KR102062628B1 - 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관 - Google Patents

3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관에 관한 것으로, 그 목적은 중공 프로파일의 내부에 채움재를 부분적으로 주입하고 이를 나선형으로 감아 중공 충진관을 제조함에 있어서, 중공 프로파일이 관성형부로 공급되기 바로 전 중공 프로파일의 내부에 부분적으로 채움재를 주입하여 채움재로 인한 불량률을 감소시킬 수 있도록 한 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 중공 프로파일을 압출 성형하는 프로파일 제조단계(S10); 상기 중공 프로파일이 설계값에 따른 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20); 상기 중공 프로파일을 냉각시키는 냉각 단계(S30); 상기 중공 프로파일에 주입구를 가공하되, 미리 설정된 시간간격으로 반복하여 다수의 주입구를 가공하는 천공 단계(S40); 천공 작업을 통해 중공 프로파일에 형성된 주입구를 통해 미리 설정된 시간동안 채움재를 주입하는 주입 단계(S50); 및 채움재가 주입된 프로파일을 나선형으로 감아 중공 충진벽관을 제조하는 관성형 단계(S60);로 이루어지며, 상기 주입 단계(S50)는 채움재의 주입이 완료된 직후, 주입노즐에 마련된 개폐로드의 전진을 통해 주입노즐의 노즐공을 폐쇄하여 채움재가 노즐공을 통해 흘러나오지 못하도록 한 상태에서 주입노즐이 주입구로부터 빠져나오도록 하는 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관을 제공한다.

Description

3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관{Synthetic resin pipe manufacturing method and synthetic resin pipes produced thereby}
본 발명은 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관성형부로 공급되는 중공 프로파일에 주입구를 가공하고, 가공된 주입구를 통해 채움재를 미리 설정된 시간동안 주입하는 작업을 일정한 시간간격으로 반복하여 중공 프로파일의 내부에 충진구간이 일정한 간격으로 반복되게 하고, 이러한 중공 프로파일을 나선형으로 감아 원통형의 중공 중진관을 제조하도록 이루어진 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관에 관한 것이다.
일반적으로 지하에 매설되는 하수관, 상수도관, 오수관, 폐수관 등은 지하에 매설되는 특성 상 어느 정도의 연성과 함께 지상에 노출되게 설치되는 관에 비하여 상대적으로 높은 강도와 내구성, 내화학성, 내수성이 요구되므로, 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리염화비닐(PVC)과 같은 합성수지를 이용하여 제작된 합성수지관이 널리 사용되고 있다.
한편, 상기 합성수지관은 토양에 존재하는 부식성 물질에도 녹이 슬거나 부패하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있어 지반에 매립되는 농수로, 오폐수 및 우수배관인 하수관로, 독성이 강한 폐수 등의 공업용 배관 등 여러 산업분야 및 일상생활에서도 널리 사용되고 있다.
이러한 합성수지관을 제조함에 있어서, 종래에는 일정한 단면 모양을 가지면서 연속적으로 압출되는 나오는 프로파일을 나선형으로 감아 중대형 합성수지관을 제조하고 있다.
한편, 종래의 합성수지관 제조장치는 용융된 수지를 압출하여 프로파일을 성형하는 프로파일 성형부와, 상기 프로파일 성형부로부터 압출되어 나오는 프로파일이 설계값에 따른 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 냉각부와, 상기 냉각부를 거친 프로파일을 나선형으로 감아 목적으로 한 합성수지관을 제조하는 관성형부로 구성된다.
통상 상기 프로파일 성형부에서 압출되어 나오는 프로파일은 내부가 빈 중공형의 구조를 가지며, 이러한 중공 프로파일을 이용하여 합성수지관을 제조함에 따라 합성수지관의 경량화가 가능하며, 합성수지관을 제조하는데 요구되는 재료 또한 절감할 수 있게 된다.
한편, 상기 관성형부에서 성형되는 합성수지관은 최종적으로 일정한 길이로 절단되어 제품으로 만들어지게 된다.
이처럼 중공 프로파일을 나선형으로 감아 만들어진 합성수지관을 절단할 경우, 절단된 합성수지관의 양끝면에는 프로파일의 내부에 형성된 중공부가 외부로 노출되며, 노출된 중공부를 통해 유체가 유입되면서 동파의 원인을 제공하거나 합성수지관의 강도를 저하시키는 문제를 야기하게 된다.
특히, 합성수지관을 이용한 지중매설관로의 시공 후 이루어지는 수밀시험과정에서 합성수지관의 이음부를 통해 중공부로 유입된 유체가 중공부를 통해 반대쪽 이음부로 유동하여 외부로 유출되는 현상이 발생하고 있으며, 이러한 경우 유출 원인을 규명하는데 많은 시간과 노력이 요구됨에 따라 수밀시험이 용이하지 못하게 되는 문제점이 있다.
