KR20020080365A - 강관 굴곡가공장치 및 방법 - Google Patents

강관 굴곡가공장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 장치를 시공공장에 반입하여 사용할 수 있도록 소형, 경량으로 하는 것이 가능하고, 굴곡가공에 의한 두께 감소를 억제할 수 있을 뿐 아니라 소망하는 굴곡반경을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
이와 같은 목적은, 강관의 주위를 그 축선을 중심으로 하여 환상으로 가열하는 가열수단과, 상기 환상 가열부를 사이에 두고 그 양측 힘의 작용점에 인장력을 부여하는 인장력부여수단과, 상기 인장력을 가변하는 인장가변수단과, 상기 가열부와 강관을 강관의 축선방향으로 상기 가열수단에 대하여 상대 이동시키는 이동수단과, 상기 상대 이동속도를 제어하는 이동속도제어수단으로 이루어지는 강관 굴곡가공장치에 의해서 달성된다.

Description

강관 굴곡가공장치 및 방법{Steel Pipe Bending Apparatus And Method}
도10은 종래예의 강관 굴곡가공장치를 나타낸다. 이 장치를 사용하는 강관의 굴곡가공은 다음의 요령으로 행해지고 있다.
(1)도10에 도시한 바와 같이, 구부리고자 하는 강관(51)을 1쌍의 서포트롤러(52)위에 두고, 푸셔(54)측의 후단부를 테일스토크(53)로 잡는다. 강관(51)의 전단부를 피벗(55)을 중심으로 하여 선회하는 선회암(56)의 암클램프(57)로 잡는다.
(2)가열장치(62)에 의해 가열코일(60)에 통전한다. 이어서, 도11과 같이, 강관(51)을 좌우 한 쌍의 가이드롤러(58,59)로 안내하면서, 푸셔(54)로 그 축선방향으로 눌러, 가열코일(60)방향으로 전진시켜, 동 코일(60)의 가운데를 통과시킨다.
이와 같이 하면, 전진하는 강관(51)은 가열코일(60)으로부터의 유도전류에 의해 차례차례로 가열되어져 간다. 가열코일(60)은 환상이므로, 강관(51)의 주위는 그 축선을 중심축으로 하여 환상으로 가열된다.
이 가열부의 앞측은, 도12에 도시한 바와 같이, 가열코일(60)의 환상유로(60a)에 환상으로 배열하여 설치한 다수의 구멍(h)에서 분출하는냉각수(62)에 의해 강관(51)의 전단측으로부터 순차적으로 냉각되어 환상의 냉각부(c)로 되므로, 강관(55)의 실질적인 가열부는, 축선을 중심축으로 하는 폭(W)의 환상의 국부가열부(t)로 된다. 국부가열부(t)는, 강관(1)의 전진에 따라, 그 후단부측으로 이동한다.
환상의 국부가열부(t)는 재결정온도 이상의 온도이다. 이 온도는, 탄소강 강관의 예로 말하면, 축선방향 폭(W)의 가열대는 760℃~900℃의 온도에서 유지된다.
강관(51)이 푸셔(54)로 눌려져 전진해가면, 강관(51)의 전단부는 선회암(56)의 암클램프(57)에 의해 고정되어 있으므로, 강관(1)은 국부가열부(t)에서 연속적으로 휘어져 간다.
그러나, 종래의 강관 굴곡가공장치에는 다음과 같은 문제점이 있다.
(1) 강관의 굴곡 모멘트에 저항하기 위해 장치의 강성을 크게 하므로, 또, 선회암으로 강관에 제동을 부여하기 위해 장치의 강성을 크게 하므로, 장치가 대형화되어 무거워진다. 이 때문에, 종래의 장치는 가반성이 떨어져, 가공현장에서 멀리 떨어진 관 굴곡공장에 설치하여 그곳에서 각 현장에서 사용하는 강관의 굴곡가공을 집중적으로 행하지 않으면 안되었다. 그 때문에 다음과 같은 문제가 있었다.
①굴곡하고자 하는 강관을 관 굴곡공장으로 수송하여, 굴곡가공을 행하고 나서 시공현장으로 트럭 또는 배로 수송하지 않으면 안된다. 그러나, 굴곡강관은 부피가 커지기 때문에, 수송효율이 나빠져 수송비가 늘어난다.
