KR20200136760A - 조관기 및 이를 이용한 중공관 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조관기를 이용하여 박판 스트립을 중공관 형태로 제조하는 과정에서 용접봉 교체 구간에 해당하는 중공관의 맞댐부 용접부위에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 조관기 및 이를 이용한 파이프 제조방법에 관한 것이다.

Description

조관기 및 이를 이용한 중공관 제조방법{PIPE MAKING MACHINE AND PIPE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 조관기 및 이를 이용한 중공관 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조관기를 이용하여 박판 스트립을 중공관 형태로 제조하는 과정에서 용접봉 교체 구간에 해당하는 중공관의 맞댐부 용접부위에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 조관기 및 이를 이용한 중공관 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 조관기는 박판 스트립을 길이방향을 따라 설치된 복수의 성형롤러 사이를 통과시켜 원형 단면이 되도록 굽힘 성형한 후 양측단이 서로 맞닿게 되는 맞댐부 틈새를 용접하여 중공관 형태로 제조하는 장치를 말한다.

이러한 조관기에 대하여 종래 대한민국 등록특허 제1868064호(공고일: 2018.07.19) 등으로 선 출원된 바 있다.

구체적으로, 종래의 조관기는 금속 재질의 박판 스트립을 길이방향으로 이송시키고, 박판 스트립의 이송되는 방향을 따라 배치된 복수의 성형롤러를 통과하면서 박판 스트립의 양측단이 서로 마주보도록 원형 단면인 중공관 형태로 굽힘 성형된다.

그런 후, 용접기를 통해 파이프의 맞댐부 틈새를 용접해줌으로써 중공관이 완성된다. 이 경우 상기 용접기는 중공관의 맞댐부를 용접해주기 위해 용접봉이 사용되고, 용접봉은 대략 2시간 마다 교체되어야 한다.

이 경우 상기 용접봉의 교체 위해서는 맞댐부의 용접이 수행되던 중공관의 이송을 잠시 중단시켜야 하며, 상기 용접봉의 교체가 완료된 후에 중단되었던 용접을 다시 실시해야 한다.

그러나 상기와 같이 용접봉의 교체를 위해 조관기를 정지시킨 후 다시 그대로 재가동시키는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 용접봉 교체 구간에 해당하는 용접부위가 소정길이 미용접되거나 매끄럽지 않은 등 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 조관기를 이용하여 박판 스트립을 중공관 형태로 제조하는 과정에서 용접봉 교체 구간에 해당하는 중공관의 맞댐부 용접부위에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 조관기 및 이를 이용한 파이프 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 조관기는, 본체부; 상기 본체부의 길이방향을 따라 복수의 성형롤러가 이격 배치되어 길이방향으로 전진 이송되는 금속 재질의 박판 스트립을 중공관 형태로 가압 성형해주는 성형롤러부; 상기 성형롤러부를 통해 원형 단면의 중공관으로 굽힘 성형되면서 상기 중공관의 길이방향을 따라 형성되는 맞댐부 틈새를 용접해주는 용접부; 및 상기 용접부의 용접봉 교체 시 상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 용접부위의 소정거리만큼 상기 중공관을 후퇴 이송시켜주는 후퇴조작부;를 포함하여, 상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 중공관 용접부위의 용접불량을 방지할 수 있다.

이 경우 상기 중공관은 상기 맞댐부 틈새가 상측을 향하도록 배치되고, 상기 용접부는 상기 중공관의 상측에 설치될 수 있다.

또한 상기 용접부는, 상기 중공관의 용접부위 상, 하부 외주면에 맞닿도록 적어도 한 쌍이 설치되되 수직선상에서 상기 중공관의 길이방향을 따라 서로 엇갈리게 배치되어, 상기 중공관의 외주면을 지지해주는 지지롤러부;를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 지지롤러부는, 상기 용접부와 동일 수직 선상에 배치되어, 상기 중공관의 하부 외주면을 감싸 지지해주는 제1지지롤러; 및 상기 용접부를 통과하기 전 상기 중공관의 상부 외주면을 감싸 지지해주는 제2지지롤러;를 포함할 수 있다.

