KR20170122170A - 파이프 플랜지 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 또는 튜브 등과 같은 관 부재의 단부가 플레어(flare) 형태로 확장되도록 가공된 플랜지를 형성하기 위한 파이프 플랜지 성형장치를 개시한다. 본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치는, 플랜지 가공 대상 파이프를 클램핑하여 세팅하도록 베이스 프레임에 마련되는 클램프 유닛과, 그 클램프 유닛에 대해 근접 및 이격되도록 베이스 프레임에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 블록과, 그 슬라이드 블록에 탑재되어 연동하도록 구비되는 헤드 유닛에 회전 구동하도록 설치된 스핀들의 축단에 구비되는 툴 헤드 및 그 툴 헤드에 탈착 가능하게 설치되어 클램프 유닛에 클램핑된 파이프 선단부에 도킹하여 직진 및 회전운동하면서 내측면을 외측으로 가압하여 확관 플랜지를 형성하는 플랜지 가공 툴을 포함하는 구성을 가진다. 이와 같은 구성에 의하면, 파이프 부재의 구경과 소재의 두께에 따라 대응하여 다양한 규격의 플랜지 가공용 헤드 툴의 자유로운 교체가 가능하여 플랜지 가공 범용성과 정밀도를 효과적으로 확보할 수 있다.

Description

파이프 플랜지 성형장치{Apparatus for Expending Pipe}

본 발명은 파이프(pipe)나 튜브(tube) 등과 같은 관 부재의 단부에 플레어(flare) 형태로 확장 가공된 플랜지를 형성하기 위한 파이프 플랜지 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관 부재의 구경과 소재의 두께에 따라 대응하여 다양한 규격의 플랜지 가공용 헤드 툴의 자유로운 교체가 가능하여 플랜지 가공 범용성과 정밀도를 효과적으로 확보할 수 있는 파이프 플랜지 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용접식 배관이 시설된 유압시스템에서는 고압의 유체가 이송되는 부위에서 용접으로 인한 크랙(Crack)이나 파손 또는 압력 누출 등으로 인한 위험요소가 많이 발생하게 된다. 이로 인하여 용접식 배관의 경우 잦은 수리보수나 교체가 필요하게 됨에 따라 유압시스템이 시설된 현장에서는 안전 문제 등과 같은 매우 불편한 문제점을 야기하게 된다.

따라서, 고압의 유류나 고압의 공기와 같은 고압 유체의 이송을 위한 유압시스템에서는 비용접 배관이 필수적으로 이용되고 있다. 이와 같은 비용접 배관은 특히 고압과 진동 등이 수반되는 유압시스템에 있어서 누유나 누수 등과 같은 다양한 종류의 문제점을 해소하거나 예방하는데 매우 유효하게 이용되고 있으며, 예를 들면 해양, 조선, 석유화학, 항공기 제작 등과 같은 다양한 산업분야에서 널리 적용되고 있다.

즉, 상술한 바와 같은 비용접 배관 시스템에서는 배관 연결부위에 대한 기밀유지의 성능이 필수적으로 요구된다. 이에 따라 배관 연결부위에 대한 기밀유지의 성능을 확보하기 위하여 파이프(pipe)나 튜브(tube) 등과 같은 관 부재의 단부에 플레어(flare) 형태로 확장 가공한 플랜지를 형성하여 관 이음이 이루어지도록 배관하게 된다.

한편, 다양한 산업분야에서 이용되고 있는 파이프(pipe)나 튜브(tube) 등과 같은 관 부재의 경우, 그 용도나 특성에 따라 다양한 규격의 구경과 소재 두께를 가지는 제품으로 제작된다.

그런데, 기존의 통상적인 파이프 플랜지 성형장치의 경우, 소구경에서 대구경에 이르는 관 부재에 플랜지를 가공하기 위한 범용성을 지니고 있지 못하여 생산 효율성은 물론 가공 정밀도를 효과적으로 확보하기가 어려운 문제점이 있다. 특히 유사한 범위의 구경을 가지는 관 부재에서도 소재 두께가 다를 경우 파이프 플랜지 성형과정에서 진동 발생 등으로 인하여 가공 정밀도와 품질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 상술한 배경 기술의 문제점은 본 출원인이 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나 본 발명의 도출 과정에서 새로이 습득하고 확보한 내용으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공지된 내용이라 할 수는 없다.