②플랜트건설현장, 파이프라인 부설현장 등의 시공현장에서는 배관설계의 변경이나 추가공사가 발생하지만, 상기의 변화에 신속하게 대응하는 것이 곤란하다.
(2)강관을 굴곡가공할 때, 종래 기술에서는, 강관의 전진에 선회암으로 제동을 걸음으로써 강관에 축선방향의 압축력이 가해지므로, 어느 정도까지 두께 감소를 억제할 수 있지만, 충분하다고는 할 수는 없다. 이 때문에, 일반적으로는 굴곡가공용 강관으로서 접속하는 상대의 직관(直管)보다도 두께가 한 순위 두꺼운 강관을 준비하여 이것에 굴곡가공을 실시하고 있다.
본 발명은 강관 굴곡가공장치 및 방법에 관한 것이다.
도1은 제1 실시예의 강관 굴곡가공장치의 일부 절결평면도이다.
도2는 제1 실시예의 강관 굴곡가공장치의 동작을 나타내는 일부절결평면도이다.
도3은 제2 실시예의 강관 굴곡가공장치의 일부절결평면도이다.
도4는 제2 실시예의 강관 굴곡가공장치의 동작을 나타내는 일부절결평면도이다.
도5는 제2 실시예의 강관 굴곡가공장치의 요부 평면도이다.
도6은 제3 실시예의 강관 굴곡가공장치의 일부절결평면도이다.
도7은 도6의 강관 굴곡가공장치의 변형예의 일부절결평면도이다.
도8은 제4 실시예의 강관 굴곡가공장치의 일부절결평면도이다.
도9는 제4 실시예의 강관 굴곡가공장치의 동작을 나타내는 일부절결평면도이다.
도10은 종래의 강관 굴곡가공장치의 일부절결평면도이다.
도11은 종래의 강관 굴곡가공장치의 동작을 나타내는 일부절결평면도이다.
도12는 도10에 있어서의 가열코일의 주요부 단면확대도로서, 강관의 축선을 따른 가열부 주변에서의 온도분포곡선을 나타낸다.
본 발명은, 그와 같은 기술적 배경하에 이루어진 것으로, 장치의 가반성(portability)이 뛰어나고, 또한 강관의 굴곡가공에 의한 두께감소를 충분히 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 굴곡 반경을 자유자재로 제어할 수 있는 강관 굴곡가공장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 제공하는 강관 굴곡가공장치는, 다음 (1) 및 (2)에 기재한 것이다.
(1)강관의 주위를 그 축선을 중심축으로 하여 환상으로 가열하는 가열수단과, 가열수단에 의한 환상가열부를 강관의 축선을 중심축으로 하여 환상으로 냉각하는 냉각수단과, 상기 환상 가열부를 사이에 두고 그 양측 힘의 작용점에 인장력을 부여하는 인장력부여수단과, 상기 인장력을 가변하는 인장력가변수단과, 상기 강관과 가열수단과 냉각수단을 강관의 축선방향으로 상대이동시키는 이동수단과, 상기 상대이동속도를 제어하는 이동속도제어수단으로 이루어지는 강관 굴곡가공장치(이하, '제1장치'라고 한다).
(2) 강관의 주위를 그 축선을 중심축으로 하여 환상으로 가열하는 가열수단과, 가열수단에 의한 환상가열부를 강관의 축선을 중심축으로 하여 환상으로 냉각하는 냉각수단과, 상기 환상 가열부를 사이에 두고 그 양측 힘의 작용점에 인장력을 부여하는 인장력부여수단과, 상기 인장력을 가변하는 인장력가변수단과, 상기 강관과 가열수단과 냉각수단을 강관의 축선방향으로 상대이동시키는 이동수단과, 상기 상대이동속도를 제어하는 이동속도제어수단과, 사전설정한 계획굴곡량을 기준으로 하여, 각 단계에 있어서의 실행굴곡량을 측정하는 굴곡량 측정수단으로 이루어지는 강관 굴곡가공장치(이하, '제2장치'라고 한다).
또, 본 발명이 제공하는 강관 굴곡가공방법은, 다음 (1) 및 (2)에 기재한 것이다.
(1) 강관의 주위에 그 축선을 중심축으로 하는 환상의 국부가열부를 형성하고, 이 국부가열부와 강관을 그 축선방향으로 상대이동시키면서, 강관의 편심축선상에 설정한, 상기 국부가열부를 사이에 두고 그 양측 힘의 작용점에 인장력을 부여함으로써 강관의 굴곡가공을 할 때에, 상기 인장력과, 상기 국부가열부와 강관의 상대이동속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 강관 굴곡가공방법(이하, '제1방법'이라 한다).
