KR20030061747A - 자동 파이프 성형기용 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속평판을 점진적으로 절곡시키면서 소망하는 형상과 모양으로 되는 길이가 긴 파이프를 대량 생산할 수 있는 파이프 성형기로부터 성형되는 파이프의 길이방향으로 형성되는 이음매를 접합시키는 작업이 자동으로 이루어질 수 있는 파이프 성형기용 자동 용접장치에 관한 것이다.

종래에는 가로등 및 전주와 같이 일정한 테이퍼 기울기를 갖는 파이프 기둥은 금속평판을 유압벤딩기를 이용하여 여러 차례 절곡시키며 원하는 형태의 파이프 기둥 모양으로 성형한 후, 양쪽 이음매 부분은 용접기로 수동 용접하는 방식을 통해 완제품을 생산하므로써 작업성이 떨어져 대량생산을 저해하는 주요인이 되었다.

이에 본 발명은 폭은 작고 길이가 긴 평평한 금속철판으로 구성되는 소재를 다수의 금형롤러가 구비되는 소재포밍부에 의해 테이퍼 기울기를 갖는 원형 및 각형파이프로 성형과 용접작업이 자동으로 이루어질 수 있게하고, 용접부의 승,하강장치는 용접토치와 용접되는 이음매부위와의 거리는 물론 테이퍼진 소재의 기울기를 보정하여 용접작업이 수평상태에서 이루어질 수 있게함으로써 용접부는 보다 균일하게 접합되어질 수 있도록 구성함에 그 특징이 있다.

Description

자동 파이프 성형기용 용접장치{TAPER PIPE PRODUCTION WELDING MACHINE}

본 발명은 금속평판을 점진적으로 절곡시키면서 소망하는 형태와 모양으로 되는 길이가 긴 기둥 모양의 파이프를 대량 생산할 수 있는 자동 파이프 성형기에 있어 파이프의 길이방향으로 형성되는 이음매를 접합시키는 작업이 자동으로 이루어질 수 있는 파이프 성형기용 자동 용접장치에 관한 것이다.

지상으로부터 일정한 높이만큼 자립되게 세워지는 일부 가로등 기둥이나 전주의 경우에는 이들이 안정감 있게 세워질 수 있도록 상협하광의 형태를 갖도록 일정한 테이퍼 기둥 모양이 주로 이용되고, 이들은 사용 용도와 목적에 따라 그 외주면 형상을 원형이나 다각형의 형태로 이루기도 한다.

따라서 종래에는 한쪽방향으로 일정한 테이퍼 기울기를 갖는 원추형 파이프의 경우 금속철판으로 구성되는 소재를 유압 벤딩기를 이용하여 수차례 절곡시킨 후 수동 용접으로 생산하는 방식이 널리 이용되고 있다.

상기한 것은 벤딩지점을 직접 마킹하여 작업자가 재료의 양 끝단을 잡고 유압벤딩기를 작동시켜 소망하는 형태로 되는 파이프를 성형한 후 최종 마무리를 위해 길이방향으로 길게 형성되는 양쪽 끝단 이음매는 지그를 이용하여 맞닿게 누른상태에서 작업자가 직접 용접하여 완제품을 생산하게 되므로 생산량이 저조하고, 작업환경이 열악하여 작업자는 근골격계 질환등을 유발하는 문제점 있다.

그리고 일부 가로등의 경우 길이는 대략 12M 이고, 두께는 6mm, 전체무게는 340Kg, 하부측과 상부측이 1.9 : 1 비율(하단부 8각 변간거리는 357mm: 상단부 8각 변간거리가 190mm)로 구성되는 테이퍼진 기둥 모양으로 성형되고 있어 이런 중량물을 수차례 벤딩기에서 수작업으로 벤딩작업을 한다는 것은 불합리하고, 용접작업 또한 시간과 인력 등이 많이 소요되는 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 감안 해소함에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 폭은 작고 길이가 긴 금속평판을 금형롤러 사이로 통과시키는 것만으로 소정의 형태로 되는 파이프 기둥 모양으로 절곡시킨 후 최종마무리를 위한 이음매 용접이 수작업이 아닌 자동 용접기를 이용하여 손쉽게 용접할 수 있는 용접장치를 제공함에 있는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 일련의 파이프 성형 공정을 완전 자동화하여 대량 생산체계를 구축함으로써 작업 및 생산성 향상과 더불어 작업환경도 크게 개선시킴을 또 다른 목적으로 하고 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명에서는 폭이 작고 길이가 긴 소재를 금형롤러를 이용하여 길이가 긴 파이프로 절곡시키도록 구성된 파이프 성형기에 있어서, 파이프 성형기에 의해 파이프 모양으로 성형된 소재의 이음매 부위를 긴밀하게 밀착시켜 주는 장치와 용접건에 일정간격을 유지시키기 위해 재료가 용접점을 지날때 자동 승강시켜주는 장치에 의해 일정한 용접비드를 형성시키도록 구성됨을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 파이프 성형기를 첨부된 도면을 참고하여 그 구성 및 작용 효과를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용된 파이프 성형기의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 평면도,

