KR102174209B1

KR102174209B1 - 복합관의 제조장치 및 그를 이용한 제조방법

Info

Publication number: KR102174209B1
Application number: KR1020190168008A
Authority: KR
Inventors: 조재훈
Original assignee: 주식회사 미성
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-11-04

Abstract

복합관의 제조장치 및 그를 이용한 제조방법이 개시된다. 실시예에 따르면, 합성수지로 된 내관을 제조하는 1공정; 내관의 외주면에 금속판재를 결합시켜 금속관을 형성하는 2공정; 금속관의 외주면에 합성수지로 된 외관을 형성하는 3공정;을 포함하고, 상기 1공정은, 압출기의 주입포트를 통해 합성수지 원료가 투입되고, 상기 압출기의 다이를 통해 관형의 내관을 압출시키는 1-1단계; 압출된 내관을 냉각수조에 침지시켜 냉각시키는 1-2단계; 냉각된 내관의 외주면에 접착제를 도포시켜 접착층을 형성하는 1-3단계;를 포함하며, 상기 2공정은 합성수지로 된 내관을 합지기와 만곡기가 구비된 조관부에 투입함과 동시에 합지기와 만곡기의 하부로부터 금속판재가 인입되어 합지기와 만곡기를 통과하는 동안 원형으로 말아져서 된 금속관이 내관의 외주면을 감싸도록 하는 2-1단계; 원형으로 말아진 금속관의 양단부를 용접하여 금속관과 내관의 이중관을 형성하는 2-2단계;를 포함하며, 상기 3공정은 2-8단계를 통과하여 외면에 접착제가 도포된 금속관의 외주면에 합성수지를 코팅시켜 외관을 형성하여 복합관을 형성하며, 복합관을 수조에 통과시켜 냉각시키는 3-2공정;을 포함한다.

Description

복합관의 제조장치 및 그를 이용한 제조방법{Coating Inspection Apparatus Composite Pipe}

개시되는 발명은 음용수관 또는 난방관을 연결하기 위해 사용되는 복합관의 제조장치 및 그를 이용한 제조방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

관(pipe 또는 tube)은 유체(기체·액체)나 분체(粉體)의 수송용뿐만 아니라, 같은 무게의 봉재(棒材)보다 굽힘에 대한 강도가 높으므로 건축물이나 각종 기계기구의 구조용으로도 널리 쓰인다.

구조용에는 열간압연 또는 냉간압연에 의한 강판대를 원통형으로 말아서 이음매를 용접으로 접합시킨 용접강관이 주로 사용되는데, 강도가 높고, 부식에 대한 염려가 거의 없으며, 특히 표면광택이 좋은 스테인리스강관(stainless steel pipe)이 일반 강관(steel pipe)보다도 선호되고 있다.

그러나 스테인리스강관은 그 재료인 스테인리스강이 매우 고가여서 큰 부담을 초래한다.

고가의 스테인리스강관을 대체하기 위한 저렴한 강관재로서, 일반 강관의 표면을 아연이나 크롬 등의 금속으로 도금하여 표면처리한 강관과 프레스식으로 배관되는 두께가 얇은 일반 배관용 스테인리스강관이 잘 알려져 있다.

금속도금은 원래 강관의 방청을 목적으로 한 것이지만, 도금 금속에 따라 특유의 빛깔과 광택효과를 얻을 수 있는 것이다.

그러나 도금에 의한 피막은 그 두께가 매우 얇기 때문에 외부충격에 쉽게 손상되고 균열이나 국부적 탈락 및 마모 등으로 그 수명이 오래가지 못하고, 얇은 일반 배관용 스테인리스강관은 부식에 의해 실 구멍이 발생하여, 누수 하자 발생 빈도가 높다.

또한, 종래의 스테인리스 강관도 토양의 미네랄과 시멘트 내의 화학물질 그리고 음용수의 염소 성분에 점 부식이 발생되어 녹물의 발생을 촉진 시킨다.

한편, 대한민국 공개특허공보 공개번호 특1995-0028902에는, 금속관과 합성수지관이 결합된 복합관의 제조에 관한 것으로, 합성수지관상에서 기존의 연속 강관 제조방법의 하나인 롤포밍(roll forming) 방식으로 알루미늄판을 성형하여 피복하는 방안이 제시되어 있다.

한편 종래 기술은 합성수지관에 금속관을 결합한 후 금속관의 이음부를 용접하였다.

이러한 용접 과정에서 맞대기 용접을 하게 되는데 용접부위의 미세한 틈이 발생되는 문제점이 있었다.

또한 용접과정에서 발생되는 용접열이 넓은 범위로 분포됨으로써 합성수지관을 용융시키게 되는 문제점이 있었다.

1) 합성수지 내관의 외부에 금속관을 밀착시키되 금속관의 용접부위의 열 발생 면적을 최소화하여 합성수지관의 용융으로 인한 손상을 방지할 수 있도록 한다.

2) 용접부위에 발생될 우려가 높은 미세한 틈을 방지할 수 있도록 용접공정을 개선한다.

3) 외부의 금속관과 내부에 합성수지관의 분리를 방지할 수 있도록 금속관의 압출공정에서 합성수지관에 밀착될 수 있도록 압출공정을 개선한다.

1. 실시예의 목적은, 합성수지로 된 내관을 제조하는 1공정; 내관의 외주면에 금속판재를 결합시켜 금속관을 형성하는 2공정; 금속관의 외주면에 합성수지로 된 외관을 형성하는 3공정;을 포함하는 복합관의 제조방법에 의해 달성된다.

