KR102114075B1 - 파이프 가공장치 및 드라이브 샤프트 가공방법 - Google Patents

Abstract

파이프 가공장치 및 드라이브 샤프트 가공방법을 개시한다.
일 실시예에 따른 파이프 가공장치는 맨드릴에 내경이 지지되도록 끼워지는 파이프소재를 상기 맨드릴과 함께 축방향으로 이송시키기 위해 상기 맨드릴을 이동시키는 소재이송유닛; 상기 소재이송유닛에 의해 이송되는 파이프소재의 외경을 가압변형 시키는 소재가압유닛;을 포함하고, 상기 소재가압유닛은, 상기 맨드릴의 축선 둘레를 따라 배치되고, 회전동작 상태에서 상기 파이프소재의 외경을 함께 가압하는 복수의 가압롤러; 복수의 상기 가압롤러를 상기 맨드릴의 축선을 중심으로 반경방향 내측 또는 외측으로 수직 이동시키는 수직구동부;를 포함할 수 있다.

Description

파이프 가공장치 및 드라이브 샤프트 가공방법{pipe machining device and drive shaft machining method}

파이프 가공장치 및 드라이브 샤프트 가공방법에 관한 것이다.

파이프 중에는 차량의 드라이브 샤프트와 같이 내경과 외경 사이의 두께와, 외경 사이즈가 길이방향을 따라 구간별로 다르게 마련된 것들이 있다.

이와 같이 길이방향을 따라 구간별로 두께나 외경 사이즈가 다른 파이프의 경우 하나의 파이프소재를 이용하여 가공하는 것에 한계가 있다.

따라서 종래에 드라이브 샤프트를 가공할 때는 먼저 드라이브 샤프트를 양분한 형태의 한 쌍의 파이프를 단조나 인발가공을 적용하여 가공하고, 가공이 완료된 한 쌍의 샤프트를 용접하여 연결하는 방식이 주로 사용되어 왔다.

그러나 이와 같은 종래 드라이브 샤프트의 가공방식에 따르면, 한 쌍의 파이프소재를 취급해야 하는데 따른 불편함이 있었고, 중앙의 용접부위로 인해 드라이브 샤프트의 강성이 저하되는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2005-0006343호

내경과 외경 사이의 두께 또는 외경 사이즈가 길이방향을 따라 구간별로 다르게 마련된 파이프를 강성저하가 방지된 상태에서 용이하게 가공할 수 있는 파이프 가공장치 및 드라이브 샤프트 가공방법을 제공하고자 한다.

일 실시예에 따른 파이프 가공장치는 맨드릴에 내경이 지지되도록 끼워지는 파이프소재를 상기 맨드릴과 함께 축방향으로 이송시키기 위해 상기 맨드릴을 이동시키는 소재이송유닛; 상기 소재이송유닛에 의해 이송되는 파이프소재의 외경을 가압변형 시키는 소재가압유닛;을 포함하고, 상기 소재가압유닛은, 상기 맨드릴의 축선 둘레를 따라 배치되고, 회전동작 상태에서 상기 파이프소재의 외경을 함께 가압하는 복수의 가압롤러; 복수의 상기 가압롤러를 상기 맨드릴의 축선을 중심으로 반경방향 내측 또는 외측으로 수직 이동시키는 수직구동부;를 포함한다.

상기 소재이송유닛은, 상기 맨드릴을 이동시키기 위해 상기 맨드릴의 후단이 회전 가능하게 결합하는 이동체; 상기 이동체를 회전이 제한된 상태에서 상기 맨드릴의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 지지하는 회전제한부재; 상기 맨드릴에 장착된 상기 파이프소재의 후단을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 파이프소재 후방의 상기 맨드릴 둘레에 장착되어 상기 이동체에 회전 가능하게 지지되는 회전지지부재;를 포함할 수 있다.