또한 상기 후퇴조작부는, 동력을 전달받아 상기 중공관 또는 상기 중공관의 외주면이 가압 고정된 성형롤러부를 소정거리 후퇴 이송시켜주는 액추에이터;를 포함할 수 있다.

또한 상기 조관기는, 상기 용접부를 거친 중공관의 외주면에 가압 접촉되어 상기 중공관의 길이방향을 따라 복수의 주름을 이격되게 형성해주는 주름가공부;를 더 포함할 수 있다.

조관기를 이용한 중공관 제조방법에 있어서, 금속재질의 박판 스트립을 본체부의 길이방향을 따라 전진 이송시켜주는 단계; 상기 박판 스트립을 상기 본체부의 길이방향을 따라 이격 설치된 성형롤러부 사이를 통과시켜 중공관 형태로 가압 성형해주는 단계; 상기 중공관의 길이방향을 따라 형성된 맞댐부 틈새를 용접부를 통해 용접해주는 단계; 및 상기 용접부의 용접봉 교체 시 상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 용접부위의 소정거리만큼 상기 중공관을 후퇴 이송시켜주는 단계;를 포함하여, 상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 용접부위의 용접불량을 방지할 수 있다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 조관기를 이용하여 박판 스트립을 중공관 형태로 제조하는 과정에서 용접봉 교체 구간에 해당하는 중공관의 맞댐부 용접부위에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 용접부를 이용한 중공관 맞댐부의 용접 시 지지롤러부를 이용하여 중공관의 상, 하부 외주면을 견고하게 지지하여 진동 발생을 방지해줌으로써, 정확한 지점에 용접을 실시할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 조관기를 이용하여 제조된 중공관의 용접불량 사례를 보여주는 도면대용 사진,
도 2는 본 발명에 따른 조관기의 전체 구성을 보여주는 도면대용 사진,
도 3은 본 발명에 따른 조관기의 요부를 보여주는 도면대용 사진,
도 4는 본 발명에 따른 조관기의 측면도,
도 5는 도 4의 I-I'선 단면도,
도 6은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도,
도 7의 (a), (b)는 본 발명에 따른 용접부 및 후퇴조작부의 작동상태도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 조관기의 전체 구성을 보여주는 도면대용 사진이고, 도 3은 본 발명에 따른 조관기의 요부를 보여주는 도면대용 사진이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조관기(1)는, 본체부(100), 성형롤러부(200), 용접부(300), 후퇴조작부(400)를 포함한다.

이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본체부(100)는 조관기(1)의 주된 프레임을 구성하는 것으로, 중공관(P)을 연속적으로 성형 제조할 수 있도록 제조되는 중공관(P)의 길이방향을 따라 길게 형성된다.

이 경우 상기 본체부(100)의 일측(도 1의 좌측)에는 중공관(P)의 주된 재료가 되는 금속재질의 박판 스트립(P1)이 롤 형태로 권취되어 있는 재료공급부(미도시)가 구비될 수 있다.

상기 재료공급부는 모터(미도시)의 동력을 전달받아 소정 속도로 회전되면서 본체부(100)의 길이방향을 따라 박판 스트립(P1)을 공급해주게 된다(도 1의 'A' 방향). 재료공급부의 회전속도는 중공관(P)을 성형 제조하는 이송속도와 대응되는 속도로 자동 제어될 수 있다.

성형롤러부(200)는 본체부(100)의 상부에 설치되는 것으로, 재료공급부로부터 공급되어 본체부(100)의 길이방향을 따라 전진 이송되는 박판 스트립(P1)을 중공관(P) 형태로 가압 성형해주는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 성형롤러부(200)는 본체부(100)의 길이방향을 따라 복수의 성형롤러(210)가 이격 배치될 수 있으며, 모터(미도시)를 통해 동력을 전달받아 작동될 수 있다.

