KR102434198B1 - 샘플링 실린더 성형용 열간스피닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프를 이용하여 열간 스피닝 장치의 성형수단이 기설정된 성형경로를 따라 구동되어 다양한 형상의 샘플링 실린더를 제조하는 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치에 관한 것이다.
파이프를 성형하여 입구부, 넥부, 몸체부로 이루어지는 샘플링 실린더를 제작하는 열간스피닝 장치에 있어서, 전방에 상기 파이프의 단부가 고정되어 장착되는 유압척과 상기 유압척 후방에 구비되어 상기 유압척을 일방향으로 회전시키는 회전수단과 상기 파이프의 전단을 일측에서 국부적으로 가열시키는 가열수단과 일단에 설치된 성형롤러가 가열된 상기 파이프의 전단을 가압하여 성형하는 성형수단;을 포함하는 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치을 제공할 수 있다.

Description

샘플링 실린더 성형용 열간스피닝 장치{Hot spinning device for forming sampling cylinder}

본 발명은 샘플링 실린더 성형용 열간스피닝 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프를 이용하여 열간스피닝 장치의 성형수단이 성형경로를 따라 구동되어 다양한 형상의 샘플링 실린더를 제조하는 샘플링 실린더 성형용 열간스피닝 장치에 관한 것이다.

스피닝 가공은 롤러(들)에 의해 가해지는 성형 응력을 여러 번 받게 함으로써 부품을 성형하는 제조 공정이다.

각각의 금속 요소를 매우 짧은 시간 동안 그 재료의 소성 변형 영역에 이르게 하여 성형한다. 이 공정은 필요한 만큼 여러 번 반복된다. 부품을 거의 무한 번 성형할 수 있는 능력은 프레스 성형 가공과 같은 다른 공정에 비해 상당한 이점을 스피닝 가공에 부여한다. 몇몇 부품은 실제로 기술적 및 상업적으로 허용될 수 있도록 하기 위해 스피닝 가공 공정에 의해서만 제조될 수 있다.

철강 재료, 알루미늄 합금, 순수 티타늄 등의 판재를 소정의 회전축 주위로 회전시키면서 해당 판재에 가공 도구를 접촉시킴으로써 해당 판재를 가공하여 성형하는 스피닝 성형 방법이 알려져 있다.

스피닝 성형 방법은 프레스성형에 비해 복잡한 제품도 쉽게 가공이 가능하고, 두께 조정이 가능하여 전후 공정의 생략, 단축이 가능하며, 회전가공이므로 다른 소성가공과 비교하여 진원도가 뛰어나고 가공칩이 발생하지 않으므로 재료효율 개선에 매우 효과적이라는 장점이 있다.

최근 인건비 절감 및 제품의 고품질화를 위한 스피닝 공정의 자동화 및 반자동화가 적극 추진되고 있으나, 국내에서는 아직도 대부분의 원통형 용기의 제조가 수작업으로 이루어지고 있어 제품의 생산성 및 품질이 작업자의 숙련도에 따라 크게 좌우되고 있다.

아울러 국내 여건 상 숙련된 작업자가 점점 줄어들고, 숙련된 작업자의 경우에도 높은 인건비 대비 품질의 균일함을 기대하기는 힘들어 이를 해결할 방법이 요구되고 있다.

심지어 자동화 또는 반자동화 공정이 가능하도록 개발된 종래 스피닝장치의 경우, 특정 제품군이나 한정된 모델의 스피닝 가공만이 가능하도록 설계되는 것이 일반적이며, 새로운 규격의 제품을 가공하기 위해서는 형틀을 다시 제작하거나 제어 설계를 재구축하는 등의 재설계 작업이 요구되었다.

이처럼 종래 스피닝 장치의 떨어지는 범용성은 생산자로 하여금 생산성과 비용 측면에서 큰 부담으로 작용하였고, 다양한 규격의 제품을 가공할 수 있는 생산 라인을 구축하는데 걸림돌이 되어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 한국등록특허 제10-2150195호는 다양한 크기를 갖는 원통형 용기의 스피닝 공정을 자동으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 스피닝 가공 형태에 따라 선택 및 교체할 수 있는 전용치구와 전용유닛을 구비함으로써 정확하고 신속한 스피닝 공정이 가능한 원통형 용기의 제조를 위한 스피닝장치에 관한 기술을 공지하는 바 있다.