상기 이동체는, 상기 맨드릴의 후단을 수용하도록 선단부 내측에 전방으로 개방되게 마련된 중공부; 상기 중공부 둘레를 따라 상호 이격되게 마련된 복수의 로드부;를 포함하고, 상기 회전제한부재는, 복수의 상기 로드부가 슬라이딩 가능하게 끼워지도록 원주방향을 따라 마련된 복수의 슬라이딩홀; 상기 맨드릴의 결합을 위해 복수의 상기 슬라이딩홀 사이의 중앙에 마련된 결함홈;을 포함할 수 있다.

상기 소재이송유닛은, 상기 맨드릴를 이동시키기 위해 상기 맨드릴의 후단이 회전 가능하게 결합하는 이동체;를 포함하고, 상기 소재가압유닛은, 복수의 상기 가압롤러를 회전시키기 위해 상기 이동체 둘레에 배치되는 회전구동부;를 더 포함할 수 있다.

상기 회전구동부는, 상기 이동체가 중심을 통과하도록 마련된 태양기어; 상기 태양기어를 회전시키는 구동기; 상기 태양기어에 의해 회전하도록 상기 태양기어 둘레에 배치된 복수의 위성기어; 상기 가압롤러가 상기 위성기어에 의해 회전하도록 복수의 상기 가압롤러의 축과 복수의 상기 위성기어의 축 사이를 연결하는 복수의 동력전달축;을 포함하고, 상기 가압롤러는 그 축선이 상기 맨드릴의 축선과 평행을 유지한 상태에서 상기 수직구동부에 의해 수직방향으로 이동되며, 상기 동력전달축은 일단이 상기 가압롤러의 축에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 위성기어의 축에 회전 가능하게 연결되며, 일단부와 타단부 사이가 상호 신축 가능하게 연결될 수 있다.

일 실시예에 따른 드라이브 샤프트 가공방법은 대경부 양쪽 단부에 한 쌍의 소경부를 구비하고, 내경과 외경 사이의 두께가 상기 대경부 쪽보다 상기 소경부 쪽이 두껍게 마련된 중공의 드라이브 샤프트를 가공하는 드라이브 샤프트 가공방법에 있어서, 내경과 외경이 길이방향으로 일정한 파이프소재의 중앙부가 상기 대경부를 형성하도록 상기 파이프소재의 중앙부를 가압 변형시켜 중간성형물을 가공하는 제1가압공정; 상기 중간성형물의 양 단부가 한 쌍의 상기 소경부를 형성하도록 상기 중간성형물의 양 단부를 가압 변형시키는 제2가압공정;을 포함하고, 상기 제1가압공정에서는 상기 파이프소재를 축방향으로 이동 가능하게 마련된 맨드릴에 내경이 지지되도록 끼우고, 상기 맨드릴과 함께 이동하는 상기 파이프소재의 상기 중앙부가 상기 맨드릴의 축선 둘레를 따라 배치되어 회전 동작하는 복수의 가압롤러 사이를 통과하는 과정에서 상기 중앙부의 외경을 복수의 상기 가압롤러에 의해 가압하여 축소시킨다.

맨드릴의 외경은 상기 파이프소재의 내경과 일치할 수 있다.

상기 제1가압공정에서는 상기 중앙부의 외경을 가압하는 상기 가압롤러의 가압력과, 상기 파이프소재의 이송속도를 일정하게 유지할 수 있다.

