KR20030090378A - 벨로우즈 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 등의 산업용으로 사용되는 벨로우즈를 하이드로 포밍 방식으로 용이하면서도 양질의 제품으로 생산할 수 있도록 하는 벨로우즈 성형장치에 관한 것으로서, 파이프 재료를 밀봉 지지하고, 그 양단부를 압착할 수 있도록 구성된 지지/압착수단과; 하강 및 상승되어 상기 파이프 재료에 일부 밀착되고, 벨로우즈의 산부가 팽창될 소정 공간을 보유하며, 피치 조정이 가능하게 구성된 상금형 및 하금형과; 상기 상금형 및 하금형을 하강 및 상승시키는 동력원; 그리고 밀봉 지지된 파이프 재료의 내측으로 유체를 공급하고, 소정 이상의 압력이 형성되게 압력을 발생시키는 유체공급/가압수단을 포함하여 구성하고; 상기 지지/압착수단은 파이프 재료 내부에 소정 이상의 압력이 형성된 후 그 양단부를 가압하도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

벨로우즈 성형장치{Forming apparatus for bellows}

본 발명은 벨로우즈 성형장치에 관한 것으로서, 특히 자동차 등의 산업용 압력 흡수 배관으로 사용되는 벨로우즈를 성형함에 있어, 하이드로 포밍(hydro forming) 방식을 통하여 양질의 벨로우즈를 용이하게 생산할 수 있도록 하는 벨로우즈 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 잘 알려진 바와 같이 벨로우즈는 자동차 배관이나 건축용 배관 등에 연결 설치되는 것으로서, 열팽창 압력을 완충 흡수하는 목적에서 다 방면으로 다량의 제품이 사용되고 있다.

예를 들어 자동차용으로 사용되는 벨로우즈는 카 플렉스(car flex), 익스펜션 조인트(expansion joint), 머플러(muffler) 등에 사용되고 있으며, 건축용 온수 및 조인트 배관으로 널리 사용되고 있다.

이러한 벨로우즈는 통상 벌징(bulging), 하이드로 포밍, 폭발 성형법(explosive forming) 및 마그네틱펄스 포밍(magnetic pulse forming) 등의 가공방법에 의해 제조될 수 있다. 상기한 가공방법들은 모두 일반적인 파이프를 금형에 지지 설치하고, 파이프의 내부 및 외부에 강한 압력을 가하여 소정의 벨로우즈 모양을 성형하는 특수 가공방법이다.

그러나 상기한 특수 가공방법들은 금속재질 특히 스테인레스 스틸과 같이 강도가 큰 재질의 파이프를 사용할 경우 그 복잡한 형상에 의해 성형 가공이 기술적으로 난이하고, 양질의 제품을 생산하기 어려우며 불량율이 높아 재료의 낭비가 심하고, 그 결과 일반 파이프에 비해 제품 가격이 고가를 유지하게 되는 문제점이 있다.

또한 상기한 특수 가공방법들은 정형화된 금형을 사용하기 때문에 한 종류의 벨로우즈만 생산할 수 있는 문제점이 있으며, 피치가 다른 제품을 생산하기 위해서는 해당 피치를 갖는 금형을 일일이 만들어 사용해야만 하는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 재료에 가해지는 성형 압력으로 유체 압력을 사용하고 그후 재료의 양단을 압착하여 벨로우즈의 복잡한 형상이 용이하고 양호하게 성형될 수 있도록 하며, 아울러 금형의 피치를 조절할 수 있도록 하여 다양한 사이즈의 피치를 갖는 벨로우즈 성형에 폭넓게 호환 적용할 수 있도록 한 벨로우즈 성형장치를 제공함에 그 목적을 두고 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 벨로우즈 성형장치를 도시한 정면 구성도이고,

도 2는 본 발명의 측면 구성도이며,

도 3은 본 발명을 구성하는 지지/압착수단 및 클램프 구조를 확대 도시한 평면 구성도이고,

도 4는 본 발명을 구성하는 상금형, 하금형 및 스페이서 구조를 확대 도시한 정단면도이며,

도 5는 본 발명을 구성하는 단위금형을 도시한 측면 구성도이고,

도 6는 본 발명을 구성하는 단위금형 및 클램프를 도시한 측면 구성도이며,

도 7은 본 발명의 유체공급/가압수단을 확대 도시한 평단면도이고,

도 8은 본 발명의 수분제거수단을 도시한 종단면도이다.

