KR20120129657A

KR20120129657A - 금속파이프 천공장치 및 천공방법

Info

Publication number: KR20120129657A
Application number: KR1020110048046A
Authority: KR
Inventors: 정명호; 안홍준; 김재진
Original assignee: 경진기계주식회사
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-28
Also published as: US20120297402A1; US8726301B2

Abstract

본 발명은 가동스트리퍼(26)의 펀치 출입공(30)을 통해 하부 다이(20)에 안착된 피가공 파이프모재(2)를 펀칭하는 펀치(32)를 하단 절삭날부(34)가 V자형태로 된 삼각형 첨두를 갖는 판체로 구성하여서, 가동스트리퍼(26)의 펀치 출입공(30)을 이용한 펀치(32)의 펀칭작동시 피가공 파이프모재(2)의 상측 관벽을 가압 천공하여 V자형 절삭칩(40)이 발생되게 하고, V자형 절삭칩(40)이 가압중인 펀치(32)의 하단날부(34)와 피가공 파이프모재(2)의 하측 관벽 사이에서 접촉 가압되어짐과 동시에 양측으로 분리되어 튕겨 나가게 한 후 펀치(32)의 절삭날부(34)로 파이프모재(2)의 하측 내관벽을 바로 가압 천공하여 파이프모재(2)의 양측 원통관벽에 설계 사항에 맞는 정교한 천공슬롯구멍(52)(54)이 전단형성된 금속재 파이프(50)를 얻도록 해준다.

Description

금속파이프 천공장치 및 천공방법{PUNCHING APPARATUS FOR PIPE}

본 발명은 천공장치에 관한 것으로, 특히 펀칭을 통해서 금속파이프의 양측 원통관벽을 말끔히 관통하게끔 전단 천공할 수 있는 금속파이프 천공장치에 관한 것이다.

통상적으로 금속파이프를 전단 천공시에는 도 1에 도시된 일 예와 같이 피가공 파이프모재(2) 내에 천공할 슬롯형태의 관통구멍(5)을 갖는 하형봉체(4)를 삽입하고 피가공 파이프모재(2)를 다이로 지지한 상태에서 펀치(6)로 가압 천공함으로서 금속재의 피가공 파이프모재(2)의 양측 원통관벽에는 미리 설계된 천공슬롯구멍(8)(10)이 형성된다.

그런데, 이러한 금속파이프 천공방식은 도 2에 도시된 천공작동 예와 같이, 금속재 피가공 파이프모재(2)의 일측 원통관벽이 펀치(6)에 의해 천공됨에 따라 발생된 칩(12)이 피가공 파이프모재(2)의 타측 원통관벽에 대한 펀치역할을 하면서 파이프모재(2)의 타측 원통관벽을 전단 천공함에 따라 타측 원통관벽에 형성된 천공슬롯구멍(10)의 형태와 치수가 정밀하지 못한 단점이 있었다.

또 피가공 파이프모재(2)를 천공시마다 하형봉체(4)를 끼워 넣어야 하고 천공 작업이 마무리된 후에는 다시 빼내야 하는 번거로움이 있어 작업수율을 떨어뜨리고 생산성 저하를 가져오는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 금속파이프의 양측 원통관벽을 말끔히 관통하게끔 전단 천공할 수 있으며 전단 가공된 천공슬롯구멍의 형태와 치수가 정밀하게 나타나는 금속파이프 천공장치를 제공함에 있다.

상기한 목적에 따라 본 발명은, 금속파이프 천공장치에 있어서, 펀치 출입공과 금속재 피가공 파이프모재가 안착되는 안착홈면을 갖는 하부 다이와, 칩배출 겸용 펀치 출입공과 다이에 안착된 피가공 파이프모재를 눌러주는 지지홈면을 갖는 가동 스트리퍼와, 가동스트리퍼의 펀치 출입공을 통해 하부 다이에 안착된 피가공 파이프모재를 펀칭하는 펀치로 구성하되, 상기 펀치는 하단 절삭날부가 V자 형태로서 삼각형 첨두를 갖는 판체로 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 금속 파이프 천공방법에 있어서, 하부 다이 상에 피가공 파이프모재를 안착시키고 상부 가동스트리퍼로 피가공 파이프모재를 눌러주는 단계와, 하단 절삭날부가 V자형태로서 삼각형 첨두를 갖는 판체로 된 펀치를 이용하여 가동스트리퍼의 펀치 출입공을 통해 하방으로 펀칭하되, 상기 피가공 파이프모재의 상측 관벽을 가압 천공하여 V자형 절삭칩이 발생되게 하고, V자형 절삭칩이 가압중인 펀치의 하단날부와 피가공 파이프모재의 하측 관벽 사이에서 접촉 가압됨과 동시에 양측으로 분리되어 튕겨 나간 직후 펀치의 절삭날부로 파이프모재의 하측 관벽을 바로 가압 천공하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명은 피가공 파이프모재 내에 하형 봉체를 끼워넣고 천공후 빼내는 등과 같은 작업행위가 필요없으며 하부가 뾰족한 삼각형 펀칭도구를 이용하여 금속재 피가공 파이프모재의 양측 원통관벽을 천공하여 설계 사항에 맞는 천공슬롯구멍을 얻음으로서 천공슬롯구멍의 형태와 치수가 정밀하게 이루어지게 하는 효과가 있는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 금속파이프 천공장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 금속파이프 천공장치의 분리 사시 구성도,
도 4는 도 3의 정단면도,
도 5는 도 3의 측단면도,
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시 예에 따라 금속재 피가공 파이프모재의 양측 관벽을 동시 천공하는 절차를 보여주는 상태 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 전단천공된 금속파이프 사시도,
도 8은 본 발명 펀치의 요부 사사도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 펀치의 절삭날부의 다양한 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 금속파이프 천공장치는 펀치를 이용해 금속 파이프의 양측 관벽을 동시에 천공하는 금형으로서, 도 1에 도시된 종래기술에서와 같은 하형봉체(4)를 사용하지도 않고 또 종래에서 피가공 파이프모재(2)의 일측 원통관벽을 펀칭 천공시 발생하는 칩(12)이 피가공 파이프모재(2)의 타측 원통관벽에는 펀치로 작용하는 현상도 발생되지 않게 하여서 완성된 금속파이프의 양측 관벽에는 설계한 천공슬롯구멍의 형태와 치수가 정밀하고 정확하게 나타나도록 구현한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 금속파이프 천공장치의 분리 사시 구성도이고, 도 4는 도 3의 정단면도이며, 도 5는 도 3의 측단면도이다.

