KR101594535B1 - 파이프 가공장치 - Google Patents

Abstract

회전중심에 중공이 형성된 장치 본체, 장치 본체에 설치되어 가공할 파이프의 내경으로 삽입되어 파이프의 내경을 가압하여 고정하거나 해제하는 내경 콜릿 척 및, 장치 본체에 설치되어 파이프의 외경에 선택적으로 접촉 및 이격되며 접촉시 파이프 외경을 고정시키는 외경 척을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 가공장치가 게시된다.

Description

파이프 가공장치{A PIPE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 파이프 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공할 파이프의 내경 및 외경을 동시에 클램핑하여 고정하여 잡아주는 내경 및 외경 척 유닛을 가지는 파이프 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 파이프 외주면에 나사산이나 결합구조를 형성하기 위하여 선반 가공시, 파이프를 고정장치로 고정시킨 후 파이프를 회전시키면서 절삭날 등으로 파이프를 가공하게 된다.

이러한 파이프 고정장치는 통상적으로 파이프의 외주면을 선택적으로 잡아주는 척 장치가 사용되며, 이러한 척 장치는 파이프의 외경을 잡아주는 외경 척장치 또는 파이프의 내경을 잡아주는 내경 척 장치가 있다.

통상적으로 파이프의 외주며 가공시 외경에 대한 내경 동심도 또는 내경에 대한 외경 동심도를 유지하여야 하는데, 내경 또는 외경 척 장치로 파이프를 파지한 채 파이프가 회전될 때 즉, 파이프가 회전하면서 그 회전 원심력 또는 파이프의 길이로 인한 파이프 휨 현상 등의 원인으로 파이프 회전시 진동 등이 발생하고, 이러한 진동 등에 의하여 파이프의 회전 동심도가 변형되면서 가공이 의도했던 대로 되지 못하는 문제가 발생한다.

특히, 길이가 긴 파이프의 경우 상기와 같이 내경 기준 외경 가공부위의 동심도를 일정 범위 이내로 맞추기 위해 내경을 클램핑하고 가공하여야 하나 내경 클램핑만으로 길이가 긴 파이프 회전시 발생되는 진동을 방지하기는 어렵기 때문에 가공 치수가 불균일한 문제가 발생할 뿐 아니라 내경 척이 파손되는 문제가 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-0900518(파이프 가공장치)

본 발명은 상기와 같은 종래의 파이프 가공시 파이프를 고정시키기 위한 척 장치로 내경 기준 외경 동심도 또는 외경 기준 내경 동심도를 유지하지 못하였던 문제를 해결하여, 길이가 긴 파이프의 경우에도 효과적으로 그 동심도를 유지하여 가공할 수 있는 척 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명이 파이프 가공장치는, 회전중심에 중공이 형성된 장치 본체; 상기 장치 본체에 설치되어 가공할 파이프의 내경으로 삽입되어 상기 파이프의 내경을 가압하여 고정하거나, 해제하는 내경 콜릿 척; 및 상기 장치 본체에 설치되어 상기 파이프의 외경에 선택적으로 접촉 및 이격되며, 접촉시 상기 파이프 외경을 고정시키는 외경 척;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내경 콜릿 척은, 상기 장치 본체의 전방에 위치되도록 상기 중공에 결합되며 상기 파이프가 끼워져 지지되는 내측 지지관; 상기 내측 지지관의 내외로 출몰가능하게 직선 운동하며, 상기 내측 지지관의 외부로 돌출시 상기 파이프의 내경에 밀착 접촉되는 내경 지지부재; 상기 내측 지지관 내에서 직선 이동되게 설치되어 상기 내경 지지부재를 상기 내측 지지관의 내외로 출몰되게 연동시키는 드로우바; 및 상기 내경 지지부재가 상기 파이프의 내경에 밀착 가압되는 가압력이 해제가능하도록 하는 초기위치로 상기 드로우바를 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내측 지지관에는 상기 내경 지지부재의 이동을 가이드 하기 위한 가이드공이 형성되고, 상기 드로우바에는 이동위치에 따라서 상기 내경 지지부재를 상기 가이드공을 통해 상기 파이프 내경에 밀착되게 가압하거나, 가압력을 해제하도록 안내하는 테이퍼부가 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 탄성부재는, 일단이 상기 내측 지지관에 연결되고, 타단은 상기 드로우바에 연결되는 스프링을 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 장치 본체의 중공에 설치되어 상기 드로우바의 이동을 가이드 하며, 내주에 상기 드로우바의 이동을 제한하는 걸림턱이 형성되는 가이드관을 더 포함하며,

상기 드로우바는 상기 가이드관의 걸림턱에 걸려서 이동거리가 제한되는 제1스토퍼와, 상기 제1스토퍼에 이격되게 형성되어 상기 내측 지지관에 접촉되어 이동거리가 제한되는 제2스토퍼를 가지는 것이 좋다.