대한민국 등록특허공보 제10-1448845호 대한민국 등록특허공보 제10-1167711호 대한민국 등록특허공보 제10-0613644호 대한민국 공개특허 제10-2015-0080612호

본 발명은 상술한 바와 같은 배경 기술 하에서 종래의 통상적인 파이프 플랜지 성형장치가 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 파이프 부재의 구경과 소재의 두께에 따라 대응하여 다양한 규격의 플랜지 가공용 헤드 툴의 자유로운 교체가 가능하여 플랜지 가공 범용성과 정밀도를 효과적으로 확보할 수 있는 파이프 플랜지 성형장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치는, 파이프와 같은 관 부재의 단부가 확관되도록 가공된 플랜지를 형성하기 위한 것으로서, 베이스 프레임과; 플랜지 가공 대상 파이프를 클램핑하여 세팅하도록 상기 베이스 프레임에 마련되는 클램프 유닛과; 상기 클램프 유닛에 대해 근접 및 이격되도록 상기 베이스 프레임에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 블록 및 상기 슬라이드 블록에 탑재되어 연동하도록 구비되는 헤드 유닛;을 포함하며, 상기 헤드 유닛은, 구동원에 의해 회전 구동하는 스핀들과, 상기 스핀들의 축단에 구비되는 툴 헤드와, 상기 툴 헤드에 탈착 가능하게 설치되어 상기 클램프 유닛에 클램핑된 파이프 선단부에 도킹하여 직진 및 회전운동하면서 내측면을 외측으로 가압하여 확관 플랜지를 형성하는 플랜지 가공 툴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치에 있어서, 상기 클램프 유닛은 상기 플랜지 가공 대상 파이프의 외주면을 각각 2분할된 상태로 감싸 지지하도록 형성된 반원형 요홈이 구비된 1쌍의 클램프 다이를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 클램프 다이는 서로 다른 규격의 반원형 요홈을 가지는 부품으로 이루어져 교체 가능하도록 상기 베이스 프레임(110)에 탈착 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 1쌍의 클램프 다이 중, 어느 일측의 클램프 다이는 액튜에이터에 의해 타측 클램프 다이에 가압되는 상태로 상기 플랜지 가공 대상 파이프를 가압하여 클램핑하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 헤드 유닛의 툴 헤드에는 콘형 블록체로 이루어진 플랜지 가공 툴이 상기 스핀들의 축에 대해 편심된 상태로 설치된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 헤드 유닛의 툴 헤드에는 콘형 블록체로 이루어진 플랜지 가공 툴이 서로 균등한 배치 간격으로 상기 스핀들의 축에 대해 편심된 상태로 복수개가 설치되는 구성을 가질 수 있다.

그리고, 상기 툴 헤드에는 상기 플랜지 가공 툴이 탈착 가능하게 설치되는 소켓이 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치에 따르면, 파이프(pipe)나 튜브(tube) 등과 같은 관 부재의 구경과 소재의 두께에 따라 대응하여 다양한 규격의 플랜지 가공용 헤드 툴의 자유로운 교체가 가능하여 플랜지 가공 범용성과 정밀도를 효과적으로 확보할 수 있다. 이에 따라 비용접 배관 시스템의 배관 연결부위에 대한 기밀유지의 성능이 향상된 파이프(pipe)나 튜브(tube) 등과 같은 관 부재의 제공이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내 보인 측면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 요부 구성을 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 플랜지 가공 툴 헤드를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도 및 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 플랜지 가공 툴 탈착 상태를 도시해 보인 개략적 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 파이프 플랜지 가공과정을 설명하기 위해 요부를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도.
도 8 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 요부를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 플랜지 성형장치의 툴 헤드를 발췌하여 도시해 보인 개략적 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치를 상세하게 설명한다. 이하의 설명 내용과 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 위주로 하여 설명한 것에 불과한 것으로서, 청구범위에 기재된 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치를 한정하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치(100)는, 본체 하우징을 이루는 베이스 프레임(110)과, 플랜지 가공 대상 파이프를 클램핑하여 세팅하기 위한 클램프 유닛(120)과, 그 클램프 유닛(120)에 세팅된 파이프의 단부에 플랜지를 성형 가공하기 위한 헤드 유닛(140) 및 그 헤드 유닛(140)을 직선 왕복 이동시켜 주기 위해 상기 베이스 프레임(110)에 설치되는 슬라이드 블록(130)을 포함하여 구성된다. 여기서, 도 1의 참조 부호 124는 상기 클램프 유닛(120)에 세팅되는 파이프의 돌출 길이를 가이드하기 위한 가이드부재를 나타낸 것이다. 그리고, 도 2의 미설명 참조 부호 111은 각 구성요소들의 구동을 위한 구동력을 제공하기 위한 유압 유닛을 나타낸 것이다.