또한, 한국등록특허 제10-0430401호는 단일의 가공장치를 통해 스피닝은 물론 스플라인과 내외치차 같은 요철홈, 사이징 및 커팅 가공을 일관되게 진행함에 따라 기존에 프레스 드로잉 후 글로빙 또는 치절가공, 선삭가공 등의 순서로 여러 공정 및 장치를 거쳐 제조되던 제품을 높은 정밀도를 유지하며 생산성을 향상시키고 원가를 절감하며 자동화를 가능하게 하는 복합 회전 소성 가공장치에 관한 기술을 공지하는 바 있다.

그러나, 넥부가 형성되는 실린더를 제조하는 방식이 아닌 원통형 용기를 제조하는 방식으로 스피닝 가공 형태에 따라 전용치구와 전용유닛을 선택 및 교체해야하는 번거로움이 존재한다.

또한, 스피닝 공구가 Z,X축방향으로 이동이 가능하되, 파이프 수직단면의 두께를 다양하게 변화시킬 수 있도록 Y축방향으로 이동 가능하도록 구비하여 반구형태의 여러 규격의 파이프를 제작할 수 있으나, 공작물 넥부의 형상을 다양화 할 수 없다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-2150195호 (2020.08.31.) 대한민국 등록특허 제10-0430401호 (2004.05.04.)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저압 및 고압 유기 화학물과 같은 유체를 샘플링하여 안전하게 이송 가능한 다양한 형상의 샘플링 실린더 제조가 가능한 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 파이프를 성형하여 입구부, 넥부, 몸체부로 이루어지는 샘플링 실린더를 제작하는 열간스피닝 장치에 있어서, 전방에 상기 파이프의 단부가 고정되어 장착되는 유압척과 상기 유압척 후방에 구비되어 상기 유압척을 일방향으로 회전시키는 회전수단과 상기 파이프의 전단을 일측에서 국부적으로 가열시키는 가열수단과 일단에 설치된 성형롤러가 가열된 상기 파이프의 전단을 가압하여 성형하는 성형수단을 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 성형수단은 일측에 구비된 상기 성형롤러를 상하방향으로 이동시키는 제1 이동축과 상기 제1 이동축 하부에 구비되며, 상기 성형롤러가 구비된 상기 제1 이동축을 전후 방향으로 이동시키는 제2 이동축과 상기 제1 이동축 타측에 구비되며, 상기 성형롤러가 구비된 상기 제1 이동축을 일정범위 내에서 회동시키는 회동축을 포함하여 이루어지되, 적어도 두개 이상의 선택된 축으로 기설정된 성형경로를 따라 상기 파이프의 상기 넥부를 다양한 형상으로 성형시키는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 회동축은 상기 제1 이동축을 기준으로 전방으로 0 ~ 100° 사이에서 회동 가능하도록 구비되되 상기 회동축이 100°에 도달할 경우, 상기 넥부의 단부가 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 이동축과 상기 제2 이동축은 속도에 따라 상기 파이프의 성형방법이 달라지되, 상기 회동축은 시간에 따라 변하는 각도에 의해 상기 파이프의 성형방법이 달라지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 가열수단은 상기 파이프를 향해 화염을 분사시키는 가스화구와 상기 파이프의 온도를 감지할 수 있는 감지센서와 상기 가스화구 하부에 구비되어, 상기 가스화구를 전후방향으로 이동시키는 가스화구이동유닛을 포함하되, 상기 가열수단은 상기 제2 이동축의 전후방향 이동에 따라 이동되는 상기 성형롤러의 위치와 동일한 위치에서 작동되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치는 성형수단이 좌우, 회전, 상하로 이동하여 실린더를 가공함으로써 저압 및 고압 유기 화학물과 같은 유체를 샘플링하여 안전하게 이송 가능한 다양한 형상의 샘플링 실린더 제조가 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치는 성형롤러에 의해 변하는 온도를 가열수단의 감지센서를 통해 가스화구의 제어가 가능하도록 하여 파이프를 성형하기 용이한 최적의 온도 상태로 만들어 성형함으로써 샘플링 실린더의 불량률을 감소시키는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치의 구성을 나타낸 정면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치의 구성을 나타낸 우측 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회동축에 의해 제1 이동축이 회전하는 각도에 따라 제작된 샘플링 실린더 형상을 나타낸 도면이다.
도 4 (a) 내지 (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형수단의 성형경로에 따라 성형되어지는 실린더 형상을 나타낸 도면이다.
도 5 (a) 내지 (b)는 종래의 열간 스피닝 장치로 성형 가능한 샘플링 실린더 형상이며, (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형수단에 의해 성형 가능한 샘플링 실린더 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치의 구성을 나타낸 정면 개략도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치의 구성을 나타낸 우측 개략도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회동축에 의해 제1 이동축이 회전하는 각도에 따라 제작된 샘플링 실린더 형상을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치는 파이프(100)를 성형하여 입구부(110), 넥부(120), 몸체부(130)로 이루어지는 샘플링 실린더(101)를 제작하는 열간스피닝 장치(10)에 있어서, 유압척(200), 회전수단(300), 가열수단(400), 성형수단(500)을 포함한다.