또한, 상기 외경 척은, 상기 장치본체에 회동 가능하게 설치되며, 그 선단에 설치되는 외경 접촉부가 상기 파이프에 접촉 및 이격 가능한 것이 좋다.

본 발명의 파이프 가공장치에 따르면, 내경 콜릿 척에 의해 파이프가 내경으로 초기위치가 고정 세팅된 후, 해당 세팅된 파이프의 외경을 파지하도록 외경 척이 회동됨에 따라 파이프 가공시 그 동심도를 최대한 유지할 수 있게 된다.

또한, 간단한 구성에 의하여 파이프 내경 콜릿 척으로 파이프 내경을 지지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파이프 가공장치를 나타내 보인 개략적인 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 상태에서 파이프를 파지하기 전의 상태 즉, 해제상태를 나타내 보인 단면 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 파이프 가공장치의 우측면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 파이프 가공장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파이프 가공장치(10)는, 장치 본체(20)와, 장치 본체(20)에 설치되어 파이프(1)의 내경으로 삽입되어 파이프(1)를 고정하는 내경 콜릿 척(30)과, 장치 본체(20)에 설치되어 파이프(1)의 외경을 고정시키는 외경 척(40)을 구비한다.

상기 장치 본체(20)는 중앙에 상기 내경 콜릿 척(30)이 설치되는 중공(21)을 가지며, 중공(21)을 중심으로 장치 본체(20)의 전면에는 상기 외경 척(40)이 복수 외경 척(40)이 설치된다. 외경 척(40)은 장치 본체(20)의 회전중심을 기준으로 방사상으로 대칭되게 설치된다. 이러한 복수의 외경 척(40)은 일단이 장치 본체(20)에서 회전중심(C)으로 접근 및 이격 가능하게 설치된다. 이를 위해 장치 본체(20)에는 외경 척(40)을 왕복 구동시키기 위한 액추에이터(미도시)가 설치된다. 외경 척(40)을 왕복 구동시키기 위한 액추에이터의 구성은 공지의 척장치로부터 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 것으로서, 유압실린더 등이 적용될 수 있다. 또한, 외경 척(40)은 소위 지렛대 원리에 의해 파이프(1)에 접촉 및 분리될 수 있도록 장치 본체(20)에 설치되어 액추에이터에 의해 동작 될 수도 있다.

즉, 외경 척(40)은 그 선단 즉, 외경 접촉부(41)가 파이프(1)의 외주에 접촉 및 이격되도록 장치 본체(20)에 회동 가능하게 설치될 수 있다. 따라서, 외경 척(40)은 장치 본체(20)에 연결된 부분을 회동중심으로 회동됨으로써 외경 접촉부(41)에 파이프(1)의 외주에 선택적으로 접촉 및 이격될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 외경 척(40)이 3개 설치되며, 각각이 장치 본체(20)의 회전 중심(C)을 기준으로 120도 각도 간격으로 배치된다.

상기 내경 콜릿 척(30)은 장치 본체(20)의 전방에 위치되도록 상기 중공(21)에 결합되며 파이프(1)의 내경을 지지하는 내측 지지관(31)과, 상기 내측 지지관(31)의 내외로 출몰가능하게 직선 운동하는 내경 지지부재(33), 상기 내측 지지관(31) 내에서 직선 이동되게 설치되어 상기 내경 지지부재(33)를 상기 내측 지지관(31)의 내외로 출몰되게 연동시키는 드로우바(35) 및 상기 드로우바(35)를 초기위치로 복귀하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(37)를 구비한다.

상기 내측 지지관(31)은 중공의 파이프 구조를 가지며, 일단부에 상기 중공(21)에 삽입되어 결합되는 결합부(31a)를 가지며, 장치 본체(20)에 밀착된 상태에서 볼트 등의 체결부재에 의해 고정 결합된다. 내측 지지관(31)의 타측부 즉, 파이프(1)의 내경과 마주하는 부분에는 상기 내측 지지부재(33)가 내외로 출몰되게 수용되는 가이드공(31b)이 형성된다. 가이드공(31b)은 회전중심(C)을 기준으로 등간격으로 배치되며, 바람직하게는 3개가 120도 각도 간격으로 배치되고, 회전중심(C)과 나란한 방향으로 복수 위치에 형성된다.

