KR101589623B1 - 용접에 의한 이음부가 형성되는 사각파이프 단부의 확관장치 - Google Patents

용접에 의한 이음부가 형성되는 사각파이프 단부의 확관장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 베이스프레임유닛(10)과; 가압몸체(210) 및 가압몸체(210) 상부에 마련되는 가압실린더(230)와, 가압몸체(210)를 전후방으로 일정거리 이동시키는 구동수단(270)으로 이루어지는 가압유닛(20)과; 제1금형(310) 및 제2금형(330)으로 이루어지는 금형유닛(30)과; 제2금형(330)의 일측부위와 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(110)의 전방 일측에 설치되는 제1성형기(410)와, 제2금형(330)의 타측부위와 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)의 전방 타측에 설치되는 제2성형기(420)와, 제1성형기(410) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되는 제3성형기(430)와, 제2성형기(420) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되는 제4성형기(440)로 이루어지는 성형유닛(40)과; 베이스프레임유닛(10)의 후방 일측에 설치되는 유압공급유닛(50)을; 포함하는 용접에 의한 이음부가 형성되는 사각파이프 단부의 확관장치를 제공한다.

Description

용접에 의한 이음부가 형성되는 사각파이프 단부의 확관장치{Apparatus for magnifying end part in square pipe}
본 발명은 사각파이프 단부의 확관장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 배기가스 재순환장치의 하우징과 같이 절곡 및 용접작업에 의해 만들어지는 사각파이프의 단부를 확관함에 있어 작업과정에서 사각파이프의 용접 이음부가 손상없이 의도하는 형태로 확관할 수 있는 장치에 관한 것이다.
자동차에서 외부로 배출되는 가스에는 일산화탄소 및 질소산화물 등과 같이 인체에 유해한 성분이 많이 포함되어 있기 때문에, 일반적으로 배기가스 재순환장치를 이용하여 배기가스를 흡기계통으로 재순환시켜 실린더의 연소온도를 낮추는 방식으로 질소산화물의 발생을 억제하고 있다.
통상적인 배기가스 재순환장치는 도 7에 개시된 것과 같이 사각 파이프 형상의 하우징(11)과, 하우징(10) 내부의 공간에 설치되는 복수 개의 냉각수단(12)으로 이루어지며, 냉각수단(12)을 통해 흐르는 냉각수로서 유입되는 배기가스의 온도를 낮춰 흡기계통으로 배출하는 구성으로 이루어진다. 이중에서, 하우징(11)은 내부에 일정크기의 공간이 마련되어야 하기 때문에, 금속관 자체를 사용하지 않고 일정두께의 금속판을 사각형상으로 절곡한 다음 상호 대향하는 이음부를 용접하여 만든다.
종래 하우징(11)의 경우 도 7과 같이 배기가스의 포집을 위한 챔버를 형성하기 위해 별도의 격판(13, 14)을 마련해야 하는 번거로움이 있었는데, 근자 별도의 격판을 마련하지 않고 하우징(11)의 양측 단부를 확관하여 이를 배기가스 포집을 위한 챔버로 활용하는 방안에 대한 연구가 진행중이다. 종래 일정 내경을 가지는 파이프의 단부 부위를 확관하기 위한 장치는 많이 알려져 있는데 그 대표적인 예가 도 8에 개시되어 있다.
