KR102084006B1 - 비대칭 압착식 조인트의 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프를 이용하여 수직축 비대칭 압착식 조인트의 제조시에 용접 열변형이 없는 조인트 제조장치로서, 상기 파이프가 성형되고 가공되는 공간을 제공하는 장치본체; 상기 장치본체의 일부분에 설치되어 상기 파이프를 설정된 길이로 절단하는 절단유닛; 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 절단유닛을 통해서 절단된 상기 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취유닛; 및 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 면취유닛을 통해서 면취된 상기 파이프를 일체로 설정된 형상으로 성형시키는 성형유닛;을 포함하고, 상기 성형유닛은, 상기 파이프를 성형시키는 과정에서 상기 파이프를 회전 압착으로 성형하는 스피닝 성형공법을 이용하는 것을 특징으로 한다.

Description

비대칭 압착식 조인트의 제조장치 및 그 제조방법 {MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD OF THE UNSYMMETRIC PRESSING JOINT}

본 발명은 비대칭 압착식 조인트를 제조하는 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수도관용 수직축 비대칭 압착식 조인트의 제작시 용접에 의한 열변형이 없이 일회 압착성형(SPINNING) 공정으로 제작이 간편한 비대칭 압착식 조인트 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

스테인리스 파이프를 연결함에 있어서 기존에는 나사체결 방식이나 용접방식을 주로 사용해 왔다. 하지만, 상수도관의 경우 관내의 압력이 10bar 이하이기 때문에 두꺼운 두께를 갖는 관을 사용할 필요가 없고, 재료 원가를 절감하는 측면에서 얇은 두께를 갖는 su(KS D 3595) 규격의 파이프를 사용한다. 그러나 두께가 얇은 관은 용접 시 변형이 발생하므로 용접방식을 적용하기 어렵고, 또한 두께가 얇아 나사를 가공할 수 없어 나사체결식도 적용할 수 없다. 이 경우 조인트(Joint)와 파이프를 강하게 압착하여 체결시키는 압착식 조인트(Pressing Joint) 체결방식이 주로 사용된다.

압착식 조인트 체결방식 중 이중링 압착식 조인트(DRP Joint : Dual Ring Pressing Joint)는 내부에 체결 목적의 스테인리스 금속링(Steel Ring)과 수밀 목적의 고무링(Rubber Ring)을 갖는 압착식 조인트에 파이프를 끼워넣고 강한 유압에 의해 작동되는 압착 건(Pressing Gun)를 이용해 두 링이 포함된 부분을 압착시켜 체결하는 방식이다. 이는 대부분의 경우 조(Jaw)라 불리는 압착공구를 체결 부분에 끼워놓고 집게(Clamp)를 조에 연결하여 압착 건을 이용해 강한 유압으로 집게의 하단 내측을 벌리면 조(Jaw)가 오므라들며 두 링을 압착시키는 방식의 체결과정을 거친다.

이러한 압착식 조인트는 용도나 연결하려는 파이프의 규격에 따라 다양한 형태의 종류를 갖게 된다. 이는 크게 일반적으로 가장 많이 사용되는 양쪽에 동일한 규격을 갖는 I자 형태인 소켓(Socket)과, 소켓을 특정 각도로 구부러뜨려 놓은 L자 형태인 엘보(Elbow), 세 방향의 체결부분을 갖는 T자 형태의 티(Tee), 한 쪽에만 체결부분을 갖고 한쪽 부분은 막혀 있는 형태의 캡(Cap), 소켓과 비슷한 형태이지만 양 측의 규격이 다른 비대칭 형태의 레듀서(Reducer) 그리고 한 쪽은 체결 부분을 갖지만 다른 한쪽은 고정판으로 되어있는 플랜지(Flange) 등으로 구분될 수 있다.

현재 국내에서 생산되는 파이프 연결용 조인트(Joint) 중 레듀서(Reducer), 캡(Cap), 플랜지(Flange) 등 제품의 경우, 관의 직경이 다단으로 변하거나(Reducer), 파이프 끝단이 막힌 형상(Cap) 또는 판상으로 넓어진 수직축 비대칭 형상(Flange)을 갖는다. 이러한 수직축 비대칭(Vertical Axis Unsymmetric)의 조인트는 관의 수직축에 대해 정상적인 대칭 형상을 벗어난 제품으로 직경이나 형상이 다른(異徑, 異種) 축대칭(Axis Symmetric) 부품을 각각 제작하고 용접으로 접합하여 완제품을 생산하고 있는 실정이다.

