KR200297720Y1 - 프레스를 이용한 대형 관 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 프레스를 이용한 대형 관 성형장치에 관한 것으로, 롤 벤딩기로 는 제작이 되지 않는 즉, 통상 70∼80mm 이상의 두꺼운 두께를 가지는 철판을 프레스로 성형하여 원형의 관을 제작하는 장치에 관한 것이다.

Description

프레스를 이용한 대형 관 성형장치{DEVICE OF MOLDING USING LARGE PIPE FOR PRESS}

본 고안은 프레스를 이용한 대형 관 성형장치에 관한 것으로, 롤 벤딩기로 는 제작이 되지 않는 즉, 통상 70∼80mm 이상의 두꺼운 두께를 가지는 철판을 프레스로 성형하여 원형의 관을 제작하는 장치에 관한 것이다.

통상 직경이 700mm 이상이고 두께가 80mm 이상인 대형의 관은 특수 플랜트, 대형 선박, 유정설비 등에 특수한 목적으로 사용되는데, 철판을 롤러로 벤딩시켜 원형의 관으로 제작하는 공지의 벤딩머신으로는 이러한 관을 제작하는 것은 거의 불가능하다. 다시 말해서, 두께 80mm이고 직경이 700mm인 관을 벤딩머신으로 제작하기 위해서는 롤러의 직경이 최소 600∼700mm 이상이 되어야 하기 때문에 완성된 관의 직경이 700mm가 되는 관은 제작할 수가 없는 것이다. 상기와 같이 벤딩머신의 롤러의 직경이 커질 수밖에 없는 이유는, 위와 같은 사양을 가지는 관을 벤딩롤러로 만들기 위해서는 벤딩롤러가 강도상 충분한 치수를 가져야 파손되지 않고 벤딩작용을 할 수 있는데, 벤딩롤러의 직경이 작으면 위와 같은 사양의 관을 제작코자 할 때 벤딩롤러가 파손되거나 휘어버려서 옳은 물건을 제작할 수가 없기 때문이고, 따라서 벤딩롤러의 직경이 커짐에 따라 위와 같은 사양의 관을 만들 수가 없는 것이다. 즉, 벤딩머신의 벤딩롤러의 직경이 커질수록 성형되는 관의 직경은 벤딩롤러의 직경에 비하여 2배 이상 커질 수밖에 없는 과학적인 근거에 의해 위와 같은 사양의 관은 벤딩머신으로는 제작할 수가 없는 것이다.

이에 원심주조법을 통해 제작되는 대형 직경의 주철관을 사용할 수 있으나 강도가 취약하고 내구성이 우수하지 못하여 큰 문제를 안고 있는 실정이다.

따라서 본 고안은, 대용량의 프레스를 이용하여 원형의 관을 정확하게 제작할 수 있는 장치를 제공코저 한다.

이를 위하여 본 고안은, 볼트에 의해 프레스 베드(1) 위에 고정된 채 위치 이동이 가능토록 하는 철판(12)의 윗면 일측에 용접으로 고정된 환봉(14)을 가지며 길이방향으로 20미터 이하의 길이를 가진 채 라운딩 되는 철판(500)을 하방에서 지지하는 2개 1조의 지지대(10)와, 프레스에 장치된 유압실린더(30)의 피스톤 로드(32)에 조립되며 하방에 용접으로 고정된 환봉(22)을 가지고 길이방향으로 20미터 이하의 길이를 가진 채 지지대(10) 위에 얹혀 있는 철판(500)을 단부부터 순차적으로 눌러서 라운딩이 되도록 하는 푸셔(20)와, 프레스 베드(1)에 볼트로 고정되고 안으로는 반원형 공간(48)이 형성되며 2미터 이하의 길이를 가지는 금속으로 된 하부 지그(46) 및 안으로 반원형 공간(44)이 형성되며 2미터 이하의 길이를 가진 채 프레스의 유압실린더(30)의 피스톤 로드(32)에 조립되어 상승과 하강 작용을 반복하면서 이미 프레스 성형을 통해 원형으로 제작된 관을 다져서 정확한 원형으로 교정시키기 위한 금속으로 된 상부 지그(42)로 된 교정장치(40)를 포함하여서 구성된 것을 특징으로 한다.

도1, 2는 본 고안의 지지대와 푸셔의 구성을 나타낸 참고도.

도3은 본 고안의 실시에 의해 제작된 프레스 성형된 관을 나타낸 참고도.

도4, 5는 본 고안의 교정기구를 통해 프레스 성형된 관을 원형으로 만드는 상태를 나타낸 참고도.

도6은 본 고안의 최종 과정을 거쳐 완성된 관을 나타낸 참고도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 프레스 베드 10: 지지대

20: 푸셔 40: 교정기구

이하 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 본 고안의 실시예에 있어서 완성된 관(200)의 직경이 700mm가 되는 관을 제작하는데 있어서 사용되는 철판(500)의 두께는 80mm인 것을 사용하였다. 이러한 사양의 관은 많이 사용되는 종류 중의 하나이다.

