KR20030024649A - 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직경이 다른 봉강재의 단부를 커플러로 상호 연결할 때 직경이 큰 봉강재의 직경을 이 보다 직경이 작고 단조가공된 봉강재의 직경과 동일하게 단조가공한 후 전조가공함으로써 그 내경이 일정한 커플러로 간편하게 결합할 수 있도록 하여 이들의 연결작업을 힘들이지 않고 용이하게 할 수 있게 한 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법에 관한 것으로서,

특히, 본 발명은 직경이 다른 소직경 봉강재와 대직경 봉강재의 연결단부를 커플링으로 상호 연결함에 있어서, 소직경 봉강재의 단부를 가공하여 일정길이의 연결단부를 형성한 다음, 상기 연결단부를 전조가공을 한 다음, 이와 연결되는 대직경 봉강재의 단부를 상기 소직경 봉강재의 연결단부와 동일한 직경이 되게 가공하여 일정길이의 연결단부를 형성하는 한편, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 연결단부를 동일하게 전조가공을 한 다음, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 나사부에 동일한 내경을 가진 커플링을 결합한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법{The coupling method for bar steel of different diameter}

본 발명은 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직경이 다른 환봉이나 철근의 단부를 커플러로 상호 연결할 때 직경이 큰 환봉이나 철근의 직경을 이 보다 직경이 작고 단조가공된 환봉이나 철근의 직경과 동일하게 단조가공한 후 전조가공함으로써 그 내경이 일정한 커플러로 간편하게 결합할 수 있도록 한 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법에 관한 것이다.

일반적으로 봉강재란 압연에 의해 만들어지는 봉형상의 금속강재로서 특히, 건설 및 토목현장에서는 콘크리트 보강용 봉강재를 사용하여 기본골격을 세운 후 콘크리트를 타설 및 양생시키는 과정으로 시공물을 구축하고 있다.

여기에서, 건설 및 토목현장에서 사용되어지는 봉강재는 일반적으로 철근이라 명하는 것으로서, 그 표면에 축선방향으로는 리브가 형성되어 있고, 원주방향으로는 등간격으로 마디가 형성된 것을 말한다.

즉, 상기 철근은 제조업체에서 소정의 길이로 절단된 상태에서 공급되기 때문에 시공물의 크기에 따라 철근을 절단하거나 커플러로서 상호 연결하여 사용하게 된다.

이때, 두 봉강재를 상호 연결하기 위하여 근자에는 상기 철근의 단부에 전조나사가공을 한 다음, 상호 접촉된 두 철근의 나사부에 커플러를 이용하여 상호 결합하게 되는데, 이때 철근에 전조나사가공을 하기 전 철근 단부의 리브 및 마디를 없애는 열간 팽경법(upsetting method)공정을 하거나 스웨이징공정 등을 수행하게된다.

여기에서, 철근이나 환봉의 단부를 부풀리는 열간 팽경법은 철근의 연결단부를 가열한 후 가열된 철근의 축방향으로 힘을 가하여 상기 연결단부를 팽경시키는 것으로서, 이러한 열간 팽경법은 연결단부에 국부적으로 열을 가하는 열간가공으로 열에 영향을 받는 부분과 열에 영향을 받지 않는 부분 사이의 연결단부 재질의 조직변화로 인하여 연신율이 낮아져 외부의 충격에 매우 취약하며, 부분적인 가열로 인하여 연결단부가 불규칙한 조직분포를 나타내므로 부식성이 매우 높고, 철근에 축방향으로 힘을 가하여 상기 연결단부를 팽경시키면서 연결단부의 마디와 리브가 완벽하게 제거되지 못하여 완전한 전조나사를 형성하지 못하는 등의 문제점이 있었다.