하지만, 용접방식을 통해 제품을 제작할 경우 용접을 수행해야 하는 공정과 인력의 추가가 필수적으로 따르는 것은 물론 용접에 의한 소재의 열변형이 발생하여 제품의 불균일 문제와, 용접기공에 의한 누수 문제, 이를 방지하기 위한 수밀시험 과정과 건조과정을 거쳐야만 하는 번거로움이 존재하기 때문에 이를 해결할 수 있는 대체 공정이 필요하다.

레듀서의 경우, 한 쪽만 체결부분을 갖는 편 소켓 두 개와 중간에서 연결 관 역할을 하는 레듀서 바디(Reducer Body) 사이에 존재하는 두 군데의 접합부가 용접되어야 하며, 캡, 티, 그리고 플랜지 제품의 경우에도 이와 같이 용접부가 존재하게 된다. 이 때 레듀서 바디를 제작하기 위해서는 양 끝단 규격의 중간 규격을 갖는 일자형 파이프를 사용하여 위쪽에서 프레스를 이용해 아래 방향으로 누르면서 위쪽 부분은 확관시키고 아래 부분은 홈에 맞게 축관시키는 과정을 거쳐야 한다.

이처럼 레듀서 바디를 제작하기 위해서는 추가적인 확관 및 축관 과정을 거쳐야 하며, 이 과정에서 확관되는 부분의 두께는 얇아지고 축관되는 부분의 두께는 두꺼워지는 문제가 발생하게 된다. 이 상태에서 용접을 통해 레듀서 바디와 각 편 소켓을 접합시키게 되면 접합부 내측에 약간의 턱이 지게 되며, 이 부분에서 난류가 발생하여 부식 등의 문제가 발생할 수 있다.

위에서 언급한 문제들에 더해, 제품을 용접하여 제작하게 되면, 높은 온도에 의한 열변형이 발생하여 소재의 뒤틀림 현상이 발생하고 이로 인해 제품의 표면이 불균일한 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 용접부분에 기공이 발생하여 그 부분에서 유체가 샐 가능성이 있으므로 용접 후에는 반드시 수밀 시험을 진행해야 하고 이와 더불어 수밀 시험 때 묻은 물기를 건조시키는 건조과정 역시 진행해야 하는 번거로운 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1254225호 대한민국 공개특허 특2003-0084107호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 파이프 연결용 조인트(Joint)중 축방향으로 직경이 변화하는 형상을 가지는 레듀서(Reducer), 축 끝단이 막힌 캡(Cap) 등 수직축 비대칭 제품들을 용접으로 인한 열변형이 없고 내구성을 향상시키는 기능이 구비된 비대칭 압착식 조인트의 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 파이프를 이용하여 수직축 비대칭 압착식 조인트의 제조시에 용접 열변형이 없는 조인트 제조장치로서, 상기 파이프가 성형되고 가공되는 공간을 제공하는 장치본체; 상기 장치본체의 일부분에 설치되어 상기 파이프를 설정된 길이로 절단하는 절단유닛; 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 절단유닛을 통해서 절단된 상기 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취유닛; 및 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 면취유닛을 통해서 면취된 상기 파이프를 일체로 설정된 형상으로 성형시키는 성형유닛;을 포함하고, 상기 성형유닛은, 상기 파이프를 성형시키는 과정에서 상기 파이프를 회전 압착으로 성형하는 스피닝 성형공법을 이용할 수 있다.

또한, 상기 면취유닛은, 상기 절단된 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취기; 및 상기 면취기에 연결되어 상기 면취기가 작동시키는 동력을 제공하는 면취기 구동기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 성형유닛의 스피닝 성형공법은 튜브 스피닝 공법과 전단스피닝 공법일 수 있다.

또한, 상기 성형유닛은, 상기 파이프의 내측으로 삽입되어 상기 파이프의 모양을 성형시키는 금형부재; 및 상기 금형부재가 삽입된 상기 파이프를 회전하면서 압착하여 설정된 금형의 외부형상으로 성형시키는 성형롤러;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 성형유닛을 통해서 성형된 상기 파이프의 테두리 부분을 원형으로 굽히는 컬링유닛;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 장치본체의 일부분에 구비되고 상기 절단유닛, 면취유닛, 성형유닛 및 컬링유닛에 각각 연결되어 상기 절단유닛, 면취유닛, 성형유닛 및 컬링유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 장치본체와 분리되는 제조공정으로

상기 성형된 파이프 조인트의 끝부분 내측 홈에 조립되어 압착공구로 조인트를 압착후 수밀성을 제공하는 고무링;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 성형된 파이프 조인트 압착부에 조립되어 이물질 투입을 방지하고 압착공구로 압착시 조인트 원형 압착부에 균일하게 미끄럼 윤활을 시키는 윤활필름;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 성형된 파이프 조인트의 끝부분에 체결되어 상기 파이프 조인트에 이물질이 투입되는 것을 방지하는 보호캡;을 더 포함할 수 있다.

