KR102517031B1 - 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 파이프(10)를 회전시키는 회전 이송부(110), 회전 이송부(110)에 의해 전진 이송되는 파이프(10)와 소정의 각도로 접촉하여 나팔관 형상으로 확장시켜 스커트(13)를 형성하는, 1차 페이스 롤러부(120), 1차 페이스 롤러부(120)에 의해 1차 가공된 파이프(10)의 스커트(13)를 파이프(10)의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 가공하는 2차 페이스 롤러부(130), 파이프(10)의 스커트(13)의 코너(14) 외주면과 45°로 접촉하여 스커트(13)의 두께를 일정하게 유지하면서 코너(14)를 일정 곡률로 가공하는 곡률 롤러부(140), 및 파이프(10)의 스커트(13)의 원주면과 접촉하여 스커트(13)의 직경을 결정하는 원주 롤러부(150)를 포함하여, 스커트의 두께를 일정하게 유지하고, 2차 페이스 롤러부와 곡률 롤러부의 부하를 최소화하는, 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치를 개시한다.

Description

스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING STUB END BY USING SPINNING PROCESS}
본 발명은 스피닝 가공되는 스커트의 두께를 일정하게 유지하고, 2차 페이스 롤러부와 곡률 롤러부의 부하를 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있는, 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치에 관한 것이다.
통상적으로, 두 개의 파이프를 기밀시키거나 수밀시켜 연결하기 위해 랩 조인트 플렌지(lap joint flange)와 스터브 엔드(lap joint stub end)를 이용한다.
한편, 종래에는 스터브 엔드를 제조하기 위해, 랩 조인트 플렌지로 인입되는 파이프부와, 랩 조인트 플렌지의 저면 페이스에 밀착되는 링 형상의 스커트부를 용접 등의 방법으로 결합하여 형성하기도 하는데, 용접부위의 국부적 열응력으로 인해 강도가 저하되고 용접 후 후처리 가공을 하여야 하는 불편함이 있다.
이를 해소하기 위해, 한국 등록특허공보 제10-1254225호에 개시된 롤러스피닝을 적용한 롱넥 플랜지 제조장치에 의해 제조하기도 한다.
하지만, 종래기술의 롤러스피닝을 적용한 롱넥 플랜지 제조장치는 단일 페이스 롤러에 의해 파이프 단부가 휘어지도록 가공하여서, 페이스 롤러와 곡률 롤러의 부하가 필연적으로 증가하여 내구도가 저하되는 문제점이 있다.
이에, 페이스 롤러와 곡률 롤러의 부하를 줄여 내구성을 향상시키고 스피닝 가공되는 스커트의 두께를 일정하게 유지할 수 있는 기술이 요구된다.
한국 등록특허공보 제10-1254225호 (롤러스피닝을 적용한 롱넥 플랜지 제조장치 및 이를 이용한 롱넥 플랜지 제조방법, 2013.04.18) 한국 공개특허공보 제10-2010-0132158호 (압축 및 스피닝 공정을 이용한 일체형 랩 조인트의 제조방법 및 이를 위한 스피닝 장치, 2010.12.17)
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스피닝 가공되는 스커트의 두께를 일정하게 유지하고, 2차 페이스 롤러부와 곡률 롤러부의 부하를 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있는, 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 실시예는, 파이프의 일측 단부를 고정하여 길이방향으로 전진시키면서 상기 파이프를 회전시키는 회전 이송부; 상기 회전 이송부에 의해 전진 이송되는 상기 파이프의 타측 단부와 소정의 각도로 접촉하여 타측 단부를 나팔관 형상으로 확장시켜 스커트를 형성하는, 1차 페이스 롤러부; 상기 1차 페이스 롤러부에 의해 1차 가공된 상기 파이프의 스커트를 상기 파이프의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 가공하는 2차 페이스 롤러부; 상기 2차 페이스 롤러부의 가공과 연동하여, 상기 파이프의 스커트의 코너 외주면과 45°로 접촉하여 상기 스커트의 두께를 일정하게 유지하면서 상기 코너를 일정 곡률로 가공하는 곡률 롤러부; 및 상기 곡률 롤러부의 가공과 연동하여, 상기 파이프의 스커트의 원주면과 접촉하여 상기 스커트의 직경을 결정하는 원주 롤러부;를 포함하여, 스터브 엔드를 제조하는, 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치를 제공한다.