우선, 스피닝 가공(Spinning)이란 회전하는 축의 단면에 얇은 원판형 소재를 고정하고, 성형공구(주걱턱)로 천천히 소재에 압력을 가하면, 회전하는 축과 함께 소재도 같이 회전하면서 틀(금형)과 같은 형태의 제품을 제작하는 회전 소성가공의 일종이다.

상기 파이프(100)의 소재로 사용되는 SUS316L소재는 니켈과 몰리브덴이 첨가되어 내부식성이 높은 제품으로, 열간 성형과정에서 탄화물이 적게 생성되고, 크롬 결핍이 일어나지 않아 Sampling Cylinder의 원소재로 사용되고 있는 소재이다.

일예로, 상기 파이프(100)의 소재로는 철강재료, 알루미늄 합금, 순수 티타늄 등의 소재를 사용할 수 있으며, 사용용도, 내부 압력 등 사용자가 원하는 규격에 따라 다양하게 사용될 수 있음은 물론이다.

먼저, 상기 유압척(200)은 전방에 파이프(100)의 단부가 고정되어 장착되도록 하여, 상기 파이프(100)가 고속 회전에 의해 이탈되지 않도록 단단히 고정해 주는 역할을 수행한다.

상기 유압척(200)은 후술할 가열수단(400)에 의해 고온의 열에 견딜 수 있고, 쉽게 팽창되지 않도록 내열성이 우수한 재질인 특수강으로 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 회전수단(300)은 상기 유압척(200) 후방에 구비되어 상기 유압척(200)을 일방향으로 회전시키도록 한다.

이때, 상기 회전수단(300)은 회전축 메인모터(320), 구동축(340), 전동축(360), 회전축바디(380)가 구비될 수 있으며, 상기 회전축 메인모터(320)의 작동을 통해 상기 구동축(340)이 구동되며, 상기 구동축(340)에 구비된 구동벨트(350)를 통해 상기 전동축(360)으로 동력을 전달시켜 상기 회전축바디(380)에 구비된 샤프트를 통해 상기 유압척(200)이 회전하도록 한다.

일예로, 상기 회전축 메인모터(320)는 3,000RPM의 속도로 회전할 수 있도록 용량을 산정하여 구비되는 것이 바람직하며, 상기 회전축 메인모터(320)의 일측에는 감속기(미도시)가 더 구비될 수 있음은 물론이며, 또한, 상기 파이프(100)의 크기와 하중에 따라 적합한 속도로 조절될 수 있도록 구비될 수 있다.

다음으로, 상기 가열수단(400)은 상기 파이프(100)가 삽입된 상기 유압척(200)이 상기 회전수단(300)에 의해 회전되는 동안 상기 유압척(200)에 결합되어 노출되어 있는 상기 파이프(100)의 전단에 고온의 열을 이용해 일측에서 국부적으로 가열하도록 한다.

바람직하게는, 상기 가열수단(400)은 상기 파이프(100)를 향해 화염을 분사시키는 가스화구(420)와 상기 파이프(100)의 온도를 감지할 수 있는 감지센서(440)와 상기 가스화구(420) 하부에 구비되어 상기 가스화구(420)를 전후방향으로 이동시키는 가스화구이동유닛(450)으로 구비될 수 있다.

일예로, 상기 가열수단(400)에 의해 상기 파이프(100)를 일측에서 국부적으로 가열할 수 있도록 가열 온도는 목표온도인 1150~1250℃까지 상승시킬 수 있다.

더욱 바람직하게는, 목표온도를 1200℃로 설정하여 유지할 수 있도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 가열수단(400)은 상기 파이프(100)를 가열할 수 있는 가열범위 60mm, 압력은 LPG 기준 0.8bar, 산소 기준 8bar로 설정하여, LPG가스와 산소를 복합하여 가열할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기 가열수단(400)에 의해 온도가 1200℃를 초과하면, 소재가 깨지거나 파손될 수 있으며, 반대로 1200℃ 이하에서 성형이 될 경우, 상기 파이프(100)의 가열부분이 소성영역에 충분히 도달하지 않게 됨으로써 성형이 잘 되지 않아 불량률이 증가할 수 있는 문제점이 발생한다.