일 실시예에 따른 파이프 가공장치 및 드라이브 샤프트 가공방법에 따르면, 파이프소재의 이송과정에서 구간별로 파이프소재의 외경을 선택적으로 가압변형 시키거나, 파이프소재의 외경의 가압변형 정도를 다르게 적용할 수 있게 되므로, 내경과 외경 사이의 두께 또는 외경 사이즈가 길이방향을 따라 구간별로 다르게 마련된 파이프나 드라이브 샤프트를 강성저하가 방지된 상태에서 용이하게 가공할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 파이프 가공장치의 전반적인 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 요부를 확대 도시한 것이다.
도 3은 도 2를 절취선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면구조를 나타낸 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 가압롤러들의 동작을 나타낸 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 드라이브 샤프트 가공방법에 의해 드라이브 샤프트로 성형되는 파이프소재의 변형과정을 순차적으로 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 9는 일 실시예에 따른 드라이브 샤프트 가공공정 중 제1가압공정을 나타낸 것이다.
도 10 내지 도 11은 일 실시예에 따른 드라이브 샤프트 가공공정 중 제2가압공정을 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 파이프 가공장치(10)는 파이프소재의 내경을 지지하기 위한 맨드릴(110)을 축방향으로 이동시켜 파이프소재를 맨드릴(110)의 축방향으로 맨드릴(110)과 함께 이송시키는 소재이송유닛(100)과, 소재이송유닛(100)에 의해 이송되는 파이프소재의 외경을 가압변형 시키는 소재가압유닛(200)을 구비한다.

소재이송유닛(100)은 맨드릴(110)에 내경이 지지되도록 끼워지는 파이프소재를 맨드릴(110)과 함께 이송시킴으로써, 소재가압유닛(200)에 의한 파이프소재의 외경가공작업이 파이프소재의 이송 과정에서 연속적으로 이루어지도록 함은 물론, 파이프소재의 길이방향을 따라 긴 구간에 걸쳐 외경의 가공이 용이하게 되도록 할 수 있다.

소재가압유닛(200)은 맨드릴(110)의 축선 둘레를 따라 배치되어 회전 동작 상태에서 파이프소재의 외경을 가압하는 복수의 가압롤러(210)와, 복수의 가압롤러(210)를 맨드릴(110)의 축선을 중심으로 반경방향 내측 또는 외측으로 수직 이동시키는 수직구동부(220)를 구비한다.

가압롤러(210)는 지지체(211)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 지지체(211)에 결합된 가압롤러(210)는 그 축선이 맨드릴(110)의 축선과 평행하게 마련될 수 있다.

수직구동부(220)는 유압 또는 공압 실린더로 마련될 수 있다. 유압 또는 공압 실린더는 지지체(211)에 결합된 피스톤로드(221)의 진퇴동작에 의해 가압롤러(210)를 수직방향으로 이동시킬 수 있다.

복수의 가압롤러(210)는 회전상태에서 함께 파이프소재의 외경을 균일한 가압력으로 함께 가압함으로써, 파이프소재의 외경을 마찰력과 가압력에 의해 고르게 가압변형 시킬 수 있다. 가압롤러(210)는 상호 120도 간격을 이루도록 배치된 3개로 구성될 수 있다.

수직구동부(220)는 이송되는 파이프소재의 구간별로 가압롤러(210)의 가압작용이 선택적으로 적용되도록 하거나, 가압롤러(210)의 가압력이 달라지도록 할 수 있다.

따라서 파이프 가공장치(10)에 따르면, 파이프소재의 외경을 파이프소재의 이송과정에서 연속적으로 가공할 수 있고, 이송되는 파이프소재의 구간별로 외경을 선택적으로 가압변형 시키거나 외경의 가압변형 정도를 다르게 적용할 수 있게 되므로, 내경과 외경 사이의 두께 또는 외경 사이즈가 길이방향을 따라 구간별로 다르게 마련된 파이프를 용이하게 가공할 수 있게 된다.

또 파이프 가공장치(10)는 내경과 외경 사이의 두께 또는 외경 사이즈가 길이방향을 따라 구간별로 다른 파이프를 이음매가 없이 하나의 파이프소재를 이용하여 가공할 수 있게 되므로, 가공과정에서 파이프의 강성이 저하될 우려도 없도록 할 수 있다.

소재이송유닛(100)은, 맨드릴(110)을 이동시키기 위해 맨드릴(110)의 후단이 회전 가능하게 결합하는 이동체(120)와, 이동체(120)를 회전이 제한된 상태에서 맨드릴(110)의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 지지하는 회전제한부재(130)와, 맨드릴(110)에 장착된 파이프소재의 후단을 회전 가능하게 지지하기 위해 파이프소재 후방의 맨드릴(110) 둘레에 장착되어 이동체(120)에 회전 가능하게 지지되는 회전지지부재(140)를 포함할 수 있다.