그리고, 철근이나 환봉의 단부를 단조하는 스웨이징가공법은 철근의 연결단부에 대하여 2개 이상의 금형편이나 3개 이상의 롤러 중 하나로 이루어진 스웨이징금형에 철근의 연결단부를 삽입한 후 유체 또는 기계적인 힘을 가하여 마디와 리브를 눌러 원형단면으로 소성변형시키는 것으로서, 이러한 스웨이징가공법은 연결단부의 마디와 리브를 누르기 위하여 엄청난 힘이 필요로 할 뿐만 아니라, 상기 스웨이징가공이 한번에 이루어져 연결단부의 마디와 리브를 누르기 때문에 이 역시 연결단부의 마디와 리브가 완벽하게 제거되지 못하여 완전하게 전조나사를 형성하지 못하는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 종래에는 열간 팽경법이나 스웨이징가공법을 이용하여 철근의 연결단부를 가공하는 관계로 직경이 다른 환봉이나 철근을 커플러로서 상호 연결시키고자 할 시에는 도 1과 같이 대직경 철근(1)의 마디(1a)와 리브(1b)만 단조처리 한 후 전조가공을 하고, 소직경 철근(2)의 마디(2a)와 리브(2b)만 단조처리 한 후 전조가공으로 나사부(1c)(2c)를 형성하되, 상기 두 철근(1)(2)의 나사부(1c)(2c) 직경을 달리 형성한 다음, 대구경 나사(3a)와 소구경 나사(3b)가 형성된 커플러(3)를 체결하였다.

그러나, 상기와 같이 커플러(3)를 체결할 시에는 먼저 대직경 철근(1)의 나사부(1c)에 커플러(3)의 대구경 나사(3a)를 체결한 다음, 상기 커플러(3)의 소구경 나사(3b)에 소직경 철근(2)의 나사부(2c)를 회전시켜 체결하여야 하기 때문에 매우 길고 무거운 소직경 철근(2)을 회전시켜야 하는 번거로움과 함께 그 체결이 매우 어렵다는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 연구 개발한 것으로서 직경이 다른 봉강재의 단부를 커플러로 상호 연결할 때 직경이 큰 봉강재의 직경을 이 보다 직경이 작고 단조가공된 봉강재의 직경과 동일하게 단조가공한 후 전조가공함으로써 그 내경이 일정한 커플러로 간편하게 결합할 수 있도록 하여 이들의 연결작업을 힘들이지 않고 용이하게 할 수 있게 한 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 봉강재와 커플링의 결합상태를 보인 요부 단면도,

도 2의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 봉강재와 커플링의 결합상태를 순차적으로 보인 요부 단면도,

도 3의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 단조가공방법에 사용되는 단조가공장치의 작동상태를 보인 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:소직경 봉강재 11:연결단부

12:리브 13:마디

14:나사부 20:대직경 봉강재

21:연결단부 22:리브

23:마디 24:나사부

30:커플링 40:고정너트

100:금형 200:회전식롤부재

300:회전체

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직경이 다른 소직경 봉강재와 대직경 봉강재의 연결단부를 커플링으로 상호 연결함에 있어서, 소직경 봉강재의 단부를 가공하여 일정길이의 연결단부를 형성한 다음, 상기 연결단부를 전조가공을 한 다음, 이와 연결되는 대직경 봉강재의 단부를 상기 소직경 봉강재의 연결단부와 동일한 직경이 되게 가공하여 일정길이의 연결단부를 형성하는 한편, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 연결단부를 동일하게 전조가공을 한 다음, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 나사부에 동일한 내경을 가진 커플링을 결합한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 단부를 가공하되, 고속으로 회전하는 고속단조장치의 회전체의 중앙부로 구비되면서 금형본체에 의해 내,외측으로 반복 동작되는 4개 1조로 된 단조금형 내에 봉강재의 연결단부를 안정되게 클램핑시킨 다음, 상기 회전체를 고속회전시켜 금형본체를 동작시키는 4개의 타격체를 회전시킴으로써 상기 타격체가 회전체 주변으로 등간격 설치된 다수의 회전식롤부재에 의해 반복동작토록 하여 단조금형이 봉강재의 연결단부에 형성되어진 횡방향 리브와 원주방향 마디를 단조처리한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 대직경 봉강재의 단부를 단조가공하되, 상기 대직경 봉강재의 단부에 테이퍼부가 형성되도록 단조처리한 다음, 상기 테이퍼부의 단부에 동일한 직경의 연결단부를 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재를 전조가공하되, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재중 어느 하나의 나사부의 길이가 커플링의 길이보다같거나 다소 길게 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 봉강재와 커플링의 결합상태를 순차적으로 보인 요부 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 단조가공방법에 사용되는 단조가공장치의 개략도이다.

