KR200363966Y1 - 파이프 확관장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 특히 얇은 두께의 소구경 파이프를 확관함에 있어서 발상의 전환을 하여 스프링의 탄성력과 압축 및 굽힘 특성을 이용하되, 양단부의 접촉 길이가 연장되게 대향되는 접촉 단면이 서로 평행으로 맞물리는 각도의 사선으로 가공된 고탄성재질의 강선을 굽히고 감아서 몸체 일부가 절단된 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링을 형성하고, 이렇게 형성된 고리형 스프링을 금형으로 이용하여 가압작용시 스프링의 탄성 작용으로 정상 원주 직경보다 양단부가 벌어져 늘어난 원주 길이 만큼 피성형물 파이프의 외경을 확장하게 하는 파이프 확관장치에 관한 것으로서 기구의 구성이 간단하고 경제적이며 공정이 간단하여 비숙련자도 쉽게 실시할 수 있는 효과가 있다.

Description

파이프 확관장치{Pipe expander device}

본 고안은 파이프 확관장치에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 특히 얇은 두께의 소구경 파이프를 확관함에 있어서 발상의 전환을 하여 스프링의 탄성력과 압축 및 굽힘 특성을 이용하되, 양단부의 접촉 길이가 연장되게 대향되는 접촉 단면이 서로 평행으로 맞물리는 각도의 사선으로 가공된 고탄성재질의 강선을 굽히고 감아서 몸체 일부가 절단된 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링을 형성하고, 이렇게 형성된 고리형 스프링을 금형으로 이용하여 가압작용시 스프링의 탄성 작용으로 정상 원주 직경보다 양단부가 벌어져 늘어난 원주 길이 만큼 피성형물 파이프의 외경을 확장하게 하는 파이프 확관장치에 관한 것으로서 기구의 구성이 간단하고 경제적이며 공정이 간단하여 비숙련자도 쉽게 실시할 수 있는 효과가 있다.

통상 파이프 확관장치는 파이프 상호간의 연결작업이나 사이즈가 다른 파이프 상호간의 연결시, 또는 별도의 조립부재를 연결하고자 파이프의 선단을 필요한 형상으로 확관하는 데 사용하는 장치이다.

상기한 파이프 확관장치로는 장치종래 연소기용 급배기관이나 연통 등의 금속 재질로 된 특히 얇고 가벼운 소구경 파이프를 확관하기 위한 방법으로는, 파이프를 2등분하여 절단하고 분리된 이들 각각의 파이프를 프레스 가공에 의한 벤딩(Bending)이나 벌징(bulging)가공 등의 방법으로 확관부를 성형한 후 다시 용접, 납땜 등의 방법으로 접합하는 방법 또는 파이프의 일측을 길이 방향으로 절개시켜 펼친 다음 일측에 확관부를 성형한 후 다시 알곤용접이나 납땜등으로 접합하는 방법이 있으나, 이는 도출되는 확관부가 일정하지 않아 품질이 균일하지 않거나 알곤 용접이나 납땜 부위가 그대로 외부로 노출됨으로써 미관이 좋지 않게 되므로서 가공성이 떨어지며 확관부 성형과 파이프의 분리 및 접합공정 등 번거로롭고 복잡한 개별 공정으로 공수가 증가되어 생산성이 떨어지고 원가상승을 야기시키게 되는 문제점이 있었다.

또한 종래의 확관 방법은 별도로 제작된 몰드를 이용하여 가압하는 방법으로 원주가 확장되어 돌출되는 파이프 확관부를 성형하므로서 별도의 몰드를 제작하여야 하는 번거로움과 고가격에 따른 원가상승 등의 비경제성이 있고, 작업 조건이나 용도에 맞춰 적절한 확관 작업을 시행하여야 하나 부분적으로 확관하는 조건이나 산업용의 대형 파이프 확관작업 등의 용도에도 파이프 전체를 넓히거나 산업용중장비와 같은 대구경 파이프에 적합한 용도와 동일한 확관 방법을 이용함에 따른 비효율성 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 특히 얇은 두께의 소구경 파이프를 확관함에 있어서 성형 작용시 스프링의 탄성력, 가공시 압축과 굽힘 특성을 이용하되, 양단부의 접촉 길이가 연장되게 대향되는 접촉 단면이 서로 평행으로 맞물리는 각도의 사선으로 가공된 고탄성재질의 강선을 굽히고 감아서 몸체 일부가 절단된 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링을 형성하고, 이렇게 단부가 빗면의 사선 구조로 압축 및 굽힘 작용으로 양단부가 벌어지게 형성된 고리형 스프링을 금형으로 이용하여 가압작용시 스프링의 탄성 작용으로 정상 원주 직경보다 양단부가 벌어져 늘어난 원주 길이 만큼 피성형물 파이프의 외경을 확장하게 할 수 있고 또한 긴 파이프의 여러 곳에 확관이 가능하여 하나의 파이프에 다수개의 돌조체를 형성할 수 있어서 간단하고 용이하며 경제적인 파이프 확관장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 전체 구성을 도시한 사시도