바람직하게는, 상기 가열수단(400)은 상기 가스화구이동유닛(450)을 통해 상기 가스화구(420)가 후술할 제2 이동축(540)의 전후방향에 따라 이동되는 상기 성형롤러(525)의 위치와 동일한 위치에서 작동되도록 하여 상기 성형롤러(525)에 의해 성형되어지는 부분의 온도를 목표온도로 일정하게 유지되도록 함으로써 상기 파이프(100)의 온도가 전반적으로 균일해져 상기 파이프(100)의 온도가 1200℃를 초과하여 소재가 깨지거나 파손되는 문제점과 상기 파이프(100)의 가열부분이 소성영역에 충분히 도달하지 못함으로 성형이 잘 되지 않아 불량률이 증가할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 가열수단(400)은 상기 감지센서(440)를 통해 감지된 상기 파이프(100)의 온도를 실시간으로 확인 가능하도록 하여 지속적으로 가열할지 판단하고, 사용자로 하여금 상기 가열수단(400)의 온도를 조절할 수 있도록 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 파이프(100)의 성형경로를 구현하는 동안 성형롤러(525)와 상기 파이프(100)의 반발력에 대한 부하율을 실시간으로 모니터링 가능하도록 하여 상기 가스화구(420) 제어를 통해 성형 중 상기 파이프(100)의 온도가 일정하게 유지되도록 하여 상기 파이프(100)의 제품 형상 변화를 방지하도록 한다.

이때, 상기 가스화구(420)는 상기 감지센서(440)를 통해 감지된 상기 파이프(100)의 온도를 확인하여 상기 가스화구이동유닛(450)을 통해 상기 제2 이동축(540)을 따라 이동하면서 상기 파이프(100)를 가열시키는 것 또한 가능하다.

즉, 상기 가열수단(400)은 상기 성형롤러(525)에 의해 변하는 온도를 상기 감지센서(440)를 통해 상기 가스화구(420)의 제어가 가능하도록 하여 상기 파이프(100)의 온도가 목표온도인 1200℃가 유지될 수 있도록 함으로써 종래의 문제점인 상기 파이프(100)의 온도가 1200℃를 초과하여 소재가 깨지거나 파손되는 문제점과 상기 파이프(100)의 가열부분이 소성영역에 충분히 도달하지 못함으로 성형이 잘 되지 않아 불량률이 증가할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.

다음으로, 상기 성형수단(500)은 일단에 설치된 성형롤러(525)가 가열된 상기 파이프(100)의 전단을 가압하여 성형할 수 있도록 구비된다.

바람직하게는, 상기 성형수단(500)은 제1 이동축(520)과, 제2 이동축(540)과, 회동축(560)으로 구비되며, 상기 성형수단(500)은 적어도 두개 이상의 축을 선택하여 기설정된 성형경로를 따라 구동시킴으로써 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)를 다양한 형상으로 성형시키도록 한다.

먼저, 상기 제1 이동축(520)은 일측에 성형롤러(525)를 구비할 수 있으며, 상기 성형롤러(525)를 상하방향으로 이동시키는 역할을 한다.

이때, 상기 제1 이동축(520)은 공구대(521)가 구비되어, 상기 공구대(521) 일측에 상기 성형롤러(525)를 부착할 수 있도록 성형롤러거치대(524)가 구비될 수 있다.

일예로, 상기 성형롤러거치대(524)는 상기 제1 이동축(520) 일측에 구비되며, 다양한 각도에서 상기 파이프(100)의 성형을 수행할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 성형롤러(525)는 후술할 상기 회동축(540)에 의해 정방향 및 역방향으로도 구동되어 상기 파이프(100)의 성형이 가능하도록 육각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않으며 원형, 타원형, 사각형, 사다리꼴 형상으로도 구비될 수도 있다.