(2) 강관의 주위에 그 축선을 중심축으로 하는 환상의 국부가열부를 형성하고, 이 국부가열부와 강관을 그 축선방향으로 상대이동시키면서, 각 단계의 사전설정한 계획굴곡량을 기준으로 하여, 실제 굴곡가공을 했을 때의 상기 각 단계에 있어서의 실행굴곡량을 측정하여, 강관의 편심축선상에 설정하여, 상기 국부가열부를 사이에 두고 그 양측 힘의 작용점에 인장력을 부여함으로써 강관의 굴곡가공을 할때에, 계획굴곡량을 기준으로 한 실행굴곡량의 변위량에 따라, 상기 국부가열부와 강관의 상대이동속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 강관 굴곡가공방법(이하, '제2방법'이라 한다).
이하, 본 발명의 실시형태를 실시예에 따라서 설명한다.
(제1실시예)
도1은 제1실시예의 강관 굴곡가공장치의 일부 절결평면도, 도2는 동 장치의 동작을 나타내는 도이다. 제1 방법의 실시예는 도1 및 도2에 나타낸 강관 굴곡가공장치에 의해 실현된다.
도1에 있어서, 1은 강관으로, 그 전단부와 후단부에는, 각각 전부협압판(前部狹壓板)(2)과 후부협압판(3)이 장착되어 있다. T는 양 판(2,3) 사이에 인장력을 부여하는 인장력 부여장치이다. 이 장치(T)는, 체인(4)과 여기에 인장력을 부여하는 유압잭(5)으로 구성되어 있고, 체인(4)의 전단은 전부협압판(2)에 고정되고, 유압잭(5)에 부착된 체인의 후단은 후부협압판(3)에 고정되어 있다.
체인(4)의 전단과 후단은 강관(1)의 축선에 평행한 편심축선상에 있다. 상기 체인의 양단은, 유압잭(5)에 의해 체인(4)에 부여하는 인장력의 작용점이 된다.
전부협압판(2)에는, 강관(1)의 중량을 떠받쳐 수평한 바닥면상을 자유자재로 이동할 수 있는 자재차륜(6)이 부착되어 있다. 후부협압판(3)이 고정된 강관 이동장치(7)는, 보호지지대(8)에 부설된 레일(9) 위를 강관(1)의 축방향으로 이동한다. 10은, 강관(1)의 외주를 가열하기 위한 가열코일이며, 11은 그 가열장치이다. 동 코일(10)은 코일홀더(12)를 사이에 두고 지지대(13)에 고정된 가열장치(11)의 프레임에 지지되고 있다. 가열코일(10)의 세부구성은, 도12에서 나타내는 종래예의 것과 같은 구조와 기능을 가지고 있다.
강관이동장치(7)는 레일을 따라 전기적으로 구동되며, 이동속도는 강관 이동속도조절기(14)에 의해 강관이동속도표시기(15)를 보면서 수동으로 조절할 수 있다. 유압잭(5)에 의한 체인 인장력은, 인장력조절기(16)에 의해 인장력표시기(17)를 보면서 수동으로 조절할 수 있다.
유압잭에 의한 체인 인장력은, 체인 인장속도와 상관관계에 있으므로, 유압잭에 의한 체인 인장속도의 조절에 의해 조절할 수 있다.
본 실시예에서는, 유압잭에 의한 체인 인장속도의 조절은, 인장속도조절기(18)에 의해 인장속도표시기(19)를 보면서 수동으로 행한다.
체인(4)의 인장속도와, 국부가열부(t)와 강관(1)의 상대이동속도의 비는, 속도비조절기(20)에 의해 조절하고, 그 측정치는 속도비표시기(21)에 표시된다. 가열코일(10)에 의한 강관(1)의 가열온도와 냉각수(62)의 온도는 도시되지 않은 제어수단에 의해 제어된다.
다음으로, 상기 구성에 의거한 작용을 설명한다.