이동체(120)로는 유압 또는 공압 실린더의 피스톤로드로 마련되거나, 피스톤로드와 함께 왕복운동 하도록 피스톤로드에 결합되는 형태로 마련될 수 있다.

이동체(120)에 회전 가능하게 결합하는 맨드릴(110)은 파이프소재의 회전시 파이프소재와의 사이에 형성되는 마찰력을 줄일 수 있게 되어 파이프소재의 외경 가공과정에서 파이프소재의 내경이 변형되는 것을 억제할 수 있다.

회전제한부재(130)는 이동체(120)를 회전이 제한된 상태에서 맨드릴(110)의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 지지함으로써, 파이프소재가 맨드릴(110)의 축방향으로 안정적으로 이송되도록 할 수 있다.

즉 파이프소재는 회전동작 하는 가압롤러(210)에 의해 가압되어 회전하고, 이러한 파이프소재의 회전력은 맨드릴(110)을 통해 이동체(120)로 전달 될 수 있는데, 회전제한부재(130)를 통해 이동이 제한된 이동체(120)는 맨드릴(110)의 회전력에 영향을 받지 않고 안정적으로 이동동작을 수행하면서 파이프소재의 이송안정성을 보장할 수 있다.

회전지지부재(140)는 회전이 제한된 이동체(120)를 대신하여 파이프소재의 후단을 회전가능 하게 지지함으로써, 파이프소재의 가공과정에서 파이프소재의 후단부가 변형되는 것을 억제할 수 있다.

도 1에서 미설명 부호 150은 이동체(120)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지부재를 가리킨다.

이동체(120)는 지지부재(150)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되는 후방몸체(121)와, 회전제한부재(130)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되는 전방의 전방몸체(122)로 구분될 수 있다.

전방몸체(122)의 선단부 내측에는 맨드릴(110)의 후단을 수용하는 중공부(123)가 전방으로 개방되게 형성되고, 중공부(123) 둘레의 전방몸체에는 중공부(123) 둘레를 따라 상호 이격되게 마련된 복수의 로드부(124)가 마련될 수 있다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 회전제한부재(130)는 이동체(120)가 슬라이딩 가능하게 마련된 몸통(131)과, 지면에 지지되도록 몸통(131) 저부에 마련된 지지대(132)를 포함할 수 있다.

몸통(131)은 복수의 로드부(124)가 슬라이딩 가능하게 끼워지도록 원주방향을 따라 마련된 복수의 슬라이딩홀(133)과, 맨드릴(111)의 결합을 위해 복수의 슬라이딩홀(133) 사이의 중앙에 마련된 결함홈(134)을 구비할 수 있다.

따라서 복수의 로드부(124)가 회전제한부재(130)의 슬라이딩홀(133)에 슬라이딩 가능하게 결합된 이동체(120)는 회전이 제한된 상태에서 맨드릴(110)을 이동시키는 슬라이딩 동작을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

결합홈(134)에는 회전체(160)가 결합하고, 맨드릴(110)의 후단은 결합홈(134) 전방으로 연장되는 회전체(160)의 선단에 고정될 수 있다. 맨드릴(110)은 고정구(170)를 통해 회전체(160) 선단에 고정되고, 회전체(160)와 결합홈(134) 사이에는 회전체(160)를 회전 가능하게 지지하는 메탈베어링(135)이 개재될 수 있다. 미설명 부호 136은 결합홈의 후방을 덮는 덮개를 가리킨다.

회전지지부재(140)는 내경이 맨드릴(110)의 외경 사이즈에 대응하는 파이프 형태로 마련될 수 있다. 이동체(120)에 회전 가능하게 지지되도록 회전지지부재(140)의 후방에는 반경방향 외측으로 연장되는 연장부(141)가 마련될 수 있다.