도 2는 본 발명이 적용된 파이프 성형기의 소재세팅부를 설명하기 위한 평면도,

도 3과 도 4는 파이프 성형기의 소재포밍부를 설명하기 위한 평면도와 정면도,

도 5는 파이프 성형기의 이음매압착부의 구성을 나타낸 예시도,

도 6은 본 발명이 적용된 파이프 성형기용 용접부의 구성을 나타낸 예시도,

도 7은 본 발명에 따른 용접부 자동용접기의 측면을 나타낸 상태도

도 8a, 8b은 파이프 성형기의 제1포밍부와 제4포밍부에 의해 소재가 각각 성형되는 과정을 나타낸 공정도,

도 9a, 9b는 소재가 성형되는 과정을 설명하는 평면도와 측면도,

도 10a와 도 10b은 본 발명에서 완성된 파이프의 사용예시도,

<도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 소재공급부20 : 소재이송부

21,22: 롤러장치30 : 소재세팅부

31 : 세팅장치36,46 : 수평이송장치

40 : 소재포밍부W₁,W₂,W₃,W₄: 벤딩라인

40a: 제1포밍부40b: 제2포밍부

40c: 제3포밍부40d: 제4포밍부

41 : 포밍장치42;421,422,423,424: 금형롤러

48b: 커플링50 : 이음매압착부

51:51a,51b: 1,3차롤러53;53a,53b: 2,4차롤러

60 : 용접부61 : 1차가이드롤러

62 : 용접토치63 : 2차가이드롤러

64 : V블록65,611,621,631: 승,하강장치

66 : 가이드플레이트67 : 조절장치

68 : 이송장치70 : 배출부

651,687: 랙기어671,685: 피니언

689b: 레일 W : 소재

W₁,W₂,W₃,W₄: 벤딩라인

도 1은 자동 파이프 성형기를 설명하기 위해 전체 구성을 나타낸 평면도로서 자동 파이프 성형기는 소재(W)를 공급하는 소재공급부(10)와, 상기 소재공급부(10)를 통해 공급된 소재(W)가 성형기에 투입될 수 있게 길이방향으로 이송시키는 소재이송부(20)와, 상기 소재이송부(20)에서 이송된 소재가 좌·우 비틀림없이 정위치로 이송되도록 세팅하는 소재세팅부(30)와, 상기 소재세팅부(30)에서 세팅된 소재(W)를 포밍부가 순차적으로 절곡시키면서 소망하는 형태의 파이프모양으로 성형하는 소재포밍부(40)와, 상기 소재포밍부(40)에서 성형된 소재(W)의 형태 유지 및 길이방향으로 형성되는 이음매가 서로 맞닿을 수 있도록 외주면을 압착시키는 롤러가 구비되는 이음매압착부(50)와, 소재의 이음매 부위를 자동용접기로 접합시키는 용접부(60)와, 완성된 파이프를 성형기 외부로 이송하는 배출부(70)로 구성되고 있다.