일예로, 상기 성형롤러(525)는 사다리꼴 형상으로 형성되어 점 접촉에 의한 가공으로써 정밀성을 향상 시킬 수 있으며, 역방향으로 구동될 시에도 점 접촉 및 면 접촉에 의한 가공이 가능하도록 육각형 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

이는, 일면과 타면의 지름이 같은 단면인 직사각형 형태 또는 타원형태로서 정밀한 가공을 할 수 없다는 문제점을 사다리꼴 및 육각형 형상인 상기 성형롤러(525)를 사용하여 점 접촉에 의한 가공으로써 정밀성을 향상 시킬 수 있으며, 제품 표면이 깨끗하게 가공될 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 성형롤러(525)는 별도의 동력장치와 연결되어 있지 않고, 상기 유압축(200)에 삽입되어 상기 회전수단(300)에 의해 일방향으로 회전하는 상기 파이프(100)와 접촉하여 상기 파이프(100)가 회전함에 따라 상기 성형롤러(525)도 이와 함께 회전하게 된다.

또한, 상기 성형롤러(525)는 고온의 상기 파이프(100)를 직접 가압하여 접촉을 하는 부위이기 때문에 열적변형이 없고, 내열성이 우수한 재질로 구비되는 것이 바람직하며, 고온의 열을 식힐 수 있도록 물공급 노즐(526)이 구비될 수 있으며, 상기 성형롤러(525)가 회전하는 동안 상기 성형롤러(525)에 물이 공급되어 상기 성형롤러(525)를 냉각할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

일예로, 상기 제1 이동축(520)은 서브모터(523)를 구비하여 볼스크류가 구비된 LM가이드(522)를 통해 상기 제1 이동축(520)을 상하방향으로 이동될 수 있도록 하며, 상기 서브모터(523)의 일측에는 감속기(미도시)가 더 구비될 수 있음은 물론이며, 상기 파이프(100)의 크기와 하중에 따라 적합한 속도로 조절될 수 있도록 구비될 수 있다.

다음으로, 상기 제2 이동축(540)은 상기 제1 이동축(520) 하부에 구비되며, 상기 성형롤러(525)가 구비된 상기 제1 이동축(520)을 전후 방향으로 이동시키는 역할을 한다.

일예로, 상기 제2 이동축(540)은 서브모터(543)를 구비하여 볼스크류가 구비된 LM가이드(542)를 통해 전후방향으로 이동될 수 있도록 하며, 상기 서브모터(543)의 일측에는 감속기(미도시)가 더 구비될 수 있음은 물론이며, 상기 파이프(100)의 크기와 하중에 따라 적합한 속도로 조절될 수 있도록 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제1 이동축(520)과 상기 제2 이동축(540)의 이동방향인 상하방향 및 전후방향은 도 1을 기준으로 상하방향은 위아래를 뜻하며, 전방향은 오른쪽을 뜻하고 후방향은 왼쪽을 뜻한다.

다음으로, 상기 회동축(560)은 상기 제1 이동축(520) 타측에 구비되며, 상기 성형롤러(525)가 구비된 상기 제1 이동축(520)을 일정범위 내에서 회동시키는 역할을 한다.

바람직하게는, 상기 회동축(560) 하부는 상기 제2 이동축(540)에 구비된 공구대(541) 일측에 구비되며, 상기 회동축(560) 일측은 상기 제1 이동축(520) 타측에 구비되어, 상기 회동축(560)이 상기 제2 이동축(540)을 따라 이동되므로 상기 회동축(560)에 구비된 상기 제1 이동축(520)이 전후방향으로 이동되어 질 수 있다.

또한, 상기 회동축(560)은 상기 제1 이동축(520)을 회동시키는 회동유닛(562)을 구비하여, 상기 회동유닛(562)은 상기 제1 이동축(520)과 결합되어 상기 회동유닛(562)이 회전함에 따라 상기 제1 이동축(520)이 일정범위 내에서 회동되도록 한다.

이때, 상기 회동축(560)은 상기 제1 이동축(520)을 기준으로 전방으로 0 ~ 100° 사이에서 회동 가능해지도록 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 회동축(560)은 상기 제1 이동축(520)을 기준으로 70도에 도달할 경우 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)가 형성되어지며, 상기 회동축(560)이 100°에 도달할 경우, 상기 넥부(120)의 단부가 폐쇄되어진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회동축(560)이 상기 제1 이동축(520)을 기준으로 전방으로 0 ~ 100° 사이에서 회동 가능함으로써 Single Sampling Cylinder와 Double Sampling Cylinder 모두 제작 가능한 장점이 있으며, 도 3(a)는 일측은 상기 회동축(560)이 상기 제1 이동축(520)을 기준으로 70°까지 회동하여 넥부(120)가 형성되고 타측은 100°까지 도달하여 넥부(120)의 단부가 폐쇄되어 제작된 입구부(110)가 한 개인 Single Sampling Cylinder를 나타낸 것이며, 도 3(b)는 양측 모두 상기 회동축(560)이 상기 제1 이동축(520)을 기준으로 70°까지 회동되어 제작된 입구부(110)가 두 개인 Double Sampling Cylinder를 나타낸 것이다.