이 경우 상기 성형롤러(210)는 사이에 박판 스트립(P1)이 통과할 수 있도록 길이방향을 따라 평행하게 배치된 2열 구조로 설치될 수 있다.

아울러 상기 성형롤러(210) 사이를 통과하는 박판 스트립(P1)이 점진적으로 중공관 형태로 굽힘 성형될 수 있도록 박판 스트립(P1)의 폭 방향으로 배치된 2열의 성형롤러(210)는 서로 다른 이격거리를 유지하도록 설치될 수 있다.

이러한 복수의 성형롤러(210)를 이용하여 박판 스트립(P1)을 중공관(P) 형태로 성형하는 방식은 통상적으로 적용되어 사용되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

용접부(300)는 성형롤러부(200)를 통해 원형 단면의 중공관(P)으로 굽힘 성형되면서 상기 중공관(P)의 길이방향을 따라 형성되는 맞댐부(t) 틈새를 용접해준다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명해보면, 상기 성형롤러부(200)를 통과한 중공관(P)은 맞댐부(t) 틈새가 상측을 향하도록 배치되고, 상기 용접부(300)는 중공관(P)의 상측에 세워지도록 설치되어 맞댐부(t) 틈새의 용접 공정을 수행하게 된다.

이러한 용접부(300)의 하부 끝단에는 용접봉(310)이 구비되고, 이러한 용접봉(310)은 용접 공정 시 대략 2시간 마다 교체되어야 한다. 이와 같은 용접봉(310)이 구비된 용접부(300)는 조관기를 이용한 중공관(파이프) 제조 장치에 통상적으로 적용되어 사용되는 것으로, 이러한 용접부(300)의 종류와 사용에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 용접부(300)에는 길이방향을 따라 이송되는 중공관(P) 맞댐부(t) 용접부위에 정확한 용접이 이루어질 수 있도록 중공관(P)을 견고하게 지지해주는 지지롤러부(320)가 구비될 수 있다.

상기 지지롤러부(320)는 중공관(P) 용접부위의 상, 하부 외주면에 맞닿도록 적어도 한 쌍이 설치되되, 상기 중공관(P)의 견고한 지지가 가능하도록 수직선상에서 중공관(P)의 길이방향을 따라 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 지지롤러부(320)는 용접부(300)와 동일 수직 선상에 배치되어 중공관(P)의 하부 외주면을 감싸 지지해주는 제1지지롤러(321)와, 상기 용접부(300)를 통과하기 전 중공관(P)의 상부 외주면을 감싸 지지해주는 제2지지롤러(323)를 포함할 수 있다.

즉 상기 한 쌍의 지지롤러부(320)가 상하 수직선상에 배치될 수도 있으나, 이렇게 수직선상에 배치된 지지롤러부(320)를 통과한 직후 상기 중공관(P)의 용접을 실시하는 경우 위치 구조상 진동이 발생할 우려가 있다.

따라서 상기 지지롤러부(320)를 구성하는 제1지지롤러(321)와 제2지지롤러(323)를 동일 수직 선상에 위치시키지 않고, 서로 어긋나게 배치(도 4 참조)해줌으로써 상기 중공관(P)의 용접부위를 견고하게 지지한 상태에서 용접을 실시할 수 있다(도 6 참조).

이 경우 상기 용접 공정이 수행되는 중공관(P)의 부위에 발생하게 되는 진동은 중공관(P)의 굽힘 성형 공정은 물론, 특히 용접부(300)를 통한 용접 공정 이후 중공관(P)의 외주면에 길이방향을 따라 이격되게 형성해주는 주름가공부(미도시)의 공정 등에 의해 복합적으로 발생할 수 있다.