또한, 본 발명은 소재공급부(10)에서 소재(W)를 공급받는 단계,; 상기 소재공급부(10)에서 공급된 소재(W)를 소재이송부(20)가 성형기로 이송하는 단계,; 상기 소재이송부(20)에서 이송된 소재를 소재세팅부(30)가 좌·우 비틀림없이 정위치로 이송되도록 세팅하는 단계,; 상기 소재세팅부(30)에서 세팅된 소재를 소재포밍부(40)가 순차적으로 절곡시키며 소망하는 형태의 파이프 모양으로 포밍하는 단계,; 상기 소재포밍부(40)에 의해 성형된 소재(W)의 양쪽 끝단 이음매가 서로 맞닿을 수 있도록 이음매압착부(50)를 이용하여 가압시키는 단계,; 상기 이음매압착부(50)에 의해 서로 밀착된 이음매 부위를 용접부(60)의 자동용접기를 이용하여 용접하는 단계,; 용접이 완료된 완성품을 배출부(70)로 배출시키는 단계로 파이프를 제조하게 된다.

상기 소재공급부(10)에는 일방향으로 소재(W)를 공급하는 콘베이어장치가 구비되어 상기 콘베이어장치를 통해 소재이송부(20)로 공급하도록 되어 있다.

상기 소재이송부(20)는 소재의 상,하부를 압착시키는 상,하롤러를 갖는 한쌍의 롤러장치(21,22)로 구성되고, 상기 롤러장치(21,22)는 일정의 간격만큼 이격되게 일렬로 나란히 설치되어 롤러장치(21,22)가 소재(W)를 물고서 소재세팅부(30)로이송하도록 되어 있다.

도 2는 소재이송부(20)에 의해 성형기에 투입되는 소재를 정위치로 이송하기 위한 소재세팅부(30)를 나타내고 있다.

소재세팅부(30)는 길이방향으로 이송되는 소재를 세팅하는 한쌍의 세팅장치(31)(31)와, 상기 세팅장치(31)를 소재와 직교되는 가로(폭)방향으로 서로 상대 운동 즉, 평행이동 또는 제품에 해당하는 전단각도만큼 한쪽방향으로 기울어진 상태에서 양쪽이 동일하게 벌어지거나 내측으로 오므러들 수 있도록 구성된 수평이송장치(36)로 구성되어 있다.

상기 세팅장치(31)는 서로 대향되는 위치에 마주하도록 설치되어 소재(W)를 이송할 수 있도록, 프레임(32)에 소재(W)의 측면부를 지지하도록 V 홈(33a)이 형성된 다수의 롤러(33)가 일렬로 나란히 설치되고, 상기 롤러(33)에 부설된 워엄기어(34)는 모터(35)에 의해 회전하도록 된 샤프트(35a)와 치합되어 상기 모터(35)에 의해 회전하는 롤러(33)가 소재의 양쪽 측면부와 접촉된 상태로 이송하도록 되어 있다.

수평이송장치(36)는 세팅장치(31)의 하부측에 설치되어 이들을 폭방향으로 슬라이딩시키는 한쌍의 가이드(36a), 서보모터(37)에 의해 회전 운동하는 한쌍의 볼스크류(37a), 상기 볼스크류(37a)가 동일하게 회전 운동할 수 있도록 연결하는 커플링(38), 양쪽 세팅장치(31)의 프레임(32)에 고정된 상태에서 볼스크류(37a)의 외주면으로 나사 결합되는 너트(39)로 구성되고 있다.

상기한 수평이송장치(36)는 서보모터(37)에 의해 볼스크류(37a)가 회전 운동할 때 양쪽 너트(39)는 서로 상대되는 방향으로 직선 운동시키면서 제품에 따라 양쪽 세팅장치(31)의 거리(폭)를 조정하게 된다.

이처럼 본 발명은 소재세팅부(30)에는 소재를 정위치로 이송하기 위한 세팅장치(31)와 상기 세팅장치(31)를 폭방향으로 이동시키는 수평이송장치(36)가 함께 제공되고 있어 제품의 크기에 따라 초기에 수평이송장치(36)를 이용하여 소재가 정위치로 이송하도록 세팅장치(31)의 폭을 조정하는 단순 기능이외에 소재세팅부(30)는 다양한 파이프 성형을 위한 세팅도 가능한 것이다.