연장부(141)와 이동체(120)의 선단 사이에는 베어링(180)이 마련될 수 있다. 이동체(120)의 선단에는 복수의 로드부(124) 사이를 연결하는 링 모양의 연결구(190)가 결합하고, 베어링(180)은 연결구(190)와 로드부(124)들의 선단 사이에 개재되어 고정될 수 있다.

소재가압유닛(200)은 복수의 가압롤러(210)를 회전시키기 위한 회전구동부(230)를 더 구비할 수 있다.

회전구동부(230)는 맨드릴(110)의 축선 둘레에 설치되는 가압롤러(210)들의 배치구조에 대응하여 이동체(120)의 둘레에 배치되도록 마련될 수 있다.

회전구동부(230)는 이동체(120)가 중심을 통과하도록 마련된 태양기어(231)와, 태양기어(231)를 회전시키는 구동기(232)와, 태양기어(231)에 의해 회전하도록 태양기어(231) 둘레에 배치되는 복수의 위성기어(233)와, 가압롤러(210)가 위성기어(233)에 의해 회전하도록 복수의 가압롤러(210)의 축(210a)과 복수의 위성기어(233)의 축(233a) 사이를 연결하는 복수의 동력전달축(234)을 포함할 수 있다.

태양기어(231) 일측으로는 구동기어(235)가 연결되고, 구동기(232)는 구동기어(235)를 회전시키는 모터(232a)를 포함할 수 있다. 따라서 회전구동부(230)는 하나의 모터를 구동시켜 복수의 가압롤러(210)를 동시에 회전시킬 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 가압롤러(210)는 수직구동부(220)에 의해 수직방향으로 이동하고, 이때 가압롤러(210)는 그 축선이 맨드릴(110)의 축선과 평행을 유지한 상태에서 움직일 수 있다.

수직구동부(220)에 의해 이동하는 가압롤러(210)의 위치에 상관없이 모터(232a)의 회전력을 가압롤러(210)로 전달할 수 있도록 동력전달축(234)은 일단이 가압롤러(210)의 축(210a)에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 위성기어(233)의 축(233a)에 회전 가능하게 연결되며, 일단부와 타단부 사이가 상호 신축 가능하게 연결되도록 마련될 수 있다.

이를 이해 동력전달축(234)은 양쪽 단부가 각각 유니버설 조인트(236)를 통해 가압롤러(210)와 위성기어(233)의 축(210a,233a)에 연결되고, 동련전달축(234)은 상호 스플라인 결합하는 2개의 축부(234a,234b)를 통해 구성될 수 있다.

다음은 이와 같이 구성되는 파이프 가공장치(10)를 이용한 일 실시예에 따른 드라이브 샤프트(3)의 가공방법에 관해 설명한다.

드라이브 샤프트(3)는 차량의 변속기와 바퀴 사이를 매개하기 위한 구성으로써, 엔진의 동력이 변속기를 거쳐 바퀴로 전달되도록 한다.

도 5에는 일 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 가공방법에 의해 가공되는 드라이브 샤프트(3)의 구조와, 드라이브 샤프트(3)로 가공되는 파이프소재(1)의 변형과정이 순차적으로 도시된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 드라이브 샤프트(3)는 대경부(3a) 양쪽 단부에 한 쌍의 소경부(3b)를 구비하는 파이프 형태로 마련된다.

중공의 파이프 형태로 마련된 드라이브 샤프트(3)는 차량의 연비를 감안한 저중량 설계가 용이하다.

또 강한 비틀림을 받으면서 고속으로 회전하는 드라이브 샤프트(3)에는 비틀림응력에 견딜 수 있는 충분한 강도가 요구되는데, 중공의 파이프 형태로 마련된 드라이브 샤프트는 비틀림응력이 그 표면에 집중되기 때문에 강도 유지면에 있어서도 유리한 이점을 가질 수 있다.