상기 베이스 프레임(110)은 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치(100)를 이루고 있는 각 구성요소들을 지지하기 위한 장치 전체의 본체 하우징을 이루게 되는 것으로서, 통상적인 기계장치에서와 같이 예를 들면 박스 형태의 프레임 구조체로 이루어질 수 있으며, 이와 같은 베이스 프레임(110)의 형상 구조가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 일측면에 따르면, 상기 베이스 프레임(110)은 하단부에 구비된 캐스터(도면부호)에 의해 자유로운 이동이 가능한 상태로 이루어질 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 파이프 플랜지 성형장치(100)는 파이프(pipe)나 튜브(tube) 등과 같은 관 부재의 단부에 플레어(flare) 형태의 플랜지를 가공하기 위해 다양한 성형 장소로 이동하여 사용할 수 있게 된다.

상기 클램프 유닛(120)은 플랜지 가공 대상 파이프(미도시)를 관통한 상태로 클램핑하여 고정된 상태로 세팅시켜 주기 위한 것으로서, 상기 베이스 프레임(110)의 일측에 상보적인 결합이 가능한 다이 블록체 형태로 구비된다.

도 3 및 도 8을 참조하면, 상기 클램프 유닛(120)은 상기 베이스 프레임(110)에 탈착 가능하게 탑재된 상태에서 상보적으로 결합되도록 설치되는 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)를 포함하여 구성된다.

상기 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)는 각각 플랜지 가공 대상 파이프(미도시, 도 7의 부호 10 참조)의 외주면을 각각 2분할된 상태로 감싸서 파지하도록 형성된 반원형 요홈이 각각 중앙부에 구비된다.

그리고, 상기 상부 클램프 다이(122)는 액튜에이터(실린더)(123)에 의해 하방으로 가압되도록 설치된다.

따라서, 상기 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)가 서로 결합된 상태에서 중앙에 관통홀(120h)이 형성되며, 그 관통홀(120h)에 플랜지 가공 대상 파이프의 단부가 관통된 상태로 클램핑된다. 이와 같이 플랜지 가공 대상 파이프의 단부가 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)의 중앙에 형성된 관통홀(120h)에 관통된 상태로 클램핑된 상태에서 상기 액튜에이터(실린더)(123)의 구동에 의해 상부 클램프 다이(122)가 하방으로 가압된다. 이에 따라 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)가 상보적인 파지작용에 의해 플랜지 가공 대상 파이프를 가압하는 상태로 클램핑하여 베이스 프레임(110)의 일측에 고정된 상태로 세팅하게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)는 중앙부에 구비된 반원형 요홈이 각각 서로 다른 규격으로 형성된 다양한 교체 부품으로 구비된다.

따라서, 본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치(100)에 따르면, 플랜지 가공 대상 파이프의 구경에 따라 상기 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)는 중앙에 형성된 반원형 요홈의 규격이 들어맞는 것으로 교체할 수 있게 됨에 따라 소구경에서 대구경에 이르는 다양한 규격의 관 부재에 플랜지를 가공할 수 있는 범용성을 확보할 수 있다.

