KR20100061878A - 니플의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실링 돌기를 갖는 호스 삽입부가 일측에 형성되고 반경 방향으로 돌출되는 주름을 갖는 스토핑 돌기를 매개로 하여 타측에 상기 호스 삽입부와 일체로 연결된 홀 삽입부가 형성되는 니플(nipple)의 제조방법에 관한 것으로서, 소정 길이를 갖는 금속 파이프의 일단부를 확관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이만큼 상기 홀 삽입부의 직경보다 큰 제1직경을 갖도록 포밍(forming)하는 제1단계와; 상기 금속 파이프의 일단부를 축관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이에 걸쳐 일정하게 상기 제1직경보다 작으나 상기 홀 삽입부의 직경보다는 큰 제2직경을 갖도록 포밍하는 제2단계; 및 상기 금속 파이프의 일단부를 축관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이에 걸쳐 일정하게 상기 홀 삽입부의 직경을 갖도록 포밍하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 종래기술에 비해 간편하게 니플을 제조할 수 있으며, 특히 두께가 얇은 니플의 경우 정확한 치수로 성형하기에 적합하게 적용될 수 있다.

니플(nipple), 내연기관, 실린더 블록, 관 두께

Description

니플의 제조방법{NIPPLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 관 이음 용도로 사용되는 니플의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특히 두께가 얇은 니플의 경우 정확한 치수로 성형하기에 적합한 니플의 제조방법에 관한 것이다.

니플은 관 이음 시 사용되는 연결관의 일종으로서, 양측 단부에 각각 파이프가 연결되어 사용될 수도 있으나, 일측 단부는 파이프에 삽입 결합되고 타측 단부는 대상되는 홀에 삽입되어 사용될 수도 있다.

특히, 후자의 경우로는 내연기관의 엔진에 적용되어 가스 등의 유체가 상기 내연기관의 엔진으로 유입 내지 유출되는 용도로 사용되는 예가 있다.

이때, 상기 니플은 내연기관의 엔진블록에 형성되는 홀에 정확하게 일치 삽입되어야 하는 바, 이를 위해서는 상기 엔진블록의 홀에 삽입되는 니플의 일측 단부의 외경에 대한 정밀가공이 요구된다.

이러한 정밀가공을 위해, 종래에는 니플의 일측 단부에 대하여 CNC 선반 가공을 수행하여 가공정밀도를 높이는 방법을 취하여 왔었다.

그러나, 최근 니플의 관 두께가 얇은 제품이 널리 사용되고 있어, 이와 같이 관 두께가 얇은 니플에 대하여는 상기와 같은 CNC 선반 가공을 수행하기가 부적당하다는 문제가 제기되었다.

즉, 니플을 클램핑한 상태에서 CNC 가공을 완료한 후 측정을 하면 치수가 양호하게 나오나 상기 니플에 대한 클램핑을 해제한 후 치수를 측정하면 상기 클램핑의 영향으로 인해 치수와 진원도가 불량하게 나타난다. 이러한 경우에는, CNC 선반 가공 후 다시 편차 부분에 대한 가공을 수행해야 하므로 전체 가공 공수가 증가한다는 문제가 있었다.

요컨대, CNC 선반 가공을 위해서는 가공하고자 하는 니플의 두께가 적어도 일정 정도(ex. 1.6t) 이상 되어야 가능하고, 요구되는 니플의 두께가 상기 일정 정도 이하에 해당하는 경우에는 CNC 선반 가공이 부적당하다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래기술에 비해 간편하게 니플을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것으로서 특히 두께가 얇은 니플의 경우 정확한 치수로 성형하기에 적합한 니플의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 실링 돌기를 갖는 호스 삽입부가 일측에 형성되고 반경 방향으로 돌출되는 주름을 갖는 스토핑 돌기를 매개로 하여 타측에 상기 호스 삽입부와 일체로 연결된 홀 삽입부가 형성되는 니플(nipple)의 제조방법에 있어서, 소정 길이를 갖는 금속 파이프의 일단부를 확관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이만큼 상기 홀 삽입부의 직경보다 큰 제1직경을 갖도록 포밍(forming)하는 제1단계와; 상기 금속 파이프의 일단부를 축관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이에 걸쳐 일정하게 상기 제1직경보다 작으나 상기 홀 삽입부의 직경보다는 큰 제2직경을 갖도록 포밍하는 제2단계; 및 상기 금속 파이프의 일단부를 축관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이에 걸쳐 일정하게 상기 홀 삽입부의 직경을 갖도록 포밍하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니플의 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1단계는, 상기 제1직경을 내경으로 하는 제1 외주금형과 상기 제1 외주금형의 내측에 수용되어 동심으로 고정되고 상기 제1 외주금형과의 사이에 소정 틈새를 갖는 제1 내주금형의 사이로 상기 금속 파이프의 일단부를 가압 하여 삽입시킴으로써 포밍이 이루어지는 것에 의할 수 있다.

