KR20020073373A

KR20020073373A - 두꺼운 굽은 관의 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR20020073373A
Application number: KR1020010066684A
Authority: KR
Inventors: 키무라요이찌; 후쿠시마히로야수
Original assignee: 토키와 세이키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2002-09-26
Also published as: JP2002273522A; JP3544183B2; CN1212903C; US20020129636A1; US6715334B2; CN1375363A

Abstract

간단한 구조이며 제작비용이 낮고, 내구성이 있으며, 또한 치수정밀도가 높은 배관용 엘보소재를 제조할 수 있는 두꺼운 굽은 관의 제조장치 및 제조방법이다. 이를 위하여, 제조장치는, 누름 금형(12)과 하부 금형(20)을 구비하는 두꺼운 굽은 관의 제조장치에 있어서, 하부 금형(20)이 맞물림 수단(30)을 보유하는 한쌍의 하부형 (21, 22)을 구비하고, 한쌍의 하부형(21, 22)이 누름 금형(12)의 하강에 연동하여, 맞물림 수단(30)에 의해 서로 마주보고 회전이동가능하다.

Description

두꺼운 굽은 관의 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THICK-WALLED BENT PIPE}

본 발명은, 두꺼운 굽은 관의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

종래, 배관용 금속제의 엘보는, 도 11에 나타내는 바와 같은 엘보본체(111)를 체결용 너트(112)로 배관용 블럭(113) 등에 설치하는 것이 사용되고 있다. 엘보본체(111)에는 양끝에 나사가 잘려져 있고, 한쪽의 나사는 배관용 블럭(113) 등에 나사삽입되고 너트(112)로 체결되고, 다른쪽의 나사에는 도시하지 않은 배관이 설치된다. 또한, 엘보본체(111)는 자유롭게 그 방향을 배관의 쪽으로 향하여 너트 (112)로 체결함으로써 고정가능하다. 엘보본체(111)에는, 설치시 스페너 등으로 엘보본체(111)를 고정할 수 있도록 평행한 평면부(111s, 111s)가 설치되어 있다. 또한, 엘보본체(111)는, 대략 직각으로 구부려져 있고 배관용 블럭(113) 등으로부터의 돌출량도 적고 배관공간이 적게 된다.

엘보본체(111)의 단면은 도 12에 나타내는 바와 같이, 2개의 유체로(111d, 111d)가 대략 직각으로 교차하고 있다. 또한, 엘보에는 나사가공할 필요가 있으므로, 절삭값을 확보할 필요도 있고, 엘보의 소재는 두껍다. 또한, 최근의 유체기기의 고압화에 대응하기 위한 엘보의 내압성을 확보할 필요가 있고, 가공후의 엘보본체(111)의 두께도 두껍게 되어 있다.

따라서, 두꺼운 금속제 파이프를 작은 반경으로 구부리고, 도 12에 나타내는 바와 같은 엘보본체(111)를 제조하는 것은, 파이프가 찌그러지거나 파이프의 벽두께가 얇게 되는 것에서 곤란하다. 이 때문에, 금속 두꺼운 판을 잘라내어서 직각 엘보의 형상으로서 엘보의 소재를 만들고, 이 소재의 양측으로부터 각각 드릴가공을 하여, 대략 직각으로 교차한 유체로(111d, 111d)를 열고, 그 후 양끝의 나사가공을 하여 제조하고 있다.

그러나, 이와 같은 제조방법에서는, 소재를 절삭하는 공정이 2회의 드릴가공과 2회의 나사가공으로 되고, 가공공정이 많으며, 소재의 배열공정도 많게 된다. 또한, 드릴가공에 있어서는, 대략 직각으로 교차한 유체로(111d, 111d)의 교차부에, 드릴가공에 의한 버가 발생한다. 이 때문에, 그 버제거작업을 행해야만 하지만, 버제거작업은 가느다란 구멍 안의 버를 제거해야만 하므로 용이하지 않고, 시간이 걸린다. 또한, 절삭가공이 많기 때문에 소재를 절삭하는 양도 많고, 수율이 나쁘다. 따라서, 제조비용이 높게 되어 버린다.

이와 같은 문제의 해결책으로서, 일본 특개2000-343136호 공보에 기재된 두꺼운 굽은 관의 제조장치가 제안되어 있다. 이 장치는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 누름 금형(212)과, 한쌍의 하부형(221, 222)을 가이드하는 원호형상의 가이드면 (211a)을 보유하는 상부 가이드(211)를 보유하는, 상부 금형(210)을 구비하고 있다. 또한 장치는, 원호형상의 슬라이딩면(220c, 220c)을 보유하는 한쌍의 하부형 (221, 222)과, 한쌍의 하부형(221, 222)을 얹어놓는 슬라이드면(230a, 230a)을 보유하는 하부 가이드(230)를 구비하고 있다. 상부 금형(210)의 하강에 연동하여, 한쌍의 하부형(221, 222)의 원호형상의 슬라이딩면(220c, 220c)이 각각, 상부 금형 (210)의 상부 가이드(211)의 원호형상의 가이드면(211a)을 따라서 접촉하면서 슬라이딩한다. 이것과 동시에, 한쌍의 하부형(221, 221)의 하단부(220f, 220f)가 각각, 하부 가이드(230)의 슬라이드면(230a, 230a)을 따라서 접촉하면서 슬라이딩한다.이와 같이 슬라이딩하는 것에서, 한쌍의 하부형(221, 222)이 서로 마주대하고, 각각 회전이동가능하게 한 구성으로 하고 있다.

이 장치에 의하면, 한쌍의 하부형(221, 222)은, 상부 금형(210)의 원호형상의 가이드면(211a)을 따라서, 서로 마주대하여 회전이동의 중심(Ｏ1)을 가지고서 회전이동한다. 이것에 의해, 굽힘개시시와 굽힘가공종료시에서의 두꺼운 파이프소재 (111a)의 양끝면과 회전이동의 중심(Ｏ1)의 거리의 변화가 적게 되고, 치수의 불규칙이 적은 두꺼운 굽힘 관인 두꺼운 엘보소재가 성형가능하다.