한편, 본 출원인이 출원하여 등록된 특허문헌1에는 중공 프로파일을 압출 성형하는 과정에서 중공부에 채움재를 선택적으로 주입하여 중공 프로파일의 내부에 형성된 중공부를 일정한 간격을 막아줌으로써 위와 같은 문제점을 해소한 구성이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌1의 경우, 중공 프로파일의 성형과정에서 그 내부에 부분적으로 채움재가 주입됨에 따라 중공 프로파일을 성형하는 과정에서 불량률이 높고, 중공 프로파일의 내부에 주입된 채움재의 경화가 상당히 진행된 상태에서 관성형이 이루어지는 관계로 중공 프로파일을 나선형으로 감아 합성수지관을 만드는 과정에서 불량률이 높은 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0743238호(2007.07.27.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 중공 프로파일의 내부에 채움재를 부분적으로 주입하고 이를 나선형으로 감아 중공 충진관을 제조함에 있어서, 중공 프로파일이 관성형부로 공급되기 바로 전 중공 프로파일의 내부에 부분적으로 채움재를 주입하여 채움재로 인한 불량률을 감소시킬 수 있도록 한 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 채움재의 주입노즐이 중공 프로파일에 형성된 주입구로부터 빠져나오는 과정에서 주입노즐로부터 흘러나오는 채움재가 주입구의 주변에 묻어 경화되면서 중공 프로파일의 측면으로 채움재가 볼록하게 돌출되는 것을 방지하고, 이를 통해 중공 프로파일이 나선형으로 감기는 과정에서 볼록한 채움재로 인해 발생되는 불량을 예방할 수 있도록 한 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 주입된 채움재로 인해 형성되는 다수의 충진구간이 충진벽관의 원주방향을 따라 서로 이격된 구조를 갖되, 다수의 충진구간이 중공 충진벽관의 횡단면 상에서 중공 충진벽관을 일정한 간격으로 분할하는 위치하도록 형성되어 충진벽관의 외압 강도를 전체적으로 균일하게 향상시킬 수 있는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 내부에 중공부가 형성된 중공 프로파일을 연속적으로 압출 성형하는 프로파일 제조단계(S10); 상기 중공 프로파일의 표면에 대한 진공흡착을 통해 중공 프로파일이 설계값에 따른 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20); 사이징 작업을 마친 중공 프로파일에 냉각수를 분사하여 중공 프로파일을 냉각시키는 냉각 단계(S30); 냉각 작업을 마친 중공 프로파일에 중공 프로파일의 외부로부터 중공부로 연결되는 주입구를 가공하되, 미리 설정된 시간간격으로 반복하여 다수의 주입구를 가공하는 천공 단계(S40); 천공 작업을 통해 중공 프로파일에 형성된 주입구를 통해 미리 설정된 시간동안 채움재를 주입하는 주입 단계(S50); 및 채움재가 주입된 프로파일을 나선형으로 감아 중공 충진벽관을 제조하는 관성형 단계(S60);로 이루어지며, 상기 주입 단계(S50)는 채움재의 주입이 완료된 직후, 주입노즐에 마련된 개폐로드의 전진을 통해 주입노즐의 노즐공을 폐쇄하여 채움재가 노즐공을 통해 흘러나오지 못하도록 한 상태에서 주입노즐이 주입구로부터 빠져나오도록 하는 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법을 제공한다.
한편 상기 3중구조 중공 충진벽관 제조방법에 있어서, 상기 천공 단계(S40)는 드릴비트가 마련된 천공유니트를 중공 프로파일이 진행하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 이동시키면서 주입구를 가공하도록 이루어질 수 있다.
한편 상기 3중구조 중공 충진벽관 제조방법에 있어서, 상기 주입 단계(S50)는 용융된 채움재가 나오는 주입유니트를 중공 프로파일이 진행하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 이동시키면서 주입구를 통해 채움재를 주입하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
한편 상기 3중구조 중공 충진벽관 제조방법에 있어서, 상기 주입 단계(S50)는 이웃한 두 주입구를 통해 주입된 채움재로 인해 형성되는 두 충진구간의 사이에 빈공간이 형성되게 채움재를 주입하는 것이 바람직하다.
