봉(510)을 대략 120도 회전시킨 후 다시 가압부(520)를 상하 방향으로 반복 이동하여 3차 펼침 작업을 실시하게 되고, 이에 따라 네크부(210)의 360도 전체 둘레방향에 걸쳐 펼침 작업을 실시 완료하게 된다. 이와 같이 상하 이동봉(510)을 회전시키기 위한 회전부(530)는 회전 방향 변경 및 회전수 조절이 용이한 서보모터로 적용되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서, 가압 유닛(500)은, 상하 이동봉(510)을 상하 방향으로 승강시키는 상하 이동봉 구동부(540)와, 회전시키는 회전부(530)를 동시에 측방향으로 이동시키는 측방향 구동부(550)를 더 포함한다.

도면상에는 상하 이동봉 구동부(540), 회전부(530) 및 측방향 구동부(550)를 간략하게 표시하였지만, 측방향 구동부(550)를 구동시킬 경우 상하 이동봉 구동부(540), 회전부(530)가 모두 측방향으로 이동되도록 서로 결합되어 있다. 마찬가지로 회전부(530)를 회전시킬 경우 상하 이동봉 구동부(540) 또한 회전이 이루어지도록 적절한 결합 상태로 마련되어 있다.

이와 같이 측방향 구동부(550)는 상하 이동봉 구동부(540)와 회전부(530)를 동시에 측방향으로 이동시키기 위한 것으로서, 실린더, 볼 스크루 등으로 적용 가능하다.

본 발명에서는, 가압부(520)가 하부 넥킹 코어(410)의 하측에 배치된 상태에서 가압부(520)를 하부 넥킹 코어(410)의 내측으로 이동시키거나, 반대로 하부 넥킹 코어(410)의 내측에서 하측(외측)으로 이동시키고자 할 경우 측방향 구동부(550)를 구동시키게 된다. 전술한 바와 같이, 상하 이동봉(510)이 가압부(520)에 대해 편심된 위치에 마련되어 있으므로 상하 이동봉(510)을 상하 방향으로 이동시키는 동작을 통해서는 가압부(520)를 하부 넥킹 코어(410) 내측으로 이동시키거나 반대로 외측으로 이동시킬 수 없는데, 측방향 구동부(550)를 통해 가압부(520)를 용이하게 이동시킬 수 있게 된다.

다시 도 1에 도시한 바와 같이, 넥킹 작업이 완료되면 압력용기(300)의 네크부(210)에는 압력용기(300) 내부로의 가스 주입 및 배출을 용이하게 조절하기 위한 별도의 헤드(310)가 결합되어 사용될 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100: 베이스 플레이트 200: 성형물
210: 네크부 300: 압력용기
400: 넥킹 성형 금형 410: 하부 넥킹 코어
430: 상부 가압 코어 500: 가압 유닛
510: 상하 이동봉 520: 가압부
530: 회전부 540: 상하 이동봉 구동부
550: 측방향 구동부

Claims

드로잉 공정과 넥킹 공정을 이용하여 압력용기를 제조하는 방법으로서,
(a) 베이스 플레이트를 드로잉하여 용기 형상의 성형물로 성형하는 단계; 및
(b) 상기 성형물의 개구된 단부 영역을 넥킹하여 상기 개구된 단부 영역을 축소함으로써 압력용기를 성형하는 단계;를 포함하되,
상기 (b)단계는,
(b1) 상기 성형물을 넥킹 성형 금형 내에 장착하여 상기 개구된 단부 영역을 일차 넥킹 가공하는 단계; 및
(b2) 상기 (b1)단계를 거친 상기 성형물의 네크부를 내측에서 가압하는 단계;를 포함하고,
상기 (b2)단계는 가압 유닛을 통해 이루어지며,
상기 가압 유닛은,
상기 넥킹 가공을 위한 넥킹 코어에 대해 상하 방향으로 수직 이동 가능하게 마련되는 상하 이동봉;
상기 상하 이동봉에 일체로 마련되며 상기 상하 이동봉의 상하 이동에 의해 상기 성형물의 네크부를 내측에서 가압하는 가압부;
상기 상하 이동봉을 회전하는 회전부; 및
상기 상하 이동봉과 상기 가압부를 측방향으로 이동시키되, 상기 가압부가 상기 네크부의 내면에 밀착하도록 하는 측방향 구동부;를 포함하고,
상기 상하 이동봉은 상기 가압부의 수직 방향 중심축에 대해 편심된 위치에 일체로 마련되며,
상기 (b2)단계는,
상기 가압부가 하부 넥킹 코어의 내측에 밀착하게 위치한 상태에서 상기 가압부가 상기 상하 이동봉의 상측 이동에 의해 상측으로 소정 높이로 이동한 후, 상하 이동부의 하측 이동에 의해 상기 가압부가 성형물의 네크부 내면을 타격하여 가압하는 펼침 작업을 복수회 실시하되,
상기 복수회의 펼침 작업은,
상기 상하 이동봉의 상하 이동에 의해 가압부가 성형물의 네크부 내면을 타격하는 1차 펼침 작업; 및
상기 1차 펼침 작업 이후에, 상기 회전부가 상기 상하 이동봉을 소정 각도 회전시키고, 상기 측방향 구동부를 이용하여 상기 가압부를 상기 네크부 내면에 밀착시킨 후, 다시 상기 가압부를 상하 방향으로 이동하여 상기 가압부가 상기 네크부 내면을 타격하는 2차 펼침 작업;을 포함하고,
상기 복수회의 펼침 작업의 반복실시를 통해 상기 네크부의 전체 둘레 방향에 걸쳐 펼침 작업을 실시하는 압력용기 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 (a)단계와 상기 (b)단계 사이에는,
상기 성형물의 개구된 단부를 평평하게 절삭하는 단계;가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 압력용기 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 모재를 블랭킹 가공하여 이루어지고, 상기 베이스 플레이트는 스테인레스 스틸 계열의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력용기 제조방법.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 가압부는 상기 성형물의 네크부의 내면과 대응하는 외면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압력용기 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 가압부는 부채꼴의 단면 형상을 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력용기 제조방법.