그 결과, 두꺼운 파이프를 잘라서 엘보용 소재로 하는 것이 가능하므로, 단조한 소재를 준비할 필요가 없고, 또한 두꺼운 파이프를 사용할 수 있으므로, 유체로를 형성하기 위한 가느다란 구멍뚫기가공이 불필요하게 된다. 또한, 종래 행해져 온 드릴구멍의 교차부의 버제거도 불필요하게 된다. 또한, 외형이 둥근 두꺼운 파이프이므로, 나사가공의 절삭값도 적게 된다. 따라서, 전용 드릴이 불필요하게 되고, 드릴가공 및 버제거가공이 불필요하게 되고, 나사가공의 절삭량이 적기 때문에, 대폭적인 가공시간의 단축, 공구비용의 저감, 재료의 수율의 개선이 가능하게 된다.

그러나, 이 장치의 상부 가이드(211)가 원호형상의 가이드면(211a)을 보유하고 있기 때문에, 상부 가이드(211)를 제작하기에는 블럭을 절삭하여 원호형상의 가이드면(211a)을 가공해야만 하고, 가공량이 많으며, 또 가공이 복잡하게 되고, 그 결과, 가공비용이 높게 되어버린다. 또한, 상부 가이드(211)는 블럭형상을 위한 중량이 크고, 취급이 불편하다. 또한, 한쌍의 하부형(221, 222)의 원호형상의 슬라이딩면 (220c, 220c)이 각각 상부 금형(210)의 상부 가이드(211)의 원호형상의 가이드면(211a)을 따라 접촉하면서 슬라이딩하므로, 장기간 사용하면 슬라이딩면(220c, 220c) 및 원호형상의 가이드면(211a)이 마모하거나, 눌러붙는다.

본 발명은, 상기 문제점에 착안하여 이루어진 것이고, 간단한 구조로 제작비용이 낮고, 내구성이 있으며, 또한 두꺼운 파이프재를 이용하여 치수정밀도가 높은 배관용 엘보소재를 제조할 수 있는 두꺼운 굽은 관의 제조장치, 및 그 제조장치를 이용한 두꺼운 굽은 관의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 두꺼운 굽은 관의 제조장치는, 누름 금형과 하부 금형을 구비하는 두꺼운 굽은 관의 제조장치에 있어서,

하부 금형은, 맞물림 수단을 보유하는 한쌍의 하부형을 구비하고,

한쌍의 하부형은, 누름 금형의 하강에 연동하고, 맞물림 수단에 의해 서로 마주대하며 회전이동가능한 구성으로 하고 있다.

이러한 구성에 의하면, 두꺼운 굽은 관 제조장치는, 간단한 구조로 이루어지므로, 제작비용이 낮고, 내구성이 있다. 또한, 치수정밀도가 높은 두꺼운 엘보소재를 제조할 수 있다.

또한, 두꺼운 굽은 관의 제조장치에 있어서,

한쌍의 하부형에, 피형성재의 길이방향 양끝면에 접촉하는 스토퍼를 설치하는 구성으로 하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 누름 금형과 하부 금형과 하부 금형의 스토퍼에 의해설정된 길이로 되도록, 두꺼운 파이프소재를 구속하여 굽힘가공을 행하므로, 정확한 치수의 두꺼운 엘보소재가 성형가능하다.

또한, 두꺼운 굽은 관의 제조장치에 있어서,

피성형재의 측면을 누름 측면 프레스장치를 구비하는 구성으로 하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 측면 프레스장치가 두꺼운 파이프소재의 측면을 누르므로, 두꺼운 파이프소재의 중앙부 양측에, 스페너가 걸리는 평면부를 형성할 수 있다.

본 발명에 관한 두꺼운 굽은 관의 제조방법은, 두꺼운 굽은 관의 제조방법에 있어서,

맞물림 수단을 보유하는 한쌍의 하부형을 구비하는 하부 금형에, 소정 길이의 금속제 두꺼운 파이프소재를 얹어놓고,

누름 금형을 하강시켜서, 금속제 두꺼운 파이프소재의 길이방향 중간부를 누름으로써, 한쌍의 하부형이 맞물림 수단에 의해서 서로 마주대하여 회전이동하고, 소정의 치수의 두꺼운 엘보소재를 성형하는 구성으로 하고 있다.

이러한 구성에 의하면, 간단한 구조로 제작비용이 낮고, 또한 내구성이 있는 제조장치를 이용하는 것이므로, 두꺼운 파이프소재를 이용한 치수정밀도가 높은 두꺼운 엘보소재를 저비용으로 제조할 수 있다.

또한, 두꺼운 굽은 관의 제조방법에 있어서,

금속제 두꺼운 파이프소재의 길이방향 중간부를 누를 때, 한쌍의 하부형에 구비되는 스토퍼를 금속제 두꺼운 파이프소재의 길이방향 양끝면에 접촉시켜서, 금속제 두꺼운 파이프소재의 길이방향 양끝면을 구송하는 구성으로 하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 누름 금형과 하부 금형과 하부 금형의 스토퍼에 의해 설정된 치수로 되도록, 두꺼운 파이프소재를 구속하여 굽힘가공을 행하므로, 정확한 치수의 두꺼운 엘보소재가 성형가능하다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 두꺼운 굽은 관의 제조장치를 나타내는 정면도이다.

도 2는, 도 1의 두꺼운 굽은 관 제조장치의 평면도이다.

도 3은, 도 2의 3-3단면도이다.

도 4A ~ 도 4C는, 실시형태에 관한 한쌍의 하부형과 가이드블럭의 위치관계를 나타내고,

도 4A는, 정면으로부터의 위치관계를 나타낸 도이고,

도 4B는, 도 4A의 위치관계를 위로부터 바라본 평면도이며,

도 4C는, 도 4A의 위치관계를 좌로부터 바라본 측면도이다.

도 5는, 도 1의 5-5단면도이다.

도 6A 및 도 6B는, 본 발명의 실시형태에 관한 두꺼운 엘보의 소재형상을 나타내는 도이고,

도 6A는, 성형전의 두꺼운 파이프소재를 나타내고,

도 6B는, 성형가공후의 두꺼운 엘보소재를 나타낸다.