이는 양쪽 끝단이 동일한 크기의 일반 파이프 기둥을 성형하고자 하는 경우에는 수평이송장치(36)에 세팅되는 양쪽 세팅장치(31)(31)를 수평으로 설치하여 서로 동일한 폭만큼 상대 운동하도록 세팅하면 양쪽이 동일한 파이프 기둥을 성형할 수 있는 것이며, 한쪽방향으로 경사기울기를 갖는 테이퍼 기울기로 인해 양쪽이 서로 다른 크기를 갖는 기둥을 성형하는 경우에는 수평이송장치(36)에 세팅되는 양쪽 세팅장치(31)(31)를 제품에 해당하는 전단각도(α)만큼 한쪽방향으로 기울기를 갖도록 비스듬하게 세팅하면 양쪽 세팅장치(31)(31)는 전단각도(α)만큼 기울어진 상태로 상대 운동하게 되어 경사기울기가 갖는 테이퍼 기둥 성형을 위한 세팅도 가능하도록 되어 있다.

도 3과 도 4는 소재세팅부(30)에 의해 정위치로 이송된 소재(W)를 소망하는 형상으로 성형하는 소재포밍부(40)의 평면도와 정면도를 나타내고 있는 것으로, 소재포밍부(40)는 제품에 따라 이송되는 소재(W)의 절곡부위를 순차적으로 절곡시킬 수 있도록 다수의 포밍부 즉, 제1포밍부(40a), 제2포밍부(40b), 제3포밍부(40c)및 제4포밍부(40d) 등으로 구성되어 이들 각각의 포밍부가 절곡시키고자 하는 소재(W)의 특정 벤딩라인(W₁,W₂,W₃,W₄)을 선택적으로 가압시키며 원하는 형태의 파이프 모양으로 포밍하도록 되어 있다.

상기한 포밍부에 있어 제1포밍부(40a)와 제2포밍부(40b)는 이전 작업 공정간의 간섭이나 장애를 일으키지 않는 범위만큼 이격되게 설치하고, 제3포밍부와 제4포밍부 또한 동일하게 구성하는 것이 바람직하고, 상기한 포밍부는 이에 한정되지 아니하고 제품에 따라 서로 가,감되어질 수 있다.

각각의 포밍부(40a 또는 40b,40c,40d)에는 길이방향을 따라 이송되는 소재의 상,하부를 압착시키는 금형롤러(42)가 구비된 포밍장치(41)와, 상기 포밍장치(41)를 소재와 직교되는 가로(폭)방향으로 서로 상대 운동시키는 수평이송장치(46)가 각각 제공되고 있다.

포밍장치(41)는 프레임(42a)에 상,하롤러(42a)(42b)가 일렬로 설치되는 4개의 금형롤러(42)로 되고, 상기 금형롤러(42)는 서보모터(43)의 샤프트(44)와 연동되는 워엄기어박스(45)가 연결되어 상기 서보모터(43)가 금형롤러(42)를 회전 시키도록 되고, 상기 포밍장치(41)는 마주하는 한쌍으로 구성되어 길이방향으로 이송되는 소재의 양쪽 가장자리쪽부터 그 내측으로 각각의 포밍장치(41)가 점진적으로 절곡시키도록 되어 있다.

상부롤러(42a)는 프레임(42a)에 나사 결합되는 별도의 조절장치(415)에 의해 임의로 승,하강시키며 상부롤러(421a, 422a, 423a , 424a )의 높,낮이를 조정하도록 되어 있다.

상기 수평이송장치(46)는 양쪽 포밍장치(41)를 폭방향으로 슬라이딩시키는 한쌍의 가이드(46a), 구동모터(37)와 연결된 워엄기어박스(48)에 의해 회전하도록 된 한쌍의 볼스크류(48a), 상기 볼스크류(48a)를 연결하는 커플링(48b), 볼스크류(48a)의 외주면으로 나사 결합된 채 양쪽 포밍장치(41)의 프레임(42a)에 고정되는 너트(49)로 구성되고 있다.

상기한 수평이송장치(46)는 구동모터(37)에 의해 볼스크류(48a)가 회전 운동할 때 양쪽 너트(49)는 서로 상대되는 방향으로 직선 운동하면서 포밍장치(41)를 폭방향으로 슬라이딩시키며 양쪽 간격을 조정하도록 되어 있다.