강관이동장치(7)를 구동하여 강관(1)을 전방으로 보내고, 유압잭(5)에 의해 체인(4)에 인장력을 가하면, 체인(4)의 양단은 강관(1)의 편심축선상에 있으므로, 강관(1)은, 그 편심축선방향의 압축력을 받으면서, 순차적으로 후방으로 이동하는 환상의 국부가열부(t)(도12참조)에 있어서 연속하여 휘어져 간다.
이 때, 체인(4)의 인장속도를 올리면(인장력을 크게 하면), 단위시간 당 굴곡량이 커지므로, 굴곡 반경을 작게 할 수 있다. 반대로, 체인(4)의 인장속도를 내리면(인장력을 작게 하면), 단위시간 당의 굴곡량이 작아지므로, 굴곡반경을 크게할 수 있다. 또, 강관이동장치(7)의 이동속도를 내리면, 같은 이유로 굴곡 반경을 작게 할 수 있다.
따라서, 지금, 체인(4)의 인장속도를 V1, 강관이동장치(7)의 이동속도를 V2로 하면, 양자의 비(V1/V2)의 값을 크게 하면 굴곡 반경은 작아지고, 작게 하면 굴곡반경은 커진다.
이와 같이, 실시예1에 있어서는, 강관(1)의 편심축선상에 설정한 두 힘의 작용점에 인장력을 부여함으로써 강관의 굴곡가공을 할 때에, 상기 인장속도(인장력)와, 상기 국부가열부와 강관의 인장력과 상대속도를 조절할 수 있으므로, 강관(1) 굴곡 반경을, 예를 들면 바닥에 그린 굴곡가공선을 기준으로 하여 제어할 수 있다.
이러한 굴곡과정은 각 표시기(15,17,19,21)에 표시되는 측정치에 따라 적어도 하나의 조절기(14,16,18,20)를 수동으로 조절함으로써 실시간으로 연속적 또는 단속적으로 수행하는 것이 가능하다.
또, 실시예1에 있어서는, 강관의 굴곡가공을 할 때에, 강관의 편심축선상에 설정한 두 힘의 작용점의 사이에 인장력을 부여하고, 강관을 길이방향으로 압축하므로, 강관의 굴곡가공에 의한 두께 감소를 억제할 수 있다.
또한, 실시예1에 있어서는, 인장력부여장치로 강관을 구부릴 수 있으므로, 강관의 굴곡가공장치 전체가 소형으로 또한 경량으로 된다. 종래예의 푸셔(압압력 부여수단)나 선회암처럼, 큰 굴곡모멘트에 저항하는 필요에서 장치를 대형으로 하여 중량을 무겁게 할 필요가 없다. 이로 인해, 강관 굴곡가공장치의 시공현장으로의 운반과 설치가 용이해진다.
(제2실시예)
도3 및 도4는 제2실시예를 나타낸다. 제2방법의 실시예는 이 제2실시예의 강관 굴곡가공장치에 의해 실현된다.
실시예2의 강관 굴곡장치는, 제1실시예의 거기에, 강관(1)의 굴곡가공에 수반하여 선회하고, 또 그때의 각 선회각(θ)에 따른 신속자재한 로드어셈블리나 아암의 신축에 의해 강관(1)의 굴곡량(이하, '실행굴곡량'이라 한다)을 측정하는 굴곡량측정기(이하, '스케일'이라고 한다)(S)와, 굴곡량표시기(23)와, 스케일(S)의 선회각측정기(24)와, 스케일(S)의 선회각표시기(25)를 부가한 것이다.
그 외 구성은, 도1에 나타내는 제1실시예와 같다. 따라서, 도3 및 도4에 있어서, 도1과 동일한 부분 또는 여기에 상당하는 부분에는, 동 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
상기 스케일(S)은, 실린더(22a)에 로드(22b)를 출납가능하게 조립하여 신축가능하게 구성한 것이다. 로드(22b)의 자유단부는 강관(1)의 전단부의 외주에 고정된 환상의 금구(26)에, 회동축(B)에 있어서 상대회동 가능하게 부착되고, 실린더(22a)의 기부는, 가열장치(11)의 프레임에, 회동축(A)에 있어서 상대 회동 가능하게 부착되어 있다.
스케일(S)은, 강관(1)의 굴곡가공에 수반하여, 회동축A를 선회중심점으로 하여 일정한 길이를 유지하면서, 또는 신축하면서 선회하고, 회동축B는 그 때의 선회점이 된다.