전술한 파이프를 이용하여 비대칭 압착식 조인트의 제조시에 용접 열변형이 없이 스피닝 제조장치를 이용하여 조인트를 제조하는 방법으로서, 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 소재 파이프를 설정된 길이로 절단하는 절단유닛으로 상기 소재 파이프를 절단하는 절단단계; 상기 절단단계를 거친 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취유닛을 이용하여 상기 파이프를 면취하는 면취단계; 및 상기 면취단계를 거친 상기 파이프를 설정된 형태로 성형시키는 성형유닛을 이용하여 상기 파이프를 성형하는 성형단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 성형유닛은, 상기 파이프를 성형시키는 과정에서 상기 파이프를 회전 압착으로 성형하는 튜브 및 전단스피닝 공법일 수 있다.

또한, 상기 성형단계를 거친 상기 성형 조인트의 테두리 부분을 원형으로 굽히는 컬링유닛을 이용하여 상기 성형 조인트를 컬링하는 컬링단계; 및 상기 컬링단계를 거친 상기 성형 조인트의 내측 홈에 수밀링을 삽입하는 조립단계; 상기 성형 조인트의 압착부위에 이물질이 부착되는 것을 보호하고 윤활성을 향상시키 위한 윤활필름을 부착하는 조립단계; 상기 성형 조인트 내부로 이물질 유입을 막는 보호캡을 조립하는 조립단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 레듀서, 캡 등의 비대칭 압착식 조인트들이 스피닝 성형공법으로 제작되므로 용접공정이 필요없고, 수밀시험과 건조과정을 거칠 필요가 없으므로 제품 생산 공정의 간소화로 시간이 절감되어 제품 생산량을 크게 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 용접과정에 소요되었던 전기비나 가스비 등을 모두 절감시킬 수 있으며, 용접을 위해 투입된 인건비 역시 절감시킬 수 있기 때문에 제품의 생산 단가 역시 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 레듀서 제품의 경우, 레듀서 바디 제작 공정을 생략할 수 있기 때문에 소재절감은 물론 추가적으로 제품 생산 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 기존의 레듀서 제품에 존재하였던 내측 턱에 의해 난류가 발생하여 제품이 부식되는 문제를 해소하여 제품의 내구성 역시 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 일실시예에 따르면, 용접공정이 필요없는 스피닝 공정을 도입하는 것으로 수직축 비대칭 제품에 대한 생산 시간 및 단가를 줄이고 생산량을 높일 수 있고, 제품의 내구성 역시 향상시킬 수 있으며, 이와 더불어 스피닝 공정을 통해 제품을 제작할 경우 제품 조직이 단단해지는 특징이 있어, 높은 강성을 갖는 고품질의 제품을 생산할 수 있을 것으로 기대된다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 용접을 통한 비대칭 압착식 조인트 제조공정의 개념을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 기존의 프레스 제조공정에 의해 제조된 비대칭 압착식 조인트인 레듀서의 용접전 각 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 압착식 조인트의 제조장치의 전체 구성 블럭도이다.
도 4 내지 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 압착식 조인트 제조장치의 스피닝 성형공법인 튜브 내지 전단스피닝 모식도와 그 실시 사진을 나타낸 모습이다.
도 6은 장치본체와 분리하여 제조할 수 있는 상기 비대칭 압착식 조인트의 보호용 구성요소를 나타낸 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 압착식 조인트 제조방법의 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 종래의 용접을 통한 비대칭 압착식 조인트 제조공정의 개념을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 조인트 제조공정에 의해 제조된 비대칭 압착식 조인트인 레듀서의 용접전 각 파트를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 압착식 조인트의 제조장치의 전체 구성 블록도이고, 도 4 내지 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 압착식 조인트의 제조장치의 스피닝 성형공법의 튜브 내지 전단스피닝 모식도와 그 실시 사진을 나타낸 모습이며, 도 6은 본 제조장치와 별도의 공정으로 제조되는 상기 비대칭 압착식 조인트의 보호용 구성요소를 나타낸 블럭도이다.