이와 같이 소재포밍부(40) 또한 소재세팅부(30)처럼 제품에 따라 소재를 성형하는 포밍장치(41)를 임의로 세팅이 가능하므로 양쪽이 동일한 크기로 되는 일반적인 파이프 기둥을 성형하는 경우에는 수평이송장치(46)에 세팅되는 양쪽 포밍장치(41)(41)를 수평으로 설치하여 서로 동일한 폭만큼 상대 운동하도록 세팅하면 양쪽이 동일한 파이프 기둥을 포밍시킬 수 있고, 한쪽방향으로 경사기울기를 갖는 테이퍼 기울기를 갖는 기둥을 포밍하는 경우에는 수평이송장치(46)에 세팅되는 양쪽 포밍장치(41)(41)를 제품에 해당하는 전단각도(α)만큼 한쪽방향으로 기울어기를 갖도록 비스듬하게 세팅하면 양쪽 포밍장치(41)(41)의 금형롤러(42)는 전단각도(α)만큼 기울어진 상태로 회전운동과 수평운동도 병행할 수 있게 되어 경사기울기가 갖는 테이퍼 기둥도 성형이 가능하다.

그리고, 상기한 소재포밍부(40)의 금형롤러는 성형하고자 하는 제품의 모양(원형 또는 각형)에 따라 각기 달리하고 있다.

일반적인 파이프 기둥을 성형시에는 제1,2,3,4포밍부(40a,40b,40c,40d) 4세트가 필요하고, 각 한 세트는 포밍장치(41)의 4개씩 구성되는 금형롤러 (421,422,423,424)가 좌,우 대칭되게 한쌍을 이루고 있어 모두 8조이므로 총 32조의 금형롤러가 필요하다.

하지만 8각 파이프 기둥은 이 보다 작은 수 즉, 8각형은 벤딩라인이 원형 파이프를 절곡할 때 보다 작은 7개 즉, 좌,우 대칭되는 3개의 벤딩라인(W₁,W₂,W₃)과 그 중앙부에 위치하는 하나의 벤딩라인(W₄)만을 가지므로, 제1,2,3 포밍부 3세트와 중앙부에 위치하는 하나의 벤딩라인(W₄)을 포밍하는 제4포밍부는 소재의 상,하부를 압착시키는 4조의 금형롤러(40d)가 소요되므로 8각형인 경우에는 원형 파이프 보다 작은 총 28조의 금형롤러가 이용된다.

그리고 제1,2,3포밍부의 금형롤러(421,422,423,424)는 소재를 순차적으로 절곡시킬 수 있도록 그 선단부의 벤딩각도( 15°, 25°, 35°, 44°)로 형성하여 이들 금형롤러가 각각의 벤딩라인(W₁,W₂,W₃)을 순차적으로 가압하도록 되고, 제4포밍부의 금형롤러는 이전 단계의 금형롤러와 달리 금형롤러는 소재의 그 중앙부만을 절곡시키는 4조의 금형롤러는 좌,우 양쪽 모두를 동일한 벤딩각도( 8°, 13°, 16°, 22°)로 절곡시키도록 구성된다.

한편, 소재포밍부(40)에는 포밍되는 소재의 중앙부를 지지하는 별도의 지지롤러(450)가 마련되어 있다.

도 5는 상기 소재포밍부(40)에 의해 파이프 모양으로 포밍된 소재의 원형을 유지하게 함과 동시에 이음매 부위가 서로 맞닿을 수 있게 압착시키는 이음매압착부(50)의 구성을 나타내고 있는 것으로, 상기 이음매압착부(50)는 서로 마주하는 한쌍으로 구성되는 1,3차롤러 (51:51a,51b), 상기 1,3차롤러(51)와 소정의 간격(300mm이내)을 이루며 서로 직교되는 방향(90°)으로 회전된 상태로 배치되는 2,4차롤러(53:53a,53b)로 구성되고, 상기 1,3차롤러는 상,하로 수직방향으로 이동하도록 되고, 2,4차롤러는 좌,우 수평방향으로 이동하면서 절곡된 파이프의 외주면을 가압하도록 되어 있다.

1,2차롤러(51,53) 세트 2개씩은 재료가 닿는 면의 곡률을 다르게 주어 재료가 점점 작은 원형이 되면서 이동할때 보정이동과 더불어 효율적인 모양을 유지할 수 있도록 하였다.

도 6과 도 7는 파이프 성형기에 의해 성형된 소재의 이음매를 자동으로 용접하는 용접부(60)의 구성을 나타내고 있다.