이들 장치들은 유압실린더(140)와, 단부에 테이퍼진 삽입단(131)이 마련되는 확관수단(130)을 유압실린더(140)와 연결한 상태에서, 안치되어 구속되는 파이프의 일측 단부를 통해 삽입단(131)을 파이프 내부로 강제삽입하여 파이프의 단부 부위를 확관하는 방식이다. 하지만, 이들 장치는 기본적으로 제조단계에서부터 일체형으로 만들어지는 파이프의 확관용도로 제안되었다는 점에서, 배기가스 재순환장치의 하우징과 같이 용접에 의한 이음부를 가지는 사각 파이프에 적용하는 경우, 삽입단이 파이프의 내부로 강제 삽입되는 과정에서 상대적으로 강도가 약한 이음부가 터지는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 공개실용신안 제2014-0002736호, 대한민국 등록특허 제1495447호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접에 의한 이음부를 가지는 사각파이프의 양측 단부를 손상없이 확관할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 베이스프레임유닛(10)과; 베이스프레임유닛(10)의 중앙부위에 위치하는 가압몸체(210)와, 가압몸체(210) 상부에 마련되는 가압실린더(230)와, 가압몸체(210) 전면과 일정간격 이격되어 위치하되 가압실린더(230)에 의해 수직방향으로 승하강하는 가압체(250)와, 베이스프레임유닛(10)에 장착되어 가압몸체(210)를 전후방으로 일정거리 이동시키는 구동수단(270)으로 이루어지는 가압유닛(20)과; 가압몸체(210)의 중앙부위 전방 일측에 장착되며 작업대상물인 사각파이프가 안치되는 제1금형(310)과, 가압체(230)의 하부에 장착되어 가압실린더(230)의 작동에 따라 제1금형(310)에 안치되는 사각파이프를 구속하는 제2금형(330)으로 이루어지는 금형유닛(30)과; 외경이 사각형상으로 이루어져 제1성형실린더(411)의 작동에 따라 전후진하는 제1성형단(413)이 마련되어 제2금형(330)의 일측부위와 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(110)의 전방 일측에 설치되는 제1성형기(410)와, 외경이 사각형상으로 이루어져 제2성형실린더(421)의 작동에 따라 전후진하는 제2성형단(423)이 마련되어 제2금형(330)의 타측부위와 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)의 전방 타측에 설치되는 제2성형기(420)와, 외경이 사각형상으로 이루어져 제3성형실린더(431)의 작동에 따라 전후진하는 제3성형단(433)이 마련되어 제1성형기(410) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되는 제3성형기(430)와, 외경이 사각형상으로 이루어져 제4성형실린더(441)의 작동에 따라 전후진하는 제4성형단(443)이 마련되어 제2성형기(420) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되는 제4성형기(440)로 이루어지는 성형유닛(40)과; 베이스프레임유닛(10)의 후방 일측에 설치되어 가압실린더(230) 및 제1, 2, 3, 4성형실린더(410, 420, 430, 440) 각각에 유압을 공급하는 유압공급유닛(50)을; 포함하여 이루어지되, 상기 제1, 2, 3, 4성형단(413, 423, 433, 443)은 제1, 2, 3, 4삽입단(414, 424, 434, 444) 및 제1, 2, 3, 4확관단(418, 428, 438, 448)으로 이루어지며, 제1, 2삽입단(414, 424) 각 외면에는 제1, 2오일유도홈(415, 425)이 형성되고, 제1, 2성형단(413, 423) 각 내부에는 제1, 2오일유도홈(415, 425) 각각에 형성되는 제1, 2오일배출공(417, 427)과 연통되는 제1, 2오일유로(419, 429)가 구비되며; 상기 제1, 2, 3, 4삽입단(414, 424, 434, 444)과 제1, 2, 3, 4확관단(418, 428, 438, 448) 사이에는 제1, 2, 3, 4경사단(416, 426, 436, 446)이 마련되되, 상기 제3, 4경사단(436, 446)의 경사각은 제1, 2경사단(416, 426)의 경사각보다 크게 형성되며, 제3, 4확관단(438, 448) 각각의 외경은 제1, 2확관단(418, 428) 각각의 외경보다 크게 형성되고; 상기 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)은 전방부위가 후방부위보다 수직높이가 높게 형성되어 경사를 이루는 평판형상으로 이루어지되 상기 상면(11)의 모서리부위를 따라서는 일정높이의 벽(12)이 마련되고; 상기 베이스프레임유닛(10)의 후방 중앙부위에는, 성형과정에서 흘러나오는 오일을 회수하기 위해 상면에는 일정깊이의 오일회수유로(64) 및 상기 오일회수유로(64)와 연결되는 오일유입공(62)이 마련되고, 후면에는 배출콕(66)이 마련되는 오일회수유닛(60)이 구비되는 것을; 그 기술적 특징으로 한다.
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본 발명은 용접에 의한 이음부가 형성되는 사각파이프를 확관함에 있어 두번에 걸쳐 확관작업을 수행하고, 확관작업과정에서 성형단을 통해 오일을 주입하는 방식을 채택함으로써 용접에 의한 이음부가 손상되지 않음은 물론 의도하는 형상으로 정밀하게 확관할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 확관작업에서 사용되는 오일을 회수하여 반복사용할 수 있도록 구성함으로써 확관작업에 따른 오일의 소비를 최소한으로 유지할 수 있도록 해준다.