도 1내지 도 6에 도시된 바와 같이, 파이프를 이용하여 수직축 비대칭 압착식 조인트의 제조시에 용접 열변형이 없는 조인트 제조장치로서, 본 발명은 장치본체(100), 절단유닛(110), 면취유닛(120) 및 성형유닛(130)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 조인트 제조장치(10)로 수도관용 수직축 비대칭 압착식 조인트의 일종인 레듀서 등을 제조할 수 있다.

장치본체(100)는 파이프(20)가 성형되고 가공되는 공간을 제공할 수 있다. 즉, 장치본체(100)는 일반적인 작업 선반처럼 가공대상물이 가공을 위해 놓이는 공간을 제공할 수 있다.

절단유닛(110)은 장치본체(100)의 일부분에 설치되어 소재 파이프를 설정된 길이로 절단할 수 있다. 구체적으로, 절단유닛(110)은 일반적인 파이프 절단기(미도시)로서 파이프 절단기를 이용하여 각각 제작할 소재들에 맞게 필요한 길이로 파이프(20)를 절단할 수 있다. 파이프 절단기는 자동이나 수동으로 어느 것으로나 조작이 가능할 수 있다.

면취유닛(120)은 장치본체(100)의 일부분에 설치되며 절단유닛(110)을 통해서 절단된 파이프(20)의 절단면을 매끄럽게 가공할 수 있다.

면취유닛(120)은 면취기(122) 및 면취기 구동기(124)를 포함할 수 있다. 면취기(122)는 절단된 파이프(20)의 절단면을 매끄럽게 가공할 수 있다. 면취기 구동기(124)는 면취기(122)에 연결되어 면취기(122)가 작동되는 동력을 제공할 수 있다.

면취(面取)란. 기둥, 상자의 뚜껑, 각재, 판재(板材) 등의 모서리를 깎아 변화를 주는 것으로, 깎는 방법에는 여러 가지가 있다. 모서리를 둥글게 한 환면(丸面), 모서리를 약간 둥글게 한 당호면(唐戶面), 당호면의 원호(円弧)부분이 직각 또는 뾰족한 궤장면, 갑판의 네변을 깎은 결면(決面), 표단면(瓢簞面), 뉴면(紐面) 등이 있다.

구체적으로, 면취기(122)를 이용하여 절단유닛(110)을 통해서 파이프 절단기로 절단된 파이프(20)의 절단면이 매끄럽지 못하고 울퉁불퉁한 표면을 갖기 때문에 향후의 원활한 공정의 수행을 위해서 파이프(20)의 절단면을 그라인드 방식 등의 면취기(122)를 이용하여 매끄럽게 가공하여 주는 것이다.

성형유닛(130)은 장치본체(100)의 일부분에 설치되며 면취유닛(120)을 통해서 면취된 파이프(20)를 일체로 설정된 형상으로 성형시킬 수 있다.

성형유닛(130)은 파이프를 성형시키는 과정에서 파이프(20)를 회전 압착으로 성형하는 스피닝 성형공법을 이용할 수 있다.

성형유닛(130)의 스피닝 성형공법은, 레듀서의 경우 양측 편소켓은 튜브 스피닝 공법을 적용할 수 있다. 튜브 성형공법은 파이프(20)에 금형을 내측으로 삽입하여, 금형의 외부모양대로 일체로 설정된 형상으로 성형하는 방식으로, 튜브형의 소재를 회전시키며 벽 두께를 얇게 하여 길이와 단면적의 변화를 주는 방법이다. 반면에 레듀서 바디는 전단스피닝 공법을 적용할 수 있다. 전단 성형공법은 파이프(20)에 직경이 변하는 금형을 내측으로 삽입하여, 금형의 외부모양대로 일체로 설정된 형상으로 성형하는 방식으로, 튜브나 판재형의 소재를 회전시키며 직경이 변하면서 벽 두께를 얇게 하여 길이와 단면적의 변화를 주는 방법이다.

성형유닛(130)은 금형부재(132) 및 성형롤러(134)를 포함할 수 있다.

금형부재(132)는 파이프(20)의 내측으로 삽입되어 성형 조인트(30)의 모양을 성형시킬 수 있다. 구체적으로, 금형부재(132)는 금형과 금형 거치대로 구성되어 금형 거치대에 다양한 형태의 금형을 교체해가면서 성형 조인트(30)의 성형이 가능하다. 금형 거치대는 금형을 고정시키고 자체회전을 통해서 성형롤러(134)와 함께 파이프(20)를 금형의 설정된 형상으로 성형시킬 수 있다. 따라서, 금형을 변경해가면서 다양한 형태의 압착식 조인트의 제조가 가능하다.