먼저, 철판(500)의 표면에 마킹을 하여야 하는데, 앞서 설명한 바와 같이 푸셔(20)를 사용하여 철판(500)을 휘도록 하여야 하기 때문에 푸셔의 환봉(22)의 저면 중앙 라인이 접촉되는 궤적을 표시하는 것이 중요하다. 만일 마킹을 하지 않고 작업을 하게 되면 일정한 간격으로 프레싱을 하지 못하기 때문에 불량이 발생될 소지가 높기 때문이다. 상기 마킹에 있어서, 상기의 사양을 가지는 관을 제작하기 위해서는 마킹선의 간격 즉, 푸셔의 환봉의 저면 중앙 라인이 접촉되는 간격은 50mm가 되도록 하는 것이 가장 바람직하기 때문에 50mm로 정하여 직선부(L)의 시작점인 "A" 지점까지 일정한 간격으로 마킹을 한다. 다음, 마킹이 안된 반대쪽에도 역시 동일한 간격으로 마킹을 하여 직선부(L)의 또 다른 시작점인 "B" 지점까지 일정한 간격으로 마킹을 한다. 이때 철판의 양쪽 단부는 푸셔를 통해 휘도록 할 수 없기 때문에 양쪽의 단부에도 직선부 (K, K1)가 존재할 수밖에 없는데 이 직선부 (K, K1)의 길이는 통상 철판 두께의 1.5배 정도이면 무난하다. 그리고 철판의 중앙에 존재하게 되는 직선부(L)의 길이는 500mm 정도가 되도록 하는 것이 무방하나 다소 가감될 수 있다. 상기에 있어서, 철판의 두께가 두꺼울수록 직선부 (K, K1) 및 직선부(L)의 길이가 증가되고 마킹의 간격도 증가가 되어야 하며, 철판의 두께가 얇을수록 그 반대가 된다.

한편, 철판 중앙의 직선부(L)의 존재 이유는, 푸셔(20)의 환봉(22)이 지지대(20) 까지 하강하면서 프레싱 작업을 행하기 때문에 철판의 좌측 부분이 라운딩이 되어 단부가 점점 상승되면 푸셔(20)에 접촉되고 따라서 그 이상은 작업을진행시킬 수가 없기 때문에 그 상태까지 철판을 프레싱 한 다음, 라운딩이 되지 않은 반대쪽의 평면 단부쪽부터 다시 라운딩 작업을 반복하여야 한다. 그러므로 철판의 양쪽 단부부터 라운딩 작업을 가하여 도3과 같이 프레스 성형된 관(100)을 제작할 수밖에 없는 것인데, 따라서 철판(500) 중앙에 프레싱이 되지 않은 직선부(L)가 존재하는 것은 당연한 이치이다. 그리고 상기 직선부(L)의 길이만큼 직선부 상측에는 개방부(L1)가 존재하게 되는데, 이는 위에서 설명한 바와 같이 푸셔(20)가 상승 및 하강 작업을 하는데 필요한 최소한의 간격이 있어야 하기 때문이다. 또한, 철판의 양 단부에 존재하는 직선부 (K, K1)는 지지대(10)의 환봉(14) 사이에 얹힌 채 프레싱 작업을 받을 수 없기 때문에 역시 존재할 수밖에 없다.

그리고 지지대(10)의 환봉(14) 사이의 거리 역시 중요한 요인으로 작용하는데, 이 거리를 잘못 맞추면 불량이 발생될 확률이 높고 프레스 장치와 지지대 등에과부하가 걸려 파손되는 등의 문제가 발생된다. 따라서 상기의 관 사양을 제작하기 위해서는 지지대의 환봉(14) 사이의 센터 거리가 300mm가 적당하다. 이때 철판의 두께가 두꺼울수록 환봉(14) 사이의 센터 거리는 증가되고 철판의 두께가 얇을수록 그 반대가 된다.

이상과 같은 조건을 맞춘 다음, 도1과 같이 철판(500)의 단부가 지지대(10)의 환봉(14) 사이에 얹히도록 하는데, 철판의 좌측 단부는 좌측의 환봉(14) 중심보다 약간 좌측의 위치에 얹히도록 하는 것이 좋다. 한편, 상기 지지대(10)는 철판(12)을 통해 볼트로 프레스 베드(1)에 고정되도록 하는 것이 좋으며 어느 한쪽의 지지대만을 볼트로 프레스 베드에 고정시킬 수도 있다. 이와 같은 상태에서 프레스에 장치된 유압실린더(30)의 작동에 의해 피스톤 로드(32)가 하강되도록 하면 피스톤 로드에 조립되어 있는 푸셔(20)가 하강하여 환봉(22)의 저면 중앙 라인은 첫 번재 마킹선에 일치하면서 프레싱을 하게 된다. 이때 환봉(22) 저면이 철판(500)의 표면을 기준하여 하강하는 길이는 20∼50mm 정도가 적당함을 알 수 있었다. 만일 그 이상의 길이로 하강하게 되거나 그 이하의 길이로 하강하게 되면 완성된 관의 직경이 맞지 않는 불량이 발생될 소지가 높다.