도 1은 본 발명에 따른 사각파이프 확관장치의 개략적인 정면구성도.
도 2는 본 발명에 따른 사각파이프 확관장치의 개략적인 측면구성도.
도 3은 본 발명에 따른 사각파이프 확관장치의 개략적인 평면구성도.
도 4는 본 발명에 따른 사각파이프 확관장치에 있어 금형유닛 및 성형유닛의 개략적인 구성도.
도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명에 따른 사각파이프 확관장치의 성형유닛에 있어 제1, 2성형단의 개략적인 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 사각파이프 확관장치에 있어 오일회수유닛의 개략적인 구성도.
도 7은 종래 배기가스 재순환장치의 개략적인 단면구성도.
도 8은 종래 파이프의 확관장치의 개략적인 일 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3 각각은 본 발명에 따른 확관장치의 개략적인 정면구성도, 측면구성도 그리고 평면구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 확관장치에 있어 금형유닛 및 성형유닛의 개략적인 구성도이고, 도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명에 따른 확관장치의 성형유닛에 있어 제1, 2성형단의 개략적인 구성도이다.
도면에 개시된 것과 같이 본 발명은, 베이스프레임유닛(10), 가압유닛(20), 금형유닛(30), 성형유닛(40), 유압공급유닛(50)을 포함하여 이루어지는 용접에 의한 이음부가 형성되는 사각파이프 단부의 확관장치를 제공한다. 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.
베이스프레임유닛(10)은 전체 장치를 지지하는 유닛으로 상면(11)은 평판형상으로 이루어진다. 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)은 전방부위가 후방부위보다 조금 높은 높이차를 가지며 경사를 이루는 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 베이스프레임유닛(10)의 모서리부위를 따라서는 일정높이의 벽(12)이 마련된다. 이에 따라, 성형작업과정에서 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)으로 흘러내리는 오일은 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)을 따라 후방으로 이동하여 용이하게 회수될 수 있는데 이는 후술한다.
가압유닛(20)은 금형유닛(30)을 일정힘으로 가압하는 수단으로, 가압몸체(210), 가압실린더(230), 가압체(250), 구동수단(270)을 포함한다. 가압몸체(210)는 베이스프레임유닛(10)의 중앙부위에 위치한다. 가압실린더(230)는 가압몸체(210) 상부에 마련된다. 가압실린더(210)는 유압에 의해 작동된다.
가압체(250)는 가압몸체(210)의 전면과 일정간격 이격되어 위치하며, 가압실린더(230)의 작동에 따라 수직방향으로 일정거리 승하강한다. 구동수단(270)은 가압몸체(210)를 전후방으로 일정거리 이동시키는 수단으로서 구동모터지지체(271)에 의해 베이스프레임유닛(10)에 장착된다. 구동수단(270)은 구동모터 또는 구동실린더 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
도면에는 이중에서 구동수단(270)이 구동모터로 이루어지는 경우가 개시되어 있으며, 도면부호 272, 274 각각은 구동스크류 및 이동단이며, 도면부호 276은 엘엠가이드이다. 이럴 경우, 구동스크류(272)의 일단부위는 구동수단(270)의 구동축과 연결되며, 이동단(274)은 가압몸체(210)의 하면에 고정되되 그 내부에는 구동스크류(272)와 치합되는 나사산이 형성된다. 또한, 엘엠가이드(276) 중 하나는 구동모터지지체(271)에 장착되며, 다른 하나는 가압몸체(210)의 하면에 장착된다.
제어신호가 입력되어 구동수단(270)이 작동하면, 구동스크류(272)의 회전에 따라 가압몸체(210)는 이동단(274)과 함께 엘엠가이드(276)에 의해 전후방으로 이동하게 된다. 이와 달리 구동수단(270)이 구동실린더로 이루어지게 되면, 구동실린더의 단부에는 구동피스톤이 마련되며, 구동피스톤은 구동실린더의 작동에 따라 가압몸체(210)의 하부에 고정결합되는 이동단을 전후방으로 일정거리 밀거나 당기는 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 구성은 관련 업계에 널리 알려져 있는 사항인바 상세한 설명은 생략한다.