상기 목적을 구현하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 파이프 재료를 밀봉 지지하고, 그 양단부를 압착할 수 있도록 구성된 지지/압착수단과; 하강 및 상승되어 상기 파이프 재료에 일부 밀착되고, 벨로우즈의 산부가 팽창될 소정 공간을 보유하며, 피치 조정이 가능하게 구성된 상금형 및 하금형과; 상기 상금형 및 하금형을 하강 및 상승시키는 동력원; 그리고 밀봉 지지된 파이프 재료의 내측으로 유체를 공급하고, 소정 이상의 압력이 형성되게 압력을 발생시키는 유체공급/가압수단을 포함하여 구성되고; 상기 지지/압착수단은 파이프 재료 내부에 소정 이상의 압력이 형성된 후 그 양단부를 가압하도록 구성된 벨로우즈 성형장치를 제안한다.

본 발명에서 상기 지지/압착수단은 파이프 재료의 양단부에 결합되는 실링부와, 상기 실링부를 전, 후진시키는 실링실린더와, 상기 실링실린더를 전진시켜 파이프 재료를 압착하고 다시 후진시키는 압착실린더를 포함하여 구성한다.

또한 본 발명에서 상기한 상금형 및 하금형은 각각 동력원에 의해 하강 및 상승되는 가이드바와, 상기 가이드바에 슬라이딩 가능하게 결합되는 다수의 단위금형과, 상기 단위금형의 사이에 설치되어 상호 일정 간격을 유지할 수 있도록 하는 탄력부재를 포함하여 이루어진다.

더욱 본 발명에서는 상금형 및 하금형을 구성하는 단위금형의 사이 마다 삽탈 가능하게 설치되어서 상기 단위금형의 피치 간격을 일정하게 조정 및 유지하는 스페이서와, 상기 스페이서를 하강 및 상승 작동시키는 승강실린더를 더 포함하여 이루어진다.

상기한 스페이서는 파이프 재료의 중간 위치에 있는 것이 가장 길고 파이프 재료의 양단부로 갈수록 점차 짧게 형성되어서, 전체적으로 삼각형 모양으로 경사지게 형성한다. 특히 스페이서의 하단부는 첨예하게 형성되고, 상기 스페이서가 삽입되는 위치에 있는 단위금형의 상단부도 첨예하게 형성된다.

바람직하게 본 발명에서는 상금형과 하금형이 밀착된 상태에서 그 결합 상태를 유지하기 위해 클램프를 설치한다. 상기 클램프는 클램프 실린더에 의해 전, 후진되면서 작동한다.

또한 바람직하게 본 발명의 유체공급/가압수단은 유체탱크와, 상기 유체탱크로부터 유체를 공급하는 펌프와, 상기 펌프로부터 공급된 유체 압력을 배력하는 부스터와, 상기 펌프와 부스터의 사이 관로에 설치되는 첵밸브와, 상기 부스터로부터압송된 유체를 파이프 재료의 내측으로 분사하는 노즐을 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명을 구현하기 위한 바람직한 실시 형태를 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 벨로우즈 성형장치의 전체 구조를 보여주고 있다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 벨로우즈 성형장치는 원통상의 일반적인 파이프 재료(1)를 상금형(3) 및 하금형(5)을 이용하여 일정 부분 지지하고, 그 상태에서 유체 압력을 가하여 지지되지 않는 나머지 부분을 팽창시키면서 그 양단부를 압착하여 소망의 벨로우즈 형상을 성형하게 되는 것이다.

파이프 재료(1)는 원통상의 단일 재료 혹은 외측관에 내측관을 삽입하여 둘로 겹친 재료를 사용할 수 있으며, 내측관과 외측관을 겹칠 경우에는 2 재료를 상호 삽입 결합하는 삽입유니트가 필요하다.

이와 같이 준비된 파이프 재료(1)를 밀봉 지지하기 위하여, 본 발명에서는 상기 파이프 재료(1)의 양단부를 압착할 수 있도록 하는 지지/압착수단을 구비하여 이루어진다.