삭제
한편 상기 3중구조 중공 충진벽관 제조방법에 있어서, 상기 천공 단계(S40)는 중공 충진벽관에 형성되는 다수의 충진구간이 제조될 중공 충진벽관의 횡단면 상에서 중공 충진벽관을 일정한 간격으로 분할하는 위치에 형성되게 주입구를 천공하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 3중구조 중공 충진벽관 제조방법에 따라 제조되어 중공 프로파일의 중공부가 채움재의 주입으로 인해 형성된 충진구간에 의해 부분적으로 폐쇄된 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관을 제공한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 채움재의 주입으로 인해 중공 프로파일의 내부에 형성된 충진구간은 유체가 중공부를 통해 유동하는 것을 방지하여 중공부를 통한 유체의 누설을 방지함으로써, 시공 후 이루어지는 수밀검사의 정확성 및 편의성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 중공 충진벽관의 원주방향으로 분산된 다수의 충진구간은 외압에 저항하는 요소로 작용하게 되므로, 충진벽관의 외압강도를 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 중공 프로파일의 제조와 채움재의 주입을 이원화시킴으로써 채움재가 주입된 중공 프로파일을 제조하는 과정에서 발생되는 불량을 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 관성형부로 공급되기 직전 중공부에 주입된 채움재는 중공 프로파일이 관성형부에서 나선형으로 감기는 것을 방해하지 않게 되므로, 채움재가 주입된 구간과 채움재가 주입되지 않은 구간을 균일하게 나선형으로 감을 수 있게 되어 불량을 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 주입노즐을 통해 채움재의 주입이 완료되면, 주입노즐의 노즐공을 폐쇄하여 채움재가 노즐공을 통해 흘러나오는 것을 방지함으로써, 채움재의 주입 직후 노즐공을 통해 흘러나오는 채움재가 주입구의 주변으로 배출되어 경화됨으로써 발생되는 불량을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 중공 충진벽관 제조방법의 구현을 위한 중공 충진벽관 제조장치의 구조도,
도 2 는 본 발명의 구현을 위한 압출금형의 분해사시도,
도 3 은 본 발명의 구현을 위한 압출금형의 내부 구조도,
도 4 는 본 발명의 구현을 위한 천공부의 구조도,
도 5 는 본 발명의 구현을 위한 주입부의 구조도,
도 6 은 본 발명의 구현을 위한 주입유니트의 구조도,
도 7 은 본 발명의 구현을 위한 관성형부의 구조도,
도 8 은 중공 프로파일에 채움재가 주입된 상태를 보인 단면도,
도 9 는 본 발명에 따른 중공 충진벽관의 내부 구조를 보인 횡단면도,
도 10 은 본 발명에 따른 중공 충진벽관의 내부 구조를 보인 종단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 중공 충진벽관 제조방법의 구현을 위한 중공 충진벽관 제조장치의 구조도를, 도 2는 본 발명의 구현을 위한 압출금형의 분해사시도를, 도 3은 본 발명의 구현을 위한 압출금형의 내부 구조도를, 도 4는 본 발명의 구현을 위한 천공부의 구조도를, 도 5는 본 발명의 구현을 위한 주입부의 구조도를, 도 6 은 본 발명의 구현을 위한 주입유니트의 구조도를, 도 7은 본 발명의 구현을 위한 관성형부의 구조도를, 도 8은 중공 프로파일에 채움재가 주입된 상태를 보인 단면도를, 도 9는 본 발명에 따른 중공 충진벽관의 내부 구조를 보인 횡단면도를, 도 10은 본 발명에 따른 중공 충진벽관의 내부 구조를 보인 종단면도를 도시하고 있다.
본 발명의 중공 충진벽관 제조방법의 구현을 위한 중공 충진벽관 제조장치는 프로파일 성형부(100), 사이징부(200), 냉각부(300), 천공부(400), 주입부(500), 관성형부(600), 제어부(700)로 구성되며, 프로파일 성형부(100)와 사이징부(200)와 냉각부(300)와 천공부(400)와 주입부(500) 및 관성형부(600)가 공정순서에 따라 순차적으로 배치되어 중공 프로파일(10)을 성형하고, 성형되어 나오는 중공 프로파일(10)을 나선형으로 감아 목적으로 하는 합성수지관인 중공 충진벽관을 제조하도록 이루어진다.
상기 프로파일 성형부(100)는 용융된 합성수지를 압출하여 사각형의 단면을 가지며 내부에 중공부(11)가 형성된 것으로 이루어진 중공 프로파일(10)을 연속적으로 성형하도록 구성된다.
이러한 프로파일 성형부(100)는 알갱이 형태를 합성수지 펠렛을 공급받아 용융시키는 수지공급부(110)와, 상기 수지공급부(110)로부터 제공되는 용융된 합성수지를 공급받아 상기 중공 프로파일(10)을 압출 성형하는 압출금형(120)으로 구성된다.
한편, 상기 압출금형(120)은 금형본체(121)와 중심다이(122) 및 외부다이(123)로 구성된다.
상기 금형본체(121)는 수지공급부(110)로부터 용융된 합성수지를 제공받는 유입구(1211)와, 상기 유입구(1211)를 통해 유입되는 합성수지가 일시적으로 대기하면서 분산되도록 하는 대기챔버(1212)를 구비하는 것으로 구성될 수 있다.
이러한 금형본체(121)는 대기챔버(1212)가 형성된 본체부(121a)의 일측에 상기 유입구(1211)를 형성하는 관체(121b)가 연결된 것으로 구성되며, 상기 대기챔버(1212)는 본체부(121a)의 전면으로 개방되는 즉, 본체부(121a)의 전면으로부터 소정의 깊이를 갖도록 형성된 홈 형태로 이루어진다.
이와 같은 금형본체(121)에 의하면, 유입구(1211)를 통해 공급되는 합성수지는 본체부(121a)의 전면 방향으로 배출된다.
상기 중심다이(122)는 대기챔버(1212)의 중심부를 관통하는 구조를 갖도록 금형본체(121)에 결합되며, 중공 프로파일(10)의 내부에 중공부(11)를 형성하는 돌출부재(1226)가 선단부에 형성된 것으로 구성될 수 있다.
이러한 중심다이(122)는 제1중심다이(1221)와 제2중심다이(1222)로 구성될 수 있다.
상기 제1중심다이(1221)는 대기챔버(1212)를 관통하는 구조를 갖도록 금형본체(121)에 결합되며, 대기챔버(1212)의 내주면과 마주한 채로 이격된 외주면을 포함하는 원통형의 구조로 이루어진다.