도 2는 본 고안에 따른 동력장치와 확관성형장치의 연결 상태도

도 3은 본 고안의 작동 상태도로서

(3a)는 확관성형장치의 이동부재가 고정부재와 분리된 상태의 도면

(3b)는 확관성형장치의 이동부재가 이동하여 확관작업을 수행하는 도면

도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 요부 확대도

도 5는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 예시도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10:실린더 11:기판

12:나사 13:고정대

14:원형 지지프레임 15:가동판

16:피스턴 16a:나사부

18:지지대 20:확관성형구

21:작동봉 21a,21b:나사부

22:지지파이프 23:고정부재

23a:내측 단부 23b: 단부

24:고리형 스프링 24a, b:접촉부

25:이동부재 25a:접촉단부

25b:절삭홈 26:나사

30:피확관파이프 31:돌조

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성을 첨부 도면에 의하여 구체적으로 기술하면 다음과 같으며 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 고안은 실린더를 이용한 피스턴의 진퇴작동으로 작동봉을 유동시키고 이에 연결된 확관 성형구로 파이프의 내주면을 부분 가압 압출하여 파이프를 확관하는 확관장치에 있어서,

기판(11)이 고정대(13)에 나사(12)로 중첩 체결된 실린더(10)와, 내측에 피스턴(16)과 작동봉(21)을 나사(17a)(17b)로 각각 연결 고정하여 실린더(10)의 구동으로 작동봉(21)을 진퇴 작동시키는 가동판(15)을 구비하는 원형 지지 프레임(14)과 상기 원형 지지 프레임(14) 일측으로 원형 단면의 길쭉한 환봉 형상의 작동봉(21)을 동심원상으로 수용하여 장착되는 중공의 지지 파이프(22), 작동봉(21)을 중심축으로 하여 단턱이 형성된 일측 단부(23b)가 지지 파이프 일단부에 특수 용접되어 결합되고 이동부재(25)의 일부만 경사면으로 밀착 수용하고 가압력으로 고리형 스프링(24)이 떠올려지게끔 타단의 수직 내측단부(23a) 일부가 테이퍼진 고정 부재(23), 작동봉(21) 외주에 끼움 결합되며 양단부의 접촉 길이가 연장되게 대향되면서 맞물리는 접촉부(24a)(24b)가 경사진 상태에서 서로 평행으로 맞물리게 가공된 고탄성재질의 강선을 굽히고 감아서 몸체 일부가 분리 형성되는 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링(24), 고정 부재(23)와 부합되는 일측 접촉단부(25a) 단면이 테이퍼지고 타단부는 나사(26)를 수용하는 절삭홈(25b)과 내주로 작동봉(21)과 치합되게 나사부(21b)를 형성한 이동부재(25)로 확관 성형구(20)를 형성하여,

상기 고리형 스프링(24)을 성형 금형으로 이용하고 실린더(10)의 구동으로작동봉(21)이 당겨짐과 동시에 이동부재(25)가 고정부재측으로 함께 슬라이딩 이동하면서 동심축선으로 고정된 피확관 파이프(30)를 가압함에 있어서 스프링의 탄성 작용으로 스프링 두께에 의하여 정상 원주 직경보다 더 벌어지게 되고 늘어난 원주 길이와 스프링(금형)의 일부 두께만큼 피확관 파이프(30)의 외경이 국소적으로 확장되게 하는 구성의 파이프 확관장치이다.

즉, 본 고안에 있어서 일단의 내측단부(23a) 일부가 테이퍼져서 수직면과 내측 경사면을 동시에 가지는 형상의 고정 부재(23)에 이동부재(25)가 슬라이딩 가압시 이동부재(25)의 일부만 경사면으로 밀착 수용하여 경사면 충돌에 의한 가압력으로 고리형 스프링(24)이 떠올려지고 원지름 밖으로 스프링 전체가 밀려나오면서 원주 길이와 스프링(금형)의 일부 두께만큼 피확관 파이프(30)의 외경이 국소적으로 확장되는 것이며 서로 대향되어 대각선 방향으로 접면하는 고리형 스프링(24)의 사선 접촉부(24a)(24b)는미세한 간극이 생기게 되는 것이다.