금형유닛(30)에는 작업대상물로서의 사각파이프(P)가 안치되며, 제1, 2금형(310, 330)으로 이루어진다. 제1금형(310)은 가압몸체(210)의 중앙부위 전방 일측에 장착되며, 사각파이프(P)가 안치된다. 제2금형(330)은 가압체(230)의 하부에 장착되며, 가압실린더(230)의 작동에 따라 제1금형(310)과 합형되어 안치되는 사각파이프(P)를 일정힘으로 구속한다. 제1, 2금형(310, 330) 각각의 내부에 형성되는 공동(cavity)의 양측부위는 사각파이프의 용이한 확관을 위해 공동의 중앙부위보다 확대된 형상으로 이루어진다.
성형유닛(40)은 금형유닛(30)에 안치된 다음 가압유닛(20)에 의해 긴밀하게 구속된 상태를 유지하는 사각파이프(P)의 양측 단부부위를 확관하기 위한 유닛이다. 성형유닛(40)은 제1, 2, 3, 4성형기(410, 420, 430, 440)로 이루어진다.
제1, 2성형기(410, 420)는 사각파이프(P)의 양측 단부부위를 1차 확관하는 수단이며, 제3, 4성형기(430, 440)는 1차 확관된 사각파이프(P)의 양측 단부부위를 2차 확관하는 수단이다. 즉, 본 발명은 사각파이프(P)를 한번의 작업으로 확관하는 것이 아니라 반복 작업에 의해 확관하는 방법을 제안함으로써, 확관작업을 보다 정밀하게 수행할 수 있음은 물론 확관작업과정에서 사각파이프의 이음부가 터지는 현상을 방지하고 있는 것이다.
제1성형기(410)는 금형유닛(30)에 안치된 사각파이프(P)의 일측 단부부위를 확관하기 위한 수단으로 제1성형실린더(411) 및 제1성형단(413)로 이루어진다. 제1성형실린더(411)는 베이스프레임유닛(10)의 전방 일측에 설치되며 유압에 의해 작동한다.
제1성형단(413)은 외경이 사각형상으로 이루어지며 제1성형실린더(411)의 작동에 따라 전후진한다. 본 발명은 제1성형단(413)이 제1삽입단(414), 제1경사단(416), 제1확관단(418)으로 이루어지는 경우를 제안한다. 제1삽입단(414)은 사각파이프(P)에 1차 삽입되는 부분으로서, 용이한 삽입을 위해 제1삽입단(414)의 내경은 도면과 같이 사각파이프(P)의 내경보다 조금 작게 이루어지는 것이 바람직하다.
제1확관단(418)은 사각파이프(P)를 의도하는 크기로 확관시키는 수단이며, 제1확관단(418)의 내경은 제1삽입단(414)의 내경보다 크게 이루어진다. 작업대상물로서의 사각파이프(P)는 용접에 의한 이음부를 가지고 있기 때문에, 사각파이프(P) 내부로 제1삽입단(414)이 삽입된 이후 연속하여 제1확관단(418)이 강제삽입되면 사각파이프(P)의 이음부가 터질 수 있다.
이러한 점을 감안하여 본 발명은 제1삽입단(414)과 제1확관단(418) 사이에 제1경사단(416)을 매개하여, 제1경사단(416)에 의해 사각파이프(P)를 자연스럽게 서서히 확관시킨 상태에서 제1확관단(418)에 의해 사각파이프(P)를 의도하는 직경으로 확관하는 것이다. 제1경사단(416)의 경사각 θ1은 확관정도에 따라 다양한 각도로 설정할 수 있으나, 대략 8°- 15°범위내로 이루어질 수 있다. 사각파이프(P)의 확관부 단면이 직사각형으로 이루어지는 경우 제1경사단(416)은 상하 및 좌우 각각이 경사각 θ1이 달라질 수 있음은 물론이다, 제1경사단(416) 및 제1확관단(418) 각각의 외경은 사각형상으로 이루어진다.
또한, 본 발명은 확관과정에서의 사각파이프의 손상을 방지하기 위해 도 4 및 도 5a에 개시된 것과 같이, 제1성형단(413)에 제1오일유도홈(415), 제1오일배출공(417), 제1오일유로(419)가 더 구비되는 경우를 제안한다. 제1오일유도홈(415)는 제1삽입단(414)의 외면을 따라 일정깊이로 형성된다. 제1오일배출공(417)은 제1오일유도홈(415)에 형성된다. 제1오일유로(419)는 제1성형단(413) 내부에 마련되며 제1오일배출공(417)과 연통된다.