상기 가이드공(31b)에 내경 지지부재(33)에 끼워진 상태로 회전중심(C)과 교차하는 방향, 바람직하게는 직교하는 방향으로 출몰 가능하게 이동되게 설치된다. 따라서, 내경 지지부재(33)가 가이드공(31b) 외측으로 돌출시 파이프(1)의 내경을 밀착 지지하여 클램핑하고, 가이드공(31b)의 내부로 진입시 파이프(1)의 내경과 분리되어 클램핑 해제된다.

상기 내경 지지부재(33)는 상기 드로우바(35)의 직선 왕복 이동시 연동되어 동작된다. 상기 드로우바(35)는 장치 본체(20)의 중공(21)을 통과하여 내측 지지관(31)의 내부로 삽입된 상태에서 회전중심(C)과 나란한 방향으로 왕복 직선 운동 가능하게 설치된다. 바람직하게는 장치 본체(20)의 중공(21)에 드로우바(35)의 이 동을 가이드하는 가이드관(50)이 설치되며, 가이드관(50)의 내부에는 드로우바(35)의 이동거리를 제한하는 걸림턱(51)이 형성된다.

상기 드로우바(35)는 직선 왕복 이동시 상기 내경 지지부재(33)를 간섭하여 직교방향으로 이동시킬 수 있도록 외주면에 테이퍼부(35a)가 소정 거리 및 소정 기울기로 형성된다. 이 테이퍼부(35a)는 내경 지지부재(33)에 대응되는 위치에 복수 형성되며, 내경 지지부재(33)보다 길게 형성된다. 드로우바(35)가 A1 방향으로 이동하면, 테이퍼부(35a)에 의해, 내경 지지부재(33)가 외측으로 밀려서 내측 지지관(31)의 외부로 이동하여 파이프(1)의 내경에 밀착된다. 이 상태에서는 내경 지지부재(33)가 파이프(1)의 내경을 밀착가압하여 클램핑한 상태로 유지된다.

그리고 도 1의 상태에서 다시 드로우바(35)를 A2 방향으로 이동시키면(원위치로 복귀되면), 도 2와 같이, 내경 지지부재(33)가 테이퍼부(35a)의 간섭으로부터 해제되어 파이프(1)의 내경에 밀착되는 힘에 제거된다. 따라서, 내경 지지부재(33)가 파이프(1)의 내경에서 분리되거나 접촉되더라도 단순 접촉된 상태를 유지하게 되며, 결국 파이프(1)의 클램핑상태가 해제된다.

또한, 상기 드로우바(35)에는 A1 방향(파이프 내경 클램핑 동작을 위한 이동방향)으로의 이동거리를 제한하기 위한 제1스토퍼(35b)와, A2 방향(파이프 내경 클램핑 해제를 위한 이동방향)으로의 이동거리를 제한하기 위한 제2스토퍼(35c)를 가진다. 제1스토퍼(35b)와 제2스토퍼(35c)는 서로 소정 거리 이격되게 설치되며, 제1스토퍼(35b)는 가이드관(50)의 걸림턱(51)에 접촉되어 A1 방향으로의 이동거리가 제한되고, 제2스토퍼(35c)는 내측 지지관(31)의 걸림턱(31b)에 접촉되어 A2 방향으로의 이동거리가 제한된다.

상기 탄성부재(37)는 일단이 드로우바(35)에 연결되고, 타단은 상기 내측 지지관(31)에 연결되는 스프링을 포함하며, 이러한 탄성부재(37)는 드로우바(35)가 스위치(풋 스위치 등의 형태가 될 수 있음)에 의해 A1 방향으로 이동시 인장되며, 드로우바(35)를 A1 방향으로 이동시킨 상태에서 스위치의 오프시, 탄성부재(37)의 복원력에 의해 드로우바(35)를 A2 방향으로 이동시켜서 원위치로 복귀되도록 한다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 파이프 가공장치(10)의 작용효과에 대해 설명하기로 한다.

초기 즉, 내경 콜릿 척(30)이 파이프(1)의 내경을 지지하지 않는 상태는, 도 2와 같이 드로우바(35)가 A2 방향으로 이동된 상태이며, 이 상태에서 테이퍼부(35a)는 내경 지지부재(33)를 가압하지 않는 상태에 있게 된다. 즉, 내경 지지부재(33)가 파이프(1)의 내경을 가압하지 않는 상태로 파이프(1)가 내경 콜릿 첫(30)에 삽입될 수 있게 된다.