상기 슬라이드 블록(130)은 도 3에 발췌 도시한 바와 같이 액튜에이터(실린더)(123)의 구동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에 설치된 가이드 레일(130g)을 따라 직선 왕복 이동 가능하게 설치된다. 이에 따라 후술하는 헤드 유닛(140)에 장착된 플랜지 가공 툴(144)이 상기 클램프 유닛(120)에 의해 클램핑되도록 세팅된 가공 대상 파이프의 단부에 플랜지를 가공하여 성형하는 동작을 수행할 수 있게 된다.

즉, 상기 슬라이드 블록(130)은 헤드 유닛(140)에 장착된 가공 툴(144)이 플랜지 가공 동작을 수행할 수 있도록 상기 클램프 유닛(120)에 대해 근접 및 이격시켜 주기 위한 것으로서, 본 발명에 있어서 상기 슬라이드 블록(130)은 특정한 구성에 한정되는 것은 아니며, 상기 헤드 유닛(140)을 탑재한 상태로 베이스 프레임(110)에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되는 공지공용의 다양한 구성이 채용될 수 있음은 물론이다.

상기 헤드 유닛(140)은 상기 베이스 프레임(110)에 설치된 구동원(141)에 의해 회전 구동하도록 구비된 스핀들(142)과, 그 스핀들(142)의 축단에 구비되어 연동하는 툴 헤드(143)와, 그 툴 헤드(143)에 탈착 가능하게 설치되는 플랜지 가공 툴(144)을 포함하여 구성된다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 툴 헤드(143)의 원반형 몸체에는 대칭적인 배치 구조로 구비된 1쌍의 소켓(143a) 및 그 소켓(143a)에 각각 플랜지 가공 툴(144)이 압입 등에 의해 결합된 구성을 가질 수 있다.

상기한 바와 같이 상기 툴 헤드(143)에 장착된 1쌍의 플랜지 가공 툴(144)은 도 7에 예시해 보인 바와 같이 상기 슬라이드 블록(130)에 의한 직진운동에 따라 플랜지 가공 대상 파이프(10)의 선단부 내측으로 삽입되어 도킹한 상태로 플랜지 가공을 위한 세팅 동작이 이루어진다. 이와 같은 세팅 상태에서 상기 슬라이드 블록(130)에 의한 직진운동과 상기 헤드 유닛(140)의 스핀들(142)에 의한 회전운동을 동시에 수행하면서 파이프(10)의 선단부 내측면을 외측으로 가압하여 플레어 형태의 플랜지를 형성하게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 플랜지 가공 툴(144)은 도면에 나타내 보인 바와 같이 콘형 블록체로 이루어지며, 그 콘형 블록체의 외주 경사면은 파이프(10)의 구경과 소재 두께 및 플랜지 형상 구조에 따라 들어맞도록 다양한 형태의 규격을 가지는 교체 가능한 부품 형태로 제작하여 사용할 수 있다.

그리고, 상기 툴 헤드(143)에 구비된 소켓(143a)은 상기 스핀들(142)의 중심축선에 대해 경사지게 설치되는 중심축선을 가지도록 내측을 향하게 돌출되도록 구비된다. 이에 따라 콘형 블록체로 이루어진 플랜지 가공 툴(144)의 끝단부는 상기 스핀들(142)의 중심축선을 향하도록 경사지게 설치됨으로써, 도 7에 예시된 바와 같이 플랜지 가공 대상 파이프(10)의 선단부 내측으로 삽입되어 도킹한 상태로 플랜지 가공을 위한 동작을 수행할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 헤드 유닛(140)의 툴 헤드(143)에는 도 8에 예시해 보인 바와 같이 단일의 플랜지 가공 툴(144)이 스핀들(142)의 중심축선에 대해 편심된 상태로 배치되도록 구비된 구성을 가질 수 있다. 이와 같은 플랜지 가공 툴(144)의 설치 구조는 파이프(10)의 구경과 소재 두께 및 플랜지 형상 구조에 따라 최적의 가공 상태를 도출하기 위해 변형된 실시예를 적용한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 파이프(10)의 구경과 소재 두께 및 플랜지 형상 구조에 따라 최적의 가공 상태를 도출하기 위하여 도 9 및 도 10에 각각 예시해 보인 바와 같이 상기 헤드 유닛(140)의 툴 헤드(143)에는 각각 균등한 배치 간격으로 구비되는 홀수 또는 복수의 소켓(143a) 및 플랜지 가공 툴(144)이 장착된 구성을 가질 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치(100)에 따르면, 플랜지를 가공하기 위한 파이프를 클램프 유닛(120)의 하부 클램프 다이(121)와 상부 클램프 다이(122)에 의해 클램핑하여 베이스 프레임(110)에 고정된 상태로 세팅하고, 슬라이드 블록(130)의 구동에 의해 헤드 유닛(140)의 툴 헤드(143)에 장착된 콘형 블록체 플랜지 가공 툴(144)이 파이프 선단부에 도킹하여 직진 및 회전운동하면서 파이프 선단부 내측면을 외측으로 가압하여 플레어 형태의 플랜지를 형성하게 된다. 이와 같은 플랜지 성형 과정에서 본 발명에 의한 파이프 플랜지 성형장치(100)에 따르면, 헤드 유닛(140)에 다양한 형태로 플랜지 가공 툴(144)을 장착하여 사용할 수 있게 되므로, 다양한 관 부재의 구경과 소재 두께 및 형상 구조의 플랜지를 효율적이고 정밀하게 성형할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