참고로, 상기 주름가공부는 박판 스트립(P1)이 원형의 단면으로 굽힘 성형됨과 아울러 용접부(300)를 거쳐 중공관(P)으로 제조된 후, 이러한 중공관(P)의 외주면에 복수의 주름을 길이방향을 따라 이격 형성하여 상기 중공관(P)을 주름관 형태로 제조해주는데 사용될 수 있다. 이와 같은 주름가공부는 주름관을 성형하는데 통상적으로 적용되어 사용되는 것으로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

후퇴조작부(400)는 용접부(300)를 이용한 용접 과정에서 용접봉(310)의 교체 시 상기 용접봉(310) 교체 구간에 해당하는 중공관(P) 용접부위의 소정거리(L)(도 7 참조)만큼 상기 중공관(P)을 후퇴 이송시켜주는 역할을 한다.

구체적으로 도 7을 참조하면, 후퇴조작부(400)는 동력을 전달받아 작동되는 액추에이터(미도시)를 포함한 구성요소로 구성될 수 있으며, 이러한 후퇴조작부(400)를 통해 조관기(1)의 작동 정지 시 제자리에 멈춰 서있는 중공관(P)을 길이방향을 따라 소정거리(L) 후퇴 이송시켜줄 수 있다.

이 경우 상기 후퇴조작부(400)에 의해 후퇴 이송되는 거리는 용접봉(310) 교체 이전까지 맞댐부(t)에 용접된 지점과, 용접봉(310) 교체 이후 다시 용접해야 하는 시작 지점이 소정거리(L) 중복되게 설정하는 것이 바람직하다.

또한 상기 중공관(P)을 후퇴 이송시키는 방법으로는, 중공관(P)의 재료인 박판 스트립(P1)을 공급해주는 재료공급부를 역방향으로 회전시키는 방식을 적용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 후퇴조작부(400)는 조관기(1)의 작동 정지 시 중공관(P)의 외주면을 가압 고정해주게 되는 상태의 성형롤러부(200)를 길이방향을 따라 소정거리(L) 후퇴 이송시켜주는 방식을 적용할 수 있다.

이 경우 상기 후퇴조작부(400)를 구성하는 액추에이터 및 이와 연동되는 부속 장치는 통상적인 구성요소를 적용할 수 있음에 따라, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 발명에서는 상기 후퇴조작부(400)가 중공관(P)이나, 중공관(P)이 가압 고정된 성형롤러부(200)를 후퇴 이송시켜주는 방식으로 작동되는 경우의 일례를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 용접봉(310) 교체에 따른 중공관(P)의 용접불량 발생을 방지할 수 있는 구조라면 다양한 방식으로 변경 적용될 수 있다.

예컨대, 상기 용접부(300)의 용접봉(310) 교체 시 잠시 작동 정지되었던 조관기를 다시 가동시키기 전에, 용접부(300) 자체를 길이방향을 따라 용접봉(310) 교체 구간 이전의 위치로 슬라이딩 이동시키는 방식으로 변경 적용할 수도 있다.

그러면, 이상과 같은 구성의 본 발명의 조관기를 이용한 중공관 제조과정에 대하여 설명해보기로 한다.

먼저, 금속재질의 박판 스트립(P1)을 본체부(100)의 길이방향을 따라 전진 이송시킨다.

그런 다음, 상기 박판 스트립(P1)을 본체부(100)의 길이방향을 따라 이격 설치된 성형롤러부(200) 사이를 통과시켜 중공관(P) 형태로 가압 성형해준다.

중공관(P) 형태로 성형되고 나면, 상기 중공관(P)의 맞댐부(t) 틈새를 용접부(300)를 통해 용접해준다. 이때 중공관(P)의 용접부위는 지지롤러부(320)에 의해 상, 하부 외주면이 지지되고 있는 상태임에 따라 중공관(P)의 용접대상부위에 정확하게 용접하는 것이 가능하다.

한편, 상기 용접부(300)의 용접봉(310)은 소정 시간 간격으로 교체되어야 하며, 상기 용접봉(310)의 교체를 위해 조관기(1)를 잠시 정지시켜야 한다.