실시예에 따르면, 1공정은, 압출기의 주입포트를 통해 합성수지 원료가 투입되고, 상기 압출기의 다이를 통해 관형의 내관을 압출시키는 1-1단계; 상기 압출된 내관을 냉각수조에 침지시켜 냉각시키는 1-2단계; 상기 냉각된 내관의 외주면에 접착제를 도포시켜 접착층을 형성하는 1-3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에 따르면, 1-3단계에서 접착층이 형성된 내관을 제2냉각부에 넣고, 냉각시키는 1-4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

2. 실시예의 다른 목적은, 합성수지 원료가 투입되는 호퍼와, 상기 호퍼가 통하도록 일측에 결합되고 내부에 가열기가 구비되며 압축 스크류가 내장되며, 타측에는 합성수지를 압출시켜 내관이 인출되도록 하는 다이가 형성된 압출기; 압출기에서 압출된 내관을 냉수에 침지시켜 냉각하도록 냉수가 저장된 냉각수조; 냉각된 내관이 통과하는 관통부가 중앙에 형성되고, 관통부의 내주면으로부터 접착제가 토출되어 내관의 외면에 접착제가 도포되도록 하는 접착제 도포부; 금속판재를 공급하는 판재공급부와, 상기 금속판재를 곡률 반경이 작아지도록 호형으로 구부리는 제1,2만곡기; 호형의 금속판재와 내관을 동시에 통과시키면서 금속판재가 내관의 외주면을 감싸도록 절곡시켜 이중관을 형성하는 관형 지그와, 상기 관형 지그를 통과한 이중관의 금속관의 이음부를 용접하는 용접기로 구성된 조관부; 용접을 마친 이중관의 외면을 가압하여 금속관과 내관이 밀착되도록 하는 가압장치; 가압을 마친 이중관의 외면을 가열하여 내관에 도포된 접착제가 용융되어 금속관과 접착되도록 하는 가열함체; 이중관이 통과하는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 내주면으로부터 접착제가 토출되어 금속관의 외면에 접착제가 도포되도록 하는 접착제 도포부; 접착제가 도포된 이중관이 통과하는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 외주연에는 합성수지 용액이 토출되는 노즐이 원주방향으로 다수개 형성되어 이중관의 외면에 합성수지를 코팅시켜 외관이 형성되도록 하여 복합관을 형성하는 외관 형성부;를 포함하는 복합관의 제조장치에 의해 달성될 수 있다.

실시예에 따르면, 가압장치를 통과한 이중관의 외면 금속관에 전류를 인가하는 와류탐상기와, 와류탐상기에서 측정된 저항값이 기준치에 도달하는지 여부를 판단하는 저항값 측정부로 구성되는 용접품질검사부; 및 불량 발생시 알람을 발생하는 알람부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에 따르면, 조관부에서 형성된 이중관을 끌어당겨 이송하는 제2인출기;를 포함하고, 제2인출기는 양 측벽과, 각 측벽의 상단에 형성된 가이드레일을 갖는 본체와, 본체의 일측에 형성된 모터와, 모터에 연결되어 회전되도록 본체의 양측에 결합된 복수의 스프로켓과, 복수의 스프로켓을 연결하는 체인과, 체인의 외측에 돌출된 복수개의 클램프 죠로 이루어진 제1,2클램프유닛을 포함하고, 양측의 클램프 죠가 서로 맞대어지면서 이중관을 협지하여 끌어당겨 이동시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

3) 외부의 금속관과 내부에 합성수지관의 분리를 방지할 수 있도록 금속관의 압착공정에서 합성수지관에 밀착될 수 있도록 압착공정을 개선한다.

도 1a~도 1c는 실시예에 따른 복합관의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도,
도 2는 실시예에 따른 복합관의 제조장치를 나타낸 도면,
도 3은 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '압출기 및 냉각수조'를 나타낸 도면,
도 4는 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '접착제 도포부'를 나타낸 도면,
도 5는 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '사이즈 검사기'를 나타낸 도면,
도 6은 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '조관부'에 대한 평면도,
도 7a은 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 조관부에 대한 정면도,
도 7b는 상기 도 6의 '조관부'에서 '너비 절단기'를 나타낸 도면,
도 8a는 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '플라즈마 기기'를 나타낸 정면도,
도 8b은 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 용접 이전의 '다이스'를 나타낸 도면,
도 9a는 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '용접부'를 나타낸 사시도,
도 9b는 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 가압장치 이전 '다이스'에 대한 도면,
도 10은 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '가압장치'를 나타낸 사시도,
도 11은 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 이중관을 인출하는 '제2인출기'를 나타낸 사시도,
도 12 및 도 13은 제2인출기에 대한 작동을 나타낸 것으로, 도 12는 작동 전이고, 도 13은 작동 후를 나타낸 도면,
도 14는 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '용접품질검사부'를 나타낸 사시도,
도 15는 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '직경측정부'를 나타낸 사시도,
도 16은 금속관의 외면에 합성수지를 코팅시켜 외관을 형성하는 외관코팅기를 나타낸 도면,
도 17은 실시예에 따른 복합관의 제조장치에서 '피복검사기'를 나타낸 단면도.

이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.