미설명 부호 12, 17a, 17b는 나사, 18은 지지대이다.

본 고안은 확관 성형구로서, 고정 부재측으로 이동 부재를 움직여서 피확관 파이프를 가압함에 있어서 개재되는 성형 금형으로 양단부의 접촉 길이가 연장되게 대향되는 접촉부 단면이 서로 엇갈리는 사선으로 가공된 탄성재질의 강선을 몸체 일부가 분리되는 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링으로 형성하여, 가압 작용시 스프링의 탄성력을 이용하고, 성형 작용시 압축과 굽힘 작용은 물론 테이퍼진 접촉 단부의 원주 길이보다 늘어나는 원주 길이와 스프링(금형)의 두께를 이용하므로서 보다 간단한 구조로서 용이하게 확관을 실시할 수 있으며 고리형 스프링의 확관 작용 실시후에는 스프링의 탄성 복원력으로 원래의 원주 길이(파이)로 원위치시킬 수 있어 원가가 절감되어 경제적인 효과가 탁월한 얇은 두께 소구경용 파이프 확관장치를 제공하는데 특징이 있다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.

본 고안은 도면에 도시된 바와 같이 전기적 동력원으로서 공지의 유압호스(미도시함) 등으로 연결된 실린더(10)를 이용하며, 실린더(10)는 지지대(18)상에 안치되고 실린더 기판(11)이 판상의 고정대(13)에 다수개의 체결 나사(12)로 샌드위치식으로 겹쳐져 수평으로 고정된다.

상기한 실린더(10)에는 내부에 공간이 형성된 원형 지지 프레임(14) 내측의 가동판(15)을 매개로 일측으로 피스턴(16)이 연결되고 타측으로는 환봉 형상의 작동봉(21)이 소정 간격을 두고 체결수단으로 나사(17a)(17b)를 이용하여 각각 연결 고정되므로서 실린더(10)가 전기적으로 구동하면 피스턴(16)이 유동되고 따라서 이에 연결된 가동판(15)이 작동하여 작동봉(21)을 연계 이동되게 한다.

상기한 작동봉(21)은 원형 지지 프레임(14) 일측에 고정되는 지지파이프(22)를 동일축선상으로 외주면에 수용하며 또한 동시에 후술하는 피확관 파이프(30)를 중첩시켜 동심원상으로 수용하는 것으로, 동력을 전달받기 위하여 원형 지지 프레임을 관통하여 내측으로 연장 형성되며 연장부의 일단에는 체결수단으로서 나사부(21a)와 (16a)가 형성되어 가동판(15)에 나사끼움식으로 견고히 체결 고정된다.

그리고 확관작업시 이동부재(25)와 결합하는 작동봉(21)의 타단에도 나사부(21b)가 형성되어 이동부재(25)와 나사체결하게 되며 이렇게 견고하게 체결된 이동 부재(25)는 실린더(10)의 작동으로 작동봉(21)이 당겨지면서 고정부재(23)와 상호 밀착되면서 고리형 스프링(24)을 가압하게 된다.

또한 상기한 작동봉(21)의 외주 길이 방향으로는 지지 파이프(22)가 중첩되어 동심원상으로 끼워지는데 지지파이프(22)는 동일한 직경의 고정부재(23)와 이동부재(25), 고리형 스프링(24) 등 기타 확관 성형부재와 동일축선상으로 끼움 결합되며 이동부재의 이동 거리를 충분히 확보할 수 있을 정도의 길이로 작동봉(21)보다 짧게 형성되는 것으로, 작동봉(21)을 동일축선으로 하여 지지 파이프(22)의 일측으로 고정부재(23), 그리고 고리형 스프링(24), 이동부재(25)가 슬라이딩될 수 있게 순차적으로 연결되며 이렇게 형성된 확관 성형구 외주로 성형 대상물인 피확관 파이프(30)가 동심원상으로 중첩 수용된다.

상기한 고정부재(23)의 일측 단부(23b)는 원주상으로 절삭된 결합 단턱이 형성되어 지지 파이프(22) 일단에 특수용접으로 결합되며 타단의 내측 단부(23a)는 슬라이딩되는 이동부재(25)와 테이퍼진 경사면으로 원활히 맞물려 상호 부합되기는 하되 이동부재(25)의 일부만 동일한 테이퍼(경사면)으로 밀착 수용하고 맞물렸을 때 고리형 스프링을 수용하는 틈새가 생겨 이동부재의 가압력으로 고리형 스프링(24)이 틈새로 수용되고 떠올려져서 돌출되게끔 타단의 내측단부(23a) 일부가 테이퍼져서 수직면과 내측 경사면을 동시에 가지는 형상으로 형성한다.