도 7a ~ 도 7e는, 본 발명의 실시형태에 관한 가공공정의 설명도로서,

도 7a는, 하부형에 파이프소재를 얹어놓은 상태를 나타내고,

도 7b는, 누름 금형의 돌기부가 파이프소재의 길이방향 중간부에 접촉한 상태를 나타내며,

도 7c는, 램을 다시 하강시켜서 누름 금형을 하강시킨 상태를 나타내고,

도 7d는, 하부형의 하면이 기초프레임의 상면과 접촉한 상태를 나타내고,

도 7e는, 램을 상승시키고 누름 금형을 상승시킨 상태를 나타낸다.

도 8은, 본 발명의 실시형태에 관한 가공공정에 있어서의 누름 금형이 하강한 상태에서의 측면 프레스장치의 설명도이다.

도 9는, 본 발명의 실시형태에 관한 다른 두꺼운 굽은 관 제조장치를 나타내는 단면도이다.

도 10은, 종래의 두꺼운 굽은 관의 제조장치를 나타내는 설명도이다.

도 11은, 종래의 배관용 엘보를 나타내는 설명도이다.

도 12는, 도 11의 엘보의 단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

11 … 누름금형 설치플레이트 12 … 누름 금형

20 … 하부 금형 21, 22 … 하부형

32 … 블럭 60 … 측면 플레이트

80 … 램

이하, 본 발명에 관한 실시형태를 도를 참조하면서 설명한다.

도 1은 두꺼운 굽은 관의 제조장치의 정면도이다. 도 2는 도 1을 위로부터 바라본 평면도이다. 도 3은 도 2의 3-3단면도이다. 도 4A ~ 도 4C는 한쌍의 하부형(21, 22)고 가이드블럭(31, 31)의 위치관계를 나타낸 도이다. 도 5는 도 1의 5-5단면도이다.

누름 금형 설치플레이트(11)에는, 누름 금형(12)이 도시하지 않은 볼트로 설치되어 있다. 누름 금형 설치플레이트(11)는 프레스 등의 램(80)의 아래끝에 설치되고, 승강가능하도록 되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 누름 금형(12)의 아래끝부에 설치된 돌기부(12b)에는, 후술하는 두꺼운 엘보소재(111b)의 외형에 맞춘 단면 원호형상의 홈(12a, 12a)을 수직 중앙선(X)의 양측에 대칭으로 설치하고 있다. 단면 원호형상의 홈(12a, 12a)은, 돌기부(12b)의 앞끝부를 정점으로 하여, 두거운 엘보소재(111b)의 굽힘각도에 따른 각도(α), 예컨대 90도로 연이어 형성되어 있다. 또한, 단면 원호형상의 홈(12a, 12a)의 정점부에는, 두꺼운 엘보소재(111b)에 성형시의 손상이 생기지 않는 정도의 미소한 반경(R01), 예컨대 2mm의 곡면을 형성하고 있다. 누름 금형(12)의 아래끝부에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 누름금형(12)의 전방측과 후방측에 각각 설치된 측면 프레스장치(60)와의 간섭을 피하기 위하여, 원호형상의 노치부(12c)가 설치되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 하부 금형(20)은 한쌍의 하부형(21, 22)을 보유하고 있다. 한쌍의 하부형(21, 22)은 대략 부채꼴형상을 하고 있고, 이 각각의 끝면(21g, 22g)이 수직 중앙선(X) 상에서 접촉하고 있다. 한쌍의 하부형(21, 22)에는, 각각 수직 중앙선(X)에 중심(Ｏ1)을 가지는 반경(R1a, R1a)의 원호형상의 전동면(20c, 20c)이 설치되어 있다. 중심(Ｏ1)은, 후술하는 두꺼운 파이프소재(111a)의 축방향 중심선(YY) 상에 가진다.

원호형상의 전동면(20c, 20c)은 가이드블럭(31, 31)의 가이드면(31a, 31a)에 접촉하고 있다. 도 4A는 한쌍의 하부형(21, 22)과 가이드블럭(31, 31)의 위치관계를 나타낸 정면도이다. 도 4B는 도 4A를 위로부터 바라본 평면도이다. 도 4C는 도 4A를 좌로부터 바라본 측면도이다. 한쌍의 하부형(21, 22)의 원호형상의 전동면 (20c, 20c)의 양측에는, 원호래크(25, 25)가 도시하지 않은 볼트에 의해 설치되어 있다. 원호래크(25, 25)는 이빨이 형성된 원호래크부(25a)를 보유하고 있고, 톱니바퀴의 일부를 잘라낸 형상으로 하고 있다. 원호래크(25, 25)의 원호래크부(25a)의 피치반경(RLp)의 중심은, 수직 중앙선(X) 상의 상기 중심(Ｏ1)이다. 중심(Ｏ1)은 두꺼운 파이프소재(111a)의 축방향 중심선(YY) 상에 있다. 가이드 블럭(31, 31)의 가이드면(31a)의 양측에는, 직선래크(35, 35)가 도시하지 않은 볼트에 의해 설치되어 있다. 직선래크(35, 35)는 이빨이 형성된 직선래크부(35a)의 이빨은, 서로 맞물리는 것이면, 고리와 체인이어도 좋고, 어떠한 형상의 것이어도 좋다. 이와 같이,원호래크(25, 25)과 직선래크(35, 35)는, 서로 맞물린 맞물림 수단(30)을 구성하고 있다. 이것에 의해, 한쌍의 하부형(21, 22)이 수직 중앙선(X)에 가깝도록 서로 마주대하여 회전이동하여도, 원호래크(25, 25)의 원호래크부(25a)의 피치반경(RLp)의 중심은, 수직 중앙선(X)의 중심(Ｏ1)이다. 따라서, 중심(Ｏ1)은 수직 중앙선(X) 상을 이동하게 된다.