본 발명의 금속 파이프 천공장치는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 다이(20)와 가동 스트리퍼(26)와 펀치(32)로 구성한다.

하부 다이(20)는 금속파이프인 피가공 파이프모재(2)가 안착되는 안착홈면(22)을 가지며, 그 안착홈면(22)에는 칩배출 겸용 펀치출입공(24)이 형성된 구조이다.

가동 스트리퍼(26)는 하부 다이(20)에 안착된 피가공 파이프모재(2)를 상부에서 눌러주는 수단으로서, 상기 피가공 파이프모재(2)의 상면을 지지하는 지지홈면(28)을 가지며 그 지지홈면(28)에는 펀치출입공(30)이 형성된다.

본 발명의 펀치(32)는 가동스트리퍼(26)의 펀치 출입공(30)을 통해 하부 다이(20)에 안착된 피가공 파이프모재(2)를 펀칭하는 도구로서, 특히 상기 펀치(30)는 도 8에 도시된 요부 사시도에서와 같이 하단 절삭날부(34)가 V자 형태로서 삼각형 첨두를 갖는 판체로 구현한 요지적 특징을 갖는다. 즉 펀치(32)의 절삭날부(34)는 좌우 양단지점을 가상선으로 이으면 밑변이 되고, 좌우 양단지점에서 하방의 뾰족한 삼각형 꼭지점을 잇게 되면 좌우변이 되는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 펀치(32)는 그 하단 절삭날부(34)을 V자형의 삼각형상으로 구성하되, 도 9의 (a)와 같이 좌우변이 동일한 길이인 이등변 삼각형상으로 형성하는 것이 가장 바람직하며 도 9의 (b)에서와 같이 하단 절삭날부가 좌우 비대칭 삼각형상으로도 형성할 수 있는 것이다.

본 발명 펀치(32)의 절삭날부(34)를 구성함에 있어 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하단 절삭날부(34)의 높이(H)가 도 3 및 도 4에 도시된 피가공 파이프모재(2)의 내경의 길이보다 더 적게 형성하며, 또 하단 절삭날부(34)의 삼각형 첨두부 내각(θ)이 110~130°이 되게 형성한다.

본 발명에서 펀치(32)의 하단 절삭날부(34)의 높이(H)가 피가공 파이프모재(2)의 내경의 길이보다 더 적게 형성하는 것은 피가공 파이프모재(2)의 일측 원통벽면이 펀칭으로 전단천공되어 절삭 칩(도 6b의 40)이 탈리된 후에야 피가공 파이프모재(2)의 타측 원통벽면을 타격할 수 있도록 하기 위함이고, 이는 피가공 파이프모재(2)의 일측 원통벽면에 처음으로 뚫리는 천공슬롯구멍(도 7의 52)의 양측 이 함몰현상 없이 설계한 정밀한 치수와 형태 대로 나타나도록 하기 위함이다.

또 하단 절삭날부(34)가 V자형태로서 삼각 첨두부를 갖는 삼각형상으로 구현하는 것은 펀치(32)에 의해서 피가공 파이프모재(2)의 일측 원통벽면이 따지면서 생긴 절삭 칩(40)이 도 6b에서와 같이 V자 형태로 꺾이도록 하기 위함이고, 이는 절삭 칩(40)의 V절곡점 위치에 소성변형에 의한 피로 파손이 유발되게끔 하는 환경을 조성한다.