소경부(3b)는 동력전달을 위한 스플라인의 가공을 위해 내경과 외경 사이의 두께가 다소 두껍게 마련되고, 대경부(3a)는 드라이브 샤프트(3)의 무게 감소를 위해 내경과 외경 사이의 두께가 소경부(3b)에 비해 상대적으로 얇게 마련될 수 있다.

따라서 드라이브 샤프트(3)는 소경부(3b)와 대경부(3a) 쪽 외경 사이즈가 다르고, 소경부(3b)와 대경부(3a) 쪽 내경과 외경 사이즈가 다른 파이프 형태를 갖게 될 수 있다.

드라이브 샤프트(3)는 내경과 외경이 길이방향으로 일정한 파이프소재(1)의 중앙부가 대경부(3a)를 형성하도록 파이프소재(1)의 중앙부를 가압 변형시켜 중간성형물(2)을 가공하는 제1가압공정과, 중간성형물(2)의 양 단부(2a)가 한 쌍의 소경부(3b)를 형성하도록 중간성형물(2)의 양 단부(2a)를 가압 변형시키는 제2가압공정을 거쳐 가공될 수 있다.

제1가압공정은 전술한 파이프 가공장치(10)를 이용하여 간단히 수행될 수 있다.

다음에는 도 6 내지 도 9을 참고하여 제1가압공정을 상세히 설명한다.

제1가압공정에는 먼저 도 6에 도시된 바와 같이, 파이프소재(1)를 회전지지부재(140)에 지지되도록 맨드릴(110)에 끼우게 된다. 파이프소재(1)는 장입부재(300)에 의해 가압되어 맨드릴(110) 전방으로부터 맨드릴(110) 둘레에 끼워질 수 있다. 이때 가압롤러(210)들 사이는 파이프소재(1)의 장입동작에 간섭되지 않도록 반경방향 외측으로 벌어질 수 있다.

파이프소재(1)는 길이방향으로 내경과 외경이 일정하게 마련되고, 내경이 드라이브 샤프트(3)의 대경부(3a) 내경과 같은 것이 사용될 수 있다.

그리고 맨드릴(110)은 가공과정에서 파이프소재(1)의 동심도를 잡아주고, 파이프소재(1)의 내경의 직경이 고정되도록 그 외경이 파이프소재(1)의 내경에 일치되도록 마련된 것이 사용될 수 있다.

다음에는 도 7에 도시된 바와 같이, 파이프소재(1)의 일단부 내측 지점이 가압롤러(210) 사이에 위치하도록 파이프소재(1)의 위치를 조정하고, 가압롤러(210)들이 파이프소재(1)를 지지하도록 수직구동부(220)를 구동시킬 수 있다. 이때는 이동체(120)를 전방 또는 후방으로 이동시켜 파이프소재(1)의 위치를 가공 시작위치로 정렬시킬 수 있다.

이 상태에서는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 압롤러(210)가 회전하면서 파이프소재(1)의 둘레를 고르게 가압하도록 소재가압유닛(200)을 동작시키고, 파이프소재(1)가 일정한 속도로 이송되면서 복수의 가압롤러(210) 사이를 통과하도록 소재이송유닛(100)을 동작시킬 수 있다.

이때 소재가압유닛(200)의 수직구동부(220)와 회전구동부(230)는 복수의 가압롤러(210)들이 파이프소재(1)의 중앙부 외경을 3방향에 균일한 압력으로 일정하게 가압하도록 동작하고, 소재이송유닛(100)은 파이프소재(1)의 이송속도가 가공이 완료되는 시점까지 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

따라서 제1가압공정이 완료됨에 따라, 파이프소재(1)의 중앙부는 길이방향으로 신장되고 외경이 축소되면서 대경부(3a)를 형성하게 된다.

제1가압공정이 완료됨에 따라 복수의 가압롤러(210)들 사이는 다시 벌어질 수 있으며, 이 상태에서 중간성형물(2)은 맨드릴(100)로부터 분리되어 제2가압공정으로 옮겨질 수 있다.