도 1a~도 1c에 도시된 바와 같이, 발명의 일 실시예에 따른 복합관의 제조방법은,

합성수지로 된 내관(P1)을 제조하는 1공정(S1);

내관(P1)의 외주면에 금속판재를 결합시켜 금속관(M2)을 형성하는 2공정(S2);

금속관(M2)의 외주면에 합성수지로 된 외관(P3)을 형성하는 3공정(S3);을 포함하여 구성된다.

[1공정]

도 1b에 도시된 바와 같이, 1공정(S1)은,

압출기(100)의 주입포트를 통해 합성수지 원료가 투입되고, 상기 압출기(100)의 다이(140)를 통해 관형의 내관(P1)을 압출시키는 1-1단계(S1-1);

압출된 내관(P1)을 냉각수조(200)에 침지시켜 냉각시키는 1-2단계(S1-2);

냉각된 내관(P1)의 외주면에 접착제를 도포시켜 접착층을 형성하는 1-3단계(S1-3);를 포함한다.

압출기(100)는 합성수지 원료가 투입되는 호퍼(120)와, 상기 호퍼(120)가 통하도록 일측에 결합되고 내부에 가열기가 구비되며 압축 스크류(미도시)가 내장되며, 타측에는 합성수지를 압출시켜 내관이 인출되도록 하는 다이(140)가 형성된다.

압축 스크류의 가압에 압출기(100)의 다이(140)를 통해 합성수지 내관(P1)이 토출된다.

냉각수조(200)는 압출기(100)에서 압출된 내관(P1)을 냉수에 침지시켜 냉각하도록 냉수가 저장된다.

냉각수조(200)의 내부에는 일정 간격으로 지지대(미도시)가 형성되어 내관(P1)의 처짐을 방지하면서 이동될 수 있도록 한다.

접착제 도포부(300)는 냉각수조(200)에서 냉각된 내관(P1)이 통과하는 관통부(320)가 중앙에 형성되고,

관통부(320)의 내주면으로부터 접착제가 액상으로 토출되어 내관(P1)의 외면에 접착제가 도포된다. 접착제의 두께는 1~3mm로 조절될 수 있으며 이는 필요에 따라 설정 가능하다.

접착제는 무색 또는 유색일 수 있고, 균일한 두께로 도포되도록 내관의 이동속도와 접착제의 토출 속도를 조절한다.

이렇게 1-3단계(S1-3)에서 접착제가 외면에 도포되어 접착층이 형성된 내관(P1)을 제2냉각부(340)에 넣고, 냉각시키는 1-4단계(S1-4);를 포함한다.

제2냉각부(340)는 냉각수조(344)이며, 이 냉각수조(344)에 접착제가 도포된 내관(P1)을 통과시켜 냉수에 침지시킴으로써 냉각시키게 된다.

상기 1-4단계(S1-4)에서 접착층이 경화된 내관(P1)을 제1인출기(380)에서 끌어당겨서 2공정으로 이송하는 1-5단계(S1-5);를 포함한다.

내관(P1)은 제1인출기(380)의 인출작동에 의해 연속적인 인출작용이 실시된다.

제1인출기(380)는 상하에 배치되는 한쌍의 콘베어벨트(382)와, 각 콘베어벨트(382)를 회전 구동시키는 모터로 이루어지고, 상하에 배치되고 상반되는 방향으로 회전하는 한쌍의 콘베어벨트(382) 사이에 내관(P1)이 밀착된 상태로 끌어당겨지면서 이동된다.

상기 냉각을 마친 내관을 사이즈 검사기(390)를 통과시켜 규격에 맞는지를 확인한다.

사이즈 검사기(390)는 내관(P1)이 통과하는 홀(392)이 중앙에 형성되고, 홀(392)의 외주연에 레이저빔 조사부(394)가 형성되어 레이저 조사 후 반사되는 빛을 감지하여 내관(P1)의 직경을 측정할 수 있다.

이렇게 형성된 내관(P1)을 다수의 롤러를 이용하여 이동시키되 조관부(400)의 상부로 이동시킨다.

[2공정]

합성수지로 된 내관(P1)을 합지기와 만곡기로 구비된 조관부(400)D에 투입 이전에 너비절단기로부터 금속판재의 양 끝단을 절단하고, 절단된 금속판재는 플라즈마 기기(500)으로 투입되어 금속판재에 묻은 이물질 및 습기 등을 제거하고 접착력을 향상시키기 위해 금속 표면에 요철을 생성하게 하는 2-0단계;를 포함한다.

합성수지로 된 내관(P1)을 합지기와 만곡기가 구비된 조관부(400)에 투입함과 동시에 합지기와 만곡기의 하부로부터 금속판재(M)가 인입되어 합지기와 만곡기를 통과하는 동안 원형으로 말아져서 된 금속관(M2)이 내관(P1)의 외주면을 감싸도록 하는 2-1단계(S2-1);

원형으로 말아진 금속관(M2)의 양단부를 용접하여 금속관(M2)과 내관(P1)으로 된 이중관(P2)을 형성하는 2-2단계(S2-2);를 포함하여 구성된다.

금속판재(M)는 판재공급롤에 권취된 상태이며 띠 형태로부터 공급된다. 금속판재(M)는 내부식성을 가지면서 강도가 높은 스테인레스를 사용한다.

금속판재(M)는 다수의 롤러를 경유하여 이동하게 되고, 이동하는 과정에서 너비절단기(404)를 통과하는 동안 양측단부가 절단되어 규격에 맞는 폭길이로 재단된다.