110 : 베이스 프레임 111 : 유압 유닛
120 : 클램프 유닛 120h : 관통홀
121 : 하부 클램프 다이 122 : 상부 클램프 다이
123 : 액추에이터(실린더) 130 : 슬라이드 블록
130g : 가이드 레일 131 : 액추에이터(실린더)
140 : 헤드 유닛 141 : 구동원
142 : 스핀들 143 : 툴 헤드
144 : 플랜지 가공 툴

Claims (6)

1. 파이프와 같은 관 부재의 단부가 확관되도록 가공된 플랜지를 형성하기 위한 것으로서,
   베이스 프레임(110)과;
   플랜지 가공 대상 파이프를 클램핑하여 세팅하도록 상기 베이스 프레임(110)에 마련되는 클램프 유닛(120)과;
   상기 클램프 유닛(120)에 대해 근접 및 이격되도록 상기 베이스 프레임(110)에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 블록(130)과;
   상기 슬라이드 블록(130)에 탑재되어 연동하도록 구비되는 헤드 유닛(140);을 포함하며,
   상기 헤드 유닛(140)은,
   구동원(141)에 의해 회전 구동하는 스핀들(142)과;
   상기 스핀들(142)의 축단에 구비되는 툴 헤드(143)와;
   상기 툴 헤드(143)에 탈착 가능하게 설치되어 상기 클램프 유닛(120)에 클램핑된 파이프 선단부에 도킹하여 직진 및 회전운동하면서 파이프 선단부 내측면을 외측으로 가압하여 확관 플랜지를 형성하도록 콘형 블록체로 이루어진 플랜지 가공 툴(144);을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 플랜지 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 클램프 유닛(120)은 상기 플랜지 가공 대상 파이프의 외주면을 각각 2분할된 상태로 감싸 지지하도록 형성된 반원형 요홈이 구비된 1쌍의 클램프 다이를 포함하며, 어느 일측 클램프 다이는 액튜에이터에 의해 타측 클램프 다이에 가압되는 상태로 상기 플랜지 가공 대상 파이프를 클램핑하는 것을 특징으로 하는 파이프 플랜지 성형장치.
3. 제 2 항에 있어서,상기 클램프 다이는 서로 다른 규격의 반원형 요홈을 가지는 부품으로 이루어져 교체 가능하도록 상기 베이스 프레임(110)에 탈착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 플랜지 성형장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드 유닛(140)의 툴 헤드(143)에는 콘형 블록체로 이루어진 플랜지 가공 툴(144)이 상기 스핀들(142)의 축에 대해 편심된 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 플랜지 성형장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드 유닛(140)의 툴 헤드(143)에는 콘형 블록체로 이루어진 플랜지 가공 툴(144)이 서로 균등한 배치 간격으로 상기 스핀들(142)의 축에 대해 편심된 상태로 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 플랜지 성형장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 툴 헤드(143)에는 상기 플랜지 가공 툴(144)이 탈착 가능하게 설치되는 소켓(143a)이 구비되는 것을 특징으로 하는 파이프 플랜지 성형장치.

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