더욱이 본 발명에서 펀치(34)의 절삭날부(34)의 삼각형 첨두부 내각(θ)은 110~130°이 되게 형성하는 것은 첨두부 내각(θ)이 110°미만이면 설계한 천공슬롯구멍의 양단을 찌그려뜨리며 절삭할 수 있어 매끄럽고 정밀한 전단절삭이 이루어지지 않고 삼각형 첨두부 내각(θ)이 130°를 초과하면 V절곡점 위치에서 소성변형이 적게 이루어져 소형 변형에 의한 피로 파손이 잘되지 않을 수 있다는데에 임계적 의의가 있다.

상기와 같은 펀치금형을 구비한 본 발명의 금속 파이프 천공장치를 이용해 금속 파이프를 천공하는 작업절차를 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

먼저 하부 다이(20)의 안착홈면(22) 상에 피가공 파이프모재(2)를 안착시키고 상부의 가동스트리퍼(26)로 피가공 파이프모재(2)를 움직이지 않도록 눌러준다.

그 다음에는 하단 절삭날부(34)가 V자형태로서 삼각형 첨두를 갖는 판체로 된 펀치(32)를 이용하여 가동스트리퍼(26)의 펀치 출입공(30)을 통해 하방으로 펀칭하되, 피가공 파이프모재(2)의 상측 관벽을 도 6a에서와 같이 가압하여 천공슬롯구멍(52)이 전단 천공되게 한다. 그에 따라 도 6b에 도시된 바와 같이, 펀치(32)의 V자형 절삭날부(34)에 의해 전단된 V자형 절삭칩(40)이 순식간에 발생되며 펀치(32)의 절삭날부(34)와 함께 하강 전진하고, 가압중인 펀치(32)의 하단 절삭날부(34) 전방에 있는 V자형 절삭칩(40)이 피가공 파이프모재(2)의 하측 내관벽과 접촉됨과 동시에 응력에 의한 피로 파손으로 도 6c에서와 같이 두개의 파편(40a)(40b)으로 분리되어 파이프모재(2)내 양측으로 튕겨 나간다.

절삭 칩(40)이 없어진 상태로 펀치(32)의 절삭날부(34)가 피가공 파이프모재(2)의 하측 관벽을 도 6d와 같이 바로 가압 천공하여 타측 천공슬롯구멍(도 7의 54)을 형성한 후, 상방으로 펀치(32)가 되돌아가게 되면 도 6e에서와 같이 양측 원통관벽에 미리 설계된 천공슬롯구멍(52)(54)이 형성된 금속재 파이프(50)가 제작되는 것이다. 타측 천공슬롯구멍(54) 전단형성시 나온 절삭 칩(42)은 하부 다이(20)의 칩배출 겸용 펀치출입공(24)을 통해서 낙하되어 외부로 배출된다.

도 7에서는 본 발명에 따라 제작된 금속재 파이프(50)를 보여주고 있으며, 양측 원통관벽에 설계대로 정밀하며 치수 대로 전단된 천공슬롯구멍(52)(42)을 갖고 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(2)-- 피가공 파이프모재 (4)-- 하형본체
(5)-- 관통구멍 (6)(32)-- 펀치
(8)(10)(52)(54)-- 천공슬롯구멍 (12)-- 칩
(20)-- 다이 (22)-- 안착홈면
(24)-- 칩배출 겸용 펀치 출입공 (26)-- 가동스트리퍼
(28)-- 지지홈면 (30)-- 펀치출입공
(34)-- 절삭날부 (40)(42)-- 절삭 칩
(40a)(40b)-- 파편 (50)-- 금속재 파이프

Claims

금속파이프 천공장치에 있어서,
칩배출 겸용 펀치출입공과 금속재 피가공 파이프모재가 안착되는 안착홈면을 갖는 하부 다이와, 펀치출입공과 다이에 안착된 피가공 파이프모재를 눌러주는 지지홈면을 갖는 가동 스트리퍼와, 가동스트리퍼의 펀치 출입공을 통해 하부 다이에 안착된 피가공 파이프모재를 펀칭하는 펀치로 구성하되, 상기 펀치는 하단 절삭날부가 V자형태로서 삼각형 첨두를 갖는 판체로 구성하며, 펀치의 하단 절삭날부는 삼각형상이 이등변 삼각형상과 좌우 비대칭 삼각형상중 하나이고 하단 절삭날부의 삼각형 첨두부 내각은 110~130°임을 특징으로 하는 금속파이프 천공장치.
금속 파이프 천공방법에 있어서,
하부 다이 상에 피가공 파이프모재를 안착시키고 상부 가동스트리퍼로 피가공 파이프모재를 눌러주는 단계와,
하단 절삭날부가 V자형태로서 삼각형 첨두를 갖는 판체로 된 펀치를 이용하여 가동스트리퍼의 펀치 출입공을 통해 하방으로 펀칭하되, 상기 피가공 파이프모재의 상측 관벽을 가압 천공하여 V자형 절삭칩이 발생되게 하고, V자형 절삭칩이 가압중인 펀치의 하단날부와 피가공 파이프모재의 하측 관벽 사이에서 접촉 가압됨과 동시에 양측으로 분리되어 튕겨 나간 직후 펀치의 절삭날부로 파이프모재의 하측 관벽을 바로 가압 천공하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 금속파이프 천공방법.