도7b에 도시된 바와 같이, 너비절단기(404)는 제1롤러(404-1)와 제2롤러(404-2)가 외접되고, 제1롤러(404-1)는 외주면에 홈(404-4)이 형성되고, 제2롤러(404-2)는 외주면에 홈(404-4)에 맞는 돌출부(404-3)가 형성된다.

따라서 제1롤러(404-1)의 홈(404-4)에 금속판재(M)가 삽입되고, 제2롤러(404-2)의 돌출부(404-3)가 가압함으로써 홈(404-4)의 외측에 대응되는 금속판재(M)의 가장자리는 절단된다.

금속판재(M)의 폭길이는 원형으로 말아졌을때 내관(P1)의 외주면을 감쌀 수 있을 정도로 형성됨이 바람직하다.

또한 도8a에 도시된 바와 같이, 금속판재(M)를 조관부(400)에 투입하기 전에 표면의 먼지를 제거하도록 플라즈마 기기(500)를 통과시킨다.

플라즈마 기기(500)는 브러시(521)가 형성된 복수의 롤러(520)가 상하부에 각기 형성되고, 이들 복수의 롤러(520) 사이를 금속판재(M)가 통과하면서 먼지제거가 이루어지게 된다.

한편 2-1단계(S2-1)는 금속판재(M)를 제1만곡기(410)에서 호형으로 1차 곡률을 갖도록 가공하는 제1만곡공정;

제1만곡공정을 거친 호형의 금속판을 제2만곡기(420) 내지 제5만곡기(480)에서 2차 곡률을 갖도록 가공하는 제2만곡공정;을 포함한다.

즉, 금속판재(M)는 판재공급부의 권취롤로부터 공급되고, 이렇게 공급된 금속판재(M)를 복수개의 만곡기(410,420,440,460,480)를 통과시키면서 원형에 가깝게 호형으로 구부려서 점차로 곡률 반경이 작아지도록 구부리게 하거나 조관기를 이용하여 구부릴 수 있다.

도7a에 도시된 바와 같이, 제1만곡기(410) 내지 제5만곡기(480)에 금속판재(M)를 순차적으로 통과시키면서 점진적으로 구부려서 호형으로 곡률을 갖도록 하여 최종에는 관형 지그(420)의 내경과 동일한 직경으로 말아져서 단면이 원형이 되도록 한다.

제1만곡기(410) 내지 제5만곡기(480) 각각은 양측에 소정간격 이격되어 대칭형성된 한쌍의 제1,2측단부가압롤러(421,422)와, 제1,2측단부가압롤러(421,422)의 간격으로 조절하는 간격조절부를 포함한다.

바람직하게는 제1만곡기(410)를 구성하는 제1,2측단부가압롤러(421,422)의 간격은 제5만곡기(480)로 갈수록 좁아지도록 하여 제5만곡기(480)의 제1,2측단부가압롤러(421,422)의 간격이 가장 좁게 형성된다.

따라서 제1만곡기(410) 내지 제5만곡기(480)를 금속판재(M)가 점진적으로 통과하는 과정에서 양측단이 가압되면서 호형으로 구부러지게 된다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 제1만곡기(410) 내지 제5만곡기(480)를 통과한 후 최종 원형에 근접된 금속관(P)이 다이스(492)를 통과하면서 원형의 관체가 된다.

다이스(492)에 구비된 원통형 지그(494)를 통과하는 동안 금속관(P)이 가압되어 밀착력이 향상된다.

한편 제1만곡기(410) 내지 제5만곡기(480) 사이마다 내관(P1)과 그 외면에 부착되는 금속판재를 가압하도록 복수개의 합지기(430,450,470,490)가 구비된다.

도 6 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 합지기(430,450,470,490)는

본체(431)와,

본체(431)의 상부에 결합되며 외주연에 볼록하게 돌출부가 형성된 제1롤러(433)와,

본체(431)의 하부에 결합되며 제1롤러(433)에 상보적으로 외주연이 오목하게 요입된 요입부를 갖는 제2롤러(435)를 포함하는 것으로,

제1롤러(433)와 제2롤러(435) 사이에 내관(P1)과 그 외면에 감싸진 금속판재(M)로 된 이중관(P2)이 통과하면서 금속관(M2)이 가압됨으로써 점차 원형으로 구부러지게 된다.

이후 다이스를 통과하면서 금속관 양 끝단이 좀더 조밀하게 맞 닿을 수 있도록 하여 용접 면적을 줄일 수 있고, 이로 인하여 발열면적이 줄어들어 내부관의 손상을 막을 수 있다.

조관부(400)는 상기 호형의 금속판재(M)와 내관(P1)을 동시에 통과시키면서 금속판재(M)가 내관(P1)의 외주면을 감싸도록 절곡시켜 이중관(P2)을 형성하는 관형 지그(620)와, 상기 관형 지그(620)를 통과한 이중관(P2)의 금속관(M2)의 이음부를 용접하는 용접기(640)로 구성된다.

용접기(640)는 TIG 용접을 적용하고, 금속관(M2)의 이음부에 최소접촉면적으로 용접하기 위해 용접봉(641)은 그 끝단이 뾰족하게 형성된다.

따라서 용접면적이 최소화됨으로써 발열 면적이 축소되고, 금속관(M2)의 하부에 위치한 내관에 가해지는 열손상이 방지될 수 있도록 하였다.