직경이 다른 소직경 봉강재(10)와 대직경 봉강재(20)의 연결단부(11)(21)에 나사부(12)(22)를 각각 형성한 다음, 상기 나사부(12)(22)를 커플링(30)으로 상호 연결함에 있어서,

먼저, 소직경 봉강재(10)와 대직경 봉강재(20)의 단부를 단조가공하여 연결단부(11)(21)를 형성하게 되는데, 단조가공을 하는 방법은 도 3에 도시한 바와 같이 고속으로 회전하는 고속단조장치의 회전체(300)의 중앙부로 구비되면서 금형본체(400)에 의해 내,외측으로 반복 동작되는 4개 1조로 된 단조금형(100) 내에 봉강재(10)(20)의 연결단부(11)(21)를 안정되게 클램핑시킨 다음, 상기 회전체(300)를 고속회전시켜 금형본체(400)를 동작시키는 4개의 타격체(500)를 회전시킴으로써 상기 타격체(500)가 회전체(300) 주변으로 등간격 설치된 다수의 회전식롤부재(200)에 의해 반복동작토록 하여 단조금형(100)이 봉강재(10)(20)의 연결단부(11)(21)에 형성되어진 횡방향 리브(12)(22)와 원주방향 마디(13)(23)를 단조처리한다.

부연하자면, 상기 회전체(300)가 고속회전하게 되면, 이와 연동되는 단조금형(100) 및, 이를 지지하는 금형본체(400), 그리고 상기 금형본체(400)를 동작시키는 4개의 타격체(500)가 동시에 회전하게 되는데, 상기 타격체(500)가 회전체(300) 주변의 원상태로 등간격 설치되어진 회전식롤부재(200)와 반복 접촉된다.

이때, 상기 타격체(500)들이 다수의 회전식롤부재(200)와 각각 접촉되면, 도 3의 (a)와 같이 금형본체(400)가 회전체(300)의 중심축 방향으로 슬라이드되고, 상기 금형본체(400)는 이와 연결된 단조금형(100)을 회전체(300)의 중심축 방향으로 슬라이드시켜 그 내부에 클램핑된 봉강재(10)(20)의 연결단부(11)(21)와 강하게 충돌하여 그 주변의 횡방향 리브(12)(22)와 원주방향 마디(13)(23)를 단조한다.

이와 반대로, 상기 타격체(500)들이 회전하여 다수의 회전식롤부재(200)로 부터 이탈되면, 도 3의 (b)와 같이 금형본체(400)가 외측방으로 슬라이드되고, 이때 상기 금형본체(400)와 연결된 단조금형(100)이 함께 외측방으로 벌어지면서 봉강재(10)(20)의 연결단부(11)(21)로 부터 멀어진다.

상기와 같이, 회전체(300)가 고속회전하면서 타격체(500)가 제자리회전하고 있는 회전식롤부재(200)와 반복 접촉하여 봉강재(10)(20)의 연결단부(11)(21)를 1초에 약 20회 정도 단조처리함으로써 봉강재(10)(20)의 연결단부(11)(21)가 원형 몸통의 직경과 동일한 원통부가 되는 것이다.

한편, 상기 소직경 봉강재(10)와 대직경 봉강재(20)의 연결단부(11)(21)는 그 직경이 상호 동일하도록 단조처리하게 되는데, 이때 대직경 봉강재(20)의 연결단부(21) 직경을 소직경 봉강재(10)의 연결단부(11) 직경과 일치시킬 시에는 대직경 봉강재(20)의 몸통부와 연결단부(21)간의 직경차가 다소 발생하여 그 부분에 집중응력이 발생할 수 있으므로 연결단부(21)에서 대직경 봉강재(20)의 몸통부로 갈수록 그 직경이 점점 커지도록 테이퍼부(25)를 형성함이 바람직하다.

상기와 같이 소직경 봉강재(10)와 대직경 봉강재(20)의 연결단부(11)(21)가 단조가공되면, 그 연결단부(11)(21)를 전조가공하여 동일한 나사부(14)(24)를 형성하게 되는데, 이때 대직경 봉강재(20)의 나사부(24)의 길이를 커플링(30)의 길이보다 약간 길게 형성하여 대직경 봉강재(20)의 나사부(24)에 고정너트(40) 및 커플링(30)을 모두 수용할 수 있도록 한 다음, 그 단부에 소직경 봉강재(10)의 연결단부(11)를 맞대고 커플링(30)을 돌려 소직경 봉강재(10)의 나사부(24)에 커플링(30)의 나사(31)를 체결하므로서 커플링(30) 체결시 소직경 봉강재(10)를 회전시킬 필요가 없다.