상기 용접부(60)는 금속철판을 파이프 형태로 절곡시킴에 따라 형성되는 양쪽 끝단부로 인해 길이방향을 따라 길게 형성되는 이음매부위를 용접하기 위한 것으로, 상,하 이동이 가능한 승,하강장치(611)가 구비되어 양쪽 이음매부위가 밀착되게 가압하는 1차가이드롤러(61), 상기 1차가이드롤러(61)에 의해 밀착된 이음매부위를 전기저항용접(ERW:Electric Resistance Welding)하는 용접토치(62), 소재의 용접 위치 고정 및 용접열에 의해 용접부가 변형되는 것을 방지하는 승,하강장치(631)가 구비되는 2차가이드롤러(63), 상기 용접토치에 의해 용접되는 소재를 안정되게 지지하는 V블록(64), 상기 V블록(64)의 높,낮이를 조절하여 소재의 용접부와 용접토치(62)가 일정거리 및 수평 상태를 유지하게 하는 승,하강장치(65), 상기승,하강장치(65)가 상,하로 이동할 수 있도록 안내하는 가이드플레이트(66), 상기 가이드플레이트(66)에 조립되어 승,하강장치(65)와 연결되는 랙(651)과 치합되는 피니언(671)을 제어하는 조절장치(67)로 구성되어 상기 조절장치(67)가 초기에 소재(W) 및 V블록(64)의 기울기 등을 임의로 세팅시키도록 되어 있다.

상기 1,2차가이드롤러(61,63)는 승,하강장치(611,621)에 의해 성형하고자 하는 제품에 따라 그 높,낮이를 가변시킬 수 있어 다양한 제품 생산에 이용될 수 있게된다.

그리고 용접부(60)의 하부측에는 V블록(64)에 놓여진 소재(W)를 성형기의 말단에 설치되는 배출부(70)로 이송시키는 별도의 이송장치(68)가 부설되어 있다.

상기 이송장치(68)는 모타(681)와 동일하게 회전하는 샤프트(683)와, 상기 샤프트에 축작되는 피니언(685)과, 상기 피니언(685)과 서로 치합되는 랙기어(687)가 고정되는 프레임(688)과, 상기 프레임(688)의 하부측에 고정된 롤러(689a) 및 상기 롤러를 안내하는 레일(689b)로 구성되어 상기 이송장치가 왕복 운동하면서 완성된 파이프를 배출부(70)로 이송 배출하도록 되어 있다.

상기한 구성에 있어 승,하강장치는 필요에 따라 랙기어과 피니언이 아닌 유, 공압장치에 의해 구동되는 실린더 또는 링크 기구 등과 같은 기구적인 구성에 의해 승,하강시킬 수 있는 구성이면 그 어느 것이 이용하여도 무방한 것이다.

이와 같이 구성된 자동 파이프 성형기의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 8a, 8b는 본 발명의 파이프 성형기를 순차적으로 통과하게 될 때마다 소재가 벤딩되는 모양을 나타낸 평면도 일측면도를 나타내고 있다.

다음 실시 예는 도 9a 에 나타낸 바와 같이 가로등 기둥과 같이 8각형이면서 한쪽방향으로 일정하게 경사기울기를 갖는 파이프 기둥을 성형하는 것을 그 예로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 한쪽으로 경사기울기를 갖는 파이프 모양을 이루도록 한쪽면은 폭이 넓으면서 그 반대쪽은 그 보다 좁게 형성되고 길이는 길게 재단된 소재(W) 즉, 8각형 경사진 파이프를 성형할 수 있도록 재단된 소재(W)가 소재공급부(10)를 통해 공급하면, 소재이송부(20)의 롤러장치(21,22)는 상기 소재(W)를 물고서 소재세팅부 (30)로 이송하게 된다.

소재세팅부(30)로 소재가 이송되면 도 2와 같이 수평이송장치(36)가 양쪽 세팅장치(31)를 소재(W)와 직교되는 방향(폭방향)으로 서서히 슬라이딩시켜 롤러(33)의 V홈(33a)으로 소재(W)의 양쪽 측면부가 끼워지도록 세팅하여, 세팅된 소재는 서보모터에 의해 회전 운동하는 롤러(33)에 의해 소재포밍부(40)로 이동하게 된다.