성형롤러(134)는 금형부재(132)가 삽입된 파이프(20)를 회전하면서 압착하여 설정된 금형의 형상으로 성형시킬 수 있다. 구체적으로, 성형롤러(134)는 컨트롤러(150)에 연결된 롤러 구동기를 이용하여 전원을 인가하거나 작동의 제어가 가능하여 작업자가 원하는 속도로 성형롤러(134)를 회전시키면서 파이프(20)를 설정된 형태로 성형시킬 수 있다.

구체적으로, 스피닝 성형공법은 파이프(20)를 성형시키는 과정에서 상온에서 일회 회전 압착으로 성형하는 공법으로서, 본 발명의 성형 공법인 튜브 및 전단 스피닝을 포함하고, 또한, 스피닝 성형공법을 이용하여 파이프(20)를 내측에서 성형하거나 절곡시킬 수 있다. 스피닝 성형공법이란 맨드렐(Mandrel)이라 불리는 금형부재(132)가 회전하는 금형에 소재를 고정시킨 후 회전시키면서 성형롤러(134)를 통해 소재를 밀어내면서 맨드렐과 같은 형상으로 소재를 성형시키는 공정을 의미한다. 이는 두께를 크게 변화시키지 않으면서 직경을 감소시키며 원형단면의 제품을 성형하는 가장 일반적인 방법의 교축 스피닝(Conventional Spinning), 본 발명의 성형공법인 소재를 회전시키면서 성형롤러(134)로 부분적인 전단변형을 연속적으로 발생시키는 전단 스피닝(Shear Spinning)과, 튜브형의 소재를 회전시키며 벽 두께를 얇게 하여 길이와 단면적의 변화를 주는 방법인 튜브 스피닝(Tube Spinning)으로 분류될 수 있다.

스피닝 성형공법은 다품종 소량생산의 경우 경제적인데, 이는 제품 한 개를 제작하는데 소요되는 시간 자체는 더 길지만, 멘드렐과 성형롤러(134)를 바꿔가며 다양한 형태의 제품을 생산하기 더 용이하기 때문이다. 고정밀도를 갖는 제품을 얻을 수 있고, 치수정도는 멘드렐의 정도, 기계의 강성 및 작업조건에 의존하지만 적정한 성형속도 및 성형방법의 선택으로 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 플랜지 조인트의 경우, 비 압착부 길이가 긴 편소켓 파이프(20)를 플랜지에 끼워놓은 상태에서 파이프(20)를 금형부재(132)에 물리고 성형롤러(134)를 파이프(20) 내측에 삽입시킨 상태에서 회전시키면서 파이프(20)를 바깥쪽으로 접어 올리는 일종의 절곡 + 스피닝 공법으로 제작하는 방식도 가능하다.

구체적으로, 성형롤러(134)가 회전과 함께 점차적으로 눕혀지면서 편소켓 파이프(20) 끝부분을 90°의 각도로 꺾이게 하는 절곡공정을 수행한 후 스피닝 성형공법으로 파이프(20)의 내측을 압착하면서 원형판재 형상으로 성형할 수 있다.

상기와 같은 스피닝 성형공법은 재료의 흐름방향으로 결정립이 배열되어 피로수명이 개선되고, 항복점, 인장강도, 경도가 증가되며, 대부분의 금속 소재에 대해 적용이 가능하며, 공구비를 절감시킬 수 있다.

본 발명은 컬링유닛(140)을 더 포함할 수 있다.

컬링유닛(140)은 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 성형유닛을 통해서 성형된 상기 파이프의 테두리 부분을 원형으로 굽힐 수 있다. 구체적으로, 컬링(curling)이란 재료나 드로잉 가공으로 성형한 용기의 테두리를 프레스나 선반 등으로 둥그스름하게 굽히는 가공법을 말한다. 컬링유닛(140)은 금속링(142)과 컬링기(144)를 포함할 수 있다. 금속링(142)은 성형 조인트(30) 내측의 일부분에 삽입되어 결속력을 강화시킬 수 있다. 컬링기(144)는 금속링(142)을 상기 성형 조인트(30)의 내측에 삽입한 상태에서 끝을 안쪽으로 구부러뜨려 고정시킬 수 있다.

본 발명의 조인트 제조장치(10)는 컨트롤러(150)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(150)는 장치본체(100)의 일부분에 구비되고 절단유닛(110), 면취유닛(120), 성형유닛(130) 및 컬링유닛(140)에 각각 연결되어 절단유닛(110), 면취유닛(120), 성형유닛(130) 및 컬링유닛(140)의 작동을 제어할 수 있다.