[제2인출기]

상기 2-2단계(S2-2)에서 형성된 이중관(P2)을 제2인출기(700)에서 끌어당겨서 3공정으로 이송시키는 2-3단계(S2-3);를 포함한다.

도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 제2인출기(700)는,

양 측벽과, 각 측벽의 상단에 형성된 가이드레일(740)을 갖는 본체(720);

상기 본체(720)의 일측에 형성된 모터;

상기 모터에 연결되어 회전되도록 본체(720)의 양측에 결합된 복수의 스프로켓(750)과, 복수의 스프로켓(750)을 연결하는 체인(760)과, 상기 체인(760)의 외측에 돌출된 복수개의 클램프 죠(770)로 이루어진 제1,2클램프유닛(C1,C2);을 포함하고,

양측의 클램프 죠(770)가 서로 맞대어지면서 이중관(P2)을 협지하여 끌어당겨 이동시키도록 한다.

클램프 죠(770)는, 체인(760)에 부착되며 상단부에 스프링(771)을 갖는 끼움부(773)를 구비한 브라켓(774)과, 상기 브라켓(774)의 상단 외측에 형성된 결합부(772)와, 결합부(772)에 끼움결합되며 스프링(771)에 탄성 지지되며, 수평방향으로 신축작동에 의해 이동되는 클로우(775)를 포함하는 것으로, 클로우(775)의 전단면에 이중관(P2)이 삽입되는 홈(776)이 형성되어 이루어진다.

한편 도 9b에 도시된 바와 같이, 용접을 마친 후 원통형의 금속관(M2)과 내관(P1) 조립체는 제2다이스(810)를 통과하면서 가압된다.

제2다이스(810)는 금속관(M2)과 내관(P1) 조립체가 통과하는 동안 가압되도록 통공을 갖는 지그(812)가 구비된다.

[가압장치]

상기 2-2단계(S2-2)에서 완성된 이중관(P2)을 가압장치(800)에 넣고 금속관(M2)을 가압하여 내관(P1)에 밀착되도록 하는 2-4단계(S2-4)를 더 포함한다.

즉, 용접을 마친 이중관(P2)의 외면을 가압하여 금속관(M2)과 내관(P1)이 밀착되도록 하는 가압장치(800)를 통과시킨다.

도 10에 도시된 바와 같이, 가압장치(800)는

외주면에 요홈이 형성된 복수의 롤러가 외접하게 배치되어 이루어지는 것으로,

수평하게 2개의 롤러가 배열된 횡방향 가압기(820)와,

수직하게 2개의 롤러가 배열된 종방향 가압기(840) 및 각 횡방향 가압기(820)와 종방향 가압기(840)의 롤러를 회전시키는 동력부(미도시)를 포함한다.

이중관(P2)이 횡방향 가압기(820)와 종방향 가압기(840)를 통과하는 과정에서 양측면 및 상,하면이 가압되어 금속관(M2)이 내관(P1)에 밀착되도록 함으로써 들뜸현상 또는 분리현상이 방지될 수 있다.

또한, 인발 금형을 사용하여 압착시킬 수도 있다.

[용접품질검사부]

상기 2-4단계(s2-4)에서 완성된 이중관(P2)을 용접품질검사부(900)를 통과시키고,

이중관(P2)이 통과하는 과정에서 전류를 인가하여 용접부위의 불량 발생시 발생되는 저항값의 변동을 감지하여 불량여부를 판단하는 2-5단계(S2-5);를 포함한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 용접품질검사부(900)는,

상기 가압장치(800)를 통과한 이중관의 외면 금속관(M2)에 전류를 인가하는 와류탐상기(920)와,

상기 와류탐상기(920)에서 측정된 저항값이 기준치에 도달하는지 여부를 판단하는 저항값 측정부 및 불량 발생시 알람을 발생하는 알람부(940)를 포함하여 구성된다.

상기 와류탐상기(920)는 이중관(P2)이 통과하는 검사통공(922)이 중앙에 형성되고, 검사통공(922)의 내주면 상,하에 각기 형성되어 이중관(P2)의 외면에 비접촉되어 전자유도에 의한 전압, 전류의 변화를 감지하여 용접 불량을 감지한다.

한편 2-5단계(S2-5)를 통과한 이중관(P2)을 직경측정부(960)를 통과시켜 직경을 측정하는 2-6단계(S2-6);를 포함한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 상기 직경측정부(960)는 이중관(P2)의 관경을 측정하여 불량 여부를 판단하는 것이며, 레이저를 조사하여 직경을 측정하는 것이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 직경측정부(960)는,

이중관(P2)의 양측에 대칭 배치되는 발광부(962)와 수광부(964)로 구성되고,

상기 발광부(962)는 레이저를 발생시켜 조사하는 레이저빔발생렌즈부(963)와,

상기 수광부(964)는 발생된 레이저를 수용하는 수용렌즈부(965)를 포함하여 구성된다.

이후 상기 2-5단계(S2-5)를 통과한 이중관(P2)을 가열함체(970)에 넣고 가열하여 상기 1-3단계(S1-3)에서 내관(P1)의 외주면에 형성된 접착층을 가열 용융시키는 2-7단계(S2-7);를 포함한다.

상기 가열함체(970)는 양측면에 이중관이 통과하는 통공(972)이 대칭 형성되고,

내부에는 가열히터(미도시)가 형성되며, 전면에는 개구부가 형성되고, 개구부에는 개폐 가능하게 도어가 형성되어 이루어진다.