맞물림 수단(30)인 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)는 동시에, 플레이트를 가공하여 제작하면 좋은 것에서, 가공량이 적게 끝난다. 따라서, 제작비용이 낮게 된다. 또한, 플레이트형상의 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)를, 하부형 (21, 22)이나 가이드블럭(31, 31)에 설치하면 좋은 것에서, 구조가 간단하게 된다. 또한, 플레이트형상의 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)는, 중량이 작게 되는 것에서 취급도 편리하다. 또한, 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)는 이빨이 맞물리는 것에서, 슬라이딩부분이 없고, 마모하거나, 눌러붙는 일이 적고, 내구성이 높다.

도 4A ~ 도 4C에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 하부형(21, 22)은, 하부형 본체부 (21a, 22a)와, 파이프형(21b, 21b)으로 구성되어 있다. 한쌍의 하부형(21, 22)의 상부에는, 성형후의 두꺼운 엘보소재(111b)의 외형에 맞춘 단면 원호형상의 홈 (20a, 20a)을 구비한 파이프형(21b, 21b)이, 파이프형(21b, 21b)의 볼록부(21d, 21d)를 하부형 본체부(21a, 22a)의 홈부(21c, 22c)에 결합하여 각각 설치되어 있다. 파이프형(21b, 22b)의 끝부에는, 상부 가이드(11)의 전방측과 후방측에 각각 설치된 측면 프레스장치(60)와의 간섭을 피하기 위하여, 원호형상의 노치부(21e,22e)가 각각 설치되어 있다.

가이드블럭(31, 31)은, 기초프레임(34)에 도시하지 않은 볼트에 의해 고정된 블럭(32, 32) 간에 삽입된 테이퍼핀(33, 33)에 의해, 수직 중앙선(X)으로 향하여 눌려져서, 고정되어 있다. 가이드블럭(31, 31)은 도 4A)의 정면도에서는 L자형상이고, 가이드블럭(31, 31)의 하부(31b)가 가이드면(31a)으로부터 떨어지는 수평방향으로 신장되어 있다. 하부(31b)의 상면에는, 기초프레임(34)에 도시하지 않은 볼트에 의해 고정된 슬라이드가이드(36)가, 접촉하고 있다. 도 3에 나타내는 테이퍼핀 (33, 33)을 빼내면 가이드블럭(31, 31)의 하부(31b)가 슬라이드가이드(36)를 따라서 슬라이딩하고, 가이드블럭(31, 31)은 수직 중앙선(X)으로부터 떨어지는 방향으로 이동가능하다. 따라서, 테이퍼핀(33, 33)을 빼내면, 한쌍의 하부형(21, 22)이 가이드블럭(31, 31)으로부터 떨어지고, 맞물림 수단(30)인 원호래크(25, 25)과 직선래크(35, 35)과의 맞물림이 빠지고, 한쌍의 하부형(21, 22)을 용이하게 떼어낼 수 있다.

한쌍의 하부형(21, 22)의 상부에서, 또한 홈(20a, 20a)의 연장선상의 끝부에는, 얹어놓은 두꺼운 파이프소재(111a)의 끝면에 접촉시키기 위한 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)를 삽입하는 구멍(20e, 20e)이, 각각 설치되어 있다. 구멍(20e, 20e)에는 나사가 설치되고, 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)는 회전시키는 것에서, 각각 길이방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 스토퍼(50)는, 제 1스토퍼 (51)와 제 2스토퍼(52)를 보유하고 있다. 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)의 각각의 한쪽의 끝면은, 평면형상의 끝면(51a, 52a)이다.

제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)의 각각의 길이(Ls1, Ls2)는, 각각의 평면형상의 끝면(51a, 52a)의 수직 중앙선(X)으로부터의 수평방향위치가, 각각 성형후의 두꺼운 엘보소재(111b)의 치수(LE1, LE2)에 따른 소정의 위치로 이루도록, 결정한다. 또한, 스토퍼(50)는 한쌍의 하부형(21, 22)에 상기 평면형상의 끝면(51a, 52a)과 동등한 끝면을 일체적으로 형성하여도 좋다.

기초프레임(34)의 기초플레이트(34a)의 하방에는, 지지플레이트(41)가 배치되어 있다. 지지플레이트(41)의 중앙부 상면에는 하부 지지부(42)가 그 하부의 나사에 의해 설치되고, 하부 지지부(42)는, 기초플레이트(34a)를 상하 슬라이딩가능하게 관통하여 기초플레이트(34a)의 상방으로 돌출하고 있다. 지지 플레이트(41)는 직사각형의 플레이트이고, 그 4모서리부에 지지 로드(43)가 각각 고정부착되어 있다. 4개의 지지 로드(43)는 각각, 기초플레이트(34a)를 상하 슬라이딩가능하게 관통하여 기초프레임(34a)의 상방으로 돌출하고, 또한 누름 금형 설치플레이트(11)의 직사각형의 플레이트부분의 4모서리부를 관통하고 있다.

누름 금형 설치플레이트(11)의 직사각형의 플레이트부분의 4모서리부에는 각각, 스프링통(44)이 배치되어 있다. 스프링통(44)의 상부 외주부에는 플랜지부 (44a)가 설치되고, 누름 금형 설치플레이트(11)의 직사각형의 플레이트부분의 4모서리부의 단차가 형성된 구멍(11a)에는 끼워넣어서, 낙하하지 않도록 되어 있다. 스프링통(44)의 하부에는, 스프링받침부(44b)가 설치되고, 지지 스프링(45)을 받고 있다.