오일공급유닛(50)이 작동하며 오일이 제1성형단(413)으로 공급되면, 오일은 제1오일유로(419)을 따라 이동한 다음 제1오일연통공(417)을 통해 흘러나온다. 오일이 제1오일유도홈(415)을 따라 흘러내리는 상태에서 제1삽입단(414)이 사각파이프(P)에 강제 삽입되면, 제1삽입단(414)의 외면과 사각파이프(P)의 내면 사이에는 오일이 매개됨에 따라 제1삽입단(414)은 더욱 부드럽게 삽입될 수 있다.
또한, 강제 삽입에 따라 제1삽입단(414)의 외면과 사각파이프(P) 내면 사이(제1경사단(416) 및 제1확관단(418) 각각의 외면과 사각파이프(P) 내면 사이)에 발생하는 마찰열을 현저히 낮출 수 있어, 강제 삽입과정에서 발생하는 마찰열에 의해 사각파이프가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 작업과정에서 베이스프레임유닛(10) 상면으로 흘러내린 오일은 후술할 오일회수유닛(60)으로 일시저장되어 재사용된다. 도면부호 51은 오일유입호스이다.
제2성형기(420)는 금형유닛(30)에 안치된 사각파이프(P)의 타측 단부부위를 확관하기 위한 수단으로 제2성형실린더(421) 및 제2성형단(423)로 이루어진다. 제2성형실린더(421)는 베이스프레임유닛(10)의 전방 타측에 설치되며 유압에 의해 작동한다.
제2성형단(423)은 외경이 사각형상으로 이루어지며 제2성형실린더(421)의 작동에 따라 전후진한다. 전술한 제1성형단(413)과 동일하게, 제2성형단(423) 역시 제2삽입단(424), 제2경사단(426), 제2확관단(428)으로 이루어진다. 이들 각각의 구체적인 구성은 전술한 제1성형단(413)의 제1삽입단(414), 제1경사단(416), 제1확관관(418)과 동일하며, 그 작동역시 동일하다.
또한, 제2성형단(423)에는 제2오일유도홈(425), 제2오일배출공(427), 제2오일유로(429)가 더 구비될 수 있으며, 이들 각각의 구성 및 작동은 제1성형단(413)의 경우와 동일하다. 이처럼, 금형유닛(30)에 사각파이프(P)가 안치된 상태에서 제1, 2성형기(410, 420)가 동시에 작동하면, 사각파이프(P)의 양측 단부부위는 일정 크기의 확관부가 동시에 형성되게 된다. 도면부호 52는 오일유입호스이다.
제3성형기(430)는 금형유닛(30)에 안치되어 1차 확관된 사각파이프(P)의 일측 단부부위를 재차 확관하기 위한 수단으로 제3성형실린더(431) 및 제3성형단(433)로 이루어진다. 제3성형실린더(431)는 도면과 같이, 제1성형기(410) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되며, 유압에 의해 작동한다.
제3성형단(433)은 외경이 사각형상으로 이루어지며 제3성형실린더(431)의 작동에 따라 전후진한다. 전술한 제1성형단(413)과 동일하게, 제3성형단(433) 역시 제3삽입단(434), 제3경사단(436), 제3확관단(438)으로 이루어진다. 이들 각각의 구체적인 구성은 전술한 제1성형단(413)의 제1삽입단(414), 제1경사단(416), 제1확관관(418)과 대동소이하며, 그 작동역시 대동소이하다.
제4성형기(440)는 금형유닛(30)에 안치되어 1차 확관된 사각파이프(P)의 타측 단부부위를 재차 확관하기 위한 수단으로 제4성형실린더(441) 및 제4성형단(443)로 이루어진다. 제4성형실린더(441)는 도면과 같이, 제2성형기(420) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되며, 유압에 의해 작동한다.
제4성형단(443)은 외경이 사각형상으로 이루어지며 제4성형실린더(441)의 작동에 따라 전후진한다. 전술한 제3성형단(433)과 동일하게, 제4성형단(443) 역시 제4삽입단(444), 제4경사단(446), 제4확관단(448)으로 이루어진다. 이들 각각의 구체적인 구성은 전술한 제1성형단(413)의 제1삽입단(414), 제1경사단(416), 제1확관관(418)과 대동소이하며, 그 작동역시 대동소이하다.