그리고 고정부재(23)와 맞물려 부합되는 이동부재(25)는 고리형 스프링(24)을 압압할 수 있도록 일단의 접촉단부(25a)가 테이퍼지고 타단은 외주에 고정 나사(26)를 수용하는 절삭홈(25b)과 내주로는 작동봉(21)의 나사부(21b)와 치합되어 작동봉과 나사 체결되어 견고히 고정되는 것으로 후술하는 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링(24)이 마모되면 쐐기 기능의 수직 고정 나사(26)와 수평 방향의 나사부 체결(21b)을 해제하므로서 간편하게 스프링을 교체할 수 있다.

상기한 바와 같이 중공 캡형상의 고정부재(23)와 이동부재(25)는 고리형 스프링(24)을 금형으로 이용하여 작동봉(21) 길이 방향으로 슬라이딩 직선운동하여 구배된 경사면으로 상호 밀착되면서 가압작용을 하게 하는 것으로서 마모나 찌그러짐 등이 생기지 않도록 강도가 우수하며 내구성이 있는 특수 열처리 가공한 특수강으로 형성한다.

본 고안의 핵심 부재로서 작동봉(21) 외주에 끼움 결합되어 확관 성형구(20)의 금형기능을 하는 고리형 스프링(24)은 (오일 템퍼선 등) 고경도, 내열성, 내식성, 윤활성, 복원력에 의한 형태적 안정성 등의 소재 물성을 가져서 스프링의 성능을 향상시키게끔 소재 표면을 티타늄 코팅한 고탄성재질의 티타늄 코팅 강선 등을 사용하므로서 계속 작업시에도 마모가 덜 되고 균일한 품질의 안정성이 있으며 스프링의 탄성을 높이면서 내구성이 좋게 되는 재질을 사용하며, 상기한 강선재질의 고리형 스프링(24)은 강선 양단의 접촉부(24a)(24b) 접촉 길이가 연장되게 대향되는 접촉부를 서로 평행으로 맞물리는 각도의 사선으로 가공처리된 강선을 굽히고 감아서 몸체 일부가 분리되어 서로 대각선으로 맞물리는 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링(24)을 형성한다.

상기한 단일 원주 고리형 스프링(24)은 굽히고 감음으로서 압축력과 초기 장력을 가지게 되어 탄성복원력이 형성되며, 상기한 고리형 스프링(24)을 성형 금형으로 이용하고 실린더(10)의 구동으로 작동봉(21)이 당겨짐과 동시에 이동부재(25)가 고정부재(23)측으로 함께 슬라이딩 이동하면서 동심축선으로 고정된 피확관 파이프(30)를 가압하는 것으로서, 확관 역할을 하는 고리형 스프링(24)의 탄성 작용으로 스프링을 떠밀어 올리는 외력이 작용시 서로 평행으로 맞물리는 각도의 사선으로 된 접촉부(24a)(24b) 구조에 의하여 사선의 소정 각도로 외력이접촉부에 작용하여 고리형 스프링의 원주 방향 전체에 걸쳐서 정상 원주 직경보다 간극이 더 벌어지게 되고 늘어난 원주 길이와 스프링(금형)의 일부 두께만큼 피확관 파이프(30)의 외경이 국소적으로 확장된 원주(파이)의 돌조(31)를 형성하게 하는 것으로서 형상이 단순하여 제작이 비교적 용이하다.

즉, 피확관 파이프(30)의 외경이 국소적으로 확장된 돌조(31)의 상태에서 고리형 스프링(24)의 일부분인 양단의 접촉부(24a)(24b)가 대각선이 되므로서 선의 길이가 늘어나는 확장효과를 낼 수 있으며 이러한 확관작용은 스프링의 원주 중심을 구심점으로 원심방향으로 피확관 파이프에 힘이 최대한 균일하게 작용하여 피확관 파이프(30) 외주로 돌출 형성되는 돌조(31)의 외경을 최대한 정원에 가깝게 확장할 수 있게 되는 것이다.