이러한 제1중심다이(1221)의 선단에는 제2중심다이(1222)와의 결합을 위한 암나사부(1223)가 형성되고, 상기 암나사부(1223)로부터 제1중심다이(1221)의 길이방향으로 연장되면서 제1중심다이(1221)의 배면으로 연결되어 제1중심다이(1221)를 관통하는 구조를 갖는 공기유입로(1224)가 중심부에 형성된다.
한편, 도 2 및 3에는 제1중심다이(1221)의 후단부가 금형본체(121)를 관통하여 금형본체(121)의 뒤쪽으로 돌출되고, 이처럼 돌출된 후단부에 체결링(R)이 결합되어 제1중심다이(1221)가 금형본체(121)에 고정된 구조가 도시되어 있다.
상기 제2중심다이(1222)는 제1중심다이(1221)의 선단에 결합되어 외부다이(123)와 함께 중공 프로파일(10)의 압출 성형을 위한 압출공(H)을 형성하는 것으로, 선단에 상기 돌출부재(1226)가 형성된 것으로 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 제2중심다이(1222)의 후단부에는 제1중심다이(1221)에 형성된 암나사부(1223)에 나사결합되는 수나사부(1225)가 형성되고, 수나사부(1225)가 암나사부(1223)에 완전히 체결된 경우, 제1중심다이(1221)와 제2중심다이(1222)는 연속된 하나의 원기둥 형태를 갖는 중심다이(122)를 형성하도록 제1중심다이(1221)의 외주면과 제2중심다이(1222)의 외주면은 서로 일치하도록 구성된다.
한편, 상기 돌출부재(1226)는 원형 또는 다각형의 단면 모양을 가지며, 하나의 돌출부재(1226)가 제2중심다이(1222)의 중심부에 형성된 것으로 이루어진다.
또한, 상기 돌출부재(1226)에는 중공 프로파일(10)의 내부로 공기를 분출하기 위한 분출공(1227)이 형성되며, 상기 분출공(1227)은 제2중심다이(1222)의 후단부로 연장되어 제1중심다이(1221)에 형성된 공기유입로(1224)와 연결되도록 구성된다.
상기 외부다이(123)는 중심다이(122)를 감싸면서 중심다이(122)와 함께 상기 압출공(H)을 형성하는 것으로, 제1외부다이(1231)와 제2외부다이(1232)로 구성된다.
상기 제1외부다이(1231)는 대경부(1231a)와 소경부(1231b)의 2단 구조를 갖는 원통체로 이루어지되, 상기 대경부(1231a)가 후단부에 위치하여 금형본체(121)의 전면으로 삽입되어 결합되고, 소경부(1231b)는 금형본체(121)의 전방으로 돌출되어 돌출부재(1226)를 감싸하면서 중공 프로파일(10)의 압출을 위한 압출공(H)을 형성하도록 구성된다.
상기 제2외부다이(1232)는 제1외부다이(1231)를 금형본체(121)에 고정하는 것으로, 금형본체(121)에 결합된 대경부(1231a)를 가압한 채로 금형본체(121)에 고정되도록 구성된다.
이러한 제2외부다이(1232)는 원형의 링구조를 갖되, 상기 대경부(1231a)에 대응하는 걸림턱(1232a)이 형성된 것으로 이루어지며, 제2외부다이(1232)를 관통하여 금형본체(121)에 체결되는 다수의 볼트에 의해 금형본체(121)에 고정되게 구성될 수 있다.
상기와 같은 압출금형(120)의 구성은 실시 가능한 하나의 구성을 예로써 설명한 것일 뿐, 압출금형(120)의 구성이 이러한 구성에 제한되는 것은 아니다.
상기 사이징부(200)는 프로파일 성형부(100)로부터 압출 성형되어 나오는 중공 프로파일(10)의 표면에 대한 진공흡착을 통해 중공 프로파일(10)이 설계값에 따른 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 것으로, 제조공정순서를 기준으로 프로파일 성형부(100)의 후단에 위치하도록 배치된다.
이러한 사이징부(200)는 설계값에 따른 중공 프로파일(10)의 형상 및 크기에 대응하는 구멍을 갖는 틀이 구비되고, 중공 프로파일(10)이 틀의 구멍을 통과하는 과정에서 중공 프로파일(10)의 표면을 진공흡착하여 당기면서 중공 프로파일(10)이 설계값에 따른 형상 및 크기로 만들어지도록 유도하게 된다.
상기 냉각부(300)는 사이징부(200)를 거쳐 나오는 중공 프로파일(10)을 냉각하는 것으로, 제조공정순서를 기준으로 사이징부(200)의 후단에 위치하도록 배치되며, 냉각수의 분사를 통해 중공 프로파일(10)을 냉각하도록 구성된다.
상기 천공부(400)는 냉각부(300)를 거쳐 나오는 중공 프로파일(10)에 중공 프로파일(10)의 외부로부터 중공부(11)로 연결되는 주입구(12)를 가공하는 것으로, 제조공정순서를 기준으로 냉각부(300)의 후단에 위치하도록 배치되며, 냉각부(300)로부터 관성형부(600)로 이동하는 중공 프로파일(10)의 측면이나 상면에 주입구(12)를 가공하도록 이루어진다.