한편, 제3, 4성형기(430, 440)는 제1, 2성형기(410, 420)에 의해 1차 확관된 사각파이프(P)의 양측 단부부위를 2차 확관하는 수단이기 때문에, 본 발명은 특히 제3, 4성형단(433, 443)의 제3, 4경사단(436, 446) 및 제3, 4확관단(438, 448) 각각은 제1, 2성형단(413, 423)의 제1, 2경사단(416, 426) 및 제1, 2확관단(418, 428) 각각과 달리 구성하는 것을 제안한다.
즉, 제3, 4경사단(436, 446)의 경사각 θ2는 제1, 2경사단(416, 426)의 경사각 θ1보다 크게 형성하며, 제3, 4확관단(438, 448) 각각의 외경은 제1, 2확관단(418, 428) 각각의 외경보다 크게 형성하는 것이다.
이중에서, 제3, 4경사단(436, 446) 각각의 경사각 θ2은 확관정도에 따라 다양한 각도로 설정할 수 있으나, 대략 18°- 26°범위내로 이루어질 수 있다. 사각파이프(P)의 확관부 단면이 직사각형으로 이루어지는 경우 제3, 4경사단(436, 446)에 있어 상하 및 좌우 각각의 경사각 θ2는 다르게 형성될 수 있다. 그리고, 제3, 4확관단(438, 448) 각각의 외경은 최종 제품으로서의 사각파이프(P)의 내경과 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.
이처럼, 제3, 4성형단(433, 443)의 제3, 4경사단(436, 446)의 경사각을 제1, 2성형단(413, 423)의 제1, 2경사단(416, 426) 경사각보다 크게 형성하고, 제3, 4성형단(433, 443)의 제3, 4확관단(438, 448) 외경을 제1, 2성형단(410, 420)의 제1, 2확관단(418, 428) 외경보다 크게 형성하여 2차 확관작업을 수행하게 되면, 사각파이프(P)에 대한 확관작업은 매우 용이해지며, 작업과정에서의 사각파이프 자체에 대한 손상을 최대한 방지할 수 있게 된다.
한편, 1차 확관작업이 완료된 사각파이프의 내면에는 오일이 잔존하고 있기 때문에, 제1, 2성형기(410, 420)의 경우처럼 제3, 4성형기(430, 440)에 별도의 오일유도홈을 마련하지 않더라도 2차 확관은 이러한 잔존 오일을 이용하여 작업을 수행할 수 있다. 하지만, 비록 도면에는 명시되지 않았지만 사각파이프의 두께가 두껍거나, 또는 보다 정밀한 확관작업을 수행하기 위해서 본 발명은 제3, 4성형기(430, 440) 각각에도 제1, 2성형기(410, 420)처럼 오일유도홈, 오일배출공, 오일유로 각각이 형성되는 경우도 배제하지 않음은 물론이다.
유압공급유닛(50)은 가압실린더(230) 및 제1, 2, 3, 4성형실린더(410, 420, 430, 440) 각각에 유압을 공급하는 수단으로서 베이스프레임유닛(10)의 후방 일측에 설치된다. 도면부호 70은 제어유닛으로 구동모터(270) 및 유압공급유닛(50) 각각을 제어한다.
또한, 본 발명은 도 6에 개시된 것과 같이, 베이스프레임유닛(10)의 후방 중앙부위에는 오일회수유닛(60)이 마련되는 경우를 배제하지 않는다. 오일회수유닛(60)은 사각파이프(P)에 대한 확관작업에서 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)으로 흘러나오는 오일을 회수하기 위한 수단이다. 이를 위해, 오일회수유닛(60)의 상면에는 오일유입공(62) 및 오일회수유로(64)가 형성된다. 오일회수유로(64)는 일정깊이를 가지며 오일유입공(62)과 연결된다. 도면부호 66은 오일회수유닛(60)에 저장된 오일을 배출시키는 배출콕이다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동구성을 첨부된 도면 및 전술한 설명을 참조하여 살펴본다.
먼저, 제1금형(310)의 공동에 작업대상물인 사각파이프(P)를 안치한다. 안치되는 사각파이프(P)는 일정두께의 금속판을 사각형상으로 절곡한 다음 이음부가 용접작업에 의해 연결된 것으로 양측 단부부위가 확관되지 않은 상태이다. 즉, 사각파이프(P)의 중앙부위와 양측 단부부위는 동일한 내경을 가진다.