바람직하게 상기 지지/압착수단은 도 3에 확대 도시한 바와 같이, 파이프 재료(1)의 양단부에 끼움 결합되고 압착에 의해 파이프 재료의 내부를 밀봉하는 실링부(7)를 포함하고, 상기 실링부(7)를 전, 후진시켜 상기 파이프 재료(1)의 내측으로 삽탈되게 하는 실링실린더(9)를 구비하여 이루어진다. 또한 상기 지지/압착수단은 파이프 재료(1)의 양단부를 압착하여 벨로우즈를 성형하기 위하여 큰 압력을 발생시킬 필요가 있는데, 이를 위하여 상기 실링실린더(9)를 전진 및 후진시킬 수있는 압착실린더(13)를 구비하여 이루어진다.

물론 상기한 실링실린더(9)와 압착실린더(13)는 하나의 실린더로 구성할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 벨로우즈의 성형 완료 후 큰 압력으로 실링부(7)를 후진시킬 경우, 초기 큰 압력에 의해 벨로우즈가 잡아 당겨져 변형될 수 있는바, 이를 방지하기 위하여 보다 작은 압력으로 작동되는 실링실린더(9)를 더 추가하여 설치하는 실시 형태를 보여주고 있다.

도면에서 미 설명부호 15는 압착실린더(13)를 고정하기 위한 지지부재이다.

지지/압착수단에 의해 파이프 재료(1)가 결합 지지되어 정위치하면, 본 발명에서는 상기 파이프 재료(1)에 상금형(3)과 하금형(5)을 밀착시켜 성형 작업을 시작하게 된다.

도 4에 확대 도시한 바와 같이, 상금형(3)과 하금형(5)은 각각 동력원(17)(19)에 의해 하강 및 상승되어 파이프 재료(1)의 외표면에 밀착되는 일 부분과 성형 작업시 벨로우즈의 산부가 팽창될 소정 공간(21)을 보유한다.

또한 본 발명의 상금형(3)과 하금형(5)은 다양한 사이즈의 피치를 갖는 벨로우즈 성형에 폭넓게 호환 적용하기 위하여 피치를 조정할 수 있도록 구성한다. 이를 위하여 상금형(3)과 하금형(5)은 다수의 단위금형(23)을 조립하여 조정 가능하게 구성하는바, 이러한 다수의 단위금형(23)들은 동력원(17)(19)에 의해 하강 및 상승 작동되는 가이드바(25)에 삽입되어 슬라이딩 가능하게 결합되고, 단위금형(23)들 사이에 상호 일정 간격을 유지하기 위하여 탄력부재(27)을 더 설치하여 이루어진다.

본 발명에서는 탄력부재(27)로서 코일 스프링을 사용하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

아울러 본 발명에서는 가이드바(25)를 따라 소정 유격만큼 슬라이딩되는 단위금형(23)들의 사이 간격 즉, 피치 간격을 일정하게 유지시키기 위하여, 단위금형(23)의 사이 마다 삽입되는 스페이서(29)를 더욱 포함하여 이루어진다.

스페이서(29)는 고정부재(31)에 장착된 상태에서 승강실린더(35)에 의해 작동되어 승강 가이드(33)를 따라 하강 및 상승되어진다.

이러한 스페이서(29)는 상금형(3)과 하금형(5)을 구성하는 단위금형(23)들의 사이 마다 삽입되는 것이며, 삽입 동작이 보다 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 파이프 재료(1)의 중간 위치에 있는 것이 가장 길고 파이프 재료(1)의 양단부로 갈수록 점차 짧아지게 형성하여서 전체적으로는 역 삼각형 모양으로 경사지게 설치하는 것이 좋다. 또한 스페이서(29)의 하단부를 첨예하게 형성하고, 상기 스페이서(29)가 삽입되는 위치에 있는 단위금형(23)의 상단부도 마찬가지로 첨예하게 형성한다.

바람직하게 스페이서(29)는 단위금형(23)들의 사이 간격을 균등하게 조정하기 위해 적어도 2개를 설치하여, 단위금형(23)의 전, 후 양쪽으로 동시에 삽입되게 한다. 이를 위하여 상금형(3)과 하금형(5)을 구성하는 단위금형(23)에는 도 5에 도시한 바와 같이 2곳의 첨예부(23a)를 마련한다.