그리고, 상기 제2단계는, 상기 제2직경을 내경으로 하는 제2 외주금형과 상기 제2 외주금형의 내측에 수용되어 동심으로 고정되고 상기 제2 외주금형과의 사이에 소정 틈새를 갖는 제2 내주금형의 사이로 상기 금속 파이프의 일단부를 가압하여 삽입시킴으로써 포밍이 이루어지는 것에 의할 수 있다.

또한, 상기 제3단계는, 상기 홀 삽입부의 직경을 내경으로 하는 제3 외주금형에 상기 금속 파이프의 일단부를 가압하여 삽입시킴으로써 포밍하는 것에 의할 수 있다.

또한, 상기 제1단계는, 상기 금속 파이프의 일단부를 확관함과 동시에 상기 금속 파이프의 타단부를 축방향으로 압축 포밍함으로써 상기 실링 돌기를 형성하는 것에 의할 수 있다.

또한, 상기 제2단계는, 상기 금속 파이프의 일단부를 축관함과 동시에 상기 금속 파이프의 중간부를 축방향으로 압축 포밍함으로써 상기 스토핑 돌기를 형성하는 것에 의할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 니플의 제조방법에 의하면, 3단계에 걸친 포밍 과정을 통해 간단하게 니플을 성형할 수 있으며, 특히 니플의 관 두께가 얇은 경우에도 정확한 치수로 상기 니플을 성형할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 니플의 제조방법을 이용하여 제조 되는 니플(nipple, 10)을 도시한 사시도 및 단면도이다.

니플(10)은 좌측의 호스 삽입부(11)와 우측의 홀 삽입부(14)가 형성되며, 중앙부에는 스토핑 돌기(stopping protrusion, 13)가 돌출 형성되어 상기 호스 삽입부(11)와 홀 삽입부(14)의 경계를 이룬다.

호스 삽입부(11)로는 PVC 파이프 등이 외주연부에 끼워져 결합되며, 상기 PVC 파이프 등이 쉽게 빠지지 않도록 하기 위해 호스 삽입부(11)의 좌측 단부에는 실링 돌기(sealing protrusion, 12)가 관 둘레를 따라 반경 방향으로 돌출 형성된다.

실링 돌기(12)는 호스 삽입부(11)에 끼워지는 PVC 파이프의 내측면을 반경방향으로 가압함으로써 내측의 관 통로로 이동하는 유체가 PVC 파이프와의 사이로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

우측의 홀 삽입부(14)는 유체가 유출 내지 유입되는 대상체에 형성되는 홀, 예를 들면 내연기관용 엔진블록에 형성되는 홀에 밀착되게 삽입되는 부분으로서, 상기 엔진블록의 홀과의 결합 시 틈새를 통해 유체가 누출되지 않도록 하기 위해서는 상기 홀과의 밀착 결합이 필요하다.

이를 위해서는 홀 삽입부(14)의 외주면에 대한 높은 가공 정밀도가 요구된다.

한편, 니플(10)의 중간 부위에 돌출된 스토핑 돌기(13)는 니플(10)을 이루는 관 몸체가 축방향의 가압 등으로 인해 주름져 형성된 것으로서, 원주 방향을 따라 연장 형성되되 반경 방향으로 일정 길이로 돌출된다.

스토핑 돌기(13)는 호스 삽입부(11)와 홀 삽입부(14)의 경계가 된다. 좌측의 호스 삽입부(11)에 끼워지는 PVC 파이프 등의 우측 단부는 상기 스토핑 돌기(13)와 접촉 차단될 수 있으며, 우측의 홀 삽입부(14)는 엔진블록의 홀에 삽입 시 상기 스토핑 돌기(13)에서 접촉 지지됨으로써 추가 삽입이 차단될 수 있다.

이하에서는 상기 니플(10)을 제조하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에 대하여 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바를 참조로 하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 소정 길이를 갖는 금속 파이프(20)의 우측 일단부(A)를 반경 방향으로 미세한 폭만큼 확관하는 포밍(forming)을 행하여 도 3b에 도시된 금속 파이프(30)의 형상으로 성형한다.