상기 2-7단계(S2-7)를 통과한 이중관(P2)을 접착제도포부(300')에 통과시켜 금속관(M2)의 외면에 접착제를 도포시키는 2-8단계(S2-8);를 포함한다.

접착제 도포부(300')는 전술한 바 있으므로 상세한 중복 설명은 생략한다.

상기 이중관(P2)이 통과하는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 내주면으로부터 접착제가 토출되어 금속관(M2)의 외면에 접착제가 도포되도록 한다.

바람직하게는 이중관(P2)의 외면에 접착제가 균일하게 도포되어 일정 두께가 되도록 한다.

한편 와류탐상기(920)를 통과한 이중관(P2)의 외면 금속관(M2)을 주름형태로 변환시키는 주름관 제조장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.

[3공정]

한편 3공정(S3)은, 2-8단계(S2-8)를 통과하여 외면에 접착제가 도포된 금속관(M2)을 합성수지피복기(R)에서 노즐(R2)을 통과하는 동안 금속관(M2)의 외주면에 합성수지를 코팅시켜 외관을 형성하여 복합관(X)을 형성한다.

복합관(X)은 내관(P1), 내관(P1)의 외면에 형성된 금속관(M2), 금속관(M2)의 외면에 형성된 외관(P3)으로 이루어진다.

이후 복합관(X)을 수조(550)에 통과시켜 냉각시키는 3-2공정(S3-2);을 포함한다.

이렇게 냉각된 복합관(X)을 피복 검사기(980)에 넣고 통과시키면서 전류를 흐르게 하여 합성수지가 벗겨진 부위의 스파크 발생여부를 탐지함으로써 불량 여부를 확인하도록 하는 3-3공정;을 포함한다.

[피복 검사기]

도 17에 도시된 바와 같이, 피복 검사기(980)는 냉각수조(200)를 통과한 복합관(X)에 피복 불량을 체크한다.

피복 검사기(980)는, 내부에 전원공급부가 형성되고 상부에는 복합관(X)이 통과하는 본체(981); 본체(981)에 개폐되게 힌지결합되며 복합관(X)이 통과하는 덮개(982); 덮개(982)의 내측에 형성되며 이송되는 복합관(X)에 접촉되어 전류를 인가하는 전류인가부재(983); 전류인가부재(983)가 복합관(X)의 피복이 벗겨진 부위에 접촉되어 스파크가 발생되는 것을 감지하는 스파크 감지부(984);를 포함하여 구성된다.

전류인가부재(983)는 덮개(982)의 내측 상면에 부착되며 다수의 통공이 형성되고 전류가 흐르는 도전성의 스틸판에 연결되어 전류가 흐르며 복합관(X)의 표면에 접촉되며 유연성을 갖는 접촉부재를 포함하여 이루어진다.

접촉부재는 와이어에 관통결합되며 도전성을 갖는 다수의 강구를 포함하여 구성된다.

본체(431)의 덮개(982)를 열고 제1이송부에 복합관(X)을 넣고 덮개(982)를 닫는다.

이후 전류인가부재(983)에 전원을 인가하면, 접촉부재에 전류가 인가된다.

접촉부재()의 다수의 와이어가 휘어지면서 다수의 강구가 복합관(X)의 표면에 접촉되어 전류를 인가하게 된다.

이후 복합관(X)을 천천히 전진 이송시킨다.

만약에 복합관(X)의 표면에 피복, 즉 외관이 벗겨진 손상부위가 존재할 경우 손상부위의 금속관에 강구가 접촉되면 스파크가 발생된다.

따라서 스파크의 발생시 스파크 감지부가 이를 감지하여 피복 불량을 파악하게 되고, 알람을 작동시켜 작업자가 복합관(X)의 불량 발생을 인지할 수 있다.

비록 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

100 : 압출기 120 : 호퍼
140 : 다이 200 : 냉각수조
300,300' : 접착제 도포부 320 : 관통부
340 : 제2냉각부 344 : 냉각수조
380 : 제1인출기 382 : 콘베어벨트
390 : 사이즈 검사기 392 : 홀
400 : 조관부 410 : 제1만곡기
420 : 제2만곡기 440 : 제3만곡기
460 : 제4만곡기 480 : 제5만곡기
421 : 제1측단부가압롤러 422 : 제2측단부가압롤러
430, 450, 470, 490 : 합지기 431 : 본체
433 : 제1롤러 435 : 제2롤러
620 : 관형 지그 640 : 용접기
700 : 제2인출기 720 : 본체
750 : 스프로켓 760 : 체인
770 : 클램프 죠 C1 : 제1클램프유닛
C2 : 제2클램프유닛 P1 : 내관
P2 : 이중관 P3 : 복합관
M : 금속판재 M2 : 금속관
774 : 브라켓 775 : 클로우
800 : 가압장치 820 : 횡방향 가압기
840 : 종방향 가압기 900 : 용접품질검사부
920 : 와류탐상기 940 : 알람부
960 : 직경측정부 962 : 발광부
964 : 수광부 970 : 가열함체
980 : 피복 검사기 985 : 전류인가부재
986 : 스파크 감지부 987 : 스틸판
988 : 접촉부재