상기와 같이 제조되는 본발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소직경 봉강재(10)의 단부를 단조가공하여 일정길이의 연결단부(11)를 형성한 다음, 상기 연결단부(11)를 전조가공하여 나사부(14)를 한 다음, 이와 연결되는 대직경 봉강재(20)의 단부를 상기 소직경 봉강재(10)의 연결단부(11)와 동일한 직경이 되게 가공하여 일정길이의 연결단부(21)를 형성하는 한편, 상기 대직경 봉강재(20)와 소직경 봉강재(10)의 연결단부(11)(21)를 동일하게 전조가공을 하여 나사부(14)(24)를 형성한다.

상기와 같이 제조된 상태에서 대직경 봉강재(20)와 소직경 봉강재(10)를 상호 연결하고자 하면, 도 2의 (a)와 같이, 대직경 봉강재(20)의 나사부(24)에 고정너트(40) 및 커플링(30)을 체결하여 대직경 봉강재(20)의 연결단부(21)가 노출되도록 하고, 대직경 봉강재(20)의 연결단부(21)에 소직경 봉강재(10)의 연결단부(11)를 맞댄 다음, 도 2의 (b)와 같이 대직경 봉강재(20)에 체결된 커플링(30)을 회전시켜 소직경 봉강재(10)의 나사부(14)에 체결시키므로서 무거운 소직경 봉강재(10)를 회전시켜 체결할 필요가 없어 봉강재(10)(20)의 이음작업이 매우 수월해진다.

마지막으로, 상기 커플링(300이 대직경 봉강재(20)와 소직경 봉강재(10)의 나사부(14)(24)에 체결되고 나면, 대직경 봉강재(20)의 나사부(24)에 체결되어 있던 고정너트(40)를 회전시켜 커플링(30)이 회전되는 것을 방지한다.

한편, 대직경 봉강재(20)의 연결단부(21)에서 대직경 봉강재(20)의 몸통부로 테이퍼부(25)를 형성하여 연결단부(21)에 발생할 수 있는 집중응력을 분산시키므로서 직경이 서로 상이한 봉강재(10)(20)를 상호 연결하더라도 이들의 강도에 전혀 지장이 없도록 한 것이다.

따라서, 본 발명은 직경이 다른 봉강재(10)(20)를 커플러(30)로 상호 연결할 때 대직경 봉강재(20)의 직경을 이 보다 직경이 작고 단조가공된 소직경 봉강재(10)의 직경과 동일하게 단조가공한 후 전조가공함으로써 그 내경이 일정한 커플러(30)로 간편하게 결합할 수 있도록 하여 이들의 연결작업을 힘들이지 않고 용이하게 할 수 있게 한 매우 유효한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 직경이 다른 소직경 봉강재와 대직경 봉강재의 연결단부를 커플링으로 상호 연결함에 있어서,

   소직경 봉강재의 단부를 가공하여 일정길이의 연결단부를 형성한 다음, 상기 연결단부를 전조가공을 한 다음, 이와 연결되는 대직경 봉강재의 단부를 상기 소직경 봉강재의 연결단부와 동일한 직경이 되게 가공하여 일정길이의 연결단부를 형성하는 한편, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 연결단부를 동일하게 전조가공을 한 다음, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 나사부에 동일한 내경을 가진 커플링을 결합한 것을 특징으로 한 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재의 단부를 가공하되, 고속으로 회전하는 고속단조장치의 회전체의 중앙부로 구비되면서 금형본체에 의해 내,외측으로 반복 동작되는 4개 1조로 된 단조금형 내에 봉강재의 연결단부를 안정되게 클램핑시킨 다음, 상기 회전체를 고속회전시켜 금형본체를 동작시키는 4개의 타격체를 회전시킴으로써 상기 타격체가 회전체 주변으로 등간격 설치된 다수의 회전식롤부재에 의해 반복동작토록 하여 단조금형이 봉강재의 연결단부에 형성되어진 횡방향 리브와 원주방향 마디를 단조처리한 것을 특징으로 한 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   대직경 봉강재의 단부를 단조가공하되, 상기 대직경 봉강재의 단부에 테이퍼부가 형성되도록 단조처리한 다음, 상기 테이퍼부의 단부에 동일한 직경의 연결단부를 형성한 것을 특징으로 한 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재를 전조가공하되, 상기 대직경 봉강재와 소직경 봉강재중 어느 하나의 나사부의 길이가 커플링의 길이보다 같거나 다소 길게 형성된 것을 특징으로 한 직경이 다른 봉강재의 연결단부 이음방법.