여기서, 상기 1차 페이스 롤러부는 상기 파이프의 길이방향과 상기 스커트의 확장방향이 25° 내지 30°의 각도를 이루도록 가공할 수 있다.
또한, 상기 코너와 접촉하는 상기 곡률 롤러부의 첨단은 일정 길이로 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 곡률 롤러부는 3 내지 13 범위의 곡률을 상기 코너를 가공할 수 있다.
또한, 상기 1차 페이스 롤러부를 대체하여, 상기 2차 페이스 롤러부는 가공 각도 조절이 가능하도록 형성되어, 상기 회전 이송부에 의해 전진 이송되는 상기 파이프의 타측 단부와 소정의 각도로 접촉하여 타측 단부를 나팔관 형상으로 확장시켜 스커트를 형성하고, 상기 2차 페이스 롤러부에 의해 1차 가공된 상기 파이프의 스커트를 상기 파이프의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 가공할 수 있다.
또한, 상기 스터브 엔드의 스커트의 외곽에 형성된 버를 절단하는 절단부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 파이프는 압출공정을 통해 성형되어 상기 회전 이송부에 고정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 스피닝 가공되는 스커트의 두께를 일정하게 유지하고, 2차 페이스 롤러부와 곡률 롤러부의 부하를 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치의 가공 공정을 예시한 것이다.
도 3은 도 2의 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치의 롤러부를 예시한 것이다.
도 4는 도 2의 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치의 1차 및 2차 페이스 롤러부에 의한 공정을 예시한 것이다.
도 5는 도 2의 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치에 의해 제조된 스터브 엔드와 랩 조인트 플렌지와의 결합을 예시한 것이다.
도 6은 도 2의 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치에 의해 형성되는 스터브 엔드의 규격에 따라 가공되는 곡률을 예시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의한 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치는, 파이프(10)를 회전시키는 회전 이송부(110), 회전 이송부(110)에 의해 전진 이송되는 파이프(10)와 소정의 각도로 접촉하여 나팔관 형상으로 확장시켜 스커트(13)를 형성하는, 1차 페이스 롤러부(120), 1차 페이스 롤러부(120)에 의해 1차 가공된 파이프(10)의 스커트(13)를 파이프(10)의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 가공하는 2차 페이스 롤러부(130), 파이프(10)의 스커트(13)의 코너(14) 외주면과 45°로 접촉하여 스커트(13)의 두께를 일정하게 유지하면서 코너(14)를 일정 곡률로 가공하는 곡률 롤러부(140), 및 파이프(10)의 스커트(13)의 원주면과 접촉하여 스커트(13)의 직경을 결정하는 원주 롤러부(150)를 포함하여, 스커트의 두께를 일정하게 유지하고, 2차 페이스 롤러부와 곡률 롤러부의 부하를 최소화하는 것을 요지로 한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 전술한 구성의 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치를 구체적으로 상술하면 다음과 같다.
여기서, 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치는 랩 조인트 플렌지(lap joint flange)(20)에 인입되어 결합되는 랩 조인트 스터브 엔드(lap joint stub end)를 스피닝(spinning) 공정을 통해 가공한다.
우선, 파이프(10)는 압출공정으로 통해 성형되어 회전 이송부(110)에 고정될 수 있다.
다음, 회전 이송부(110)는, 회전 이송부(110)는 관형상의 파이프(10)의 일측 단부(11)를 고정하여 롤러 가공부를 향해, 유압장치 또는 스크류장치에 의해, 길이방향으로 전진시키면서 파이프(10)를 고속 회전시킨다(spinning).