Claims

합성수지로 된 내관을 제조하는 1공정;
내관의 외주면에 금속판재를 결합시켜 금속관을 형성하는 2공정;
금속관의 외주면에 합성수지로 된 외관을 형성하는 3공정;을 포함하는 복합관의 제조방법에 있어서,
상기 1공정은,
압출기의 주입포트를 통해 합성수지 원료가 투입되고, 상기 압출기의 다이를 통해 관형의 내관을 압출시키는 1-1단계;
상기 압출된 내관을 냉각수조에 침지시켜 냉각시키는 1-2단계;
상기 냉각된 내관의 외주면에 접착제를 도포시켜 접착층을 형성하는 1-3단계;를 포함하고,
상기 1-3단계에서 접착층이 형성된 내관을 제2냉각부에 넣고, 냉각시키는 1-4단계;
상기 1-4단계에서 접착층이 건조된 내관을 제1인출기에서 끌어당겨서 2공정으로 이송하는 1-5단계;를 포함하며,
상기 2공정은
금속판재의 양 끝단을 절단하는 너비절단기와, 금속판재 표면의 이물질을 제거하고 접착력을 올려주기 위해 금속판재의 표면에 요철을 형성시키는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 기기가 포함되고,
합성수지로 된 내관을 합지기와 만곡기가 구비된 조관부에 투입함과 동시에 합지기와 만곡기의 하부로부터 금속판재가 인입되어 합지기와 만곡기를 통과하는 동안 원형으로 말아져서 된 금속관이 내관의 외주면을 감싸도록 하는 2-1단계;
상기 원형으로 말아진 금속관의 양단부를 용접하여 금속관과 내관의 이중관을 형성하는 2-2단계;를 포함하고,
상기 너비절단기를 금속판재가 통과하는 동안 양측단부가 절단되어 규격에 맞는 폭길이로 재단되도록 하며,
상기 너비절단기는 제1롤러와 제2롤러가 외접되고,
상기 제1롤러는 외주면에 홈이 형성되고, 상기 제2롤러는 외주면에 홈에 맞는 돌출부가 형성된 것이며,
상기 제1롤러의 홈에 금속판재가 삽입되고, 상기 제2롤러의 돌출부가 가압함으로써 홈의 외측에 대응되는 금속판재의 가장자리가 절단되도록 한 것을 특징으로 하는 복합관의 제조방법.
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제 1항에 있어서,
상기 2-1단계는
금속판재를 제1만곡기에서 호형으로 1차 곡률을 갖도록 가공하는 제1만곡공정;
상기 제1만곡공정을 거친 호형의 금속판을 제2만곡기 내지 제5만곡기에서 2차 곡률을 갖도록 가공하는 제2만곡공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 2-2단계에서 형성된 이중관을 제2인출기에서 끌어당겨서 3공정으로 이송시키는 2-3단계;
상기 2-2단계에서 완성된 이중관을 인발 금형에 삽입되거나 또는 가압장치에 넣고 금속관을 가압하여 내관에 밀착되도록 하는 2-4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조방법.
제 6항에 있어서,
상기 2-4단계에서 완성된 이중관을 용접품질검사부를 통과시키고,
이중관이 통과하는 과정에서 전류를 인가하여 용접부위의 불량 발생시 발생되는 저항값의 변동을 감지하여 불량여부를 판단하는 2-5단계;를 포함하고,
상기 2-5단계를 통과한 이중관을 직경측정부를 통과시 레이저를 조사하여 직경을 측정하는 2-6단계;를 포함하고,
상기 2-5단계를 통과한 이중관을 가열함체에 넣고 가열하여 상기 1-3단계에서 내관의 외주면에 형성된 접착층을 가열 용융시키는 2-7단계;
상기 2-7단계를 통과한 이중관을 접착제도포부에 통과시켜 금속관의 외면에 접착제를 도포시키는 2-8단계;를 포함하며,
상기 3공정은
상기 2-8단계를 통과하여 외면에 접착제가 도포된 금속관의 외주면에 합성수지를 코팅시켜 외관을 형성하여 복합관을 형성하는 3-1공정;
상기 복합관을 수조에 통과시켜 냉각시키는 3-2공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조방법.
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제 7항에 있어서,
상기 냉각된 복합관을 피복 검사기에 넣고 통과시키면서 전류를 흐르게 하여 합성수지가 벗겨진 부위의 스파크 발생여부를 탐지함으로써 불량 여부를 확인하도록 하는 3-3공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조방법.
합성수지 원료가 투입되는 호퍼와, 상기 호퍼가 통하도록 일측에 결합되고 내부에 가열기가 구비되며 압축 스크류가 내장되며, 타측에는 합성수지를 압출시켜 내관이 인출되도록 하는 다이가 형성된 압출기;
상기 압출기에서 압출된 내관을 냉수에 침지시켜 냉각하도록 냉수가 저장된 냉각수조;
냉각된 내관이 통과하는 관통부가 중앙에 형성되고, 관통부의 내주면으로부터 접착제가 토출되어 내관의 외면에 접착제가 도포되도록 하는 접착제 도포부;
금속판재의 양 끝단을 절단하는 절단기와 금속판재 표면의 이물질을 제거하고 접착력을 올려주기 위해 금속판재의 표면에 요철을 형성시키는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 기기;
금속판재를 공급하는 판재공급부와, 상기 금속판재를 곡률 반경이 작아지도록 호형으로 구부리는 제1,2만곡기;
상기 호형의 금속판재와 내관을 동시에 통과시키면서 금속판재가 내관의 외주면을 감싸도록 절곡시켜 이중관을 형성하는 관형 지그와, 상기 관형 지그를 통과한 이중관의 금속관의 이음부를 용접하는 용접기로 구성된 조관부;
상기 용접을 마친 이중관의 외면을 가압하여 금속관과 내관이 밀착되도록 하는 가압장치;