C1은 바닥면과 평행한 수평면상에 있어서 강관(1)의 축선(C2)과 직교하는 가열코일(10)의 직경방향의 중심선이다. 선회중심점(A)은, 이 중심선(C1)의 연장선상에 배치되어 있다. 도3에 있어서의 축선(C2)과 중심선(C1)의 교점(D)은, 강관(1)이 굴곡가공을 하는 경우의 굴곡가공 개시점이다.
굴곡가공을 개시하기 전에는, 스케일(S)은 도3에 나타내는 바와 같이, 중심선(C1)에서 전방으로 각도(α)만큼 선회한 위치(이하, '초기위치'라고 한다)에 설정되며, 그 때의 스케일(S)의 선회점(B)은, 상기 교점(D)보다 전방에 위치하고, 또 축선(C2)상에 설정되어 있다. 각도(α)는, 본 실시예에서는 20도이다.
상술한 '실행굴곡량'은, 초기 위치에 있는 스케일(S)의 길이를 제로로 하여 또, 동 위치에 있는 스케일(S)이 선회를 개시한 때의, 각 선회각(θ)에 있어서의 스케일(S)의 신축에 의한 길이의 증감으로 나타난다.
이 증감은, 굴곡량표시기(23)에 표시된다. 또, 이 때의 스케일(S)의 선회각(θ)은, 선회각측정기(24)가 측정하여, 선회각표시기(25)에 측정된 선회각(θ)이 표시된다.
제2실시예의 강관 굴곡가공장치는, 상술한 바와 같은 구성으로 되어 있으므로, 예를 들면, 스케일(S)의 선회중심점(A)을 중심으로 하여, 여기서 강관(1)의 교점(D)까지의 거리를 굴곡반경(R)으로 하는, 강관(1)의 90도 굴곡가공은 다음의 요령으로 행한다.
(1)구부리고자 하는 강관(1)의 굴곡반경(R)을, 스케일(S)의 선회각(θ)과 각 선회각도(θ)에서의 스케일(S)의 길이와의 관계로, 예를 들면, 표1과 같이 설정하여, 이것을 굴곡가공의 계획표로서 둔다.
표1에서 말하는 선회각(θ)에 있어서의 스케일(S)의 길이는, 강관(1)의 계획굴곡량으로, 초기위치에 있는 스케일(S)의 길이를 제로로 했을 때의 각 선회각(1°~ 90°)에 있어서의 스케일(S)의 길이의 증감을 mm단위로 나타낸 것이다.
선회각(θ) 계획굴곡량(mm)
0° 0
1° 0
2° 0
3° 0
4° 0
5° 0
· ·
· ·
90° 0
(2) 제1실시예와 같은 요령으로, 강관이동장치(7)를 구동하여 강관(1)을 전방에 보내고, 계획표를 보면서 유압잭(5)에 의해 체인(4)에 인장력을 가하여 강관(1)을 차례차례 단계적으로 구부린다.
이와 같이 하면, 강관(1)은, 도4에 도시한 바와 같이 그 편심축선방향으로 압축력을 받으면서, 순차적으로 뒤쪽으로 이동하는 국부가열부(t)(도12)에서 연속적으로 휘어져 간다.
(3)이 굴곡가공의 과정에 있어서, 굴곡량표시기(23)에 나타난 '실행굴곡량'이, 예를 들어 표2에 나타나는 수치이면, 이것에 의거하여, 상술한 유압잭(5)의 인장속도(V1)와 강관이동장치(7)의 이동속도(V2)를 제어하여, '실행굴곡량'과 '계획굴곡량'이 일치하도록 한다. 이러한 제어는 표시기(23)를 보고 수동으로 할 수도 있고, 스케일(S)과 조절기(14,16,18,20) 사이에 연결되어 스케일에서 출력되는 실행굴곡량을 표시하는 신호에 따라 상기 조절기를 작동시키기 위하여 계획굴곡량의 저장 및/또는 입력수단을 포함하는 CPU를 사용하는 자동화방식으로도 수행할 수 있다.
선회각(θ) 계획굴곡량(mm) 실행굴곡량(mm)
0° 0 0
1° 0 +1
2° 0 -1
3° 0 +1
4° 0 -1
5° 0 +1
· · ·
· · ·
90° 0 0
예를 들어, 실행굴곡량이 '+1'이면 굴곡부족이므로, 상기 인장속도(V1)를 빠르게 하던지, 이동속도(V2)를 느리게 하던지, 양자의 비(V1/V2)의 값을 크게 하던지, 어느 한쪽 방법을 취한다. 반대로, '-1'이면, 굴곡과잉이므로, 상기와는 반대 제어를 실행한다.