확관된 후의 제1직경(D1)은 형성하고자 하는 니플(10)의 최종 직경(D)보다 크게 한다. 예를 들어, 최종 직경(D)이 16.05[mm]일 경우 상기 확관된 제1직경(D1)은 16.47[mm]가 되도록 한다.

금속 파이프(10)의 확관은 도 4a에 도시된 1차 금형(50)에 의할 수 있다.

도 4a를 보면, 1차 금형(50)은 외주금형(51)과 내주금형(52)으로 이루어진다.

외주금형(51)은 내측에 상기한 직경(D1)을 내경으로 하는 홀이 형성되며, 홀 내부로는 내주금형(52)이 상기 외주금형(51)과 동심을 이루며 고정된다. 내주금형(52)의 고정은 볼트 체결공(h)에 의해 달성된다.

여기서, 내주금형(52)의 경우에는 상기한 제1직경(D1)보다 미세하게 작은 직경을 외경으로 가짐으로써, 외주금형(51)과의 사이에 일정 간격의 틈새(t1)가 형성 되도록 한다.

이리하여, 금속 파이프(도 3a의 20)는 우측 일단부(A)가 금형(50)의 상방향으로부터 상기 외주금형(51)과 내주금형(52) 사이의 틈새(t1)로 가압 삽입됨으로써 확관되는 포밍이 이루어진다.

이때, 상기 금속 파이프(20)의 좌측 단부(도 3a의 B)는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 지지금형(81)과 클램핑금형(82)으로 이루어진 가동금형(80) 의해 지지된 상태에서 상기 1차 금형(50)을 향해 가압될 수 있다.

여기서, 클램핑금형(82)은 지지금형(81)에 대하여 d의 거리만큼 슬라이드 가능하도록 마련되어, 금속 파이프(20)를 하방향으로 가압할 때 상기 클램핑금형(82)은 상방향으로 거리 d만큼 후퇴한다. 이때, 금속 파이프(20)는 축방향으로 압축 포밍되어 그 상단부가 반경 방향으로 확장 내지 돌출 변형됨으로써 실링 돌기(도 3b의 32)를 형성한다.

1차로 확관되는 단계를 거친 금속 파이프(도 3b의 30)의 우측 일단부(A)는 축관 과정을 통해 제2직경(도 3c의 D2)을 갖도록 포밍된다.

축관된 후의 제2직경(D2)은 상기한 제1직경(D1)보다는 작으나 니플(10)의 최종 직경(D)보다는 크도록 한다. 예를 들어, 상기에서 최종 직경(D)이 16.05[mm]이고 제1직경(D1)이 16.47[mm]일 경우, 상기 제2직경(D2)은 16.10[mm]가 되도록 한다.

1차 확관된 금속 파이프(20)의 축관은 도 4b에 도시된 2차 금형(60)에 의할 수 있다.

즉, 도 4b를 보면, 2차 금형(60)은 외주금형(61)과 내주금형(62)으로 이루어진다.

외주금형(61)은 내측에 상기한 제2직경(D2)을 내경으로 하는 홀이 형성되며, 홀 내부로는 내주금형(62)이 상기 외주금형(61)과 동심을 이루며 고정된다.

내주금형(62)과 외주금형(61)과의 사이에는 일정 간격의 틈새(t2)가 형성되도록 한다.

이에 따라, 금속 파이프(도 3b의 30)는 우측 일단부(A)가 금형(60)의 상방향으로부터 상기 외주금형(61)과 내주금형(62) 사이의 틈새(t2)로 가압 삽입됨으로써 축관되는 포밍이 이루어진다.

도 3c는 포밍 후의 금속 파이프(40)를 도시한 단면도이다.

금속 파이프(30)의 우측 일단부(A)는 이상과 같은 1차 확관 및 2차 축관 과정을 통해서 그 진원도 상의 편차를 최소화할 수 있다.

한편, 금속 파이프(40)의 축관 포밍 시, 이와 동시에 그 중간 부분도 함께 반경 방향으로 확장 내지 돌출 변형됨으로써 스토핑 돌기(43)를 형성하도록 할 수도 있다.

즉, 도 3b의 금속 파이프(30)를 축관하는 포밍 과정에서, 이 금속 파이프(30)의 중간부를 축방향으로 압축 포밍함으로써 스토핑 돌기(도 3c의 43)를 형성할 수 있다.