이후, 드로우바(35)가 스위치(풋 스위치 등의 형태 또는 별도의 유압 엑츄에이터 등이 될 수 있음)에 의하여 탄성부재(37)의 탄성력을 극복하여 도 1과 같이 A1 방향으로 이동하면서 테이퍼부(35a)에 의해 내경 지지부재(33)가 파이프(1)의 내경 측으로 가압되고, 내경 지지부재(33)가 파이프(1)의 회전축을 기준으로 직교하여(교차하여) 슬라이딩 이동되면서 파이프(1)의 내경을 가압하면서 고정시키게 된다.

도면상에서는 테이퍼부(35a)가 회전축을 기준으로 서로 이격되게 두 곳에 형성된 것을 예시하여 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 다양한 위치에 형성될 수도 있고, 원주 방향으로는 복수가 일정 간격으로 형성될 수도 있다.

한편, 상기와 같이, 내경 지지부재(33)가 파이프(1)의 내경을 가압하면서 파이프(1)를 고정함으로써 파이프(1)의 초기 세팅위치를 고정시킬 수 있게 된다.

이 상태에서 외경 척(40)의 척 조(chuck jaw) 즉, 외경 접촉부(41)가 파이프(1)의 외경을 파지하도록 회동된다.

이후, 파이프 가공이 끝난 경우, 스위치에 의하여 드로우바(35)가 해제되면, 탄성부재(37)의 탄성력에 의해 드로우바(35)가 A2 방향으로 원상복귀되는 직선운동을 하게 되고, 이러한 드로우바(35)의 운동에 의하여 테이퍼부(35a)가 내경 지지부재(33)를 가압력이 해제되면서 내경 지지부재(33)가 파이프(1) 내경을 지지하는 지지력이 해제된다. 그리고 파이프(1)의 외경을 파지한 외경 척(40)의 외경 접촉부(41)가 원래 위치로 역회동되면서 가공이 완료된 파이프(1)를 분리하고, 새로 가공할 파이프를 다시 장착할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1..파이프 10..파이프 가공장치
20..장치 본체 30..내경 콜릿 척
40..외경 척

Claims (6)

1. 회전중심에 중공이 형성된 장치 본체;
   상기 장치 본체에 설치되어 가공할 파이프의 내경으로 삽입되어 상기 파이프의 내경을 가압하여 고정하거나, 해제하는 내경 콜릿 척; 및
   상기 장치 본체에 설치되어 상기 파이프의 외경에 선택적으로 접촉 및 이격되며, 접촉시 상기 파이프 외경을 고정시키는 외경 척;을 포함하고,
   상기 내경 콜릿 척은,
   상기 장치 본체의 전방에 위치되도록 상기 중공에 결합되며 상기 파이프가 끼워져 지지되는 내측 지지관;
   상기 내측 지지관의 내외로 출몰가능하게 직선 운동하며, 상기 내측 지지관의 외부로 돌출시 상기 파이프의 내경에 밀착 접촉되는 내경 지지부재;
   상기 내측 지지관 내에서 직선 이동되게 설치되어 상기 내경 지지부재를 상기 내측 지지관의 내외로 출몰되게 연동시키는 드로우바; 및
   상기 내경 지지부재가 상기 파이프의 내경에 밀착 가압되는 가압력이 해제가능하도록 하는 초기위치로 상기 드로우바를 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 가공장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 내측 지지관에는 상기 내경 지지부재의 이동을 가이드하기 위한 가이드공이 형성되고,
   상기 드로우바에는 이동위치에 따라서 상기 내경 지지부재를 상기 가이드공을 통해 상기 파이프 내경에 밀착되게 가압하거나, 가압력을 해제하도록 안내하는 테이퍼부가 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프 가공장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탄성부재는, 일단이 상기 내측 지지관에 연결되고, 타단은 상기 드로우바에 연결되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 가공장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 장치 본체의 중공에 설치되어 상기 드로우바의 이동을 가이드 하며, 내주에 상기 드로우바의 이동을 제한하는 걸림턱이 형성되는 가이드관을 더 포함하며,
   상기 드로우바는
   상기 가이드관의 걸림턱에 걸려서 이동거리가 제한되는 제1스토퍼와, 상기 제1스토퍼에 이격되게 형성되어 상기 내측 지지관에 접촉되어 이동거리가 제한되는 제2스토퍼를 가지는 것을 특징으로 하는 파이프 가공장치.
6. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 외경 척은,
   상기 장치본체에 회동 가능하게 설치되며, 그 선단에 설치되는 외경 접촉부가 상기 파이프에 접촉 및 이격 가능한 것을 특징으로 하는 파이프 가공장치.

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