소재세팅부(30)에 의해 정위치로 이송된 소재(W)는 도 8a에서와 같이 제1포밍부(40a)의 세팅된 금형롤러(421a,421b)는 소재의 양쪽 가장자리에 위치한 벤딩라인(W₁)를 서서히 절곡시키게 되고, 이때 제1포밍부(40a)의 금형롤러의 벤딩각도는 각각 15°, 25°,35,°44°의 기울기로 세팅되고 있어 맨 앞쪽에 위치한 금형롤러(421a,421b)를 통과하게 되는 소재는 먼저 15°만큼만 벤딩되게 된다.

상기한 금형롤러(421a,421b)에 의해 1차 벤딩된 소재는 인접되는 또 다른 각도로 형성된 금형롤러(422a,422b)가 1차 절곡된 부위를 다시한번 압착시킴에 따라 소재는 25°만큼 벤딩되고, 이후 동일하게 35°와 44°의 각도를 갖는금형롤러(423a,423b)(424a,424b)를 차례로 통과하게 되면 파이프는 해당되는 각도만큼 절곡되게 된다.

소재의 양쪽 가장자리가 최종적으로 44°의 각도만큼 제1포밍부(40a)에 의해 벤딩되게 되면 소재는 다시 제2포밍부(40b)로 이송되면 제2포밍부(40b)의 금형롤러(421a,421b)는 그 안쪽 벤딩라인(W₂)을 절곡시키도록 세팅되고 있어 제2포밍부(40b)의 금형롤러 도한 15°, 25°,35,°44°의 기울기로 형성되고 있어 각각의 금형롤러(421a,421b)(422a,422b)(423a,423b)(424a,424b)를 순차적으로 통과하게 되면 제1포밍부(40a)에서 1차 절곡된 양쪽면(A)이 서로 마주보듯이 소재 바닥면으로부터 거의 직립된 형태를 이루게 된다.

이 상태에서 제3포밍부(40c)의 금형롤러(421a,421b) (422a,422b)(423a,423b) (424a,424b)가 또 다른 안쪽 벤딩라인(W₃)을 절곡시키도록 세팅되고 있어 제3포밍부(40c)를 통과하게 되는 소재는 제2포밍부(40b)에 의해 2차로 절곡된 면(B)이 서로 마주보게 되는 형태로 벤딩되게 된다.

도 8b에서와 같이 제4포밍부(40d)는 이전의 제1,2,3포밍부(40a,40b,40c)의 금형롤러처럼 서로 마주하는 한쌍이 대칭 구조가 아니고 소재의 중앙부쪽 벤딩라인(W₄)을 국부적으로 절곡시키도록 양쪽으로 각각 8°, 13°,18°,22°로 대칭되는 벤딩각도로 형성되는 단일롤러이고, 금형롤러의 각도가 커질수록 금형롤러의 폭은 좁게 형성되고 있어 마지막 금형롤러(421a,421b)(422a,422b)(423a,423b) (424a,424b)를 통과하게 되는 경우 소재(W)의 양쪽 선단은 서로 맞닿을 정도의 마주하는 이음매 부분이 길이방향을 따라 길게 형성되는 8각형 기둥 모양으로 성형되게 된다.

이와 같이 소재가 소재포밍부(40)를 모두 통과하게 됨에 따라 8각형 모양으로 벤딩된 파이프 기둥을 이음매압착부(50)의 1차롤러(51)를 시작으로 2차, 3차, 4차롤러(53)를 모두 통과하게 되면 파이프 기둥의 외주면이 일정한 압력으로 가압되게 되어 이제까지 벌어져 있던 이음매 부분이 서로 맞닿게 된다.

이처럼 이음매 부분이 서로 맞닿은 상태로 소재 용접부(60)로 진입하면 용접부의 1차가이드롤러(61)는 이음매부분을 가압시킨 채 용접토치(62)쪽으로 이송되어 용접토치(62)가 이음매 부분을 연속적으로 접합시키게 된다.

이때 용접부의 승,하강장치는 용접토치와 용접되는 이음매부위와의 거리는 물론 테이퍼진 소재의 기울기를 보정하여 용접작업이 수평상태에서 이루어질 수 있게함으로써 용접부는 보다 균일하게 접합되어질 수 있게 된다.