지지 로드(43)는 스프링통(44)의 하부의 구멍을 상하 슬라이딩가능하게 관통하여 상부에 더블너트(43a)를 설치하고, 와셔(4b)를 통해서 지지 스프링(45)에 의해서 상방으로 힘이 가해져 있다. 지지 스프링(45)의 탄성지지력은, 한쌍의 하부형 (21, 2)과, 제 1스토퍼(51)와, 제 2스토퍼(52)와, 지지 플레이트(41)와, 하부 지지 (42)와, 4개의 지지 로드(43)와, 후술하는 두꺼운 파이프소재(111a)를 맞춘 중량에 의한 하향의 힘에 저항하여, 지지부(42)를 상방으로 힘을 가하는 탄성지지력에 설정되어 있다. 도 3은 램(80)을 상방으로 끌어올린 상태이지만, 이 상태에서는, 지지 플레이트(41)는 스프링(45)의 힘에 의해서 상방으로 끌어올려지고, 기초플레이트의 하면(34a)에 접촉한 상태로 되어 있다. 또한, 이 상태에서는, 하부 지지부 (42)의 상부 모서리부(42a, 42a)가 한쌍의 하부형(21, 22)의 하면(20g, 20g)을 접촉하여, 한쌍의 하부형(21, 22)이 하방으로 내리도록 지지하고 있다.

도 1의 5-5단면도인 도 5에 나타내는 바와 같이, 누름 금형(12)의 양측에 배치된 측면 프레스장치(60, 60)는 각각, 측면형(61)과, 측면 가이드(62)와, 가이드커버(63)를 보유하고 있다. 측면형(61)은 측면가이드(67)의 전후측면에 설치된 측면 프레스구멍(67g)에 삽입되고 측면 프레스구멍(67g)의 나사부에 나사삽입된 플러그(65)에 의해 측면 가이드(67)로부터 빠져나오지 않도록 설치되어 있다. 측면 프레스구멍(67g)에는, 측면 스프링(66)이 측면 프레스구멍(67g)의 계단부(67h)와 측면형(61)의 플랜지부(61a)의 사이에서 압축되어서 삽입되고, 측면형(61)을 측면 가이드(67)의 외측방향으로 향하여 힘이 가해지고 있다.

측면 가이드(62)에는, 하방으로 향하여 측면 가이드(67)에 가깝게 되는 경사면(62a)이 설치되어 있다. 측면 가이드(62)는 도시하지 않은 볼트에 의해 측면 지지부(64)에 설치되어 있다. 측면 지지부(64)에는, 양측에 가이드 커버(63)가 도시하지 않은 볼트에 의해 설치되어 있다. 측면 지지부(64)는 기초프레임(34)에 도시하지 않은 볼트에 의해 설치되어 있다. 측면형(61)의 외측끝면(61b)은 상하방향의 경사면으로 되어 있고, 측면형(61)의 외측끝부에는 양측에 평면부(61c)가 설치되어 있다. 측면형(61)의 내측끝면(61d)은 후술하는 바와 같이, 파이프소재(111a)의 측면을 누르고, 파이프소재(111a)의 중앙부 양측에 스페너가 걸리는 평면부(111S, 111S)를 형성하는 것이 가능하도록, 수직의 평면으로 되어 있다.

측면 가이드(67)는 하방으로 향하여, 기초프레임(34)의 기초플레이트(34a)를 상하 슬라이딩가능하게 관통하고, 또한 지지 플레이트(41)를 상하 슬라이딩가능하게 관통하고 있다. 측면 가이드(67)는, 측면 가이드 플랜지부(67a)에 의해 지지 플레이트(41)의 하면에 걸리고, 위로 빠지지 않도록 되어 있다. 측면 가이드(67)는 하면으로부터 상방으로 향하여 스프링실(67b)을 보유하고, 내부에는 측면 스프링 (68)이 삽입되어 있다. 측면 스프링(68)은, 기초프레임(34)의 하부 기초플레이트 (34b)의 상면에 설치되고, 측면 가이드(67)를 상방으로 힘을 가하여 밀어 올리고 있다.

다음에, 두꺼운 파이프소재(111a)의 성형방법에 따라서, 실시형태의 작용을 설명한다.

우선, 도 6A에 나타내는 피성형재인 금속제의 두꺼운 파이프소재(111a)(이후, 파이프소재(111a)라 함)를, 길이방향으로 직각으로 소정의 길이(LE0)로 잘라낸다. 또한, 도 7a에 나타내는 바와 같이 램(80)을 상승단위치에 고정하고, 누름 금형(12)이 상승위치에 있는 상태에서 하부형(20)에 파이프소재(111a)를 얹어놓는다. 이 상태에서는, 하부형(21, 22)은 그 각각의 끝면(21g, 22g)이 수직 중앙선(X) 상에서 접촉하고, 원호래크(25, 25)과 직선래크(35, 35)는, 서로 맞물리고 있다. 또한, 하부 지지부(42)의 상부 모서리부(42a, 42a)가 한쌍의 하부형(21, 22)의 하면(20g, 20g)에 접촉하고, 한쌍의 하부형(21, 22)이 하방을 내려지지않도록 지지하고 있다.

이것에 의해, 한쌍의 하부형(21, 22)은 안정한 상태로 되어 있다. 따라서, 하부 금형(20)이 움직이지 않으므로, 파이프소재(111a)를 용이하게 세트할 수 있다. 또한, 누름 금형(12)의 앞끝부분은 하부 금형(20)의 상방에 있고, 누금 금형(12)의 선단부분과 하부 금형(20)과의 사이에는, 하부 금형(20)에 파이프소재 (111a)를 얹어놓기에 충분한 공간이 있다.

다음에, 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)를 회전하여 나사삽입하고, 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)의 평면형상의 끝면(51a, 52a)을 파이프소재(111a)의 양끝면과 접촉시키고, 파이프소재(111a)를 고정한다. 이 경우, 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)의 어느 한쪽이 미리 소정위치에 세트하여 두고, 타방을 회전시켜서 파이프소재(111a)를 고정하여도 좋다.

다음에 도 7b에 나타내는 바와 같이, 램(80)을 하강시켜서 누름 금형(12)을 하강시키면, 누름금형(12)의 돌기부(12b)는 파이프소재(111a)의 길이방향 중간부에 접촉한다. 또한, 한쌍의 하부형(21, 22)의 원호래크(25, 25)과 직선래크(35, 35)가 서로 맞물리면서, 한쌍의 하부형(21, 22)은 각각 역방향으로 수직 중앙선(X)에 가까와지도록, 중심(Ｏ1)을 중심으로하여 회전이동하고, 굽힘을 위한 누름을 개시한다. 한쌍의 하부형(21, 22)의 원호형상의 전동면(20C, 20C)은, 가이드블럭(31, 31)의 가이드면(31a, 31a)을 전동하고, 한쌍의 하부형(21, 22)의 각각으로부터의 힘을 받게 된다.