도3 및 도4의 굴곡가공에서는, 강관(1)의 굴곡반경(R)의 중심을, 스케일(S)의 선회중심점(A)으로 한 예이다. 그러나, 강관(1)의 굴곡반경은, 그 중심을 도5와 같이, 스케일(S)의 선회중심점(A)에서 떨어진 가공코일(10)의 중심선(C1)상에 있는 E점에 설정함으로써, 큰 굴곡반경(R1)으로 할 수도 있다.
굴곡반경(R1)으로 강관(1)의 굴곡가공을 할 경우, 계획표는, 예를 들면 표3과 같이 작성된다. 이 계획표는, 선회중심점(A)부터 굴곡가공개시점(D)까지의 거리를 200mm로 하고, 굴곡반경(R1)을 500mm로 설정하여 굴곡가공할 때의 표이다. 선회각(θ)이 90도까지 점차 증가함에 따라 계획굴곡량은 증가하게 된다.
선회각(θ) 계획굴곡량(mm)
0° +0
10° +9.8
20° +24.4
30° +44.3
40° +70.5
50° +103.9
60° +145.0
70° +193.7
80° +249.2
90° +309.1
도시하지는 않지만, 강관(1)의 굴곡반경의 중심은, 선회중심점(A)에서 떨어진 중심선(C1) 위의 점으로, 가열코일(10)측에 설정할 수도 있다. 또, 강관의 굴곡개시부분과 굴곡종료부분에 있어서, 굴곡반경을 점차적으로 증감함으로써, 동 부분의 전후에 있어서의 두께의 변화를 완만히 할 수 있다.
실제의 굴곡가공의 요령은, 상술한 바와 마찬가지이다.
(제3실시예)
도6은 본 발명의 제3실시예에 따는 장치를 나타낸다. 제2방법의 실시예는, 이 제3실시예의 강관 굴곡가공장치에 의해 실현된다.
상술한 제2실시예의 강관 굴곡장치는, 가열코일(10)을 고정하여, 강관(1)을 이동시키는 구성으로 되어 있다. 이에 대해, 제3실시예의 강관 굴곡가공장치는, 강관(1)을 고정하여, 가열코일(10)을 강관(1)을 따라 이동시키는 구성으로 되어 있다.
즉, 후부협압판(3)은 보호지지대(27)에 고정되고, 가열코일(10)은 코일이동장치(28)에서, 강관(1) 위를 이동하는 구성으로 되어 있다. 코일이동장치(28)의 이동속도는, 코일이동속도조절기(29)에 의해 코일이동속도표시기(30)를 보면서 조절할 수 있다. 그 외 구성은 실시예2의 그것과 실질적으로 같다. 강관(1)의 굴곡가공은 제2실시예와 같은 요령으로 실시할 수 있다.
상기 코일이동장치(28)는 강관(1)을 따라 이동하게 되어 있지만, 도7에 나타내는 코일이동장치(31)와 같이, 가열장치(11)에 롤러를 부착한 구성으로 하여, 보호지지대(32)상의 레일(33)을 따라 이동하도록 해도 된다. 이 경우, 코일이동장치(31)의 이동속도는, 코일이동속도조절기(34)에 의해 코일이동속도표시기(35)를 보면서 조절할 수 있다. 이와 같이 해도, 강관(1)의 굴곡가공은, 제2실시예와 같은 요령으로 실시할 수 있다.
(제4실시예)
도8 및 도9는, 본 발명의 제4실시예를 나타낸다. 제2방법 실시예는, 이 제4실시예의 강관 굴곡가공장치에 의해서 실현할 수 있다.
본 강관 굴곡가공장치는, 도3에 나타내는 제2실시예의 스케일(S)을 대신하여 신축가능한 스케일(S1)을 사용한 구조의 것이다. 그외 구성은 도3에 나타내는 제2실시예와 마찬가지이다.
이 스케일(S1)을 구성하는 로드(36)의 일단부는, 환상의 금구(26)에, 회전축(F)에 있어서, 상대회동가능하게 부착되고, 타단부는 실린더(37)에 삽입되어 있다. 실린더(37)의 일단부는, 보호지지대(38)에 고정한 레일(39)에 슬라이더(40)를 사이에 두고 이동가능하게 부착되어져 있다.