한편 본 발명의 스페이서(29)는 분리 교체 가능하게 구성되며, 이는 상기 스페이서(29)의 폭을 조절함에 의해 단위금형(23) 및 벨로우즈의 피치를 조정하기 위한 것이다.

도 5에서 미 설명부호 27a는 단위금형(23)들의 사이에 설치되는 탄력부재(27)의 위치를 보여주고 있다.

한편 본 발명에서는 피치 조정이 완료된 상태에서 상금형(3)과 하금형(5)이 유동되지 않도록 고정하기 위하여, 클램프(37)를 구비하여 이루어진다.

도 6에 도시한 바와 같이 클램프(37)는 단위금형(23)의 양측 걸림턱(23b)을 클램핑하여 변형 및 벌어짐을 방지하는 것으로서, 클램프 실린더(39)에 의해 전, 후진 작동되면서 상금형(3) 및 하금형(5)을 결합지지하게 된다.

상금형(3) 및 하금형(5)이 클램프(37)에 의해 고정된 후, 본 발명에서는 파이프 재료(1)의 내측에 소정 이상의 유체 압력을 발생시켜 벨로우즈 모양으로 파이프 재료(1)를 팽창시키게 된다. 이를 위하여 본 발명에서는 파이프 재료(1)의 내측으로 유체를 공급하고 동시에 소정 이상의 압력으로 배력시키는 유체공급/가압수단을 제공한다.

바람직하게 본 발명의 유체공급/가압수단은 유체탱크(41)와, 상기 유체탱크(41)로부터 유체를 공급하는 펌프(43)와, 상기 펌프(43)로부터 공급되는 유체 압력을 배력하는 부스터(45)와, 상기 펌프(43)와 부스터(45)의 사이 관로(47)에 설치되는 첵밸브(49)와, 상기 부스터(45)로부터 압송된 유체를 파이프 재료(1)의 내측으로 분사하는 노즐(51)을 포함하여 이루어진다.

부스터(45)는 도 7에 도시한 바와 같이 제 1 실린더(45a)와 제 2 실린더(45b)로 구성되어서, 펌프(43)에 의해 제 1 실린더(45a)로 공급된 유체를 내부 체적비에 의해 배력하는 것이다. 이때 제 2 실린더(45b)는 유압실린더를 사용하며, 그에 의하여 유체 압력은 100-300㎏/㎠까지 배력되어 파이프 재료(1)의 내부로 가하여지게 된다.

파이프 재료(1)의 내부에 소정 압력이 형성되면, 본 발명에서는 지지/압착수단의 압착실린더(13)를 작동시켜 파이프 재료(1)의 양단부를 가압하게 된다. 이에 따라 파이프 재료(1)는 유체의 팽창 압력과 압착실린더(13)의 압착력에 의해 단위금형(23)에 의해 지지되는 일 부분을 제외한 나머지 부분이 공간(21)쪽으로 팽창되면서 소망의 벨로우즈(B)를 형성하게 되는 것이다.

한편 파이프 재료(1)의 압착 공정시 스페이서(29)는 사전에 승강실린더(35)에 의해 상승되어 상금형(3) 및 하금형(5)으로부터 분리됨으로써, 상기 단위금형(23) 및 파이프 재료(1)가 압착될 수 있는 공간을 미리 확보하게 된다.

도 8은 본 발명에 의해 성형된 벨로우즈(B)를 보여주고 있다. 도면에서 벨로우즈(B)는 내측관과 외측관을 겹친 파이프 재료(1)를 성형한 예이다.

또한 본 발명에서는 유체 압력에 의해 성형된 벨로우즈(B)의 내부에 잔존하는 수분을 제거하기 위하여 수분제거수단을 구비하여 이루어진다.

수분제거수단은 도 8에 도시된 바와 같이, 벨로우즈(B)의 내경에 꼭맞게 삽입되어서 내부에 잔존하는 수분을 흡입하는 다수의 흡입구(53a)가 형성된 흡입노즐(53)과, 상기 흡입노즐(53)에 연통된 브로워(55)로 구성한다. 이에 따라 본 발명의 벨로우즈(B)는 내부의 잔존 수분을 완전히 제거하여 제품으로서 완성되는 것이다.