한쌍의 하부형(21, 22)의 원호래크(25, 25)의 원호래크부(25a)부의 피치반경 (RLp)의 중심과, 한쌍의 하부형(21, 22)의 전동면(20c, 20c)의 반경(R1a)의 중심 (Ｏ1)과는, 일치하고 있다. 이것에 의해, 한쌍의 하부형(21, 22)은 원호형상의 전동면(20c, 20c)이 가이드블럭(31, 31)의 가이드면(31a, 31a)을 따라서 접촉하면서 전동하고, 중심(Ｏ1)을 중심으로하여 부드럽게 회전이동할 수 있다. 중심(Ｏ1)은 수직 중앙선(X) 상을 하강한다.

또한, 도 7c에 나타내는 바와 같이 램(80)을 더욱 하강시켜서 누름 금형(12)을 하강하면, 이것에 연동하여, 원호래크(25, 25)과 직선래크(35, 35)가 서로 맞물리면서, 한쌍의 하부형(21, 22)은 각각 역받향으로 중심(Ｏ1)을 중심으로 한 원호을 따라서 회전이동한다. 또한, 한쌍의 하부형(21, 22)의 각각의 전동면(20c, 20c)은 가이드블럭(31, 31)의 가이드면(11a)을 따라서 접촉하면서 전동한다. 하면, 한쌍의 하부형(21, 22)은 각각 수직 중앙선(X) 상에 회전이동의 중심(Ｏ1)을 지지하도록 서로 마주대하여, 상면끼리가 이루는 상대각도가 작게 되도록 회전이동한다.

또한, 누름 금형(12)을 하강하면 도 7d에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 하부형 (21, 22)의 하면(20g, 20g)이 기초프레임(34)이 상면(34b)과 접촉한다. 하면, 누름금형(12)은 기초프레임(34)의 상면(34b)이 스토퍼로 되어서, 하강을 정지한다.

또한, 파이프소재(111a)의 중심선(Y)은, 굽힘 개시시에는 도 7b에 나타내는 바와 같이, 회전이동의 중심(Ｏ1)을 통과하고 있다. 중심선(Y)은, 굽힘이 진행하면 도 7d에 나타내는 바와 같이 회전이동의 중심(Ｏ1)을 경계로 하여, 중심 (Ｏ1) 근방에서 미소한 반경(R0), 예컨대, 반경 12mm의 곡선(S)으로 되어서 구부려져 가고, 중심선(Y1)에 연결되고, 굽힘 각도가 직각에 가까와져 가고, 이 때, 중심선(Y)과 중심선(Y1)과는, 그 교점을 중심(Ｏ1)으로 하여 중심선(Y)과 중심선(Y1)과의 협각이 작게 되도록 회전이동하여 간다.

파이프소재(111a)는, 굽힘가공에 의해 누름 금형(12)에 의해서 눌려져서 찌그러지면, 중심선(Y) 및 중심선(Y1)보다도 상측에 있는 파이프소재(111a)의 길이방향 중앙부의 두께가 압축되고, 중심선(Y) 및 중심선(Y1)보다도 하측에 있는 파이프소재(111a)의 길이방향의 두께가 인장된다. 그 때문에, 압축측의 두께는, 중심선 (Y) 및 중심선(Y1)보다 하측의 인장측으로 이동하도록 하지만, 하부 금형(20)의 단면 원호형상의 홈(20a, 20a)이 있기 때문에 구속되어서 행하고 장소가 없게 되며, 파이프소재(111a)의 길이방향으로 이동하도록 한다.

그러면, 파이프소재(111a)는 길이방향을 신장하도록 되지만, 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)의 평면형상의 끝면(51a, 52a)이 파이프소재(111a)의 양끝면의 스토퍼로서 작용하고, 파이프소재(111a)의 두께의 이동을 제한한다.

따라서, 도 7d에 나타내는 바와 같이, 파이프소재(111a)는, 그 중심선이 중심선(Y)으로부터 곡선(S)으로 되고 또한 중심선(Y1)으로 되도록, 굽힘가공된다. 그 결과, 파이프소재(111a)의 그 중심선은, 도 6B에 나타내는 바와 같이, 중심선(Y)으로부터, 중심선(Y)와 중심선(Y1)의 교점(ＯE1) 근방에서 반경(R0)의 곡선(S)으로 되고, 또한 중심선(Y1)에 연결된다. 이것에 의해, 소정의 굽힘 각도(α)를 가지고, 또한 양끝면으로부터 교점(ＯE1)까지의 길이가 소정 길이의 (LE1, LE2)로 되는, 두꺼운 파이프소재(111a)에 성형가공된다. 또한, 굽힘가공 시에는, 중심선(Y)과 중심선(Y1)과의 교점(ＯE1)은, 회전이동의 중심(Ｏ1)과 일치하고 있다. 결국, 파이프소재(111a)는, 제 1스토퍼(51)과 제 2스토퍼(52)에 의해 정하는 치수에, 정확하게 성형되게 된다.

누름 금형(12)이 하강하면, 측면 프레스장치(60)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 측면형(61)의 앞끝이 누름 금형(12)에 의해 하방으로 눌려지고, 측면형(61)의 외측끝면(61b)이 측면형(61)의 측면 가이드(62)의 경사면(62a)에 접촉하여 내측방향으로 눌려진다. 하면 측면형(61)의 끝면(61a)이 파이프소재(111a)의 측면을 누르는 것이므로, 파이프소재(111a)의 중앙부 양측에 스페너가 걸리는 평면부(111S, 111S)를 형성하는 것이 가능하다. 측면형(61)의 외측끝부의 양측의 평면부(61c)가, 측면 지지부(64)의 양측에 설치된 가이드커버(63)에 닿는 것이므로, 측면형(61)은 회전함이 없이 슬라이딩하면서 하강한다.