스토핑 돌기(43)의 성형은 상기한 실링 돌기(도 3b의 32)의 성형과 대동소이하게 이루어짐으로 여기서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이상에서와 같이 1차로 확관되고 2차로 축관된 금속 파이프(도 3c의 40)의 우측 일단부(A)에 대하여는 최종적으로 축관되는 과정을 통해 최종 직경(도 3d의 D), 즉 니플(도 2의 10)의 홀 삽입부(14)의 직경(D)을 갖도록 포밍된다.

이 최종 직경(D)은, 예를 들어, 상기한 바와 같이 제1직경(D1)이 16.47[mm]이고 제2직경(D2)이 16.10[mm]일 때, 16.05[mm]가 되도록 한다.

2차로 축관된 금속 파이프(40)의 축관은 도 4c에 도시된 3차 금형(70)에 의할 수 있다.

즉, 도 4c를 보면, 3차 금형(70)은 내측에 상기한 최종 직경(D)을 내경으로 하는 홀이 형성되며, 이에 따라, 금속 파이프(도 3c의 40)는 우측 일단부(A)가 금형(70)의 상방향으로부터 상기 홀 내부로 가압 삽입됨으로써 축관되는 포밍이 이루어진다.

도 3d는 이와 같이 최종적으로 포밍된 상태의 금속 파이프(10), 즉 니플(10)을 도시한 단면도이다.

한편, 이상에서 설명된 니플의 제조방법은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 니플의 제조방법에 의해 제조되는 니플에 대한 사시도,

도 2는 도 1의 니플에 대한 단면도,

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 니플의 제조방법의 각 단계별로 금속 파이프의 가공상태를 도시한 단면도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 니플의 제조방법에 이용되는 금형을 각 단계별로 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 니플의 제조방법에 이용되는 다른 금형을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 니플(nipple) 11: 호스 삽입부

12: 실링 돌기 13: 스토핑 돌기

14: 홀 삽입부 20, 30, 40: 금속 파이프

50: 1차 금형 51: 외주금형

52: 내주금형 60: 2차 금형

61: 외주금형 62: 내주금형

70: 3차 금형 80: 가동금형

81: 지지금형 82: 클램핑금형

Claims (6)

1. 실링 돌기를 갖는 호스 삽입부가 일측에 형성되고 반경 방향으로 돌출되는 주름을 갖는 스토핑 돌기를 매개로 하여 타측에 상기 호스 삽입부와 일체로 연결된 홀 삽입부가 형성되는 니플(nipple)의 제조방법에 있어서,

   소정 길이를 갖는 금속 파이프의 일단부를 확관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이만큼 상기 홀 삽입부의 직경보다 큰 제1직경을 갖도록 포밍(forming)하는 제1단계와;

   상기 금속 파이프의 일단부를 축관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이에 걸쳐 일정하게 상기 제1직경보다 작으나 상기 홀 삽입부의 직경보다는 큰 제2직경을 갖도록 포밍하는 제2단계; 및

   상기 금속 파이프의 일단부를 축관하되 상기 홀 삽입부에 해당하는 길이에 걸쳐 일정하게 상기 홀 삽입부의 직경을 갖도록 포밍하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니플의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1단계는,

   상기 제1직경을 내경으로 하는 제1 외주금형과 상기 제1 외주금형의 내측에 수용되어 동심으로 고정되고 상기 제1 외주금형과의 사이에 소정 틈새를 갖는 제1 내주금형의 사이로 상기 금속 파이프의 일단부를 가압하여 삽입시킴으로써 포밍이 이루어지는 것을 특징으로 하는 니플의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2단계는,

   상기 제2직경을 내경으로 하는 제2 외주금형과 상기 제2 외주금형의 내측에 수용되어 동심으로 고정되고 상기 제2 외주금형과의 사이에 소정 틈새를 갖는 제2 내주금형의 사이로 상기 금속 파이프의 일단부를 가압하여 삽입시킴으로써 포밍이 이루어지는 것을 특징으로 하는 니플의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제3단계는,

   상기 홀 삽입부의 직경을 내경으로 하는 제3 외주금형에 상기 금속 파이프의 일단부를 가압하여 삽입시킴으로써 포밍하는 것을 특징으로 하는 니플의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1단계는, 상기 금속 파이프의 일단부를 확관함과 동시에 상기 금속 파이프의 타단부를 축방향으로 압축 포밍함으로써 상기 실링 돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 니플의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2단계는, 상기 금속 파이프의 일단부를 축관함과 동시에 상기 금속 파이프의 중간부를 축방향으로 압축 포밍함으로써 상기 스토핑 돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 니플의 제조방법.

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