그리고 본 고안의 또 다른 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이 고리형 스프링의 분리되는 접촉부 형상을 단순한 형태로 하여 고리형 스프링(24)이 확관의 정위치를 지키게 하기 위하여 접촉 단부(25a)부위에 돌출 스토퍼를 장치하고 내측 단부(23a) 부위에 돌출 스토퍼 삽입홈을 만들어 1차 확관시 덜 형성된 부분을 피확관 파이프(30)를 어느 정도 회전시켜 한번 더 확관하여 진원을 만들 수도 있으므로 접촉부 형상을 다양하게 형성할 수 있다.

그리고 이렇게 고리형 스프링(24)의 확관 작용 실시후에 고정부재(23)에서이동부재(25)를 분리시키면 항상 되돌아 가려는 힘이 작용하고 있으므로 가압되어 확장되었던 고리형 스프링(24)이 탄성 복원력에 의하여 원래의 원주길이(파이)로 복귀되므로서 확관 성형되어 완성된 피확관 파이프(30)를 손쉽게 빼낼 수 있다.

이렇게 형성된 본 고안은 파이프의 직경에 따라 스프링의 크기와 사선의 각도를 조정하므로서 다양한 크기의 파이프에 적용이 가능함은 물론 긴 파이프의 여러 곳에 확관이 가능하여 하나의 파이프에 다수개의 돌조체를 형성할 수 있다.

또한 본 고안에서와 같이 스프링을 금형으로 이용하여 반복적으로 사용하게 되면 스프링의 벌어짐 현상이 발생하여 성능이 저하될 수도 있으므로 수시로 유압이나 공압식 집게(AIR 핑거) 등을 사용하여 벌어진 스프링을 원래의 파이(원지름) 치수로 복귀시켜 주므로서 가공이 완료된 피확관 파이프의 빼내기나 새로운 파이프의 투입을 용이하게 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 고안은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 된 본 고안은 금형으로 이용하는 스프링의 형상이 단순하여 설계와 제작이 비교적 용이하여 제조원가가 일반 금형에 비하여 저렴하며, 장치가 간단하고 스프링의 교체가 용이하여 확관 작업이 간소화되므로서 미숙련 작업자라도 신속하게 생산할 수 있고 조작이 간단하고 용이하며 경제적인 파이프 확관장치로서 특히 얇은 두께의 소구경 파이프를 부분적으로 외관이 미려하게 확관할 수 있다.

Claims (2)

1. 실린더를 이용한 피스턴의 진퇴작동으로 작동봉을 유동시키고 이에 연결된 확관 성형구로 파이프의 내주면을 부분 가압 압출하여 파이프를 확관하는 확관장치에 있어서,

   기판(11)이 고정대(13)에 나사(12)로 중첩 체결된 실린더(10)와, 내측에 피스턴(16)과 작동봉(21)을 나사(17a)(17b)로 각각 연결 고정하여 실린더(10)의 구동으로 작동봉(21)을 진퇴 작동시키는 가동판(15)을 구비하는 원형 지지 프레임(14)과 상기 원형 지지 프레임(14) 일측으로 원형 단면의 길쭉한 환봉 형상의 작동봉(21)을 동심원상으로 수용하여 장착되는 중공의 지지 파이프(22), 작동봉(21)을 중심축으로 하여 단턱이 형성된 일측 단부(23b)가 지지 파이프 일단부에 특수용접되어 견고히 결합되고 이동부재(25)의 일부만 경사면으로 밀착 수용하고 가압력으로 고리형 스프링(24)이 떠올려지게끔 타단의 수직 내측단부(23a) 일부가 테이퍼진 고정 부재(23), 작동봉(21) 외주에 끼움 결합되며 양단부의 접촉 길이가 연장되게 대향되면서 맞물리는 접촉부(24a)(24b)가 서로 평행으로 맞물리는 각도의 사선으로 가공된 탄성재질의 강선을 굽히고 감아서 몸체 일부가 분리 형성되는 링(ring) 형상의 단일 원주 고리형 스프링(24), 고정 부재(23)와 부합되는 일측 접촉단부(25a) 단면이 테이퍼지고 타단부는 나사(26)를 수용하는 절삭홈(25b)과 내주로 작동봉(21)과 치합되게 나사부(21b)를 형성한 이동부재(25)로 확관 성형구(20)를 형성함을 특징으로 하는 파이프 확관장치
2. 제 1항에 있어서, 고리형 스프링(24)은 고경도, 내열성, 내식성, 윤활성, 복원력에 의한 형태적 안정성 등의 소재 물성을 가져서 스프링의 성능을 향상시키게끔 소재 표면을 티타늄 코팅 가공한 고탄성재질의 티타늄 코팅 강선으로 형성함을 특징으로 하는 파이프 확관장치