본 발명의 조인트 제조장치(10)는 본체와 분리하여 제조할 수 있는 고무링(160), 윤활필름(170), 보호캡(180)을 더 포함할 수 있다.

고무링(160)은 성형 조인트(30)의 끝부분 홈에 조립되어 압착후 조인트의 수밀성을 제공할 수 있고, 윤활필름(170)은 성형 조인트(30)의 압착부에 조립되어 향후 압착공구로 압착시 윤화작용을 할수 있고, 보호캡(180)은 성형 조인트(30)의 양끝부분에 결합되어 성형 조인트(30) 내부를 보호할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 압착식 조인트 제조방법의 순서도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전술한 파이프를 이용하여 수직축 비대칭 압착식 조인트의 제조시에 용접 열변형이 없는 조인트 제조장치로 조인트를 제조하는 제조방법으로서, 본 발명은 절단단계(S100), 면취단계(S200) 및 성형단계(S300)를 포함하여 이루어질 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 조인트 제조방법은 수도관용 수직축 비대칭 압착식 조인트의 일 종인 레듀서 등을 제조할 수 있다.

절단단계(S100)는 장치본체(100)의 일부분에 설치되며 소재 파이프를 설정된 길이로 절단하는 절단유닛(110)으로 소재 파이프를 절단하는 단계이다. 구체적으로, 절단유닛(110)은 일반적인 파이프 절단기(미도시)로서 파이프 절단기를 이용하여 각각 제작할 소재들에 맞게 필요한 길이로 소재 파이프를 절단할 수 있다. 파이프 절단기는 자동이나 수동으로 어느 것으로나 조작이 가능할 수 있다.

면취단계(S200)는 절단단계(S100)를 거친 파이프(20)의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취유닛(120)을 이용하여 파이프(20)의 절단면을 면취하는 단계이다. 구체적으로, 면취유닛(120)은 면취기(122) 및 면취기 구동기(124)를 포함할 수 있다. 면취기(122)는 절단된 파이프(20)의 절단면을 매끄럽게 가공할 수 있다. 면취기 구동기(124)는 면취기(122)에 연결되어 면취기(122)가 작동되는 동력을 제공할 수 있다.

성형단계(S300)는 면취단계(S200)를 거친 파이프(20)를 설정된 형태로 성형시키는 성형유닛(130)을 이용하여 파이프(20)를 성형하는 단계이다. 성형유닛(130)은 파이프(20)를 성형시키는 과정에서 파이프(20)를 회전 압착으로 성형하는 튜브 스피닝 공법일 수 있다. 튜브 성형공법은 파이프(20)에 금형을 내측으로 삽입하여, 금형의 모양대로 일체로 설정된 형상으로 성형하는 방식으로, 튜브형의 소재를 회전시키며 벽 두께를 얇게 하여 길이와 단면적의 변화를 주는 방법이다.

구체적으로, 성형유닛(130)은 금형부재(132) 및 성형롤러(134)를 포함할 수 있다. 금형부재(132)는 파이프(20)의 내측으로 삽입되어 파이프(20)의 모양을 형성시킬 수 있다. 성형롤러(134)는 금형부재(132)가 삽입된 파이프(20)를 회전하면서 압착하여 설정된 금형의 형상으로 성형시킬 수 있다.

본 발명의 조인트 제조방법은 컬링단계(S400) 및 조립단계(S500)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

컬링(Curling)단계(S400)는 성형단계(S300)를 거친 성형 조인트(30)의 테두리 부분을 원형으로 굽히는 컬링유닛(140)을 이용하여 성형 조인트(30)의 테두리를 컬링하는 단계이다. 구체적으로, 컬링유닛(Curling)(140)은 금속링(142) 및 컬링기(144)를 포함할 수 있다. 금속링(142)는 성형 조인트(30)의 내측의 일부분에 삽입되어 결속력을 강화할 수 있다. 컬링기(144)는 금속링(142)을 성형 조인트(30)의 내측에 삽입한 상태에서 끝을 안쪽으로 구부러뜨려 고정시킬 수 있다.