다음, 1차 페이스 롤러부(120)는, 회전 이송부(110)에 의해 전진 이송되는 파이프(10)의 타측 단부(12)와 소정의 각도로 접촉하여 타측 단부(12)를 나팔관 형상 또는 Y자 형상으로 1차 가공하여 외부로 일정 각도로 확장된 스커트(13)를 형성한다.
여기서, 도 4를 참고하면, 1차 페이스 롤러부(120)는 파이프(10)의 길이방향과 스커트(13)의 확장방향이 25° 내지 30°의 각도(A)를 이루도록 가공하여서 나팔관 형상 또는 Y자 형상의 스커트(13)를 형성할 수 있다.
다음, 2차 페이스 롤러부(130)는, 1차 페이스 롤러부(120)에 의해 1차 가공되어 타측 단부(12)가 확장된 파이프(10)의 스커트(13)를 파이프(10)의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 2차 가공하여 랩 조인트 플렌지(20)의 저면 페이스(21)와 맞닿도록 하는 스커트(13)를 형성한다(도 5 참조).
이와 같이, 1차 페이스 롤러부(120)에 의해 스커트(13)를 1차 가공하여 25° 내지 30°의 각도로 확장시킨 후, 2차 페이스 롤러부(130)에 의해 스커트(13)를 90°로 굴곡시켜 스커트(13)를 단계적으로 형성하여서, 기존의 페이스 롤러에 비해, 1차 페이스 롤러부(120)와 2차 페이스 롤러부(130)와 곡률 롤러부(140)의 부하를 줄여 롤러부 자체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
다음, 곡률 롤러부(140)는 2차 페이스 롤러부(130)의 가공과 연동하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 파이프(10)의 스커트(13)의 코너(14) 외주면과 45°로 접촉하여 스커트(13)의 두께를 일정하게 유지하면서 코너(14)를 일정 곡률(R)로 가공한다.
한편, 도 3에 확대 도시된 바와 같이, 코너(14)와 접촉하는 곡률 롤러부(140)의 첨단(141)은 코너(14)를 향한 가공방향으로 일정 길이만큼 돌출 형성되어서, 스피닝 공정시, 코너(14)의 곡률을 보다 크게 형성하고, 스커트(13) 외곽으로 밀려 나오는 부분을 최소화하여 스커트(13)의 두께가 일정하게 유지되도록 하고, 버(burr)(15)의 생성을 최소화하고, 코너(14)를 정교하게 가공하도록 할 수 있다.
또한, 도 6을 참고하면, 곡률 롤러부(140)는 파이프 사이즈에 따라 3 내지 13 범위의 곡률(R;Radius of Fillet)을 코너(14)를 가공할 수 있다.
다음, 원주 롤러부(150)는 곡률 롤러부(140)의 가공과 연동하여, 파이프(10)의 스커트(13)의 원주면과 접촉하여 스커트(13)의 직경을 결정하도록 가공한다.
또한, 스피닝 공정에 의해 부수적으로 발생하는 스커트(13)의 외곽에 형성된 버(15)를 절단하는 버 절단부(160)를 더 포함하여 스터브 엔드(30)를 최종적으로 제조할 수 있다.