이처럼 이동하는 중공 프로파일(10)에 주입구(12)를 가공하는 천공부(400)는 천공유니트(410)와 제1이송유니트(420)로 구성된다.
상기 천공유니트(410)는 모터의 작동에 의해 드릴비트(411)가 회전하면서 주입구(12)를 가공하도록 구성된다.
상기 제1이송유니트(420)는 천공유니트(410)를 중공 프로파일(10)의 진행방향(D1)과 직교하는 방향(D2)으로 이동시켜 드릴비트(411)가 중공 프로파일(10)로 삽입되거나 중공 프로파일(10)로부터 빠져나오도록 하고, 더불어 이동하는 중공 프로파일(10)의 움직임에 대응하여 중공 프로파일(10)이 진행하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 천공유니트(410)를 이동시키도록 이루어진다.
이러한 제1이송유니트(420)는 천공유니트(410)를 중공 프로파일(10)의 진행방향(D1)과 직교하는 방향(D2)으로 이동시키는 제1이송모듈(421)과, 상기 제1이송모듈(421)을 중공 프로파일(10)의 진행방향(D1)과 평행한 방향으로 이동시키는 제2이송모듈(422)로 구성된다.
한편, 상기 제1,2이송모듈(421,422)은 모터와 스크류를 포함하여 모터의 회전에 의해 스크류가 회전하면서 작동하도록 구성되거나, 실린더를 포함하여 실린더의 신축에 의해 작동하도록 구성될 수 있다.
상기 주입부(500)는 중공 프로파일(10)에 형성된 주입구(12)를 통해 중공 프로파일(10)의 중공부(11)로 채움재를 주입하는 것으로, 제조공정순서를 기준으로 천공부(400)의 후단에 위치하도록 배치된다.
이러한 주입부(500)는 용융된 채움재를 공급하는 채움재 공급유니트(510)와, 상기 채움재 공급유니트(510)로부터 공급되는 채움재를 주입구(12)를 통해 중공 프로파일(10)의 중공부(11)에 주입하는 주입유니트(520)와, 상기 주입유니트(520)를 중공 프로파일(10)의 움직임에 맞추어 이동시키는 제2이송유니트(530)로 구성된다.
상기 채움재 공급유니트(510)는 알갱이 형태의 채움재 펠렛을 공급받아 용융시키고 용융된 채움재를 주입유니트(520)로 공급하도록 구성된다.
상기 주입유니트(520)는 주입유니트 몸체(521), 주입노즐(522), 개폐로드(523), 개폐실린더(524)로 구성되어 채움재의 주입 시 노즐공(5224)을 개방하고, 채움재의 주입이 완료되면 노즐공(5224)을 폐쇄하여 채움재의 주입 후 채움재가 노즐공(5224)을 통해 흘러나옴으로써 발생되는 문제를 예방하도록 이루어진다.
보다 구체적으로, 상기 주입유니트 몸체(521)는 제2이송유니트(530) 상에 탑재되어 제2이송유니트(530)에 의해 이동하도록 설치되며, 채움재 공급유니트(510)로부터 공급되는 채움재가 유입되는 채움재 유입구(5211)와, 상기 채움재 유입구(5211)로 유입된 채움재를 주입노즐(522)로 유동시키는 채움재 배출구(5212)가 형성된 것으로 구성된다.
상기 주입노즐(522)은 중공 프로파일(10)에 형성된 주입구(12)에 선단이 삽입되어 채움재를 중공 프로파일(10)에 주입하는 것으로, 주입유니트 몸체(521)로부터 주입구(12)를 향하여 돌출되는 구조를 갖도록 주입유니트 몸체(521)의 측면에 설치되고, 채움재 배출구(5212)와 연결되어 채움재가 유동하는 유로(5223)가 내부에 형성되며, 주입구(12)로 삽입되는 선단에는 노즐공(5224)이 형성된 것으로 구성된다.
이러한 주입노즐(522)은 유로(5223)가 내부에 형성된 원통형의 노즐몸체(5221)와, 상기 노즐공(5224)이 형성되고 나사결합에 의해 노즐몸체(5221)의 선단에 고정되게 설치되는 노즐캡(5222)으로 구성된다.
상기 개폐로드(523)는 노즐공(5224)을 개폐하는 것으로, 주입유니트 몸체(521)와 노즐몸체(5221)를 관통하도록 배치되며, 주입노즐(522)의 길이방향으로 이동하면서 노즐공(5224)을 개폐하도록 구성된다.
상기 개폐실린더(524)는 주입유니트 몸체(521)에 고정되게 설치되며, 상기 개폐로드(523)와 연결되어 개폐로드(523)를 밀거나 당기면서 개폐로드(523)를 이동시키도록 구성된다.
이와 같이 구성된 주입유니트(520)는 채움재의 주입 시 개폐실린더(524)에 의해 개폐로드(523)가 후퇴하여 노즐공(5224)을 개방하고, 채움재의 주입이 완료되면 개폐실린더(524)에 의해 개폐로드(523)가 전진하여 노즐공(5224)을 폐쇄하게 된다.