레일(39)은 강관(1)의 축선(C2)과 평행한 보호지지대(38)에 부착되어져 있으며, 스케일(S1)은 이 레일(39)에 가열코일(10)의 중심선(C1)과 평행하게 부착되어져 있다.
여기서 말하는 레일(39)은, 도9와 같이 강관(1)이 휘어진 때에 이동하는 스케일(S1)을 가이드하기 위한 것이지만, 동시에, 종래와 같은 위치검출수단을 사용함으로써 스케일(S1)의 이동거리를 측정하는 이동거리측정기의 역할도 한다.
제4실시예에 있어서의 '실행굴곡량'은, 도8에 도시한 바와 같이, 굴곡가공개시전의 스케일(S1)의 길이를 제로로 하고, 또 동 위치에 있는 스케일(S1)이 레일(39)을 따라 이동을 개시했을 때의, 각 이동거리(L)에 있어서의 스케일(S1)의 신축에 의한 길이의 증감으로 나타난다.
이 증감은, 굴곡량표시기(41)에 표시된다. 또, 이 때의 스케일(S1)의 이동거리(L)는, 거리측정기(레일)(39)가 측정하여, 이동거리표시기(42)에 표시된다.
제4실시예의 강관 굴곡가공장치는, 상술한 바와 같은 구성으로 되어 있으므로, 예를 들면, 중심선(C1)상의 중심점(A)을 중심으로 하여, 여기서부터 강관(1)의 굴곡가공개시점(D)까지의 거리를 굴곡반경(R2)으로 하는, 강관(1)의 90도 굴곡가공은 다음의 요령으로 행한다.
(1) 스케일(S1)의 이동거리(L)와 각 이동거리(L)에 있어서의 스케일(S1)의 길이와의 관계에서, 예를 들면 표4와 같이 설정하여, 이것을 굴곡가공계획표로서 둔다. 이 계획표는 굴곡반경(R2)을 500mm로 설정하여 굴곡가공할 경우의 표이다. 여기서 말하는 각 이동거리(L)에 있어서의 스케일(S1)의 길이는, 강관(1)의 굴곡가공개시전의 스케일(S1)의 길이를 제로로 했을 때의 강관(1)의 '계획굴곡량'을 mm단위로 나타낸 것이다.
이동거리L (mm) 계획굴곡량(mm)
0 0
33.6 15.7
64.0 37.0
90.2 63.7
111.5 93.6
127.2 127.2
136.8 163.0
140.0 200.0
136.8 237.0
127.2 272.8
(2)제1실시예와 같은 요령으로, 강관 이동장치(7)를 구동하여 강관(1)을 전방으로 보내어, 계획표를 보면서 유압잭(5)에 의해 체인(4)에 인장력을 가하여 강관(1)을 차례차례 단계적으로 구부린다. 이와 같이 하면, 강관(1)은 그 편심축선방향으로 압축력을 받으면서, 순차적으로 뒤쪽으로 이동하는 가열부(t)에서 연속적으로 휘어져 간다.
(3)이 굴곡가공의 과정에 있어서, 굴곡량표시기(41)에 나타난 '실행굴곡량'이, 예를 들어, 표5에 보이는 수치이면, 상술한 유압잭(5)의 인장속도(V1)와 강관이동장치(7)의 이동속도(V2)를 제어하여, '실행굴곡량'과 '계획굴곡량'이 일치하도록 한다.
이동거리L (mm) 계획굴곡량(mm) 실행굴곡량(mm) 변위량(mm)
0 0 0 0
33.6 15.7 17 +1.3
64.0 37.0 35 -2.0
90.2 63.2 65 +1.8
111.5 93.6 95 +1.4
127.2 127.2 125 -2.2
136.8 163.0 164 +1.0
140.0 200.0 198 -2.0
136.8 237.0 239 +2.0
127.2 272.8 273 +0.2
예를 들면, 변위량이 '+1.3'이면, 굴곡부족이므로, 상기 인장속도(V1)를 빠르게 하던지, 이동속도(V2)를 느리게 하던지, 양자의 비(V1/V2)의 값을 크게 하던지, 어느 한쪽 방법을 취한다. 반대로, '-2.0'이면, 굴곡과잉이므로, 상기와는 반대 제어를 실행한다.