이와 같이 용접이 완료된 파이프는 2차가이드롤러(63)가 위치 고정및 용접열에 의해 그 형태가 변형되지 않도록 일시적으로 가압시킨 후 이송장치(68)를 이용하여 배출부(70)의 콘베이어에 이송 배출하게 되면 하나의 완전한 8각형 테이퍼 기둥을 제공받을 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 8각형 테이퍼 기둥을 제조하는 것을 하나의 실시예로 도시하고 설명하였으나, 필요에 따라서는 8각형 보다 많은 32 또는 64개 벤딩라인을 형성하면 거의 원형에 가까운 전주와 같은 기둥 생산도 가능하고, 일반 파이프처럼 양쪽 모두가 동일한 크기로 되는 파이프 기둥의 제조에도 아주 유용하게 이용되어질 수 있다.

그리고 작업 조건에 따라 소재이송부, 소재세팅부 및 소재포밍부와 이음매압착부, 용접부 등의 세팅 상태를 조정하게 되면 다양한 크기 및 형태를 갖는 제품 생산도 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 파이프 기둥 생산이 하나의 자동화된 설비에서 간편하게 제조 생산이 가능하므로 생산성 및 작업성이 현저하게 향상되는 이점이 있는 것이며, 자동화 시스템은 작업 환경 및 작업자 안전보장에 크게 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 자동화에 의한 균일한 제품 생산으로 품질과 생산 비용절감이 크게 절감되어 해외시장에서 경쟁력을 갖출 수 있어 수출효과도 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 기존의 생산 방식에서 크레인이나 각종 승하강 구조물로 중량물을 들고 이송해야 하는 불편함이 없이 파이프 성형 공정에서 용접공정으로 자동 이송되어 연속적으로 제품이 생산이 가능하여 특히, 한쪽방향으로 테이퍼진 가로등 기둥이나 전주 및 기타 산업계 전반에 광범위하게 사용되는 파이프 생산에 아주 유용하게 이용되어질 수 있는 등의 작용 효과를 갖는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 성형하고자 하는 소재(W)를 공급하는 소재공급부(10)와, 상기 소재공급부(10)를 통해 공급된 소재(W)를 성형기내로 이송시키는 소재이송부(20)와, 상기 소재이송부(20)에서 이송된 소재가 좌·우 비틀림없이 정위치로 이송되게 세팅하는 소재세팅부(30)와, 상기 소재세팅부(30)에서 세팅된 소재(W)를 순차적으로 절곡시키는 소재포밍부(40)와, 상기 소재포밍부(40)에서 성형된 외주면을 압착시키는 이음매압착부(50)와, 소재의 이음매 부위를 용접하는 용접부(60)와, 완성된 파이프를 성형기 외부로 이송하는 배출부(70)로 구성되는 자동 파이프 성형기에 있어서,

   상기 용접부(60)는 승,하강장치(611)가 구비된 1차가이드롤러(61), 상기 1차가이드롤러(61)에 의해 밀착된 이음매부위를 용접하는 용접토치(62), 소재의 용접 위치 고정 및 용접열에 의해 용접부가 변형되는 것을 방지하는 승,하강장치(631)가 구비된 2차가이드롤러(63), 상기 용접토치에 의해 용접되는 소재를 지지하는 V블록(64), 상기 V블록(64)의 높,낮이를 조절하는 승,하강장치(65), 상기 승,하강장치(65)를 안내하는 가이드플레이트(66), 상기 가이드플레이트(66)에 조립되어 승,하강장치(65)와 연결되는 랙기어(651)에 치합되는 피니언(671)을 제어하는 조절장치(67)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 파이프 성형기용 용접장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 용접부(60)의 하부측에는 소재(W)를 배출부(70)로 이송하는 이송장치(68)가 설치되고, 상기 이송장치(68)는 모타(681)와 동일하게 회전하는 샤프트(683)와, 상기 샤프트에 축작되는 피니언(685)과, 상기 피니언(685)과 서로 치합되는 랙기어(687)가 고정되는 프레임(688)과, 상기 프레임(688)의 하부측에 고정된 롤러(689a) 및 상기 롤러를 안내하는 레일(689b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 파이프 성형기용 용접장치.