이처럼 채움재의 주입이 완료된 직후, 주입노즐(522)의 노즐공(5224)을 물리적으로 막아 채움재가 흘러나오지 못하도록 함으로써, 주입노즐(522)이 주입구(12)로부터 빠져나오는 과정에서 노즐공(5224)으로부터 흘러나오는 채움재가 주입구(12)의 주변에 묻어 경화되면서 중공 프로파일의 측면에 볼록한 돌기들이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 중공 프로파일의 측면에 볼록한 돌기들이 불규칙한 구조로 형성될 경우, 관성형부(600)에서 나선형으로 감기는 중공 프로파일(10)의 측면이 균일하게 밀착되지 못하게 되어 불량률이 증가하게 되는 문제점이 발생된다.
상기 제2이송유니트(530)는 중공 프로파일(10)의 진행방향(D1)과 직교하는 방향(D2)으로 주입유니트(520)를 이동시켜 주입노즐(522)의 선단을 주입구(12)에 삽입시키고, 주입유니트(520)에 의해 채움재의 주입이 이루어지는 동안 중공 프로파일(10)이 진행하는 방향(D1) 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 주입유니트(520)를 이동시키도록 이루어진다.
보다 구체적으로, 상기 제2이송유니트(530)는 주입유니트(520)를 중공 프로파일(10)의 진행방향(D1)과 직교하는 방향(D2)으로 이동시키는 제3이송모듈(531)과, 상기 제3이송모듈(531)을 중공 프로파일(10)의 진행방향(D1)과 평행한 방향으로 이동시키는 제4이송모듈(532)로 구성된다.
한편, 상기 제3,4이송모듈(531,532)은 모터와 스크류를 포함하여 모터의 회전에 의해 스크류가 회전하면서 작동하도록 구성되거나, 실린더를 포함하여 실린더의 신축에 의해 작동하도록 구성될 수 있다.
상기 관성형부(600)는 채움재가 주입된 중공 프로파일(10)을 나선형의 구조로 감아 관형태로 성형하는 것으로, 제조공정순서를 기준으로 주입부(500)의 후단에 위치하도록 배치되며, 다수의 회전봉(610), 가이드기구(620), 접착노즐(630), 내층노즐(640), 외층노즐(650)을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 다수의 회전봉(610)은 원형의 구조로 배열되고, 다수의 회전봉(610)은 미도시된 체인으로 연결되어 동일한 방향으로 회전하도록 구성된다.
상기 가이드기구(620)는 관성형부(600)로 공급되는 중공 프로파일(10)을 회전봉(610)의 길이방향으로 밀어주도록 관성형부(600)의 일측에 설치되어 관성형부(600)에 감기는 중공 프로파일(10)이 일정한 피치를 갖는 나선형의 구조로 감기게 유도하도록 구성된다.
상기 접착노즐(630)은 관성형부(600)로 공급되는 중공 프로파일(10)의 측면에 접착용 수지를 공급하여 나선형으로 감긴 중공 프로파일(10)의 나선형 틈새를 메우면서 중공 프로파일(10)의 단위구간을 서로 접착시키도록 구성된다.
상기 내층노즐(640)은 관성형부(600)로 공급되는 중공 프로파일(10)의 저면에 수평한 일자형의 구조로 용융된 합성수지를 압출하도록 구성되며, 이러한 내층노즐(640)에 의해 중공 충진벽관의 내측에는 내층(20)이 형성된다.
상기 외층노즐(650)은 관성형부(600)로 공급되는 중공 프로파일(10)의 상면에 수평한 일자형의 구조로 용융된 합성수지를 압출하도록 구성되며, 이러한 외층노즐(650)에 의해 중공 충진벽관의 외측에는 외층(30)이 형성된다.
상기 제어부(700)는 프로파일 성형부(100), 사이징부(2000, 냉각부(300), 천공부(400), 주입부(500), 관성형부(600)를 제어하는 프로그램이 내장된 제어회로를 포함하는 것으로 이루어지되, 미리 설정된 시간간격으로 천공부(400)를 가동시켜 중공 프로파일(10)에 서로 이격된 다수의 주입구를 형성하는 천공제어기능과, 미리 설정된 시간간격으로 주입부(500)를 가동시켜 주입구(12)를 통해 채움재를 주입하되 미리 설정된 시간 동안 채움재를 주입하는 주입제어기능을 포함하는 것으로 구성된다.
또한, 상기 제어부(700)는 천공부(400)와 주입부(500)를 제어하여 중공 프로파일(10)의 내부에 다수의 충진구간(13)을 형성함에 있어서, 중공 충진벽관에 형성되는 다수의 충진구간(13)이 제조될 중공 충진벽관의 횡단면 상에서 중공 충진벽관을 일정한 간격으로 분할하는 위치에 형성되도록 천공부(400)를 제어하게 된다.