제2가압공정에서는 중간성형물(2)의 양 단부(2a)가 한 쌍의 소경부(3b)를 형성하도록 중간성형물(2)의 양 단부(2a)를 가압 변형시킬 수 있다.

이때는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 축관장치(20)를 이용하여 중간성형물(2)의 양 단부(2a)를 축관 할 수 있다.

축관장치(20)는 복수의 가압롤러(41)로 구성되는 한 쌍의 가압롤유닛(40)과, 가압롤러(41)를 회전시키는 회전구동부(미도시)와, 가압롤러(41)를 중간성형물(2)의 축선을 중심으로 반경방향 내측 또는 외측으로 수직이동 시키는 수직구동부(50)를 포함할 수 있다.

각 가압롤러(41)는 지지체(42)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

수직구동부(50)는 유압 또는 공압 실린더로 마련될 수 있다. 유압 또는 공압 실린더는 지지체(42)에 결합된 피스톤로드(51)의 진퇴동작에 의해 가압롤러(41)를 수직방향으로 이동시킬 수 있다.

회전구동부를 구성하기 위해 지지체(42)에 결합된 롤러(41)의 축에는 도시되지 않은 모터가 결합될 수 있다.

또 축관장치(20)는 중간성형물(2)의 양 단부(2a) 쪽 내경을 지지하는 한 쌍의 맨드릴(60)을 구비하고, 맨드릴(60)은 외경이 드라이브 샤프트(3)의 소경부(3b)의 내경에 대응하도록 마련될 수 있다.

따라서 제2가압공정에서는 중간성형물(2)을 양쪽 단부(2a)가 맨드릴(60)에 지지되도록 끼우고, 중간성형물(2)의 양 단부(2a)를 회전동작 하는 복수의 가압롤러(210)로 가압하여 소경부(3b)로 성형되도록 함으로써, 중간성형물(2)을 드라이브 샤프트(3)로 가공할 수 있게 된다.

1: 파이프소재 2: 중간성형물
3: 드라이브 샤프트 10: 파이프 가공장치
100: 소재이송유닛 110: 맨드릴
120: 이동체 130: 회전제한부재
140: 회전지지부재 200: 소재가압유닛
210: 가압롤러 220: 수직구동부
230: 회전구동부

Claims (8)