상기 가압을 마친 이중관의 외면을 가열하여 내관에 도포된 접착제가 용융되어 금속관과 접착되도록 하는 가열함체;
상기 이중관이 통과하는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 내주면으로부터 접착제가 토출되어 금속관의 외면에 접착제가 도포되도록 하는 접착제 도포부;
상기 접착제가 도포된 이중관이 통과하는 관통부가 중앙에 형성되고, 상기 관통부의 외주연에는 합성수지 용액이 토출되는 노즐이 원주방향으로 다수개 형성되어 이중관의 외면에 합성수지를 코팅시켜 외관이 형성되도록 하여 복합관을 형성하는 외관 형성부;를 포함하고,
상기 조관부에서 형성된 이중관을 끌어당겨 이송하는 제2인출기;를 포함하고,
상기 제2인출기는
양 측벽과, 각 측벽의 상단에 형성된 가이드레일을 갖는 본체와,
상기 본체의 일측에 형성된 모터와,
상기 모터에 연결되어 회전되도록 본체의 양측에 결합된 복수의 스프로켓과, 복수의 스프로켓을 연결하는 체인과,
상기 체인의 외측에 돌출된 복수개의 클램프 죠로 이루어진 제1,2클램프유닛을 포함하고,
양측의 클램프 죠가 서로 맞대어지면서 이중관을 협지하여 끌어당겨 이동시키도록 하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 13항에 있어서,
상기 가압장치를 통과한 이중관의 외면 금속관에 전자유도에 의한 전압, 전류의 변화를 감지하여 결함을 검출하는 와류탐상기와,
상기 와류탐상기에서 측정된 저항값이 기준치에 도달하는지 여부를 판단하는 저항값 측정부로 구성되는 용접품질검사부; 및 불량 발생시 알람을 발생하는 알람부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 14항에 있어서,
상기 와류탐상기는 이중관이 통과하는 검사통공이 중앙에 형성되고, 검사통공의 내주면 상,하에 각기 형성되어 이중관의 외면에 비접촉되어 전자유도에 의한 전압, 전류의 변화를 감지하여 결함을 측정하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
삭제
제 13항에 있어서,
상기 클램프 죠는
체인에 부착되며 상단부에 스프링을 갖는 끼움부를 구비한 브라켓과, 상기 브라켓의 상단 외측에 형성된 결합부와,
상기 결합부에 끼움결합되며 스프링에 탄성 지지되며, 수평방향으로 신축에의해 이동되는 클로우를 포함하는 것으로,
상기 클로우의 전단면에 이중관이 삽입되는 홈이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 13항에 있어서,
상기 조관부에서 형성된 이중관의 관경을 측정하여 불량 여부를 판단하는 직경측정부;를 포함하고,
상기 직경측정부는
이중관의 양측에 대칭 배치되는 발광부와 수광부로 구성되고,
상기 발광부는 레이저를 발생시켜 조사하는 레이저빔발생렌즈부와,
상기 수광부는 발생된 레이저를 수용하는 수용렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 13항에 있어서,
상기 가열함체는 양측면에 이중관이 통과하는 통공이 대칭 형성되고,
내부에는 가열히터가 형성되며, 전면에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 개폐 가능하게 도어가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 13항에 있어서,
상기 외관 형성부에서 외관이 코팅된 복합관을 냉각시키는 냉각부;를 포함하고,
상기 냉각부는
냉각수가 저장되고 인입구와 인출구가 형성되어 복합관이 침지되어 냉각되도록 하는 냉각수조를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 13항에 있어서,
상기 냉각수조를 통과한 복합관에 피복 불량을 체크하는 피복 검사기;를 포함하고,
상기 피복 검사기는
내부에 전원공급부가 형성되고 상부에는 복합관이 통과하는 제1이송부가 형성된 본체;
상기 본체의 상부에 개폐되게 힌지결합되며 복합관이 통과하는 제2이송부가 형성되는 덮개;
상기 덮개의 내측에 형성되며 이송되는 복합관에 접촉되어 전류를 인가하는 전류인가부재;
상기 전류인가부재가 상기 복합관의 피복이 벗겨진 부위에 접촉되어 스파크가 발생되는 것을 감지하는 스파크 감지부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 21항에 있어서,
상기 전류인가부재는
덮개의 내측 상면에 부착되며 다수의 통공이 형성되고 전류가 흐르는 도전성의 스틸판;
상기 스틸판에 일단이 연결되어 전류가 흐르며 복합관의 표면에 접촉되며 유연성을 갖는 접촉부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제 22항에 있어서,
상기 접촉부재는
상기 스틸판의 통공에 상단이 고정되는 와이어;
상기 와이어에 관통결합되며 도전성을 갖는 다수의 강구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관의 제조장치.
제1항에 기재된 제조방법에 의해 제조되며,
합성수지로 된 내관과, 상기 내관의 외주면에 결합된 금속판재와, 상기 금속관의 외주면에 형성되며 합성수지로 된 외관을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관.
제13항에 기재된 제조장치에 의해 제조되며,
합성수지로 된 내관과, 상기 내관의 외주면에 결합된 금속판재와, 상기 금속관의 외주면에 형성되며 합성수지로 된 외관을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합관.