예컨대, 도 9에는 4개의 충진구간(13)이 90도 간격으로 이격된 위치에 형성된 구조가 도시되어 있으며, 이처럼 다수의 충진구간(13)을 중공 충진벽관의 원주방향을 기준으로 중공 충진벽관을 일정한 간격으로 분할하는 위치에 형성하게 되면, 중공 충진벽관의 원주방향으로 균일하게 외압강도를 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 중공 충진벽관 제조장치에 의해 구현되는 본 발명에 따른 중공 충진벽관 제조방법은 내부에 중공부(11)가 형성된 중공 프로파일(10)을 연속적으로 압출 성형하는 프로파일 제조단계(S10); 상기 중공 프로파일(10)의 표면에 대한 진공흡착을 통해 중공 프로파일(10)이 설계값에 따른 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20); 사이징 작업을 마친 중공 프로파일(10)에 냉각수를 분사하여 중공 프로파일(10)을 냉각시키는 냉각 단계(S30); 냉각 작업을 마친 중공 프로파일(10)에 중공 프로파일(10)의 외부로부터 중공부(11)로 연결되는 주입구(12)를 가공하되, 미리 설정된 시간간격으로 반복으로 주입구(12)를 가공하는 천공 단계(S40); 천공 작업을 통해 중공 프로파일(10)에 형성된 주입구(12)를 통해 미리 설정된 시간동안 채움재를 주입하는 주입 단계(S50); 및 채움재가 주입된 프로파일을 나선형으로 감아 중공 충진벽관을 제조하는 관성형 단계(S60);로 구성된다.
상기 프로파일 제조단계(S10)는 프로파일 성형부(100)에 의해 이루어지는 공정으로, 수지공급부(110)에서 용융된 합성수지가 압출금형(120)으로 공급되고, 압출금형(120)으로 공급되는 합성수지가 중심다이(122)와 외부다이(123)에 의해 형성되는 압출공(H)을 통해 배출되면서 중공 프로파일(10)의 연속적인 압출 성형이 이루어지게 된다.
상기 사이징 단계(S20)는 프로파일 성형부(100)로부터 압출되어 나오는 중공 프로파일(10)을 사이징부(200)로 투입하여 중공 프로파일(10)의 표면을 진공흡착하여 당김으로써, 중공 프로파일(10)이 설계값에 따른 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 것으로 이루어지게 된다.
상기 냉각 단계(S30)는 사이징부(200)로부터 나오는 중공 프로파일(10)을 냉각부(300)로 투입하여 냉각수에 의해 프로파일을 냉각하는 것으로 이루어지게 된다.
상기 천공 단계(S40)는 냉각부(300)로부터 나오는 중공 프로파일(10)에 주입구(12)를 가공하는 공정으로, 중공 프로파일(10)이 냉각부(300)로부터 관성형부(600)로 이동하는 과정에서 천공부(400)가 중공 프로파일(10)에 주입구(12)를 가공하는 것으로 이루어지게 된다.
한편, 상기 천공 단계(S40)를 통해 주입구(12)의 가공이 이루어지는 과정에서 제1이송유니트(420)는 천공유니트(410)를 중공 프로파일(10)이 진행하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 이동시킴으로써, 주입구(12)의 가공을 위해 중공 프로파일(10)의 이동을 정지시키는 조작은 요구되지 않는다.
이러한 천공 단계(S40)는 미리 설정된 시간간격을 반복적으로 실행되면서 중공 프로파일(10)에 다수의 주입구(12)를 일정한 간격으로 형성하게 된다.
특히, 상기 천공 단계(S40)는 중공 충진벽관에 형성되는 다수의 충진구간(13)이 제조될 중공 충진벽관의 횡단면 상에서 중공 충진벽관을 일정한 간격으로 분할하는 위치에 형성되도록 주입구(12)를 가공하게 된다.
상기 주입 단계(S50)는 중공 프로파일(10)에 형성된 주입구(12)를 통해 채움재를 주입하는 공정으로, 중공 프로파일(10)이 천공부(400)로부터 관성형부(600)로 이동하는 과정에서 주입부(500)가 주입구(12)를 통해 채움재를 주입하는 것으로 이루어지게 된다.
한편, 상기 주입 단계(S50)는 채움재의 주입이 이루어지는 과정에서 제2이송유니트(530)는 주입구(12)에 결합된 주입유니트(520)를 중공 프로파일(10)이 진행하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 이동시킴으로써, 채움재의 주입을 위해 중공 프로파일(10)의 이동을 정지시키는 조작은 요구되지 않는다.
이러한 주입 단계(S50)는 미리 설정된 시간간격으로 반복적으로 실행되면서 중공 프로파일(10)에 형성된 다수의 주입구(12)를 통해 채움재를 주입하게 되며, 이로써 중공 프로파일(10)의 내부에는 중공부(11)를 폐쇄하는 충진공간이 형성된다.
특히, 상기 주입 단계(S50)는 이웃한 두 충진구간(13)의 사이에 빈 공간이 형성되도록 채움재를 주입하는 것이 바람직하며, 이는 주입되는 채움재의 양 및 주입시간과 중공부(11)의 면적을 고려하여 결정함으로써 실현될 수 있다.
또한, 상기 주입 단계(S50)는 주입노즐(522)를 주입구(12)에 삽입되어 채움재의 주입이 완료된 직후, 개폐로드(523)를 전진시켜 노즐공(5224)을 폐쇄시킨 상태에서 제2이송유니트(530)가 주입유니트(520)를 이동시켜 주입노즐(522)이 주입구(12)로부터 빠져나오도록 함으로써, 노즐공(5224)으로부터 흘러나오는 채움재가 주입노즐(522)이 주입구(12)로부터 빠져나오는 과정에서 주입구(12)의 주변에 묻음으로 인해 발생되는 문제를 예방할 수 있게 된다.