조립단계(S500)는 컬링(Curling)단계를 거친 성형 조인트(30)의 수밀링, 윤활필름 및 보호캡을 조립하는 단계이다. 구체적으로, 본 발명의 조립단계(S500)는 고무링(180), 윤활필름(160), 보호캡(170)을 성형 조인트(30)에 부착하거나 조립하는 단계이다. 고무링(180)은 성형된 파이프 조인트(30)의 끝부분 홈에 조립되어 조인트의 수밀성을 제공하고, 윤활필름(160)(Lubrication Film)은 성형된 파이프(30)에 부착되어 파이프(30)의 압착부위를 보호하고 압착공구로 압착시 윤활성을 향상시킬 수 있다. 보호캡(170)은 성형 조인트(30)의 일부분에 조립되어 성형 조인트(30) 내부를 보호할 수 있다.

본 발명의 조인트 제조방법은 컨트롤러(150)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 컨트롤러(150)는 장치본체(100)의 일부분에 구비되고 절단유닛(110), 면취유닛(120), 성형유닛(130) 및 컬링유닛(140)에 각각 연결되어 절단유닛(110), 면취유닛(120), 성형유닛(130) 및 컬링유닛(140)의 작동을 제어할 수 있다.

이하, 기타의 구성요소나 파이프의 성형공법은 조인트 제조장치(10)에서 상술한 바와 같다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 레듀서, 캡 등의 비대칭 압착식 조인트들이 스피닝 성형공법으로 제작되므로 수밀시험과 건조과정을 거칠 필요가 없으므로 제품 생산 공정의 간소화로 시간이 절감되어 제품 생산량을 크게 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 용접과정에 소요되었던 전기비나 가스비등을 모두 절감시킬 수 있으며, 용접을 위해 투입된 인건비 역시 절감시킬 수 있기 때문에 제품의 생산 단가 역시 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 레듀서 제품의 경우, 레듀서 바디 제작 공정을 생략할 수 있기 때문에 소재절감은 물론 추가적으로 제품 생산 시간을 단축시킬 수 있다.

레듀서란 지름이 서로 다른 관과 관을 접속하는 데 사용하는 관 이음쇠를 이른다. 즉, 지름의 단면이 차츰 작아지는 것의 총칭으로, 배관에서는 이경관(異徑管), 가공에서는 지름을 차츰 가늘게 가공하는 기계를 말한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 기존의 레듀서 제품에 존재하였던 내측 턱에 의해 난류가 발생하여 제품이 부식되는 문제를 감소시켜 제품의 내구성 역시 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 일실시예에 따르면, 용접과정이 없는 스피닝 공정을 도입하는 것으로 수직축 비대칭 제품에 대한 생산 시간 및 단가를 줄이고 생산량을 높일 수 있고, 제품의 내구성을 향상 시킬 수 있으며, 이와 더불어 스피닝 공정을 통해 제품을 제작할 경우 제품 조직이 단단해지는 특징이 있어, 높은 강성을 갖는 고품질의 제품을 생산할 수 있을 것으로 기대된다.

구체적으로, 본 발명에서는 레듀서, 캡에 대해 제품 생산과정 중 각각의 부품을 제작하여 1곳 또는 2곳을 용접으로 접합시키는 공정 대신 하나의 파이프나 판재 소재를 이용하여 멘드렐과 성형롤러를 이용한 1회 공정인 스피닝 공정으로 대체할 수 있다.

기존에는 레듀서, 캡, 플랜지 및 티자 형태의 제품을 생산할 때, 용접과정을 통한 제품 접합이 필수적이었지만, 용접을 이용해 제품접합을 할 경우 높은 온도에 의한 열 변형이 발생하여 소재의 뒤틀림현상이 발생하고 이로 인해 제품의 불균일 현상이 발생하게 되며, 용접 시 발생한 기공에 의해 제품에서 누수가 발생할 수 있으므로, 반드시 제품 제작 후 수밀 시험과 건조과정을 거쳐야 하는 번거로움이 존재한다.

특히, 레듀서 제품의 경우에는 레듀서 바디 제작을 위한 공정을 생략할 수 있고, 관 내측에 존재하는 턱에 의한 난류 발생 및 부식 문제 역시 해결할 수 있다. 또한 용접공정을 위해 투입되는 인력에 의해 발생하는 인건비나, 전기 비 및 가스 비 역시 절감시킬 수 있으므로 제품 생산 단가 역시 크게 감소시킬 수 있을 것이다. 이에 더해 제품을 스피닝을 이용해 생산할 경우 제품의 조직이 단단해지기 때문에 높은 강성의 제품을 생산할 수 있다는 장점 역시 존재한다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 조인트 제조장치
20 : (절단된) 파이프
30 : 성형 조인트
100 : 장치본체
110 : 절단유닛
120 : 면취유닛
122 : 면취기
124 : 면취기 구동기
130 : 성형유닛
132 : 금형부재
134 : 성형롤러
140 : 컬링유닛
142 :　금속링
144 : 컬링기
150 : 컨트롤러
160 : 고무링
170 : 윤활필름
180 : 보호캡