이와 같은 요령으로 2번 째 마킹라인, 3번 째 마킹라인 즉, 계속 순차적으로 프레싱 작업을 가하여 직선부(L)의 좌측 시작부인 "A" 지점까지 프레싱을 한 후 철판을 프레스로부터 이탈시켜 반대쪽 즉, 우측의 단부부터 위와 동일한 요령으로 프레싱을 가하여 역시 직선부(L)의 우측 시작부인 "B" 지점까지 프레싱을 하게 된다. 이 상태는 도3의 상태가 된다. 이때 앞서 설명한 바와 같이 직선부(L)에 해당하는 길이만큼의 개방부(L1)가 위쪽에 존재하기 때문에 푸셔(20)는 프레스 성형된 관(100)으로부터 이탈할 수 있다. 다음, 상기 직선부(K, K1)는 완성된 관으로 제작하는데 불필요한 부분이 되기 때문에 절단하여 제거를 시켜야 한다. 즉, 상기 두꺼운 철판의 짧은 길이의 직선부(K, K1)는 프레스 작업은 물론 어떤 작업을 통해서도 라운딩이 되도록 할 수는 없기 때문이다.

다음, 직선부(K, K1)가 제거된 도3의 상태에서 직선부(L)가 세로로 서로록 하여 지지대의 환봉(14) 사이에 얹히도록 한 후 푸셔를 하강시켜서 직선부(L)가 자연스럽게 라운딩이 지도록 하면서 양측의 단부가 거의 접촉되도록 한다. 이때 상기 직선부(L)는 좌우측의 라운딩 된 부분의 중앙에 있기 때문에 위와 같이 프레싱을가하면 아주 자연스럽게 곡을 이루면서 휘게 된다.

이어서 위의 과정이 종료된 원형의 관을 교정장치(40)로 이동시키게 되는데, 교정장치(40)는 도면과 같이 상하부 지그(42, 46)의 다짐 작용에 의해 앞서 제작된 원형 관의 원형을 정확하게 교정하도록 한 것이다. 상하부 지그의 안쪽에는 장확한 반원형 공간(44, 48)이 형성되어 있고 상하부 지그가 접촉되면 반원형 공간(44, 48)은 정확한 원을 이루게 된다. 이때 하부 지그는 프레스 베드 위에 고정되며 상부 지그는 유압실린더(30)의 피스톤 로드(32)에 조립되어서 상승 및 하강 작용을 하게 된다.

상기한 교정장치의 안으로 앞서 제작된 관의 일측 부분을 삽입시키면서 상부 지그를 상승 및 하강시킴과 동시에 관을 다지게 되면 99% 이상 원형이 되는데, 관을 점점 이동시키면서 전체적으로 정확한 원형이 되도록 한다. 다음, 관의 양단을 용접하면 도6과 같은 완성된 관(200)이 제작되는 것이다.

이상과 같은 본 고안은, 고강도이면서 두께가 두껍고 직경이 커서 종래의 벤딩머신을 통해서는 제작할 수 없었던 대형 관을 프레스를 통해 정확히 제작할 수 있는 것으로 강도가 취약하여 특수 목적으로 사용할 수 없었던 주철관 대용으로 매우 훌륭하게 사용될 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 볼트에 의해 프레스 베드(1) 위에 고정된 채 위치 이동이 가능토록 하는 철판(12)의 윗면 일측에 용접으로 고정된 환봉(14)을 가지며 길이방향으로 20미터 이하의 길이를 가진 채 라운딩 되는 철판(500)을 하방에서 지지하는 2개 1조의 지지대(10)와,

   프레스에 장치된 유압실린더(30)의 피스톤 로드(32)에 조립되며 하방에 용접으로 고정된 환봉(22)을 가지고 길이방향으로 20미터 이하의 길이를 가진 채 지지대(10) 위에 얹혀 있는 철판(500)을 단부부터 순차적으로 눌러서 라운딩이 되도록 하는 푸셔(20)와,

   프레스 베드(1)에 볼트로 고정되고 안으로는 반원형 공간(48)이 형성되며 2미터 이하의 길이를 가지는 금속으로 된 하부 지그(46) 및 안으로 반원형 공간(44)이 형성되며 2미터 이하의 길이를 가진 채 프레스의 유압실린더(30)의 피스톤 로드(32)에 조립되어 상승과 하강 작용을 반복하면서 이미 프레스 성형을 통해 원형으로 제작된 관을 다져서 정확한 원형으로 교정시키기 위한 금속으로 된 상부 지그(42)로 된 교정장치(40)를 포함하여서 구성된 것을 특징으로 하는 프레스를 이용한 대형 관 성형장치.