상기 관성형 단계(S60)는 중공 프로파일(10)을 나선형으로 감아 원통형의 관형태로 만드는 공정으로, 채움재가 주입된 중공 프로파일(10)을 관성형부(600)가 제공받아 나선형으로 감아 관형태로 만드는 것으로 이루어지게 된다.
이와 같은 중공 프로파일(10)을 나선형으로 감는 과정에서 중공 프로파일(10)의 한 측면에는 접착노즐(630)로부터 압출되는 수지가 도포되고, 저면에는 내층노즐(640)로부터 압출되는 수지가 도포되며, 상면에는 외층노즐(650)로부터 압출되는 수지가 도포되며, 이러한 과정을 통해 본 발명에 따른 3중구조 중공 충진벽관의 제조가 이루어지게 된다.
상기와 같은 3중구조 중공 충진벽관 제조방법에 의해 제조되는 3중구조 중공 충진벽관은 중공 프로파일(10)의 내부에 주입된 채움재로 인하여 중공 프로파일(10) 내부 곳곳에 형성된 충진구간(13)으로 인해 중공부(11)가 폐쇄된 구조를 가지며, 이러한 3중구조 중공 충진벽관은 충진구간(13)으로 인해 일반 중공관 비해 강도가 우수할 뿐만 아니라 중공부(11)를 통한 유체의 누설 위험이 없는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 중공 프로파일 11: 중공부
12: 주입구 100: 프로파일 성형부
200: 사이징부 300: 냉각부
400: 천공부 410: 천공유니트
411: 드릴비트 420: 제1이송유니트
500: 주입부 510: 채움재 공급유니트
520: 주입유니트 521: 주입유니트 몸체
5211: 채움재 유입구 5212: 채움재 배출구
522: 주입노즐 5223: 유로
5224: 노즐공 523: 개폐로드
524: 개폐실린더 530: 제2이송유니트
600: 관성형부 630: 접착노즐
640: 내층노즐 650: 외층노즐
700: 제어부

Claims (7)

  1. 내부에 중공부(11)가 형성된 중공 프로파일(10)을 연속적으로 압출 성형하는 프로파일 제조단계(S10);
    상기 중공 프로파일(10)의 표면에 대한 진공흡착을 통해 중공 프로파일(10)이 설계값에 따른 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20);
    사이징 작업을 마친 중공 프로파일(10)에 냉각수를 분사하여 중공 프로파일(10)을 냉각시키는 냉각 단계(S30);
    냉각 작업을 마친 중공 프로파일(10)에 중공 프로파일(10)의 외부로부터 중공부(11)로 연결되는 주입구(12)를 가공하되, 미리 설정된 시간간격으로 반복하여 다수의 주입구(12)를 가공하는 천공 단계(S40);
    천공 작업을 통해 중공 프로파일(10)에 형성된 주입구(12)를 통해 미리 설정된 시간동안 채움재를 주입하는 주입 단계(S50); 및
    채움재가 주입된 프로파일을 나선형으로 감아 중공 충진벽관을 제조하는 관성형 단계(S60);로 이루어지며,
    상기 주입 단계(S50)는 채움재의 주입이 완료된 직후, 주입노즐(522)에 마련된 개폐로드(523)의 전진을 통해 주입노즐(522)의 노즐공(5224)을 폐쇄하여 채움재가 노즐공(5224)을 통해 흘러나오지 못하도록 한 상태에서 주입노즐(522)이 주입구(12)로부터 빠져나오도록 하는 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 천공 단계(S40)는 드릴비트(411)가 마련된 천공유니트(410)를 중공 프로파일(10)이 진행하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 이동시키면서 주입구(12)를 가공하는 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입 단계(S50)는 용융된 채움재가 나오는 주입유니트(520)를 중공 프로파일(10)이 진행하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 이동시키면서 주입구(12)를 통해 채움재를 주입하는 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입 단계(S50)는 이웃한 두 주입구(12)를 통해 주입된 채움재로 인해 형성되는 두 충진구간(13)의 사이에 빈공간이 형성되게 채움재를 주입하는 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 천공 단계(S40)는 중공 충진벽관에 형성되는 다수의 충진구간(13)이 제조될 중공 충진벽관의 횡단면 상에서 중공 충진벽관을 일정한 간격으로 분할하는 위치에 형성되게 주입구(12)를 천공하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관 제조방법.
  7. 청구항 1, 2, 3, 4, 6 중 어느 한 항에 따른 3중구조 중공 충진벽관 제조방법에 따라 제조되어 중공 프로파일(10)의 중공부(11)가 채움재의 주입으로 인해 형성된 충진구간(13)에 의해 부분적으로 폐쇄된 것을 특징으로 하는 3중구조 중공 충진벽관.
KR1020190107188A 2019-08-30 2019-08-30 3중구조 중공 충진벽관 제조방법 및 이로써 제조된 3중구조 중공 충진벽관 KR102062628B1 (ko)

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