Claims (8)

1. 파이프를 이용하여 수직축 비대칭 압착식 조인트의 제조시에 용접 열변형이 없는 조인트 제조장치로서,
   상기 파이프가 성형되고 가공되는 공간을 제공하는 장치본체;
   상기 장치본체의 일부분에 설치되어 상기 파이프를 설정된 길이로 절단하는 절단유닛;
   상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 절단유닛을 통해서 절단된 상기 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취유닛; 및
   상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 면취유닛을 통해서 면취된 상기 파이프를 일체로 설정된 형상으로 성형시키는 성형유닛;을 포함하고,
   상기 성형유닛은,
   상기 파이프를 성형시키는 과정에서 상기 파이프를 회전 압착으로 성형하는 스피닝 성형공법을 이용하며,
   상기 면취유닛은,
   상기 절단된 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취기; 및
   상기 면취기에 연결되어 상기 면취기가 작동시키는 동력을 제공하는 면취기 구동기;를 포함하고,
   상기 성형유닛의 스피닝 성형공법은,
   튜브 및 전단 스피닝 공법이며,
   상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 성형유닛을 통해서 성형된 상기 파이프의 테두리 부분을 원형으로 굽히는 컬링유닛;을 포함하고,
   상기 절단유닛을 통해서 파이프 절단기로 절단된 상기 파이프의 절단면을 그라인드 방식의 상기 면취기를 이용하여 매끄럽게 가공하며,
   상기 컬링유닛은,
   성형 조인트 내측의 일부분에 삽입되어 결속력을 강화시키는 금속링; 및
   상기 금속링을 상기 성형 조인트의 내측에 삽입한 상태에서 끝을 안쪽으로 구부러뜨려 고정시키는 컬링기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 압착식 조인트의 제조장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 성형유닛은,
   상기 파이프의 내측으로 삽입되어 상기 파이프의 모양을 형성시키는 금형부재; 및
   상기 금형부재가 삽입된 상기 파이프를 회전하면서 압착하여 설정된 금형의 형상으로 성형시키는 성형롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 압착식 조인트의 제조장치.
   
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 장치본체의 일부분에 구비되고 상기 절단유닛, 면취유닛, 성형유닛 및 컬링유닛에 각각 연결되어 상기 절단유닛, 면취유닛, 성형유닛 및 컬링유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 압착식 조인트의 제조장치.
   
7. 청구항 1, 4 또는 6 중 어느 한 항에 따른 비대칭 압착식 조인트의 제조장치를 이용한 비대칭 압착식 조인트의 제조방법에 있어서,
   장치본체의 일부분에 설치되며 상기 파이프를 설정된 길이로 절단하는 절단유닛으로 상기 파이프를 절단하는 절단단계;
   상기 절단단계를 거친 상기 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취유닛을 이용하여 상기 파이프를 면취하는 면취단계; 및
   상기 면취단계를 거친 상기 파이프를 설정된 형태로 성형시키는 성형유닛을 이용하여 상기 파이프를 성형하는 성형단계;를 포함하여 이루어지고,
   상기 성형유닛은,
   상기 파이프를 성형시키는 과정에서 상기 파이프를 회전 압착으로 성형하는 튜브 스피닝 공법이며,
   상기 성형단계를 거친 상기 성형 조인트의 테두리 부분을 원형으로 굽히는 컬링유닛을 이용하여 상기 성형 조인트를 컬링하는 컬링단계; 및
   상기 컬링단계를 거친 상기 성형 조인트에 장치본체로부터 분리하여 수밀링을 조립하고, 압착부의 윤활성을 향상시키면서 보호하기 위한 윤활필름과 상기 성형 조인트의 내부를 보호하는 보호캡을 조립하는 조립단계;를 포함하여 이루어지고,
   상기 면취유닛은,
   절단된 상기 파이프의 절단면을 매끄럽게 가공하는 면취기; 및
   상기 면취기에 연결되어 상기 면취기가 작동되는 동력을 제공하는 면취기 구동기;를 포함하여 이루어지며,
   상기 컬링유닛은,
   성형 조인트 내측의 일부분에 삽입되어 결속력을 강화시키는 금속링; 및
   상기 금속링을 상기 성형 조인트의 내측에 삽입한 상태에서 끝을 안쪽으로 구부러뜨려 고정시키는 컬링기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 압착식 조인트의 제조방법.
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