이때, 상기 입구부(110)는 상기 성형수단(500)의 순차적인 반복 작업에 따라 형성되어지며, 바람직하게는, 소성 상태의 상기 파이프(100)의 상기 몸체부(130)로부터 상기 넥부(120) 측으로 밀려온 소재를 상기 넥부(120)의 내측으로 쌓으면서 그 두께를 증대시키게 되며, 상기 넥부(120)의 내측에 적층된 두께의 일부를 상기 입구부(110)로 이동하게 됨으로 상기 파이프(100)의 상기 입구부(110)를 형성할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 성형롤러(525)의 끝단이 회전하고 있는 상태의 상기 파이프(100)에 점접촉한 상태로 상기 제2 이동축(540) 전후방향으로 이동하는 동안 상기 회동축(560) 회동이 이루어져 상기 제1 이동축(520)이 회동되어 상기 성형롤러(525)도 회동됨에 따라 상기 성형롤러(525)와 상기 파이프(100) 간의 면접촉이 이루어져 상기 파이프(100)의 몸체부(130)로부터 상기 넥부(120) 측으로 소재를 끌어 모아 상기 넥부(120)의 내측으로 쌓이게 하여 그 두께를 증대시킨 후 상기 넥부(120)의 내측에 적층된 두께의 일부를 상기 입구부(110)로 이동하여 상기 입구부(110)를 형성하도록 하는 것이다.

이로써, 상대적으로 압력에 취약한 상기 넥부(120)와 나사부가 구비되는 상기 입구부(110)의 두께를 증대시킬 수 있으며, 밸브 체결 시와 외부 충격에 대한 강도 또한 향상시킬 수 있음은 물론이다.

도 4 (a) 내지 (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형수단의 성형경로에 따라 성형되어지는 실린더 형상을 나타낸 도면이며, 도 5 (a) 내지 (b)는 종래의 열간 스피닝 장치로 성형 가능한 샘플링 실린더 형상이며, (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형수단에 의해 성형 가능한 샘플링 실린더 형상을 나타낸 도면이다.

도 4 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치는 적어도 두개 이상의 선택된 축으로 기설정된 성형경로를 따라 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)를 반구, 2단반구, 원뿔 및 다양한 형상의 샘플링 실린더를 제조하는 것이 가능하다.

일예로, CAD로 설계한 상기 성형경로를 따라 CAM PROGRAM을 통해 변환되고 설비로 송신되어, 값에 따라 상기 성형수단이 상기 성형경로를 따라 이동할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 제2 이동축(540)이 전후방향으로 이동하는 동안 상기 회동축(560)이 회동되며, 사용자의 필요에 따라 상기 제1 이동축(520)이 상하방향으로 이동됨으로 상기 파이프(100) 성형 중에 상기 파이프(100)의 회전축을 기준으로 회전의 크기를 변화시킬 수 있으므로 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)의 다양한 형상 구현이 가능한 것이다.

이때, 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)는 다양한 형상으로 구현이 가능하며, 상기 파이프(100)의 다양한 형상 구현하기 위한 성형방법으로는 상기 제1 이동축(520)과 상기 제2 이동축(540)은 속도에 따라 상기 파이프의 성형방법이 달라지도록 하며, 상기 회동축(560)은 시간에 따라 변하는 각도에 의해 상기 파이프(100)의 성형방법이 달라지도록 한다.

일 실시예로, 도 4(a)는 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)가 반구로 이루어지는 형상으로, 성형경로로는 상기 성형롤러(525)의 끝단이 상기 파이프(100)의 전방 일측 상부에 접촉되어 상기 파이프(100)의 회전과 대응하여 상기 성형롤러(525)가 회전하는 상태로 상기 성형롤러(525)가 상기 제2 이동축(540)에 의해 전방향으로 이동하면서 상기 파이프(100)의 전단을 가압하여 성형하는 동안 상기 회동축(560)의 회동에 의해 상기 성형롤러(525)가 회동되어짐에 따라 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)에 원호로 형성되어지도록 하는 것이다.