사각파이프(P)가 제1금형(310)에 안치되면, 가압실린더(230)가 작동하여 제2금형(330)을 하강시켜 제1금형(310)과 합형된다. 이에 따라, 사각파이프(P)는 가압실린더(230)의 힘에 의해 금형유닛(30) 내부에 긴밀하게 구속된다. 이때, 유압공급유닛(50)이 작동하여 오일이 제1, 2성형단(413, 423)로 공급되면서 제1, 2성형실린더(411, 421)가 작동하여, 제1, 2성형단(413, 423)을 사각파이프(P)의 양측 단부부위로 삽입한다. 제1, 2성형단(413, 423)의 삽입정도는 리미트스위치(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
제1, 2성형단(413, 423)로 공급된 오일이 제1, 2오일배출공(417, 427) 각각을 통해 제1, 2오일유도홈(415, 425)을 따라 흘러내리는 상태에서 제1, 2성형단(413, 423)이 사각파이프(P)의 양측 단부부위로 삽입되면, 제1, 2경사단(416, 426)의 경사각 θ1에 의해 사각파이프(P)의 양측 단부부위가 서서히 확관되고, 이후 제1, 2확관단(418, 428)에 의해 사각파이프(P)의 양측 단부부위는 1차 확관된다. 확관과정에서 제1, 2성형단(413, 423)과 사각파이프(P) 내면 사이는 오일이 완충작용을 한다.
사각파이프(P)에 대한 1차 확관작업이 완료되면, 제1, 2성형실린더(411, 421)가 반대로 작용하여 제1, 2성형단(413, 423)을 사각파이프(P)로부터 빼낸다. 제1, 2성형기(410, 420)의 제1, 2성형단(413, 423) 각각이 사각파이프(P)로부터 완전히 빠져나가면, 구동모터(270)가 작동하여 가압몸체(210)는 후방으로 일정거리 이동한다. 이에 따라, 금형유닛(30)에 안치된 사각파이프(P)의 중앙축은 제3, 4성형기(430, 440)의 중앙축과 정렬된다. 가압몸체(210)의 후방 이동정도는 리미트스위치(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
1차 확관된 사각파이프(P)의 중앙축이 제3, 4성형기(430, 440)의 중앙축과 정렬되면, 제3, 4성형실린더(431, 431)가 작동하여, 제3, 4성형단(433, 443)을 사각파이프(P)의 양측 단부부위로 삽입한다. 제3, 4성형단(433, 443)이 사각파이프(P)의 양측 단부부위로 삽입되면, 제3, 4경사단(436, 446)의 경사각 θ2에 의해 사각파이프(P)의 양측 단부부위가 서서히 확관되고, 이후 제3, 4확관단(438, 448)에 의해 사각파이프(P)의 양측 단부부위는 2차 확관된다. 이에 따라, 사각파이프(P)의 양측 단부부위는 최종 제품의 형상으로 확관된다.
사각파이프(P)에 대한 2차 확관작업이 완료되면, 제3, 4성형실린더(431, 441)가 반대로 작용하여 제3, 4성형단(433, 443)을 사각파이프(P)로부터 빼낸다. 제3, 4성형기(430, 440)의 제3, 4성형단(433, 443) 각각이 사각파이프(P)로부터 완전히 빠져나가면, 구동모터(270)가 반대로 작동하여 가압몸체(210)는 전방으로 일정거리 이동하여 원위치로 복귀한다.
이에 따라, 금형유닛(30)에 안치되어 확관 작업이 완료된 사각파이프(P)의 중앙축은 제1, 2성형기(410, 420)의 중앙축과 다시 정렬된다. 이 상태에서, 가압실린더(230)가 반대로 작동하여 제2금형(330)을 상승시켜 제2금형(330)을 제1금형(310)과 분리한다. 제2금형(330)이 분리되면, 확관작업이 완료된 사각파이프(P)를 제1금형(310)으로부터 회수하고, 다음 작업을 위한 사각파이프를 제1금형(310)에 안치하여 전술한 단계를 반복한다.