이상에서 설명한 실시 형태를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 벨로우즈 성형장치는 파이프 재료에 가해지는 성형 압력으로 유체 압력을 사용하고 그후 재료의 양단을 압착함으로써 벨로우즈의 복잡한 형상이 용이하고 양호하게 성형할 수 있다.

또한 본 발명에서는 스페이서를 통하여 단위금형 및 벨로우즈의 피치를 조절하게 되는바, 이는 다양한 사이즈의 피치를 갖는 벨로우즈 성형에 폭넓게 호환 적용하는 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 벨로우즈의 성형 작업이 용이하고 양질을 제품을 생산할 수 있으며, 생산 불량율을 줄이므로 제조비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 파이프 재료를 밀봉 지지하고, 그 양단부를 압착할 수 있도록 구성된 지지/압착수단;

   하강 및 상승되어 상기 파이프 재료에 일부 밀착되고, 벨로우즈 산부가 팽창될 소정 공간을 보유하며, 피치 조정이 가능하게 구성된 상금형 및 하금형;

   상기 상금형 및 하금형을 하강 및 상승시키는 동력원; 그리고

   밀봉 지지된 파이프 재료의 내측으로 유체를 공급하고, 소정 이상의 압력이 형성되게 압력을 발생시키는 유체공급/가압수단을 포함하여 구성되고;

   상기 지지/압착수단은 파이프 재료 내부에 소정 이상의 압력이 형성된 후 그 양단부를 가압하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 벨로우즈 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서, 지지/압착수단은 파이프 재료의 양단부에 결합되는 실링부와, 상기 실링부를 전, 후진시키는 실링실린더와, 상기 실링실린더를 전진시켜 파이프 재료를 압착하고 다시 후진시키는 압착실린더를 포함하여 구성된 벨로우즈 성형장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상금형 및 하금형은 각각 동력원에 의해 하강 및 상승되는 가이드바와, 상기 가이드바에 슬라이딩 가능하게 결합되는 다수의 단위금형과, 상기 단위금형의 사이에 설치되어 상호 일정 간격을 유지할 수 있도록 하는 탄력부재를 포함하여 구성된 벨로우즈 성형장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상금형 및 하금형을 구성하는 단위금형의 사이 마다 삽탈 가능하게 설치되어서 상기 단위금형의 피치 간격을 일정하게 조정 및 유지하는 스페이서와, 상기 스페이서를 하강 및 상승 작동시키는 승강실린더를 더 포함하여 구성된 벨로우즈 성형장치.
5. 제 4 항에 있어서, 스페이서는 파이프 재료의 중간 위치에 있는 것이 가장 길고 파이프 재료의 양단부로 갈수록 점차 짧게 형성되어서, 전체적으로 삼각형 모양으로 경사 형성된 것임을 특징으로 하는 벨로우즈 성형장치.
6. 제 4 항에 있어서, 스페이서의 하단부는 첨예하게 형성되고, 상기 스페이서가 삽입되는 위치에 있는 단위금형의 상단부도 첨예하게 형성된 것임을 특징으로 하는 벨로우즈 성형장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상금형과 하금형이 밀착된 상태에서 그 결합 상태를 유지하는 클램프와, 상기 클램프를 작동시키는 클램프 실린더를 더 포함하여 구성된 벨로우즈 성형장치.
8. 제 1 항에 있어서, 유체공급/가압수단은 유체탱크와, 상기 유체탱크로부터유체를 공급하는 펌프와, 상기 펌프로부터 공급된 유체 압력을 배력하는 부스터와, 상기 펌프와 부스터의 사이 관로에 설치되는 첵밸브와, 상기 부스터로부터 압송된 유체를 파이프 재료의 내측으로 분사하는 노즐을 포함하여 구성된 벨로우즈 성형장치.
9. 제 1 항에 있어서, 성형된 벨로우즈의 내측으로 삽입되어 수분을 흡입하는 흡입노즐과, 상기 흡입노즐에 형성된 다수의 흡입구와, 상기 흡입노즐에 연통된 브로워를 포함하여 구성된 수분제거수단을 더 포함하는 벨로우즈 성형장치.