상기 넥부(120)가 반구로 형성되어진 후에 상기 성형롤러(525)가 상기 제2 이동축(540) 전방향으로 다시 이동하면서 상기 파이프(100)의 상기 몸체부(130)로부터 상기 넥부(120) 측으로 밀려온 소재의 일부를 이동시켜 상기 파이프(100)의 상기 입구부(110)를 형성함으로써 상기 넥부(120)가 반구 형상으로 형성된 실린더(101)를 제작할 수 있는 것이다.

다른 실시예로, 도 4(b)는 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)가 원뿔로 이루어지는 형상으로, 성형경로로는 상기 성형롤러(525)의 끝단이 상기 파이프(100)의 전방 일측 상부에 접촉되어 상기 파이프(100)의 회전과 대응하여 상기 성형롤러(525)가 회전하는 상태로 상기 성형롤러(525)가 상기 제2 이동축(540)에 의해 전방향으로 이동하면서 상기 파이프(100)의 전단을 가압하여 성형하는 동안 상기 제1 이동축(520)에 의해 상기 성형롤러(525)가 하방향으로 이동되어짐에 따라 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)가 경사지게 성형되어 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)가 원뿔로 형성되어짐으로써 상기 넥부(120)가 원뿔로 형성된 실린더(101)를 제작할 수 있는 것이다.

또 다른 실시예로, 도 4(c)는 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)가 2단 반구로 이루어지는 형상으로, 성형경로로는 도 4(a)와 동일한 방법으로 상기 넥부(120)에 원호를 형성하되, 이후 상기 성형롤러(525)가 상기 제2 이동축(540) 전방향으로 다시 이동하면서 상기 파이프(100)의 상기 몸체부(130)로부터 상기 넥부(120) 측으로 밀려온 소재의 일부를 이동시키도록 한다.

이때, 상기와 같은 동일한 성형경로로 상기 파이프(100)의 상기 넥부(120)에 원호를 한번 더 형성하는 동안 상기 제1 이동축(520)에 의해 상기 성형롤러(525)가 상기 하방향으로 이동됨으로써 상기 넥부(120)에 반구 형상이 2단으로 형성될 수 있는 것이며, 상기와 같은 성형경로를 반복하게 될 경우 2단은 물론, 3단, 4단 등 여러 개의 단이 형성될 수 있음은 물론이다.

이처럼, 도 5(a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 스피닝 설비 성형수단이 좌우 방향(X) 및 좌우 방향에 따라 회전가능한 축(S)으로만 구성되어 반구형태의 동일한 제품만 제작이 가능하였으며, 또한 종래의 스피닝 설비는 상하 방향으로 이동이 가능한 축(Y)을 구비하였으나 1축 X, 2축 Y, 3축 S 순으로 구비되어 상기 파이프의 상기 넥부가 반구형태인 여러 규격의 파이프만을 제작할 수 있었으며, 다른 원호를 성형할 때 상기 파이프의 회전축 중심을 벗어나 별도의 X, Y 축으로 중심을 설정해야하므로 상기 파이프의 실제 중심을 기준으로 정확한 반구 형태가 나오지 않는 문제점이 있다.

한편, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치는 1축은 제2 이동축(540)(X), 2축은 회동축(560)(S), 3축은 제1 이동축(520)(Y) 순으로 구비되어 상기 제2 이동축(540)이 전후로 이동하는 동안 상기 회동축(560)의 회동이 이루어지고 필요에 따라 상기 제1 이동축(520)이 상하방향으로 이동하여 성형 중에 회전축을 기준으로 회전의 크기를 변화시킬 수 있어 반구, 2단 반구의 샘플링 실린더 제조가 가능하며, 상기 성형수단(500) 중에 상기 회동축(560)을 제외한 상기 제1 이동축(520)과 상기 제2 이동축(540)만 제어하여 직선, 경사진 형상의 사선 형상 구현이 가능함으로 원뿔 모양의 샘플링 실린더 제조 또한 가능하다.