1. 맨드릴에 내경이 지지되도록 끼워지는 파이프소재를 상기 맨드릴과 함께 축방향으로 이송시키기 위해 상기 맨드릴을 이동시키는 소재이송유닛;
   상기 소재이송유닛에 의해 이송되는 파이프소재의 외경을 가압변형 시키는 소재가압유닛;을 포함하고,
   상기 소재가압유닛은,
   상기 맨드릴의 축선 둘레를 따라 배치되고, 회전동작 상태에서 상기 파이프소재의 외경을 함께 가압하는 복수의 가압롤러;
   복수의 상기 가압롤러를 상기 맨드릴의 축선을 중심으로 반경방향 내측 또는 외측으로 수직 이동시키는 수직구동부;를 포함하고,
   소재이송유닛은,
   상기 맨드릴을 이동시키기 위해 상기 맨드릴의 후단이 회전 가능하게 결합하는 이동체;
   상기 이동체를 회전이 제한된 상태에서 상기 맨드릴의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 지지하는 회전제한부재;
   상기 맨드릴에 장착된 상기 파이프소재의 후단을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 파이프소재 후방의 상기 맨드릴 둘레에 장착되어 상기 이동체에 회전 가능하게 지지되는 회전지지부재;를 포함하는 파이프 가공장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 이동체는,
   상기 맨드릴의 후단을 수용하도록 선단부 내측에 전방으로 개방되게 마련된 중공부;
   상기 중공부 둘레를 따라 상호 이격되게 마련된 복수의 로드부;를 포함하고,
   상기 회전제한부재는,
   복수의 상기 로드부가 슬라이딩 가능하게 끼워지도록 원주방향을 따라 마련된 복수의 슬라이딩홀;
   상기 맨드릴의 결합을 위해 복수의 상기 슬라이딩홀 사이의 중앙에 마련된 결함홈;을 포함하는 파이프 가공장치.
4. 삭제
5. 맨드릴에 내경이 지지되도록 끼워지는 파이프소재를 상기 맨드릴과 함께 축방향으로 이송시키기 위해 상기 맨드릴을 이동시키는 소재이송유닛;
   상기 소재이송유닛에 의해 이송되는 파이프소재의 외경을 가압변형 시키는 소재가압유닛;을 포함하고,
   상기 소재가압유닛은,
   상기 맨드릴의 축선 둘레를 따라 배치되고, 회전동작 상태에서 상기 파이프소재의 외경을 함께 가압하는 복수의 가압롤러;
   복수의 상기 가압롤러를 상기 맨드릴의 축선을 중심으로 반경방향 내측 또는 외측으로 수직 이동시키는 수직구동부;를 포함하고,
   상기 소재이송유닛은,
   상기 맨드릴를 이동시키기 위해 상기 맨드릴의 후단이 회전 가능하게 결합하는 이동체;를 포함하며,
   상기 소재가압유닛은,
   복수의 상기 가압롤러를 회전시키기 위해 상기 이동체 둘레에 배치되는 회전구동부;를 더 포함하고,
   상기 회전구동부는,
   상기 이동체가 중심을 통과하도록 마련된 태양기어;
   상기 태양기어를 회전시키는 구동기;
   상기 태양기어에 의해 회전하도록 상기 태양기어 둘레에 배치된 복수의 위성기어;
   상기 가압롤러가 상기 위성기어에 의해 회전하도록 복수의 상기 가압롤러의 축과 복수의 상기 위성기어의 축 사이를 연결하는 복수의 동력전달축;을 포함하고,
   상기 가압롤러는 그 축선이 상기 맨드릴의 축선과 평행을 유지한 상태에서 상기 수직구동부에 의해 수직방향으로 이동되며,
   상기 동력전달축은 일단이 상기 가압롤러의 축에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 위성기어의 축에 회전 가능하게 연결되며, 일단부와 타단부 사이가 상호 신축 가능하게 연결되는 파이프 가공장치.
6. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 파이프 가공장치를 이용하는 드라이브 샤프트 가공방법에 있어서,
   상기 드라이브 샤프트는 대경부 양쪽 단부에 한 쌍의 소경부를 구비하고, 내경과 외경 사이의 두께가 상기 대경부 쪽보다 상기 소경부 쪽이 두껍게 마련된 중공을 이루되,
   내경과 외경이 길이방향으로 일정한 파이프소재의 중앙부가 상기 대경부를 형성하도록 상기 파이프소재의 중앙부를 가압 변형시켜 중간성형물을 가공하는 제1가압공정;
   상기 중간성형물의 양 단부가 한 쌍의 상기 소경부를 형성하도록 상기 중간성형물의 양 단부를 가압 변형시키는 제2가압공정;을 포함하고,
   상기 제1가압공정에서는 상기 파이프소재를 축방향으로 이동 가능하게 마련된 상기 맨드릴에 내경이 지지되도록 끼우고, 상기 맨드릴과 함께 이동하는 상기 파이프소재의 상기 중앙부가 상기 맨드릴의 축선 둘레를 따라 배치되어 회전 동작하는 복수의 상기 가압롤러 사이를 통과하는 과정에서 상기 중앙부의 외경을 복수의 상기 가압롤러에 의해 가압하여 축소시키는 드라이브 샤프트 가공방법.
7. 제 6항에 있어서,
   맨드릴의 외경은 상기 파이프소재의 내경과 일치하는 드라이브 샤프트 가공방법.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 제1가압공정에서는 상기 중앙부의 외경을 가압하는 상기 가압롤러의 가압력과, 상기 파이프소재의 이송속도를 일정하게 유지하는 드라이브 샤프트 가공방법.

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