다음에, 스토퍼(50)의 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)를 회전하여 느슨하게 하고, 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)의 평면형상의 끝면(51a, 52a)을 파이프소재(111a)의 양끝면으로부터 떨어뜨린다. 이 경우, 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼 (52) 중 어느 한쪽을 느슨하게 하여도 좋다.

다음에, 램(80)을 상승시켜고 누름 금형(12)을 상승하여 도 7e에 나타내는상태로 한다. 이 상태에서는 누름 금형(12)이 상승하고, 이것에 연동하여 하부 지지부(42)가 한쌍의 하부형(21, 22)의 하면(20g, 20g)에 접촉하여, 한쌍의 하부형 (21, 22)을 하방으로 눌러 올린다. 또한, 하부 지지부(42)의 상부 각부(42a, 42a)가 한쌍의 하부형(21, 22)의 하면(20g, 20g)에 접촉하여, 한쌍의 하부형(21, 22)이 하방으로 내려지지 않도록 지지하고, 이것에 의해 한쌍의 하부형(21, 22)은 안정한 상태로 된다. 다음에, 성형후의 두꺼운 엘보소재(111b)를, 잘라낸다.

따라서, 두꺼운 파이프소재(111a)는, 누름 금형(12)과, 한쌍의 하부형(21, 22)과, 제 1스토퍼(51)와, 제 2스토퍼(52)에 의해 구속되고 성형되는 것이므로, 소정의 치수 및 형상의 두꺼운 엘보소재(111b)에 정확하게 성형가능하다. 또한, 파이프소재(111a)는, 가열처리를 실시한 후에, 하부 금형(20)에 얹어놓고서 굽힘가공을 행하여도 좋다.

또한, 굽힘가공시, 파이프소재(111a)의 중심선(Y)과 중심선(Y1)의 교점은, 하부 금형(20)의 한쌍의 하부형(21, 22)의 회전이동 중심으로 되는 중심(Ｏ1) 상에 있다. 따라서, 한쌍의 하부형(21, 22)과, 파이프소재(111a)의 중심선(Y) 및 중심선 (Y1) 상에서의 길이방향과의 상대위치는, 한쌍의 하부형(21, 22)이 회전이동하여도 변화하지 않는다. 요컨대, 한쌍의 하부형(21, 22)이 회전이동할 때에, 누름금형 (12)의 누름력에 의해, 파이프소재(111a)는 한쌍의 하부형(21, 22)에 눌려 붙는다. 이것에 의해, 파이프소재(111a)와 한쌍의 하부형(21, 22)과의 사이에 마찰력이 작용하고, 그 마찰력은 파이프소재(111a)의 양끝면 위치와 중심(Ｏ1)과의 거리가 변화하지 않도록 작용한다.

따라서, 파이프소재(111a)의 양끝면은, 중심(Ｏ1)에 대해서 상기 마찰력의 범위에서 구속되는 것이므로, 굽힘가공에 의해서 생기는 굽힘개시시와 굽힘가공종료시에서의 파이프소재의 치수변화가 적다. 이것에 의해, 스토퍼(50)인 제 1스토퍼 (51)와 제 2스토퍼(52)를 설정하지 않아도, 중심선(Y)과 중심선(Y1)의 교점(ＯE1)으로부터 양끝면까지 각각의 소정의 길이(LE1, LE2)의 치수 불규칙이 적은 두꺼운 엘보소재(111b)가, 성형가능하다.

누름 금형(12)의 하강 스트로크를 조정하기 때문에, 파이프소재(111a)의 굽힘각도(α)를 임의로 설정하는 것도 가능하다. 따라서, 직각의 두꺼운 파이프소재 (111b)뿐만 아니라, 예컨대 굽힘각도(α)가 45도 또는 60도의 두꺼운 엘보소재 (111b)를 제조할 수 있고, 1종류의 금형으로 많은 종류의 두꺼운 엘보소재(111b)가 제조가능하다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 기초프레임(34)에, 상면(34Sj)이 경사한 구힘 각도 설정용 굽힘각도 설정 스토퍼(34S, 34S)를 설정하여도 좋다. 이것에 의해, 누름금형(12)을 하강하면, 한쌍의 하부형(21, 22)의 하면(20g, 20g)이 굽힘각도 설정스토퍼(34S, 34S)의 상면(34S, 34S)과 접촉한다. 하면, 누름금형(12)은 굽힘각도 설정스토퍼(34S, 34S)가 스토퍼로 되어서, 하강을 정지한다. 굽힘각도 설정스토퍼(34S, 34S)를 굽힘각도에 따라서 복수 종류 준비하여 두고, 교환하면, 파이프소재(111a)의 굽힘각도(α)를 소정의 굽힘각도로 설정하는 것도 가능하다.

길이(Ls1, Ls2)를 각각 다른 복수의 제 1스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)를 적당하게 선택하여 사용하는 것이므로, 두꺼운 엘보소재(111b)의 소정의 길이(LE1,LE2)의 치수를 임의로 설정하는 것도 가능하다. 따라서, 제 1스토퍼(51) 또는 제 2스토퍼(52)를 교환하는 것만으로, 1종류의 금형에 의해 많은 종류의 두꺼운 엘보소재(111b)가 제조가능하다.