또한, 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치는 1축은 제2 이동축(540)(X), 2축은 회동축(560)(S), 3축은 제1 이동축(520)(Y) 순으로 구비되어 상기 별도의 X, Y 축으로 중심을 설정할 필요 없이 상기 파이프(100)가 회전하는 축을 중심으로 성형롤러(525)가 구비된 상기 제1 이동축(520)을 상기 회동축(560)이 회동시켜 정확한 반구 형태의 샘플링 실린더 제조가 가능하다는 장점이 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

10: 열간스피닝 장치
100: 파이프
101: 실린더
110: 입구부
120: 넥부
130: 몸체부
200: 유압척
300: 회전수단
320: 회전축 메인모터
340: 구동축
350: 구동벨트
360: 전동축
380: 회전축바디
400: 가열수단
420: 가스화구
440: 감지센서
460: 가스화구이동유닛
500: 성형수단
520: 제1 이동축
521: 공구대
522: LM가이드
523: 서브모터
524: 성형롤러거치대
525: 성형롤러
526: 물공급 노즐
540: 제2 이동축
541: 공구대
542: LM가이드
543: 서브모터
560: 회동축
561: 공구대
562: 회전유닛
563: 서브모터

Claims (5)

1. 파이프를 성형하여 입구부, 넥부, 몸체부로 이루어지는 샘플링 실린더를 제작하는 열간스피닝 장치에 있어서,
   전방에 상기 파이프의 단부가 고정되어 장착되는 유압척;
   상기 유압척 후방에 구비되어 상기 유압척을 일방향으로 회전시키는 회전수단;
   상기 파이프의 전단을 일측에서 국부적으로 가열시키는 가열수단;
   일단에 설치된 성형롤러가 가열된 상기 파이프의 전단을 가압하여 성형하는 성형수단;을 포함하되,
   상기 성형롤러의 끝단이 상기 파이프에 점접촉한 상태로 회동이 이루어져 상기 성형롤러도 회동됨에 따라 상기 성형롤러와 상기 파이프 간의 면접촉이 이루어져 상기 파이프의 상기 몸체부로부터 상기 넥부 측으로 소재를 모아 상기 넥부의 내측으로 쌓이게 하여 상기 입구부의 두께를 증대시켜 강도를 향상 시킬 수 있으며,
   상기 가열수단은,
   상기 파이프를 향해 화염을 분사시키는 가스화구와,
   상기 파이프의 온도를 감지할 수 있는 감지센서와,
   상기 가스화구 하부에 구비되어, 상기 가스화구를 전후방향으로 이동시키는 가스화구이동유닛으로 구비되어,
   상기 가스화구가 상기 감지센서를 통해 제2 이동축의 전후방향 이동에 따라 이동되는 상기 성형롤러의 위치와 동일한 위치에서 작동되도록 하며, 상기 파이프와의 거리조절이 가능해 상기 성형롤러에 의해 성형되어지는 부분의 온도가 동일한 온도 조건으로 목표온도에 도달하여 일정하게 유지될 수 있도록 함으로 상기 파이프의 형상이 변형되는 것을 막아 상기 파이프가 파손되는 것을 방지하고,
   상기 성형수단은,
   일측에 구비된 상기 성형롤러를 상하방향으로 이동시키는 제1 이동축과,
   상기 제1 이동축 하부에 구비되며, 상기 성형롤러가 구비된 상기 제1 이동축을 전후 방향으로 이동시키는 제2 이동축과,
   상기 제1 이동축 타측에 구비되며, 상기 성형롤러가 구비된 상기 제1 이동축을 일정범위 내에서 회동시키는 회동축을 포함하여 이루어지되,
   1축은 상기 제2 이동축(X), 2축은 상기 회동축(S), 3축은 상기 제1 이동축(Y) 순으로 구비되어 상기 제2 이동축이 전후로 이동하는 동안 상기 회동축의 회동이 이루어지고 필요에 따라 상기 제1 이동축이 상하방향으로 이동하여 성형 중에 회전축을 기준으로 회전의 크기를 변화시킬 수 있어 다양한 크기의 반구형 샘플링 실린더 제조가 가능하며,
   상기 성형수단 중에 상기 회동축을 제외한 상기 제1 이동축과 상기 제2 이동축만 제어하여 직선, 사선 형상 구현이 가능함으로 상기 파이프의 상기 넥부를 다양한 형상으로 성형시키는 것을 특징으로 하는 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 회동축은,
   상기 제1 이동축을 기준으로 전방으로 0 ~ 100° 사이에서 회동 가능하도록 구비되되,
   상기 회동축이 100°에 도달할 경우, 상기 넥부의 단부가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 이동축과 상기 제2 이동축은 속도에 따라 상기 파이프의 성형방법이 달라지되,
   상기 회동축은 시간에 따라 변하는 각도에 의해 상기 파이프의 성형방법이 달라지는 것을 특징으로 하는 샘플링 실린더 성형용 열간 스피닝 장치.
5. 삭제

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