여기서, 버 절단부(160)는 버(15)를 절단하는 가공팁을 구비한 롤러에 의해 수행되거나, 별도의 범용선반 또눈 NC선반에 의해 수행될 수 있으나, 원주 롤러부(150)에 의해 병행하여 수행될 수도 있는데, 예컨대 원주 롤러부(150)에 의해 스커트(13)의 직경을 결정하도록 가공한 후, 원주 롤러부(150)에 형성된 홀더에 버(15)를 절단하는 가공팁을 고정하여 버(15)를 절단할 수도 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 1차 페이스 롤러부(120)를 대체하여, 2차 페이스 롤러부(130)에 의해 1차 가공 및 2차 가공을 순차적으로 수행하도록 구성할 수 있는데, 예컨대, 2차 페이스 롤러부(130)는 가공 각도 조절이 가능하도록 형성되어, 회전 이송부(110)에 의해 전진 이송되는 파이프(10)의 타측 단부(12)와 소정의 각도로 접촉하여 타측 단부(12)를 나팔관 형상으로 확장시켜 나팔관 형상 또는 Y자 형상의 스커트(13)를 형성하고(a), 2차 페이스 롤러부(130)에 의해 앞서 1차 가공된 파이프(10)의 스커트(13)를 파이프(10)의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 2차 가공하여서(b), 전체 구조를 보다 단순화시킬 수도 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치의 구성에 의해서, 스피닝 가공되는 스커트의 두께를 일정하게 유지하고, 2차 페이스 롤러부와 곡률 롤러부의 부하를 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10 : 파이프 11 : 일측 단부
12 : 타측 단부 13 : 스커트
14 : 코너 15 : 버
20 : 랩 조인트 플렌지 21 : 페이스
30 : 스터브 엔드 110 : 회전 이송부
120 : 1차 페이스 롤러부 130 : 2차 페이스 롤러부
140 : 곡률 롤러부 141 : 첨단
150 : 원주 롤러부 160 : 버 절단부

Claims (7)

  1. 파이프의 일측 단부를 고정하여 길이방향으로 전진시키면서 상기 파이프를 회전시키는 회전 이송부;
    상기 회전 이송부에 의해 전진 이송되는 상기 파이프의 타측 단부와 소정의 각도로 접촉하여 타측 단부를 나팔관 형상으로 확장시켜 스커트를 형성하는, 1차 페이스 롤러부;
    상기 1차 페이스 롤러부에 의해 1차 가공된 상기 파이프의 스커트를 상기 파이프의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 가공하는 2차 페이스 롤러부;
    상기 2차 페이스 롤러부의 가공과 연동하여, 상기 파이프의 스커트의 코너 외주면과 45°로 접촉하여 상기 스커트의 두께를 일정하게 유지하면서 상기 코너를 일정 곡률로 가공하는 곡률 롤러부; 및
    상기 곡률 롤러부의 가공과 연동하여, 상기 파이프의 스커트의 원주면과 접촉하여 상기 스커트의 직경을 결정하는 원주 롤러부;를 포함하여, 스터브 엔드를 제조하며,
    상기 1차 페이스 롤러부는 상기 파이프의 길이방향과 상기 스커트의 확장방향이 25° 내지 30°의 각도를 이루도록 가공하고,
    상기 코너와 접촉하는 상기 곡률 롤러부의 첨단은 일정 길이로 돌출 형성되고,
    상기 스터브 엔드의 스커트의 외곽에 형성된 버를 절단하는 절단부를 더 포함하고,
    상기 버 절단부는 버를 절단하는 가공팁을 구비한 롤러에 의해 버 절단을 수행하는,
    스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 곡률 롤러부는 3 내지 13 범위의 곡률을 상기 코너를 가공하는 것을 특징으로 하는,
    스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 페이스 롤러부를 대체하여,
    상기 2차 페이스 롤러부는 가공 각도 조절이 가능하도록 형성되어,
    상기 회전 이송부에 의해 전진 이송되는 상기 파이프의 타측 단부와 소정의 각도로 접촉하여 타측 단부를 나팔관 형상으로 확장시켜 스커트를 형성하고,
    상기 2차 페이스 롤러부에 의해 1차 가공된 상기 파이프의 스커트를 상기 파이프의 길이방향과 직각을 이루는 각도로 가공하는 것을 특징으로 하는,
    스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파이프는 압출공정을 통해 성형되어 상기 회전 이송부에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    스피닝 공정을 이용한 스터브 엔드 제조장치.
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