상기 용접봉(310)의 교체가 완료되면 조관기(1)를 다시 재가동시키기 전에 후퇴조작부(400)를 통해 용접봉(310) 교체 구간에 해당하는 용접부위의 소정거리만큼 상기 중공관(P)을 후퇴 이송시켜준다.

이에 따라 상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 중공관(P) 용접부위의 용접불량을 방지할 수 있다.

또한 용접부(300)를 통한 중공관(P) 맞댐부(t)의 용접 시 지지롤러부(320)를 이용하여 중공관(P)의 상, 하부 외주면을 견고하게 지지하여 진동 발생을 방지해줌으로써, 정확한 지점에 용접을 실시할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

1 : 조관기 100 : 본체부
200 : 성형롤러부 210 : 성형롤러
300 : 용접부 310 : 용접봉
320 : 지지롤러부 321 : 제1지지롤러
323 : 제2지지롤러 400 : 후퇴조작부
P : 중공관 P1 : 박판 스트립
t : 맞댐부

Claims (7)

1. 본체부;
   상기 본체부의 길이방향을 따라 복수의 성형롤러가 이격 배치되어 길이방향으로 전진 이송되는 금속 재질의 박판 스트립을 중공관 형태로 가압 성형해주는 성형롤러부;
   상기 성형롤러부를 통해 원형 단면의 중공관으로 굽힘 성형되면서 상기 중공관의 길이방향을 따라 형성되는 맞댐부 틈새를 용접해주는 용접부; 및
   상기 용접부의 용접봉 교체 시 상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 용접부위의 소정거리만큼 상기 중공관을 후퇴 이송시켜주는 후퇴조작부;를 포함하여,
   상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 중공관 용접부위의 용접불량을 방지할 수 있도록 한 것인 조관기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 중공관은 상기 맞댐부 틈새가 상측을 향하도록 배치되고,
   상기 용접부는 상기 중공관의 상측에 설치되는 것인 조관기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 용접부는,
   상기 중공관의 용접부위 상, 하부 외주면에 맞닿도록 적어도 한 쌍이 설치되되 수직선상에서 상기 중공관의 길이방향을 따라 서로 엇갈리게 배치되어, 상기 중공관의 외주면을 지지해주는 지지롤러부;를 더 포함하는 조관기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 지지롤러부는,
   상기 용접부와 동일 수직 선상에 배치되어, 상기 중공관의 하부 외주면을 감싸 지지해주는 제1지지롤러; 및
   상기 용접부를 통과하기 전 상기 중공관의 상부 외주면을 감싸 지지해주는 제2지지롤러;를 포함하는 조관기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 후퇴조작부는,
   동력을 전달받아 상기 중공관 또는 상기 중공관의 외주면이 가압 고정된 성형롤러부를 소정거리 후퇴 이송시켜주는 액추에이터;를 포함하는 조관기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 조관기는,
   상기 용접부를 거친 중공관의 외주면에 가압 접촉되어 상기 중공관의 길이방향을 따라 복수의 주름을 이격되게 형성해주는 주름가공부;를 더 포함하는 조관기.
   
7. 금속재질의 박판 스트립을 본체부의 길이방향을 따라 전진 이송시켜주는 단계;
   상기 박판 스트립을 상기 본체부의 길이방향을 따라 이격 설치된 성형롤러부 사이를 통과시켜 중공관 형태로 가압 성형해주는 단계;
   상기 중공관의 길이방향을 따라 형성된 맞댐부 틈새를 용접부를 통해 용접해주는 단계; 및
   상기 용접부의 용접봉 교체 시 상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 용접부위의 소정거리만큼 상기 중공관을 후퇴 이송시켜주는 단계;를 포함하여,
   상기 용접봉 교체 구간에 해당하는 용접부위의 용접불량을 방지할 수 있도록 한 것인 조관기를 이용한 중공관 제조방법.

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