본 발명의 두꺼운 굽은 관의 제조장치 및 제조방법에 의한 구체예로서, 재질이 고탄소강으로, 직경 20mm, 두께 7mm의 두꺼운 파이프재를, 길이 60mm로 잘라내고, 파이프소재(111a)로서 사용하였다. 파이프소재(111a)의 굽힘부를 약 섭씨 1000도로 열처리 후, 굽힘 각도 90도로 굽힘가공을 행하였다. 그 결과, 내경부의 찌그러짐이 거의 없고, 소정의 길이(LE1)가 35mm, LE2가 25mm로 되는 정확한 치수로, 양호하게 성형된 두꺼운 엘보소재(111b)가 얻어졌다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 두꺼운 굽은 관의 제조장치는, 맞물림 수단(30)인 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)를 동시에, 플레이트를 가공하면 좋으므로, 가공량이 적게 끝나고, 제조장치의 제작비용이 낮게 된다. 또한, 본 제조장치에 의한 두꺼운 굽은 관의 제조방법이면, 두꺼운 굽은 관의 두꺼운 엘보소재 (111b)의 제조비용이 낮게 된다. 또한, 플레이트형상의 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)를, 하부형(21, 22)이나 가이드블럭(31, 31)에 설치하면 좋으므로, 제조가 간단하게 된다. 또한, 플레이트형상의 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)는 중량이 작게 되므로, 취급도 편리하다. 또한, 원호래크(25, 25), 직선래크(35, 35)는, 톱니바퀴가 맞물리므로, 슬라이딩부분이 없고 마모하거나, 눌러붙는 일이 적고, 내구성이 높다. 요컨대, 본 발명의 두꺼운 굽은 관의 제조장치는, 간단한 제조로 제작비용이 낮고, 내구성이 있으며, 또한, 두꺼운 파이프재를 이용하여 치수정밀도가 높은 배관용 엘보소재를 제조할 수 있다.

또한, 누름 금형(12)과 하부 금형(20)을 하부 금형의 스토퍼(50)에 의해 설정된 길이로 되도록, 파이프소재(111a)를 구속하여 굽힘가공을 행하는 것이므로, 정확한 치수의 두꺼운 엘보소재(111b)가 성형가능하다. 그 결과, 두꺼운 파이프를 잘라서 엘보용 소재로 할 수 있으므로, 단조한 소재를 준비할 필요도 없다. 또한, 두꺼운 파이프를 사용할 수 있으므로, 유체로를 형성하기 위한 가느다란 구멍뚫기가공는 불필요하게 되고, 또한 종래 행하여져 온 드릴구멍의 교차부의 버제거도 불필요하게 된다. 또한, 외형이 둥근 두꺼운 파이프이므로, 나사가공의 절삭값도 적게 된다. 따라서, 전용 드릴이 불필요하게 되고, 드릴가공 및 버제거가공이 불필요하게 되고, 나사가공의 절삭량이 적기 때문에, 대폭적인 가공시간의 단축, 공구비용의 저감, 재료의 수율의 개선이 가능하게 된다.

성형된 두꺼운 엘보소재(111b)의 구멍이 종래와 같은 교차한 드릴구멍이 아니고 윤활하게 구부린 구멍이므로, 엘보를 통하는 유체의 압력손실도 저감할 수 있다. 또한, 누름 금형(12)의 하강 스트로크를 조정함으로써, 굽힘 각도(α)가 임의로 설정가능하므로, 굽힘 각도(α)가 다른 많은 종류의 두꺼운 엘보소재(111b)가 제조가능하다. 하부 금형(20)의 한쌍의 하부형(21, 22)은 하부 지지부(42)에 의해 안정하여 지지되어 있으므로, 하부형(21, 22)이 움직이지 않고, 두꺼운 파이프소재(111a)를 세트하기 쉽다. 또한, 두꺼운 엘보소재(111b)를 잘라내기 쉬우므로, 효율좋게 두꺼운 엘보소재(111b)가 제조가능하다.

파이프소재(111a)는, 제 2스토퍼(51)와 제 2스토퍼(52)로 정하는 치수의 두꺼운 엘보소재(111b)에, 정확하게 성형가공된다. 또한, 제 1스토퍼(51)와, 제 2스토퍼(52)를 길이가 다른 것에 교환하는 것이므로, 1종류의 금형으로 다른 치수의 많은 종류의 두꺼운 엘보소재(111b)가 제조가능하다.

측면 프레스장치(60)의 측면형(61)의 끝면(61a)이 파이프소재(111A)의 측면을 누르는 것이므로, 파이프소재(111a)의 중앙부 양측에 스페너가 걸리는 평면부(111S, 111S)를 형성하는 것도 가능하다. 따라서, 필요에 따라서, 스페너를 확실하게 평면부(111S, 111S)에 걸어서 조립할 수 있으므로, 조립성을 더욱 향상시킨 두꺼운 엘보소재(111b)를 제조할 수 있다.

Claims

누름 금형(12)과 하부 금형(20)을 구비하는 두꺼운 굽은 관의 제조장치에 있어서,

상기 하부 금형(20)은, 맞물림 수단(30)을 보유하는 한쌍의 하부형(21, 22)을 구비하고,

한쌍의 상기 하부형(21, 22)은, 상기 누름 금형(12)의 하강에 연동하여, 상기 맞물림 수단(30)에 의해 서로 마주보며 회전이동가능한 것을 특징으로 하는 두꺼운 굽은 관의 제조장치.
제 1항에 있어서, 피성형재의 측면을 누르는 측면 프레스장치(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 굽은 관의 제조장치
제 1항에 있어서, 한쌍의 상기 하부형(21, 22)에, 피성형재의 길이방향 양끝면에 접촉하는 스토퍼(50)를 설치하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 굽은 관의 제조장치.
제 3항에 있어서, 상기 피성형재의 측면을 누르는 측면 프레스장치(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 굽은 관의 제조장치.
두꺼운 굽은 관의 제조방법에 있어서,

맞물림 수단(30)을 보유하는 한쌍의 하부형(21, 22)을 구비하는 하부 금형(20)에, 소정 길이의 금속제 두꺼운 파이프소재(111a)를 얹어놓고,

누름 금형(12)을 하강시켜서, 상기 금속제 두꺼운 파이프소재(111a)의 길이방향 중간부를 누름으로써, 한쌍의 상기 하부형(21, 22)이 상기 맞물림 수단(30)에 의해서 서로 마주보며 회전이동하고, 소정의 치수의 두꺼운 엘보소재(111b)를 성형하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 굽은 관의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 금속제 두꺼운 파이프소재(111a)의 길이방향 중간부를 누를 때, 한쌍의 상기 하부형(21, 22)에 구비되는 스토퍼(50)를 상기 금속제 두꺼운 파이프소재(111a)의 길이방향 양끝면에 접촉시켜서, 상기 금속제 두꺼운 파이프소재(111a)의 길이방향 양끝면을 구속하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 굽은 관의 제조방법.