또한, 상술한 제2~제4실시예에 있어서의 강관 굴곡가공스케쥴은, 제1실시예와 마찬가지로 미리 기록매체에 프로그램으로서 저장해 두고, 컴퓨터에 의해 굴곡공정을 조절하여 실행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 구성으로 하였으므로, 다음 효과를 가진다.
(1)장치가 소형, 경량화 되어, 가반성이 뛰어나므로, 장치를 시공현장에 반입하여 시공 진행에 들어맞는 강관이나 강봉과 같은 길이가 긴 금속재의 굴곡가공을 할 수 있다.
(2)인장력부여수단에 의해 강관에 길이방향의 압축력을 부여하므로, 강관의 굴곡가공에 의한 두께 감소를 억제할 수 있다.
(3)차례차례 단계적으로 강관의 굴곡량을 제어할 수 있으므로, 강관의 굴곡정밀도가 향상한다.

Claims (12)

  1. 중심축(C2)을 가지며 길이방향으로 긴 금속부재(1)의 주변부를 환상으로 가열하기 위한 가열수단(10,11,12) 및 상기 금속부재의 환상가열부를 굴곡가공시키기 위한 굴곡가공수단을 포함하는 금속부재의 굴곡가공장치에 있어서,
    상기 굴곡가공수단은,
    상기 금속부재의 환상가열부를 사이에 두고 상기 중심축에서 떨어져 있는 양측 힘의 작용점에 인장력을 부여하기 위한 인장력부여수단(2,3,4,5);
    상기 인장력을 제어하기 위한 제1제어수단(16,19,20)
    상기 금속부재와 상기 가열수단을 상기 중심축방향으로 상대이동시키기 위한 이동수단(7,28,31) 및;
    상기 상대이동속도를 제어하기 위한 제2제어수단(14,20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 금속부재의 환상가열부(t)를 냉각시키기 위한 냉각수단(60)을 상기 금속부재에 대하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1제어수단은 상기 금속부재 양측 힘의작용점에 가해지는 인장력을 측정하기 위한 인장력 측정수단과 상기 측정된 인장력을 실시간으로 표시하기 위한 인장력 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2제어수단은 상기 금속부재와 가열수단의 상대 이동속도를 측정하기 위한 수단과 상기 측정된 상대 이동속도를 실시간으로 표시하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인장력부여수단은 상기 금속부재의 양단에 부착된 제1부착구(2), 상기 금속부재의 타단에 부착된 제2부착구(3), 상기 제2부착구에 고정된 잭기구(5), 및 체인(4)을 포함하며, 상기 체인(4)의 일단은 상기 양측힘의 작용점 중의 한 곳에서 상기 제1부착구에 결합되고, 타단은 상기 양측 힘의 작용점의 다른곳에서 잭기구에 결합되며 상기 잭기구는 중심방향으로 상기 금속부재를 인장으로 하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 잭기구의 인장속도를 제어하기 위한 제3제어수단(18)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 굴곡가공중에, 적어도 하나의 상기 제1 및 제3제어수단이 실측굴곡반경에 따라 제어될 수 있도록 실시간으로 상기 금속부재의 굴곡부의 굴곡반경을 연속적 또는 단속적으로 측정하기 위한 측정수단(S)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 측정수단은, 상기 굴곡부의 실행굴곡량에 따라 신축함에 의해 상기 금속부재의 굴곡부에서의 실행굴곡량을 측정하는 신축로드어셈블리(22a,22b;36,37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 실행굴곡량을 계획굴곡량과 비교하여 그 변위량에 따라 적어도 하나의 상기 제1 및 제3제어수단이 제어되는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 금속부재는 강관인 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공장치.
  11. 길이가 긴 금속부재에 국부적 환상가열부를 형성하는 단계;
    상기 국부가열부를 상기 금속부재의 중심축방향으로 이동시키는 단계;
    상기 금속부재의 편심축을 따라 상기 가열부를 사이에 두고 그 양측 힘의 작용점에 인장력을 부여하는 단계 ; 및
    적어도 하나의 상기 인장력 및 상기 가열부의 이동속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어단계는, 굴곡가공중에 연속적 또는 단속적으로 얻어진 실측굴곡반경에 의해 수행되도록 상기 금속부재의 굴곡부의 굴곡반경을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부재의 굴곡가공방법.
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