한편, 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)은 전방부위가 후방부위보다 높은 구조로 이루어져 있기 때문에, 사각파이프(P)에 대한 확관작업과정에서 흘러내리는 오일은 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)을 따라 베이스프레임유닛(10)의 후방으로 이동한 다음, 오일회수유로(64)에 가이드되어 오일유입공(62)을 통해 오일회수유닛(60)에 일시저장된다. 사각파이프(P)에 대한 확관작업이 반복되면서 오일회수유닛(60)에 오일이 어느 정도 채워지면, 배출콕(66)을 열어 오일을 회수하여 다시 사용하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
10 : 베이스프레임유닛 20 : 가압유닛
30 : 금형유닛 40 : 성형유닛
50 : 유압공급유닛 60 : 오일회수통
70 : 제어유닛

Claims (4)

  1. 베이스프레임유닛(10)과;
    베이스프레임유닛(10)의 중앙부위에 위치하는 가압몸체(210)와, 가압몸체(210) 상부에 마련되는 가압실린더(230)와, 가압몸체(210) 전면과 일정간격 이격되어 위치하되 가압실린더(230)에 의해 수직방향으로 승하강하는 가압체(250)와, 베이스프레임유닛(10)에 장착되어 가압몸체(210)를 전후방으로 일정거리 이동시키는 구동수단(270)으로 이루어지는 가압유닛(20)과;
    가압몸체(210)의 중앙부위 전방 일측에 장착되며 작업대상물인 사각파이프가 안치되는 제1금형(310)과, 가압체(230)의 하부에 장착되어 가압실린더(230)의 작동에 따라 제1금형(310)에 안치되는 사각파이프를 구속하는 제2금형(330)으로 이루어지는 금형유닛(30)과;
    외경이 사각형상으로 이루어져 제1성형실린더(411)의 작동에 따라 전후진하는 제1성형단(413)이 마련되어 제2금형(330)의 일측부위와 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(110)의 전방 일측에 설치되는 제1성형기(410)와, 외경이 사각형상으로 이루어져 제2성형실린더(421)의 작동에 따라 전후진하는 제2성형단(423)이 마련되어 제2금형(330)의 타측부위와 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)의 전방 타측에 설치되는 제2성형기(420)와, 외경이 사각형상으로 이루어져 제3성형실린더(431)의 작동에 따라 전후진하는 제3성형단(433)이 마련되어 제1성형기(410) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되는 제3성형기(430)와, 외경이 사각형상으로 이루어져 제4성형실린더(441)의 작동에 따라 전후진하는 제4성형단(443)이 마련되어 제2성형기(420) 후방으로 일정간격 이격되어 베이스프레임유닛(10)에 설치되는 제4성형기(440)로 이루어지는 성형유닛(40)과;
    베이스프레임유닛(10)의 후방 일측에 설치되어 가압실린더(230) 및 제1, 2, 3, 4성형실린더(410, 420, 430, 440) 각각에 유압을 공급하는 유압공급유닛(50)을; 포함하여 이루어지되,
    상기 제1, 2, 3, 4성형단(413, 423, 433, 443)은 제1, 2, 3, 4삽입단(414, 424, 434, 444) 및 제1, 2, 3, 4확관단(418, 428, 438, 448)으로 이루어지며, 제1, 2삽입단(414, 424) 각 외면에는 제1, 2오일유도홈(415, 425)이 형성되고, 제1, 2성형단(413, 423) 각 내부에는 제1, 2오일유도홈(415, 425) 각각에 형성되는 제1, 2오일배출공(417, 427)과 연통되는 제1, 2오일유로(419, 429)가 구비되며;
    상기 제1, 2, 3, 4삽입단(414, 424, 434, 444)과 제1, 2, 3, 4확관단(418, 428, 438, 448) 사이에는 제1, 2, 3, 4경사단(416, 426, 436, 446)이 마련되되, 상기 제3, 4경사단(436, 446)의 경사각은 제1, 2경사단(416, 426)의 경사각보다 크게 형성되며, 제3, 4확관단(438, 448) 각각의 외경은 제1, 2확관단(418, 428) 각각의 외경보다 크게 형성되고;
    상기 베이스프레임유닛(10)의 상면(11)은 전방부위가 후방부위보다 수직높이가 높게 형성되어 경사를 이루는 평판형상으로 이루어지되 상기 상면(11)의 모서리부위를 따라서는 일정높이의 벽(12)이 마련되고;
    상기 베이스프레임유닛(10)의 후방 중앙부위에는, 성형과정에서 흘러나오는 오일을 회수하기 위해 상면에는 일정깊이의 오일회수유로(64) 및 상기 오일회수유로(64)와 연결되는 오일유입공(62)이 마련되고, 후면에는 배출콕(66)이 마련되는 오일회수유닛(60)이 구비되는 것을;
    특징으로 하는 용접에 의한 이음부가 형성되는 사각파이프 단부의 확관장치.
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